JP2008256803A - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な反射表示特性を得ることができるとともに、着色層の材料やフォトマスクを変更することなく反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調整することが可能なカラーフィルタ基板を備える液晶表示パネル、及び、上記液晶表示パネルを備える液晶表示装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板、対向基板、及び、上記カラーフィルタ基板と上記対向基板とに挟持された液晶層を備え、かつ反射表示領域を有する液晶表示パネルであって、上記カラーフィルタ基板は、基板上に着色層を備え、かつ上記着色層の厚さよりも浅い深さの領域を有する凹部が反射表示領域内に設けられたものであり、上記凹部が形成された領域と凹部が形成されていない反射表示領域とで液晶層側の面に段差を有する液晶表示パネルである。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置等の反射表示を行う液晶表示装置に用いられる液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型かつ低消費電力の表示装置であるため、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、電子手帳や携帯電話機等の携帯情報端末機器、カメラ一体型ＶＴＲのモニタ等の製品に広く用いられている。このような液晶表示装置には、画素電極に透明導電性薄膜等からなる透過電極を用いて表示を行う方式の透過型液晶表示装置、画素電極に反射率の高い金属等からなる反射層を用いる方式や、画素電極に透過電極を用い、透過電極の下層に配置された反射層を用いて反射表示を行う方式等による反射型液晶表示装置が知られている。

透過型液晶表示装置は、バックライトで照明して表示を行うため、高輝度及び高コントラスト比の表示を行うことができるが、消費電力が大きくなる。一方、反射型液晶表示装置は、周囲の光を反射して表示を行うため、バックライトを使用する場合と比較して、消費電力を小さくできるが、周囲の明るさによってコントラスト比が低下する。そこで、透過型と反射型との両方の特性を併せ持つ半透過型液晶表示装置も実用化されている。

反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置は、反射表示が可能であり、屋外で使用される機会の多い携帯情報端末機器等で多く利用される。これらの液晶表示装置は、屋外で良好な表示特性を得るために、高い輝度で反射表示を行うことが求められている。

半透過型液晶表示装置では、反射表示に使用される反射表示領域と、透過表示に使用される透過表示領域との２種類の表示領域が形成されている。そして、透過表示領域では、バックライトから照射された光が、カラーフィルタ（以下、「着色層」ともいう。）を１回だけ透過して外部に出射される。一方、反射表示領域では、カラーフィルタを透過した周囲の光が反射層で反射し、再びカラーフィルタを透過して外部に出射される。このように、透過表示領域と反射表示領域とでは、表示に係る光がカラーフィルタを透過する回数が異なる。このため、反射表示領域では透過表示領域よりもカラーフィルタによる輝度の低下が大きい。

高輝度で反射表示を行うことが可能な液晶表示装置を実現する手段として、反射表示領域に配置されたカラーフィルタに開口領域を形成し、反射表示領域の反射率を向上させる方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。特許文献１では、図２１に示すように、反射表示領域Ｒの着色層１０３に開口領域を形成し、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３が配置された領域と開口領域との間にできた段差をオーバーコート層１０８で平坦化することによって、液晶表示パネルを作製したときの反射表示領域Ｒの液晶層厚を均一にしている。また、反射表示領域Ｒ内に着色層１０３の下に下地層１０２を設け、反射表示領域Ｒの着色層１０３を透過表示領域Ｔの着色層１０３よりも薄く形成している。反射表示領域Ｒ内の着色層１０３を薄くすることにより、反射表示領域Ｒの反射率を向上させている。以上のように、反射表示領域内に、開口領域を形成することにより、高い輝度で反射表示を行う液晶表示装置を得ることができる。

しかしながら、これらの方法では、反射表示領域の反射率や反射表示光の色度を調整するために、反射表示領域に形成した開口領域の面積を変更する必要があり、その度に、着色層を形成するためのパターニング用フォトマスクを作り直す必要がある。そのため、コスト削減や製造工程の簡略化等の観点から工夫の余地があった。
特開２００４−２０７７９号公報 特開２０００−１１１９０２号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、良好な反射表示特性を得ることができるとともに、着色層の材料やフォトマスクを変更することなく反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調整することが可能なカラーフィルタ基板を備える液晶表示パネル、及び、上記液晶表示パネルを備える液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、反射表示領域の反射率を向上させるとともに、反射表示光の色度等を調整する方法について種々検討したところ、液晶層厚を変化させて、反射表示領域の透過分光特性を調整する方法に着目した。そして、カラーフィルタ基板が、基板上に着色層を備え、かつ上記着色層の厚さよりも浅い深さの領域を有する凹部が反射表示領域内に設けられたものであり、上記凹部が形成された領域と凹部が形成されていない反射表示領域とで液晶層側の面に段差を有することにより、液晶表示パネルの反射表示領域内の液晶層厚を調整できるため、液晶の透過分光特性を調整し、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調整することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、カラーフィルタ基板、対向基板、及び、上記カラーフィルタ基板と上記対向基板とに挟持された液晶層を備え、かつ反射表示領域を有する液晶表示パネルであって、上記カラーフィルタ基板は、基板上に着色層を備え、かつ上記着色層の厚さよりも浅い深さの領域を有する凹部が反射表示領域内に設けられたものであり、上記凹部が形成された領域と凹部が形成されていない反射表示領域とで液晶層側の面に段差を有する液晶表示パネルである。
以下に本発明を詳述する。

本発明の液晶表示パネルは、カラーフィルタ基板、対向基板、及び、上記カラーフィルタ基板と上記対向基板とに挟持された液晶層を備え、かつ反射表示領域を有する。上記液晶表示パネルは、反射型、半透過型等の反射表示領域を有する液晶表示装置等に用いられるが、反射表示の色度を微調整することが可能なことから、透過表示領域と反射表示領域との両方を有する半透過型液晶表示装置に特に好適である。なお、本発明の反射型の液晶表示装置には、フロントライトからの光を反射して表示を行う反射型液晶表示装置も含まれる。ここで、「反射表示領域」とは、カラーフィルタ基板又は対向基板に反射層が備えられ、周囲からの光を反射することにより表示を行う領域のことである。

上記対向基板は、カラーフィルタ基板に対向する基板であれば、特に限定されないが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス基板であることが好ましい。対向基板が、反射層を有するアクティブマトリクス基板である場合には、開口率を向上させる観点から、反射層がスイッチング素子の上層に配置されることが好ましい。反射層の材質としては、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属等が挙げられる。

上記カラーフィルタ基板は、基板上に着色層を備え、かつ上記着色層の厚さよりも浅い深さの領域を有する凹部が反射表示領域内に設けられたものである。ここで「凹部」とは、着色層に設けられる窪みであり、着色層を貫通するものではない。凹部の基板側には、着色層があってもよいし、なくてもよい。また、凹部の基板側には、凹部の深さを調整する層が配置されていてもよいし、配置されていなくてもよい。すなわち、凹部の形態としては次の三つの形態が挙げられる。
（１）凹部の基板側に、着色層は存在せず、かつ凹部の深さを調整する層が配置されている形態（例えば、図５参照。）
（２）凹部の基板側に、着色層が存在し、かつ凹部の深さを調整する層が配置されていない形態（例えば、図１４参照。）
（３）凹部の基板側に、着色層が存在し、かつ凹部の深さを調整する層が配置されている形態（例えば、図１５参照。）
なお、凹部の底面が凹凸形状を有している場合、凹部は、最も浅い部分の深さが着色層の厚さよりも浅ければよい。

上記凹部の深さは、コントラスト比の低下を防ぐ観点から、１．０μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましい。なお、凹部の底面が凹凸形状を有している場合には、最も深い部分の深さが１．０μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましい。上記凹部が形成される領域は、反射表示領域の中心でもよいし端でもよく、特に限定されるものではない。上記凹部の平面形状は、特に限定されないが、液晶配向の偏りをなくす観点からは、角のとれた四辺形又は円形であることが好ましい。凹部が設けられる領域は、凹部が形成されていない領域の着色層よりも薄い着色層が配置されている、又は、着色層が形成されていないため、着色層による輝度の低下が小さくなる。そのため、上記カラーフィルタ基板は、液晶表示パネルの反射表示領域の反射率を高めることができる。

上記カラーフィルタ基板は、上記凹部が形成された領域と凹部が形成されていない反射表示領域とで液晶層側の面に段差を有する。段差は、凹部の形状を反映して形成される。段差の大きさは、コントラスト比の低下を防ぐ観点からは、０．６μｍ以下であることが好ましい。段差が大きくなりすぎると、段差部で生じる光漏れが大きくなり、コントラスト比の低下を引き起こすおそれがある。段差の形状は、凹部の形状を変化させることによって制御することができる。カラーフィルタ基板が有する段差を調整することにより、凹部が形成される領域の液晶層厚を調整することができる。このため、液晶の透過分光特性を調整することができ、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調節することができる。また、凹部が形成される領域に着色層がある場合は、着色層の層厚を調整することによっても、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調整することができる。以上に示すように、本発明の液晶表示パネルは、反射表示領域内において、凹部が形成された領域と凹部が形成されていない領域とで、液晶層の厚みが異なり、凹部を形成するときに使用する露光用マスクの変更、及び、着色層材料の変更等を行うことなく、凹部の深さを調整するだけで、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度を調整することができ、コスト削減も図ることができる。

また、上記液晶表示パネルは、半透過型液晶表示装置に用いられる場合には、透過表示領域の液晶層厚の１／２が、反射表示領域内の凹部が形成された領域の液晶層厚より小さく、反射表示領域内の凹部が形成されていない領域の液晶層厚より大きいことが好ましい。これによれば、透過表示領域と反射表示領域とで液晶層を透過する光の光路長を揃えることができるため、より効率よく表示を行うことができる。また、半透過型液晶表示装置に用いられる場合、所望の表示特性を得るために着色層の層厚を変化させるが、反射表示領域と透過表示領域との色度を近くすることと反射表示領域の反射率を向上させることとを両立させる観点からは、反射表示領域の着色層の層厚が、透過表示領域の着色層の層厚の、０．２５〜０．５０倍で形成することが好ましい。また、製造工程削減の観点からは、透過表示領域の着色層及び反射表示領域の着色層は、同一の材料を使用し、同一の工程で形成することが好ましいが、透過表示領域の着色層と反射表示領域の着色層とは異なる材料で形成してもよい。その場合、透過表示領域の着色層と反射表示領域の着色層との層厚を個別に設定することができるため、液晶表示装置の表示品位の調整を容易に行うことができる。
以下に、本発明の好ましい形態について説明する。

上記凹部は、着色層に形成された穴部内に透明層が設けられたものである。穴部は、着色層を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。透明層は、穴部が形成される領域の全面に配置されていてもよいし、部分的に配置されていてもよい。透明層は、光透過率が９８％以上の透明材料から構成されていることが好ましく、無色透明でも有色透明でもよいが、反射表示領域の反射率を高める観点からは、無色透明であることが好ましく、無色透明の感光性樹脂から形成されることがより好ましい。透明層を備えることによって、透明層の層厚を変化させるだけで、着色層等の層厚を変化させることなくカラーフィルタ基板に設けられる段差を調整することができ、液晶層厚、着色層の層厚等を独立して制御することができる。そのため、より細かく反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度、また、液晶層厚の変化による透過分光特性を調整することができ、表示品位を向上させることができ。透明層の層厚は特に限定されず、反射表示領域の着色層の層厚よりも薄く形成すればよい。また、透明層に微小の着色を行うことで、色度の調整を行うこともできる。

上記穴部は、着色層を貫通することが好ましい。穴部が着色層を貫通することによって、穴部が形成されている領域に着色層が配置されていないため、より反射表示領域の反射率が高い液晶表示パネルを形成することができる。また、穴部と穴部以外の反射表示領域とで、着色層の厚さが異なる領域を形成する場合には、穴部が形成されている領域に配置された着色層を別工程で形成する方法と、ハーフトーンマスク等を用いて、穴部の着色層の膜厚を薄く形成する方法とがある。前者の方法では、製造工程数が増加する。また、後者の方法では、穴部の深さを安定して制御することが困難な場合がある。そのため、生産性向上の観点や液晶表示パネルの品質向上の観点から、穴部は貫通して形成されることが好ましい。

上記カラーフィルタ基板は、反射表示領域の着色層に覆われた下地層を有することが好ましい。この場合において、反射表示領域の着色層は、下地層よりも液晶層側に位置する。着色層の形成に、スピンコート法等の方法を用いる場合には、下地層を設けることで、下地層を覆って配置された反射表示領域の着色層の層厚を薄くすることができる。このため、下地層が設けられた領域の反射表示領域の反射率はより向上する。また、下地層を形成することによって、液晶層厚を制御し、液晶層による透過分光特性を調整することができる。下地層の層厚は、所望の着色層の層厚や液晶層厚により決定されるが、薄型化及び透過率向上の観点からは薄く形成されることが好ましく、１．０〜５．０μｍで形成されることが好ましい。また、下地層は、光透過性の高い、絶縁性の感光性透明樹脂により形成されることが好ましく、感光性樹脂は無色透明であることがより好ましい。半透過型液晶表示装置に用いる場合には、反射表示領域の液晶層厚は、透過表示領域の液晶層厚の略１／２にすることが好ましいため、反射表示領域内に下地層を設けることにより、反射表示領域の液晶層厚を制御することができ、対向基板に、透過表示領域と反射表示領域との液晶層を透過する光の光路長を揃えるための層を形成する必要がなくなる。なお、下地層は、着色層に液晶層側の全面を覆われている必要はなく、着色層を貫通した穴部が設けられている場合等には、着色層に覆われていない領域が存在してもよい。

本発明はまた、上記液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。上記液晶表示装置は、上記カラーフィルタ基板の液晶層側の面に設けられる段差により、液晶層厚が調整された液晶表示パネルを備える。そのため、高い反射表示輝度を有し、かつ、液晶層の透過分光特性の調節を容易に行うことができる。また、着色材料の変更やフォトマスクの変更等を要することなく容易に、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度等を調節することができるため、コスト削減や生産性の向上も実現される。

本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置によれば、カラーフィルタ基板に形成された凹部により、液晶層厚を調整して、液晶層の透過分光特性を調整することができる。これにより、反射表示領域の反射率及び反射表示光の色度が調整され、反射表示品位の向上した液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することができる。

以下に実施形態を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
本発明の実施の一形態である実施形態１について、図１〜１３を用いて以下に説明する。
実施形態１に係る液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置であって、反射表示領域と透過表示領域とが設けられている。

まず、カラーフィルタ基板の構成について、図１及び２を用いて説明する。
図１は、実施形態１に係るカラーフィルタ基板の構成を示す平面模式図である。図２は、図１に示すカラーフィルタ基板を線分Ａ−Ｂで切断したときの構成を示す断面模式図である。
図２に示すように、実施形態１のカラーフィルタ基板１００は、硼ケイ酸ガラス等からなる透明基板１０１上の反射表示領域Ｒ内に、無色透明の感光性樹脂等からなる、下地層１０２が配置される。下地層１０２の層厚は、所望の着色層の層厚や液晶層厚により決定されるが、１．０〜５．０μｍであることが好ましい。下地層１０２上には、赤、緑又は青の各色に対応する顔料を分散させた有色透明の感光性樹脂からなる着色層１０３が配置され、着色層１０３の反射表示領域Ｒ内には穴部が設けられる。着色層１０３の層厚は、所望の表示特性を得るために変化させるが、反射表示領域Ｒ内の層厚は０．１〜１．５μｍ、透過表示領域Ｔ内の層厚は１．０〜３．０μｍであることが好ましい。また、本実施形態では、着色層１０３に赤、緑及び赤の三色を使用しているが、着色層の色はシアン、マゼンダ及びイエローの三色でもよいし、四色以上でもよく、特に限定されるものではない。穴部内には、無色透明の感光性樹脂からなる透明層１０４が配置されることにより、凹部１０９が形成される。その上から基板全面を覆うように透過電極１０６が設けられている。透明層１０４の層厚は、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の層厚よりも薄く設けられ、所望の反射表示領域Ｒの反射率及び反射表示光の色度を調整するために層厚を変化させるが、コントラスト比の低下を防ぐ観点からは、カラーフィルタ基板１００に設けられる段差が、０．６μｍ以下になるように形成されることが好ましい。

また、図１に示すように、赤、緑及び青の各色に対応する着色層１０３の境界を形成するように、遮光層１０５が形成される。このとき、反射表示領域Ｒの下地層１０２上の、着色層１０３が存在しない穴部には、透明層１０４が形成される。下地層１０２、着色層１０３及び透明層１０４が配置された透明基板１０１上の全面には、透過電極１０６が形成され、その上には、液晶を配向させる配向膜（図示せず）が形成される。配向膜の上には、カラーフィルタ基板１００と対向基板２００とのギャップを支持するスペーサ層１０７が形成される。スペーサ層１０７は、安定に液晶層厚を制御するため、感光性樹脂等から形成されることが好ましい。なお、本実施形態では、感光性樹脂をパターニングしてスペーサとして用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、ビーズタイプのスペーサ等を使用してもよい。また、図１では、スペーサ層１０７は、着色層１０３との境界を形成する遮光層１０５上の反射表示領域Ｒに、設けられているが、本発明はそれに限定されるものではない。更に、本実施形態では、図１に示すように、透明層１０４が配置される領域は、カラーフィルタ基板１００の反射表示領域Ｒの中心に設けられているが、本発明はこれに限定されるものでもない。例えば、図３−１及び図３−２は、カラーフィルタ基板１００の平面模式図であるが、図３−１に示すように、透明層１０４ｂが設けられる領域が、反射表示領域Ｒ内の各着色層１０３の端部の片側に配置されていてもよいし、図３−２に示すように、透明層１０４ｃが設けられる領域が、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の端部の両側に配置されていてもよい。

次に、対向基板の構成について、図４を用いて説明する。
図４は、実施形態１に係る対向基板の構成を示す断面模式図である。
実施形態１に係る対向基板は、半透過型液晶表示装置に用いられる対向基板であって、反射表示領域と透過表示領域とが設けられ、反射表示領域には、周囲からの光を反射するための反射層が配置される。

図４に示すように、実施形態１の対向基板２００には、硼ケイ酸ガラス等からなる透明基板２０１上全体に、ベースコート膜２０２が形成されている。スイッチング素子となるＴＦＴは以下の工程で形成されている。ベースコート膜２０２上に、ソース領域２０３Ｓとゲート領域２０３Ｇとドレイン領域２０３Ｄとを含む半導体層２０３が形成され、半導体層２０３が形成された透明基板２０１上に、ゲート絶縁膜２０４が形成され、その上には、ゲート電極２０５が形成されている。更に、ゲート電極２０５上には、第一絶縁膜２０６が基板全面に形成され、ゲート絶縁膜２０４及び第一絶縁膜２０６を貫通するコンタクトホールが形成され、ソース領域２０３Ｓとドレイン領域２０３Ｄとに接続されるように、ソース電極２０７Ｓ及びドレイン電極２０７Ｄが形成されている。以上の構成で本実施形態のＴＦＴは構成されている。なお、本実施形態では、ソース電極２０７Ｓ及びドレイン電極２０７Ｄは、アルミニウム等の反射性を有する導電材料により形成されている。

第一絶縁膜２０６上には、ドレイン電極２０７Ｄの真上にコンタクトホールが設けられた第二絶縁膜２０８が形成されており、第二絶縁膜２０８上には各画素を区画するように画素電極２１１が形成される。画素電極２１１は、第二絶縁膜２０８に形成されたコンタクトホールを介して、ドレイン電極２０７Ｄと導通される。画素電極２１１上の反射表示領域Ｒには、ＴＦＴ素子の上部を覆うように反射電極２１２が形成される。反射電極２１２は、反射性の高いアルミニウム、銀等の金属により形成されることが好ましく、反射電極の厚さは、１００〜３００ｎｍで形成されることが好ましい。また、画素電極２１１上には液晶層３０１を配向させる配向膜（図示せず）が設けられることによって、対向基板２００は完成する。なお以下では、対向基板２００から画素電極２１１、反射電極２１２及び配向膜を除く、透明基板２０１上に第二絶縁膜２０８まで形成した基板をＴＦＴ基板２１０ともいうこととする。

反射電極２１２が、ＴＦＴに重畳する領域に形成されることによって、より開口率を向上させることができる。なお、反射電極２１２の下層に配置された第二絶縁膜２０８には、微細な凹凸部が形成されていることが好ましい。これにより、反射電極２１２に入射した光を所定の角度範囲に散乱反射させることができるため、周囲光を効率的に利用することができる。なお、本発明の液晶表示装置は、透過電極の下層に反射層を配置する構成の半透過型や反射型の液晶表示装置にも適用できるため、その場合、反射層は導電性を有していなくてもよい。

次に、実施形態１に係る液晶表示パネルの構成について説明する。図５に示すように、実施形態１に係る液晶表示パネルは、カラーフィルタ基板１００と対向基板２００とに挟持された液晶層３０１から構成される。表示領域内には、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとが設けられている。

透明基板１０１上に形成される下地層１０２には、カラーフィルタ基板１００と対向基板２００とを貼り合わせた際に反射表示領域Ｒの液晶層厚（ｄＡ及びｄＢ）を制御する役割がある。また、下地層１０２によりカラーフィルタ基板１００の反射表示領域Ｒが凸構造になるため、着色層１０３を形成する際に、透過表示領域Ｔの着色層１０３の層厚よりも反射表示領域Ｒの着色層１０３の層厚を薄くする効果があり、下地層１０２が厚いほど反射表示領域Ｒの着色層１０３を薄くすることができる。透明層１０４は、着色層１０３の穴部に配置される。透明層１０４の層厚を変化させることで反射表示領域Ｒの着色層１０３が除去された領域の液晶層厚ｄＡを調節することができる。反射表示領域Ｒ内に凹部１０９が形成された領域の液晶層厚をｄＡ、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の存在する領域の液晶層厚をｄＢ、透過表示領域Ｔの液晶層厚をｄＣとすると、各液晶層厚の間にｄＢ≦ｄＣ／２≦ｄＡの関係が成り立つことが好ましい。

スペーサ層は、図６に示すスペーサ層１０７ａのように着色層１０３と重畳する位置に配置してもよいし、図７に示すスペーサ層１０７ｂのように、着色層１０３の凹部１０９と重畳する位置に配置してもよく、特に限定されない。また、液晶層厚が制御できる限り、各画素毎に形成する必要もない。スペーサ層の高さを調節することにより、液晶表示装置全体のカラーフィルタ基板１００と対向基板２００との間隔を調節することができることから、反射表示領域Ｒの液晶層厚である、ｄＡ及びｄＢを調節することができる。

次に、本発明の実施形態１に係るカラーフィルタ基板の製造方法について以下に説明する。
（１）遮光層を形成する工程
まず、透明基板１０１上に、黒色顔料を含有する感光性樹脂等の遮光層材料を塗布し、フォトリソグラフィ法等によってパターニングすることにより遮光層１０５を形成する。

（２）下地層を形成する工程
次に、下地層１０２を形成する。図８−１及び図８−２は、下地層１０２を形成する工程を示す断面模式図である。なお、図中の矢印は、露光するための紫外（ＵＶ）光を示している。
遮光層１０５を形成した透明基板１０１上に、図８−１に示すように、絶縁性を有する無色の感光性透明樹脂膜１２１をスピンコート法等を用いて塗布する。続いて、フォトリソグラフィ法によって、感光性透明樹脂膜１２１を反射表示領域Ｒに残すように露光用マスク１３１を用いてパターニングし、下地層１０２を形成する。なお、この下地層１０２を設けることにより、着色層１０３の層厚、及び、液晶表示パネルを形成したときの反射表示領域Ｒの液晶層厚を制御することができるため、所望の特性を得られるように下地層１０２の層厚を調節する必要がある。

（３）着色層を形成する工程
続いて、着色層１０３を形成する。図９−１及び図９−２は、着色層１０３を形成する工程を示す断面模式図である。なお、図中の矢印は、露光するためのＵＶ光を示している。
遮光層１０５及び下地層１０２を形成した透明基板１０１上に、図９−１に示すように、感光性樹脂組成物に顔料を分散させた、赤、緑及び青に対応するネガ型で透明の感光性着色樹脂膜１２２を、一色ずつスピンコート法等の塗布方法により成膜する。このとき、透明基板１０１上には下地層１０２が形成されているため、透明基板１０１上の反射表示領域Ｒが凸構造になっている。そのため、着色層１０３を形成する際に、透過表示領域Ｔの着色層１０３の層厚よりも、反射表示領域Ｒの着色層１０３の層厚は薄く形成される。続いて、フォトリソグラフィ法等によって、感光性着色樹脂膜１２２を所定形状にパターニングすることにより、図９−２に示す着色層１０３が形成される。このとき、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３に所望の形状の穴部が形成される露光用マスク１３２を使用する必要がある。露光用マスク１３２としては、図１２に示すように、着色層１０３の穴部を形成する領域に対して露光用の光を通さない領域１３２ａ、また、穴部を形成する領域を除く着色層形成領域に露光用の光を通す領域１３２ｂ、露光を行う着色層形成領域以外に光を通さないようにするための領域１３２ｃが設けられたマスクを使用することができる。

感光性着色樹脂膜１２２の膜厚は、感光性樹脂組成物の粘度と塗布量、下地層１０２の層厚、及び、画素サイズ等により決定されるが、所望の表示特性を得ることができるように下地層１０２の層厚等で調整する。本実施形態のように、二色以上の着色層１０３を形成する場合は、各色毎に感光性着色樹脂膜１２２の塗布工程とフォトリソグラフィ工程とを行う。なお、本実施形態では、製造工程を削減するために、透過表示領域Ｔの着色層１０３と反射表示領域Ｒの着色層１０３とを同時に形成しているが、透過表示領域Ｔの着色層１０３と反射表示領域Ｒの着色層１０３とを異なる材料で形成しても構わない。その場合、製造工程は増加するが、着色層１０３の層厚を透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで個別に設定することができるため、より反射表示領域Ｒの反射率の向上や反射表示光の色度の調整を行うことができる。

（４）透明層を形成する工程
次に、透明層１０４を形成する。図１０−１、図１０−２、図１１−１及び図１１−２は、透明層１０４の形成工程を示している。なお、図中の矢印は、露光するためのＵＶ光を示している。
遮光層１０５、下地層１０２及び着色層１０３を形成した透明基板１０１上に、絶縁性を有するネガ型で無色の感光性透明樹脂膜１２３を、スピンコート等の方法により塗布して成膜する。その後、図１０−１に示すように、露光用マスク１３３を使用し、フォトリソグラフィ法等を用いて、感光性透明樹脂膜１２３を所定形状に、パターニングする。その結果、図１０−２に示す透明層１０４が形成される。このとき、穴部内のみに透明層１０４が形成されるように、露光用マスク１３３としては、図１３に示すような、透明層１０４を形成する領域に対して露光用の光を通す領域１３３ａ、露光用の光を通さない領域１３３ｂが設けられたマスクを使用することができる。また、図１１−１に示すように、着色層１０３等を形成していない透明基板１０１の裏面から露光することで、図１１−２に示すように、露光マスクを使用することなく、穴部のみに選択的に透明層１０４を形成することもできる。

（５）透過電極を形成する工程
透過電極１０６は、スパッタリング法等を用いることによって、ＩＴＯ等の透明導電膜を成膜して形成する。

（６）スペーサ層を形成する工程
スペーサ層１０７は、透過電極１０６まで形成した透明基板１０１上に、感光性樹脂等を成膜してパターニングすることによって形成する。本実施形態では、スペーサ層１０７を遮光層１０５上に形成しているが、特に限定されるものではない。例えば、着色層１０３に形成した凹部と重畳する位置に配置してもよい。

（７）配向膜を形成する工程
配向膜は、スペーサ層１０７を形成した透明基板１０１上に、ポリイミド膜等を形成してラビング処理を行うことにより形成する。
以上の工程により、カラーフィルタ基板１００は完成する。

対向基板２００を製造する工程、及び、カラーフィルタ基板１００と対向基板２００とを貼り合わせ、液晶表示パネルを製造する工程については、公知の方法を用いることができるため省略する。また、作製した液晶表示パネルに、偏光板、位相差板、ドライバ等を実装することにより、実施形態１に係る液晶表示装置が完成する。

（実施形態２）
図１４は、本発明に係る実施形態２の液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。図１４に示すように、実施形態２に係る液晶表示パネルは、凹部１０９の透明基板１０１側に着色層１０３が存在し、透明層が配置されていないこと以外は、実施形態１と同様の構成である。実施形態２に係るカラーフィルタ基板１００は、透明基板１０１上に、着色層１０３が設けられ、また、着色層１０３に形成された穴部の透明基板１０１側には凹部１０９が形成された領域以外に配置された着色層１０３よりも薄い層厚の着色層１０３が設けられている。

（実施形態３）
図１５は、本発明に係る実施形態３の液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。図１５に示すように、凹部１０９の透明基板１０１側に透明層１０４が配置されていること以外は、実施形態２と同様の構成である。実施形態３に係るカラーフィルタ基板１００は、透明基板１０１上に、着色層１０３が設けられ、また、着色層１０３に形成された穴部内に透明層１０４が配置されることにより、反射表示領域Ｒ内に凹部１０９が形成されている。

（実施形態４）
図１６は、本発明に係る実施形態４の液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。図１６に示すように、実施形態４に係るカラーフィルタ基板１００は、着色層１０３の透明基板１０１側に下地層が形成されていないため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの液晶層厚が凹部１０９を形成する領域以外では、略同じであること、及び、着色層１０３の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで略同じであること以外は実施形態１と同様である。実施形態３に係るカラーフィルタ基板１００は、透明基板１０１上に、着色層１０３が設けられ、反射表示領域Ｒ内に穴部が設けられ、穴部内に透明層１０４が配置されることにより凹部１０９が形成されている。

（実施形態５）
図１７は、本発明に係る実施形態５の液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。実施形態５に係る液晶表示パネルは、透過表示を行わない反射型の液晶表示パネルである。図１７に示すように、実施形態５に係るカラーフィルタ基板１００は、透過表示領域Ｔがないこと以外は、実施形態４と同様である。対向基板２００においては、実施形態１において、画素領域に形成される透過電極が形成されておらず、反射電極２１２が画素領域に形成されている。カラーフィルタ基板１００は、透明基板１０１上に、着色層１０３を有し、反射表示領域Ｒ内に穴部が設けられ、穴部内に透明層１０４が配置されることにより凹部１０９が形成されている。反射表示領域Ｒ内の凹部１０９以外の液晶層厚は略同じである。本発明は、半透過型の液晶表示装置だけではなく、本実施形態のように反射型液晶表示装置にも適用され、穴部に設けた透明層１０４により液晶層厚を制御することによって、液晶の透過分光特性を制御し、液晶表示パネル及び液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。

（比較例１）
図１８は、本比較例に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。
比較例１に係る液晶表示パネルは、半透過型の液晶表示パネルであり、透過表示領域と反射表示領域とを有している。本比較例に係る液晶表示パネル及び液晶表示装置の構成は、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の穴部内に透明層が配置されていないこと以外は、実施形態１と同様である。

（比較例２）
図１９は、本比較例に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。
比較例２に係る液晶表示パネルは、半透過型の液晶表示パネルであり、透過表示領域と反射表示領域とを有している。本比較例に係るカラーフィルタ基板１００は、着色層１０３の穴部に配置された透明層１０４が、穴部が形成された領域以外の着色層１０３と同じ高さで形成されているため、着色層１０３の膜厚よりも浅い深さの凹部は形成されておらず、カラーフィルタ基板１００の反射表示領域Ｒの液晶層側に段差が形成されていないこと以外は、実施形態１と同様である。

（実施形態及び比較例に係る液晶表示装置の評価試験）
次に、上記実施形態１〜３、比較例１及び比較例２の液晶表示装置について、本発明において得られる効果を図６及び７を用いて説明する。
図６及び７は、液晶表示装置の液晶層厚について説明するための断面模式図である。図６においては、スペーサ層１０７ａが反射表示領域Ｒ内の着色層１０３と重畳する位置に配置されている。図７においては、スペーサ層１０７ｂが反射表示領域Ｒ内の着色層１０３に設けられた凹部１０９と重畳する位置に配置されている。図６及び７中の両矢印はそれぞれ、反射表示領域Ｒ内の穴部が設けられた領域の液晶層厚ｄＡ、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３が設けられた領域の液晶層厚ｄＢ、及び、透過表示領域Ｔ内の液晶層厚ｄＣと、下地層１０２の層厚ｄ１、透過表示領域Ｔ内の着色層１０３の層厚ｄ２、反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の層厚ｄ３、透明層１０４の層厚ｄ４、並びに、スペーサ層１０７ａ及び１０７ｂの層厚ｄ５とを表している。図６に示すように、スペーサ層１０７ａが着色層１０３に重畳する領域に配置されている場合は、ｄＡ、ｄＢ及びｄＣはそれぞれ、下記式（１）、（２）及び（３）で表すことができる。また、図７に示すように、スペーサ層１０７ｂが、穴部が形成された領域に配置されている場合は、下記式（４）、（５）及び（６）で表すことができる。ここでは、透過電極及び配向膜の厚さは、液晶層厚の差異に影響を与えないため省略している。また、対向基板２００の液晶層側の表面は平坦であるものとしている。
１．スペーサ層が着色層上に配置されている場合（図６）
ｄＡ＝ｄ５＋ｄ３−ｄ４ （１）
ｄＢ＝ｄ５ （２）
ｄＣ＝ｄ５＋ｄ３＋ｄ１−ｄ２ （３）
２．スペーサ層が凹部が形成された領域に配置されている場合（図７）
ｄＡ＝ｄ５ （４）
ｄＢ＝ｄ５−ｄ３＋ｄ４ （５）
ｄＣ＝ｄ５＋ｄ４＋ｄ１−ｄ２ （６）

反射表示領域Ｒ内の着色層１０３の層厚ｄ３、透明層１０４の層厚ｄ４及びスペーサ層１０７の層厚ｄ５を変化させることで、反射表示領域Ｒ内の液晶層厚ｄＡ、ｄＢ及びｄＣをそれぞれ調節することが可能である。また、図２等で示すように、スペーサ層が遮光層１０５上に設けられているような場合も同様に、ｄＡ及びｄＢをそれぞれ調節することが可能である。

次に、反射表示領域Ｒ内の液晶層厚ｄＡを調節して得られる反射特性の例を下記表１に示す。表１は、実施形態１の中で凹部の深さが異なる実施例１及び実施例２と、比較例１と、比較例２とについての評価試験結果である。表１中では、ｄＡは１．７〜２．３μｍで変化させており、ｄＢは１．７μｍである。表１中のＹ、ｘ、ｙ及びＮＴＳＣ比の値については、液晶表示器用シミュレータ（商品名：ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、シンテック社製）により算出した。液晶の流動に関してはＬｅｓｌｉｅ−Ｅｒｉｃｋｓｅｎ理論に基づいて計算し、光学計算はＭａｘｗｅｌｌの方程式に基づいて計算している。なお、表１中のＹ値は液晶表示装置を介さずに測定したときの反射電極による反射率を１００％としたときの、液晶表示装置を介して測定した反射表示領域の反射率を示している。ｘ及びｙは、ＸＹＺ表色系色度図上の色度座標（ｘ，ｙ）として示したときの反射表示光のｘ値及びｙ値である。また、表１に示されている反射特性の結果は、一画素の反射表示領域に対する穴部が形成された領域の割合が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のそれぞれで、０．２、０．３及び０．１５のときの結果である。各着色層の色特性は下記表２に示すとおりであり、このときの、各着色層の層厚は０．６μｍである。また、表１中のＷは、白の表示を示している。

表１に示すように、液晶層厚ｄＡ及びｄＢを調節することで反射表示領域の反射率（表１中では、ＷにおけるＹ値として表記）及び色再現域（ＮＴＳＣ比で表記）等の反射表示特性を調節することが可能である。また、実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２について、表１中のＷのＹ値（反射率）と、ＮＴＳＣ比との関係を表したグラフを図２０に示す。図２０に示すように、実施例１及び２は異なる反射率及びＮＴＳＣ比の値を有し、透明層の層厚を変化させるだけで、反射率及びＮＴＳＣ比を調整することができることがわかる。また、実施例１の場合は、実施例２、比較例１及び２の場合よりも、高い反射率を得ることができ、実施例２の場合は、実施例１、比較例１及び２の場合よりも、高いＮＴＳＣ比を得ることができている。

これらの効果は、反射表示領域において、液晶層厚ｄＡの領域と液晶層厚ｄＢの領域との液晶層が異なる分光透過率を有しており、液晶層厚ｄＡの層厚が変化することで液晶層厚ｄＡの領域の液晶分光透過率が変化したことに起因している。また、本発明の液晶表示パネルによれば、透明層を配置しない比較例１のような場合と比較して、反射率、色度等を調整するために、凹部の面積を変化させるための露光マスクの変更や着色層の材料の変更を伴わないため、簡易にコストの削減が図れる。

実施形態１に係るカラーフィルタ基板の構成を示す平面模式図である。 図２に示す実施形態１に係るカラーフィルタ基板を線分Ａ−Ｂで切断したときの構成を示す断面模式図である。 実施形態１に係るカラーフィルタ基板の、穴部の形成位置の一例を示す平面模式図である。 実施形態１に係るカラーフィルタ基板の、穴部の形成位置の一例を示す平面模式図である。 実施形態１に係る対向基板の構成を示す断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示パネルの構成を示す断面摸式図である。 液晶層厚を説明するための液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 液晶層厚を説明するための液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 下地層のパターニング工程を示す断面模式図である。 下地層のパターニング工程後の断面模式図である。 着色層のパターニング工程を示す断面模式図である。 着色層のパターニング工程後の断面模式図である。 透明層のパターニング工程を示す断面模式図である。 透明層のパターニング工程後の断面模式図である。 透明層のパターニング工程を示す断面模式図である。 透明層のパターニング工程後の断面模式図である。 実施形態１に係るカラーフィルタ基板の着色層の穴部を形成するときに使用する露光マスクの平面模式図である。 実施形態１に係るカラーフィルタ基板の透明層を形成するときに使用する露光マスクの平面模式図である。 実施形態２に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 実施形態３に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 実施形態４に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 実施形態５に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 比較例１の液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 比較例２に係る液晶表示パネルの構成を示す断面模式図である。 実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２における反射率とＮＴＳＣ比との関係を示す図である。 従来のカラーフィルタ基板の構成を示す断面模式図である。

符号の説明

１００：カラーフィルタ基板
１０１：透明基板
１０２：下地層
１０３：着色層
１０４、１０４ｂ、１０４ｃ：透明層
１０５：遮光層
１０６：透過電極
１０７、１０７ａ、１０７ｂ：スペーサ層
１０８：オーバーコート層
１０９：凹部
１２１、１２３：感光性透明樹脂膜
１２２：感光性着色樹脂膜
１３１、１３２、１３３：露光用マスク
１３２ａ、１３２ｂ、１３３ｂ：露光用の光を通さない領域
１３２ｃ、１３３ａ：露光用の光を通す領域
２００：対向基板
２０１：透明基板
２０２：ベースコート膜
２０３：半導体層
２０３Ｄ：半導体層ドレイン領域
２０３Ｇ：半導体層ゲート領域
２０３Ｓ：半導体層ソース領域
２０４：ゲート絶縁膜
２０５：ゲート電極
２０６：第一絶縁膜
２０７Ｄ：ドレイン電極
２０７Ｓ：ソース電極
２０８：第二絶縁膜
２１０：ＴＦＴ基板
２１１：画素電極
２１２：反射電極
３０１：液晶層
Ｒ：反射表示領域
Ｔ：透過表示領域

Claims (5)

1. カラーフィルタ基板、対向基板、及び、該カラーフィルタ基板と該対向基板とに挟持された液晶層を備え、かつ反射表示領域を有する液晶表示パネルであって、
   該カラーフィルタ基板は、基板上に着色層を備え、かつ該着色層の厚さよりも浅い深さの領域を有する凹部が反射表示領域内に設けられたものであり、該凹部が形成された領域と凹部が形成されていない反射表示領域とで液晶層側の面に段差を有することを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記凹部は、着色層に形成された穴部内に透明層が設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
3. 前記穴部は、着色層を貫通することを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
4. 前記カラーフィルタ基板は、反射表示領域の着色層に覆われた下地層を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
5. 請求項１記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
   

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