JP4066731B2 - カラーフィルタ基板及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents

カラーフィルタ基板及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ基板及びその製造方法並びに電気光学装置の技術分野に属する。また、本発明は、電気光学装置を具備してなる電子機器の技術分野にも属する。
【0002】
【背景技術】
従来、液晶装置等の電気光学装置として、外光を利用した反射型表示と、バックライト等の照明光を利用した透過型表示とのいずれをも視認可能とした反射半透過型のものが提供されている。これは例えば、該電気光学装置を構成する基板上に、反射層、該反射層に対して形成された開口部、そして該開口部下に設けられるバックライト等の光源等から構成されている。このような構成によると、基板上の光入射面に対して入射した外光は反射層で反射されて再び光入射面に達し出射することとなる一方、光源から発せられた照明光は基板内部及び開口部を通じて前記光入射面に達し出射することとなる。これにより、前者の出射光を利用すれば反射型表示を行うことが可能となり、後者の出射光を利用すれば透過型表示を行うことが可能となる。ちなみに、前記開口部は、通常好ましくは、画素毎に設けられる。
【0003】
また、この場合、前記反射層上及び前記開口部上のそれぞれに、例えば、R(赤),G(緑)及びB(青)等といった相互に独立な三原色からなる層を備えた着色層(いわゆる「カラーフィルタ」を構成する。)が形成される場合がある。この着色層の存在により、前記反射層で反射等する光、あるいは光源から発せられた光のいずれもが、光入射面から出射する以前において該着色層を透過することになる。つまり、このような構成によれば、反射型表示及び透過型表示の双方でカラー表示が可能となる。
【0004】
ただ、上述のような原理によりカラー表示を行う場合において、開口部領域(すなわち、透過型表示時に使用される領域、透過領域)と該開口部領域を除く反射層領域(すなわち、反射型表示時に使用される領域、反射領域)とで全く同一の態様で着色層を形成してしまうと、反射型表示及び透過型表示間で異なった印象の画像を表示してしまうことになる。これは、反射型表示を行おうとする場合に利用される光は、基板上の光入射面から入射して反射層に至りそこから再び光入射面に戻るという経路(以下、「反射経路」という。)を辿るから、該反射層上に設けられた着色層を往復することにより、該着色層内をいわば2回透過することになるのに対して、透過型表示を行おうとする場合に利用される光は、光源から発せられ基板内部及び開口部を通じて前記光入射面に至るという経路(以下、「透過経路」という。)を辿るから、該開口部上に設けられた着色層内を1回透過することになるためである。したがって、一般に、反射型表示の方が、透過型表示に比べて、いわば「より濃い」カラー表示を行ってしまうことになる。
【0005】
従来、このような不都合に対処するため、開口部領域とこれを除く反射層領域とにおいて、色純度の異なる着色層を形成することが行われている。より具体的には、RGBそれそれについて、前者については、分光透過特性に劣った着色層を形成し、後者については、分光透過特性に優れた着色層を形成する等ということになる。この優劣の差をどの程度とするかは、前記の反射経路及び透過経路間の経路長の相違に配慮して決めることができる。これによれば、反射型表示及び透過型表示において、ほぼ同一の印象を与えるカラー画像表示を行うことができる。従来例としては、例えば、特開平11−242226号公報に示された技術が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような着色層を備える電気光学装置においては、次のような問題があった。すなわち、上述のように、開口部領域とこれを除く反射層領域とについて、色純度の異なる着色層をそれぞれ形成する場合には、通常、開口部領域に対する着色層の形成をフォトリソグラフィ法によって行った後、該開口部領域を除く反射層領域に対する前記とは別の着色層の形成を同じくフォトリソグラフィ法によって行う、というように都合2回のフォトリソグラフィ工程が行われていた。しかしながら、このようなフォトリソグラフィ工程では、露光時におけるアライメントずれ等が発生する可能性があり、この場合、開口部領域及びこれを除く反射層領域のみを完全に覆うように、異なる着色層を形成することが困難だったのである。
【0007】
より具体的には例えば、開口部領域上の着色層と反射層領域上の着色層との境界線上に、「隙間」や「重なり合い」を生じさせる可能性があった。前者の「隙間」が生じる場合には、当該隙間の部分には着色層が存在しないことになり、後者の「重なり合い」が生じる場合には、当該重なり合いの部分には肉厚の着色層が存在することになる。したがって、画像上では、全体的にカラー表示を行うべきにもかかわらず、前述の隙間や重なり合いに起因する光漏れや光遮蔽等が生じることで、白又は黒等といった単調な表示が所々生じてしまうことになる。つまり、画像の品質を低下させてしまうことになっていたのである。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、着色層の隙間に起因する光漏れ等の発生を防止し、高品質なカラー画像の表示が可能なカラーフィルタ基板及びその製造方法、並びに、該カラーフィルタ基板を備えてなる反射半透過型の電気光学装置を提供することを課題とする。また、本発明は、上述のような電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することをも課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るカラーフィルタ基板は、基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板であって、前記画素部内で隣接する前記透過領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に形成された第1着色層と、前記第1着色層の形成領域を除いた前記透過領域と前記反射領域に形成され、かつ、前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が複数回透過することで前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板は、基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板であって、前記画素部内で隣接する反射領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に形成された第1着色層と、前記第1着色層の形成領域を除いた前記反射領域と前記透過領域に形成され、かつ、前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が1回透過することで前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板は、上記に記載のカラーフィルタ基板であって、前記第1着色層が形成されている領域は前記透過領域よりも小さく形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板は、上記に記載のカラーフィルタ基板であって、前記第1着色層の厚さと前記第2着色層の厚さとは同一であることを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記画素部内で隣接する透過領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に第1着色層を形成する工程と、前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が複数回透過することで前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層を前記第1着色層の形成領域を除いた前記透過領域と前記反射領域に形成する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記画素部内で隣接する反射領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に第1着色層を形成する工程と、前記第1着色層を複数回光が透過することで前記光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が1回透過することで前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層を前記第1着色層の形成領域を除いた前記反射領域と前記透過領域に形成する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、上記に記載のカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記第1着色層を形成する領域は前記透過領域よりも小さく形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、上記に記載のカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記第1着色層を形成する工程は、前記画素部の全面に第1原料膜を形成する工程と、前記第1原料膜の上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対して市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状を有する所定パターンの露光を行い且つ露光領域を現像する工程と、前記レジスト膜及び前記第1原料膜をともにエッチングする工程とを更に含むことを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、上記に記載のカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記第2着色層を形成する工程は、最終的に形成すべき第2着色層の厚さよりも大きい厚さを有する第2原料膜を形成する工程と、前記第2原料膜を焼成 する工程とを更に含むことを特徴とする。
また、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、上記に記載のカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記第1着色層が前記マトリックス状のパターンを有する場合、前記第1着色層が前記マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状の面積の合計は、当該マトリクス状パターン内且つ当該一つ一つの形状以外の部分における面積よりも小さいことを特徴とする。
本発明のカラーフィルタ基板は、上記課題を解決するために、基板上にマトリクス状に配列された画素部を備えたカラーフィルタ基板であって、前記画素部内で相互に隣接している第1領域及び第2領域のいずれか一方に部分的に形成された第1着色層と、前記第1領域及び前記第2領域の双方に全面的に且つ前記第1着色層の形成領域を除く領域に形成された第2着色層とを備えている。
【0010】
本発明のカラーフィルタ基板によれば、基板上にマトリクス状に配列された画素部を備えている。このようなカラーフィルタ基板は、より具体的には例えば、後に詳述するように、電気光学装置の一例たる液晶装置を構成する一対の基板のうちの一方を構成することが可能である。この場合、例えば、各画素部を構成する第1領域において透過した光、あるいは、各画素部を構成する第2領域を反射した光を、更に、液晶及び着色層を透過させることにより、カラー画像表示が可能となる。
【0011】
そして本発明では特に、前記画素部内で相互に隣接している第1領域及び第2領域が存在する。ここにいう第1領域及び第2領域とはそれぞれ、好ましくは、前述のように、光を透過する透過領域及び反射する反射領域として想定することができる。すなわち、より具体的には、画素部の全面を構成する反射電極があり、該反射電極の一部には開口部が存在するなどという場合には、該開口部の領域が、透過領域たる第2領域、該開口部を除く反射電極の形成領域が、反射領域たる第1領域などと想定することができる(むろん、その逆に想定することが可能であることはいうまでもない。)。
【0012】
そして、本発明では、上述の透過領域(又は反射領域)に部分的に形成された第1着色層と、透過領域及び反射領域の双方に全面的に且つ前記第1着色層の形成領域を除く領域に形成された第2着色層とを備えている。すなわち、この場合、反射領域には第2着色層が全面的に存在することになる一方、透過領域には、部分的に形成された第1着色層とその残余の領域に形成された第2着色層とが混在することになる。ここで、第1着色層と第2着色層との間に適当な色純度差が存在すれば、反射領域及び透過領域間にも適当な色純度差を設けることが可能になる。これは、透過領域については、第1着色と第2着色層との適度な混色が実現されるからであり、これにより、反射領域及び透過領域間にも色純度差を生じさせることが可能となるからである。なお、第1着色層と第2着色層との混色の程度は、第1領域内における第1着色層の全面積と第2着色層の全面積との比率如何によって調整することができる。以上のことから、本発明によればまず、背景技術の項で述べたように、反射型表示及び透過型表示間で画像の印象が異なるという事態の発生を未然に回避することが可能となる。
【0013】
しかも、本発明では、第2着色層は、反射領域及び透過領域の双方に全面的に形成されているから、両領域に関して、背景技術の項で述べたような不具合が発生しない。すなわち、本発明では、第1領域及び第2領域間には、第2着色層が存在することになるから、従来のように透過領域上に形成する着色層と反射領域上に形成する着色層との間に「隙間」や「重なり合い」等を発生させないのである。
【0014】
このように、本発明によれば、第1領域及び第2領域間で適当な色純度差を設定することができるとともに、両領域上に形成された着色層間に「隙間」や「重なり合い」等を生じさせることがないから、カラー画像上に、これら隙間や重なり合いに起因する光漏れや光遮蔽等によって、画像の品質を低下させるような事態を未然に回避することができる。
【0015】
なお、本発明にいう「部分的に形成」とは、第1着色層が第1領域の全面に形成されていないすべての場合を指す。具体的には、後述するように、第1着色層がマトリクス状に形成されている態様等が好ましくはあるが、その他にも、例えば第1着色層が、第1領域内で市松模様を呈するように形成されている態様とか、ストライプ状に形成されている態様なども含む。
【0016】
本発明のカラーフィルタ基板の一態様では、前記第1着色層は、前記第1領域内においてマトリクス状パターンで形成されている。
【0017】
この態様によれば、第1領域内において、マトリクス状に形成された第1着色層に対し、前記の第2着色層は、当該マトリクス状の隙間を埋めるように形成されることになる。つまり、二つの着色層間の混色はより好ましい形で実現されることになるから、第1領域及び第2領域間の色純度差の設定をより好ましく実現することができる。なお、マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状は、すべて同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、当該形状は、三角形、四角形等の多角形、あるいは円形等基本的にどのようなものであってもよい。
【0018】
本発明のカラーフィルタ基板の他の態様では、前記第1着色層が形成されている領域の外縁と、前記いずれか一方の領域の内縁との間には、所定の距離が設けられている。
【0019】
この態様によれば、第1着色層が形成されている領域(以下、「第1着色層形成領域」という。)の外縁と、前記いずれか一方の領域(以下、仮に「第1領域」とする。)の内縁との間には、所定の距離が設けられている、言い換えれば、第1着色層は第1領域の内縁に沿っては存在しないように形成されている。
【0020】
本態様では、このことにより次のような作用効果が得られる。すなわち、第1着色層を、例えばフォトリソグラフィ法によって形成する場合においては、第1着色層となるべく原料膜と、該原料膜上に形成された所定パターンを有するレジスト膜とを成膜した後、ともにエッチングする工程等が実施されることになる(後述の「製造方法」の説明参照。)。この場合、前記レジスト膜を所定パターンに成形するために、露光装置を用いた露光工程が実施される。しかしながら、この露光装置を用いた露光工程では、いわゆるアライメントずれが生じることがある。このようなアライメントずれが生じると、悪い場合には、本来ならば所定パターンは第1領域の範囲内におさまるべきであるにもかかわらず、第2領域内にかかるようなものとなってしまう場合が考えられる。つまり、この場合、第1着色層の全部又は一部が、第2領域にも形成されてしまうことになる。
【0021】
しかるに、本態様においては、上述のように、第1着色層形成領域の外縁と、第1領域の内縁(あるいは、該内縁が第2領域と接する場合においては当該境界線)との間には、所定の距離が設けられていることにより、前記のようなアライメントずれが発生したとしても、前記所定の距離がこれを吸収することによって、第1着色層が第1領域外に形成されたり、あるいは第2領域内に形成されるなどということを未然に防止することが可能となるのである。
【0022】
なお、本態様においては、第1着色層形成領域の外縁と、第1領域の内縁との間に所定の距離を設けておけば、上述のような作用効果を得ることができるが、上に述べた例示からもわかるとおり、少なくとも、第1着色層形成領域の外縁と、第1領域及び第2領域の境界線との間に、前述のような所定の距離を設けておけば、第2領域における第1着色層の発色という最も好ましくない事態を未然に回避することが可能である。
【0023】
また、本態様にいう「所定の距離」の具体的な値は、前記のアライメントずれがどの程度の大きさかによるが、これは露光装置の性能等に大きく依存する。本態様では、このような事情を勘案した上で、この「所定の距離」の具体的な値を、実験的、経験的、理論的、あるいはシミュレーション等によって、適宜、好適に定め得る。
【0024】
本発明のカラーフィルタ基板の他の態様では、前記第1着色層の厚さと前記第2着色層の厚さとは同一である。
【0025】
この態様によれば、第1着色層及び第2着色層の厚さが同一に構成されているから、例えば、両層間に厚さの違いがあって段差がある場合に生じうる画像表示上の不良の発生可能性を低減することができる。
【0026】
なお、本態様にいう「同一」とは、第1着色層及び第2着色層の厚さが完全に同一である場合のほか、若干程度異なる場合も含む。そのような場合であっても、上述の作用効果を十分に享受し得る「段差」の大きさの範囲は存在するからである。
【0027】
本発明のカラーフィルタ基板の他の態様では、第1着色層と第2着色層とは相互に異なる分光透過率を有する材料からなる。
【0028】
この態様によれば、上述のように、第1領域内における混色を好適に実現することができ、これにより、第1領域及び第2領域間の色純度差の設定もまた好適に実現することができる。
【0029】
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、上述した本発明のカラーフィルタ基板(ただし、その各種態様を含む。)と、該カラーフィルタ基板に対向配置される他の基板と、前記カラーフィルタ基板及び前記他の基板間に配置されてなる電気光学物質とを備える。
【0030】
本発明の電気光学装置によれば、上述の本発明のカラーフィルタ基板を備えてなるから、反射光利用時における画像表示と、透過光利用時における画像表示との間において、違和感なきカラー画像表示が可能な電気光学装置を提供することが可能となる。
【0031】
なお、本発明にいう「電気光学装置」としては、例えば、液晶等の電気光学物質を挟持するよう対向配置された第1基板及び第2基板と、これら第1基板及び第2基板の少なくとも一方の上に一定の方向に延在するよう形成された第1配線と、前記第1基板及び前記第2基板のいずれか一方の上に形成された、前記第1配線に交差する方向に延在する第2配線、前記第1配線及び前記第2配線の交差領域に対応するように形成された画素電極及び薄膜ダイオード(TFD;Thin Film Diode)や薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)等のスイッチング素子とを備えてなるものを考えることができる。このような電気光学装置によれば、いわゆるアクティブマトリクス駆動が可能となる。そして、この場合、例えば上述の第1配線、第2配線、画素電極及びスイッチング素子のすべてが「第1基板」上に形成されているのであれば、本発明にいう「他の基板」としては、一般に、この「第1基板」がそれに該当し、本発明に係る「カラーフィルタ基板」は、上記の「第2基板」がそれに該当すると考えることができる。この場合さらに、第2基板上には、その全面に共通電極等も備えられる。ただし、上述の例において、「他の基板」と「第2基板」、「カラーフィルタ基板」と「第1基板」とが対応するような構造もあり得る。
【0032】
また、本発明にいう「電気光学装置」としては、上記の他、一定の方向に延在するストライプ状の第1電極を備えた第1基板と、前記第1電極に交差する方向に延在するストライプ状の第2電極を備えた第2基板と、これら第1基板及び第2基板間に挟持された液晶等の電気光学物質とを備えてなるものも考えることができる。このような電気光学装置によれば、いわゆるパッシブマトリクス駆動が可能となる。そして、この場合、本発明にいう「他の基板」としては、上記の「第1基板」及び「第2基板」のいずれについても、それに該当すると考えることができ、したがって、「カラーフィルタ基板」は、第2基板及び第1基板のいずれについても、それに該当すると考えることができる。
【0033】
さらに、本発明にいう「電気光学物質」としては、上記した他の基板等の構成如何に応じても変更されうるが、典型的には、複数種のネマティック液晶を混合してなる液晶等が該当する。あるいは、場合により、本発明にいう「電気光学物質」としては、例えば、適当なバインダ内に分散された粉末EL(Electroluminescence)、あるいは無機又は有機EL等が該当する。
【0034】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、上記課題を解決するために、基板上にマトリクス状に配列された画素部を備えたカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記画素部内で相互に隣接している第1領域及び第2領域のいずれか一方に部分的に第1着色層を形成する工程と、前記第1領域及び前記第2領域の双方に全面的に且つ前記第1着色層の形成領域を除く領域に第2着色層を形成する工程とを含む。
【0035】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、上述の本発明のカラーフィルタ基板を好適に製造することができる。
【0036】
より具体的には、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一態様では、前記第1着色層を形成する工程は、前記画素部の全面に第1原料膜を形成する工程と、前記第1原料膜の上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対して所定パターンの露光を行い且つ露光領域を現像する工程と、前記レジスト膜及び前記第1原料膜をともにエッチングする工程とを更に含んでなる。
【0037】
この態様によれば、いわゆるフォトリソグラフィ法によって、第1着色層を形成することになる。これにより、第1着色層の形成を、より容易に、かつ、より正確に行うことが可能となる。
【0038】
なお、本発明においては、場合により、上述のフォトリソグラフィ法以外によって、第1着色層及び第2着色層を形成してもよい。例えば、顔料や染料を分散させてなる着色された適当なインク材を、インクジェットプリンタを用いて塗布・印刷する方法等を採用することも可能である。
【0039】
更には、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の他の態様では、前記第2着色層を形成する工程は、最終的に形成すべき第2着色層の厚さよりも大きい厚さを有する第2原料膜を形成する工程と、前記第2原料膜を焼成する工程とを含む。
【0040】
この態様によれば、最終的に形成される第1着色層の厚さと第2着色層の厚さとをほぼ同一にすることが可能となる。すなわち、本態様では、第一に、最終的に形成すべき第2着色層の厚さよりも大きい厚さを有する第2原料膜を形成し、第二に、このような第2原料膜を焼成するが、後段の焼成工程において、通常は、いわゆる「膜減り」が生じるから、前段の原料膜形成工程において、第2原料膜の厚さを好適に設定すれば、第1着色層と第2着色層との厚さをほぼ同一にすることが可能となるのである。
【0041】
これにより、本態様では、両層間に厚さの違いがあって段差がある場合に生じうる画像表示上の不良を生じさせる可能性を低減することができる。
【0042】
なお、上述において「ほぼ同一」とは、第1着色層及び第2着色層の厚さが完全に同一である場合のほか、若干程度異なる場合も含む。そのような場合であっても、上述の作用効果を十分に享受し得る「段差」の大きさの範囲は存在するからである。また、第2原料膜の厚さを、最終的に形成すべき第2着色層の厚さよりもどの程度大きくすべきかは、焼成工程による膜減り分がどの程度となるかによって決定することができる。これは、経験的、実験的、理論的、あるいはシミュレーションによって適宜好適に定めることができる。
【0043】
さらに、上述のような第2着色層の形成工程においては、上述の各工程に加えて、第1着色層に関しての述べたのと同様に、フォトリソグラフィ法を利用する形態としてよいことは言うまでもない。
【0044】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の他の態様では、前記所定パターンは、前記第1領域に対応する部分で、マトリクス状パターンを含む。
【0045】
この態様によれば、フォトリソグラフィ法によって、第1領域における第1着色層を、例えば、相互に同一の形状が複数配列されてなるマトリクス状パターン等として形成することができる。これにより、第1領域内においては、マトリクス状に形成された第1着色層に対し、前記の第2着色層は、当該マトリクス状の隙間を埋めるように形成されることになる。つまり、二つの着色層間の混色はより好ましい形で実現されることになるから、第1領域及び第2領域間の色純度差の設定をより好ましく実現することができる。なお、マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状は、すべて同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0046】
この態様では特に、前記マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状の面積の合計は、当該マトリクス状パターン内且つ当該一つ一つの形状以外の部分における面積よりも小さいようにするとよい。
【0047】
このような構成によれば、マトリクス状パターンを構成するの一つ一つの形状の面積はそれぞれ、比較的小さいということが言える。これは、上述のように、マトリクス状パターンのいわば背景となる部分の面積の方が、そうでない部分の面積の合計(すなわち、前記の一つ一つの形状の面積の合計)よりも大きいからである。これにより、前述のフォトリソグラフィ工程において、第1原料膜の上にレジスト膜を残存させる可能性を低減することができる。すなわち、本態様によれば、第1着色層上にレジスト膜が残存することにより、本来の色表示とは異なる色の表示がなされるなどといった事態を未然に防止することができる。
【0048】
なお、本構成においては上のような限定を行っているが、上述のように、本構成により達成しようとする目的は、最終的に、レジスト膜が残存することのない状態のカラーフィルタ基板を製造することにある。したがって、これをより直接的にいえば、前記の「一つ一つの形状は、レジスト膜が残存しにくい形状を含んでいる」というようにもいえる。当該一つ一つの形状の面積が比較的小さくなることとなる上述のような態様は、「レジスト膜が残存しにくい」場合の一つの好適な態様なのである。また、逆にいえば、「一つ一つの形状」が、レジスト膜が残存しやすいと考えられる形状、例えば単なる長方形状で、しかも比較的大きな面積を有する形状等となる場合には、上記の観点からすると採用することは好ましくない。したがって、本態様では、このような形状は少なくとも除外されて考えられる。
【0049】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の他の態様では、前記第1着色層が形成される領域の外縁と前記第1領域の内縁との間には、所定の距離が設けられている。
【0050】
この態様によれば、前述の露光を行う工程において、いわゆるアライメントずれが生じたとしても、第2領域内にかかるように、第1着色層が形成されてしまうような事態を未然に回避することが可能となる。これは、第1着色層形成領域の外縁と第1領域の内縁との間に所定の距離が設けられていることにより、前記のようなアライメントずれが発生したとしても、これは前記所定の距離に吸収されるからである。
【0051】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述の本発明の電気光学装置を具備してなる。
【0052】
本発明の電子機器によれば、上述の本発明の電気光学装置を具備してなるから、第1着色層及び第2着色層間の隙間や重なり合いに起因する光漏れや光遮蔽等がない、高品質なカラー画像を表示することの可能な、投射型表示装置、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【0053】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0054】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
【0055】
(カラーフィルタ基板及び電気光学装置の構成)
まず、本発明に係る実施形態について、図1から図3を参照して説明する。ここに、図1は、本実施形態に係るカラーフィルタ基板及びこのカラーフィルタ基板を用いた電気光学装置の一例たる液晶表示パネル400を模式的に示す概略断面図であり、図2は、図1に示すカラーフィルタ基板の平面構造を模式的に示す概略平面図である。また、図3は、図2に示す平面構造のうち一画素分の構造のみを模式的に示す図であって、(a)はその平面図、(b)は断面図である。
【0056】
図1において、この液晶表示パネル400は、ガラスやプラスチック等からなる第1基板401と第2基板402とがシール材403を介して貼り合わせられ、内部に液晶404が封入されてなる。カラーフィルタ基板の一例たる第1基板401の内面上には、画素毎に開口部411aが形成された反射層411が形成され、この反射層411の上に着色層412r、412g及び412b及び保護膜412pを備えたカラーフィルタ412が形成されている(後に改めて触れる。)。
【0057】
一方、第2基板402の内面上には、ストライプ状の透明電極421が形成され、対向する第1基板401上の保護膜412p表面上に形成された、やはりストライプ状の透明電極413と、交差するように構成されている。これにより、本実施形態に係る液晶表示パネル400は、いわゆるパッシブマトリクス駆動が可能である。このような、基板401上の透明電極413上、及び、基板402上の透明電極421上には、配向膜や硬質透明膜等が必要に応じて適宜に形成される。
【0058】
また、第2基板402の外面上(図中上側)には、位相差板(1/4波長板)405及び偏光板406が順次配置され、基板401の外面上(図中下側)には位相差板407及び偏光板408が順次配置される。
【0059】
さて、本実施形態においては、第1基板401の内面上に開口部411aを備えた、厚さ約50〜250nm程度の反射層411が形成されている。この反射層411は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金等の薄膜により形成することができる。開口部411aは、基板401の内面に沿って縦横にマトリクス状に配列された画素Gごとに、当該画素Gの全面積を基準として所定の開口率(例えば、10〜30%)を有するように形成されている。この開口部411aは、上方から基板401を見た平面図である図2に示すように、画素Gに1箇所ずつ形成されていてもよいが、画素毎に複数の開口部が設けられていても構わない。なお、本実施形態における「画素G」とは、図1及び図2に示すように、ある一本の透明電極413と、ある一本の透明電極421との交差領域における、これら透明電極413及び421の各一部、及び、該交差領域に位置する液晶404等を基本に、前述の反射層411及び開口部411a並びに着色層412r、412g又は412b等の各種構成要素の1セットからなるものを指す。
【0060】
画素Gの間には、隣接する画素G間を隔て、一方の画素から他方の画素への光の混入を防止するため、黒色遮光部BMが形成される。この黒色遮光部BMは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。
【0061】
反射層411の上には、例えば原色系のカラーフィルタの場合には、R(赤)、G(緑)及びB(青)の三色からなる厚さ0.5〜2.0μm程度の着色層412r、412g及び412bが形成されている。これら各色の着色層412r、412g及び412bのそれぞれは、例えば図2に示すように、マトリクス状に配列された画素Gに対し、ストライプ状に配列されてなる。ただし、その他、画素Gごとに、公知のデルタ(トライアングル)配列、斜めモザイク(ダイヤゴナル)配列等の適宜の配列態様を採用してもよい。
【0062】
また、着色層412r、412g及び412b及び黒色遮光層BMの上には、透明樹脂等からなる保護膜412pが形成される。この保護膜412pは、本実施形態に係るカラーフィルタ基板、ないし液晶表示パネル400の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層412r、412g及び412bを保護する機能を有する。また、上記黒色遮光層BMに代えて、重ね遮光層(すなわち、各色の着色層が重ね合わされることで全体として黒色を帯び、これにより遮光機能を有することとなる層)が形成される場合を考えると、該重ね遮光層の表面と着色層412r、412g及び412bの表面との間には、図1には示されない段差が生じることになるが、保護膜412pは、このような段差を覆い隠し、その表面を平坦化する機能をも有している。
【0063】
このような液晶表示パネル400においては、反射型表示と透過型表示を行うことが可能である。すなわち、反射型表示を行う場合においては、第2基板402の図中上面から液晶404内に入射してきた光が反射層411上で反射され、再び液晶404内を透過して第2基板402の上面から出射することとなり(図1に示す反射経路R参照)、視認者は、この出射光を画像として視認することとなる。また、透過型表示を行う場合においては、図中下方に設置されたバックライト409から発せられた光が開口部411aを通過し、液晶404内を透過して第2基板402の上面から出射することとなり(図1に示す透過経路T参照)、視認者は、この出射光を画像として視認することとなる。
【0064】
この際、本実施形態では、反射層411及びその開口部411a上に、着色層412r、412g及び412bが形成されていることにより、反射型表示及び透過型表示のいずれにおいても、カラー画像表示を行うことができる。ただ、反射型表示を行う場合においては、光は図1の反射経路Rを辿ることにより、着色層412r、412g及び412bを都合2回透過することとなるのに対し、透過型表示を行う場合においては、光は図1の透過経路Tを辿ることにより、着色層412r、412g及び412bを都合1回のみ透過することとなる。したがって、反射層411及びその開口部411a上で、仮に着色層412r、412g及び412bの構成が全く同一であるとすると、反射型表示によるカラー画像と、透過型表示によるそれとでは、印象が異なるものとなってしまう。
【0065】
そこで、本実施形態では特に、各画素Gごとの着色層412r、412g及び412bは、図3に示すような形態で形成されている。図3において、一つの画素G内には、反射層411が形成されている領域に対応する反射領域GRと、開口部411aが形成されている領域に対応する透過領域GTとが相互に隣接するように存在している。そして、透過領域GTには、該領域GT内で部分的に第1着色層412Iが形成されており(図3中、黒塗りの部分)、この第1着色層412Iが形成されている領域IR(以下、「第1着色層形成領域IR」という。)以外の透過領域GT及び反射領域GRには第2着色層412IIが形成されている(図3中、白塗りの部分)。
【0066】
ここで、第1着色層412I及び第2着色層412IIは、例えば図4に示すように、同一の色相ではあるが異なる色純度の材料から構成されている。ここに図4は、赤(R)についての第1着色層412rIと第2着色層412rIIとの分光透過率を示すグラフである。このように、本実施形態においては、第1着色層412rIの分光特性の方が、第2着色層412rIIのそれよりも優れたものとなっている。つまり、光が第1着色層412rIを透過する場合については、1回の透過のみで十分な赤色を呈示させるこことが可能であるのに対し、第2着色層412rIIを透過する場合については、それでは十分でないことになる。このような第2着色層412rIIを透過する光についても十分な赤色を呈示させるためには、該光を該第2着色層412rIIに複数回透過させるようにすればよい。このようにすれば、最終的に出射される光の色付けが各波長における分光透過率の積でもって表されることから、出射光に含まれる赤色の成分をより強調することが可能となる。
【0067】
そして、本実施形態においては、透過領域GTには第1着色層412Iが含まれ、反射領域GRには第2着色層412IIのみが形成されていることにより、上述の条件に合致した構成となっていることがわかる。つまり、透過型表示における透過経路Tでは、光は第1着色層Iを1回しか透過しないのに対し、反射型表示における反射経路Rでは、光は第2着色層IIを2回透過するようになっているからである。これにより、反射型表示及び透過型表示のいずれにしても、略同様な印象の画像表示が可能となることになる。
【0068】
なお、上述のような関係は、赤(R)以外の、緑(G)の着色層412g、青(B)の着色層412bについても同様に存在する。すなわち、本実施形態において使用される符号「412I」及び「412II」は、それぞれ、上述の「412rI」及び「412rII」を含意する他、特に言及及び図示等はしないが、「412gI」及び「412gII」、「412bI」及び「412bII」をも含意する。
【0069】
さて、本実施形態では、上述の第1着色層412Iは、図3に示すように、市松模様状、あるいはマトリクス状パターンを有するように形成されている。また、本実施形態では、第1着色層形成領域IRの外縁と、透過領域GTの内縁との間、あるいは、該透過領域GT及び反射領域GR間の境界線との間には、所定の距離D1及びD2が設けられるようになっている。この距離D1及びD2が存在すると、後の製造方法の説明時に触れるように、フォトリソグラフィ法を用いて着色層を形成する場合において、露光工程時におけるアライメントずれを該距離D1及びD2によって吸収することができるため、例えば、第1着色層412Iが、反射領域GR内にかかって形成されるなどという事態を未然に回避することが可能となる。
【0070】
一方、上述の第2着色層412IIは、反射領域GR及び透過領域GTの双方に全面的に、かつ、前記の第1着色層形成領域IRを除く領域に形成されている。すなわち、この場合、反射領域GRには第2着色層412IIが全面的に存在することになる一方、透過領域GTには、部分的に形成された第1着色層412Iとその残余の領域に形成された第2着色層412IIとが混在することになる。そして、本実施形態では、第1着色層412I及び第2着色層412IIとの間に、図4を参照して説明したような適当な色純度差が設けられているから、反射領域GR及び透過領域GT間にも適当な色純度差が設けられることになる。これは、透過領域GTについては、第1着色層412Iと第2着色層412IIとの混色が実現されるからである。ちなみに、この透過領域GTにおける第1着色層412Iと第2着色層412IIとの混色は、本実施形態では、第1着色層412Iがマトリクス状パターンを有するように形成されていたことにより、極めて好適に実現されうることになる。
【0071】
さらには、上述の第1着色層412Iと第2着色層412IIとは、図3(b)に示すように、同一の厚さTSを有するものとして形成されている。これにより、例えば、両層412I及び412II間に厚さの違いがあって段差がある場合に生じうる画像表示上の不良の発生可能性は低減されることになる。ただし、厳密にいえば、図1をみるとわかるように、開口部411a上に形成される第1着色層412I及び第2着色層412IIの厚さは、反射層411上に形成される第2着色層412IIの厚さよりも該反射層411の厚さ分だけ大きくなる。しかしながら、この程度の相違があるからといって、上述のような作用効果が奏されることについて特段の影響が出るわけではない。このように、本発明にいう、厚さが「同一」というのは、図1に示す程度の厚さの相違がある場合をも含む。
【0072】
このような構成となる本実施形態の液晶表示パネル400では、まず、反射領域GRを利用する反射型表示と、透過領域GTを利用する透過型表示との間に、視認性に相違なきカラー画像の表示を行うことができる。これは、反射型表示においては、画像を構成する光が、分光特性の劣る第2着色層412IIを都合2回透過する反射経路Rを辿って出射する一方、透過型表示においては、画像を構成する光が、分光特性の優れる第1着色層412I及び前記の第2着色層412IIを1回透過する透過経路Tを辿って出射することで、両層412I及び412IIの混色形態が呈示されることによる。
【0073】
そして特に、本実施形態においては、反射領域GRと透過領域GTとの間に、隙間や重なり合いが形成されないことに大きな特徴がある。この点、従来においては、図5に示すように、反射領域GR及び透過領域GTのそれぞれに対し、単純に、第1着色層412I及び第2着色層412IIを形成していた場合とは異なる。すなわち、このような場合においては、フォトリソグラフィ工程におけるアライメントずれの発生によって、第1着色層412I及び第2着色層412II間に、隙間901や重なり合い902を生じさせる可能性が大きかったのである。このような隙間901や重なり合い902が発生すると、光漏れや光遮蔽等が発生することとなり、画像品質の低下をもたらす。しかるに、本実施形態では、第2着色層412IIは、反射領域GRを越えて、透過領域GTに至るまで形成されているから、このような隙間901や重なり合い902が発生しないのである。
【0074】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示パネル400では、高品質なカラー画像表示が可能となる。
【0075】
なお、上記実施形態においては、画素Gの略中央部に開口部411aすなわち透過領域RTが存在し、また、第1着色層412Iがマトリクス状パターンで形成されている等というような形態について述べたが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。まず、開口部ないし透過領域の別の形態としては、例えば図6に示すように、反射領域GR1と透過領域GT1とが単純に図中左右に分かれて存在するようなものを選択したとしても、何ら本質的な変更をすることなく、本発明の適用が可能である。
【0076】
また、第1着色層412Iの形成態様についても、例えば図7及び図8に示すように、図3に示したような市松模様を含むマトリクス状パターンではなくて、同一の形状が縦横に複数配列されてなるマトリクス状パターンや、ストライプ状パターン等を選択することが可能である。ちなみに、第1着色層412Iが、このような種々の具体的態様を採るに伴って、透過領域GTにおける該第1着色層412Iと第2着色層412IIとの混色の程度は異なることになる。逆にいえば、本実施形態においては、第1着色層412Iの形成態様について適当なものを選択し、第1着色層形成領域IRの全面積とそうでない領域の全面積(すなわち、透過領域RT内における第2着色層412IIが形成された領域の全面積)との比率を調整することによって、透過領域RTで表示すべき色合いの調整を行うことができることになる。
【0077】
また、上述においては、透過領域GTにおいて、第1着色層412Iと第2着色層412IIとが混在する態様について説明したが、本発明においては、この逆の態様となるものも含む。すなわち、反射領域GRにおいて、第1着色層412Iと第2着色層412IIとが混在する態様を形成し、透過領域GTについては、第1着色層412Iのみが存在する形態としてもよい。また、場合によっては、反射領域GRにおける第1着色層412I及び第2着色層412IIの混在形態と、透過領域GTにおけるそれとの間で、上述のような全面積の比率を変化させるような形態としてもよい。
【0078】
(アクティブマトリクス駆動方式の電気光学装置)
さて、上記実施形態においては、パッシブマトリクス駆動が可能な液晶表示パネル400を例として説明を行ったが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。例えば、TFD又はTFT等の画素スイッチング用素子を備えた、アクティブマトリクス駆動可能な液晶表示パネルに対しても、本発明は、問題なく適用することが可能である。また、場合によっては、EL装置等についても本発明の適用は可能である。
【0079】
以下では、そのようなものの一例として特に、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルに対して、本発明のカラーフィルタ基板を適用した形態について、図9から図11を参照しながら順次説明する。ここに図9は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。また、図10は本実施形態に用いたTFTアレイ基板の相互に隣接する複数の画素群の平面図であり、図11は図10に対向する対向基板上の構成を示す平面図である。さらに、図12は図10のA−A´断面図である。
【0080】
まず、図9を参照して、アクティブマトリクス駆動方式の説明を行う。図9において、複数の画素100aには、それぞれ、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【0081】
また、TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
【0082】
画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素100aの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素100aの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
【0083】
なお、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加することがある。例えば、画素電極9aの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量70により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い電気光学装置を実現することができる。なお、蓄積容量70を形成する方法としては、それ専用の特別の配線である容量線300を形成する場合、及び前段の走査線3aとの間に形成する場合のいずれであってもよい。
【0084】
次に、上述したような画素100aのより実際的な構成について、図10乃至図12を参照しながら説明する。なお、図10及び図11においては四つの画素についてのみ、図12においては一つの画素についてのみ、その詳細を示している。
【0085】
図10において、TFTアレイ基板上には、上述した走査線3a及びデータ線6a等のほか、画素100aの一つずつに対応して、TFT30、蓄積容量70、透明電極8及び反射電極9等が設けられている。なお、上述までの画素電極9aとは、いま述べた透明電極8及び反射電極9の両者を含意した用語である。
【0086】
このうちまず、反射電極9は、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に形成されている。この反射電極9の各々には、図10に示すような透過窓14が形成され、この透過窓14に対応する領域は透明電極8によって覆われている。このような反射電極9は、アルミニウムや銀、若しくはこれらの合金、又はチタン、窒化チタン、モリブデン、タンタル等との積層膜から構成されており、透明電極8は、ITO(インディウム・ティン・オキサイド)等から構成されている。
【0087】
このように、マトリクス状に配列された反射電極9及び透明電極8の形成領域の縦横の境界に沿っては、データ線6a、走査線3a及び容量線300が形成されており、該反射電極9の一つ一つには、透明電極8を介して、画素スイッチング用のTFT30が電気的に接続されている。データ線6aは例えばアルミニウム等により、走査線3a及び容量線300は例えば導電性のポリシリコン等からなる。また、TFT30は、図10及び図12に示すように、半導体層1aを備えており、該半導体層1a中には適当な不純物が導入されることで高濃度ソース領域1d、高濃度ドレイン領域1e及びチャネル領域1a´が形成されている。このうちTFT30の高濃度ソース領域1dには、データ線6aがコンタクトホールを介して電気的に接続されており、高濃度ドレイン領域1eには、透明電極8がソース線6b及びコンタクトホール15を介して電気的に接続されている。また、TFT30のチャネル領域1a´の上には、これに対向するように、ゲート絶縁膜2を介して、前記の走査線3aが延在するように形成されている。なお、本実施形態におけるTFT30は、図10及び図12に示すように、いわゆるダブルゲート構造となっており、これに伴って、半導体層1aは、図中左側から、高濃度ソース領域1d、低濃度領域1b、チャネル領域1a´、低濃度領域1b、チャネル領域1a´、低濃度領域1b及び高濃度ドレイン領域1eという順番で各領域が形成されたものとなっている。
【0088】
また、本実施形態に係る電気光学装置には、蓄積容量70が形成されている。この蓄積容量70は、下部電極として、画素スイッチング用のTFT30を形成するための半導体膜1の延設部分1fを導電化したものを、上部電極として、走査線3aと同層の容量線300を備えるとともに、これらの間にTaOx、SiOx等からなる誘電体膜を備えた構造になっている。このような蓄積容量70を備えることで、液晶容量における電荷の保持特性を格段に向上することができる。
【0089】
一方、反射電極9及び透明電極8の下には、図12に示すように、ブロック塊層13及びその上層の凹凸層7(いずれも、図10では示されない)が形成されている。ここでブロック塊層13及び凹凸層7は、例えば、有機系樹脂等の感光性樹脂からなり、前者は、基板面に点在するブロック塊を含むような形で形成される層であり、後者は、このようなブロック塊層13を含む基板の全面を覆うような形で形成される層である。したがって、凹凸層7の表面は、ブロック塊層13を構成するブロック塊の点在態様に応じた凹凸形状を有するものとなる。ちなみに、このような凹凸層7を形成することによって、該凹凸層7の表面における凹凸形状は、ブロック塊層13における、いわば急峻な凹凸形状を均したような、適度な滑らかさを備えたものとなる。
【0090】
これらブロック塊層13及び凹凸層7により、反射電極9においては特に、凹凸パターン9gが形成されることになる。図10においては、この凹凸パターン9gが円形状で示されており、該円形状の部分は、その他の部分に比べて、図の紙面に向かってこちら側に突出した形となっていることを示している。
【0091】
このような構成を備える電気光学装置では、透明電極8及び透過窓14を利用することで、透過モードによる画像表示を行うことが可能となり、反射電極9並びにブロック塊層13、凹凸層7及び凹凸パターン9gを利用することで、反射モードによる画像表示を行うことが可能となる。すなわち、前者の構成により規定される領域は、図示されない内部光源から発せられた光を図10の紙面向こう側からこちら側に至るように透過させる透過領域であり、後者の構成により規定される領域は、紙面こちら側から前記反射電極9に至って反射した後、再び紙面こちら側に至らせるような反射領域となる。なお、後者の場合では特に、凹凸パターン9gによって光の散乱反射が起きるから、画像の視野角依存性を小さくすることができる。
【0092】
図12においては上記のほか、TFTアレイ基板10上に、厚さが100〜500nmのシリコン酸化膜(絶縁膜)からなる下地保護膜111が形成され、この下地保護膜111とTFT30の上に、厚さが300〜800nmのシリコン酸化膜からなる第1層間絶縁膜4、更に、この第1層間絶縁膜4の上に厚さが100〜800nmのシリコン窒化膜からなる第2層間絶縁膜5(表面保護膜)等が形成されている。ただし、場合により、この第2層間絶縁膜5は、形成してなくてもよい。
【0093】
そして、このアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルでは特に、前述のような構成を具備するTFTアレイ基板10に対して、液晶50を挟持して対向するように配置された対向基板20上に、下から順に(図12では上から順に)、平面視で格子状を有する遮光膜23、カラーフィルタ512、対向電極21及び配向膜22が形成されている。このうち遮光膜23は、黒色の樹脂材料、クロム等の金属あるいは合金等からなり、図11に示すように、図10に示したマトリクス状の画素電極9aに対応するように格子状に形成されている。また、対向電極21は、例えばITO等からなる透明導電性材料からなり、対向基板20の全面にベタで形成されている。対向電極21は、上述のように全面に形成されてはいるものの、その下層に前述の格子状の遮光膜23が存在することにより、あたかもマトリクス状に配列されているかのような形態をあらわすこととなる。
【0094】
そして、カラーフィルタ512は、上述のパッシブマトリクス駆動方式と略同様に、着色層512r、512g及び512b並びにオーバコート層512pからなる。このうち、各色の着色層512r、512g及び512bはそれぞれ、各画素100aごと、図11に示すように、相互に色純度が異なる第1着色層512I及び第2着色層512IIからなり、前者の第1着色層512Iは、図10乃至図12からわかるように、反射電極9に形成された透過窓14の形成領域、すなわち透過領域に対応するように形成されており、後者の第2着色層512IIは、反射電極9の形成領域、すなわち反射領域に対応するように形成されている。加えて、第1着色層512Iは、前記の透過領域に部分的に、より具体的にはマトリクス状パターンを有するように形成されており、第2着色層512IIは、前記の透過領域及び反射領域に全面的に且つ第1着色層512Iが形成されていない領域に形成されている。なお、オーバコート層512pは、上述の保護膜412pと略同様な構成及び機能を有する。
【0095】
このようなアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルにおいては、上述のパッシブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルと比較して、大きく異なる二つの点をもつ。すなわち第一に、上述のパッシブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルのように、液晶404に対して電界を印加する透明電極413及び421とは別に反射層411が形成されているのではなくて、そのような電極としての機能と入射した光を反射する機能とを併せもつ反射電極9が形成されていること、第二に、カラーフィルタ512、ないし着色層512r、512g及び512bが、反射電極9が形成されている基板とは別の基板(すなわち、対向基板20)上に形成されていることである。
【0096】
もっとも、このような相違にかかわらず、既に述べた作用効果は、図9乃至図12に示す液晶表示パネルでも全く同様に享受することが可能なことは明白である。すなわち、このような液晶表示パネルにおいても、透過領域及び反射領域間で着色層の欠乏や余分な重なり合い等が生じないから、光漏れや光遮蔽等に起因するカラー画像の品質低下を招くことがないのである(図11及び図12参照)。
【0097】
(電気光学装置の全体構成)
上記したようなアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルは、図13及び図14に示すような全体構成をもつ。ここに図13は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板20の側からみた平面図であり、図14は、図13のH−H´断面図である。
【0098】
図13及び図14において、本実施形態に係る電気光学装置では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間には、液晶50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
【0099】
シール材52は、両基板を貼り合わせるため、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、紫外線、加熱等により硬化させられたものである。また、このシール材52中には、本実施形態における液晶装置がプロジェクタ用途のように小型で拡大表示を行う液晶装置であれば、両基板間の距離(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ、あるいはガラスビーズ等のギャップ材(スペーサ)が散布されている。あるいは、当該液晶装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層50中に含まれてよい。
【0100】
シール材52の外側の領域には、データ線6aに画像信号を所定のタイミングで供給することにより該データ線6aを駆動するデータ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査線3aに走査信号を所定のタイミングで供給することにより、走査線3aを駆動する走査線駆動回路104が、この一辺に隣接する二辺に沿って設けられている。なお、走査線3aに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路104は片側だけでもよいことは言うまでもない。また、データ線駆動回路101を画像表示領域10aの辺に沿って両側に配列してもよい。
【0101】
TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域10aの両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。また、対向基板20のコーナ部の少なくとも一箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的に導通をとるための導通材106が設けられている。
【0102】
図14において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜16が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21のほか、最上層部分に配向膜22が形成されている。また、液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマテッィク液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【0103】
なお、TFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に加えて、複数のデータ線6aに画像信号を所定のタイミングで印加するサンプリング回路、複数のデータ線6aに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【0104】
また、このような電気光学装置の全体構成の外観に限ってみれば、パッシブマトリクス駆動方式の電気光学装置においても大きく異なるところはない。
【0105】
(製造方法)
次に、上述した図1及び図2に示したカラーフィルタ基板の製造方法について、図15を参照して、説明する。なお、本実施形態においては、図3等に示すような態様を含む画素Gを構成することに特徴があるから、以下では、この点について詳細な説明を行うこととし、その他の点については、適宜、省略ないし簡略化した説明を行うこととする。
【0106】
まず、図15(a)に示すように、第1基板401の上に、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金、クロム等の金属を蒸着法やスパッタリング法等によって、厚さ50〜250nm程度の下地反射層を成膜した後、例えば図2に示したような所定パターンを有するように、フォトリソグラフィ法等を応用して開口部411aを形成する。なお、本明細書においては、図15(a)に示すような開口部411aを備えた段階で、「反射層411」が形成されるとみる。
【0107】
次に、図15(b)に示すように、開口部411aを備えた反射層411上に、所定の色相を呈する顔料や染料を分散させてなる感光性樹脂材料等からなる第1着色層412Iの下地膜412IDを形成し、続いて、該下地膜412ID上にレジスト膜R1を形成する。
【0108】
次に、図15(c)に示すように、レジスト膜901に対して露光工程を実施して所定パターンを付与するとともに、現像工程を実施する。このうち露光工程は、同図に示すように、開口部411a上では、市松模様状のマトリクス状パターンを含むように、かつ、その他の部分ではすべてのレジスト膜R1を除去するような形で行う。また、本実施形態における、この露光工程では、図3等を参照して説明したように、第1着色層形成領域IRの外縁と透過領域GTの内縁との間に、所定の距離Dが設けられるようにする。これにより、当該露光工程において、アライメントずれが発生したとしても、この所定の距離Dがそれを吸収することが可能となるから、第1着色層412Iが、反射領域GR内にかかるように形成されるなどということがない。
【0109】
次に、図16(d)に示すように、前記のようにパターニングされたレジスト膜R1及び下地膜412IDをともにエッチングし、その後、レジスト膜R1を除去する。これにより、同図に示すように、開口部411a上、すなわち透過領域GT上に、図3等に示したような市松模様を含むマトリクス状パターンの第1着色層412Iが形成されることになる。この際、当該第1着色層412Iの具体的態様について、次のような注意を払うとよい。すなわち、図17に示すように、第1着色層412Iにおいて、マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状FGの面積の合計が、当該マトリクス状パターン内且つ当該一つ一つの形状FG以外の部分BG(以下、「背景部分BG」という。)における面積よりも小さくなるようにするのである。図17においては、形状FG、すなわち第1着色層412Iそれ自体を黒塗りで、背景部分BGを左斜線のハッチングで、それぞれ示している。
【0110】
これによれば、図17に示すように、いわば隙間の多い状態で第1着色層412Iが形成されていることになるから、形状FGの面積は比較的小さくなるということがいえる。これにより、形状FG上すなわち第1着色層412I上に、レジスト膜R1の全部又は一部が残存してしまうということは殆どなく、本来の色表示とは異なる色の表示がなされるなどといった事態の発生を未然に防止することが可能となる。
【0111】
以上のように第1着色層412Iの形成が完了したら次に、図16(e)に示すように、上述のように形成された第1着色層412Iを含む透過領域RT及び反射領域GRの双方に全面的に第2着色層412IIの下地膜412IIDを形成する。この際、本実施形態においては、この下地膜412IIDの厚さが、最終的に形成すべき第2着色層412II(図16(f))よりもQだけ厚くなるように形成する。
【0112】
そして最後に、図16(f)に示すように、前記の下地膜412IIDに対して、上述の第1着色層412Iと同様に、図示しないレジスト膜の形成、露光及びエッチング等を施すことにより、適当なパターニングを実施するとともに、焼成を行う。そして、この焼成の際、図16(e)で説明した下地膜412IIDの余分な厚さQは消滅し(いわば「膜減り」し)、第1着色層412IDの厚さと同一の厚さを有する第2着色層412IIが形成されることとなる。
【0113】
このように、本実施形態では、第2着色層412IIの下地膜412IIDについて、当初から余分な厚さQを見込んでおくことにより、第2着色層412IIの焼成によって、自然に、第2着色層412II及び第1着色層412Iの厚さを同一とすることができる。このような形態によれば、両層間の厚さに相違があって段差がある場合に生じうる画像表示上の不良を生じさせる可能性を低減することができる。なお、図16(f)においては、開口部411a上の第1着色層412Iの厚さと、反射層411上の第2着色層412IIの厚さとは異なっているが、この程度の相違が、本発明にいう、厚さの「同一」の範囲内にあることは、既に述べたとおりである。
【0114】
以上のような製造工程を経れば、平面視すると図3等に示すような態様となる画素Gの一部を構成することができる。
【0115】
なお、上述においては、フォトリソグラフィ法を用いて第1着色層412I及び第2着色層412IIを形成していたが、本発明は、このような形態に限定されることはなく、場合により、着色された適当なインク材を、図示しないインクジェットプリンタを用いて塗布・印刷する、等の手法によって、図3等に示すような第1着色層412I及び第2着色層412IIを形成することが可能である。この際、この塗布・印刷は、例えば図2に示したストライプ状配列となるR、G及びBの各色の配列を、各開口部411aの位置に応じて一時に行うことができる。
【0116】
(電子機器)
上述のように構成された電気光学装置は、各種の電子機器の表示部として用いることができるが、その一例を、図18〜図20を参照しつつ具体的に説明する。
【0117】
図18は、本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【0118】
図18において、電子機器は、表示情報出力原77、表示情報処理回路71、電源回路72、タイミングジェネレータ77及び液晶表示装置74を有する。また、液晶表示装置74は、液晶表示パネル75及び駆動回路76を有する。液晶装置74としては、前述した電気光学装置を用いることができる。
【0119】
表示情報出力原70は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のようなメモリ、各種ディスク等のストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ73によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等のような表示情報を、表示情報処理回路71に供給する。
【0120】
表示情報処理回路71は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等のような周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号CLKとともに駆動回路76へ供給する。電源回路72は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
【0121】
図19は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータ80は、キーボード81を備えた本体部82と、液晶表示ユニット83とを有する。液晶表示ユニット83は、前述した電気光学装置100を含んで構成される。
【0122】
図20は、他の電子機器である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機90は、複数の操作ボタン91と、前述した電気光学装置100からなる表示部とを有している。
【0123】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うカラーフィルタ基板及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの構造を模式的に示す概略断面図である。
【図2】 図1に示すカラーフィルタ基板の平面構造を模式的に示す概略平面図である。
【図3】 本実施形態に係る画素内の透過領域及び反射領域上の第1着色層及び第2着色層の形成態様を示す平面図である。
【図4】 第1着色層及び第2着色層の分光透過率を示すグラフである。
【図5】 従来の透過領域及び反射領域上の着色層の形成態様を示す平面図である。
【図6】 図3と同趣旨の図であって、これとは異なる態様となる画素を示す平面図である。
【図7】 図3と同趣旨の図であって、これとは異なる態様となる画素内の透過領域及び反射領域上の第1着色層及び第2着色層の形成態様を示す平面図である。
【図8】 図3と同趣旨の図であって、該図3及び図7とは異なる態様となる画素内の透過領域及び反射領域上の第1着色層及び第2着色層の形成態様を示す平面図である。
【図9】 図1に示す電気光学装置における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路を示す回路図である。
【図10】 TFTアレイ基板の相互に隣接する複数の画素群の平面図である。
【図11】 図10に対向する対向基板上の構成を示す平面図である。
【図12】 図5のA−A´線断面図である。
【図13】 本発明の実施形態の電気光学装置におけるTFTアレイ基板を、その上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。
【図14】 図1のH−H´断面図である。
【図15】 本実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図(その1)である。
【図16】 本実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図(その2)である。
【図17】 レジスト膜が残存しないのに好適な態様となる第1着色層の形態を示す平面図である。
【図18】 本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【図19】 本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図である。
【図20】 本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の他の例としての携帯電話機の説明図である。
【符号の説明】
400…液晶表示パネル
401…第1基板
402…第2基板
411…反射層
411a…開口部
412r、412g、412b…着色層
412p…保護膜
412I、412rI…第1着色層
412ID…下地膜
412II、412rII…第2着色層
412IID…下地膜
R1…レジスト膜
TS…第1着色層及び第2着色層の厚さ
D1、D2…(第1着色層形成領域外縁と第1領域内縁との)距離
3a…走査線
6a…データ線
9a…画素電極
9…反射電極
10…TFTアレイ基板
14…透過窓
20…対向基板
21…対向電極
22…配向膜
23…遮光膜
30…TFT
50…液晶層
512…カラーフィルタ
512r、512g、512b…着色層
512p…オーバコート層
512I…第1着色層
512II…第2着色層

Claims (14)

  1. 基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板であって、
    前記画素部内で隣接する前記透過領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に形成された第1着色層と、
    前記第1着色層の形成領域を除いた前記透過領域と前記反射領域に形成され、かつ、前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が複数回透過することで前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層とを備えていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
  2. 基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板であって、
    前記画素部内で隣接する反射領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に形成された第1着色層と、
    前記第1着色層の形成領域を除いた前記反射領域と前記透過領域に形成され、かつ、前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が1回透過することで前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層とを備えていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
  3. 前記第1着色層が形成されている領域は前記透過領域よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板。
  4. 前記第1着色層が形成されている領域は前記反射領域よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項2に記載のカラーフィルタ基板。
  5. 前記第1着色層の厚さと前記第2着色層の厚さとは同一であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
  6. 請求項1乃至のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板と、
    該カラーフィルタ基板に対向配置される他の基板と、
    前記カラーフィルタ基板及び前記他の基板間に配置されてなる電気光学物質と
    を備えたことを特徴とする電気光学装置。
  7. 基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板の製造方法であって、
    前記画素部内で隣接する透過領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に第1着色層を形成する工程と、
    前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が複数回透過することで前記第1着色層を1回透過する光の色を呈示させる第2の分光透過率を有する第2着色層を前記第1着色層の形成領域を除いた前記透過領域と前記反射領域に形成する工程と
    を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  8. 基板上にマトリクス状に配列された反射領域と透過領域とを有する画素部を備えたカラーフィルタ基板の製造方法であって、
    前記画素部内で隣接する反射領域に市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状に第1着色層を形成する工程と、
    前記第1着色層を複数回光が透過することで前記光の色を呈示させる第1の分光透過率に対し、光が1回透過することで前記第1着色層を複数回光が透過した光の色を呈示させ る第2の分光透過率を有する第2着色層を前記第1着色層の形成領域を除いた前記反射領域と前記透過領域に形成する工程と
    を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  9. 前記第1着色層を形成する領域は前記透過領域よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  10. 前記第1着色層を形成する領域は前記反射領域よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項8に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  11. 前記第1着色層を形成する工程は、
    前記画素部の全面に第1原料膜を形成する工程と、
    前記第1原料膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜に対して市松模様、マトリックス状またはストライプ状のいずれか1つの形状を有する所定パターンの露光を行い且つ露光領域を現像する工程と、
    前記レジスト膜及び前記第1原料膜をともにエッチングする工程と
    を更に含むことを特徴とする請求項7乃至10のうちいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  12. 前記第2着色層を形成する工程は、
    最終的に形成すべき第2着色層の厚さよりも大きい厚さを有する第2原料膜を形成する工程と、
    前記第2原料膜を焼成する工程と
    を更に含むことを特徴とする請求項7乃至11のうちいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  13. 前記第1着色層が前記マトリックス状のパターンを有する場合、前記第1着色層が前記マトリクス状パターンを構成する一つ一つの形状の面積の合計は、当該マトリクス状パターン内且つ当該一つ一つの形状以外の部分における面積よりも小さいことを特徴とする請求項7乃至12のうちいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  14. 請求項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
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