JP4461683B2 - 電気光学装置用基板、電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置用基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置用基板に関し、特に複数配向分割垂直モード液晶ディスプレイに用いられる配向制御層を有するカラーフィルタ基板およびその製造方法に関する。また、本発明は、その配向制御層を有するカラーフィルタ基板を用いて構成される電気光学装置、及び、その電気光学装置を備える電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータなどの電子機器に液晶表示装置が搭載されており、特に、低消費電力、薄型化、軽量化を達成できる反射型液晶表示装置は広く使用されている。上記反射型液晶表示装置は、自然光や室内光などの外光を採光として利用し、液晶表示装置に設けられた光反射膜で反射された光量を制御することにより、表示を可能としている。上記反射型液晶表示装置のカラー化には、様々な技術が提案されているが、主に、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）といった3色のカラーフィルタが配置されたガラスやプラスチックなどの基板を利用した構成で、カラー化を実現している。
【０００３】
上記反射型液晶表示装置は、液晶表示装置に入射した外光がカラーフィルタを通過し、カラーフィルタの下方に設置されている光反射膜によって反射され、再びカラーフィルタを通過して観察者へ至るようになっている。要するに、外光を利用して表示する反射型液晶表示装置の場合、周囲の明るさによって入射する外光の強度に左右されるだけでなく、また、液晶表示装置の前面側から入射した光が、裏面側に設けられた光反射膜によって反射されて、液晶表示装置の前面側に出射されるまでの間、カラーフィルタを２回通過するために、光の減衰が大きく、さらに画面が暗くなるという問題点を抱えている。
【０００４】
上記問題点を鑑みて、反射型液晶表示装置は、透過率の高い、淡いカラーフィルタを使用されることが多い。また、上記以外の技術として、画素領域または光反射膜の面積よりも小さい面積を有するカラーフィルタを配置させるものが報告されている。その場合、画素領域全体を透過する光のうち、上記カラーフィルタに入射する光だけが、カラーフィルタの吸収波長域の光を吸収することにより着色する。そして、他の光はカラーフィルタによる吸収を受けずに高輝度の無着色光のまま透過して、この無着色光と上記着色した光とで、明るいカラー画像が提供される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されるカラーフィルタ技術は、本明細書で「エリアカラーフィルタ」と記す。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２６８２８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記反射型液晶表示装置は、シール材を介して貼り合せた一対の基板と、両基板の間に封止された液晶を有している。また、電圧が印加されていないときの液晶の配向状態を制御するために、各基板の液晶に対する接触面にポリイミドなどからなる配向膜を設け、上記配向膜に対してラビング処理を施した構成が一般的である。上記ラビング処理とは、ローラなどに巻きつけられたラビング布で配向膜の表面を一定方向に擦る処理である。
【０００７】
しかしながら、配向膜の表面をラビング布で擦るときに塵が発生し、この塵が表示領域に付着することによって、表示ムラなどが発生し、液晶表示装置の表示品位の低下につながるという問題があった。また、ラビング処理が施された配向膜の表面状態は、ラビング布の毛先が配向膜表面に接する強さやラビング布の材質、あるいは配向膜をラビング布で擦る速さといった、ラビング処理に関わる多様な条件によって決定される。しかしながら、これらの条件は不確定な要素が多く、定量的に制御することが困難であるものが多い。このため、所定の品質を有する配向膜の作製が困難となり、液晶表示装置の歩留まりを低下させる要因にもつながる。さらにＴＦＤ（Thin Film Diode）素子やＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子といったスイッチング素子を有する液晶表示装置においては、ラビング布で配向膜を擦ったときに生じる静電気によって、これらのスイッチング素子が破壊されるという問題点もある。このように、ラビング処理を原因として、様々な問題が引き起こされるため、配向膜へのラビング処理を必要としない液晶の配向状態を制御する技術が望まれて、開発が推進されている。
【０００８】
したがって、本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、配向膜のラビング処理に起因した不具合の発生を抑制することのできるカラーフィルタ基板およびその製造方法、ならびに上記カラーフィルタ基板を用いた電気光学装置ならびに電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、電気光学物質層側に光反射膜が配置された基板であり、前記基板の前記光反射膜と電気光学物質との間に配置され、前記光反射膜の表示ドット領域の面積よりも小さい面積を有する着色層と、を備える電気光学装置用基板において、前記着色層が、電気光学物質の配向性を制御する配向制御突起形状を有する突起のみで形成されている構成である。上記着色層が、配向制御突起形状を有することにより、電気光学物質を配向させるための配向処理、例えば、ラビング工程に起因する問題点、つまり塵による電気光学装置の表示品位の低下や静電気不良による電気光学装置の歩留の低下などが、改善される。
【００１０】
上記電気光学装置用基板によれば、上記配向制御突起形状は、複数配向分割型垂直モード電気光学装置における配向制御機能を有することができる。上記着色層が、上記配向制御突起形状を有することにより、複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイにおけるプロセスの簡略化を実施することができ、上記電気光学装置用基板の低コスト化を図ることができる。
【００１１】
上記電気光学装置用基板の一態様では、上記配向制御突起形状が、四角錐の立体形状を有することが好ましい。本発明では、上記配向制御突起形状が四角錘の立体形状を有することにより、ラビング処理を実施することなく、液晶分子の配向を制御し、かつ液晶分子の配向方向を多分割することができるため、所望の広視野角化電気光学装置を提供することができる。
【００１２】
上記電気光学装置用基板の他の一態様では、上記配向制御突起形状が、所定間隔ごとに配置されたジグザグ線の形状により構成され、各ジグザグ線を構成する線は隣接するジグザグ線の対応する線と互いに平行なストライプ状に形成され、上記ジグザグ線の形状が、２方向の面を有する立体形状であることが好ましい。本発明では、上記配向制御突起形状がジグザグ線の立体形状を有することにより、ラビング処理を実施することなく、液晶分子の配向を制御し、かつ液晶分子の配向方向を多分割することができるため、所望の広視野角化電気光学装置を提供することができる。
【００１３】
上記電気光学装置用基板の他の一態様では、上記配向制御突起形状を有する上記着色層の材料が、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリビニル系樹脂からなる群より選ばれる樹脂に、有機顔料を分散した着色感光性樹脂または着色非感光性樹脂であることが好ましい。
【００１４】
本発明の他の観点では、電気光学装置において、上記電気光学装置用基板と、上記電気光学装置用基板と対向配置される他の基板と、上記電気光学装置用基板と上記他の基板との間にシール材を介して挟持される電気光学物質と、を備えることができる。
【００１５】
本発明の他の観点では、電子機器において、上記電気光学装置を備えることができる。
【００１６】
本発明の他の観点では、基板の電気光学物質層側に光反射膜を形成する工程と、前記光反射膜に重なり、前記光反射膜の表示ドット領域の面積よりも小さい面積を有し、かつ、電気光学物質の配向性を制御する配向制御突起形状を有する突起のみを形成する着色層を形成する着色層形成工程と、を有することができる。本発明による上記着色層形成工程は、従来の2つの工程、つまり着色層のみを形成する工程と配向制御突起形状のみを形成する工程を、１つの工程で実施することができるため、プロセスの簡略化を図ることができる。
【００１７】
上記電気光学装置用基板の製造方法によれば、上記着色層形成工程は、全透過領域、複数の中間透過率領域及び遮光領域を有するフォトマスクを使用することができる。上記フォトマスクを使用することにより、一度の露光処理にて、電気光学装置用基板に種々の露光量を照射することができるため、上記配向制御突起形状を効率良く作製することができる。
【００１８】
上記電気光学装置用基板の製造方法の一態様では、上記着色層形成工程は、全透過領域及び遮光領域を有するフォトマスクを使用し、上記着色層を複数回にわたり露光してパターニングを実施する。つまり、上記フォトマスクを用いて、各露光時におけるプロキシミテイ・ギャップおよび露光量の最適条件にて、複数回露光を実施し、上記配向制御突起形状を形成することができる。また、同一フォトマスクにて、プロキシミテイ・ギャップおよび露光量の条件を、さらに検討することにより、配向制御突起層における斜面の角度を変更することも可能であるため、低コスト化にもつながる。
【００１９】
上記電気光学装置用基板の製造方法の他の一態様では、上記着色層形成工程は、回折露光用のフォトマスクを使用し、上記着色層を回折露光してパターニングを実施することができる。上記フォトマスクを使用することにより、一度の露光処理にて、電気光学装置用基板に種々の露光量を照射することができるため、上記配向制御突起形状を効率良く作製することができる。
【００２０】
上記電気光学装置用基板の製造方法の他の一態様では、上記フォトマスクのパターンは、複数の平面的な四角形状を有することができる。要するに、一度の露光工程で、着色層を有した、四角形状の配向制御突起をパターニングすることができ、プロセスの簡略化を図ることができる。
【００２１】
上記電気光学装置用基板の製造方法の他の一態様では、上記フォトマスクのパターンは、複数の平面的なジグザグ線の形状を有することができる。要するに、一度の露光工程で、着色層を有した、ジグザグ線の形状を有する配向制御突起をパターニングすることができ、プロセスの簡略化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、反射型液晶表示装置または半透過反射型液晶表示装置に配置されたエリアカラーフィルタ基板において、カラーフィルタを形成する着色層と、液晶の配向性（垂直配向モード）を制御する配向制御突起層とが、同一の材料で形成され、また、フォトリソグラフィ法により同時形成されることを特徴とする。
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。下記の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものでなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００２４】
［垂直配向モード］
複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイ（MVA-LCD：Multi-domain Vertical Alignment mode-LCD）は、電圧印加時に全ての液晶分子が配向膜上に垂直に立った状態で配列しており、電圧印加時に液晶分子が倒れることで表示制御を行う方法である。さらに、液晶分子が倒れる方向が１ドット内において、隣接する領域ごとに異なるように設計されており、液晶の配向が１ドット内において複数に分割された構成を採用している。上記分割方式は、液晶パネルを構成する基板上において、液晶分子の配向を制御する突起（配向制御突起）を設けることにより、ラビング処理を実施することなく、液晶分子の配向を制御する技術である。すなわち、上記配向制御突起層により、１ドット内において、液晶分子の配向方向を多分割し、その分割面積が個々に等しくなるように設計されている。また、上記配向制御突起層は、カラーフィルタ側およびアレイ側の両方に設置されており、セル化したときに、交互に配列するように形成されている。
【００２５】
上述したように、MVA-LCDは、垂直配向モードと配向分割型方式を用いることにより、液晶表示装置の広視野角化を実現している技術である。
【００２６】
本発明は、エリアカラーフィルタの形状に突起を持たせることにより、複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイ用の配向制御機能を兼ね備えることができ、プロセスの簡略化、そして、高品位および高品質の液晶表示装置を提供することができる。
【００２７】
［液晶表示パネル］
本発明のカラーフィルタ基板を有した液晶表示装置の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明に係る液晶表示パネルの断面図を示し、図２は、液晶表示パネルの拡大断面図を示す。
【００２８】
図１に示した液晶表示パネル１００は、反射型液晶表示装置を示している。液晶表示パネル１００は、例えば、透明電極２ａが形成された基板１ａと、基板１ａの対向側に配向制御機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタ７が配置された基板１ｂを有する場合を示している。詳しくは、基板１ｂ上には、光反射膜８を設け、上記光反射膜８上に保護膜９を配置している。上記光反射膜８は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）膜などを使用することができる。そして、上記保護膜９上に、配向制御とエリアカラーフィルタの機能を兼ね備えた、赤色カラーフィルタ７ａ、緑色カラーフィルタ７ｂ、青色カラーフィルタ７ｃが設けられている。上記カラーフィルタ７ａ、７ｂ、７ｃは、配向制御を持たせるため、複数の斜面を持つ突起形状を有している。さらに、上記カラーフィルタ７ａ、７ｂ、７ｃ上に透明電極２ｂを配置している。光反射膜８が、電気導電性を有し、アクティブエリア全体に設けられている場合、上記透明電極２ｂと光反射膜８が電気的に通電しないように、上記保護膜９は設置されることが好ましい。上記透明電極２ｂと光反射膜８が、電気的に通電すると、液晶表示パネル１００の表示不良が発生してしまう。
【００２９】
そして、液晶表示パネル１００は、上記基板１ａと、本発明のエリアカラーフィルタ７が配置された基板１ｂとが、シール材３を介して貼り合わせられ、液晶表示パネル１００内部に液晶４が封入されている。また、基板１ａの外面上には、位相差板６ａおよび偏光板５ａが順に配置される。
【００３０】
なお、本発明に係る液晶表示パネルは、例えば、ＴＦＤ素子やＴＦＴ素子などのスイッチング素子が、基板１ａに設けられていても良いし、また、上記スイッチング素子が形成された基板側に光反射膜を設けた構成についても適用可能である。
【００３１】
液晶表示パネル１００がノーマリホワイトモードであり、無印加状態の場合、図２に示す表示ドット領域内の領域ａにおいて、液晶分子１１ａは、基板表面に対して垂直に配向する。また、表示ドット領域内の領域ｂおよび領域ｃにおいて、液晶分子１１ｂおよび１１ｃは、突起形状を有する赤色カラーフィルタ７ａの斜面の影響によって、わずかに傾斜配向する。
【００３２】
次に、液晶表示パネル１００に電圧を印加した場合、まず突起傾斜部、つまり領域ｂおよび領域ｃ上に位置する液晶分子１１ｂおよび１１ｃが斜面の上から下に向かう方向に傾斜し始める。そして、突起傾斜領域以外、つまり領域ａ上に位置する液晶分子１１ａも、液晶分子１１ｂおよび１１ｃの影響を受け、順次同じ方位へ配向しようとする。このようにして、画素全体にわたって液晶分子の配向が制御される。すなわち、配向制御機能を有した赤色カラーフィルタ７ａを起点として、表示ドット領域全体の液晶分子の配向が制御されるのである。
【００３３】
上述したように、液晶表示パネル１００は、突起を有するエリアカラーフィルタ７の形状によって、液晶分子の配向制御を行うことができる複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイである。したがって、本発明は、ラビング処理等の配向制御プロセスを簡略化することができ、低コスト化を実現することができる。
【００３４】
［ハーフトーンマスク］
本発明のエリアカラーフィルタが有する上述の突起傾斜形状は、ハーフトーンマスクを利用して形成することができる。ここで、ハーフトーンマスクについて簡単に述べておく。ハーフトーンマスクは、位相シフタ方式を利用している。位相シフタ方式について、下記に説明する。
【００３５】
光は、物質を通過する際に、伝播速度が遅れ、その分だけ、位相が変わる。そこで、透明な薄膜をマスク上に設けると、局所的に位相を変えることができる。上記透明膜は、位相を変換するという意味で位相シフタと呼ぶ。この方法は、転写すべきパターンが形成されているマスクに光の位相を変化させる部分（シフタ）を設け、シフタを通過して位相が変わった光とシフタを通過せずに位相の変わっていない光の干渉を利用するものであり、位相シフタ方式と呼ばれる。
【００３６】
上述したようにハーフトーンマスクは、上記位相シフタ方式を利用している。ハーフトーンマスクは、遮光部に相当する吸収体によって、一部光を通過させることを可能としている。上記一部通過した光と、そのまま通過した光とは、位相が反転している。このため、位相反転による光強度の低下が起こり、従来とは、異なるフォトリソグラフィ工程を実施することができる。例えば、ネガ型レジストを使用して露光を実施する場合について説明する。ハーフトーンマスクでは、完全にフォトレジストを硬化させる露光量を照射させる領域（全透過領域）と、フォトレジストを不十分な硬化状態にさせる露光量を照射させる領域（中間透過領域）を、フォトレジストを硬化させない遮光領域とを、１枚のマスクで形成することができる。そして、上記ハーフトーンマスクは、露光を実施した後、現像処理を行うことにより、フォトレジストを所望の傾斜を有した構造に形成することができる。つまり、全透過領域では、フォトレジストの厚みは厚く、中間透過領域では、露光量に応じて薄くなり、遮光領域では、フォトレジストは、すべて剥離され、所望の傾斜構造が作製される。
【００３７】
上述したように、上記ハーフトーンマスクは、一度の露光処理にて、露光量を制御できるマスクのため、本発明に関する配向制御突起層の斜面部分を効率良く作製することができる。
【００３８】
したがって、上記ハーフトーンマスクは、複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイ用の垂直配向を制御する傾斜構造を有したエリアカラーフィルタを、プロセスを増やすことなく、良好に作製することができる。
【００３９】
［第1実施形態］
本発明は、配向制御機能を兼ね備えるエリアカラーフィルタを有する基板に関する。第１実施形態は、配向制御機能を有する突起が、４方向の斜面を有する四角錐の形状を有し、上記配向制御機能層が、エリアカラーフィルタであることを特徴とする。このため、配向制御機能層とエリアカラーフィルタの材料は同一であるまた、本発明の配向制御機能を有するエリアカラーフィルタのフォトマスクは、上述のハーフトーンマスクを使用することが好ましい。
【００４０】
（カラーフィルタ基板例１）
図３および図４は、本実施形態による配向制御機能を有したエリアカラーフィルタ基板の例を示す。
【００４１】
図３は、本発明のエリアカラーフィルタ基板１００ａの平面図を示す。上記エリアカラーフィルタ基板１００ａは、複数のドット部分を含んで形成されている。各ドット部分は、Ｒ・Ｇ・Ｂのいずれかに対応しており、図３の例では、同一色のドット部分が縦方向に配列されている構造、つまり、ストライプ構造を示している。図中、横方向に繰り返し配列されたＲ・Ｇ・Ｂの３つのドット部分１０により１つのカラー画素が構成されている。図３は、ストライプ配列を示しているが、他の配列、例えばデルタ配列などでも使用することができる。また、図３に示すエリアカラーフィルタ基板１００ａは、反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を例として示しているが、半透過反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板なども作製することができる。
【００４２】
図４（ａ）は、図３に示す１つのカラーフィルタ画素１０の拡大図を示す。図４（ｂ）は、図３および図４（ａ）に示す１つのカラー画素１０の切断線Ａ−Ａ’線による断面図である。また、図４（ｃ）は、図３に示す１つのカラー画素１０の斜視図を示す。
【００４３】
図４に示すように、エリアカラーフィルタ基板１００ａに配置された赤色カラーフィルタ７ａ、緑色カラーフィルタ７ｂ、青色カラーフィルタ７ｃは、配向制御機能を有した突起形状となっている。つまり、垂直配向モード用の配向制御機能層がエリアカラーフィルタ７であり、配向制御機能層とエリアカラーフィルタ７が、同一の材料であり、同時にフォトリソグラフィ法により形成される。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、上記エリアカラーフィルタ７の平面形状は、長方形であり、エリアカラーフィルタ７の面積は、表示ドット領域よりも小さい面積を有している。エリアカラーフィルタ７に入射する光だけが、カラーフィルタの吸収波長域の光を吸収することにより着色する。そして、他の光はカラーフィルタによる吸収を受けずに高輝度の無着色光となる。上記無着色光と上記着色した光とで、液晶表示パネル１００は、明るいカラー画像となる。つまり、反射型液晶表示モードでは、上記無着色光を必要とするため、エリアカラーフィルタ７の面積は、光反射膜よりも小さい面積となるのである。また、図４（ｂ）に示すように、エリアカラーフィルタ７の断面形状は、三角形である。これは、液晶分子の垂直配向を制御するための形状である。そして、図４（ｃ）に示すように、本発明のエリアカラーフィルタ７の形状は、四角錘となる。この形状により、１ドット領域において、複数の液晶分子の配向性を得ることができ、広視野角化液晶表示ディスプレイを作製することができる。
【００４５】
図４に示すように、エリアカラーフィルタ７の形状は、四角錘の突起を有している。上記エリアカラーフィルタ７、つまり、配向制御突起層は、４方向の斜面を有している。上記配向制御突起層の高さｍは、例えば、１μｍ程度が好ましいが、０．５〜２μｍとすることができる。
【００４６】
上記配向制御突起層の上に、透明電極２ｂや配向膜などが形成され、配向膜の表面には、上記配向制御突起層の形状が反映される。そのため、液晶表示パネルにおいて、液晶分子の配向性は、５種類の配向性を示す。
【００４７】
例えば、液晶表示パネル１００が無印加状態の場合、エリアカラーフィルタ７が存在しない場所の液晶分子は、基板表面に対して垂直に配向する。また、エリアカラーフィルタ７が存在する場所の液晶分子は、突起形状の影響によって、わずかに傾斜配向する。さらに、液晶ディスプレイ１００に電圧を印加した場合、エリアカラーフィルタ７上に位置する液晶分子が斜面の上から下に向かう方向に傾斜し始める。そして、エリアカラーフィルタ７上に位置しない液晶分子も斜面上の液晶分子の影響を受け、順次同じ方向へ配向していく。そして、表示ドット領域の配向性は制御されていく。また、上記液晶分子の配向性によって、コントラスト反転現象の生じにくい広視野角化液晶ディスプレイが実現されるのである。
【００４８】
尚、エリアカラーフィルタ７と透明電極２ｂ（図２参照）の間には、保護膜が設けられていても良い。ただし、上記保護膜は、配向制御突起層の形状を損なわない薄膜が好ましい。
【００４９】
したがって、エリアカラーフィルタ７が液晶分子の配向状態を制御する表面形状を有するため、本発明は、配向膜に対してラビング処理を施す必要性がなく、塵の付着や静電気の発生といったラビング処理に起因された種々の問題点を解決することができる。
【００５０】
（カラーフィルタ基板の製造例１）
図５、図６、図７に本発明の配向制御機能を有するエリアカラーフィルタの製造工程を記す。
【００５１】
まず、図５の工程Ｐ０１において、光反射膜８を形成する。光反射膜材料、例えば、Ａｌ（アルミニウム）膜をスパッタ法などによって、例えば、０．２μｍ程度の一様な厚さで成膜する。そして、必要に応じて、フォトリソグラフィおよびエッチング処理を行って、所望の光反射膜を作製する。
【００５２】
次に、工程Ｐ０２において、絶縁膜を形成する。
【００５３】
次に、工程Ｐ０３において、基板１ｂの全面を覆うようにカラーレジスト（赤）７Ａを塗布する。このカラーレジスト（赤）７Ａは、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリビニル系樹脂からなる群より選ばれる樹脂に、有機顔料を分散した着色感光性樹脂または着色非感光性樹脂によって、例えば、２μｍ程度の厚さに形成される。なお、ここでは、露光に伴う光反応で硬化するネガ型のレジストによってカラーレジスト（赤）７Ａを形成するものとする。
【００５４】
次に、工程Ｐ０４において、ハーフトーンマスク２００ａを介してカラーレジスト（赤）７Ａに紫外線を照射する。ハーフトーンマスク２００ａには、赤色カラーフィルタ７ａが形成されるべき領域に、紫外線を透過させる透過部が設けられている。ただし、この透過部の光学濃度は、赤色カラーフィルタ７ａが形成される領域のうち、配向制御突起層の頂上部と重なる位置において最大となり、この位置から赤色カラーフィルタ７ａの縁辺に向かって離れるにつれて連続的に低くなるように設定されている。したがって、基板１ｂ全体に塗布されたカラーレジスト（赤）７Ａのうち、赤色カラーフィルタ７ａが形成されるべき領域に対する紫外線の露光量は、配向制御突起層の頂上部に相当する位置において最大となり、この位置から離れるにつれて、連続的に少なくなる。工程Ｐ０４により、カラーレジスト（赤）７Ａのうち、配向制御突起層に対応する赤色カラーフィルタ７ａの部分が硬化する。続いて、カラーレジスト（赤）７Ａを現像し、露光によって硬化した部分、要するに、赤色カラーフィルタ７ａ部分を残して、カラーレジスト（赤）７Ａを除去する。この現像工程により、図４に示すように、断面形状が三角形である、四角錘の配向制御突起層を有する赤色カラーフィルタ７ａを得ることができる。
【００５５】
次に、工程Ｐ０５において、基板１ｂの全面を覆うようにカラーレジスト（緑）７Ｂを塗布する。このカラーレジスト（緑）７Ｂは、ネガ型のレジストであり、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリビニル系樹脂からなる群より選ばれる樹脂に、有機顔料を分散した着色感光性樹脂または着色非感光性樹脂によって、例えば、２μｍ程度の厚さに形成されている。
【００５６】
次に、工程Ｐ０６において、ハーフトーンマスク２００ｂを介してカラーレジスト（緑）７Ｂに紫外線を照射する。ハーフトーンマスク２００ｂには、緑色カラーフィルタ７ａが形成されるべき領域に、紫外線を透過させる透過部が設けられている。ただし、この透過部の光学濃度は、赤色カラーフィルタ７ａと同様に、緑色カラーフィルタ７ｂが形成される領域のうち、配向制御突起層の頂上部と重なる位置において最大となり、この位置から緑色カラーフィルタ７ａの縁辺に向かって連続的に低くなるように設定されている。したがって、基板１ｂ全体に塗布されたカラーレジスト（緑）７Ｂのうち、緑色カラーフィルタ７ｂが形成されるべき領域に対する紫外線の露光量は、配向制御突起層の頂上部に相当する位置において最大となり、この位置から離れるにつれて、連続的に少なくなる。工程Ｐ０６により、カラーレジスト（緑）７Ｂのうち、配向制御突起層に対応する緑色カラーフィルタ７ｂの部分が硬化する。続いて、カラーレジスト（緑）７Ｂを現像し、露光によって硬化した部分、要するに、緑色カラーフィルタ７ｂ部分を残して、カラーレジスト（緑）７Ｂを除去する。この現像工程により、図４に示すように、断面形状が三角形である、四角錘の配向制御突起層を有する緑カラーフィルタ７ｂを得ることができる。
【００５７】
さらに、工程Ｐ０７および工程Ｐ０８において、赤色カラーフィルタ７ａおよび緑色カラーフィルタ７ｂをパターニングする方法と同様の手順で、青色カラーフィルタ７ｃを順次形成する。
【００５８】
この結果、図３および図４に示すように、赤色カラーフィルタ７ａ、緑色カラーフィルタ７ｂ、青色カラーフィルタ７ｃのそれぞれが、エリアカラーフィルタ７であり、かつ、配向制御突起層の機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタ７として形成される。
【００５９】
そして、工程Ｐ０９において、透明電極（ＩＴＯ）２ｂを形成することにより、図１に示すエリアカラーフィルタ基板１００ａが形成されるのである。
【００６０】
本発明は、エリアカラーフィルタ基板１００ａ上の配向膜に対して、ラビング処理を施す必要がないため、ラビング処理を原因とする歩留まりの低下や、ラビング処理に伴って発生した塵の付着、あるいは静電気の発生によるＴＦＤ素子やＴＦＴ素子などのスイッチング素子の破壊といった、ラビング処理に起因した種々の不具合を防止することができる。さらに液晶分子の配向を制御するための突起をカラーフィルタと別々に形成した場合と比較して、製造工程の簡易化、および製造コストの低減を図ることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
本発明は、配向制御機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタを有する基板に関する。第２実施形態は、配向制御機能を有する突起が、２方向の斜面を有する三角柱の形状を有し、上記三角柱が、ジグザグ線のストライプ状に配置されていることを特徴とする。また、本発明の配向制御機能を有するエリアカラーフィルタのフォトマスクは、ハーフトーンマスクを使用することが好ましい。
【００６２】
（カラーフィルタ基板例２）
図８および図９は、本実施形態による配向制御機能を有したエリアカラーフィルタ基板の例を示す。
【００６３】
図８は、本発明のエリアカラーフィルタ基板１００ｂの平面図を示す。上記エリアカラーフィルタ基板１００ｂは、複数のドット部分を含んで形成されている。各ドット部分は、Ｒ・Ｇ・Ｂのいずれかに対応しており、図８の例では、ストライプ構造を示している。図中、横方向に繰り返し配列されたＲ・Ｇ・Ｂの３つのドット部分２０により１つのカラー画素が構成されている。図８は、ストライプ配列を示しているが、他の配列、例えばデルタ配列などでも使用することができる。また、図８に示すエリアカラーフィルタ基板１００ｂは、反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を例として示しているが、半透過反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板なども作製することができる。
【００６４】
図９（ａ）は、図８に示す１つのカラーフィルタ画素２０の拡大図を示す。図９（ｂ）は、図８および図９（ａ）に示す１つのカラー画素２０の切断線Ｂ−Ｂ’線による断面図である。また、図９（ｃ）は、図８に示す１つのカラー画素２０の斜視図を示す。
【００６５】
図８に示すように、エリアカラーフィルタ基板１００ｂに配置された赤色カラーフィルタ７ａ、緑色カラーフィルタ７ｂ、青色カラーフィルタ７ｃは、配向制御機能を有した突起形状となっている。つまり、垂直配向モード用の配向制御機能層がエリアカラーフィルタ７であり、配向制御機能層とエリアカラーフィルタ７が、同一の材料であり、同時にフォトリソグラフィ法により形成される。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、上記エリアカラーフィルタ７の平面形状は、ジグザグ線のストライプ状であり、エリアカラーフィルタ７の面積は、表示ドット領域よりも小さい面積を有している。また、図９（ｂ）に示すように、エリアカラーフィルタ７の断面形状は、三角形である。そして、図９（ｃ）に示すように、本発明のエリアカラーフィルタ７の形状は、ジグザグ線の三角柱となる。
【００６７】
図９に示すように、エリアカラーフィルタ７の形状は、ジグザグ線のストライプ形状を有した突起となる。上記エリアカラーフィルタ７、つまり、配向制御突起層は、２方向の斜面を有し、さらにジグザグ線のストライプ状を有しているため、１ドット内における斜面の方向性は、全体として４方向となる。上記配向制御突起層の高さｎは、例えば、１μｍ程度が好ましいが、０．５〜２μｍとすることができる。
【００６８】
上記配向制御突起層の上に、透明電極２ｂや配向膜などが形成され、配向膜の表面には、上記配向制御突起層の形状が反映される。そのため、液晶表示パネルにおいて、液晶分子の配向性は、エリアカラーフィルタ７上の領域では４種類の配向性を示し、エリアカラーフィルタ７が設けられていない領域では、基板１ｂに対して垂直な配向性を示すため、全体として多方向の配向性を示す。
【００６９】
例えば、液晶表示パネル１００が無印加状態の場合、エリアカラーフィルタ７が存在しない場所の液晶分子は、基板表面に対して垂直に配向する。また、エリアカラーフィルタ７が存在する場所の液晶分子は、突起形状の影響によって、わずかに傾斜配向する。さらに、液晶ディスプレイ１００に電圧を印加した場合、エリアカラーフィルタ７上に位置する液晶分子が斜面の上から下に向かう方向に傾斜し始める。そして、エリアカラーフィルタ７上に位置しない液晶分子も斜面上の液晶分子の影響を受け、順次同じ方向へ配向していく。そして、表示ドット領域の配向性は制御されていく。また、上記液晶分子の配向性によって、コントラスト反転現象の生じにくい広視野角化液晶ディスプレイが実現されるのである。
【００７０】
尚、エリアカラーフィルタ７と透明電極２ｂの間には、保護膜が設けられていても良い。ただし、上記保護膜は、配向制御突起層の形状を損なわない薄膜が好ましい。
【００７１】
したがって、エリアカラーフィルタ７が液晶分子の配向状態を制御する表面形状を有するため、本発明は、配向膜に対してラビング処理を施す必要性がなく、塵の付着や静電気の発生といったラビング処理に起因された種々の問題点を解決することができる。
【００７２】
（カラーフィルタ基板の製造例２）
第２実施形態のカラーフィルタ基板の製造工程は、第１実施形態で上述した製造工程、つまり、図５、図６、図７で示した製造工程と基本的に同様である。但し、ハーフトーンマスクは、図９に示すジグザグ線のストライプ形状に対応する透過部のパターンが形成されているものを使用することになる。
【００７３】
［他の実施形態］
上述した第１実施形態および第２実施形態は、ハーフトーンマスクを利用して、エリアカラーフィルタのパターニングを説明しているが、他の方法として、複数回露光または回折露光などによっても、前述の配向制御機能を有する突起形状を形成することができる。
【００７４】
（複数回露光）
図１０（ａ）に、複数回露光のフォトマスク３００を示す。複数回露光用のフォトマスク３００は、１００％の透過領域および遮光領域を有する。上述した第１実施形態および第２実施形態で説明したハーフトーンマスクを利用する製造工程と比較すると、上記フォトマスク３００は、１色のカラーフィルタのパターニングに対して露光回数が多い。しかし、上記フォトマスク３００を用いて、各露光時におけるプロキシミテイ・ギャップおよび露光量の最適条件にて、複数回露光を実施し、所望の斜面を有する配向制御突起層、つまりエリアカラーフィルタ７を形成することができる。また、同一マスクにて、プロキシミテイ・ギャップおよび露光量の条件を変更することにより、配向制御突起層における斜面の角度を変更することも可能であるため、低コスト化にもつながる。
【００７５】
（回折露光）
図１０（ｂ）に、回折露光用のフォトマスク４００を示す。回折露光用のフォトマスク４００は、上述した第１実施形態および第２実施形態で説明したハーフトーンマスクを使用する製造工程と、同じプロセス数で、使用することができる。上記回折露光用のフォトマスク４００は、光の回折を利用することにより、従来とは、異なるフォトリソグラフィ工程を実施することができる。例えば、ネガ型レジストを使用して露光を実施する場合について説明する。回折露光用のフォトマスク４００では、完全にフォトレジストを硬化させる露光量を照射させる領域（全透過領域）と、フォトレジストを不十分な硬化状態にさせる露光量を照射させる領域（中間透過領域）を、フォトレジストを硬化させない遮光領域とを、１枚のマスクで形成することができる。そして、上記回折露光用のフォトマスク４００は、露光を実施した後、現像処理を行うことにより、フォトレジストを所望の傾斜を有した構造に形成することができる。つまり、全透過領域では、フォトレジストの厚みは厚く、中間透過領域では、露光量に応じて薄くなり、遮光領域では、フォトレジストは、すべて剥離され、所望の傾斜構造が作製される。つまり、良好な斜面を有する配向制御突起層、つまりエリアカラーフィルタを形成することができるのである。
【００７６】
回折露光用のフォトマスク４００は、基板の両面にパターンが形成され、例えば、マスクの上面、つまり光照射側に光回折用のパターン４００ａが形成されている。具体的には、パターン４００ａ、つまり、配向制御突起層の斜面領域には、光回折用にスリット形状や細孔形状が形成されている。上記パターン４００ａにより、配向制御機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタ７を良好に形成することができる。
【００７７】
［液晶表示パネルの製造方法］
次に、図１に示す液晶表示パネル１００を製造する方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、液晶表示パネル１００の製造工程を示すフローチャートである。
【００７８】
まず、上述した方法により、本発明による配向制御機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタ７を配置した基板１ｂが製造される（工程Ｓ１）。さらに、赤色カラーフィルタ７ａ、緑色カラーフィルタ７ｂ、青色カラーフィルタ７ｃの上に透明導電２ｂをスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ方式によってパターニングを実施し、透明電極膜２ｂを形成する（工程Ｓ２）。
【００７９】
その後、透明電極膜２ｂ上に図示しないポリイミド樹脂などからなる配向膜を形成する（工程Ｓ３）。
【００８０】
一方、対向基板１ａを製作し（工程Ｓ４）、同様の方法で透明電極膜２ａを形成し（工程Ｓ５）、さらに透明電極上に図示しない配向膜を形成する（工程Ｓ６）。
【００８１】
そして、シール材３を介して、上記の基板１ａと基板１ｂを貼り合わせて、パネル構造を構成する（工程Ｓ７）。基板１ａと基板１ｂとは、基板間に分散配置された図示しないスペーサーなどによって、ほぼ規定の基板間隔となるように貼り合わせられる。
【００８２】
その後、シール材３の図示しない開口部から液晶４を注入し、シール材の開口部を紫外線硬化性樹脂などの封止材によって封止する（工程Ｓ８）。こうして主要なパネル構造が完成した後に、位相差板や偏光板などを必要に応じてパネル構造の外面上に貼着などの方法によって取り付け（工程Ｓ９）、図１１に示す液晶表示パネル１００が完成する。
【００８３】
［電子機器］
次に、本発明による配向制御機能を兼ね備えたエリアカラーフィルタ基板を用いた液晶表示パネルを、電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示パネル１００と、これを制御する制御手段１１０を有する。ここでは、液晶表示パネル１００を、パネル構造体１００Ａと、半導体ＩＣなどで構成される駆動回路１００Ｂとに概念的に分けて描いてある。また、制御手段１１０は、表示情報出力源１１１と、表示情報処理回路１１２と、電源回路１１３と、タイミングジェネレータ１１４と、を有する。
【００８４】
表示情報出力源１１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ１１４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などの形で表示情報を表示情報処理回路１１２に供給するように構成されている。
【００８５】
表示情報処理回路１１２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの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、その画像情報をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路１００Ｂへ供給する。駆動回路１００Ｂは、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路１１３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。
【００８６】
次に、本発明に係る液晶表示パネルを適用可能な電子機器の具体例について図１３を参照して説明する。
【００８７】
まず、本発明に係る液晶表示パネルを、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１３（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ５１０は、キーボード５１１を備えた本体部５１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部５１３とを備えている。
【００８８】
続いて、本発明に係る液晶表示パネルを、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１３（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機５２０は、複数の操作ボタン５２１のほか、受話口５２２、送話口５２３とともに、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部５２４を備える。
【００８９】
なお、本発明に係る液晶表示パネルを適用可能な電子機器としては、図１３（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１３（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【００９０】
［変形例１］
また、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけではなく、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル（例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル）にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールド・エミッション・ディスプレイ（電界放出表示装置）などの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
【００９１】
［変形例２］
第１実施形態および第２実施形態でエリアカラーフィルタ７の形状について、例示したが、エリアカラーフィルタ７の形状、つまり配向制御突起層の形状は、これに限定されるものではない。つまり、液晶分子の配向状態が、これ以外のものであっても良く、所望の配向状態に応じて、エリアカラーフィルタ７の形状が選定されることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示パネルの断面図を示す。
【図２】本発明に係る液晶表示パネルの拡大断面図を示す。
【図３】本発明のエリアカラーフィルタ基板を示す。
【図４】（ａ）本発明のエリアカラーフィルタ基板の拡大図を示す。
（ｂ）本発明のエリアカラーフィルタの拡大断面図を示す。
（ｃ）本発明のエリアカラーフィルタの斜視図を示す。
【図５】本発明のエリアカラーフィルタの製造工程を示す図である。
【図６】本発明のアリアカラーフィルタの製造工程を示す図である。
【図７】本発明のエリアカラーフィルタの製造工程を示す図である。
【図８】本発明のエリアカラーフィルタ基板を示す。
【図９】（ａ）本発明のエリアカラーフィルタ基板の拡大図を示す。
（ｂ）本発明のエリアカラーフィルタの拡大断面図を示す。
（ｃ）本発明のエリアカラーフィルタの斜視図を示す。
【図１０】（ａ）本発明のエリアカラーフィルタの製造に使用されるマスクを示す。
（ｂ）本発明のエリアカラーフィルタの製造に使用されるマスクを示す。
【図１１】本発明を適用した液晶表示パネルの製造工程を示す図である。
【図１２】本発明を適用した液晶表示パネルを利用する電子機器の構成を示す。
【図１３】本発明を適用した液晶表示パネルを備えた電子機器の例を示す。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 基板 、 ２ａ、２ｂ 透明電極 、４ 液晶層 、
７ エリアカラーフィルタ 、 ７ａ 赤色カラーフィルタ 、
７ｂ 緑色カラーフィルタ 、 ７ｃ 緑色カラーフィルタ 、
８ 光反射膜 、 ９ 絶縁膜 、
１００ 液晶表示パネル 、
１００ａ、１００ｂ エリアカラーフィルタ基板 、
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、３００、４００ マスク 、

Claims (13)

1. 電気光学物質層側に光反射膜が配置された基板であり、前記基板の前記光反射膜と電気光学物質との間に配置され、前記光反射膜の表示ドット領域の面積よりも小さい面積を有する着色層と、を備える電気光学装置用基板において、
   前記着色層が電気光学物質の配向性を制御する配向制御突起形状を有する突起のみで形成されていることを特徴とする電気光学装置用基板。
2. 前記配向制御突起形状は、垂直モードの配向制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用基板。
3. 前記配向制御突起形状が、四角錐の立体形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置用基板。
4. 前記配向制御突起形状が、所定間隔ごとに配置されたジグザグ線の形状により構成され、各ジグザグ線を構成する線は隣接するジグザグ線の対応する線と互いに平行なストライプ状に形成され、前記ジグザグ線の形状が、２方向の面を有する立体形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置用基板。
5. 前記配向制御突起形状を有する前記着色層の材料が、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリビニル系樹脂からなる群より選ばれる樹脂に、有機顔料を分散した着色感光性樹脂層または着色非感光性樹脂層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電気光学装置用基板と、前記電気光学装置用基板と対向配置される他の基板と、前記電気光学装置用基板と前記他の基板との間にシール材を介して挟持される電気光学物質と、を備えることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項６に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
8. 基板の電気光学物質層側に光反射膜を形成する工程と、前記光反射膜に重なり、前記光反射膜の表示ドット領域の面積よりも小さい面積を有し、かつ、電気光学物質の配向性を制御する配向制御突起形状を有する突起のみを形成する着色層形成工程と、
   を有することを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。
9. 前記着色層形成工程は、全透過領域、複数の中間透過率領域及び遮光領域を有するフォトマスクを使用することを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
10. 前記着色層形成工程は、全透過領域及び遮光領域を有するフォトマスクを使用し、前記着色層を複数回にわたり露光してパターニングを実施することを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
11. 前記着色層形成工程は、回折露光用のフォトマスクを使用し、前記着色層を回折露光してパターニングを実施することを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
12. 前記フォトマスクのパターンは、複数の平面的な四角形状を有することを特徴する請求項８乃至１１のいずれかに記載の電気光学装置用基板の製造方法。
13. 前記フォトマスクのパターンは、複数の平面的なジグザグ線の形状を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の電気光学装置用基板の製造方法。

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