WO2007007808A1

WO2007007808A1 - 液晶ディスプレイ用基板、液晶表示装置及び液晶ディスプレイ用基板の製造方法

Info

Publication number: WO2007007808A1
Application number: PCT/JP2006/313902
Authority: WO
Inventors: Tohru Okabe; Yoshimasa Chikama
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US8094268B2; JP2008241726A; US20090279026A1

Abstract

【解決手段】液晶ディスプレイ用基板は、絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０上に形成された層間絶縁膜１１と、透過部Ｔにおける層間絶縁膜１１ａと、反射部Ｒにおける層間絶縁膜１１ｂ上に形成された反射用金属膜１２と、層間絶縁膜１１ａ、反射用金属膜１２上に形成されたカラーフィルタ１３とを有する。反射部Ｒにおける層間絶縁膜１１ｂは、凹部と凸部から構成された凹凸面を有する。透過部Ｔにおける層間絶縁膜１１ａの高さｈ１が、凸部の高さｈ２以下である。加えて、反射部に形成されたカラーフィルタ１３上に透明誘電体層１４を有する。

Description

明細書

液晶ディスプレイ用基板、液晶表示装置及び液晶ディスプレイ用基板の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、透過モードによる表示と反射モードによる表示とが可能な反射透過両用型の液晶表示装置に用いられる液晶ディスプレイ用基板に関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯電話や PDA (Personal Digital Assistance )などのモパイル機器はさまざまな用途や場所で利用されるようになり、次々と新しい製品が開発されている。これらの機器で良く用いられる液晶ディスプレイとして、反射透過両用型（以下、単に「両用型」という。）の液晶ディスプレイが挙げられる。両用型の液晶ディスプレイは、太陽光などの周囲の強い光を反射板により反射させて利用する反射型ディスプレイと、バックライトなどの照明装置からの透過光を利用する透過型ディスプレイの両方の性能を持ち合わせており、さまざまな場所でも使用できる。そのため、両用型の液晶ディスプレイの技術開発も盛んに行われ、これまでにさまざまな技術や工夫がディスプレイパネル内に取り入れられて、る。

[0003] 図 13は、現在一般的に使用されている両用型の液晶ディスプレイを模式的に示す断面図である。図 13に示すように、両用型の液晶ディスプレイでは、内部バックライト力ゝらの光 301を透過させる透明な透過部用電極 101と、外部からの光 302を反射するための反射板 102が 1つの画素内に備えられている。反射板 102は、微小の凹凸形状をもつ層間絶縁膜 103上に、 A1や Agなどの反射率の高い導電性の金属メタルを形成することによって作成され、反射部用電極としても用いられる。反射板 102表面の凹凸形状は、フォトリソグラフィ技術などを用いて精密に設計されており、入射光 301を効率よく反射し、明るさを向上させて、反射表示特性を上げる工夫が採られている。

[0004] さら〖こ、両用型のディスプレイでは、反射板 102により反射された光 302を利用する場合における反射部の光路長と、内部の光 301を利用する場合における透過部の光路長とで差が生じてしまうので、反射部の表示性能と透過部の表示性能を同等にするためのさまざまな工夫が必要となる。特に、色設計は非常に重要な表示特性であるので、反射表示では光 302がカラーフィルタ 201を 2回通ってしまうことを考慮して、反射部のカラーフィルタ 201を透過部のカラーフィルタ 202よりも色純度の小さヽものにしたり、厚みを変えたりして、透過部と反射部とで色の調整を行っている。

[0005] 一方、大型画面のディスプレイだけでなぐ画面の小さいモパイル機器用ディスプレィにおいても、画面の綺麗さの要求が次第に高まっており、精細度が 200ppi(pixel p er inch)を越える非常に高精細なモパイル機器用のディスプレイも開発されている。し力しながら、精細度を高めていくと画素サイズが非常に小さくなるので、製造工程において、ァライメントずれを考慮したマージンを大きくとる必要がある。したがって、開口率 (画素サイズに対する表示サイズの割合)が小さくなつてしまうと、う問題が生じる。液晶表示素子においては、薄膜トランジスタ (TFT)基板と、カラーフィルタが形成された対向基板とを貼り合わせる工程でのァライメントずれが大きいので、高精細度のディスプレイを製造する場合の大きな課題になっていた。そのため、対向基板側にカラーフィルタ (CF)を形成するという現在の方法に代えて、 TFT基板上にカラーフィルタを直接作り込んでしまういわゆる CF on TFTの技術開発も行われている（例えば特許文献 1を参照)。

[0006] 近年、軽量であり、かつフレキシブル性に富んだプラスチック基板が次世代デイスプレイとして注目を浴びて!/、る。プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイの製造にぉ、ては、プラスチック基板がガラス基板に比べ温度や水分による寸法変化が非常に大きいので、貼り合わせ工程時のァライメントずれの生じない CF on TF T技術は特に有望な製造方法になる。

特許文献 1：特開平 8-122824号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところ力図 13に示す TFT基板に CF on TFT技術を採用すると、カラーフィルタ制御において大きな問題が生じる。具体的には、図 13に示す TFT基板では、透過部に深さが 3 m程度の大きな凹みが存在するので、スピンコート法などにより透過部上にカラーフィルタを塗布すると、その凹みの中にカラーフィルタが堆積する。すなわち、透過部のカラーフィルタの膜厚が反射部のカラーフィルタの膜厚と大きく異なるという課題がある。機種によって透過部の面積が異なり、凹みの大きさも異なるので、凹みを制御する必要性は様々である。また、カラーフィルタ材料の粘性によっても凹みによる影響が異なる。したがって、特に両用型のディスプレイでは、反射部と透過部におけるカラーフィルタ制御が表示性能に非常に大きな影響を与えるので、凹みによる問題をさらに深刻化させて、る。

[0008] また、凹みによる問題は、カラーフィルタの塗布時だけでなぐ配向膜や導電膜の塗布時においても生じて、膜厚が不均一となったり、液溜まりが生じたりする。さらに、液晶分子を配向させるために、一定方向に布などで配向膜を接触処理するラビンェ程においても、凹みによりラビング不良が生じて、配向ムラなどが起きるおそれもある

[0009] 力！]えて、図 13に示す両用型の液晶ディスプレイでは、反射部と透過部それぞれに対応するカラーフィルタ 201とカラーフィルタ 202とを精度良く合わせる必要があるが、実際の貼り合わせでは数 mのずれが生じてしまう為に、境界の色純度の低下もしくは開口率の低下を引き起こす問題がおきている。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明は、透過部および反射部を有する画素が複数形成されたカラー液晶ディスプレイ用基板にお!ヽて、良好な反射特性を保ちつつ透過部と反射部とで色調整を容易に行なうと共に、高開口率で精細度の高、ディスプレイを提供することを目的とする。

[0011] 本発明の液晶ディスプレイ用基板には、透過部および反射部を有する画素が複数形成されている。本発明の液晶ディスプレイ用基板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された絶縁膜と、前記透過部における前記絶縁膜上に形成された透過部用電極と、前記反射部における前記絶縁膜上に形成された反射部用電極と、前記透過部用電極および前記反射部用電極上に形成されたカラーフィルタとを有する。前記反射部における前記絶縁膜は、凹部と凸部力構成された凹凸面を有する。前記透過部における前記絶縁膜の高さが、前記絶縁膜の前記凸部の高さ以下である。

発明の効果

[0012] 本発明によれば、良好な反射特性を保ちつつ透過部と反射部とで色調整を容易に行なうと共に、高開口率で精細度の高いディスプレイを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]実施形態 1の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。

[図 2]実施形態 1における層間絶縁膜 11を拡大して示す断面図である。

[図 3]本発明者らによる試験で用いたフォトマスクの一画素に対応するパターンを示す平面図である。

[図 4]ポストベータが不十分であった場合の層間絶縁膜 103の凹凸形状の断面図である。

[図 5]ポストベータが十分であった場合の層間絶縁膜 103の凹凸形状の断面図である。

[図 6]ポストベータ温度と反射部 Rの凹凸形状との関係を示すグラフである。

[図 7]ポストベータ温度と反射部 Rにおける傾斜角度分布の最大値 (最大角）との関係を示すグラフである。

[図 8]図 7の理想領域内と理想領域外 A, Bの傾斜角度分布を持つ各反射部の散乱反射特性を示すグラフである。

[図 9]実施形態 1で用いられるフォトマスクの一画素に対応するパターンを示す平面図である。

[図 10]実施形態 1の層間絶縁膜 11上にカラーフィルタ 13の膜厚が反射部 Rと透過部 Tとでほぼ同じになるように塗布する様子を示す模式図である。

[図 11]実施形態 1の対向基板 2にカラーフィルタ 13のパターユングを行なう様子を示す模式図である。

[図 12]実施形態 2の TFT基板 1の一画素部分を模式的に示す断面図である。

[図 13]現在一般的に使用されて!ヽる両用型の液晶ディスプレイを模式的に示す断面図である。

符号の説明 1 TFT基板

2 対向基板

3 液晶層

10 絶縁性基板

11 層間絶縁膜

12 反射用金属膜

13 カラーフィルタ

14 透明誘電体層

20 絶縁性基板

21 対向電極

41 マスクノターン

42 ハーフトーン露光パターン

T 透過部

R 反射部

hi 透過部 Tにおける層間絶縁膜 11の高さ

h2 反射部 Rにおける凸部の高さ

h3 反射部 Rにおける凹部の高さ

発明を実施するための最良の形態

[0015] 図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、 TFT (薄膜トランジスタ)液晶表示装置を例にして説明する。また、同族的な構成要素を総括的に表すために、参照符号の英字を省略して、参照符号の数字のみを表記することがある。例えば、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aと、反射部 Rにおける層間絶縁膜 1 lbを総括的に層間絶縁膜 11と表記することがある。

[0016] (実施形態 1)

図 1は本実施形態の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、 TFT基板 1と、 TFT基板 1に対向して配置された対向基板 2と、 T FT基板 1および対向基板 2に挟まれた液晶層 3とを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。 [0017] 複数の画素のうち少なくとも 1つの画素は透過部 Tと反射部 Rを有する。透過部 Tは

TFT基板 1側カゝら入射する光を用いて透過モードで表示を行ヽ、反射部 Rは対向基板 2から入射する外光を用いて反射モードで表示を行う。

[0018] TFT基板 1は、画素ごとに設けられた画素電極 15、画素電極に対応して設けられた TFT (不図示）、 TFTに電気的に接続された走査配線および信号配線 (いずれも不図示)などを有する。

[0019] TFT基板 1はプラスチック基板やガラス基板などの絶縁性基板 10を有する。絶縁性基板 10上には、走査配線、信号配線および TFTなどが形成され、これらを覆う層間絶縁膜 11が形成されている。層間絶縁膜 11の表面には、反射板用として反射用金属膜 12が反射部 Rに形成されている。

[0020] 層間絶縁膜 11上にはカラーフィルタ 13が形成されている。カラーフィルタ 13は、典型的には、赤、緑および青の色相を有している。透過部 Tにおけるカラーフィルタ 13 の膜厚は、反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13の平均膜厚よりも大きい。これにより、カラーフィルタ 13を 2回通過する反射部 Rと、カラーフィルタ 13を 1回通過する透過部 Tとで、色調を調整することができる。カロえて、反射用部 R用のカラーフィルタ 13上には透明誘電体層 14が形成されており、それらの上に、透明電極 15が形成されている。透明誘電体層 14は、カラーフィルタ同様に、液晶層 3を通過する光の行路差を考慮した透過部 Tおよび反射部 Rの液晶層 3の厚み調整に用いられ、反射部 Rにおける光路長と、透過部 Tにおける光路長とを整合させることができる。透明電極 15は、例えば ITO (インジウム錫酸ィ匕物）や IZO (インジウム亜鉛酸ィ匕物）等の透明導電材料力も形成され、層間絶縁膜 11およびカラーフィルタ 13に設けられたコンタクトホールを介して TFTのドレイン電極と電気的に接続されており、画素電極として機能する

[0021] 対向基板 2はプラスチック基板やガラス基板などの絶縁性基板 20を有する。絶縁性基板 20の反射部 Rに対応する領域および透過部 Tに対応する領域上には、例えば ITOなどの透明導電材料力もなる対向電極 21が領域に関係なく平坦に形成されている。

[0022] さらに、典型的には、 TFT基板 1および対向基板 2の液晶層 3側の表面に、例えばポリイミド等の高分子材料力なる配向層（不図示）がそれぞれ形成されており、これらの配向層にはラビング処理が施されている。 TFT基板 1と対向基板 2は、例えばェポキシ榭脂等カゝらなるシール材 (不図示)を介して貼り合わされており、これらの基板 1 , 2間に液晶層 3となる液晶材料が封入されてヽる。

[0023] 本実施形態では、従来技術にお!ヽて対向基板 2に形成されて、たカラーフィルタ力フォトグラフィー工程などの高精度のァライメントによって TFT基板 1上に精度良く形成されている。加えて、透過部 Tと反射部 Rそれぞれの行路長に対応する為の透明誘電体層 14も同様の高精度のァライメントによって TFT基板 1上に精度良く形成されている。

[0024] これらにより、貼り合わせ時の大きなァライメントずれによる開口率の低下を防ぐ事ができるため、 1つの画素に透過部 Tと反射部 Rとを有する液晶表示装置において、高開口率で精細度の高ヽディスプレイを製造する事が可能となる。

[0025] 図 2は本実施形態における層間絶縁膜 11を拡大して示す断面図である。なお、図 2においては反射用金属膜 12およびカラーフィルタ 13の記載を省いている。

[0026] 本実施形態における層間絶縁膜 11は、透過部 Tにおいて平坦面を有しており、反射部 Rにおいて凹部と凸部力構成された凹凸面を有する。透過部 Tにおける基板表面力も層間絶縁膜 11の平坦面までの高さ hiは、 3 m程度であり、反射部 Rにおける基板表面力凸部までの高さ h2よりも低ぐ反射部 Rにおける基板表面から凹部までの高さ h3よりも高い。

[0027] また、反射部 Rの凸部および凹部のそれぞれに対する透過部 Tとの段差を略同じにすることができる。言い換えれば、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11の高さ hiを反射部 Rにおける凸部および凹部の平均高さに略等しくすることができる。なお、反射部 Rにおける凸部と凹部との凹凸差 (h2— h3)は 0. 5 μ m以上 1 μ m以下程度である。透過部 Tにおける層間絶縁膜 11の高さ hiは、反射部 Rにおける凸部の高さ h2と等しくても良ぐあるいは反射部 Rにおける凹部の高さ h3と等しくても良い。

[0028] 本実施形態の層間絶縁膜 11は、反射部 R用の滑らかな凹凸形状と、透過部 T用の平坦な形状とを有するので、良好な反射特性を持った反射透過両用型の表示デバイスが得られる。特に、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さ hiが、反射部 Rにおける凸部の高さ h2以下であり、かつ反射部 Rにおける凹部の高さ h3以上であるので、透過部 Tにおける層間絶縁膜 1 laの高さと反射部 Rにおける層間絶縁膜 1 lbの高さを略等しくすることができる。したがって、層間絶縁膜 11上に形成する薄膜や塗布材料を透過部 Tおよび反射部 Rにおいて略同じ高さで製造することが可能となるので、機能制御が容易な表示デバイスを製造することができる。

[0029] また、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さが反射部 Rにおける凸部および凹部の平均高さに略等しい場合には、層間絶縁膜 11上に形成する薄膜や塗布材料を透過部 Tおよび反射部 Rにおいて体積を略同じにすることができる。すなわち、機能制御がさらに容易な表示デバイスを製造することができる。

[0030] 本発明者らは、本発明の完成途上において、下記の試験を通じて新たな知見を得た。図面を参照しながら、その試験について説明する。

[0031] スピンコート法（回転数 1500rpm程度）を用いて、透明性の高いポジ型感光性榭脂 (例えば東京応化製 OFRP— 800)を膜厚 3 μ mで均一に絶縁性基板 10上に塗布した。その後、ホットプレートやオーブンなどで 100 °C程度の比較的低い温度のプリベークを行い、余分な有機溶剤を蒸発させると共に、榭脂膜の密着性を向上させた。図 3に示すフォトマスクを通して榭脂膜に UV露光を行い、現像液 (例えば東京応化製 NMD— 3)にてパターンの現像を行った。図 3に示すフォトマスクは、反射部尺の凹凸に対応する円形の遮光部（直径 5 μ m程度）が分散されたマスクパターン 401と、透過部 Tに対応する遮光パターン 402を有する。

[0032] ホットプレートやオーブンなどを用いて、プリベータ温度よりも高温（例えば 100〜2 00°C)でポストベータを行った。これにより、反射部 Rにおける凹凸の高さが約 0. 5 μ m程度となり、反射部 Rの榭脂膜表面が滑らかな凹凸面となった。一方、未露光部である透過部 Tは現像されないので、透過部 Tの榭脂膜表面は平坦であった。得られた層間絶縁膜上に、 A1や Agなどの反射率の高いメタル膜をスパッタ法により成膜した。フォトリソグラフイエ程とエッチング工程を経て、反射部 Rの凹凸パターンにのみメタル膜を残すことによって、滑らかな凹凸形状の反射板が完成した。ポストベータは、加熱によって榭脂材料の熱ダレを引き起こし、急峻な凹凸面を滑らかな凹凸面に変化させる工程である。ポストベータは、反射板の凹凸形状において、さらには反射特性において非常に重要な工程の 1つである。

[0033] ポストベータ条件と反射部 Rの凹凸形状との関係について説明する。図 4はポストべークが不十分であった場合の層間絶縁膜 103の凹凸形状の断面図である。図 4では、ポストベータによる熱ダレが不十分であるので、凹凸形状があまり滑らかではなぐ切立った断面形状になっている。但し、透過部 Tである未露光部の平坦面との段差はほとんどない。

[0034] 一方、図 5はポストベータが十分であった場合の層間絶縁膜 103の凹凸形状の断面図である。図 5では、ポストベータによる熱ダレが十分であるので、滑らかな凹凸形状が形成されている。しかしながら、滑らかな形状を作るために、凸部の熱ダレも利用されているので、凸部が低くなつてしまい、未露光部である透過部 Tの平坦面との段差が大きくなることが分力つた。

[0035] これらの結果を図 6および図 7にまとめた。図 6はポストベータ温度と反射部 Rの凹凸形状との関係を示すグラフである。具体的には、ポストベータ温度と、凹凸形状の傾斜角度分布において 0° 以上 20° 以下の傾斜角度が存在する存在確率の合計との関係を示している。併せて、ポストベータ温度の変化に対する、凸部と未露光部との段差の変化を示している。傾斜角度分布の存在確率は、各傾斜角度を持つ凹凸形状がどの程度存在する力を表している。傾斜角度が大き過ぎる凹凸形状では、反射光が入射方向から大きくずれて反射されることを意味する。凹凸形状の傾斜角度が傾斜角度分布 0° 以上 20° 以下の範囲内に存在する確率が高いほど、効率よく入射光を反射できることが知られている。好ましくは、傾斜角度分布 0° 以上 20° 以下の全存在確率が 90%以上である。

[0036] 図 7はポストベータ温度と反射部 Rにおける傾斜角度分布の最大値 (最大角）との関係を示すグラフである。図 7では、傾斜角度分布 0° 以上 20° 以下の全存在確率力 S90%以上であり、かつ傾斜角度分布の最大値 (最大角）が約 2° 以上の領域を理想領域としているが、理想領域は用いる材料等によって多少変動する。一般には、傾斜角度分布 0° 以上 20° 以下の全存在確率が 90%以上であり、かつ傾斜角度分布の最大値が 2° 以上 10° 以下であることが望ましい。

[0037] 図 8は、図 7の理想領域内、理想領域外 Aおよび Bにおける各反射部の散乱角反射特性を示している。理想領域外 Aの反射部では、反射部の凹凸形状が急峻であるので、反射光のロスが大きぐ反射部としては不十分である。また、理想領域外 Bの反射部では、反射光のロスはないが、散乱角の変化によって反射光強度が大きく変化するので、見る角度によって明るさが違って見えてしまう。すなわち、理想領域外 Bの反射部では、凹凸形状を作るメリットが得られない。一方、理想領域内の反射部は、反射光のロスはなぐかつ見る角度を 30° 近くまで変えてもほぼ一定の反射強度が得られるので、理想的な反射部と言える。

[0038] 図 6から分力るように、理想的な滑らかな凹凸形状をもつ反射板を製造するための温度にてポストベータを行なうと、透過部用の層間絶縁膜 (平坦面)の高さが反射部用の層間絶縁膜 (凸部)の高さよりも高くなることが本発明者らによる試験力も判明した。さらに、その透過部用の平坦面の高さと反射部用の凹凸形状の凸部の高さとの段差が最低 1. 0 m程度必要であることも分力つた。

[0039] ところが、このような凹凸形状が反射部全体の大面積領域にある場合、図 13の液晶表示装置と同様の課題が生じる。具体的には、カラーフィルタ材料などの塗布材料をスピンコートコート法などで塗布した場合、カラーフィルタ材料が反射部の凹みに堆積して、周りに広がらなくなる。したがって、反射部内にカラーフィルタ材料が厚く堆積してしまったり、カラーフィルタの表面に大きな段差ができたりするおそれが生じる。カロえて、反射部のカラーフィルタの方が厚くなることは、反射部の色純度の方が高くなることを意味するので、両用型ディスプレイの反射部と透過部の各光路長の関係によって、カラーフィルタの色設計がさらに難しくなるという大きな問題が生じる。

[0040] そこで本発明者らは、新たなフォトマスクを用いることによって、反射部用の滑らかな凹凸形状を持ちつつ、反射部との段差が実質的にない透過部用の平坦な形状を持つ層間絶縁膜を製造する方法を見出した。

[0041] 図 9は本実施形態で用いられるフォトマスクの一画素に対応するパターンを示す平面図である。図 9に示すフォトマスクは、反射部 Rの凹凸に対応する円形の遮光部（直径 5 μ m程度）が分散されたマスクパターン 41と、透過部 Tに対応するハーフトーン露光パターン 42を有する。

[0042] ハーフトーン露光パターンとは、露光機の分解能よりも小さい幅または径を有するノターンを露光機の光が通ることによって、露光量を平均的に減らす技術である。したがって、ハーフトーン露光パターン 42を用いて露光、現像することにより、遮光パターンを用いた場合に比して、透過部 Tにおける平坦面が低くなる。また、余分な露光量調整用のマスクをわざわざ作成する必要がないので、製造コストを抑制することができるメリットがある。

[0043] 一般的に用いられるステツパ型の露光機の分解能 (解像度）は 2 μ m程度であるので、通常は、その解像度以下の微細パターン (例えば 1 IX m程度)でノ、ーフトーン露光パターン 42が作成される。しカゝしながら、本実施形態では、露光および現像の後に、ポストベータが行なわれるので、露光および現像後の表面が多少凹凸形状であつても、熱ダレにより表面を平坦できることが判明した。したがって、ハーフトーン露光ノターン 42を 1 μ m程度の微細パターンに形成する必要がなぐ露光機の分解能以上の幅または径を有するパターン、例えば 2 μ m以上 4 μ m以下のパターン幅またはパターン径を有するハーフトーン露光パターン 42を用いることができる。： m程度の非常に微細なパターンを有するフォトマスクを作成する場合には、 2 m程度のマスクパターンを作成する場合に比して数倍のコストがかかる。したがって、本実施形態によれば、余分なコストを抑えながらハーフ露光パターン技術を用いることが可能となるので、製造コストを大幅に減らすことができる。

[0044] 図 9に示すハーフトーン露光パターン 42はスリットタイプのパターンであり、幅（長手方向に対して交差する方向）が約 3 μ mの遮光部 421と、幅方向に遮光部 421に挟まれた、幅が約 2 mの隙間（ギャップ) 422とを有する。しかし、ハーフトーン露光パターン 42のパターン形状はこれに限定されない。例えば、遮光部に包囲された四角や円形などのドットタイプでも良い。遮光部 421のパターンサイズとギャップ 422のサィズとの割合を調整することによって、ハーフトーン露光量を調整することができる。図 9に示す新たなマスクパターンを用いることによって、通常のハーフトーン露光と同様の方法で、滑らかな凹凸形状および平坦な形状の両方をもつ層間絶縁膜 11を製造することができる。

[0045] なお、本実施形態では、露光部が現像されるポジ型感光性榭脂を用いた場合について説明したが，未露光部が現像されるネガ型感光性榭脂を用いても良い。この場合、遮光部 421の幅を露光機の分解能以上、例えば 2 m以上 4 m以下にすることがでさる。

[0046] 次に、図 10及び図 11を参照しながら、本実施形態の層間絶縁膜 11上にカラーフィルタ 13を形成する工程について説明する。まず、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11 a上に膜厚 0. 1 μ m程度の透明電極 12を形成し、反射部 Rにおける層間絶縁膜 l ib 上に膜厚 0.1 m程度の反射電極 13を形成する。スピンコート法により膜厚が 3 m 程度になるように回転数 lOOOrpmで、感光性の塗布型カラーフィルタ 13を層間絶縁膜 11上に塗布する。図 10に示すように、透過部 Tと反射部 Rとで層間絶縁膜 11の段差がほとんどないので、カラーフィルタ 13の膜厚が反射部 Rと透過部 Tとでほぼ同じになるようにカラーフィルタ 13を層間絶縁膜 11上に塗布することができる。すなわち、膜厚の精度を高めてカラーフィルタ 13を塗布することができる。なお、赤、緑および青それぞれの塗布型カラーフィルタ材料は粘性が異なるので、カラーフィルタ材料の粘性に応じて、スピンコートの際の回転数を決定すれば良い。

[0047] 次に、図 11に示すように、ハーフトーン露光技術等を用いて露光量調整を行って、カラーフィルタ 13のパターユングを行なう。具体的には、反射部 Rおよび透過部丁における層間絶縁膜 11上のみにカラーフィルタ 13が残り、なおかつ反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bの厚みが透過部 Tにおけるカラーフィルタ 13aの厚みの概ね半分になるように、カラーフィルタ 13のパターユングを行なう。これにより、光が 2回通過する反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bの色調と、光が 1回通過する透過部 Tにおけるカラーフィルタ 13aの色調とを調整することができる。

[0048] なお、本実施形態では反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bのみの膜厚を半分にすることによって色調整を行っている力反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bの一部をノターニングして透明領域（白領域)を形成することによって色調整を行ってもよい。

[0049] また、本実施形態では、層間絶縁膜 11上にカラーフィルタ 13を形成する場合について説明したが、層間絶縁膜 11上に他の塗布材料をスピンコートする場合についても、カラーフィルタ 13を形成する場合と同等の効果が得られる。例えば、透過部丁および反射部 R上に、塗布用 ITOなどの導電性材料、液晶ギャップ調整用の層間絶縁膜や液晶配向膜などの絶縁性材料を塗布する場合にぉ、ても、透過部 Tおよび反射部 Rにおける膜厚を略均一にすることができる。言い換えれば、反射部 Rの高さと透過部 Tの高さが略等、層間絶縁膜 11上に塗布材料を塗布できるので、塗布材料を制御よく塗布することが可能となり、表示デバイスを精密設計して製造することができる。

[0050] 本実施形態の TFT基板 1はカラーフィルタ 13を有するので、ガラス基板に比べ温度や水分による寸法変化が非常に大きいプラスチック基板を用いた場合であっても、貼り合わせずれ等のァライメントずれを減らすことができる。すなわち、開口率の向上が可能な CF on TFT技術を利用することができる。したがって、軽量かつフレキシブル性に富んだフレキシブル表示デバイスを容易かつ精度よく製造することが可能となる。言い換えれば、開口率の大きく採ることができると共に色設計を精度良く行なうことができる反射透過両用型の表示デバイスを製造することができる。

[0051] (実施形態 2)

実施形態 1では、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さが、反射部 Rにおける凸部の高さ以下であり、かつ反射部 Rにおける凹部の高さ以上である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。

[0052] 本実施形態では、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さが、反射部 Rにおける凸部および凹部の高さよりも低い場合について説明する。図 12は本実施形態の TF T基板 1の一画素部分を模式的に示す断面図である。なお、図 12において、実施形態 1の TFT基板 1と同様の構成要素に同じ参照符号を付すことにより、その説明を省略する。

[0053] 本実施形態では、層間絶縁膜 11の段差調整を積極的に活用することにより、層間絶縁膜 11の上に塗布されるカラーフィルタ 13の膜厚調整を行なっている。具体的には、透過部 Tにおける層間絶縁膜 1 laの高さを反射部 Rにおける層間絶縁膜 1 lbの高さよりも少しだけわざと低くする。例えば、透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さ hiを反射部 Rにおける凸部の高さ h2よりも約 1 μ m低くする。透過部 Tにおける層間絶縁膜 11aの高さ調整は、図 9に示すノヽーフトーン露光パターン 42のパターンサイズ等を調整することにより行なうことができる。なお、反射部 Rにおける凸部の高さ h2 と凹部の高さ h3との差は約 0. である。 [0054] スピンコート法により透過部 Tにおける膜厚が 3 m程度になるように回転数 lOOOr pmで、感光性の塗布型カラーフィルタ 13を層間絶縁膜 11上に塗布すると、透過部 Tにおけるカラーフィルタ 13aの体積が反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bの体積の概ね 2倍になる。したがって、反射部 Rにおけるカラーフィルタ 13bをわざわざパタ一-ングすることなぐすなわちカラーフィルタ 13を層間絶縁膜 11上に塗布するだけで、反射部 R上のカラーフィルタ 13bの色調を調整することができるので、実施形態 1 の場合に比して製造工程を簡略ィ匕できるメリットがある。

[0055] 以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上記実施形態では、 TFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置にっ、て説明したが、 MIM(Metal Insulator Metal)などの二端子素子をスィッチ素子とするァクティブマトリクス型液晶表示装置やパッシブ (マルチプレックス)駆動型液晶表示装置にも本発明を適用することができる。

産業上の利用可能性

[0056] 本発明の液晶ディスプレイ用基板は、デジタルスチルカメラ、携帯電話、 PDA (Per sonal Digital Assistance )、液晶テレビ、ノートパソコン、パーソナルコンピュータ用デイスプレイ、カーナビゲーシヨンシステムのディスプレイ、ゲームやパチンコなどのアミユース、メント機器などに利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 透過部および反射部を有する画素が複数形成された液晶ディスプレイ用基板であつて、

絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された絶縁膜と、前記透過部における透過部用絶縁膜と、前記反射部における前記絶縁膜上に形成された反射用金属膜と、前記透過部用絶縁膜および前記反射部における前記絶縁膜上に形成されたカラ一フィルタとを有しており、

前記反射部における前記絶縁膜は、凹部と凸部から構成された凹凸面を有しており、

前記透過部における前記絶縁膜の高さが、前記絶縁膜の前記凸部の高さ以下である液晶ディスプレイ用基板。

[2] 前記透過部における前記絶縁膜の高さは、前記絶縁膜の前記凹部の高さ以上である請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[3] 前記透過部における前記絶縁膜の高さは、前記絶縁膜の前記凸部および前記凹部の平均高さに略等しい請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[4] 前記凹凸面は、傾斜角度分布 0° 以上 20° 以下の全存在確率が 90%以上であり

、かつ傾斜角度分布の最大値が 2° 以上 10° 以下である請求項 1に記載の液晶デイスプレイ用基板。

[5] 前記透過部における前記絶縁膜の高さは、前記絶縁膜の前記凹部の高さ以下である請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[6] 前記基板はプラスチック基板である請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[7] 請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板と、前記液晶ディスプレイ用基板に対向して配置され、かつ共通電極を有する対向基板と、前記液晶ディスプレイ用基板および前記対向基板との間に介在する液晶層とを備え、前記透過部は前記液晶ディスプレイ用基板側から入射する光を用いて透過モードで表示を行ヽ、前記反射部は前記対向基板側から入射する光を用いて反射モードで表示を行う液晶表示装置。

[8] 請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板を製造する方法であって、

前記絶縁性基板上に感光性榭脂膜を成膜する工程と、露光機およびフォトマスクを用いて、前記感光性榭脂膜にハーフトーン露光を行なう工程と、

露光後の前記感光性榭脂膜を加熱して、前記絶縁膜を形成する工程とを有する方法。

[9] 前記フォトマスクは、前記透過部に対応するパターンが前記露光機の分解能以下のパターン幅またはパターン径を有する請求項 8に記載の方法。

[10] 前記フォトマスクは、前記透過部に対応するパターンが 2 μ m以上 4 μ m以下のパターン幅またはパターン径を有する請求項 8に記載の方法。

[11] 前記反射部に形成されたカラーフィルタ上に、反射部の液晶層の厚さを透過部の略半分に調整する為の透明誘電体層を備えた請求項 1に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[12] 前記基板はプラスチック基板である請求項 11に記載の液晶ディスプレイ用基板。

[13] 請求項 11に記載のディスプレイ用基板と、前記液晶ディスプレイ用基板に対向して配置され、かつ共通電極を有する対向基板と、前記液晶ディスプレイ用基板および前記対向基板との間に介在する液晶層とを備え、前記透過部は前記液晶ディスプレィ用基板側から入射する光を用いて透過モードで表示を行!ヽ、前記反射部は前記対向基板側から入射する光を用いて反射モードで表示を行う液晶表示装置。