JP2004191575A - カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板の製造方法、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ基板や電気光学装置において、異なる着色層が相互に隣接する境界部における光学的及び電気的な不具合を改善し、不良の発生を防止することのできる技術手段を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板２１０は、第１領域Ｌｓに配置された第１着色層２１４Ｃと、第２領域Ｈｓに配置された第２着色層２１４Ｆとを有し、第１着色層と第２着色層とは互いに隣接して配置され、第１領域の表面よりも第２領域の表面が高く構成されているとともに、第１領域と第２領域との間に段差面が設けられ、第１着色層と第２着色層の境界部が、前記段差面の最下部よりも第２領域側に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

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、カラーフィルタ基板の製造方法、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器に係り、特に、一画素内の２つの領域において、液晶層の厚さが相互に異なる構造を有する液晶表示装置の構成として好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話、ＰＤＡなどの携帯型情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器においては、表示手段として液晶表示装置が用いられている。また、近年、プラズマディスプレイパネルについてもテレビジョン装置などに用いられるようになってきており、さらに、最近、有機エレクトロルミネッセンス装置が一部の機器に用いられるようになってきている。このような各種の電気光学物質の電気光学効果を利用した種々の電気光学装置は、今後、ますます多くの場面で利用されるようになっていくものと期待されている。
【０００３】
従来から用いられている液晶表示装置は自己発光性を有しないことから、通常、バックライトなどの照明装置を背後に配置し、この照明装置の光を用いて表示を視認可能にする透過型の液晶パネルが用いられてきた。しかしながら、照明装置を用いる方法は消費電力を低減することが困難であり、特に携帯型機器などにおいては電池寿命などに影響するため、以前においては照明装置を必要としない反射型の液晶パネルが多く用いられていた。
【０００４】
ところが、近年、表示の高精細化やカラー化が進むに従って、反射型の液晶パネルでは表示の明るさが不足するという事態が発生し、バックライトを用いながら反射型表示も可能な半透過反射型の液晶パネルが開発された。この半透過反射型の液晶パネルとして、その表示領域内に配列された各画素内に、光を透過可能に構成された光透過部と、光反射層の配置により光を反射可能に構成された光反射部が共に設けられたものが知られている。ここで、光透過部は、通常、上記光反射層に開口部を設けることによって構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、上記の半透過反射型の液晶パネル内にカラーフィルタを形成してカラー表示可能に構成すると、各画素内の光透過部を用いる透過型表示と、各画素内の光反射部を用いる反射型表示との間の色調整が困難になるという問題点がある。これは、上記透過型表示では、バックライトから照射される光は液晶パネルを透過して観察側へ出射されるため、光がカラーフィルタの着色層を１回だけ通過するのに対して、上記反射型表示では、観察側から入射した外光が光反射層において反射されて観察側へ出射されるため、光がカラーフィルタの着色層を往復で計２回通過することに起因する。つまり、カラーフィルタの着色層の色相や明度を透過型表示に合わせると、反射型表示において彩度は得られるが表示が暗くなり、逆に、カラーフィルタの着色層の色相や明度を反射型表示に合わせ込むと、透過型表示において必要な彩度が得られなくなってしまう。
【０００６】
そこで、上記特許文献１においては、その図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、光反射膜９の開口１８が色絵素１６の最大膜厚部分に対応して形成することによって、透過型表示と反射型表示との色表示状態の差異を低減するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８７１３１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、透過型表示に用いられる部分における着色層の膜厚と、反射型表示に用いられる部分における着色層の膜厚との差を十分に得ることが難しいので、透過型表示と反射型表示の表示色を十分に調整することができない。このため、図１０に示すように、画素毎に２種類の着色層を配置し、光学的膜厚の大きな濃色の着色層１１４Ｃを光反射層１１３の開口部１１３ａに重なるように配置し、光学的膜厚の小さな淡色の着色層１１４Ｆを光反射層１１３と重なるように配置した液晶表示装置１００が考えられた。
【０００９】
この液晶表示装置１００では、一方の基板１１０において、基材１１１上に透明な下地層１１２が形成され、この下地層１１２上にアルミニウムなどの光反射層１１３が形成されている。光反射層１１３には上述のように開口部１１３ａが設けられる。そして、当該開口部１１３ａ上には着色層１１４Ｃが配置され、光反射層１１３上には着色層１１４Ｆが配置されるといった態様で、カラーフィルタが構成される。なお、遮光部１１４Ｂは、画素間領域の光漏れを防止するためのものである。カラーフィルタ上には透明な保護膜１１５が形成され、この保護膜１１５上には、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等で構成される透明電極１１６が形成される。透明電極１１６上には配向膜１１７が形成される。また、他方の基板１２０において、基材１２１の上に上記と同様の透明電極１２２が形成され、この透明電極１２２の上に配向膜１２３が形成される。
【００１０】
上記のように構成することによって、画素Ｐ内の透過型表示を行う光透過部Ｐｔと、反射型表示を行う光反射部Ｐｒとにおいてそれぞれ別々に色設計がなされるため、両表示における表示品位を向上させることができるとともに、両表示間の色表示の態様の差異を低減させることもできる。
【００１１】
また、上記の液晶表示装置１００では、透過型表示における液晶層ＬＣの実質的なリタデーション値と、反射型表示における液晶層ＬＣの実質的なリタデーション値との差を低減し、両表示のバランスを改善し、表示品位を向上させるために、画素Ｐ内において、開口部１１３ａが設けられた光透過部Ｐｔにおいては液晶層ＬＣが厚く、光反射層１１３が配置された光反射部Ｐｒにおいては液晶層ＬＣが薄くなるように構成してある。より具体的には、上記保護膜１１５を、光透過部Ｐｔ以外の部分、すなわち光反射部Ｐｒを含む領域のみに形成することによって、基板１１０の表面が、光透過部Ｐｔでは低く、光反射部Ｐｒでは高くなるように構成している。
【００１２】
ところで、上記の液晶表示装置１００では、一つの画素Ｐ内において、着色層１１４Ｃ及び着色層１１４Ｆを相互に隣接して配置する必要があり、これら両着色層間の境界部に隙間が生じないように、着色層１１４Ｃと着色層１１４Ｆとが相互に重なり合うように形成している。このようにすると、カラーフィルタの表面上に両着色層の重なりによって突起１１４Ｅが形成され、この突起１１４Ｅによって液晶層ＬＣに接する基板１１０の表面部位に突起や窪みが生ずるので、当該表面部位の近傍で表示品位が悪化し、特に透過型表示の表示品位を低下させてしまうという問題点がある。また、上記の突起１１４Ｅによる表面凹凸形状に起因して境界部上において透明電極１１６に部分的な断裂や欠落が生じやすくなるため、光透過部Ｐｔにおける電界印加状態が変化し、このことによっても透過型表示の表示品位が悪化するという問題点がある。
【００１３】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、カラーフィルタ基板や電気光学装置において、異なる着色層が相互に隣接する境界部における光学的及び電気的な不具合を改善し、不良の発生を防止することのできる技術手段を提供することにある。
【００１４】
【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のカラーフィルタ基板は、基板と、前記基板の第１領域に配置された第１着色層と、前記基板の第２領域に配置された第２着色層とを有するカラーフィルタ基板において、前記第１着色層と前記第２着色層とは互いに隣接して配置され、前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く構成されているとともに、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面が設けられ、前記第１着色層と前記第２着色層の境界部が、前記段差面の最下部よりも前記第２領域側に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１着色層と第２着色層の境界部が、低い表面を有する第１領域と、高い表面を有する第２領域との間の段差面の最下部よりも第２領域側に配置されていることにより、その境界部において、第１着色層と第２着色層の重なりによる突起が形成されたり、或いは、第１着色層と第２着色層とに隙間が生じたりしても、当該突起や隙間上に第１領域と第２領域の間の段差、或いは、第２領域の高い表面構造が形成されるため、これらに吸収される形で上記突起や隙間に起因する微細な凹凸構造は形成されにくくなる。したがって、当該凹凸構造に基づく光学的な不具合及び電気的な不具合の発生を低減することができる。なお、本発明においては、後述するように上記境界部の少なくとも一部が段差面と重なるように配置されている場合もあれば、上記境界部が段差面とは重ならず、第２領域内に配置される場合も含まれる。
【００１６】
本発明において、前記境界部の表面には、前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うことにより生じた突起が設けられ、当該突起は、前記段差面の最下部よりも前記第２領域側に配置されていることが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記段差面は傾斜し、前記境界部の少なくとも一部は、前記段差面と平面的に重なる領域に配置されていることが好ましい。上記段差面が傾斜していると、その上に形成されるべき層、たとえば透明電極や反射電極などの各種電極や配線などの被覆性を向上させることができ、上層構造に対する構造上の影響を低減できる。また、段差面が傾斜していることにより当該段差面と平面的に重なる領域（後述する段差領域）が広げられるため、当該領域内に境界部を配置することが可能になり、境界部に起因して生ずる上層構造に対する構造上の影響を低減できることになる。さらに、当該領域に境界部の少なくとも一部が配置されていることにより、第１着色層がほぼ第１領域に対応して形成され、第２着色層がほぼ第２領域に対応して形成されることになるので、第１着色層と第２着色層の光学的設計を第１領域と第２領域によって構成される段差構造と整合させることができる。そのうえ、段差面と境界部は共にカラーフィルタ基板の光学特性に影響を与えるが、双方が同一場所に設けられていることによって、全体として段差面と境界部が与える光学的影響（たとえば、光遮断状態における光漏れ）を低減できる。ここで、上記境界部の全てが上記段差面と重なる領域内に配置されていることが最も望ましい。
【００１８】
本発明において、前記第１領域には、実質的に光を透過可能に構成された光透過部が設けられ、前記第２領域には、光反射層が配置された光反射部が設けられていることが好ましい。これによって、カラーフィルタ基板を、光透過機能と光反射機能を共に有する基板として構成することができるとともに、光透過部と光反射部との間に所定の段差量を設けることができる。
【００１９】
本発明において、前記光反射部には前記境界部が含まれることが好ましい。前記境界部が光透過部内に配置される場合には、カラーフィルタ基板の透過光に対して、上記段差面に起因する光学的影響と、上記境界部に起因する光学的影響とがそれぞれ及ぼされるが、上記境界部が光反射部内に配置されると、上記透過光に対する上記の２つの光学的影響のいずれをも排除することができる。ここで、カラーフィルタ基板によって反射される反射光は、主として光反射部において光反射層によって反射される光であるが、光透過部の第１着色層により反射される光成分をも含むので、実質的に光透過部のみの光学特性によって影響を受ける上記透過光に較べて、上記反射光に対する段差面や境界部の影響は比較的小さいものと考えられる。
【００２０】
本発明において、前記第１領域から前記段差面を介して前記第２領域にまで亘る表面上に一体の電極が形成されていることが好ましい。第１領域から段差面を介して第２領域にまで亘って一体の電極が形成されている場合には、上記のように境界部が段差面の最下部よりも第２領域側に配置されていることによって、段差面による段差構造以外の微細な凹凸構造が形成されにくくなるため、電極の被覆性を向上させることができ、電極内において部分的に膜厚が薄くなったり断裂が生じたりするなどの原因により、電界の印加状態が悪化することを防止することができる。
【００２１】
次に、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、第１領域に第１着色層が配置される第１着色工程と、第２領域に第２着色層が配置される第２着色工程と、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面を介して前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く形成される段差形成工程とを有し、前記段差形成工程では、前記第１着色層と前記第２着色層の境界部よりも前記第１着色層側に前記段差面の最下部が形成されることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、低い表面を有する第１領域と、高い表面を有する第２領域との間の段差面の最下部が、第１着色層と第２着色層の境界部よりも第１領域側に配置されていることにより、その境界部において、第１着色層と第２着色層の重なりによる突起が形成されたり、或いは、第１着色層と第２着色層とに隙間が生じたりしても、当該突起や隙間上に第１領域と第２領域の間の段差、或いは、第２領域の高い表面構造が形成されるため、上記突起や隙間に起因する微細な凹凸構造は形成されにくくなる。したがって、当該凹凸構造に基づく光学的な不具合及び電気的な不具合の発生を低減することができる。なお、本発明においては、後述するように上記境界部の少なくとも一部が段差面と重なるように配置されている場合もあれば、上記境界部が段差面とは重ならず、第２領域内に配置される場合も含まれる。
【００２３】
本発明において、前記第１及び第２着色工程では、前記境界部において前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うように形成されることが好ましい。第１着色層と第２着色層とが重なり合うように形成することにより、両着色層の間に隙間が生ずることを防止でき、カラーフィルタに光抜けが生ずることを防止できる。
【００２４】
本発明において、前記段差形成工程では、前記段差面は、前記境界部の少なくとも一部と平面的に重なる位置に傾斜面として形成されることが好ましい。これによれば、段差面が傾斜面として形成されることによって、その上に形成される層（たとえば電極や配線など）の被覆性を向上させることができる。また、段差面を傾斜させることにより、当該段差面と重なる領域を広げることができるため、当該領域内に境界部を配置することが可能になり、境界部に起因して生ずる上層構造に対する構造上の影響を低減できる。さらに、境界部の少なくとも一部と平面的に重なる位置に段差面を設けることにより、光学的影響の生じやすい段差面と境界部とが同一位置に配置されるため、全体として、段差面と境界部に起因する光学的影響を低減することができる。
【００２５】
本発明において、前記第１領域に開口部を有する光反射層を形成する工程をさらに有し、当該光反射層が前記境界部を覆うように形成されることが好ましい。前記境界部が開口部内に配置される場合には、カラーフィルタ基板の透過光に対して、上記段差面に起因する光学的影響と、上記境界部に起因する光学的影響とが及ぼされるが、上記境界部が光反射層によって覆われると、上記透過光に対する上記の光学的影響を排除することができる。
【００２６】
次に、本発明の電気光学装置は、電気光学物質と、当該電気光学物質に電界を印加する電界印加手段と、上記のいずれかに記載のカラーフィルタ基板とを有することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、カラーフィルタ基板を用いてカラー表示可能で、しかも、第１領域と第２領域とで電気光学物質の厚さが異なる電気光学装置を構成できるから、透過型表示と、反射型表示の双方の表示品位を向上させることができる。
【００２８】
本発明において、前記電気光学物質は液晶であり、前記カラーフィルタ基板における前記第１領域と前記第２領域の高さの相違に対応して、前記第１領域における液晶層が前記第２領域における液晶層よりも厚く構成されていることが好ましい。これによって、照明手段などから照射された透過光による透過型表示と、観察側から入射する外光の反射光による反射型表示とを共に明るく構成することができ、表示品位を向上させることができる。
【００２９】
次に、本発明の電気光学装置の製造方法は、電気光学物質に沿って配置されるべき基板上における第１領域に第１着色層が配置される第１着色工程と、第２領域に第２着色層が配置される第２着色工程と、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面を介して前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く形成される段差形成工程とを有する電気光学装置の製造方法であって、前記段差形成工程では、前記第１着色層と前記第２着色層の境界部よりも前記第１着色層側に前記段差面の最下部が形成されることを特徴とする。
【００３０】
本発明において、前記第１及び第２着色工程では、前記境界部において前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うように形成されることが好ましい。
【００３１】
本発明において、前記段差形成工程では、前記境界部の少なくとも一部と平面的に重なる位置に、前記段差面が傾斜面として形成されることが好ましい。
【００３２】
本発明において、さらに、前記第１領域に開口部を有する光反射層を形成する工程を有し、当該光反射層が前記境界部を覆うように形成されることが好ましい。
【００３３】
本発明の電子機器は、上記のいずれかに記載の電気光学装置と、当該電気光学装置の前記電界印加手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係るカラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板の製造方法、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器の実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
［カラーフィルタ基板及び電気光学装置］
図１は本発明に係るカラーフィルタ基板を備えた電気光学装置の一例としての液晶表示装置２００の分解斜視図、図２は液晶表示装置２００の拡大部分断面図である。図１に示すように、液晶表示装置２００は、基板（カラーフィルタ基板）２１０と、基板（対向基板若しくは素子基板）２２０とを図示しないシール材を介して貼り合わせたものであり、これらの基板同士は、図２に示すスペーサＳＰによる規制によって３〜１０μｍ程度の適宜の間隔とされ、その内側に液晶ＬＣが封入されている。
【００３６】
基板２１０には、図１に示すように、基材２１１上に電極２１６が形成されている。電極２１６はたとえば図示例のように複数平行に配列されている。より具体的には、基材２１１上に透明な下地層２１２が形成され、この下地層２１２上に光反射層２１３が形成されている。光反射層２１３には、図２に示す画素Ｐ毎に開口部２１３ａが形成されている。ここで、開口部２１３ａによって、画素Ｐ内に光透過部Ｐｔが設けられ、光反射層２１３によって光反射部Ｐｒが設けられている。
【００３７】
上記開口部２１３ａ上には第１着色層２１４Ｃが形成され、光反射層２１３上には第２着色層２１４Ｆが形成される。これらの第１着色層２１４Ｃ及び第２着色層２１４Ｆは、染料や顔料などの着色材を含む樹脂等で構成される。ここで、同一画素Ｐ内に配置された第１着色層２１４Ｃ及び第２着色層２１４Ｆは相互に同一種類の色相を呈するものとなっており、画素Ｐ別に異なる種類の色相を呈する第１着色層２１４Ｃ及び第２着色層２１４Ｆがストライプ配列、デルタ配列、斜めモザイク配列などの適宜のパターンで配列されている。ここで、いずれかの画素Ｐ内の第１着色層２１４Ｃと第２着色層２１４Ｆとが複数種類の色相のうちのいずれか一つの同一種類の色相を共に有するが、その第１着色層２１４Ｃの光学的膜厚は、第２着色層２１４Ｆの光学的膜厚よりも大きくなるように構成される。たとえば、カラーフィルタがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色で構成される場合には、これら３色について、それぞれ、第１着色層２１４Ｃは濃色のフィルタとなっており、第２着色層２１４Ｆは淡色のフィルタとして構成されている。
【００３８】
また、画素Ｐの間の領域には、遮光部２１４Ｂが形成されている。この遮光部２１４Ｂは、図示例では異なる色の複数の第１着色層２１４Ｃを重ねることによって構成されている。ただし、黒色のブラックマトリクス層やＣｒなどの金属層で遮光部２１４Ｂを構成してもよい。
【００３９】
上記第２着色層２１４Ｆ及び遮光部２１４Ｂの上には、図２に示すように、透明な保護膜２１５が形成されている。この保護膜２１５は、通常は、カラーフィルタの各着色層を保護するとともに、表面を平滑化する目的で形成されるものである。本実施形態においても、そのような機能を期待して保護膜２１５を形成するわけであるが、この保護膜２１５は、さらに、基板２１０の表面に段差を設けるための構成要素となっている。すなわち、保護膜２１５は、第１着色層２１４Ｃ上において形成されておらず、第２着色層２１４Ｆ及び遮光部２１４Ｂ上に選択的に形成されている。
【００４０】
上記の保護膜２１５の選択的形成によって、画素Ｐ内には、表面が低く構成された第１領域Ｌｓと、表面が高く構成された第２領域Ｈｓとが設けられ、第１領域Ｌｓと第２領域Ｈｓとには所定の高低差が存在し、第１領域Ｌｓと第２領域Ｈｓとの間に段差領域Ｄｓが設けられている。この段差領域Ｄｓは、保護膜２１５の有無によって構成された段差面が形成されている領域である。
【００４１】
なお、本実施形態では、第１領域Ｌｓには保護膜２１５は全く存在せず、第２領域Ｈｓには保護膜２１５が形成されているが、一般には、段差面を有する段差領域Ｄｓを介して、表面が低い第１領域Ｌｓと、表面が高い第２領域Ｈｓとが存在していればよい。したがって、第１領域Ｌｓに薄い保護膜２１５が形成され、第２領域Ｈｓに厚い保護膜２１５が形成されていても構わない。すなわち、一般的に言えば、第１領域Ｌｓと第２領域Ｈｓは、保護膜２１５の有無や厚さの相違などの具体的構造に限定されるものではなく、結果的に表面に高低差が存在する関係にあればよい。
【００４２】
本実施形態では、上記第１着色層２１４Ｃ及び保護膜２１５上に、ＩＴＯ等の透明導電体で構成される透明電極２１６が形成される。この透明導電体２１６は、第１着色層２１４Ｃから上記段差領域Ｄｓ（段差面）を介して第２着色層２１４Ｆ（及び保護膜２１５）上にまで亘り一体に形成されている。透明電極２１６上には配向膜２１７が形成されている。
【００４３】
一方、基板２２０には、ガラスやプラスチック等で構成される基材２２１上に、Ｔａ等の金属などで上記配線２２２が形成されている。配線２２２上には、画素毎にダイオード素子が形成され、このダイオード素子は上記電極２２５に接続されている。より具体的には、配線２２２上に形成されたＴａ_２Ｏ_５等の絶縁膜２２３（図２参照）を介してＣｒ等で構成される対向端子２２４が接合され、この対向端子２２４がＩＴＯ等で構成される電極２２５に接続されている。上記ダイオード素子は、配線２２２、絶縁膜２２３及び対向端子２２４のＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造によって構成される。このＭＩＭ構造で構成されるダイオード素子は、上記遮光部２１４Ｂが配置された画素間領域と平面的に重なるように配置されている。これらの上には、上記と同様の配向膜２２６が形成されている。
【００４４】
なお、上記基板２１０及び２２０の製造工程においては、電極や配線はスパッタリング法により形成することができる。また、上記ＭＩＭ素子の絶縁膜２２３は配線２２２の表面を陽極酸化法によって酸化することにより形成できる。カラーフィルタ２１４は、ロールコータ法などによって着色した感光性レジストを塗布し、露光・現像を行うフォトリソグラフィ法を色毎に繰り返すことで形成できる。
【００４５】
液晶表示装置２００のパネル構造の背後には、図２に示すように、バックライト２４０が配置されている。また、パネル構造と、バックライト２４０との間には、偏光板２４１と位相差版２４２が順次配置され、また、パネル構造の前面にも、位相差版２４３と偏光板２４４が順次配置されている。なお、図示例の液晶表示装置２００では、上記液晶ＬＣによりＳＴＮモードの液晶層が構成されている場合について示してある。
【００４６】
この実施形態では、バックライト２４０から照射される光のうち、光透過部Ｐｔ、すなわち光反射層２１３の開口部２１３ａを通過する透過光Ｔによって透過型表示がなされる。また、外光がパネル内に入射して光反射部Ｐｒにおいて光反射層２１３により反射された反射光Ｒによって反射型表示がなされる。この場合、透過型表示を構成する透過光Ｔは、基本的に第１着色層２１４Ｃを１回だけ通過し、反射型表示を構成する反射光Ｒは、基本的に第２着色層２１４Ｆを２回通過する。したがって、第１着色層２１４Ｃと第２着色層２１４Ｆとをそれぞれ光学特性上最適化して形成しておくことによって、透過型表示と反射型表示の品位を大幅に改善できる。
【００４７】
また、本実施形態では、第１領域Ｌｓと第２領域Ｈｓとの間に高低差が存在するので、この高低差に応じて画素Ｐ内に異なる液晶層の厚さを設けることができる。すなわち、第１領域Ｌｓにおいて液晶層の厚さＧｔは大きく、第２領域Ｈｓにおいて液晶層の厚さＧｒは小さい。これによって、液晶層を１回だけ通過する透過光Ｔに対する液晶層のリタデーション値を、液晶層を２回通過する反射光Ｒに対する液晶層のリタデーション値に近づけることができるため、透過型表示と反射型表示の品位を共に向上させることができる。より具体的には、両表示の明るさを改善できる。
【００４８】
図３には、上記液晶表示装置２００の画素Ｐの基板２１０側の一部を更に拡大して示す。第１着色層２１４Ｃと、第２着色層２１４Ｆとは相互に隣接配置され、両着色層の境界部２１４Ｘは、上記段差領域Ｄｓにおける第１領域Ｌｓ側の境界線を規定する段差面２１５ｓの最下部よりも第２領域Ｈｓ側に配置されている。境界部２１４Ｘには、図示例の場合、第１着色層２１４Ｃと第２着色層２１４Ｆとが相互に重なり合っていて、その結果、突起２１４Ｅが形成されている。また、突起２１４Ｅは、段差面２１５ｓよりも第２領域側に配置されている。より具体的には、突起２１４Ｅの全ては段差領域Ｄｓ内に配置されている。
【００４９】
なお、図示例とは異なり、境界部２１４Ｘが段差面２１５ｓの最下部の極めて近くに配置された結果、段差面２１５ｓの下部形状が突起２１４Ｅによって部分的に変形し、段差面２１５ｓの最下部に段部が形成される場合も考えられる。しかしながら、このような段部が形成されても、図１０に示すように突起１１４Ｅにより生じた段部と段差面とが分離し、当該段部の第２領域側に窪みが形成されていなければよい。
【００５０】
本実施形態では、第１着色層２１４Ｃと第２着色層２１４Ｆの境界部２１４Ｘが、段差面２１５ｓの最下部（すなわち段差領域Ｄｓの第１領域Ｌｓ側の境界位置）よりも第２領域Ｈｓ側に配置されていることにより、図１０に示すように突起１１４Ｅによって段差面２１５ｓよりも第１領域Ｌｓ側に微細な凹凸構造が形成される、といったことが生じにくくなることから、当該凹凸構造に起因する光学的不良や電気的不良の発生を抑制することができる。特に、図１０に示す突起１１４Ｅと段差面との間に窪みが発生することがなくなるため、当該窪みに起因する問題が生じなくなる。
【００５１】
たとえば、図１０に示すように、上記の微細な凹凸構造や窪みが存在すると、その上に形成される配向膜１１７によって生ずる液晶の配向状態が乱されるため、表示品位が低下する。特に、上記の微細な凹凸構造や窪みが光透過部Ｐｔに配置されていると、透過型表示の品位を大きく悪化させる可能性がある。また、微細な凹凸構造や窪みの上に透明電極２１６が形成されることによって、透明電極２１６が部分的に薄肉化されたり、断裂状態になったりすることが起こりうる。このため、透明電極２１６による電界印加状態が悪化する可能性もある。特に、光透過部Ｐｔと光反射部Ｐｒとの境界位置の近傍に薄肉部や断裂部が形成されると、光透過部Ｐｔ内の印加電圧が低下する。
【００５２】
これに対して、本実施形態の場合には、両着色層の境界部２１４Ｘは、段差領域Ｄｓ若しくは第２領域Ｈｓ内に配置されていることになるため、境界部２１４Ｘ内に突起２１４Ｅが存在しても、段差領域Ｄｓにおける段差面の段差量や第２領域Ｈｓの高さによって突起２１４Ｅによる凹凸が吸収されるので、微細な凹凸構造や窪みが表面に現れず、或いは、現れてもその凹凸構造の高低差はきわめて小さいものとなる。したがって、上述の光学的不良や電気的不良の発生を防止若しくは低減できる。
【００５３】
ところで、段差面２１５ｓが形成された段差領域Ｄｓは、通常、画素Ｐが黒色表示（光遮断状態）にあるときに光漏れの原因になることがある。これは、図３に模式的に示すように、黒色表示時において、第１領域Ｌｓや第２領域Ｈｓの液晶分子ＬＣＭが図示のように垂直姿勢にあるものと仮定すると、段差領域Ｄｓにある液晶分子ＬＣＭは、その段差面２１５ｓの傾斜によって配向状態が乱され、たとえば図示のように斜め方向に配向するからである。したがって、本実施形態のように、段差領域Ｄｓ内に境界部２１４Ｘが配置されると、境界部２１４Ｘでは第１着色層２１４Ｃと第２着色層２１４Ｆとの重なり合いにより光透過率が多少でも低下するため、上記の光漏れを抑制することができることになる。
【００５４】
また、上記構造において、光透過部Ｐｔと光反射部Ｐｒの境界位置は、通常、上記境界部２１４Ｘ内若しくはその近傍にあればよい。ただし、上記の光漏れをさらに低減させるためには、段差領域Ｄｓに光反射層２１３が重なるように配置することが好ましい。すなわち、光反射層２１３の開口縁の位置を、第１領域Ｌｓと段差領域Ｄｓとの境界位置に合わせるか、或いは、やや第１領域Ｌｓ内に張り出させることが好ましい。これは、上記の光漏れによる影響は、通常、限定された開口部２１３ａ内を透過する光によって表示される透過型表示の方が、反射型表示よりも大きいと考えられるからである。たとえば、透過型表示は、バックライト２４０からの光のうち、開口部２１３ａ（すなわち光透過部Ｐｔ）を通過する透過光のみによってほぼ形成されるのに対して、反射型表示は、光反射部Ｐｒだけでなく、光透過部Ｐｔからの反射成分の影響をも受けるため、反射型表示の方が透過型表示よりも光漏れが目立ちにくいものと考えられる。
【００５５】
また、通常、上記段差領域Ｄｓの幅は５〜１０μｍであり、たとえば８μｍ程度であるが、上記境界部２１４Ｘの幅は２〜６μｍであり、たとえば４μｍ程度であるため、境界部２１４Ｘを上記段差領域Ｄｓ内に配置させることは難しくない。なお、図２には段差面２１５ｓをかなり急峻な傾斜を有するものとして描いてあるが、実際には、たとえば保護膜２１５の厚さが約２μｍのとき、段差面の幅は約８μｍであり、実際には段差面２１５ｓの傾斜角度はかなり緩やかなものとなる。
【００５６】
図４は、上記実施形態と異なるカラーフィルタ基板及び電気光学装置の構成例を示す拡大部分断面図である。この構成例の液晶表示装置３００は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置であり、基板３１０に光反射層３１３が設けられ、基板３２０にカラーフィルタが形成されている。したがって、基板（カラーフィルタ基板）３２０には、光反射層が形成されていない点で、上記実施形態とは異なる。
【００５７】
この液晶表示装置３００の基板３１０においては、基材３１１上に下地層３１２、光反射層３１３、絶縁層３１４、透明電極３１５、配向膜３１６が順次形成されている。また、基板３２０においては、基材３２１上に、第１着色層３２２Ｃ及び第２着色層３２２Ｆが形成され、画素間領域には遮光部３２２Ｂが設けられている。また、上記実施形態と同様に段差面を有する保護膜３２３が設けられ、この保護膜３２３上に透明電極３２４が形成されている。また、これらを配向膜３２５が被覆している。
【００５８】
なお、バックライト３４０、偏光板３４１、位相差板３４２，３４３、偏光板３４４、液晶層ＬＣ及びスペーサＳＰは上記実施形態と全く同様である。
【００５９】
この構成例においても、上記実施形態と同様に、バックライト３４０から照射された光の透過光Ｔによって透過型表示が可能であり、また、外光の反射光Ｒによって反射型表示が可能である。また、第１領域Ｌｓに対応する液晶層の厚さＧｔと、第２領域Ｈｓに対応する液晶層の厚さＧｒとの差によって透過型表示と反射型表示双方の表示品位の向上が図られている。そして、この構成例では、カラーフィルタ基板である基板３２０に光反射層が形成されていないが、基本的に上記と同様に、第１着色層３２２Ｃと第２着色層３２２Ｆとの境界部（突起）３２２Ｘが段差領域Ｄｓ若しくは第２領域Ｈｓ内に配置され、これによって光学的不良や電気的不良を低減できるという効果を奏する。
【００６０】
［カラーフィルタ基板の製造方法］
次に、図５乃至図７を参照して、カラーフィルタ基板の製造方法について説明する。最初に、図５（ａ）に示すように、ガラスやプラスチック等で構成される基材１１の表面上に、スピンコーティング法、ロールコート法、スクリーン印刷法などにより感光性樹脂１２Ａを配置する。この感光性樹脂１２Ａとしては、たとえば、ノボラック樹脂などのポジ型フォトレジストを用いることができる。次に、図５（ｂ）に示すように、上記感光性樹脂１２Ａに、露光マスク５０を用いてプロキシミティ露光を行う。ここで、露光マスク５０としては、ガラス等の透明基材５１の表面に金属薄膜等で構成される遮光層５２を形成したものなどを用いることができる。露光マスク５０の光学開口５０ａの開口径Ｄ、平均間隔Ｌ、露光ギャップ（プロキシミティ・ギャップ）Ｇなどは、後述する光反射層の光散乱性を考慮して適宜に決定される。なお、感光性樹脂１２Ａの厚さｔは通常１．０〜３．０μｍ程度である。
【００６１】
次に、上述のようにして露光された感光性樹脂を現像することによって、図５（ｃ）に示すように凹状表面部１２ｆを備えた下地層１２を形成する。そして、図６（ｄ）に示すように、下地層１２ｆ上に、アルミニウム、銀、クロム、或いは、これらの金属を主体とする合金などを蒸着法やスパッタリング法などで被着させ、光反射層１３を形成する。その後、エッチングマスクなどを形成してエッチングを行うことなどによって、図６（ｅ）に示すように光反射層１３に開口部を形成し、カラーフィルタ基板１０に光透過部１０ａを形成する。
【００６２】
次に、図６（ｆ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、光反射層１３上に第２着色層１４Ｆを形成する。この第２着色層１４Ｆは、アクリル樹脂などを基剤として、染料や顔料などの着色材を適宜に加えたものである。第２着色層１４Ｆは、光反射層１３の形成されている領域には形成されるが、パターニングを施すことなどによって光透過部１０ａには形成されない。ここで、第２着色層１４Ｆの形成工程では、通常、異なる色相を有する複数種類の層（たとえば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））について繰り返し形成処理が施され、複数種類の色相が所定の配列となるように構成される。
【００６３】
その後、図６（ｇ）に示すように、光透過部１０ａに、第１着色層１４Ｃが形成される。この第１着色層１４Ｃは、基本的に第２着色層１４Ｆと同様の材料構成を有する材料で形成されるが、たとえば、上記の着色材の添加量を第２着色層１４Ｆの材料よりも高く設定したものを用いる。これによって、第１着色層１４Ｃは、光学フィルタとして第２着色層１４Ｆよりも高い光学的膜厚を有するものとなる。この第１着色層１４Ｃとしては、上記第２着色層１４Ｆと同様に、複数種類の色相を有する層が所定の配列になるように構成される。さらに、第２着色層１４Ｆ上には遮光部１４Ｂが形成される。この遮光部１４Ｂは、図示例では、異なる複数の色相を有する第１着色層１４Ｃを積層させたものである。ただし、黒色樹脂や金属薄膜などで遮光部１４Ｂを構成することもできる。
【００６４】
第１着色層１４Ｃは、第２着色層１４Ｆに隣接配置されるように形成されるが、特に、第２着色層１４Ｆの縁部とわずかに重なり合うように形成されることが好ましい。これによって、上述の突起２１４Ｅと同様の突起１４Ｅが形成されるが、第１着色層１４Ｃと第２着色層１４Ｆとの間に隙間が生ずることを防止できる。また、第１着色層１４Ｃと第２着色層１４Ｆの境界部は、光反射層１３の開口縁とほぼ一致するように構成されるが、当該境界部が開口部１３ａ内ではなく、光反射層１３（の開口縁）上に配置されるように構成することが好ましい。
【００６５】
次に、図７（ｈ）に示すように、上記各着色層上に、透明な保護膜１５をスピンコーティング法やスクリーン印刷法などによって形成する。この実施形態では、保護膜１５をネガ型フォトレジストで構成してある。そして、図７（ｉ）に示すように、保護膜１５に対してプロキシミティ露光を行う。この露光工程では、露光マスク６０を用いて、第１着色層１４Ｃ上にある部分を遮光し、それ以外の部分に光を照射する。露光マスク６０としては、上記露光マスク５０と同様に、透明基材６１上に遮光層６２が形成されたものを用いることができる。その後、現像処理を行うことによって、図７（ｊ）に示すように、第１着色層１４Ｃ上の領域に開口部１５ａを形成する。
【００６６】
ここで、上記露光工程においては、遮光領域（露光領域）の大きさや露光ギャップＧを調整することによって、保護膜１５の露光量や、遮光領域と露光領域との境界部分の露光量を制御することができ、この制御によって、上記開口部１５ａの開口縁の位置や開口縁に形成される段差面の傾斜角度を調整することができる。通常、保護膜１５の開口縁上にも後述する透明電極が形成されるので、この透明電極の断裂などの不具合を回避するためにも、保護膜１５の開口部１５ａの開口縁に相当する段差面は、上述のように、ある程度傾斜した傾斜面として形成される。
【００６７】
また、上記露光工程では、開口部１５ａの開口縁（すなわち段差面の最下部）の位置が、上記第１着色層１４Ｃと第２着色層１４Ｆの境界部（突起１４Ｅ）よりも第１着色層１４Ｃ側に配置されるように形成される。
【００６８】
最後に、図７（ｋ）に示すように、上記保護膜１５及び開口部１５ａ上に、ＩＴＯなどの透明導電体をスパッタリング法などによって被着し、エッチングなどのパターニング処理を施すことによって透明電極１６を形成する。このように構成することによって、図２に示す基板２１０と同様の構造を備えたカラーフィルタ基板１０が形成される。
【００６９】
［電子機器］
最後に、図８及び図９を参照して、本発明に係る電子機器の実施形態について説明する。この実施形態では、上記電気光学装置の液晶表示装置２００を表示手段として備えた電子機器について説明する。図８は、本実施形態の電子機器における液晶表示装置２００に対する制御系（表示制御系）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、表示情報出力源２９１と、表示情報処理回路２９２と、電源回路２９３と、タイミングジェネレータ２９４とを含む表示制御回路２９０を有する。また、上記と同様の液晶表示装置２００には、上記表示領域を駆動する駆動回路２００Ｇが設けられている。この駆動回路２００Ｇは、通常、液晶パネルに直接実装されている半導体ＩＣチップ、パネル表面上に形成された回路パターン、或いは、液晶パネルに導電接続された回路基板に実装された半導体ＩＣチップ若しくは回路パターンなどによって構成される。
【００７０】
表示情報出力源２９１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等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２９４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形で表示情報を表示情報処理回路２９２に供給するように構成されている。
【００７１】
表示情報処理回路２９２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、クランプ回路等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と共に駆動回路２００Ｇへ供給する。駆動回路２００Ｇは、走査線駆動回路、信号線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路２９３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。
【００７２】
図９は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話を示す。この携帯電話１０００は、操作部１００１と、表示部１００２とを有する。操作部１００１の前面には複数の操作ボタンが配列され、送話部の内部にマイクが内蔵されている。また、表示部１００２の受話部の内部にはスピーカが配置されている。
【００７３】
上記の表示部１００２においては、ケース体の内部に回路基板１１００が配置され、この回路基板１１００に対して上述の液晶表示装置２００が実装されている。ケース体内に設置された液晶表示装置２００は、表示窓２００Ａを通して表示面を視認することができるように構成されている。
【００７４】
尚、本発明は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、上記実施形態では、電気光学装置の一例として液晶表示装置２００について説明したが、本発明は液晶装置に限定されるものではなく、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、フィールドエミッション表示装置など、種々の電気光学装置にも適用できるものである。また、上記の光反射基板は、電気光学装置だけでなく、種々の表示装置その他の各種機器にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気光学装置の構造を示す分解斜視図。
【図２】電気光学装置の一部を示す拡大部分断面図。
【図３】電気光学装置の画素の一部を示す拡大部分断面図。
【図４】電気光学装置の異なる構成例を示す拡大部分断面図。
【図５】カラーフィルタ基板の製造工程を示す工程断面図（ａ）〜（ｃ）。
【図６】カラーフィルタ基板の製造工程を示す工程断面図（ｄ）〜（ｇ）。
【図７】カラーフィルタ基板の製造工程を示す工程断面図（ｈ）〜（ｋ）。
【図８】電子機器の制御系を示す概略構成ブロック図。
【図９】電子機器の構成例を示す概略斜視図。
【図１０】液晶パネル内の不良の生じやすい構造を示す拡大部分断面図。
【符号の説明】
２００…液晶表示装置、２１０，２２０…基板、２１１…基材、２１２…下地層、２１３…光反射層、２１３ａ…開口部、２１４Ｃ…第１着色層、２１４Ｆ…第２着色層、２１４Ｂ…遮光部、２１４Ｘ…境界部、２１４Ｅ…突起、２１５…保護膜、２１５ｓ…段差面、２１６…透明電極、２１７…配向膜、Ｐ…画素、Ｐｔ…光透過部、Ｐｒ…光反射部、Ｌｓ…第１領域、Ｈｓ…第２領域、Ｄｓ…段差領域

Claims (15)

1. 基板と、前記基板の第１領域に配置された第１着色層と、前記基板の第２領域に配置された第２着色層とを有するカラーフィルタ基板において、
   前記第１着色層と前記第２着色層とは互いに隣接して配置され、
   前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く構成されているとともに、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面が設けられ、
   前記第１着色層と前記第２着色層の境界部が、前記段差面の最下部よりも前記第２領域側に配置されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記境界部の表面には、前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うことにより生じた突起が設けられ、当該突起は、前記段差面の最下部よりも前記第２領域側に配置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。
3. 前記段差面は傾斜し、前記境界部の少なくとも一部は、前記段差面と平面的に重なる領域に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記第１領域には、実質的に光を透過可能に構成された光透過部が設けられ、前記第２領域には、光反射層が配置された光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
5. 前記光反射部には前記境界部が含まれることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ基板。
6. 前記第１領域から前記段差面を介して前記第２領域にまで亘る表面上に一体の電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
7. 第１領域に第１着色層が配置される第１着色工程と、第２領域に第２着色層が配置される第２着色工程と、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面を介して前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く形成される段差形成工程とを有し、
   前記段差形成工程では、前記第１着色層と前記第２着色層の境界部よりも前記第１着色層側に前記段差面の最下部が形成されることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
8. 前記第１及び第２着色工程では、前記境界部において前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うように形成され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。
9. 前記段差形成工程では、前記段差面は、前記境界部の少なくとも一部と平面的に重なる位置に傾斜面として形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
10. 前記第１領域に開口部を有する光反射層を形成する工程をさらに有し、当該光反射層が前記境界部を平面的に覆うように形成されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
11. 電気光学物質と、当該電気光学物質に電界を印加する電界印加手段と、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板とを有することを特徴とする電気光学装置。
12. 前記電気光学物質は液晶であり、前記カラーフィルタ基板における前記第１領域と前記第２領域の高さの相違に対応して、前記第１領域における液晶層が前記第２領域における液晶層よりも厚く構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の電気光学装置。
13. 電気光学物質に沿って配置されるべき基板上における第１領域に第１着色層が配置される第１着色工程と、第２領域に第２着色層が配置される第２着色工程と、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面を介して前記第１領域の表面よりも前記第２領域の表面が高く形成される段差形成工程とを有する電気光学装置の製造方法であって、
    前記段差形成工程では、前記第１着色層と前記第２着色層の境界部よりも前記第１着色層側に前記段差面の最下部が形成されることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
14. 前記第１及び第２着色工程では、前記境界部において前記第１着色層と前記第２着色層とが重なり合うように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の電気光学装置の製造方法。
15. 請求項１１又は１２に記載の電気光学装置と、当該電気光学装置の前記電界印加手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする電子機器。

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