JP2007052106A - 半透過型液晶パネル用基板およびその製造方法、半透過型液晶パネルならびに半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 開口率を改善可能であり、さらには透過表示光と反射表示光との色を独立に調整可能な半透過型液晶パネル等を提供する。
【解決手段】 画素基板１００において、ＴＦＴ１２１を含んだ回路層１２０、第１着色層１３１、反射層１４０、第２着色層１３２、画素電極１５０およびフォトスペーサ１６０がこの順序で配置されている。反射層１４０はＴＦＴ１２１に重なっている。反射層１４０は、導電性材料から成り、ドレイン電極１２１ｄおよび画素電極１５０に接して両電極１２１ｄ，１５０を電気的に接続している。透過表示用の第１着色層１３１は光が１回透過したときに所望の表示色が得られるように着色されており、反射表示用の第２着色層１３２は光が２回透過したときに所望の表示色が得られるように着色されている。液晶層３００において第２着色層１３２の上方の厚さｔ２は第１着色層１３１の上方の厚さｔ１の半分に設定されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半透過型液晶パネル用基板およびその製造方法、半透過型液晶パネルならびに半透過型液晶表示装置に関し、より具体的には開口率を改善し、さらには透過表示光と反射表示光とで表示色を独立に調整する技術に関する。

液晶表示装置は薄型で低消費電力であるため、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等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ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性薄膜を用いた透過型と、画素電極に金属等の反射電極を用いた反射型とがある。

透過型の液晶表示装置は、バックライトで照明して表示を行うので、明るくてコントラストが高い表示を行うことができるが、消費電力が大きくなる。一方、反射型の液晶表示装置は、バックライトを使用せず周囲の光によって照明するので、消費電力を小さくできるが、周囲の明るさによってはコントラストが低下してしまう。このため、周囲の光を反射して照明するとともにバックライトの光により照明することのできる半透過型の液晶表示装置が実用化されている。

一般的な半透過型液晶表示装置は、スイッチング素子および画素電極を有する画素基板と、着色層および共通電極を有する対向基板とを貼り合わせた構造を取っている。

しかしながら、このような半透過型液晶表示装置によれば、製造工程中の熱や膜応力によるガラス基板の収縮によって、画素基板に設けられた画素電極と対向基板に設けられた着色層との位置合わせが困難になり、その結果、位置ずれが液晶パネルの開口率の低下を招く。このような問題は、高精細の液晶パネルほど顕著である。

この問題は、スイッチング素子および画素電極だけでなく着色層も同一基板上に形成するＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ（カラーフィルタ オン アレイ）構造（特許文献１参照）によって解決されると考えられる。

図９および図１０に従来のＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ構造を説明するための断面図および平面図を示す。なお、図１０中の９−９線における断面図が図９にあたる。図９および図１０に示す従来の液晶表示装置は、画素基板１Ｐと、対向基板２Ｐと、両基板１Ｐ，２Ｐの間に封入された液晶組成物３Ｐとから成る。

画素基板１Ｐにおいて、透光性を有するガラス基板１０１Ｐの一主面上に、スイッチング素子として薄膜トランジスタ１１０Ｐが形成されている。この薄膜トランジスタ１１０Ｐは、多結晶シリコンから成る半導体層１１１Ｐと、その上に形成されたシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１１２Ｐと、このゲート絶縁膜１１２Ｐ上に形成されたモリブデン・タングステン合金からなるゲート電極１１３Ｐと、ゲート電極１１３Ｐを覆って形成されシリコン酸化膜から成る層間絶縁膜１１４Ｐと、層間絶縁膜１１４Ｐおよびゲート絶縁膜１１２Ｐに形成されたコンタクトホールを介して半導体層１１１Ｐに接続されたアルミニウムから成るソース電極１１５ＳＰとドレイン電極１１５ＤＰと、で構成される、いわゆるコプラナ型である。そして、層間絶縁膜１１４Ｐ上には、アルミニウムから成る反射層１０２Ｐが形成されている。さらには、薄膜トランジスタ１１０Ｐおよび反射層１０２Ｐを覆って樹脂から成る着色層１０３Ｐが形成されている。この着色層１０３Ｐはソース電極１１５ＳＰに達するコンタクトホールを有しており、着色層１０３Ｐ上に形成された透光性のＩＴＯから成る画素電極１０４Ｐはこのコンタクトホールを介してソース電極１１５ＳＰに接続されている。

なお、図中、符号１０５Ｐは配向膜であり、符号４Ｐはバックライトである。

この液晶表示装置は、スイッチング素子および画素電極が設けられた基板上に着色層が設けられているので、画素基板と対向基板との位置合わせのずれ（位置ずれ）による開口率の低下を防止して液晶表示装置の高精細化を図ることができる。

特開２００２−２２９０１４号公報

しかしながら、この従来の液晶表示装置において、スイッチング素子１１０Ｐは透過領域でも反射領域でもない遮光領域となっているので、スイッチング素子１１０Ｐの領域分だけ開口率が低下してしまう。高精細な液晶パネルの場合、画素が小さくなるため、画素に対してスイッチング素子の占める割合は大きくなり、開口率の低下が著しくなる。

また、透過表示では光が着色層１０３Ｐを１回透過するのに対し、反射表示では光が着色層を２回透過するが、図９に示すように透過領域と反射領域とで同一の着色層１０３Ｐを使用しているので、透過表示時と反射表示時とのそれぞれに要求される色を表示することが困難となっている。

本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、開口率を改善可能であり、さらには透過表示光の色と反射表示光の色とを独立に調整可能な半透過型液晶パネルを提供するとともに、そのような液晶パネル用の基板および当該基板の製造方法ならびにそのような液晶パネルを適用した半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板において、下地基板と、前記下地基板上に配置された、調光のためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子よりも前記下地基板から遠い側に配置され、前記スイッチング素子に重なるように配置された、前記反射表示のための反射層とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、下地基板、スイッチング素子および反射層がこの順序で並んでおりかつ反射層がスイッチング素子に重なっているので、透過表示用のバックライト光を下地基板の側から入射させ、反射表示用の周囲光をスイッチング素子とは反対側に反射させることにより、透過表示および反射表示の場合でもスイッチング素子による遮光領域を無くすことができ、その結果、開口率を向上させることができる。

また、前記反射層よりも前記スイッチング素子に近い側に配置された、前記透過表示のための第１着色層と、前記反射層よりも前記スイッチング素子から遠い側に配置され、前記反射層に重なるように配置された、前記反射表示のための第２着色層とをさらに備え、前記第１着色層は前記第２着色層および前記反射層のいずれにも重ならない部分を含んでいることが好ましい。このような構成によれば、当該液晶パネル用基板は、スイッチング素子および着色層の両方を含んでおり、いわゆるＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ（カラーフィルタ オン アレイ）構造を有する。したがって、液晶パネル用基板とこれに対向する対向基板との位置ずれに起因した開口率の低下を抑制することができる。さらに、第１着色層のうちの第２着色層および反射層のいずれにも重ならない部分が透過表示を担い、第２着色層のうちの反射層と重なった部分が反射表示を担うことができる。このとき、透過表示のための第１着色層と反射表示のための第２着色層とが別々に設けられているので、着色層ごとに独立に表示色（色合い等を含む）を調整・設定することができる。

また、前記反射層は光沢を有する導電性材料から成ることが好ましい。このような構成によれば、反射層は、その光沢によって光を反射可能であるだけでなく、導電部材として利用することができる。

また、前記反射層は、前記スイッチング素子に電気的に接続されており、前記半透過型液晶パネル用基板は、前記第１着色層および前記第２着色層よりも前記スイッチング素子から遠い側に配置され、前記第１着色層および前記第２着色層に重なるように配置され、前記反射層に電気的に接続された、画素電極をさらに備えることが好ましい。このような構成によれば、反射層を介してスイッチング素子と画素電極とを電気的に接続することができる。さらに、このような反射層を介した電気的接続により開口率の低下を抑えることができる。すなわち、反射層を介さずにスイッチング素子と画素電極とを直接導通させる場合、反射層の無い領域において両者をコンタクトさせる必要があるので、透過表示領域または反射表示領域（反射層形成領域）を削って（縮小して）コンタクト領域を形成する必要があるからである。

さらに、上記目的を達成するために本発明は、透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板において、下地基板と、前記下地基板上に配置された、調光のためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子よりも前記下地基板から遠い側に配置された、前記透過表示のための第１着色層と、前記第１着色層よりも前記下地基板から遠い側に配置された、前記反射表示のための第２着色層とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、当該液晶パネル用基板は、スイッチング素子および着色層の両方を含んでおり、いわゆるＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ（カラーフィルタ オン アレイ）構造を有する。したがって、液晶パネル用基板とこれに対向する対向基板との位置ずれに起因した開口率の低下を抑制することができる。さらに、透過表示のための第１着色層と反射表示のための第２着色層とが別々に設けられているので、着色層ごとに独立に表示色（色合い等を含む）を調整・設定することができる。

ここで、前記第１着色層は光が１回透過したときに第１の表示色を得られるように着色されており、前記第２着色層は光が２回透過したときに前記第１の表示色とは異なる第２の表示色を得られるように着色されていることにより、第１着色層による透過表示と第２着色層による反射表示とでそれぞれ独立に所望の表示色が得られる。他方、前記第１着色層は光が１回透過したときに所定の表示色を得られるように着色されており、前記第２着色層は光が２回透過したときに前記所定の表示色を得られるように着色されていることにより、第１着色層による透過表示と第２着色層による反射表示とで表示色を揃えることができる。

さらに、上記目的を達成するために本発明は、半透過型液晶パネルにおいて、前記半透過型液晶パネル用基板と、前記半透過型液晶パネル用基板に対向して配置された対向基板と、前記半透過型液晶パネル用基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、上述の開口率の改善によって高精細な液晶パネルを提供することができる。また、上述の着色層の色（表示色）の独立制御によって表示品位の高い液晶パネルを提供することができる。

また、前記液晶層において前記第２着色層の上方の厚さは前記第１着色層の上方の厚さの半分であることが好ましい。このような構成によれば、透過表示光および反射表示光について液晶層中の光路長を略等しくすることができ、光学的ロスを低減することができる。

さらに、上記目的を達成するために本発明は、半透過型液晶表示装置において、前記半透過型液晶パネルと、前記半透過型液晶パネル用基板の側に配置されたバックライトとを備えることを特徴とする。このような構成によれば、高精細な表示が得られるし、さらに表示品位の高い表示が得られる。

さらに、上記目的を達成するために本発明は、透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板の製造方法において、下地基板上に調光のためのスイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、前記スイッチング素子に至る第１コンタクトホールを有するように第１着色層を形成する第１着色層形成工程と、前記第１コンタクトホールを介して前記スイッチング素子に電気的に接続するようにかつ前記スイッチング素子に重なるように導電性の反射層を形成する反射層形成工程と、前記反射層を覆うようにかつ前記反射層に至る第２コンタクトホールを有するように第２着色層を形成する第２着色層形成工程と、前記第２コンタクトホールを介して前記反射層に電気的に接続するようにかつ前記第１着色層および前記第２着色層に重なるように画素電極を形成する画素電極形成工程とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、上述の効果を奏する半透過型液晶パネル用基板を製造することができ、当該液晶パネル用基板を用いることにより上述の効果を奏する半透過型の液晶パネルおよび液晶表示装置を製造することができる。

また、前記第２着色層形成工程の前に、前記反射層と前記第２コンタクトホールと間に保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに備えることが好ましい。このような構成によれば、保護膜によって第２着色層形成工程において反射層を保護することができる。

本発明によれば、開口率が改善され、さらには透過表示光の色と反射表示光の色とを独立に調整できる半透過型液晶パネルを提供することができ、そして、そのような液晶パネル用の基板および当該基板の製造方法ならびにそのような液晶パネルを適用した半透過型液晶表示装置を提供することができる。

図１に、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０を説明するための模式図を示す。図１に示すように、液晶表示装置１０は、液晶パネル１１と、バックライト（またはバックライトユニット）１２と、制御駆動装置１３とを含んでいる。後述の説明から明らかになるが、液晶パネル１１は透過表示および反射表示を実施可能な半透過型の液晶パネルである。バックライト１２は、液晶パネル１１に対して当該液晶パネル１０の背面（表示面とは反対の面）の側から光照射可能に配置されている。なお、バックライト１２として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いる方式、冷陰極管を用いる方式、エッジライト方式、直下ライト方式等の各種のバックライトが適用可能である。制御駆動装置１３は、液晶パネル１１およびバックライト１２に接続されて液晶パネル１１およびバックライト１２の制御および駆動をするための回路、装置等を総称するものとする。

液晶表示装置１０は、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等に利用することができる。

次に、図２および図３に液晶表示装置１０を説明するための平面図（レイアウト図）および断面図を示す。なお、図２中の３−３線での断面図が図３にあたる。また、図２および図３では一部の要素の図示を省略している。

まず、図２には液晶パネル１１の画素Ｐを拡大して図示している。液晶パネル１１は、より具体的には後述の画素基板１００（図３参照）は、行方向に延在し列方向に並ぶゲートバスラインＧＬと、列方向に延在し行方向に並ぶソースバスラインＳＬとを含んでおり、ゲートバスラインＧＬとソースバスラインＳＬとによって液晶パネル１１の表示領域はマトリクス状に区画され、各区画の開口部分が画素（またはセル）Ｐにあたる。換言すれば、画素Ｐがマトリクス状に配列されている。半透過型である液晶パネル１１の画素Ｐは、バックライト１２の透過光Ｌ１（図３参照）によって表示（透過表示）を行う透過表示領域Ｐ１と、周囲の光を反射し当該反射光Ｌ２（図３参照）によって表示（反射表示）を行う反射表示領域Ｐ２とを有している。

図３に示すように、液晶パネル１１は、半透過型液晶パネル用基板としての画素基板１００と、当該基板１００に対向して配置された対向基板２００と、両基板１００，２００の間のすき間に設けられた液晶（または液晶層）３００とを含んでいる。なお、液晶パネル１１の画素基板１００の側にバックライト１２が配置されている。

まず、画素基板１００は、下地基板１１０と、回路層１２０と、第１着色層１３１と、反射層１４０と、第２着色層１３２と、画素電極１５０と、フォトスペーサ１６０とを含んでいる。

詳細には、下地基板１１０は、硼けい酸ガラス等から成るガラス基板１１１１上にベースコート膜１１２が配置されて成る。なお、ベースコート膜１１２を設けない場合には、ガラス基板１１１が「下地基板」にあたる。

そして、ベースコート膜１１２上に回路層１２０が配置されている。回路層１２０は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）１２１と、層間絶縁膜１２２とを含んでいる。ＴＦＴ１２１は、ゲートバスラインＧＬとソースバスラインＳＬとの交差部付近に各画素Ｐ用に設けられており（図２参照）、その画素Ｐ内の液晶３００の配向状態を制御して（液晶３００を駆動して）バックライト１２からの光および周囲からの光を、換言すれば表示光（透過表示光Ｌ１および反射表示光Ｌ２）を調光する。なお、ここでは調光のためのスイッチング素子としてＴＦＴ１２１を例示するがが、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）素子等を用いることもできる。

回路層１２０について、ベースコート膜１１２上にＴＦＴ１２１の半導体層１２１ａが配置されており、当該半導体層１２１ａを覆うようにベースコート膜１１２上にＴＦＴ１２１のゲート絶縁膜１２１ｈが配置されている。そして、ゲート絶縁膜１２１ｈを介して半導体層１２１ａに対向するようにＴＦＴ１２１のゲート電極１２１ｇが配置されており、半導体層１２１ａのうちでゲート電極１２１ｇに対向する部分がＴＦＴ１２１のチャネル領域を成す。ゲート電極１２１ｇを覆うようにゲート絶縁膜１２１ｈ上に層間絶縁膜１２２が配置されている。層間絶縁膜１２２およびゲート絶縁膜１２１ｈを貫いて半導体層１２１ａのｎ⁺層（上記チャネル領域の両側に形成されている）へ至るコンタクトホールが形成されており、当該コンタクトホールを介して半導体層１２１ａの上記ｎ⁺層に接するように、層間絶縁膜１２２上にＴＦＴ１２１のソース電極１２１ｓおよびドレイン電極１２１ｄが配置されている。

なお、ソース電極１２１ｓおよびゲート電極１２１ｇはソースバスラインＳＬおよびゲートバスラインＧＬ（図２参照）にそれぞれ電気的に接続されている。このとき、例えば、ソース電極１２１ｓとソースバスラインＳＬとを金属膜（アルミニウム膜やチタンとアルミニウムとの積層膜等）をパターニングして一体的に形成することが可能であり、これにより電気的接続が実現される。当該パターニング時に上記金属膜からドレイン電極１２１ｄも同時に形成することができる。

そして、ソース電極１２１ｓおよびドレイン電極１２１ｄを覆うように層間絶縁膜１２２上に第１着色層１３１が配置されている。第１着色層１３１は、透過表示のためのカラーフィルタであり、例えば、顔料を分散した感光性樹脂（したがって絶縁体）から成り、１〜３μｍ好ましくは１．５μｍの厚さを有する。第１着色層１３１は、図２に示すように、液晶パネル１１（または画素基板１００）の平面視において画素Ｐの全域に重なるように設けられている。なお、図２では、分かりやすくするために、第１着色層１３１および後述の画素電極１５０の配置領域を破線で図示している。図３に戻り、第１着色層１３１にはドレイン電極１２１ｄに至るコンタクトホール（第１コンタクトホール）１３１ｈが形成されている。なお、コンタクトホール１３１ｈはドレイン電極１２１ｄ上において当該電極１２１ｄよりも小さい。

上記コンタクトホール１３１ｈを介してドレイン電極１２１ｄに接するように、第１着色層１２２上に光を反射可能な換言すれば光沢を有する反射層１４０が配置されている。反射層１４０は、アルミニウム膜やモリブデンとアルミニウムとの積層膜等の金属膜から成り、このような材料によれば上述の光反射性だけでなく導電性をも有している。このような導電性および上述のドレイン電極１２１ｄとの接触により、反射層１４０はドレイン電極１２１ｄにすなわちＴＦＴ１２１に電気的に接続されている（導通している）。反射層１４０は、図２に示すように、液晶パネル１１（または画素基板１００）の平面視において、ＴＦＴ１２１に重なるように、かつ、第１着色層１３１の全域には重ならないように（すなわち一部だけに重なるように）、配置されている。なお、図２では、分かりやすくするために、反射層１４０および後述の第２着色層１３２の配置領域にハッチングを施している。

図３に戻り、反射層１４０上には第２着色層１３２が配置されている。なお、第２着色層１３２は、第１着色層１３１のコンタクトホール１３１ｈ内にも配置されており、当該コンタクトホール１３１ｈを充填している。第２着色層１３２は、反射表示のためのカラーフィルタであり、例えば顔料を分散した感光性樹脂（したがって絶縁体）から成る。第２着色層１３２は、図２に示すように、液晶パネル１１（または画素基板１００）の平面視において、反射層１４０と略同じ配置領域に配置されており、このため反射層１４０と重なっている。図３に戻り、第２着色層１３２には反射層１４０に至るコンタクトホール（第２コンタクトホール）１３２ｈが形成されている。

上記コンタクトホール１３２ｈを介して反射層１４０に接するように、第２着色層１３２上および第１着色層１３１上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電膜から成る画素電極１５０が配置されている。画素電極１５０は、図２に示すように、液晶パネル１１（または画素基板１００）の平面視において、画素Ｐの全域に重なるように設けられており、このため第１着色層１３１の全体および第２着色層１３２の全体に重なっている。図３に戻り、画素電極１５０は、導電性の反射層１４０との上記接触により当該反射層１５０に電気的に接続されている（導通している）。これにより、画素電極１５０を、導電性の反射層１４０を介して、ＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄに電気的に接続することができる。

画素電極１５０を介して第２着色層１３２上にフォトスペーサ１６０が配置されている。フォトスペーサ１６０は、対向基板２００に接することにより両基板１００，２００の間のすき間を形成・保持し、液晶層３００の厚さを全画素Ｐで同じにする役割を担う。

なお、このような画素基板１００において、下地基板１１０と、回路層１２０（のＴＦＴ１２１）と、第１着色層１３１と、反射層１４０と、第２着色層１３２と、画素電極１５０と、フォトスペーサ１６０とがこの順序で並んでいる。このとき、反射層１４０は、ＴＦＴ１２１よりも下地基板１１０から遠い側に配置されている。また、第１着色層１３１は、ＴＦＴ１２１よりも下地基板１１０から遠い側に配置されていると同時に、反射層１４０よりもＴＦＴ１２１に近い側に配置されている。また、第２着色層１３２は、第１着色層１３１よりも下地基板１１０から遠い側に配置されていると同時に、反射層１４０よりもＴＦＴ１２１から遠い側に配置されている。また、画素電極１５０は第１着色層１３１および第２着色層１３２よりもＴＦＴ１２１から遠い側に配置されている。

他方、対向基板２００は、硼けい酸ガラス等から成るガラス基板２１０と、当該ガラス基板２１０上に表示領域内全面に渡って配置されたＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜から成る対向電極２５０とを含んでいる。

なお、画素電極１５０上および対向電極２５０上には液晶３００を配向する配向膜（不図示）が配置されている。

両基板１００，２００は、ガラス基板１１０，２１０が外向きになるように、換言すれば画素電極１５０と対向電極２５０とが向き合うように、対向配置されている。そして、両基板１００，２００の間のすき間に液晶８５０が封入されている。

液晶表示装置１０によれば、ＴＦＴ１２１のスイッチングによって画素電極１５０と対向電極２５０との間に電圧を印加して各画素Ｐごとに液晶層３００に映像信号が書き込まれる。このとき、図３に示すように、バックライト１２を点灯すると、バックライト１２からの出射光が、第１着色層１３１のうちで反射層１４０と第２着色層１３２とのいずれにも重なっていない第１部分１３１１を透過して着色されることにより、透過表示光Ｌ１として観測される（液晶パネル１１が照明される）。すなわち、第１着色層１３１の第１部分１３１１は、透過表示を担い、画素Ｐの透過表示領域Ｐ１（図２参照）に対応する。他方、第１着色層１３１のうちで反射層１４０に重なっている第２部分１３１２ではバックライト１２からの光が反射層１４０によって遮光されるので、透過表示光Ｌ１は観測されない。しかし、周囲の光が対向基板２００の側から入射し反射層１４０で反射した反射光Ｌ２が第２着色層１３２によって着色されて観測される（液晶パネル１１が照明される）。すなわち、第２着色層１３２は、反射表示を担い、画素Ｐの反射表示領域Ｐ２（図２参照）に対応する。このような透過表示光Ｌ１または／および反射表示光Ｌ２によって画像を視認することができる。

このとき、液晶パネル１１では下地基板１１０、ＴＦＴ１２１および反射層１４０がこの順序で並んでおりかつ反射層１４０がＴＦＴ１２１に重なっているので、ＴＦＴ１２１が透過表示光Ｌ１および反射表示光Ｌ２を遮光することがなく、従来の液晶パネル（図９および図１０参照）に比べて開口率を向上することができる。また、画素基板１００はＴＦＴ１２１および着色層１３１，１３２の両方を含んだ、いわゆるＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ（カラーフィルタ オン アレイ）構造を有するので、画素基板１００と対向基板２００との位置合わせのずれに起因した開口率の低下を抑制することができる。さらに、上述のように画素電極１５０とＴＦＴ１２１（のドレイン電極１２１ｄ）は両者１５０，１２１の間に在る反射層１４０を介して電気的に接続されており、これによっても開口率の低下を抑えることができる。すなわち、反射層１４０を介さずにドレイン電極１２１ｄと画素電極１５０とを直接導通させる場合、反射層１４０の無い領域において両者をコンタクトさせる必要があるので、透過表示領域Ｐ１または反射表示領域（反射層形成領域）Ｐ２を削って（縮小して）コンタクト領域を形成する必要があるからである。したがって、開口率の改善の結果、液晶パネル１１換言すれば液晶表示装置１０によれば、高精細な表示が得られる。

さらに、上述の表示機構にかんがみ、液晶パネル１１では、透過表示のための第１着色層１３１は光が１回透過したときに所望の表示色を得られるように着色されており、反射表示のための第２着色層１３２は光が２回透過したときに上記所望の表示色を得られるように着色されている。このとき、透過表示のための第１着色層１３１と反射表示のための第２着色層１３２とが別々に設けられているので、着色層１３１，１３２ごとに独立に表示色（色合い等を含む）を調整・設定することができる。かかる調整・設定は顔料の濃度（含有量）や種類によって可能である。なお、液晶表示装置１０の用途等に応じて、第１着色層１３１による透過表示光Ｌ１と第２着色層１３２による反射表示光Ｌ２とで表示色を、違えることもできるし（それぞれの所望の表示色に設定することもできるし）、揃えることもできる。したがって、液晶パネル１１換言すれば液晶表示装置１０によれば、高品位の表示が得られる。

さらに、フォトスペーサ１６０や第２着色層１３２等の厚さ（高さ）の制御によって、液晶層３００において第２着色層１３２の上方の厚さｔ２が第１着色層１３１の上方の厚さｔ１の半分になるように液晶パネル１１は構成されている（図３参照）。いわゆるマルチギャップ構造である。例えば、ｔ１＝５μｍ，ｔ２＝２．５μｍとする場合、フォトスペーサ１６０および第２着色層１３２の厚さは２．５μｍに設定される。これにより、透過表示光Ｌ１および反射表示光Ｌ２について液晶層３００中の光路長を略等しくすることができ、光学的ロスを低減することができる。すなわち、ｔ１＝ｔ２の場合（透過表示光Ｌ１と反射表示光Ｌ２とで光路長が異なる場合）には一方の光Ｌ１またはＬ２を最大の明るさ（透過率）に設定すると他方の光Ｌ２またはＬ２は暗くなってしまうが、ｔ２＝ｔ１／２によれば両方の光Ｌ１，Ｌ２を同時に最大の明るさ（透過率）に設定することが可能である。

次に、図４〜図７の断面図を参照しつつ、画素基板１００の製造方法を説明する。まず、下地基板１１０上にＴＦＴ１２１を形成する（スイッチング素子形成工程）。例えば、各種の形成方法によって、ガラス基板１１１上にベースコート膜１１２および回路層１２０を順次形成する（図４参照）。なお、ドレイン電極１２１ｄとソース電極１２１ｓとソースバスラインＳＬとは同時に形成することができる。例えば、金属膜（アルミニウム膜やチタンとアルミニウムとの積層膜等）をスパッタ法等で層間絶縁膜１２２上に全面的に形成する。そして、当該金属膜上にレジストを塗布し、当該レジストをフォトリソグラフィー技術によってドレイン電極１２１ｄとソース電極１２１ｓとソースバスラインＳＬとの平面パターンにパターニングすることにより、レジストマスクを形成する。このレジストマスクを利用してウエットエッチングまたはドライエッチングによって金属膜をパターニングすることにより、ドレイン電極１２１ｄとソース電極１２１ｓとソースバスラインＳＬとを同時に形成することができる。その後、レジストマスクを除去する。

そして、ＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄ上にコンタクトホール（第１コンタクトホール）１３１ｈを有するように第１着色層１３１を形成する（第１着色層形成工程）。例えば、電極１２１ｓ，１２１ｄ等を覆うように層間絶縁膜１２２上に全面的に感光性樹脂層１３１Ａ（厚さは１〜３μｍ好ましくは１．５μｍ）を塗布法等によって形成する（図４参照）。そして、樹脂層１３１Ａをフォトリソグラフィー技術によってパターニングし現像することにより、第１着色層１３１を形成する（図５参照）。このパターニング時に同時にコンタクトホール１３１ｈも形成する（図５参照）。なお、コンタクトホール１３１ｈはドレイン電極１２１ｄ上において当該電極１２１ｄよりも小さく形成する。

その後、コンタクトホール１３１ｈを介してＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄに接するようにかつＴＦＴ１２１に重なるように反射層１４０を形成する（反射層形成工程）。例えば、金属膜（アルミニウム膜やモリブデンとアルミニウムとの積層膜等）１４０Ａをスパッタ法等で第１着色層１３１上に全面的に形成する（図５参照）。このとき、スパッタ法等によれば、コンタクトホール１３１ｈの内壁上およびコンタクトホール１３１ｈ内に露出したドレイン電極１２１ｄ上にも金属膜を形成することができる。そして、金属膜１４０Ａ上にレジストを塗布し、当該レジストをフォトリソグラフィー技術によって反射層１４０の平面パターン（図２参照）にパターニングすることにより、レジストマスク５４０Ａを形成する（図５参照）。このレジストマスク５４０Ａを利用してウエットエッチングまたはドライエッチングによって金属膜１４０Ａをパターニングすることにより、反射層１４０を形成する（図６参照）。その後、レジストマスク５４０Ａを除去する。

次に、反射層１４０を覆うようにかつ反射層１４０上にコンタクトホール（第２コンタクトホール）１３２ｈを有するように第２着色層１３２を形成する（第２着色層形成工程）。例えば、反射層１４０を覆うように第１着色層１３１上に全面的に感光性樹脂層１３２Ａを塗布法等によって形成する（図６参照）。そして、樹脂層１３２Ａをフォトリソグラフィー技術によってパターニングし現像することにより、第２着色層１３２を形成する（図７参照）。このパターニング時に同時にコンタクトホール１３２ｈも形成する（図７参照）。なお、第２着色層１３２の厚さ、すなわち樹脂層１３２Ａの厚さは、既述のように液晶層３００において第２着色層１３２の上方の厚さｔ２が第１着色層１３１の上方の厚さｔ１の半分になるように制御・設定される。

そして、コンタクトホール１３２ｈを介して反射層１４０に接するようにかつ第１着色層１３１および第２着色層１３２に重なるように画素電極１５０を形成する（画素電極形成工程）。例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明導電膜１５０Ａをスパッタ法等で、第２着色層１３２を覆うようにかつコンタクトホール１３２ｈ内に露出した反射層１４０に接するように、第１着色層１３１上に全面的に形成する（図７参照）。そして、透明導電膜１５０Ａ上にレジストを塗布し、当該レジストをフォトリソグラフィー技術によって画素電極１５０の平面パターン（図２参照）にパターニングすることにより、レジストマスク５５０Ａを形成する（図７参照）。このレジストマスク５５０Ａを利用してウエットエッチングまたはドライエッチングによって透明導電膜１５０Ａをパターニングすることにより、画素電極１５０を形成する（図３参照）。その後、レジストマスク５５０Ａを除去する。

その後、画素電極１５０上に透明樹脂を塗布し、当該透明樹脂をフォトリソグラフィー技術によってパターニングすることによりフォトスペーサ１６０を形成する（図３参照）。

このような製造方法によれば上述の効果を奏する画素基板１００を製造することができ、当該画素基板１００を用いることにより液晶パネル１１および液晶表示装置１０を製造することができる。

図８に実施形態に係る他の液晶表示装置２０を説明するための断面図を示す。図８に示すように、第２着色層１３２の形成前に反射層１４０と第２着色層１３２のコンタクトホール１３２ｈと間に保護膜１７０を形成することにより（保護膜形成工程）、第２着色層１３２の形成工程で使用される現像液から反射層１４０を保護することができる。保護膜１７０は例えば透明導電膜であるＩＺＯ膜から成る。ＩＺＯ膜であれば、透明なので反射層１４０の光反射を妨げることがないし、導電性を有するのでＴＦＴ１２１のドレイン電極１２１ｄと画素電極１５０との導通を妨げることもない。

図８では保護膜１７０を反射層１４０および第２着色層１３２よりも大きく（広く）形成し画素電極１５０と第１着色層１３１との間にも設けた場合を例示しているが、当該保護膜１７０は、例えば反射層１４０と同じ平面パターンに形成してもよく、この場合にも反射層１４０と第２着色層１３２のコンタクトホール１３２ｈと間に設けられることになる。

なお、図８に示すように、保護膜１７０を有する画素基板１０１における他の構成は既述の画素基板１００（図３参照）と同様であり、当該画素基板１０１は既述の対向基板２００と組み合わされて液晶パネル２１を構成する。そして、液晶パネル２１は既述の液晶表示装置１０（図１〜図３参照）において液晶パネル１１に変えて適用されて液晶表示装置２０を構成する。

は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための模式図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための平面図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶パネルの製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶パネルの製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶パネルの製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態に係る液晶パネルの製造方法を説明するための断面図である。 は、本発明の実施形態に係る他の液晶表示装置を説明するための断面図である。 は、従来のＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ構造を説明するための断面図である。 は、従来のＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ構造を説明するための平面図である。

符号の説明

１０，２０ 半透過型液晶表示装置
１１，２１ 半透過型液晶パネル
１２ バックライト
１００，１０１ 画素基板（半透過型液晶パネル用基板）
１１０ 下地基板
１２１ ＴＦＴ（スイッチング素子）
１３１ 第１着色層
１３１１ 第１部分（部分）
１３２ 第２着色層
１４０ 反射層
１５０ 画素電極
１７０ 保護膜
２００ 対向基板
３００ 液晶層
ｔ１，ｔ２ 厚さ

Claims (12)

1. 透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板であって、
   下地基板と、
   前記下地基板上に配置された、調光のためのスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子よりも前記下地基板から遠い側に配置され、前記スイッチング素子に重なるように配置された、前記反射表示のための反射層とを備えることを特徴とする半透過型液晶パネル用基板。
2. 前記反射層よりも前記スイッチング素子に近い側に配置された、前記透過表示のための第１着色層と、
   前記反射層よりも前記スイッチング素子から遠い側に配置され、前記反射層に重なるように配置された、前記反射表示のための第２着色層とをさらに備え、
   前記第１着色層は前記第２着色層および前記反射層のいずれにも重ならない部分を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶パネル用基板。
3. 前記反射層は光沢を有する導電性材料から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半透過型液晶パネル用基板。
4. 前記反射層は、前記スイッチング素子に電気的に接続されており、
   前記半透過型液晶パネル用基板は、
   前記第１着色層および前記第２着色層よりも前記スイッチング素子から遠い側に配置され、前記第１着色層および前記第２着色層に重なるように配置され、前記反射層に電気的に接続された、画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の半透過型液晶パネル用基板。
5. 透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板であって、
   下地基板と、
   前記下地基板上に配置された、調光のためのスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子よりも前記下地基板から遠い側に配置された、前記透過表示のための第１着色層と、
   前記第１着色層よりも前記下地基板から遠い側に配置された、前記反射表示のための第２着色層とを備えることを特徴とする半透過型液晶パネル用基板。
6. 前記第１着色層は光が１回透過したときに第１の表示色を得られるように着色されており、
   前記第２着色層は光が２回透過したときに前記第１の表示色とは異なる第２の表示色を得られるように着色されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の半透過型液晶パネル用基板。
7. 前記第１着色層は光が１回透過したときに所定の表示色を得られるように着色されており、
   前記第２着色層は光が２回透過したときに前記所定の表示色を得られるように着色されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の半透過型液晶パネル用基板。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半透過型液晶パネル用基板と、
   前記半透過型液晶パネル用基板に対向して配置された対向基板と、
   前記半透過型液晶パネル用基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備えることを特徴とする半透過型液晶パネル。
9. 前記液晶層において前記第２着色層の上方の厚さは前記第１着色層の上方の厚さの半分であることを特徴とする請求項８に記載の半透過型液晶パネル。
10. 請求項８または請求項９に記載の半透過型液晶パネルと、
    前記半透過型液晶パネル用基板の側に配置されたバックライトとを備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
11. 透過表示および反射表示を実施可能な半透過型液晶パネルに用いられる半透過型液晶パネル用基板の製造方法であって、
    下地基板上に調光のためのスイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、
    前記スイッチング素子に至る第１コンタクトホールを有するように第１着色層を形成する第１着色層形成工程と、
    前記第１コンタクトホールを介して前記スイッチング素子に電気的に接続するようにかつ前記スイッチング素子に重なるように導電性の反射層を形成する反射層形成工程と、
    前記反射層を覆うようにかつ前記反射層に至る第２コンタクトホールを有するように第２着色層を形成する第２着色層形成工程と、
    前記第２コンタクトホールを介して前記反射層に電気的に接続するようにかつ前記第１着色層および前記第２着色層に重なるように画素電極を形成する画素電極形成工程とを備えることを特徴とする半透過型液晶パネル用基板の製造方法。
12. 前記第２着色層形成工程の前に、前記反射層と前記第２コンタクトホールと間に保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の半透過型液晶パネル用基板の製造方法。

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