JP2007140202A

JP2007140202A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2007140202A
Application number: JP2005334635A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shimada; 伸二島田; Takeshi Hirase; 剛平瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】半透過型液晶表示装置において、スペーサの位置制御性を高くして、コントラスト及び輝度を向上させる。
【解決手段】アクティブマトリクス基板２０と、アクティブマトリクス基板２０に対向して配置され、有色の着色層４ａを含むカラーフィルタ層４が設けられた対向基板３０ａと、両基板２０及び３０ａの間に設けられセル厚を規定する複数の球状のスペーサ５と、反射表示を行う反射領域Ｒ、及び透過表示を行う透過領域Ｔをそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の画素と、対向基板３０ａの各反射領域Ｒに着色層４ａに重ねて設けられ、反射領域Ｒにセル厚を透過領域におけるセル厚よりも薄くするためのクリア層９とを備えた液晶表示装置であって、クリア９層は、着色層４ａの一部を露出させると共に、各スペーサ５を配置させるスペーサ配置部Ｈを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示用ディスプレイとして用いられる液晶表示装置に関し、特に、透過及び反射の双方の表示が可能な半透過型液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板、及びそれら両基板の間に設けられた液晶層などにより構成された液晶パネルを備えている。この液晶パネルを構成する液晶層の厚さを制御する技術としては、シリカなどのセラミックやプラスティックなどにより形成され、ほぼ大きさ揃った球形のビーズをスペーサとして液晶層内に散布する方法（以下、「ビーズ散布法」と省略する）、及び感光性樹脂を用いて一定の高さを有する柱状構造体を上記一対の基板の一方に形成する方法（以下、「フォトスペーサ法」と省略する)が従来より知られている。

上記ビーズ散布法では、ビーズの材料コストが低く、市販されているビーズであっても球の直径のばらつきが小さいことから、液晶層の厚さ、すなわち、セル厚の制御性が高くなる。具体的には、５μｍ程度のセル厚を想定した場合、５±０．０５μｍ程度の範囲内でセル厚を制御することが可能である。しかしながら、通常、基板面内においてビーズの位置を制御することが困難であるため、画素有効エリア内、特に、透過表示を行う透過領域内にビーズが存在すると、そのビーズ周辺において光ぬけが発生してしまう。そうなると、コントラストが低下して、表示品位が低下してしまう。

これに対し、上記フォトスペーサ法では、フォトリソグラフィー技術を用いて柱状構造体の位置を制御することが可能であるため、画素有効エリアから外れた所定位置にスペーサを形成することができ、上記光ぬけなどの問題を回避することができる。しかしながら、スピンコート法や印刷法などによりフォトレジストを塗布した後に、その塗布されたフォトレジストを露光及び現像するという工程を経るため、柱状構造体の高さを制御することが比較的困難である。具体的に、５μｍ程度のセル厚を想定した場合、５±０．１５μｍ程度の範囲内でセル厚が制御され、セル厚の制御性としては、上記ビーズ散布法よりも劣ってしまう。

このように、一長一短のあるビーズ散布法及びフォトスペーサ法の両者の利点を併せ持つ方法として、インクジェット法を用いたビーズ定点配置法が提案されている。具体的には、特許文献１などにその基本的なコンセプトが記載されている。

このビーズ定点配置法では、印刷装置に用いられるインクジェット法を応用して、ビーズを溶剤に分散させた後にそのビーズを含んだ溶剤を上記一対の基板の一方に吐出して、液晶パネルのほぼ所定位置にビーズを配置させることにより、高いセル厚制御性を維持すると共に、ビーズに起因する光ぬけを抑制してコントラストを向上させることができると考えられる。しかしながら、このビーズ定点配置法では、ビーズが溶剤を介して吐出されるため、インクジェット印刷装置などの機械的な位置制御性の他に、溶剤が蒸発する際のビーズの移動を考慮する必要がある。そのため、具体的なビーズの位置制御性は、溶剤を吐出させる基板面をＸＹ面とした場合、Ｘ方向及びＹ方向ともに±１５μｍ程度となり、コントラストの向上が不十分になってしまう。

また、特許文献２には、上記ビーズの位置制御性を向上させるために、ブラックマトリクスなどの画素の非有効エリアである遮光部に凹部を設け、その凹部にセル厚よりも大きいビーズをインクジェット法により配置させた液晶表示装置が開示されている。しかしながら、近年、ブラックマトリクスの線幅は、画素の開口率を向上させるために、狭くなる傾向にあるので、遮光部にビーズの位置制御性に有効な凹部を設けることが困難になってきている。
特開平９−６１８２８号公報特開２０００−２３５１８８号公報

ところで、近年、太陽光が直下する環境においても視認性を確保するという目的で、透過及び反射の双方の表示が可能な半透過型液晶表示装置が広く普及している。この半透過型液晶表示装置では、一般に電界効果複屈折（Electrically Controlled Birefringence）型の液晶表示モード（以下「ＥＣＢモード」と省略する）が用いられており、捩れネマティック型の表示モードの従来の透過型液晶表示装置よりも、セル厚のばらつきが表示品位に与える影響が大きい。具体的には、セル厚のばらつきが大きくなると、色度がばらつきくと共に、輝度が低下して、表示品位が低下してしまう。また、半透過型液晶表示装置では、反射領域及び透過領域の双方にほぼ同一の大きさの電圧を印加して、液晶層を動作させるので、反射領域のセル厚が透過領域のセル厚の１／２程度になるように制御する必要がある。さらに、透過領域では液晶層を光が一度通過するのに対して、反射領域では液晶層を光が二度通過するので、セル厚の制御性が重要である。そのため、ＥＣＢモードの半透過型液晶表示装置では、表示品位を確保するために、より高度なセル厚制御性が要求される。

このように、ビーズの位置制御性は、セル厚の制御性、ひいては、液晶表示装置のコントラスト及び輝度に密接に関係するので、ビーズ、すなわち、スペーサの位置制御性を高めることによって、コントラスト及び輝度の向上が見込まれる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半透過型液晶表示装置において、スペーサの位置制御性を高くして、コントラスト及び輝度を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、カラーフィルタ層を構成する着色層に重ねて設けられたクリア層が、着色層の一部を露出させるスペーサ配置部を有するようにしたものである。

具体的に本発明に係る液晶表示装置は、第１基板と、上記第１基板に対向して配置され、有色の着色層を含むカラーフィルタ層が設けられた第２基板と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられ、上記液晶層の厚さを規定する複数の球状のスペーサと、反射表示を行う反射領域、及び透過表示を行う透過領域をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の画素と、上記第２基板の各反射領域に上記着色層に重ねて設けられ、該反射領域における液晶層の厚さを上記透過領域における液晶層の厚さよりも薄くするための無色のクリア層とを備えた液晶表示装置であって、上記クリア層は、上記着色層の一部を露出させると共に、上記各スペーサを配置させるスペーサ配置部を有していることを特徴とする。

上記の構成によれば、スペーサが各画素の反射領域の所定位置、すなわち、クリア層のスペーサ配置部に配置されているので、画素の有効エリア内に光ぬけを発生させるスペーサがほとんど存在しないことになる。そのため、本発明の液晶表示装置では、画素の有効エリア内において光ぬけの発生が抑制されるので、コントラストが向上する。また、スペーサが各画素の反射領域の所定位置に配置されているので、セル厚のばらつきが小さくなる。そのため、本発明の液晶表示装置では、セル厚のばらつきが小さくなって、色度のばらつきが抑制されるので、輝度が向上する。したがって、半透過型液晶表示装置において、スペーサの位置制御性を高くして、コントラスト及び輝度を向上させることが可能になる。

上記スペーサの半径をｒ、上記クリア層の厚さをｔ、上記スペーサ配置部の形状を半径Ｒの円形とした場合、ｔ≧ｒのときに、Ｒ＞ｔの関係が満たされ、ｔ＜ｒのときに、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされていてもよい。

上記の構成によれば、スペーサがスペーサ配置部で着色層に接触することが可能になるので、スペーサがスペーサ配置部内で浮いてしまうことが抑制される。そのため、クリア層が設けられていない透過領域における液晶層の厚さ（セル厚）がスペーサの直径（２ｒ）とほぼ等しくなるので、セル厚の制御性が高くなる。これにより、セル厚のばらつきが小さくなって、色度のばらつきが抑制されるので、輝度が向上する。

上記各スペーサは、インクジェット法によって上記スペーサ配置部に配置され、上記スペーサ配置部は、一辺が３０μｍの正方形よりも小さくなっていてもよい。

上記の構成によれば、一般的なインクジェット法を用いた場合には、スペーサを含有する分散液を吐出させる基板面をＸＹ面としたとき、スペーサを配置するときの位置精度がＸ方向及びＹ方向ともに±１５μｍであるので、スペーサ配置部内にスペーサが配置させることが可能になる。

上記第１基板は、上記各画素に対応して画素電極が設けられたアクティブマトリクス基板であってもよい。

上記構成によれば、反射領域における液晶層の厚さを透過領域における液晶層の厚さよりも薄くするためのクリア層が、アクティブマトリクス基板に対向して配置される第２基板のカラーフィルタ層を構成する着色層に重ねて設けられているので、本発明の作用効果が具体的に奏される。

本発明によれば、カラーフィルタ層を構成する着色層に重ねて設けられたクリア層が、着色層の一部を露出させるスペーサ配置部を有しているので、半透過型液晶表示装置において、スペーサの位置制御性を高くして、コントラスト及び輝度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図４は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。ここで、図１は、本実施形態の液晶表示装置５０の断面図であり、図２は、液晶表示装置５０を構成する対向基板３０ａの平面図である。なお、図１は、図２中のI−I断面における断面図である。また、図１では、絶縁基板１０ａと保護膜１４との間の構成が省略されている。

液晶表示装置５０は、図１に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０（第１基板）及び対向基板３０ａ（第２基板）と、それら両基板２０及び３０ａの間に設けられた液晶層４０とを備えている。

アクティブマトリクス基板２０は、絶縁基板１０ａ上に、互いに平行に延びるように設けられたゲート線（不図示）と、各ゲート線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられたソース線（不図示）と、各ゲート線の間に互いに平行に延びるように設けられた容量線（不図示）と、ゲート線及びソース線の各交差部分に設けられた薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と省略する）と、隣り合う一対のゲート線及びソース線に囲まれる表示領域（画素）毎に設けられた画素電極２とを備えている。

図３は、アクティブマトリクス基板２０を構成するＴＦＴ３を示す断面図である。

ＴＦＴ３は、図３に示すように、絶縁基板１０ａを覆うベースコート膜１１上に設けられた半導体層６と、半導体層６を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２と、ゲート絶縁膜１２上に設けられ上記ゲート線の突出部であるゲート電極７ａと、ゲート電極７ａを覆うように設けられた層間絶縁膜１３と、層間絶縁膜１３上に設けられ上記ソース線の突出部であるソース電極８ａと、層間絶縁膜１３上にソース電極８ａに対峙して設けられたドレイン電極８ｂとを備えている。

半導体層６は、ゲート電極７ａに対応した位置に形成されたチャネル領域６ａと、チャネル領域６ａの両側に形成されたソース領域６ｂ及びドレイン領域６ｃと、チャネル領域６ａとソース領域６ｂ及びドレイン領域６ｃとの間にそれぞれ形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域６ｄとを備えている。ここで、ソース領域６ｂ及びドレイン領域６ｃには、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１３からなる積層膜にそれぞれ形成されたコンタクトホールを介して、ソース電極８ａ及びドレイン電極８ｂが接続されている。なお、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１３の層間には、容量線７ｂが設けられ、ドレイン領域６ｃとの間で補助容量が形成されている。

また、アクティブマトリクス２０では、上記構成のＴＦＴ５を覆うように保護膜１４が積層され、その保護膜１４の上層に画素電極２が設けられている。そして、画素電極２は、保護膜１４に形成されたコンタクトホールを介して、ドレイン電極８ｂに接続されている。さらに、画素電極２の上層には、液晶層４０に含まれる液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜１５ａが設けられている。

画素電極２は、図１に示すように、下層の透明電極２ａと上層の反射電極２ｂとを備えている。そして、反射電極２ｂが形成された領域が反射表示を行う反射領域Ｒを構成し、反射電極２から露出された透明電極２ａが透過表示を行う透過領域Ｔを構成している。

対向基板３０ａは、図１に示すように、絶縁基板１０ｂ上に、カラーフィルタ層４、共通電極１６及び配向膜１５ｂが順に積層されて構成されている。

カラーフィルタ層４は、図２に示すように、各画素毎に設けられたＲ・Ｇ・Ｂの着色層４ａと、各着色層４ａの間に、すなわち、アクティブマトリクス基板２０に配設されたゲート線、ソース線及びＴＦＴ３を覆うように設けられたブラックマトリクス４ｂとを備えている。

そして、カラーフィルタ層４と共通電極１６との層間には、アクティブマトリクス基板２０上の反射電極２ｂが配設された領域、すなわち、反射領域Ｒに、図２に示すように帯状のクリア層９が設けられている。なお、クリア層９は、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの間の位相差を補償するために、反射領域Ｒにおけるセル厚が透過領域Ｔにおけるセル厚よりも薄くなるように、すなわち、反射領域Ｒにおけるセル厚が透過領域Ｔにおけるセル厚の１／２程度になるように設けられている。

クリア層９には、本発明の特徴として、各画素毎に、液晶層４０の厚さを規定する球状のスペーサ５を配置させるスペーサ配置部Ｈが設けられている。スペーサ配置部Ｈは、例えば、図２に示すように、クリア層９の八角形状の切り欠き部９ａであり、カラーフィルタ層４を露出させるように構成されている。

ここで、スペーサ５の半径をｒ、クリア層９の厚さをｔ、スペーサ配置部Ｈの形状を半径Ｒの円形とした場合、クリア層９の厚さｔがスペーサ５の半径ｒ以上である（ｔ≧ｒ）ときに、Ｒ＞ｔの関係が満たされると共に、クリア層９の厚さｔがスペーサ５の半径ｒよりも小さい（ｔ＜ｒ）ときに、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされている。

具体的にｔ≧ｒのときには、クリア層９の厚さｔがスペーサ５の半径ｒ以上であるので、Ｒ＞ｔの関係が満たされれば、スペーサ５の表面とカラーフィルタ層４の露出部４ｃとが共通電極１６及び配向膜１５ａを介して接触すると共に、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈ内で収まることになるので、液晶層４０の厚さ（セル厚）を確実に規定することができる。

また、ｔ＜ｒのときには、クリア層９の厚さｔがスペーサ５の半径ｒよりも小さいので、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされれば、スペーサ５の表面とカラーフィルタ層４の露出部４ｃとが共通電極１６及び配向膜１５ａを介して接触して、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈ内で浮いた状態になりにくいので、液晶層４０の厚さ（セル厚）を確実に規定することができる。

ここで、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2という関係式について、図４の模式図を用いて説明する。図４において、点Ａは、スペーサ５の中心点であり、点Ｂは、スペーサ５と下地膜であるカラーフィルタ層４、すなわち、配向膜１５ｂの表面との接点であり、点Ｃは、その下地膜とクリア層９の周端との交点であり、点Ｄは、スペーサ５とクリア層９の接点であり、点Ｅは、点Ｂと点Ｄとの中間点である。また、線分ＡＢ及び線分ＡＤは、スペーサ５の半径ｒとなり、線分ＢＣは、スペーサ配置部Ｈの半径Ｒとなり、線分ＣＤは、クリア層９の厚さｔとなる。

そして、線分ＢＤをｘとすると、三角形ＡＢＥと三角形ＢＤＣとは相似形であるので、
ＡＢ：ＢＥ＝ＢＤ：ＣＤとなる。

これにより、ｒ：１／２ｘ＝ｘ：ｔとなり、ｘ²＝２ｒｔ・・・（１）となる。

また、三平方の定理により、ｘ²＝Ｒ²＋ｔ²・・・（２）となる。

さらに、式（１）及び式（２）により、Ｒ＝（２ｒｔ−ｔ²）^1/2となる。

そのため、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされれば、スペーサ５の表面とカラーフィルタ層４の露出部４ｃとが共通電極１６及び配向膜１５ａを介して接触して、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈ内で浮いた状態になりにくくなる。

また、後述するように、スペーサ５をインクジェット法により配置するので、スペーサ配置部Ｈは、一辺が３０μｍの正方形よりも小さくなっている。ここで、一般的なインクジェット法を用いた場合には、スペーサを含む分散液を吐出させる基板面をＸＹ面としたとき、スペーサを配置するときの位置精度がＸ方向及びＹ方向ともに±１５μｍであるので、スペーサ配置部Ｈが一辺３０μｍの正方形よりも小さければ、スペーサ５をスペーサ配置部Ｈ内に配置させることができる。

液晶層４０は、電気光学特性を有し、液晶分子などを含むネマチック液晶材料により構成されている。

このような構成の液晶表示装置５０は、反射領域Ｒにおいて対向基板３０ａ側から入射する外光を反射電極２ｂで反射すると共に、透過領域Ｔにおいてアクティブマトリクス基板２０側から入射するバックライトからの光を透過するように構成されている。そして、液晶表示装置５０では、各画素電極２毎に１つの画素が構成されており、各画素において、ゲート線からゲート信号がゲート電極７ａに送られて、ＴＦＴ３がオン状態になったときに、ソース線からソース信号がソース電極８ａに送られて、半導体層６及びドレイン電極８ｂを介して、画素電極２に所定の電荷を書き込まれる。このとき、画素電極２と共通電極１６との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。そして、液晶層４０に印加された電圧によって液晶分子の配向状態を変えることにより、液晶層４０の光透過率を調整して画像が表示される。

次に、液晶表示装置５０の製造方法について、詳細に説明する。

本実施形態の製造方法は、以下に示すアクティブマトリクス基板作製工程、対向基板作製工程、及び液晶表示装置作製工程を備えている。

＜アクティブマトリクス基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板１０ａ上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング法により、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを成膜してベースコート膜１１を形成する。なお、このベースコート膜１１の形成は、絶縁基板の材質や表面状態などによって省略することができる。

続いて、ベースコート膜１１が形成された基板全体に、ＣＶＤ法により、アモルファスシリコン膜を成膜する。さらに、レーザアニール法や固相成長法などにより、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変成させた後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成してポリシリコン層を形成する。そして、ポリシリコン層の補助容量を構成する領域にリンまたはホウ素を注入する。また、このポリシリコン層は、画素内のＴＦＴ３を構成する半導体層６を形成する領域の他に、周辺回路を形成する領域に形成してもよい。なお、このアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変成する際にニッケルを添加することによって、ポリシリコン膜の代わりに、より結晶性を高めた連続粒界シリコンに変成させてもよい。

次いで、ポリシリコン層が形成された基板全体に、ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜などを成膜してゲート絶縁膜１２を形成する。このゲート絶縁膜１２は、カバレッジ性、ピンホールレス性及び高い電気的特性が求められるため、ＣＶＤ法によって形成することが望ましい。

さらに、ゲート絶縁膜１２が形成された基板全体に、スパッタリング法により、タンタル、窒化タンタル、タングステンなどの耐熱性の高い金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、ゲート電極７ａ、容量線７ｂ及びゲート線を形成する。

続いて、ゲート電極７ａ及び容量線７ｂをマスクとして、ポリシリコン層にリンまたはホウ素を注入する。

さらに、ゲート電極７ａ上に島状のレジストを形成して、そのレジストをマスクとして、ポリシリコン層にリンまたはホウ素を注入する。これらリンまたはホウ素の注入により、半導体層６のゲート電極７ａの下側に対応する部分にはチャネル領域６ａが、その周りのレジストに覆われていた部分には、相対的に少量のリンまたはホウ素が注入されたＬＤＤ領域６ｄが、さらにＬＤＤ領域６ｄの両外側には相対的に多量のリンまたはホウ素が入入されたソース領域６ｂ及びドレイン電極６ｃが形成される。なお、ポリシリコン層にリンが注入された場合には、電子がチャネル電流のキャリアとなるｎ型のポリシリコンＴＦＴが形成され、ポリシリコン層にホウ素が注入された場合には、正孔がチャネル電流のキャリアとなるｐ型のポリシリコンＴＦＴが形成される。

次いで、６５０℃〜７００℃程度に加熱して、注入されたリンまたはホウ素を活性化させる。

続いて、レジストを除去した後に半導体層６が形成された基板全体に、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを成膜して層間絶縁膜１３を形成する。

さらに、水素雰囲気中で４００℃〜５００℃程度に加熱して、半導体層６のダングリングボンド（未結合手）を終端化する。なお、絶縁膜としてシリコン窒化膜を用いる場合には、シリコン窒化膜に含まれる水素によって終端化されるので、加熱する雰囲気が水素雰囲気でなくてもよい。

次いで、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１３の積層膜のソース領域６ｂ及びドレイン領域６ｃに対応する部分を、ドライエッチング、ウエットエッチングもしくはそれらの組み合わせによって、エッチング除去してコンタクトホールを形成する。

さらに、コンタクトホールが形成された基板全体に、スパッタリング法により、アルミニウム膜などの金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、ソース電極８ａ、ドレイン電極８ｂ及びソース線を形成する。

続いて、ソース電極８ａ及びドレイン電極８ｂなどが形成された基板全体に、スピンコーティング法などにより、透明な感光性樹脂を塗布した後、ドレイン電極８ｂに対応する部分をエッチング除去することによりコンタクトホールをパターン形成し、保護膜１４を形成する。このとき、フォトリソグラフィー技術により保護膜１４の反射領域Ｒに対応する部分の表面を凹凸に形成して、その上層に形成される反射電極２ｂによる反射光の拡散性を向上させてもよい。また、保護膜１４は、上記透明感光性樹脂の代わりに、シリコン窒化膜などの無機絶縁膜によって形成させてもよい。

そして、保護膜１４が形成された基板全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、透明電極２ａを形成する。

さらに、透明電極２ａ上の基板全体に、銀膜やアルミニウム膜などの反射率の高い金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、反射電極２ｂを形成する。ここで、透明電極２ａ及び反射電極２ｂからなる画素電極２の大きさは、２０μｍ×２０μｍ程度から１００μｍ×３００μｍ程度までが望ましい。また、反射領域Ｒ（反射電極２ｂ）の比率は、各画素（画素電極２）の２０％〜７０％程度であるものが望ましい。

最後に、画素電極２上の基板全体に、印刷法によりポリイミド系樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜１５ａを形成する。

以上のようにして、アクティブマトリクス基板２０を作製することができる。

＜対向基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板１０ｂ上に、クロム膜などの反射率の低い金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成してブラックマトリクス４ｂを形成する。なお、ブラックマトリクス４ｂは、金属膜の代わりに、黒色もしくは濃色の樹脂によって形成させてもよい。

続いて、ブラックマトリクス４ｂのパターン間のそれぞれに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の何れか１つの着色層４ａをパターン形成してカラーフィルタ層４を形成する。なお、着色層４ａは、上記Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせの他に、シアン（Ｃ）、マジェンタ（Ｍ）及び黄（Ｙ）の減色系のＣ・Ｍ・Ｙの組み合わせであってもよい。また、各着色層４ａの厚さは、色純度や顔料濃度に基づいて、１μｍ〜２μｍの範囲で設定されるが、色純度を重視した場合には２μｍ程度が望ましい。

さらに、カラーフィルタ層４上の基板全体に、透明な感光性樹脂などを塗布し、その後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、スペーサ配置部Ｈ（切り欠き部９ａ）を有するクリア層９を形成する。ここで、クリア層９の厚さは、色味を考慮して、反射領域Ｒのセル厚が透過領域Ｔのセル厚の１／２程度になるように設定されている。具体的には、後述するスペーサの直径が５μｍであるので、透過領域Ｔのセル厚が５μｍとなり、反射領域Ｒのセル厚が２．５μｍとなる。また、着色層４ａ及びクリア層９の形成には、ネガタイプのフォトレジストが好適に用いられる。そして、着色層４ａは、フォトレジスト中に顔料や染料を分散させることによって形成される。さらに、フォトレジストとしては、上記ネガタイプのものの代わりに、ポジタイプのものが用いられてもよい。

次いで、クリア層９が形成された基板全体に、ＩＴＯ膜などからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜して共通電極１６を形成する。なお、必要な場合には、共通電極１６の上に、液晶分子を配向させるためのリベットなどの立体構造物を感光性樹脂によって形成させてもよい。

次いで、共通電極１６上の基板全体に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜１５ｂを形成する。

以上のようにして、対向基板３０ａを作製することができる。

＜液晶表示装置作製工程＞
まず、アクティブマトリクス基板２０にスクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を、液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンで塗布する。

続いて、対向基板３０ａに、インクジェット法により、液晶層４０の厚さに相当する直径を有する球状のスペーサ５を配置する。ここで、スペーサ５としては、シリカなどのセラミック系のビーズやプラスティック製のビーズなどを使用することができる。スペーサ５を分散させる分散液としては、イソプロピルアルコールやエチレングリコールなどの溶剤を使用することができる。具体的には、直径５μｍのミクロパール（積水化学工業株式会社製）をエチレングリコールに分散させ、インクジェットプリンタと同様な構成のビーズ散布装置によって、分散液を対向基板３０ａのスペーサ配置部Ｈに対して吐出させる。また、透過領域Ｔのセル厚は、表示特性及び生産性のバランスを考慮すると、３μｍ〜７μｍ程度が好ましい。さらに、なお、各画素の所定位置（スペーサ配置部Ｈ）内にスペーサ５が収容されるのが理想的であるが、概ね５％程度であれば、スペーサ５が所定位置から外れていても、実使用上、問題とならないこともある。

続いて、アクティブマトリクス基板２０と対向基板３０ａとを貼り合わせ、シール材料を硬化させ、空セルを形成する。

さらに、空セルを構成するアクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０ａの基板間に、減圧法により液晶材料を注入し液晶層４０を形成する。

最後に、上記液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂を硬化し、注入口を封止する。

以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置５０を製造することができる。

以上説明した本実施形態の液晶表示装置５０によれば、スペーサ５が各画素の反射領域Ｒの所定位置、すなわち、クリア層９の切り欠き部９ａであるスペーサ配置部Ｈに配置されているので、画素の有効エリア内において光ぬけを発生させるスペーサがほとんど存在しないことになる。そのため、本実施形態の液晶表示装置５０では、画素の有効エリア内において光ぬけの発生を抑制することができるので、例えば、水平配向のＥＣＢモードの透過部であればコントラストが２００以上になり、また、垂直配向のＥＣＢモードの透過部であればコントラストが４００以上になり、コントラストを向上させることができる。さらに、スペーサ５がインクジェット法によって各画素の反射領域Ｒの所定位置に配置されているので、セル厚のばらつきを小さくすることができる。そのため、本実施形態の液晶表示装置５０では、セル厚のばらつきが小さくなって、色度のばらつきを抑制することができるので、輝度を向上させることができる。したがって、半透過型液晶表示装置において、スペーサの位置制御性を高くして、コントラスト及び輝度を向上させることができる。

また、スペーサ５の半径をｒ、クリア層９の厚さをｔ、スペーサ配置部Ｈの形状を半径Ｒの円形とした場合、ｔ≧ｒのときに、Ｒ＞ｔの関係が満たされ、ｔ＜ｒのときに、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされているので、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈにおいて着色層４ａの表面に接触することができ、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈ内で浮いてしまうことを抑制することができる。そのため、クリア層９が設けられていない透過領域Ｔにおけるセル厚がスペーサ５の直径（２ｒ）とほぼ等しくなるので、セル厚の制御性が高くなる。これにより、セル厚のばらつきが小さくなって、色度のばらつきを抑制することができるので、輝度を向上させることができ、特に、透過領域Ｔの表示品位を向上させることができる。

なお、本実施形態では、スペーサ配置部Ｈとして八角形状のものを例示したが、スペーサ５がスペーサ配置部Ｈ内に収容されるのであれば、四角形、六角形などの多角形状や円形状などであってもよい。

また、対向基板３０ａのスペーサ配置部Ｈに対応するアクティブマトリクス基板２０の領域には、表面ができるだけ凹凸形状にならないように、配線や電極などのクロス部を配置させない、または、十分な幅を有するクロス部を配置させてもよい。

さらに、本実施形態では、スペーサ配置部Ｈが画素有効エリア内である反射領域Ｒに設けられていても、表示品位上、許容されることが多いので、スペーサ配置部Ｈを反射領域Ｒに設けていたが、表示品位をより向上させたい場合には、スペーサ配置部Ｈを画素有効エリアから外れた領域に設けてもよい。

《その他の実施形態》
上記実施形態１では、スペーサ配置部Ｈが各画素内に配置されるように形成されていたが、本発明はこれに限らず、図５に示すように、スペーサ配置部Ｈがブラックマトリクス４ｂを跨ぐように形成されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、セル厚の制御性が高いので、ＥＣＢモードの液晶表示装置について有用である。

実施形態１に係る液晶表示装置５０の断面図である。液晶表示装置５０を構成する対向基板３０ａの平面図である。液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０のＴＦＴ３周辺の断面図である。Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係式を説明するための模式図である。その他の実施形態に係る液晶表示装置を構成する対向基板３０ｂの平面図である。

符号の説明

Ｒ反射領域
Ｔ透過領域
Ｈスペーサ配置部
２画素電極
４ａ着色層
４カラーフィルタ層
５スペーサ
９クリア層
２０アクティブマトリクス基板（第１基板）
３０ａ，３０ｂ対向基板（第２基板）
４０液晶層
５０液晶表示装置

Claims

第１基板と、
上記第１基板に対向して配置され、有色の着色層を含むカラーフィルタ層が設けられた第２基板と、
上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、
上記第１基板及び第２基板の間に設けられ、上記液晶層の厚さを規定する複数の球状のスペーサと、
反射表示を行う反射領域、及び透過表示を行う透過領域をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の画素と、
上記第２基板の各反射領域に上記着色層に重ねて設けられ、該反射領域における液晶層の厚さを上記透過領域における液晶層の厚さよりも薄くするための無色のクリア層とを備えた液晶表示装置であって、
上記クリア層は、上記着色層の一部を露出させると共に、上記各スペーサを配置させるスペーサ配置部を有していることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載された液晶表示装置において、
上記スペーサの半径をｒ、上記クリア層の厚さをｔ、上記スペーサ配置部の形状を半径Ｒの円形とした場合、
ｔ≧ｒのときに、Ｒ＞ｔの関係が満たされ、
ｔ＜ｒのときに、Ｒ＞（２ｒｔ−ｔ²）^1/2の関係が満たされていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項２に記載された液晶表示装置において、
上記各スペーサは、インクジェット法によって上記スペーサ配置部に配置され、
上記スペーサ配置部は、一辺が３０μｍの正方形よりも小さくなっていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載された液晶表示装置において、
上記第１基板は、上記各画素に対応して画素電極が設けられたアクティブマトリクス基板であることを特徴とする液晶表示装置。