(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にアクティブ領域とダミー領域を定義した後、前記アクティブ領域の外側領域にブラックマトリックスを形成する段階と、
前記アクティブ領域にカラーピクセルを形成すると同時にダミー領域にダミーカラーピクセルを形成する段階と、
前記結果物の上部に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上にセルギャップを維持する柱状スペーサーとなる感光性樹脂層を塗布する段階と、
前記感光性樹脂層を選択的に蝕刻してカラーピクセル及びダミーカラーピクセル上に柱状スペーサーを形成する段階を含む柱状スペーサー形成方法であって、
前記柱状スペーサーを形成する段階は、前記感光性樹脂層上にハーフトーンレジストを積層し、前記ダミーカラーピクセル上には一部光を遮断するハーフトーンマスクパターンを形成し、次に、前記感光性樹脂層を選択的に蝕刻して、前記ダミーカラーピクセル上と前記アクティブ領域に形成されたものの高さの異なる柱状スペーサーを形成する段階であり、
前記ハーフトーンマスクは四角ドット型、円ドット型、横線型、縦線型のいずれか一つの光の遮断部を有し、
前記柱状スペーサーの寸法は１５×２０μｍで、１ＰＳ／３ピクセルの密度で形成されることを特徴とする液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法に関するものであり、特にハーフトーンマスク（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ  Ｍａｓｋ）を利用して、セルギャップを均一にできる液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は透明電極が形成された２枚の基板の間に多数の液晶分子で構成された液晶層を介在させ、透明電極間で生じる電界により液晶分子の配列を変化させて光の透過量を制御することにより所定の画像を表示する装置である。
【０００３】
このような液晶表示装置において、応答速度、対照比（コントラスト）、視野角、輝度均一性などの特性は液晶層の厚さ、すなわちセルギャップ（ｃｅｌｌｇａｐ）と密接に関連するために、液晶表示装置の画面品質を向上させるためには均一なセルギャップを維持することが非常に重要である。特に液晶表示装置の大面積化及び高品質化が強く求められる最近の情勢では、セルギャップを一定に維持することが更に重要視されてきている。
【０００４】
従って、現在大部分の液晶表示装置は、その製造過程、例えば基板の合着工程で、いずれか一方の基板上にセルギャップ維持用のスペーサーを分散配置する。ここで、スペーサーを分散配置する方式は、スペーサーを帯電させ、同一極性同士のスペーサー間の反撥力を利用して均一分散させるドライ（ｄｒｙ）方式と、ＩＰＡ等の溶媒に均一に混ぜて分散する湿式（ｗｅｔ）方式がある。
【０００５】
一般的に、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）では分布の均一度が優れているドライ方式が採用されている。
【０００６】
しかし、現在のＬＣＤの大型化、高画質化の観点からは、球形スペーサーを分散配置してセルギャップを維持する方式は多くの工程的な問題点を有している。
【０００７】
即ち、現在のスペーサー分散配置方式においては、スペーサーの均一な分散配置が難しく、スペーサーのかたまり現象が発生して均一なセルギャップの維持ができず、このようなスペーサーの周辺では光漏れ現象が発生して、画質低下が起こる。
【０００８】これらの問題点に対して、セルギャップを維持する他の方法として、カラーフィルター基板やＴＦＴ基板上に支柱型スペーサー（柱状スペーサー）を形成する方法が提案された。この方法は、例えば特開２００１−９２１２８号公報、特開２００２−１７４８１７号公報に開示されている。
【０００９】
図１は一般的なカラーフィルター基板を示した概略図であり、図２は図１のＡ領域の拡大図である。そして、図３は図２のＢ領域の拡大図である。
【００１０】
図１、図２、及び、図３に示したようにカラーフィルター基板１にアクティブ領域１０とダミー領域２０を定義した後、アクティブ領域１０の外側領域に光遮断の目的でブラックマトリックス１１を形成し、アクティブ領域１０に選択的にカラーピクセル（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を形成すると同時に、カラーピクセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの安定的なパターニングとセル工程でラビング等のプロセスマージン確保のために、ダミーカラーピクセル（１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’）を形成する。そして、カラーフィルター基板１内に一定の密度で均一に柱状スペーサー１３ａを形成する。この時、ブラックマトリックス１１の幅は２〜５ｍｍであり、ダミーカラーピクセル１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’は０．５〜３ピクセルの間隔で形成される。
【００１１】
一方、柱状スペーサー１３ａを適用したカラーフィルター基板１で支柱密度を一定に形成するためにアクティブ領域１０だけでなくブラックマトリックス１１上のカラーピクセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ上にも柱状スペーサー１３が配置される。その結果、図４に図示したようにアクティブ領域とブラックマトリックス領域で柱状スペーサー１３ａの高さに差が生ずる。
【００１２】
ここで、ｈ１はレッドピクセル１２ｃ上に保護膜１４の形成する際に、ブラックマトリックス１１の幅が異なることに起因して発生する段差で、樹脂ブラックマトリックス１１を適用した場合は概略０．２〜０．５μｍであり、ｈ２は異なる幅にパターニングされた下地に起因して、柱状スペーサー１３ａのパターニング時に発生する段差で、０．１〜０．４μｍ程度である。ｈ３は工程が完了した時の２つの領域間の全体段差で、最大１μｍまでの段差が発生する可能性がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、上記のような従来の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法においては次のような課題がある。
【００１４】
アクティブ領域とその外側のブラックマトリックス上に形成された柱状スペーサーの高さの差によって、カラーフィルター基板とアレイ基板を合着した時に、図５のようにアクティブ領域とブラックマトリスとの間にセルギャップの差が生ずる。この時、ｄ１はアクティブ領域内のセルギャップであり、ｄ２はブラックマトリックス上のＲＧＢダミーパターン部のセルギャップである。このセルギャップの差により、液晶表示装置の輝度が不均一となる。
【００１５】
本発明は前記のような課題を解決するためになしたものであり、カラーフィルター基板全体に均一なセルギャップが形成され、均一な輝度特性を有する液晶表示装置を製造できる、ハーフトーンマスクを使用した柱状スペーサー形成方法を提供することにその目的がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための本発明の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法は、基板にアクティブ領域とダミー領域を定義した後、前記アクティブ領域の外側領域にブラックマトリックスを形成する段階と、前記アクティブ領域にカラーピクセルを形成すると同時にダミー領域にダミーカラーピクセルを形成する段階と、前記結果物の上部に保護膜を形成する段階と、前記保護膜上にセルギャップを維持する柱状スペーサーとなる感光性樹脂層を塗布する段階と、前記感光性樹脂層を選択的に蝕刻してカラーピクセル及びダミーカラーピクセル上に柱状スペーサーを形成する段階を含む柱状スペーサー形成方法であって、
前記柱状スペーサーを形成する段階は、前記感光性樹脂層上にハーフトーンレジストを積層し、前記ダミーカラーピクセル上には一部光を遮断するハーフトーンマスクパターンを形成し、次に、前記感光性樹脂層を選択的に蝕刻して、前記ダミーカラーピクセル上と前記アクティブ領域に形成されたものの高さの異なる柱状スペーサーを形成する段階であり、
前記ハーフトーンマスクは四角ドット型、円ドット型、横線型、縦線型のいずれか一つの光の遮断部を有し、前記柱状スペーサーの寸法は１５×２０μｍで、１ＰＳ／３ピクセルの密度で形成されることを特徴とする。
【００１７】以上のような本発明の特徴及び長所は、次に説明する本発明の好適な実施例から明確になるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法を、より詳細に説明する。図６は本発明のカラーフィルターを示した概略図であり、図７は図６のＡ領域の拡大図である。そして、図８は図７のＢ領域の拡大図である。
【００１９】
図６に図示したようにカラーフィルター基板（図示せず）にアクティブ領域１０１とダミー領域２００とを定義した後、全面に金属層を蒸着し、フォトリソグラフィ工程を利用して前記金属層を選択的に蝕刻除去して一定間隔に並んだ複数個のブラックマトリックス１１１を形成する。図６で１１０はカラーフィルターの端である。
【００２０】
次に、前記結果物の上部にカラーレジンを全面塗布した後、選択的に蝕刻除去して、ブラックマトリックス１１１の領域にも広がる所定の位置にカラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを形成する。この時、カラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃはレッド、グリーン、ブルーピクセルであり、一つのカラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを形成した後、別のカラーピクセルを形成するというように、順次形成する。この時、カラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの安定的なパターニングとセル工程でラビング等のプロセスマージン確保のためにダミーカラーピクセル１１２ａ’，１１２ｂ’，１１２ｃ’を形成する。
【００２１】
次に、前記結果物の上部に保護層１１４を塗布して平坦化した後、保護層１１４上にセルギャップ維持のための感光性樹脂層１１３（図示せず）を塗布する。この時、感光性樹脂層１１３はアクリル系、エポキシ系、配向剤、フォトレジストなどの高分子物質の中のいずれか１つを使用する。
【００２２】
次に、感光性樹脂層１１３上にハーフトーンレジストを積層した後、選択的にパターニングしてダミーカラーピクセル１１２ａ’，１１２ｂ’，１１２ｃ’上にハーフトーンマスクパターン１１５を形成し、前記アクティブ領域にマスクパターン１１６を形成する。この時、ハーフトーンマスクパターン１１５の形状は図９のように四角ドット型、円ドット型、横線型、縦線型である。
【００２３】
ここで、ハーフトーンマスクパターン１１５はパターンの大きさが一定に維持されている場合には、高さが異なるようにするために、一部光を遮断する。即ち、このハーフトーンマスクパターン１１５の領域では、光干渉と回折が起こり、強度が低い光が照射される結果となる。また、目標とする高さを考慮してパターンの大きさ、形状などが決定されなければならない。
【００２４】
次に、ハーフトーンマスクパターン１１５とマスクパターン１１６を利用して感光性樹脂層１１３を選択的に蝕刻して柱状スペーサー１１３ａを形成した後、ハーフトーンマスクパターン１１５及びマスクパターン１１６を除去し、洗浄工程を実施する。
【００２５】
この時、柱状スペーサー１１３ａが配置される領域に於ける配置密度（支柱密度）は１ＰＳ／３ピクセルであり、形状は１５×２０μｍ程度の長方形である。
【００２６】
また、図１０に示すように、幅が広いブラックマトリックス１１１上のダミーカラーピクセル１１２ａ’，１１２ｂ’，１１２ｃ’上にはハーフトーンマスクパターン１１５を用い、それに対して幅が狭いアクティブ領域内のブラックマトリックス１１１上にはマスクパターン１１６を利用する。
【００２７】
次いで、図面には示していないが、前記結果物の上部にフォトリソグラフィ工程を利用して共通電極を形成する。この時、共通電極はＩＴＯである。
【００２８】
ここで、図１１はアレイ基板４００とカラーフィルター基板３００を合着したものであり、ｄ１はアクティブ内のセルギャップであり、ｄ２はブラックマトリックス上のカラーピクセルレジンダミーパターン部のセルギャップである。
【００２９】
【発明の効果】
以上で説明したように本発明の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法によると、パネル全体に均一なセルギャップが形成され、これによって高品位で、均一な輝度特性を有する液晶表示装置を製作することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明はこの実施例によって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想の範囲内で、本発明を修正または変更も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的なカラーフィルターを示した概略図である。
【図２】  図１のＡ領域の拡大図である。
【図３】  図２のＢ領域の拡大図である。
【図４】  図３のａ−ａ及びｂ−ｂによる断面図である。
【図５】  従来のセルギャップ不均一を示した図面である。
【図６】  本発明の一実施例によるカラーフィルター基板を示した平面図である。
【図７】  図６のＡ領域の拡大図である。
【図８】  図７のＢ領域の拡大図である。
【図９】  本発明のハーフトーンマスクパターンの形状を示した図面である。
【図１０】  本発明のハーフトーンマスクパターンを通した柱状スペーサーを示した図面である。
【図１１】  本発明のアレイ基板とカラーフィルター基板の合着を示した図面である。
【符号の説明】
１０１  アクティブ領域
１１０  カラーフィルターエッジ
１１１  ブラックマトリックス
１１２  カラーピクセル
１１２’  ダミーカラーピクセル
１１３  感光性樹脂層
１１３ａ  柱状スペーサー
１１４  保護膜
１１５  ハーフトーンマスクパターン
１１６  マスクパターン
３００  カラーフィルター基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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