(57)【要約】【課題】画面サイズを大型化した場合であっても、安価であり、しかも、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  液晶表示装置のアレイ基板１００は、赤色用の画素部ＰＸＲに配置された赤色カラーフィルタ層ＣＦＲと、緑色用の画素部ＰＸＧに配置された緑色カラーフィルタ層ＣＦＧと、青色用の画素部ＰＸＢに配置された青色カラーフィルタ層ＣＦＢと、スペーサ部ＳＰにおいて３色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を積層して形成された柱状スペーサ１０４と、を備えている。少なくとも１つのカラーフィルタ層ＣＦＲは、画素部ＰＸＲにおける膜厚よりもスペーサ部ＳＰにおける膜厚が厚いことを特徴とする。【選択図】      図３
2006113204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色用の画素部に配置された第１カラーフィルタ層と、第２色用の画素部に配置された第２カラーフィルタ層と、スペーサ部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層を積層して形成された柱状スペーサと、を備えた第１基板と、
前記柱状スペーサを介して前記第１基板と貼り合せられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を備えた液晶表示装置であって、
前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の少なくとも一方は、前記画素部における膜厚よりも前記スペーサ部における膜厚が厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記柱状スペーサの高さは、前記柱状スペーサを形成する各カラーフィルタ層の前記画素部における膜厚の総和より大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板は、さらに、各画素部に配置されたスイッチング素子と、各画素部のカラーフィルタ層上に配置されカラーフィルタ層のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
柱状スペーサを介して貼り合わせた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した液晶表示装置の製造方法であって、
第１基板を用意する工程は、
第１色用の画素部及びスペーサ部に第１カラーフィルタ層を配置する工程と、
第２色用の画素部及び前記スペーサ部に配置された前記第１カラーフィルタ層上に第２カラーフィルタ層を配置する工程と、を備え、
これらの工程で前記スペーサ部に前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層からなる柱状スペーサを同時に形成し、
前記第１カラーフィルタ層を配置する工程及び前記第２カラーフィルタ層を配置する工程の少なくとも一方の工程は、前記画素部における膜厚よりも前記スペーサ部における膜厚が厚いカラーフィルタ層を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１カラーフィルタ層を配置する工程及び前記第２カラーフィルタ層を配置する工程は、
感光性樹脂材料を成膜する工程と、
成膜された感光性樹脂材料を所定パターンに対応して露光する工程と、
露光された感光性樹脂材料を現像する工程と、を備え、
前記露光工程では、前記画素部と前記スペーサ部とで露光量が異なることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記感光性樹脂材料は、露光によって不溶化するネガタイプであり、
前記露光工程では、前記画素部の露光量が前記スペーサ部の露光量より小さいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記露光工程は、
前記画素部及び前記スペーサ部に対応した透光パターンを有するフォトマスクを介して感光性樹脂材料を露光する第１露光工程と、
前記画素部に対応した遮光パターン及び前記スペーサ部に対応した透光パターンを有するフォトマスクを介して感光性樹脂材料を露光する第２露光工程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記露光工程は、
前記画素部に対応した第１透光パターン及び前記スペーサ部に対応した第２透光パターンを有するフォトマスクを介して感光性樹脂材料を露光する工程を含み、
前記第１透光パターンの透過率が前記第２透光パターンの透過率より小さいことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１基板を用意する工程は、
カラーフィルタ層を配置する工程の前に、スイッチング素子を各画素部に配置する工程と、
カラーフィルタ層を配置する工程の後に、前記スイッチング素子に接続された画素電極をカラーフィルタ層上に配置する工程と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、複数のカラーフィルタ層を積層することによって形成された柱状スペーサを有する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、ＯＡ機器、情報端末、時計、テレビなどの各種分野で利用されている。中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置は、その応答性の高さから携帯端末やコンピュータなど多くの情報を表示するモニタとして多用されている。
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画素部を備え、電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持して構成されている。すなわち、アレイ基板は、互いに直交するように配列された走査線及び信号線と、走査線と信号線との交差部近傍に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、各画素部のＴＦＴに接続された画素電極と、を備えている。対向基板は、複数の画素に共通の対向電極を備えている。
【０００４】
また、カラー表示用液晶表示装置は、いずれか一方の基板に、各画素部に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ着色された着色樹脂層（すなわちカラーフィルタ層）を備えている。このような構成の一対の基板は、粒径の均一なプラスティックビーズなどのスペーサを挟持した状態で貼り合わせられ、スペーサによって形成された基板間のセルギャップに液晶層を保持している。
【０００５】
このような液晶表示装置においては、カラーフィルタ層をアレイ基板上の各画素部に配置することによって高い開口率を得る方式や、フォトリソグラフィプロセスによって樹脂層からなる柱状スペーサを一方の基板の一主面上に形成して均一なギャップを保つ方式などが提案されている。
【０００６】
また、これらの方式でさらなるコスト低減を図るために、柱状スペーサを、各画素部に配置される赤、緑、青色のそれぞれのカラーフィルタ層を積層して柱状スペーサを形成する方式も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような方式によれば、柱状スペーサを形成するためだけの工程が不要となり、工程数を削減できるといったメリットがある。
【特許文献１】特開２００２−１３１７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、赤、緑、及び、青にそれぞれ着色された３色のカラーフィルタ層を積層して柱状スペーサを形成した場合、その実効高さは、２色のカラーフィルタ層の膜厚を合計した値となる（すなわち、最下層のカラーフィルタ層は他の画素部に配置されたカラーフィルタ層と同等の膜厚であるため、その膜厚は実質的に柱状スペーサの高さに寄与しない）。
【０００８】
セルギャップの厚い液晶表示装置を作製するためには、柱状スペーサの高さを高くする、すなわち柱状スペーサを構成するカラーフィルタ層の膜厚を厚くすることによって実現可能である。一方で、隣り合うカラーフィルタ層間の光り抜けを防ぐために、隣接するカラーフィルタ層間にブラックマトリクス（例えばクロムなどの金属材料によって形成された遮光部）を配置したり、ブラックマトリクスレスの構造の場合には隣接するカラーフィルタ層の端部を互いに重ね合わせたりしている。
【０００９】
このため、各カラーフィルタ層の膜厚を厚くした場合、画素端部（すなわちカラーフィルタ層端部）と画素中央部とでは、その膜厚差が極めて大きくなる。このような膜厚さは、画素部内に段差を形成してしまう。この段差は、液晶分子の配向を乱す原因となり、表示品位の低下を招く。また、カラーフィルタ層以外の層を追加して積層することにより柱状スペーサの高さを高くする場合、工程数が増加してしまい、製造コストの増大を招く。よって、２色のカラーフィルタ層の膜厚を合計した値よりも大きなセルギャップを有する液晶表示装置を作製することは極めて困難である。
【００１０】
そこで、この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、画面サイズを大型化した場合であっても、安価であり、しかも、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の第１の様態による液晶表示装置は、
第１色用の画素部に配置された第１カラーフィルタ層と、第２色用の画素部に配置された第２カラーフィルタ層と、スペーサ部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層を積層して形成された柱状スペーサと、を備えた第１基板と、
前記柱状スペーサを介して前記第１基板と貼り合せられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を備えた液晶表示装置であって、
前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の少なくとも一方は、前記画素部における膜厚よりも前記スペーサ部における膜厚が厚いことを特徴とする。
【００１２】
この発明の第２の様態による液晶表示装置の製造方法は、
柱状スペーサを介して貼り合わせた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した液晶表示装置の製造方法であって、
第１基板を用意する工程は、
第１色用の画素部及びスペーサ部に第１カラーフィルタ層を配置する工程と、
第２色用の画素部及び前記スペーサ部に配置された前記第１カラーフィルタ層上に第２カラーフィルタ層を配置する工程と、を備え、
これらの工程で前記スペーサ部に前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層からなる柱状スペーサを同時に形成し、
前記第１カラーフィルタ層を配置する工程及び前記第２カラーフィルタ層を配置する工程の少なくとも一方の工程は、前記画素部における膜厚よりも前記スペーサ部における膜厚が厚いカラーフィルタ層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、画面サイズを大型化した場合であっても、安価であり、しかも、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル１００を備えて構成されている。すなわち、液晶表示パネル１００は、アレイ基板（第１基板）２００と、対向基板（第２基板）４００と、アレイ基板２００と対向基板４００との間に保持された液晶層４１０と、を備えている。この液晶表示パネル１００は、画像を表示する有効表示部１０２を有している。この有効表示部１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素部ＰＸによって構成されている。
【００１６】
液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００は、ガラスなどの光透過性の絶縁基板２０１を用いて形成される。このアレイ基板２００は、有効表示部１０２において、絶縁基板２０１の一方の主面（表面）上に、マトリクス状に配置された複数の信号線Ｘ及び複数の走査線Ｙと、各画素部ＰＸにおける信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置されたスイッチ素子２１１と、各画素部ＰＸのスイッチ素子２１１にそれぞれ接続された画素電極２１３と、を備えている。
【００１７】
スイッチ素子２１１は、多結晶シリコン膜２１２を備えた薄膜トランジスタによって構成されている。この多結晶シリコン膜２１２は、チャネル領域２１２ｃ、及び、このチャネル領域２１２ｃを挟んで配置されたソース領域２１２ｓ及びドレイン領域２１２ｄを有している。スイッチ素子２１１のゲート電極２１５は、チャネル領域２１２ｃ上にゲート絶縁膜２１４を介して配置され、走査線Ｙに接続されている（ここでは、ゲート電極２１５は走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓは、ソース領域２１２ｓに接続されているとともに画素電極２１３に接続されている。スイッチ素子２１１のドレイン電極２１６ｄは、ドレイン領域２１２ｄに接続されているとともに信号線Ｘに接続されている（ここでは、ドレイン電極２１６ｄは信号線Ｘと一体的に形成されている）。
【００１８】
画素電極２１３は、例えば、光透過性を有するＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）導電性部材などによって形成されている。この画素電極２１３は、絶縁膜２１８上に配置されている。この絶縁膜２１８は、スイッチ素子２１１及び層間絶縁膜２１７を覆うように配置されている。また、この絶縁膜２１８は、画素電極２１３とスイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓとを電気的に接続するためのコンタクトホールＣＨを有している。
【００１９】
配向膜２１９は、すべての画素電極２１３を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。遮光層２５０は、アレイ基板２００における有効表示部１０２の外側に額縁状に配置されている。この遮光層２５０は、遮光性を有する樹脂によって形成され、例えば黒色樹脂によって形成されている。
【００２０】
柱状スペーサ１０４は、例えばアレイ基板２００における少なくとも有効表示部１０２内のスペーサ部ＳＰに配置されている。この柱状スペーサ１０４は、例えば絶縁膜２１８と同様の樹脂を用いて形成されている。この柱状スペーサ１０４及び絶縁層２１８は、同一材料によって同一工程にて形成することが可能である。これにより、柱状スペーサ１０４及び絶縁層２１８をそれぞれ別個に形成した場合よりも製造工程数を削減することができる。
【００２１】
対向基板４００は、ガラスなどの光透過性の絶縁基板４０１を用いて形成される。この対向基板４００は、有効表示部１０２において、絶縁基板４０１の一方の主面（表面）上に、全画素部ＰＸに共通の対向電極４０３を備えている。この対向電極４０３は、全画素電極２１３に対向して配置され、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜４０５は、対向電極４０３全体を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。
【００２２】
上述した構成のアレイ基板２００及び対向基板４００は、柱状スペーサ１０４を介してシール材１０６によって貼り合せられている。つまり、柱状スペーサ１０４は、アレイ基板２００と対向基板４００との間に所定のセルギャップを形成する。液晶層４１０は、これら基板間のセルギャップに封止された液晶組成物によって形成される。すなわち、液晶層４１０は、アレイ基板２００側の配向膜２１９と、対向基板４００側の配向膜４０５との間に保持されている。これにより、液晶層４１０に含まれる液晶分子は、配向膜２１９及び４０５により配向制御される。
【００２３】
液晶表示パネル１００において、有効表示部１０２の周辺領域には、一体的に構成される駆動回路部１１０が配置されている。この駆動回路部１１０は、走査線Ｙの一端側に配置された走査線駆動回路部２５１、及び、信号線Ｘの一端側に配置された信号線駆動回路部２６１を備えている。走査線駆動回路部２５１は、各走査線Ｙに駆動信号（走査信号）を供給する。また、信号線駆動回路部２６１は、各信号線Ｘに駆動信号（映像信号）を供給する。これら走査線駆動回路部２５１及び信号線駆動回路部２６１は、有効表示部１０２内のスイッチ素子２１１と同様に多結晶シリコン膜を含む薄膜トランジスタによって構成されている。
【００２４】
また、液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００の外面及び対向基板４００の外面には、それぞれ液晶層４１０の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板２２０及び４０７が設けられている。すなわち、偏光板２２０は、アレイ基板２００を構成する絶縁基板２０１の他方の主面（裏面）上に、粘着剤２２１によって貼り付けられている。また、偏光板４０７は、対向基板４００を構成する絶縁基板４０１の他方の主面（裏面）上に、粘着剤４０６によって貼り付けられている。
【００２５】
ところで、カラー表示対応の液晶表示装置においては、図３に示すように、絶縁膜２１８は、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。なお、図３では、説明に不要な構成は図示していない。図３に示した例では、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、例えば、赤、緑、青にそれぞれ着色されたカラーレジストによって形成されており、それぞれ赤色、緑色、及び青色の各色成分の光を透過する。
【００２６】
各色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、対応する色の画素部ＰＸに割り当てられている。すなわち、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、及び、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、それぞれ赤色用の画素部ＰＸＲ、緑色用の画素部ＰＸＧ、青色用の画素部ＰＸＢに配置されている。
【００２７】
これら３種類のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のうち、少なくとも１種類は、画素部ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）における膜厚よりもスペーサ部ＳＰにおける膜厚が厚い。すなわち、図４に示すように、カラーフィルタ層ＣＦは、実質的に表示に寄与する画素部ＰＸ及び柱状スペーサ１０４が形成されるスペーサ部ＳＰにそれぞれ配置されている。カラーフィルタ層ＣＦの膜厚Ｔは、基板主面１００Ａからの高さに相当する。ここで、基板主面１００Ａとは、図２に示した構造の場合、層間絶縁膜２１７及びスイッチ素子２１１の表面に相当するが、これに限らず、カラーフィルタ層ＣＦを形成する下地の表面に対応するものとする。
【００２８】
つまり、カラーフィルタ層ＣＦは、画素部ＰＸにおいて基板主面１００ＡからＴ１の膜厚を有し、また、スペーサ部ＳＰにおいて基板主面１００ＡからＴ２の膜厚を有している。このとき、カラーフィルタ層ＣＦは、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成り立つように形成されている。このため、カラーフィルタ層ＣＦは、画素部ＰＸとスペーサ部ＳＰとで（Ｔ２−Ｔ１）の膜厚差を有することになる。
【００２９】
図３に示すように、柱状スペーサ１０４は、スペーサ部ＳＰにおいて積層された複数のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって形成されている。すなわち、少なくとも１種類のカラーフィルタ層ＣＦの膜厚が画素部ＰＸよりもスペーサ部ＳＰで厚いため、柱状スペーサ１０４の高さは、柱状スペーサ１０４を形成する各カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画素部ＰＸにおける膜厚の総和より大きくなる。つまり、２色のカラーフィルタ層の画素部ＰＸにおける膜厚を合計した値よりも大きなセルギャップを有する液晶表示装置を容易に作製することが可能となる。
【００３０】
より詳細に説明すると、柱状スペーサ１０４の実質的な高さＨは、画素部ＰＸにおける各カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の主面ＣＦＡから最上層（つまり最も対向基板４００に近い層）のカラーフィルタ層表面ＣＦＴまでの距離に相当する。図３に示した例では、柱状スペーサ１０４は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲを下地層とし、この上に順に積層された緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ及び青色カラーフィルタ層ＣＦＢによって形成されている。
【００３１】
この場合、柱状スペーサ１０４の実質的な高さＨは、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲにおける膜厚差（Ｔ２−Ｔ１）、及び、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ及び青色カラーフィルタ層ＣＦＢのそれぞれの膜厚ＴＧ及びＴＢを合計した値となる。このため、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ及び青色カラーフィルタ層ＣＦＢのそれぞれの膜厚ＴＧ及びＴＢが画素部ＰＸ及びスペーサ部ＳＰにて実質的に同一であったとしても、これらの膜厚を合計した値よりも赤色カラーフィルタ層ＣＦＲにおける膜厚差（Ｔ２−Ｔ１）分だけ大きなセルギャップを形成することが可能となる。
【００３２】
もちろん、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ及び青色カラーフィルタ層ＣＦＢのそれぞれが画素部ＰＸとスペーサ部ＳＰとで膜厚差（Ｔ２−Ｔ１）を有していれば、各画素部ＰＸにおけるカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の膜厚を増すことなく、さらに大きなセルギャップを形成することが可能となる。換言すると、各カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）における膜厚差を制御することにより所望の高さＨを有する柱状スペーサ１０４を容易に形成することが可能となる。
【００３３】
これらのカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、感光性樹脂材料を用いて形成される。各カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する過程の露光工程において、画素部ＰＸとスペーサ部ＳＰとで露光量を異ならせることにより、図４に示したような膜厚差（Ｔ２−Ｔ１）を有するカラーフィルタ層ＣＦを形成することが可能である。
【００３４】
感光性樹脂材料として、例えば露光によって不溶化するネガタイプの紫外線硬化型アクリル樹脂材料を用いた場合、図５に示すように、感光性樹脂材料は、露光量が増加するのにしたがって、現像後の膜として残る割合（残膜率）が増加する傾向にある。なお、図５では、残膜率は、現像後の膜厚で示している。
【００３５】
３色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を積層して形成する柱状スペーサ１０４を用いてセルギャップを大きくする場合、成膜した感光性樹脂材料を露光する工程において、画素部ＰＸにおける露光量がスペーサ部ＳＰにおける露光量より小さくなるよう設定する。これにより、現像後の感光性樹脂材料は、露光量が相対的に大きなスペーサ部ＳＰにおいては膜厚が厚くなり、また、露光量が相対的に小さな画素部ＰＸにおいては膜厚が薄くなる。
【００３６】
また、感光性樹脂材料として、例えば露光によって現像液に対して溶解するポジタイプの感光性樹脂材料を用いた場合、感光性樹脂材料は、露光量が増加するのにしたがって、現像後の膜として残る割合（残膜率）が減少する傾向にある。このような特性を有する感光性樹脂材料からなるカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を用いて柱状スペーサ１０４を形成する場合、成膜した感光性樹脂材料を露光する工程において、画素部ＰＸにおける露光量がスペーサ部ＳＰにおける露光量より大きくなるよう設定する。これにより、現像後の感光性樹脂材料は、露光量が相対的に小さなスペーサ部ＳＰにおいては膜厚が厚くなり、また、露光量が相対的に大きな画素部ＰＸにおいては膜厚が薄くなる。
【００３７】
すなわち、露光量によってカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の膜厚を制御することにより、所望の高さを有する柱状スペーサ１０４をカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と同一材料で同時に形成することが可能となり、安価で、表示性能に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００３８】
次に、液晶表示装置の製造方法について説明する。なお、図６Ａ乃至図６Ｅ及び図７Ａ乃至図７Ｃにおいては、説明に必要な構成のみを図示している。  
まず、アレイ基板２００を用意する工程について説明する。すなわち、図６Ａに示すように、絶縁基板２０１上において、金属膜及び絶縁膜の成膜とエッチングとを繰り返し行うことにより、走査線Ｙや信号線Ｘなどの各種配線の他に、各画素部ＰＸに対応したスイッチ素子２１１を形成する。
【００３９】
その後、各色用の画素部ＰＸ及びスペーサ部ＳＰに対応した色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を順に配置する。これらカラーフィルタ層ＣＦＲを配置する工程は、感光性樹脂材料を成膜する成膜工程と、成膜された感光性樹脂材料を所定パターンに対応して露光する露光工程と、露光された感光性樹脂材料を現像する現像工程と、を備えている。
【００４０】
すなわち、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲを配置する工程では、まず、図６Ｂに示すような成膜工程において、スイッチ素子２１１を備えた基板主面１００Ａの全面に、赤色の有機顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト（ＣＲ−２０００；富士フィルムオーリン（株）製）５００を、スピンナーなどにより１．５乃至２．５μｍ程度の膜厚に塗布する。ここでは、塗布直後の膜厚が２．０μｍとなるように塗布した。
【００４１】
そして、図６Ｃに示すような第１露光工程において、赤色用の画素部ＰＸＲ及びスペーサ部ＳＰに対応した透光パターンを有するフォトマスクＰＭ１を介して波長３６５ｎｍの紫外光線を１００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でレジスト５００を露光する。そして、図６Ｄに示すような第２露光工程において、赤色用の画素部ＰＸＲに対応した遮光パターン及びスペーサ部ＳＰに対応した透光パターンを有するフォトマスクＰＭ２を介して波長３６５ｎｍの紫外光線を１００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でレジスト５００を露光する。これら第１露光工程及び第２露光工程で適用されるフォトマスクＰＭ１及びＰＭ２は、例えば光透過性を有するベースＰＭＢの上にクロム等の光遮断性を有するマスクパターンＰＭＳを形成したものを使用可能である。つまり、マスクパターンＰＭＳは、遮光パターンを形成する。
【００４２】
これにより、レジスト５００は、スペーサ部ＳＰにおいて画素部ＰＸより強く露光される。つまり、これら第１露光工程及び第２露光工程において、画素部ＰＸにおける露光量は１００ｍＪ／ｃｍ２であるのに対して、スペーサ部ＳＰにおける露光量は２００ｍＪ／ｃｍ２となる。なお、これら第１露光工程及び第２露光工程の順序は逆であっても良い。
【００４３】
そして、図６Ｅに示すような現像工程において、露光されたレジスト５００を現像液としてＫＯＨ（水酸化カリウム）の１％水溶液で２０秒間現像した後、乾燥する。このとき、露光されたレジスト５００は現像液に対して不溶であるが、スペーサ部ＳＰは、画素部ＰＸより強く露光されているため、現像時の画素部ＰＸの残膜率が高い。結果として、スペーサ部ＳＰの膜厚は、画素部ＰＸより厚くなる。ここでは、画素部ＰＸにおける膜厚Ｔ１が１．２μｍであり、スペーサ部ＳＰにおける膜厚Ｔ２が２．０μｍであり、画素部ＰＸとスペーサ部ＳＰとの膜厚差が０．８μｍであった。
【００４４】
なお、上述した第１露光工程及び第２露光工程において適用されるフォトマスクＰＭ１及びＰＭ２は、いずれもコンタクトホールＣＨに対応した遮光パターンを有している。これにより、画素部ＰＸとスペーサ部ＳＰとで膜厚差を有し、しかも、コンタクトホールＣＨを有した赤色カラーフィルタ層ＣＦＲが形成される。
【００４５】
同様にして、図７Ａに示すように、緑色の有機顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト（ＣＧ−２０００；富士フィルムオーリン（株）製）を用いて、画素部ＰＸにおける膜厚Ｔ１（＝１．２μｍ）及びスペーサ部ＳＰにおける膜厚Ｔ２（＝２．０μｍ）を有し、しかも、コンタクトホールＣＨを有した緑色カラーフィルタ層ＣＦＧが形成される。
【００４６】
同様にして、図７Ｂに示すように、青色の有機顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト（ＣＢ−２０００；富士フィルムオーリン（株）製）を用いて、画素部ＰＸにおける膜厚Ｔ１（＝１．２μｍ）及びスペーサ部ＳＰにおける膜厚Ｔ２（＝２．０μｍ）を有し、しかも、コンタクトホールＣＨを有した青色カラーフィルタ層ＣＦＢが形成される。また、これらカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成すると同時に、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、及び、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを順に積層した４．８μｍ（２．０μｍ×３−１．２μｍ）の高さＨを有する柱状スペーサ１０４が形成される。
【００４７】
なお、ここでは、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを順に形成したが、上述した形成順序に限らず、それぞれのカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の特性に応じて種々変更可能である。
【００４８】
その後、図７Ｃに示すように、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に、マトリクス状の画素部ＰＸに対応した画素電極２１３を配置する。すなわち、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の表面にスパッタ法などにより画素電極用の金属膜例えばＩＴＯ膜を１５００オングストロームの膜厚で成膜する。このとき、各コンタクトホールＣＨにもＩＴＯ膜を充填する。その後、ＩＴＯ膜を画素部ＰＸに対応した所望形状にパターニングすることにより、スイッチ素子２１１と電気的に接続された画素電極２１３が形成される。
【００４９】
その後、画素電極２１３が配置された基板表面に配向膜材料としてＡＬ−３０４６（ＪＳＲ（株）製）を８００オングストロームの膜厚で成膜した後に、必要に応じて所定の方向にラビング処理を行うことにより、配向膜２１９が形成される。このような製造工程により、アレイ基板２００が製造される。
【００５０】
一方、絶縁基板４０１上における有効表示部１０２において、スパッタ法などによりＩＴＯ膜を１５００オングストロームの膜厚で成膜することにより、対向電極４０３が形成される。そして、対向電極４０３が配置された基板表面に配向膜材料としてＡＬ−３０４６（ＪＳＲ（株）製）を８００オングストロームの膜厚で成膜した後に、必要に応じて所定の方向にラビング処理を行うことにより、配向膜４０５が形成される。このような製造工程により、対向基板４００が製造される。
【００５１】
その後、有効表示部１０２を囲むように紫外線硬化型樹脂などのシール材１０６を枠状に塗布形成する。そして、アレイ基板２００と対向基板４００とを貼り合せる。アレイ基板２００の配向膜２１９と対向基板４００の配向膜４０５とが互いに対向するようにアレイ基板２００と対向基板４００とを配置し、互いに接近する方向へ所定圧力で加圧しながら紫外線を照射することによりシール材１０６を硬化させて両基板を貼り合わせる。続いて、ＺＬＩ−１５６５（ＭＥＲＣＫ社製）などの液晶組成物を液晶注入口から注入し、さらに液晶注入口を紫外線硬化型樹脂などの封止部材によって封止する。これにより、配向膜２１９及び４０５により配向制御された液晶分子を含む液晶層４１０が形成される。
【００５２】
続いて、アレイ基板２００の外面すなわち絶縁基板２０１の外面に粘着剤２２１を介して偏光板２２０を接着するとともに、対向基板４００の外面すなわち絶縁基板４０１の外面に粘着剤４０６を介して偏光板４０７を接着する。
【００５３】
以上の製造プロセスにより製造した液晶表示パネル１００を用いて画像を表示したところ、配向不良に起因した表示不良は観察されず、良好な表示品位を実現することができた。
【００５４】
次に、他の実施の形態について説明する。  
この実施の形態における液晶表示装置の構造は、上述した実施の形態と基本的に同一である。上述した実施の形態と異なる点は、液晶表示装置の製造プロセスにおけるカラーフィルタ層を配置する工程にある。すなわち、成膜された感光性樹脂材料を所定パターンに対応して露光する露光工程では、図８に示すように、画素部ＰＸ及びスペーサ部ＳＰの露光量が選択的に異なるように透過率を変化させたようなフォトマスクＰＭ３を使用可能である。
【００５５】
より詳細に説明すると、このフォトマスクＰＭ３は、画素部ＰＸに対応した第１透光パターンＰ１及びスペーサ部ＳＰに対応した第２透光パターンＰ２を有している。第１透光パターンＰ１は、その透過率が第２透光パターンＰ２の透過率より小さくなるように形成されている。このような透過率差は、例えばベースＰＭＢ上のマスクパターンＰＭＳの厚みや、遮光性を有するドットパターンまたはストライプパターンのサイズや配置密度などで調整可能である。
【００５６】
これにより、１回の露光工程で、画素部ＰＸ及びスペーサ部ＳＰを異なる所定の露光量で露光することが可能となる。したがって、上述したような２回の露光工程を行う製造プロセスと比較して、製造工程数を削減することができる。
【００５７】
このような製造プロセスにより製造した液晶表示パネル１００を用いて画像を表示したところ、配向不良に起因した表示不良は観察されず、良好な表示品位を実現することができた。
【００５８】
（比較例）  
カラーフィルタ層を配置する工程において、画素部及びスペーサ部におけるカラーレジストの露光量が等しくなるように露光した。このカラーレジストを現像することによって形成されたカラーフィルタ層の画素部及びスペーサ部における膜厚はほぼ等しかった。このとき、上述した実施の形態と同様に、４．８μｍの高さを有する柱状スペーサを形成するためには、各色のカラーフィルタ層の膜厚が２．３μｍであることが必要となる。
【００５９】
このような製造プロセスにより製造した液晶表示パネルを用いて画像を表示したところ、表示ムラが発生した。表示ムラを発生した画素部周辺を顕微鏡で観察したところ、隣接する画素部の間で液晶分子の配向が乱れており、そこから光り抜けが発生していた。これは、各カラーフィルタ層の膜厚が厚いため、隣接するカラーフィルタ層同士の重なり部が著しく液晶層側に突出し、液晶分子の配向均一性が低下したためと考えられる。
【００６０】
以上詳述したように、この実施の形態による液晶表示装置によれば、複数のカラーフィルタ層を積層して形成された柱状スペーサを備えている。この柱状スペーサを構成する少なくとも１つのカラーフィルタ層は、画素部における膜厚よりもスペーサ部における膜厚が厚い。このため、画素部におけるカラーフィルタ層の膜厚を合計した値よりも大きな高さを有する柱状スペーサを容易に形成することが可能である。
【００６１】
このような画素部とスペーサ部とで膜厚の異なるカラーフィルタ層は、成膜されたカラーレジストを露光する工程において、画素部とスペーサ部とでの露光量を調整することで容易に形成できる。つまり、画素部におけるカラーフィルタ層の膜厚は、必要な色味の透過率が得られるよう所定値に保ちつつ、スペーサ部におけるカラーフィルタ層の膜厚は、必要な柱状スペーサの高さに合わせて調整すればよい。
【００６２】
これにより、画素部の周縁で隣接する異なる色のカラーフィルタ層を重ね合わせた際に、必要最小限の厚み（光抜けを防止できる最小限の厚み）以上に大きな段差を生ずることがない。このため、液晶分子の配向不良の発生を抑制することができ、表示品位を改善することが可能となる。また、カラーフィルタ層及び柱状スペーサを同一材料で同一工程にて形成することができるため、製造コストを削減することが可能となる。
【００６３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００６４】
上述した実施の形態では、液晶表示パネルがアレイ基板側にバックライトユニットを備えた透過型であっても良いし、バックライトユニットを不要とし反射性金属部材によって画素電極を形成した反射型であっても良いし、さらには、各画素部に光透過部と光反射部とがそれぞれ設けられた半透過型であっても良い。
【００６５】
柱状スペーサ１０４は、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の他に、同一基板上に配置される他の樹脂層、例えば遮光層２５０を用いても良い。すなわち、柱状スペーサ１０４は、３色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に遮光層２５０を加えた４層構造であっても良いし、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のいずれかの層と遮光層２５０とを入れ替えた２層構造または３層構造であっても良い。
【００６６】
また、遮光層２５０をスペーサ部ＳＰに配置する場合、有効表示部外側における膜厚と、スペーサ部における膜厚とを異ならせても良い。このとき、有効表示部外側における遮光層２５０の膜厚は、十分な遮光性を確保できる膜厚に設定する必要があるが、スペーサ部ＳＰにおける遮光層２５０の膜厚は、必要に応じて種々変更可能であり、露光工程における露光量によって制御可能である。
【００６７】
さらに、上述した実施の形態では、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び柱状スペーサ１０４は、アレイ基板２００側に配置したが、対向基板４００側に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、各色の画素部に配置されたカラーフィルタ層及びスペーサ部に配置された柱状スペーサの構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、各カラーフィルタ層の画素部及びスペーサ部におけるそれぞれの膜厚の関係を説明するための図である。
【図５】図５は、ネガタイプの感光性樹脂材料における露光量と現像後の膜厚との関係の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図２に示した液晶表示パネルを製造するための工程を説明するための図であり、スイッチ素子の形成工程を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図２に示した液晶表示パネルを製造する際の赤色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図であり、感光性樹脂材料の成膜工程を説明するための図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、赤色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図であり、感光性樹脂材料の第１露光工程を説明するための図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、赤色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図であり、感光性樹脂材料の第２露光工程を説明するための図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、赤色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図であり、感光性樹脂材料の現像工程を説明するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図２に示した液晶表示パネルを製造する際の緑色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図２に示した液晶表示パネルを製造する際の青色カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図２に示した液晶表示パネルを製造するための工程を説明するための図であり、画素電極の形成工程を説明するための図である。
【図８】図８は、カラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図であり、感光性樹脂材料の他の露光工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…液晶表示装置、１００…液晶表示パネル、１０２…有効表示部、１０４…柱状スペーサ、２００…アレイ基板、２０１…絶縁基板、２１１…スイッチ素子、２１３…画素電極、２１８…絶縁膜、２１９…配向膜、４００…対向基板、４０１…絶縁基板、４０３…対向電極、４０５…配向膜、４１０…液晶層、ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…画素部、ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層、ＣＨ…コンタクトホール、ＳＰ…スペーサ部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2006113204.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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