(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶表示装置のセルギャップを均一化し、液晶の配向を調整するための方法として、液晶セル内に配置された高さの異なる突起構造体およびその製造方法を提供する。【解決手段】カラーフィルタ基板またはＴＦＴ基板のいづれか一方は、透明な基板と、ブラックマトリックスと、複数のカラーフィルタと、複数の第１突起構造体と、第１突起構造体よりも高さが低い複数の第２突起構造体を備えている。ブラックマトリックスは、透明な基板上に配置されており、透明な基板の一部を露出することによって、複数の第１開口部と複数の第２開口部と複数のピクセル領域を画定している。第１開口部の大きさは、第２開口部の大きさよりも大きい。カラーフィルタは、ピクセル領域に配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は、透明な基板に配置されており、第１突起構造体は第１開口部に対応しており、第２突起構造体は第２開口部に対応している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
間隙を形成して第１基板と結合している第２基板と、
その間隙に配置されている液晶物質と、
複数のスペーサを備え、
第１基板または第２基板は複数のスペーサ領域を画定しているパターンを備えており、
前記スペーサは、スペーサ領域上に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記パターンは、ブラックマトリックスを備えていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項３】
前記パターンは、カラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項４】
前記パターンは、第１金属層を備えていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項５】
前記パターンは、第２金属層を備えていることを特徴とする請求項４の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スペーサは、露光と硬化工程によって形成されることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項７】
前記スペーサ領域外の領域の好ましい透過率が７．１％未満であることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項８】
前記スペーサ領域外の領域の最適化された透過率が１．３１％未満であることを特徴とする請求項７の液晶表示装置。
【請求項９】
前記スペーサ領域は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に対応して配置されていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記スペーサ領域は、補助コンデンサ電極に対応して配置されていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項１１】
カラーフィルタが付加されており、
そのカラーフィルタは、ピクセル領域に対応して配置されており、
前記スペーサ領域は、そのカラーフィルタで被覆されていないことを特徴とする請求項２の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記カラーフィルタは、光吸収材を含んでいることを特徴とする請求項１１の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記スペーサの高さは、第１基板と第２基板が規定しているセルギャップの高さよりも大きいことを特徴とする請求項１１の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１基板と前記第２基板のそれぞれは調整薄膜を備えており、
前記セルギャップは、その２枚の調整薄膜の間の平均距離であることを特徴とする請求項１１の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記スペーサは、不透明な材料によって形成されていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置
【請求項１６】
前記不透明な材料は、黒色樹脂であることを特徴とする請求項１５の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記パターンは、複数の第１開口部と複数の第２開口部を備えており、
前記スペーサは、その第１開口部に対応して前記間隙内に位置している複数の第１突起構造体と、その第２開口部に対応して前記間隙内に位置している複数の第２突起構造体を備えており、
前記第１開口部の大きさは、前記第２開口部の大きさとは異なっており、
前記第１突起構造体の高さは、前記第２突起構造体の高さとは異なっていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項１８】
第１基板と第２基板を用意する工程と、
第２基板の内面または外面に、複数のスペーサ領域を画定するマスクパターンを形成する工程と、
第２基板の内面にフォトレジスト層を形成する工程と、
第２基板の外面に光を照射する工程と、
フォトレジスト層を現像することによって複数のスペーサを形成する工程と、
を備える液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
間隙を形成して第１基板と第２基板を結合する工程と、
その間隙に液晶物質を注入する工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
第１基板または第２基板上に液晶物質を滴下する工程と、
第１基板および第２基板を結合して第１基板と第２基板の間に液晶物質を封止する工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記マスクパターンは、ブラックマトリックスであることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記マスクパターンは、カラーフィルタであることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記マスクパターンは、第１金属であることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２４】
前記マスクパターンは、第２金属であることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２５】
前記マスクパターンは、複数の第１開口部と複数の第２開口部を備えており、
前記第１開口部の大きさは、前記第２開口部の大きさとは異なり、
前記第１開口部におけるフォトレジスト層の露光深さは、前記第２開口部におけるフォトレジスト層の露光深さとは異なり、
フォトレジスト層を現像することによって、第１開口部に対応する複数の第１突起構造体と第２開口部に対応する複数の第２突起構造体を形成する工程をさらに備え、
前記第１突起構造体の高さは、前記第２突起構造体の高さとは異なることを特徴とする請求項１８の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２６】
透明な基板と、
その透明な基板上に配置されており、その透明な基板の一部を露出することによって複数のスペーサ領域と複数のピクセル領域を画定しているブラックマトリックスと、
ピクセル領域上に配置されている複数のカラーフィルタと、
スペーサ領域上に配置されている複数のスペーサと、
を備える液晶表示装置のカラーフィルタ基板。
【請求項２７】
前記ブラックマトリックスと前記カラーフィルタと前記スペーサの上に配置されている調整薄膜が付加されていることを特徴とする請求項２６の液晶表示装置のカラーフィルタ基板。
【請求項２８】
前記カラーフィルタと前記ブラックマトリックスと前記スペーサ領域の上に配置されている共通電極が付加されていることを特徴とする請求項２６の液晶表示装置のカラーフィルタ基板。
【請求項２９】
前記スペーサ領域は、複数の第１開口部と複数の第２開口部を備えており、
第１開口部に対応して透明な基板上に位置している複数の第１突起構造体と、
第２開口部に対応して透明な基板上に位置している複数の第２突起構造体が付加されており、
第１突起構造体の高さは、第２突起構造体の高さとは異なっていることを特徴とする請求項２６の液晶表示装置のカラーフィルタ基板。
【請求項３０】
第１表面とそれに対応する第２表面を備える透明な基板を用意する工程と、
第１表面上に、透明な基板の一部を露出することによって複数のスペーサ領域および複数のピクセル領域を画定するブラックマトリクスを形成する工程と、
ピクセル領域上に複数のカラーフィルタを形成する工程と、
透明な基板の第１表面上にフォトレジスト層を形成する工程と、
透明な基板の第２表面に光を照射する工程と、
フォトレジスト層を現像して複数のスペーサを形成する工程と、
を備える液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３１】
前記ブラックマトリックスと前記カラーフィルタと前記スペーサの上に調整薄膜を配置する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３０のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３２】
前記カラーフィルタと前記ブラックマトリックスと前記スペーサの上に共通電極を配置する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３０のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３３】
透明な基板を備える第１基板と、
その透明な基板上に配置されており、その透明な基板を部分的に露出することによって複数のスペーサ領域と複数のピクセル領域を画定しているブラックマトリックスと、
第１基板と結合しており、複数のピクセル電極を備えているトランジスタ基板と、
第１基板とトランジスタ基板の間に配置されている液晶物質と、
を備える液晶表示装置。
【請求項３４】
前記第１基板は、前記ピクセル領域に対応して配置されている複数のカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項３３の液晶表示装置。
【請求項３５】
前記ブラックマトリックスと前記カラーフィルタと前記スペーサの上に配置されている調整薄膜が付加されていることを特徴とする請求項３４の液晶表示装置。
【請求項３６】
前記第１基板は、カラーフィルタとブラックマトリックスとスペーサ領域の上に配置されている共通電極をさらに備えていることを特徴とする請求項３４の液晶表示装置。
【請求項３７】
前記スペーサの高さは、第１基板とトランジスタ基板が規定しているセルギャップの高さよりも大きいことを特徴とする請求項３３の液晶表示装置。
【請求項３８】
第１基板とトランジスタ基板のそれぞれは調整薄膜を備えており、
前記セルギャップは、その２枚の調整薄膜の間の平均距離であることを特徴とする請求項３３の液晶表示装置。
【請求項３９】
第１表面と第２表面を備える透明な基板を用意する工程と、
第１表面上に、その透明な基板を部分的に露出することによって、複数のスペーサ領域と複数のピクセル領域を画定するブラックマトリックスを形成する工程と、
ピクセル領域上に複数のカラーフィルタを形成する工程と、
透明な基板の第１表面上にフォトレジスト層を形成する工程と、
透明な基板の第２表面に光に照射する工程と、
フォトレジストを現像することによって、スペーサ領域の上に複数のスペーサを形成する工程と、
複数のピクセル電極を備えるトランジスタ基板を用意する工程と、
トランジスタ基板と透明な基板を結合する工程と、
トランジスタ基板と透明な基板の間に液晶物質を充填する工程と、
を備える液晶表示装置の製造方法。
【請求項４０】
前記ブラックマトリックスと前記カラーフィルタと前記スペーサの上に調整薄膜を配置する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３９のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４１】
前記カラーフィルタと前記ブラックマトリックスと前記スペーサの上に共通電極を配置する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３９のカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置とその製造方法に関する。特に、液晶表示装置の構造体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置（ＬＣＤ）は、一般的に一対の基板を備えている。一対の基板は、互いに間隔をおいて平行に配置されている。通常、一対の基板の間の間隙は、液晶セルギャップ、あるいは単にセルギャップと称される。液晶物質は、一対の基板の間のセルギャップに充填される。液晶物質は、外部の電気信号に反応して、その光学特性を変化させる。電気信号は、基板の内面に配置されている複数の電極によって制御される。複数の電極を配置することによって、例えば所定の文字群や記号群を表示する液晶表示装置を具現化することができる。あるいは、複数の電極をマトリクス状に配置することによって、画像を表示する液晶表示装置を具現化することができる。画像は、基本的に多数のピクセル表示装置によって表示されるといえる。各ピクセル表示装置を選択的に動作させることによって、無数のバリエーションが可能となり、画像を表示することができる。
【０００３】
液晶表示装置では、セルギャップに僅かな誤差が生じると、表示画像の乱れ（いわゆるムラ）が生じてしまう。例えば、指先で僅かに触れると、その圧力によってセルギャップが僅かに狭くなり、表示画像の黒表示点のコントラストや強度やその他の特性が低下してしまう。そのことから、セルギャップは、正確かつ均一に維持される必要がある。
【０００４】
図１に示すように、従来の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板６１、カラーフィルタ（ＣＦ）基板７１およびこの２枚の基板の間に配置されている液晶物質６９を備えている。セルギャップは、薄膜トランジスタ基板６１とカラーフィルタ基板７１の間に配置されている複数のスペーサ７９によって保持されている。従来の液晶表示装置では、大きさの等しいスペーサ７９をセルギャップ内に散布するという技術が採用されている。この場合、スペーサ７９が任意に分布することとなるが、その分布密度が部分的に不規則になるという問題が生じる。スペーサ７９を均一に分布させるとともにセルギャップを均一に維持するために、非常に多数のスペーサがしばしば利用される。また、従来技術によると、スペーサ７９は、表示パネルの不活性領域と活性領域の両方に位置することとなる。ここで、活性領域とは、一対の電極の間に位置する領域であり、液晶物質が選択的に活性化される領域である。一方、不活性領域とは、一対の電極が設けられていない領域であって、選択的に活性化されない領域である。
【０００５】
従来のスペーサに関する技術を利用した液晶表示装置では、不可避的に、いくつかの好ましくない特徴が発現してしまう。例えば、スペーサが活性領域に位置していると、スペーサの周縁の近傍において、コントラストの減少や光漏れの発生等といった問題が多く発生する。
【０００６】
特許文献１には、スペーサを散布する工程を必要とすることがなく、スペーサを均一に配置することによって、セルギャップを均一に維持することができるという技術を利用した液晶表示装置が記載されている。図２に示すように、この液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板３０と、カラーフィルタ基板４０と、これらの一対の基板３０、４０の間に封止されている液晶層４９を備えている。カラーフィルタ基板４０上には、突起状にスペーサ４５が形成されている。このスペーサ４５の高さは約４μｍであり、セルギャップを均一に維持するために設けられている。
【０００７】
一般に、液晶表示装置のセルギャップは、一対の基板のそれぞれに設けられている液晶の配向方向を調整する調整薄膜の間の平均距離となる。そして、その平均距離は、一対の基板を組み合わせた後のスペーサの高さに等しくなる。
従来技術、例えば特許文献１においても、ガラス基板４１の上に、カラーフィルタ４３を介在させてスペーサ４５を形成している。
【０００８】
図３は、直径が２０μｍである円柱形状のスペーサの応力−歪線図を示している。図中Ａのグラフは、スペーサをガラス基板上に直接的に配置した場合を示しており、図中Ｂのグラフは、スペーサをガラス基板上にカラーフィルタを介在させて配置した場合を示している。グラフＡが示すように、ガラス基板上に直接配置されている場合では、スペーサはほぼ全域に亘って弾性的な変形挙動を示す。一方において、グラフＢが示すように、カラーフィルタが介在している場合では、スペーサは部分的に弾性的な挙動を示すこととなり、スペーサから荷重を除去した後でも永久ひずみｄが残ってしまう。液晶表示装置に加えられる荷重（圧力または応力）が、永久ひずみを発生させるのに十分な大きさとなると、ガラス基板上に形成されているスペーサとカラーフィルタの全高は変化してしまう。言い換えると、比較的大きな圧力が液晶表示パネルに加えられた後には、セルギャップの均一性が崩れてしまい、表示画像にムラが発生するという現象が生じてしまう。
【０００９】
液晶表示装置において、一対の基板の間に液晶物質を充填する技術には、多数の手法が開発されている。例えば、第１に、薄膜トランジスタや回路やカラーフィルタ等の表示パネルに必要な構成を形成する。次に、エポキシ樹脂を利用して２枚の基板を積層する。このとき、一対の基板の間隙を５μｍに調節する。次に、積層した一対の基板を、液晶物質を入れた容器とともに真空室内に置く。一対の基板間は、真空状態となる。次に、積層した一対の基板を液晶容器内へと移動し、一対の基板間の真空状態を破壊する。液晶物質は、毛細管現象と基板間の内外の圧力差によって、一対の基板間にゆっくりと注入されていく。
【００１０】
近年、液晶滴下法と称される、より先進的な充填技術が開発されている。この技術では、２枚の基板を積層する前に、液晶物質を一方の基板上に滴下する。特許文献２には、液晶滴下法を利用した液晶表示装置の製造方法が記載されている。
液晶滴下法では、スペーサの弾性が非常に重要な因子となる。スペーサが過少である場合や、スペーサの弾性変形があまりに大きい（即ち、スペーサ弾性係数が非常に小さい）場合には、液晶の体積が過度に増加しやすくなり、重力ムラを引き起こしてしまう。一方において、スペーサが過多である場合や、スペーサの弾性変形があまりに小さい（即ち、スペーサ弾性係数が非常に大きい）場合には、液晶の体積が過度に減少しやすくなり、気泡が発生してしまう。理論的には、優れたオペレーションウインドウを得るために、高さが大きなスペーサを用いることがこのましい。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０３０２１１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２６３，８８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一つの目的は、マスクパターンの開口部の大きさを調節することによって、異なる高さの突起構造体を形成する方法を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、異なる高さのスペーサを同時に形成することによって、液晶表示装置のセルギャップを均一に維持することを可能とする液晶表示装置の構造体と、その製造方法を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、スペーサの形成と同時に液晶の配向方向を調整する調整突起を形成することによって、製造工程や製造原価を低減することが可能な液晶表示装置とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による突起構造体を製造する方法では、カラーフィルタ（ＣＦ）基板または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を用意する工程を備えている。カラーフィルタ基板または薄膜トランジスタ基板には、複数の開口部を画定しているマスクパターンが形成されている。次に、用意したカラーフィルタ基板または薄膜トランジスタ基板の上にフォトレジスト層を形成する。次に、基板の反対側からフォトレジスト層へ背面露光を実施する。
【００１３】
本発明による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、液晶層と、複数の第１突起構造体と、複数の第２突起構造体を備えている。第１基板と第２基板は、間隙を形成して積層される。第２基板にはマスクパターンが形成されている。マスクパターンは、大きさの異なる複数の第１開口部と第２開口部を画定している。液晶層は、第１基板と第２基板の間の間隙に配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は、第１基板と第２基板の間の間隙に配置されている。第１突起構造体は、第１開口部に対応して配置されており、第２突起構造体は第２開口部に対応して配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は異なる高さで形成されている。
【００１４】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１基板と第２基板を用意する工程を備えている。その第２基板上にはマスクパターンが形成されている。そのマスクパターンには、複数の第１第１開口部と、第１開口部と大きさの異なる複数の第２開口部が形成されている。この製造方法は、第２基板上にフォトレジスト層を形成する工程と、基板の反対側からフォトレジスト層上に背面露光を実施する工程を備えている。このとき、第１開口部におけるフォトレジスト層の露光深さと、第２開口部におけるフォトレジスト層の露光深さは異なることとなる。この製造方法は、フォトレジスト層を現像する工程を備えている。このとき、複数の第１開口部に対応して複数の第１突起構造体が形成されるとともに、第２開口部に対応して複数の第２突起構造体が形成される。第１突起構造体と第２突起構造体は異なる高さで形成される。
【００１５】
本発明による一つのカラーフィルタ基板は、透明な基板と、ブラックマトリックスと、複数のカラーフィルタと、複数の第１突起構造体と、複数の第２突起構造体を備えている。ブラックマトリックスは、透明な基板上に配置されており、透明な基板を部分的に露出させることによって、複数の第１開口部と第２開口部とピクセル領域を画定している。第１開口部と第２開口部は、大きさが異なっている。カラーフィルタは、ピクセル領域に配置されている。第１突起構造体および第２突起構造体は、透明な基板上に配置されている。第１突起構造体は第１開口部に対応して配置されている。第２突起構造体は第２開口部に対応して配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は、高さが異なっている。
【００１６】
本発明によるカラーフィルタ基板を製造する一つの方法は、透明な基板を用意する工程と、透明な基板上にブラックマトリックスを形成する工程を備えている。ブラックマトリクスには、複数の第１開口部と複数の第２開口部と複数のピクセル領域を画定して、第１開口部と第２開口部は透明な基板を部分的に露出させる。第１開口部と第２開口部は異なる大きさとする。次に、この製造方法は、ピクセル領域に複数のカラーフィルタを形成する工程と、透明な基板上にフォトレジスト層を形成する工程と、透明な基板の反対側からフォトレジスト層上に背面露光を実施する工程を備えている。このとき、ブラックマトリクスとカラーフィルタは、フォトマスクとして機能する。第１開口部におけるフォトレジスト層の露光深さと、第２開口部におけるフォトレジスト層の露光深さは異なることとなる。次に、この製造方法は、フォトレジスト層を現像する工程を備えている。このとき、複数の第１開口部に対応して複数の第１突起構造体が形成されるとともに、第２開口部に対応して複数の第２突起構造体が形成される。第１突起構造体と第２突起構造体は異なる高さで形成される。
【００１７】
本発明による他の一つカラーフィルタ基板は、透明な基板と、ブラックマトリックスと、複数のカラーフィルタと、複数の第１突起構造体と、複数の第２突起構造体を備えている。ブラックマトリックスは、透明な基板上に配置されており、透明な基板を部分的に露出させることによって、複数の第１開口部と複数のピクセル領域を画定している。カラーフィルタは、ピクセル領域に配置されている。カラーフィルタには、複数の第２開口部が形成されている。第１開口部と第２開口部は、大きさが異なっている。第１突起構造体と第２突起構造体は、透明な基板上に配置されている。第１突起構造体は第１開口部に対応して配置されており、第２突起構造体は第２開口部に対応して配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は、高さが異なっている。
【００１８】
本発明によるカラーフィルタ基板を製造する他の一つの方法は、透明な基板を用意する工程と、透明な基板上にブラックマトリックスを形成する工程を備えている。ブラックマトリックスには、複数の第１開口部と複数のピクセル領域を画定して、第１開口部によって透明な基板を部分的に露光させる。次に、この製造方法は、ピクセル領域に複数のカラーフィルタを形成する工程を備えている。カラーフィルタには、複数の第２開口部を形成し、第２開口部によって透明な基板を部分的に露出させる。第１開口部と第２開口部は、大きさが異なっている。次に、この製造方法は、透明な基板上にフォトレジスト層を形成する工程と、透明な基板の反対側からフォトレジスト層上に背面露光を実施する工程を備えている。このとき、ブラックマトリクスとカラーフィルタは、フォトマスクとして機能する。第１開口部におけるフォトレジスト層の露光深さと、第２開口部におけるフォトレジスト層の露光深さは異なることとなる。次に、この製造方法は、フォトレジスト層を現像する工程を備えている。このとき、複数の第１開口部に対応して複数の第１突起構造体が形成されるとともに、第２開口部に対応して複数の第２突起構造体が形成される。第１突起構造体と第２突起構造体は異なる高さで形成される。
【００１９】
本発明による他の一つのカラーフィルタ基板は、透明な基板と、ブラックマトリックスと、複数のカラーフィルタと、複数の第１突起構造体と、複数の第２突起構造体を備えている。ブラックマトリックスは、透明な基板上に配置されており、透明な基板を部分的に露出させることによって、複数のピクセル領域を画定している。カラーフィルタは、ピクセル領域に配置されている。カラーフィルタには、複数の第１開口部と複数の第２開口部が形成されている。第１開口部と第２開口部は、大きさが異なっている。第１突起構造体と第２突起構造体は透明な基板上に配置されている。第１突起構造体は、第１開口部に対応して配置されており、第２突起構造体は第２開口部に対応して配置されている。第１突起構造体と第２突起構造体は、高さが異なっている。
【００２０】
本発明によるカラーフィルタ基板を製造する他の一つの方法は、透明な基板を用意する工程と、透明な基板上にブラックマトリックスを形成する工程を備えている。ブラックマトリクスは、複数のピクセル領域を画定する。次に、この製造方法は、ピクセル領域に複数のカラーフィルタを形成する工程を備えている。カラーフィルタには、複数の第１開口部と複数の第２開口部を形成し、第１開口部と第２開口部によって透明な基板を部分的に露出させる。第１開口部と第２開口部は、大きさが異なっている。次に、この製造方法は、透明な基板上にフォトレジスト層を形成する工程と、透明な基板の反対側からフォトレジスト層上に背面露光を実施する工程を備えている。このとき、ブラックマトリクスとカラーフィルタは、フォトマスクとして機能する。第１開口部におけるフォトレジスト層の露光深さと、第２開口部におけるフォトレジスト層の露光深さは異なることとなる。次に、この製造方法は、フォトレジスト層を現像する工程を備えている。このとき、複数の第１開口部に対応して複数の第１突起構造体が形成されるとともに、第２開口部に対応して複数の第２突起構造体が形成される。第１突起構造体と第２突起構造体は異なる高さで形成される。
【００２１】
本発明によると、高さが異なるスペーサを、ガラス基板上に直接的に配置することができる。それにより、液晶表示装置に圧力または力が加えられたときでも、セルギャップを維持することができる。
本発明によると、マスクパターンの開口部の大きさによって露光の深さを調節することから、スペーサや液晶の配向方向を調整する調整突起として機能する突起構造体を、異なる高さで同時に形成することができる。それにより、製造工程を簡単化することや、製造原価を低減することが可能となる。
本発明によると、滴下される液晶体積のオペレーションウインドウを拡大して、液晶滴下法を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の上述した目的やその他の目的は、以下に説明するとともに図面に例示した様々な好ましい実施形態によって、当業者が十分に理解できるものとなるであろう。
【００２３】
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して欲しい。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明を実施したスペーサ基板を示す透視図である。図に示すように、薄膜トランジスタ型（ＴＦＴ）液晶表示装置は、カラーフィルタ（ＣＦ）基板１００を利用している。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、ＣＦ基板１００のピクセルは、３個のサブピクセルを備えている。ピクセルは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板（図示せず）の薄膜トランジスタに対応して配置されている。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中の切断線４ｂ−４ｂによる断面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）中の切断線４ｃ−４ｃによる断面図である。図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ＣＦ基板１００は、例えばガラス基板１２０のような透明な基板と、複数のピクセル領域を画定するためにガラス基板１２０を部分的に被覆しているブラックマトリックス１５０と、スペーサ領域１５２を備えている。ブラックマトリックス１５０は、クロム（Ｃｒ）や酸化クロム（ＣｒＯｘ）のような金属や黒色の樹脂から形成することができる。
【００２５】
液晶表示装置の不活性領域に対応して、ＴＦＴ基板のブラックマトリックス１５０やスペーサ領域１５２には、一般的に、ソースバスや、ドレインバスや、補助コンデンサ電極や薄膜トランジスタ等が配置されている。
液晶表示装置の活性領域に対応して、ピクセル領域はＴＦＴ基板のピクセル電極に対応して位置している。赤色カラーフィルタ１６０ａ、緑色カラーフィルタｌ６０ｂ、青色カラーフィルタ１６０ｃ等のカラーフィルタ１６０は、ピクセル領域において交互に配置されている。よく知られていているように、カラーフィルタ１６０は、種々の配置パターンで配置することができる。
【００２６】
共通電極１４０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）によって形成されている。共通電極１４０は、ブラックマトリックス１５０やカラーフィルタ１６０の上方に配置されている。複数のスペーサ１８０は、共通電極１４０上であって、スペーサ領域１５２内に配置されている。即ち、スペーサ１８０は、共通電極１４０を介在させて、ガラス基板１２０の上に配置されている。よく知られているように、共通電極１４０は、横電界型（ＩＰＳ）液晶表示装置等のような特定のタイプの液晶表示装置では、ＣＦ基板１００に設けられないこともある。
【００２７】
ガラス基板１２０上には、ポリイミドによって配向調整薄膜１７０を形成することができる。配向調整薄膜１７０の厚さは０．１μｍである。配向調整薄膜１７０は、液晶分子を特定方向に配向させるように、フォト配列工程やラビング（摩擦）工程によって形成することができ、それにより更なるラビング工程を不要にすることができる。
【００２８】
本実施形態では、ブラックマトリックス１５０、カラーフィルタ１６０、共通電極１４０、スペーサ１８０の厚みが、それぞれ０．１６μｍ、１．５μｍ、０．１５μｍ、５．８１μｍとなっている。明らかに、スペーサ１８０の高さは、セルギャップよりかなり大きくなっており、オペレーションウインドウの拡大によって液晶滴下法を容易にすることができる。その上、本発明によるスペーサ基板を垂直配向（ＶＡ）型液晶表示装置に採用すると、例えば基板に突起を形成したり細い縫い目状の透明電極（例えばＩＴＯスリット）等を利用したりして構成されている液晶の配向方向を制御するドメイン制御手段を、スペーサ基板によって併せて構成することができる。部分制御装置を持つ垂直配向ＬＣＤ装置の例は、欧州特許公開第０８８４６２６号（Ａ２）明細書に開示されている。
【００２９】
図５を参照して欲しい。図５に示すように、ＬＣＤ装置２００は、ＣＦ基板１００と、ＴＦＴ基板２２０を備えている。ＣＦ基板１００とＴＦＴ基板２００の端部は互いに結合されており、液晶物質２１０を封入するための間隙２１２が形成されている。間隙２１２は、スペーサ１８０によって規定されている均一の間隙（すなわちセルギャップ）を含んでいる。ＴＦＴ基板２２０の構造は、以下のように記述される。まず、ゲート２２４、ゲートライン（スキャンライン）２２５、補助コンデンサライン２２６が、ガラス基板２２２の上に形成されている。次に、絶縁層２３３が、ゲート２２４とゲートライン（スキャンライン）２２５と補助コンデンサライン２２６の上に形成されている。次に、ＴＦＴ経路を構成するために、半導体層２２７が各ゲート２２４の絶縁層２３３の上に形成されている。次に、金属層２２９ａ、２２９ｂが、半導体層２２７の一番上の部分に形成されている。そして、ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するように、金属層２２９ａがソース回路と電気的に接続されており、金属層２２９ｂがピクセル電極２２８と電気的に接続されている。ピクセル電極２２８は、ＩＴＯによって形成されており、絶縁層２３３を介在させて全ての補助コンデンサライン２２６の上に配置されている。調整薄膜２３４が、ソース領域２２９ａとドレイン領域２２９ｂとピクセル電極２２８の上に形成されている。
【００３０】
本発明はまた、ＣＦ基板１００を作成する方法を提供する。図６を参照して欲しい。図６に示すように、平坦な表面をもつ基板１２０を用意する。基板１２０は、ガラス基板が好ましい。高いコントラスト値を実現し、３．５より大きな光学濃度を得ることができるブラックマトリックスを形成するために、ガラス基板１２０上に０．１６μｍの厚さのクロミウム層を形成する。次に、その上にフォトレジスト層を形成する。次に、所定のパターンのフォトマスクを使用して、フォトレジスト層を現像する。フォトレジスト層を現像した後に、クロミウム層にエッチング工程を実施することによって、ブラックマトリックス１５０を形成することができる。ブラックマトリックス１５０には、スペーサ領域１５２を併せて形成する。スペーサ領域１５２は、円形、八角形、多角形、四角形、三角形、正方形に形成することができる。
【００３１】
図７を参照して欲しい。図７に示すように、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ１６０は、ガラス基板１２０上に、赤色の樹脂、緑色の樹脂、青色の樹脂を被覆することによって形成する。カラーフィルタ１６０の厚さは、フォトレジストの原料やカラー強度に依存する。カラーフィルタ１６０の設定厚さは、約１．５μｍであることが好ましい。カラーフィルタ１６０の端部領域は、近接するブラックマトリックス１５０と重なっている。次に、フォトリソグラフィーを利用して、カラーフィルタ１６０の形状を、その下方に位置するブラックマトリックス１５０とスペーサ領域１５２が露出するように加工する。
【００３２】
次に、図８に示すように、約０．１５μｍの厚さのＩＴＯ層を、カラーフィルタ１６０とブラックマトリックス１５０とスペーサ領域１５２上に形成して、共通電極１４０を形成する。
次に、ガラス基板１２０の上にネガ型フォトレジスト層１８２を被覆する。図９に示すように、ネガ型フォトレジスト層１８２は、スペーサ領域１５２にも形成する。次に、ネガ型フォトレジスト層１８２を露光するために、紫外線１８４等の光線をガラス基板に照射する。ネガ型フォトレジスト層１８２は、露光されることによって架橋し、固化して現像液に不溶となる。
【００３３】
現像および硬化プロセスの後、ネガ型フォトレジスト１８２は、約５．８１μｍの高さをもつスペーサ１８０の一つを形成する。よく知られていているように、スペーサ１８０の形は円柱形に限定されることなく、円錐形、八角形、八角ピラミッド形、多角形、多角ピラミッド形、柱状でもよい。カラーフィルタ１６０は、ネガ型フォトレジスト１８２が硬化するのを防ぐために、紫外線１８４を透過しないことが好ましい。それにより、図１０に示すように、カラーフィルタ１６０とブラックマトリックス１５０は、フォトマスクとして機能することとなり、スペーサ１８０を容易に形成することができる。
対応する紫外線の種々の波長に対して、実際の実験から得られた現行のカラーフィルタとＩＴＯとガラス基板の透過率を下の表に示す。
【００３４】
【表１】
2005234570.tif 000003
【００３５】
上記の表では、第１列に、紫外線のＪ線（３３５ｎｍ）、Ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｈ線（４０５ｎｍ）、Ｇ線（４３７ｎｍ）が示されている。第１行には、０．６ｍｍ厚のガラス上に赤色ネガ型フォトレジストとＩＴＯ（２μｍ厚さのＪＳＲ社モデルＮｏ．Ｒ７４５−４）を形成したものと、０．６ｍｍ厚のガラス上に緑色ネガ型フォトレジストとＩＴＯ（２μｍの厚さをもつＪＳＲ社モデルＮｏ．Ｒ７７２−４）を形成したものと、０．６ｍｍ厚のガラス上に青色ネガ型フォトレジストとＩＴＯ（２μｍの厚さのＪＳＲ社モデルＮｏ．Ｒ７６４−４）を形成したものと、ベアガラス（０．６ｍｍ厚さ）にＩＴＯを形成したものと、ベアガラス（０．６ｍｍ厚さ）のみのもの、が示されている。
測定にあたっては、紫外線のＪ線（３３５ｎｍ）、Ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｈ線（４０５ｎｍ）、Ｇ線（４３７ｎｍ）を露光装置のＵＳＨＩＯ１０ＫＷランプから放射させるとともに、ＵＶスペクトルメートル（すなわち、モデルＮｏ．ＵＳＨＩＯ分光放射計ＵＳＲ−４０５）を利用して測定することが好ましい。
【００３６】
上記の表に示すように、赤色ネガ型フォトレジスト＋ＩＴＯや緑色ネガ型フォトレジスト＋ＩＴＯや緑色ネガ型フォトレジスト＋ＩＴＯには、紫外線のＪ線（３３５ｎｍ）を照射したときが最も透過率が小さくなっている。この場合、照射エネルギーが最少となることから、ネガ型フォトレジスト１８２によってスペーサ１８０を形成するために、長期の硬化時間を必要とする。他方、紫外線のＨ線（４０５ｎｍ）やＧ線（４３７ｎｍ）は、はるかに高い透過率を示すことから、ネガ型フォトレジスト１８２を容易に硬化することができる。セルギャップの変化によって液晶物質が堆積するという問題を防止することができる。
【００３７】
紫外線のＩ線（３６５ｎｍ）は、Ｊ線（３３５ｎｍ）やＨ線（４０５ｎｍ）やＧ線（４３７ｎｍ）に対して透過率に差異を有しており、ＩＴＯおよびガラス基板に対してより高い透過率を示し、赤色、緑色、青色のカラーフィルタに対してより低い透過率を示している。ネガ型フォトレジスト１８２を反応させるために３６５ｎｍの波長の紫外線を選ぶことによって、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを含む異なるカラーフィルタがマスクとして自動的に機能し、主に紫外線はスペーサ領域のみを透過することとなり、ネガ型フォトレジストを硬化させてスペーサのみを形成することができる。本発明によれば、スペーサ領域外の領域における好ましい透過率は、７．１％未満であり、最適な透過率は１．３１％未満である。
【００３８】
カラーフィルタ上にフォトレジストが残存する問題を解決するために、吸光材（例えば本実施例による３６５ｎｍの波長を吸収する紫外線吸収材）を、カラーフィルタ（例えば本実施例では赤色と緑色カラーフィルタ）に添加することができる。それにより、紫外線がスペーサ領域内だけを通ることを確実にすることができる。赤色、緑色、青色のカラーフィルタとブラックマトリックスを利用して自動的に機能するフォトマスクを構成することによって、自動的に光はスペーサ領域内のみを透過することとなり、複数のスペーサを形成することができる。次に、図４（Ｂ）に示すように、配向調整薄膜を、ガラス基板１２０の表面上に形成する。
【００３９】
図５に示すように、ＣＦ基板１００は、さらにＴＦＴ基板２２０と組み合わせることができる。このとき、ＣＦ基板１００とＴＦＴ基板２２０の端部を互いに接合して、液晶物質２１０を封入するための間隙２１２を形成する。間隙２１２は、スペーサ１８０によって均一の距離（即ちセルギャップ）に維持されていることが好ましい。液晶物質２１０は、真空吸入法や液晶滴下法によって、ＣＦ基板１００とＴＦＴ基板２２０の間に充填されることが好ましい。最後に、本発明による液晶装置は、偏光板をＣＦ基板１００上とＴＦＴ基板２２０上に取付けることによって完成する。
【００４０】
本発明では、スペーサ１８０が、ガラス基板１２０の上に直接的に配置されている。また、スペーサ１８０は極めて柔軟である。液晶表示装置に外圧を加えると、スペーサ１８０の形状は変化する。力または圧力が開放されると、スペーサ１８０の形状は、その柔軟な性質によって原寸に復帰する。それにより、セルギャップの均一性や表示色の均衡が維持される。スペーサ１８０の高さを大きくすることによって、液晶滴下法のオペレーションウインドウはさらに広がる。
【００４１】
図１１を参照して欲しい。図１１は、本発明の他の一つの実施態様によるＣＦ基板５００を示す透視図である。ＣＦ基板５００は、ＣＦ基板１００と基本的に類似しているが、複数のスペーサ５８０がカラーフィルタ５６０の範囲内に配置されている。ＣＦ基板５００の製造では、まずガラス基板５２０上に、ブラックマトリックス５５０を配置する。ブラックマトリックス５５０は、ガラス基板５２０を部分的に露出することによって、複数のピクセル領域、即ちカラーフィルタ領域を画定する。次に、複数のカラーフィルタ５６０をカラーフィルタ領域に配置する。ここで、カラーフィルタ領域には、複数のスペーサ領域５５２を画定するための複数の開口部を形成する。次に、ネガ型フォトレジスト層の形成と現像によって複数のスペーサ５８０を形成する。このとき、スペーサ領域５５２が光線を透過することによって、ネガ型フォトレジスト層の一部が硬化して、スペーサ５８０が形成される。本実施形態では、スペーサ領域５５２がピクセル領域内に位置しているので、スペーサ５８０を形成する材料の色をそのカラーフィルタ領域の色と合わせることで、ディスプレイの透過率を上げることができる。
【００４２】
図１２を参照して欲しい。図１２は、本発明による液晶表示装置７００を示す透視図である。図１２に示すように、液晶表示装置７００は、液晶表示装置２００と同様に、ＴＦＴ基板６２０を備えている。ここで、ＴＦＴ基板６２０は、透明な基板６２２と、ゲート電極６２４と、ソース６２９と、ピクセル電極６２８（ＩＴＯによって形成されている）を備えている。ゲート電極６２４とソース６２９とピクセル電極６２８は、従来技術と同様、透明な基板６２２上に形成されている。一般に、ゲート電極６２４はスキャンラインに接続しており、第１の金属をフォトエッチングすることによって形成することができる。一方、ソース６２９はデータラインに接続しており、第２の金属をフォトエッチングすることによって形成することができる。ＴＦＴ基板６２０のピクセル電極６２８の上方に、複数のカラーフィルタ６６０が形成されている。複数のカラーフィルタ６６０の領域には、複数のスペーサ６８０が形成されている。
【００４３】
ＴＦＴ基板６２０の製造では、ピクセル電極６２８上に複数のカラーフィルタ６６０を形成する。カラーフィルタ６６０は、複数のピクセル領域を画定するために、ピクセル電極６２８の一部を露出させている。即ち、カラーフィルタ６６０には、ピクセル電極６２８を露出させて複数のスペーサ領域６５２を画定するために、複数の開口部が形成されている。ネガ型フォトレジスト層の形成と現像によって、複数のスペーサ６８０を形成する。このとき、紫外線は透明な基板６２２の外側から照射する。紫外線はスペーサ領域５５２へ透過することとなり、ネガ型フォトレジスト層の一部を硬化させる。次に、配向調整薄膜６３４を、ソース６２９やカラーフィルタ６６０やスペーサ６８０の表面上に形成する。
【００４４】
ＴＦＴ基板６２０を、もう一つの基板６２３と接合することによって、液晶表示装置７００を形成することができる。このとき、ＴＦＴ基板６２０と基板６２３の端部を互いに接合して、液晶物質６１０を封入するための間隙６１２を形成する。図に示すように、間隙６１２は、スペーサ６８０によって均一の距離（即ちセルギャップ）に維持されていることが好ましい。そして、２枚の偏光子（図示せず）を用意して、ＴＦＴ基板６２０の外側表面と基板６２３の外側表面のそれぞれに配置することができる。
【００４５】
図１３を参照して欲しい。図１３は、本発明のもう一つの実施態様によるＣＦ基板８００を示す透視図である。図中の対応する符号が示すように、ＣＦ基板５００は、基本的にＣＦ基板１００に類似している。ＣＦ基板８００の製造では、まずガラス基板の上にブラックマトリックス８５０を形成する。ブラックマトリックス８５０は、ガラス基板を部分的に露出することによって、複数のピクセル領域、即ちカラーフィルタ領域と複数の開口部８７８を画定している。次に、カラーフィルタ領域や開口部８７８の上に、複数のカラーフィルタ８６０ａ、８６０ｂ、８６０ｃを形成する。このとき、ガラス基板の一部が露出されるようにして、複数のスペーサ領域８５２を画定する。ネガ型フォトレジスト層の形成と現像を行うと、光線がスペーサ領域８５２を透過してネガ型フォトレジストの一部を硬化することによって、複数のスペーサ８８０が形成される。よく知られているように、スペーサ８８０の位置は、ＴＦＴ基板の薄膜トランジスタ（図示せず）の位置に対応させることができる。
【００４６】
図１４を参照して欲しい。図１４は、本発明のもう一つの実施態様によるＣＦ基板９００を示す透視図である。図の中の対応する符号が示すように、ＣＦ基板９００は、ＣＦ基板１００と基本的に類似している。ＣＦ基板９００の製造では、まずガラス基板の上にブラックマトリックス９５０を形成する。ブラックマトリックス９５０は、ガラス基板を部分的に露出することによって、複数のピクセル領域、即ちカラーフィルタ領域を画定している。次に、カラーフィルタ領域に、複数のカラーフィルタ９６０ａ、９６０ｂ、９６０ｃを形成する。複数のカラーフィルタ９６０ａ、９６０ｂ、９６０ｃには、複数のスペーサ領域９５２を画定するために、ガラス基板の一部を露出させる複数の開口部を形成しておく。ネガ型フォトレジスト層の形成と現像を行うと、光線がスペーサ領域９５２へと透過してネガ型フォトレジストの一部を硬化し、複数のスペーサ９８０が形成される。スペーサ９８０の位置は、ＴＦＴ基板（図示せず）のコンデンサ領域９８７に対応させることができる。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、液晶表示装置が本来から備える構成部材（例えばブラックマトリックスや、カラーフィルタや、スキャンライン、即ち第１金属層や、データライン、即ち第２金属層）を利用することによって、スペーサ領域を画定することができる。これらの構成部材は、スペーサを形成するフォトレジストを露光するために利用する外部光線を透過しない。従って、基板外側のどちら側から露光工程を実施しても、スペーサを基板上に形成することが可能となる。構成部材によって画定したスペーサ領域を利用することによって、スペーサを直接的に形成することができるとともに、更なるフォトマスクを必要とすることがない。さらに、本発明によるスペーサは、従来の球状スペーサや粘着性のスペーサと共に利用することもできる。あるいは、光の漏洩を防ぐために不透明物質（たとえば黒色の樹脂）で形成することもできる。
【００４８】
さらに一般化していえば、本発明は、ＣＦ基板やＴＦＴ基板に形成されている非透明の層を利用してマスクパターンを構成し、背面露光法によってスペーサを形成する方法を開示するものである。この方法を基本として、マスクパターンによって画定される開口部（例えば上述のスペーサ領域）の大きさによって、各開口部におけるフォトレジスト層の露光深さを調節することができる。それにより、高さが異なる異種混成のスペーサを形成することができる。この技術は、高さが異なる異種混成のスペーサを形成することによって、液晶表示装置の圧縮に対する抵抗能力を向上することや、液晶滴下法のオペレーションウインドウを高めることを可能とする。
【００４９】
図１５および１６を参照して欲しい。図１５は、マスク開口部のサイズおよび形状と、そのときの突起構造体の高さとの関係を示す図である。図１６は、図１５に示す様々なフォトマスクの開口部の大きさ示す図である。図１５に示すように、横軸はマスクの開口部の大きさを示しており、垂直軸は突起構造体の高さを示している。マスク開口部の形状は、菱形、長方形、正方形、八角形と変化している。図１６に示すように、マスク開口部の大きさは符号Ｓによって示されている。図１５に示すように、開口部の大きさが異なると、高さが異なる突起構造体が形成される。言い換えると、本発明によれば、フォトマスクの開口部の大きさによって、その位置におけるフォトレジスト層の露光深さを調節し、高さが異なる突起構造体を形成することができる。
【００５０】
本発明によると、このフォトマスクを調節する技術を背面露光法と併せて用いることによって、液晶表示装置の中で高さが異なる高さを持つ突起構造体を形成することができる。突起構造体は、異種混成のスペーサとして利用することができる。高さが異なる突起構造体の形成に関する異なる方法を以下に記す。
【００５１】
図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）を参照して欲しい。図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は、本発明による突起構造体の形成方法を示す図である。
図１７（Ａ）に示すように、基板１０１０を用意する。基板１０１０は、ＣＦ基板やＴＦＴ基板とすることができる。基板１０１０は、対応する表面１０１２および裏面１０１４を備えており、表面１０１２上にはマスクパターン１０２０が形成されている。好ましくは、マスクパターン１０２０（例えば、上述のブラックマトリックスや、カラーフィルタや、スキャンライン、即ち第１金属層や、データライン、即ち第２金属層等で構成することができる）には、上記したスペーサ領域に対応する複数の開口部１０２２が画定されている。
【００５２】
次に、マスクパターン１０２０を被覆するように、基板１０１０の表面上にフォトレジスト層１０３０を形成する。フォトレジスト層１０３０は、図１７（Ｂ）に示すようにネガ型フォトレジスト層である。
次に、図１７（Ｃ）に示すように、基板１０１０の裏面１０１４側からフォトレジスト層１０３０を露光する背面露光法を実施する。ここで、マスクパターン１０２０の開口部１０２２の形状やサイズは、図１５に示す関係図に基づいて選択することができる。例えば、開口部１０２２を正方形に形成することもできるし、開口部１０２２の大きさを調節しておくことで、フォトレジスト層の露光深さを調節することもできる。
【００５３】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、開口部１０２２に対応する複数の突起構造体１０３２を形成するためにフォトレジスト層１０３０を現像する。
【００５４】
もちろん、同じ高さの突起構造体を基板１０１０の上に同時に形成することもできるし、マスクパターン１０２０が大きさの異なる開口部１０２２を備えていれば、露光深さが異なることから、高さが異なる突起構造体１０３２を形成することもできる。
【００５５】
図１８を参照して欲しい。図１８は、高さが異なる突起構造体を備える基板を示す透視図である。図１８に示すように、基板１０１０のマスクパターン１０２０には、第１開口部ｌ０２２ａと第２開口部１０２２ｂが形成されている。第１開口部ｌ０２２ａの大きさは、第２開口部ｌ０２２ｂの大きさとは異なっている。第１開口部１０２２ａと第２開口部１０２２ｂ上に背面露光法およびフォト現像を実行することによって、高さが異なる第１突起構造体１０３２ａと第２突起構造体１０３２ｂを同時に形成することができる。例えば第１突起構造体１０３２ａと第２突起構造体１０３２ｂの間における高さの違いが０．４μｍであると、第１突起構造体１０３２ａと第２突起構造体１０３２ｂをスペーサに利用することによって、高さが異なる異種混成のスペーサを備える液晶表示装置を製造することができる。
【００５６】
図１９に示すように、ブラックマトリックス１５０は、大きさが異なるスペーサ領域１５２ａ、ｌ５２ｂを画定するマスクパターンに用いることができ、フォトレジスト層の形成工程と背面露光工程と現像工程を実施することによって、ＣＦ基板１００上に高さが異なるスペーサ１８０ａ、１８０ｂを形成することができる。
【００５７】
図２０に示すように、カラーフィルタ５６０もまた、大きさが異なるスペーサ領域５５２ａ、５５２ｂを画定するためのマスクパターンとして利用することができる。カラーフィルタ５６０には、そのマスク効果を増大するために、光吸収材を添加することもできる。ブラックマトリクス１５０の場合と同様に、フォトレジスト層の形成工程と背面露光工程と現像工程を実施することによって、ＣＦ基板５００上に高さが異なるスペーサ５８０ａ、５５Ｏｂを形成することができる。
【００５８】
図２１に示すように、ＴＦＴ基板６２０上にカラーフィルタ６６０（例えばアレイ状に配置されているカラーフィルタ）を形成する形態でも、ピクセル電極６２８上に配置されているカラーフィルタ６６０に、大きさが異なるスペーサ領域６５２ａ、６５２ｂを画定して、高さが異なるスペーサ６８０ａ、６８０ｂを形成することができる。
【００５９】
図１９〜図２１に記載されている実施形態に加えて、本発明は、ブラックマトリックスとカラーフィルタを利用して、大きさが異なるスペーサ領域を同時に画定することができる。この場合、ブラックマトリックス上に形成されるスペーサは、ＴＦＴ基板の薄膜トランジスタやスキャンラインやデータラインに対応する位置に形成され、カラーフィルタ上に形成されるスペーサは、ＴＦＴ基板の補助コンデンサ電極に対応する位置に形成されることから、液晶表示装置の口径比への影響を予防することができる。言い換えると、スペーサは、液晶表示装置における不活性領域内に位置することとなる。ここでいう不活性領域とは、例えばソースバス（スキャンライン）やゲートバス（データライン）や補助コンデンサ電極や薄膜トランジスタ等の構成装置が位置する領域を意味する。
【００６０】
スペーサを形成することに加えて、この突起構造体を形成する技術は、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）型液晶表示装置において、ＣＦ基板やＴＦＴ基板上に液晶の配向方向を調整する調整突起を、スペーサと同時に形成することにも利用できる。
【００６１】
図２２を参照して欲しい。図２２は、本発明の好ましい実施形態によるＣＦ基板を示す透視図である。図２２に示すように、ブラックマトリックス１１２０には第１開口部１１２２が形成されており、カラーフィルタ１１３０には第２開口部１１３２が形成されている。第１開口部１１２２の大きさは２０μｍであり、第２開口部１１３２の大きさは１１μｍである。それらの上に形成されている第１突起構造体１１４２と第２突起構造体１１４４の高さは、それぞれ４μｍおよび１．４μｍである。第１突起構造体１１４２と第２突起構造体１１４４の高さの差異は２．６μｍとなっている。基本的に、それら２つの突起構造体の高さの違いは、図１５の関係図から得ることができる。高さが４μｍである第１突起構造体１１４２は、スペーサとして利用することができる。一方、高さが１．４μｍの第２突起構造体１１４４は、液晶の配向方向を調整するために利用することができる。
【００６２】
図２３を参照して欲しい。図２３は、図２２のＣＦ基板１１３０の一部を示す透視図である。図２３に示すように、カラーフィルタ１１３０に形成されている第２開口部１１３２の中に、マスクパターン１１５０を部分的に形成することができる。本発明では、マスクパターン１１５０を形成することによって、第２開口部１１３２におけるフォトレジスト層の露光深さを調節し、第２突起構造体の高さを調節することができる。
【００６３】
さらに、図２２または図２３のブラックマトリックス１１２０は、様々な大きさを画定して、様々な高さのスペーサを形成することができる。それにより、様々な高さのスペーサと配向方向の調整突起の両方を備える液晶表示装置を具現化することができる。
【００６４】
概していえば、本発明は下記の特性や利点を備えている。
（ａ）本発明では、高さが異なるスペーサを利用する。また、ガラス基板上に直接的にスペーサを配置する。それにより、液晶表示装置は、圧力や力が加えられた後でも速やかに本来の状態に復帰することができ、セルギャップを均一に維持することができる。
（ｂ）本発明では、マスクパターンの開口部の大きさによって露光深さを調節することから、高さが異なる突起構造体を一斉に形成することができる。突起構造体は、スペーサや液晶の配向方向を調整する調整突起に利用することができる。マスクの数や製造工程の数を減らすことができることから、生産性を向上するとともに生産コストを低減することができる。
（ｃ）本発明では、高さが異なるスペーサによって、液晶滴下法を容易にすることができる。液晶滴下のオペレーションウインドウを拡大し、生産量を増大することができる。
【００６５】
当業者によれば、本発明による技術に基づいて、上記した装置や方法を様々に変形、変更することが容易であることは自明である。上記した開示は、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】先行技術による球状スペーサを備える液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】先行技術による突起状スペーサをもつ液晶表示装置を示す断面図である。
【図３】ガラス基板の上に直接的に配置されている円柱状スペーサと、ガラス基板上にカラーフィルタが介在して配置されている円柱状スペーサの両者に関する応力−歪曲線図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板を示す平面略図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４ｂ−４ｂ切断線によるカラーフィルタ基板の断面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の４ｃ−４ｃ切断線によるカラーフィルタ基板の断面図である。
【図５】本発明による第１の実施形態による液晶表示装置を示す部分断面図。
【図６】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示す断面図。
【図７】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示す断面図。
【図８】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示す断面図。
【図９】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示す断面図。
【図１０】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示す断面図。
【図１１】本発明による他の実施態様による液晶表示装置を示す部分断面図。
【図１２】本発明の他の実施態様による液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の他の実施態様によるＣＦ基板を示す透視図である。
【図１４】本発明の他の実施態様によるＣＦ基板を示す透視図である。
【図１５】マスク開口部の大きさおよび形状と突起構造体の高さの関係を示す図。
【図１６】図１５の異なるフォトマスク毎に開口部の大きさを示す図。
【図１７】図１７（Ａ）から図１７（Ｄ）は、本発明による突起構造体の形成方法を示す図。
【図１８】高さが異なる突起構造体を備える基板を示す透視図。
【図１９】高さが異なるスペーサを示す透視図である
【図２０】高さが異なるスペーサを示す透視図である
【図２１】高さが異なるスペーサを示す透視図である。
【図２２】本発明の好ましい実施形態によるＣＦ基板を示す透視図。
【図２３】本発明の好ましい実施態様によるＣＦ基板を示す透視図。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【外国語明細書】
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