(57)【要約】      （修正有）【課題】製造コストの増大を招くことなく、セルギャップの調整範囲を拡大可能な液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】マトリクス状に配置された画素からなる有効表示部に複数の着色樹脂層を積層してスペーサを形成する液晶表示装置の製造方法は、第１色用の画素及びスペーサ部に第１着色樹脂層２４Ｇを配置する工程と、第２色用の画素に第２着色樹脂層を配置するとともにスペーサ部に配置された第１着色樹脂層上に第２着色樹脂層２４Ｂを配置する工程とを備え、複数の着色樹脂層の少なくとも１層を配置する工程、例えば２４Ｂは、着色樹脂材料を成膜する工程と、画素に対応した画素パターンとスペーサ部に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを、スペーサ部に対しオフセットさせて位置合わせ露光を行い、形成したスペーサの支持面積Ｓ１２を変えることで、セルギャップの調整を行う。【選択図】図６
2005164757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された画素からなる有効表示部に複数の着色樹脂層を積層して形成されたスペーサを備え、このスペーサを介して貼り合わせた一対の基板間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法であって、
第１色用の画素及びスペーサ部に第１着色樹脂層を配置する工程と、
第２色用の画素に第２着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第１着色樹脂層上に第２着色樹脂層を配置する工程と、を備え、
複数の着色樹脂層の少なくとも１層を配置する工程は、
着色樹脂材料を成膜する工程と、
画素に対応した画素パターンと、スペーサ部に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを、スペーサパターンを前記スペーサ部からオフセットした状態で位置合わせする工程と、
成膜された前記着色樹脂材料を、位置合わせされた前記フォトマスクを介して露光する工程と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
マトリクス状に配置された画素からなる有効表示部に複数の着色樹脂層を積層して形成されたスペーサを備え、このスペーサを介して貼り合わせた一対の基板間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法であって、
第１色用の画素及びスペーサ部に第１着色樹脂層を配置する工程と、
第２色用の画素に第２着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第１着色樹脂層上に第２着色樹脂層を配置する工程と、
前記有効表示部の外周に沿った遮光部に遮光性を有する第３着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第２着色樹脂層上に第３着色樹脂層を配置する工程と、を備え、
複数の着色樹脂層の少なくとも１層を配置する工程は、
着色樹脂材料を成膜する工程と、
画素に対応した画素パターンまたは遮光部に対応した遮光パターンと、スペーサ部に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを、スペーサパターンを前記スペーサ部からオフセットした状態で位置合わせする工程と、
成膜された前記着色樹脂材料を、位置合わせされた前記フォトマスクを介して露光する工程と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記スペーサ部は、配線上に位置し、
前記フォトマスクのオフセット量は、前記スペーサパターン全体が配線上に位置する範囲で設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記フォトマスクのオフセット量は、前記スペーサパターンの少なくとも一部が前記スペーサ部に重なる範囲で設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記フォトマスクのオフセット量は、前記スペーサパターン全体が遮光部上に位置する範囲で設定されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
複数の着色樹脂層の少なくとも２層を配置する際に用いるそれぞれの前記フォトマスクをオフセットする場合には、それぞれの前記フォトマスクを互いに異なる方向にオフセットすることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
複数の着色樹脂層を備えた基板は、さらに、行方向に延在された走査線と、列方向に延在された信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されマトリクス状に配置された画素電極と、を備えたことを特徴とする請求項１または２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、液晶表示装置の製造方法に係り、特に、複数の着色樹脂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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、画素毎に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。
【０００３】
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、画素毎に配置された赤（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。
【０００４】
このような液晶表示装置においては、着色樹脂層をアレイ基板上の各画素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。
【０００５】
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、各画素に配置される赤、緑、青色のそれぞれの着色樹脂層、さらには必要に応じて有効表示部周辺に配置される黒色の着色樹脂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】
【０００６】
上述したように、複数の着色樹脂層を積層することによって柱状スペーサを形成する技術は、工程数の削減により、製造コストを低減できるといったメリットがある。しかしながら、各画素に配置される着色樹脂層や遮光部に配置される着色樹脂層の膜厚は、それぞれに要求される光学特性に基づいて決定される。このため、これらの着色樹脂層を積層した構造の柱状スペーサによって規定されるセルギャップの自由度はきわめて低い。
【０００７】
つまり、このような着色樹脂層は、着色樹脂材料を成膜し、着色樹脂材料に対して位置合わせされたフォトマスクを介して露光し、着色樹脂材料を現像するといった一連のフォトリソグラフィプロセスによって形成されるが、セルギャップを変更するために柱状スペーサの高さを制御するためには、各着色樹脂層を露光するためのフォトマスクにおけるスペーサに対応したスペーサパターンを変更する必要がある。
【０００８】
したがって、液晶層を構成する液晶組成物の変更などによって基板間のセルギャップを変更する必要が生じた場合、スペーサパターンを変更したフォトマスクを別途製作する必要が生じ、製造コストの増大を招くことに繋がる。
【０００９】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、複数の着色樹脂層を積層してなる柱状スペーサを備えた液晶表示装置であって、製造コストの増大を招くことなく、セルギャップの調整範囲を拡大可能な液晶表示装置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】
【００１０】
この発明の第１の様態による液晶表示装置の製造方法は、
マトリクス状に配置された画素からなる有効表示部に複数の着色樹脂層を積層して形成されたスペーサを備え、このスペーサを介して貼り合わせた一対の基板間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法であって、
第１色用の画素及びスペーサ部に第１着色樹脂層を配置する工程と、
第２色用の画素に第２着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第１着色樹脂層上に第２着色樹脂層を配置する工程と、を備え、
複数の着色樹脂層の少なくとも１層を配置する工程は、
着色樹脂材料を成膜する工程と、
画素に対応した画素パターンと、スペーサ部に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを、スペーサパターンを前記スペーサ部からオフセットした状態で位置合わせする工程と、
成膜された前記着色樹脂材料を、位置合わせされた前記フォトマスクを介して露光する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１１】
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、
マトリクス状に配置された画素からなる有効表示部に複数の着色樹脂層を積層して形成されたスペーサを備え、このスペーサを介して貼り合わせた一対の基板間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法であって、
第１色用の画素及びスペーサ部に第１着色樹脂層を配置する工程と、
第２色用の画素に第２着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第１着色樹脂層上に第２着色樹脂層を配置する工程と、
前記有効表示部の外周に沿った遮光部に遮光性を有する第３着色樹脂層を配置するとともに、前記スペーサ部に配置された前記第２着色樹脂層上に第３着色樹脂層を配置する工程と、を備え、
複数の着色樹脂層の少なくとも１層を配置する工程は、
着色樹脂材料を成膜する工程と、
画素に対応した画素パターンまたは遮光部に対応した遮光パターンと、スペーサ部に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを、スペーサパターンを前記スペーサ部からオフセットした状態で位置合わせする工程と、
成膜された前記着色樹脂材料を、位置合わせされた前記フォトマスクを介して露光する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、複数の着色樹脂層を積層してなる柱状スペーサを備えた液晶表示装置であって、製造コストの増大を招くことなく、セルギャップの調整範囲を拡大可能な液晶表示装置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】
【００１３】
以下、この発明の1実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶表示パネル１０を備えている。この液晶表示パネル１０は、アレイ基板１００と、このアレイ基板１００に対向配置された対向基板２００と、アレイ基板１００と対向基板２００との間に配置された液晶層３００とを備えている。
【００１５】
これらアレイ基板１００と対向基板２００とは、液晶層３００を挟持するための所定のセルギャップを形成しつつシール部材１１によって貼り合わせられている。液晶層３００は、アレイ基板１００と対向基板２００との間に封入された液晶組成物によって構成されている。
【００１６】
このような液晶表示パネル１０は、シール部材１１によって囲まれた内側に、画像を表示する有効表示部１２を備えている。この有効表示部１２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。これらの画素は、赤色用の画素ＰＸＲ、緑色用の画素ＰＸＧ、青色用の画素ＰＸＢを含んでいる。
【００１７】
各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、基本的に同一構造であり、それぞれ対応する色の着色樹脂層２４を備えている。すなわち、画素ＰＸＲは、赤色に着色された赤色樹脂層２４Ｒを備えている。画素ＰＸＧは、緑色に着色された緑色樹脂層２４Ｇを備えている。画素ＰＸＢは、青色に着色された青色樹脂層２４Ｂを備えている。これらの着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、赤色、緑色、青色のそれぞれの顔料または染料を含有した感光性樹脂材料によって形成され、それぞれ、赤色、緑色、青色の各色成分の光を透過する。
【００１８】
また、液晶表示パネル１０は、有効表示部１２の外周に沿って額縁状の遮光部１３を備えている。この遮光部１３は、遮光性を有する着色樹脂層ＳＰを備えている。この着色樹脂層ＳＰは、有色樹脂であり、例えば黒色樹脂層である。この着色樹脂層ＳＰは、例えば、黒色の顔料または染料を含有した感光性樹脂材料によって形成されている。
【００１９】
さらに、液晶表示パネル１０は、有効表示部１２の周辺に回路部１４を備えている。この回路部１４は、アレイ基板１００は、ｍ本の走査線Ｙ１〜Ｙｍに駆動信号（走査信号）を供給する走査線駆動回路１８、ｎ本の信号線Ｘ１〜Ｘｎに駆動信号（映像信号）を供給する信号線駆動回路１９などを有している。
【００２０】
有効表示部１２において、アレイ基板１００は、ｍ本の走査線Ｙ１〜Ｙｍ、ｎ本の信号線Ｘ１〜Ｘｎ、ｍ×ｎ個のスイッチング素子１２１、ｍ×ｎ個の画素電極１５１などを備えている。また、有効表示部１２において、対向基板２００は、１個の対向電極２０４を備えている。
【００２１】
各走査線Ｙ（１〜ｍ）は、画素ＰＸの行方向に沿って延在されている。各信号線Ｘ（１〜ｎ）は、画素ＰＸの列方向に沿って延在されている。これら信号線Ｘや走査線Ｙなどの配線Ｗは、アルミニウムや、モリブデン−タングステンなどの遮光性を有する低抵抗材料によって形成されている。この実施の形態では、走査線Ｙはモリブデン−タングステンによって形成され、信号線Ｘは主にアルミニウムによって形成されている。
【００２２】
各スイッチング素子１２１は、各画素ＰＸにおいて、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部近傍に配置されている。スイッチング素子１２１は、例えばポリシリコン膜からなる半導体層を有するｎチャネル型の薄膜トランジスタである。
【００２３】
このスイッチング素子１２１のゲート電極Ｇは、走査線Ｙに接続されている（あるいは走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチング素子１２１のドレイン電極Ｄは、半導体層のドレイン領域にコンタクトするとともに信号線Ｘに接続されている（あるいは信号線Ｘと一体的に形成されている）。スイッチング素子１２１のソース電極Ｓは、半導体層のソース領域にコンタクトするとともに画素電極１５１に接続されている。
【００２４】
画素電極１５１は、有効表示部１２においてマトリクス状に配置されている。各画素電極１５１は、各画素ＰＸにおいて、スイッチング素子１２１に接続されている。この画素電極１５１は、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）などの光透過性を有する導電部材によって形成されている。
【００２５】
対向電極２０４は、すべての画素ＰＸに対して共通に配置されており、液晶層３００を介してｍ×ｎ個の画素電極１５１すべてに対向する。この対向電極２０４は、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電部材によって形成されている。
【００２６】
すなわち、図２に示した構造の液晶表示パネル１０では、アレイ基板１００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板１０１を用いて構成され、有効表示部１２において、走査線及び信号線などの各種配線Ｗ、スイッチング素子１２１、対応する色の画素ＰＸ毎にスイッチング素子１２１を覆うように配置された着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置され着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を貫通するスルーホール２６を介して対応するスイッチング素子１２１に接続された画素電極１５１、複数の画素電極１５１全体を覆うように配置された配向膜１０３などを備えている。また、アレイ基板１００は、遮光部１３において、黒色樹脂層ＳＰを備えている。一方で、対向基板２００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板２０１を用いて構成され、有効表示部１２において、対向電極２０４、対向電極２０４全体を覆うように配置された配向膜２０５などを備えている。液晶表示パネル１０におけるアレイ基板１００の外面には、偏光板ＰＬ１が設けられているとともに、対向基板２００の外面には、偏光板ＰＬ２が設けられている。
【００２７】
このような液晶表示装置において、バックライトユニット４００から出射された光は、液晶表示パネル１０をアレイ基板１００の外面側から照明する。液晶表示パネル１０におけるアレイ基板１００側の偏光板ＰＬ１を通過して液晶表示パネル１０の内部に入射した光は、液晶組成物３００を介して変調され、対向基板２００側の偏光板ＰＬ２によって選択的に透過される。これにより、液晶表示パネル１０の表示領域１０２に画像が表示される。
【００２８】
ところで、アレイ基板１００は、対向基板２００との間に所定のセルギャップを形成するための柱状スペーサ３１を備えている。この柱状スペーサ３１は、複数の着色樹脂層を積層することによって形成されている。
【００２９】
すなわち、柱状スペーサ３１は、配線Ｗ上に位置する所定のスペーサ部３２に配置されている。図２に示した例では、柱状スペーサ３１は、対向基板２００側に向かって複数の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰを積層することによって形成されている。ここでは、柱状スペーサ３１は、赤色樹脂層２４Ｒを最下層とし、赤色樹脂層２４Ｒ上に配置された緑色樹脂層２４Ｇ、緑色樹脂層２４Ｇ上に配置された青色樹脂層２４Ｂ、さらに、青色樹脂層２４Ｂ上に配置された黒色樹脂層ＳＰからなる４層の積層体として構成されている。
【００３０】
なお、この柱状スペーサ３１は、必ずしも図２に示した順序で複数の着色樹脂層を積層する必要はなく、また、必ずしも４層の積層体として構成する必要もない。例えば、柱状スペーサ３１は、赤色樹脂層２４Ｒを最下層とし、赤色樹脂層２４Ｒ上に配置された緑色樹脂層２４Ｇ、緑色樹脂層２４Ｇ上に配置された青色樹脂層２４Ｂからなる３層の積層体として構成されてもよい。
【００３１】
また、着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰは、アレイ基板１００に配置したが、対向基板２００に配置しても良い。この場合、柱状スペーサ３１は、対向基板２００において、アレイ基板１００側に向かって複数の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰを積層することによって形成される。また、着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）とＳＰとをそれぞれ別々の基板に配置しても良い。
【００３２】
このような構造の柱状スペーサ３１は、当然のことながら、各着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰを形成するフォトリソグラフィプロセスにて同時に形成される。すなわち、着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のそれぞれは、図３に示すように、着色樹脂材料を成膜する工程（ＳＴ１）、画素ＰＸに対応した画素パターン及びスペーサ部３２に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを成膜された着色樹脂材料に対して位置合わせする工程（ＳＴ２）、成膜された着色樹脂材料を位置合わせされたフォトマスクを介して露光する工程（ＳＴ３）、露光された着色樹脂材料を現像する工程（ＳＴ４）、現像された着色樹脂材料を焼成する工程（ＳＴ５）などを経て形成される。なお、着色樹脂層ＳＰは、遮光部１３に対応した遮光パターンとスペーサ部３２に対応したスペーサパターンとを有するフォトマスクを用いて露光される。
【００３３】
この実施の形態において、柱状スペーサ３１を構成する少なくとも１層の着色樹脂層を形成する工程では、位置合わせ工程（ＳＴ２）において、図４に示すように、フォトマスクＰＭのスペーサパターン３２Ｐをスペーサ部３２からオフセットした状態で位置合わせする。
【００３４】
ここで、オフセットとは、スペーサ部３２の中心（重心）３２Ｃと、スペーサパターン３２Ｐの中心（重心）３２ＰＣとがずれた状態に相当する。なお、スペーサパターン３２Ｐの中心３２ＰＣは、スペーサ部３２上に投影された投影パターン３３の中心（重心）３３Ｃと一致するものとする。
【００３５】
例えば、図５に示すような３層積層体からなる柱状スペーサ３１の場合、すべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する工程において、フォトマスクをそのスペーサパターンがスペーサ部３２に一致するように位置合わせする。すなわち、すべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を露光するためのフォトマスクは、それぞれのスペーサパターンの中心がスペーサ部の中心に一致するように位置合わせされる。
【００３６】
これにより、柱状スペーサ３１を構成するすべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の中心は、スペーサ部３２の中心を通って延びる法線Ｚ上に位置することになる。しかも、下層の着色樹脂層より上層の着色樹脂層の底面積を小さく設定することにより、上層の着色樹脂層は、下層の着色樹脂層を覆うことがなく、上層の着色樹脂層全体が下層の着色樹脂層上に形成される。
【００３７】
このようにして形成された柱状スペーサ３１は、３層の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）それぞれの膜厚の総計と略同等の高さＨ１１を有することになる。また、この柱状スペーサ３１による基板の支持面積Ｓ１１は、最上層の着色樹脂層２４Ｂの上面積に実質的に等しい。
【００３８】
これに対して、図６に示すような３層積層体からなる柱状スペーサ３１の場合に、例えば、最上層の青色樹脂層２４Ｂを形成する工程において、フォトマスクをそのスペーサパターンがスペーサ部３２からオフセットした状態で位置合わせする。ここで用いたフォトマスクは、図５に示したような構造の柱状スペーサの青色樹脂層を形成する際に用いたものと同一である。
【００３９】
これにより、赤色樹脂層２４Ｒ及び緑色樹脂層２４Ｇの中心は、スペーサ部３２の中心を通って延びる法線Ｚ上に位置することになるが、青色樹脂層２４Ｂの中心は、法線Ｚからオフセット量分だけ外れることになる（オフセット配置）。図６に示した例では、青色樹脂層２４Ｂは、図面内において、法線Ｚに対して右側にずれた状態で緑色樹脂層２４Ｇ上に積層される。したがって、青色樹脂層２４Ｂは、下層の緑色樹脂層２４Ｇ（場合によってはさらに下層の赤色樹脂層２４Ｒ）の一部を覆うように配置されることになる。
【００４０】
このようにして形成された柱状スペーサ３１は、３層の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）それぞれの膜厚の総計と略同等の高さＨ１２を有し、実質的に図５に示した柱状スペーサの高さＨ１１と等しい。しかしながら、青色樹脂層２４Ｂのオフセットに伴ってその一部が緑色樹脂層２４Ｇ上から外れる。このため、このような構造の柱状スペーサ３１による基板の支持面積Ｓ１２、すなわち、緑色樹脂層２４Ｇ上に配置された青色樹脂層２４Ｂの上面積は、図５に示した柱状スペーサの支持面積Ｓ１１より小さくなる。
【００４１】
これは、有効表示部１２における柱状スペーサ３１の密度が小さくなることを意味する。すなわち、単位面積あたりの柱状スペーサ３１による支持面積Ｓによって定義される密度は、柱状スペーサ３１を構成する少なくとも１層の着色樹脂層をオフセット配置することで制御可能である。
【００４２】
図６に示したような支持面積Ｓ１２の小さな柱状スペーサ３１は、図５に示したような支持面積Ｓ１１の柱状スペーサ３１と比較して支持強度が低い、すなわち弾性が高い。このため、一対の基板を加圧しながら貼り合わせる際に、小さな支持面積を有する柱状スペーサ３１は大きく潰れ、結果として一対の基板間に形成されるセルギャップが小さくなる。
【００４３】
つまり、柱状スペーサ３１を構成する着色樹脂層のオフセット量を制御することで、柱状スペーサ３１の支持面積Ｓを制御することができ、結果として、セルギャップの調整範囲を拡大することができる。したがって、セルギャップを変更する必要が生じた場合であっても、柱状スペーサを構成する着色樹脂層を形成するためのフォトマスクを別途製作する必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。また、同一のフォトマスクを用いて形成した着色樹脂層で柱状スペーサを構成した場合であっても、少なくとも１層の着色樹脂層をオフセット配置することでセルギャップの調整範囲を拡大することができ、汎用性を向上することができる。
【００４４】
また、４層積層体の柱状スペーサの場合も同様のことが言える。すなわち、柱状スペーサ３１を図７に示すような４層積層体で構成した場合、すべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰを形成する工程において、フォトマスクをそのスペーサパターンがスペーサ部３２に一致するように位置合わせする。すなわち、すべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰを露光するためのフォトマスクは、それぞれのスペーサパターンの中心がスペーサ部の中心に一致するように位置合わせされる。
【００４５】
これにより、柱状スペーサ３１を構成するすべての着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰの中心は、スペーサ部３２の中心を通って延びる法線Ｚ上に位置することになる。しかも、下層の着色樹脂層より上層の着色樹脂層の底面積を小さく設定することにより、上層の着色樹脂層は、下層の着色樹脂層を覆うことがなく、上層の着色樹脂層全体が下層の着色樹脂層上に形成される。
【００４６】
このようにして形成された柱状スペーサ３１は、４層の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰそれぞれの膜厚の総計と略同等の高さＨ２１を有することになる。また、この柱状スペーサ３１による基板の支持面積Ｓ２１は、最上層の着色樹脂層ＳＰの上面積に実質的に等しい。
【００４７】
これに対して、図８に示すような４層積層体からなる柱状スペーサ３１の場合に、例えば、最上層の黒色樹脂層ＳＰを形成する工程において、フォトマスクをそのスペーサパターンがスペーサ部３２からオフセットした状態で位置合わせする。ここで用いたフォトマスクは、図７に示したような構造の柱状スペーサの黒色樹脂層を形成する際に用いたものと同一である。
【００４８】
これにより、黒色樹脂層ＳＰの中心は、法線Ｚからオフセット量分だけ外れることになる。図８に示した例では、黒色樹脂層ＳＰは、図面内において、法線Ｚに対して右側にずれた状態で青色樹脂層２４Ｂ上に積層される。したがって、黒色樹脂層ＳＰは、下層の青色樹脂層２４Ｂ及び緑色樹脂層２４Ｇ（場合によってはさらに下層の赤色樹脂層２４Ｒ）の一部を覆うように配置されることになる。
【００４９】
このようにして形成された柱状スペーサ３１は、４層の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰそれぞれの膜厚の総計と略同等の高さＨ２２を有し、実質的に図７に示した柱状スペーサの高さＨ２１と等しい。しかしながら、黒色樹脂層ＳＰのオフセットに伴ってその一部が青色樹脂層２４Ｂ上から外れる。このため、このような構造の柱状スペーサ３１による基板の支持面積Ｓ２２、すなわち、青色樹脂層２４Ｂ上に配置された黒色樹脂層ＳＰの上面積は、図７に示した柱状スペーサの支持面積Ｓ２１より小さくなる。
【００５０】
これは、有効表示部１２における柱状スペーサ３１の密度が小さくなることを意味する。つまり、柱状スペーサ３１を構成する着色樹脂層のオフセット量を制御することで、柱状スペーサ３１の支持面積Ｓを制御することができ、結果として、セルギャップの調整範囲を拡大することができる。
【００５１】
ここで、オフセット量は、スペーサパターン３２Ｐ（厳密にはスペーサパターン３２Ｐの投影パターン３３）全体が配線Ｗ上に位置する範囲で設定されることが望ましい。つまり、スペーサパターン３２Ｐの一部が配線Ｗから画素側にはみ出してしまうと、画素内に柱状スペーサの一部が侵入し、画素の開口率を低下させてしまう。このため、スペーサパターン３２Ｐが配線Ｗからはみ出さない範囲でフォトマスクＰＭをオフセットすることが望ましい。
【００５２】
また、オフセット量は、スペーサパターン３２Ｐ（厳密にはスペーサパターン３２Ｐの投影パターン３３）の少なくとも一部がスペーサ部３２に重なる範囲で設定されることが望ましい。つまり、他の層と確実に積層するためには、スペーサパターン３２Ｐの全体がスペーサ部３２からずれないことが望ましい。
【００５３】
さらに、オフセット量は、遮光パターン全体が遮光部１３上に位置する範囲で設定されることが望ましい。つまり、図７及び図８に示すような黒色樹脂層ＳＰをオフセット配置する場合、黒色樹脂層ＳＰは、遮光部１３を確実に遮光するように配置されることが望ましく、黒色樹脂層ＳＰのオフセット量は、黒色樹脂層ＳＰが確実に遮光部１３に配置されるようなマージンΔＸの範囲で設定されることが望ましい。
【００５４】
図６に示した例のように、１つの着色樹脂層を上述したオフセット量の範囲でオフセット配置することでセルギャップの調整範囲を拡大することが可能であるが、より多くの着色樹脂層をオフセット配置することでさらにセルギャップの調整範囲を拡大することが可能となる。
【００５５】
すなわち、２層以上の着色樹脂層をオフセット配置する際に、それぞれの層を形成するためのフォトマスクを互いに異なる方向にオフセットすることが望ましい。オフセットする方向は、基板面内において、いずれの方向であっても良い。
【００５６】
例えば、図６に示した例では、最上層の着色樹脂層２４Ｂを図面内の右側にオフセット配置したが、さらに加えて、下層の着色樹脂層２４Ｇを図面内の左側にオフセット配置することにより、柱状スペーサ３１の支持面積Ｓ１２はさらに小さくなり、より小さなセルギャップが要求される場合に有効である。
【００５７】
このように、着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びＳＰをオフセット配置する場合、それぞれのオフセット量は所望の表示特性を劣化させない範囲に限定されるが、オフセット配置する着色樹脂層の層数を増やし、しかも、それぞれの層について上述したオフセット量の範囲でオフセット配置することで、さらにセルギャップの調整範囲を拡大することが可能である。
【００５８】
次に、液晶表示パネル１０の製造方法について説明する。  
アレイ基板１００の製造工程では、まず、ガラス基板１０１上に、走査線Ｙ及び信号線Ｘなどの各種配線Ｗやスイッチング素子１２１などを形成する。
【００５９】
続いて、各色の画素毎に対応する色の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する。すなわち、スピンナーなどにより、赤色の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）を基板全面に塗布する。そして、このレジスト膜を、赤色画素ＰＸＲに対応した画素パターン及びスペーサ部３２に対応したスペーサパターンを有するフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光する。そして、このレジスト膜をＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、さらに水洗した後、焼成する。これにより、３．２μｍの膜厚を有する赤色樹脂層２４Ｒを形成する。
【００６０】
続いて、同様の工程を繰り返すことにより、緑色の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）からなる３．２μｍの膜厚を有する緑色樹脂層２４Ｇ、青色の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）からなる３．２μｍの膜厚を有する青色樹脂層２４Ｂを形成する。
【００６１】
これらの着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の形成工程では、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び青色樹脂層２４Ｂを順に積層して柱状スペーサ３１を同時に形成する。この柱状スペーサ３１において、赤色樹脂層２４Ｒ上に形成された緑色樹脂層２４Ｇは、その底部において２０μｍ×２０μｍのサイズを有した矩形状に形成されている。また、緑色樹脂層２４Ｇ上に形成された青色樹脂層２４Ｂは、その底部において１５μｍ×１５μｍのサイズを有した矩形状に形成されている。また、これらの着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の形成工程では、各画素においてスルーホール２６も同時に形成する。
【００６２】
続いて、例えばスパッタ法により、５００オングストロームの膜厚を有するＩＴＯ膜を成膜した後に、所望の画素パターンにパターニングすることにより、画素電極１５１を形成する。
【００６３】
続いて、スピンナーなどにより、例えば黒色顔料を２０ｗｔ％添加した感光性アクリル樹脂レジストＮＮ６００（ＪＳＲ（株）製）を基板全面に所定の膜厚で塗布する。そして、この樹脂レジストを９０℃で１０分間乾燥した後に、遮光部１３に対応した遮光パターンを有するフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で、１００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光する。そして、この樹脂レジストをｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃で６０分間焼成する。これにより、遮光部１３に３．５μｍの膜厚を有する黒色樹脂層ＳＰを配置する。以上のような製造工程により、アレイ基板１００が製造される。
【００６４】
一方、対向基板２００の製造工程では、まず、ガラス基板２０１上に例えばスパッタ法により、１５００オングストロームの膜厚を有するＩＴＯ膜を成膜し、対向電極２０４を形成する。これにより、対向基板２００が製造される。
【００６５】
液晶表示パネル１０の製造工程では、上述した製造工程により製造されたアレイ基板１００及び対向基板２００の表面に、それぞれ配向膜材料ＡＬ−３０４６（ＪＳＲ（株）製）を８００オングストロームの膜厚で塗布し、焼成し、配向膜１０３及び２０５を形成する。
【００６６】
続いて、シール部材１１を液晶注入口を残して対向基板２００の外縁（配向膜２０５の周辺）に沿って印刷塗布し、さらに、アレイ基板１００から対向電極２０４に電圧を印加するための電極転移材をシール部材１１の周辺の電極転移電極上に形成する。続いて、アレイ基板１００の配向膜１０３と対向基板２００の配向膜２０５とが互いに対向するようにアレイ基板１００と対向基板２００とを配置し、加熱してシール部材１１を硬化させて両基板を貼り合わせる。続いて、ＺＬＩ−１５６５（ＭＥＲＣＫ社製）などの正の誘電率異方性を有する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とによって液晶層３００を形成する。
【００６７】
以上のような製造方法によって液晶表示パネル１０が製造される。液晶表示装置における表示モードとしては、例えばＴＮ（ツイステッド  ネマティック）モード、ＳＴ（スーパー  ツイステッド  ネマティック）モード、ＧＨ（ゲスト−ホスト）モード、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モード、強誘電性液晶などが適用可能である。
【００６８】
（実施例１）  
実施例１の液晶表示装置の製造方法によれば、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂのそれぞれを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、それぞれのレジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃに一致するように位置合わせされた状態で露光した。
【００６９】
これにより、スペーサ部３２において、図９及び図１０に示すような３層積層構造の柱状スペーサ３１を形成した。このとき、柱状スペーサ３１の面積密度すなわち有効表示部１２の総面積に対する柱状スペーサ３１の頂上面積（青色樹脂層２４Ｂの上面積）の比率は、０．２０％であった。また、応答速度は２６ｍｓｅｃであった。
【００７０】
このような構造の柱状スペーサ３１を備えた液晶表示装置によれば、一体化されたアレイ基板１００と対向基板２００との間のセルギャップは３．８５±０．１２μｍとなり、しかも、セルギャップの均一性が高く、非常に優れた表示品位を有することが確認できた。
【００７１】
（実施例２）  
実施例２の液晶表示装置の製造方法によれば、赤色樹脂層２４Ｒを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、レジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃに一致するように位置合わせされた状態で露光した。また、緑色樹脂層２４Ｇ及び青色樹脂層２４Ｂのそれぞれを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、それぞれのレジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃからオフセットした状態で露光した。
【００７２】
このとき、２層目の緑色樹脂層２４Ｇを形成する際には、図１１及び図１２に示すように、スペーサパターンを図中の矢印Ａ方向に沿って４μｍオフセットした状態でフォトマスクを位置合わせし、露光する。これにより、緑色樹脂層２４Ｇは、図９に示した場合と比較して、矢印Ａ方向に４μｍオフセット配置される。
【００７３】
また、３層目の青色樹脂層２４Ｂを形成する際には、図１１及び図１２に示すように、スペーサパターンを図中の矢印Ｂ方向に沿って４μｍオフセットした状態でフォトマスクを位置合わせし、露光する。これにより、青色樹脂層２４Ｂは、図９に示した場合と比較して、矢印Ｂ方向に４μｍオフセット配置される。
【００７４】
このような形状の柱状スペーサ３１においては、図９に示した構造の柱状スペーサ３１と比較して、頂上面積が約５０％減少し、柱状スペーサ３１の面積密度は０．１１％であった。また、応答速度は２１ｍｓｅｃであった。
【００７５】
このような構造の柱状スペーサ３１を備えた液晶表示装置によれば、一体化されたアレイ基板１００と対向基板２００との間のセルギャップは３．５２±０．１０μｍとなり、しかも、セルギャップの均一性が高く、高速の応答速度を有するとともに、非常に優れた表示品位を有することが確認できた。
【００７６】
（実施例３）  
実施例３の液晶表示装置の製造方法によれば、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、青色樹脂層２４Ｂ、及び、黒色樹脂層ＳＰのそれぞれを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、それぞれのレジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃに一致するように位置合わせされた状態で露光した。この柱状スペーサ３１において、青色樹脂層２４Ｂ上に形成された黒色樹脂層ＳＰは、その底部において１０μｍ×１０μｍのサイズを有した矩形状に形成されている。
【００７７】
これにより、スペーサ部３２において、図１３及び図１４に示すような４層積層構造の柱状スペーサ３１を形成した。このような構造の柱状スペーサ３１を備えた液晶表示装置によれば、一体化されたアレイ基板１００と対向基板２００との間のセルギャップは４．６５±０．１５μｍとなり、しかも、セルギャップの均一性が高く、非常に優れた表示品位を有することが確認できた。また、透過率を約３０％向上することができ、低消費電力化が可能となった。応答速度は３８ｍｓｅｃであった。
【００７８】
（実施例４）  
実施例４の液晶表示装置の製造方法によれば、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂのそれぞれを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、それぞれのレジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃに一致するように位置合わせされた状態で露光した。また、黒色樹脂層ＳＰを形成するフォトリソグラフィプロセスでは、レジスト膜は、フォトマスクのスペーサパターンの中心がスペーサ部３２の中心３２Ｃからオフセットした状態で露光した。
【００７９】
このとき、４層目の黒色樹脂層ＳＰを形成する際には、図１５及び図１６に示すように、スペーサパターンを図中の矢印Ｂ方向に沿って８μｍオフセットした状態でフォトマスクを位置合わせし、露光する。これにより、黒色樹脂層ＳＰは、図１３に示した場合と比較して、矢印Ｂ方向に８μｍオフセット配置される。
【００８０】
このような形状の柱状スペーサ３１においては、図１３に示した構造の柱状スペーサ３１と比較して、頂上面積が約２５％減少し、柱状スペーサ３１の面積密度は０．０６％であった。また、応答速度は２９ｍｓｅｃであった。
【００８１】
このような構造の柱状スペーサ３１を備えた液晶表示装置によれば、一体化されたアレイ基板１００と対向基板２００との間のセルギャップは４．０８±０．１８μｍとなり、しかも、セルギャップの均一性が高く、高速の応答速度を有するとともに、非常に優れた表示品位を有することが確認できた。
【００８２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【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の回路構成を概略的に示す等価回路である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した着色樹脂層を形成するためのフォトリソグラフィプロセスを説明するための図である。
【図４】図４は、図３に示したフォトマスク位置合わせ工程におけるフォトマスクのオフセットを説明するための図である。
【図５】図５は、柱状スペーサを構成する３層の着色樹脂層すべてをスペーサ部の中心に位置合わせして積層した状態を示す図である。
【図６】図６は、柱状スペーサを構成する３層の着色樹脂層のうち、最上層の着色樹脂層のみをオフセット配置して積層した状態を示す図である。
【図７】図７は、柱状スペーサを構成する４層の着色樹脂層すべてをスペーサ部の中心に位置合わせして積層した状態を示す図である。
【図８】図８は、柱状スペーサを構成する４層の着色樹脂層のうち、最上層の着色樹脂層のみをオフセット配置して積層した状態を示す図である。
【図９】図９は、実施例１に係る製造方法によって形成した３層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す平面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した３層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施例２に係る製造方法によって形成した３層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した３層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施例３に係る製造方法によって形成した４層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す平面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した４層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る製造方法によって形成した４層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１４に示した４層積層構造の柱状スペーサを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…液晶表示パネル、１２…有効表示部、１３…遮光部、２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…着色樹脂層、３１…柱状スペーサ、３２…スペーサ部、１００…アレイ基板、２００…対向基板、３００…液晶層、ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…画素、ＳＰ…着色樹脂層、Ｗ…配線
【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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