(57)【要約】【課題】表示品位の優れたパターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】基板上にパターン部としての着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する。その後、大気圧以上の圧力または荷重をかけながら着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを硬化させ、着色層の表面を平坦化させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させることを特徴とするパターニング基板の製造方法。
【請求項２】
前記パターン部を硬化させる際、押圧部材により前記パターン部の表面を大気圧以上の圧力または荷重で押圧することを特徴とする請求項１に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項３】
前記押圧部材は、一定のパターンが形成された押圧面を有し、
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧面を前記パターン部に接触させて押圧することを特徴とする請求項２に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板上にパターン部としてストライプ状の複数の着色層を並べて形成されたカラーフィルタを形成し、
前記押圧部材は、各着色層に対応したストライプ状のパターンが形成された押圧面を有し、
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧面を前記パターン部に接触させて押圧することを特徴とする請求項２に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項５】
前記着色層は、赤色、緑色、および青色の着色層を有し、
前記押圧面のパターンは、前記各色の着色層に対応しているとともに、青色の着色層に対応した個所が最も深く形成され、
前記各色の着色層を硬化させる際、前記青色の着色層を最も高く形成することを特徴とする請求項４に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項６】
前記パターン部を構成する複数本の柱状スペーサを前記基板上に形成し、
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧部材により前記複数本の柱状スペーサを押圧し、これら柱状スペーサの高さを均一にすることを特徴とする請求項２に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項７】
前記パターン部を硬化させる際、前記パターン部が形成された基板および押圧部材を交互に積層し、前記積層した最上部の押圧部材に大気圧以上の圧力または荷重をかけて押圧することを特徴とする請求項２に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項８】
前記パターン部を硬化させる際、前記パターン部を加熱して硬化させることを特徴とする請求項１に記載のパターニング基板の製造方法。
【請求項９】
アレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、を備え、
前記アレイ基板および対向基板の少なくとも一方は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記パターン部は、前記アレイ基板上に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、携帯テレビやコンピュータなど多くの情報を含むデータの表示用モニタに用いられている。液晶表示装置は、一般に、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板の基板間に狭持された液晶層と、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に形成されたカラーフィルタと、を有している。カラーフィルタは、赤色、緑色、および青色の着色層を有している。
【０００３】
カラーフィルタを形成する際、まず、赤色のレジストを塗布、パターニング、焼成することにより、赤色の着色層を形成する。続いて、同様の工程を繰り返し、緑色の着色層および青色の着色層を順次形成している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１１１７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したようにカラーフィルタを形成した場合、隣接した着色層の周縁部同士は重複し、段差部が形成される。また、着色層を形成する際の露光、現像、および焼成等の条件や、材料自体に依存する収縮、溶融等により、着色層の表面に凹凸が形成される。このため、カラーフィルタが形成された基板の表面は平坦ではない。また、着色層の段差部や着色層表面の凹凸により液晶層のギャップや液晶配向が変化してしまう。これより、段差部や凹凸部において光漏れが生じ、コントラスト低下や、視野角低下を引き起こすことになる。  
上記したことから、基板上に形成されたカラーフィルタ段差部や表面の凹凸部を排除し、基板表面を平坦化することが重要となっている。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位の優れたパターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るパターニング基板の製造方法は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の他の態様に係るパターニング基板を備えた液晶表示装置は、アレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、を備え、前記アレイ基板および対向基板の少なくとも一方は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させて形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、表示品位の優れたパターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置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】
【０００８】
以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。  
図１および図２に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置されたパターニング基板としての対向基板２と、アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層３と、を備えている。アレイ基板１および対向基板２は、中央部に位置した矩形状の表示領域Ｒ１と、表示領域周縁部に沿って位置した枠状の非表示領域Ｒ２とを有している。この実施の形態において、ＸＧＡ（eXtended Graphics Array）のアレイ基板１を例に説明する。
【０００９】
アレイ基板１は、透明な絶縁基板としてガラス基板１１を備えている。ガラス基板１１上に、複数の信号線２０、および複数の走査線２１がマトリクス状に配置されている。また、ガラス基板１１上には、補助容量素子３０を構成するストライプ状の補助容量線２２が複数形成され、走査線２１と平行に延びている。信号線２０および走査線２１の各交差部には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）１２が設けられている。
【００１０】
図３に示すように、ＴＦＴ１２は、チャネル層として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）あるいはポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）からなる半導体膜１３、および走査線２１の一部を延在してなるゲート電極１６を有している。本実施の形態において、半導体膜１３および後述する補助容量電極１４はＰ−Ｓｉで形成されている。
【００１１】
詳細に述べると、表示領域Ｒ１において、ガラス基板１１上には、半導体膜１３および補助容量素子３０を構成する補助容量電極１４が形成され、これら半導体膜および補助容量電極を含むガラス基板上にゲート絶縁膜１５が成膜されている。ゲート絶縁膜１５上に走査線２１、ゲート絶縁膜１５、および補助容量線２２が配設されている。補助容量電極１４および補助容量線２２は、ゲート絶縁膜１５を介して対向配置されている。走査線２１、ゲート電極１６、および補助容量線２２を含むゲート絶縁膜１５上には層間絶縁膜１７が成膜されている。
【００１２】
層間絶縁膜１７上には、信号線２０およびコンタクト配線２３が形成されている。信号線２０およびコンタクト配線２３は、それぞれ層間絶縁膜１７に形成されたコンタクトホールを介して半導体膜１３のソース領域およびドレイン領域に接続されている。また、コンタクト配線２３は、ゲート絶縁膜１５、および層間絶縁膜１７を介して補助容量電極１４に接続されている。ここで、補助容量線２２は、補助容量電極１４と、コンタクト配線２３と、の接続部を除いて形成されている。
【００１３】
図１ないし図３に示すように、表示領域Ｒ１において、層間絶縁膜１７、信号線２０、およびコンタクト配線２３に重ねて透明な層間絶縁膜２４が形成されている。層間絶縁膜２４上には、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）等の透明な導電膜により画素電極２７が形成されている。各画素電極２７は、層間絶縁膜２４に形成されたコンタクトホール２６を介してコンタクト配線２３に接続されている。画素電極２７の周縁部は、信号線２０および補助容量線２２に重なっている。このため、信号線２０および補助容量線２２は、ブラックマトリクスとしての遮光機能を有している。各画素電極２７は補助容量電極１４に対し電気的に並列に接続されている。
【００１４】
画素電極２７上には、柱状スペーサ２８が形成されている。全てを図示しないが、柱状スペーサ２８は所望の密度で複数本形成されている。層間絶縁膜２４および画素電極２７上には、配向膜２９が形成されている。
【００１５】
一方、非表示領域Ｒ２において、層間絶縁膜１７上には矩形枠状の遮光部３１が形成され、この遮光部は表示領域Ｒ１の着色層周縁部に沿って延びている。ここで、遮光部３１は、表示領域Ｒ１周縁部ないし後述するベゼル８０内側から漏れる光の遮光に寄与している。
【００１６】
対向基板２は、透明な絶縁基板としてガラス基板４１を備えている。このガラス基板４１上にはストライプ状のブラックマトリクス層５１が複数形成されている。表示領域Ｒ１において、ガラス基板４１およびブラックマトリクス層５１上には、パターン部として、赤色の着色層５２Ｒ、緑色の着色層５２Ｇ、および青色の着色層５２Ｂが交互に並んで配設され、カラーフィルタ５０を形成している。より詳しくは、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂはそれぞれストライプ状に形成され、これらの周縁部をブラックマトリクス層５１に重ねて配設されている。着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜で形成された対向電極４２が形成されている。対向電極５２上には配向膜４３が成膜されている。
【００１７】
アレイ基板１および対向基板２は、両基板の周縁部に配置された、例えば、熱硬化型のシール材６０により互いに接合され、複数の柱状スペーサ２８により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１、対向基板２、およびシール材６０で囲まれた領域には、液晶層３が形成されている。シール材６０の一部には図示しない液晶注入口が設けられ、この液晶注入口は図示しない封止材で封止されている。
【００１８】
アレイ基板１の外面には偏光板７１が配設されている。対向基板２の外面には偏光板７２が配設されている。対向基板２の外面側であるとともに、表示領域Ｒ１の外側には、枠状のベゼル８０が配置されている。アレイ基板１の外面側には、バックライト９０が配置されている。このバックライト９０はアレイ基板１に対向配置された導光板９１、この導光板の一側縁に対向配置された光源９２、および反射板９３を有している。
【００１９】
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。  
まず、透明な絶縁基板として、アレイ基板１よりも寸法の大きい基板として図示しないマザーガラスを用意する。この実施の形態において、図示しないマザーガラスは、それぞれアレイ基板１を４つ形成するための領域を有している。以後、４つのアレイ基板１を同時に形成するが、ここでは１つのアレイ基板を代表してその製造方法を説明する。
【００２０】
用意したマザーガラス上には、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、ＴＦＴ１２、信号線２０、走査線２１、および補助容量線２２等を形成する。次いで、マザーガラス上に、表示領域Ｒ１に重ねて層間絶縁膜２４を成膜した後、焼成する。その後、各ＴＦＴ１２と重なった層間絶縁膜２４の一部にコンタクトホール２６を形成する。
【００２１】
続いて、マザーガラス上にＩＴＯを、例えばスパッタリング法により堆積し、パターニングすることにより、それぞれコンタクトホール２６を介してコンタクト配線２３に接続された複数の画素電極２７を形成する。その後、層間絶縁膜１７、層間絶縁膜２４、および画素電極２７上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて塗布し、乾燥させる。
【００２２】
次に、フォトマスクをアレイ基板１に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。続いて、露光された黒色レジストを現像した後、焼成する。これにより、柱状スペーサ２８および遮光部３１が同一材料で同時に形成される。
【００２３】
次に、表示領域Ｒ１と重なったアレイ基板１上に、配向膜材料を塗布した後、配向処理（ラビング）を施すことにより配向膜２９を形成する。これにより、１枚のマザーガラス上に４枚分のアレイ基板１が形成される。
【００２４】
一方、パターニング基板としての対向基板２の製造方法においては、図４に示すように、まず、透明な絶縁基板として、対向基板２よりも寸法の大きい基板としてマザーガラス４０を用意する。この実施の形態において、マザーガラス４０は、それぞれ対向基板２を４つ形成するための領域を有している。以後、４つの対向基板２を同時に形成するが、ここでは１つの対向基板を代表してその製造方法を説明する。
【００２５】
マザーガラス４０上には、ストライプ状のブラックマトリクス層５１を形成する。次に、ブラックマトリクス層を含みマザーガラス４０上全面に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（以下、赤色レジストと称する）を、例えば、スピンナにて塗布する。次いで、所定のフォトマスクを用い、赤色レジストにパターンを露光する。
【００２６】
露光する際、赤色レジストには、波長を３６５ｎｍ、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２として紫外線を照射する。また、ここで用いたフォトマスクは、赤色に着色したい個所に紫外線が照射されるようなストライプ形状パターンを有している。
【００２７】
次に、露光された赤色レジストをＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像する。その後、約２００℃に加熱されたホットプレート上にマザーガラス４０を配置し、赤色レジストを１分間、仮焼成する。これにより、完全に硬化していない赤色の着色層５２Ｒを形成する。このように、フォトリソグラフィ法を用い、表示領域Ｒ１に着色層５２Ｒを形成する。
【００２８】
その後、着色層５２Ｒと同様、フォトリソグラフィ法を用い、完全に硬化していない着色層５２Ｇおよび着色層５２Ｂを表示領域Ｒ１に順次形成する。この実施の形態において、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの膜厚を概略３．０μｍとして形成した。
【００２９】
図５に示すように、上記したように着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成した状態では、例えば、着色層５２Ｒの最も薄い部分、すなわち着色層５２Ｒの幅方向の中央部から、着色層５２Ｒおよび着色層５２Ｇが重なった段差の頂点までの高さが０．３μｍであった。すなわち、隣接した着色層５２Ｒおよび着色層５２Ｇの周縁部同士は重複し、０．３μｍ程度盛り上がった段差部Ａが形成されている。
【００３０】
次に、図６に示すように、マザーガラス４０上に形成された状態で、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを製造装置１００により加圧し平坦化する。ここで、製造装置１００は、加圧治具１１０、および押圧部材として平坦な押圧面を有した定盤１２０を含んでいる。定盤１２０は、マザーガラス４０よりも寸法が大きく、押圧面はテフロンからなる。加圧治具１１０は、下部ステージ１１１と、上部ステージ１１２と、下部ステージおよび上部ステージ上にそれぞれ配置されるとともに互いに対向した金属板１１３と、下部ステージおよび上部ステージを対向させる位置を決めるとともに、これら下部ステージおよび上部ステージを支持する支持部材１１４と、を有している。
【００３１】
製造装置１００を用いて加圧する際、マザーガラス４０を下部ステージ１１１上の金属板１１３上に配置した後、そのマザーガラス上に定盤１２０の押圧面を対向させるとともに、この定盤を着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂに接触させて配置する。この実施の形態において、完全に硬化していない着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂが形成されたマザーガラス４０を１０枚用意し、下部ステージ１１１上の金属板１１３上に、マザーガラス４０および定盤１２０を交互に１０枚ずつ積層して配置する。その後、最上部の定盤１２０に、上部ステージ１１２上の金属板１１３を接触させる。
【００３２】
次いで、上部ステージ１１２上に大気圧以上の圧力または荷重として、例えば、加圧力を０．０２ＭＰａとして荷重をかけながら１０枚のマザーガラス４０上の着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを同時に押圧する。荷重をかけた状態で製造装置１００を２２０℃に加熱されたオーブン内に搬送する。これにより、マザーガラス４０の着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを、２２０℃で３０分、本焼成し硬化させる。その後、マザーガラス４０をオーブンおよび製造装置１００から取り出す。
【００３３】
図７に示すように、上記した工程により着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成した場合、着色層５２Ｒ中央部から、着色層５２Ｒおよび着色層５２Ｇが重なった段差の頂点までの幅の最大値は０．０５μｍと僅かであった。すなわち、段差部Ａの高さの最大値は０．０５μｍである。これにより、表面が平坦化された着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂが形成される。
【００３４】
その後、ＩＴＯをスパッタリング法により堆積して、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂに重ねて対向電極４２を形成する。続いて、表示領域Ｒ１と重なった対向基板２上に、例えばポリイミドからなる配向膜材料を塗布した後、配向処理（ラビング）を施すことにより配向膜４３を形成する。これにより、１枚のマザーガラス４０上に４枚分の対向基板２が形成される。
【００３５】
次に、アレイ基板１が形成されたマザーガラスおよび対向基板２が形成されたマザーガラス４０を、複数の柱状スペーサ２８により所定の隙間を保持するとともにアレイ基板および対向基板同士を対向して配置する。そして、互いに対向したアレイ基板１および対向基板２の周縁部に配置したシール材６０によりマザーガラス同士を貼り合せる。続いて、貼り合せた２枚のマザーガラスをアレイ基板１および対向基板の周縁ｅに沿って分割する。これにより、４組の空状態の液晶セルを得る。
【００３６】
次いで、真空注入により、シール材６０に形成された図示しない液晶注入口により、各空状態の液晶セルの両基板の間に、例えば、ネマティック液晶材料を注入する。その後、液晶注入口を紫外線硬化型樹脂等の封止材で封止する。これにより、アレイ基板１、対向基板２、およびシール材６０で囲まれた領域に液晶が封入され、液晶層３が形成される。ここで、アレイ基板１および対向基板２は、液晶層３内の液晶分子の捩れ角が９０°となるよう対向配置されている。これにより、液晶セルが完成する。
【００３７】
次いで、液晶セルのアレイ基板１および対向基板２の外面に、偏光板７１、７２をそれぞれ順に貼り付け、さらには、ベゼル８０、バックライト９０、および図示しない駆動回路等を取り付けモジュールに組み立てる。ここで、モジュールに組み立てた状態で表示画面の正面方向でのコントラストは、５００であった。これにより、ＴＮ（ツイステッドネマティック）形の液晶表示装置が完成する。
【００３８】
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する際、マザーガラス４０上に完全に硬化していないパターン部として着色層を形成した後、加圧力を０．０２ＭＰａとして荷重をかけながら着色層を硬化させることにより、着色層の表面を平坦化させている。より詳しくは、着色層を硬化させる際、着色層と対向させるとともに接触させて定盤を配置した後、その定盤に荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの表面を平坦化できる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
【００３９】
また、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを硬化させる際、完全に硬化していない着色層が形成されたマザーガラス４０および定盤１２０を交互に積層した後、最上部の定盤に荷重をかけながら複数枚のマザーガラス上の着色層を同時に硬化させている。これにより、複数枚のマザーガラス４０上の着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを同時に平坦化できるため、製造時間を短縮することができる。
【００４０】
着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂは製造装置１００を用いて表面が平坦に形成されている。このため、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの表面を研磨装置を用いて平坦化した場合に比べ、製造工程が少なく、かつ研磨液等を使用することなく容易に着色層を形成することができる。
【００４１】
ここで、加熱しない状態で着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを平坦化した後、平坦化した着色層を加熱（本焼成）した場合であっても、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ上に形成された段差部Ａはある程度改善できる。しかしながら、加熱により材料自信に依存する収縮、溶融等が生じるため、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ表面に凹凸ができる可能性がある。このため、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する場合、着色層の表面を平坦化しながら、この着色層を加熱して形成する（硬化させる）ことが望ましい。
【００４２】
さらに、本願発明者等は、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを、大気圧以上の圧力、または荷重としての加圧力を変えて形成した場合の段差部Ａおよび正面方向でのコントラストの変化を調査した。
【００４３】
図８および図９に示すように、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを、加圧せずに（加圧力０）形成した他、加圧力を０．００５ＭＰａ、０．０２ＭＰａ、０．０４ＭＰａ、および０．０８ＭＰａとして形成した。図からわかるように、加圧力を上げるにつれ、着色層５２Ｒおよび着色層５２Ｇが重なった段差部Ａの最大値は低くなり、加圧せずに形成した場合の１／６ないし１／４に改善された。また、加圧力を上げるにつれコントラストは高くなり、加圧せずに形成した場合の１．２５倍に改善された。さらに、加圧力を０．２４ＭＰａまで上げて着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成した場合であっても、段差部Ａの最大値は低くなり、コントラストは高くなることがわかった。ここで、加圧力が０．２４ＭＰａを超えると、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂが広がって形成されてしまう。
【００４４】
上記したことから、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する際の加圧力は０．００５ＭＰａ以上、望ましくは０．００５ＭＰａないし０．２４ＭＰａとすれば着色層の表面を平坦化でき、十分なコントラストが得られる。
【００４５】
なお、段差部Ａの高さの測定は、硬化した着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂが形成されたマザーガラス４０の各対向基板２の面内９点の高さを、接触式段差計を用いて測定することにより行った。
【００４６】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。  
マザーガラス４０上に着色層を形成する際、完全に硬化していないパターン部として、膜厚２．５μｍの着色層５２Ｒ、膜厚２．７μｍの着色層５２Ｇ、および膜厚２．８μｍの着色層５２Ｂを順次形成する。ここで、着色層同士が重なった個所には段差部Ａが形成される。その後、マザーガラス４０上に定盤１２０の押圧面を対向させるとともに、この定盤を着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂに接触させて配置する。
【００４７】
ここで、定盤１２０について説明する。図１０に示すように、定盤１２０は、この押圧面（表面）に形成された一定のパターン１２１、および周縁部に形成された切抜き部１２２を有している。この実施の形態において、定盤１２０のパターン１２１は、マザーガラス４０上に形成された各対向基板２の各着色層（着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ）に対応したストライプ状の形状を有している。より詳しくは、パターン１２１は、色毎に深さが異なるストライプ状の形状を有し、着色層５２Ｒに対応した個所の深さを０（μｍ）とすると、着色層５２Ｇに対応した個所の深さは０．２μｍ、着色層５２Ｂに対応した個所の深さは０．３μｍである。このため、パターン１２１は、着色層５２Ｂに対応した個所が最も深く形成され、また、着色層５２Ｇに対応した個所は、着色層５２Ｒに対応した個所よりも深く形成されている。
【００４８】
定盤１２０を着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂに接触させて配置する際、例えば、カメラにより定盤の切抜き部１２２からマザーガラス４０周縁部上に形成されたアライメントマーク４４（図４）を目視して位置合わせを行ないながら配置する。これにより、図１１に示すように、各着色層に対応したパターンは、対応する各着色層と対向して配置される。
【００４９】
続いて、アライメントマーク４４および切抜き部１２２を用いて位置合わせを行いながら、マザーガラス４０および定盤１２０を交互に１０枚ずつ積層して配置する。その後、上述した製造装置１００を用い、上述した上部ステージ１１２上に大気圧以上の圧力または荷重として、例えば、圧力を０．１ＭＰａとして荷重をかけながら１０枚のマザーガラス４０上の着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを同時に押圧する。
【００５０】
次いで、荷重をかけた状態で製造装置１００を２２０℃に加熱されたオーブン内に搬送する。オーブン内に搬送されたマザーガラス４０の着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂは、２２０℃で３０分、本焼成として加熱し硬化させる。その後、オーブンから製造装置１００を取り出し、さらに、この製造装置から各マザーガラス４０を取り出す。
【００５１】
これにより、図１２に示すように、膜厚２．５μｍの着色層５２Ｒ、膜厚２．７μｍの着色層５２Ｇ、および膜厚２．８μｍの着色層５２Ｂが形成される。このため、各着色層の膜厚はそれぞれ異なり、着色層５２Ｂが最も高く、着色層５２Ｇが着色層５２Ｒよりも高く形成される。また、研磨により段差部Ａが除去されるとともに着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの各表面が平坦化される。
【００５２】
その後、上記した着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂが形成された対向基板２を用いてモジュールに組み立てる。ここで、モジュールに組み立てた状態で表示画面の正面方向でのコントラストを測定すると５００であった。これにより、ＴＮ（ツイステッドネマティック）形の液晶表示装置が完成する。
【００５３】
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する際、マザーガラス４０上に完全に硬化していないパターン部として色毎に高さの異なる着色層を形成した後、押圧面にパターン１２１を有した定盤１２０に加圧力を０．１ＭＰａとして荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層５２Ｂが最も高く、着色層１６Ｂ、着色層１６Ｇ、着色層１６Ｒの順に順次低く形成されている。各着色層の表面は平坦化される。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
【００５４】
ここで、本願発明者等は、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの段差部Ａの高さを調査した。接触式段差計を用い、用意したマザーガラス４０の各対向基板２の面内の高さを９点測定する。これにより、段差部Ａを測定でき、測定した結果、不所望な段差は無かった。
【００５５】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。  
パターニング基板としてのアレイ基板１を形成するマザーガラス上にパターン部としての複数本の柱状スペーサ２８および遮光部３１を形成する際、層間絶縁膜１７、層間絶縁膜２４、および画素電極２７上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて４．８μｍの膜厚に塗布する。その後、黒色レジストを乾燥させる。
【００５６】
次に、フォトマスクをアレイ基板１に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。ここで、フォトマスクは柱状スペーサ２８および遮光部３１が形成される領域と対向したパターンを有している。続いて、露光された黒色レジストを現像した後、仮焼成する。これにより、完全に硬化していない複数本の柱状スペーサ２８および遮光部３１が形成される。
【００５７】
その後、上述した製造装置１００を用い、定盤１２０の平坦な押圧面を複数本の柱状スペーサ２８に接触させ、定盤１２０に加圧力を０．００５ＭＰａとして荷重をかけながら複数本の柱状スペーサおよび遮光部３１を加熱して硬化させる。これにより、複数本の柱状スペーサ２８および遮光部３１が同一材料で同時に形成される。また、複数本の柱状スペーサ２８は、高さが均一に形成され、その高さの平均値は４．８μｍとなる。すなわち、液晶層３のギャップが４．８μｍの液晶表示装置が得られる。
【００５８】
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、柱状スペーサ２８を形成する際、マザーガラス上に完全に硬化していないパターン部としての柱状スペーサを形成した後、大気圧以上の圧力または荷重をかけながらこれらの柱状スペーサを硬化させている。より詳しくは、定盤１２０に加圧力を０．００５ＭＰａとして荷重をかけながら柱状スペーサを加熱して硬化させている。柱状スペーサ２８は、均一の高さに形成され、液晶層３のギャップ（層厚）は均一となる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
【００５９】
さらに、本願発明者等は、柱状スペーサ２８を、大気圧以上の圧力、または荷重としての加圧力を変えて形成した場合の液晶層３のギャップの平均値および３σの変化を調査した。  
図１３および図１４に示すように、柱状スペーサ２８を加圧せずに（加圧力０）形成した他、加圧力を０．００５ＭＰａ、０．０２ＭＰａ、０．０４ＭＰａ、および０．０８ＭＰａとして形成した。図からわかるように、加圧力を上げるにつれ、柱状スペーサ２８の高さの平均値、すなわち液晶層３のギャップの平均値は小さくなる。また、加圧力を上げるにつれ３σは小さくなり、加圧せずに形成した場合の約１／２に改善された。さらに、加圧力を０．２ＭＰａまで上げて柱状スペーサ２８を形成した場合であっても、柱状スペーサは均一の高さに形成され、３σも僅かであった。
【００６０】
上記したことから、柱状スペーサ２８を形成する際の加圧力を０．００５ＭＰａ以上、望ましくは０．００５ＭＰａないし０．２ＭＰａとすれば液晶層３のギャップを均一にでき、十分なコントラストが得られる。
【００６１】
液晶層３のギャップの平均値および３σは、以下の方法により得られる。まず、硬化した複数本の柱状スペーサ２８が形成されたマザーガラスを用意する。次に、接触式段差計を用い、用意したマザーガラスの各アレイ基板１面内９点において、柱状スペーサ２８の高さを測定する。
【００６２】
マザーガラスに４枚のアレイ基板１を形成する場合、マザーガラス上の３６点で柱状スペーサ２８の高さを測定する。これにより、柱状スペーサ２８の高さの平均値として液晶層３のギャップの平均値が得られる。また、これらの柱状スペーサ２８の高さから３σを算出する。すなわち、３σは液晶層３のギャップのムラを示し、３σが小さいほど液晶層のギャップのムラがなくなることを意味している。
【００６３】
次に、この発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。  
図１５に示すように、パターニング基板としてのアレイ基板１は、透明な絶縁基板としてガラス基板１１を備えている。ガラス基板１１上には、上述した実施の形態と同様に、ＴＦＴ１２、層間絶縁膜１７、および各種配線等が形成されている。表示領域Ｒ１において、信号線２０およびコンタクト配線２３（図３）を含む層間絶縁膜１７上には、パターン部として着色層５２Ｒ、着色層５２Ｇ、および着色層５２Ｂが交互に並んで配設され、カラーフィルタ５０を形成している。より詳しくは、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂはそれぞれストライプ状に形成され、これらの周縁部を信号線に重ねて配設されている。ここで、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの表面は平坦に形成されている。
【００６４】
着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極２７が設けられている。各画素電極２７は、各着色層に形成されたコンタクトホールを介してコンタクト配線２３に接続されている。より詳しくは、画素電極２７は、上記したコンタクト配線２３を介してＴＦＴ１２に接続されている。画素電極２７上には柱状スペーサ２８が複数本配設されている。着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ、および画素電極２７上には配向膜２９が形成されている。ここで、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂは、第１の実施の形態と同様の製造方法を用いて形成されている。
【００６５】
対向基板２は、透明な絶縁基板としてガラス基板４１を備えている。このガラス基板４１上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜で形成された対向電極４２が形成されている。表示領域Ｒ１において、対向電極４２上に配向膜４３が成膜されている。
【００６６】
アレイ基板１および対向基板２は、シール材６０により互いに接合されている。アレイ基板１、対向基板２、およびシール材６０で囲まれた領域には、液晶層３が形成されている。さらに、偏光板７１、７２、ベゼル８０、およびバックライト９０が配設され液晶表示装置が構成されている。
【００６７】
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを形成する際、定盤１２０を完全に硬化していない着色層と対向させるとともに接触させて配置した後、定盤に荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの表面を平坦化できる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。  
上述した第２、第３、および第４の実施の形態において、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。上述した実施の形態において、パターニング基板の製造方法は、上述した液晶表示装置の製造方法において述べた通りである。
【００６８】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、定盤１２０に形成されたストライプ状の形状は、着色層５２Ｂに対応した個所を最も深く、着色層５２Ｇに対応した個所を、着色層５２Ｒに対応した個所よりも深くしたが、着色層５２Ｂに対応した個所が最も深ければよく、着色層５２Ｇに対応した個所と着色層５２Ｒに対応した個所の深さが同一でも良い。この場合、着色層５２Ｂが最も高く形成され、着色層５２Ｒおよび着色層５２Ｇが同一の高さに形成される。
【００６９】
パターン部として、上記層間絶縁膜２４を上述した手法により平坦化しても良い。これにより、層間絶縁膜２４の表面を平坦化することができる。また、着色層上にオーバーコート膜（ｏ／ｃ）を形成する場合、このオーバーコート膜を上述した手法により平坦化しても良い。ここで、オーバーコート膜は、着色層５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの溶融に起因した液晶層への漏洩を防止するために設けられる。
【００７０】
液晶表示装置が半透過型の場合、液晶層３のギャップを調整するため、反射部に透明樹脂等の材料によりギャップ調整部が形成されているが、このギャップ調整部を上述した手法により平坦化しても良い。これにより、透過部および反射部の表面をそれぞれ平坦化できるとともに、透過部と反射部とで液晶層３のギャップを調整できる。
【００７１】
定盤１２０の押圧面は、テフロンに限らず、金属板、金属板にテフロンを重ねたもの、ガラス基板、シリコン基板、セラミック定盤、シリコンゴム、およびテフロンシートで構成した場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。その他、定盤１２０を樹脂性のもの等で構成した場合であっても有効である。定盤１２０の押圧面は、着色層等のパターン部を構成する材料から剥がれ易いものが好ましい。
【００７２】
パターン部を平坦化する際、パターン部が形成された複数枚のマザーガラスを同時に処理したが、マザーガラスを一枚ずつ処理しても良い。上記したように、一枚のマザーガラス上に形成されたパターン部のみを平坦化した場合であっても、上述した実施の形態と同様、良好に平坦化できる。
【００７３】
パターニング基板としてアレイ基板１および対向基板２の少なくとも一方にパターン部が形成されていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図２】図１に示したアレイ基板の配線構造を概略的に示した平面図。
【図３】図１および図２に示したアレイ基板の一部を拡大して示した平面図。
【図４】パターニング基板の製造方法において、マザーガラス上に４枚の対向基板を形成した状態を示した平面図。
【図５】図１に示した対向基板の製造工程における構造を示した断面図。
【図６】図５に示した対向基板の製造工程における加圧工程を示した断面図。
【図７】図１に示した対向基板の一部を拡大した概略断面図。
【図８】図６に示した加圧工程における加圧力に対するカラーフィルタの段差およびコントラストのそれぞれの変化を表で示した図。
【図９】図６に示した加圧工程における加圧力に対するカラーフィルタの段差およびコントラストのそれぞれの変化をグラフで示した図。
【図１０】図６に示した定盤の平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る加圧工程を示した断面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る対向基板の一部を拡大した概略断面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る加圧工程において、加圧力に対する柱状スペーサの高さの平均値およびそのばらつきのそれぞれの変化を表で示した図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る加圧工程において、加圧力に対する柱状スペーサの高さの平均値およびそのばらつきのそれぞれの変化をグラフで示した図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、１１…ガラス基板、１２…ＴＦＴ、１７…層間絶縁膜、２０…信号線、２１…走査線、２４…層間絶縁膜、２６…コンタクトホール、２７…画素電極、２８…柱状スペーサ、３１…遮光部、４０…マザーガラス、４１…ガラス基板、４２…対向電極、４４…アライメントマーク、５０…カラーフィルタ、５１…ブラックマトリクス層、５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ…着色層、１００…製造装置、１１０…加圧治具、１１１…下部ステージ、１１２…上部ステージ、１１３…金属板、１１４…支持部材、１２０…定盤、１２１…パターン、１２２…切抜き部、Ｒ１…表示領域。
【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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