(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、
前記透明基板から突出する複数の柱状スペーサと、
液晶分子を配向制御するための突起と、
を備え、
前記カラーフィルタ層は、互いに異なる色光を透過する第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタおよび第３のカラーフィルタを含み、
前記複数の柱状スペーサは、互いに高さの異なる第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、
前記第１の柱状スペーサは、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタおよび前記遮光層のうちの少なくとも１つと同一の膜から形成された少なくとも１つの層を含む第１の下層構造体と、前記突起と同一の膜から形成された層を含む第１の上層構造体とを有し、
前記第２の柱状スペーサは、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタおよび前記遮光層のうちの少なくとも１つと同一の膜から形成された少なくとも１つの層を含む第２の下層構造体と、前記突起とは別途に樹脂から形成された層を含む第２の上層構造体とを含み、
前記第２の柱状スペーサは、前記第１の柱状スペーサよりも高い、カラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記第１の柱状スペーサおよび前記第２の柱状スペーサのうちの低い方の柱状スペーサの配置密度は、高い方の柱状スペーサの配置密度よりも高い請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記第１の上層構造体は、前記樹脂から形成された層をさらに含む請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記第２の上層構造体は、前記突起と同一の膜から形成された層を含まない請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記第２の柱状スペーサの近傍に、前記突起と同一の膜から形成された構造体をさらに備える請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記樹脂は感光性樹脂である請求項１から５のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
【請求項７】
前記樹脂は、ネガ型感光性樹脂であり、
前記突起は、ポジ型感光性樹脂から形成されている請求項６に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板に対向するように設けられたアクティブマトリクス基板と、前記カラーフィルタ基板とアクティブマトリクス基板との間に配置された液晶層とを備えた液晶表示装置。
【請求項９】
前記アクティブマトリクス基板は、マトリクス状に配列された複数のスイッチング素子と、それぞれが前記複数のスイッチング素子のそれぞれに電気的に接続された複数の絵素電極とを有し、
前記複数の柱状スペーサは、前記複数の絵素電極に重ならないように配置されている請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記アクティブマトリクス基板は、前記第１の柱状スペーサおよび前記第２の柱状スペーサのうちの低い方の柱状スペーサに対向する位置に選択的に設けられ、前記低い方の柱状スペーサと前記アクティブマトリクス基板表面との間隔を調整するためのギャップ調整層をさらに有する請求項８または９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記アクティブマトリクス基板は、複数の走査配線と、前記複数の走査配線に交差する複数の信号配線とを有し、
前記ギャップ調整層は、前記複数の走査配線または前記複数の信号配線と同一の膜から形成されている請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記アクティブマトリクス基板は、複数の薄膜トランジスタを有し、
前記ギャップ調整層は、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれに含まれる半導体層と同一の膜から形成されている請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板に関し、特に、柱状スペーサを備えたカラーフィルタ基板に関する。また、本発明は、そのようなカラーフィルタ基板を備えた液晶表示装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
現在広く利用されているカラー液晶表示装置は、絵素（ドット）に対応してカラーフィルタが設けられており、典型的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色に対応するカラーフィルタが絵素に対応して、所定のパターンで配列されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの絵素（ドット）が１つの画素（ピクセル）を構成し、１つの画素はカラー表示を行うことができる。【０００３】
カラーフィルタの色（絵素の色）は、Ｒ、Ｇ、Ｂに限られず、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の組み合わせでもよいし、他の色を組み合わせてもよい。また、カラーフィルタの配列として、ストライプ配列、デルタ配列およびモザイク配列が知られている。【０００４】
一般に、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が形成されており、上述の複数のカラーフィルタが絵素に対応して配列されたカラーフィルタ層は、いずれか一方の基板に形成される。例えば、ＴＦＴ型液晶表示装置においては、絵素電極やＴＦＴ等の回路要素が形成されたＴＦＴ基板と、対向電極やカラーフィルタ層が形成された対向基板との間に液晶層が形成されている。ＴＦＴ基板にカラーフィルタ層を形成した構成も知られているが、現在市販されている液晶表示装置の多くは、対向基板にカラーフィルタ層を形成したものが多く、このカラーフィルタ層を有する対向基板は、しばしば、カラーフィルタ基板と呼ばれる。【０００５】
カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを互いに貼り合せ固定する際に、液晶層の厚さ（「セルギャップ」とも言われる）を制御するために、スペーサが設けられる。液晶表示装置の表示品位が向上するに連れて、スペーサによる表示品位の低下が問題になってきた。【０００６】
従来は、カラーフィルタ基板またはＴＦＴ基板の表面に、所定の直径を有するビーズ状またはロッド状のスペーサを散布していたため、スペーサを表示面の全体に亘って均一な密度で配置することが困難であった。その結果、セルギャップにむらが生じたり、スペーサが凝集したりすることによる表示不良が発生することがあった。また、スペーサが絵素内に配置されると、実質的な開口率が低下したり、あるいは、輝点として観察されたりするという問題があった。【０００７】
そこで、スペーサを絵素外の所定の領域（典型的にはブラックマトリクスで遮光される領域）に選択的に配置する方法が開発された。例えば、感光性樹脂（フォトレジストとも呼ばれる。）を用い、フォトリソグラフィプロセスによって所定の領域に柱状のスペーサを形成する方法が実用化されている。【０００８】
柱状スペーサを用いてセルギャップを制御することにより、上述したような表示品位の低下を抑制することができるが、さらに表示品位を向上するべく、柱状スペーサの配置や形成方法に関して種々の提案がなされている。【０００９】
例えば、特許文献１には、カラーフィルタ基板上に高さの異なる２種類の柱状スペーサを設けることによって、低温における液晶層の発泡の抑制と、耐荷重特性の向上とを図る技術が開示されている。【００１０】
図２１（ａ）および（ｂ）に、特許文献１に開示されているカラーフィルタ基板７０を示す。このカラーフィルタ基板７０は、図２１（ａ）に示すように、絵素外の領域に設けられた柱状スペーサ７６、７７を有している。カラーフィルタ基板７０の絵素外の領域では、図２１（ｂ）に示すように、透明基板７１上にブラックマトリクス７２、カラーフィルタ７３、７４および共通電極７５が積層されており、これらの上に柱状スペーサ７６、７７が形成されている。【００１１】
カラーフィルタ７３とそれに隣接するカラーフィルタ７４とは互いに厚さが異なっており、その分だけ、カラーフィルタ７３上に設けられた柱状スペーサ７６の高さとカラーフィルタ７４上に設けられた柱状スペーサ７７の高さとが異なっている。【００１２】
一般に、柱状スペーサを用いる方式の液晶表示装置では、耐荷重特性を向上するために柱状スペーサの配置密度（単位面積当たりの柱状スペーサの数）を高くすると、低温において液晶層が収縮したときに、セルギャップが液晶層の収縮に追従しにくいので、液晶層内で発泡が生じてしまうという問題（「低温発泡」と呼ばれる。）があった。【００１３】
特許文献１に開示されるように、高さの異なる２種類の柱状スペーサ７６、７７を設け、基本的には高い方の柱状スペーサ７６のみでセルギャップを制御すると、実効的なスペーサ密度は高い方の柱状スペーサ７６のみで規定されるので、セルギャップを液晶層の収縮に追従させやすい。また、液晶パネルに荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、高い方の柱状スペーサ７６と低い方の柱状スペーサ７７の両方で両基板が支持される（このときの実効的なスペーサ密度は柱状スペーサ７６および７７の両方で規定される。）ので、高い耐荷重特性を実現できる。【００１４】
また、より均一なセルギャップを実現するためには、表示領域内だけでなく、表示領域の周囲に配置される非表示領域内にも柱状スペーサを形成することが好ましいが、表示領域と非表示領域とでは基板上の構造が異なっているので、表示領域と非表示領域のそれぞれについて柱状スペーサの高さを最適に制御する（例えば高さを揃える）ことは難しい。【００１５】
特許文献２には、非表示領域に、ブラックマトリクスとカラーフィルタの積層構造体を形成し、その上に柱状スペーサを形成する手法が開示されている。この手法を用いると、積層構造体の積層数を調整することによって、非表示領域に形成される柱状スペーサの高さを制御することができ、表示領域と非表示領域とで別個に柱状スペーサの高さを制御することができる。
【特許文献１】特開２００３−８４２８９号公報
【特許文献２】特開２００１−５１２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示されているように、異なる厚さのカラーフィルタ７３、７４を用いると、一部の絵素内の液晶層の厚さが他の絵素内の液晶層の厚さと異なってしまうため、一部の絵素では液晶層が光に対して与えるリタデーションの大きさが他の絵素と異なってしまい、黒表示時や中間調表示時に色付きが発生して表示品位が低下してしまう。【００１７】
また、特許文献２の手法では、積層構造体の積層数を調整することによって柱状スペーサの高さを制御するが、この手法では、柱状スペーサの高さを積層構造体の各層の厚さずつでしか変化させることはできないので、柱状スペーサの高さを不連続にしか変化させることができない。【００１８】
上述したように、柱状スペーサの高さを簡便なプロセスで任意に制御できる好適な手法はいまだ確立されていない。【００１９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便な製造プロセスで柱状スペーサの高さを任意に制御することができるカラーフィルタ基板およびそれ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】
【００２０】
本発明によるカラーフィルタ基板は、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、透明基板と、前記透明基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、前記透明基板から突出する複数の柱状スペーサと、液晶分子を配向制御するための突起とを備え、前記カラーフィルタ層は、互いに異なる色光を透過する第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタおよび第３のカラーフィルタを含み、前記複数の柱状スペーサは、互いに高さの異なる第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、前記第１の柱状スペーサは、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタおよび前記遮光層のうちの少なくとも１つと同一の膜から形成された少なくとも１つの層を含む第１の下層構造体と、前記突起と同一の膜から形成された層を含む第１の上層構造体とを有し、前記第２の柱状スペーサは、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタおよび前記遮光層のうちの少なくとも１つと同一の膜から形成された少なくとも１つの層を含む第２の下層構造体と、樹脂から形成された層を含む第２の上層構造体とを含み、そのことによって上記目的が達成される。【００２１】
ある好適な実施形態において、前記第１の柱状スペーサは、前記第２の柱状スペーサよりも高い。【００２２】
ある好適な実施形態において、前記第２の柱状スペーサは、前記第１の柱状スペーサよりも高い。【００２３】
ある好適な実施形態において、前記第１の柱状スペーサおよび前記第２の柱状スペーサのうちの低い方の柱状スペーサの配置密度は、高い方の柱状スペーサの配置密度よりも高い。【００２４】
ある好適な実施形態において、前記第１の上層構造体は、前記樹脂から形成された層をさらに含む。【００２５】
ある好適な実施形態において、前記第２の上層構造体は、前記突起と同一の膜から形成された層を含まない。【００２６】
ある好適な実施形態において、本発明によるカラーフィルタ基板は、前記第２の柱状スペーサの近傍に、前記突起と同一の膜から形成された構造体をさらに備える。【００２７】
ある好適な実施形態において、前記樹脂は感光性樹脂である。【００２８】
ある好適な実施形態において、前記樹脂は、ネガ型感光性樹脂であり、前記突起は、ポジ型感光性樹脂から形成されている。【００２９】
本発明による液晶表示装置は、上記構成を有するカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板に対向するように設けられたアクティブマトリクス基板と、前記カラーフィルタ基板とアクティブマトリクス基板との間に配置された液晶層とを備えており、そのことによって上記目的が達成される。【００３０】
ある好適な実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、マトリクス状に配列された複数のスイッチング素子と、それぞれが前記複数のスイッチング素子のそれぞれに電気的に接続された複数の絵素電極とを有し、前記複数の柱状スペーサは、前記複数の絵素電極に重ならないように配置されている。【００３１】
ある好適な実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記第１の柱状スペーサおよび前記第２の柱状スペーサのうちの低い方の柱状スペーサに対向する位置に選択的に設けられ、前記低い方の柱状スペーサと前記アクティブマトリクス基板表面との間隔を調整するためのギャップ調整層をさらに有する。【００３２】
ある好適な実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、複数の走査配線と、前記複数の走査配線に交差する複数の信号配線とを有し、前記ギャップ調整層は、前記複数の走査配線または前記複数の信号配線と同一の膜から形成されている。【００３３】
ある好適な実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、複数の薄膜トランジスタを有し、前記ギャップ調整層は、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれに含まれる半導体層と同一の膜から形成されている。【００３４】
本発明による他の液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向するように設けられたカラーフィルタ基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記カラーフィルタ基板との間に設けられた液晶層とを備えた液晶表示装置であって、前記カラーフィルタ基板は、透明基板と、前記透明基板上に設けられたカラーフィルタ層と、前記透明基板から突出する複数の柱状スペーサとを有し、前記複数の柱状スペーサは、互いに高さの異なる第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、前記アクティブマトリクス基板は、前記第１の柱状スペーサおよび前記第２の柱状スペーサのうちの低い方の柱状スペーサに対向する位置に選択的に設けられ、前記低い方の柱状スペーサと前記アクティブマトリクス基板表面との間隔を調整するためのギャップ調整層をさらに有し、そのことによって上記目的が達成される。【００３５】
ある好適な実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、複数の走査配線と、前記複数の走査配線に交差する複数の信号配線とを有し、前記ギャップ調整層は、前記複数の走査配線または前記複数の信号配線と同一の膜から形成されている。【００３６】
ある好適な実施形態において、前記複数のスイッチング素子は、複数の薄膜トランジスタであり、前記ギャップ調整層は、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれに含まれる半導体層と同一の膜から形成されている。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、簡便な製造プロセスで柱状スペーサの高さを任意に制御することができるカラーフィルタ基板およびそれを備えた液晶表示装置が提供される。本発明によれば、開口率の不要な低下を招くことがない。また、本発明によれば、同一機種の表示パネルを量産する際のカラーフィルタ材料の選択の自由度が向上し、安定した生産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。
【図２】液晶表示装置１００に荷重が加えられたときの様子を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、液晶表示装置１００のカラーフィルタ基板２を製造する工程を模式的に示す工程断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、実施例１におけるメインスペーサ１１を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の４Ｂ−４Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、実施例１におけるサブスペーサ１２を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の５Ｂ−５Ｂ’線に沿った断面図である。
【図６】比較例１におけるサブスペーサ１２Ａを模式的に示す上面図である。
【図７】比較例２におけるサブスペーサ１２Ｂを模式的に示す上面図である。
【図８】比較例３におけるサブスペーサ１２Ｃを模式的に示す上面図である。
【図９】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、実施例２におけるメインスペーサ１１を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１０Ｂ−１０Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、実施例２におけるサブスペーサ１２を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１１Ｂ−１１Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、本発明による液晶表示装置に用いられるメインスペーサ１１の他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１２Ｂ−１２Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本発明による液晶表示装置に用いられるサブスペーサ１２の他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１３Ｂ−１３Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。
【図１５】液晶表示装置３００が有するアクティブマトリクス基板１Ａを模式的に示す上面図である。
【図１６】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置３００’を模式的に示す断面図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、メインスペーサ１１の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１７Ｂ−１７Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、サブスペーサ１２の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１８Ｂ−１８Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、メインスペーサ１１の近傍に設けられた構造体１４を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１９Ｂ−１９Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は、メインスペーサ１１の近傍に設けられた構造体１４の他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の２０Ｂ−２０Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、従来のカラーフィルタ基板７０を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の２１Ｂ−２１Ｂ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ａ    アクティブマトリクス基板
２、２Ａ    カラーフィルタ基板
３    液晶層
４    基板（透明基板）
５    遮光層（ブラックマトリクス）
５ａ    遮光層と同一の膜から形成された層
６    カラーフィルタ層
７    赤カラーフィルタ（第１のカラーフィルタ）
７ａ    赤カラーフィルタと同一の膜から形成された層
８    緑カラーフィルタ（第２のカラーフィルタ）
８ａ    緑カラーフィルタと同一の膜から形成された層
９    青カラーフィルタ（第３のカラーフィルタ）
９ａ    青カラーフィルタと同一の膜から形成された層
１０    共通電極
１１    柱状スペーサ（メインスペーサ）
１１Ｌ    下層構造体
１１Ｕ    上層構造体
１１Ｕ１    突起と同一の膜から形成された層
１１Ｕ２    突起とは別途に樹脂から形成された層
１２    柱状スペーサ（サブスペーサ）
１２Ｌ    下層構造体
１２Ｕ    上層構造体
１２Ｕ１    突起と同一の膜から形成された層
１２Ｕ２    突起とは別途に樹脂から形成された層
１３    突起（リブ）
１４    突起と同一の膜から形成された構造体
２０    透明基板
２１    走査配線（ゲートライン）
２２    補助容量配線
２３    ゲート絶縁膜
２４    信号配線（ソースライン）
２５    層間絶縁膜
２５ａ    コンタクトホール
２６    絵素電極
２７    ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
２８    ギャップ調整層
１００、２００、３００、３００’    液晶表示装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本願発明者は、柱状スペーサと基板との間に、ブラックマトリクスやカラーフィルタと同一の膜から形成された「下地層」を設け、この下地層の「面積」や「形状」を変化させることによって、その上に形成される柱状スペーサの高さを制御する手法を特願２００５−１７１３９０号に提案している。この手法は、樹脂から形成される柱状スペーサの高さが下地層の面積や形状に依存するという現象を利用している。例えば、下地層の面積が大きいほど柱状スペーサは高くなり、下地層の面積が小さいほど柱状スペーサは低くなる。そのため、相対的に面積の大きな下地層と相対的に面積の小さな下地層とを基板上に設け、それらの上に柱状スペーサを形成することにより、高さの異なる２種類の柱状スペーサを簡単に基板上に作り込むことができる。【００４１】
しかしながら、この手法を用いた場合、所望の高さの柱状スペーサを形成する際に、下地層の面積や形状に制約を受けるという問題がある。例えば、柱状スペーサを十分に高くするためには、下地層の面積を十分に大きくする必要があり、そのことによって開口率が低下してしまう。【００４２】
本願発明は、特許文献１および２の問題点だけでなく、上記特願２００５−１７１３９０号の問題点をも解決すべくなされたものである。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、アクティブマトリクス型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板とその製造方法を例として実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００４３】
（実施形態１）
まず、図１を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００の構造を説明する。図１は、液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。液晶表示装置１００は、いわゆるＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）型の液晶表示装置である。【００４４】
液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板１と、アクティブマトリクス基板１に対向するカラーフィルタ基板２と、これらの間に設けられた液晶層３とを有している。アクティブマトリクス基板１としては、公知のアクティブマトリクス基板を用いることができるので、ここではその構造の説明を省略する。【００４５】
液晶層３は、垂直配向型の液晶層である。液晶層３は、典型的には、誘電異方性が負の液晶材料を含み、アクティブマトリクス基板１およびカラーフィルタ基板２の液晶層３側の表面に設けられた垂直配向膜（ここでは不図示）によって、電圧無印加時に基板表面に対して垂直に配向する。【００４６】
カラーフィルタ基板２は、透明基板（例えばガラス基板）４と、基板４上に設けられた遮光層５およびカラーフィルタ層６と、基板４から突出する複数の柱状スペーサ１１および１２とを有している。カラーフィルタ基板２は、さらに、液晶分子を配向制御するための突起（リブ）１３を有している。この突起１３は、その表面形状によって、液晶層３の液晶分子を傾斜配向させる。【００４７】
一方、アクティブマトリクス基板１の絵素電極には、スリットが設けられており（不図示）、このスリットは電圧印加時に斜め電界を発生して液晶分子を傾斜配向させる。カラーフィルタ基板２に設けられた突起１３と、アクティブマトリクス基板１に設けられたスリットとは、配向規制力が互いに整合するように配置されており、電圧印加時には、液晶層３の液晶分子は、突起１３とスリットとによって配向制御される。その結果、配向の方位角が互いに異なる複数の液晶ドメインが形成されるので、液晶表示装置１００は、広視野角の表示を行うことができる。【００４８】
突起１３およびスリットの配置としては、公知の種々のＭＶＡ型液晶表示装置（例えば特開平１１−２４２２２５号公報に開示されている。）に用いられている配置を広く採用することができる。また、アクティブマトリクス基板１の絵素電極にスリットを設ける代わりに、絵素電極上にも突起（リブ）を設け、カラーフィルタ基板２側の突起１３とアクティブマトリクス基板１側の突起とによって配向制御を行ってもよい。【００４９】
以下、カラーフィルタ基板２の構造をより具体的に説明する。【００５０】
遮光層５は、絵素外の領域に格子状（あるいはストライプ状）に形成されており、ブラックマトリクス（ＢＭ）とも呼ばれる。カラーフィルタ層６は、互いに異なる色光を透過する第１のカラーフィルタ７、第２のカラーフィルタ８および第３のカラーフィルタ９を有している。本実施形態では、第１のカラーフィルタ７は赤カラーフィルタであり、第２のカラーフィルタ８は緑カラーフィルタであり、第３のカラーフィルタ９は青カラーフィルタである。遮光層５およびカラーフィルタ層６を覆うように、透明導電材料（例えばＩＴＯ）から形成された共通電極１０が設けられている。【００５１】
本実施形態におけるカラーフィルタ基板２には、互いに高さの異なる２種類の柱状スペーサ１１および１２が設けられている。【００５２】
高い方の柱状スペーサ１１（図１の左側に示している。）は、遮光層５、赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８および青カラーフィルタ９と同一の膜から形成された下層構造体１１Ｌと、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された上層構造体１１Ｕとを含んで構成されている。【００５３】
下層構造体１１Ｌは、遮光層５と同一の膜から形成された層５ａ、赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層７ａ、緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層８ａおよび青カラーフィルタ９と同一の膜から形成された層９ａの積層構造体である。遮光層５、赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８および青カラーフィルタ９は、樹脂から形成されているので、下層構造体１１Ｌは樹脂層を積層した構造体である。この下層構造体１１Ｌ上に、上層構造体１１Ｕが設けられている。本実施形態における配向制御用突起１３は樹脂から形成されているので、上層構造体１１Ｕは樹脂から形成された構造体である。【００５４】
低い方の柱状スペーサ１２（図１の右側に示している。）は、遮光層５および緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された下層構造体１２Ｌと、樹脂を用いて配向制御用の突起１３とは別途に形成された上層構造体１２Ｕとを含んで構成されている。【００５５】
下層構造体１２Ｌは、遮光層５と同一の膜から形成された層５ｂおよび緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層８ｂの積層構造体であり、樹脂層を積層した構造体である。この下層構造体１２Ｌ上に、上層構造体１２Ｕが設けられている。本実施形態では、上層構造体１２Ｕは、感光性樹脂から形成されている。【００５６】
上述したように、本願明細書では、セルギャップを規定する役割を果たす柱状の積層構造体全体を「柱状スペーサ」と呼ぶ。なお、柱状スペーサは、カラーフィルタや遮光層、配向制御用の突起などと同一の膜から形成された樹脂層だけでなく、無機層（例えば図示しているようにＩＴＯから形成された共通電極の一部）を含むこともある。また、遮光層が金属から形成される場合には、金属層を含むこともある。【００５７】
ここで、高さの異なる２種類の柱状スペーサ１１および１２を設けることにより得られる利点を説明する。【００５８】
図１に示すように、高い方の柱状スペーサ１１がアクティブマトリクス基板１と接触しているのに対して、低い方の柱状スペーサ１２はアクティブマトリクス基板１には接触していない。つまり、この状態では高い方の柱状スペーサ１１のみによってセルギャップが規定されている。【００５９】
従来の液晶表示装置では、耐荷重特性を向上するために柱状スペーサの配置密度（単位面積当たりの柱状スペーサの数）を高くすると、低温発泡が発生しやすくなるという問題があった。液晶表示装置１００では、図１に示すように、基本的には高い方の柱状スペーサ１１のみでセルギャップを制御するので、実効的なスペーサ密度は高い方の柱状スペーサ１１のみで規定される。そのため、セルギャップを液晶層３の収縮に追従させやすく、低温発泡の発生を抑制することができる。また、液晶表示装置１００に荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、図２に示すように、高い方の柱状スペーサ１１と低い方の柱状スペーサ１２の両方で両基板が支持される（このときの実効的なスペーサ密度は柱状スペーサ１１および１２の両方で規定される）ので、高い耐荷重特性を実現できる。以下では、高い方の柱状スペーサ１１を「メインスペーサ」とも呼び、低い方の柱状スペーサ１２を「サブスペーサ」とも呼ぶ。【００６０】
メインスペーサ１１の高さは、下層構造体１１Ｌを構成する層の数（積層数）と、上層構造体１１Ｕの厚さとを調整することによって制御される。また、サブスペーサ１２の高さは、下層構造体１２Ｌを構成する層の数（積層数）と、上層構造体１２Ｕの厚さとを調整することによって制御される。【００６１】
メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕが配向制御用の突起１３と同一の膜から形成されるのに対し、サブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕは、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕや突起１３とは別途に樹脂から形成されている。そのため、液晶表示装置１００では、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕの厚さとサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕの厚さとをそれぞれ調整することにより、メインスペーサ１１の高さとサブスペーサ１２の高さとを独立に任意の値に設定することが可能である。【００６２】
特願２００５−１７１３９０号に開示されている手法では、柱状スペーサの高さを十分に高くするためには、下地層（本願発明における下層構造体あるいは下層構造体の一部の層に相当）の面積を大きくする必要があった。これに対し、本発明では、そのような制約を受けない。つまり、下層構造体１１Ｌ、１２Ｌを構成する各層の面積によらず、柱状スペーサ１１、１２の高さを制御することができる。そのため、耐荷重特性を向上させるためにサブスペーサ１２の配置密度を高くしても、そのことによる開口率の低下を抑制することができる。【００６３】
本実施形態では、メインスペーサ１１の下層構造体１１Ｌが４層構造を有し、サブスペーサ１２の下層構造体１２Ｌが２層構造を有する構成を例示したが、下層構造体１１Ｌおよび１２Ｌの積層数はこれらに限定されるものではない。メインスペーサ１１の下層構造体１１Ｌの積層数とサブスペーサ１２の下層構造体１２Ｌの積層数とは、異なっていてもよいし、同じであってもよい。【００６４】
なお、本発明では、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕとサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕとは別の膜から形成されるが、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕは、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成されるので、本発明を用いることによって新たに製造工程を増加させる必要はない。配向制御用の突起１３の高さは、好適な配向規制力を発現するためには、０．７μｍ〜１．８μｍの範囲内であることが好ましい。【００６５】
柱状スペーサ１１、１２の高さおよび弾性特性は、常温（例えば２３℃）から低温（例えば−２０℃）への温度変化に対し、セルギャップの変化量がメインスペーサ１１とサブスペーサ１２との高低差よりも小さくなるように設定することが好ましい。このように設定することで、液晶表示装置１００への荷重がない状態ではセルギャップはメインスペーサ１１のみで規定されるので、メインスペーサ１１の密度を調整することによってセルギャップを液晶層３の収縮に追従させることができ、低温発泡の発生を抑制することができる。また、液晶表示装置１００が指で押圧されてセルギャップが狭くなったときには、図２に示したように、メインスペーサ１１とサブスペーサ１２の両方で両基板が支持されるので、高い耐荷重特性が得られる。【００６６】
液晶層３の収縮にセルギャップを追従させ、且つ、荷重が加えられたときに十分な耐性を発揮するためには、例えば、メインスペーサ１１の配置密度を０．０３％〜０．０７％程度に設定し、サブスペーサ１２の配置密度を０．１％〜０．６％程度に設定すればよい。ここでの柱状スペーサの配置密度は、メインスペーサ１１については、[（柱状スペーサがアクティブマトリクス基板に接する面積×スペーサの個数）]／カラーフィルタ基板の面積）×１００（％）と定義される。また、サブスペーサ１２については、[（柱状スペーサが押圧時にアクティブマトリクス基板に接する面積×スペーサの個数）]／カラーフィルタ基板の面積）×１００（％）と定義される。【００６７】
次に、液晶表示装置１００の製造方法を説明する。アクティブマトリクス基板１は公知の製造方法で製造することができるので、ここでは、図３（ａ）〜（ｇ）を参照しながら、カラーフィルタ基板２の製造方法を説明する。【００６８】
まず、図３（ａ）に示すように、基板４上に遮光層５を形成する。具体的には、基板４上に、黒色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂をスリットコータを用いてコーティングして乾燥させた後、得られた感光性樹脂膜を露光および現像することによって、遮光層５を形成する。このとき、下層構造体１１Ｌおよび１２Ｌの最下層となる層５ａ、５ｂも形成される。【００６９】
次に、図３（ｂ）に示すように、赤カラーフィルタ７を形成する。具体的には、基板４上に、赤色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂をスリットコータを用いてコーティングして乾燥させた後、得られた感光性樹脂膜を露光および現像することによって、赤カラーフィルタ７を形成する。このとき、遮光層５と同一の膜から形成された層５ａ上に、メインスペーサ１１の下層構造体１１Ｌの２層目となる層７ａも形成される。【００７０】
続いて、図３（ｃ）に示すように、緑カラーフィルタ８を形成する。具体的には、緑色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂を用い、赤カラーフィルタ７と同様にして緑カラーフィルタ８を形成する。このとき、赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層７ａ上に、メインスペーサ１１の下層構造体１１Ｌの３層目となる層８ａも形成される。また、遮光層５と同一の膜から形成された層５ｂ上に、サブスペーサ１２の下層構造体１２Ｌの２層目となる層８ｂも形成され、２つの層５ｂおよび８ｂを含む下層構造体１２Ｌが完成する。【００７１】
その後、図３（ｄ）に示すように、青カラーフィルタ９を形成する。具体的には、青色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂を用い、緑カラーフィルタ８と同様にして青カラーフィルタ９を形成する。このとき、緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層８ａ上に、メインスペーサ１１の下層構造体１１Ｌの４層目となる層９ａも形成され、４つの層５ａ、７ａ、８ａおよび９ａを含む下層構造体１１Ｌが完成する。【００７２】
続いて、図３（ｅ）に示すように、共通電極１０を形成する。共通電極１０は、透明導電材料（例えばＩＴＯ）を用いてスパッタリングなどの方法により形成することができる。【００７３】
その後、図３（ｆ）に示すように、共通電極１０上に配向制御用の突起（リブ）１３を形成する。具体的には、感光性樹脂（例えばフェノールノボラック系のポジ型感光性樹脂）をスリットコータによって塗布して乾燥させた後に、得られた感光性樹脂膜を露光および現像することによって突起１３を形成する。このとき、下層構造体１１Ｌ上に上層構造体１１Ｕも形成され、メインスペーサ１１が完成する。【００７４】
次に、図３（ｇ）に示すように、下層構造体１２Ｌ上に樹脂から上層構造体１２Ｕを形成する。具体的には、感光性樹脂（例えばアクリル系のネガ型感光性樹脂）をスリットコータによって塗布して乾燥させた後に、得られた感光性樹脂膜を露光および現像することによって上層構造体１２Ｕを形成する。これにより、サブスペーサ１２が完成する。【００７５】
その後、上述のようにして形成されたカラーフィルタ基板２と、別途に用意したアクティブマトリクス基板１とを一方の基板の表示領域の外側に塗布したシール材を介して貼り合わせる。このとき、カラーフィルタ基板２とアクティブマトリクス基板１の表面には配向膜を形成しておく。その後、両基板の間隙に液晶材料を注入して封止し、液晶表示装置１００が完成する。なお、シール材を塗布した方の基板に滴下法によって液晶層３を形成し、その後に両基板を貼り合わせてもよい。【００７６】
なお、柱状スペーサ１１、１２は、アクティブマトリクス基板１に設けられている絵素電極に重ならないように配置されていることが好ましい。このような構成を採用することで、柱状スペーサ１１、１２の下に位置する共通電極１０と絵素電極との短絡の発生を抑制することができ、表示装置の電気的信頼性を向上することができる。【００７７】
ここで、表１を参照しながら、本発明の効果をより具体的に説明する。表１には、本発明を用いて柱状スペーサの高さを制御した例（実施例１）と、本発明以外の方法で柱状スペーサの高さを制御した例（比較例１、２および３）とについて、得られた柱状スペーサのデータを示している。表１に示すように、実施例１、比較例１、２および３のいずれについても、遮光層、赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ、青カラーフィルタおよび配向制御用の突起の厚さ（表１中に通常部膜厚として示している。）が共通するようにカラーフィルタ基板が製造されている。【００７８】
【表１】
0005122301.tif 000002
【００７９】
実施例１におけるメインスペーサ１１は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光層５、赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８および青カラーフィルタ９と同じ膜から形成された層５ａ、７ａ、８ａおよび９ａを含む下層構造体１１Ｌと、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された上層構造体１１Ｕとを有している。遮光層５と同一の膜から形成された最下層５ａは、一辺４４μｍの正方形状（表中には□と表記している。）であり、赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された２番目の層７ａは、最下層５ａを覆うように（表中には「ベタ」と表記している。）設けられている。緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された３番目の層８ａは、直径３０μｍの円状（表中には「Φ」と表記している。）であり、青カラーフィルタ９と同一の膜から形成された４番目の層９ａは、直径１６μｍの円状である。配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された上層構造体１１Ｕ（表中には「配向制御用突起層」と表記している。）は、直径４４μｍの円状である。【００８０】
一方、実施例１におけるサブスペーサ１２は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光層５および赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層５ｂおよび７ｂを含む下層構造体１２Ｌと、感光性樹脂から形成された上層構造体１２Ｕとを有している。遮光層５と同一の膜から形成された最下層５ｂは、一辺４４μｍの正方形状であり、赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された２番目の層７ｂは、最下層５ｂを覆うように設けられている。感光性樹脂から形成された上層構造体１２Ｕ（表中には「感光性樹脂層」と表記している。）は、直径３０μｍの円状である。【００８１】
実施例１では、メインスペーサ１１は、その高さ（ある基準面からの高さを意味し、以下に示す数値は、特にことわらない限り赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層の上面からの高さを意味する。）が３．５μｍ、基板面内方向に沿った実効的なサイズ（直径）が１６μｍであったのに対し、サブスペーサ１２は、その高さが３．１μｍ、実効的なサイズ（直径）が３０μｍであった。実施例１では、メインスペーサ１１とサブスペーサ１２の両方が所望の高さに形成されているにも関わらず、開口率の余分な低下はなかった。また、サブスペーサ１２の相対面積（メインスペーサ１１の面積を１としたときの面積）が３．５２と十分に大きいので、十分な耐押圧性が実現されていた。【００８２】
比較例１におけるメインスペーサは、実施例１におけるメインスペーサ１１と同じ構成を有している。一方、比較例１におけるサブスペーサ１２Ａは、図６に示すように、遮光層、赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタおよび青カラーフィルタと同一の膜から形成された層５ｃ、７ｃ、８ｃおよび９ｃと、配向制御用の突起と同一の膜から形成された層１３ｃとを有している。つまり、比較例１では、サブスペーサ１２Ａはメインスペーサと同じ積層構造を有している。ただし、サブスペーサ１２Ａの３番目の層８ｃおよび４番目の層９ｃは、表１に示すようにそれぞれ直径１７μｍ、直径１０μｍの円状であり、メインスペーサの３番目の層および４番目の層よりも小さい。つまり、比較例１では、特願２００５−１７１３９０号に開示されている手法のように、下地層である層８ｃおよび９ｃの面積を変化させることによってその上に形成される層１３ｃの高さを低くしている。【００８３】
比較例１では、下地層である層８ｃおよび９ｃの面積を小さくした結果、サブスペーサ１２Ａの実効的なサイズ（直径）が１０μｍと小さくなり、サブスペーサ１２Ａの相対面積が０．３９と小さくなってしまった。そのため、サブスペーサ１２Ａの配置密度が低くなってしまい、十分な耐押圧性が実現できなかった。【００８４】
比較例２におけるメインスペーサも、実施例１におけるメインスペーサ１１と同じ構成を有している。一方、比較例２におけるサブスペーサ１２Ｂは、図７に示すように、遮光層、赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタおよび青カラーフィルタと同一の膜から形成された層５ｄ、７ｄ、８ｄおよび９ｄと、配向制御用の突起と同一の膜から形成された層１３ｄとを有している。つまり、比較例２では、サブスペーサ１２Ｂはメインスペーサと同じ積層構造を有している。ただし、サブスペーサ１２Ｂの各層５ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄおよび１３ｄは、表１にも示しているように、比較例１におけるサブスペーサ１２Ａを構成する層５ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃおよび１３ｃを横長にした形状を有している。これは、サブスペーサ１２Ｂの高さを変えないまま、サブスペーサ１２Ｂの２次元的なサイズを大きくするためである。比較例２では、サブスペーサ１２Ｂのサイズを十分に大きく確保できたので、十分な耐押圧性が確保できた。しかしながら、層５ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃおよび１３ｃのサイズを大きくした結果、カラーフィルタの開口面積が２５０８μｍ2低下し、開口率が低下してしまった。【００８５】
比較例３におけるメインスペーサも、実施例１におけるメインスペーサ１１と同じ構成を有している。一方、比較例３におけるサブスペーサ１２Ｃは、図８に示すように、遮光層、赤カラーフィルタおよび緑カラーフィルタと同一の膜から形成された層５ｅ、７ｅおよび８ｅと、配向制御用の突起と同一の膜から形成された層１３ｅとを有している。つまり、比較例３では、サブスペーサ１２Ｃはメインスペーサよりも積層数が１つ少ない。これは、サブスペーサ１２Ｃに青カラーフィルタと同一の膜から形成された層を含めないことによって、サブスペーサ１２Ｃの高さをメインスペーサよりも低くしようとしたものである。しかしながら、この場合には、サブスペーサ１２Ｃの高さが２．８５μｍと低くなりすぎてしまい、十分な耐押圧性が実現できなかった。【００８６】
（実施形態２）
図９を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置２００の構造を説明する。図９は、液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。以下では、液晶表示装置２００が実施形態１における液晶表示装置１００と異なっている点を中心に説明を行う。【００８７】
液晶表示装置２００のカラーフィルタ基板２Ａは、メインスペーサ１１およびサブスペーサ１２の積層構造が液晶表示装置１００のカラーフィルタ基板２と異なっている。【００８８】
本実施形態におけるメインスペーサ１１は、遮光層５と同一の膜から形成された層５ａおよび赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層７ａを含む下層構造体１１Ｌと、樹脂を用いて配向制御用の突起１３とは別途に形成された上層構造体１１Ｕとを有している。【００８９】
一方、本実施形態におけるサブスペーサ１２は、遮光層５と同一の膜から形成された層５ｂ、赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層７ｂおよび緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層８ｂを含む下層構造体１２Ｌと、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された上層構造体１２Ｕとを有している。【００９０】
実施形態１における液晶表示装置１００では、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕが配向制御用の突起１３と同一の膜から形成され、サブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕが突起１３とは別途に樹脂から形成される。これに対し、本実施形態では、上述したように、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕが配向制御用の突起１３とは別途に樹脂から形成され、サブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕが配向制御用の突起１３と同一の膜から形成される。このような積層構造を採用しても、実施形態１における液晶表示装置１００と同様に、簡便な製造プロセスで柱状スペーサ１１、１２の高さを任意に制御することができる。【００９１】
また、本発明によると、カラーフィルタ基板を製造する際のカラーフィルタ材料の選択の自由度が増すという効果も得られる。従来、同じ機種の表示パネルを量産する際に、異なるカラーフィルタ材料を用いることは難しかった。例えばある会社製のカラーフィルタ材料（以下色材Ａと呼ぶ。）と別のある会社製のカラーフィルタ材料（以下色材Ｂと呼ぶ。）とでは、同じ色純度を実現するための塗布膜厚は異なる。そのため、例えば特願２００５−１７１３９０号の手法を用いて柱状スペーサの高さを制御する場合には、色材Ａを用いるロットと、色材Ｂを用いるロットとで、下地層の面積を変更することによって柱状スペーサの高さを揃える必要があった。下地層の面積をロット間で変更すると、ロット間でカラーフィルタの開口面積が異なってしまい、各絵素における透過率が異なってしまう。そのため、異なる色材を用いると表示品位がばらついてしまうという問題があった。【００９２】
本発明によれば、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕの厚さとサブスペーサの上層構造体１２Ｕの厚さとをそれぞれ制御することにより、用いる色材の異なるロット間で、カラーフィルタの開口面積を異ならせることなく柱状スペーサ１１、１２の高さを揃えることができるので、上述したような表示品位のばらつきを防止できる。そのため、同じ機種の表示パネルを量産する際に、異なるカラーフィルタ材料を用いることができ、カラーフィルタ材料の選択の自由度が向上する。その結果、生産の安定性を向上することができる。【００９３】
ここで、表２を参照しながら、本発明の効果をより具体的に説明する。表２には、本実施形態における積層構造により柱状スペーサの高さを制御した例（実施例２）と、本発明以外の方法で柱状スペーサの高さを制御した例（比較例４および５）とについて、得られた柱状スペーサのデータを示している。また、表２には、表１に示した実施例１におけるデータも併せて示している。実施例１と実施例２とでは、異なるカラーフィルタ材料を用いており、表２中には、実施例１におけるカラーフィルタ材料を色材Ａ、実施例２におけるカラーフィルタ材料を色材Ｂと表記している。【００９４】
【表２】
0005122301.tif 000003
【００９５】
実施例２におけるメインスペーサ１１は、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光層５および赤カラーフィルタ７と同じ膜から形成された層５ａおよび７ａを含む下層構造体１１Ｌと、感光性樹脂から形成された上層構造体１１Ｕとを有している。【００９６】
一方、実施例２におけるサブスペーサ１２は、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光層５、赤カラーフィルタ７および緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層５ｂ、７ｂおよび８ｂを含む下層構造体１２Ｌと、配向制御用突起１３と同一の膜から形成された上層構造体１２Ｕとを有している。【００９７】
表２に示すように、実施例１と実施例２とでは異なるカラーフィルタ材料を用いているので、遮光層５、赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８および青カラーフィルタ９の厚さ（通常部膜厚）が実施例１と実施例２とで異なっている。しかしながら、それにもかかわらず、メインスペーサ１１の高さおよびサイズは実施例１と実施例２とで同じであり、サブスペーサ１２の高さおよびサイズも実施例１と実施例２とで同じであった。このように、本発明によれば、異なる色材を用いても同じ高さ、サイズの柱状スペーサを形成できることが確認された。【００９８】
比較例４においては、表２からもわかるように、メインスペーサの上層構造体とサブスペーサの上層構造体とがいずれも配向制御用の突起と同じ膜から形成されている。また、比較例４においては、メインスペーサが青カラーフィルタと同一の膜から形成された層を含むのに対し、サブスペーサはそのような層を含んでいない。このように、比較例４は、青カラーフィルタと同一の膜から形成された層の有無によって、メインスペーサの高さとサブスペーサの高さとに差を設けている。しかしながら、カラーフィルタの膜厚は、表示すべき色の色純度に応じて決まってしまうので、このような手法により柱状スペーサの高さを厳密に制御することは難しく、表２に示すように、メインスペーサの高さが３．８μｍと高くなりすぎてしまった。【００９９】
比較例５は、比較例４において高くなりすぎるメインスペーサの高さを、緑カラーフィルタと同一の膜から形成される層および青カラーフィルタと同一の膜から形成される層の面積を小さくすることにより低くすることを試みたものである。しかしながら、比較例５では、メインスペーサの高さを所望の３．５μｍにできたものの、メインスペーサのサイズが小さくなってしまった。そのため、メインスペーサの耐荷重性が低下し、パネルに荷重を加えると、サブスペーサがアクティブマトリクス基板に接触する前にメインスペーサが塑性変形してしまった。【０１００】
実施形態１および２では、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕおよびサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕがそれぞれ１層である場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕやサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕを２層構造としてもよい。【０１０１】
例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕが、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された層１１Ｕ１と、突起１３とは別途に樹脂から形成された層１１Ｕ２とを含んでいてもよい。【０１０２】
あるいは、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、サブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕが、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成された層１２Ｕ１と、突起１３とは別途に樹脂から形成された層１２Ｕ２とを含んでいてもよい。【０１０３】
ただし、メインスペーサ１１の高さとサブスペーサ１２の高さの両方を独立に任意の値に制御する観点からは、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕおよびサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕの一方を２層構造とする場合には、他方は一層構造であることが好ましく、他方は突起１３と同一の膜から形成された層を含まないことがさらに好ましい。【０１０４】
（実施形態３）
図１４および図１５を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置３００の構造を説明する。図１４は、液晶表示装置３００を模式的に示す断面図であり、図１５は、液晶表示装置３００のアクティブマトリクス基板１Ａを模式的に示す平面図である。以下では、液晶表示装置３００が実施形態２における液晶表示装置２００と異なっている点を中心に説明を行う。【０１０５】
液晶表示装置３００のアクティブマトリクス基板１Ａ上には、絵素ごとにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２７が設けられている。ＴＦＴ２７のゲート電極２７Ｇは、透明基板（例えばガラス基板）２０上に形成された走査配線（ゲートライン）２１に電気的に接続されており、ＴＦＴ２７のソース電極２７Ｓは、走査配線２１にゲート絶縁膜２３を介して交差する信号配線（ソースライン）２４に電気的に接続されている。ＴＦＴ２７のドレイン電極２７Ｄは、信号配線２４やＴＦＴ２７を覆うように形成された層間絶縁膜２５に設けられたコンタクトホール２５ａを介して絵素電極２６に電気的に接続されている。ここでは、コンタクトホール２５ａは、補助容量配線２２上に設けられている。【０１０６】
層間絶縁膜２５は、例えば感光性のアクリル樹脂から形成されており、本実施形態のように、この層間絶縁膜２５上に絵素電極２６を設けると、絵素電極２６を走査配線２１および／または信号配線２４と部分的に重ねて配置することが可能となり、開口率を向上できるという利点が得られる。【０１０７】
本実施形態におけるアクティブマトリクス基板１Ａは、サブスペーサ１２に対向する位置に選択的に設けられたギャップ調整層２８を有している。このギャップ調整層２８は、サブスペーサ１２とアクティブマトリクス基板１Ａの表面との間隔を調整するために設けられており、メインスペーサ１１に対向する位置には設けられていない。本実施形態におけるギャップ調整層２８は、信号配線２４と同一の膜（いわゆるソースメタル）から形成されている。【０１０８】
本実施形態のようにギャップ調整層２８を設けると、サブスペーサ１２とアクティブマトリクス基板１Ａ表面との間隔を、耐荷重特性を向上するのに好ましい値に設定しやすい。言い換えると、たとえサブスペーサ１２を十分に高く形成できない場合であっても、足りない高さの分をギャップ調整層２８によって補い、十分に高い耐荷重特性を実現することができる。【０１０９】
なお、ギャップ調整層２８は、信号配線２４と同一の膜から形成されたものに限定されない。ギャップ調整層２８は、例えば、走査配線２１と同一の膜（いわゆるゲートメタル）から形成されていてもよいし、ＴＦＴ２７に含まれる半導体層と同一の膜から形成されていてもよい。電気的な信頼性の観点からは、ギャップ調整層２８は、図１５に示したように配線等から切り離され、電気的に浮動状態にあることが好ましい。【０１１０】
また、本実施形態では、図１５に示すように、補助容量配線２２に重なるようにギャップ調整層２８が設けられており、このギャップ調整層２８に重ならないように絵素電極２６が切り欠かれている。これは、サブスペーサ１２と絵素電極２６とが重ならないようにし、表示装置の電気的信頼性を向上させるためである。補助容量配線２２上の領域は、もともと表示に寄与しないため、このような領域の絵素電極２６を切り欠いても表示上問題はない。【０１１１】
本実施形態のようにギャップ調整層２８を設ける手法は、図１６に示すような液晶表示装置３００’においても有効である。図１６に示す液晶表示装置３００’では、メインスペーサ１１の上層構造体１１Ｕおよびサブスペーサ１２の上層構造体１２Ｕの両方が、配向制御用の突起１３と同一の膜から形成されている。そのため、液晶表示装置３００’においては、実施形態１および２の液晶表示装置１００および２００においてよりも、メインスペーサ１１の高さとサブスペーサ１２の高さとを独立に制御しにくい。しかしながら、ギャップ調整層２８を設けることにより、サブスペーサ１２の高さを補うことができるので、優れた耐荷重特性を実現しやすい。【０１１２】
（実施形態４）
既に述べたように、高さの異なる２種類の柱状スペーサを設けることによって、低温発泡を抑制しつつ、耐荷重特性を向上させることができる。しかしながら、２種類の柱状スペーサの積層構造が互いに異なっていると、表示むらが発生することがある。以下、図１７および図１８を参照しながら具体的に説明する。【０１１３】
図１７（ａ）および（ｂ）に示すメインスペーサ１１は、遮光層５および赤カラーフィルタ７と同一の膜から形成された層５ａおよび７ａを含む下層構造体１１Ｌと、樹脂（典型的にはネガ型感光性樹脂）から形成された上層構造体１１Ｕとを有している。【０１１４】
また、図１８（ａ）および（ｂ）に示すサブスペーサ１２は、遮光層５、赤カラーフィルタ７および緑カラーフィルタ８と同一の膜から形成された層５ｂ、７ｂおよび８ｂを含む下層構造体１２Ｌと、配向制御用突起１３と同一の膜から（典型的にはポジ型感光性樹脂から）形成された上層構造体１２Ｕとを有している。【０１１５】
図１７（ｂ）と図１８（ｂ）とを比較すればわかるように、メインスペーサ１１近傍の段差形状（図１７（ｂ）中の点線で囲まれている部分）と、サブスペーサ１２近傍の段差形状（図１８（ｂ）中の点線で囲まれている部分）とは相違している。そのため、メインスペーサ１１近傍とサブスペーサ１２近傍とでは、液晶分子の配向状態が異なる。このような配向状態の相違により、表示のむらやざらつきが発生することがある。【０１１６】
図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、メインスペーサ１１の近傍に、突起１３と同一の膜から形成された構造体１４を設けると、メインスペーサ１１近傍の段差形状をサブスペーサ１２近傍の段差形状に近似させることができるので、配向状態の相違に起因した表示のむらやざらつきの発生を抑制することができる。【０１１７】
なお、図１９には、基板面法線方向から見たときの形状が円環状になるように構造体１４を設ける場合を例示したが、構造体１４の形状はこれに限定されない。例えば、図２０（ａ）および（ｂ）に示すように、基板面法線方向から見たときの形状がＵ字状になるように構造体１４を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明によると、簡便な製造プロセスで柱状スペーサの高さを任意に制御することができるカラーフィルタ基板が提供される。本発明によるカラーフィルタ基板は、液晶表示装置に好適に用いられる。
【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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