(57)【要約】【課題】  製造コストの増大を抑制しつつ低温気泡の発生を抑制し且つ耐荷重性を確保する。【解決手段】  スイッチング素子の上に配置された着色層と、前記着色層の上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の上に配置され前記着色層及び前記樹脂層に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する側に配置され、前記第２基板を支持し前記第２基板との間にセルギャップを形成するスペーサと、前記第１基板と前記第２基板との間の前記セルギャップに保持された液晶層と、を備え、前記スペーサは、前記コンタクトホールの内側において前記着色層及び前記樹脂層の少なくとも一方が欠落した領域と、前記コンタクトホールの外側において前記着色層の上に前記樹脂層が積層された領域と、に跨って配置されたことを特徴とする液晶表示装置。【選択図】      図３
2012137710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素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の上に配置された着色層と、前記着色層の上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の上に配置され前記着色層及び前記樹脂層に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板と対向する側に配置され、前記第２基板を支持し前記第２基板との間にセルギャップを形成するスペーサと、
前記第１基板と前記第２基板との間の前記セルギャップに保持された液晶層と、を備え、
前記スペーサは、前記コンタクトホールの内側において前記着色層及び前記樹脂層の少なくとも一方が欠落した領域と、前記コンタクトホールの外側において前記着色層の上に前記樹脂層が積層された領域と、に跨って配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記コンタクトホールの内側において、前記着色層及び前記樹脂層の双方が欠落した第１領域に配置された第１支持部、及び、前記着色層または前記樹脂層のいずれか一方が欠落した第２領域に配置された第２支持部を有し、前記コンタクトホールの外側において、前記着色層の上に前記樹脂層が積層された第３領域に配置された第３支持部を有する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支持部の第１上面の位置は前記第２支持部の第２上面の位置よりも低く、前記第２支持部の第２上面の位置は前記第３支持部の第３上面の位置よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１支持部、前記第２支持部、及び、前記第３支持部は、この順に並んでいることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２領域は、前記樹脂層のみが配置された第１サブ領域と、前記樹脂層とは膜厚が異なる前記着色層のみが配置された第２サブ領域と、を含み、
前記第２支持部は、前記第１サブ領域及び前記第２サブ領域に配置され、それぞれの領域での上面の位置が異なることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スペーサは、前記第３支持部において前記第２基板を支持することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記スペーサは、前記コンタクトホールの内側から前記コンタクトホールの外側に亘って連続的に上面の位置が異なっている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８】
前記スペーサの上面は、前記コンタクトホールの内側から前記コンタクトホールの外側に向かって傾斜した傾斜面であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記スペーサの上面の位置は、前記コンタクトホールの外側で最も高いことを特徴とする請求項７または８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記スペーサは、前記コンタクトホールの外側に位置する上面で前記第２基板を支持することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
【０００３】
一般に、液晶表示パネルを構成するアレイ基板と対向基板との間には、スペーサが配置され、セルギャップを形成している。液晶表示パネルのセルギャップの均一性を保つ、あるいは、液晶表示パネルに押圧する荷重が加わった場合の耐久性を確保するためには、スペーサの配置密度を高くすることが必要である。一方で、スペーサの密度を高くすると、低温時に液晶表示パネルに応力が加わった際に液晶材料の収縮にスペーサの弾性変形が追随できず、空洞（以下、低温気泡と称する）が発生して表示品位及び信頼性が損なわれるおそれがある。
【０００４】
最近では、基板上に高さの異なる２種類のスペーサを形成して、低温気泡の発生を防止しつつ耐荷重性を確保する技術が開示されている。このような技術によれば、通常は高さの高いスペーサでセルギャップを保持し、液晶表示パネルに荷重が加わってセルギャップが小さくなった場合には高さの低いスペーサでも基板を支えて耐荷重性を確保する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態の目的は、製造コストの増大を抑制しつつ低温気泡の発生を抑制し且つ耐荷重性を確保することが可能な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】
【０００７】
本実施形態によれば、
各画素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の上に配置された着色層と、前記着色層の上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の上に配置され前記着色層及び前記樹脂層に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する側に配置され、前記第２基板を支持し前記第２基板との間にセルギャップを形成するスペーサと、前記第１基板と前記第２基板との間の前記セルギャップに保持された液晶層と、を備え、前記スペーサは、前記コンタクトホールの内側において前記着色層及び前記樹脂層の少なくとも一方が欠落した領域と、前記コンタクトホールの外側において前記着色層の上に前記樹脂層が積層された領域と、に跨って配置されたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルのうちのアレイ基板を対向基板の側から見た概略上面図である。
【図３】図３は、図１に示した液晶表示パネルのうちの３つの画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含む概略断面図である。
【図４】図４は、コンタクトホールの内側及び外側に跨って配置されたスペーサの形状をより具体的に説明するための断面図である。
【図５】図５は、本実施形態で適用可能なスペーサＳＰの形状の変形例をより具体的に説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態における液晶表示装置１の構成を模式的に示す図である。
【００１１】
すなわち、液晶表示装置１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルＬＰＮ、液晶表示パネルＬＰＮに接続された駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３などを備えている。
【００１２】
液晶表示パネルＬＰＮは、第１基板としてのアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２基板としての対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間のセルギャップに保持された図示しない液晶層と、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、シール材５によって貼り合わせられている。このシール材５は、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間において、略矩形枠状に形成されている。シール材５の一部は欠落しており、液晶材料を注入するための注入口６が形成されている。注入口６は、封止材７によって封止されている。
【００１３】
このような液晶表示パネルＬＰＮは、シール材５によって囲まれた内側に、画像を表示する略矩形状のアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。
【００１４】
また、本実施形態においては、液晶表示パネルＬＰＮは、透過表示機能を有しており、液晶表示装置１は、液晶表示パネルＬＰＮを照明するバックライト４を備えている。このバックライト４は、図示した例では、液晶表示パネルＬＰＮの背面側つまりアレイ基板ＡＲの背面側に配置されている。このようなバックライト４としては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
【００１５】
図２は、図１に示した液晶表示パネルＬＰＮのうちのアレイ基板ＡＲを対向基板ＣＴの側から見た概略上面図である。なお、この図２においては、説明に必要な主要部のみを図示している。
【００１６】
まず、アクティブエリアＡＣＴの構成について説明する。アレイ基板ＡＲは、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ延出したゲート線Ｇ及び補助容量線Ｃ、第１方向Ｘと交差する第２方向Ｙに沿って延出したソース線Ｓ、ゲート線Ｇ及びソース線Ｓに電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続された画素電極ＰＥなどを備えている。
【００１７】
アクティブエリアＡＣＴにおいて、複数本のゲート線Ｇ及び補助容量線Ｃは、第２方向Ｙに沿って交互に並列配置されている。また、複数本のソース線Ｓは、第１方向に沿って並列配置されている。ゲート線Ｇ及び補助容量線Ｃとソース線Ｓとは略直交するため、これらは格子状に形成され、アクティブエリアＡＣＴにおいてブラックマトリクスを形成する。図示した例では、補助容量線Ｃとソース線Ｓとが成すマス目が画素ＰＸの開口部に相当する。なお、ゲート線Ｇとソース線Ｓとが成すマス目がそれぞれ画素ＰＸの開口部に相当する場合もある。
【００１８】
各スイッチング素子ＳＷは、例えば、ｎチャネル薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。このスイッチング素子ＳＷは、アクティブエリアＡＣＴを構成する各画素ＰＸに配置されている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。この半導体層ＳＣは、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。
【００１９】
スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ゲート線Ｇに電気的に接続されている。図示した例では、ゲート電極ＷＧはゲート線Ｇと一体的に形成されている。スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳは、ソース線Ｓに電気的に接続されている。図示した例では、ソース電極ＷＳはソース線Ｓと一体に形成されている。スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤは、画素電極ＰＥと電気的に接続されている。
【００２０】
このようなゲート電極ＷＧは、ゲート線Ｇや補助容量線Ｃなどと同一の導電材料を用いて同一工程で形成可能である。また、ソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、ソース線Ｓなどと同一の導電材料を用いて同一工程で形成可能である。これらのゲート線Ｇやソース線Ｓなどは、例えばアルミニウム、モリブデン、タングステン、チタン、タンタル、クロムなどの低抵抗な導電材料によって形成されている。ここに示した導電材料は、いずれも光の透過率が極めて低い（あるいはほとんど透過率がゼロである）遮光性の材料である。
【００２１】
着色層ＣＦは、スイッチング素子ＳＷの上に配置されている。このような着色層ＣＦには、互いに異なる色に着色された複数種類の着色層が含まれる。ここに示した例では、着色層ＣＦとして、例えば赤色に着色された樹脂材料からなる第１着色層ＣＦ１、青色に着色された樹脂材料からなる第２着色層ＣＦ２、緑色に着色された樹脂材料からなる第３着色層ＣＦ３が配置されている。
【００２２】
これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３は、アクティブエリアＡＣＴの第２方向Ｙに沿って延在し、ストライプ状に形成されている。また、これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３は、第１方向Ｘに交互に配置され、図示した例では、アクティブエリアＡＣＴの左側から右側に向かって順に、第１着色層ＣＦ１、第２着色層ＣＦ２、第３着色層ＣＦ３、第１着色層ＣＦ１、…、第３着色層ＣＦ３と交互に配置されている。これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３のそれぞれは、第２方向Ｙに並んだ画素ＰＸの各スイッチング素子ＳＷを覆うように配置されている。このように、アレイ基板上に着色層が形成された構成は、カラーフィルタ・オン・アレイ（ＣＯＡ）と称されることがある。
【００２３】
画素電極ＰＥは、各画素ＰＸに配置されている。画素電極ＰＥは、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３の上に配置され、これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３の上においてそれぞれ第２方向Ｙに並んで配置されている。このような画素電極ＰＥは、各画素ＰＸの開口部に対応して配置されている。
【００２４】
上述したアレイ基板ＡＲにおいて、アクティブエリアＡＣＴの外側には、シール材５が配置されている。図示した例では、シール材５は、略矩形状のアクティブエリアＡＣＴの外周に沿って略矩形枠状に形成されている。このようなシール材５は、例えば、熱硬化型あるいは紫外線硬化型などの各種樹脂材料などによって形成されている。なお、図示した例では、アレイ基板ＡＲの画素電極ＰＥなどが形成された面にシール材５を配置したが、図示しない対向基板ＣＴのアレイ基板ＡＲと向かい合う面にシール材を配置しても良い。
【００２５】
また、上述したアレイ基板ＡＲにおいて、アクティブエリアＡＣＴの外側であってシール材５よりも内側には、遮光層ＢＭが配置されている。図示した例では、遮光層ＢＭは、略矩形状のアクティブエリアＡＣＴの外周に沿って矩形枠状に形成されている。このような遮光層ＢＭは、例えば、黒色に着色された樹脂材料によって形成されている。
【００２６】
次に、液晶表示パネルＬＰＮの構造について、以下により詳細に説明する。
【００２７】
図３は、図１に示した液晶表示パネルＬＰＮのうちの３つの画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含む概略断面図である。
【００２８】
アレイ基板ＡＲは、プラスチック基板やガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。アレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の上に、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥなどを備えている。
【００２９】
スイッチング素子ＳＷの半導体層ＳＣは、第１絶縁基板１０の上に形成されている。この半導体層ＳＣは、チャネル領域ＳＣＣを挟んだ両側にそれぞれソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤを有している。半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜１１によって覆われている。また、ゲート絶縁膜１１は、第１絶縁基板１０の上にも配置されている。なお、第１絶縁基板１０と半導体層ＳＣ及びゲート絶縁膜１１との間には、絶縁膜であるアンダーコート層が介在していても良い。
【００３０】
ゲート電極ＷＧは、ゲート絶縁膜１１の上に形成され、半導体層ＳＣのチャネル領域ＳＣＣの直上に位置している。ゲート電極ＷＧは、層間絶縁膜１２によって覆われている。また、この層間絶縁膜１２は、ゲート絶縁膜１１の上にも配置されている。これらのゲート絶縁膜１１及び層間絶縁膜１２は、例えば、酸化シリコン及び窒化シリコンなどの無機系材料によって形成されている。
【００３１】
スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、層間絶縁膜１２の上に形成されている。ソース電極ＷＳは、ゲート絶縁膜１１及び層間絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣのソース領域ＳＣＳにコンタクトしている。ドレイン電極ＷＤは、ゲート絶縁膜１１及び層間絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣのドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしている。
【００３２】
このような構成のスイッチング素子ＳＷの上には着色層が配置されている。すなわち、第１着色層ＣＦ１は、赤色画素に相当する画素ＰＸ１に配置されている。第２着色層ＣＦ２は、青色画素に相当する画素ＰＸ２に配置されている。第３着色層ＣＦ３は、緑色画素に相当する画素ＰＸ３に配置されている。これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３は、それぞれスイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤを覆うとともに、層間絶縁膜１２の上にも配置されている。
【００３３】
樹脂層１３は、絶縁膜であり、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３の上に配置されている。この樹脂層１３は、いわゆるオーバーコート層であり、第１着色層ＣＦ１、第２着色層ＣＦ２、及び、第３着色層ＣＦ３をそれぞれ覆っている。このような樹脂層１３は、例えば、ポジ型レジストなどの光透過性を有するフォトレジストによって形成されている。
【００３４】
このような第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３、及び、樹脂層１３のそれぞれには、スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤに到達するコンタクトホールＣＨ１乃至ＣＨ３が形成されている。
【００３５】
画素電極ＰＥは、各画素ＰＸにおいて、樹脂層１３の上に配置されている。このような画素電極ＰＥは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【００３６】
画素ＰＸ１に配置された画素電極ＰＥは、樹脂層１３及び第１着色層ＣＦ１に形成されたコンタクトホールＣＨ１を介してドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。同様に、画素ＰＸ２に配置された画素電極ＰＥは、樹脂層１３及び第２着色層ＣＦ２に形成されたコンタクトホールＣＨ２を介してドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。同様に、画素ＰＸ３に配置された画素電極ＰＥは、樹脂層１３及び第３着色層ＣＦ３に形成されたコンタクトホールＣＨ３を介してドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。
【００３７】
これらの画素電極ＰＥの表面は、第１配向膜１４によって覆われている。すなわち、第１配向膜１４は、アレイ基板ＡＲの対向基板ＣＴと向かい合う側の表面、つまり、液晶層ＬＱに接する面に配置されている。
【００３８】
スペーサＳＰは、アレイ基板ＡＲの対向基板ＣＴと対向する側に配置されている。このスペーサＳＰは、対向基板ＣＴを支持し、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間にセルギャップを形成している。図示した例では、スペーサＳＰは、コンタクトホールＣＨ２の内側からコンタクトホールＣＨ２の外側に跨って配置されている。なお、スペーサＳＰは、他のコンタクトホールＣＨ１やＣＨ３に配置されていても良い。
【００３９】
このようなスペーサＳＰは、例えば、樹脂材料によって形成されている。また、スペーサＳＰは、第１配向膜１４によって覆われている。スペーサＳＰの上面あるいは対向基板ＣＴを支持する支持面も第１配向膜１４によって覆われており、後述する対向基板ＣＴ側の第２配向膜３１と接触している。このスペーサＳＰの形状については、後に詳述する。
【００４０】
アレイ基板ＡＲのアクティブエリアＡＣＴの外側においては、遮光層ＢＭが配置され、さらにその外側にはシール材５が配置されている。
【００４１】
一方、液晶表示パネルＬＰＮの対向基板ＣＴは、プラスチック基板やガラス基板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の上に、対向電極ＣＥなどを備えている。
【００４２】
対向電極ＣＥは連続膜であり、アクティブエリアＡＣＴにおいては、液晶層ＬＱを介して各画素電極ＰＥと対向している。また、この対向電極ＣＥは、アクティブエリアＡＣＴの外側にも延在し、シール材５よりも外側において図示しない導電部材を介してアレイ基板ＡＲの側から所定の電圧が印加される。このような対向電極ＣＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【００４３】
対向電極ＣＥの表面は、第２配向膜３１によって覆われている。すなわち、第２配向膜３１は、対向基板ＣＴのアレイ基板ＡＲと向かい合う側の表面、つまり液晶層ＬＱに接する面に配置されている。第１配向膜１４及び第２配向膜３１は、例えば、ポリイミドによって形成されている。
【００４４】
上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、それぞれの第１配向膜１４及び第２配向膜３１が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲの第１配向膜１４と対向基板ＣＴの第２配向膜３１との間には、スペーサＳＰが配置され、これにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、所定のセルギャップが形成された状態でシール材５によって貼り合わせられている。
【００４５】
液晶層ＬＱは、上述したセルギャップに封入されている。すなわち、液晶層ＬＱは、アレイ基板ＡＲの画素電極ＰＥと対向基板ＣＴの対向電極ＣＥとの間に保持された液晶材料によって構成されている。液晶層ＬＱと画素電極ＰＥとの間には、第１配向膜１４が介在している。液晶層ＬＱと対向電極ＣＥとの間には、第２配向膜３１が介在している。
【００４６】
液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面、つまり、アレイ基板ＡＲを構成する第１絶縁基板１０の外面には、第１偏光板ＰＬ１などの光学素子が接着剤などにより貼付されている。また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面、つまり、対向基板ＣＴを構成する第２絶縁基板３０の外面には、第２偏光板ＰＬ２などの光学素子が接着剤などにより貼付されている。
【００４７】
次に、上述した液晶表示パネルＬＰＮの製造方法について簡単に説明する。
【００４８】
まず、第１絶縁基板１０の上にスイッチング素子ＳＷ、ゲート絶縁膜１１、層間絶縁膜１２などを形成する。その後、スイッチング素子ＳＷなどの上に、赤色に着色されたレジスト液をスピンナーにより塗布し、約９０℃で約５分間プリベークし、所定パターンのフォトマスクを用いて、１５０ｍＪ／ｃｍ２の強度の紫外線により露光する。その後、約０．１重量％のテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）水溶液を用いて約４０秒間現像し、さらに水洗した後に、約２００℃で１時間ほどポストベークをすることによって、赤色の第１着色層ＣＦ１を形成する。
【００４９】
その後、青色に着色されたレジスト液を用いて同様のフォトリソグラフィー法により青色の第２着色層ＣＦ２を形成し、さらに、緑色に着色されたレジスト液を用いて同様のフォトリソグラフィー法により緑色の第３着色層ＣＦ３を形成する。なお、これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３を形成する過程では、それぞれコンタクトホールＣＨ１乃至ＣＨ３も形成される。
【００５０】
その後、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至３の上に透明なレジスト液を塗布し、同様の手法により樹脂層１３を形成する。その後、黒色に着色されたレジスト液を用いて同様の手法により黒色の遮光層ＢＭを形成する。
【００５１】
続いて、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３の上に、スパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、このＩＴＯを所定パターンのフォトマスクを用いてパターンニングすることにより画素電極ＰＥを形成する。
【００５２】
続いて、画素電極ＰＥなどの上に、透明なレジスト液を用いてフォトリソグラフィー法によりスペーサＳＰを形成する。このとき、スペーサＳＰは、例えばコンタクトホールＣＨ２の内側及び外側において第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３からなる段差の上に配置される。
【００５３】
続いて、画素電極ＰＥ、スペーサＳＰなどの上にポリイミドからなる配向膜材料を塗布した後に、配向処理を施すことにより、第１配向膜１４を形成する。
【００５４】
一方で、第２絶縁基板３０の上に、スパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、対向電極ＣＥを形成する。その後、ポリイミドからなる配向膜材料を基板全面に塗布した後に、配向処理を施すことにより第２配向膜３１を形成する。
【００５５】
続いて、対向基板ＣＴの外周周辺部にシール材５を塗布する。このとき、シール材５は、注入口６を形成するように塗布される。そして、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとをシール材５により貼り合わせ、枚葉方式の封着治具に入れて排気を行い、約１７０℃の硬化温度にて３０分焼成することにより空状態のセルが完成する。
【００５６】
続いて、カイラル材が添加されたネマティック液晶材料を、注入口６からセル内に真空注入し、注入口６を封止材７としての紫外線硬化型樹脂材料を用いて封止し、液晶表示パネルＬＰＮが得られる。その後、液晶表示パネルＬＰＮの両側にそれぞれ第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を配置する。また、アレイ基板ＡＲには、駆動ＩＣチップ２やフレキシブル配線基板３などが実装される。そして、バックライト４やタッチパネルとともに組み立てられ、液晶表示装置１が完成する。
【００５７】
上述したＣＯＡ構成の液晶表示パネルＬＰＮで適用される第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３は、着色のための顔料を含んでおり、また、フォトリソグラフィー法により形成される場合には感光性レジストとしての機能を有している。そのため、これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３は、カルボン酸等の不純物を含んでいる。このような不純物が液晶層ＬＱに溶け出すと、画像の焼付き現象等の不具合を起こすおそれがある。この不純物は、顔料を精製することによって焼付き現象等の不具合を起こさないレベルまで除去することも可能ではあるが、材料開発に時間がかかると共に、製造コストも増加してしまう。また、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３の互いに隣接する合わせ目部分には、凹凸が形成されることが多く、場合によっては画質に影響する程のギャップ差を形成してしまうことがある。
【００５８】
本実施形態においては、これらの第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３は、透明な樹脂層１３によって覆われている。このため、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３からの不純物の溶出を防止することが可能となるとともに、合わせ目部分における表面の凹凸を緩和することが可能となる。
【００５９】
また、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３、及び、樹脂層１３には、コンタクトホールＣＨ１乃至ＣＨ３が形成されるが、上記の理由により、各コンタクトホールにおいて第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３が樹脂層１３から露出しないように構成されている。例えば、スペーサＳＰが配置されないコンタクトホールＣＨ１では第１着色層ＣＦ１は樹脂層１３によって覆われており、同様に、スペーサＳＰが配置されないコンタクトホールＣＨ３では第３着色層ＳＣＦ３は樹脂層１３によって覆われている。これに対して、スペーサＳＰが配置されるコンタクトホールＣＨ２では、一部の第２着色層ＣＦ２が樹脂層１３から露出しているが、第２着色層ＣＦ２の露出部分はスペーサＳＰによって覆われている。このため、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３からの不純物の溶出を抑制することが可能となる。
【００６０】
図４は、コンタクトホールＣＨ２の内側及び外側に跨って配置されたスペーサＳＰの形状をより具体的に説明するための断面図である。なお、この図４においては、説明に必要な構成のみを図示している。
【００６１】
本実施形態において、ドレイン電極ＷＤと画素電極ＰＥとを電気的に接続するためのコンタクトホールＣＨ２とは、第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３の双方が欠落した第１領域Ａ１に加えて、第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３のいずれか一方が欠落している第２領域Ａ２を含んでいる。第１領域Ａ１では、ドレイン電極ＷＤは、第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３から露出している。第２領域Ａ２では、ドレイン電極ＷＤは、第２着色層ＣＦ２または樹脂層１３によって覆われている。なお、コンタクトホールＣＨ２の外側では、第２着色層ＣＦ２の上に樹脂層１３が積層されている。
【００６２】
第２領域Ａ２は、樹脂層１３のみが配置された第１サブ領域Ａ２１と、第２着色層ＣＦ２のみが配置された第２サブ領域Ａ２２と、を含んでいる。なお、第２着色層ＣＦ２と樹脂層１３とは膜厚が異なる場合があり、ここでは、樹脂層１３の膜厚は、第２着色層ＣＦ２の膜厚よりも薄いものとして説明する。
【００６３】
このような構成により、第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３の双方が欠落した第１領域Ａ１と、樹脂層１３のみが配置された第１サブ領域Ａ２１と、第２着色層ＣＦ２のみが配置された第２サブ領域Ａ２２と、コンタクトホールＣＨ２の外側において第２着色層ＣＦ２の上に樹脂層１３が積層された第３領域Ａ３とでこの順にステップアップする段差が形成される。
【００６４】
スペーサＳＰは、コンタクトホールＣＨ２の内側において第２着色層ＣＦ２及び樹脂層１３の少なくとも一方が欠落した領域（つまり、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２）と、コンタクトホールＣＨ２の外側において第２着色層ＣＦ２の上に樹脂層１３が積層された領域（つまり、第３領域Ａ３）と、に跨って配置されている。
【００６５】
図示した例では、スペーサＳＰは、コンタクトホールＣＨ２の内側において、第１領域Ａ１に配置された第１支持部ＳＰ１、及び、第２領域Ａ２に配置された第２支持部ＳＰ２を有し、さらに、コンタクトホールＣＨ２の外側において、第３領域Ａ３に配置された第３支持部ＳＰ３を有している。これらの第１支持部ＳＰ１、第２支持部ＳＰ２、及び、第３支持部ＳＰ３は、一体的であり、この順に並んでいる。つまり、第１支持部ＳＰ１と第２支持部ＳＰ２とは互いに隣接し繋がっており、同様に、第２支持部ＳＰ２と第３支持部ＳＰ３とは互いに隣接し繋がっている。
【００６６】
このようなスペーサＳＰの上面は、コンタクトホールＣＨ２の内側からコンタクトホールＣＨ２の外側に向かって順次ステップアップする階段状に形成されている。すなわち、第１支持部ＳＰ１は第１上面Ｔ１を有している。第２支持部ＳＰ２は第２上面Ｔ２を有している。第３支持部ＳＰ３は第３上面Ｔ３を有している。第１支持部ＳＰ１の第１上面Ｔ１の位置は、第２支持部ＳＰ２の第２上面Ｔ２の位置よりも低い。また、第２支持部ＳＰ２の第２上面Ｔ２の位置は、第３支持部ＳＰ３の第３上面Ｔ３の位置よりも低い。
【００６７】
図示した例においては、第２支持部ＳＰ２は、第１サブ領域Ａ２１に配置された第１サブ支持部ＳＰ２１と、第２サブ領域Ａ２２に配置された第２サブ支持部ＳＰ２２と、を含んでおり、それぞれの領域での上面の位置が異なっている。すなわち、第２上面Ｔ２は、第１サブ支持部ＳＰ２１の上面Ｔ２１と、第２サブ支持部ＳＰ２２の上面Ｔ２２と、を含んでいる。
【００６８】
ここでは、上面Ｔ２１の位置は、上面Ｔ２２の位置よりも低い。なお、上面Ｔ２１の位置は第１上面Ｔ１の位置よりも高く、上面Ｔ２２の位置は第３上面Ｔ３の位置よりも低い。このため、図示した例のスペーサＳＰでは、その上面は、第１上面Ｔ１、上面Ｔ２１、上面Ｔ２２、及び、第３上面Ｔ３の順にステップアップする４段の階段状に形成されている。なお、上面Ｔ２１の位置と上面Ｔ２２の位置とが同一である場合、つまり、これらの上面Ｔ２１及び上面Ｔ２２が同一平面を形成する場合には、スペーサＳＰの上面は、３段の階段状に形成される。
【００６９】
樹脂層１３の上に形成された画素電極ＰＥは、第１領域Ａ１のみならず、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘って延在している。このため、画素電極ＰＥは、第１領域Ａ１においてはドレイン電極ＷＤと第１支持部ＳＰ１との間に介在し、第２領域Ａ２の第１サブ領域Ａ２１においては樹脂層１３と第１サブ支持部ＳＰ２１との間に介在し、第２領域Ａ２の第２サブ領域Ａ２２においては第２着色層ＣＦ２と第２サブ支持部ＳＰ２２との間に介在し、第３領域Ａ３においては樹脂層１３と第３支持部ＳＰ３との間に介在している。なお、画素電極ＰＥは、少なくとも第１領域Ａ１においてドレイン電極ＷＤとコンタクトしていれば良く、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘って延在していなくても良い。
【００７０】
スペーサＳＰにおいて、第１支持部ＳＰ１の高さつまり画素電極ＰＥの表面から法線方向に沿った第１上面Ｔ１までの高さ、第２支持部ＳＰ２の高さつまり画素電極ＰＥの表面から法線方向に沿った第２上面Ｔ２までの高さ、及び、第３支持部ＳＰ３の高さつまり画素電極ＰＥの表面から法線方向に沿った第３上面Ｔ３までの高さは、いずれも略同等である。
【００７１】
第１上面Ｔ１と第２上面Ｔ２との位置の差、特に、第１上面Ｔ１と上面Ｔ２１との位置の差は、樹脂層１３の膜厚によって形成される。上面Ｔ２１と上面Ｔ２２との位置の差は、樹脂層１３の膜厚と第２着色層ＣＦ２の膜厚との差によって形成される。上面Ｔ２２と第３上面Ｔ３との位置の差は、樹脂層１３の膜厚によって形成される。
【００７２】
このような構成のスペーサＳＰにおいては、第３支持部ＳＰ３の上面Ｔ３の位置が最も高い（つまり、図示しない対向基板に最も近接している）。このため、スペーサＳＰは、第３支持部ＳＰ３において対向基板を支持している。
【００７３】
液晶表示パネルＬＰＮに押圧する荷重が加わった場合には、第３支持部ＳＰ３のみならず、第３支持部ＳＰ３の次に低い第２支持部ＳＰ２においても対向基板が支持される。さらに、液晶表示パネルＬＰＮに押圧するより大きな荷重が加わった場合には、第３支持部ＳＰ３及び第２支持部ＳＰ２のみならず、第１支持部ＳＰ１においても対向基板が支持される。
【００７４】
つまり、通常は、第３上面Ｔ３が図示しない第１配向膜などを介して対向基板を支持し、荷重が加わった場合に、第３上面Ｔ２の位置より低い位置の第２上面Ｔ２、さらには、第２上面Ｔ２の位置より低い位置の第１上面Ｔ１が対向基板を支持する。つまり、液晶表示パネルＬＰＮに加わる加重が大きくなるにしたがってスペーサＳＰが対向基板を支持する支持面積が増大する。このため、液晶表示パネルＬＰＮに荷重が加わった場合の耐久性すなわち耐荷重性を確保することが可能となる。
【００７５】
また、このような構成においては、単位面積当たり数多くのスペーサを形成してスペーサの配置密度を高めることをしなくても、耐荷重性を確保することが可能となるため、スペーサの配置密度を高くしたときの不具合、ここでは特に、低温気泡の発生を抑制することが可能となる。このため、表示品位及び信頼性の低下を回避することが可能となる。
【００７６】
また、基板上に高さの異なる２種類のスペーサを形成する場合には、煩雑な製造工程が必要となり、製造コストの増大を招くおそれがあるが、本実施形態によれば、スペーサＳＰを形成する下地の段差を利用して、スペーサＳＰの上面を階段状に形成するものであり、製造コストの増大を抑制することが可能となる。
【００７７】
また、スペーサＳＰの上面の位置の差は、スペーサＳＰを形成する下地の段差の大きさによって調整することが可能であり、低温気泡の発生を抑制し且つ耐荷重性を確保するための十分なマージンを確保することが可能である。
【００７８】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００７９】
図５は、本実施形態で適用可能なスペーサＳＰの形状の変形例をより具体的に説明するための断面図である。
【００８０】
ここに示したスペーサＳＰは、コンタクトホールＣＨ２の内側からコンタクトホーＣＨ２ルの外側に亘って連続的に上面ＳＰＴの位置が異なっている点で、図４に示した例と相違している。図示した例では、このスペーサＳＰの上面ＳＰＴは、コンタクトホールＣＨ２の内側からコンタクトホールＣＨ２の外側に向かって次第に高くように傾斜した傾斜面である。
【００８１】
このような形状のスペーサＳＰは、フォトリソグラフィー法によって形成された後のポストベークによりメルトしやすい材料を用いて形成される。すなわち、レジスト液を用いてフォトリソグラフィー法によりパターニングした直後は、図４に示したような形状となっているが、ポストベークを行うことにより、メルトし、階段状に形成された上面が全体的に丸みを帯びて緩斜面となる。
【００８２】
このようなスペーサＳＰにおいて、上面ＳＰＴの位置は、コンタクトホールＣＨ２の外側で最も高い。すなわち、第２着色層ＣＦ２の上に樹脂層１３が積層された位置に形成された部分において、スペーサＳＰの上面ＳＰＴの位置が最も高い（つまり、図示しない対向基板に最も近接している）。上面ＳＰＴのうち、最も高い位置の上面をＴｍａｘと称する。
【００８３】
このため、スペーサＳＰは、コンタクトホールＣＨ２の外側に位置する部分の上面Ｔｍａｘで対向基板を支持している。液晶表示パネルＬＰＮに押圧する荷重が加わった場合には、上面Ｔｍａｘのみならず、その次に低い位置の上面においても対向基板が支持される。したがって、図４に示した例と同様の効果に、製造コストの増大を抑制しつつ低温気泡の発生を抑制し且つ耐荷重性を確保することが可能となる。
【００８４】
（比較例）
本実施形態と同様な手法により液晶表示装置を作製したが、スペーサＳＰは、コンタクトホールの間に配置し、且つ、第１乃至第３着色層ＣＦ１乃至ＣＦ３及び樹脂層１３で段差のない構造とした。
【００８５】
こうして作製した液晶表示装置は、−２０℃での低温評価時に気泡が発生した。また、スペーサの配置密度が少ない液晶表示装置においては荷重によってすぐスペーサが変形し、ギャップムラが観察された。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、製造コストの増大を抑制しつつ低温気泡の発生を抑制し且つ耐荷重性を確保することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００８７】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１…液晶表示装置
ＬＰＮ…液晶表示パネル
ＡＲ…アレイ基板  ＣＴ…対向基板  ＬＱ…液晶層
ＳＷ…スイッチング素子  ＰＥ…画素電極  ＣＥ…対向電極
ＣＦ１…第１着色層  ＣＦ２…第２着色層  ＣＦ３…第３着色層
１３…樹脂層
ＣＨ２…コンタクトホール
Ａ１…第１領域
Ａ２…第２領域  Ａ２１…第１サブ領域  Ａ２２…第２サブ領域
Ａ３…第３領域
ＳＰ…スペーサ
ＳＰ１…第１支持部
ＳＰ２…第２支持部  ＳＰ２１…第１サブ支持部  ＳＰ２２…第２サブ支持部
ＳＰ３…第３支持部
Ｔ１…第１上面
Ｔ２…第２上面  Ｔ２１…上面  Ｔ２２…上面
Ｔ３…第３上面
ＳＰＴ…上面  Ｔｍａｘ…上面
【図１】
2012137710.tif 000003
【図２】
2012137710.tif 000004
【図３】
2012137710.tif 000005
【図４】
2012137710.tif 000006
【図５】
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