JP2003107444A

JP2003107444A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003107444A
Application number: JP2001304012A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 武志山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】表示品位の優れた液晶表示装置を提供すること
を目的とする。【解決手段】液晶表示装置は、一対の基板１００及び２
００間に液晶組成物３００を挟持した液晶表示パネル１
０を備えている。アレイ基板１００は、画像を表示する
表示領域１０２において、画素毎に配置された配置され
た複数のカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、一対
の基板間の所定のギャップを形成する単層構造の柱状ス
ペーサ３１とを備えている。また、遮光領域４１におい
て、遮光性を有する樹脂レジストによって形成された遮
光層ＳＰと、一対の基板間の所定のギャップを形成する
とともに複数の色のカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）を積層して形成された積層構造の柱状スペーサ５０
０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
係り、特に、画像を表示する表示領域の周辺領域を遮光
する遮光層を有するカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般的に用いられているアクティ
ブマトリクス駆動の液晶表示装置は、例えば、アモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）、このＴＦＴに接続された画素電極な
どを備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して配
置された対向電極、カラーフィルタ層などを備えた対向
基板とを備え、この２枚の基板間に液晶組成物を挟持す
ることによって構成されている。

【０００３】これらアレイ基板及び対向基板は、それら
の周囲を液晶封入口を除いて塗布された接着剤によって
固定されている。液晶封入口は、封止剤によって封止さ
れている。この中でカラー表示用の液晶表示装置は、画
像を表示する表示領域において、２枚のガラス基板のう
ちの一方の基板の画素毎に配置された赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層からなるカラーフィルタ層を
備えている。

【０００４】これらの液晶表示装置においては、表示領
域の周辺の遮光領域に遮光層が設けられている。この遮
光層は、カラーフィルタ層を備えた基板と同一の基板上
に設けられることが多い。特に、カラーフィルタ層と遮
光層との両方をアレイ基板上に設けることにより、画素
部の開口率を向上することが可能となり、高開口率の液
晶表示素子を得ることができる。

【０００５】このような液晶表示装置では、少なくとも
一方の基板に柱状スペーサを設けることにより、アレイ
基板と対向基板との間に一定のギャップを保持する構造
が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
カラーフィルタ層を積層して形成された柱状スペーサ
は、形成位置における積層条件に依存して積層されるカ
ラーフィルタ層のレベリング特性が異なるため、高さに
ばらつきが生じる。このような構造の柱状スペーサを表
示領域に形成した場合、一定のギャップを保持すること
が困難となり、表示ムラなどの表示不良を発生するおそ
れがある。

【０００７】そこで、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、表示品位の優れ
た液晶表示装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１は、一対の基板間に液晶組成
物を挟持して構成された液晶表示装置において、前記一
対の基板のうち一方の基板は、画像を表示する表示領域
に、画素毎に配置されたカラーフィルタ層と、前記一対
の基板間に所定のギャップを形成する単層構造の第１柱
状スペーサと、を備え、前記表示領域の外周に沿って配
置された遮光領域に、遮光性を有する樹脂レジストによ
って形成された遮光層と、前記一対の基板間のギャップ
を保持するとともに複数の色のカラーフィルタ層を積層
して形成された積層構造の第２柱状スペーサと、を備え
たことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。

【００１０】この発明の一実施の形態に係る液晶表示装
置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液
晶表示パネルを備えている。

【００１１】（第１の実施の形態）すなわち、第１の実
施の形態に係る液晶表示パネル１０は、図１及び図２に
示すように、アレイ基板１００と、このアレイ基板１０
０に対向配置された対向基板２００と、アレイ基板１０
０と対向基板２００との間に配置された液晶組成物３０
０とを備えている。このような液晶表示パネル１０にお
いて、画像を表示する表示領域１０２は、アレイ基板１
００と対向基板２００とを貼り合わせる外縁シール部材
１０６によって囲まれた領域内に形成されている。表示
領域１０２の外周に沿って配置された周辺領域１０４
は、額縁状に形成された遮光領域を有している。

【００１２】表示領域１０２において、アレイ基板１０
０は、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ
×ｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行方
向に沿って形成されたｍ本の走査線Ｙ１〜Ｙｍ、これら
画素電極１５１の列方向に沿って形成されたｎ本の信号
線Ｘ１〜Ｘｎ、ｍ×ｎ個の画素電極１５１に対応して走
査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍
にスイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個の薄膜ト
ランジスタすなわち画素ＴＦＴ１２１を有している。

【００１３】また、周辺領域１０４において、アレイ基
板１００は、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回
路１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１
９などを有している。

【００１４】図２に示すように、液晶容量ＣＬは、画素
電極１５１、対向電極２０４、及びこれらの電極間に挟
持された液晶層３００によって形成される。また、補助
容量Ｃｓは、液晶容量ＣＬと電気的に並列に形成され
る。この補助容量Ｃｓは、絶縁膜を介して対向配置され
た一対の電極、すなわち、画素電極１５１と同電位の補
助容量電極６１と、所定の電位に設定された補助容量線
５２とによって形成される。

【００１５】図３に示すように、液晶表示装置は、アレ
イ基板１００と対向基板２００との間に液晶組成物３０
０を挟持した透過型の液晶表示パネル１０と、この液晶
表示パネル１０を背面から照明するバックライトユニッ
ト４００と、を備えている。

【００１６】液晶表示パネル１０のアレイ基板１００
は、表示領域１０２において、ガラス基板などの透明な
絶縁性基板１１上に、マトリクス状に配置さ
れた複数の画素にそれぞれ対応して形成された画素ＴＦ
Ｔ１２１、画素ＴＦＴ１２１を含む表示領域１０２を覆
って形成されるカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、
カラーフィルタ層２４上に画素毎に配置された画素電極
１５１、カラーフィルタ層２４上に配置されているとと
もにアレイ基板１００と対向基板２００との間に所定の
ギャップを形成する複数の柱状スペーサ（第１柱状スペ
ーサ）３１、及び複数の画素電極１５１全体を覆うよう
に形成された配向膜１３Ａを備えている。

【００１７】また、アレイ基板１００は、周辺領域１０
４において、表示領域１０２の外周を取り囲み、絶縁性
基板１１の遮光領域４１に配置された柱状スペーサ３１
と同材料からなる遮光層ＳＰと、アレイ基板１００と対
向基板２００との間に所定のギャップを形成する複数の
柱状スペーサ（第２柱状スペーサ）５００と、を備えて
いる。

【００１８】カラーフィルタ層２４は、例えば約３．２
μｍの厚さを有し、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、および赤
色（Ｒ）それぞれの画素毎に配置されている。これらカ
ラーフィルタ層２４は、緑色、青色、および赤色の各色
成分の光をそれぞれ透過させる３色の着色樹脂レジスト
によって構成されている。

【００１９】画素電極１５１は、各画素に割当てられる
カラーフィルタ層２４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒ上にそれぞれ
形成されたＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
等の光透過性導電部材によって形成されている。画素電
極１５１は、これらカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）を貫通するスルーホール２６を介して画素ＴＦＴ１
２１にそれぞれ接続されている。

【００２０】各画素ＴＦＴ１２１は、画素電極１５１の
行に沿って形成される走査線Ｙ及び画素電極１５１の列
に沿って形成される信号線Ｘに接続され、走査線Ｙから
の駆動電圧により導通し、信号電圧を画素電極１５１に
印加する。

【００２１】図４に、より詳細な構造を示すように、ア
レイ基板１００は、画素電極１５１の行に沿って形成さ
れた走査線Ｙ、画素電極１５１の列に沿って形成された
信号線Ｘ、画素電極１５１に対応して走査線Ｙおよび信
号線Ｘの交差位置近傍に配置された画素ＴＦＴ１２１を
有している。

【００２２】さらに、アレイ基板１００は、液晶容量Ｃ
Ｌと電気的に並列な補助容量ＣＳを形成するためにゲー
ト絶縁膜６２を介して対向配置された画素電極１５１と
同電位の補助容量電極６１と、所定の電位に設定された
補助容量線５２とを備えている。

【００２３】信号線Ｘは、層間絶縁膜７６を介して、走
査線Ｙ及び補助容量線５２に対して略直交するように配
置されている。補助容量線５２は、走査線Ｙと同一の層
に同一の材料によって形成されているとともに、走査線
Ｙに対して略平行に形成されている。補助容量線５２の
一部は、ゲート絶縁膜６２を介して補助容量電極６１に
対向配置されている。この補助容量電極６１は、不純物
ドープされたポリシリコン膜によって形成されている。

【００２４】これら信号線Ｘ、走査線Ｙ、及び補助容量
線５２等の配線部は、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及び補助
容量線５２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。

【００２５】画素ＴＦＴ１２１は、補助容量電極６１と
同層のポリシリコン膜によって形成された半導体層１１
２を有している。この半導体層１１２は、ガラス基板１
１上に配置されたアンダーコーティング層６０上に配置
され、チャネル領域１１２Ｃの両側にそれぞれ不純物を
ドープすることによって形成されたドレイン領域１１２
Ｄ及びソース領域１１２Ｓを有している。この画素ＴＦ
Ｔ１２１は、ゲート絶縁膜６２を介して半導体層１１２
に対向して配置された走査線Ｙと一体のゲート電極６３
を備えている。

【００２６】画素ＴＦＴ１２１のドレイン電極８８は、
信号線Ｘと一体に形成され、ゲート絶縁膜６２及び層間
絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７７を介して半
導体層１１２のドレイン領域１１２Ｄに電気的に接続さ
れている。画素ＴＦＴ１２１のソース電極８９は、ゲー
ト絶縁膜６２及び層間絶縁膜７６を貫通するコンタクト
ホール７８を介して半導体層１１２のソース領域１１２
Ｓに電気的に接続されている。

【００２７】赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ
着色されたカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、層
間絶縁膜７６上に配置されている。画素電極１５１は、
カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置され、カ
ラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に形成されたスルー
ホール２６を介して画素ＴＦＴ１２１のソース電極８９
に電気的に接続されている。

【００２８】補助容量電極６１は、ゲート絶縁膜６２及
び層間絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７９を介
して信号線Ｘと同一材料によって形成されたコンタクト
電極８０に電気的に接続されている。画素電極１５１
は、カラーフィルタ層２４を貫通するコンタクトホール
８１を介してコンタクト電極８０に電気的に接続されて
いる。これにより、画素ＴＦＴ１２１のソース電極８
９、画素電極３０、及び補助容量電極６１は、同電位と
なる。

【００２９】図３に示すように、表示領域１０２におい
て、柱状スペーサ３１は、単層構造の黒色樹脂レジスト
によって形成されている。この柱状スペーサ３１は、約
４．５μｍの高さに形成されている。この柱状スペーサ
３１は、表示領域４０内においては、遮光性を有する配
線部（例えば、モリブデン−タングステン合金膜で形成
された走査線や補助容量線、及び、アルミニウムで形成
された信号線など）に積層された各カラーフィルタ層２
４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置されている。

【００３０】表示領域１０２の外周に沿って額縁状に設
けられた遮光領域４１において、遮光層ＳＰは、柱状ス
ペーサ３１と同材料の黒色樹脂レジストによって形成さ
れている。

【００３１】また、遮光領域４１において、柱状スペー
サ５００は、表示領域１０２に配置された複数の色のカ
ラーフィルタ層と同一の有色樹脂レジストを積層するこ
とによって形成されている。この実施の形態では、柱状
スペーサ５００は、例えば、赤色カラーフィルタ層２４
Ｒ、緑色カラーフィルタ層２４Ｇ、及び、青色カラーフ
ィルタ層２４Ｂをアレイ基板１００の主面側からこの順
に積層することによって形成されている。

【００３２】なお、この実施の形態では、柱状スペーサ
５００は、図３に示すように、遮光性を有する配線部
（例えば、表示領域１０２から引き出された各種金属配
線）５１０の上に配置されている。すなわち、柱状スペ
ーサ５００は、複数の色の有色樹脂レジストを積層して
形成しているため、柱状スペーサ５００を透過する光
は、十分遮光されているが、遮光領域４１の遮光性を向
上させるためには、遮光性を有する配線部５１０上に配
置されることが望ましい。

【００３３】配向膜１３Ａは、液晶組成物３００に含ま
れる液晶分子をアレイ基板１００に対して所定の方向に
配向する。

【００３４】対向基板２００は、ガラス基板などの透明
な絶縁性基板２１上に配置された対向電極２０４、及び
この対向電極２０４を覆う配向膜１３Ｂを有している。

【００３５】対向電極２０４は、アレイ基板１１０側の
すべての画素電極１５１に対向するよう配置されるＩＴ
Ｏ等の光透過性導電部材によって形成されている。配向
膜１３Ｂは、液晶組成物３００に含まれる液晶分子を対
向基板２００に対して所定の方向に配向する。

【００３６】液晶表示パネル１０におけるアレイ基板１
００の表面には、偏光板ＰＬ１が設けられているととも
に、対向基板２００の表面には、偏光板ＰＬ２が設けら
れている。

【００３７】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の背面側から照明する。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２
００側の偏光板ＰＬ２によって選択的に透過される。こ
れにより、カラー画像が表示される。

【００３８】ところで、上述したような複数の色のカラ
ーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を積層して形成した柱
状スペーサは、形成位置における積層条件に依存して高
さにばらつきが生じる。この現象について、図面を参照
して説明する。なお、ここでは、赤色カラーフィルタ層
２４Ｒ、緑色カラーフィルタ層２４Ｇ、青色カラーフィ
ルタ層２４Ｂの順に積層するものとする。

【００３９】すなわち、図５に示すように、まず１色目
の赤色樹脂レジスト２４Ｒを成膜し、パターニングする
ことによって赤色カラーフィルタ層を形成する。

【００４０】続いて、２色目の緑色樹脂レジスト２４Ｇ
を成膜する。このとき、緑色樹脂レジスト２４Ｇは、一
方で赤色カラーフィルタ層２４Ｒ上に積層されるが、他
方で赤色カラーフィルタ層２４Ｒの谷間に流れ込み、レ
ベリングされる。このため、谷間に流れ込んだ緑色樹脂
レジスト２４Ｇの膜厚を赤色カラーフィルタ層２４Ｒと
同等にしたとき、赤色カラーフィルタ層２４Ｒ上に積層
された緑色樹脂レジスト２４Ｇの膜厚は、赤色カラーフ
ィルタ２４Ｒより薄くなる。このような緑色樹脂レジス
ト２４Ｇをパターニングすることによって緑色カラーフ
ィルタ層を形成する。

【００４１】続いて、３色目の青色樹脂レジスト２４Ｂ
を成膜する。このとき、青色樹脂レジスト２４Ｂは、一
方で赤色カラーフィルタ層２４Ｒ上に流れ込み、他方で
緑色カラーフィルタ層２４Ｇ上及び緑色カラーフィルタ
層２４Ｇと隣接する赤色カラーフィルタ層２４Ｒとの間
の谷間に流れ込み、レベリングされる。このため、谷間
に流れ込んだ青色樹脂レジスト２４Ｂの膜厚を赤色カラ
ーフィルタ層２４Ｒ及び緑色カラーフィルタ層２４Ｇと
同等にしたとき、緑色カラーフィルタ層２４Ｇ上に積層
された青色樹脂レジスト２４Ｂの膜厚は、緑色カラーフ
ィルタ２４Ｇよりさらに薄くなる。このような青色樹脂
レジスト２４Ｂをパターニングすることによって青色カ
ラーフィルタ層を形成する。

【００４２】このように、カラーフィルタ層２４（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）を積層して形成する柱状スペーサは、そのレベ
リング特性により、形成される高さに差が生じる。すな
わち、図６の（ａ）及び（ｂ）に示したように、２層目
の緑色カラーフィルタ層２４Ｇを１層目の赤色カラーフ
ィルタ層２４Ｒ上に積層する場合、緑色樹脂レジスト
は、一方の方向の谷間に流れ込むのみである。

【００４３】これに対して、図６の（ｃ）に示したよう
に、２層目の緑色カラーフィルタ層２４Ｇを１層目の島
状の赤色カラーフィルタ層２４Ｒ上に積層する場合、緑
色樹脂レジストは、両方向の谷間に流れ込む。このた
め、図６の（ｃ）に示した構造の２層目の膜厚は、図６
の（ａ）及び（ｂ）に示した構造の２層目の膜厚と比較
して薄くなる。

【００４４】また、図６の（ａ）に示したように、３層
目の青色カラーフィルタ層２４Ｂを２層目の緑色カラー
フィルタ層２４Ｇ上に積層する場合、青色樹脂レジスト
は、両方向ともに１層目の赤色カラーフィルタ層２４Ｒ
及び緑色カラーフィルタ層２４Ｇ上に流れ込むのみであ
る。

【００４５】これに対して、図６の（ｂ）及び（ｃ）に
示したように、１層目の青色カラーフィルタ層２４Ｂを
形成する位置の近傍に３層目の青色カラーフィルタ層２
４Ｂを積層する場合、青色樹脂レジストは、一方向につ
いては赤色カラーフィルタ層２４Ｒと緑色カラーフィル
タ層２４Ｇとの谷間（図６の（ｂ））、または、赤色カ
ラーフィルタ層２４Ｒの谷間（図６の（ｃ））に流れ込
む。このため、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示した構造の
３層目の膜厚は、図６の（ａ）に示した構造の３層目の
膜厚と比較して薄くなる。

【００４６】これら２層目及び３層目の膜厚を考慮した
場合、図６の（ａ）に示した構造例が最も柱状スペーサ
の高さが高く、図６の（ｂ）に示した構造例、図６の
（ｃ）に示した構造例の順に柱状スペーサの高さが低く
なる。

【００４７】したがって、上述した第１の実施の形態に
係る液晶表示装置では、アレイ基板１００は、表示領域
１０２において、カラーフィルタ層２４の積層ではなく
別の材料例えば黒色樹脂レジストによって形成された単
層構造の柱状スペーサ３１を備えている。

【００４８】このように、表示領域１０２においては、
単層構造の柱状スペーサ３１を適用することにより、各
柱状スペーサの高さがばらつくことを防止でき、基板間
のギャップを均一に維持することが可能となる。

【００４９】また、例えば、遮光領域４１において、遮
光層ＳＰの下層にカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
のうちの１層を配置し、この層と遮光層ＳＰとの積層に
て柱状スペーサを形成することが可能であるが、この場
合も上述したレベリング現象により、表示領域１０２に
形成された柱状スペーサ３１の高さと同じにはならな
い。

【００５０】そこで、この実施の形態においては、遮光
領域４１に形成する柱状スペーサ５００は、カラーフィ
ルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の積層構造とし、この柱状ス
ペーサ５００の高さに合わせて表示領域１０２の柱状ス
ペーサ３１の高さを調整して形成することにより、遮光
領域４１と表示領域１０２との基板間ギャップを均一に
することができ、表示不良を防止することができる。

【００５１】したがって、表示品位の優れた液晶表示装
置を提供することが可能となる。

【００５２】また、遮光領域４１に配置された柱状スペ
ーサ５００を構成する各カラーフィルタ層２４（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）は、表示領域１０２内の各カラーフィルター層
２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と同時形成できるため、製造コスト
が増大することがない。

【００５３】次に、上述した液晶表示パネル１０の製造
方法について説明する。

【００５４】アレイ基板１００の製造工程では、まず、
厚さ０．７ｍｍの絶縁性基板１１上に、ＣＶＤ法によ
り、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を続けて成膜
し、２層構造のアンダーコーティング層６０を形成す
る。

【００５５】続いて、アンダーコーティング層６０上
に、ＣＶＤ法などにより、アモルファスシリコン膜を成
膜する。そして、このアモルファスシリコン膜にエキシ
マレーザビームを照射してアニーリングすることによ
り、多結晶化する。その後に、多結晶化されたシリコン
膜すなわちポリシリコン膜１１２をフォトリソグラフィ
工程によりパターニングして、ＴＦＴ１２１の半導体層
を形成するとともに、補助容量電極６１を形成する。

【００５６】続いて、ＣＶＤ法により、全面にシリコン
酸化膜を成膜して、ゲート絶縁膜６２を形成する。続い
て、スパッタリグ法により、ゲート絶縁膜６２上の全面
にタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム
（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
銅（Ｃｕ）などの単体、または、これらの積層膜、ある
いは、これらの合金膜（この実施の形態では、Ｍｏ−Ｗ
合金膜）を成膜し、フォトリソグラフィ工程により所定
の形状にパターニングする。これにより、走査線Ｙ、補
助容量線５２、及び、走査線Ｙと一体のゲート電極６３
などの各種配線を形成する。

【００５７】続いて、ゲート電極６３をマスクとして、
イオン注入法やイオンドーピング法によりポリシリコン
膜１１２に不純物を注入する。これにより、ＴＦＴ１２
１のドレイン領域１１２Ｄ及びソース領域１１２Ｓを形
成する。そして、基板全体をアニールすることにより不
純物を活性化する。

【００５８】続いて、ＣＶＤ法により、全面に酸化シリ
コン膜を成膜し、層間絶縁膜７６を形成する。

【００５９】続いて、フォトリソグラフィ工程により、
ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜７６を貫通してＴＦＴ
１２１のドレイン領域１１２Ｄに至るコンタクトホール
７７及びソース領域１１２Ｓに至るコンタクトホール７
８と、補助容量電極６１に至るコンタクトホール７９
と、を形成する。

【００６０】続いて、スパッタリング法により、層間絶
縁膜７６上の全面に、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃ
ｕなどの単体、または、これらの積層膜、あるいは、こ
れらの合金膜（この実施の形態では、Ｍｏ−Ａｌの積層
膜）を成膜し、フォトリソグラフィ工程により所定の形
状にパターニングする。これにより、信号線Ｘを形成す
るとともに、信号線Ｘと一体にＴＦＴ１２１のドレイン
電極８８を形成する。また、同時に、ＴＦＴ１２１のソ
ース電極８９、及び、補助容量電極６１にコンタクトす
るコンタクト電極８０を形成する。

【００６１】続いて、スピンナーにより、赤色の顔料を
分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジストを基板全
面に塗布する。そして、このレジスト膜を、赤色画素に
対応した部分に光が照射されるようなフォトマスクを介
して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ^２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、赤色のカラーフィルタ層２４Ｒを形成する。

【００６２】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性アクリル樹脂
レジストからなる緑色のカラーフィルタ層２４Ｇ、青色
の顔料を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジスト
からなる青色のカラーフィルタ層２４Ｂを形成する。こ
れらのカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、例えば
３．２μｍの膜厚に形成される。

【００６３】赤色のカラーフィルタ層２４Ｒを形成する
工程では、遮光領域４１の配線部５１０上に同一の赤色
樹脂レジストを形成して柱状スペーサ５００の第１層を
形成する。この第１層は、表示領域１０２のカラーフィ
ルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と同様の膜厚に形成され、例
えば３．２μｍの膜厚を有している。また、この第１層
は、３０μｍ×３０μｍのサイズに形成されている。

【００６４】緑色のカラーフィルタ層２４Ｇを形成する
工程では、第１層上に同一の緑色樹脂レジストを積層し
て柱状スペーサ５００の第２層を形成する。この第２層
は、第１層より薄い膜厚に形成され、例えば２．５μｍ
の膜厚を有している。また、この第２層は、２６μｍ×
２６μｍのサイズに形成されている。

【００６５】青色のカラーフィルタ層２４Ｂを形成する
工程では、第２層上に同一の青色樹脂レジストを積層し
て柱状スペーサ５００の第３層を形成する。この第３層
は、第２層より薄い膜厚に形成され、例えば２．０μｍ
の膜厚を有している。また、この第３層は、２２μｍ×
２２μｍのサイズに形成されている。

【００６６】これにより、図３に示すように、遮光領域
４１において、約７．７μｍの高さを有する積層構造の
柱状スペーサ５００を形成する。

【００６７】これらのカラーフィルタ層２４の形成工程
では、スイッチング素子１２１と画素電極１５１とをコ
ンタクトするスルーホール２６、及び、画素電極１５１
とコンタクト電極８０とをコンタクトするコンタクトホ
ール８１も同時に形成する。

【００６８】続いて、スパッタリング法により、カラー
フィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上にＩＴＯを１５００オ
ングストロームの膜厚に成膜し、フォトリソグラフィ工
程により所定の画素パターンにパターニングすることに
より、スイッチング素子１２１にコンタクトした画素電
極１５１を形成する。

【００６９】続いて、スピンナーにより、この基板表面
に、遮光性を有する黒色の感光性アクリル樹脂レジスト
を塗布する。そして、この樹脂レジストを９０℃で１０
分間乾燥した後に、所定のパターン形状のフォトマスク
を用いて３６５ｎｍの波長で、１００ｍＪ／ｃｍ^２の露
光量で露光する。そして、この樹脂レジストをｐＨ１
１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃で６０分
間焼成することにより、遮光領域４１に遮光層ＳＰ及び
表示領域１０２内に高さ約４．５μｍの柱状スペーサ３
１を形成する。

【００７０】続いて、基板全面に、ポリイミドなどの配
向膜材料を６００オングストロームの膜厚に塗布し、焼
成することにより、配向膜１３Ａを形成する。

【００７１】これにより、アレイ基板１００が形成され
る。

【００７２】一方、対向基板２００の製造工程では、ま
ず、厚さ０．７ｍｍの絶縁性基板２１上に、スパッタリ
ング法により、ＩＴＯを１５００オングストロームの膜
厚に成膜して対向電極２０４を形成する。そして、対向
電極２０４を覆って絶縁性基板２１の全面にポリイミド
などの配向膜材料を５００オングストロームの膜厚に塗
布し、焼成することにより、配向膜１３Ｂを形成する。

【００７３】これにより、対向基板２００が形成され
る。

【００７４】液晶表示パネル１０の製造工程では、外縁
シール部材１０６を液晶注入口３２を残して液晶収容空
間を囲むようアレイ基板１００の外縁に沿って印刷塗布
し、さらに、アレイ基板１００から対向電極２００に電
圧を印加するための電極転移材を外縁シール部材１０６
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１３Ａと対向基板２００の配向膜１３
Ｂ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、加熱して外縁シール部材１０６を
硬化させて両基板を貼り合わせる。外縁シール部材１０
６は、例えば熱硬化型エポキシ系接着剤である。

【００７５】続いて、液晶組成物３００を液晶注入口３
２から注入し、さらに液晶注入口３２を紫外線硬化型エ
ポキシ系接着剤である注入口シール部材３３により封止
する。

【００７６】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。

【００７７】このようにして製造したアクティブマトリ
クス型カラー液晶表示装置は、セルギャップが４．５±
０．０５μｍと非常に均一性が高く、表示領域とその周
辺の遮光領域近傍とでギャップムラによる表示不良は確
認されなかった。また、カラーフィルタ層２４（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）をアレイ基板上に形成したため、対向基板側に
カラーフィルタ層を形成した場合と比較して開口率が約
５%向上した。

【００７８】なお、この発明は、上述した実施の形態に
限定されるものではなく、種々変更が可能である。以下
に、この発明の他の実施の形態について説明する。

【００７９】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係る液晶表示装置は、図７に示すように、アレイ基板１
００と対向基板２００との間に液晶組成物３００を挟持
した透過型の液晶表示パネル１０と、この液晶表示パネ
ル１０を背面から照明する照明手段として機能するバッ
クライトユニット４００と、を備えている。

【００８０】液晶表示パネル１０のアレイ基板１００
は、表示領域１０２において、ガラス基板などの透明な
絶縁性基板１１上に、マトリクス状に配置された複数の
画素にそれぞれ対応して形成された画素ＴＦＴ１２１、
画素ＴＦＴ１２１を含む表示領域１０２を覆って形成さ
れる有機絶縁層２５、有機絶縁層２５上に画素毎に配置
された画素電極１５１、有機絶縁層２５上に配置されて
いるとともにアレイ基板１００と対向基板２００との間
に所定のギャップを形成する複数の柱状スペーサ（第１
柱状スペーサ）３１、及び複数の画素電極１５１全体を
覆うように形成された配向膜１３Ａを備えている。

【００８１】画素電極１５１は、画素毎に有機絶縁層２
５上にそれぞれ形成されるＩＴＯ（インジウム・ティン
・オキサイド）等の光透過性導電部材によって形成さ
れ、この有機絶縁層２５を貫通するスルーホール２６を
介して画素ＴＦＴ１２１にそれぞれ接続されている。

【００８２】対向基板２００は、ガラス基板などの透明
な絶縁性基板２１上の表示領域１０２内において画素毎
に割り当てられて形成されたカラーフィルタ層２４
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えている。また、対向基板２００
は、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に形成され
たすべての画素に共通の対向電極２０４、及びこの対向
電極２０４を覆う配向膜１３Ｂを有している。

【００８３】さらに、対向基板２００は、周辺領域１０
４において、表示領域１０２の外周を取り囲み、絶縁性
基板２１の遮光領域４１に配置された遮光層ＳＰと、ア
レイ基板１００と対向基板２００との間に所定のギャッ
プを形成する複数の柱状スペーサ（第２柱状スペーサ）
５００と、を備えている。

【００８４】遮光領域４１において、遮光層ＳＰは、光
の透過を遮るために有色樹脂レジスト、例えば黒色樹脂
レジストによって形成されている。また、遮光領域４１
において、柱状スペーサ５００は、表示領域１０２に配
置された複数の色のカラーフィルタ層と同一の有色樹脂
レジストを積層することによって形成されている。

【００８５】この実施の形態では、柱状スペーサ５００
は、例えば、赤色カラーフィルタ層２４Ｒ、緑色カラー
フィルタ層２４Ｇ、及び、青色カラーフィルタ層２４Ｂ
を対向基板２００の主面側からこの順に積層することに
よって形成されている。なお、この実施の形態では、柱
状スペーサ５００は、図７に示すように、遮光領域４１
の遮光性を向上するために、遮光性を有する配線部５１
０の上に配置されている。

【００８６】このような構造のカラー表示型アクティブ
マトリクス液晶表示装置は、セルギャップが４．５±
０．０５μｍと非常に均一性が高く、表示領域とその周
辺の遮光領域近傍とでギャップムラによる表示不良は確
認されなかった。

【００８７】なお、図７に示した第２の実施の形態に係
る液晶表示装置では、柱状スペーサ３１は、アレイ基板
１００側に設けたが、対向基板２００側に設けても良
い。

【００８８】以上説明したように、この発明の一実施の
形態に係る液晶表示装置によれば、表示領域内におい
て、カラーフィルタ層とは別の材料により形成された単
層構造の柱状スペーサを配置し、周辺に沿った額縁状の
遮光領域において、表示領域に配置したカラーフィルタ
層と同一材料の複数の色の着色樹脂レジストを積層する
ことにより形成された積層構造の柱状スペーサを配置し
て構成されている。

【００８９】これにより、各柱状スペーサの高さのばら
つきをなくし、基板間のセルギャップを均一に位置する
ことが可能となる。このため、セルギャップムラに起因
する表示不良の発生を防止することができ、表示品位の
優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

【００９０】また、この発明の一実施の形態に係る液晶
表示装置によれば、遮光領域の柱状スペーサは、表示領
域に配置されるカラーフィルタ層と同一の材料で同一工
程で形成されるため、製造工程数を削減することが可能
となり、製造コストを低減することが可能となる。

【００９１】また、上記各実施の形態において、柱状ス
ペーサ３１は、遮光層ＳＰと必ずしも同一材料でなくて
もよく、例えば透明樹脂レジストなどを用いて形成して
もよい。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示品位の優れた液晶表示装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表
示装置に適用される液晶表示パネルの構造を概略的に示
す図である。

【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルの構成を
概略的に示す回路ブロック図である。

【図３】図３は、この発明の第１の実施の形態に係る液
晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。

【図４】図４は、図３に示した液晶表示装置を構成する
アレイ基板の構造を概略的に示す断面図である。

【図５】図５は、積層される樹脂レジストのレベリング
特性の差による膜厚の差を説明するための図である。

【図６】図６の（ａ）乃至（ｃ）は、柱状スペーサの配
置位置の違いに起因する高さの差を示す図である。

【図７】図７は、この発明の第２の実施の形態に係る液
晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０…液晶表示パネル２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層３１…柱状スペーサ（第１柱状スペーサ）４１…遮光領域１００…アレイ基板１０２…表示領域１０４…周辺領域１２１…スイッチング素子１５１…画素電極２００…対向基板２０４…対向電極３００…液晶組成物５００…柱状スペーサ（第２柱状スペーサ）５１０…配線部ＳＰ…遮光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶組成物を挟持して構成
された液晶表示装置において、前記一対の基板のうち一方の基板は、画像を表示する表示領域に、画素毎に配置されたカラー
フィルタ層と、前記一対の基板間に所定のギャップを形
成する単層構造の第１柱状スペーサと、を備え、前記表示領域の外周に沿って配置された遮光領域に、遮
光性を有する樹脂レジストによって形成された遮光層
と、前記一対の基板間のギャップを保持するとともに複
数の色のカラーフィルタ層を積層して形成された積層構
造の第２柱状スペーサと、を備えたことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】前記第２柱状スペーサは、遮光性を有する
金属配線上に配置された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２柱状スペーサは、前記表示領域に
配置された前記カラーフィルタ層と同一材料によって形
成された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４】前記第１柱状スペーサは、透明樹脂レジス
トによって形成された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５】前記第１柱状スペーサは、前記遮光領域に
配置された前記遮光層と同一材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記一方の基板は、行方向に配列された走
査線と、列方向に配列された信号線と、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形
成された画素電極と、を備えた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７】前記一方の基板は、すべての画素に共通の
対向電極を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。