JP2003029270A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価で製造歩留まりが高く、しかも表示品位の
優れた液晶表示装置及びこの液晶表示装置の製造方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】この液晶表示装置は、一対の基板１００及
び２００間に液晶組成物３００を挟持した液晶表示パネ
ル１０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、一対の基板間のセルギャ
ップを保持するとともに遮光性を有する柱状スペーサ３
１と、画素毎に配置されたカラーフィルタ層２４（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）とを備えている。また、アレイ基板１００は、
表示領域１０２の外周に沿って配置された遮光領域４１
において、表示領域１０２に配置された柱状スペーサ３
１と同一材料によって形成された遮光層ＳＰを備えてい
る。柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰは、遮光性を有す
る顔料を含有するとともに、顔料が基板からの高さ方向
の一部の領域に集中して分布している。

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、液晶表示装置及
び液晶表示装置の製造方法に係り、特に、一対の基板間
のセルギャップを保持するための柱状スペーサを備えた
液晶表示装置及びこの液晶表示装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般的に用いられている液晶表示
装置は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶層を
挟持して構成されている。これら２枚の基板は、その周
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。これらの２枚の基板間には、スペーサが配置さ
れ、基板間のギャップが一定に保持されている。

【０００３】この中でカラー表示用の液晶表示装置は、
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】アクティブマトリクス駆動のカラー液晶表
示装置においては、例えば、アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を半導体層とした
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、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や、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。

【０００５】これらの液晶表示装置においては、画像を
表示する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
上に設けられることが多い。また、カラーフィルタ層及
び一対の基板間のセルギャップを保持するための柱状ス
ペーサをともにアレイ基板上に設け、遮光層を対向基板
上に設ける場合もある。

【０００６】さらには、カラーフィルタ層、柱状スペー
サ、及び遮光層をすべて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、高透
過率の液晶表示素子を得ることができる。このような構
成においては、通常、柱状スペーサ及び遮光層は、黒色
レジストをフォトリソグラフィ工程によってパターニン
グすることによって形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの液晶表示装置
では、カラーフィルタ層、柱状スペーサ、及び、遮光層
を加工するためのフォトリソグラフィ工程では、紫外線
を照射することにより現像液への溶解度を変化させるこ
とによってパターニングする。

【０００８】これらの液晶表示装置の製造工程におい
て、工程数を削減するため、柱状スペーサと遮光層とを
同時に形成することが検討されている。遮光層は、遮光
が目的であるため、顔料を含む遮光性材料すなわち黒レ
ジストで構成されるが、同時に形成される柱状スペーサ
も同様に黒色レジストで構成されることとなる。

【０００９】黒色レジストをフォトリソグラフィ工程で
パターニングしようとした場合、黒色レジストを硬化さ
せるための露光工程において、黒色レジストの深部まで
光が届かず、光重合反応が不十分になりがちである。こ
のため、黒色レジストの下部は、パターンを残したい部
分まで溶解してしまい、逆テーパ形状となりやすい。

【００１０】柱状スペーサが逆テーパ形状となると、そ
の後に設ける配向膜を形成する工程でのラビング処理な
どの後工程中で柱状スペーサの一部が欠落することがあ
り、セルギャップを均一化できず、表示不良を発生し、
製造歩留まりを著しく低下させるおそれがある。

【００１１】また、顔料を含む遮光性材料は、透明材料
に比べて弾性率が小さく剛直なため、圧力変化や温度変
化といった外的刺激に弱く、強い外的衝撃によって柱状
スペーサが潰れたり、温度変化に柱状スペーサの収縮が
追随できずに、セルギャップの不均一性を招くといった
おそれがある。この場合、表示ムラなどの表示不良を発
生し、著しい表示品位の劣化を招く。

【００１２】このように、黒色レジストを用いた遮光構
造では、製造歩留まりの低下を招くとともに、表示品位
の劣化を招くといったおそれがある。

【００１３】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、製造歩留まりが
高く、しかも表示品位の優れた液晶表示装置及びこの液
晶表示装置の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【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
において、前記一対の基板間のセルギャップを保持する
とともに遮光性を有する柱状スペーサと、前記表示領域
の外周に沿って配置された遮光領域において、前記表示
領域に配置された前記柱状スペーサと同一材料によって
形成された遮光層と、を備え、前記柱状スペーサ及び前
記遮光層は、遮光性を有する顔料を含有するとともに、
前記顔料が前記基板からの高さ方向の一部の領域に集中
して分布していることを特徴とする。

【００１５】請求項８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の製造方法において、
前記一対の基板のうち一方の基板の画像を表示する表示
領域に、前記一対の基板間のセルギャップを保持すると
ともに遮光性を有する柱状スペーサを形成するととも
に、前記表示領域の外周に沿って配置された遮光領域
に、前記表示領域に配置された前記柱状スペーサと同一
材料によって遮光層を形成する工程を備え、前記柱状ス
ペーサ及び前記遮光層は、遮光性を有する顔料を含有し
ており、前記顔料が前記基板からの高さ方向の一部の領
域に集中して分布させる工程を備えたことを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の液晶表示装置及
びこの液晶表示装置の製造方法の一実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００１７】この発明の液晶表示装置、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。

【００１８】すなわち、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組
成物３００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１００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、外縁シール部材１０６の外側の領域に形成さ
れ、額縁状に形成された遮光領域を有している。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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スイッチング素子す
なわち画素ＴＦＴ１２１、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上に形
成された複数の柱状スペーサ３１、および複数の画素電
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。また、アレイ基板１００は、周辺領域１０４
において、表示領域１０２の外周を取り囲み、透明基板
１１の遮光領域４１に配置された遮光層ＳＰを備えてい
る。

【００２４】カラーフィルタ層２４は、例えば約３．０
μｍの厚さを有し、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、および赤
色（Ｒ）にそれぞれ着色され、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
樹脂層によって構成されている。

【００２５】画素電極１５１は、これらに割当てられる
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、これらカラー
フィルタ層２４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。

【００２６】各画素ＴＦＴ１２１は、画素電極１５１の
行に沿って形成される走査線および画素電極１５１の列
に沿って形成される信号線に接続され、走査線からの駆
動電圧により導通し、信号電圧を画素電極に印加する。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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
れることによって形成されている。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７
６を貫通するコンタクトホール７８を介して半導体層１
１２のソース領域１１２Ｓに電気的に接続されることに
よって形成されている。

【００３３】アレイ基板１００の層間絶縁膜７６上に
は、各画素領域ごとに、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）が設けられている。そして、カラーフィルタ層２４
上には、画素電極１５１が設けられている。画素電極１
５１は、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。

【００３４】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。

【００３５】図３に示すように、遮光層ＳＰは、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４
１において、光の透過を遮るために顔料を含有する有色
樹脂によって形成されている。また、柱状スペーサ３１
は、遮光層ＳＰと同一の遮光性を有する有色樹脂によっ
て形成されている。この柱状スペーサ３１は、約５μｍ
の厚さに形成されている。

【００３６】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２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配
置されている。

【００３７】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に対して略垂直な方向
に配向する。

【００３８】対向基板１２０は、ガラス基板などの透明
な絶縁性基板２１上に形成された対向電極２２、および
この対向電極２２を覆う配向膜１３Ｂを有している。

【００３９】対向電極２２は、アレイ基板１１０側の画
素電極１５１全体に対向するよう配置されるＩＴＯ等の
光透過性導電部材によって形成されている。配向膜１３
Ｂは、液晶組成物３００に含まれる液晶分子を対向基板
２００に対して略垂直な方向に配向する。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】上述した実施の形態においては、アレイ基
板１００側の表示領域に設けられた柱状スペーサ３１及
び遮光領域４１に設けられた遮光層ＳＰは、遮光性を有
する同一の材料により、同一工程で形成されている。

【００４３】すなわち、これらの柱状スペーサ３１及び
遮光層ＳＰは、遮光性を有する顔料を含有した有機樹脂
によって形成されているとともに、その顔料がアレイ基
板を構成する絶縁性基板１１からの高さ方向の一部の領
域に集中して分布している。この有機樹脂は、例えば赤
色、緑色、青色の顔料を含有している。

【００４４】図３に示した実施の形態では、柱状スペー
サ３１及び遮光層ＳＰに含有される顔料は、図５の
（ａ）に示すように、その分布密度が絶縁性基板１００
からの高さ方向における下層の領域で他の領域より高く
なるように形成されている。

【００４５】発明者らの検討によると、顔料を含有しな
い透明レジストを用いて柱状スペーサを形成した場合、
フォトリソグラフィ工程において深部まで十分に硬化さ
れるため、顔料を含有する黒色レジストと比較して、柱
状スペーサの逆テーパ現象が発生しにくいことがわかっ
た。また、顔料を含有しない透明レジストは、顔料を含
有する黒色レジストよりも弾性率が大きく、外的刺激に
強いこともわかった。

【００４６】上述した実施の形態においては、柱状スペ
ーサ３１及び遮光層ＳＰは、含有する顔料が絶縁性基板
１１からの高さ方向の一部、すなわち下層の領域に偏在
することにより、遮光層ＳＰとして機能するための充分
な遮光性を有しつつ、透明レジストの柔軟性が加味さ
れ、外的刺激に強くなることが分かった。

【００４７】なお、上述した実施の形態では、柱状スペ
ーサ３１及び遮光層ＳＰに含有される顔料の分布密度
は、高さ方向における下層の領域が他の領域より高くな
るように設定したが、高さ方向における上層の領域、ま
たは、ほぼ中央部の領域での顔料の分布密度が他の領域
より高くなるように設定しても、上述した実施の形態と
同様の効果が得られる。

【００４８】また、顔料の存在する領域を高さ方向で一
部の領域に集中して減らすことにより、膜厚方向での現
像速度違いによる逆テーパ現象も緩和され、加工マージ
ンが拡大し、製造歩留まりを改善することが可能とな
る。

【００４９】なお、柱状スペーサ及び遮光層を形成する
有機樹脂へのスパッタリングなどによる表面エッチング
掘削技法と、２次イオン質量スペクトロメトリー（ＳＩ
ＭＳ）分析もしくは赤外吸収スペクトル（ＩＲ）分析、
質量（ＭＳ）分析を組み合わせることにより、有機樹脂
の高さ方向の顔料分布密度を分析することが可能であ
る。

【００５０】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。

【００５１】アレイ基板１００の製造工程では、まず、
厚さ０．７ｍｍのガラス基板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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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、ストライプ状の膜厚約３μｍの赤色のカラー
フィルタ層２４Ｒを形成する。

【００５９】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
レジストからなるストライプ状の膜厚約３μｍの緑色の
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ストライプ状の
膜厚約３μｍの青色のカラーフィルタ層２４Ｂを形成す
る。

【００６０】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も同時に形成する。ま
た、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。

【００６１】続いて、スピンナーにより、赤、緑、青の
顔料を含有した黒色の紫外線硬化性アクリル樹脂レジス
トを基板全面に約５μｍの膜厚で塗布した後、溶媒過飽
和環境下でそのまま約１時間静置した後に乾燥する。そ
して、このレジスト膜を、表示領域１０２内における柱
状スペーサ及び遮光領域４１における遮光層に対応した
部分に光が照射されるようなフォトマスクを介して３６
５ｎｍ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２
０秒間現像し、さらに水洗した後、焼成する。これによ
り、柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰを形成する。

【００６２】続いて、スパッタリング法により、カラー
フィルタ層２４上にＩＴＯを成膜し、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。

【００６３】続いて、基板全面に、ポリイミドなどの配
向膜材料を塗布し、焼成することにより配向膜１３Ａを
形成する。

【００６４】これにより、アレイ基板１００が製造され
る。

【００６５】一方、対向基板２００の製造工程では、ま
ず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２１上に、スパッタリ
ング法により、ＩＴＯを成膜し、パターニングすること
によって対向電極２２を形成する。そして、対向電極２
２を覆って透明基板２１の全面にポリイミドなどの配向
膜材料を塗布し、焼成することにより、配向膜１３Ｂを
形成する。

【００６６】これにより、対向基板２００が製造され
る。

【００６７】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。

【００６８】続いて、負の誘電異方性を有する液晶組成
物３００を液晶注入口３２から注入し、さらに液晶注入
口３２を熱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。

【００６９】以上のような製造方法によって液晶表示パ
ネルが製造される。

【００７０】このようにして製造したアレイ基板１００
における柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰは、図５の
（ａ）に示すように、顔料が上層にほとんど存在せず、
下層にのみ集中して分布している。また、これらの柱状
スペーサ３１及び遮光層ＳＰには、基板上の全域にわた
り所定の形状に形成され、逆テーパ現象は発生しなかっ
た。そして、Ａｒ（アルゴン）スパッタリングによる表
面エッチング掘削技法とＳＩＭＳ分析の結果、基板表面
から高さ方向に沿って全膜厚の約５０％までの部分に顔
料が存在し、それ以上の上層には顔料が存在していなか
った。

【００７１】このようにして製造したカラー液晶表示装
置では、そのセルギャップが５．１±０．２μｍと非常
に均一性が高く、高コントラスト比で優れた表示品位が
得られた。また、低温衝撃試験でもセルギャップの不均
一化の発生は皆無であり、表示ムラなどの表示不良は発
生しなかった。

【００７２】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。

【００７３】例えば、表示領域１０２における柱状スペ
ーサ３１及び遮光領域４１における遮光層ＳＰは、図５
の（ｂ）に示すように、含有する顔料の分布密度が絶縁
性基板からの高さ方向におけるほぼ中央の領域で他の領
域より高くなるように設定しても良い。

【００７４】すなわち、このような構造の柱状スペーサ
３１及び遮光層ＳＰは、以下のようにして形成される。

【００７５】まず、スピンナーにより、感光性アクリル
透明樹脂を塗布して、乾燥する。そして、このレジスト
膜を、表示領域内における柱状スペーサ及び遮光領域に
おける遮光層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露光する。そして、このレジスト膜
を現像し、さらに水洗した後、焼成する。これにより、
柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰの第１層３１−１、Ｓ
Ｐ−１を形成する。この第１層３１−１、ＳＰ−１の膜
厚は、例えば２μｍである。

【００７６】続いて、スピンナーにより、赤、緑、青の
顔料を含有した黒色の紫外線硬化性アクリル樹脂レジス
トを塗布した後、溶媒過飽和環境下でそのまま約１時間
静置した後に乾燥する。そして、このレジスト膜を、表
示領域１０２内における柱状スペーサ及び遮光領域４１
における遮光層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露光する。そして、このレジスト
膜を現像し、さらに水洗した後、焼成する。これによ
り、第１層３１−１、ＳＰ−１に積層して柱状スペーサ
３１及び遮光層ＳＰの第２層３１−２、ＳＰ−２を形成
する。この第２層３１−２、ＳＰ−２の膜厚は、例えば
３．３μｍである。

【００７７】これらの工程により、５．３μｍの高さを
有するとともに、下層に透明レジスト層（第１層）、ほ
ぼ中央部に顔料が集中して分布する黒色レジスト層（第
２層の下層）、及び上層に透明レジスト層（第２層の上
層）の３層構造からなる柱状スペーサ３１及び遮光層Ｓ
Ｐが形成される。

【００７８】こうして形成した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５．１±
０．２μｍと非常に均一性が高く、高コントラスト比で
優れた表示品位が得られた。また、低温衝撃試験でもギ
ャップ不良の発生は皆無であり、表示ムラなどの表示不
良は発生しなかった。

【００７９】なお、上述した３層構造は、透明レジスト
層を形成する工程、黒色レジスト層を形成する工程、及
び透明レジスト層を形成する工程の３回のフォトリソグ
ラフィ工程で形成しても良い。

【００８０】また、他の実施の形態として、表示領域１
０２における柱状スペーサ３１及び遮光領域４１におけ
る遮光層ＳＰは、図５の（ｃ）に示すように、含有する
顔料の分布密度が絶縁性基板からの高さ方向における上
層の領域で他の領域より高くなるように設定しても良
い。

【００８１】すなわち、このような構造の柱状スペーサ
３１及び遮光層ＳＰは、以下のようにして形成される。

【００８２】まず、スピンナーにより、感光性アクリル
透明樹脂を塗布して、乾燥する。そして、このレジスト
膜を、表示領域内における柱状スペーサ及び遮光領域に
おける遮光層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露光する。そして、このレジスト膜
を現像し、さらに水洗した後、焼成する。これにより、
柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰの第１層３１−１、Ｓ
Ｐ−１を形成する。この第１層３１−１、ＳＰ−１の膜
厚は、例えば２μｍである。

【００８３】続いて、スピンナーにより、赤、緑、青の
顔料を含有した黒色の紫外線硬化性アクリル樹脂レジス
トを塗布した後に乾燥する。そして、このレジスト膜
を、表示領域１０２内における柱状スペーサ及び遮光領
域４１における遮光層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露光する。そして、このレ
ジスト膜を現像し、さらに水洗した後、焼成する。これ
により、第１層３１−１、ＳＰ−１に積層して柱状スペ
ーサ３１及び遮光層ＳＰの第２層３１−２、ＳＰ−２を
形成する。この第２層３１−２、ＳＰ−２の膜厚は、例
えば３．３μｍである。

【００８４】これらの工程により、５．３μｍの高さを
有するとともに、下層に透明レジスト層（第１層）、及
び上層に黒色レジスト層（第２層）の２層構造からなる
柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰが形成される。

【００８５】こうして形成した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５．１±
０．２μｍと非常に均一性が高く、高コントラスト比で
優れた表示品位が得られた。また、低温衝撃試験でもギ
ャップ不良の発生は皆無であり、表示ムラなどの表示不
良は発生しなかった。

【００８６】上述した各実施の形態では、カラーフィル
タ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、柱状スペーサ３１、及び遮光
層ＳＰがアレイ基板１００側に設けられた場合について
説明したが、これらが対向基板２００側に設けられてい
ても良い。

【００８７】すなわち、この実施の形態に係る液晶表示
装置は、図６に示すように、アレイ基板１００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。

【００８８】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スイッチング素子す
なわち画素ＴＦＴ１２１、画素ＴＦＴ１２１を含む表示
領域１０２を覆って形成される絶縁層２５、絶縁層２５
上に画素毎に配置された画素電極１５１、および複数の
画素電極１５１全体を覆うように形成された配向膜１３
Ａを備えている。

【００８９】画素電極１５１は、画素毎に絶縁層２５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。

【００９０】対向基板１２０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１２０
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２２、対向電極２２上
に形成された複数の柱状スペーサ３１、およびこの対向
電極２２及び柱状スペーサ３１を覆う配向膜１３Ｂを有
している。さらに、対向基板２００は、周辺領域１０４
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を備えて
いる。

【００９１】カラーフィルタ層２４は、例えば約３．０
μｍの厚さを有し、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、および赤
色（Ｒ）にそれぞれ着色され、画素毎に配置されてい
る。これらカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）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色の着色樹脂層によって構成されている。

【００９２】対向電極２２は、アレイ基板１１０側の画
素電極１５１全体に対向するよう配置されるＩＴＯ等の
光透過性導電部材によって形成されている。柱状スペー
サ３１は、遮光層ＳＰと同一の材料によって同一工程で
形成されている。これら柱状スペーサ３１及び遮光層Ｓ
Ｐは、上述した実施の形態と同様に、図５の（ａ）乃至
（ｃ）のいずれかの構造を有している。

【００９３】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。

【００９４】こうして形成した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５．１±
０．２μｍと非常に均一性が高く、高コントラスト比で
優れた表示品位が得られた。

【００９５】（比較例１）図３に示した実施の形態の液
晶表示装置において、遮光層ＳＰ及び柱状スペーサ３１
を、含有する顔料を均一に分布させた黒色レジスト層で
形成した。すなわち、これら遮光層及び柱状スペーサ
は、従来の通り、感光性レジストを塗布した後にすぐに
乾燥し、フォトリソグラフィ工程によってパターニング
し、硬化することにより作製した。遮光層及び柱状スペ
ーサの膜厚は、５．３μｍであった。

【００９６】Ａｒスパッタリングによる表面エッチング
掘削技法とＳＩＭＳ分析との結果、遮光層及び柱状スペ
ーサにおいて、含有される各色の顔料ともに分布密度は
膜厚方向で一定であった。

【００９７】こうして形成したカラー表示型アクティブ
マトリクス液晶表示装置を図３に示した実施の形態と同
様に評価したところ、セルギャップが５．１±０．６μ
ｍと均一性が低くかった。また、低温衝撃試験でギャッ
プ不良が０．１％の割合で発生した。

【００９８】以上説明したように、この発明の液晶表示
装置及びこの液晶表示装置の製造方法によれば、表示領
域に配置される柱状スペーサ及び表示領域周辺の遮光領
域に配置される遮光層を同一材料により同一工程で形成
する。これら柱状スペーサ及び遮光層は、顔料を含有す
る感光性黒色レジストによって形成される。この感光性
黒色レジストにおいて、含有される顔料を基板からの高
さ方向において局在化させる、すなわち一部の領域に集
中して分布させることにより、遮光層に必要な充分な遮
光性を維持しつつ、弾性率が比較的高い透明レジスト層
の特性を付加することができる。

【００９９】この結果、柱状スペーサは、逆テーパ状に
形成されることがなく、その形状を均一化することがで
きる。このため、後工程におけるラビング処理などにお
いて、柱状スペーサの一部が欠落することがなく、セル
ギャップの均一性を向上することが可能となる。このた
め、表示ムラなどの表示不良の発生を抑制することがで
きるとともに、製造歩留まりを改善することが可能とな
る。

【０１００】また、柱状スペーサ及び遮光層は、透明レ
ジスト層の特性としての高い弾性率を有しているため、
低温衝撃時の真空泡の発生がなく、局部加圧耐性にも優
れ、表示性能を向上することが可能となる。この結果と
して、安価な液晶表示装置を提供することが可能とな
る。

【０１０１】なお、上述した各実施の形態においては、
遮光層及び柱状スペーサの上層、及び中央部に顔料を偏
在させる手法として、透明レジスト層と黒色レジスト層
を積層する方法を用いたが、レジストの溶媒を選択する
ことによって１層の黒色レジスト層で顔料を偏在させる
ことも可能である。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、安価で製造歩留まりが高く、しかも表示品位の優れ
た液晶表示装置及びこの液晶表示装置の製造方法を提供
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の（ａ）乃至（ｃ）は、この実施の形態に
係る液晶表示装置における柱状スペーサ及び遮光層の構
造を概略的に示す図である。

【図６】図６は、この発明の他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 ４１…遮光領域 １００…アレイ基板 １０２…表示領域 １０４…周辺領域 １０６…外縁シール部材 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 ＳＰ…遮光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA14 LA16 LA20 LA41 MA05X MA05Y NA14 NA17 NA37 PA02 PA18 QA03 QA12 TA09 TA13 2H091 FA34Y FB02 FC10 FC23 FC26 GA08 2H092 JA24 JB51 MA10 MA13 NA30 PA01 PA03 PA04 PA08 PA09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【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おいて、前記一対の基板間の
   セルギャップを保持するとともに遮光性を有する柱状ス
   ペーサと、 前記表示領域の外周に沿って配置された遮光領域におい
   て、前記表示領域に配置された前記柱状スペーサと同一
   材料によって形成された遮光層と、を備え、 前記柱状スペーサ及び前記遮光層は、遮光性を有する顔
   料を含有するとともに、前記顔料が前記基板からの高さ
   方向の一部の領域に集中して分布していることを特徴と
   する液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記柱状スペーサ及び前記遮光層は、赤
   色、緑色、青色の顔料を含有する有機樹脂であることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。
5. 【請求項５】前記柱状スペーサ及び前記遮光層に含有さ
   れる顔料の分布密度は、前記基板からの高さ方向におけ
   る下層の領域が他の領域より高いことを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記柱状スペーサ及び前記遮光層に含有さ
   れる顔料の分布密度は、前記基板からの高さ方向におけ
   る上層の領域が他の領域より高いことを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記柱状スペーサ及び前記遮光層に含有さ
   れる顔料の分布密度は、前記基板からの高さ方向におけ
   るほぼ中央の領域が他の領域より高いことを特徴とする
   請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】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の製造方法において、 前記一対の基板のうち一方の基板の画像を表示する表示
   領域に、前記一対の基板間のセルギャップを保持すると
   ともに遮光性を有する柱状スペーサを形成するととも
   に、前記表示領域の外周に沿って配置された遮光領域
   に、前記表示領域に配置された前記柱状スペーサと同一
   材料によって遮光層を形成する工程を備え、 前記柱状スペーサ及び前記遮光層は、遮光性を有する顔
   料を含有しており、前記顔料が前記基板からの高さ方向
   の一部の領域に集中して分布させる工程を備えたことを
   特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】前記柱状スペーサ及び前記遮光層は、顔料
   を含有する有機樹脂によって形成され、 これらを形成する工程は、前記有機樹脂を前記一方の基
   板上に塗布した後、前記顔料が一部の領域に集中するよ
   うに所定時間静置する工程を含むことを特徴とする請求
   項８に記載の液晶表示装置の製造方法。