JP2006023733A - カラーフィルタ基板およびその製造方法ならびにそれを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法は、基板４上に遮光層５およびカラーフィルタ層６を形成する工程（ａ）と、遮光層５およびカラーフィルタ層６が形成された基板４上に感光性樹脂を用いて複数の柱状スペーサ１１ａ、１１ｂを形成する工程（ｂ）とを包含する。工程（ａ）は、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から下地層７ａ、７ｂを形成する工程（ｃ）を包含し、工程（ｃ）において形成される下地層７ａ、７ｂの面積および／または形状を調整することによって、工程（ｂ）において形成される複数の柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの高さを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、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の製造方法およびそのようなカラーフィルタ基板を備えた表示装置にも関する。

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。

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。

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。

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。

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。

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（フォトレジストと呼ばれることもある）を用いて、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。

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。

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。

図２４（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２４（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２４（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。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００３−８４２８９号公報 特開２００１−５１２６６号公報

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。

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。

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。

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の製造方法ならびにそのようなカラーフィルタ基板を備えた表示装置を提供することにある。

本発明によるカラーフィルタ基板は、基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板であって、前記下地層は、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いずれか１つと同一の膜から形成されており、前記複数の柱状スペーサのうちの第１の柱状スペーサに対応する前記下地層は、前記複数の柱状スペーサのうちの第２の柱状スペーサに対応する前記下地層と面積および／または形状が異なっており、前記第１の柱状スペーサの高さと前記第２の柱状スペーサの高さとが異なっている。

ある好適な実施形態において、前記第１の柱状スペーサに対応する前記下地層の面積は、前記第２の柱状スペーサに対応する前記下地層の面積よりも大きく、前記第１の柱状スペーサの高さは、前記第２の柱状スペーサの高さよりも高い。

ある好適な実施形態において、前記第１の柱状スペーサの高さｈ１（μｍ）、前記第２の柱状スペーサの高さｈ２（μｍ）、前記基板の基板面法線方向から見たときの前記第１の柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ１（μｍ）および前記第２の柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ２（μｍ）は、下式の関係を満足する。
０．００８≦（ｈ１−ｈ２）／２（Ｘ１−Ｘ２）≦０．０６

本発明による表示装置は、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表示媒体層とを有し、そのことによって上記目的が達成される。

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を有し、前記カラーフィルタ基板が有する前記下地層は、前記複数のスイッチング素子に対向する領域に位置している。

あるいは、本発明による表示装置は、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表示媒体層とを備え、前記カラーフィルタ基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、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隙を規定する複数の柱状スペーサとを有し、前記遮光層は、前記複数のスイッチング素子を遮光するためのスイッチング素子遮光部を有し、前記複数の柱状スペーサは、前記スイッチング素子遮光部に重なるように配置されており、そのことによって上記目的が達成される。

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、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。

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、第１の方向に沿って延びる複数の走査配線と、前記第１の方向と交差する方向に沿って延びる複数の信号配線とを有し、前記複数の柱状スペーサは、前記複数の走査配線と前記複数の信号配線との交差部に重ならないように配置されている。

ある好適な実施形態において、前記表示媒体層は液晶層である。

本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記基板上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（ａ）と、前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記基板上に樹脂を用いて前記複数の柱状スペーサを形成する工程（ｂ）と、を包含し、前記工程（ａ）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いずれか１つと同一の膜から前記下地層を形成する工程（ａ１）を包含し、前記工程（ａ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状を調整することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを制御し、そのことによって上記目的が達成される。

ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）において形成された前記複数の柱状スペーサは、前記下地層の面積および／または形状と関係付けられた所定の高さを有する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）において形成された前記複数の柱状スペーサのそれぞれの高さｈ（μｍ）は、前記基板の基板面法線方向から見たときの、柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ（μｍ）と、下式（１）および（２）に示すように関係付けられている。
ｈ＝ａ（ａは所定の定数）＋ｂ・２Ｘ・・・（１）
０．００８≦ｂ≦０．０６・・・・・・・（２）

ある好適な実施形態において、前記工程（ａ１）において、前記複数の柱状スペーサのうちの第１の柱状スペーサに対応して形成される下地層と、前記複数の柱状スペーサのうちの第２の柱状スペーサに対応して形成される下地層とを互いに異なる面積および／または形状で形成することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記第１の柱状スペーサと前記第２の柱状スペーサとを互いに異なる高さに形成する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ａ１）において、前記第１の柱状スペーサに対応して形成される下地層を、前記第２の柱状スペーサに対応して形成される下地層よりも大きな面積で形成することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記第１の柱状スペーサの高さを前記第２の柱状スペーサの高さよりも高くする。

ある好適な実施形態において、前記カラーフィルタ基板は、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記下地層との間に位置する少なくとも１層のさらなる下地層を備え、前記工程（ａ）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つと同一の膜であって前記下地層とは異なる膜から前記さらなる下地層を形成する工程（ａ２）を包含し、前記工程（ａ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状と前記工程（ａ２）において形成される前記さらなる下地層の面積および／または形状とを調整することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを制御する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ａ１）において、前記下地層を前記遮光層と同一の膜から形成する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ａ１）において、前記下地層を前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタのうちのいずれか１つと同一の膜から形成する。

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の製造方法は、前記工程（ｂ）の前に、前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記基板上に透明導電材料を用いて電極を形成する工程（ｃ）を包含する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）において、樹脂を用いて、前記複数の柱状スペーサよりも高さの低い突起を前記電極上に前記複数の柱状スペーサと同時に形成する。

ある好適な実施形態において、前記工程（ａ）において、前記遮光層、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタおよび前記第３のカラーフィルタのそれぞれを感光性樹脂から形成する。

あるいは、本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記基板として切り出される領域を複数有する母基板を用意する工程（Ａ）と、前記母基板の前記複数の領域上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（Ｂ）と、前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記複数の領域上に樹脂を用いて前記複数の柱状スペーサを形成する工程（Ｃ）と、を包含し、前記工程（Ｂ）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いずれか１つと同一の膜から前記下地層を形成する工程（Ｂ１）を包含し、前記工程（Ｂ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状を前記複数の領域ごとに調整することによって、前記工程（Ｃ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを前記複数の領域ごとに制御し、そのことによって上記目的が達成される。

ある好適な実施形態において、前記工程（Ｃ）において形成された前記複数の柱状スペーサは、前記複数の領域ごとに前記下地層の面積および／または形状と関係付けられた所定の高さを有する。

ある好適な実施形態において、前記工程（Ｂ１）において、前記複数の領域のうちの第１の領域上に形成される下地層と、前記複数の領域のうちの第２の領域上に形成される下地層とを互いに異なる面積および／または形状で形成することによって、前記工程（Ｃ）において前記第１の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサと、前記第２の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサとを互いに異なる高さに形成する。

ある好適な実施形態において、前記工程（Ｂ１）において、前記第１の領域上に形成される下地層を、前記第２の領域上に形成される下地層よりも大きな面積で形成することによって、前記工程（Ｃ）において前記第１の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサの高さを、前記第２の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサの高さよりも高くする。

あるいは、本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、前記基板から前記カラーフィルタ層よりも突出するように設けられ、それぞれが少なくとも２層の樹脂層を含む複数の積層構造体とを備え、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記基板上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（α）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２つと同一の膜から前記少なくとも２層の樹脂層を形成することによって前記複数の積層構造体を形成する工程（β）を包含し、前記少なくとも２層の樹脂層のうちの少なくとも１層の樹脂層の面積および／または形状を調整することによって、前記複数の積層構造体の高さを制御し、そのことによって上記目的が達成される。

本発明による他のカラーフィルタ基板は、上記の方法で製造されたカラーフィルタ基板であり、そのことによって上記目的が達成される。

本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法では、柱状スペーサと基板との間に位置する下地層の面積および／または形状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ので、柱状スペーサの高さを下地層の面積および／または形状に応じた任意の値に制御することができる。下地層は、基板上に設けられる遮光層やカラーフィルタと同一の膜から形成されるので、下地層を形成するための余分なプロセスを追加する必要はなく、本発明の製造方法は、簡便なプロセスで実行することができる。

本願発明者は、柱状スペーサと基板との間に下地層を設け、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連続的に変化させ得ることに着目し、本発明に想到した。

本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法では、柱状スペーサと基板との間に位置する下地層の面積および／または形状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。そのため、柱状スペーサの高さを下地層の面積および／または形状に応じた任意の値に制御することができ、柱状スペーサの高さをいわばアナログ的に制御することができる。下地層は、基板上に設けられる遮光層やカラーフィルタと同一の膜から形成されるので、下地層を形成するための余分なプロセスを追加する必要はなく、本発明による製造方法は、簡便なプロセスで実行することができる。

柱状スペーサは、一枚のカラーフィルタ基板上に複数形成されるので、それぞれの柱状スペーサについてその下に位置する下地層の面積および／または形状を制御することにより、一枚のカラーフィルタ基板上に高さが異なる柱状スペーサを形成することができる。

また、柱状スペーサは、典型的には、基板として切り出される領域を複数含む基板（ガラス基板の場合、マザーガラスと呼ばれるので、ここでは「母基板」と呼ぶ。）上に形成されるので、一枚の基板に対応したそれぞれの領域ごとに下地層の面積および／または形状を制御することにより、それぞれの領域ごとに柱状スペーサの高さを異ならせることができる。そのため、一枚の母基板から異なるサイズの基板を形成する場合でも、柱状スペーサの高さをそれぞれの基板に応じた値に容易に設定することができる。

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。

（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、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、公知の液晶表示装置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。

カラーフィルタ基板２は、透明基板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から突出するように設けられた複数の柱状スペーサ１１ａ、１１ｂとを有している。

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。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は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の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）からなる共通電極１０が形成されている。

柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、共通電極１０上に設けられており、樹脂から形成されている。本実施形態における柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、感光性樹脂（フォトレジストとも呼ばれる）から形成されている。柱状スペータ１１ａ、１１ｂと基板４との間には下地層７ａ、７ｂが形成されており、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、下地層７ａ、７ｂを覆うように形成された第３のカラーフィルタ９と共通電極１０とを介して下地層７ａ、７ｂ上に位置している。

下地層７ａ、７ｂは、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から形成されている。図中左側に示す下地層７ａと、図中右側に示す下地層７ｂとは、その面積（基板４の基板面法線方向から見たときの面積）が異なるように形成されており、左側の下地層７ａの面積は、右側の下地層７ｂの面積よりも大きい。

下地層７ａ上に位置する柱状スペーサ１１ａと、下地層７ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ｂとは、互いに高さが異なっており、面積の大きな下地層７ａ上に位置する柱状スペーサ１１ａの高さｈ１は、面積の小さな下地層７ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ｂの高さｈ２よりも高い。なお、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの「高さ」は、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂ自身の厚さ（柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの底部から頂部までの距離）ではなく、ある基準面から柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの頂部までの高さ（距離）を指す。本願明細書において、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの高さの具体的な値を示す場合、カラーフィルタ層６上の共通電極１０の表面（ただし下地層上に位置する部分は除く）によって規定される基準面から柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの頂部までの高さを指すものとする。

図１に示すように、高い方の柱状スペーサ１１ａ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１１ｂ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１１ａのみによってセルギャップが規定されている。

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１１ａ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１１ａのみで規定される。そのため、セルギャップを液晶層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１１ａと低い方の柱状スペーサ１１ｂ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１１ａおよび１１ｂの両方で規定される）ので、高い耐荷重特性を実現できる。

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）〜（ｆ）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。

まず、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、透明基板（例えばガラス基板）４上に、遮光層５およびカラーフィルタ層６を形成する。以下では、遮光層５およびカラーフィルタ層６をドライフィルムを用いて形成する場合を説明する。ドライフィルムは、感光性樹脂膜の両主面がＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）フィルム等のフィルム支持体で挟持されて構成されている。感光性樹脂膜には、所定の色（例えば、赤、青、緑および黒）の顔料が分散されている。遮光層５およびカラーフィルタ層６用のドライフィルムに用いられる感光性樹脂膜は典型的にはネガ型である。

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、ローラを用い、黒色ドライフィルムを基板４上に押圧しながら貼り合わせ、フィルム支持体を剥離することによって、黒色感光性樹脂膜を基板４上に転写する。この工程は、一般にドライフィルムを加熱しながら実行され、いわゆる熱転写工程である。次に、マスクを介して黒色感光性樹脂膜を露光した後、現像を行い、遮光層５を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ７と下地層７ａ、７ｂとを同時に形成する。具体的には、遮光層５を形成する方法と同様にローラを用い、第１のカラーフィルタ７用のドライフィルムを基板４上に押圧しながら貼り合わせ、フィルム支持体を剥離することによって、感光性樹脂膜を基板４上に転写する。続いて、マスクを用いて露光および現像を行い、第１のカラーフィルタ７と下地層７ａ、７ｂとを形成する。このとき、下地層７ａは、下地層７ｂよりも面積が大きくなるように形成される。下地層７ａ、７ｂは、アクティブマトリクス基板１と貼り合わせたときに、アクティブマトリクス基板１の遮光性を有する部分（例えば金属配線が設けられている部分）と対向する位置に形成されることが好ましい。

続いて、図３（ｃ）に示すように、第２のカラーフィルタ８を形成する。第２のカラーフィルタ８は、第２のカラーフィルタ用のドライフィルムを用いて、第１のカラーフィルタ７と同様にして形成することができる。

その後、図３（ｄ）に示すように、第３のカラーフィルタ９を形成する。第３のカラーフィルタ９は、下地層７ａ、７ｂを覆うように形成されるので、第３のカラーフィルタ９の下地層７ａ、７ｂに重なる部分は隆起する。第３のカラーフィルタ９は、第３のカラーフィルタ用のドライフィルムを用いて、第１のカラーフィルタ７と同様にして形成することができる。

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。

その後、図３（ｆ）に示すように、遮光層５、カラーフィルタ層６および共通電極１０が形成された基板４上に柱状スペーサ１１a、１１ｂを形成することによって、カラーフィルタ基板２が完成する。柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、柱状スペーサ用のドライフィルムを共通電極１０上に貼り合わせた後に、マスクを介して露光および現像を行うことによって、下地層７ａ、７ｂ上以外の感光性樹脂を除去することによって形成することができる。柱状スペーサ１１ａ、１１ｂ用のドライフィルムに用いられる感光性樹脂は、ポジ型であってもよいし、ネガ型であってもよい。

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を形成し、その後に両基板を貼り合わせてもよい。

上述した方法によりカラーフィルタ基板２を製造すると、柱状スペーサ１１ａと柱状スペーサ１１ｂとは、同じ材料を用いて同じプロセスで形成されるにも関わらず、その高さが互いに異なっており、面積の大きな下地層７ａ上に形成された柱状スペーサ１１ａの高さｈ１は、面積の小さな下地層７ｂ上に形成された柱状スペーサ１１ｂの高さｈ２よりも高い。

以下、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの高さと下地層７ａ、７ｂの面積との相関関係を説明する。

本願発明者は、上述した方法によって製造されるカラーフィルタ基板２について、下地層の面積を変化させて柱状スペーサの高さを測定した。その結果を図４に示す。なお、図４では、横軸には下地層の面積そのものではなく、略円形に形成した下地層の２次元的なサイズ（μｍΦ）をとり、縦軸には柱状スペーサの高さ（μｍ）とセルギャップ（μｍ）をとっている。遮光層、各カラーフィルタおよび柱状スペーサの材料としては、富士写真フィルム社製のトランサー型ドライフィルムを使用し、遮光層および各カラーフィルタ用にはネガ型の感光性樹脂を含むものを用い、柱状スペーサ用にはポジ型の感光性樹脂を含むものを用いた。各カラーフィルタの厚さは約２．０μｍ、柱状スペーサの厚さは約１．４μｍになるように設定し、下地層のサイズをマスク値で１８．０μｍΦ〜２４．０μｍΦの範囲内で変化させた。製造の際の他の条件は、表１に示す通りである。

図４から、柱状スペーサの高さと、下地層の２次元的なサイズとの間に強い相関関係があることがわかる。また、柱状スペーサの高さと下地層のサイズとの関係が線形性を有しており、下地層のサイズが大きいほど、すなわち下地層の面積が大きいほど、柱状スペーサの高さが高くなることがわかる。セルギャップについても同様のことがいえ、下地層の面積が大きいほど、セルギャップが高くなることがわかる。

ここで、下地層の面積が大きくなるほど柱状スペーサの高さが高くなる理由を説明する。

下地層が形成された基板上に、次の層を形成するための材料を付与すると、材料が自重によって流動しようとし、下地層上に乗り上げた部分では若干の膜減りが起こるが、この膜減りは、材料に働く表面張力の影響を受け、その影響が強いほど膜減りは小さくなる。図５（ａ）に示すように面積の大きな下地層７ａ上に付与された材料は、図５（ｂ）に示すように面積の小さな下地層７ｂ上に付与された材料よりも表面張力の影響を強く受けるので、膜減りが小さい。そのため、面積の大きな下地層７ａ上に形成される材料層１２は、面積の小さな下地層７ｂ上に形成される材料層１２よりも厚い。

また、下地層上に付与された材料（例えばドライフィルムに含まれる感光性樹脂）に加熱処理を施す際、熱ダレによってやはり膜減りが起こる。この熱ダレによる膜減りは、主に下地層の外縁部近傍で起こる。図６（ａ）に示すように下地層７ａの面積が大きい場合には、図６（ｂ）に示すように下地層７ｂの面積が小さい場合よりも、熱ダレの影響が小さい部分（下地層７ａの中央近傍の部分）が多いので、熱ダレによる膜減りが小さい。そのため、面積の大きな下地層７ａ上に形成される材料層１２は、面積の小さな下地層７ｂ上に形成される材料層１２よりも厚い。

このように、下地層の面積が大きいほど、下地層の直上に形成される層が厚く形成されるので、結果として、柱状スペーサの高さを高くすることができる。なお、上記の説明では、下地層の面積を変化させる場合について説明したが、熱ダレによる影響が大きい部分と小さい部分との比率や、材料に働く表面張力の影響は、下地層の形状を変化させた場合にも変化すると考えられる。そのため、下地層の形状を変化させることによっても、柱状スペーサの高さを制御することができ、結局、下地層の面積および／または形状を変化させることによって、柱状スペーサの高さを制御することができる。

上述したように、本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法では、下地層の面積および／または形状を調整することによって、柱状スペーサの高さ（ある基準面から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））を制御する。そのため、柱状スペーサの高さを下地層の面積および／または形状に応じた任意の値に制御することができ、柱状スペーサの高さをいわばアナログ的に制御することができる。下地層は、基板上に設けられる遮光層やカラーフィルタと同一の膜から形成されるので、下地層を形成するための余分なプロセスを追加する必要はなく、本発明による製造方法は、簡便なプロセスで実行することができる。

なお、既に説明したように、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの「高さ」は、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂ自身の厚さ（柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの底部から頂部までの距離）ではなく、ある基準面から柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの頂部までの高さ（距離）を指している。従って、「柱状スペーサの高さを制御する」とは、「柱状スペーサとしての感光性樹脂層の厚さを制御する」ことだけを意味しているのではない。本実施形態のように、下地層と柱状スペーサとの間に他の層（具体的には図１中の第３のカラーフィルタ層９の一部）が存在する場合には、下地層の面積および／または形状を調整することによって、下地層上の他の層の厚さとさらにその上の柱状スペーサの厚さとを制御して、他の層と柱状スペーサの積層構造体の厚さを制御し、そのことによって結果的に柱状スペーサの高さを制御することを意味している。

図４に示したように、柱状スペーサの高さは、下地層の面積および／または形状と関係付けられているので、所望する柱状スペーサの高さに応じて、下地層の面積および／または形状を設定すればよい。例えば、下地層のサイズと柱状スペーサの高さとが図４に示すような相関関係を有している場合、高い方の柱状スペーサ１１ａの高さを３．４５μｍとし、低い方の柱状スペーサ１１ｂの高さを３．２μｍとするには、高い方の柱状スペーサ１１ａに対応した下地層７ａのサイズを２３．０μｍΦとし、低い方の柱状スペーサ１１ｂに対応した下地層７ｂのサイズを１８．５μｍΦとすればよい。

このとき、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂ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柱状スペーサ１１ａと柱状スペーサ１１ｂ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高い方の柱状スペーサ１１ａのみで規定されるので、高い方の柱状スペーサ１１ａの密度を調整することによってセルギャップを液晶層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、高い方の柱状スペーサ１１ａと低い方の柱状スペーサ１１ａ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。

液晶層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、高い方の柱状スペーサ１１ａの密度を０．０１５％程度に設定し、低い方の柱状スペーサ１１ｂの密度を０．０２％程度に設定すればよい。ここでの柱状スペーサの密度は、（下地層およびその上に位置する柱状スペーサのうち最小の面積を有するものの面積の合計／カラーフィルタ基板の面積）×１００（％）と定義される。

なお、図４のグラフでは、下地層のサイズと柱状スペーサの高さとの関係が線形性を有しているが、下地層のサイズがある値を超えると、この線形性は成立しなくなる。例えば、図４に示したデータでは、下地層のサイズが２４μｍΦを超える範囲では、柱状スペーサの高さはほぼ一定であった。従って、下地層のサイズと柱状スペーサの高さとの関係が線形性を有している範囲内で、柱状スペーサの高さを制御することが好ましい。柱状スペーサの高さは、典型的には、２．５μｍ〜５．０μｍである。

また、本実施形態では、低温発泡を抑制しつつ耐荷重特性を向上する目的で、異なる高さの柱状スペーサ１１ａ、１１ｂを設けたが、本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法によれば、柱状スペーサの高さを個別に制御できるので、他の利点を得ることもできる。例えば、カラーフィルタ基板に対向するアクティブマトリクス基板の表面には、種々の凹凸が存在している。そのため、それらの凹凸の高さに応じて、柱状スペーサの高さを適宜異ならせることにより、より均一なセルギャップを実現することができる。

（実施形態２）
図７（ａ）および（ｂ）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７（ｂ）は、液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図７（ａ）は、液晶表示装置２００が有するカラーフィルタ基板２Ａの柱状スペーサ１１ａ近傍を模式的に示す上面図である。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する。

液晶表示装置２００のカラーフィルタ基板２Ａは、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂと基板４との間に、複数層の下地層が設けられている点において、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。

カラーフィルタ基板２Ａは、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、柱状スペーサ１１ａと基板４との間に、第１の下地層５ａ、第１のカラーフィルタ７、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａを有している。また、柱状スペーサ１１ｂと基板４との間に、第１の下地層５ｂ、第１のカラーフィルタ７、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂを有している。

第１の下地層５ａ、５ｂは、遮光層（ブラックマトリクス）５と同一の膜から形成されている。図中左側に示す第１の下地層５ａと、図中右側に示す第１の下地層５ｂとは、その面積が異なっており、左側の第１の下地層５ａの面積は、右側の第１の下地層５ｂの面積よりも大きい。

第２の下地層８ａ、８ｂは、第２のカラーフィルタ８と同一の膜から形成されており、それぞれ第１の下地層５ａ、５ｂと重なるように第１のカラーフィルタ７上に設けられている。図中左側に示す第２の下地層８ａと、図中右側に示す第２の下地層８ｂとは、その面積が異なっており、左側の第２の下地層８ａの面積は、右側の第２の下地層８ｂの面積よりも大きい。

第３の下地層９ａ、９ｂは、第３のカラーフィルタ９と同一の膜から形成されており、それぞれ第２の下地層８ａ、８ｂ上に設けられている。図中左側に示す第３の下地層９ａと、図中右側に示す第３の下地層９ｂとは、その面積が異なっており、左側の第３の下地層９ａの面積は、右側の第３の下地層９ｂの面積よりも大きい。

第１の下地層５ａ、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａ上に位置する柱状スペーサ１１ａと、第１の下地層５ｂ、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ｂとは、互いに高さ（ある基準面（例えばカラーフィルタ層上の共通電極１０の表面）から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））が異なっており、面積の大きな下地層５ａ、８ａおよび９ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ａの高さは、面積の小さな下地層５ｂ、８ｂおよび９ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ｂの高さよりも高い。

次に、図８（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、カラーフィルタ基板２Ａの製造方法を説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、基板４上に遮光層５と第１の下地層５ａ、５ｂとを同時に形成する。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ピンナーによっ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し、遮光層５と第１の下地層５ａ、５ｂとを形成する。このとき、一部の下地層５ａは、他の下地層５ｂよりも面積が大きくなるように形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ７を形成する。具体的には、基板４上に、所望の色（例えば赤色）の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂をスピンナーによっ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し、第１のカラーフィルタ７を形成する。このとき、第１のカラーフィルタ７は、第１の下地層５ａ、５ｂ上にも形成される。

続いて、図８（ｃ）に示すように、第２のカラーフィルタ８と第２の下地層８ａ、８ｂとを同時に形成する。具体的には、所望の色（例えば緑色）の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂を用いて、第１のカラーフィルタ７と同様にして第２のカラーフィルタ８と第２の下地層８ａ、８ｂとを形成する。このとき、第２の下地層８ａ、８ｂは、第１の下地層５ａ、５ｂと重なる位置に形成され、面積が大きい方の第１の下地層５ａ上に位置する第２の下地層８ａは、面積が小さな方の第１の下地層５ｂ上に位置する第２の下地層８ｂよりも面積が大きくなるように形成される。

その後、図８（ｄ）に示すように、第３のカラーフィルタ９と第３の下地層９ａ、９ｂとを形成する。具体的には、所望の色（例えば青色）の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂を用いて、第２のカラーフィルタ８および第２の下地層８ａ、８ｂと同様にして第３のカラーフィルタ９と第３の下地層９ａ、９ｂとを形成する。このとき、第３の下地層９ａ、９ｂは、第２の下地層８ａ、８ｂと重なる位置に形成され、面積が大きい方の第２の下地層８ａ上に位置する第３の下地層９ａは、面積が小さな方の第２の下地層８ｂ上に位置する第３の下地層９ｂよりも面積が大きくなるように形成される。

続いて、図８（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。

その後、図８（ｆ）に示すように、共通電極１０上に柱状スペーサ１１a、１１ｂを形成することによって、カラーフィルタ基板２Ａが完成する。具体的には、ポジ型感光性樹脂をスピンナーによっ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し、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂを形成する。柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、複数層の下地層から構成された積層構造体と重なるように形成される。

上述した方法によりカラーフィルタ基板２Ａを製造すると、柱状スペーサ１１ａと柱状スペーサ１１ｂとは、同じ材料を用いて同じプロセスで形成されるにも関わらず、その高さが互いに異なっており、面積の大きな下地層５ａ、８ａおよび９ａ上に形成された柱状スペーサ１１ａの高さｈ１は、面積の小さな下地層５ｂ、８ｂおよび９ａ上に形成された柱状スペーサ１１ｂの高さｈ２よりも高い。

以下、柱状スペーサの高さと各下地層の面積との相関関係を説明する。

本願発明者は、上述した方法によって製造されるカラーフィルタ基板２Ａについて、下地層の面積を変化させて柱状スペーサの高さを測定した。その結果を図９および図１０に示す。なお、ここでは一部の下地層（具体的には第１の下地層）を略正方形に形成した。以降の図面では、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、基板面法線方向から見たときの、下地層の外縁からその直上の層の重心までの最短距離をＸ（μｍ）とするとき、その下地層のサイズを２ＸμｍΦと表記している。遮光層、各カラーフィルタの材料としてはネガ型の感光性樹脂を用い、柱状スペーサの材料としては、ポジ型の感光性樹脂を用いた。各カラーフィルタの厚さは約２．０μｍ、遮光層および柱状スペーサの厚さはそれぞれ約１．４μｍになるように設定し、第１の下地層、第２の下地層および第３の下地層のサイズをマスク値で以下のように変化させた。製造の際の他の条件は、表２に示す通りである。
第１の下地層：２０．５μｍΦ、２２．０μｍΦ、２５．０μｍΦ、３０．０μｍΦ
第２の下地層：１３．０μｍΦ、１３．５μｍΦ
第３の下地層：２４．０μｍΦ、３０．０μｍΦ

図９および図１０から、第１の下地層のサイズ、第２の下地層のサイズおよび第３の下地層のサイズと、柱状スペーサの高さとの間に強い相関関係があることがわかる。例えば、第１の下地層のサイズと柱状スペーサの高さとの関係は、線形性を有しており、第１の下地層のサイズが大きいほど、柱状スペーサの高さが高くなる。また、第２の下地層のサイズが大きいほど、柱状スペーサの高さが高くなる。

従って、本実施形態のように、基板と柱状スペーサとの間に複数層の下地層を設ける場合には、複数層の下地層のうちの少なくとも１層の面積および／または形状を調整することによって、柱状スペーサの高さ（ある基準面から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））を制御することができる。複数層の下地層のうちの２層以上の面積および／または形状を調整する場合、実施形態１のように単層の下地層の面積および／または形状を調整する場合に比べて、制御し得る高さの範囲を広くすることができる。

第１、第２および第３の下地層のサイズと、柱状スペーサの高さとが図９および図１０に示すような相関関係を有している場合、高い方の柱状スペーサ１１ａの高さを３．５５μｍとし、低い方の柱状スペーサ１１ｂの高さを３．４０μｍとするには、高い方の柱状スペーサ１１ａに対応した第１の下地層５ａ、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａのサイズをそれぞれ３０．０μｍΦ、１３．５μｍΦ、２４．０μｍΦとし、低い方の柱状スペーサ１１ｂに対応した第１の下地層５ｂ、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂのサイズをそれぞれ２０．０μｍΦ、１３．５μｍΦ、３０．０μｍΦとすればよい。

このとき、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂ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柱状スペーサ１１ａと柱状スペーサ１１ｂ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２００への荷重がない状態ではセルギャップは高い方の柱状スペーサ１１ａのみで規定されるので、高い方の柱状スペーサ１１ａの密度を調整することにより、セルギャップを液晶層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２００が指で押圧されるなどし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１１ａと低い方の柱状スペーサ１１ｂ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。

液晶層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、高い方の柱状スペーサ１１ａの密度を０．０１５％程度に設定し、低い方の柱状スペーサ１１ｂの密度を０．０２％程度に設定すればよい。

ここまでに説明したように、柱状スペーサの高さは、下地層の面積および／または形状と関係付けられている。本願発明者は、種々の製品を試作して検討した結果、柱状スペーサの高さ（ある基準面からの高さ）ｈ（μｍ）は、基板面法線方向から見たときの柱状スペーサの重心から下地層の外縁までの最短距離Ｘ（μｍ）と、下式（１）および（２）に示すように関係付けられることを実験的に見出した。なお、基板面法線方向から見たときに、柱状スペーサの重心の位置と、下地層の直上の層の重心の位置とは、典型的には一致するので、ここでの距離Ｘは、図１１（ａ）〜（ｄ）において示した距離Ｘと典型的には一致する。
ｈ＝ａ（ａは所定の定数）＋ｂ・２Ｘ・・・（１）
０．００８≦ｂ≦０．０６・・・・・・・（２）

本願発明者の検討によれば、下地層のサイズ（＝２Ｘ）の増分に対する高さｈの変化の割合を示す定数ｂは、遮光層やカラーフィルタを形成するのにドライフィルム法を用いる場合の方が、スピンコート法などの液状の感光性樹脂を付与する方法を用いる場合よりも大きかった。これは、後者の方法では、流動による膜減りと熱ダレによる膜減りの両方が起こるのに対し、前者のドライフィルム法を用いる方法では、流動による膜減りがほとんど起こらず、熱ダレによる膜減りが支配的であるためと考えられる。従って、柱状スペーサの高低差を大きくしたい場合には、ドライフィルム法を用いて遮光層やカラーフィルタ層を形成することが好ましいといえる。

また、上記の式（１）および（２）から、高い方の柱状スペーサの高さｈ１（μｍ）、低い方の柱状スペーサの高さｈ２（μｍ）、高い方の柱状スペーサの重心から下地層の外縁までの最短距離Ｘ１（μｍ）および低い方の柱状スペーサの重心から下地層の外縁までの最短距離Ｘ２（μｍ）とは、下式で関係付けられることがわかる。
０．００８≦（ｈ１−ｈ２）／２（Ｘ１−Ｘ２）≦０．０６

（実施形態３）
図１２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１２は、液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。

液晶表示装置３００のカラーフィルタ基板２Ｂは、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂが遮光層５に重なるように設けられている点において、図８に示したカラーフィルタ基板２Ａと異なっている。

カラーフィルタ基板２Ｂは、図１２に示すように、柱状スペーサ１１ａと遮光層５との間に、第１の下地層７ａ、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａを有している。また、柱状スペーサ１１ｂと遮光層５との間に、第１の下地層７ｂ、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂを有している。

第１の下地層７ａ、７ｂは、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から形成されており、遮光層５上に設けられている。図中左側に示す第１の下地層７ａと、図中右側に示す第１の下地層７ｂとは、その面積が異なっており、左側の第１の下地層７ａの面積は、右側の第１の下地層７ｂの面積よりも大きい。

第２の下地層８ａ、８ｂは、第２のカラーフィルタ８と同一の膜から形成されており、それぞれ第１の下地層７ａ、７ｂ上に設けられている。図中左側に示す第２の下地層８ａの面積と、図中右側に示す第２の下地層８ｂの面積とは同じである。

第３の下地層９ａ、９ｂは、第３のカラーフィルタ９と同一の膜から形成されており、それぞれ第２の下地層８ａ、８ｂ上に設けられている。図中左側に示す第３の下地層９ａの面積と、図中右側に示す第３の下地層９ｂの面積とは同じである。

第１の下地層７ａ、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａ上に位置する柱状スペーサ１１ａと、第１の下地層７ｂ、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂ上に位置する柱状スペーサ１１ｂとは、互いに高さ（ある基準面（例えばカラーフィルタ層上の共通電極１０の表面）から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））が異なっており、面積の大きな第１の下地層７ａに重なる柱状スペーサ１１ａの高さは、面積の小さな第１の下地層７ｂに重なる柱状スペーサ１１ｂの高さよりも高い。

次に、図１３（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、カラーフィルタ基板２Ｂの製造方法を説明する。

まず、図１３（ａ）に示すように、基板４上に遮光層５を形成する。遮光層５は、例えば、実施形態１において説明したようなドライフィルム法や、実施形態２において説明したようなスピンコート法を用いて形成することができる。

次に、図１３（ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ７と第１の下地層７ａ、７ｂとを同時に形成する。第１のカラーフィルタ７および第１の下地層７ａ、７ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第１の下地層７ａ、７ｂは、遮光層５上に形成され、第１の下地層７ａは、第１の下地層７ｂよりも面積が大きくなるように形成される。

続いて、図１３（ｃ）に示すように、第２のカラーフィルタ８と第２の下地層８ａ、８ｂとを同時に形成する。第２のカラーフィルタ８および第２の下地層８ａ、８ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第２の下地層８ａ、８ｂは、それぞれ第１の下地層７ａ、７ｂ上に形成される。

その後、図１３（ｄ）に示すように、第３のカラーフィルタ９と第３の下地層９ａ、９ｂとを同時に形成する。第３のカラーフィルタ９および第３の下地層９ａ、９ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第３の下地層９ａ、９ｂは、それぞれ第２の下地層８ａ、８ｂ上に形成される。

続いて、図１３（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。

その後、図１３（ｆ）に示すように、共通電極１０上に柱状スペーサ１１a、１１ｂを形成することによって、カラーフィルタ基板２Ｂが完成する。柱状スペーサ１１ａ、１１ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。柱状スペーサ１１ａは、第１の下地層７ａ、第２の下地層８ａおよび第３の下地層９ａの積層構造体と重なるように形成され、柱状スペーサ１１ｂは、第１の下地層７ｂ、第２の下地層８ｂおよび第３の下地層９ｂの積層構造体と重なるように形成される。

上述した方法によりカラーフィルタ基板２Ｂを製造すると、柱状スペーサ１１ａと柱状スペーサ１１ｂとは、同じ材料を用いて同じプロセスで形成されるにも関わらず、その高さが互いに異なっており、面積の大きな第１の下地層７ａに重なる位置に形成された柱状スペーサ１１ａの高さは、面積の小さな第１の下地層７ｂに重なる位置に形成された柱状スペーサ１１ｂの高さよりも高い。

このように、本実施形態では、それぞれがカラーフィルタと同一の膜から形成された３層の下地層のうちの一層の面積（あるいは形状）を異ならせることによって、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの高さ（ある基準面から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））を異ならせている。なお、本実施形態では、最下層の下地層の面積を異ならせる場合を例示したが、図１４に示す液晶表示装置３００’のカラーフィルタ基板２Ｃや、図１５に示す液晶表示装置３００’’のカラーフィルタ基板２Ｄのように、最下層以外の下地層の面積（あるいは形状）を異ならせてもよい。

図１４に示すカラーフィルタ基板２Ｃでは、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から形成された第１の下地層７ａおよび７ｂは、互いに同じ面積を有しており、第３のカラーフィルタ９と同一の膜から形成された第３の下地層９ａおよび９ｂも互いに同じ面積を有しているが、第２のカラーフィルタ８と同一の膜から形成された第２の下地層８ａおよび８ｂは、互いに異なる面積を有している。

また、図１５に示すカラーフィルタ基板２Ｄでは、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から形成された第１の下地層７ａおよび７ｂは、互いに同じ面積を有しており、第２のカラーフィルタ８と同一の膜から形成された第２の下地層８ａおよび８ｂも互いに同じ面積を有しているが、第３のカラーフィルタ９と同一の膜から形成された第３の下地層９ａおよび９ｂは、互いに異なる面積を有している。

このように、３層の下地層のうちの中間層や最上層の下地層の面積（あるいは形状）を異ならせることによっても柱状スペーサ１１ａ、１１ｂの高さを異ならせることができる。勿論、３層の下地層のうちの２層について面積および／または形状を異ならせてもよいし、３層の下地層のすべての層について面積および／または形状を異ならせてもよい。

（実施形態４）
実施形態１〜３では、一枚のカラーフィルタ基板内に異なる高さを有する柱状スペーサを作り込む場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。柱状スペーサは、典型的には、カラーフィルタ基板として切り出される領域を複数含む母基板上に形成されるので、一枚のカラーフィルタ基板に対応したそれぞれの領域ごとに下地層の面積および／または形状を制御することにより、それぞれの領域ごとに柱状スペーサの高さを異ならせることもできる。そのため、一枚の母基板から異なるサイズの基板を形成する場合でも、柱状スペーサの高さをそれぞれの基板に応じた値に容易に設定することができるので、母基板における面取り配置の自由度を格段に向上することができる。従って、母基板の有効利用を図ることができ、製造コストの低減を図ることができる。

例えば、柱状スペーサの高さと下地層のサイズとが図４に示したような相関関係を有している場合、柱状スペーサの高さが３．４μｍのカラーフィルタ基板と、柱状スペーサの高さが３．０μｍのカラーフィルタ基板とを同時に形成するためには、前者のカラーフィルタ基板に対応した領域には、２４．０μｍΦのサイズの下地層を形成し、後者のカラーフィルタ基板に対応した領域には、１９．０μｍΦのサイズの下地層を形成すればよい。

また、柱状スペーサの高さと、複数層の下地層のサイズとが図９および図１０に示したような相関関係を有している場合、柱状スペーサの高さが３．５５μｍのカラーフィルタ基板と、柱状スペーサの高さが３．４０μｍのカラーフィルタ基板とを同時に形成するためには、前者のカラーフィルタ基板については、第１の下地層、第２の下地層および第３の下地層のサイズをそれぞれ３０．０μｍΦ、１３．５μｍΦ、２４．０μｍΦとし、後者のカラーフィルタ基板については、第１の下地層、第２の下地層および第３の下地層のサイズをそれぞれ２０．０μｍΦ、１３．５μｍΦ、３０．０μｍΦとすればよい。

図１６および図１７に、母基板における面取り配置の一例を示す。

図１６に示す母基板（例えばガラス基板）５０は、６８０ｍｍ×８８０ｍｍのサイズを有しており、この母基板５０から、対角１６インチでセルギャップが３．４μｍの垂直配向型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を４面取りし、対角１２インチでセルギャップが３．２μｍの垂直配向型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を３面取りする。

図１７に示す母基板（例えばガラス基板）６０は、１５００ｍｍ×１８００ｍｍのサイズを有しており、この母基板６０から、縦横比１５：９、対角４５インチでセルギャップが３．７μｍの垂直配向型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を３面取りし、縦横比４：３、対角２４インチでセルギャップが３．４μｍの垂直配向型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を３面取りする。

図１６に示す面取り配置において、柱状スペーサの高さと下地層のサイズとが図４に示したような相関関係を有している場合、対角１６インチでセルギャップが３．４μｍの液晶表示装置用のカラーフィルタ基板には２４．０μｍΦのサイズの下地層を形成し、対角１２インチでセルギャップが３．２μｍの液晶表示装置用のカラーフィルタ基板には２１．５μｍΦのサイズの下地層を形成すればよい。

なお、本発明によるカラーフィルタ基板の製造方法は、生産機種の変更にも有利である。従来の製造方法では、生産機種の変更に伴ってセルギャップを変更する場合には、その度プロセス条件を調整する必要があった。具体的には、塗布膜厚や、現像条件（現像液の濃度、現像液の温度、現像時間など）、加熱処理の条件などをその度に調整する必要があった。そのため、生産機種の変更の際には、非常に煩雑な手順を踏む必要があり、生産効率と歩留まりの低下を招いていた。

これに対し、本発明による製造方法は、下地層の面積および／または形状を調整するだけで、他のプロセス条件にはなんら変更を加えることなく柱状スペーサの高さを変更できるので、生産ラインを安定して稼動させることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

（実施形態５）
図１８を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置４００を説明する。液晶表示装置４００は、いわゆるＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）型の液晶表示装置である。

液晶表示装置４００が有する液晶層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２Ｅの液晶層３側の表面に設けられた垂直配向膜によって、電圧無印加時に基板表面に対して垂直に配向する。

液晶表示装置４００のカラーフィルタ基板２Ｅは、配向規制構造としての突起（リブ）１１ｃを有している点において、図１２に示したカラーフィルタ基板２Ｂと異なっている。この突起１１ｃ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。

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２Ｅに設けられた突起１１ｃ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１１ｃとスリットとによって配向規制される。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４００は、広視野角の表示を行うことができる。

配向規制を行うための突起１１ｃを、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂを形成する工程において、同じ感光性樹脂を用いて形成すると、突起１１ｃを形成するための余分な工程を設ける必要がない。そのため、広視野角特性を有する液晶表示装置４００の製造工程を簡略化することができる。

突起１１ｃは、下地層と重ならない位置に形成されるので、柱状スペーサ１１ａ、１１ｂよりも高さ（ある基準面から突起（柱状スペーサ）の頂部までの高さ（距離））が低い。好適な配向規制力を発現するためには、突起１１ｃの高さは、０．７〜１．８μｍの範囲内であることが好ましい。

なお、ここではいわゆるＭＶＡ型の液晶表示装置を例示したが、これに限定されず、配向分割垂直配向型の液晶表示装置の製造工程において、配向規制用の突起を柱状スペーサと同一工程で形成することによって、工程の簡略化という利点が得られる。

（実施形態６）
図１９および図２０を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置５００を説明する。図１９は、液晶表示装置５００を模式的に示す上面図であり、図２０は、図１９中の２０Ａ−２０Ａ’線に沿った断面図である。

液晶表示装置５００が有するアクティブマトリクス基板１上には、絵素ごとにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４が設けられている。ＴＦＴ１４のゲート電極１４Ｇは、透明基板（例えばガラス基板）１５上に形成された走査配線（ゲートライン）１６に電気的に接続されており、ＴＦＴ１４のソース電極１４Ｓは、走査配線１６と交差する方向に延びる信号配線（ソースライン）１８に電気的に接続されている。ＴＦＴ１４のドレイン電極１４Ｄは、信号配線１８やＴＦＴ１４を覆うように形成された層間絶縁膜１９に設けられたコンタクトホール１９ａを介して絵素電極２０に電気的に接続されている。ここでは、コンタクトホール１９ａは、補助容量配線２１上に設けられている。

層間絶縁膜１９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１９上に絵素電極２０を設けると、絵素電極２０を走査配線１６および／または信号配線１８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。

液晶表示装置５００のカラーフィルタ基板は、透明基板（不図示）と、透明基板上に設けられた遮光層５およびカラーフィルタ層（ここでは不図示）とを有している。遮光層５は、図１９に示すように、ＴＦＴ１４に対向する領域に、ＴＦＴ１４を遮光するためのＴＦＴ遮光部５’を有している。そして、このＴＦＴ遮光部（スイッチング素子遮光部）５’に重なるように、感光性樹脂からなる柱状スペーサ１１が形成されている。

ＴＦＴ遮光部５’は、柱状スペーサ１１と透明基板との間に位置しているので、ＴＦＴ１４を遮光する役割を果たすとともに、柱状スペーサ１１の下地層としても機能する。つまり、ＴＦＴ遮光部５’の面積を調整することによって、柱状スペーサ１１の高さ（ある基準面から柱状スペーサの頂部までの高さ（距離））を制御することができる。なお、ここでは、特に図示していないが、ＴＦＴ遮光部５’と柱状スペーサ１１との間には、カラーフィルタと同一の膜から形成されたさらなる下地層が設けられていてもよい。

本実施形態では、ＴＦＴ遮光部５’が柱状スペーサ１１の下地層としても機能するので、開口率を向上して明るい表示を行うことができる。この理由を以下に説明する。

遮光層と同一の膜から形成された下地層の面積を調整して柱状スペーサの高さを制御する場合、柱状スペーサを十分に高く形成するためには、下地層の面積を十分に大きくする必要がある。図２１に、遮光層と同一の膜から形成した下地層の面積と柱状スペーサの高さとの関係の一例を示す。図２１に示す例では、柱状スペーサの高さを３．４７μｍとするために必要とされる下地層の面積が３５０μｍ²であるのに対し、柱状スペーサの高さを３．５５μｍとするために必要とされる下地層の面積は７００μｍ²である。つまり、柱状スペーサの高さを０．０８μｍ高くするために、下地層の面積を倍にする必要がある。

このように、柱状スペーサの高さを十分に高くするためには、下地層（遮光層と同一の膜から形成されている）の面積を十分に大きくする必要があるため、所望する柱状スペーサの高さ如何では、開口率の低下が問題となってしまう。

これに対し、本実施形態では、遮光層５のＴＦＴ遮光部５’を下地層として利用するので、不要な開口率の低下を招くことなく、柱状スペーサ１１の高さを十分に高くすることができ、明るい表示が実現される。例えば、本願発明者がある仕様の３２型パネルに本実施形態の構成を採用したところ、ＴＦＴ遮光部５’とは別の部分に別途下地層を設ける場合に比べ、開口率を約３．５％程度向上することができた。

また、本実施形態では、柱状スペーサ１１は、図２０に示すように、絵素電極２０に重ならないように配置されている。このような構成を採用することで、柱状スペーサ１１の下に位置する共通電極（例えば図１など参照）と絵素電極２０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。

また、セルギャップをより均一にする観点からは、柱状スペーサ１１は、アクティブマトリクス基板１の表面の凹凸を考慮し、アクティブマトリクス基板１の表面のうち平坦性が得られやすい領域に対向するように配置することが好ましい。例えば、図２０に示すように、柱状スペーサ１１を、走査配線１６、ゲート絶縁膜１７および層間絶縁膜１９の積層構造体に接触するように配置し、平坦性の得られにくい走査配線１６と信号配線１８との交差部に重ならないように配置することが好ましい。

（実施形態７）
実施形態１〜６では、遮光層やカラーフィルタと同一の膜から形成された下地層上に、感光性樹脂から形成された柱状スペーサを設ける場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。遮光層やカラーフィルタ層と同一の膜から形成された少なくとも２層の樹脂層を含む積層構造体自体がスペーサとして機能する構成においても、本発明を用いることができる。

図２２を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置６００を説明する。液晶表示装置６００のカラーフィルタ基板２Ｆは、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を含むカラーフィルタ層よりも突出するように設けられた構造体１２ａ、１２ｂを有している。構造体１２ａは、第１の樹脂層５ａ、第２の樹脂層７ａ、第３の樹脂層８ａおよび第４の樹脂層９ａを含む積層構造体であり、構造体１２ｂも、第１の樹脂層５ｂ、第２の樹脂層７ｂ、第３の樹脂層８ｂおよび第４の樹脂層９ｂを含む積層構造体である。

第１の樹脂層５ａ、５ｂは、遮光層５と同一の膜から形成されており、第２の樹脂層７ａ、７ｂは、第１のカラーフィルタ７と同一の膜から形成されている。図中左側に示す第２の樹脂層７ａと、図中右側に示す第２の樹脂層７ｂとは、その面積が異なっており、左側の第２の樹脂層７ａの面積は、右側の第２の樹脂層７ｂの面積よりも大きい。

第３の樹脂層８ａ、８ｂは、第２のカラーフィルタ８と同一の膜から形成されており、それぞれ第２の樹脂層７ａ、７ｂ上に設けられている。図中左側に示す第３の樹脂層８ａの面積と、図中右側に示す第３の樹脂層８ｂの面積とは同じである。

第４の樹脂層９ａ、９ｂは、第３のカラーフィルタ９と同一の膜から形成されており、それぞれ第３の樹脂層８ａ、８ｂ上に設けられている。図中左側に示す第４の樹脂層９ａの面積と、図中右側に示す第４の樹脂層９ｂの面積とは同じである。

図中左側に示す積層構造体１２ａと、図中右側に示す積層構造体１２ｂとは、互いに高さ（ある基準面（例えばカラーフィルタ層上の共通電極１０の表面）から積層構造体の頂部までの高さ（距離））が異なっており、面積の大きな第２の樹脂層７ａを含む積層構造体１２ａの高さは、面積の小さな第２の樹脂層７ｂを含む積層構造体１２ｂの高さよりも高い。

本実施形態における液晶表示装置６００では、積層構造体１２ａ、１２ｂがセルギャップを制御するスペーサとして機能する。通常の状態では、高い方の積層構造体１２ａのみで両基板が支持され、液晶表示装置６００に荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、高い方の積層構造体１２ａと低い方の積層構造体１２ｂの両方で両基板が支持される。

次に、図２３（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、カラーフィルタ基板２Ｆの製造方法を説明する。

まず、図２３（ａ）に示すように、基板４上に遮光層５と第１の樹脂層５ａ、５ｂとを同時に形成する。遮光層５および第１の樹脂層５ａ、５ｂは、例えば、実施形態１において説明したようなドライフィルム法や、実施形態２において説明したようなスピンコート法を用いて形成することができる。

次に、図２３（ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ７と第２の樹脂層７ａ、７ｂとを同時に形成する。第１のカラーフィルタ７および第２の樹脂層７ａ、７ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第２の樹脂層７ａ、７ｂは、それぞれ第１の樹脂層５ａ、５ｂ上に形成され、第２の樹脂層７ａは、第２の樹脂層７ｂよりも面積が大きくなるように形成される。

続いて、図２３（ｃ）に示すように、第２のカラーフィルタ８と第３の樹脂層８ａ、８ｂとを同時に形成する。第２のカラーフィルタ８および第３の樹脂層８ａ、８ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第３の樹脂層８ａ、８ｂは、それぞれ第２の樹脂層７ａ、７ｂ上に形成される。

その後、図２３（ｄ）に示すように、第３のカラーフィルタ９と第４の樹脂層９ａ、９ｂとを同時に形成する。第３のカラーフィルタ９および第４の樹脂層９ａ、９ｂは、例えば、ドライフィルム法や、スピンコート法を用いて形成することができる。このとき、第４の樹脂層９ａ、９ｂは、それぞれ第３の樹脂層８ａ、８ｂ上に形成され、積層構造体１２ａおよび１２ｂが完成する。

続いて、図２３（ｅ）に示すように、共通電極１０を形成することによって、カラーフィルタ基板２Ｆが完成する。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。

上述した方法によりカラーフィルタ基板２Ｆを製造すると、積層構造体１２ａと積層構造体１２ｂとは、同じ材料を用いて同じプロセスで形成されるにも関わらず、その高さが互いに異なっており、面積の大きな第２の樹脂層７ａを含む積層構造体１２ａの高さは、面積の小さな第２の樹脂層７ｂを含む積層構造体１２ｂの高さよりも高い。

このように、本実施形態では、積層構造体１２ａ、１２ｂに含まれる複数層の樹脂層のうちの一層の面積（あるいは形状）を異ならせることによって、積層構造体１２ａ、１２ｂの高さ（ある基準面から積層構造体の頂部までの高さ（距離））を異ならせている。なお、本実施形態では、第２の樹脂層の面積を異ならせる場合を例示したが、第２の樹脂層に加えて（あるいは代えて）他の樹脂層の面積および／または形状を異ならせることによって、積層構造体の高さを異ならせてもよい。複数層の樹脂層のうちの少なくとも一層（ただし最上層の樹脂層を除く）の面積および／または形状を調整することによって、積層構造体の高さを調整することができる。

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の製造方法が提供される。

本発明によるカラーフィルタ基板は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の他、液晶層以外の表示媒体層、例えば電気泳動層などを有する他のタイプの表示装置を含む種々のカラー表示装置に用いることが可能である。

本発明による実施形態の液晶表示装置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。 （ａ）〜（ｆ）は、液晶表示装置１００が有するカラーフィルタ基板２の製造工程を模式的に示す工程断面図である。 柱状スペーサの高さ（μｍ）およびセルギャップ（μｍ）と下地層のサイズ（μｍΦ）との関係を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、下地層の面積と下地層の直上の層の膜減りとの関係を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、下地層の面積と下地層の直上の層の膜減りとの関係を説明するための図である。 （ａ）は、本発明による他の実施形態の液晶表示装置２００の柱状スペーサ近傍を模式的に示す上面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、液晶表示装置２００が有するカラーフィルタ基板２Ａの製造工程を模式的に示す工程断面図である。 第１、第２および第３の下地層のサイズ（μｍΦ）と柱状スペーサの高さ（μｍ）との関係を示すグラフである。 第１、第２および第３の下地層のサイズ（μｍΦ）と柱状スペーサの高さ（μｍ）との関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、下地層のサイズの定義を説明するための図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、液晶表示装置３００が有するカラーフィルタ基板２Ｂの製造工程を模式的に示す工程断面図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置３００’を模式的に示す断面図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置３００’’を模式的に示す断面図である。 母基板に対する面取り配置の一例を示す図である。 母基板に対する面取り配置の一例を示す図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置４００を模式的に示す断面図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置５００を模式的に示す上面図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置５００を模式的に示す断面図であり、図１９中の２０Ａ−２０Ａ’線に沿った断面図に相当する。 遮光層と同一の膜から形成された下地層の面積（μｍ²）と柱状スペーサの高さとの関係を示すグラフである。 本発明による他の実施形態の液晶表示装置６００を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、液晶表示装置６００が有するカラーフィルタ基板２Ｆの製造工程を模式的に示す工程断面図である。 （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）は断面図である。

符号の説明

１ アクティブマトリクス基板
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ 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）
５’ ＴＦＴ遮光部（スイッチング素子遮光部）
５ａ 下地層、樹脂層
６ カラーフィルタ層
７ 第１のカラーフィルタ
７ａ 下地層、樹脂層
８ 第２のカラーフィルタ
８ａ 下地層、樹脂層
９ 第３のカラーフィルタ
９ａ 下地層、樹脂層
１０ 共通電極
１１、１１ａ、１１ｂ 柱状スペーサ
１１ｃ 突起（リブ）
１２ａ、１２ｂ 積層構造体
１４ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１５ 透明基板
１６ 走査配線（ゲートライン）
１７ ゲート絶縁膜
１８ 信号配線（ソースライン）
１９ 層間絶縁膜
１９ａ コンタクトホール
２０ 絵素電極
２１ 補助容量配線
５０、６０ 母基板
１００、２００、３００、３００’、３００’’ 液晶表示装置
４００、５００、６００ 液晶表示装置

Claims (26)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、
   樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、
   前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板であって、
   前記下地層は、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いずれか１つと同一の膜から形成されており、
   前記複数の柱状スペーサのうちの第１の柱状スペーサに対応する前記下地層は、前記複数の柱状スペーサのうちの第２の柱状スペーサに対応する前記下地層と面積および／または形状が異なっており、前記第１の柱状スペーサの高さと前記第２の柱状スペーサの高さとが異なっている、カラーフィルタ基板。
2. 前記第１の柱状スペーサに対応する前記下地層の面積は、前記第２の柱状スペーサに対応する前記下地層の面積よりも大きく、前記第１の柱状スペーサの高さは、前記第２の柱状スペーサの高さよりも高い、請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 前記第１の柱状スペーサの高さｈ１（μｍ）、前記第２の柱状スペーサの高さｈ２（μｍ）、前記基板の基板面法線方向から見たときの前記第１の柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ１（μｍ）および前記第２の柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ２（μｍ）が、下式の関係を満足する請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板。
   ０．００８≦（ｈ１−ｈ２）／２（Ｘ１−Ｘ２）≦０．０６
4. 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表示媒体層とを有する表示装置。
5. 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を有し、
   前記カラーフィルタ基板が有する前記下地層は、前記複数のスイッチング素子に対向する領域に位置している、請求項４に記載の表示装置。
6. 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表示媒体層とを備え、
   前記カラーフィルタ基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、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隙を規定する複数の柱状スペーサとを有し、
   前記遮光層は、前記複数のスイッチング素子を遮光するためのスイッチング素子遮光部を有し、
   前記複数の柱状スペーサは、前記スイッチング素子遮光部に重なるように配置されている、表示装置。
7. 前記アクティブマトリクス基板は、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５または６に記載の表示装置。
8. 前記アクティブマトリクス基板は、第１の方向に沿って延びる複数の走査配線と、前記第１の方向と交差する方向に沿って延びる複数の信号配線とを有し、
   前記複数の柱状スペーサは、前記複数の走査配線と前記複数の信号配線との交差部に重ならないように配置されている請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
9. 前記表示媒体層は液晶層である請求項４から８のいずれかに記載の表示装置。
10. 基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
    前記基板上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（ａ）と、
    前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記基板上に樹脂を用いて前記複数の柱状スペーサを形成する工程（ｂ）と、を包含し、
    前記工程（ａ）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いずれか１つと同一の膜から前記下地層を形成する工程（ａ１）を包含し、
    前記工程（ａ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状を調整することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを制御する、カラーフィルタ基板の製造方法。
11. 前記工程（ｂ）において形成された前記複数の柱状スペーサは、前記下地層の面積および／または形状と関係付けられた所定の高さを有する、請求項１０に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
12. 前記工程（ｂ）において形成された前記複数の柱状スペーサのそれぞれの高さｈ（μｍ）は、前記基板の基板面法線方向から見たときの、柱状スペーサの重心から前記下地層の外縁までの最短距離Ｘ（μｍ）と、下式（１）および（２）に示すように関係付けられている請求項１１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
    ｈ＝ａ（ａは所定の定数）＋ｂ・２Ｘ・・・（１）
    ０．００８≦ｂ≦０．０６・・・・・・・（２）
13. 前記工程（ａ１）において、前記複数の柱状スペーサのうちの第１の柱状スペーサに対応して形成される下地層と、前記複数の柱状スペーサのうちの第２の柱状スペーサに対応して形成される下地層とを互いに異なる面積および／または形状で形成することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記第１の柱状スペーサと前記第２の柱状スペーサとを互いに異なる高さに形成する、請求項１０から１２のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
14. 前記工程（ａ１）において、前記第１の柱状スペーサに対応して形成される下地層を、前記第２の柱状スペーサに対応して形成される下地層よりも大きな面積で形成することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記第１の柱状スペーサの高さを前記第２の柱状スペーサの高さよりも高くする、請求項１３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
15. 前記カラーフィルタ基板は、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記下地層との間に位置する少なくとも１層のさらなる下地層を備え、
    前記工程（ａ）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つと同一の膜であって前記下地層とは異なる膜から前記さらなる下地層を形成する工程（ａ２）を包含し、
    前記工程（ａ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状と前記工程（ａ２）において形成される前記さらなる下地層の面積および／または形状とを調整することによって、前記工程（ｂ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを制御する、請求項１０から１４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
16. 前記工程（ａ１）において、前記下地層を前記遮光層と同一の膜から形成する請求項１０から１５のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
17. 前記工程（ａ１）において、前記下地層を前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタのうちのいずれか１つと同一の膜から形成する請求項１０から１５のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
18. 前記工程（ｂ）の前に、前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記基板上に透明導電材料を用いて電極を形成する工程（ｃ）を包含する、請求項１０から１７のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
19. 前記工程（ｂ）において、樹脂を用いて、前記複数の柱状スペーサよりも高さの低い突起を前記電極上に前記複数の柱状スペーサと同時に形成する、請求項１８に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
20. 前記工程（ａ）において、前記遮光層、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタおよび前記第３のカラーフィルタのそれぞれを感光性樹脂から形成する請求項１０から１９のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
21. 基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、樹脂から形成され、前記基板から突出するように設けられた複数の柱状スペーサと、前記複数の柱状スペーサのそれぞれと前記基板との間に位置する下地層と、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
    前記基板として切り出される領域を複数有する母基板を用意する工程（Ａ）と、
    前記母基板の前記複数の領域上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（Ｂ）と、
    前記遮光層および前記カラーフィルタ層が形成された前記複数の領域上に樹脂を用いて前記複数の柱状スペーサを形成する工程（Ｃ）と、を包含し、
    前記工程（Ｂ）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いずれか１つと同一の膜から前記下地層を形成する工程（Ｂ１）を包含し、
    前記工程（Ｂ１）において形成される前記下地層の面積および／または形状を前記複数の領域ごとに調整することによって、前記工程（Ｃ）において形成される前記複数の柱状スペーサの高さを前記複数の領域ごとに制御する、カラーフィルタ基板の製造方法。
22. 前記工程（Ｃ）において形成された前記複数の柱状スペーサは、前記複数の領域ごとに前記下地層の面積および／または形状と関係付けられた所定の高さを有する、請求項２１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
23. 前記工程（Ｂ１）において、前記複数の領域のうちの第１の領域上に形成される下地層と、前記複数の領域のうちの第２の領域上に形成される下地層とを互いに異なる面積および／または形状で形成することによって、前記工程（Ｃ）において前記第１の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサと、前記第２の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサとを互いに異なる高さに形成する、請求項２１または２２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
24. 前記工程（Ｂ１）において、前記第１の領域上に形成される下地層を、前記第２の領域上に形成される下地層よりも大きな面積で形成することによって、前記工程（Ｃ）において前記第１の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサの高さを、前記第２の領域上に形成される前記複数の柱状スペーサの高さよりも高くする、請求項２３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
25. 基板と、前記基板上に設けられた遮光層およびカラーフィルタ層と、前記基板から前記カラーフィルタ層よりも突出するように設けられ、それぞれが少なくとも２層の樹脂層を含む複数の積層構造体とを備え、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有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
    前記基板上に前記遮光層およびカラーフィルタ層を形成する工程（α）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２つと同一の膜から前記少なくとも２層の樹脂層を形成することによって前記複数の積層構造体を形成する工程（β）を包含し、
    前記少なくとも２層の樹脂層のうちの少なくとも１層の樹脂層の面積および／または形状を調整することによって、前記複数の積層構造体の高さを制御する、カラーフィルタ基板の製造方法。
26. 請求項１０から２５のいずれかに記載の方法で製造されたカラーフィルタ基板。

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