JP2006053418A - 液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置に関し、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板３と、第１の方向に直線状に延びて基板３上に形成され、第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層５１と、第１層５１に一部が重なるように重ね合せ精度Ｘでパターニングされ、第１の方向の幅がほぼ一定であり、第２の方向の長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋２Ｘの関係を満たす第２層５２とを備え、対向基板との間のセルギャップを維持するために設けられた柱状スペーサ５０とを有するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置のセルギャップを維持するスペーサとして、基板面に散布されたビーズスペーサや、基板上にフォトリソグラフィ法などを用いて形成されたフォトスペーサ（柱状スペーサ）がある。近年の液晶表示装置では、柱状スペーサを用いるのが主流になりつつある。柱状スペーサを用いることによって、ビーズスペーサを用いるよりもコントラストや表示品位（表示むら）などの点で改善され、液晶表示装置の表示品質が向上する。柱状スペーサは、例えばカラーフィルタ（ＣＦ）樹脂層などを積層することにより、基板上の遮光部のうち任意の位置に形成される。

図２０は、柱状スペーサを備えた従来の液晶表示装置の対向基板の構成を示している。図２０では、２つの画素領域のうち蓄積容量部に対応する領域を示している。図２１は、図２０のＸ−Ｘ線で切断した対向基板の断面構成を示している。図２０及び図２１に示すように、ガラス基板１１１上には、画素領域を画定するとともに蓄積容量部を遮光する遮光膜（ＢＭ）１４８が形成されている。各画素領域には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか１色のＣＦ樹脂層１４０（１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂ）が形成されている。また、ＢＭ１４８上の柱状スペーサ形成領域には、３色のＣＦ樹脂層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂが積層されている。ＣＦ樹脂層１４０上の基板全面には、透明導電膜からなる共通電極１４２が形成されている。共通電極１４２上には、液晶の配向を規制する配向規制用構造物として、画素領域端部に対して斜めに延びる線状突起１４４が形成されている。また、共通電極１４２上の柱状スペーサ形成領域には、補助スペーサ層１５１が形成されている。これにより、柱状スペーサ形成領域には、ＣＦ樹脂層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂ、及び補助スペーサ層１５１等の積層からなる所定高さの柱状スペーサ１５０が形成される。ＣＦ樹脂層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂの積層部の上底寸法（幅）を２６μｍとすると、柱状スペーサ１５０の上底寸法は２５μｍ程度になる。

柱状スペーサ１５０の上底面は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板と貼り合わせたときに所定の接触面積でＴＦＴ基板に接触するようになっている。複数の柱状スペーサ１５０のＴＦＴ基板に対する接触面積の総和を大きくすることによって、耐加圧特性に優れた硬い液晶表示パネルが得られる。

ところで、補助スペーサ層１５１は、ミラープロジェクション露光方式又はプロキシミティ露光方式を用いてパターニングされる。補助スペーサ層１５１のパターニングの際には、露光装置の重ね合せ精度の範囲内で重ね合せずれが生じ得る。補助スペーサ層１５１をパターニングする際にＣＦ樹脂層１４０の積層部に対して重ね合せずれが生じると、柱状スペーサ１５０の形状や上底寸法が変化する。すなわち、柱状スペーサ１５０のＴＦＴ基板に対する接触面積が変化してしまうことになる。

図２２は、補助スペーサ層１５１に重ね合せずれの生じた対向基板の断面構成を示している。補助スペーサ層１５１’は、ＣＦ樹脂層１４０の積層部に対して矢印１６０方向に４μｍだけ重ね合せずれが生じている。これにより、柱状スペーサ１５０’の上底寸法は２１μｍ程度になり、図２０及び図２１に示した柱状スペーサ１５０の上底寸法と比較して４μｍ程度減少する。例えば図２２の紙面に垂直な方向にも同程度の重ね合せずれが生じているとすると、柱状スペーサ１５０’の上底面積（ＴＦＴ基板に対する接触面積）は、柱状スペーサ１５０の上底面積と比較して約３０％減少する。したがって、柱状スペーサ１５０’は柱状スペーサ１５０より柔らかくなり、３０％程度変形し易くなる。

柱状スペーサ１５０、１５０’は、一般にアクリル樹脂やノボラック樹脂などの樹脂材料を用いて形成されている。樹脂材料からなる柱状スペーサ１５０、１５０’は完全弾性体ではなく、弾性変形領域と塑性変形領域とを有している。このため、液晶表示パネルに局所的な力が加えられると柱状スペーサ１５０、１５０’が塑性変形してしまい、力が取り除かれても柱状スペーサ１５０、１５０’は元の高さに戻らなくなる。柔らかい柱状スペーサほど弱い力で塑性変形してしまうため、柱状スペーサ１５０’の形成された柔らかい液晶表示パネルでは、パネル工程で加圧によるセル厚むらが生じ易くなり、製造歩留りや表示品質が低下する。したがって、露光装置の重ね合せ精度を考慮すると、従来の液晶表示装置では高い製造歩留りや良好な表示品質を得るのが困難であるという問題が生じている。

図２３は、従来の他の液晶表示装置の１画素分の構成を示している。図２４は、図２３のＹ−Ｙ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図２３及び図２４に示すように、液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板１０２と、対向基板１０４と、両基板１０２、１０４間に封止された液晶１０６とを有している。ＴＦＴ基板１０２は、図２３中左右方向に延びる複数のゲートバスライン１１２と、絶縁膜１３０を介してゲートバスライン１１２に交差して図２３中上下方向に延びる複数のドレインバスライン１１４とをガラス基板１１０上に有している。ゲートバスライン１１２とドレインバスライン１１４の交差位置近傍にはＴＦＴ１２０が形成されている。ゲートバスライン１１２とドレインバスライン１１４とによって画素領域が画定されている。各画素領域を横切って、ゲートバスライン１１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１１８が形成されている。蓄積容量バスライン１１８は、蓄積容量部の一方の電極として機能する。蓄積容量バスライン１１８上には、絶縁膜１３０を介して蓄積容量電極１１９が形成されている。蓄積容量電極１１９は画素領域毎に形成され、蓄積容量部の他方の電極として機能する。蓄積容量電極１１９上の基板全面には保護膜１３２が形成されている。保護膜１３２上には、画素領域毎に画素電極１１６が形成されている。蓄積容量部では、蓄積容量バスライン１１８及び蓄積容量電極１１９が形成されている分だけガラス基板１１０表面からの高さが周囲の開口部より高くなっている。

一方、対向基板１０４側には、単層の樹脂層からなる柱状スペーサ１５０が形成されている。柱状スペーサ１５０は、対向基板１０４の遮光領域であって、ＴＦＴ基板１０２と貼り合わされたときに蓄積容量部に対向する位置に配置される。柱状スペーサ１５０の上底面（図２４の下方の面）のほぼ全域は、蓄積容量部上の画素電極１１６に接触している。

ここで、ＴＦＴ基板１０２と対向基板１０４とを貼り合わせる際には、基板貼合せ装置の貼合せ精度の範囲内で貼合せずれが生じ得る。図２５は、貼合せずれの生じた液晶表示装置の断面構成を示している。図２５に示すように、両基板１０２、１０４の間には太矢印の方向に相対的な貼合せずれが生じている。柱状スペーサ１５０の上底面の一部は蓄積容量部上の画素電極１１６に接触しなくなるため、柱状スペーサ１５０のＴＦＴ基板１０２への接触面積が減少する。柱状スペーサ１５０のＴＦＴ基板１０２への接触面積が小さくなると、耐加圧特性の低い柔らかい液晶表示パネルになってしまう。

図２４に示す構成では、基板１０２、１０４の貼合せずれ以外にも、蓄積容量部の各層の重ね合せずれや、柱状スペーサ１５０、蓄積容量バスライン１１８及び蓄積容量電極１１９の寸法のばらつき等の要因によって、柱状スペーサ１５０のＴＦＴ基板２への接触面積が減少する場合もある。

柔らかい液晶表示パネルは、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等の原因になる。したがって、基板１０２、１０４の貼合せ精度などを考慮すると、従来の液晶表示装置では高い製造歩留りや良好な表示品質を得るのが困難であるという問題が生じる。上記の問題は、柱状スペーサ１５０の位置や寸法に対して十分な設計マージンを確保することによって回避することができる。しかし、柱状スペーサ１５０の上底面積を減少させずに設計マージンを確保するためには蓄積容量部の幅を広くする必要があるため、画素の開口率が低下してしまうという問題が新たに生じる。

特開２０００−２９８２８０号公報

本発明の目的は、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

上記目的は、対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、第１の方向に直線状に延びて前記基板上に形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層と、前記第１層に一部が重なるように重ね合せ精度Ｘでパターニングされ、前記第１の方向の幅がほぼ一定であり、前記第２の方向の長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋２Ｘの関係を満たす第２層とを備え、前記対向基板との間のセルギャップを維持するために設けられた柱状スペーサとを有することを特徴とする液晶表示装置用基板によって達成される。

本発明によれば、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

本発明の一実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図１９を用いて説明する。まず、本実施の形態の第１の基本構成について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、一方の基板上に理想的にパターニングされて形成された柱状スペーサ５０の構成を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は柱状スペーサ５０を基板面に垂直に見た構成を示し、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した柱状スペーサ５０の断面構成を示している。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、柱状スペーサ５０は、図１（ｂ）の左右方向に直線状に延びる第１層５１と、第１層５１上に一部が重なって形成され、図１（ｂ）の上下方向に直線状に延びる第２層５２とを一方の基板３上に有している。第１層５１の図１（ｂ）中上下方向の幅Ｗはほぼ一定である。第２層５２の図１（ｂ）中左右方向の幅はほぼ一定であり、図１（ｂ）中上下方向の長さＬ１はＬ１≧Ｗ＋２Ｘ（ここで、Ｘは第２層５２をパターニングする際に用いる露光装置の重ね合せ精度である）の関係を満たしている。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように理想的にパターニングされた状態では、第２層５２は第１層５１の両側の側端部から長さＸ１（≧Ｘ）ずつはみ出している。柱状スペーサ５０表面のうち第１層５１と第２層５２とが重なった領域は、基板面からの高さが最も高い上底面５０ａになっている。柱状スペーサ５０の上底面５０ａは、対向配置される他方の基板と貼り合わせたときに当該基板表面に接触するようになっている。

ここで、第２層５２は、例えばミラープロジェクション露光方式を用いてパターニングされる。ミラープロジェクション露光方式に用いられる露光装置の重ね合せ精度Ｘは、±３σで１．５μｍ程度である。したがって、第２層５２を設計する際には、第１層５１の両側端部からはみ出す長さＸ１を１．５μｍ以上にして、長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋３μｍの関係を満たすようにする。第２層５２の幅はほぼ一定であるため、第２層５２をパターニングする際に図１（ｂ）の上下方向に±１．５μｍのパターニングずれが生じたとしても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積は変化しない。また、第１層５１の幅Ｗはほぼ一定であるため、第２層５２をパターニングする際に図１（ｂ）の左右方向に±１．５μｍのパターニングずれが生じたとしても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積は変化しない。すなわち、本基本構成によれば、露光装置の重ね合せ精度Ｘの範囲内で第２層５２に位置ずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積が変化せず、他方の基板との接触面積も変化しない。液晶表示パネルの硬さは柱状スペーサ５０の接触面積に依存するため、本基本構成によれば、露光装置の重ね合せ精度Ｘを考慮しても、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがない。なお、第２層５２がプロキシミティ露光方式を用いてパターニングされる場合には、プロキシミティ露光方式に用いられる露光装置の重ね合せ精度Ｘは±３σで３μｍ程度であるので、長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋６μｍの関係を満たすようにすればよい。すなわち、第２層５２を設計する際には長さＸ１を３μｍ以上にする。

次に、本実施の形態の第２の基本構成について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、一対の基板がずれなく貼り合わされた状態での柱状スペーサ６０の構成を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は柱状スペーサ６０を基板面に垂直に見た構成を示し、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した柱状スペーサ６０及び基板３、５の断面構成を示している。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、柱状スペーサ６０は、図２（ｂ）の左右方向に直線状に延びる第１層６１と、第１層６１上に一部が重なって形成され、図２（ｂ）の上下方向に直線状に延びる第２層６２とを有している。第１層６１は一方の基板３上に形成され、第２層６２は他方の基板５上に形成されている。第１層６１と第２層６２とは、両基板３、５が貼り合わされたときに接触界面６０ａを介して接触する。第１層６１の図２（ｂ）中上下方向の幅Ｗはほぼ一定である。第２層６２の図２（ｂ）中左右方向の幅はほぼ一定であり、図２（ｂ）中上下方向の長さＬ２はＬ２≧Ｗ＋２Ｙ（ここで、Ｙは両基板３、５を貼り合わせる際の貼合せ精度である）の関係を満たしている。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように両基板３、５がずれなく貼り合わされた状態では、第２層６２は第１層６１の両側端部から長さＹ１（≧Ｙ）ずつはみ出している。

基板３、５の貼合せ精度Ｙは一般に４μｍ（±４μｍ）程度である。したがって、第２層６２を設計する際には、第１層６１の両側端部からはみ出す長さＹ１を４μｍ以上にして、長さＬ２がＬ２≧Ｗ＋８μｍの関係を満たすようにする。第２層６２の幅はほぼ一定であるため、図２（ｂ）の上下方向に±４μｍの貼合せずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。また、第１層６１の幅Ｗはほぼ一定であるため、図２（ｂ）の左右方向に±４μｍの貼合せずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。すなわち、本基本構成によれば、貼合せ精度Ｙの範囲内で基板３、５の貼合せずれが生じても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積が変化しない。液晶表示パネルの硬さは接触界面６０ａの面積に依存するため、本基本構成によれば、貼合せ精度Ｙを考慮しても、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがない。

以上のように本実施の形態によれば、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがないため、高い製造歩留りや良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。以下、本実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について、実施例を用いてより具体的に説明する。

（実施例１）
まず、本実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について説明する。図３（ａ）は、本実施例によるＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ（ＣＯＴ）構造のＴＦＴ基板の構成を示している。図３（ｂ）は、柱状スペーサ近傍を拡大して示している。図４（ａ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面構成を示し、図４（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した断面構成を示している。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）では、柱状スペーサが理想的にパターニングされた状態を示している。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板２は、図中左右方向に延びる複数のゲートバスライン１２と、絶縁膜（ゲート絶縁膜）３０を介してゲートバスライン１２に交差して図中上下方向に延びる複数のドレインバスライン１４とを有している。ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４の交差位置近傍には、ＴＦＴ２０が形成されている。ＴＦＴ２０のドレイン電極はドレインバスライン１４に電気的に接続されている。ゲートバスライン１２の一部は、ＴＦＴ２０のゲート電極として機能する。ＴＦＴ２０上の基板全面には、保護膜３２が形成されている。

ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４とによって画素領域が画定されている。保護膜３２上の各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＣＦ樹脂層４０（４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ）が形成されている。ゲートバスライン１２上には、ＣＦ樹脂層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの３層が積層された樹脂重ね部４１が形成されている。樹脂重ね部４１は、ゲートバスライン１２に沿って直線状に延び、ほぼ一定の幅Ｗを有している。樹脂重ね部４１は、ＴＦＴ２０を遮光する機能を有している。各画素領域を横切って、ゲートバスライン１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１８が形成されている。蓄積容量バスライン１８は、蓄積容量部の一方の電極として機能する。蓄積容量バスライン１８上には、絶縁膜を介して蓄積容量電極１９が形成されている。蓄積容量電極１９は画素領域毎に形成され、蓄積容量部の他方の電極として機能する。また、蓄積容量電極１９は、接続電極２５を介してＴＦＴ２０のソース電極に電気的に接続されている。ＣＦ樹脂層４０上の各画素領域には、画素電極１６が形成されている。画素電極１６は、ＣＦ樹脂層４０及び保護膜３２が開口されたコンタクトホール２６を介して蓄積容量電極１９に電気的に接続されている。

樹脂重ね部４１上には、数画素〜数十画素に１つの配置密度で補助スペーサ層５３が形成されている。補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１にほぼ直交して直線状に延び、ドレインバスライン１４に重なって形成されている。樹脂重ね部４１は柱状スペーサ５０の第１層として機能し、補助スペーサ層５３は柱状スペーサ５０の第２層として機能する。補助スペーサ層５３の幅はほぼ一定であり、長さＬ１はＬ１≧Ｗ＋２Ｘ（ここで、Ｘは補助スペーサ層５３をパターニングする際に用いる露光装置の重ね合せ精度である）の関係を満たしている。図３（ｂ）に示すように理想的にパターニングされた状態では、補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１の両側端部から例えば長さ１０μｍ（≧Ｘ）ずつはみ出している。柱状スペーサ５０の上底面５０ａは、対向配置される共通電極基板（図示せず）と貼り合わせたときに共通電極基板表面に接触するようになっている。

図５は、補助スペーサ層５３をパターニングする際に重ね合せずれの生じたＴＦＴ基板の断面構成を示している。図５に示すように、補助スペーサ層５３には、樹脂重ね部４１に対して太矢印方向（図３（ｂ）の＋ｙ方向）に重ね合せずれが生じている。しかし、補助スペーサ層５３の幅はほぼ一定であり、かつ補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１の両側端部から露光装置の重ね合せ精度Ｘ以上の長さ１０μｍずつはみ出すように設計されているため、補助スペーサ層５３に±ｙ方向の重ね合せずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積が変化しないようになっている。補助スペーサ層５３の重ね合せずれは最大でも±４μｍ程度であるため、パターニング時の寸法ばらつきにより長さＬ１が±２μｍ程度変動したとしても上底面５０ａの面積は変化しない。また、樹脂重ね部４１の幅Ｗがほぼ一定であるため、補助スペーサ層５３に±ｘ方向の重ね合せずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積は変化しない。すなわち本実施例では、ＴＦＴ基板２の通常の製造プロセスで生じ得るばらつきによって上底面５０ａの面積が変化してしまうことがない。したがって、本実施例によれば、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがなく、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

次に、本実施例による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法について説明する。図６乃至図９は、本実施例による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法を示している。図６乃至図８は基板面に垂直に見た状態を示し、図９は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する位置で切断した状態を示している。まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に金属層を成膜してパターニングし、ゲートバスライン１２及び蓄積容量バスライン１８を形成する。次に、絶縁膜、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を連続成膜する。続いて、ＳｉＮ膜をパターニングし、チャネル保護膜２３を形成する。次に、基板全面にｎ^＋ａ−Ｓｉ膜及び金属層を成膜する。続いて、金属層、ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜及びａ−Ｓｉ膜をパターニングし、ドレインバスライン１４、ドレイン電極２１、ソース電極２２、接続電極２５、蓄積容量電極１９及び動作半導体層２７（図６（ａ）では図示せず）を形成する。ここまでの工程で、ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４との交差位置にＴＦＴ２０が形成される。次に、基板全面に例えばＳｉＮ膜を成膜して保護膜を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、Ｒの顔料分散型着色樹脂などを基板全面に塗布してパターニングし、ＣＦ樹脂層４０Ｒを形成する。ＣＦ樹脂層４０Ｒは、Ｒの画素領域に加え、ＴＦＴ２０を遮光するためにゲートバスライン１２上の領域にも形成される。ＣＦ樹脂層４０Ｒの蓄積容量電極１９上の一部には開口部２４が形成される。

次に、図７（ａ）に示すように、Ｇの顔料分散型着色樹脂などを基板全面に塗布してパターニングし、ＣＦ樹脂層４０Ｇを形成する。ＣＦ樹脂層４０Ｇは、Ｇの画素領域に加え、ゲートバスライン１２上の領域にも形成される。ＣＦ樹脂層４０Ｇの蓄積容量電極１９上の一部には開口部２４が形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、Ｂの顔料分散型着色樹脂などを基板全面に塗布してパターニングし、ＣＦ樹脂層４０Ｂを形成する。ＣＦ樹脂層４０Ｂは、Ｂの画素領域に加え、ゲートバスライン１２上の領域にも形成される。これにより、ゲートバスライン１２上の領域には、ＣＦ樹脂層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが積層された樹脂重ね部４１が形成される。ＣＦ樹脂層４０Ｂの蓄積容量電極１９上の一部には開口部２４が形成される。

次に、図８に示すように、ドライエッチング法により保護膜を開口し、コンタクトホール２６を形成する。次に、ＩＴＯ等の透明導電膜を基板全面に成膜してパターニングし、画素領域毎に画素電極１６を形成する。画素電極１６は、コンタクトホール２６を介して蓄積容量電極１９に電気的に接続される。次に、画素電極１６上の基板全面に樹脂膜を塗布形成してパターニングし、補助スペーサ層５３を形成する。補助スペーサ層５３は、数画素〜数十画素に１つの配置密度で配置され、樹脂重ね部４１と交差するように形成される。これにより、樹脂重ね部（第１層）４１と、補助スペーサ層（第２層）５３とを有する柱状スペーサ５０が形成される。既に説明したように、補助スペーサ層５３を形成する際に重ね合せずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積が変動することはない。以上の工程を経て、図３に示したＣＯＴ構造のＴＦＴ基板２が完成する。

次に、図９に示すように、ＴＦＴ基板２と、ガラス基板１１上に共通電極４２が形成された共通電極基板４とを貼り合わせ、両基板２、４間に液晶６を封止する。ここで、共通電極基板４の表面はほぼ平坦であるので、柱状スペーサ５０の上底面５０ａのほぼ全面が共通電極基板４に接触する。すなわち、上底面５０ａの面積が変動しなければ、柱状スペーサ５０の共通電極基板４に対する接触面積も変動しないようになっている。その後、ドライバＩＣ等を実装するモジュール工程を経て、液晶表示装置が完成する。なお、本実施例では、ＣＦ樹脂層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを３層積層して樹脂重ね部４１を形成しているが、ＣＦ樹脂層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂのうちいずれか２層を積層して樹脂重ね部４１を形成してもよい。柱状スペーサ５０の高さは、補助スペーサ層５３の膜厚を変えることにより調整できる。

（実施例２）
次に、本実施の形態の実施例２による液晶表示装置について説明する。図１０は、本実施例による液晶表示装置の共通電極基板４の３画素分の構成を示している。図１１（ａ）は本実施例による液晶表示装置のＴＦＴ基板２の１画素分の構成を示し、図１１（ｂ）はＴＦＴ基板２の蓄積容量部近傍の構成を示している。図１２は、図１０のＥ−Ｅ線に対応する位置で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。

図１０乃至図１２に示すように、共通電極基板４には、画素領域を画定するとともにＴＦＴ基板２側の蓄積容量部を遮光するＢＭ４８が、例えばクロム（Ｃｒ）で形成されている。各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＣＦ樹脂層４０（４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ）が形成されている。ＣＦ樹脂層４０上の基板全面には、共通電極４２が形成されている。共通電極４２上には、液晶６の配向を規制する配向規制用構造物として、誘電体からなる突起４５、４７が形成されている。Ｒ画素及びＧ画素には、画素領域の２つの開口部にそれぞれ配置された点状の突起４５と、ＢＭ４８の蓄積容量部を遮光する領域に重なるとともに各開口部の双方にはみ出すように配置された突起４７とが形成されている。Ｂ画素には、２つの開口部にそれぞれ配置された点状の突起４５が形成されている。またＢ画素には、柱状スペーサ６０の第２層として機能する樹脂層６３が突起４７に代えて形成されている。

ＴＦＴ基板２側の画素領域の中央部には、蓄積容量バスライン１８と蓄積容量電極１９が形成され、ガラス基板１０表面からの高さが周囲の開口部より高い蓄積容量部１７が形成されている。蓄積容量部１７は柱状スペーサ６０の第１層として機能する。両基板２、４が貼り合わされると、蓄積容量部１７と樹脂層６３とは接触界面６０ａを介して接触する。蓄積容量部１７の幅Ｗはほぼ一定である。また、樹脂層６３の幅はほぼ一定であり、長さＬ２はＬ２≧Ｗ＋２Ｙ（ここで、Ｙは両基板２、４を貼り合わせる際の貼合せ精度である）の関係を満たしている。両基板２、４がずれなく貼り合わされた状態では、樹脂層６３は蓄積容量部１７の両側端部から例えば８μｍ（≧Ｙ）ずつはみ出している。

基板２、４の貼合せずれが±５μｍ、樹脂層６３の寸法ばらつきが±１μｍ、樹脂層６３の共通電極基板４に対する重ね合せずれが±４μｍ生じるとすると、蓄積容量部１７と樹脂層６３との間には±６．５（＝√（５^２＋１^２＋４^２））μｍ程度のずれが生じる可能性がある。樹脂層６３の幅はほぼ一定であり、樹脂層６３は蓄積容量部１７の両側端部から８μｍずつはみ出すように設計されているため、図１１（ｂ）の上下方向に±６．５μｍのずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。また、蓄積容量部１７の幅Ｗはほぼ一定であるため、図１１（ｂ）の左右方向に±６．５μｍのずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。

本実施例によれば、貼合せ精度Ｙの範囲内で基板２、４間の貼合せずれが生じても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積が変化しない。また、長さＬ２をさらに長くすることによって、貼合せずれだけでなく、樹脂層６３の寸法ばらつきや樹脂層６３の重ね合せずれ等が生じても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積が変化しない。液晶表示パネルの硬さは接触界面６０ａの面積に依存するため、本実施例によれば、貼合せ精度Ｙや寸法精度、重ね合せ精度等を考慮しても、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがない。したがって、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

なお本実施例の構成では、樹脂層６３が配向規制用構造物としても機能するようになっている。このため、樹脂層６３はＢＭ４８から開口部にはみ出して配置されているものの、表示品質の低下がほとんど生じない。ただし、突起４７と比較すると液晶６に対する配向規制力が強く、バックライトの光漏れが生じる場合があるため、樹脂層６３はＲ、Ｇ、Ｂの３色のうち透過率の最も低いＢ画素に形成するのが望ましい。

また、本実施例では、樹脂層６３は蓄積容量部１７の両側端部から８μｍずつはみ出すように設計されているが、製造ばらつきの大きさを考慮して８μｍよりも小さくすることができる。例えば、基板２、４の貼合せずれが±４μｍ、樹脂層６３の共通電極基板４に対する重ね合せずれが±３μｍ、樹脂層６３の寸法ばらつきが±１μｍの場合には、蓄積容量部１７と樹脂層６３との間には±５（＝√（４^２＋３^２＋１^２））μｍ程度のずれが生じる可能性がある。したがってこの場合、樹脂層６３が蓄積容量部１７の両側端部からはみ出す長さを５μｍずつとしてもよい。

（実施例３）
次に、本実施の形態の実施例３による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について説明する。図１３は、本実施例によるＣＯＴ構造のＴＦＴ基板の構成を示している。図１４は図１３のＦ−Ｆ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図１５は同位置で切断したＴＦＴ基板の断面構成を示している。図１６は、図１３のＧ−Ｇ線で切断したＴＦＴ基板の断面構成を示している。

図１３乃至図１６に示すように、本実施例では、ＣＦ樹脂層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂのうち隣接する２層が積層された樹脂重ね部４１がドレインバスライン１４上に形成されている。樹脂重ね部４１は、ドレインバスライン１４に沿って直線状に延び、ほぼ一定の幅Ｗを有している。樹脂重ね部４１上には、補助スペーサ層５３が形成されている。補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１にほぼ直交し、ゲートバスライン１２に沿って延びている。樹脂重ね部４１は柱状スペーサ５０の第１層として機能し、補助スペーサ層５３は柱状スペーサ５０の第２層として機能する。補助スペーサ層５３の幅はほぼ一定であり、長さＬ１はＬ１≧Ｗ＋２Ｘ（ここで、Ｘは補助スペーサ層５３をパターニングする際に用いる露光装置の重ね合せ精度である）の関係を満たしている。図１５に示すように理想的にパターニングされた状態では、補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１のＴＦＴ２０側の側端部から例えば長さ４０μｍ（≧Ｘ）はみ出し、ＴＦＴ２０を覆うように配置される。また補助スペーサ層５３は、樹脂重ね部４１の他方の側端部から例えば長さ２０μｍ（≧Ｘ）はみ出している。柱状スペーサ５０の上底面５０ａは、共通電極基板４と貼り合わせたときに共通電極基板４表面に接触するようになっている。

本実施例では、補助スペーサ層５３の幅がほぼ一定であり、かつ補助スペーサ層５３は樹脂重ね部４１の両側端部から露光装置の重ね合せ精度Ｘ以上の長さではみ出すように設計されているため、補助スペーサ層５３に図１３中左右方向の重ね合せずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積が変化しないようになっている。また、樹脂重ね部４１の幅Ｗがほぼ一定であるため、補助スペーサ層５３に図１３中上下方向方向の重ね合せずれが生じても、柱状スペーサ５０の上底面５０ａの面積は変化しない。したがって本実施例によれば、実施例１と同様に、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがなく、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

なお、本実施例では樹脂重ね部４１がドレインバスライン１４上に形成されているが、樹脂重ね部４１をゲートバスライン１２上及びドレインバスライン１４上の双方に形成してもよい。この場合、補助スペーサ層５３は、格子状の樹脂重ね部４１の交点上に配置され、例えば正方形状に形成される。補助スペーサ層５３のゲートバスライン１２に平行な方向の幅（長さ）及びドレインバスライン１４に平行な方向の幅（長さ）は、共に樹脂重ね部４１の幅Ｗと、補助スペーサ層５３をパターニングする際に用いる露光装置の重ね合せ精度Ｘの２倍との和以上にする。

（実施例４）
次に、本実施の形態の実施例４による液晶表示装置について説明する。図１７は、本実施例による液晶表示装置の共通電極基板４の３画素分の構成を示している。図１７に示すように、共通電極基板４は、液晶を配向規制する配向規制用構造物として、画素領域端部に対して斜めに延びる線状突起４３と、線状突起４３から分岐して画素領域端部に平行に延びる補助突起４４とを有している。線状突起４３及び補助突起４４は、例えばポジ型レジストを用いて同時に形成されている。Ｂ画素の一部には、線状突起４３に代えて、線状突起４３にほぼ平行に延び、柱状スペーサ６０の第２層として機能する樹脂層６３が形成されている。樹脂層６３は、例えばアクリル樹脂で形成されている。

図１８はＴＦＴ基板２の３画素分の構成を示している。図１８に示すように、ＴＦＴ基板２上の画素電極１６には、画素領域端部に対して斜めに延び、配向規制用構造物として機能するスリット４６が形成されている。ＴＦＴ基板２と共通電極基板４とを貼り合わせると、線状突起４３及びスリット４６が互いに半ピッチずれて並列して配置されるようになっている。またＴＦＴ基板２には、ガラス基板表面からの高さが周囲の開口部より高い蓄積容量部１７が形成されている。蓄積容量部１７は、柱状スペーサ６０の第１層として機能する。蓄積容量部１７の幅Ｗはほぼ一定である。また、樹脂層６３の蓄積容量部１７の延びる方向の幅Ｗ２はほぼ一定であり、蓄積容量部１７の延びる方向に直交する方向の長さＬ２はＬ２≧Ｗ＋２Ｙ（ここで、Ｙは両基板２、４を貼り合わせる際の貼合せ精度である）の関係を満たしている。

図１９（ａ）は、ＴＦＴ基板２と共通電極基板４とがずれなく貼り合わされたときの樹脂層６３及び蓄積容量部１７の配置を示している。図１９（ａ）に示すように、樹脂層６３は、蓄積容量部１７の両側端部から長さＹ１（例えば８μｍ以上）ずつはみ出している。図１９（ｂ）は、共通電極基板４がＴＦＴ基板２に対して図中矢印方向（左上方向）に８μｍ程度ずれて貼り合わされた状態を示している。本実施例の構成では、樹脂層６３の幅Ｗ２はほぼ一定であり、樹脂層６３は蓄積容量部１７の両側端部から長さＹ１ずつはみ出すように設計されているため、図中上下方向に貼合せずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。また、蓄積容量部１７の幅Ｗはほぼ一定であるため、図中左右方向に貼合せずれが生じたとしても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。すなわち、図１９（ｂ）に示すように斜め方向に貼合せずれが生じても、柱状スペーサ６０の接触界面６０ａの面積は変化しない。基板２、４を貼り合わせる際に実際に生じるずれ量は８μｍ以下であるため、十分な貼合せマージンが確保される。本実施例によれば、局所的なセル厚むらによる表示不良や耐加圧特性の低下等が生じることがなく、高い製造歩留り及び良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

なお本実施例の構成では、樹脂層６３が配向規制用構造物としても機能するようになっている。このため、樹脂層６３はＢＭ４８から開口部にはみ出して配置されているものの、表示品質の低下がほとんど生じない。ただし、線状突起４３と比較すると液晶６に対する配向規制力が強く、バックライトの光漏れが生じる場合があるため、樹脂層６３はＲ、Ｇ、Ｂの３色のうち透過率の最も低いＢ画素に形成するのが望ましい。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。

また、上記実施の形態では、チャネル保護膜型のＴＦＴを備えた液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、チャネルエッチ型のＴＦＴを備えた液晶表示装置にも適用できる。

さらに、上記実施の形態では、対向配置された一対の基板の対向面にそれぞれ電極が形成された液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、一対の基板の一方のみに電極が形成されたＩＰＳモード等の液晶表示装置にも適用できる。

以上説明した実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、
第１の方向に直線状に延びて前記基板上に形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層と、前記第１層に一部が重なるように重ね合せ精度Ｘでパターニングされ、前記第１の方向の幅がほぼ一定であり、前記第２の方向の長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋２Ｘの関係を満たす第２層とを備え、前記対向基板との間のセルギャップを維持するために設けられた柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２層は、前記第２の方向に直線状に延びていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１層は、複数のカラーフィルタ層が積層された樹脂重ね部を含むこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
絶縁膜を介して互いに交差して前記基板上に形成された複数のバスラインを有し、
前記第１層は、前記バスライン上に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記５）
付記４記載の液晶表示装置用基板において、
前記複数のバスラインの交差位置近傍に形成された薄膜トランジスタを有し、
前記第１層は、前記薄膜トランジスタを覆うように形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２層はミラープロジェクション露光方式を用いてパターニングされ、
前記長さＬ１は、Ｌ１≧Ｗ＋３μｍの関係を満たすこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記７）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２層はプロキシミティ露光方式を用いてパターニングされ、
前記長さＬ１は、Ｌ１≧Ｗ＋６μｍの関係を満たすこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記８）
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の基板の一方に、付記１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記９）
貼合せ精度Ｙで貼り合わされた一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
第１の方向に直線状に延びて前記一対の基板の一方に形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層と、前記第１層に一部が重なるように前記一対の基板の他方に形成され、前記第１の方向の幅がほぼ一定であり、前記第２の方向の長さＬ２がＬ２≧Ｗ＋２Ｙの関係を満たす第２層とを備え、前記一対の基板間のセルギャップを維持する柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
（付記１０）
付記９記載の液晶表示装置において、
前記長さＬ２は、Ｌ２≧Ｗ＋８μｍの関係を満たすこと
を特徴とする液晶表示装置。

本発明の一実施の形態による液晶表示装置の第１の基本構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の第２の基本構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の構成を示す断面図である。 補助スペーサ層に重ね合せずれの生じた液晶表示装置用基板の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置の共通電極基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置のＴＦＴ基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例３による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例３による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例３による液晶表示装置用基板の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例３による液晶表示装置用基板の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態の実施例４による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例４による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例４による液晶表示装置の樹脂層及び蓄積容量部の配置を示す図である。 従来の液晶表示装置の対向基板の構成を示す図である。 従来の液晶表示装置の対向基板の構成を示す断面図である。 補助スペーサ層に重ね合せずれの生じた対向基板の構成を示す断面図である。 従来の他の液晶表示装置の構成を示す図である。 従来の他の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 貼合せずれの生じた液晶表示装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

２ ＴＦＴ基板
３、５ 基板
４ 共通電極基板
１２ ゲートバスライン
１４ ドレインバスライン
１６ 画素電極
１７ 蓄積容量部
１８ 蓄積容量バスライン
１９ 蓄積容量電極
２０ ＴＦＴ
２１ ドレイン電極
２２ ソース電極
２３ チャネル保護膜
２４ 開口部
２５ 接続電極
２６ コンタクトホール
２７ 動作半導体層
３０ 絶縁膜
３２ 保護膜
４０、４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ ＣＦ樹脂層
４１ 樹脂重ね部
４２ 共通電極
４３ 線状突起
４４ 補助突起
４５、４７ 突起
４６ スリット
４８ ＢＭ
５０、６０ 柱状スペーサ
５０ａ 上底面
５１、６１ 第１層
５２、６２ 第２層
５３ 補助スペーサ層
６０ａ 接触界面
６３ 樹脂層

Claims (5)

1. 対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、
   第１の方向に直線状に延びて前記基板上に形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層と、前記第１層に一部が重なるように重ね合せ精度Ｘでパターニングされ、前記第１の方向の幅がほぼ一定であり、前記第２の方向の長さＬ１がＬ１≧Ｗ＋２Ｘの関係を満たす第２層とを備え、前記対向基板との間のセルギャップを維持するために設けられた柱状スペーサと
   を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
2. 請求項１記載の液晶表示装置用基板において、
   前記第２層はミラープロジェクション露光方式を用いてパターニングされ、
   前記長さＬ１は、Ｌ１≧Ｗ＋３μｍの関係を満たすこと
   を特徴とする液晶表示装置用基板。
3. 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
   前記一対の基板の一方に、請求項１又は２に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
   を特徴とする液晶表示装置。
4. 貼合せ精度Ｙで貼り合わされた一対の基板と、
   前記一対の基板間に封止された液晶と、
   第１の方向に直線状に延びて前記一対の基板の一方に形成され、前記第１の方向に直交する第２の方向の幅Ｗがほぼ一定である第１層と、前記第１層に一部が重なるように前記一対の基板の他方に形成され、前記第１の方向の幅がほぼ一定であり、前記第２の方向の長さＬ２がＬ２≧Ｗ＋２Ｙの関係を満たす第２層とを備え、前記一対の基板間のセルギャップを維持する柱状スペーサと
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項４記載の液晶表示装置において、
   前記長さＬ２は、Ｌ２≧Ｗ＋８μｍの関係を満たすこと
   を特徴とする液晶表示装置。

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