JP4713871B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、液晶表示装置のカラー化を目的として画素電極を駆動するためのスイッチング素子が形成された基板表面にカラーフィルタ層を設けたカラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）構造の液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、ＯＡ機器、情報端末、時計、テレビなどの各種分野で利用されている。中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置は、その応答性の高さから携帯端末やコンピュータなど多くの情報を表示するモニタとして多用されている。

アクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクス状に配置された表示画素を備え、電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持して構成されている。すなわち、アレイ基板は、互いに直交するように配列された走査線及び信号線と、走査線と信号線との交差部近傍に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、表示画素毎にＴＦＴに接続された画素電極と、を備えている。対向基板は、複数の表示画素に共通の対向電極を備えている。

また、カラー表示用液晶表示装置は、いずれか一方の基板に、画素毎に配置され赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ着色されたカラーフィルタ層を備えている。特に、カラーフィルタ層をアレイ基板側の各表示画素に配置したカラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）構造は、高い開口率を得ることができる利点がある。

このような構成の一対の基板は、所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わせられており、このような基板間のセルギャップに液晶層を保持している。セルギャップは、例えば、アレイ基板の主面上（すなわちカラーフィルタ層上）に配置した柱状スペーサによって形成される。このような柱状スペーサは、製造コストの低減を図るために、各表示画素に配置されるカラーフィルタ層や、有効表示部周辺に配置される黒色の遮光層などとともにフォトリソグラフィプロセスによって形成する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１３１７５９号公報

しかしながら、このようなＣＯＡ構造を採用したアレイ基板においては、シール材の内側と外側とでアレイ基板と対向基板との間のギャップが異なる場合がある。すなわち、シール材の内側の有効表示部では、柱状スペーサは、遮光性を有する配線部及びこの配線部を覆うカラーフィルタ層上に配置されている。これに対して、シール材の外側では、柱状スペーサは、カラーフィルタ層の上に配置されている。つまり、シール材の内側と外側とで同じ膜厚のカラーフィルタ層及び同じ高さの柱状スペーサを配置した場合、配線部の厚さに相当するギャップ差が生ずる。

このため、アレイ基板と対向基板とを貼り合せる工程において、シール材の外側には、シール材の内側より小さなギャップが形成されてしまう。このような状態で、シール材の内側に液晶層を封止した場合、特に有効表示部周辺つまりシール材の近傍において、ギャップムラに起因した表示不良を生ずるおそれがある。

そこで、この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、シール材の外側及び内側におけるアレイ基板と対向基板との間のギャップを均一化することができ、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

本実施形態によれば、
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合せるシール材と、前記第１基板と前記第２基板との間の前記シール材によって囲まれた内側に封止された液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、前記第２基板は、前記シール材によって囲まれた内側の有効表示部の第１色画素及び前記シール材の外側の外側領域にそれぞれ配置された第１カラーフィルタ層と、前記有効表示部の第２色画素及び前記外側領域の前記第１カラーフィルタ層の上にそれぞれ配置され前記第１カラーフィルタ層とは異なる色の前記第２カラーフィルタ層と、前記有効表示部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の下層にそれぞれ配置された配線部と、前記有効表示部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の上層にそれぞれ配置されコンタクトホールを介して前記配線部と電気的に接続された画素電極と、前記有効表示部において前記配線部上に位置する前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の上及び前記外側領域において前記第２カラーフィルタ層の上にそれぞれ配置され前記第１基板との間に所定のセルギャップを形成するための柱状スペーサと、を備え、前記外側領域において、島状パターンでありその一部に主面から窪んだ凹部を有する前記第１カラーフィルタ層と、前記第１カラーフィルタ層の凹部及び主面の一部に積層された前記第２カラーフィルタ層と、前記第２カラーフィルタ層の上に積層された前記柱状スペーサとからなる積層体が配置され、前記積層体を構成する前記第１カラーフィルタ層の主面から前記第２カラーフィルタ層の主面までの膜厚は、前記第２色画素に配置された前記第２カラーフィルタ層の膜厚よりも薄いことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

この発明によれば、シール材の外側及び内側におけるアレイ基板と対向基板との間のギャップを均一化することができ、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル１００を備えて構成されている。すなわち、液晶表示パネル１００は、アレイ基板（第２基板）２００と、対向基板（第１基板）４００と、アレイ基板２００と対向基板４００との間に保持された液晶層４１０と、を備えている。この液晶表示パネル１００は、アレイ基板２００と対向基板４００とを貼り合せるシール材１０６によって囲まれた内側に画像を表示する有効表示部１０２を有している。この有効表示部１０２は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。

液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００は、ガラスなどの光透過性の絶縁基板２０１を用いて形成される。このアレイ基板２００は、有効表示部１０２において、絶縁基板２０１の一方の主面（表面）上に、マトリクス状に配置された複数の信号線Ｘ及び複数の走査線Ｙと、各表示画素ＰＸにおける信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置されたスイッチ素子２１１と、各表示画素ＰＸのスイッチ素子２１１にそれぞれ接続された画素電極２１３と、を備えている。

スイッチ素子２１１は、例えば、多結晶シリコン膜２１２を備えた薄膜トランジスタによって構成されている。この多結晶シリコン膜２１２は、チャネル領域２１２ｃ、及び、このチャネル領域２１２ｃを挟んで配置されたソース領域２１２ｓ及びドレイン領域２１２ｄを有している。スイッチ素子２１１のゲート電極２１５は、チャネル領域２１２ｃ上にゲート絶縁膜２１４を介して配置され、走査線Ｙに接続されている（ここでは、ゲート電極２１５は走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓは、ソース領域２１２ｓに接続されているとともに画素電極２１３に接続されている。スイッチ素子２１１のドレイン電極２１６ｄは、ドレイン領域２１２ｄに接続されているとともに信号線Ｘに接続されている（ここでは、ドレイン電極２１６ｄは信号線Ｘと一体的に形成されている）。

画素電極２１３は、例えば、光透過性を有するＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）導電性部材などによって形成されている。この画素電極２１３は、カラーフィルタ層２１８上に配置されている。このカラーフィルタ層２１８は、スイッチ素子２１１及び層間絶縁膜２１７を覆うように配置されている。また、このカラーフィルタ層２１８は、画素電極２１３とスイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓとを電気的に接続するためのコンタクトホールＣＨを有している。

配向膜２１９は、すべての画素電極２１３を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。遮光層２５０は、アレイ基板２００における有効表示部１０２の外側（すなわち、シール材１０６の内側）に沿って額縁状に配置されている。この遮光層２５０は、遮光性を有する樹脂によって形成され、例えば黒色樹脂によって形成されている。

柱状スペーサ１０４は、アレイ基板２００における有効表示部１０２、及び、シール材１０６の外側であってシール材１０６の近傍の外側領域１０３に配置され、対向基板４００との間に所定のギャップを形成する。この柱状スペーサ１０４の大きさは、有効表示部１０２内、シール材１０６の近傍、シール材１０６の外側等、アレイ基板２００上の配置位置に応じて変更しても良い。

対向基板４００は、ガラスなどの光透過性の絶縁基板４０１を用いて形成される。この対向基板４００は、有効表示部１０２において、絶縁基板４０１の一方の主面（表面）上に、全表示画素ＰＸに共通の対向電極４０３を備えている。この対向電極４０３は、全画素電極２１３に対向して配置され、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜４０５は、対向電極４０３全体を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。

上述した構成のアレイ基板２００及び対向基板４００は、柱状スペーサ１０４によって所定のセルギャップを形成した状態で、シール材１０６によって貼り合せられている。液晶層４１０は、これら基板間のギャップ（すなわち、シール材１０６によって囲まれた内側の空間）に封止された液晶組成物によって形成される。すなわち、液晶層４１０は、アレイ基板２００側の配向膜２１９と、対向基板４００側の配向膜４０５との間に保持されている。これにより、液晶層４１０に含まれる液晶分子は、配向膜２１９及び４０５により配向制御される。

液晶表示パネル１００において、有効表示部１０２の周辺領域には、一体的に構成される駆動回路部１１０が配置されている。この駆動回路部１１０は、走査線Ｙの一端側に配置された走査線駆動回路部２５１、及び、信号線Ｘの一端側に配置された信号線駆動回路部２６１を備えている。走査線駆動回路部２５１は、各走査線Ｙに駆動信号（走査信号）を供給する。また、信号線駆動回路部２６１は、各信号線Ｘに駆動信号（映像信号）を供給する。これら走査線駆動回路部２５１及び信号線駆動回路部２６１の少なくとも一方は、有効表示部１０２内のスイッチ素子２１１と同様に多結晶シリコン膜を含む薄膜トランジスタによって構成されている。また、これら走査線駆動回路部２５１及び信号線駆動回路部２６１の少なくとも一方は、フレキシブル配線基板を介して液晶表示パネル１００に接続された回路基板を備えて構成されても良い。

また、液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００の外面及び対向基板４００の外面には、それぞれ液晶層４１０の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板２２０及び４０７が設けられている。すなわち、偏光板２２０は、アレイ基板２００を構成する絶縁基板２０１の他方の主面（裏面）上に、粘着剤２２１によって貼り付けられている。また、偏光板４０７は、対向基板４００を構成する絶縁基板４０１の他方の主面（裏面）上に、粘着剤４０６によって貼り付けられている。

ところで、カラー表示対応の液晶表示装置は、図３に示すように、３種類のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えている。なお、図３では、説明に不要な構成は図示していない。図３に示した例では、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、例えば、赤、緑、青にそれぞれ着色されたネガタイプのカラーレジストによって形成されており、それぞれ赤色、緑色、及び青色の各色成分の光を透過する。

各色のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、対応する色の表示画素ＰＸ毎に割り当てられている。すなわち、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、及び、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、それぞれ赤色表示画素ＰＸＲ、緑色表示画素ＰＸＧ、青色表示画素ＰＸＢに配置されている。

図３に示すように、各表示画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、遮光性を有する配線部（例えば信号線Ｘ、走査線Ｙ、スイッチ素子２１１など）Ｗによって規定され、配線部Ｗで囲まれた内側に開口部ＡＰを有している。有効表示部１０２内においては、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、各表示画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の開口部ＡＰの他に、周縁部つまり配線部Ｗ上にも配置されている。柱状スペーサ１０４は、表示画素ＰＸの開口率を犠牲にしないために、配線部Ｗ上に位置するようカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置されている。

つまり、有効表示部１０２内においては、絶縁基板２０１の主面２０１Ａから柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さは、実質的に、配線部Ｗの厚さ、カラーフィルタ層ＣＦの１層分の膜厚、及び、柱状スペーサ１０４のカラーフィルタ層ＣＦとの接触部（柱状スペーサの底面）１０４Ｂからトップ１０４Ｔまでの高さの和に相当する。

一方、シール材１０６の外側領域１０３に位置する柱状スペーサ１０４も、ダミーのカラーフィルタ層ＣＦ上に配置されている。外側領域１１０３において、有効表示部１０２と同様に、１層のカラーフィルタ層ＣＦ上に柱状スペーサ１０４を配置した場合、絶縁基板２０１の主面２０１Ａから柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さは、実質的に、カラーフィルタ層ＣＦの１層分の膜厚、及び、柱状スペーサ１０４のカラーフィルタ層ＣＦとの接触部１０４Ｂからトップ１０４Ｔまでの高さの和に相当する。このため、有効表示部１０２と外側領域１０３とでは、配線部Ｗの厚さ分のギャップ差が生ずる。

そこで、この実施の形態では、外側領域１０３においては、所定パターンの第１カラーフィルタ層ＣＦ１と、この第１カラーフィルタ層ＣＦ１上の少なくとも一部に積層された第２カラーフィルタ層ＣＦ２と、この第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に積層された柱状スペーサ１０４とからなる積層体１０５が配置されている。

すなわち、外側領域１０３においてダミーとして配置される第１カラーフィルタ層ＣＦ１及び第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、有効表示部１０２内に配置されるカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のいずれかである。この実施の形態では、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、及び、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲの順に形成するが、第１カラーフィルタ層ＣＦ１は、例えば緑色カラーフィルタ層ＣＦＧであり、また、第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、例えば赤色カラーフィルタ層ＣＦＲである。つまり、第１カラーフィルタ層ＣＦ１及び第２カラーフィルタ層ＣＦ２の色は問わないが、第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、第１カラーフィルタ層ＣＦ１より後工程で形成される色のカラーフィルタ層を用いて形成すれば良い。

積層体１０５を構成する第１カラーフィルタ層ＣＦ１は、例えば、図４に示すように、外側領域１０３に配置された島状パターンであり、その一部に主面ＣＦ１Ａから窪んだ凹部ＣＦ１Ｂを有している。この第１カラーフィルタ層ＣＦ１の基板主面２０１Ａから主面ＣＦ１Ａまでの膜厚ＴＧ１は、有効表示部１０２の緑色画素ＰＸＧに配置された緑色カラーフィルタ層ＣＦＧと同程度の膜厚ＴＧ２に形成される。凹部ＣＦ１Ｂは、島状パターンの略中央に形成されている。図４に示した例では、凹部ＣＦ１Ｂは、基板主面２０１Ａまで貫通するようなホールであるが、その形状、径、深さなどは、所望する柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さに応じて適宜設定可能である。例えば、凹部ＣＦ１Ｂの径は、後に第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に積層される柱状スペーサ１０４の底面１０４Ｂの大きさと同寸法もしくはそれ以下に設定されることが望ましい
積層体１０５を構成する第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、第１カラーフィルタ層ＣＦ１の凹部ＣＦ１Ｂ及び主面ＣＦ１Ａの一部に積層されている。すなわち、第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、島状の第１カラーフィルタ層ＣＦ１の略中央に形成されている。このため、第２カラーフィルタ層ＣＦ２の一部は、凹部ＣＦ１Ｂに充填され、残りの一部のみが第１カラーフィルタ層主面ＣＦ１Ａに積層されている。したがって、第１カラーフィルタ層ＣＦ１の主面ＣＦ１Ａから第２カラーフィルタ層ＣＦ２の主面ＣＦ２Ａまでの膜厚ＴＲ１は、有効表示部１０２の赤色画素ＰＸＲに配置された赤色カラーフィルタ層ＣＦＲの膜厚ＴＲ２より薄くなる。なお、第２カラーフィルタ層ＣＦ２の第１カラーフィルタ層主面ＣＦ１Ａとの重なり量ＯＶは、所望する柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さに応じて適宜設定可能である。例えば、第１カラーフィルタ層主面ＣＦ１Ａと第２カラーフィルタ層ＣＦ２との重なり量ＯＶは、約１０μｍである。

つまり、第１カラーフィルタ層ＣＦ１の凹部ＣＦ１Ｂの形状、径、深さ、さらには、第２カラーフィルタ層ＣＦ２の第１カラーフィルタ層ＣＦ１との重なり量により、外側領域１０３における柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さを制御することができ、例えば、第２カラーフィルタ層ＣＦ２の膜厚ＴＲ１が有効表示部１０２の配線部Ｗの膜厚と略等しくなるように設定される。

このような第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に積層した柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さは、有効表示部１０２内と同程度とすることができる。したがって、シール材１０６を挟んで有効表示部１０２と外側領域１０３とで均一な所望のギャップを形成することができるため、シール材１０６の近傍におけるギャップムラに起因した表示不良の発生を防止することができる。

また、積層体１０５を構成する第１カラーフィルタ層ＣＦ１は、例えば、図５に示すように、外側領域１０３において、シール材１０６に沿った帯状パターンであり、その一部に主面ＣＦ１Ａから窪んだ溝状の凹部ＣＦ１Ｂを有するような形状であっても良い。この第１カラーフィルタ層ＣＦ１の基板主面２０１Ａから主面ＣＦ１Ａまでの膜厚ＴＧ１は、有効表示部１０２の緑色カラーフィルタ層ＣＦＧと同程度の膜厚ＴＧ２に形成される。凹部ＣＦ１Ｂは、帯状パターンの略中央に形成されている。

このとき、積層体１０５を構成する第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、第１カラーフィルタ層ＣＦ１の凹部ＣＦ１Ｂ及び主面ＣＦ１Ａの一部に積層されている。すなわち、第２カラーフィルタ層ＣＦ２は、帯状の第１カラーフィルタ層ＣＦ１上に島状に形成されている。このため、第２カラーフィルタ層ＣＦ２の一部は、凹部ＣＦ１Ｂに充填され、残りの一部のみが第１カラーフィルタ層主面ＣＦ１Ａに積層されている。したがって、第１カラーフィルタ層ＣＦ１の主面ＣＦ１Ａから第２カラーフィルタ層ＣＦ２の主面ＣＦ２Ａまでの膜厚ＴＲ１は、有効表示部１０２の赤色カラーフィルタ層ＣＦＲの膜厚ＴＲ２より薄くなる。

このような構成例であっても、第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に積層した柱状スペーサ１０４のトップ１０４Ｔまでの高さは、有効表示部１０２内と同程度とすることができる。したがって、シール材１０６を挟んで有効表示部１０２と外側領域１０３とで均一な所望のギャップを形成することができるため、シール材１０６の近傍におけるギャップムラに起因した表示不良の発生を防止することができる。

なお、柱状スペーサ１０４は、樹脂材料を用いたパターニングによって形成されるが、例えば遮光層２５０と同様の黒色樹脂によって形成しても良い。この場合、これら柱状スペーサ１０４及び遮光層２５０は、同一工程にて形成可能となり、柱状スペーサ１０４及び遮光層２５０をそれぞれ別個に形成した場合よりも製造工程数を削減することができる。

次に、液晶表示装置の第１の製造方法について説明する。なお、図６Ａ乃至図６Ｇにおいては、説明に必要な構成のみを図示している。
まず、図６Ａに示すように、絶縁基板２０１上において、金属膜及び絶縁膜の成膜とエッチングとを繰り返し行うことにより、走査線Ｙや信号線Ｘの他に、各表示画素ＰＸに対応したスイッチ素子２１１などの配線部Ｗを形成する。この配線部Ｗの厚さは、製品仕様及びプロセスにより異なるが、０．５乃至１．０μｍ程度である。

続いて、図６Ｂに示すように、有効表示部１０２の外側に沿って額縁状の遮光層２５０を配置する。すなわち、黒色顔料を分散させた感光性樹脂レジストを、スピンナーなどにより、絶縁基板２０１の全面に塗布する。その後に、遮光層２５０に対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを所定露光量で露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、所定膜厚の遮光層２５０が形成される。このときの遮光層２５０の膜厚は、表示品位の観点から光学濃度（ＯＤ値）が３以上となるように設定した。

続いて、図６Ｃに示すように、基板主面に青色カラーフィルタ層ＣＦＢを配置する。すなわち、青色の有機顔料を分散させた感光性樹脂レジストを、スピンナーなどにより、配線部Ｗを覆うように絶縁基板２０１の全面に成膜する。その後に、有効表示部１０２において、青色表示画素ＰＸＢ及びスイッチ素子２１１まで貫通するコンタクトホールＣＨに対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを所定露光量で露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、コンタクトホールＣＨを有した青色カラーフィルタ層ＣＦＢが形成される。

続いて、図６Ｄに示すように、基板主面に緑色カラーフィルタ層ＣＦＧを配置する。すなわち、緑色の有機顔料を分散させた感光性樹脂レジストを、スピンナーなどにより、配線部Ｗを覆うように絶縁基板２０１の全面に成膜する。その後に、このレジストを所定パターンにパターニングする。つまり、有効表示部１０２においては、緑色表示画素ＰＸＧ及びスイッチ素子２１１まで貫通するコンタクトホールＣＨに対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを露光すると同時に、外側領域１０３においては、積層体１０５の第１カラーフィルタ層ＣＦ１に対応したパターン及び凹部ＣＦ１Ｂに対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、有効表示部１０２においてはコンタクトホールＣＨを有した緑色カラーフィルタ層ＣＦＧが形成されるとともに、外側領域１０３においては所定パターンを有するとともにその一部に主面から窪んだ凹部ＣＦ１Ｂを有する第１カラーフィルタ層ＣＦ１が形成される。

続いて、図６Ｅに示すように、基板主面に赤色カラーフィルタ層ＣＦＲを配置する。すなわち、赤色の有機顔料を分散させた感光性樹脂レジストを、スピンナーなどにより、配線部Ｗを覆うように絶縁基板２０１の全面に成膜する。その後に、このレジストを所定パターンにパターニングする。つまり、有効表示部１０２においては、赤色表示画素ＰＸＲ及びスイッチ素子２１１まで貫通するコンタクトホールＣＨに対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを露光すると同時に、外側領域１０３においては、積層体１０５の第２カラーフィルタ層ＣＦ２に対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、有効表示部１０２においてはコンタクトホールＣＨを有した赤色カラーフィルタ層ＣＦＲが形成されるとともに、外側領域１０３においては第１カラーフィルタ層ＣＦ１に積層された所定パターンを有する第２カラーフィルタ層ＣＦ２が形成される。

なお、この実施の形態では、有効表示部１０２に配置されたカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の膜厚は、３．０±０．３μｍであった。また、有効表示部１０２における配線部Ｗの厚さとカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の膜厚との総和は、外側領域１０３における第１カラーフィルタ層ＣＦ１及び第２カラーフィルタ層ＣＦ２の総膜厚と略同等となった。

なお、ここでは、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲを順に形成したが、上述した形成順序に限らず、それぞれのカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の特性に応じて種々変更可能である。また、樹脂レジストを露光するための露光装置としては、プロキシミティ露光装置が生産性の上からは好適であるが、この実施の形態では、アライメント精度の高いミラープロジェクション露光装置を用いた。

続いて、図６Ｆに示すように、有効表示部１０２において、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に、マトリクス状の表示画素ＰＸに対応した画素電極２１３を配置する。すなわち、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の表面にスパッタ法などにより画素電極用の金属膜例えばＩＴＯ膜を成膜する。このとき、コンタクトホールＣＨにもＩＴＯ膜を充填する。その後、ＩＴＯ膜を表示画素ＰＸに対応した所望形状にパターニングすることにより、スイッチ素子２１１と電気的に接続された画素電極２１３が形成される。

続いて、図６Ｇに示すように、有効表示部１０２及び外側領域１０３に、対向基板４００との間に所定のセルギャップを形成するための柱状スペーサ１０４を形成する。すなわち、感光性樹脂レジスト（例えばアクリル系樹脂レジスト）を、スピンナーなどにより、絶縁基板２０１の全面に塗布する。その後に、柱状スペーサ１０４に対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを所定露光量で露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、有効表示部１０２においては、各色画素のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置された所定高さを有する柱状スペーサ１０４が形成されるとともに、外側領域１０３においては、第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に配置された所定高さを有する柱状スペーサ１０４が形成される。この実施の形態では、有効表示部１０２及び外側領域１０３に形成されたいずれの柱状スペーサ１０４も、その底部（カラーフィルタ層との接触部）からトップまでの高さは、４．５μｍであった。このとき、柱状スペーサ１０４の高さバラツキは、面内で±０．２μｍであった。なお、柱状スペーサ１０４の高さはこの例に限るものではなく、仕様により任意に変更可能であることは言うまでもない。
続いて、配向膜材料を成膜した後に、必要に応じて所定の方向にラビング処理を行うことにより、配向膜２１９が形成される。このような製造工程により、アレイ基板２００が製造される。

一方、絶縁基板４０１上における有効表示部１０２において、スパッタ法などによりＩＴＯ膜を成膜することにより、対向電極４０３が形成される。そして、配向膜材料を成膜した後に、必要に応じて所定の方向にラビング処理を行うことにより、配向膜４０５が形成される。これにより、対向基板４００が製造される。

続いて、有効表示部１０２を囲むように（遮光層２５０と積層体１０５との間の領域に）紫外線硬化型樹脂からなるシール材１０６を枠状に塗布形成する。そして、シール材１０６によって囲まれた内側に所定量の液晶材料を滴下する。その後、真空槽内において、アレイ基板２００と対向基板４００とを互いに接近する方向へ所定圧力で加圧しながら紫外線を照射することによりシール材１０６を硬化させ、アレイ基板２００と対向基板４００とを貼り合せる。これにより、配向膜２１９及び４０５により配向制御された液晶分子を含む液晶層４１０が形成される。

続いて、アレイ基板２００の外面すなわち絶縁基板２０１の外面に粘着剤２２１を介して偏光板２２０を接着するとともに、対向基板４００の外面すなわち絶縁基板４０１の外面に粘着剤４０６を介して偏光板４０７を接着する。

以上の製造プロセスにより製造した液晶表示パネル１００について、セルギャップを測定したところ、ギャップバラツキは±０．２μｍであり、有効表示部１０２内においてほぼ均一なセルギャップを形成することができた。この液晶表示パネル１００を用いて画像を表示したところ、シール材１０６近傍も含み有効表示部１０２の全体に亘って表示ムラのない均質な表示品位を実現することができた。

次に、液晶表示装置の第２の製造方法について説明する。なお、図７Ａ乃至図７Ｆにおいては、説明に必要な構成のみを図示している。また、上述した第１の製造方法と同様の製造工程については詳細な説明を省略する。

まず、図７Ａに示すように、絶縁基板２０１上において、走査線Ｙや信号線Ｘ、各表示画素ＰＸに対応したスイッチ素子２１１などの配線部Ｗを形成する。続いて、図７Ｂに示すように、基板主面にコンタクトホールＣＨを有した青色カラーフィルタ層ＣＦＢを配置する。

続いて、図７Ｃに示すように、基板主面に緑色カラーフィルタ層ＣＦＧを配置する。すなわち、有効表示部１０２においてはコンタクトホールＣＨを有した緑色カラーフィルタ層ＣＦＧが形成されるとともに、外側領域１０３においては所定パターンを有するとともにその一部に主面から窪んだ凹部ＣＦ１Ｂを有する第１カラーフィルタ層ＣＦ１が形成される。

続いて、図７Ｄに示すように、基板主面に赤色カラーフィルタ層ＣＦＲを配置する。すなわち、有効表示部１０２においてはコンタクトホールＣＨを有した赤色カラーフィルタ層ＣＦＲが形成されるとともに、外側領域１０３においては第１カラーフィルタ層ＣＦ１に積層された所定パターンを有する第２カラーフィルタ層ＣＦ２が形成される。

続いて、図７Ｅに示すように、有効表示部１０２において、カラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に、コンタクトホールＣＨを介してスイッチ素子２１１と電気的に接続されたマトリクス状の表示画素ＰＸに対応した画素電極２１３を配置する。

続いて、図７Ｆに示すように、有効表示部１０２の外側に沿って額縁状の遮光層２５０を配置するとともに、有効表示部１０２及び外側領域１０３に対向基板４００との間に所定のセルギャップを形成するための柱状スペーサ１０４を配置する。すなわち、黒色顔料を分散させた感光性樹脂レジストを、スピンナーなどにより、絶縁基板２０１の全面に塗布する。その後に、遮光層２５０及び柱状スペーサ１０４に対応したパターンを有するフォトマスクを介してレジストを所定露光量で露光する。そして、露光されたレジストを現像した後、乾燥する。これにより、有効表示部１０２においては、各色画素のカラーフィルタ層ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置された所定高さを有する柱状スペーサ１０４が形成されるとともに、外側領域１０３においては、第２カラーフィルタ層ＣＦ２上に配置された所定高さを有する柱状スペーサ１０４が形成される。

続いて、配向膜材料を成膜した後に、必要に応じて所定の方向にラビング処理を行うことにより、配向膜２１９が形成される。このような製造工程により、アレイ基板２００が製造される。

上述した製造方法で製造したアレイ基板２００を用いて、第１の製造方法と同様に液晶表示パネルを製造した。以上の製造プロセスにより製造した液晶表示パネル１００について、セルギャップを測定したところ、ギャップバラツキは±０．２μｍであり、有効表示部１０２内においてほぼ均一なセルギャップを形成することができた。この液晶表示パネル１００を用いて画像を表示したところ、シール材１０６近傍も含み有効表示部１０２の全体に亘って表示ムラのない均質な表示品位を実現することができた。また、この第２の製造方法によれば、柱状スペーサ１０４と遮光層２５０とを同一材料を用いて同一工程で形成したため、製造工程数を削減することができ、コストダウンを図ることが可能である。

以上詳述したように、この実施の形態によるＣＯＡ構造を採用した液晶表示装置においては、アレイ基板において、少なくとも２層のカラーフィルタ層を一部重ね合わせた積層構造を採用し、これら積層したカラーフィルタ層の重なり量を調整することにより、総膜厚を制御している。したがって、このようなカラーフィルタ層の積層構造に柱状スペーサを配置した積層体の高さ、すなわち、基板主面からのカラーフィルタ層上に配置された柱状スペーサのトップまでの高さは、アレイ基板面内の部位毎に調整可能である。

このような積層体をシール材の近傍であってシール材の外側に位置する外側領域に配置したことにより、シール材の内側すなわち有効表示部における基板主面から柱状スペーサのトップまでの高さに相当するギャップを外側領域にも形成することが可能となる。したがって、シール材近傍を含む有効表示部全体に亘り均一なギャップが得られ、シール剤付近での表示ムラを皆無にすることができる。このため、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図２に示した有効表示部及び外側領域における基板主面から柱状スペーサのトップまで高さの均一化を説明するための図である。 図４は、図２に示した外側領域に配置される積層体の構造例を示す平面図及び断面図である。 図５は、図２に示した外側領域に配置される積層体の他の構造例を示す平面図及び断面図である。 図６Ａは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、配線部の形成工程を説明するための図である。 図６Ｂは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、遮光層の形成工程を説明するための図である。 図６Ｃは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、青色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図６Ｄは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、緑色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図６Ｅは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、赤色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図６Ｆは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、画素電極の形成工程を説明するための図である。 図６Ｇは、図２に示した液晶表示装置の第１の製造方法を説明するための図であり、柱状スペーサの形成工程を説明するための図である。 図７Ａは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、配線部の形成工程を説明するための図である。 図７Ｂは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、青色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図７Ｃは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、緑色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図７Ｄは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、赤色カラーフィルタ層の形成工程を説明するための図である。 図７Ｅは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、画素電極の形成工程を説明するための図である。 図７Ｆは、図２に示した液晶表示装置の第２の製造方法を説明するための図であり、遮光層及び柱状スペーサの形成工程を説明するための図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１００…液晶表示パネル、１０２…有効表示部、１０３…外側領域、１０４…柱状スペーサ、１０５…積層体、２００…アレイ基板、２０１…絶縁基板、２１１…スイッチ素子、２１３…画素電極、２１９…配向膜、４００…対向基板、４０１…絶縁基板、４１０…液晶層、ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…表示画素、ＣＦ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層、ＣＨ…コンタクトホール、Ｗ…配線部、ＣＦ１…第１カラーフィルタ層、ＣＦ２…第２カラーフィルタ層

Claims (2)

1. 第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合せるシール材と、前記第１基板と前記第２基板との間の前記シール材によって囲まれた内側に封止された液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
   前記第２基板は、前記シール材によって囲まれた内側の有効表示部の第１色画素及び前記シール材の外側の外側領域にそれぞれ配置された第１カラーフィルタ層と、前記有効表示部の第２色画素及び前記外側領域の前記第１カラーフィルタ層の上にそれぞれ配置され前記第１カラーフィルタ層とは異なる色の前記第２カラーフィルタ層と、前記有効表示部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の下層にそれぞれ配置された配線部と、前記有効表示部において前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の上層にそれぞれ配置されコンタクトホールを介して前記配線部と電気的に接続された画素電極と、前記有効表示部において前記配線部上に位置する前記第１カラーフィルタ層及び前記第２カラーフィルタ層の上及び前記外側領域において前記第２カラーフィルタ層の上にそれぞれ配置され前記第１基板との間に所定のセルギャップを形成するための柱状スペーサと、を備え、
   前記外側領域において、島状パターンでありその一部に主面から窪んだ凹部を有する前記第１カラーフィルタ層と、前記第１カラーフィルタ層の凹部及び主面の一部に積層された前記第２カラーフィルタ層と、前記第２カラーフィルタ層の上に積層された前記柱状スペーサとからなる積層体が配置され、
   前記積層体を構成する前記第１カラーフィルタ層の主面から前記第２カラーフィルタ層の主面までの膜厚は、前記第２色画素に配置された前記第２カラーフィルタ層の膜厚よりも薄いことを特徴とする液晶表示装置。
2. さらに、前記シール材の内側に沿って額縁状に配置された遮光層を備え、
   前記柱状スペーサは、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。

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