彩色滤光片基板、其制造方法及包括该基板的显示装置

摘要

本发明公开了一种显示装置，包括：包括被设置在矩阵中的多个开关元件的有源矩阵基板；面对有源矩阵基板设置的彩色滤光片基板；以及夹置于有源矩阵基板和彩色滤光片基板之间的显示介质层，其中，彩色滤光片基板包括：透明基板；设置在透明基板上的遮光层和彩色滤光层；以及多个由树脂制成的柱状间隔物，它们被设置来确定有源矩阵基板和彩色滤光片基板之间的间隙，并且遮光层包括开关元件遮光部分，来为开关元件遮蔽光，并且柱状间隔物被设置成与开关元件遮光部分重叠。

权利要求

1.一种显示装置，包括：包括被设置在矩阵中的多个开关元件的有源矩阵基板；面对所述有源矩阵基板设置的彩色滤光片基板；以及夹置于所述有源矩阵基板和所述彩色滤光片基板之间的显示介质层，其中，所述彩色滤光片基板包括：透明基板；设置在所述透明基板上的遮光层和彩色滤光层；以及多个由树脂制成的柱状间隔物，它们被设置来确定所述有源矩阵基板和所述彩色滤光片基板之间的间隙，并且所述遮光层包括开关元件遮光部分，来为所述开关元件遮蔽光，并且所述柱状间隔物被设置成与所述开关元件遮光部分重叠，并且与包括栅线路、栅绝缘膜和层间介电膜的多层结构接触。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述有源矩阵基板包括与所述开关元件电连接的像素电极，并且设置所述柱状间隔物以与所述像素电极不重叠。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述有源矩阵基板包括多个沿第一方向延伸的栅线路和多个沿不与所述第一方向平行的方向延伸的源线路，从而使得其与所述栅线路相交，并且所述柱状间隔物被设置成与所述栅线路和源线路之间的任何交叉部分不重叠。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示介质层是液晶层。

说明书

彩色滤光片基板、其制造方法及包括该基板的显示装置

[0001] 本申请是申请日为2005年6月10日、申请号为200510076743.8、发明名称为“彩色滤光片基板、其制造方法及包括该基板的显示装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种用于显示装置的彩色滤光片基板，并且尤其涉及包括柱状间隔物的彩色滤光片基板。本发明也涉及一种制造该彩色滤光片基板的方法以及包括该彩色滤光片基板的显示装置。

背景技术

[0003] 在如今广泛应用的彩色LCD中，每个像素(点)均设置有彩色滤光片。典型的是，用于三原色光(即，红(R)、绿(G)和蓝(B))的三种类型的彩色滤光片被按照预定的方式排列，以用于各个像素。此时，设置有R、G和B彩色滤光片的一组三像素(点)形成了单像素，该单像素是可进行彩色显示操作的最小单元。

[0004] 但是，作为单组使用的彩色滤光片的颜色(或像素)不一定是R、G和B，而也可以是青色(C)、洋红(M)和黄色(Y)或者是一组任何其它的合适颜色。而且，正如本领域所熟知的，条状排列、三角形排列以及马赛克排列也适用于这些彩色滤光片。

[0005] 在LCD中，液晶层通常被设置在两个基板之间，其中之一的基板包括彩色滤光层，多个彩色滤光片被设置在此用于各个像素。例如，在TFT LCD中，液晶层被设置在TFT基板和反向基板之间，其中，该TFT基板上设置有像素电极、TFT和其它电路元件，并且该反向基板上包括反向电极和彩色滤光层。TFT基板上包括彩色滤光层的LCD也是已知的。但是，目前市场上的大多数LCD包括位于反向基板上的彩色滤光层。这就是为什么这种具有彩色滤光层的反向基板通常被称为“彩色滤光片基板”的原因。

[0006] 在将彩色滤光片基板和TFT基板结合在一起时，为了控制液晶层的厚度(该厚度也被称之为“单元间隙”)，设置了间隔物。但是，由于LCD显示的质量一直在不断得到改进，因此，由于存在这些间隔物而导致的显示质量的恶化也越来越频繁地成为问题。

[0007] 具体地说，在现有技术中，具有预定直径的珠状或棒状间隔物被分散在彩色滤光片基板或TFT基板的表面上。因此，很难在整个显示平面上以均匀的密度设置那些间隔物。结果，单元间隙从一个位置到另一个位置可能显著改变，或者间隔物会局部聚集在一起，从而有时导致显示缺陷。而且，当那些间隔物被设置在像素内时，LCD的开口率实质上可能降低，或者那些间隔物会被观众的眼睛感觉为辉点。

[0008] 鉴于这些考虑，开发了一种有选择地将间隔物设置在每个像素外部的预定区域(该区域通常是利用黑矩阵来遮蔽外部光线的区域)的方法。例如，利用光敏树脂(通常被称之为“光阻材料”)通过光刻过程在这样一个预定区域中形成柱状间隔物的方法被应用于实践中。

[0009] 可以通过利用柱状间隔物控制单元间隙来使以上所述的显示质量的恶化程度最小。但是，为了进一步改进显示的质量，已提出了设置和形成那些柱状间隔物的各种方法。

[0010] 例如，日本专利申请公开号2003-84289公开了一种技术，其中，该技术通过在彩色滤光片基板上提供两种类型的彼此高度不同的柱状间隔物，来使得低温下液晶层中产生的气泡最少，并且增加了其耐受载荷。

[0011] 图24A和24B表示日本专利申请公开号2003-84289公开的彩色滤光片基板70。如图24A所示，该彩色滤光片基板70包括柱状间隔物76和77，它们被设置在像素的外部。
在位于彩色滤光片基板70上的像素的外部区域中，黑矩阵72、彩色滤光片73、74和公共电极75被依次叠置在透明基板71上，并且柱状间隔物76和77如图24B所示被设置在其上。

[0012] 彩色滤光片73以及与其邻近的彩色滤光片74彼此之间具有不同的厚度，因此，分别设置在彩色滤光片73、74上的柱状间隔物76和77也具有不同的高度。

[0013] 一般来说，在使用柱状间隔物的LCD中，如果柱状间隔物的密度(即，每单位面积设置的柱状间隔物的数量)被增加以改进其耐受载荷，则在低温下，单元间隙越来越难于赶上液晶层的收缩。结果，在液晶层中产生了气泡(该现象将被称之为“低温起泡”)。

[0014] 在大多数情况下，如日本专利申请公开号2003-84289所述，如果高度不同的两种类型的柱状间隔物76和77的设置使得仅利用较高的柱状间隔物76就可控制单元间隙，则仅通过较高的柱状间隔物76来定义有效的间隔物密度。在这种情况下，单元间隙能够更容易地赶上液晶层的收缩。而且，当由于在液晶板上施加载荷而导致单元间隙降低时，则两种基板由较高的柱状间隔物76和较低的柱状间隔物77这二者来支撑(并且此时由两种类型的柱状间隔物76和77来定义有效的间隔物密度)。因此，可实现高的耐受载荷。

[0015] 另外，为了实现更均匀的单元间隙，柱状间隔物优选地不仅被设置在显示区域，而且也被设置在显示区域周围的非显示区域。但是，在显示区域和非显示区域确定的结构不同。因此，在显示区域和非显示区域中，很难将柱状间隔物的高度控制为它们最佳的值(例如，使得它们彼此间的高度相等)。

[0016] 日本专利申请公开号2001-51266公开了这样一种技术，其中，在非显示区域提供了黑矩阵和彩色滤光层的多层结构，并且在多层结构上提供了柱状间隔物。根据该技术，通过调节多层结构中的层数，可以控制非显示区域中所提供的柱状间隔物的高度。因此，柱状间隔物所具有的高度在显示区域和非显示区域控制为不同的高度。

[0017] 但是，如果按照日本专利申请公开号2003-84289中公开的方式使用高度彼此不同的彩色滤光片73和74，则一些像素中的液晶层厚度会不同于其它像素中的液晶层厚度。此时，在这些像素组中，液晶层对光的延迟程度也会不同。结果，在黑色显示或灰度级显示中，会产生不需要的颜色，并且显示质量会降低。

[0018] 另一方面，根据日本专利申请号2001-51266公开的技术，通过改变多层结构中所包含的层数来控制柱状间隔物的高度。但是，该技术只是允许设计者通过不小于包含在多层结构中每一层的厚度来改变柱状间隔物的高度。因此，仅仅可以不连续地改变柱状间隔物的高度。

[0019] 总之，还没有建立起可通过简单工艺来随意地控制柱状间隔物高度的充分有效的技术。

发明内容

[0020] 为了克服上述问题，本发明的优选实施方式提供了一种彩色滤光片基板，其中，可通过简单的制造工艺来控制柱状间隔物的高度，本发明还提供了制造该彩色滤光片基板的方法以及包括该彩色滤光片基板的显示装置。

[0021] 根据本发明优选实施方式的彩色滤光片基板优选地包括：基板；设置在基板上的遮光层和彩色滤光层；多个由树脂制成的柱状间隔物，它们被设置成从基板伸出；以及被设置在柱状间隔物和基板之间的底层。彩色滤光层优选地包括第一型彩色滤光片、第二型彩色滤光片以及第三型彩色滤光片，它们可透过颜色互不相同的光线。优选地利用与第一、第二和第三型彩色滤光片以及遮光层中的一个相同的膜制成底层。与第一柱状间隔物相关的底层的一部分具有的面积和/或形状优选地不同于与第二柱状间隔物相关的底层的另一部分的面积和/或形状。第一和第二柱状间隔物优选地具有彼此不同的高度。

[0022] 在本发明的一个优选实施方式中，与第一柱状间隔物有关的底层的部分的面积优选地大于与第二柱状间隔物有关的底层部分的面积，并且第一柱状间隔物的高度优选地大于第二柱状间隔物的高度。

[0023] 在另一优选实施方式中，第一和第二柱状间隔物的高度h1和h2(μm)、从第一柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘之间的最短距离X1(μm)、以及从第二柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘之间的最短距离X2(μm)优选地满足以下不等式：0.008≤(h1-h2)/2(X1-X2)≤0.06，其中，当以与基板的主表面垂直的方向观看彩色滤光片基板时，测量距离X1和X2。

[0024] 根据本发明优选实施方式的显示装置优选包括：根据上述本发明的任何优选实施方式的彩色滤光片基板；设置与彩色滤光片基板面对的有源矩阵基板；以及夹置于彩色滤光片基板和有源矩阵基板之间的显示介质层。

[0025] 在本发明的一个优选实施方式中，有源矩阵基板优选包括多个开关元件，它们被排列在矩阵中，而且彩色滤光片基板的底层的各部分优选面对相关的开关元件。

[0026] 根据本发明另一优选实施方式的显示装置优选包括：包括多个被排列在矩阵中的开关元件的有源矩阵基板；面对有源矩阵基板设置的彩色滤波片；以及夹置于有源矩阵基板和彩色滤光片基板之间的显示介质层。彩色滤光片基板优选包括：透明基板；设置在透明基板上的遮光层和彩色滤光层；多个由树脂制成的柱状间隔物，设置它们来确定有源矩阵基板和彩色滤光片基板之间的间隙。遮光层优选地包括开关元件遮光部分，以为开关元件遮蔽光线。并且柱状间隔物优选地被设置成与开关元件遮光部分重叠。

[0027] 在本发明的一个优选实施方式中，有源矩阵基板优选地包括电连接到开关元件的像素电极，并且柱状间隔物优选地被设置成与像素电极不重叠。

[0028] 在本发明的另一个优选实施方式中，有源矩阵基板优选包括多个沿第一方向延伸的栅线路和多个延伸方向与第一方向不平行的源线路，从而使得其与栅线路相交。柱状间隔物优选被设置成不与栅线路和源线路之间的任何相交部分重叠。

[0029] 在另一个优选实施方式中，显示介质层优选是液晶层。

[0030] 根据本发明优选实施方式，一种彩色滤光片基板的制造方法优选被设计来制造一种彩色滤光片基板，其包括：基板；设置在基板上的遮光层和彩色滤光层；多个由树脂制成的柱状间隔物，它们被设置成从基板伸出；以及被设置在柱状间隔物和基板之间的底层。彩色滤光层优选包括第一型彩色滤光片、第二型彩色滤光片以及第三型彩色滤光片，它们可透过颜色不相同的光线。该方法优选包括步骤：(a)在基板上形成遮光层和彩色滤光层；以及(b)在已经设置有遮光层和彩色滤光层的基板上制造树脂的柱状间隔物。步骤(a)优选包括利用与第一、第二和第三型彩色滤光片以及遮光层中的一个相同的膜制造底层的步骤(a1)。步骤(b)优选包括通过调节步骤(a1)中底层的与柱状间隔物相关部分的面积和/或形状来控制柱状间隔物的高度。

[0031] 在本发明的一个优选实施方式中，步骤(b)优选地包括制造具有预定高度的柱状间隔物，所述高度与底层的其相关的部分的面积和/或形状相关。

[0032] 在该具体优选实施方式中，制造具有预定高度的柱状间隔物的步骤优选包括当从与基板的主表面垂直的方向观看时使得每个柱状间隔物的高度h(μm)与从柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘的最短距离X(μm)相关联，从而使得高度h与距离X1满足：h＝a+b·2X并且0.008≤b≤0.06，其中a是预定的常数。

[0033] 在另一个优选实施方式中，步骤(a1)优选包括形成底层，以使得与第一个柱状间隔物相关的底层的一部分、以及与第二个柱状间隔物相关的底层的另一部分彼此所具有不同的面积和/或形状，由此在步骤(b)中制造出高度彼此不同的第一和第二柱状间隔物。

[0034] 在一个具体的优选实施方式中，步骤(a1)优选包括形成底层，以使得与第一柱状间隔物相关的底层的部分具有比与第二柱状间隔物相关的底层的部分更大的面积，由此在步骤(b)中使得第一柱状间隔物高于第二柱状间隔物。

[0035] 在另一个优选实施方式中，彩色滤光片基板优选包括位于柱状间隔物和底层之间的至少一个附加底层。步骤(a)优选包括使用与第一、第二和第三型彩色滤光片以及遮光层中的至少之一相同但是与底层不同的膜制造附加底层的步骤(a2)。步骤(b)优选包括通过分别调节步骤(a1)中底层的其相关部分的面积和/或形状以及步骤(a2)中附加底层的其相关部分的面积和/或形状来控制柱状间隔物的高度。

[0036] 在另一个优选实施方式中，步骤(a1)优选地包括制造相同膜的底层和遮光层。

[0037] 在另一个优选实施方式中，步骤(a1)优选地包括用相同的膜制造底层以及第一、第二和第三型彩色滤光片中之一。

[0038] 在另一个优选实施方式中，该方法优选地包括在基板上制造透明导电材料的电极的步骤(c)，其中，在进行步骤(b)之前，已经在基板上设置了遮光层和彩色滤光层。

[0039] 在该具体的优选实施方式中，步骤(b)优选地包括在相同的树脂电极上，不仅制造柱状间隔物，而且同时制造高度低于柱状间隔物的凸起。

[0040] 在另一个优选实施方式中，步骤(a)优选地包括制造光敏树脂的遮光层以及第一、第二和第三型彩色滤光片。

[0041] 根据本发明的另一优选实施方式，一种彩色滤光片基板的制造方法优选被设计来制造彩色滤光片基板，其包括：基板；设置在基板上的遮光层和彩色滤光层；多个由树脂制成的柱状间隔物，它们被设置成从基板伸出；以及被设置在柱状间隔物和基板之间的底层。彩色滤光层优选地包括第一型彩色滤光片、第二型彩色滤光片以及第三型彩色滤光片，它们可透过颜色互不相同的光线。该方法优选地包括步骤：(A)制备具有多个被切成基板的区域的母基板；(B)在母基板的区域上形成遮光层和彩色滤光层；以及(C)在已经设置有遮光层和彩色滤光层的区域上制造树脂的柱状间隔物。步骤(B)优选地包括制造与第一、第二和第三型彩色滤光片以及遮光层中的一个的膜相同的底层的步骤(B1)。步骤(C)优选包括在一个接一个区域基础上通过调节步骤(B1)中的底层的面积和/或形状，在一个接一个区域基础上控制柱状间隔物的高度。

[0042] 根据本发明的一个优选实施方式，步骤(C)优选包括具有预定高度的柱状间隔物，所述高度与在一个接一个区域基础上的底层的其相关部分的面积和/或形状相关。

[0043] 在一个优选实施方式中，步骤(B1)优选包括形成底层，以使得设置于第一区域上的一部分底层、以及设置在第二区域上的另一部分底层具有彼此不同的面积和/或形状，由此在步骤(C)中的第一区域制造的第一柱状间隔物的高度与第二区域中制造的第二柱状间隔物的高度彼此不同。

[0044] 在一个具体的优选实施方式中，步骤(B1)优选地包括形成底层，以使得设置在第一区域中的底层的该部分具有大于设置在第二区域中的底层的该部分的面积，由此在步骤(C)中的第一区域制造的第一柱状间隔物高于第二区域中制造的第二柱状间隔物。

[0045] 根据本发明的另一个优选实施方式，一种彩色滤光片基板的制造方法优选被设计成制造一种彩色滤光片基板，其包括：基板；设置在基板上的遮光层和彩色滤光层；以及多个多层结构，设置每一个多层结构使得彩色滤光层在基板上伸出，并且包括至少两个树脂层。彩色滤光层优选地包括第一型彩色滤光片、第二型彩色滤光片以及第三型彩色滤光片，它们可透过颜色互不相同的光线。该方法优选包括在基板上形成遮光层和彩色滤光层的步骤(α)。步骤(α)优选地包括形成多层结构的步骤(β)，该步骤通过制造与第一、第二和第三型彩色滤光片以及遮光层中的至少两个膜相同的至少两个树脂层来形成该多层结构。步骤(β)优选包括通过调节该至少两个树脂层中的至少一个的其相关部分的面积和/或形状来控制多层结构的高度的步骤。

[0046] 根据本发明的另一个优选实施方式，彩色滤光片基板优选地由上述任何一种本发明优选实施方式的制造方法来制造。

[0047] 根据本发明的一个优选实施方式，在一种彩色滤光片基板的制造方法中，柱状间隔物的高度通过调节底层的其相关部分的面积和/或形状来控制，所述底层位于柱状间隔物和基板之间。因此，可根据底层的与柱状间隔物相关部分的面积和/或形状，来将柱状间隔物的高度控制成任意值。制造底层的膜与设置于基板上的遮光层或彩色滤光层的膜相同。这就是本发明的方法可按照简单的制造工艺进行、而无须任何附加的底层形成工艺步骤的原因所在。

[0048] 从以下本发明优选实施方式参考附图的详细描述，本发明的其它特点、要素、工艺、步骤、特征和优点将更加明显。

附图说明

[0049] 图1的横截面图示意性地表示根据本发明第一具体优选实施方式的LCD 100。

[0050] 图2的横截面图示意性地表示LCD 100在承受载荷时是如何变形的。

[0051] 图3A-3F的横截面图示意性地表示LCD 100的彩色滤光片基板2的制造工艺步骤。

[0052] 图4的曲线表示柱状间隔物的高度(μm)和单元间隙(μm)是如何随着底层的尺寸(μmΦ)变化而变化的。

[0053] 图5A和5B表示底层的面积是如何影响正好位于底层上的层厚度的降低的。

[0054] 图6A和6B表示底层的面积是如何影响正好位于底层上的层厚度的降低的。

[0055] 图7A的平面图示意性地示出根据本发明第二具体优选实施方式的LCD 200中柱状间隔物及其周围的部分。

[0056] 图7B的横截面图示意性地示出LCD 200。

[0057] 图8A-8F的横截面图示意性地示出LCD 200的彩色滤光片基板2A的制造工艺步骤。

[0058] 图9的曲线示出柱状间隔物的高度(μm)是如何随着第一、第二和第三底层的尺寸(μmΦ)变化而变化的。

[0059] 图10的曲线示出柱状间隔物的高度(μm)是如何随着第一、第二和第三底层的尺寸(μmΦ)变化而变化的。

[0060] 图11A-11D的平面图示意性地示出如何确定底层的尺寸。

[0061] 图12的横截面图示意性地示出根据本发明第三具体优选实施方式的LCD 300。

[0062] 图13A-13F的横截面图示意性地示出LCD 300的彩色滤光片基板2B的制造工艺步骤。

[0063] 图14的横截面图示意性地示出根据本发明一可选优选实施方式的LCD 300′。

[0064] 图15的横截面图示意性地示出根据本发明再一可选优选实施方式的LCD 300″。

[0065] 图16的平面图示意性地示出母基板上的平面图实例。

[0066] 图17的平面图示意性地示出母基板上的另一平面图实例。

[0067] 图18的横截面图示意性地示出根据本发明第五具体优选实施方式的LCD 400。

[0068] 图19的横截面图示意性地示出根据本发明第六具体优选实施方式的LCD 500。

[0069] 图20的横截面图示意性地示出沿图19中的20A-20A′观看的第六优选实施方式的LCD 500。

[0070] 图21的曲线示出柱状间隔物的高度(μm)是如何随着底层的面积(μm2)的变化而变化的，其中底层利用与遮光层相同的膜制成。

[0071] 图22的横截面图示意性地示出根据本发明第七具体优选实施方式的LCD 600。

[0072] 图23A-23E的横截面图示意性地示出LCD 600的彩色滤光片基板2F的制造工艺步骤。

[0073] 图24A和24B是分别示意性地表示常规彩色滤光片基板70的平面图和横截面图。

具体实施方式

[0074] 本发明人发现如果在柱状间隔物和基板之间设置底层、并且改变了该底层的面积和/或形状，则可以连续地改变设置在底层上的柱状间隔物的高度，由此获得了本发明的基本思路。

[0075] 根据本发明的一种优选实施方式，在一种彩色滤光片基板的制造方法中，通过调节设置在柱状间隔物和基板之间的底层的其相关部分的面积和/或形状，可控制柱状间隔物的高度。因此，可根据底层的其相关部分的面积和/或形状来将柱状间隔物的高度控制成任意值。也就是说，可控制柱状间隔物的高度以绘制出所谓的“模拟”曲线。利用与设置在基板上的遮光层或彩色滤光片相同的膜来制成底层。这就是本发明的方法可按照简单的制造工艺进行、而无须任何附加底层形成工艺步骤的原因所在。

[0076] 另外，假设在一个彩色滤光片基板上设置多个柱状间隔物。由此可通过控制与那些柱状间隔物有关的底层的各部分的面积和/或形状，从而在相同的彩色滤光片基板上设置多个高度不同的柱状间隔物。

[0077] 而且，柱状间隔物通常被设置在包括可切成基板的多个区域的基板上。如果基板是玻璃基板，则该基板被称为“母玻璃”。因此，该基板在本文中会被称为“母基板”。因此，通过控制每个基板上(即，在一个接一个区域基础上)的底层的每一部分的面积和/或形状，可使得柱状间隔物的高度从一个区域到另一个区域发生变化。因此，即使一个单一母基板被分成多个不同尺寸的基板，也可使柱状间隔物的高度容易地适合各个基板。

[0078] 在下文中，将参考附图详细地说明本发明的优选实施方式。在以下的说明中，按照用于有源矩阵寻址的LCD的彩色滤光片基板和制造该彩色滤光片基板的方法来实施本发明的优选实施方式。但是，本发明并不限于这些具体的优选实施方式。

[0079] 实施方式1

[0080] 首先参考图1来描述根据本发明第一具体优选实施方式的LCD100的结构，其中图1表示LCD 100的横截面示意图。

[0081] LCD 100优选包括有源矩阵基板1、面对有源矩阵基板1的彩色滤光片基板2、以及夹置于基板1和基板2之间的液晶层3。有源矩阵基板1可以与已知LCD的该部分相同，并且在此将略去对其结构的描述。

[0082] 彩色滤光片基板2优选地包括透明基板4、设置在基板4的遮光层(不透明层)5和彩色滤光层6、以及设置的多个伸出基板4之外的柱状间隔物11a、11b。

[0083] 遮光层5优选地以矩阵(或条状)方式被设置在像素之外的区域中，并且有时被称为“黑矩阵(BM)”。彩色滤光层6优选地包括第一型彩色滤光片7、第二型彩色滤光片8以及第三型彩色滤光片9，它们可透过颜色互不相同的光线。第一、第二以及第三型彩色滤光片7、8和9可以分别是红(R)、绿(G)和蓝(B)色的彩色滤光片。优选设置由透明导电材料(比如ITO)制成的公共电极10，以使其覆盖遮光层5和彩色滤光层6。

[0084] 优选地在公共电极10上设置由树脂制成的柱状间隔物11a、11b。在该优选实施方式中，柱状间隔物11a、11b优选地由光敏树脂(也被称为“光阻材料”)制成。在柱状间隔物11a、11b和基板4之间优选设置底层7a、7b。也就是说，柱状间隔物11a优选地位于底层的7a部分之上，同时第三型彩色滤光片9和公共电极10夹置于它们之间。另一方面，柱状间隔物11b优选位于底层的7b部分，同时第三型彩色滤光片9和公共电极10夹置于它们之间。

[0085] 底层7a、7b和第一型彩色滤光片7优选地由相同的膜制成。具体地说，在图1所示的优选实施方式中，优选地设置位于左手和右手侧的底层的7a、7b部分，以使得当从与基板4的主平面垂直观看时，它们具有彼此不同的面积。也就是说，底层的左手侧部分7a的面积大于其右手侧部分7b的面积。

[0086] 位于这些底层7a和7b部分上方的柱状间隔物11a和11b优选地具有彼此不相同的高度h1和h2。具体地说，位于面积较大的7a部分之上的柱状间隔物11a的高度h1超过位于面积较小的7b部分之上的柱状间隔物11b的高度h2。应注意的是柱状间隔物11a、11b的“高度”不是指柱状间隔物11a、11b本身的厚度(即，每个柱状间隔物11a、11b的顶端与底端之间的距离)，而是指参考平面到柱状间隔物11a、11b的顶部之间的距离。在本说明书中，如果柱状间隔物11a、11b的高度需要具体地表示出来，则高度是指由公共电极10的表面(除了底层之上的部分)定义的参考平面到柱状间隔物11a、11b顶端的距离。

[0087] 如图1所示，较高的柱状间隔物11a与有源矩阵基板1接触，而较低的柱状间隔物11b不与有源矩阵基板1接触。也就是说，在该状态下，仅利用较高的柱状间隔物11a来定义单元间隙。

[0088] 在常规的LCD中，如果增加柱状间隔物的密度(即，每单位面积的柱状间隔物数目)来改进耐受载荷，则如上所述很容易产生低温气泡。相反地，在该优选实施方式的LCD中，如图1所示，仅利用较高的柱状间隔物11a来基本上控制单元间隙。因此，仅通过较高的柱状间隔物11a来确定有效间隔物的密度。结果，单元间隙可容易达到液晶层的收缩，并且产生的低温气泡可被最少化。而且，当在LCD100上施加载荷的同时单元间隙减小时，则如图2所示，两种基板由较高和较低的柱状间隔物11a和11b这二者来支撑。此时，由两种类型的柱状间隔物11a和11b来确定有效的间隔物密度。因此，可实现高的耐受载荷。

[0089] 在下文中，将描述制造LCD 100的方法。可以通过已知的方法来制造有源矩阵基板1。所以，将参考图3A-3F来详细地描述彩色滤光片基板2的制造方法。

[0090] 如图3A-3D所示，在透明基板(例如，玻璃基板)4上形成了遮光层5和彩色滤光层6。在该实施例中，假定遮光层5和彩色滤光层6由干膜制成。例如，干膜是光敏树脂膜，它通常被夹在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的两个膜支撑元件之间。在光敏树脂膜中，分散有预定颜色的颜料(例如，红、绿、蓝和黑)。并且用作干膜来制造遮光层5和彩色滤光层6的光敏树脂膜通常为负电。

[0091] 首先，如图3A所示，在基板4上形成了遮光层5。具体地，首先将黑色的干膜附着并且辊压在基板4上，并且接着剥离其膜支撑元件，由此将黑色的光敏树脂膜转移在基板4上。通常通过加热干膜，即所谓的“热转移工艺”来实施该工艺步骤。接着，通过掩膜将由此转移的黑色光敏树脂膜曝露于辐射，并且接着显影，由此形成遮光层5。

[0092] 接着，如图3B所示，第一型彩色滤光片7和底层7a、7b优选地同时形成。更具体地，与形成遮光层5的工艺步骤一样，首先将制造第一型彩色滤光片7的干膜附着并且辊压在基板4上，并且接着剥离其膜支撑元件，由此将光敏树脂膜转移在基板4上。接着，通过掩膜将由此转移得到的光敏树脂膜曝露于辐射，并且接着显影，由此形成第一型彩色滤光片7和底层7a、7b。在该工艺步骤中，形成的底层的7a部分的面积大于底层的7b部分的面积。当彩色滤光片基板和有源矩阵基板1结合在一起时，优选地设置这些底层的7a和7b部分以面对有源矩阵基板1的不透明部分(例如，金属互连)。

[0093] 因此，如图3C所示，优选地形成第二型彩色滤光片8。第二型彩色滤光片8可以与之前形成第一型彩色滤光片7的工艺步骤一样，利用其专门的干膜来制造。

[0094] 之后，如图3D所示，优选地形成第三型彩色滤光片9。设置的第三型彩色滤光片9应覆盖底层的7a和7b部分。因此，当第三型彩色滤光片9与底层的7a和7b部分重叠时，第三型彩色滤光片9被部分提升。与形成第一型彩色滤光片7的工艺步骤一样，第三型彩色滤光片9也利用它们专门的干膜来制造。

[0095] 因此，如图3E所示，优选地形成公共电极10。公共电极10由诸如ITO的透明导电材料制成，并且例如可利用溅射工艺来沉积。

[0096] 之后，如图3F所示，优选地在基板4上形成柱状间隔物11a和11b，所述基板4上已经设置有遮光层5、彩色滤光层6和公共电极10，由此完成了彩色滤光片基板2的制造。可通过将要形成柱状间隔物的干膜附着在公共电极10上、通过掩膜将干膜曝露于辐射，并且接着使干膜显影，以使得除了底层7a和7b部分之上的光敏树脂之外，其余的光敏树脂被整个除去，由此形成柱状间隔物11a和11b。作为制造柱状间隔物11a、11b的干膜材料的光敏树脂可以是正电或负电的。

[0097] 接着，以此方式得到的彩色滤光片基板2和单独制备的有源矩阵基板1优选地利用密封元件结合在一起，所述密封元件被施加在两个基板1和2中的一个上的显示区域的外部。在进行该工艺步骤之前，优选地在彩色滤光片基板2和有源矩阵基板1的表面上沉积配向膜。最后，优选地将液晶材料注入两个基板之间的间隙中，并且对孔进行气密封，由此完成了LCD的制造。可选择的是，可通过对带有密封元件的基板进行滴下工艺(dropping process)并且接着使两个基板结合在一起来形成液晶层。

[0098] 如果由该工艺制成彩色滤光片基板2，则柱状间隔物11a和11b由相同的材料制成并由相同的工艺步骤形成，但是彼此的高度不同。也就是说，设置于面积较大的底层的7a部分之上的柱状间隔物11a的高度h1超过设置于面积较小的底层7b部分之上的柱状间隔物11b的高度h2。

[0099] 下文中，将描述柱状间隔物11a、11b的高度与底层7a、7b部分的面积之间的关系。

[0100] 本发明人测量了由上述方法制成的彩色滤光片基板2上柱状间隔物的高度随着底层其相关部分的面积的变化。结果示于图4中。在图4中，横坐标不代表底层本身的面积，而是基本上为圆形的底层的二维尺寸(μmΦ)，同时纵坐标代表柱状间隔物的高度(μm)和单元间隙(μm)。作为制造遮光层、各种类型的彩色滤光片和柱状间隔物的材料，可使用由Fuji Photo Film Co.，Ltd.生产的透明型干膜。更具体的说，使用包括负电的光阻材料的干膜来制造遮光层和各种类型的彩色滤光片，而使用包括正电的光阻材料的干膜来制造柱状间隔物。各种类型的彩色滤光片的厚度被调节为约2.0μm，而柱状间隔物的厚度被调节为约1.4μm。底层的尺寸在18.0μmΦ到24.0μmΦ(该值由掩膜的设计值来表示)的范围内变化。在下表1中列出了其它的制造条件：

[0101] 表1

[0102]

[0103] 由图4可以看出，柱状间隔物的高度和底层的二维尺寸之间紧密相关。也可以看出，柱状间隔物的高度和底层的尺寸之间的相互关系是线性的。也就是说，底层的尺寸越大(即，底层的面积越大)，则柱状间隔物的高度越大。相同的论述也适用于单元间隙。因此，也可以看出单元间隙随着底层面积的增加而增加。

[0104] 下文中，将描述为什么柱状间隔物的高度随着底层其相关部分的面积增加而增加的原因。

[0105] 当在已经形成有底层的基板上沉积要制成下一层的材料时，由于材料本身的重量会导致材料的流动，并且在底层上沉积的膜的厚度会降低至一定的程度。但是，该膜厚度的降低受到施加在材料上的表面张力的影响。表面张力对膜厚度的降低影响越大，则膜厚度的降低越小。具有图5A所示的面积相对较大的底层7a上沉积的材料所受到的表面张力的影响比图5B所示的面积相对较小的底层7b上沉积的材料所受到的表面张力的影响更显著。因此，前者材料导致的膜厚度降低的程度比后者材料要小一些。因此，沉积在面积较大的底层7a上的材料层12比沉积在面积较小的底层7b上的材料层12变得更厚。

[0106] 而且，当对沉积在底层上的材料(例如，包括在干膜中的光敏树脂)进行热处理时，沉积的膜厚度也会由于主要围绕底层外边缘的热伸展而降低。如图6A所示，如果底层7a具有相对较大的面积，则不受热伸展影响的部分的百分数(即，底层7a中心周围的部分)远大于如图6B所示的面积相对较小的底层7b的该值。因此，沉积在底层7a上的膜厚度不会像沉积在底层7b上的膜厚度由于热伸展而降低得那么多。因此，沉积在这样面积较大的底层7a上的材料层12比沉积在这样面积较小的底层7b上的材料层12变得更厚。

[0107] 这就是为什么底层的面积越大，沉积在底层上的层更厚的原因。结果，柱状间隔物的高度可以增加。在上述的实施例中，假设底层的面积会改变。但是，当底层的形状改变时，显著热伸展的部分与很难热伸展的部分之间的比率以及表面张力对材料的影响也会改变。为此，即使改变底层的形状，也可以控制柱状间隔物的高度。因此，可通过改变底层的面积和/或形状来控制柱状间隔物的高度。

[0108] 如上所述，根据本发明的一个优选实施方式，在一种彩色滤光片基板的制造方法中，柱状间隔物的高度(更准确地说，是指参考平面到柱状间隔物顶部之间的距离)通过调节底层的其相关部分的面积和/或形状来控制。因此，柱状间隔物的高度可根据底层的其相关部分的面积和/或形状而被控制为任意值。也就是说，柱状间隔物的高度可以控制来绘制出“模拟”曲线。底层利用与设置在基板上的遮光层或彩色滤光片相同的膜来制成。这就是本发明的方法可按照简单的制造工艺进行、而无须任何其它底层形成工艺步骤的原因所在。

[0109] 如上所述，柱状间隔物11a、11b的“高度”不是指柱状间隔物11a、11b本身的厚度(即，每个柱状间隔物11a、11b的顶部与底部之间的距离)，而是指参考平面到柱状间隔物11a、11b顶部的距离。因此，“控制柱状间隔物的高度”不是指“控制设为柱状间隔物的光敏树脂层的厚度”。因此，如果如该优选实施方式，在底层和柱状间隔物之间存在附加层(更具体地说，在图1所示的该实施例中有第三型彩色滤光片9)，则“控制柱状间隔物的高度”是指通过调节底层的面积和/或形状来控制底层上的附加层的厚度以及附加层上的柱状间隔物的厚度(即，控制由附加层和柱状间隔物组成的多层结构的整个厚度)。

[0110] 如图4所示，柱状间隔物的高度与底层的其相关部分的面积和/或形状紧密相关。因此，可根据其相关柱状间隔物的期望高度来确定底层的任何部分的面积和/或形状。例如，假如底层的尺寸与柱状间隔物的高度具有如图4所示的相互关系。此时，将较高和较低的柱状间隔物11a、11b的高度分别设定为3.45μm和3.2μm，则与较高的柱状间隔物11a相关的底层的7a部分可具有23.0μmΦ的尺寸，而与较低的柱状间隔物11b相关的底层的
7b部分可具有18.5μmΦ的尺寸。

[0111] 在这种情况下，当温度从室温(例如23℃)降低至低温(例如，-20℃)时，柱状间隔物的高度和弹性优选地确定以使得单元间隙的变化小于这些柱状间隔物11a和11b之间的高度差异。通过采用该设置，尽管载荷不施加到LCD100，也仅通过较高的柱状间隔物11a来确定单元间隙。这就是为什么通过调节较高的柱状间隔物11a的密度能使得单元间隙达到液晶层的收缩并且使低温气泡的产生最少化的原因所在。而且，当由于使用者的手指在LCD 100上施加压力而导致单元间隙变小时，与如图2所示相同，两种基板由较高的柱状间隔物11a和较低的柱状间隔物11b这二者来支撑。因此，可实现高的耐受载荷。

[0112] 为了能使单元间隙达到液晶层的收缩并且即使当向LCD施加载荷时也可实现足够高的抵抗力，则较高的柱状间隔物11a优选具有约0.015％的密度，并且较低的柱状间隔物11b优选地具有约0.02％的密度。此时，柱状间隔物的密度被定义为(最小的柱状间隔物和与柱状间隔物有关的部分底层的总面积/彩色滤光片基板的面积)×100％。

[0113] 在图4所示的曲线中，底层的尺寸和柱状间隔物的高度之间的关系是线性的。但是，一旦底层的尺寸超过特定值，则该线性度消失。例如，根据图4所示的数据，一旦底层的尺寸超过24μmΦ，则柱状间隔物的高度实质上变成了常数。鉴于此，柱状间隔物的高度优选地将被控制在这样的范围，在该范围中，底层的尺寸和柱状间隔物的高度具有线性关系。柱状间隔物通常具有的2.5μm到5.0μm的高度。

[0114] 在上述优选实施方式中，设置高度彼此不相同的柱状间隔物11a和11b，以使得低温气泡最小化并且同时改进耐受载荷。但是，根据本发明的一个优选实施方式，在一种彩色滤光片基板的制造方法中，可在单个基础上来控制柱状间隔物的高度，并且由此，也可实现其它的优点。例如，在与彩色滤光片基板面对的有源矩阵基板的表面上，存在许多高度差异。因此，通过根据这些高度差异来适当地改变柱状间隔物的高度，可使得单元间隙更均匀。

[0115] 实施方式2

[0116] 下文中，参考图7A和7B来描述根据本发明第二具体优选实施方式的LCD 200的结构。图7B的横截面图示意性地示出LCD 200，而图7A的平面图示意性地表示LCD 200的彩色滤光片基板2A的柱状间隔物11a及其周围的部分。以下对该优选实施方式的描述主要集中在该优选实施方式的LCD 200与上述第一优选实施方式的LCD 100的区别。

[0117] 与LCD 100的彩色滤光片基板2不同的是，LCD 200的彩色滤光片基板2A包括位于柱状间隔物11a、11b和基板4之间的许多底层。

[0118] 如图7A和7B所示，彩色滤光片基板2A优选地包括位于柱状间隔物11a和基板4之间的第一底层5a、第一型彩色滤光片7、第二底层8a以及第三底层9a。同时，彩色滤光片基板2A优选地包括位于柱状间隔物11b和基板4之间的第一底层5b、第一型彩色滤光片7、第二底层8b和第三底层9b。

[0119] 制成第一底层5a、5b的膜与遮光层(黑矩阵)5的相同。具体地说，在图7B所示的优选实施方式中，优选设置位于左手和右手侧的第一底层5a和5b两个部分，以使得它们具有彼此不相同的面积。也就是说，第一底层的左手侧部分5a的面积优选大于其右手侧部分5b的面积。

[0120] 第二底层8a、8b使用与制造第二型彩色滤光片8相同的膜制成，并且被设置在第一型彩色滤光片7上，以使其与第一底层的5a和5b部分重叠。具体地说，在图7B所示的优选实施方式中，优选设置位于左手和右手侧的第二底层的8a和8b两部分，以使得它们具有彼此不相同的面积。也就是说，第二底层的左手侧部分8a的面积优选大于其右手侧部分8b的面积。

[0121] 第三底层9a、9b使用与制造第三型彩色滤光片9相同的膜制成，并且被设置在第二底层8a、8b上。具体地说，在图7B所示的优选实施方式中，优选设置位于左手和右手侧的第三底层的9a和9b两部分，以使得它们具有彼此不相同的面积。也就是说，第三底层的左手侧部分9a的面积优选大于其右手侧部分9b的面积。

[0122] 位于第一、第二和第三底层的5a、8a和9a部分上的柱状间隔物11a与位于第一、第二和第三底层的5b、8b和9b部分上的柱状间隔物11b具有彼此不相同的高度，所述每个高度被定义为从参考平面(例如，彩色滤光层上的公共电极10的表面)到柱状间隔物11a或11b的顶部之间的距离。具体地说，设置于面积较大的5a、8a和9a部分之上的柱状间隔物11a比设置于面积较小的5b、8b和9b部分之上的柱状间隔物11b更高。

[0123] 在下文中，将参考图8A-8F来描述彩色滤光片基板2A的制造方法。

[0124] 首先，如图8A所示，优选地在基板4上形成遮光层5和第一底层5a、5b。具体地说，优选地利用旋涂机(spinner)将分散有黑色颜料的负电光阻材料施加在基板4的表面上，将之干燥，并且优选地将所得到的光阻材料膜曝露于辐射并且显影，由此制造了遮光层5和第一底层5a、5b。在该工艺步骤中，优选地形成的底层的5a部分使其面积大于底层的另一部分5b。

[0125] 接着，如图8B所示，优选地形成第一型彩色滤光片7。更具体地说，优选利用旋涂机将分散有所需颜色(例如，红色)颜料的负电光阻材料施加在基板4的表面上，将之干燥，并且优选将所得到的光阻材料膜曝露于辐射并且显影，由此形成了第一型彩色滤光片7。在该工艺步骤中，第一型彩色滤光片7也与第一底层5a、5b重叠。

[0126] 之后，如图8C所示，优选地同时形成第二型彩色滤光片8和第二底层8a、8b。具体地说，按照与形成第一型彩色滤光片7相同的工艺步骤，利用分散有所需颜色(例如，绿色)颜料的负电光阻材料来制造第二型彩色滤光片8和第二底层8a、8b。在该工艺步骤中，优选设置的第二底层8a、8b部分可与第一底层的5a、5b部分重叠。更具体地，优选形成了与面积较大的第一底层的5a部分重叠的第二底层的8a部分，以使其面积大于与面积较小的第一底层的5b部分重叠的第二底层的8b部分的面积。

[0127] 之后，如图8D所示，优选地同时形成第三型彩色滤光片9和第三底层9a、9b。具体地说，按照与形成第二型彩色滤光片8和第二底层8a、8b相同的工艺步骤，利用分散有所需颜色(例如，蓝色)颜料的负电光阻材料来制造第三型彩色滤光片9和第三底层9a、9b。在该工艺步骤中，优选设置的第三底层9a、9b部分可与第二底层的8a、8b部分重叠。更具体地，优选地形成了与面积较大的第二底层的8a部分重叠的第三底层的9a部分，以使其面积大于与面积较小的第二底层的8b部分重叠的第三底层的9b部分的面积。

[0128] 之后，如图8E所示，优选地形成公共电极10。公共电极10可由透明导电材料，比如ITO制成，并且例如可利用溅射方法来沉积。

[0129] 之后，如图8F所示，优选地在公共电极10上形成柱状间隔物11a和11b，由此完成了彩色滤光片基板2A。具体地说，优选地利用旋涂机将正电光阻材料施加在基板4上，将之干燥，并且优选地将所得到的光阻材料膜曝露于辐射并且随后显影，由此制造柱状间隔物11a和11b。优选地设置柱状间隔物11a和11b使其可与多层结构重叠，每个多层结构包括多个底层。

[0130] 如果利用该工艺制造彩色滤光片基板2A，则柱状间隔物11a和11b由相同的材料制成，并且在相同的工艺步骤中形成，但是具有彼此不相同的高度。具体地说，设置在面积较大的底层的5a、8a和9a部分之上的柱状间隔物11a的高度h1大于设置在面积较小的底层5b、8b和9b部分上的柱状间隔物11b的高度h2。

[0131] 下文中，将描述柱状间隔物的高度与底层这些部分的面积之间的关系。

[0132] 本发明人测量了由上述方法制成的彩色滤光片基板2A上的柱状间隔物的高度随着底层其相关部分的面积变化而变化的规律。该结果示于图9和10中。在此情况下，一些底层(尤其是第一底层)具有基本上为方形的部分。在以下的描述中所引用的附图中，从与基板的主表面垂直的方向观看时，如果从底层的外边缘到正好位于底层之上的层的质量中心之间的最短距离是X(μm)，则如图11A到11D所示，该底层的尺寸被表示为2XμmΦ。负电光阻材料被用作遮光层和各种类型的彩色滤光层的材料，而正电光阻材料被用作柱状间隔物的材料。各种类型的彩色滤光片的厚度被调节为约2.0μm，而那些遮光层和柱状间隔物的厚度被调节为约1.4μm。第一、第二和第三底层的尺寸如下变化(其由掩膜的设计值来表示)。在下表2中列出了其它的制造条件：

[0133] 第一底层：20.5μmΦ、22.0μmΦ、25.0μmΦ和30.0μmΦ。

[0134] 第二底层：13.0μmΦ和13.5μmΦ

[0135] 第三底层：24.0μmΦ和30.0μmΦ

[0136] 表2

[0137]

[0138] 由图9和10可以看出，柱状间隔物的高度和第一、第二和第三底层的尺寸之间的关系紧密。例如，柱状间隔物的高度和第一底层的尺寸之间的关系是线性的。也就是说，第一底层的尺寸越大，则柱状间隔物的高度越大。而且，随着第二底层尺寸的增加，柱状间隔物的高度也增加。

[0139] 这样，如果像该优选实施方式一样，在基板和柱状间隔物之间设置多个底层，则柱状间隔物的高度(即，从参考平面到柱状间隔物顶部之间的距离)可以通过调节那些底层中的至少一层的面积和/或形状来控制。如果调节两层或两层以上的底层的面积和/或形状，则与控制仅一个底层的面积和/或形状的第一优选实施方式相比，可控高度范围会扩大。

[0140] 假如第一、第二和第三底层的尺寸与柱状间隔物的高度具有如图9和10所示的关系。在此情况下，将较高和较低的柱状间隔物11a、11b的高度分别设定为3.55μm和3.40μm，则与较高的柱状间隔物11a相关的第一、第二和第三底层5a、8a和9a部分可分别具有30.0μmΦ、13.5μmΦ和24.0μmΦ的尺寸，而与较低的柱状间隔物11b相关的第一、第二和第三底层5b、8b和9b部分可分别具有20.0μmΦ、13.5μmΦ和30.0μmΦ的尺寸。

[0141] 在此情况下，当温度从室温(例如，23℃)降低至低温(例如，-20℃)时，优选地确定的柱状间隔物11a和11b的高度和弹性以使得单元间隙的变化小于这些柱状间隔物11a和11b之间的高度差异。通过采用该设置，尽管不将载荷施加到LCD200，也可仅通过较高的柱状间隔物11a来确定单元间隙。这就是为什么可通过调节较高的柱状间隔物11a的密度能使得单元间隙达到液晶层的收缩并且使产生的低温气泡最少的原因所在。而且，当由于使用者的手指在LCD100上施加压力而导致单元间隙变小时，两种基板由较高的柱状间隔物11a和较低的柱状间隔物11b这二者同时来支撑。因此，可实现高的耐受载荷。

[0142] 为了能使单元间隙达到液晶层的收缩并且即使当向LCD施加载荷时也可实现足够高的抵抗力，则较高的柱状间隔物11a优选地具有约0.015％的密度，并且较低的柱状间隔物11b优选地具有约0.02％的密度。

[0143] 如上所述，柱状间隔物的高度与底层的其相关部分的面积和/或形状相关。本发明人对各种样本产品建立了模型并且进行了测试。结果，本发明人通过试验发现，当从与基板的主表面垂直的方向观看时，每个柱状间隔物的高度(μm)(即，从参考平面测量的距离)与从柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘之间的最短距离X(μm)满足以下的方程(1)和(2)：

[0144] h＝a+b·2X (1)

[0145] 0.008≤b≤0.06 (2)

[0146] 其中a是预定的常数。当向基板的主表面垂直的方向观看时，每个柱状间隔物的质量中心通常与正好位于底层上的其相关部分的层的质量中心相匹配。这就是为什么距离X通常与如图11A到11D所示的距离X一致的原因。

[0147] 本发明人通过试验发现对于表示高度h相对于底层尺寸(＝2X)的增加而变化的程度的常数b而言，采用干膜工艺来形成遮光层和彩色滤光片时的该值大于在旋涂工艺中施加液体光敏树脂时的该值。这可能是由于材料沉积时的随意流动和根据后一工艺的热伸展而导致的膜厚度降低所造成的，然而，膜厚度的降低很少由材料沉积的随意流动造成，而主要是由根据前一干膜工艺的热伸展导致的。这就是为什么柱状间隔物之间的高度差异会增加，并且优选通过干膜工艺形成遮光层和彩色滤光层的原因。

[0148] 由上述方程(1)和(2)可以看出，较高和较低的柱状间隔物的高度h1和h2(μm)、从较高柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘之间的最短距离X1(μm)、以及从较低柱状间隔物的质量中心到底层的其相关部分的外边缘之间的最短距离X2(μm)满足不等式：0.008≤(h1-h2)/2(X1-X2)≤0.06。

[0149] 实施方式3

[0150] 下文中，参考图12来描述根据本发明第三具体优选实施方式的LCD 300的结构。图12的横截面图示意性地表示LCD 300。

[0151] 与图8中的彩色滤光片基板2A不同的是，LCD 300的彩色滤光片基板2B包括与遮光层5重叠的柱状间隔物11a和11b。

[0152] 如图12所示，彩色滤光片基板2B优选地包括位于柱状间隔物11a和遮光层5之间的第一底层7a、第二底层8a以及第三底层9a。而且，彩色滤光片基板2B优选地包括位于柱状间隔物11b和遮光层5之间的第一底层7b、第二底层8b以及第三底层9b。

[0153] 制成第一底层7a、7b的膜与第一型彩色滤光片7的相同，并且被设置在遮光层5上。具体地说，在图12所示的优选实施方式中，优选地设置位于左手和右手侧的第一底层的7a和7b部分，以使得它们具有彼此不相同的面积。也就是说，第一底层的左手侧部分7a的面积优选大于其右手侧部分7b的面积。

[0154] 第二底层8a、8b使用与制造第二型彩色滤光片8相同的膜制造，并且被设置在第一底层的7a和7b部分上。具体地说，在图12所示的优选实施方式中，位于左手和右手侧的第二底层的8a和8b部分优选地具有相同的面积。

[0155] 第三底层9a、9b使用与制造第三型彩色滤光片9相同的膜制造，并且被设置在第二底层8a、8b上。具体地说，在图12所示的优选实施方式中，位于左手和右手侧的第三底层的9a和9b部分优选地具有相同的面积。

[0156] 位于第一、第二和第三底层的7a、8a和9a部分上的柱状间隔物11a与位于第一、第二和第三底层的7b、8b和9b部分上的柱状间隔物11b具有彼此不相同的高度，所述高度被定义为从参考平面(例如，彩色滤光层上的公共电极10的表面)到柱状间隔物11a或11b的顶部之间的距离。具体地说，与面积较大的第一底层7a部分重叠的柱状间隔物11a比与面积较小的7b部分重叠的柱状间隔物11b更高。

[0157] 在下文中，将参考图13A到13F来描述彩色滤光片基板2B的制造方法。

[0158] 首先，如图13A所示，优选地在基板4上形成遮光层5。遮光层5可按照第一优选实施方式所述的干膜工艺或第二优选实施方式所述的旋涂工艺来形成。

[0159] 接着，如图13B所示，第一型彩色滤光片7和第一底层7a、7b优选地同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第一型彩色滤光片7和第一底层7a、7b。在该工艺步骤中，第一底层7a、7b优选地被设置在遮光层5上，以使得第一底层的7a部分面积大于第一底层的7b部分。

[0160] 之后，如图13C所示，第二型彩色滤光片8和第二底层8a、8b优选地同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第二型彩色滤光片8和第二底层8a、8b。在该工艺步骤中，第二底层8a、8b被优选地设置在第一底层7a、7b上。

[0161] 之后，如图13D所示，第三型彩色滤光片9和第三底层9a、9b优选地同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第三型彩色滤光片9和第三底层9a、9b。在该工艺步骤中，第三底层9a、9b优选地被设置在第二底层8a、8b上。

[0162] 之后，如图13E所示，优选地形成公共电极10。公共电极10可由透明导电材料，比如ITO制成，并且例如可通过溅射方法来沉积。

[0163] 之后，如图13F所示，柱状间隔物11a和11b优选地在公共电极10上形成，由此完成了彩色滤光片基板2B。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成柱状间隔物11a和11b。柱状间隔物11a优选地设置以与第一、第二和第三底层7a、8a和9a组成的多层结构重叠，而柱状间隔物11b优选地设置以便与第一、第二和第三底层的7b、8b和9b组成的多层结构重叠。

[0164] 如果利用该工艺制造了彩色滤光片基板2B，则柱状间隔物11a和11b由相同的材料制成，并且以相同的工艺步骤完成，但是具有彼此不相同的高度。具体地说，与面积较大的底层7a部分重叠的柱状间隔物11a比与面积较小的底层7b部分重叠的柱状间隔物11b更高。

[0165] 如上所述，根据该优选实施方式，三个底层中的每一个均与其相关的颜色中的彩色滤光片相同的膜制成，具有彼此不相同的面积(或形状)，因此，在柱状间隔物11a和11b的高度之间生成差别(即，从参考平面到各个柱状间隔物的顶部的距离)。具体地说，在上述优选实施方式中，底部的底层具有各自面积不同的多个部分。可选择的是，除了底部层之外的任何底层也可具有多个面积(或形状)不同的部分，这与图14所示的LCD300′的彩色滤光片基板2C或图15所示的LCD300″的彩色滤光片基板2D相同。

[0166] 具体地说，在图14所示的彩色滤光片基板2C中，利用与第一型彩色滤光片7相同的膜制成的第一底层的7a和7b部分具有相同的面积，并且利用与第三型彩色滤光片9相同的膜制成的第三底层的9a和9b部分也具有相同的面积。但是，利用与第二型彩色滤光片8相同的膜制成的第二底层的8a和8b部分具有互不相同面积。

[0167] 另一方面，在图15所示的彩色滤光片基板2D中，利用与第一型彩色滤光片7相同的膜制成的第一底层的7a和7b部分具有相同的面积，并且利用与第二型彩色滤光片8相同的膜制成的第二底层的8a和8b部分也具有相同的面积。但是，利用与第三型彩色滤光片9相同的膜制成的第三底层的9a和9b部分具有互不相同的面积。

[0168] 此时，即使三个底层中的中间或顶部的之一具有多个面积(或形状)不同的部分，柱状间隔物11a和11b也可具有不同的高度。当然可以使得在三个底层中的二个或者甚至是所有三个底层中，多个部分的面积/或形状不同。

[0169] 实施方式4

[0170] 在上述的第一至第三优选实施方式中，具有不同高度的两组或多组柱状间隔物被排列在单个彩色滤光片基板中。但是，本发明决不限于那些具体的优选实施方式。柱状间隔物通常被设置在母基板上，所述母基板包括多个要被切成各个彩色滤光片基板的区域。因此，通过控制与彩色滤光片基板有关的那些区域的底层各部分的面积和/或形状，柱状间隔物的高度可以从那些区域的一个到另一个变化。这就是为什么即使将单一母基板分成多个尺寸彼此不同的基板，也可以根据这些基板的尺寸容易地控制柱状间隔物的高度的原因所在。结果，可以非常自由地设计母基板的平面图。因此，可以非常有效地使用母基板，并且可以显著地削减制造成本。

[0171] 假定底层的尺寸与柱状间隔物的高度具有如图4所示的关系。此时，为了同时制造柱状间隔物高度为3.4μm的彩色滤光片基板和柱状间隔物高度为3.0μm的彩色滤光片基板，与前一彩色滤光片基板有关的底层部分可具有24.0μmΦ的尺寸，而与后一彩色滤光片基板有关的底层部分可具有19.0μmΦ的尺寸。

[0172] 另一方面，假定第一、第二和第三底层的尺寸与柱状间隔物的高度具有如图9和10所示的关系。此时，为了同时制造柱状间隔物高度为3.55μm的彩色滤光片基板和柱状间隔物高度为3.40μm的彩色滤光片基板，则对前一彩色滤光片基板，第一、第二和第三底层部分可分别具有30.0μmΦ、13.5μmΦ和24.0μmΦ的尺寸，而对后一彩色滤光片基板，第一、第二和第三底层部分可分别具有20.0μmΦ、13.5μmΦ和30.0μmΦ的尺寸。

[0173] 图16和17表示母基板上的平面图实例。

[0174] 图16所示的母基板(例如，玻璃基板)50具有680mm×880mm的尺寸。由该母基板50切成了用于对角线尺寸为16英寸并且单元间隙为3.4μm的垂直配向模式LCD的四个彩色滤光片基板，和用于对角线尺寸为12英寸并且单元间隙为3.2μm的垂直配向模式LCD的三个彩色滤光片基板。

[0175] 图17所示的母基板(例如，玻璃基板)60具有1500mm×1800mm的尺寸。由该母基板切成了用于高宽比为15∶9、对角线尺寸为45英寸并且单元间隙为3.7μm的垂直配向模式LCD的三个彩色滤光片基板、和用于高宽比为4∶3、对角线尺寸为24英寸并且单元间隙为3.4μm的垂直配向模式LCD的三个彩色滤光片基板。

[0176] 在图16所示的平面图中，假定柱状间隔物的高度和底层的尺寸具有如图4所示的关系，则尺寸为24.0μmΦ的底层部分被分配给对角线尺寸为16英寸并且单元间隙为3.4μm的LCD所用的彩色滤光片基板，并且尺寸为21.5μmΦ的底层部分被分配给对角线尺寸为12英寸并且单元间隙为3.2μm的LCD所用的彩色滤光片基板。

[0177] 应该指出的是，根据本发明优选实施方式的一种制造彩色滤光片基板的方法可被用于有效地改变所制造的产品类型。在常规的制造方法中，每次为了改变制造产品的类型而需要改变单元间隙时，也应该修正工艺条件。更具体地说，每次改变类型时，都需要改变施加的膜厚度、显影条件(包括显影液的浓度和温度以及显影工艺的时间)、热处理条件和其它条件。也就是说，在改变制造产品的类型时，必须遵循非常复杂的步骤，因此在许多情况下降低了生产率和产量。

[0178] 相反地，在根据本发明优选实施方式的制造方法中，无需修改其它的工艺条件，柱状间隔物的高度就可通过控制底层的其相关部分的面积和/或形状来改变。结果，生产线可以保持平稳地运行，并且最终可提高产量。

[0179] 实施方式5

[0180] 下文中，将参考图18来描述根据本发明第五具体优选实施方式的LCD 400的结构。LCD 400被称为MVA(多畴垂直配向)模式的LCD。

[0181] LCD400的液晶层3是垂直配向模式的液晶层。液晶层3典型地包括具有负介电各向异性的液晶材料。并且，其液晶分子通过设置在有源矩阵基板1和彩色滤光片基板2E内表面上的垂直配向膜而与基板的表面配向，以使其面对液晶层3，同时液晶层3上没有施加电压。

[0182] 与图12所示的彩色滤光片基板2B不同的是，LCD400的彩色滤光片基板2E包括凸起(凸缘)11C作为取向调节结构。这些凸起11C导致液晶层3中的液晶分子由于它们的表面形状而发生倾斜。

[0183] 同时，有源矩阵基板1上的像素电极具有切口(未示出)，通过施加电压，它可产生倾斜的电场，由此导致液晶分子的倾斜。

[0184] 凸起11C和切口分别被设置在彩色滤光片基板2E和有源矩阵基板1上，以使得它们的取向调节力量相匹配。而将电压施加至液晶层3，液晶层3中的液晶分子具有由凸起11C和切口调节的取向。结果，制造了取向方位角彼此不同的多个液晶畴，因此，LCD400可在宽视角范围内进行显示操作。

[0185] 如果用于制造控制液晶分子取向的凸起11C的光敏树脂与形成柱状间隔物11a和11b的工艺步骤中所使用的相同，则不需要提供任何附加的工艺步骤来形成凸起11C。因此，可利用简单的工艺来制造视角范围宽的LCD400。

[0186] 优选设置的凸起11C不与底层重叠。这就是为什么当凸起的高度被定义为从参考平面到它们顶部之间的距离时，凸起11C低于柱状间隔物11a和11b的原因所在。为了实现优选的锚固力(anchoringforce)，凸起11C优选地具有0.7μm到1.8μm的高度。

[0187] 本发明第五优选实施方式将以应用于被称为MVA模式的LCD的方式描述。但是，本发明决不限于该具体的优选实施方式。在配向分割垂直配向型LCD的制造工艺中，即使该控制取向的凸起和柱状间隔物在一个工艺步骤中形成，该制造工艺也可以被简化。

[0188] 实施方式6

[0189] 下文中，将参考图19和20来描述根据本发明第六具体优选实施方式的LCD 500的结构。图19示意性地示出LCD 500的平面图，而图20表示沿图19中的20A-20A′线得到的横截面图。

[0190] 在LCD 500的有源矩阵基板1上，优选地对每个像素设置一个薄膜晶体管(TFT)14。TFT14的栅电极14G优选地与透明基板(例如，玻璃基板)15上的栅线路16电连接，而TFT 14的源电极14S优选地与栅线路16交叉的源线路18电连接。并且TFT14的漏电极14D优选地通过接触孔19a的方式与像素电极20电连接，其中，切开的所述孔穿过了覆盖源线路18和TFT14的层间介电膜19。在该实施例中，优选接触孔19a位于存储电容器线路21上。

[0191] 层间介电膜19可由例如光敏丙烯酸树脂制成。如果在该优选实施方式中，像素电极20被设置在层间介电膜19上，则像素电极20可被设置以部分地与栅线路16和/或源线路18重叠。结果，可有利地增加开口率。

[0192] LCD 500的彩色滤光片基板优选地包括透明基板(未示出)以及设置在透明基板上的遮光层5和彩色滤光层(图19或20中未示出)。如图19所示，遮光层5优选地包括为TFT14遮蔽光线的TFT遮光部分5′。TFT遮光部分5′被设置成与TFT 14相对。光敏树脂类的柱状间隔物11优选地被设置在该TFT遮光部分(开关元件的遮光部分)5′之上。

[0193] TFT遮光部分5′位于柱状间隔物11和透明基板之间，因此，不仅可以为TFT14遮蔽外部光线，而且可以起到柱状间隔物11的底层的作用。也就是说，通过调节TFT遮光部分5′的面积，可以控制柱状间隔物11的高度(即，从参考平面到该柱状间隔物的顶部之间的距离)。而且，尽管在任何附图中没有具体示出，但是，利用与彩色滤光片相同的膜制成的另一底层也可以被夹在TFT遮光部分5′和柱状间隔物11之间。

[0194] 在该优选实施方式中，TFT遮光部分5′也起到柱状间隔物11的底层的作用。因此，可以增加开口率，从而实现更亮的显示。原因如下。

[0195] 在柱状间隔物的高度通过调节底层的其相关部分的面积来控制时，除非底层的其相关部分的面积充分增加，否则柱状间隔物的高度不够，其中，利用与遮光层相同的膜制成所述底层。图21示出柱状间隔物的高度随着底层面积的变化而变化的情况，其中，利用与遮光层相同的膜制成所述底层。在图21所示的实施例中，为将柱状间隔物的高度设定为3.47μm，则底层应具有350μm2的尺寸。但是，为了使柱状间隔物的高度增加为3.55μm，
2
则底层应具有700μm 的尺寸。也就是说，为了使柱状间隔物的高度增加0.08μm，则底层的面积需要加倍。

[0196] 在此方式下，柱状间隔物的高度不充足，除非底层(利用与遮光层相同的膜制成)的其相关部分的面积显著增加。因此，决于所需要的柱状间隔物高度，开口率的降低可能是个问题。

[0197] 但是，根据该优选实施方式，遮光层5的TFT遮光部分5′被用作底层。因此，可使柱状间隔物11的高度充分增加，并且可实现更亮的显示而无须降低开口率。例如，本发明人将该优选实施方式的构造施加到符合标准的32英寸的平板时，与分别设置底层和TFT遮光部分5′时的情形相比，开口率可被增加约3.5％。

[0198] 而且，在该优选实施方式中，如图20所示，设置的柱状间隔物11不与像素电极20重叠。通过采用该设置，在位于柱状间隔物11之下的公共电极(例如，参见图1)和像素电极20之间不会发生短路。结果，可增加显示装置的电可靠性。

[0199] 另外，为了使单元间隙更均匀，考虑到有源矩阵基板1表面的不均匀性，柱状间隔物11优选地被设置在有源矩阵基板1的相对平整的表面区域上。例如，如图20所示，柱状间隔物11优选地设置以与多层结构接触，该多层结构包括栅线路16、栅绝缘膜17和层间介电膜19，并且柱状间隔物11不与栅线路16和源线路18之间的交叉处重叠，在该交叉处的平整度通常较低。

[0200] 实施方式7

[0201] 在上述的第一至第六优选实施方式中，由光敏树脂制成的柱状间隔物被假定设置在底层上，其中底层利用与遮光层或彩色滤光层相同的膜制成。但是，本发明决不限于那些具体的优选实施方式。可选择的是，本发明甚至也适用于多层结构作为间隔物本身的设置中，其中，所述多层结构包括利用与遮光层或彩色滤光层相同的膜制成的至少两个树脂层。

[0202] 下文中，将参考图22来描述根据本发明第七具体优选实施方式的LCD 600的结构。LCD 600的彩色滤光片基板2F优选地包括伸出彩色滤光层的结构12a和12b，所述彩色滤光层包括第一型、第二型和第三型的彩色滤光片7、8和9。具体地说，结构12a是多层结构，它包括第一、第二、第三和第四树脂层的5a、7a、8a和9a部分，而结构12b是包括第一、第二、第三和第四树脂层的其它部分5b、7b、8b和9b部分.

[0203] 利用与遮光层5相同的膜制造第一树脂层5a、5b，而利用与第一型彩色滤光片7相同的膜制造第二树脂层7a、7b。具体地说，在图22所示的优选实施方式中，优选地设置位于左手和右手侧上的第二树脂层的7a、7b两部分使得它们彼此具有不相同的面积。也就是说，第二树脂层的左手侧部分7a的面积优选地大于其右手侧部分7b的面积。

[0204] 第三树脂层8a、8b用与制造第二型彩色滤光片8相同的膜制成，并且被设置在第二树脂层的7a、7b部分上。具体地说，在图22所示的优选实施方式中，位于左手和右手侧的第三树脂层的8a和8b两部分优选地具有相同的面积。

[0205] 第四树脂层9a、9b用与制造第三型彩色滤光片9相同的膜制成，并且其被设置在第三树脂层8a、8b上。具体地说，在图22所示的优选实施方式中，位于左手和右手侧的第四树脂层的9a和9b两部分优选地具有相同的面积。

[0206] 位于图22的左手和右手侧的多层结构12a和12b彼此之间具有不相同的高度，所述高度均被定义为从参考平面(例如，彩色滤光层上的公共电极10的表面)到多层结构12a或12b的顶部之间的距离。具体地说，包括面积较大的第二树脂层的7a部分的多层结构12a比包括面积较小的第二树脂层的7b部分的多层结构12b更高。

[0207] 在该优选实施方式的LCD 600中，多层结构12a和12b用作间隔物来控制单元间隙。在正常状态下，两个基板仅由较高的多层结构12a支撑。但是，当在LCD 600上施加载荷而导致单元间隙变小时，则两个基板由这些多层结构12a和12b同时支撑。

[0208] 在下文中，将参考图23A到23F来描述彩色滤光片基板2F的制造方法。

[0209] 首先，如图23A所示，优选在基板4上同时形成遮光层5和第一树脂层5a、5b。可通过第一优选实施方式所述的干膜工艺或第二优选实施方式所述的旋涂工艺来形成遮光层5和第一树脂层5a、5b。

[0210] 接着，如图23B所示，第一型彩色滤光片7和第二型树脂层7a、7b优选地同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第一型彩色滤光片7和第二树脂层7a、7b。在该工艺步骤中，第二树脂层7a、7b优选地被设置在第一树脂层5a、5b上，以使得第二树脂层的7a部分的面积大于第二树脂层的7b部分的面积。

[0211] 之后，如图23C所示，第二型彩色滤光片8和第三树脂层8a、8b优选同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第二型彩色滤光片8和第三树脂层8a、8b。在该工艺步骤中，第三树脂层8a、8b优选被设置在第二树脂层7a、7b上。

[0212] 之后，如图23D所示，第三型彩色滤光片9和第四树脂层9a、9b优选同时形成。例如，可通过干膜工艺或旋涂工艺来形成第三型彩色滤光片9和第四树脂层9a、9b。在该工艺步骤中，第四树脂层9a、9b优选被设置在第三树脂层8a、8b上，由此完成了多层结构12a和12b。

[0213] 之后，如图23E所示，优选形成公共电极10以完成彩色滤光片基板2F。公共电极10可由透明导电材料，比如ITO制成，并且例如可利用溅射方法来沉积。

[0214] 如果利用该工艺制造了彩色滤光片基板2F，则多层结构12a和12b由相同的材料制成，并且经过相同的工艺步骤，但是具有彼此不相同的高度。具体地说，包括面积较大的第二树脂层7a部分的多层结构12a比包括面积较小的第二树脂层7b部分的多层结构12b更高。

[0215] 如上所述，根据该优选实施方式，多层结构12a和12b中所包括的其中一个树脂层具有多个面积(或形状)彼此不相同的部分，由此，使得多层结构12a和12b的高度(即，从参考平面到多层结构各个顶部之间的距离)有差别。具体地说，在上述优选实施方式中，第二树脂层具有多个各自面积不同的部分。可选择的是，通过使得除了第二树脂之外或包括该树脂层在内的任何其它树脂层具有面积(或形状)彼此不同的各部分，多层结构的高度也可以不同。通过调节多个树脂层中的至少一个(除了最上端的树脂层)的各部分面积和/或形状，可控制多层结构的高度。

[0216] 本发明的上述各个优选实施方式提供了彩色滤光片基板以及制造该彩色滤光片基板的方法，其中，可通过简单的制造工艺来随意控制柱状间隔物的高度。

[0217] 本发明优选实施方式的彩色滤光片基板不仅可以用于有源矩阵寻址的LCD，而且可以用于包括诸如电泳层的无液晶显示介质层的其它类型显示器件的各种彩色显示设备中。

[0218] 尽管已经关于优选实施方式描述了本发明，但是对本领域技术人员而言很明显的是，公开的发明可以多种方式来修改，并且也可以包括除上述具体描述的实施方式之外的许多实施方式。因此，所附的权利要求将覆盖落入本发明实质精神和范围内的所有修改。