CN101726928A

CN101726928A - 液晶显示装置及其制造方法

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Publication number: CN101726928A
Application number: CN200910205176A
Authority: CN
Inventors: 小糸健夫; 田中勉; 小坂英宽
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Japan Display West Inc
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2029-10-16
Also published as: JP2010096993A; TWI440943B; CN101726928B; TW201020654A; US8681306B2; US20100097548A1

Abstract

本文公开了一种液晶显示装置及其制造方法。液晶显示装置包括：第一基板；第二基板；布置在所述第一基板与所述第二基板之间的多个间隔件；以及填充在所述多个间隔件支承的所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都具有包含一个或多个台阶的多台阶结构。

Description

液晶显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，该液晶显示装置具有用于保持间隙的间隔件，利用该间隙，在分别被称为所谓的驱动基板和对向基板的两片基板之间封入有液晶。

背景技术

液晶显示装置具有诸如薄、重量轻以及功耗低的优点。因此，许多液晶显示装置被用在诸如移动电话和数字摄像机的移动应用的电子设备中。

液晶显示装置具有液晶板，在液晶板中，在一对基板之间封入有液晶。利用液晶显示装置，液晶板对从诸如设置在液晶板背面的背光之类的平坦表面光源发射的光进行调制。此外，由调制后的光在液晶板的正面(观看显示表面的一侧)上执行图像显示。

近年来，实现了一种具有被称为“触摸板”的传感器功能的液晶显示装置，利用该功能，利用显示在液晶显示装置的屏幕上的图标等来直接输入表示用户指示内容的数据。

触摸板被安装在液晶显示装置的显示表面侧，使得可以通过操作者的手或某个物体(例如，触笔)来选择液晶显示装置的屏幕上示出的指示内容。当操作者的手或所述物体直接接触触摸板时，触摸板检测操作者的手或所述物体触摸的板表面内的位置。液晶显示装置根据检测到接触位置而接收指示内容作为输入信号，并基于输入信号来执行操作。

当计算机等中使用包括触摸板的液晶显示装置时，除了主机和显示装置以外不必设置输入单元作为附件，如键盘或鼠标。或者，触摸板提供了辅助这种输入单元的另一输入单元。此外，当诸如移动电话的移动产品中使用触摸板时，不必设置诸如键盘的输入单元，或者可以减少按键的数量。

由此，当将触摸板安装到液晶显示装置时，减少了特定附件的数量。对于产品提供方来说，当附件数量较少时，提供了产品设计灵活性增强的优点，这样会推进小型化和便利性增强，从而提升产品能力。这也会为用户提供诸如产品的成本降低、高功能以及便利性增强之类的优点。因此，触摸板的使用存在逐年增加的趋势。

在安装触摸板的方法方面，已知一种将触摸板添加到液晶显示板的显示表面侧的液晶显示装置。

然而，为使液晶显示装置变薄，在外部添加触摸板是不利的，这会导致制造成本增加。此外，对于在外部添加了触摸板的液晶显示装置，在图像显示阶段的光学特性会由于折射界面的影响而变化，使得图像可见性减小。因此，已经研究了彼此一体形成的液晶显示板和触摸板。

此外，实际使用这种液晶显示板时，如果从外部对液晶显示板施加压力，间隔件或其支承体由于表面按压等而显著变形，因为玻璃很薄。

对于其原因，当使用液晶显示板作为触摸板时，触摸板被施加较大负载，当玻璃变薄时，施加给确定单元间隙的间隔件的压力不会分散，因此每个间隔件的负载变大。

至于应对这种情况的措施，最有效的措施是增加间隔件的安置密度。

然而，当面积占有率(每单位面积的间隔件面积比例)增大时，导致当液晶层被施加冲击时会产生真空气泡(所谓的低温气泡)的问题。

其起因是：尽管在低温环境下间隔件被施加冲击时，单元间隙向下减小(sap)并立即恢复到初始状态，由于抵抗施加给液晶层的冲击的恢复速度不能跟上诸如玻璃的部件的恢复速度，因此在单元内部产生气泡。

这些气泡是由于当间隔件面积占有率很高时玻璃快速恢复到初始状态而产生的。因此，间隔件面积占有率和防止气泡产生之间表现出一种折衷关系。

至于应对低温气泡的措施，已知一种采取改变间隔件高度来应对低温气泡的措施的技术。例如，日本特开2005-122150中描述了该技术。

发明内容

然而，这种高度彼此不同的间隔件会导致制造工艺数量的增加，并且难以控制，导致较低的量产率。

为了解决上述问题而提出了本发明，期望提供一种具有间隔件的液晶显示装置及其制造方法，该间隔件具有允许解决或缓解间隔件的支承强度与防止产生低温气泡之间的折衷关系的结构。

为达到上述期望，根据本发明一个实施例，提供了一种液晶显示装置，包括：第一基板；第二基板；布置在所述第一基板与所述第二基板之间的多个间隔件；以及填充在所述多个间隔件支承的所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；其中所述多个间隔件中的每一个都具有包含一个或多个台阶的多台阶结构。

在上述结构中，间隔件在相对于间隔件的高度方向的台阶的一侧的横截面积相对较大，间隔件在相对于台阶的另一侧的横截面积相对较小。可以使大横截面积侧充当支承体(间隔件)。另一方面，可以获得这样的横截面积：利用较小的横截面积，对抵抗低温气泡的恢复力进行调节。也就是说，利用该间隔件结构，可以实现：当对间隔件施加大外部压力时，尽管间隔件变形到一定程度，间隔件不容易再变形，并且防止产生低温气泡。其原因在于：当释放外部压力时，基板的恢复力取决于具有较小横截面积的部分的连结力，可以优化具有较小横截面积的部分的连结力，以防止产生低温气泡。

根据本发明另一实施例，提供了一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：在第一基板和第二基板的至少一个上形成多个间隔件，用于以预定面对间隔保持所述第一基板和所述第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间保持有液晶层；以及通过所述多个间隔件将所述第一基板与所述第二基板相互粘合，并在所述预定面对间隔限定的间隙内封入液晶；其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板的粘合之后，在具有不同面积的曝光区域中对一个抗蚀膜执行两轮多重曝光，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构。

根据本发明的又一实施例，提供了一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：在第一基板和第二基板中的至少一个上形成多个间隔件，用于以预定面对间隔保持所述第一基板和所述第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间保持有液晶层；以及通过所述多个间隔件将所述第一基板与所述第二基板相互粘合，并在所述预定面对间隔限定的间隙内封入液晶；其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板的粘合之后，通过重复执行曝光和显影两次来形成具有不同面积的两层抗蚀剂图案，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构。

根据本发明的又一实施例，一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：在第一基板和第二基板中的至少一个上形成多个间隔件，用于以预定面对间隔保持所述第一基板和所述第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间保持有液晶层；以及通过所述多个间隔件将所述第一基板与所述第二基板相互粘合，并在所述预定面对间隔限定的间隙内封入液晶；其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板粘合之后，在所述第一基板上形成成为芯部的第一抗蚀剂图案，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构；以及形成第二抗蚀剂图案以覆盖这样形成的所述第一抗蚀剂图案，由于存在所述第一抗蚀剂图案，在所述第二抗蚀剂图案的外表面上形成有台阶。

根据本发明，可以解决或缓解间隔件的支承强度与防止低温气泡的产生之间的折衷关系。此外，可以简化缓解该折衷关系的制造工艺，还可以尽可能地抑制成本增加。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的沿图2的线I-I所截取的透射型液晶显示装置的示意剖视图；

图2是示出根据本发明第一实施例的透射型液晶显示装置中的6个像素之间的边界附近的结构的简化俯视平面图；

图3A和3B分别是示出第一实施例的透射型液晶显示装置中的第二台阶间隔件部分的高度与位移量之间关系的曲线图，和说明图3A所示曲线图中的高度的定义的示意剖视图；

图4是示出第一实施例的比较示例的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图；

图5A到5D是示出制造第一实施例的透射型液晶显示装置中的间隔件的工艺的剖视图；

图6A到6E是示出制造根据本发明第二实施例的透射型液晶显示装置中的间隔件的工艺的剖视图；

图7A到7E是示出制造根据本发明第三实施例的透射型液晶显示装置中的间隔件的工艺的剖视图；

图8A和8B以及图8C分别是示出根据本发明第四实施例的透射型液晶显示装置中的垂直对齐突起(VAP)的有/无的液晶分子的情况的示意剖视图，以及从平面方向观察垂直对齐突起(VAP)的周围时的俯视平面图；

图9是示出根据本发明第四实施例的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图；

图10是示出根据本发明第五实施例的反射或半透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图；

图11A到11C是示出同时处理第五实施例的反射或半透射型液晶显示装置中的反射电极和间隔件的方法中的工艺的示意剖视图；

图12A、图12B到12D分别是示出根据本发明第六实施例的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图，以及示出图12A所示的第六实施例的变化结构的局部放大图；

图13A到13D是示出根据本发明第七实施例的透射型液晶显示装置中的各个间隔件形状的示意图，每个间隔件都是通过将间隔件主体与辅助间隔件合并而形成；

图14A和14B分别是示出根据本发明第八实施例的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图，以及由于施加外部压力而产生电极接触时的局部放大图；

图15是部分模块化的电路图，示出图14A所示的第八实施例的像素的等效电路以及用于触摸检测的电路和用于数据写入的电路；

图16A到16E是示出第八实施例中在接触检测时施加的脉冲波形、信号线电压等的波形图；

图17A、17B以及17C分别是示出变化1的结构的俯视平面图，以及示出局部放大的间隔件结构的示意剖视图；以及

图18A和18B是示出包括变化2的间隔件的图案形状的结构的俯视平面图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明优选实施例。

第一实施例

图1是示出根据本发明第一实施例的沿图2的线I-I截取的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图。图2是示出根据本发明第一实施例的透射型液晶显示装置具有的像素区域的一部分的简化平面透视图。

图1所示的液晶显示装置100具有液晶板200、背光单元(未示出)以及驱动液晶板200和背光单元的驱动部件(未示出)。

当从图1所示的剖面观察时，在液晶板200中，图1的上侧对应于“显示表面侧”，图1的下侧对应于“背面侧”。将背光单元设置在背面侧，以使其靠近液晶板200。

在液晶板200中，作为“第一基板”的滤色器基板201和作为“第二基板”的TFT阵列基板202彼此面对，以在滤色器基板201与TFT阵列基板202之间限定一个间隙。TFT阵列基板202也称为“驱动基板”，滤色器基板201也称为“对向基板”。

尽管稍后将描述详情，在TFT阵列基板202上以矩阵分别布置有像素电极、配线以及晶体管。结果，例如，当从显示表面侧观察时，按矩阵布置有多个像素PIX。像素PIX是最小单位，在像素上可以改变等级。

在图1和2，以标符“PIX(R)”表示显示红(R)色的R像素。类似的，以标符“PIX(G)”表示显示绿(G)色的G像素，以标符“PIX(B)”表示显示蓝(B)色的B像素。

如图1所示，将液晶层203形成为被保持在滤色器基板201与TFT阵列基板202之间。

尽管稍后将描述细节，将预定功能层分别层叠并形成在滤色器基板201和TFT阵列基板202上之后，将滤色器基板201和TFT阵列基板202布置成彼此面对，并在滤色器基板201和TFT阵列基板202之间注入并密封液晶，从而形成液晶层203。

TFT阵列基板202由诸如玻璃的具有高透明度的材料制成，并且在TFT阵列基板202上形成晶体管Tr的栅极电极204。经过薄栅极绝缘膜205在栅极电极204上形成变成晶体管Tr的主体区的TFT层206。参照图1和2，将栅极电极204直接形成在TFT阵列基板202上。然而，可以将栅极电极204形成在绝缘层上。此外，尽管在该图中略去详情，但是将杂质注入TFT层206中，从而形成源极区和漏极区。

注意，栅极电极204沿如图2所示的像素边界纵向(lengthwise)配线，从而也用作扫描线。由于栅极电极204由诸如钼的高熔点金属材料制成，当期望减小栅极电极204的配线电阻时，栅极电极204适合连接到上层(未示出)的配线。

在TFT阵列基板202上方形成多层绝缘膜207以在其中掩埋这样形成的晶体管Tr。

在多层绝缘膜207中掩埋有诸如晶体管Tr的插头(plug)208之类的导电层，和由铝等制成的金属配线形成的信号线209。尽管在图2未示出，但是信号线209沿与栅极电极(扫描线)204垂直相交的方向纵向走线。信号线209分别在图2未出现的部分中连接到晶体管Tr。

将像素电极210形成在多层绝缘膜207上以分别连接到插头208。每个像素电极210都由透明导电材料制成。

第一实施例的透射型液晶显示装置100是具有“VA ECB模式”的透射型液晶显示装置。因此，将像素电极210布置成在像素PIX的近似整个区域上方具有大面积的一片电极。

注意，在图1，以“210(R)”表示R像素PIX(R)的像素电极210的标符。类似的，以“210(G)”表示G像素PIX(G)的像素电极210的标符，以“210(B)”表示B像素PIX(B)的像素电极210的标符。在图2，为了简单起见，在其图示中略去了像素电极210(R)、210(G)以及210(B)。

像素电极210是借以对液晶层203逐像素地施加电场的电极。根据在施加电场时像素电极210的电势(显示像素电势)来确定像素等级。因此，从信号线209提供视频信号以给予显示像素电势，并由晶体管Tr对由此提供的视频信号的预定电势进行采样。

如稍后将描述的，在滤色器基板201的一侧形成借以对液晶层203逐像素地施加电场的另一电极。

在像素电极210上形成有第二对齐膜212。

在液晶层203侧，在滤色器基板201的表面上层叠有多个功能膜。

更具体地，滤色器基板201由具有高透明度的诸如玻璃的材料制成，并在滤色器基板201上形成滤色器层220。滤色器层220具有被染以预定颜色的滤色器区220A。至于滤色器区220A的颜色，一个像素被指定以一个颜色，并根据预定图案来确定像素的颜色布置。例如，将红(R)、绿(G)以及蓝(B)的3个颜色的布置设定为一个单位，并按矩阵重复该颜色布置。

在第一实施例的透射型液晶显示装置100中，在滤色器区之间的滤色器层部分中掩埋有黑矩阵BM。

在滤色器层220上形成有平坦化膜221，在平坦化膜221上还形成称为“对向电极”的公共电极222。公共电极222由透明电极材料制成，并且被形成为多个像素(例如，有效像素区域的所有像素)共用的一片覆盖电极(blanket electrode)。

在公共电极222上形成有第一对齐膜223。

另一方面，在滤色器基板201的背面(显示表面侧)形成有保护层230。保护层230的正面是显示表面200A。

在第一实施例的透射型液晶显示装置100中，在第一基板(滤色器基板201)的下方形成有具有多个台阶结构的间隔件10。间隔件10是通过在第一基板与第二基板(TFT阵列基板202)之间形成具有给定厚度的间隙来调节并保持液晶层203的厚度的部件。通常，对于间隔件，有如下要求：间隔件不容易被破坏，因为它的机械强度具有高弹性，并且间隔件具有绝缘性质。

在第一实施例的透射型液晶显示装置100中的间隔件10中，具有相对大的横截面积的间隔件主体10A和具有比间隔件主体10A的横截面积小的横截面积的辅助间隔件10B彼此一体地由相同材料制成。结果，在间隔件主体10A与辅助间隔件10B之间的边界上形成有台阶10s。

应当指出，如将描述的那样，在本发明的实施例的变化中，间隔件主体10A和辅助间隔件10B可以由不同材料制成，或者间隔件主体10A的一部分(轮廓部分)可以由与辅助间隔件10B的材料相同的材料制成。

接下来，将与第一实施例的比较示例一起，描述有关从具有这种两台阶结构的间隔件10的形状所获得的优点的研究结果。

图3A是说明第二台阶辅助间隔件10B的高度与基板的位移量之间关系的曲线图。

在此，如图3B所示，“高度”是指间隔件10的在作为“第一基板”的滤色器基板201与作为“第二基板”的TFT阵列基板202之间的分隔距离Ht上的大小。

制备了4种样品，其中辅助间隔件10B的高度Hb被设定为0.5，1.0，2.0，以及3.3μm，而分隔距离Ht保持恒定。在这4种样品中，间隔件10中的间隔件主体10A与辅助间隔件10B之间的高度比彼此不同。

沿垂直于基板的方向对这4种样品施加具有相同幅度的一定外部压力。此时，基于单元间隙的高度(以分隔距离Ht为初始值)以及辅助间隔件10B的高度，来测量与基板垂直的方向的收缩量。

图3A示出了所述两种高度的收缩量(位移量)与没有外部压力的初始状态下的辅助间隔件10B的高度Hb之间的关系。

如从图3A的曲线图显见的那样，辅助间隔件10B的位移量和单元间隙的位移量近似彼此相等。因此，由此可知，具有较小横截面积的辅助间隔件10B(第二台阶)在被施加外部压力时受到主要的挤压。

此外，从图3A的曲线图还可知，当辅助间隔件10B的高度Hb很大时，辅助间隔件10B的位移量相应地较大。

此外，从图3A的曲线图还可知，当间隔件主体10A的高度较大，辅助间隔件10B的高度较小时，获得具有总体上高强度的间隔件10。

比较示例

图4是示出用于强化单元强度的间隔件形状和布置的第一实施例的比较示例的结构的剖视图。在图4，分别以相同的标号表示与图1中的那些组成元件相同的组成元件。

以预定比率布置用以确定液晶层203的厚度的第一间隔件90H，和分别具有比各第一间隔件90H的高度稍低的高度的第二间隔件90L。

防止所谓的低温气泡的产生并且确保抵抗外力的强度(抵抗表面按压等的强度)是很难的。因此，出于解决该折衷关系的目的而设计了这种间隔件形状和布置。以下将描述该折衷关系。

当在从基板变形复原(restitution)的过程中基板的弹性力(严格意义上的恢复力)很大时，由于液晶分子在低温下的运动很慢，因此会在液晶层中产生气泡，因而不能跟上基板。

通过减弱基板的恢复力，可以有效防止产生低温气泡。基板本身的刚性取决于根据光学特性和其他主要因素而确定的基板厚度、材料等。因此，基板本身的刚性变化并不是不容易仅为了防止产生低温气泡而改变的参数。

另一方面，每单位面积的间隔件的占有率(即，当从显示表面观察时各间隔件的尺寸)和间隔件的布置密度在很大程度上与基板的恢复力有关。当每单位面积的间隔件的占有率很大时，单元间隙几乎不由于外部压力的施加而收缩。因此，从这个观点来看，间隔件的较大占有率是优选的。

然而，当间隔件的数量太大时，无用的像素显示面积增大，从而降低单元孔径比(cell aperture ratio)。因此，从有效利用单元内的图像显示的观点来看，对间隔件的尺寸和间隔件的布置密度也有限制。

此外，当单位面积的间隔件占有率太大时，产生低温气泡的危险性会增大，因为基板的恢复力很大。

利用图4所示的比较示例的结构，当基板由于外部压力的施加而弯曲时，短的第二间隔件90L的端面接触基板，从而支承基板。因此，在大外部压力的情况下，可以确保具有必要幅度的强度。

另一方面，当释放外部压力时，基板的恢复力仅取决于第一间隔件90H的接触面积，因为短的第二间隔件90L的端面离开了基板。由于该原因，当第一间隔件90H的接触面积的占有率减小到一定程度时，会防止低温气泡的产生。

由此，可以说图4所示的比较示例的结构是这样一种结构：利用这些结构中的每一个，可以使得防止低温气泡产生与间隙稳定性和单元强度可靠性之间彼此协调。

不过，图4所示的比较示例的结构的间隔件形成所需的工艺数量是仅有第一间隔件90的情况下的间隔件形成所需的工艺数量的两倍。

因此，当提升工艺共享性时，第二间隔件90L的高度呈现分散化，因为间隔件高度的可控性减弱了。

此外，尽管第二间隔件90L的数量的增加会导致单元强度的增强，单元孔径比会减小，这会对显示能力(画面的亮度)造成影响。

现在，还已知尽管当安装大数量的第二间隔件90L时，在对单元施加外部压力的测试(如滑动测试或静载测试)中强度会增强，第一间隔件90H会轻微弯曲，这会导致间隙不均匀性。

另一方面，当增大第一间隔件90H的面积占有率以防止增强初始强度时，产生间隙不均匀性、低温气泡。

在图4所示的比较示例的结构的情况下，有必要严格控制并优化第一间隔件90H的尺寸和面积占有率以及第二间隔件90L的面积占有率。

然而，即使改变第一间隔件90H的尺寸和面积占有率以及第二间隔件90L的面积占有率中的任何一个，也需要在很大程度上改变设计，因为需要从图案开始重新开始设计。此外，即使期望更大地增强强度(因为要为低温气泡的产生不成为问题的具有长久夏天的地区开发一种有限型号)，毕竟，也必需进行大幅的设计变更。

如已经描述的那样，利用图4所示的比较示例的结构，尽管可以解决防止低温气泡的产生与强度的增强之间的折衷关系，有必要进行严格的控制。除此以外，单元孔径比可能变成解决该折衷关系的牺牲品。此外，优化变得很困难，因为适合于解决折衷关系的参数伴随着大幅的设计变更。

第一实施例中的具有多个台阶结构的间隔件10解决或缓解折衷关系和设计变更的难度，而不牺牲单元孔径比。

在图1所示的间隔件10中，根据如何产生低温气泡来确定与低温气泡的产生有关的辅助间隔件10B的横截面积，并且增大其他部分(辅助间隔件10B)的横截面积，从而确保强度。此外，即使在确定了这种面积因子之后，在工艺中调节辅助间隔件10B的高度，从而使得在设计完成之后也可以调节强度与防止低温气泡产生之间的平衡点。

再者，即使出于确保强度的目的，需要使具有单元间隙的高度的一个间隔件10的占有面积比图4所示的间隔件90H的占有面积大，也可以在整体上减小间隔件的面积占有率，因为短第二间隔件90L是不必要的。因此，仍然可以增大单元孔径比。

注意，与图3A所示的结果相比，当逐渐增大外部压力时，间隔件10从具有大横截面积的台阶被压坏。对于具有3个或更多台阶结构的间隔件也是如此。

因此，在本发明第一实施例中，对多台阶结构中的台阶的横截面积的差值和这些台阶的高度的差值进行不同的相互组合，从而使得可以增大解决折衷关系的最佳范围。

制造方法

图5A到5D分别示出了当制造第一实施例的透射型液晶显示装置中的具有多台阶结构的间隔件10时，滤色器基板201的剖视图。

如图5A所示，在滤色器基板201上形成滤色器层220，并在滤色器层220上形成平坦化膜221。

在平坦化膜221上形成正抗蚀剂PR1以具有预定厚度。接着，如图5B所示，使用光掩膜对要以这样形成的正抗蚀剂PR1形成间隔件的部分进行遮光，对要形成间隔件的部分的附近的正抗蚀剂部分进行曝光。结果，在正抗蚀剂PR1内形成了与光掩膜的遮光图案相对应的潜像1。潜像1对应于最终间隔件1的第一台阶(间隔件主体)。

随后，如图5C所示，使用具有比在图5B所示的第一轮曝光时的遮光面积稍小的遮光图案的光掩膜来执行第二轮曝光(多重曝光)。结果，在正抗蚀剂PR1中在潜像1内形成了潜像2。潜像2对应于最终间隔件10的第二台阶(辅助间隔件)。潜像1几乎不溶解于显影剂。此外，潜像2比潜像1更不容易溶解于显影剂。因此，在显影完成之后，如图5D所示，形成了间隔件10，其具有间隔件主体10A和辅助间隔件10B，还在间隔件主体10A和辅助间隔件10B之间的边界部分的外表面上具有台阶10s，反映了潜像1与潜像2的交叠状况。

然后，将特别形成的TFT阵列基板202和所得到的滤色器基板201相互粘合，并在单元间隙内封入液晶。结果，形成了图1所示的液晶层203。

尽管在间隔件制造方法中执行使用两片光掩膜的多重曝光，但是仅使用正抗蚀剂PR1作为间隔件10的材料。此外，彼此一体形成间隔件主体10A和辅助间隔件10B。因此，制造工艺相对简单，由此尽可能地抑制了成本。

以下将分别描述尽管在图1和2所示的结构的基础上实现、但是各自不同于第一实施例的其他制造方法，作为第二和第三实施例。

第二实施例

图6A到6E分别示出当制造根据本发明第二实施例的透射型液晶显示装置中的具有多台阶结构的间隔件10时，滤色器基板201的剖视图。

如图6A所示，在滤色器基板201上形成滤色器层220，并在滤色器层220上形成平坦化膜221。

在平坦化膜221上形成第一级负抗蚀剂NR1以具有预定厚度。接着，如图6B所示，使用光掩膜对要以这样形成的负抗蚀剂NR1形成间隔件的部分进行曝光，对其周围进行遮光，对要形成间隔件的部分的负抗蚀剂NR部分进行曝光。结果，在负抗蚀剂NR1内形成了与光掩膜的开口图案相对应的潜像。

当对负抗蚀剂NR1进行显影时，如图6C所示，潜像被可视化，并且近似形成了最终间隔件的第一台阶(间隔件主体10A)。

随后，形成第二级负抗蚀剂NR2以覆盖这样形成的间隔件主体10A并具有与间隔件主体10A的上表面不同的预定厚度。此外，如图6D所示，使用具有比在图6B所示的第一轮曝光时的开口面积稍小的开口图案的光掩膜来执行第二轮曝光。

结果，在负抗蚀剂NR2中在间隔件主体10A上部的上方形成了潜像。

当对负抗蚀剂NR2进行显影时，如图6E所示，潜像被可视化，从而在间隔件主体10A(NR1)上形成了具有最终间隔件形状的第二台阶(辅助间隔件10B)。结果，形成了间隔件10，其具有间隔件主体10A和辅助间隔件10B，还在间隔件主体10A和辅助间隔件10B之间的边界部分的外表面上具有台阶10s。

在该间隔件制造方法中，通过使用两片光掩膜执行两次曝光，因此需要分别执行两个抗蚀剂的沉积和显影。因此，与图5A到5D所示的制造方法的情况相比，制造工艺稍复杂。

然而，可以分别在负抗蚀剂NR1和NR2的沉积阶段，基于负抗蚀剂NR1和NR2的厚度来控制第一和第二台阶的高度。因此，该间隔件制造方法具有可控性优于图5A到5D所示的制造方法中的可控性的优点，其中，台阶的高度，尤其是位置，取决于曝光和显影的条件。

第三实施例

图7A到7E分别示出了当制造根据本发明第三实施例的透射型液晶显示装置中的具有多台阶结构的间隔件10时，滤色器基板201的剖视图。

如图7A所示，在滤色器基板201上形成滤色器层220，并在滤色器层220上形成平坦化膜221。

在平坦化膜221上形成第一级正抗蚀剂PR3以具有预定厚度。接着，如图7B所示，使用光掩膜对要以这样形成的正抗蚀剂PR3形成间隔件的部分进行遮光，对其周围进行曝光，对要形成间隔件的部分的正抗蚀剂PR3部分的周围进行曝光。结果，在正抗蚀剂PR3内形成了与光掩膜的遮光图案相对应的潜像。

当对正抗蚀剂PR3进行显影时，如图7C所示，潜像被可视化，并且在平坦化膜221上形成了芯部10c，具有“调节台阶的高度的台阶调节层”的功能。

随后，形成负抗蚀剂NR3以覆盖这样形成的芯部10c，从平坦化表面突起的高度与芯部10c的头位置相对应。此外，如图7D所示，使用具有比在图7B所示的第一轮曝光时的遮光面积稍小的开口图案的光掩膜来执行第二轮曝光。

结果，在负抗蚀剂NR3中形成了负抗蚀剂NR3的覆盖芯部10c的周围的潜像。当调节曝光的强度等时，还在负抗蚀剂NR3内并且在潜像中反映了图7D所示的“角部”，从而将该角部模制到台阶中。

当对负抗蚀剂NR3进行显影时，如图7E所示，潜像被可视化，从而形成了其外表面上具有台阶10s的帽部10p以覆盖芯部10c。

芯部10c和帽部10p均为基于横截面形状和材料而给予的部件名称。另一方面，当观察外部形状时，以具有位于台阶10s的下方的间隔件主体10A和位于台阶10s的上方的辅助间隔件10B的twp台阶结构的形式形成了间隔件10。

注意，可以对负抗蚀剂NR3执行各向异性刻蚀，而不是执行第二轮曝光。通过执行各向异性刻蚀，反映了沉积负抗蚀剂NR3阶段的角部，从而形成台阶。

根据第三实施例的透射型液晶显示装置的制造方法，抗蚀剂的沉积和曝光均被执行两次，因此工艺处理次数与第二实施例中的相同。注意，可以将各向异性刻蚀替换为一次曝光。

此外，可控性稍劣于第二实施例中的可控性，因为台阶的位置是由反映曝光阶段的抗蚀剂角部的潜像来调节。

然而，与第一实施例相比，在外部形状方面，可以更平滑地形成多台阶部分。因此，可以制造具有强单元强度的透射型液晶显示装置。

此外，与后述各个实施例一样，可以将其中形成已有结构以伴随形成阶段的形成部分转化台阶的上部、台阶的下部或芯部。因此，尽管不可能仅从间隔件的制造进行判断，但是当总体考虑液晶显示板的制造时，存在可以简化制造工艺的优点。

可以使用诸如单元间隙调节层、由铝制成的信号线、彩色抗蚀剂、绝缘层以及电极层之类的各种结构和材料作为可以同时形成间隔件10的一部分的其他结构和材料。此外，为进行高度调节，还可以按彼此层叠的形式利用这些结构和材料中的多个。

以下将描述透射型、反射型或半透射型液晶显示装置的一些实施例，其中每个实施例具有的间隔件结构都在形成多台阶结构时允许其他结构的形成和工艺被移动到共同架构。

第四实施例

作为透射型液晶显示装置的第四实施例，首先对将可以利用图7A到7E所示的制造方法来执行的工艺移动到共同架构的实施例进行描述，在该透射型液晶显示装置中，使用垂直对齐突起(以下称为“VAP”)对液晶分子进行垂直对齐。

图8A到8C分别是说明垂直对齐突起(VAP)的操作的示意剖视图。在图8A到8C，分别以相同的标号表示与图1的那些组成元件相同的组成元件。

图8A示意性地示出当不提供垂直对齐突起(VAP)时垂直对齐(vertically-aligned，VA)液晶的分子排列。此时，液晶分子203A近似与基板相垂直地对齐。

为了改进垂直对齐液晶的响应速度和视角，例如，在滤色器基板201侧按一定的密度形成垂直对齐突起(VAP)，每个都突起到液晶层中。在此情况下，如图8B所示，为涉及狭窄性的缺点的改进，液晶分子203A近似与垂直对齐突起(VAP)的斜面相垂直地对齐。当将垂直对齐突起(VAP)形成为具有360°的倾斜斜面的近似圆锥或近似圆锥台的形状时，如图8C所示，液晶分子203A可以在所有方向径向对齐。此时，由于液晶分子203A具有各种对齐角度，因此视角和响应速度均得到改进。

图9示出了根据本发明第四实施例的透射型液晶显示装置的示意剖视图，其中在具有垂直对齐突起(VAP)的VA液晶显示装置中布置有具有图7E所示形状的间隔件10。

在图9，分别以相同标号表示与图1所示的那些组成元件相同的组成元件。

在图9所示的间隔件10中，与各垂直对齐突起(VAP)的形成同时地形成芯部10c。通常，涂敷酚醛系(novolac system)正抗蚀剂，并在完成曝光之后对其进行显影，从而形成垂直对齐突起(VAP)。此时，还在要形成间隔件的部分中与垂直对齐突起(VAP)的形成同时地形成芯部10c。在光掩膜的图案上确定芯部10c的尺寸，这样可以根据垂直对齐突起(VAP)来任意设定。

然后，与图7A到7E所示的工艺类似的，例如，通过涂敷和曝光(或各向异性刻蚀)负抗蚀剂来形成具有多台阶结构的柱(间隔件10)。

替换地，与图9中工艺不同，还可以采用如下工艺：仅在要形成间隔件的部分中形成芯部10c，然后涂敷、曝光以及显影酚醛系正抗蚀剂，从而同时形成帽部10p和垂直对齐突起(VAP)。

在第四实施例，当形成垂直对齐突起(VAP)作为已有结构时，同时形成间隔件10的一部分。因此，可以更加降低成本，因为仅仅纯粹用于形成间隔件的工艺处理次数较少。

第五实施例

图10是示出根据本发明第五实施例的反射或半透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图。在图10，分别以相同标号表示与图1所示的那些组成元件相同的组成元件。

在图10所示的反射或半透射型液晶显示装置中，在TFT阵列基板202侧在多层绝缘膜207的一部分上形成不规则性，并在这些不规则性上形成反射电极217作为反射板。另一方面，在像素的其他区域中布置由晶体管Tr驱动的像素电极210。在像素电极210和反射电极217的表面上形成第二对齐膜212。

另一方面，在面对反射电极217的滤色器基板201侧，在平坦化膜221上形成由绝缘材料等制成的间隙调节层218，用于通过其高度来调节单元间隙以优化光的反射光程长度。此外，在像素的近似整个表面上方布置公共电极222，以覆盖间隙调节层218的上表面(图中的下表面)和侧面。

在第五实施例中，使用由间隙调节层218和公共电极222形成的台阶作为间隔件10的间隔件主体10A。可以充分确保间隔件10的强度，因为间隙调节层218和公共电极222的面积均相对较大。

此外，利用用于反射光的部件的一部分来在公共电极222(在图中向下)上形成辅助间隔件10B。

结果，通过使用已有结构的一部分作为间隔件10的一部分(间隔件主体10A)，来形成间隔件10。因此，可以更低成本地制造反射或半透射型液晶显示装置，因为减少了纯粹用于形成间隔件的工艺处理次数。

注意，在此情况下，使辅助间隔件10B的一个台阶的高度等于反射部分中的液晶层203的厚度。不过，可以在具有与液晶层203的厚度相等的厚度的反射部分中形成具有如图1所示的两个或更多台阶的间隔件10。

此外，尽管未特别示出，但是，例如可以使用具有某个厚度的例如用于信号线的铝(Al)的金属层作为任何其他合适的结构，用作间隔件主体10A。此外，即使如此，当高度不足时，可以将金属层、平坦化膜以及任何其他合适的绝缘层彼此层叠，以用在间隔件主体10A中。

此外，尽管未特别示出，但是可以在反射电极217(其表面上形成有不规则性)上形成间隔件10。此时，可以合适地使用与图7A到7E所示的制造方法类似的制造方法。

图11A到11C分别是说明同时形成其表面上形成有不规则性的反射电极217以及间隔件10的方法的示意剖视图。

使用与图7A到7D所示的那些制造工艺相同的制造工艺，通过构图(patterning)来形成由正抗蚀剂PR3制成的芯部10c，并沉积覆盖芯部10c的帽部10p的抗蚀剂。尽管在图7D所示的工艺中帽部10p的抗蚀剂是负抗蚀剂NR3，但是在图11A所示的工艺中使用正抗蚀剂PR4作为帽部10p的抗蚀剂。此外，尽管在图7D所示工艺中在滤色器基板201侧在平坦化膜221上形成两级抗蚀剂结构，在图11A所示工艺中在TFT阵列基板202侧在成为反射电极217的导电膜上形成两级抗蚀剂结构。

此外，尽管在图7D所示的第二轮曝光中，使用掩膜来打开芯部10c及其周围，在图11A所示工艺中对与芯部10c及其周围相对应的部分进行遮光。此外，在图11A所示工艺中使用的掩膜具有许多点状开口孔。

因此，在完成曝光和显影之后，如图11B所示，在间隔件10的周围在要形成反射电极217的部分中形成正抗蚀剂PR4的点图案10r，作为反射电极217的许多不规则性。

在形成了正抗蚀剂PR4的点图案10r的状态下，对作为基底的反射电极217的表面层进行刻蚀时，在对正抗蚀剂PR4的点图案10r进行回刻蚀(etch-back)的过程中，在反射电极217的表面上形成了许多不规则性217r。

另一方面，尽管间隔件10也变形，当期望防止该变形时，最好在在间隔件10上形成了保护层之后，对反射电极217的表面层进行刻蚀。

按如上所述的方式，当将图7A到7E所示的制造方法应用于对反射电极217的处理时，与如图9所示的具有垂直对齐突起(VAP)的透射型液晶装置的情况类似，从抗蚀剂形成突起以用于形成反射板的不规则性，同时，形成了间隔件，从而使得可以制造多台阶结构。

此外，作为基底的反射电极217可以由制成信号线的Al等来制成，只要该导电材料具有一定厚度。因此，反射电极217与信号线可以彼此共用。也就是说，反射电极217也可以用作信号线，或者也可以与信号线相独立地使用。当反射电极217与信号线彼此共用时，不会由于设置反射电极217而增加处理工艺的负担。

第六实施例

图12A、图12B到12D分别是示出根据本发明第六实施例的透射型液晶显示装置的示意剖视图，和第六实施例的透射型液晶显示装置的变化的示意剖视图。

图12A和图12B到12D的每一个所示的间隔件10与图1所示的间隔件10的不同之处在于：使用位于TFT阵列基板202侧的台阶来形成间隔件10的辅助间隔件10B。

更具体地，在图12A，在多层绝缘膜207中形成有凹部、以及从各凹部的底面突起的突起207A。在这些凹部以及从各凹部的底面突起的突起207A上布置像素电极210(B)。此时，还在像素电极210(B)的表面上形成了台阶，反映基底形状。

在图12A所示的间隔件10中，辅助间隔件10B包括突起207A以及覆盖突起207A的像素电极210部分。另一方面，将间隔件主体10A形成为在高度上与液晶层203的间隙相协调。间隔件主体10A的形状遵照已有间隔件形状。但是，TFT阵列基板202侧被加工，使得与TFT阵列基板202之间的接触面积充分小于间隔件主体10A的横截面积，从而有效防止低温气泡的产生。

当辅助间隔件10B在高度上可以与电极的厚度相协调时，如图12B所示，与像素电极210(B)的金属材料相同的金属材料的、在构图阶段分离出的一部分可以被用作辅助间隔件10B。

在本发明的说明书中，可以将“第一基板”与“第二基板”相互替换。

图12C和12D分别示出了在滤色器基板201侧形成辅助间隔件10B的第六实施例的变化。

因为可以参照图12A和12B给出的描述来类推出图12C和12D所示第六实施例的变化的基板中的每一个基板，除了电极是公共电极222以外，因此为了简单起见，在此略去对其的描述。

如已经描述的那样，甚至可以通过对绝缘层或像素电极进行构图等来形成间隔件10的一部分。通过设计像素电极的布局，也可以在形成间隔件的所述部分时，控制间隔件交叠的像素电极的面积。或者，也可以采用如下结构：对像素电极进行构图的同时形成由电极材料制成的辅助间隔件10B，而且将辅助间隔件10B设定为电浮置(floating)状态以充当多台阶结构的一部分。

除此以外，类似的，还可以使用滤色器、黑矩阵等的台阶。

第七实施例

在具有图12A和图12B到12D所示的各种多台阶结构的每个间隔件中，将滤色器基板201侧的结构和TFT阵列基板202侧的结构合并成一个间隔件10。

如从第六实施例及其变化显见的，不必将整个多台阶结构形成在一个基板侧。此外，多台阶结构中的每个台阶的横截面积不必从一个基板侧向另一基板侧逐渐增大。

在图13A到13D总结了通过上述合并而形成间隔件10。

根据至此为止的间隔件10的各种主要形成方法，如图13A所示，在一侧基板上形成所有台阶。此外，当将一侧基板与另一侧基板相互粘合时，通过黑接触台阶来完成通过间隔件10的两片基板的连结结构。

另一方面，在图13B，当将一个基板与另一基板相互粘合时，形成在一个基板上的间隔件主体10A与形成在另一基板上的辅助间隔件10B合并。

此外，如图13C和13D所示，在三台阶结构的情况下，任何设定哪一个台阶被形成在哪个基板上。

此外，特别的，如图13D所示，辅助间隔件10B的横截面积可以比中间台阶10M的横截面积大。也就是说，辅助间隔件10B的横截面积可以被任意设定，除非它超过间隔件主体10A的横截面积。其原因是尽管这些台阶在被施加外力时，以从间隔件的具有小横截面积并且具有大高度的台阶起的顺序被压坏，但是导致产生低温气泡的基板恢复力由最弱的连结部分来决定。因此，由于中台阶10M操作弱化了连结力，因此得到了如下效果：即使辅助间隔件10B的接触面积很大，也防止了低温气泡的产生。

因此，不同地采用如下方法，其中在TFT阵列基板202侧形成多台阶结构的一部分台阶，在滤色器基板201侧形成其余台阶，当将TFT阵列基板202与滤色器基板201相互粘合时完成了多台阶结构。

至于采用哪个结构，可以在考虑台阶的材料和特性(机械和电气特性)的情况下合适地选择如下结构：可以获得期望程度的工艺自由度以及高度的可控性。

此外，图13A所示的一侧基板上形成多台阶结构的形成方法的情况下，尽管工艺数量通常会增加并且获得了满意的可控性，但是生产率会恶化。将间隔件10的一部分分配到两片基板对于减少全部工艺处理次数以及生产率的提高来说是有利的，因为改进了工艺的共同性。例如，当将间隔件10的一部分分配到两片基板时，可以在先前形成了台阶的位置形成该部分、或者可以利用已有结构的可能性会增大。

第八实施例

具有如上所述的各种形式制造的多台阶结构的间隔件10还可以使用作为所谓的接触电阻型触摸传感器中的触摸电极结构。

第八实施例涉及还充当这种触摸电极的间隔件。

图14A是示出根据本发明第八实施例的带有触摸传感器的透射型液晶显示装置的结构的示意剖视图。

还充当触摸电极的间隔件10具有间隔件主体10A和传感器电极224。在此情况下，将传感器电极224形成为被搁在滤色器基板201的间隔件主体10A上。传感器电极224还充当公共电极222。此外，间隔件10具有辅助间隔件10B，由位于间隔件主体10A的突起端面侧的传感器电极224上的绝缘体形成。在图14A所示的不对辅助间隔件10B施加外部压力的状态下，辅助间隔件10B充当“防接触绝缘层”，用于防止TFT阵列基板202侧的像素电极210与间隔件主体10A的突起端面的传感器电极部分之间的接触。

然而，由于辅助间隔件10B具有相对小的厚度，并且具有比间隔件主体10A的面积小的面积，因此辅助间隔件10B在被施加外部压力时容易变形，如图14B所示。结果，传感器电极224与像素电极210在具有大面积的间隔件主体10A的一部分中彼此接触。电气检测这种接触使得可以进行触摸检测。按照每个像素、或者每预定数量个像素地提供充当触摸电极的间隔件10。

图15示出了像素的等效电路以及进行触摸检测的电路和进行数据写入的电路。

在图15所示的像素PIX的等效电路中，分别以相同标号表示参照图1、图14A和14B已经描述的组成元件。

在此，像素电极210形成以液晶层203为电容器电介质的电容器的一个电极，公共电极222形成其另一电极。

在等效电路中与电容器并联形成传感器开关SW。传感器开关SW是没有控制端子的两端子开关。当用手指等从外部按压显示表面200时，传感器开关SW接通，当释放压力时，其返回到断开状态。传感器开关SW的一个电极由像素电极210形成，其另一电极由传感器电极224形成。

晶体管Tr的源极端子和漏极端子之一连接到像素电极210，其源极端子和漏极端子中的另一个连接到信号线209。

晶体管Tr的栅极端子连接到栅极电极204。从诸如垂直驱动器(未示出)的扫描电路经由栅极电极204向晶体管Tr的栅极端子提供栅电压Vgate。根据栅电压Vgate的电势对晶体管Tr进行控制。

公共电极222和传感器电极224各自连接到公共电压Vcom的供给线(Vcom配线)。

通常，将写入电路(WRITE.C)301作为驱动部件内的一个组成电路直接连接到信号线209。

在第八实施例中，信号线209配有读取电路(READ.C)2A以及写入电路301。尽管可以由差动操作的开关SW对读取电路2A和写入电路301的连接进行控制(这意味着“开关SW的读取侧和写入侧不同时接通”)，但是可以不配备开关SW。其原因是因为当允许用户按压开关时，根据运行的应用软件，在屏幕上显示表示对开关的按压所对应的指示(含义)的预定画面，并且显示时段长达一定程度。此外，其原因是即使在基于暂时写入的数据进行显示期间屏幕被按压，从而接通传感器开关SW以将信号线209的电势例如固定到公共电压Vcom，一释放按压就会获得相同的画面显示状态，因此画面显示自动返回到按压之前的状态。这是可以不配备开关SW的原因。

图16A到16E分别示出了在接触检测时施加的脉冲、信号线的电压等的波形图。图16A到16E所示的接触检测是如图15所示情况的示例，根据工作控制信号来控制开关SW。图16A是晶体管Tr的栅电压Vgate的波形图。图16B是信号线209的信号电压Vsig的波形图。图16C是公共电压Vcom的波形图。图16D是施加给开关SW的写入侧的控制信号(Write)的波形图。此外，图16E是施加给开关SW的读取侧的控制信号(Read)的波形图。以下，将控制信号(Write)称为“写入信号(Write)”，将控制信号(Read)称为“读取信号(Read)”。

在时刻T1之前(初始状态下)，栅电压Vgate、信号电压Vsig、公共电压Vcom以及写入信号(Write)、读取信号(Read)全都处于低电平。

在时刻T1，如图16D所示，写入信号(Write)变成高电平，信号电压Vsig由图15所示的写入电路301提供给信号线209。

在时刻T2，如图16A所示，将栅电压Vgate激活到高电平。此时，或者时刻T2之前，如图16D所示，写入信号(Write)变成低电平。因此，关闭了开关SW的写入侧，使得信号线209成为浮置状态。因此，当在时刻T2时栅电压Vgate变成高电平以接通晶体管Tr时，形成了与信号电压Vsig相对应的电荷的放电路径。

假设在时刻T2的时间点，触摸传感器处于接通状态，即，如图14B所示，像素电极210接触传感器电极224。在此情况下，由于处于浮置状态的信号线209的电荷被放电到具有非常大的电容的Vcom配线，如在图16B以实线表示的那样，信号电压Vsig大大降低。

另一方面，在触摸传感器在时刻T2处于断开状态的情况下，即使信号线209的电荷量减小，信号线209的电荷量也被用于仅对相对小的像素电极210的电容器等充电。因此，如在图16B中虚线表示的那样，信号电压Vsig几乎不变化。

如上所述，信号电压Vsig的电势，其在触摸传感器的接通状态与断开状态之间大大变化，在时刻T3被检测，此时预期有足够电势变化。具体来说，在时刻T3，如图16E所示，激活读取信号(Read)，从而将信号线209连接到图15所示的读取电路2A。在读取电路2A中嵌入诸如感测放大器的检测电路，检测信号线209的电势是否大于基准电势。而且，检测电路在信号线209的电势大于基准电势时确定“传感器断开”，在信号线209的电势小于基准电势时确定“传感器接通”。

应当指出，可以改变基准电势以逐步地检查信号线209的电势，从而更仔细地检测触摸传感器的接触状态。此外，可以检测接触时间等。

然后，将读取信号(Read)设定为断开状态(返回到非激活电平)，并将写入信号(Write)再次设定为接通状态(激活状态)以对信号线209充电。此时、或者之后，可以执行正常显示。然后，将公共电压Vcom反转，并继续显示控制。

应当指出，该传感器技术仅是一个示例，因此也可以采用除该传感器技术以外的任何其他合适的技术。

尽管对于触摸传感器电极结构来说要求高弹性、绝缘性质等，采用多台阶结构会增大其自由度。

此外，通常，将绝缘体形成的辅助间隔件10B形成为不导致滤色器基板201与TFT阵列基板202之间的短路。尽管辅助间隔件10B由具有高弹性和高绝缘性质的材料制成，辅助间隔件10B会被故意的外部压力而压坏，因为其高度和面积相对小，使得在宽台阶部分中产生滤色器基板201与TFT阵列基板202之间的接触。此外，即使在触摸检测过程中按压力太强，间隔件主体10A也几乎不会再变形，因为间隔件主体10A的强度是足够的。因此，这种间隔件10既充当触摸传感器又充当防止基板变形的间隔件，而且有效防止低温气泡的产生，因为辅助间隔件10B的面积很小。

变化1

辅助间隔件10B不一定要位于间隔件主体10A的突起端面的中央。也就是说，可以重复布置几种具有如图17B和17C所示的对称布置的辅助间隔件10B的间隔件。参照图17A，每隔一行，重复出现垂直地、不均衡地分布的交替配置和水平地、不均衡地分布的交替配置。

该构造是优选的，因为即使它接收到来自不同方向的力，它也不太可能在特定方向变得脆。

变化2

尽管在图2、图17A到17C的每一个中，间隔件10的横截面形状是接近圆的形状(如八角形)，但是本发明的实施例绝不受此限制。

例如，如图18A所示，为了将辅助间隔件10B有效隐藏在黑矩阵BM等之后，辅助间隔件10B可以具有长方形(oblong)形状。当然，辅助间隔件10B可以具有细长椭圆形形状、正方形形状或任何其他合适的矩形形状。

此外，如图18B所示，优选的，将间隔件10布置成完全隐藏在黑矩阵BM或信号线或扫描线之后，从而尽可能增大单元孔径比。

此外，至于横截面积之比，优选的，间隔件主体10A具有辅助间隔件10B的横截面积的两倍或更大的横截面积。应当注意，此处所述的“横截面积”是指沿高度方向在某个尺寸内的平均横截面积。

将辅助间隔件10B的横截面积、或辅助间隔件10B与基板之间的接触面积设定为不会产生低温气泡的面积。例如，当一个间隔件10的面积是S并且辅助间隔件10B的横截面积是Sb时，比率(Sb/S)优选地在5×10⁴到8×10²的范围。此外，假设对于使用触笔的写测试等，重复施加点重量时，单个间隔件10的横截面积优选地等于或大于100μm²。

注意，即使在间隔件形状是半圆形，从而横截面积连续变化的情况下，也会获得与台阶的效果相同的效果。

对于制造半圆形间隔件的方法，使用表现出热回流(thermal reflow)的抗蚀剂，并且在烘干工艺中，对抗蚀剂施加合适的温度，由此可以使得抗蚀剂的形状具有半圆形。此外，在形成了合适的抗蚀剂的孤立点图案之后，将孤立点图案覆盖以平坦化膜，从而使得可以形成平滑半圆。

如以上所述，根据第一到第八实施例以及变化，对间隔件10的形状的最低要求是间隔件10具有“多台阶结构”。在本文所述的“多台阶结构”中，在形成有预定功能层的第一基板的表面和第二基板的表面中的一个和另一个上，以至少两个台阶分别形成接触第一基板和第二基板的分别具有彼此不同的接触面积的部分。结果，本文所述的“多台阶结构”是指如下结构：在位于一个基板的接触表面与另一基板的接触表面之间的间隔件***表面上，在环绕方向的至少一部分上具有一个或更多个台阶。

间隔件10的形状具有许多实施例，其不能通过上述各种实施例和变化来完全表述，只要间隔件10的形状具有多台阶结构。

本申请包含与2008年10月16日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP2008-267857公开的主题相关的主题，通过引用将其全部内容并入于此。

本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可以作出各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在附加权利要求或其等同物的范围之内。

Claims

1.一种液晶显示装置，包括：

第一基板；

第二基板；

布置在所述第一基板与所述第二基板之间的多个间隔件；以及

填充在所述多个间隔件支承的所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都具有包含一个或多个台阶的多台阶结构。

2.权利要求1所述的液晶显示装置，其中在所述多个间隔件的每一个间隔件的多台阶结构中，最靠近所述第二基板的第二基板最近台阶的横截面积小于最靠近所述第一基板的第一基板最近台阶的横截面积。

3.权利要求2所述的液晶显示装置，其中在所述多个间隔件的每一个间隔件的多台阶结构中，相对于作为在所述第一基板与所述第二基板之间的分离方向上的大小的高度，所述第二基板最近台阶的高度小于任何其他台阶的高度。

4.权利要求2所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都包括：

间隔件主体的台阶，最靠近所述第一基板；以及

辅助间隔件的台阶，用于将所述第一基板连结到所述间隔件主体，以及根据连结力来调节基板变形的恢复，所述辅助间隔件的台阶的横截面积小于所述间隔件主体的台阶的横截面积。

5.权利要求4所述的液晶显示装置，其中相对于作为在所述第一基板与所述第二基板之间的分离方向上的大小的高度，所述辅助间隔件的高度小于所述间隔件主体的高度。

6.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述每一个间隔件的多台阶结构的台阶由相同材料彼此一体制成。

7.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都包括：

芯部，从所述第二基板向所述液晶层突起；

帽部，覆盖所述芯部；以及

台阶，在所述帽部的外表面上与所述芯部的突起端面边沿相对应。

8.权利要求7所述的液晶显示装置，其中在所述第二基板的下方设置有从所述第二基板向所述液晶层突起的对齐突起，用于对液晶分子进行对齐；以及

所述每一个间隔件的所述芯部是由与所述对齐突起的材料相同的材料制成，以及具有与所述对齐突起的形状相同的形状。

9.权利要求1所述的液晶显示装置，还包括：

反射板，形成在所述第二基板之上，具有充当对光进行散射的反射表面的突起端面；

其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都形成在所述反射板的所述反射表面与所述第一基板之间，以及所述多个间隔件中的每一个间隔件的具有最大横截面积的台阶还充当高度调节层，用于限制反射型液晶的厚度。

10.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件的部分台阶在与滤色器层的彩色抗蚀剂或黑抗蚀剂的层相同的层中、由与所述滤色器层的所述彩色抗蚀剂或所述黑抗蚀剂的材料相同的材料制成。

11.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件的部分台阶在与用于单元驱动的配线的层相同的层中、由与用于单元驱动的所述配线的材料相同的材料制成。

12.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件的部分台阶在与用于液晶驱动的电极的层相同的层中、由与用于液晶驱动的所述电极的材料相同的材料制成。

13.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件的部分台阶由为所述第一基板和所述第二基板之一形成的绝缘层的突起部分来形成。

14.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述多个间隔件中的每一个间隔件都包括：

间隔件主体，形成在所述第一基板之下，具有相对大的横截面积；

传感器电极，被布置在所述第一基板一侧以搁在所述间隔件主体的突起端面上；以及

电极间防短路层，形成在所述间隔件主体的所述突起端面上的传感器电极部分中，所述电极间防短路层的横截面积小于所述间隔件主体的横截面积，所述电极间防短路层由绝缘材料制成；以及

所述多个间隔件中的每一个间隔件充当电极接触型传感器的传感器电极的构造体。

15.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：

在第一基板和第二基板中的至少一个上形成多个间隔件，用于以预定面对间隔保持所述第一基板和所述第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间保持有液晶层；和

通过所述多个间隔件将所述第一基板与所述第二基板相互粘合，并在所述预定面对间隔限定的间隙内封入液晶；

其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：

或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板粘合之后，在具有不同面积的曝光区域中对一个涂有抗蚀剂的膜执行两次多重曝光，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构。

16.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：

其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：

或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板粘合之后，通过重复执行两次曝光和显影来形成具有不同面积的两层抗蚀剂图案，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构。

17.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：

其中形成所述多个间隔件的步骤包括以下步骤：

或者在形成所述多个间隔件之后，或者在将所述第一基板与所述第二基板粘合之后，在所述第一基板上形成成为芯部的第一抗蚀剂图案，从而形成具有一个或多个台阶的多台阶结构；以及

形成第二抗蚀剂图案以覆盖这样形成的所述第一抗蚀剂图案，由于存在所述第一抗蚀剂图案，在所述第二抗蚀剂图案的外表面上形成有台阶。

18.权利要求17所述的制造液晶显示装置的方法，其中在形成所述第一抗蚀剂图案的同时，在所述液晶层的有效显示区域中规则地布置垂直对齐突起，用于对液晶分子的垂直对齐角度进行调节，每个垂直对齐突起由与所述第一抗蚀剂图案的材料相同的材料制成。