(57)【要約】【課題】ネガ型フォトレジストを用いても、高さの安定したフォトスペーサー及び上面に凹部が生じない配向制御突起が形成されるカラーフィルタの製造を可能とするフォトマスク、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタを提供する。【解決手段】フォトスペーサーＰｓの形成に対応したパターンは透光部５３であり、配向制御突起Ｍｖの形成に対応したパターンはハーフトーン部５４であり、該ハーフトーン部は、半透光膜５５の中央部に透光部５６が設けられている。フォトスペーサーの幅を１２μｍ、高さを２．５〜３．９μｍに、配向制御突起の幅を１０μｍ、高さを１．０〜１．５μｍに形成する際に、半透光膜は透過率１５％を有するＩＴＯで、半透光膜の外形は１３〜１７μｍ、透光部は２．０〜３．０μｍであること。【選択図】図１０
2010181687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりフォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成するフォトマスクにおいて、
１）前記フォトマスク上の、該フォトスペーサーの形成に対応したパターンは透光部であり、
２）前記フォトマスク上の、該配向制御突起の形成に対応したパターンはハーフトーン部であり、該ハーフトーン部は、外形が円形又は多角形の半透光膜の中央部に透光部（開口部）が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率が１０〜１５％であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記フォトスペーサーの幅を１２μｍ、高さを２．５〜３．９μｍに、また前記配向制御突起の幅を１０μｍ、高さを１．０〜１．５μｍに形成する際に、
１）前記半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率１０％を有する酸化クロムであり、
２）前記円形又は多角形の半透光膜の外形は１２〜１７μｍ、透光部（開口部）は２．０〜６．０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフォトマスク。
【請求項４】
ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成され、該透明導電膜上にフォトスペーサー及び配向制御突起を形成するカラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
２）該ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上の全面に透明導電膜を形成する工程、
３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、ネガ型フォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した近接露光による露光、及び現像処理によりフォトスペーサー及び配向制御突起を形成する工程を具備し、
前記フォトマスクとして請求項１、請求項２、又は請求項３記載のフォトマスクを用い、フォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項６】
請求項５記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とす液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造に関するものであり、特に、透明導電膜上に、幅１０μｍ程度の配向制御突起及びフォトスペーサーを同時に形成する際に、ネガ型フォトレジストを用いても、高さの安定したフォトスペーサー、及び上面に凹部が生じない配向制御突起を形成するすることのできるフォトマスク、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を形成するといった方法が広く用いられている。
【０００３】
ブラックマトリックスは遮光性を有し、ブラックマトリックスの開口部でカラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、ブラックマトリックスは表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。このブラックマトリックスの形成は、例えば、黒色フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって形成するといった方法がとられている。
【０００４】
また、着色画素は、例えば、赤色、緑色、青色の色再現フィルタ機能を有するものであり、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、顔料などの色素を分散させたネガ型フォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜の形成は、ブラックマトリックス及び着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００５】
上記方法により製造されたカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。多様な液晶表示装置の実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して、例えば、１）保護層（オーバーコート層）、２）スペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）、３）液晶の配向を制御する配向制御突起、４）透過表示の領域と反射表示の領域を通過する光の位相を揃えるための光路差調整層、５）反射表示の領域への光散乱層、などの種々な機能がカラーフィルタの用途、仕様にもとづき付加されるようになった。
【０００６】
図１は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が順次に形成された、該透明導電膜（４３）上に配向制御突起及びフォトスペーサーが形成されたカラーフィルタの一例の平面図である。図１は、カラーフィルタの一画素を拡大し模式的に示したものである。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面を更に拡大して示した断面図である。
【０００７】
図１、及び図２に示すように、この一例に示すカラーフィルタは、図１中、Ｘ軸及びＹ軸方向に設けられたブラックマトリックス（４１）の交点の上方にフォトスペーサー（Ｐｓ）が設けられている。また、配向制御突起（Ｍｖ）として、平面視で円形の配向制御突起が設けられている。配向制御突起（Ｍｖ）は、ＴＶ用液晶表示装置に用いられるカラー
フィルタでは、平面視でストライプ状の配向制御突起が画素内で屈曲して設けられるが、画素が高精細なモバイル用液晶表示装置に用いられるカラーフィルタでは、開口率を高く保つために平面視で円形の配向制御突起が用いられる。図１及び図２に示す配向制御突起（Ｍｖ）は、画素内に４個設けられた例である。
【０００８】
液晶表示装置を構成する基板間の間隔を設定するフォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ（ｈ１２）は、２〜４μｍ程度であり、液晶の配向を制御する配向制御突起（Ｍｖ）の高さ（ｈ１１）は、０．８〜１．５μｍ程度である。フォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ（ｈ１２）と、配向制御突起（Ｍｖ）の高さ（ｈ１１）は、ｈ１２＞ｈ１１の関係にある。
【０００９】
図３及び図４は、図１及び図２に示すカラーフィルタを構成する配向制御突起（Ｍｖ）及びフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する方法の一例を示す断面図である。この形成方法は、配向制御突起（Ｍｖ）を形成するフォトリソグラフィ工程と、フォトスペーサー（Ｐｓ）を形成するフォトリソグラフィ工程の２工程によって、透明導電膜（４３）上に配向制御突起及びフォトスペーサーを形成する方法である。
【００１０】
図３（ａ）に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上にフォトレジスト層（６０）が形成されている。配向制御突起（Ｍｖ）を形成するフォトレジストとしては、要求される断面形状及び電気特性の点からポジ型フォトレジストが広く用いられている。
しかし、例えば、幅９〜１３μｍといった幅１０μｍ程度の円形の配向制御突起を形成する際に、近接露光によって露光を与えると、露光装置における近接露光のギャップ量のバラツキによって、形成される配向制御突起の高さにバラツキが生じ易いため、幅１０μｍ程度の円形の配向制御突起を形成する際には、ギャップ量のバラツキによる影響の少ないネガ型フォトレジストが用いられる。図３（ａ）は、ネガ型フォトレジストが用いられた例である。
【００１１】
図３（ａ）中、フォトレジスト層（６０）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（ＰＭ）が、その膜面（３１）をフォトレジスト層（６０）に対向させて配置されている。図３（ａ）に示すように、このフォトマスク（ＰＭ）には、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応した透光部（３３）が設けられ、透光部（３３）以外の部分は遮光部（３２）となっている。
【００１２】
図３（ａ）に示すように、配向制御突起（Ｍｖ）形成用のフォトレジスト層（６０）にフォトマスク（ＰＭ）を介した露光（Ｅ）を行って、フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）を形成する。図３（ａ）においては、既に現像処理が完了し、配向制御突起（Ｍｖ）が形成された状態のものを点線で示してある。
フォトレジスト層（６０）の厚さ（Ｈ１）は、形成される配向制御突起（Ｍｖ）の高さ及び幅が良好に形成されるように設定される。従って、図３（ｂ）に示すように、現像処理後に得られる配向制御突起（Ｍｖ）の高さ（ｈ１）及び幅（ｗ１）は所望する高さ及び幅となる。
【００１３】
図４（ａ）、（ｂ）は、図３（ｂ）に示す配向制御突起（Ｍｖ）が形成された透明導電膜（４３）上に、続いてフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する方法を説明する断面図である。図４（ａ）に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御突起（Ｍｖ）が形成されたガラス基板（４０）上にフォトレジスト層（６０−２）が形成されている。
図４（ａ）は、フォトスペーサーを形成するフォトレジストとして、ネガ型フォトレジストが用いられた例である。フォトスペーサーの形成には、ネガ型フォトレジストが広く用いられている。
【００１４】
図４（ａ）中、フォトレジスト層（６０−２）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ２）を設けてフォトマスク（ＰＭ２）が、その膜面（３１）をフォトレジスト層（６０−２）に対向させて配置されている。
図４（ａ）に示すように、このフォトマスク（ＰＭ２）には、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応した透光部（３３）が設けられ、透光部（３３）以外の部分は遮光部（３２）となっている。
【００１５】
画素が高精細なモバイル用液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに設けられるフォトスペーサー（Ｐｓ）は、例えば、幅９〜１３μｍといった幅１０μｍ程度のものである。幅１０μｍ程度のフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する際の、近接露光のギャップ量は、例えば、１００μｍ程度で行われる。
しかし、露光装置におけるギャップ量のバラツキは、面内で範囲で４０μｍ程度が生じているために、ギャップ量を１００μｍ以下に設定すると、場合によってはフォトマスク（ＰＭ２）の膜面（３１）と、フォトレジスト層（６０−２）の表面が接触する可能性がある。
【００１６】
一方、ギャップ量を十分に大きくとって、例えば、１５０μｍ以上とすると、フォトマスク（ＰＭ２）上の透光部（３３）を通過した光の、露光面での光強度は弱まり、フォトレジスト層の硬化に必要な十分な光量が得られず、安定したフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成することが困難になる。
従って、幅１０μｍ程度のフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する際の、近接露光のギャップ（Ｇ２）は、１００μｍ〜１５０μｍにて、１５０μｍでのギャップ量のバラツキを考慮すると１００μｍ〜１３０μｍにて行われる。
【００１７】
図５及び図６は、透光部（３３）の幅が１０μｍの際の、ギャップ量と露光面での光強度の関係をシミュレートした結果の説明図である。図５中、太線曲線はギャップ量が１００μｍの場合、図６中、太線曲線はギャップ量が１５０μｍの場合である。
図５及び図６に示すように、ギャップ量が１００μｍでは、透光部中央の光強度は、１．２０程度であるのに対し、ギャップ量が１５０μｍでは、透光部中央の光強度は、０．６程度に減衰している。これは、上記、ギャップ量が１５０μｍ以上では、フォトレジスト層の硬化に必要な十分な光量が得られず、安定したフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成することが困難であることを左証するものである。
【００１８】
従って、図４（ａ）に示すように、フォトスペーサー形成用のフォトレジスト層（６０−２）にフォトマスク（ＰＭ２）を介し、ギャップ（Ｇ２）を１００μｍ〜１３０μｍに保った露光（Ｅ）を行って、配向制御突起（Ｍｖ）より高さの高いフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する。図４（ａ）においては、既に現像処理が完了し、フォトスペーサー（Ｐｓ）が形成された状態のものを点線で示してある。
フォトレジスト層（６０−２）の厚さ（Ｈ２）は、形成されるフォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ及び幅が良好に形成されるように設定される。従って、図４（ｂ）に示すように、現像処理後に得られるフォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ（ｈ２）及び幅（ｗ２）は所望する高さ及び幅となる。
【００１９】
上記のように、配向制御突起（Ｍｖ）を形成するフォトリソグラフィ工程と、フォトスペーサー（Ｐｓ）を形成するフォトリソグラフィ工程の２工程によって、透明導電膜（４３）上に配向制御突起及びフォトスペーサーを形成する方法は、配向制御突起（Ｍｖ）とフォトスペーサー（Ｐｓ）の各々の高さ及び幅を、所望する高さ及び幅に良好に形成することのできる方法である。
【００２０】
しかし、配向制御突起（Ｍｖ）、フォトスペーサー（Ｐｓ）が付加された仕様のカラーフィルタであっても、廉価なカラーフィルタであることが強く要望されており、工程数を低減させて製造するために、様々な技法が提案されている（特許文献参照）。
【００２１】
図７（ａ）は、配向制御突起（Ｍｖ）及びフォトスペーサー（Ｐｓ）を、同一のフォトレジストを用い、１工程で同時に形成する方法の試みの一例を示す断面図である。
図７（ａ）は、同一のフォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用いたものである。図７（ａ）に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上にネガ型フォトレジストを用いたフォトレジスト層（６０−３）が設けられている。
【００２２】
図７（ａ）中、フォトレジスト層（６０−３）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ３）を設けてフォトマスク（ＰＭ３）が、その膜面をフォトレジスト層（６０−３）に対向させて配置されている。このフォトマスク（ＰＭ３）には、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応した透光部（３３）と、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応した半透光部（３４）が設けられている。
【００２３】
図７（ａ）に示すように、フォトレジスト層（６０−３）にフォトマスク（ＰＭ３）を介した露光（Ｅ）を行って、フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）をフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成と同時に形成する。
図７（ａ）においては、既に現像処理が完了し、形成された状態の配向制御突起（Ｍｖ）及びフォトスペーサー（Ｐｓ）が点線で示してある。
フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さが低い配向制御突起（Ｍｖ）を、フォトスペーサー（Ｐｓ）と同時に形成するために、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応した半透光部（３４）が設けられている。図７（ａ）に示すフォトマスク（ＰＭ３）は半透光部（３４）が用いられた例である。
【００２４】
図７（ａ）に示す半透光部（３４）は、半透光膜からなるハーフトーン部であり、紫外線を減衰させる薄膜、例えば、金属酸化物膜からなる薄膜で膜厚は均一に設けられている。
例えば、高さ（ｈ４）のフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０−３）への露光が透光部（３３）を介して適正に行われた際に、高さ（ｈ３）の配向制御突起（Ｍｖ）への半透光部（３４）を介した露光も適正に行われるように、半透光膜の透過率をその膜厚で設定する。
【００２５】
図７（ｂ）は、現像処理後の段階での配向制御突起（Ｍｖ）の断面図である。フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用い、フォトマスクとして、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応した透光部（３３）と、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応した半透光部（３４）が設けられたフォトマスクを介し、近接露光のギャップ（Ｇ３）を、例えば、１００μｍに設定した露光を行って得られる配向制御突起（Ｍｖ）は、その上面に凹部が生じてしまうといった問題がある。
【００２６】
図８は、フォトマスク上の半透光部（３４）の幅が２０μｍの際の、ギャップ量と露光面での光強度の関係をシミュレートした結果の説明図である。図８中、符号（Ａ）で示すように、ギャップ量が１００μｍにては、半透光部中央の光強度は、０．１５程度であるのに対し、幅方向の座標±４μｍの近辺での光強度は、０．２０程度と高い状態となっている。この半透光部中央での光強度の減衰は、上記形成される配向制御突起（Ｍｖ）の上面に凹部を生じさせている左証となる。
【００２７】
また、図８中、符号（Ｂ）で示すように、ギャップ量が１５０μｍにては、半透光部中
央の光強度は、０．２２程度に上昇しているので、配向制御突起（Ｍｖ）の上面の凹部は解消したものとなる。精査すると、ギャップ量を１４０μｍ以上に保ことによって、配向制御突起の上面の凹部は解消されるが、露光装置のギャップ量のバラツキを考慮すると、ギャップ量は１８０μｍ以上に保ことが必要となってくる。
【００２８】
これは、画素が高精細なモバイル用液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに設けられる幅１０μｍ程度のフォトスペーサー（Ｐｓ）と、フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さの低い幅１０μｍ程度の配向制御突起（Ｍｖ）をネガ型フォトレジストを用い、同時に形成する際に、近接露光のギャップ量として、良好なフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成には１００μｍ〜１３０μｍの範囲が好適であり、一方、良好な配向制御突起（Ｍｖ）の形成には１４０μｍ以上が好適であり、両者に共通する好適なギャップ量の範囲はなく、相反してしる状態といえる。
【特許文献１】特許第４１３２５２８号公報
【特許文献２】特許第３２５５１０７号公報
【特許文献３】特許第３６５１８７４号公報
【特許文献４】特開２００５−８４３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が設けられた、該透明導電膜（４３）上に、幅１０μｍ程度の配向制御突起及び幅１０μｍ程度のフォトスペーサーが同時に設けられるカラーフィルタの製造において、配向制御突起及びフォトスペーサーの形成に用いるフォトレジストとして、ネガ型フォトレジストを用いても、高さの安定したフォトスペーサー、及び上面に凹部が生じない配向制御突起が形成されるカラーフィルタの製造を可能とするフォトマスクを提供することを課題とするものである。また、上記フォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００３０】
また、これにより、上記ネガ型フォトレジストを用いても、フォトスペーサーの高さが安定した、また配向制御突起の上面に凹部が生じないカラーフィルタが得られることに加え、フォトマスクは廉価なものとなり、また、工期を短縮し廉価にカラーフィルタを提供することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりフォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成するフォトマスクにおいて、
１）前記フォトマスク上の、該フォトスペーサーの形成に対応したパターンは透光部であり、
２）前記フォトマスク上の、該配向制御突起の形成に対応したパターンはハーフトーン部であり、該ハーフトーン部は、外形が円形又は多角形の半透光膜の中央部に透光部（開口部）が設けられていることを特徴とするフォトマスクである。
【００３２】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率が１０〜１５％であることを特徴とするフォトマスクである。
【００３３】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記フォトスペーサーの幅を１２μｍ、高さを２．５〜３．９μｍに、また前記配向制御突起の幅を１０μｍ、高さを１．０〜１．５μｍに形成する際に、
１）前記半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率１０％を有する酸化クロムであり、
２）前記円形又は多角形の半透光膜の外形は１２〜１７μｍ、透光部（開口部）は２．０〜６．０μｍであることを特徴とするフォトマスクである。
【００３４】
また、本発明は、ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成され、該透明導電膜上にフォトスペーサー及び配向制御突起を形成するカラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
２）該ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上の全面に透明導電膜を形成する工程、
３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、ネガ型フォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した近接露光による露光、及び現像処理によりフォトスペーサー及び配向制御突起を形成する工程を具備し、
前記フォトマスクとして請求項１、請求項２、又は請求項３記載のフォトマスクを用い、フォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００３５】
また、本発明は、請求項４記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。
【００３６】
また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりフォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成するフォトマスクにおいて、前記フォトマスク上の、該フォトスペーサーの形成に対応したパターンは透光部であり、前記フォトマスク上の、該配向制御突起の形成に対応したパターンはハーフトーン部であり、該ハーフトーン部は、外形が円形又は多角形の半透光膜の中央部に透光部（開口部）が設けられているので、幅１０μｍ程度の配向制御突起及び幅１０μｍ程度のフォトスペーサーが同時に設けられるカラーフィルタの製造において、配向制御突起及びフォトスペーサーの形成に用いるフォトレジストとして、ネガ型フォトレジストを用いても、高さの安定したフォトスペーサー、及び上面に凹部が生じない配向制御突起が形成されるカラーフィルタの製造を可能とするフォトマスクとなる。                                                        
【００３８】
また、本発明は、上記フォトマスクにおいて、前記半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率１０％を有する酸化クロムであり、前記円形又は多角形の半透光膜の外形は１２〜１７μｍ、透光部（開口部）は２．０〜６．０μｍであるので、フォトスペーサーの幅を１２μｍ、高さを２．５〜３．９μｍに、その高さを安定して、また前記配向制御突起の幅を１０μｍ、高さを１．０〜１．５μｍに、その上面に凹部を生じさせず形成することのできるフォトマスクとなる。
【００３９】
また、本発明は、上記フォトマスクを用いてカラーフィルタを製造するので、ネガ型フォトレジストを用いても、高さの安定したフォトスペーサー、及び上面に凹部が生じない配向制御突起が形成されるカラーフィルタの製造が可能となる。
また、これにより、フォトマスクは廉価なものとなり、また、廉価に、また工期を短縮しカラーフィルタを提供することが可能となる。
【００４０】
また、本発明は、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置であるので、廉価に、また工期を短縮し液晶表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図９は、本発明によるフォトマスクの一例を示す断面図である。このフォトマスク（ＰＭ４）は、カラーフィルタを構成するフォトスペーサー及び配向制御突起をネガ型フォトレジストを用い同時に形成するフォトマスクである。図９に示すフォトマスク（ＰＭ４）は、前記図１に示すカラーフィルタの、Ａ−Ａ線で示す部分と同一部分の形成に対応したフォトマスク上の部分を拡大した断面図である。
【００４２】
図９に示すように、フォトマスク（ＰＭ４）には、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応したパターン（透光部（５３））と、フォトスペーサーより高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応したパターン（ハーフトーン部（５４））が設けられている。遮光部（５２）は一様な遮光膜であり、例えば、Ｃｒ及びＣｒＯを用いた低反射膜である。フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応したパターン（透光部（５３））は開口部である。
【００４３】
図１０（ａ）は、図９に示す配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応したパターン（ハーフトーン部）（５４））を拡大して示す平面図である。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応したパターン（ハーフトーン部）（５４）は、外形が正八角形の半透光膜（５５）の中央部に透光部（開口部）（５６）が設けられた構成である。
【００４４】
ハーフトーン部（５４）は、光を半ば遮光する微細な半透光膜（５５）部分と、光を透光する微細な透光部（開口部）（５６）部分で構成される。
前記図７（ａ）に示す半透光部（３４）は、半透光膜からなるハーフトーン部であり、半透光膜は、例えば、金属酸化物からなる薄膜が膜厚を均一にして一様に設けられたものである。
一方、本発明におけるハーフトーン部（５４）は、半透光膜（５５）の中央部に透光部（開口部）（５６）が設けられたものでる。従って、前記図８に示す、ギャップ量が１００μｍ（符号Ａ）の際の、半透光部中央の光強度は強化される。これにより、ギャップ量を１５０μｍ（符号Ｂ）とせずとも、つまり、ギャップ量が１００μｍであっても、形成される配向制御突起の上面に凹部が生じることはなくなる。
【００４５】
図１１（ａ）、（ｂ）は、フォトスペーサーの形成に対応したパターン（透光部（５３））と、フォトスペーサーより高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応したパターン（ハーフトーン部）（５４））が設けられた、図９に示すフォトマスク（ＰＭ４）を用い、フォトスペーサー（Ｐｓ）と配向制御突起（Ｍｖ）を同一のフォトレジストを用い１工程で同時に形成する、本発明によるカラーフィルタの製造方法の説明図である。
【００４６】
図１１（ａ）は、同一のフォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用いたものである。図１１（ａ）に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上にネガ型フォトレジストを用いたフォトレジスト層（６０−４）が設けられている。
【００４７】
図１１（ａ）中、フォトレジスト層（６０−４）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ４
）を設けてフォトマスク（ＰＭ４）が、その膜面をフォトレジスト層（６０−４）に対向させて配置されている。フォトレジスト層（６０−４）にフォトマスク（ＰＭ４）を介した露光（Ｅ）を行って、フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）をフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成と同時に形成する。図１１（ａ）においては、既に現像処理が完了し、形成された状態の配向制御突起（Ｍｖ）及びフォトスペーサー（Ｐｓ）が点線で示してある。
【００４８】
図１１（ｂ）に示す高さ（ｈ６）のフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０−４）への露光が透光部（５３）を介して適正に行われた際に、高さ（ｈ５）の配向制御突起（Ｍｖ）へのハーフトーン部（５４）を介した露光も適正に行われるように、ハーフトーン部の透過率を設定しておく。
【００４９】
図１１（ｂ）は、現像処理後の段階での配向制御突起（Ｍｖ）の断面図である。フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用い、フォトマスクとして、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応した透光部（５３）と、配向制御突起（Ｍｖ）の形成に対応したハーフトーン部（５４）が設けられたフォトマスクを介し、近接露光のギャップ（Ｇ４）を設けた露光を行って得られる配向制御突起（Ｍｖ）は、その上面に凹部が生じることなく、所謂、お碗状となる。
【００５０】
これは、前述したように、フォトスペーサー（Ｐｓ）より高さの低い配向制御突起（Ｍｖ）を同時に形成する際に、フォトマスク上の配向制御突起の形成に対応した、本発明によるグレートーン部を採用すると、半透光膜（５５）の中央部の透光部（開口部）（５６）から光がグレートーン部中央部の光強度を強化するためである。
また、本発明における半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率が１０〜１５％であることを特徴としている。
【実施例】
【００５１】
以下に実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
【００５２】
Ａ）ブラックマトリックスの形成
基板として０．５ｍｍ厚の無アルカリガラスを用い、該基板上に黒色フォトレジストをスピンコータにて塗布、プレベーク後に所定のフォトマスクを介した露光、現像、ポストベークを施し、１．４μｍ厚のブラックマトリックスを形成した。
Ｂ）着色画素の形成
上記ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色フォトレジストをスピンコータにて塗布、プレベーク後に所定のフォトマスクを介した露光、現像、ポストベークを施し、赤色着色画素を形成した。同様にして緑色着色画素、青色着色画素を形成し、各々の膜厚を１．５μｍとした。
Ｃ）透明導電膜の形成
上記着色画素が形成された基板上に、スパッタ法を用いて、インジュウム錫酸化物を０．１４μｍ厚に成膜、アニール処理を施し透明導電膜の形成した。
【００５３】
Ｄ）フォトスペーサー及び配向制御突起の形成
ａ）フォトレジストとして、（株）アデカ製：ネガ型フォトレジスト（ＴＡ２０００（品番））を用いた。上記透明導電膜上に、ネガ型フォトレジストをスピンコータにて塗布、プレベーク後に下記のフォトマスクを介した露光、現像、ポストベークを施し、フォトスペーサー及び配向制御突起の形成を形成した。露光はギャップ量１００μｍの近接露光により、ｉ線露光量１５０ｍＪ／ｃｍ2 を与えた。
ｂ）フォトマスク
フォトマスクは、大きさ４１０×５１５ｍｍ、厚さ５ｍｍの石英ガラスを用い、配向制御突起の形成に対応した半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率１５％を有するＩＴＯとした。実用されるフォトスペーサーの高さは２〜４μｍ程度、配向制御突起の高さは０．８〜１．５μｍ程度であることから、下記表１に示すケース１〜ケース４の数値を目標値と定めた。下記表２は、上記ケース１〜ケース４のフォトスペーサー及び配向制御突起を形成するために設定した、図１０の示すフォトマスク上の半透光膜（５５）の幅（ｂ）及び透光部（開口部）（５６）の幅（ａ）の数値を示したものである。
【００５４】
ｃ）得られたフォトスペーサー及び配向制御突起
図１１に示すようにして、フォトスペーサー及び配向制御突起を形成した結果、下記表３に示すように、良好な結果が得られた。すなわち、表１中の目標値と表３中の数値を対比すると明らかなように、ケース１〜ケース４のいずれにおいても目標は達成されている。ケース１、２にては、フォトスペーサーの高さが３．９２μｍの際に、配向制御突起の高さは１．１１及び１．５５μｍであり、その形状はお碗状に良好に形成されている。また、ケース３、４にては、フォトスペーサーの高さが２．５６μｍの際に、配向制御突起の高さは０．９９及び１．６５μｍであり、その形状はお碗状に良好に形成されている。
本発明によるフォトマスクを用いることによって、近接露光のギャップ量として、フォトスペーサー（Ｐｓ）と配向制御突起（Ｍｖ）の両者に共通する好適なギャップ量である１００μｍを設定することが可能となり、フォトスペーサーの高さは安定したものであり、また、配向制御突起の上面には凹部が生じないものとなる。
【００５５】
【表１】
2010181687.tif 000003
【００５６】
【表２】
2010181687.tif 000004
【００５７】
【表３】
2010181687.tif 000005
【００５８】
＜実施例２＞
【００５９】
ａ）フォトマスク
配向制御突起の形成に対応した半透光膜の材料として、下記２種の材料を用い、ケース５、ケース６とし、下記表４に示す目標値を定めた。
Ａ）波長３６５ｎｍにて透過率１０％、位相シフト２９°のＣｒＯ系膜（Ａ膜）
Ｂ）波長３６５ｎｍにて透過率１０％、位相シフト１４７°のＣｒＯ系膜（Ｂ膜）
上記半透光膜が相違する以外は、実施例１と同様にした。
下記表５は、上記ケース５〜ケース６のフォトスペーサー及び配向制御突起を形成するために設定した、フォトマスク上の半透光膜（５５）の幅（ｂ）及び透光部（開口部）（５６）の幅（ａ）の数値を示したものである。
【００６０】
ｂ）得られたフォトスペーサー及び配向制御突起
下記表６に示すように、良好な結果が得られた。すなわち、表４中の目標値と表６中の数値を対比すると明らかなように、ケース５、６のいずれにおいても目標は達成されている。
ケース５、６にては、フォトスペーサーの高さが３．８５、３．８８μｍの際に、配向制御突起の高さは１．１６及び１．１８μｍであり、その形状はお碗状に良好に形成されている。
本発明によるフォトマスクを用いることによって、近接露光のギャップ量として、フォトスペーサー（Ｐｓ）と配向制御突起（Ｍｖ）の両者に共通する好適なギャップ量である１００μｍを設定することが可能となり、フォトスペーサーの高さは安定したものであり、また、配向制御突起の上面には凹部が生じないものとなる。
【００６１】
【表４】
2010181687.tif 000006
【００６２】
【表５】
2010181687.tif 000007
【００６３】
【表６】
2010181687.tif 000008
＜比較例１＞
【００６４】
ａ）フォトマスク
フォトマスクとして、図７（ａ）に示すフォトマスク（ＰＭ３）を用いた。図１２（ａ）は、フォトマスク（ＰＭ３）の透光部（３３）を拡大した平面図、及び該平面図のＣ−Ｃ線での断面図である。また、図１２（ｂ）は、フォトマスク（ＰＭ３）の半透光部（３４）を拡大した平面図、及び該平面図のＤ−Ｄ線での断面図である。配向制御突起の形成に対応した半透光膜の材料は、波長３６５ｎｍにて透過率１５％を有するＩＴＯとした。透光部（３３）の幅（ｃ）は１０μｍ、半透光部（３４）の幅（ｄ）は２０μｍとした。
ギャップ量の設定は、１００μｍ及び１５０μｍとし、ギャップ量１００μｍをケース７、ギャップ量１５０μｍをケース８とした。
上記フォトマスク、及びギャップ量の設定以外は、実施例１と同様にした。下記表７に示す数値をケース７、８の目標値と定めた。
【００６５】
ｂ）得られたフォトスペーサー及び配向制御突起
図７に示すようにして、フォトスペーサー及び配向制御突起を形成した結果、下記表８に示すように、ケース７では、ギャップ量が１００μｍであることからして、フォトスペーサーの高さは安定したものであったが、配向制御突起の上面に凹部が生じていた。また、ケース８では、ギャップ量が１５０μｍであることからして、配向制御突起の上面はお碗状であったが、フォトスペーサーの高さはバラツキが大きく不安定であった。
【００６６】
【表７】
2010181687.tif 000009
【００６７】
【表８】
2010181687.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ガラス基板上の透明導電膜上に配向制御突起及びフォトスペーサーが形成されたカラーフィルタの一例の平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線での断面を更に拡大して示した断面図である。
【図３】図１及び図２に示すカラーフィルタを構成する配向制御突起及びフォトスペーサーを形成する方法の一例を示す断面図である。
【図４】図１及び図２に示すカラーフィルタを構成する配向制御突起及びフォトスペーサーを形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５】透光部の幅が１０μｍの際の、ギャップ量と露光面での光強度の関係をシミュレートした結果の説明図である。
【図６】透光部の幅が１０μｍの際の、ギャップ量と露光面での光強度の関係をシミュレートした結果の説明図である。
【図７】（ａ）は、配向制御突起及びフォトスペーサーを、同一のフォトレジストを用い、１工程で同時に形成する方法の試みの一例を示す断面図である。（ｂ）は、現像処理後の段階での配向制御突起の断面図であるる。
【図８】フォトマスク上の半透光部の幅が２０μｍの際の、ギャップ量と露光面での光強度の関係をシミュレートした結果の説明図である。
【図９】本発明によるフォトマスクの一例を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、図９に示す配向制御突起の形成に対応したパターン（ハーフトーン部）を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、フォトスペーサーと配向制御突起を同一のフォトレジストを用い１工程で同時に形成する、本発明によるカラーフィルタの製造方法の説明図である。
【図１２】（ａ）は、フォトマスクの透光部を拡大した平面図及び断面図である。（ｂ）は、フォトマスクの半透光部を拡大した平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
３１・・・膜面
３２・・・遮光部
３３、５３・・・透光部
３４・・・半透光部
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
５２・・・遮光部
５４・・・本発明におけるグレートーン部
５５・・・外形が円形又は正八角形の半透光膜
５６・・・透光部（開口部）
６０、６０−２、６０−３、６０−４・・・フォトレジスト層
Ｅ・・・露光光
Ｇ、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４・・・近接露光のギャップ
Ｈ１、Ｈ２・・・フォトレジスト層の厚さ
Ｍｖ・・・配向制御突起
Ｐｓ・・・フォトスペーサー
ＰＭ、ＰＭ２、ＰＭ３・・・フォトマスク
ＰＭ４・・・本発明におけるフォトマスク
ｈ１１・・・配向制御突起の高さ
ｈ１２・・・フォトスペーサーの高さ
ｗ１・・・配向制御突起の幅
【図１】
2010181687.tif 000011
【図２】
2010181687.tif 000012
【図３】
2010181687.tif 000013
【図４】
2010181687.tif 000014
【図５】
2010181687.tif 000015
【図６】
2010181687.tif 000016
【図７】
2010181687.tif 000017
【図８】
2010181687.tif 000018
【図９】
2010181687.tif 000019
【図１０】
2010181687.tif 000020
【図１１】
2010181687.tif 000021
【図１２】
2010181687.tif 000022