(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される格子状のブラックマトリクスと、
前記基板上に行方向及びこれと直交する列方向に配列される複数の着色画素とを備え、
前記列方向には、同一色の着色画素が整列しており、
前記着色画素の各々は、前記ブラックマトリクスによって区画された領域及びその周辺のブラックマトリクスの一部と重なり合う着色層を含むカラーフィルタを、当該カラーフィルタより小さな複数のフォトマスクを用いて製造する方法であって、
前記基板にレジストを塗布し、前記着色画素の連続する複数の列が形成される第１の領域に対応して第１のフォトマスクを配置し、前記着色画素の連続する他の複数の列が形成される前記第１の領域とは重ならない第２の領域に対応して第２のフォトマスクを配置し、前記第１のフォトマスクおよび前記第２のフォトマスクに対して、前記レジストを塗布した基板を搬送しながら、間欠的に複数回光源を発光させて、前記基板上に着色層を順次露光して前記着色画素を形成する処理を各色毎に行う工程と、
（ａ）前記第１のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドと、前記第２のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドとの間の露光照度差が１％以下となるように、各露光ヘッドの露光照度を調整する処理および（ｂ）前記第１のフォトマスクと前記基板との間隔と、前記第２のフォトマスクと前記基板との間隔との差が１０μｍ以下となるように、前記第１のフォトマスク及び前記第２のフォトマスクの傾きを調整する処理のうち少なくとも１つの工程とを含み、
前記露光する処理において、
前記第１の領域内では、同一色の着色層と前記ブラックマトリクスとの行方向の位置ずれ量が一定であり、
前記第２の領域内では、同一色の着色層と前記ブラックマトリクスとの行方向の位置ずれ量が一定であり、
同一色の前記着色画素について、前記第１の領域に含まれる前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの行方向の重なり幅と、前記第２の領域に含まれる前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの行方向の重なり幅との差の最大値が４μｍ以下であり、
全ての前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの行方向の重なり幅の最大値が８μｍ以下となるように、露光を行う、カラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記第１の領域に形成される前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの行方向の重なり幅と、前記第２の領域に含まれる前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの行方向の重なり幅との差の最大値が１μｍ以下となるように、前記第１のフォトマスクと前記第２のフォトマスクの位置をオフセットする処理をさらに含む、請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に行方向及び列方向に配列される複数の着色画素と、
前記行方向及び列方向に延びる複数の配線とを備え、
前記列方向には、同一色の着色画素が整列しており、
前記着色画素の各々は、前記配線によって区画された領域内に設けられる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ及びその周辺の配線の一部とに重なり合う着色層を含むカラーフィルタを、当該カラーフィルタより小さな複数のフォトマスクを用いて製造する方法であって、
前記基板にレジストを塗布し、前記着色画素の連続する複数の列が形成される第１の領域に対応して第１のフォトマスクを配置し、前記着色画素の連続する他の複数の列が形成される前記第１の領域とは重ならない第２の領域に対応して第２のフォトマスクを配置し、前記第１のフォトマスクおよび前記第２のフォトマスクに対して、前記レジストを塗布した基板を搬送しながら、間欠的に複数回光源を発光させて、前記基板上に着色層を順次露光して前記着色画素を形成する処理を各色毎に行う工程と、
（ａ）前記第１のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドと、前記第２のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドとの間の露光照度差が１％以下となるように、各露光ヘッドの露光照度を調整する処理および（ｂ）前記第１のフォトマスクと前記基板との間隔と、前記第２のフォトマスクと前記基板との間隔との差が１０μｍ以下となるように、前記第１のフォトマスク及び前記第２のフォトマスクの傾きを調整する処理の少なくとも１つの工程とを含み、
前記露光する処理において、
前記第１の領域内では、同一色の着色層と前記配線との行方向の位置ずれ量が一定であり、
前記第２の領域内では、同一色の着色層と前記配線との行方向の位置ずれ量が一定であり、
同一色の前記着色画素について、前記第１の領域に含まれる前記着色画素と前記配線との行方向の重なり幅と、前記第２の領域に含まれる前記着色画素と前記配線との行方向の重なり幅との差の最大値が４μｍ以下であり、
全ての前記着色画素と前記配線との行方向の重なり幅が８μｍ以下となるように、露光を行う、カラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記第１の領域に形成される前記着色画素と前記配線との行方向の重なり幅と、前記第２の領域に含まれる前記着色画素と前記配線との行方向の重なり幅との差の最大値が１μｍ以下となるように、前記第１のフォトマスクと前記第２のフォトマスクの位置をオフセットする処理をさらに含む、請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記第２の領域は、前記第１の領域に隣接する領域である、請求項１または３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記第２の領域は、複数の前記着色画素の列を挟んで前記第１の領域と離れた領域である、請求項１または３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の液晶表示装置の大型化に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタも大型化している。カラーフィルタの製造工程では、フォトリソグラフィ法によって着色層をパターニングするが、大型のフォトマスクは非常に高価であるため、カラーフィルタの製造コストが高くなるという問題がある。そこで、小型マスクを用いた新しい露光方法が種々検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小型マスクを用いた露光方法としては、カラーフィルタ基板の表示画素領域の大きさより小さなフォトマスクを露光ヘッドに装着した露光機を用い、基板を搬送しながら、露光対象となる基板全面に対して繰り返し露光を行う方式（以下「小型マスク連続露光方式」という）がある。
【０００５】
図１３は、小型マスク連続露光方式による基板の露光方法を示す図であり、図１４は、露光後のカラーフィルタ基板のうち、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶラインに沿った断面に相当する図である。
【０００６】
フォトマスク１１０ａ〜１１０ｆは、複数の露光ヘッドにそれぞれ装着され、基板の搬送方向（図中の矢印方向）に対して直交する方向に整列する２行に分けて配置されている。より具体的には、ある行において間隔を空けて隣り合う一対のフォトマスクの間に対応する位置に他の行のフォトマスクが配置されており、フォトマスク１１０ａ〜１１０ｆに形成された開口１１１が図の左右方向に所定のピッチで整列する。このように配置されたフォトマスク１１０ａ〜１１０ｆにより、基板１２０上で境界を接して隣接する領域１５０ａ〜１５０ｆ上のレジストが露光される。
【０００７】
図１４に示すように、露光後の基板１２０上には、格子状のブラックマトリクス１３０と、上記の露光処理によって、ブラックマトリクス１３０によって区画される領域に形成された着色層１４０及び１４１が形成される。着色画素を構成する着色層１４０及び１４１は、白抜けが生じないように、ブラックマトリクス１３０と部分的に重なり合うように形成されている。
【０００８】
ここで、着色層１４０の露光に使用するフォトマスク１１０の開口１１１が一定ピッチで形成されていれば、領域１５０ａ内における同一色の着色層１４０とブラックマトリクス１３０との位置ずれ量は一定であり、着色層１４０とブラックマトリクス１３０との重なり幅のばらつきは生じない。領域１５０ｂ〜１５０ｆのそれぞれにおいても同様である。
【０００９】
しかしながら、異なる領域同士では、同一色の着色層とブラックマトリクス１３０との重なり幅がばらつく場合がある。具体的には、露光ヘッド間の露光照度の差や、基板１２０に対する光軸のずれ、フォトマスクのパターンのずれ、フォトマスクと基板１２０との位置ずれ等が発生することに起因し、領域１５０ａにおける着色層１４０Ｒとブラックマトリクス１３０との重なり幅Ｗａと、領域１５０ｂにおける着色層１４１Ｒとブラックマトリクス１３０との重なり幅Ｗｂとが大きく異なる場合がある。このような着色層１４０及び１４１とブラックマトリクス１３０との重なり幅の相違は、カラーフィルタ基板と対向基板との間に封入された液晶の配向状態に影響を及ぼすため、液晶表示装置を構成した際に異なる領域間で表示ムラとして視認されてしまうという問題がある。
【００１０】
それ故に、本発明は、表示ムラが目立たない表示品質に優れた液晶表示装置を実現するカラーフィルタ基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、カラーフィルタの製造方法に関する。カラーフィルタは、基板と、基板上に形成される格子状のブラックマトリクスと、基板上に行方向及びこれと直交する列方向に配列される複数の着色画素とを備える。カラーフィルタの列方向には、同一色の着色画素が整列しており、着色画素の各々は、ブラックマトリクスによって区画された領域及びその周辺のブラックマトリクスの一部と重なり合う着色層を含み、当該カラーフィルタより小さな複数のフォトマスクを用いて製造される。製造方法は、基板にレジストを塗布し、着色画素の連続する複数の列が形成される第１の領域に対応して第１のフォトマスクを配置し、着色画素の連続する他の複数の列が形成される第１の領域とは重ならない第２の領域に対応して第２のフォトマスクを配置し、第１のフォトマスクおよび第２のフォトマスクに対して、レジストを塗布した基板を搬送しながら、間欠的に複数回光源を発光させて、基板上に着色層を順次露光して着色画素を形成する処理を各色毎に行う工程と、（ａ）第１のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドと、第２のフォトマスクが取り付けられた露光ヘッドとの間の露光照度差が１％以下となるように、各露光ヘッドの露光照度を調整する処理および（ｂ）第１のフォトマスクと基板との間隔と、第２のフォトマスクと基板との間隔との差が１０μｍ以下となるように、第１のフォトマスク及び第２のフォトマスクの傾きを調整する処理のうち少なくとも１つの工程とを含み、露光する処理において、第１の領域内では、同一色の着色層とブラックマトリクスとの行方向の位置ずれ量が一定であり、第２の領域内では、同一色の着色層とブラックマトリクスとの行方向の位置ずれ量が一定であり、同一色の着色画素について、第１の領域に含まれる着色画素とブラックマトリクスとの行方向の重なり幅と、第２の領域に含まれる着色画素とブラックマトリクスとの行方向の重なり幅との差の最大値が４μｍ以下であり、全ての着色画素とブラックマトリクスとの行方向の重なり幅の最大値が８μｍ以下となるように、露光を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、複数のフォトマスクを用いて露光した場合でも、表示ムラが発生しない表示装置及びこれに用いられるカラーフィルタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の露光方法を示す図
【図２】図１のＡ部分の拡大図
【図３】本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板のうち、図１のＢ部分に相当する部分の拡大図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶラインに沿った断面図
【図５】第１の実施形態の変形例に係るカラーフィルタ基板の平面図
【図６】図５のＶＩ−ＶＩラインに沿った断面図
【図７】本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板の露光方法を示す図
【図８】図７のＣ部分の拡大図
【図９】本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板のうち、図７のＤ部分に相当する部分の拡大図
【図１０】図９のＸ−Ｘラインに沿った断面図
【図１１】第２の実施形態の変形例に係るカラーフィルタ基板の平面図
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩラインに沿った断面図
【図１３】小型マスク連続露光方式による基板の露光方法を示す図
【図１４】図１３に示すカラーフィルタ基板のＸＩＶ−ＸＩＶラインに沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るカラーフィルタ基板は、露光対象領域よりも小さなフォトマスクを複数用い、基板を連続して搬送しながら複数回の露光処理を繰り返す露光方法（小型マスク連続露光方式）で作製されるものであり、各フォトマスクで露光される領域間で着色層とブラックマトリクスとの重なり幅のばらつきを抑制した点に特徴を有する。以下、各実施形態において、露光方法とカラーフィルタ基板の構造とを順に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の露光方法を示す図であり、図２は、図１のＡ部分の拡大図である。
【００１６】
本実施形態では、図１に示すように、２行に分けて並べた１２枚のフォトマスク１０ａ〜１０ｌを用いて基板上２０上のレジストをパターニングする。より詳細には、１行目（基板２０の投入側）には、所定間隔を空けてフォトマスク１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇ、１０ｉ、１０ｋが配置され、２行目には、１行目のフォトマスクの間隔部分に対応して、フォトマスク１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈ、１０ｊ、１０ｌが相補的に配置されている。本実施形態では、図２に示すように、１行目のフォトマスク１０ａと２行目のフォトマスク１０ｂとは、最も端の開口１１ａの列及び開口１１ｃの列が基板２０上で隣接する着色層の一対の列の各々に対応するように配列される。
【００１７】
本実施形態では、図２に示すように、フォトマスク１０ａ及び１０ｂには、複数の開口が行列状に一定間隔で設けられている。他のフォトマスク１０ｃ〜１０ｌにも同様に、行方向及び列方向のそれぞれで一定間隔で複数の開口が形成されている。これらのフォトマスク１０ａ〜１０ｌは、同一色の着色画素を露光するためのフォトマスクセットを構成している。尚、各フォトマスクに形成する開口は、必ずしも図２に示したようなドット状である必要はなく、行方向に整列するスリット状であっても良い。スリット状の開口を採用する場合、各スリットを一定間隔で設ければ良い。
【００１８】
カラーフィルタ基板を作製するには、まず、基板２０上に格子状のブラックマトリクス（後述する図３において、行列方向に帯状に延びる領域）を形成する。ブラックマトリクスの形成方法は特に限定されず、様々な手法を採用できる。
【００１９】
次に、光源（図示せず）と対向するように配置した複数のフォトマスク１０ａ〜１０ｌに対して、レジストを塗布した基板２０を搬送装置（図示せず）によって図の矢印方向に搬送する。基板２０を図の矢印方向に搬送しながら間欠的に光源を発光させて、開口１１から露出した基板２０上の領域を複数回露光し、同一色の着色画素を基板搬送方向に順次パターニングする。
【００２０】
以後同様に、基板２０に他の色のレジストを塗布して、基板２０を連続して搬送しながら連続露光を行い、基板２０上に全色（ＲＧＢ、ＲＧＢＹ等）の着色画素を形成する。
【００２１】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板のうち、図１のＢ部分に相当する部分の拡大図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶラインに沿った断面図である。
【００２２】
以上の工程を経て形成したカラーフィルタ基板１上には、図３に示すように、行方向（基板搬送方向と直交する方向）及びこれに直行する列方向（基板搬送方向）に赤、緑及び青色（ＲＧＢ）の着色画素４０が複数形成される。ここで、着色画素４０の各々は、格子状のブラックマトリクス３０によって区画された領域及びその周辺のブラックマトリクス３０の一部と重なり合う着色層４１（または、着色層４２）を含む。寸法の一例として、着色層４１及び４２の行方向（図２の左右方向）の幅が５０μｍ以上で厚みが１〜３μｍであり、ブラックマトリクス３０の行方向（図２の左右方向）の幅が６μｍ以上で厚みが１〜２μｍとなるように設計されている。また、必要に応じて、着色層４１及び４２とブラックマトリクス３０を覆うように厚み３μｍ未満のオーバーコート（図示せず）が形成される場合がある。
【００２３】
ここで、再度図１に戻って、着色画素４０が露光されたカラーフィルタ基板１上の露光領域は、どのフォトマスクによって露光されたかによって複数の領域に区画できる。具体的には、基板２０上の露光領域は、フォトマスク１０ａ〜１０ｌの各々によって露光された複数の領域５０ａ〜５０ｌに区画できる。本実施形態では、図２に示したようにフォトマスクを配置した結果、領域５０ａ〜５０ｌは基板搬送方向と直交する方向（行方向）にそれぞれ隣接している。
【００２４】
先述したように、フォトマスク１０ａ〜１０ｌの各々の開口１１のピッチが一定であれば、領域５０ａ〜５０ｌの各々の内部においては、ブラックマトリクスに対する同一色の着色画素の位置ずれ量（行方向におけるブラックマトリクスに対する着色層の相対的な位置ずれ量）は一定である。一方、異なる領域間では、露光ヘッドの位置ずれや露光条件のばらつき等に起因し、ブラックマトリクスに対する同一色の着色画素の位置ずれ量が一定とならない場合がある。
【００２５】
ただし、本発明では、着色画素４０とブラックマトリクス３０との重なりを次の条件を満たすように設定することで、異なるフォトマスクで露光された領域間での色ムラを目立ちにくくできることが見出された。
【００２６】
図４を参照して、まず、あるフォトマスク１０ａで露光された領域５０ａ内において、同一色（例えば、赤）の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量は一定である。したがって、領域５０ａ内では、着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗａ及びＷｂは、それぞれ一定である。同様に、緑の着色層４１Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量、青の着色層４１Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量も一定であり、着色層４１Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｃ及びＷｄ、着色層４１Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｅ及びＷｆも一定である。
【００２７】
次に、フォトマスク１０ｂで露光され、領域５０ａとは重ならずに隣接する領域５０ｂ内においても同様に、同一色（例えば、赤）の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量は一定である。したがって、領域５０ｂ内では、着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｇ及びＷｈは、それぞれ一定である。同様に、緑の着色層４２Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量、青の着色層４２Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量、着色層４２Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｉ及びＷｊ、着色層４２Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｋ及びＷｌも一定である。
【００２８】
上記の条件に加えて、同一色（例えば、赤）の着色画素について、領域５０ａ内の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗａ（またはＷｂ）と、領域５０ｂ内の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗｇ（またはＷｈ）との差の最大値が４μｍ以下である。緑の着色画素及び赤の着色画素についても同様に、領域５０ａ内の着色層とブラックマトリクス３０との重なり幅と、領域５０ｂ内の着色層とブラックマトリクス３０との重なり幅との差の最大値（ＷｃまたはＷｄと、ＷｉまたはＷｊとの差の最大値、ＷｅまたはＷｆと、ＷｋまたはＷｌとの差の最大値）が４μｍ以下である。
【００２９】
更に、カラーフィルタ基板１の全領域において、着色層とブラックマトリクス３０との行方向における重なり幅Ｗａ〜Ｗｌの最大値は８μｍ以下である。
【００３０】
尚、ここでは、２つの領域５０ａ及び５０ｂの関係について説明したが、本実施形態に係るカラーフィルタ基板は、異なるフォトマスクで露光された領域５０ａ〜５０ｌから選択した任意の２つの領域間で同じ条件を満たす。
【００３１】
上記の条件を満たすカラーフィルタ基板１を得るために、本発明に係る露光方法では、以下に挙げる処理（ａ）〜（ｄ）の少なくとも１つが行われる。
（ａ）フォトマスク１０ａが取り付けられた露光ヘッドと、フォトマスク１０ｂが取り付けられた露光ヘッドとの間の露光照度差が１％以下となるように、各露光ヘッドの露光照度を調整する処理
（ｂ）フォトマスク１０ａと基板との露光ギャップ量と、フォトマスク１０ｂと基板との露光ギャップ量との差が１０μｍ以内となるように、フォトマスク１０ａまたは１０ｂの傾きを調整する処理
（ｃ）基板上における着色画素の形成位置を調整して、ブラックマトリクス３０に対する着色層の位置ずれ量の差が１μｍ以内となるように、フォトマスク１０ａまたは１０ｂによる露光位置をオフセットする処理（このように、ブラックマトリクスに対する着色層の位置ずれ量の差が１μｍ以内となるように、最初に露光装置に投入される基板に対してフォトマスクの露光位置をオフセットすることで、後続に投入される基板の投入位置に機械的な要因によるバラツキが発生しても、各々の基板において、隣接する領域における着色層とブラックマトリクスとの重なり幅の最大値を４μｍ以下に収めることが可能となる。）
（ｄ）ブラックマトリクス３０と着色層との重なり幅が５μｍ以下となるようにカラーフィルタ基板１を設計する処理
【００３２】
上記の条件を満たすように作製されたカラーフィルタ基板１は、液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬ表示装置のカラーフィルタとして使用される。液晶ディスプレイ装置は、上記のカラーフィルタ基板１と、ＴＦＴアレイを有する対向基板と、カラーフィルタ基板１と対向基板との間（４μｍ以上に設定）に封入される液晶と、ＴＦＴアレイ側から光を照射するバックライトとを中心に構成される。また、有機ＥＬ表示装置は、上記のカラーフィルタ基板１と有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬパネルとを中心に構成される。
【００３３】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板１を用いて表示装置を構成した場合、上記のように着色層とブラックマトリクス３０の重なりが調整されているため、異なる領域間での色ムラが抑制される。一方、異なる領域間で、上記の重なり幅の差分の最大値が４μｍを超えると、着色層のブラックマトリクス３０への乗り上げ量が大きくなることに起因する液晶分子の配向性のばらつきが領域間で顕著に現れ、画素領域上で局所的な表示ムラとして認識される。また、上記の重なり幅の最大値が８μｍを超えると、着色層のブラックマトリクス３０への乗り上げ量が大きくなるため、重なり幅の僅かな差が液晶の配向性に影響を及ぼす。この場合、上記の重なり幅の差分の最大値が４μｍ以下であっても、異なる領域間での表示ムラが発生する。
【００３４】
（第１の実施形態の変形例）
図５は、第１の実施形態の変形例に係るカラーフィルタ基板の平面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩラインに沿った断面図である。
【００３５】
カラーフィルタ基板２は、行方向（図５の左右方向）に同一色の着色層が整列している点で、図３に示したカラーフィルタ基板１と相違する。このカラーフィルタ基板２は、図１と同様に配列したフォトマスク（ただし、開口形状及び配置は図１のフォトマスクと異なる）に対し、図の矢印方向に基板を搬送しながら複数回繰り返し露光を行って作製したものである。
【００３６】
図５に示すように、カラーフィルタ基板２では、隣接する領域５０ａから領域５０ｂへと同一色の着色層４０が連続して形成されている。そして、図６に示すように、カラーフィルタ基板２では、領域５０ａ内の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗａ（またはＷｂ）と、領域５０ｂ内の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｃ（またはＷｄ）との差の最大値が４μｍ以下である。青及び緑の着色画素も同じ条件を満たしている。また、重なり幅Ｗａ〜Ｗｄの最大値が８μｍ以下である。このカラーフィルタ基板２を用いた液晶表示装置においても、領域毎における表示ムラの発生を効果的に抑制することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板は、第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板１と比べて、フォトマスクで露光される領域の構成が異なる。その他、第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を用い、説明は省略する。
【００３８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板の露光方法を示す図であり、図８は、図７のＣ部分の拡大図である。
【００３９】
カラーフィルタ基板３は、フォトマスク１０ａ〜１０ｎにより、領域５０ａ〜５０ｎが露光される。また、１行目のフォトマスクと２行目のフォトマスクとがオーバーラップするように配置されており、当該オーバーラップした部分によって、領域５１ａ〜５１ｆ及び５１ｈ〜５１ｍが露光される。
【００４０】
図８に示すように、領域５０ａ、５０ｂ及び５１ａを露光するフォトマスク１０ａ及び１０ｂは、それぞれに設けられた開口１１の配列が相互に補完し合って着色画素に対応する配列を構成する。具体的には、フォトマスク１０ａ及び１０ｂのそれぞれには、開口の列が一定間隔で設けられる部分と、開口の列が一定ではない間隔で設けられる部分とがある。そして、フォトマスク１０ａの開口の列の一部（列間隔が一定でない部分）と、フォトマスク１０ｂの開口の列の一部（列間隔が一定で内部分とは）、フォトマスク１０ａ及び１０ｂを部分的にオーバーラップさせたときに相補的に配置される。例えば、フォトマスク１０ａの開口１１ａがフォトマスク１０ｂの開口１１ｅ及び１１ｆの間に配置され、フォトマスク１０ｂの開口１１ｄがフォトマスク１０ａの開口１１ｂ及び１１ｃの間に配置される。
【００４１】
他のフォトマスク１０ｃ〜１０ｌも同様に構成されており、あるフォトマスクの開口の列の一部と、当該あるフォトマスクに隣接するフォトマスクの開口の列の一部とが互いの相補的となるように間欠的に設けられている。これらのフォトマスク１０ａ〜１０ｌは、同一色の着色画素を露光するためのフォトマスクセットを構成している。尚、各フォトマスクに形成する開口は、必ずしも図２に示したようなドット状である必要はなく、行方向に整列するスリット状であっても良い。スリット状の開口を採用する場合、各スリットの配置間隔は、図８の開口の列の配置間隔と同様に、部分的に間欠的かつ相補的とすれば良い。
【００４２】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板のうち、図７のＢ部分に相当する部分の拡大図である。また、図１０は、図９のＸ−Ｘラインに沿った断面図である。
【００４３】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板３もまた、領域５０ａと５０ｂとで、各色の着色層とブラックマトリクス３０との重なり幅が、上記の第１の実施形態と同じ条件を満たす。
【００４４】
図１０を参照して、まず、あるフォトマスク１０ａで露光された領域５０ａ内において、同一色（例えば、赤）の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量は一定である。同様に、緑の着色層４１Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量、青の着色層４１Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量も一定である。したがって、着色層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗａ〜Ｗｆも一定である。
【００４５】
次に、フォトマスク１０ｂで露光され、領域５０ａとの間に複数の画素列を挟んで離れて位置する領域５０ｂ内において、同一色（例えば、赤）の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量は一定である。同様に、緑の着色層４２Ｇとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量、青の着色層４２Ｂとブラックマトリクス３０との行方向の位置ずれ量も一定である。したがって、着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗｇ〜Ｗｌも一定である。
【００４６】
上記の条件に加えて、同一色（例えば、赤）の着色画素について、領域５０ａ内の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗａ（またはＷｂ）と、領域５０ｂ内の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との重なり幅Ｗｇ（またはＷｈ）との差の最大値が４μｍ以下である。緑の着色画素及び青の着色画素についても同様に、領域５０ａ内の着色層とブラックマトリクス３０との重なり幅と、領域５０ｂ内の着色層とブラックマトリクス３０との重なり幅との差の最大値（ＷｃまたはＷｄと、ＷｉまたはＷｊとの差の最大値、ＷｅまたはＷｆと、ＷｋまたはＷｌとの差の最大値）が４μｍ以下である。
【００４７】
更に、カラーフィルタ基板１の全領域において、着色層とブラックマトリクス３０との行方向における重なり幅Ｗａ〜Ｗｌの最大値は８μｍ以下である。
【００４８】
したがって、本実施形態に係るカラーフィルタ基板３を用いた液晶表示装置においても、領域毎における表示ムラの発生を効果的に抑制することができる。
【００４９】
また、カラーフィルタ基板３は、隣接するフォトマスクが重複して露光する領域を備えるため、位置ずれの影響を徐々に生じさせることができる。例えば、第１の実施形態に係るカラーフィルタ１のように、領域５０ａと５０ｂとで位置ずれ量が急激に変化するのではなく、領域５０ａと５０ｂの間に異なる位置ずれ量が混在する領域５１ａを設けることで、液晶の配向のばらつきを領域５０ａから５０ｂにかけて徐々に変化させ、液晶表示装置としてのムラの発生をより目立ちにくくすることができる。
【００５０】
（第２の実施形態の変形例）
図１１は、他の変形例に係るカラーフィルタ基板の平面図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩラインに沿った断面図である。
【００５１】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板４は、行方向（図１１の左右方向）に同一色の着色層が整列している点で、図９に示したカラーフィルタ基板１と相違する。このカラーフィルタ基板４は、図７と同様に配列したフォトマスク（ただし、開口形状及び配置は図７のフォトマスクと異なる）に対し、図の矢印方向に基板を搬送しながら複数回繰り返し露光を行って作製したものである。
【００５２】
図１１に示すように、カラーフィルタ基板４では、隣接する領域５０ａから領域５０ｂへと同一色の着色画素４０が連続して形成されている。そして、図１２に示すように、カラーフィルタ基板４では、領域５０ａ内の着色層４１Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗａ（またはＷｂ）と、領域５０ｂ内の着色層４２Ｒとブラックマトリクス３０との行方向の重なり幅Ｗｃ（またはＷｄ）との差の最大値が４μｍ以下である。青及び緑の着色画素も同じ条件を満たしている。また、重なり幅Ｗａ〜Ｗｄの最大値が８μｍ以下である。このカラーフィルタ基板４を用いた液晶表示装置においても、領域毎における表示ムラの発生を効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、カラーフィルタ基板４についても、隣接するフォトマスクが重複して露光する領域を備え、隣接する領域において位置ずれの影響を徐々に生じさせることができるため、表示装置としての使用時にムラの発生をより効果的に抑制することができる。
【００５４】
尚、上記の第１及び２の実施形態においては、ドット状の着色画素を形成しているが、これに限定されず、例えば基板搬送方向に延びるストライプ状の着色画素を形成しても良い。
【００５５】
また、上記の第１及び２の実施形態においては、１２または１４個のフォトマスクを用いて基板上に複数の領域が形成されているが、必ずしもこれらに限定されない。本発明は、２以上のフォトマスクを用いて露光を行う場合に適用可能である。
【００５６】
更に、上記の第１及び２の実施形態においては、単独のフォトマスクにより露光される領域の幅（基板搬送方向に直行する方向）が全て同じであるが、必ずしもこれらに限定されない。例えば領域の幅方向に整列する開口の数が各々異なるフォトマスクを用いて、露光される領域の幅に変動を持たせても良い。
【００５７】
更に、上記の第２の実施形態においては、異なる行のフォトマスクがオーバーラップする部分の幅が全て同じであるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、フォトマスクのオーバーラップ幅をオーバーラップ部分毎に変動させても良い。
【００５８】
更に、上記の第１及び２の実施形態においては、カラーフィルタ基板にはブラックマトリクスと着色画素が設けられているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、基板上に行列状に配列される複数の薄膜トランジスタと、行方向または列方向に延びる複数のソース配線と、ソース配線の各々と直交する方向に延びる複数のゲート配線とを有するＴＦＴ基板上に直接着色層を設けたカラーフィルタに対して本発明を適用しても良い。この場合、着色層とソース配線またはゲート配線との重なり幅が上記の条件を満たせば良い。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を具体的に実施した実施例について説明する。
【００６０】
まず、基板上にフォトリソグラフィ法により黒色顔料分散レジストにてブラックマトリクスパターン、着色層エリア周辺の帯状遮光領域、周辺ダミーパターンおよび位置合わせのためのアライメントマークを形成した。
【００６１】
次に、基板上に赤色顔料、透明樹脂およびエチレン性不飽和二重結合を有するモノマー、光重合開始剤及び重合禁止剤を含有し、かつ、波長３４０〜３８０ｎｍのレーザー照射で硬化可能な着色レジストを精密スリットコーターにて塗布した。
【００６２】
基板上のレジストへの露光は小型マスク連続露光方式により実施した。図１及び２と同様に、６版のフォトマスクを１行に並置し、残りの６版のフォトマスクを各フォトマスク間の空隙を補完し、かつ、異なる行のフォトマスクの開口形性領域同士がオーバーラップしないように後方１行に配置した。基板を矢印方向に移送しながら、基板に成膜したレジスト上にフォトマスクのストライプ状又はドット状の透過部を介して順次照射することにより、ストライプ状又はドット状の着色層パターンを順次焼き付けた。尚、フォトマスクと基板との位置合わせは、基板上のブラックマトリクスパターンとフォトマスクのパターンとの位置関係をＣＣＤカメラで画像認識することで逐次露光位置を調整して行った。各フォトマスクで露光される領域においては、同一色の着色画素とブラックマトリクスとの位置ずれ量が一定となるように、フォトマスクの開口寸法、各露光ヘッドの照射強度等を調整した。
【００６３】
その後、現像、水洗、ベーク工程を経て、赤色の着色層を形成した。以下、緑色及び青色の着色層についても同様の工程にて順次基板上に設け、着色層形成後、オーバーコート層、透明電極膜（ＩＴＯ）を設け、カラーフィルタを形成した。
【００６４】
（実施例１）
実施例１では、着色層のブラックマトリクスへの重なり幅の設計値を６．５μｍとした。作製された実施例１に係るカラーフィルタ基板では、同一色の着色層の重なり幅差の最大値Ｄｍａｘは１．２μｍであり、着色層の重なり幅の最大値Ｗｍａｘは７．６μｍであった。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、着色層のブラックマトリクスへの重なり幅の設計値を５．０μｍとした。作製された比較例１に係るカラーフィルタ基板では、同一色の着色層の重なり幅差の最大値Ｄｍａｘは４．６μｍであり、着色層の重なり幅の最大値Ｗｍａｘ７．６μｍであった。
【００６６】
（比較例２）
比較例２では、着色層のブラックマトリクスへの重なり幅の設計値を５．７５μｍとした。作製された比較例２に係るカラーフィルタ基板では、同一色の着色層の重なり幅差の最大値Ｄｍａｘは４．６μｍであり、着色層の重なり幅の最大値Ｗｍａｘ８．５μｍであった。
【００６７】
（比較例３）
比較例３では、着色層のブラックマトリクスへの重なり幅の設計値を７．２５μｍとした。作製された比較例３に係るカラーフィルタ基板では、同一色の着色層の重なり幅差の最大値Ｄｍａｘは１．３μｍであり、着色層の重なり幅の最大値Ｗｍａｘ１３．４μｍであった。
【００６８】
（比較例４）
比較例４では、着色層のブラックマトリクスへの重なり幅の設計値を８．０μｍとした。作製された比較例４に係るカラーフィルタ基板では、同一色の着色層の重なり幅差の最大値Ｄｍａｘは４．５μｍであり、着色層の重なり幅の最大値Ｗｍａｘ１２．２μｍであった。
【００６９】
実施例１及び比較例１〜４に係るカラーフィルタ基板と、貼り合わせ用の電極基板とに配向膜を印刷し、ラビング処理を行った後、シール材をパターニングしてＯＤＦ法により基板上に液晶を滴下した。その後、カラーフィルタ基板と電極基板とを貼り合わせ、ＴＮモードの液晶パネルを作製した。
【００７０】
作製した液晶パネルを偏光板で挟み、バックライト光を透過させた状態で、液晶パネルのカラーフィルタ基板と対抗電極に電圧を印加して液晶を駆動させた。そして、中間調表示における表示ムラを目視観察し、その結果を、「○：表示ムラ無し、△：僅かに表示ムラ有り、×：表示ムラ有り」で評価した。
【００７１】
【表１】
0005569772.tif 000002
【００７２】
表１より、Ｄｍａｘ及びＷｍａｘが小さくなるほど表示ムラが少なくなることが確認された。また、液晶パネルの露光ヘッド間（隣接露光領域）における目視上の表示ムラの発生を防ぐ条件としては、Ｄｍａｘが４μｍ以下、かつ、Ｗｍａｘが８μｍ以下であることが必要であると確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に組み込まれるカラーフィルタ基板に用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１〜４  カラーフィルタ基板
１０  フォトマスク
１１  開口
２０  基板
３０  ブラックマトリクス
４０  着色画素
４１、４２  着色層
５０、５１  領域
６０、６１  重なり幅
【図１】
0005569772.tif 000003
【図２】
0005569772.tif 000004
【図３】
0005569772.tif 000005
【図４】
0005569772.tif 000006
【図５】
0005569772.tif 000007
【図６】
0005569772.tif 000008
【図７】
0005569772.tif 000009
【図８】
0005569772.tif 000010
【図９】
0005569772.tif 000011
【図１０】
0005569772.tif 000012
【図１１】
0005569772.tif 000013
【図１２】
0005569772.tif 000014
【図１３】
0005569772.tif 000015
【図１４】
0005569772.tif 000016