(57)【要約】【課題】通常の透明樹脂感光層を近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光して柱状スペーサーを形成する際に使用する段差付フォトマスク及び段差付フォトマスクを使って全領域にわたって柱状スペーサーの高さを均一に形成したカラーフィルタ基板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、遮光額縁層２１ａと、複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層３０と、透明電極層４１と、柱状スペーサー５１ａ及びダミー柱状スペーサー５１ｂとが形成されており、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域上に形成された柱状スペーサー５１ａの上部と、透明基板１１周辺部に形成されたダミー柱状スペーサー５１ｂの上部とが同じ高さになるようにしてある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層と、柱状スペーサーとが形成されてなるカラーフィルタ基板の柱状スペーサーを近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光する際に使用するフォトマスクであって、前記フォマスクとカラーフィルタ基板との間の露光ギャップを変えるために、フォトマスクを形成するための透明基板の厚さを部分的に変えたことを特徴とする段差付フォトマスク。
【請求項２】
透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層と、柱状スペーサーとが形成されたカラーフィルタ基板において、前記着色フィルタ層からなるメインパターン領域上の柱状スペーサーの高さと前記透明基板周辺部のダミー柱状スペーサーの高さを変えたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記着色フィルタ層からなるメインパターン領域上の柱状スペーサーと前記透明基板周辺部のダミー柱状スペーサーの上部位置が揃っていることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項４】
少なくとも以下の工程を具備することを特徴とする請求項２または３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（ａ）透明基板上にブラックマトリクス、遮光額縁層を形成すする工程。
（ｂ）複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層を形成する工程。
（ｃ）透明電極層を形成する工程。
（ｄ）請求項１に記載の段差付フォトマスクを使って、近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光し、現像処理等を行って柱状スペーサーを形成する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ基板の柱状スペーサーを近接露光法（プロキシミティー）にてパターン露光する際に使用するフォトマスク段差付フォトマスクと、着色フィルタ層からなるメインパターン領域上の柱状スペーサーの高さと透明基板周辺部のダミー柱状スペーサーの高さを変えて柱状スペーサーの上部位置を揃えたカラーフィルタ基板と、段差付フォトマスクを用いて柱状スペーサーを作製するカラーフィルタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型カラーテレビ、ノートパソコン、携帯用電子機器の増加に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイパネルの需要の増加はめざましいものがある。
一般に、液晶表示ディスプレイパネルにおいて、現在最も広く使用されている液晶セル駆動方式は、ＴＮ（ねじれネマティック）方式とＳＴＮ（超ねじれネマティック）方式による縦電界駆動型であり、近年、横電界駆動型（ＩＰＳ）による液晶セル駆動方式の開発も進んでいる。
【０００３】
カラー液晶ディスプレイパネルに用いられるカラーフィルタ基板は、透明基板上に、ブラックマトリックス、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタからなる着色フィルタ層、透明電極層及び柱状スペーサーが形成されたものである。
【０００４】
以下カラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
図７（ａ）〜（ｆ）は、カラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す模式構成断面図である。
まず、透明基板１１上にアクリル系樹脂にカーボンブラックを分散した黒色の感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層２１を形成し（図７（ａ）参照）、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａを形成する（図７（ｂ）参照）。
【０００５】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、ジアントラキノン系顔料）を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａが形成された透明基板上に塗布し、赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色フィルタ３１Ｒを形成する（図７（ｃ）参照）。
【０００６】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニングリーン系顔料）を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光額縁層２１ａ及び赤色フィルタ３１Ｒが形成された透明基板上に塗布し、緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色フィルタ３１Ｇを形成する。
【０００７】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニンブルー系顔料）を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光額縁層２１ａ、赤色フィルタ３１Ｒ及び緑色フィルタ３１Ｇが形成された透明基板上に塗布し、青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色フィルタ３１Ｂを形成し、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａが形成された透明基板上に赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ及び緑色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０を形成する（図７（ｄ）参照）。
【０００８】
次に、着色フィルタ層３０、遮光額縁層２１ａ及び透明基板１１上にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明電極層４１を形成する（図７（ｅ）参照）。
【０００９】
さらに、アクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂溶液をスピンナーで塗布し、透明樹脂感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、加熱硬化して柱状スペーサー６１ａ及びダミー柱状スペーサー６１ｂを形成し、ブラックマトリクス２１ｂ、遮光額縁層２１ａ、着色フィルタ層３０、透明電極層４１、柱状スペーサー６１ａ及びダミー柱状スペーサー６１ｂが形成されたカラーフィルタ基板２００を得ることができる（図７（ｆ）参照）。
【００１０】
上記透明樹脂感光層を形成して、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って上記柱状スペーサー６１ａ及びダミー柱状スペーサー６１ｂを形成する方法では、着色フィルタ層３０と透明基板１１周辺部に形成される透明樹脂感光層はほぼ一定の厚さになるので、着色フィルタ層３０及び透明基板１１上に形成される柱状スペーサー６１ａとダミー柱状スペーサー６１ｂの高さはほぼ同じとなり、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域の柱状スペーサー６１ａを基準にすると、透明基板１１周辺部のダミー柱状スペーサー６１ｂの上部の位置はδdだけ低くなる（図８参照）。
【００１１】
このカラーフィルタ基板２００と対向基板（ＴＦＴ基板）９０とを貼り合わせて周辺部をシールしてパネル化すると、図９に示すように、対向基板（ＴＦＴ基板）９０はカラーフィルタ基板２００の端部で曲げられるため、貼り合わせ時のセルギャップが着色フィルタ層３０の端部（Ａ部）で狭く、セルギャップの均一性が悪化し、液晶注入の際に時間を要する等の問題を有している。
【００１２】
柱状スペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタ基板と対向基板とを貼り合わせしてパネル化した際、カラーフィルタ基板と対向基板のギャップの不均一性と対向基板の表層に損傷を与えたりするのを防止するために、柱状スペーサーの押し込み変形率を適性なものにしたカラーフィルタ基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これは、柱状スペーサーに使用する樹脂の押し込み変形率をある範囲に設定したものである。
【特許文献１】特願２００１−１５９７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、通常の透明樹脂感光層を近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光して柱状スペーサーを形成する際に使用する段差付フォトマスク及び段差付フォトマスクを使って全領域にわたって柱状スペーサーの高さを均一に形成したカラーフィルタ基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、透明基板上にすくなくとも複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層と、柱状スペーサーとが形成されてなるカラーフィルタ基板の柱状スペーサーを近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光する際に使用するフォトマスクであって、前記フォマスクとカラーフィルタ基板との間の露光ギャップを変えるために、フォマスクを形成するための透明基板の厚さを部分的に変えたことを特徴とする段差付フォトマスクとしたものである。
【００１５】
また、請求項２においては、透明基板上にブラックマトリクスと、複数の着色フィルタ
からなる着色フィルタ層と、柱状スペーサーとが形成されたカラーフィルタ基板において、前記着色フィルタ層からなるメインパターン領域上の柱状スペーサーの高さと前記透明基板周辺部のダミー柱状スペーサーの高さを変えたことを特徴とするカラーフィルタ基板としたものである。
【００１６】
また、請求項３においては、前記着色フィルタ層からなるメインパターン領域上の柱状スペーサーと前記透明基板周辺部のダミー柱状スペーサーの上部位置が揃っていることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１７】
さらにまた、請求項４においては、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とする請求項２または３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。
（ａ）透明基板上にブラックマトリクス、遮光額縁層を形成すする工程。
（ｂ）複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層を形成する工程。
（ｃ）透明電極層を形成する工程。
（ｄ）請求項１に記載の段差付フォトマスクを使って、近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光し、現像処理等を行って柱状スペーサーを形成する工程。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のカラーフィルタ基板は、着色フィルタ層からなるメインパターン領域上に設けた柱状スペーサーとカラーフィルタ基板周辺部に設けたダミー柱状スペーサーの上部位置が揃っているため、対向基板（ＴＦＴ基板）と貼り合わせしてパネル化した場合のパネルギャップを均一化でき、液晶注入効率を向上でき、高品位の液晶パネルを得ることができる。
また、本発明の段差付マスクを用いて近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光し、柱状スペーサーを形成するため、着色フィルタ層からなるメインパターン領域上に設けた柱状スペーサーとカラーフィルタ基板周辺部に設けたダミー柱状スペーサーの上部位置を揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
請求項１に係る本発明の段差付フォトマスクは、図１に示すように、部分的に基板厚の異なる透明基板領域７１ａを有する透明基板７１上に柱状スペーサー形成用パターン７２ａ及び７２ｂを設けたもので、この透明基板７１の基板厚差（ｄ1−ｄ2）を近接露光（プロキシミティー）法にてパターン露光を行う際の露光ギャップとして利用しようとするものである。
【００２０】
以下本発明の段差付フォトマスクの作製方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｆ）及び図４（ｇ）〜（ｈ）は、本発明の段差付フォトマスクの製造方法の一実施例を示す部分模式構成断面図である。
まず、ガラス基板等からなる所定厚の透明基板７１を準備する（図３(ａ)参照）。
透明基板７１としては、低膨張ガラス、石英ガラス等のガラス基板が利用できる。
次に、スピンコート法等により耐酸性のレジストを塗布し、レジスト層８１を形成する（図３(ｂ)参照）。
【００２１】
次に、レジスト層８１に所定のマスクを使ってパターン露光、現像処理等のパターニング処理を行って、透明基板７１の所定位置にレジストパターン８１ａを形成する（図３(ｃ)参照）。
【００２２】
次に、レジストパターン８１ａをマスクにして弗酸を主成分とするエッチング液にて透明基板７１をエッチングして、基板厚ｄ2の基板厚の異なる透明基板領域７１ａを形成し
、レジストパターン８１ａを専用の剥離液で除去して、透明基板７１の所定位置に基板厚ｄ2の基板厚の異なる透明基板領域７１ａが形成された段差付透明基板を作製する（図３(ｄ)参照）。
【００２３】
次に、段差付透明基板の加工面にスパッタリング等により、酸化クロム膜、クロム膜
及び酸化クロム膜からなる遮光層７２を形成する（図３(ｅ)参照）。
【００２４】
次に、遮光層７２上にスピンコート法等によりレジストを塗布し、レジスト層８２を形成し（図３(ｆ)参照）、電子ビーム描画装置にてパターン描画、現像処理等のパターニング処理を行って、遮光層７２上にレジストパターン８２ａを形成する（図４(ｇ)参照）。電子ビーム露光では、基板厚の異なる領域に形成されたレジスト層をパターン露光する際、露光面の位置（フォーカス）調整を比較的容易に行うことができる。
【００２５】
レジストパターン８２ａをマスクにして専用のエッチング液にて遮光層７２をエッチングし、レジストパターン８２ａを専用の剥離液で除去して、段差付透明基板の遮光層７２の所定位置に開口部７２ａ及び開口部７２ｂが形成された本発明の段差付フォトマスク７０を得る（図４(ｈ)参照）。
【００２６】
請求項２または３に係る本発明のカラーフィルタ基板１００は、図２に示すように、透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、遮光額縁層２１ａと、複数の着色フィルタからなる着色フィルタ層３０と、透明電極層４１と、柱状スペーサー５１ａ及びダミー柱状スペーサー５１ｂとが形成されており、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域上に形成された柱状スペーサー５１ａの上部と、透明基板１１周辺部に形成されたダミー柱状スペーサー５１ｂの上部とが同じ高さになるようにしてある。
これは、本発明のカラーフィルタ基板と対向基板（ＴＦＴ基板）とをパネル化した場合着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域と透明基板１１周辺部とを含めて、パネルギャップを均一化することができ、液晶注入に要する時間を短縮できる。
【００２７】
以下本発明のカラーフィルタ基板１００の作製方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｆ）及び図６（ｇ）〜（ｉ）は、本発明のカラーフィルタ基板１００の製造方法の一実施例を示す部分模式構成断面図である。
まず、透明基板１１上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等を分散した黒色の感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層２１を形成し（図５（ａ）参照）、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａを形成する（図５（ｂ）参照）。
ここで、透明基板１１としては、低膨張ガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板及びプラスチックフィルム等が利用できる。
【００２８】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、ジアントラキノン系顔料）を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａが形成された透明基板１１上に塗布し、赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色フィルタ３１Ｒを形成する（図５（ｃ）参照）。
【００２９】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニングリーン系顔料）を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光額縁層２１ａ及び赤色フィルタ３１Ｒが形成された透明基板上に塗布し、緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色フィルタ３１Ｇを形成する（図５（ｄ）参照）。
【００３０】
次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニンブルー系顔料）を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光額縁層２１ａ、赤色フィルタ３１Ｒ及び緑色フィルタ３１Ｇが形成された透明基板上に塗布し、青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色フィルタ３１Ｂを形成し、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光額縁層２１ａが形成された透明基板上に赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ及び緑色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０を形成する（図５（ｅ）参照）。
【００３１】
次に、酸化インジウム錫系の合金ターゲットを用いてスパッタリングして、着色フィルタ層３０、遮光額縁層２１ａ及び透明基板１１上に酸化インジウム錫膜からなる所定厚の透明電極層４１を形成する（図５（ｆ）参照）。
透明電極層４１の膜厚としては１４００Å前後である。
【００３２】
次に、アクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂溶液をスピンナーで塗布し、透明樹脂感光層５１を形成する（図６（ｇ）参照）。
ここで、透明樹脂感光層５１の膜厚は、着色フィルタ層３０のメインパターン領域の膜厚ｔaと透明基板１１周辺部の膜厚ｔbとはほぼ同じ厚さになるため、透明基板１１周辺部に形成するダミー柱状スペーサーの高さが確保できる膜厚として、３〜５μｍの範囲に設定する。
【００３３】
次に、近接露光（プロキシミティー）装置（ＴＭＥ−９５０Ｐ：トプコン製）に透明樹脂感光層５１が形成されたカラーフィルタ基板と上記段差付フォトマスク７０をセットして（図６（ｈ）参照）、露光ギャップを調整した後ＵＶ光でパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行い、加熱硬化して柱状スペーサー５１ａ及びダミー柱状スペーサー５１ｂを形成し、透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、遮光額縁層２１ａと、赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ及び緑色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０と、透明電極層４１と、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域に柱状スペーサー５１ａと、透明基板１１周辺部にダミー柱状スペーサー５１ｂとが形成されたカラーフィルタ基板１００を得る（図６（ｉ）参照）。
【００３４】
ここで、透明基板１１周辺部に形成された透明樹脂感光層５１と段差付フォトマスク７０の開口部７２ｂとの露光ギャップを近接露光（プロキシミティー）法で一般的に用いられている標準ギャップに設定して、透明樹脂感光層５１の膜厚とほぼ同じ厚みのダミー柱状スペーサー５１ｂを形成する。
一方、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域の透明樹脂感光層５１と段差付フォトマスク７０の開口部７２ａとの露光ギャップは標準ギャップより大きく設定し、露光光の回折（廻りこみ）によるパターンのボケを利用して、透明樹脂感光層５１の膜厚よりも薄い柱状スペーサー５１ａを形成する。
この方式の近接露光（プロキシミティー）法にて作製する柱状スペーサー５１ａの高さは、ダミー柱状スペーサー５１ｂよりも１〜２μｍ程低い値になる。
【００３５】
上記本発明のカラーフィルタ基板１００と対向基板（ＴＦＴ基板）とをパネル化することにより、着色フィルタ層３０からなるメインパターン領域と透明基板１１周辺部とを含めて、パネルギャップを均一化でき、液晶注入に要する時間を短縮するこができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の段差付フォトマスクの一実施例を示す部分模式構成断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ基板の一実施例を示す部分模式構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の段差付フォトマスクの製造方法の工程の一部を示す部分模式構成断面図である。
【図４】（ｇ）〜（ｈ）は、本発明の段差付フォトマスクの製造方法の工程の一部を示す部分模式構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程の一部を示す部分模式構成断面図である。
【図６】（ｇ）〜（ｉ）は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程の一部を示す部分模式構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、従来のカラーフィルタ基板の製造方法の工程を示す部分模式構成断面図である。
【図８】従来のカラーフィルタ基板の柱状スペーサーとダミー柱状スペーサーとの関係を示す説明図である。
【図９】従来のカラーフィルタ基板と対向基板（ＴＦＴ基板）を貼り合わせてパネル化した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１、７１……透明基板
７１ａ……基板厚の異なる透明基板領域
２１……遮光層
２１ａ……遮光額縁層
２１ｂ……ブラックマトリクス
３０……着色フィルタ層
３１Ｒ……赤色フィルタ
３１Ｇ……緑色フィルタ
３１Ｂ……青色フィルタ
４１……透明電極層
５１……透明感光性樹脂層
５１ａ、６１ａ……柱状スペーサー
５１ｂ、６１ｂ……ダミー柱状スペーサー
７０……段差付フォトマスク
７２……遮光層
７２ａ、７２ｂ……開口部
８１、８２……レジスト層
８１ａ、８２ａ……レジストパターン
９０……対向基板（ＴＦＴ基板）
１００、２００……カラーフィルタ基板
ｔa……透明基板周辺部の透明感光性樹脂層の膜厚
ｔb……着色フィルタ層からなるメインパターン領域の透明感光性樹脂層の膜厚
ｄ1……透明基板７１の板厚
ｄ2……基板厚の異なる透明基板領域７１ａの板厚
δd……柱状スペーサーとダミー柱状スペーサーとの高さの差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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