(57)【要約】【課題】カラーフィルタと対向基板の間の変形を支えるためのスペーサの接する面積を増やすことができる、スペーサの上面の角の直角性、上面の平面性を確保するカラーフィルタを提供することを課題とする。【解決手段】感光性レジストを用いてフォトリソグラフィでスペーサ部の感光性レジストを除去するレジストパターン形成工程と、前記感光性レジスト除去部を熱硬化型レジストで埋めて熱硬化し、前記感光性レジストを除去するスペーサ形成工程を、繰り返して行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置に用い、液晶を注入するギャップを維持するスペーサを有するカラーフィルタ基板であって、
前記スペーサが熱硬化型レジストであることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記スペーサが上方視で矩形であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項３】
液晶表示装置に用い、液晶を注入するギャップを維持するスペーサを有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
前記スペーサを形成する工程が、すくなくとも、フォトリソグラフィ法により、前記スペーサとなる部分の前記感光性レジストを除去するレジストパターン形成工程と、前記感光性レジストを除去した部分に熱硬化型レジストを注入するレジスト注入工程と、熱硬化型レジストを加熱して熱硬化する硬化工程と、前記感光性レジストを除去する剥離工程と、
を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記感光性レジストとしてポジ型レジストを用いることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタのスペーサの形成に関するものであり、特に、高さの異なる２種のスペーサを形成する際に、上面の角が丸くなく、上面が平面であるスペーサを形成することができるカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、デジタルカメラやパーソナルコンピュータやテレビ等に使用されるＬＣＤパネルは、カラーフィルタと対向基板とを貼り合わせ、その間に液晶を封入することにより製造する。このＬＣＤパネル組み立ての最初の貼り合わせ工程の際には、ＣＦ基板側と対向基板側の両側から荷重を加え、両基板の間に挟まれるシール部およびスペーサを圧着して貼り合わせる。
【０００３】
スペーサは基板間ギャップ（基板間距離）を所期の大きさにするために使用されるものであるが、貼り合わせ工程の圧着時スペーサは多少弾性変形するので、実際の基板間ギャップはスペーサの弾性変形を織り込んだ値で設定される。
【０００４】
スペーサにより基板間ギャップを設定する場合、圧着時に過剰な荷重が加わることでスペーサに塑性変形や破壊が発生する危険がある。そこで、これを防ぐ方法が必要である。
【０００５】
その一つとして、スペーサ（第１スペーサと称する）に加え、第１スペーサよりも高さが低い別のスペーサ（第２スペーサと称する）を配置する方法がある。圧着時にカラーフィルタと対向基板との間に過剰な荷重が加わった際に、余分な荷重を第２スペーサに分散させ、第１スペーサへ荷重が集中して塑性変形や破壊が発生することを回避させるというものである。
【０００６】
このように第１スペーサ、第２スペーサという２種類のスペーサを有する、ＬＣＤ用カラーフィルタの断面図の例を図６中に示す。図６自体は、ＬＣＤパネルの断面模式図の例であり、カラーフィルタと対向基板が貼り合わされたものである。
【０００７】
図６のカラーフィルタでは、カラーフィルタ基板２００上にブラックマトリックス２１０および着色画素２２０Ｒ・２２０Ｇ・２２０Ｂが形成されており、その上をオーバーコート層２８０が覆っている。オーバーコート層２８０上には、第１スペーサ２３０と第２スペーサ２４０が形成されている。そして、その上側から逆向きに対向基板２５０が貼り合わされており、基板間ギャップ２７０には液晶が封入されている。対向基板上には、対向基板上にある電極、配線など２６０が形成されており、さらに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やＴＦＴ回路が形成されていることもある。
【０００８】
図５は、カラーフィルタ基板上にフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法により、高さの異なる第１スペーサ（第１フォトスペーサと称する）と第２スペーサ（第２フォトスペーサと称する）を形成するカラーフィルタの製造工程の概要を示したものである。
【０００９】
まず、オーバーコート層２０上にネガ型レジスト層１００を形成し（図５（ａ））、次に光透過部１１１、ハーフトーン部１１２、遮光部１１４を有するフォトマスク１１０を用いて、一度の露光で第１フォトスペーサ、第２フォトスペーサの露光を行い（図５（ｂ））、最後に現像して第１フォトスペーサ１２０、第２フォトスペーサ１３０が得られる（特許文献１）。
【００１０】
上記の露光に用いたフォトマスク１１０のハーフトーン部１１２は、解像度以下のパターンや、干渉膜などを用いて光線透過率を０％から１００％の間の値となる様に調整したものである。
【００１１】
フォトマスク上のハーフトーン部を透過した照射光は、フォトマスク上の開口部を通過した照射光よりも強度が弱くなる。そのためハーフトーン部として描画する部分と、開口部として描画する部分とを使い分けすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定できる（ただし、フォトレジストのネガポジ特性によっては、ハーフトーン部として描画する部分と、遮光部として描画する部分との使い分けをすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定する。）
図５で示されるように、スペーサの形成材料としてネガ型フォトレジスト（感光硬化性の樹脂材料）を使用する。露光時の照射光強度が強い部分ではフォトレジストは強く硬化し、露光時の照射光強度が弱い部分ではフォトレジストは弱く硬化する。そのため、フォトレジストを現像したとき、前記照射光強度が弱かった部分は、照射光強度が強かった部分よりも高さが低い（膜厚が薄い）パターン像となる。こうして、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定にすることにより、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成することができる。
【００１２】
あるいは、ポジ型フォトレジスト（感光溶解性の樹脂材料）を材料として使用した場合には、これと反対に、照射光強度が弱かった部分（又は遮光されていた部分）の方が高い（膜厚が厚い）パターン像となるが、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成できる点は同様である。
【００１３】
最近のＬＣＤパネルの画素の高精細化に伴い、カラーフィルタのブラックマトリックスは、より細線化するトレンドがある。このトレンドによれば、ブラックマトリックス上に形成するフォトスペーサも細線化に伴い、断面積を小さくする必要がある。しかしながら、ＬＣＤパネルにかかる応力によって液晶ギャップが変化しない様にするフォトスペーサの耐圧性は従来通りである。
【００１４】
このため、従来、断面が円形の第１フォトスペーサ、第２フォトスペーサは、より高い耐圧性が得られる様に断面を矩形とすることが検討されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４７９３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、矩形フォトスペーサにより、カラーフィルタと対向基板への接触面積の確保を行おうとしても、図５に示すように従来の特許文献１の方法では、光硬化あるいは感光溶解をもって、フォトスペーサ形状形成をしているので、光の場の影響を受け、フォトスペーサの形状において、対向基板に接する上面の角が丸くなったり、上面の中央部がへこむことがおきる。第１フォトスペーサにおいて対向基板をささえる部分が平滑でないため、接触面積が少なくなり、第２フォトスペーサにおいても、第１フォトスペーサだけで対向基板を支えきれなかった場合に沈降してきた対向基板を支える面積が少なくなり、ＬＣＤパネル組み立ての際にカラーフィルタと対向基板の間の変形を支えることが弱くなる可能性がある。
【００１７】
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、基板間ギャップの変形を抑えるため対向基板と接する面積の広いスペーサを形成する工程を含むカラーフィルタの製
造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の請求項１の発明は、液晶表示装置に用い、液晶を注入するギャップを維持するスペーサを有するカラーフィルタ基板であって、前記スペーサが熱硬化型レジストであることを特徴とするカラーフィルタ基板である。
【００１９】
本発明の請求項２の発明は、前記スペーサが上方視で矩形であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板である。
【００２０】
本発明の請求項３の発明は、液晶表示装置に用い、液晶を注入するギャップを維持するスペーサを有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記スペーサを形成する工程が、すくなくとも、フォトリソグラフィ法により、前記スペーサとなる部分の前記感光性レジストを除去するレジストパターン形成工程と、前記感光性レジストを除去した部分に熱硬化型レジストを注入するレジスト注入工程と、熱硬化型レジストを加熱して熱硬化する硬化工程と、前記感光性レジストを除去する剥離工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００２１】
本発明の請求項４の発明は、前記感光性レジストとしてポジ型レジストを用いることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
上記、製造方法により得られるスペーサ付きカラーフィルタは、基板間ギャップの変形を抑えることができて、このカラーフィルタをＬＣＤパネルに適用することでパネル面へ圧力がかった際の液晶ギャップの変形が少なくできるので、表示品質の低下のないタッチパネル機能を有する表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その１）。
【図２】本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その２）。
【図３】本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その３）。
【図４】本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その４）。
【図５】従来のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である。
【図６】カラーフィルタ付き液晶パネルの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について図１から図４を参照して説明する。図１から図４においてカラーフィルタのオーバーコート層より上の部分のみを示す。
【００２５】
第１の工程として感光性レジストを用いてフォトリソグラフィでスペーサ部の感光性レジストを除去するレジストパターン形成工程がある。ここでは、感光性レジストとして、ポジ型レジストを使用する。
【００２６】
図１は本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その１）。カラーフィルタのオーバーコート層２０の上にポジ型レジストを塗布してポジ型レジスト層３０を形成する（図１（ａ））。第１スペーサを形成したい部分の上方に、開口部１１を有するフォトマスク１０を配置する。フォトマスク１０はフォトマスク基板１３と膜面１４から構成されており、膜面１４において開口部１１を有する。開口部１１の上方視の形状は、形成したい第１スペーサの上方視形状であり、例えば矩形形状をなす。
【００２７】
フォトマスク１０上方より、露光光Ｅを照射する。開口部１１の部分のみから露光光Ｅが下方に行き、ポジ型レジスト層３０において開口部１１の下方の部分に照射される。露光光Ｅが照射された部分は、溶解性を持ち、ポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分３１を形成する（図１（ｂ））。
【００２８】
オーバーコート層２０に露光されたポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分３１を有するポジ型レジスト層３０に対して現像を行うと、レジスト層３０においてポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分３１が溶解して剥離される（図１（ｃ））。
【００２９】
第２の工程として前記感光性レジスト除去部を熱硬化型レジストで埋めるレジスト注入工程と、第３の工程として熱硬化型レジストを過熱して熱硬化する硬化工程と、第４の工程として前記感光性レジストを除去してスペーサを形成する剥離工程がある。
【００３０】
図２は本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その２）。オーバーコート層２０の上にポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分３１が剥離されたポジ型レジスト層３０を有するカラーフィルタに、上方から、熱硬化型レジストを塗布し、熱硬化型レジスト層４０（図２（ｄ））が形成される。
【００３１】
上記のものを、オーブンに投入し、熱硬化型レジスト層４０を熱硬化させる（図２（ｅ））。
【００３２】
上記のものを、現像液または剥離液に浸潤させ、ポジ型レジスト層３０を剥離する。オーバーコート層２０上に熱硬化型レジストで形成された第１スペーサ５０が形成される（図２（ｆ））。
【００３３】
第５の工程として感光性レジストを用いてフォトリソグラフィでスペーサ部の感光性レジストを除去するレジストパターン形成工程を再び行う。ここでも、感光性レジストとして、ポジ型レジストを使用する。
【００３４】
図３は本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その３）。カラーフィルタのオーバーコート層２０の上に第１スペーサ５０が形成されたものに、ポジ型レジストを塗布してポジ型レジスト層６０を形成する（図３（ｇ））。第２スペーサを形成したい部分の上方に、開口部７１を有するフォトマスク７０を配置する。フォトマスク７０はフォトマスク基板７３と膜面７４から構成されており、膜面７４において開口部７１を有する。開口部７１の上方視の形状は、形成したい第２スペーサの上方視形状であり、例えば矩形形状である。
【００３５】
フォトマスク７０上方より、露光光Ｅを照射する。開口部１１の部分のみから露光光Ｅが下方に行き、ポジ型レジスト層６０において開口部７１の下方の部分に照射される。露光光Ｅが照射された部分は、溶解性を持ち、ポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分６１を形成する（図３（ｈ））。
【００３６】
オーバーコート層２０に露光されたポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分６１を有するポジ型レジスト層６０に対して現像を行うと、レジスト層６０においてポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分３１が溶解して剥離される（図３（ｉ））。
【００３７】
第６の工程として前記感光性レジスト除去部を熱硬化型レジストで埋めるレジスト注入工程と、第７の工程として熱硬化型レジストを過熱して熱硬化する硬化工程と、第８の工程として前記感光性レジストを除去してスペーサを形成する剥離工程がある。
【００３８】
図４は本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である（その４）。オーバーコート層２０の上にポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分６１が剥離されたポジ型レジスト層６０を有するカラーフィルタに、上方から、熱硬化型レジストを塗布し、熱硬化型レジスト層８０（図４（ｊ））が形成される。
【００３９】
上記のものを、オーブンに投入し、熱硬化型レジスト層８０を熱硬化させる（図４（ｋ））。
【００４０】
上記のものを、現像液または剥離液に浸潤させ、ポジ型レジスト層６０を剥離する。オーバーコート層２０上に熱硬化型レジストで形成された第２スペーサ９０が形成される（図４（ｌ））。
【００４１】
この方法により、上面の角が丸くない、上面が平滑化された第１スペーサと第２スペーサを形成することができた。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・フォトマスク
１１・・・開口部
１３・・・フォトマスク基板
１４・・・膜面
２０・・・オーバーコート層
３０・・・ポジ型レジスト層
３１・・・ポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分
４０・・・熱硬化レジスト層
５０・・・第１スペーサ
６０・・・ポジ型レジスト層
６１・・・ポジ型レジスト層溶剤溶解可能部分
７０・・・フォトマスク
７１・・・開口部
７３・・・フォトマスク基板
７４・・・膜面
８０・・・熱硬化型レジスト層
９０・・・第２スペーサ
１００・・・ネガ型レジスト層
１０１・・・ネガ型レジスト層硬化部分
１０２・・・ネガ型レジスト層硬化部分
１１０・・・フォトマスク
１１１・・・開口部
１１２・・・ハーフトーン部
１１３・・・フォトマスク基板
１１４・・・遮光部
１２０・・・第１フォトスペーサ
１３０・・・第２フォトスペーサ
２００・・・カラーフィルタ基板
２１０・・・ブラックマトリックス
２２０Ｒ、２２０Ｇ、２２０Ｂ・・・着色画素
２３０・・・第１スペーサ
２４０・・・第２スペーサ
２５０・・・対向基板
２６０・・・対向基板上にある電極、配線など
２７０・・・基板間ギャップ（セルギャップ。液晶を封入する。）
２８０・・・オーバーコート層
Ｅ・・・露光光
【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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