(57)【要約】【課題】小型マスク露光方式を用いて、表示画面領域外の任意の位置にダミー積層フォトスペーサを配置できるカラーフィルタの製造方法と、それによって作製されたカラーフィルタを提供する。【解決手段】ガラス基板上に、少なくとも３レイヤー以上の着色画素と、少なくとも１レイヤー以上の着色パターンを含む積層フォトスペーサを設けるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素と前記積層スペーサとを小型マスク連続露光方式を用いて形成する。前記積層フォトスペーサを形成する際に、積層フォトスペーサ形成用レジスト上の積層フォトスペーサを不要とする部分に、インクジェット法または印刷法を用いて形成された遮光パターンを配置してマスキングし、その後基板を全面露光し、その後、前記遮光パターンと遮光パターン部分の未露光の積層フォトスペーサ形成用レジストを除去する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に、少なくとも３レイヤー以上の着色画素と、少なくとも１レイヤー以上の着色パターンを含む積層フォトスペーサを設けるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素と前記積層スペーサとを小型マスク露光方式を用いて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２】
前記積層フォトスペーサを形成する際に、積層フォトスペーサ形成用レジスト上の積層フォトスペーサを不要とする部分に、インクジェット法または印刷法を用いて形成された遮光パターンを配置してマスキングし、その後基板を全面露光し、その後、前記遮光パターンと遮光パターン部分の未露光の積層フォトスペーサ形成用レジストを除去することを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載するカラーフィルタの製造方法によって作製された、前記積層フォトスペーサが前記ガラス基板のパネル表示部画素領域内とパネル表示部画素領域外に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項４】
複数種の前記積層フォトスペーサが、任意の位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載するカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型基板に対して小型マスク露光方式を用いたカラーフィルタの製造方法と、それによって作製されたカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタの製造工程は、一般に、感光性樹脂に顔料や染料などの着色剤を分散混入した着色感光性樹脂や透明な感光性樹脂を、ガラス基板上に、スピンコート法あるいはスピンレスコート法で均一厚さに塗布し、余剰の溶剤を乾燥除去したあと、フォトリソグラフ法によりこのレジスト膜に対して所望形状のフォトマスクを介して、プロキシミティ露光（近接露光）などで超高圧水銀灯を使用して活性エネルギー線を照射し、硬化(ネガ型)またはアルカリ溶解度を高め(ポジ型)、アルカリ溶液などで溶解する部分を除去することにより現像してポストベークを施す操作を、必要数だけ繰り返すことにより行われる。
【０００３】
従来、前記感光性樹脂領域を露光する露光装置としては、矩形のガラス基板の表面全体に光を照射可能な照明光学系を有し、ガラス基板との間にマスクパターンが露光される、または露光された領域を遮蔽するマスクを配置して、一括露光するものが知られていた。前記したプロキシミティ露光方式は、一般に、光源として超高圧水銀灯を使用し、フライアイレンズで照度ムラを一様にした照明光を、コリメーターレンズにより平行光に変換する。マスクと基板は、数十μｍから数百μｍの間隙を持って配置されている。マスクの上から平行光を照射し、マスクのパターンを基板上に転写する。このように、プロキシミティ露光方式では、投影光学系を使用する必要が無く、装置構成としては非常にシンプルであるために、装置価格が安い、また、１ショットでマスクと同じ基板面積が露光できるので、基板の寸法に対応したマスクを用いればタクトが短い利点を有している。
【０００４】
しかしながら、液晶パネルを構成しているカラーフィルタ基板およびＴＦＴ（Ｔｈｉｎ
Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板の大型化に伴い、最近では第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、第８世代（２１６０ｍｍ×２４００ｍｍ）、あるいは第１０世代（２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）と呼ばれる様にガラス基板は年々大型化し、画素形成のためのフォトマスクも大型化を余儀なくされ、前記した一括露光装置では、照明光学系およびマスクが大きくなりコストが高くなるだけでなく、エネルギー効率が悪く、材料技術的にも対応が困難となっている。その中でも、カラーフィルタの製造コストの低減のために、フォトマスクのコストを低減させることが課題とされていた。
【０００５】
そこで、フォトマスクの製造コストを低減するための方式として、例えば特許文献１には、光源にレーザを用い、画像データに基づいて光を変調しながら相対走査することで２次元画像の形成を行うマスクレス露光方式が開示されている。この方式は、高価なフォトマスクを使用せずに画素を形成できるため、大幅なコストダウンが期待できる。しかし、マスクレス露光方式では、露光に使用される空間変調素子とレーザに適した感光性樹脂組成物の開発が難しく、例えば特許文献１に記載の方法では、酸素遮断膜を設け、露光時の感度を向上させる必要がある等、コストダウン要求の厳しい大型基板のカラーフィルタに適用するには課題が多いのが実情である。
【０００６】
また、特許文献２および特許文献３には、小型マスクパターンを介した露光光を、一定方向に搬送された被露光基板上でスキャンニングさせ、複数の露光領域がフォトマスクの
下側を順次通過するのに同期してシャッターで露光光の照射及び遮断を切り替えることにより、ストライプパターンあるいはドットパターンを焼き付ける露光方法（以下、小型マスク露光方式と称する）の技術が開示されている。
【０００７】
この小型マスク露光方式では、従来の着色感光性樹脂や透明感光性樹脂が塗布された被露光基板を用いて、ＹＡＧレーザーのような点滅光源を用い、スキャン露光中にマスク上方に設けられたシャッター（ブラインドシャッター）を被露光基板の搬送と同期させながら開閉することにより、露光領域と非露光領域とを分割している。この小型マスク露光方式では、マスクの大きさを従来の露光方式に比べて大幅に縮小することが可能であるが、マスク上に描画されたパターンを繰り返し焼き付けるため、基本的には同じパターンを繰り返し形成することになる。
【０００８】
一般的に、カラーフィルタに配置されるフォトスペーサ（ＰＳ：Ｐｈｏｔｏ  Ｓｐａｃｅｒ）は、表示画面領域外の、例えば、ブラックマトリックス（ＢＭと称する）額縁上や、パネル間ガラス上にも配置される。これらは、パネルの貼り合わせ工程にて、パネル周辺のフォトスペーサが潰れすぎないようにする役割を持っている。パネル外側の張り合わせギャップを保持し、パネル外周辺部のセルギャップを安定化させる役割を持っているこれらのフォトスペーサはダミーＰＳと呼ばれる。ダミーＰＳの配置パターンは、表示画素エリアのように等ピッチで配列されていないケースが多く、例えば、額縁外周のガラス上ダミーＰＳは、パネル製造工程で必要なアライメントマーク類と干渉しないように配置されている。しかし、前述の通り、小型マスク露光方式では、繰り返しピッチでパターンが配置されていることが前提条件となっているため、ダミーＰＳを形成できるエリアに制限が生じてしまい、パネル製造工程で不具合となる懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１２３１号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１３１７号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した問題点を解決するために為されたもので、小型マスク露光方式を用いて、表示画面領域外の任意の位置にダミー積層フォトスペーサを配置できるカラーフィルタの製造方法と、それによって作製されたカラーフィルタを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、ガラス基板上に、少なくとも３レイヤー以上の着色画素と、少なくとも１レイヤー以上の着色パターンを含む積層フォトスペーサを設けるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素と前記積層スペーサとを小型マスク露光方式を用いて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。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記積層フォトスペーサを形成する際に、積層フォトスペーサ形成用レジスト上の積層フォトスペーサを不要とする部分に、インクジェット法または印刷法を用いて形成された遮光パターンを配置してマスキングし、その後基板を全面露光し、その後、前記遮光パターンと遮光パターン部分の未露光の積層フォトスペーサ形成用レジストを除去することを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタの製造方法である。
【００１３】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載するカラーフィルタの製造方法によって作製された、前記積層フォトスペーサが前記ガラス基板のパネル表示部画素領域内とパネル表示部画素領域外に形成されていることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係る発明は、複数種の前記積層フォトスペーサが、任意の位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載するカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
従来の、小型マスク露光方式では、パターン配置領域を細かく区切ってパターニングできないという設計上の制約が大きかったが、本発明のカラーフィルタの製造方法により、任意の位置に小型マスク露光方式でパターンを形成することが可能となる。そのため、本発明のカラーフィルタは、表示画面領域外の任意の位置にダミー積層フォトスペーサを配置でき、パネル貼り合わせ工程にて、安定したセルギャップを得ることが可能となる。つまり、本発明によって、低コストで且つ設計自由度の高い積層フォトスペーサ付カラーフィルタの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】小型マスク露光方式を斜視で見た概略説明図。
【図２】従来のカラーフィルタ設計でのダミー積層ＰＳ配置エリアの平面説明図。
【図３】本発明の一実施形態に係るダミー積層ＰＳ製造のＢＭ基板の部分平面説明図。
【図４】本発明の一実施形態に係るダミー積層ＰＳ製造のレジスト塗布の部分平面説明図。
【図５】本発明の一実施形態に係るダミー積層ＰＳ製造のマスキングの部分平面説明図。
【図６】本発明の一実施形態に係るダミー積層ＰＳ製造の露光の部分平面説明図。
【図７】本発明の一実施形態に係るフォトマスクの配置の平面説明図。
【図８】本発明の一実施形態に係るダミー積層ＰＳ製造の現像の部分平面説明図。
【図９】本発明の一実施形態に係る完成したダミー積層ＰＳ配置エリアの部分平面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のカラーフィルタの製造方法によるカラーフィルタを、一実施形態に基づいて以下に説明する。 
【００１８】
従来の、小型マスク露光方式では、パターン配置領域を細かく区切ってパターニングできないという設計上の制約が大きかったため、図２に示すように、ガラス基板に面付けされた画素表示領域１の間のダミー積層ＰＳ配置部２のダミー積層ＰＳ３は一定のピッチで配置されている。
【００１９】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも、ガラス基板上に予めブラックマト
リックス（ＢＭ）パターンが形成してあるＢＭ基板４上に、着色感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を塗布する塗布工程と、ダミーＰＳを形成したくない部分に遮光性材料を適用して遮光するマスキング工程と、この基板上の感光性樹脂層全面を小型マスク露光方式でパターン露光し硬化させる露光工程と、感光性樹脂層の未露光（未硬化）部分を除去し露光後の感光性樹脂層を現像する現像工程と、現像後の感光性樹脂層を熱硬化させる焼成工程とから成り、この工程をこの順序で複数回繰り返すことで、少なくとも３レイヤー以上の着色画素と少なくとも１レイヤー以上の着色パターンを含む積層フォトスペーサが形成される。フィルタセグメントは、赤、緑、青、黄、オレンジおよびシアンからなる群から選ぶことができる。これを液晶用とする場合は、必要に応じてＩＴＯ等の透明導電層をスパッタリングにて膜付け処理し、さらにフォトスペーサおよびダミーＰＳを形成し、配向膜層を順次積層してカラーフィルタ基板とする。例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介して、液晶表示装置を構成する。
【００２０】
はじめに、ガラス基板上に、一般的なフォトリソグラフィー法を用いて、黒色顔料分散レジストにてブラックマトリクス（ＢＭ）パターン、表示部画素領域周辺の帯状遮光領域（ＢＭ額縁）５、及び周辺ダミーパターンとアライメントマークを形成して、図３に示すように、ＢＭ基板４を作製する。
【００２１】
カラーフィルタの透明基板には、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。中でもガラス基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。
【００２２】
次に、図４に示すように、ＢＭ形成済みのＢＭ基板４に、赤色レジスト６を塗布し、乾燥を行う。感光性樹脂着色組成物の塗布工程では、スリットダイコーター、スピンコーター等、公知の塗工装置を用いて均一に塗工する。その後、溶剤成分を除去するため必要に応じて、減圧乾燥処理やプリベーク処理を施す。
【００２３】
次に、図５に示すように、ダミー積層ＰＳを形成したくない部分を遮光パターン７でマスキングして遮光する。遮光材料にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）樹脂等の、水溶性のある樹脂に、カーボンブラック等の遮光性のある材料を混合したものを使用する。下地に塗布してあるレジストにダメージを与えないため、水性材料が望ましい。
【００２４】
この遮光パターン７のマスキング方式としては、インクジェット方式や印刷法等により、所望する部分にのみ選択的に遮光性材料を適用することでマスキングする。なお、ここで使用するインクジェット装置は、カラーフィルタの着色画素作製に使用されているようなミクロンレベルの高精度のものは必要なく、サブミリレベルのもので十分である。また、スキャン直交方向の吐出ピッチも可変である必要がない為、装置費用は比較的低く抑えることができる。
【００２５】
次に、図１に示すような小型マスク連続露光装置を用いて、図６に示すように、基板全面に露光を行う。この全面露光基板８では、遮光パターン７下の赤色レジスト６層には光が届かないため、ダミー積層ＰＳ配置部２と画素表示領域１の赤色レジストのみが露光される。
【００２６】
基板全面露光に用いる露光用のフォトマスクは、例えば、図７に示すように、露光パターン（イ）を有する、被露光基板であるガラス基板と比較して小さいフォトマスク（ロ）６版を等しいピッチで横一列に並べ、このフォトマスク間の空隙を補完する形で、同様に６版のフォトマスクを後方に配置することにより、合計１２版配置されている。被露光基板が縦方向（ハ）に搬送されることで、フォトマスクを介した露光光が、被露光基板に照射される。
【００２７】
フォトマスク（ロ）の露光パターン（イ）には，ストライプ状ドットのスリット又はドット状の孔が形成されており、このスリットを介した露光光が被露光基板に照射されることにより、ストライプ状又はドット状の画素パターンが形成される。尚、露光位置の合わせについては、フォトマスクに配されたパターンと被露光基板のＢＭパターンをＣＣＤカメラにて読み取ることにより、その位置関係を監視しながら、逐次露光位置を調整してスキャン露光を行う仕組みとなっている。
【００２８】
以上の露光プロセスを経た後に、図８に示すように、アルカリ現像等により、遮光パターン７と赤色レジスト６を同時に溶解現像させて除去する。また、アルカリ現像前に水洗処理等を行い、遮光パターン７のみを予め除去してもよい。その後焼成を行い、赤色画素層のパターニングが完了する。現像は、従来公知の現像方法により、感光性樹脂層の未露光部分を除去する。未露光部分の除去に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。また、現像後加熱処理を施して熱硬化させる工程を設ける。加熱方法としてはコンベクションオーブン、ホットプレート、ハロゲンヒータ、ＩＲオーブンによる加熱等が利用できる。
【００２９】
緑色画素層及び青色画素層等の他色のレイヤーについても、前記した赤色画素層と同様の要領でパターニングを行う。その後に、必要に応じて、透明電極膜（ＩＴＯ）をスパッタリングにて膜付け処理する。
【００３０】
次に、フォトスペーサおよびダミー積層ＰＳを形成する。図９に示すように、従来は表示画素部と同じパターンが連続的に形成されるため、余分なパターンが形成されるが、本発明によれば、現行設計と同等の高さを持つダミー積層ＰＳ３を必要な部分にのみ形成することができる。
【００３１】
このようにして、小型マスク露光方式では、パターン配置領域を細かく区切ってパターニングできないという設計上の制約が大きかったが、本発明により、任意の位置に小型マスク露光方式でパターンを形成することが可能となり、ダミー積層ＰＳを必要な部分にのみ形成することができる。
【符号の説明】
【００３２】
ａ・・・露光パターン    ｂ・・・フォトマスク    ｃ・・・被露光基板搬送方向
１・・・画素表示部分    ２・・・ダミー積層ＰＳ配置部    ３・・・ダミー積層ＰＳ
４・・・ＢＭ基板    ５・・・ＢＭ額縁    ６・・・赤色レジスト    
７・・・遮光パターン    ８・・・全面露光基板
【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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