(57)【要約】【課題】  第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光方法であって、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施すことなく、膜厚及び線幅の均一性に優れた第２の柱状スペーサーを形成することを可能とする露光方法、露光装置、及び液晶表示装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層の表面に、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光を行う露光方法において、前記露光は、点滅光源からの光を、第１の柱状スペーサー用開口と、第２の柱状スペーサー用開口とを有するフォトマスクを通して、前記感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に照射することにより行われ、前記第１の柱状スペーサー形成領域への露光回数を、第２の柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くしたことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層の表面に、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光を行う露光方法において、前記露光は、点滅光源からの光を、第１の柱状スペーサー用開口と、第２の柱状スペーサー用開口とを有するフォトマスクを通して、前記感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に照射することにより行われ、前記第１の柱状スペーサー形成領域への露光回数を、第２の柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くしたことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数は、前記第２の柱状スペーサー用開口の数より多く、前記第１の柱状スペーサー用開口は、前記基板のスキャニング方向に沿って複数個、所定のピッチで設けられ、前記露光は、前記基板が前記第１の柱状スペーサー用開口のピッチだけ移動する毎に行われることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記露光は、前記第１の柱状スペーサー用開口及び第２の柱状スペーサー用開口を通して、それぞれ第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に光を照射する第１の露光と、この第１の露光で用いられた第１の柱状スペーサー用開口とは異なる第１の柱状スペーサー用開口のみを通して前記第１の露光により光を照射された第１の柱状スペーサー形成領域のみに光を照射する第２の露光とを含むことを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数及び第２の柱状スペーサー用開口の数を調整することにより、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光の回数を制御し、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光エネルギーの差を調整し、それによって前記第１の柱状スペーサーと第２の柱状スペーサーの厚さを制御することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記光は、レーザ光又はフラッシュランプ光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
表面に感光性材料層を有する基板をスキャニング移動する手段、点滅光源、第１の柱状スペーサー用開口と、第２の柱状スペーサー用開口とを有するフォトマスク、及び前記点滅光源からの光を前記フォトマスクを通して前記感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に照射する手段を具備し、前記第１の柱状スペーサー形成領域への露光回数を、第２の柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くしたことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数は、前記第２の柱状スペーサー用開口の数より多く、前記第１の柱状スペーサー用開口は、前記基板のスキャニング方向に沿って複数個、所定のピッチで設けられ、前記露光は、前記基板が前記第１の柱状スペーサー用開口のピッチだけ移動する毎に行われることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光は、前記第１の柱状スペーサー用開口及び第２の柱状スペーサー用開口を通して、それぞれ第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に光を照射する第１の露光と、この第１の露光で用いられた第１の柱状スペーサー用開口とは異なる第１の柱状スペーサー用開口のみを通して前記第１の露光により光を照射された第１の柱状スペーサー形成領域のみに光を照射する第２の露光とを含むことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数及び第２の柱状スペーサー用開口の数を調整することにより、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光の回数を制御し、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光エネルギーの差を調整し、それによって前記第１の柱状スペーサーと第２の柱状スペーサーの厚さを制御することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記光は、レーザ光又はフラッシュランプ光であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層を、請求項１〜５のいずれかに記載の露光方法により露光し、現像することにより、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成する工程を具備することを特徴とする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、露光方法、露光装置及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特徴を有するため、様々な表示装置、例えば、ノート型パソコン、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラ等に広範に使用されている。なかでも、携帯電話やデジタルカメラ等のモバイル機器に使用されるディスプレイは、ほとんどが液晶表示装置である。
【０００３】
このようなモバイル機器に使用される液晶パネルは、使用時に強くディスプレイが押圧される可能性があるため、押圧耐性が必要である。この押圧耐性を満足させるために、液晶が収容される基板間に柱状スペーサーを介在させている。
【０００４】
高い押圧耐性を得るためには多数の柱状スペーサーを配置すればよいが、多数の柱状スペーサーを配置した場合には、柱状スペーサーがその形状を維持し、基板間の間隔が保たれるために、低温下で液晶が収縮した場合に、液晶に気泡が発生するという問題が生ずる。
【０００５】
このような問題を解決し、高い押圧耐性と低温下での気泡の発生の防止の双方を満たすために、本来のメイン柱状スペーサーに加え、高さの低いサブ柱状スペーサーを配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。即ち、押圧によりメイン柱状スペーサーが収縮しても、サブ柱状スペーサーにより基板間の間隔を保持することができる。また、低温下で液晶が収縮しても、この液晶の収縮に追随してメイン柱状スペーサーが収縮し、気泡の発生を防止することが可能であり、常温に戻るとメイン柱状スペーサーは元の形状に戻ることができる。
【０００６】
このような高さの異なるメイン柱状スペーサーとサブ柱状スペーサーは、露光工程において、開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施したフォトマスクを用いることにより形成されていた。即ち、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施すことにより、露光エネルギーの差を生じさせ、高さの異なる柱状スペーサーを形成する方法が採られていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施した場合には、サブ柱状スペーサー形成部は、小開口部や光透過率低減処理による回析光の影響や、フォトマスクと基板間の距離のバラツキの影響を、通常の柱状スペーサーよりも受け易いため、膜厚及び線幅の均一なサブ柱状スペーサーを形成することが困難である。また、光透過率低減処理部の処理状態によっても、膜厚及び線幅の均一性に劣るサブ柱状スペーサーが形成され易いという問題がある。
【０００８】
また、露光に使用するフォトマスクは極めて高価であるが、光透過率低減処理が施されたフォトマスクは更に高価となる。更に、露光エネルギーの差を生じさせるのに開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施しているため、スペーサーの仕様を変更する毎に新たなフォトマスクを製作する必要があり、製造コストが極めて高額となる。
【特許文献１】特開２００２−８４７７９号公報
【特許文献２】特開２００６−３９５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情の下になされ、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光方法であって、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施すことなく、膜厚及び線幅の均一性に優れた第２の柱状スペーサーを形成することを可能とする露光方法、露光装置、及び液晶表示装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層の表面に、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光を行う露光方法において、前記露光は、点滅光源からの光を、第１の柱状スペーサー用開口と、第２の柱状スペーサー用開口とを有するフォトマスクを通して、前記感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に照射することにより行われ、前記第１の柱状スペーサー形成領域への露光回数を、第２の柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くしたことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、表面に感光性材料層を有する基板をスキャニング移動する手段、点滅光源、第１の柱状スペーサー用開口と、第２の柱状スペーサー用開口とを有するフォトマスク、及び前記点滅光源からの光を前記フォトマスクを通して前記感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に照射する手段を具備し、前記第１の柱状スペーサー形成領域への露光回数を、第２の柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くしたことを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
以上の露光方法及び露光装置において、前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数は、前記第２の柱状スペーサー用開口の数より多く、前記第１の柱状スペーサー用開口は、前記基板のスキャニング方向に沿って複数個、所定のピッチで設けられ、前記露光を、前記基板が前記第１の柱状スペーサー用開口のピッチだけ移動する毎に行うことができる。
【００１３】
また、前記露光は、前記第１の柱状スペーサー用開口及び第２の柱状スペーサー用開口を通して、それぞれ第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域に光を照射する第１の露光と、この第１の露光で用いられた第１の柱状スペーサー用開口とは異なる第１の柱状スペーサー用開口のみを通して前記第１の露光により光を照射された第１の柱状スペーサー形成領域のみに光を照射する第２の露光とを含むものとすることができる。
【００１４】
更に、前記フォトマスクの第１の柱状スペーサー用開口の数及び第２の柱状スペーサー用開口の数を調整することにより、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光の回数を制御し、前記第１の柱状スペーサー形成領域及び第２の柱状スペーサー形成領域への露光エネルギーの差を調整し、それによって前記第１の柱状スペーサーと第２の柱状スペーサーの厚さを制御することができる。
【００１５】
なお、前記光として、レーザ光又はフラッシュランプ光を用いることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層を、上述した露光方法により露光し、現像することにより、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成する工程を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、第１の柱状スペーサーと、この第１の柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサーを形成するための露光方法であって、露光される感光性材料層の第１の柱状スペーサー形成領域と第２の柱状スペーサー形成領域とに、露光回数を異ならせることにより、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施すことなく、膜厚及び線幅の均一性に優れた第２の柱状スペーサーを形成することを可能とする露光方法、露光装置、及び液晶表示装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
本発明の一態様に係る露光方法は、スキャニング移動する基板上に形成された感光性材料層の表面に、第１の柱状スペーサー（以下、メイン柱状スペーサーと呼ぶ）と、このメイン柱状スペーサーよりも厚さの薄い第２の柱状スペーサー（以下、サブ柱状スペーサーと呼ぶ）を形成するための露光を行う際に、感光性材料層のメイン柱状スペーサー形成領域への露光回数を、サブ柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多くし、それによって露光エネルギー量を異ならせたことを特徴とする。
【００２０】
このような方法により露光し、現像することにより形成されたメイン柱状スペーサー及びサブ柱状スペーサーを図１に示す。図１において、ガラス基板１上にカラーフィルタ層２が形成され、このカラーフィルタ層２上に、メイン柱状スペーサー３及びサブ柱状スペーサー４が形成されている。
【００２１】
露光工程において、メイン柱状スペーサー形成領域への露光回数がサブ柱状スペーサー形成領域への露光回数よりも多いため、メイン柱状スペーサー形成領域への露光エネルギー量が多く、そのため、メイン柱状スペーサー形成領域の感光性材料層の架橋の程度が増加し、現像液により溶解され難くなる。これに対し、サブ柱状スペーサー形成領域への露光エネルギー量は少なく、そのため、サブ柱状スペーサー形成領域の感光性材料層の架橋の程度が少なく、現像液により溶解され易くなる。
【００２２】
その結果、図１に示すように、厚さの厚いメイン柱状スペーサー３と厚さの薄いサブ柱状スペーサー４が形成される。
【００２３】
以上のような露光を行うためには、露光に使用されるフォトマスクとして、メイン柱状スペーサー用開口の数を、サブ柱状スペーサー用開口の数より多くし、かつメイン柱状スペーサー用開口を基板のスキャニング方向に沿って複数個、所定のピッチで設けたものを用いるとともに、露光を、基板がメイン柱状スペーサー用開口のピッチだけ移動する毎に行えばよい。
【００２４】
例えば、最初に、メイン柱状スペーサー用開口及びサブ柱状スペーサー用開口を通して、それぞれメイン柱状スペーサー形成領域及びサブ柱状スペーサー形成領域に露光し、次いでこのメイン柱状スペーサー用開口とは異なるメイン柱状スペーサー用開口のみを通して、先に露光されたメイン柱状スペーサー形成領域のみに光を照射することにより、メイン柱状スペーサー形成領域には、サブ柱状スペーサー形成領域よりも多い回数の露光を行うことができる。それによって、メイン柱状スペーサー形成領域とサブ柱状スペーサー形成領域とで、露光エネルギーに差を設けることができ、サブ柱状スペーサーの厚さをメイン柱状スペーサーよりも薄く、均一に形成することが可能となる。
【００２５】
なお、メイン柱状スペーサー用開口の数及びサブ柱状スペーサー用開口の数を適宜調整することにより、メイン柱状スペーサー形成領域及びサブ柱状スペーサー形成領域への露光の回数を制御し、メイン柱状スペーサー形成領域及びサブ柱状スペーサー形成領域への露光エネルギーの差を調整し、それによってメイン柱状スペーサーとサブ柱状スペーサーの厚さを制御することが可能である。
【００２６】
露光に用いられる光は、点滅光源からの光であり、レーザ光又はフラッシュランプ光が用いられる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る露光方法に用いる、パルス露光可能なレーザスキャニング露光装置を示す斜視図である。図２において、表面に感光性材料層（図示せず）が形成された基板１１の被露光領域の上方に、複数（図では４個）の露光ヘッド１２が、一定の方向（図２の場合、Ｘ方向）に沿って並置されている。これらの露光ヘッド１２列の下を基板１１が当該ヘッド列の並列方向と交差する方向、(図２の場合、Ｘ方向に直行するＹ方向)にスキャン移動し、レーザ発振機１３から送られたレーザ光１４が個々の露光ヘッド１２に分岐され、個々の露光ヘッド１２からフォトマスク１５を通して基板１１上の被露光領域へ照射され、露光が行われる。なお、露光光としては、レーザ光に限らず、フラッシュランプ光等の瞬時点滅が可能な光を用いることも可能である。
【００２８】
図２に示す露光装置に使用されるフォトマスク１５を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、フォトマスク１５は、１つのサブ柱状スペーサー用開口２１と、その両側にＹ方向に所定のピッチで設けられた６つのメイン柱状スペーサー用開口２２ａ〜２２ｆとを有している。以下、このフォトマスク１５を用いて、基板１１上に形成された感光性材料層を露光し、メイン柱状スペーサーとサブ柱状スペーサーとを形成する例について説明する。
【００２９】
図２において、基板１１を固定したステージ（図示せず）がＹ方向に移動し、基板１１上の被露光領域がフォトマスク１５の下に到達すると、レーザ発振機１３から露光ヘッド１２に分岐されたパルスレーザ光１４がフォトマスク１５を通して基板１１上の被露光領域へ照射される。図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、基板１１上の１つの被露光領域３１が、フォトマスク１５の開口２２ａ〜２２ｆの１ピッチづつ移動した位置を、フォトマスク１５の位置に対応させて示している。実際には、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す被露光領域３１はフォトマスク１５の下にあるが、フォトマスク１５の開口の位置と対応させるため、便宜上、フォトマスク１５の右側に示している。
【００３０】
被露光領域３１が図３（ｂ）に示す位置にくると、フォトマスク１５のサブ柱状スペーサー用開口２１及びメイン柱状スペーサー用開口２２ａ，２２ｂを通して、レーザ光１４がサブ柱状スペーサー形成領域３２ａ，メイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃに照射される。
【００３１】
次いで、ステージ（図示せず）がＹ方向に１ピッチ移動し、被露光領域３１が図３（ｃ）に示す位置にくると、被露光領域３１のサブ柱状スペーサー形成領域３２ａ，メイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃは、メイン柱状スペーサー用開口２２ｃ，２２ｄに対応する位置にあり、フォトマスク１５のメイン柱状スペーサー用開口２２ｃ，２２ｄを通して、レーザ光１４がメイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃに照射される。その結果、照射部３２ｂ，３２ｃは２回露光されたことになる。このとき、サブ柱状スペーサー形成領域３２ａは露光されず、図３（ｂ）に示す位置における１回の露光のままである。なお、このとき、フォトマスク１５のサブ柱状スペーサー用開口２１及びメイン柱状スペーサー用開口２２ａ，２２ｂを通して、レーザ光１４が新たなサブ柱状スペーサー形成領域３３ａ，メイン柱状スペーサー形成領域３３ｂ，３３ｃに照射される。
【００３２】
その後、ステージ（図示せず）がＹ方向に更に１ピッチ移動し、被露光領域３１が図３（ｄ）に示す位置にくると、被露光領域３１のサブ柱状スペーサー形成領域３２ａ，メイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃはメイン柱状スペーサー用開口２２ｅ，２２ｆに対応する位置にあり、フォトマスク１５のメイン柱状スペーサー用開口２２ｅ，２２ｆを通して、レーザ光１４がメイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃに照射される。その結果、メイン柱状スペーサー形成領域３２ｂ，３２ｃは３回露光されたことになる。このときサブ柱状スペーサー形成領域３２ａは露光されず、図３（ｂ）に示す位置における１回の露光のままである。
【００３３】
なお、このとき、フォトマスク１５のメイン柱状スペーサー用開口２２ｃ，２２ｄを通して、レーザ光１４がメイン柱状スペーサー形成領域３３ｂ，３３ｃに照射される。その結果、メイン柱状スペーサー形成領域３３ｂ，３３ｃは２回露光されたことになる。このときサブ柱状スペーサー形成領域３３ａは露光されず、図３（ｂ）に示す位置における１回の露光のままである。また、フォトマスク１５のサブ柱状スペーサー用開口２１及びメイン柱状スペーサー用開口２２ａ，２２ｂを通して、レーザ光１４が新たなサブ柱状スペーサー形成領域３４ａ，メイン柱状スペーサー形成領域３４ｂ，３４ｃに照射される。
【００３４】
以上のプロセスが繰り返され、その結果、すべてのメイン柱状スペーサー形成領域が３回露光されるのに対し、すべてのサブ柱状スペーサー形成領域には１回のみ露光される。これにより、メイン柱状スペーサー形成領域に加えられる露光エネルギーは、サブ柱状スペーサー形成領域に加えられる露光エネルギーの３倍となり、現像により、メイン柱状スペーサーと、これより膜厚の小さいサブ柱状スペーサーとが、均一な膜厚で得られる。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る露光方法によると、フォトマスクの開口率を変更したり、光透過率の低減処理を施すことがないので、回折光の影響を受けることがなく、そのため、均一な線幅、膜厚のサブ柱状スペーサーを備える、耐押圧性及び低温発泡耐性を有する液晶表示装置を製造することが可能である。
【００３６】
また、小型のフォトマスクを使用することができるため、フォトマスク費用の低減が可能であるとともに、メイン柱状スペーサー用開口とサブ柱状スペーサー用開口とを同一サイズとすることができるため、柱状スペーサーの仕様が変更されてもフォトマスクを再製作する必要がないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光方法により得られたスペーサーを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る露光方法に用いられる露光装置を示す斜視図である。
【図３】図１に示す露光装置に用いられるフォトマスク及びそれに対応して移動する被露光領域の位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ガラス基板、２…カラーフィルタ層、３…メイン柱状スペーサー、４…サブ柱状スペーサー、１１…基板、１２…露光ヘッド、１３…レーザ発振機、１４…レーザ光、１５…フォトマスク、２１…サブ柱状スペーサー用開口、２２ａ〜２２ｆ…メイン柱状スペーサー用開口、３１…被露光領域、３２ａ，３３ａ，３４ａ…サブ柱状スペーサー形成領域、３２ｂ，３２ｃ，３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃ…メイン柱状スペーサー形成領域。
【図１】
2008180896.tif 000003
【図２】
2008180896.tif 000004
【図３】
2008180896.tif 000005