(57)【要約】【課題】高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成するフォトマスクで、構成が単純で廉価で、得られる第二フォトスペーサーＰｓ−２ｅは適正に光硬化され、幅は任意に調節が出来、剥離し難い第二フォトスペーサーを形成するカラーフィルタ用フォトマスクＰＭ３を提供すること。【解決手段】高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部Ｋ２内に長方形の遮光パターンＰ１を設けたこと。開口部の外形が多角形で、開口部の幅Ｗ８が５．０μｍ〜１６．０μｍ、長方形の遮光パターンの幅Ｗ１８が１．０μｍ〜４．０μｍであること。【選択図】図５
2008015072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成する高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記２種のフォトスペーサーの内の、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部内に長方形の遮光パターンを設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項２】
前記開口部の外形が多角形で、該開口部の幅が５．０μｍ〜１６．０μｍ、長方形の遮光パターンの幅が１．０μｍ〜４．０μｍであることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項３】
ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成する高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記２種のフォトスペーサーの内の、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部内に多角形の遮光パターンを複数設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項４】
前記開口部の外形が多角形で、該開口部の幅が５．０μｍ〜１６．０μｍ、多角形の遮光パターンの幅が１．０μｍ〜４．０μｍであることを特徴とする請求項３記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを使用して、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に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６】
請求項５記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴と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、液晶表示装置用カラーフィルタのフォトスペーサーの形成に関するものであり、特に、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に、剥離することのないフォトスペーサーを形成することができるカラーフィルタ用フォトマスク、及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図１０は、図９に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図９、及び図１０に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図９、及び図１０はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
【０００４】
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
ガラス基板上へのブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板（４０）上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜をフォトエッチングすることによって形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
【０００６】
また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。また、透明導電膜（４３）の形成は、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００７】
図９、及び図１０に示すカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ
として基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。
【０００８】
多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して、例えば、１）保護層（オーバーコート層）、２）半透過型液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおける透明部、３）透過表示の領域と反射表示の領域を通過する光の位相をそろえるための光路差調整層、４）カラーフィルタの反射表示の領域への光散乱層、５）スペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）、６）液晶の配向制御を行う配向制御突起、などの種々な機能がカラーフィルタの用途、仕様にもとずき付加されるようになった。
【０００９】
例えば、スペーサー機能においては、従来の液晶表示装置では基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）を散布していた。
このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光がもれてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光もれを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有していた。
【００１０】
このような問題を解決する技術として、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法により、例えば、画素間のブラックマトリックスの位置にスペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）を形成する方法が開発された。
図８は、このような液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。図８に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ（７）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成され、ブラックマトリックス（４１）上方の透明導電膜（４３）上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（４４）が形成されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタ（７）を用いた液晶表示装置には、フォトスペーサー（４４）が画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられる。
【００１１】
液晶表示装置用カラーフィルタと対向基板を貼り合わせてパネルとするパネル組み立て工程では、周辺部にシール部（図示せず）を設け、上下定盤間に荷重を加えシール部及びフォトスペーサー（４４）を圧着し貼り合わせるが、この際に加わる荷重によってフォトスペーサーは多少の弾性変形をするので、この変形した状態で基板間のギャップが設定されることになる。
フォトスペーサー（４４）が面内において、ある密度で形成されている際に、フォトスペーサーの断面積が小さいとパネル組み立て工程で基板間のギャップが均一になりにくく、液晶表示装置に色ムラなどが発生し易くなるので、フォトスペーサー（４４）の断面積はある大きさ以上のもの、例えば、フォトスペーサー（４４）の高さが、基板間ギャップである２μｍ〜５μｍ程度の際に、形状は角丸の矩形、菱形のもので、水平断面が対角長（１５×１５μｍ）〜（４０×４０μｍ）程度のものを用いている。
【００１２】
このように、フォトスペーサーによって基板間のギャップは設定されるのであるが、パネルに通常の荷重が加わった際のフォトスペーサーの変形を少なくし、また、過剰な荷重が加わった際のフォトスペーサーの塑性変形、破壊を防ぐために、フォトスペーサーの密度を高めることがある。
しかし、フォトスペーサーの密度を十分に高くすると塑性変形や破壊は防げるが、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生するといった問題がある。
【００１３】
真空気泡（低温気泡）の発生は、例えば、パネル組み立ての際に発生する。基板を貼り合わせる時の加熱により液晶、フォトスペーサーなどパネルを構成する部材は、一旦、熱膨張する。貼り合わせ後のパネルの冷却時に液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。
このとき、基板間のギャップが収縮しようとする変化量に対し、フォトスペーサーの変形が追従できなくなると、パネル内部に負圧が生じ、その結果パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。
【００１４】
或いは、この真空気泡（低温気泡）の発生は、例えば、液晶表示装置の使用時に発生する。液晶表示装置の使用時の環境が、例えば、−２０℃というような低温の環境下では、液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。従って、上記の例と同様に、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。
このため、フォトスペーサーの密度は、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従してフォトスペーサーが弾性変形するように、適正な密度に設定することにしている。
【００１５】
しかし、パネルに過剰な荷重が加わった際のフォトスペーサーの塑性変形、破壊といった問題は残されている。この過剰な荷重による塑性変形や破壊といった問題に対応した技法としては、２種のフォトスペーサーを有する液晶表示装置用カラーフィルタが提案されている。図１は、２種のフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの一例を模式的に示した断面図である。図１に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタは、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、フォトスペーサーが順次に形成されたものである。
フォトスペーサーは、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）と第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）で構成されている。
【００１６】
第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）は基板間のギャップを設定している。この第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）は、パネルに荷重が加わると変形し、荷重が取り除かれると復元する。また、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する弾性を有している。
第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）は第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）より高さの低いフォトスペーサーである。この第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）は、パネルに過剰な荷重が加わった際に、その荷重を分散させ第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の塑性変形、破壊を防ぐためのものである。
【００１７】
図２は、２種のフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの他の例を模式的に示した断面図である。このカラーフィルタは半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタである。図２に示すように、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、光路差調整層（４７）、透明導電膜（４３）、及びフォトスペーサーが順次に形成されたものである。
このカラーフィルタにおけるフォトスペーサーは、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）と第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｂ）で構成され、前記図１に示すフォトスペーサーと同様に、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）は基板間のギャップを設定し、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｂ）は過剰な荷重による第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の塑性変形、破壊を防ぐものである。
【００１８】
尚、図２において、一画素の領域（Ｐｘ）は、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）で構成されている。着色画素（４２）は、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）と反射
表示の着色画素（４２Ｒｅ）で構成されている。また、反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）は、着色部（４５）とスルーホール部（４６）で構成されている。
【００１９】
また、半透過型液晶表示装置においては、透過表示領域（Ｔｒ）を通過する光の位相と、反射表示領域（Ｒｅ）を通過する光の位相を揃えるために、基板間の間隔を、透過表示領域：反射表示領域＝２：１としている。すなわち、図２において、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上の透明導電膜（４３）上面から第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）の上部までの高さ（Ｈ２）と、光路差調整層（４７）上の透明導電膜（４３）上面から第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）の上部までの高さ（Ｈ１）の比を２：１としている（Ｈ２：Ｈ１＝２：１）。具体的には、５μｍ：２．５μｍ程度のものである。
【００２０】
前記図９に示すカラーフィルタに上記図１、図２に示す、フォトスペーサーが追加された仕様のカラーフィルタを製造する際、例えば、特に耐荷重の大きな第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）を必要とするために、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）の形成には第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の形成に用いるフォトレジストとは異なる材料のフォトレジストを用いる場合には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）を形成する工程と、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）を形成する工程の２工程が追加され、所望する仕様のカラーフィルタを製造することになる。しかし、多くの場合には、同一のフォトレジストを用い第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）と、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）より高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）を同時に形成する方法でカラーフィルタを廉価に製造する。
【００２１】
同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第一の方法としては、例えば、使用するフォトマスク上のパターン（開口部）を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するといった方法が挙げられる。
図３は、第一の方法を説明する断面図である。図３に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上にフォトレジスト層（６０）が形成され、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（ＰＭ１）が配置されている。
【００２２】
フォトマスク（ＰＭ１）には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）及び第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。フォトマスクの膜面（５１）はフォトレジスト層（６０）に対向している。図３は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
フォトマスク（ＰＭ１）上の、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ３）は、形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の幅と略同一である。
【００２３】
一方、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）より高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ４）は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ３）よりも狭い（Ｗ３＞Ｗ４）。これは、パターン（開口部）の幅を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するためである。
【００２４】
フォトマスク（ＰＭ１）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経てフォトレジスト層（６０）に照射されるが、幅（Ｗ３）を有する第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形成に対応した開口部では、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方にも達し、開口部端での光強度はその分だけ弱まり、図３中、点線で示す現像後の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形状は、高さ
（Ｈ３）を有する台形状となる。                                                  
【００２５】
一方、幅（Ｗ４）を有する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の形成に対応した開口部では、照射される光の一部は開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方に達し、開口部の幅が狭いため開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分に照射される光強度は弱まったものとなっている。
従って、図３中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の高さは、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の高さ（Ｈ３）より低い高さ（Ｈ４）を有したものとなる。
【００２６】
このような、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第一の方法の長所は、フォトマスク上の開口部の幅の調節により所望する高さの第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）を得ることができるので、使用するフォトマスクの構造は単純であり、廉価な点である。
また、この第一の方法の短所は、フォトレジスト層（６０）への露光は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）が良好に形成されるように露光されるので、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）への露光は不足気味となり、硬化が十分にされないことがあり、また、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の幅（Ｗ４）が第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の幅（Ｗ３）より狭いために、形成された幅の狭い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）は透明導電膜（４３）上から剥離し易い点である。
【００２７】
また、例えば、図１に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の幅（Ｗ１）が狭くなると（更に狭い場合には）、付随する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）の幅は更に狭くなり、更に剥離し易いものとなる。
或いは、例えば、図１に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の幅（Ｗ１）と、図２に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）の幅（Ｗ２）とでは、図２に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）は光路差調整層（４７）上に設けられているために、一般にはＷ１＞Ｗ２の関係にある。すなわち、図２に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）の幅（Ｗ２）の方が狭い。
従って、図２に示す第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｂ）に付随する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｂ）の方が、図１に示す第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）よりも剥離し易いものとなる。
【００２８】
また、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第二の方法としては、例えば、使用するフォトマスクのパターン（開口部）にハーフトーンを設けて光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するといった方法が挙げられる。
図４は、第二の方法を説明する断面図である。図４に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上にフォトレジスト層（６０）が形成され、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（ＰＭ２）が配置されている。
【００２９】
フォトマスク（ＰＭ２）には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）及び第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。フォトマスクの膜面（５１）はフォトレジスト層（６０）に対向している。図４は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の幅（Ｗ５）と、形成される第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の幅（Ｗ６）は略同一である。第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の高さ（Ｈ５）と、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の高さ（Ｈ６）の関係は、Ｈ５＞Ｈ６となっている。
【００３０】
フォトマスク（ＰＭ２）の、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ５）は、形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の幅と略同一である。
また、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）より高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ６）は、形成される第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の幅と略同一である。
【００３１】
フォトマスク（ＰＭ２）の、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応した開口部にはハーフトーン（５２）が設けられている。高さ（Ｈ５）の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０）への露光が適正に行われた際に、高さ（Ｈ６）の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）への露光も適正に行われるようにハーフトーン（５２）の濃度を設定する。
ハーフートーン（５２）としては、紫外線を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物膜からなるハーフートーン、或いは、フォトマスクを製造する際に成膜したクロム膜をフォトエチングしたハーフートーンなどがあげられる。
【００３２】
フォトマスク（ＰＭ２）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経てフォトレジスト層（６０）に照射されるが、幅（Ｗ５）を有する第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応した開口部では、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方にも達し、開口部端での光強度はその分だけ弱まり、図４中、点線で示す現像後の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形状は、高さ（Ｈ５）を有する台形状となる。
【００３３】
一方、幅（Ｗ６）を有する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応した開口部では、照射される光は、ハーフートーン（５２）によって強度の弱まった光となっているので、図４中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の高さ（Ｈ６）は、Ｈ５より低い高さを有したものとなる。
また、照射される光は、上記第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応した開口部と同様に、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方にも達するので台形状となる。
【００３４】
従って、図４中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の高さ（Ｈ６）は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の高さ（Ｈ５）より低く、幅は略同一の幅を有したものとなる（Ｗ５≒Ｗ６）。
このような、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第二の方法の長所は、光強度の調節をハーフートーン（５２）の濃度によって行うので、適正に光硬化された第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）が形成される。また、開口部の幅（Ｗ６）は任意に設定することができるので、例えば、開口部の幅（Ｗ６）を、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応した開口部の幅（Ｗ５）と略同一のものとすることができる。従って、透明導電膜（４３）から剥離し難い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）が形成できる点である。
【００３５】
また、この第二の方法の短所は、フォトマスク上の開口部にハーフートーンを設けるのでフォトマスクの構造は複雑であり、高価な点である。また、均一な濃度を有するハーフートーンを設けことが困難であり、得られる第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の高さのバラツキは大きくなり易い。
【特許文献１】特開２００５−８４４９２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７３５６号公報
【特許文献３】特開２００１−２０１７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
本発明は、上記第一の方法の問題と第二の方法の問題を解決するためになされたものあり、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に用いるフォトマスクにおいて、その構成が単純で廉価なフォトマスクあって、このフォトマスクを用いて得られる第二フォトスペーサーは適正に光硬化され、その幅は任意に調節することが出来、従って、透明導電膜から剥離し難い第二フォトスペーサーを形成することができるカラーフィルタ用フォトマスクを提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタ用フォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ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】
【００３７】
本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成する高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記２種のフォトスペーサーの内の、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部内に長方形の遮光パターンを設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。
【００３８】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記開口部の外形が多角形で、該開口部の幅が５．０μｍ〜１６．０μｍ、長方形の遮光パターンの幅が１．０μｍ〜４．０μｍであることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。
【００３９】
また、本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成する高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記２種のフォトスペーサーの内の、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部内に多角形の遮光パターンを複数設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。
【００４０】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記開口部の外形が多角形で、該開口部の幅が５．０μｍ〜１６．０μｍ、多角形の遮光パターンの幅が１．０μｍ〜４．０μｍであることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。
【００４１】
また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを使用して、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に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。
【００４２】
また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００４３】
本発明は、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応し
たフォトマスク上の開口部内に長方形の遮光パターンを設けたので、その構成が単純で廉価なフォトマスクあり、このフォトマスクを用いて得られる第二フォトスペーサーは適正に光硬化され、その幅は任意に調節することが出来、従って、透明導電膜から剥離し難い第二フォトスペーサーを形成することができるカラーフィルタ用フォトマスクとなる。
【００４４】
また、本発明は、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に使用するフォトマスクにおいて、高さの低いフォトスペーサー（第二フォトスペーサー）の形成に対応したフォトマスク上の開口部内に多角形の遮光パターンを複数設けたので、その構成が単純で廉価なフォトマスクあり、このフォトマスクを用いて得られる第二フォトスペーサーは適正に光硬化され、その幅は任意に調節することが出来、従って、透明導電膜から剥離し難い第二フォトスペーサーを形成することができるカラーフィルタ用フォトマスクとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図５は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。このカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）は、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成するためのものであり、フォトスペーサーを形成するフォトレジストとしてネガ型のフォトレジストを用いた際のものである。
【００４６】
カラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）には、高さの高い第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の形成に対応した第一開口部（Ｋ１）と、高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）の形成に対応した第二開口部（Ｋ２）が設けられている。図５中、符号（５３）はカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）の遮光部を表している。
【００４７】
本発明によるカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）は、フォトマスクと基板上に設けられたフォトレジスト層との間に間隙を設けた近接露光方式にて用いられるものである。その間隙は形成するパターンの大きさ等によって異なるものであるが、通常５０μｍ〜４００μｍの範囲内、好ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲内とされる。
【００４８】
第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の形成に対応した第一開口部（Ｋ１）は、一様に光が透過する開口部である。また、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）の形成に対応した第二開口部（Ｋ２）の外形は多角形であり、その第二開口部内に長方形の遮光パターン（Ｐ１）が設けられている。
この一実施例に示すカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）は、第一開口部（Ｋ１）の外形、及び第二開口部（Ｋ２）の外形が共に正方形の例であり、また、第一開口部（Ｋ１）の幅（Ｗ７）と第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）が略同一の例である。
長方形の遮光パターン（Ｐ１）は、その短辺の両端が開口部の対向する辺に各々接している。長方形の遮光パターン（Ｐ１）は、開口部の他の２辺と平行で、開口部の中央部にあることが好ましい。
【００４９】
本発明における第一開口部（Ｋ１）の外形と、第二開口部（Ｋ２）の外形との関係は、特に制約されないが、同一であることが好ましい。また、第一開口部（Ｋ１）の幅（Ｗ７）と、第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）との関係は、特に制約されず、例えば、幅（Ｗ７）＜幅（Ｗ８）の関係であってもよい。すなわち、第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）は、任意に設定できるものである。
【００５０】
図６は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する方法を説明する断面図である。図６に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成さ
れたガラス基板（４０）上にフォトレジスト層（６０）が形成され、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）が配置されている。
図６に示すカラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）は、図５におけるカラーフィルタ用フォトマスクのＸ−Ｘ線での断面が示されたものである。
フォトマスクの膜面（５１）はフォトレジスト層（６０）に対向している。図６は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
【００５１】
カラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経てフォトレジスト層（６０）に照射されるが、幅（Ｗ７）を有する第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成に対応した第一開口部（Ｋ１）では、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方にも達し、開口部端での光強度はその分だけ弱まり、図６中、点線で示す現像後の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形状は、高さ（Ｈ７）を有する台形状となる。
【００５２】
一方、幅（Ｗ８）を有する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の形成に対応した第二開口部（Ｋ２）では、照射される光の内、長方形の遮光パターン（Ｐ１）のない開口部の部分を透過した光の強度と、長方形の遮光パターン（Ｐ１）の長辺の両端で下方に回り込んだ光の強度が略同一になることがあり、この場合には第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）内では略均一に弱まった光となる。
すなわち、図６中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の高さ（Ｈ８）は、Ｈ７より低く略均一な高さを有するものとなる。
また、照射される光は、上記第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成に対応した開口部と同様に、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、カラーフィルタ用フォトマスク（ＰＭ３）の遮光部（５３）の下方にも達するので台形状となる。
【００５３】
本発明者は、第二開口部（Ｋ２）の幅と長方形の遮光パターン（Ｐ１）の幅との関係についてシミュレーションを行った結果、具体的には、図７に示すように、第二開口部の幅（Ｗ８）が５．０μｍ〜１６．０μｍ、長方形の遮光パターン（Ｐ１）の幅（Ｗ１８）が１．０μｍ〜４．０μｍにおいて、第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）内での光強度は略均一になり、略均一な高さ（Ｈ８）を有する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）が得られることを見出した。
尚、図７に示す例は、第二開口部（Ｋ２）の外形が正方形で、２つの長方形の遮光パターン（Ｐ１）が平行に設けられている例である。
【００５４】
これにより、高さ（Ｈ７）の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０）への露光が適正に行われた際に、高さ（Ｈ８）の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）への露光も適正に行われる。従って、図６中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）は、幅（Ｗ８）が第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ７）と略同一で、高さ（Ｈ８）が、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の高さ（Ｈ７）より低く均一な高さを有したものとなる（Ｗ７≒Ｗ８、Ｈ７＞Ｈ８）。
【００５５】
図１１は、請求項３に係わる発明を説明するカラーフィルタ用フォトマスクの平面図である。図１１は、第二開口部（Ｋ４）の外形が正方形で、正方形の遮光パターン（Ｐ２）が複数、市松模様に配列された例である。
このように、複数の正方形の遮光パターン（Ｐ２）が設けられたフォトマスクにおいても、図６に示すと同様に、高さ（Ｈ７）の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成が良
好になされるように、フォトレジスト層（６０）への露光が適正に行われた際に、高さ（Ｈ８）の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）への露光も適正に行われる。従って、図６中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）は、幅（Ｗ８）が第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ７）と略同一で、高さ（Ｈ８）が、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の高さ（Ｈ７）より低く均一な高さを有したものとなる（Ｗ７≒Ｗ８、Ｈ７＞Ｈ８）。
【００５６】
本発明者は、第二開口部（Ｋ２）の幅と正方形の遮光パターン（Ｐ２）の幅との関係についてシミュレーションを行った結果、具体的には、図１２に示すように、第二開口部の幅（Ｗ８）が５．０μｍ〜１６．０μｍ、正方形の遮光パターン（Ｐ２）の幅（Ｗ２８）が１．０μｍ〜４．０μｍにおいて、第二開口部（Ｋ２）の幅（Ｗ８）内での光強度は略均一になり、略均一な高さ（Ｈ８）を有する第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）が得られることを見出した。
【００５７】
上記ように、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する本発明の長所は、光強度の調節を第二開口部（Ｋ２、Ｋ４）の幅と遮光パターン（Ｐ１、Ｐ２）の幅との関係によって行うので、適正に光硬化された第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）が形成される。また、光強度の調節に前記ハーフトーンを用いないので、フォトマスクの構造は単純であり、廉価である。
また、第二開口部（Ｋ２、Ｋ４）の外径（幅）は任意に設定することができるので、例えば、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ７）と第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ８）を同一にすることは容易である。従って、透明導電膜（４３）から剥離し難い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】２種のフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの一例を模式的に示した断面図である。
【図２】２種のフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの他の例を模式的に示した断面図である。
【図３】高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第一の方法を説明する断面図である。
【図４】高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第二の方法を説明する断面図である。
【図５】本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する方法を説明する断面図である。
【図７】第二開口部の外径（幅）と長方形の遮光パターンの外径（幅）との関係についての説明図である。
【図８】フォトスペーサーが形成された液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。
【図９】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図１０】図９に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図１１】請求項３に係わる発明を説明するカラーフィルタ用フォトマスクの平面図である。
【図１２】第二開口部の外径（幅）と正方形の遮光パターンの外径（幅）との関係についての説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
７・・・液晶表示装置用カラーフィルタ
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・フォトスペーサー
４５・・・着色部
４６・・・スルーホール部
４７・・・光路差調整層
５２・・・ハーフートーン
５３・・・遮光部
６０・・・フォトレジスト層
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｈ３、Ｈ５、Ｈ７・・・第一フォトスペーサーの高さ
Ｈ４、Ｈ６、Ｈ８・・・第二フォトスペーサーの高さ
Ｋ１・・・第一開口部
Ｋ２、Ｋ４・・・第二開口部
Ｌ・・・露光光
Ｐ１・・・長方形の遮光パターン
Ｐ２・・・正方形の遮光パターン
ＰＭ１、ＰＭ２・・・フォトマスク
ＰＭ３・・・本発明によるカラーフィルタ用フォトマスク
Ｐｓ−１、Ｐｓ−１ｂ、Ｐｓ−１ｃ、Ｐｓ−１ｄ・・・第一フォトスペーサー
Ｐｓ−２、Ｐｓ−２ｂ、Ｐｓ−２ｃ、Ｐｓ−２ｄ・・・第二フォトスペーサー
Ｐｓ−１ｅ・・・本発明における第一フォトスペーサー
Ｐｓ−２ｅ・・・本発明における第二フォトスペーサー
Ｒｅ・・・反射表示領域
Ｔｒ・・・透過表示領域
Ｗ３、Ｗ５、Ｗ７・・・第一フォトスペーサーの形成に対応した開口部の幅
Ｗ４、Ｗ６・・・第二フォトスペーサーの形成に対応した開口部の幅
Ｗ８・・・第二開口部の幅
Ｗ１８・・・長方形の遮光パターンの幅
Ｗ２８・・・正方形の遮光パターンの幅
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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