(57)【要約】【課題】  研磨する事で半透過式カラーフィルターのフォトリソグラフィプロセスを減少させるカラーフィルター付基板の製作方法の提供。【解決手段】  これは半透過式液晶ディスプレイパネルに適用するもので、まず、相対する反射エリア及び透過エリアを含む基板を提供し、次にその基板上にカラー部分及びブランクエリア、遮光エリアを含むカラーフィルターを形成する。またその後、平坦層を基板上に被せ、前記のブランクエリアにそれを充填させ、この平坦層を研磨する。最後に電極層をカラーフィルター上に形成する。【選択図】  図２A
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板を供給し、
（ｂ）基板上に、カラー部分及びこれに隣接するブランクエリアを有するカラーフィルターを形成し、
（ｃ）カラーフィルターにおけるブランクエリアを充填し、
（ｄ）カラーフィルターを平坦化する
工程からなる液晶表示装置に用いられるカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項２】
前記カラーフィルター基板が透過部及び反射部を有する透過型であり、また、前記カラー部分及び前記ブランクエリアがそれぞれ、基板の前記透過部及び前記反射部に対応して配置される請求項１に記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項３】
カラー部分を形成する方法がカラーフォトレジストをスピンコーティングする工程及びカラー部分の位置を定めるためのリスグラフィー工程を適用することからなる請求項１又は２に記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項４】
前記充填する工程は、カラー部分を透明材料層で覆い、及びブランクエリアを充填する工程からなり、前記平坦化する工程はブランクエリア関するカラー部分を平坦化する工程からなる請求項１ないし３のいずれかに記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項５】
カラーフィルター上に透明電極を形成する工程からなる請求項１ないし４のいずれかに記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項６】
電極層の上にスピンコーティング及びリソグラフィー工程により複数のスペーサを形成する請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項７】
平坦化工程が研磨工程からなる請求項１ないし６のいずれかに記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項８】
基板上のカラー部分に隣接する光遮断層を形成する工程をさらに含み、ここで、カラー部分が光遮断層上に伸張することにより光遮断層が下部構造を形成している請求項１ないし７のいずれかに記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項９】
光遮断層が隣接するカラー部分を形成する前に形成される請求項８に記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項１０】
平坦化工程が下部光遮断層をむき出しにすることがない請求項８又は９に記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイに使用するカラーフィルター（color filter、CF）を備える基板の製作方法に関するものであり、特に研磨方式を利用して半透過式（transflective）カラーフィルターのフォトプロセスを減少させた製作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
典型的な半透過式液晶ディスプレイ（transflective liquid crystal display）はお互いに対応して位置する上基板と下基板、及びそれに挟まれる液晶層を含む。また上基板は通常カラーフィルター（color filter、CF）基板と呼ばれ、下基板はアレイ（array）基板と呼ばれる。カラーフィルターの製作には多くの方法があり、顔料分散、染色、電着、印刷などが挙げられる。中でも顔料分散によるカラーフィルター製作プロセス中で、カラーフィルターの反射エリアはアレイ基板に対応するよう設計されてあり、またR（赤）、G（緑）、B（青）のカラーレジストに設置され、カラーレジストに覆われない部分がある（図１A表示）。なお、従来の製作法は塗布する方式を利用して一面に透明のレジスト素材を被せるものであり、前面に塗布することにより、接触する面積が大きいので、製造プロセスにおいて微粒子（particle）が発生しやすく、生産歩留りが下降してしまう。また、他の製作方法では、加えてフォトレジストプロセスを行うものであり、これはレジストエリアに類似するレジスト功能の透明レジスト素材を被せるという選択をせざるを得ず、それにより段差は減少するがこのマスクのプロセスの要求する精確度はより高いものとなるので、よってコストもまた高いものとなる。しかし、全面的な塗布（over−coating）もしくはフォトレジストプロセスの選択性は反射エリアに透明なレジストを被せるという部分にあり、どちらも歩留りの下降、またはマスクプロセスを増やさねばならないという欠点がある。
【０００３】
以下に、図１A〜１Bを利用し、従来のカラーフィルターを備える基板の製作方法を説明する。
【０００４】
はじめに、図１Aでは、基板１０を提供し、それをカラーフィルター基板と定義する。通常では上基板とし、その基板１０はアレイ基板（下基板）に対応する反射エリア、及び透過エリアを含んでおり、次に、カラーフィルターを基板１０上に形成し、またそのカラーフィルターは赤、青、緑のカラーレジスタ部分１２、ブランクエリア１４及びブラックマトリクス（black matrix）遮光エリア１６を含む。
【０００５】
次に、図１Bは、従来の製作方法における、全面的に基板１０上の平坦層１８で覆い、それによりブランクエリア１４を充填させ、全面的な塗布（over−coating）を行い、またフォトリソグラフィプロセスを行わないため、赤、青、緑のカラーレジスト部分１２及びブランクエリア１４、ブラックマトリクス（black matrix）遮光エリア１４上には平坦層１８が被さる。
【０００６】
以下では図１C〜１Dにより従来の別のカラーフィルターを有する基板の製作方法を説明する。
【０００７】
まず、図１Cは、図１Bのプロセスを継続させているものであり、平坦層１８の塗布を完成させた後、再びマスク２０が選択してフォトリソグラフィプロセス２２を行い、それは言い換えれば、カラーフィルターのブランクエリア１４のみをフォトリソグラフするという事である。
【０００８】
次に、図１Dは、現像する方式により、ブランクエリア１４以外の平坦層１８を除去し、ブランクエリア１４部分のみを残すとするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の全面的に塗布する方式は全面に透明レジスト材料を被せるものであるが、一般的には粘度が比較的高いものを使用するので、塗布する面積が過度に大きくなったり、塗布材料自身の品質がプロセス中において微粒子（particle）が発生し汚染される、または色彩が不均等である（Mura）などの現象が起こりやすく、それにより生産歩留りが減少する恐れがある。またはフォトリソグラフィプロセスの方式によると透明レジスト材料が留まるのは反射予定エリアにのみであり、またこの方式はあらたにフォトリソグラフィのステップを加えねばならないので、よってコストがかかり、プロセスの増加により、歩留りにも影響が出る。
【００１０】
よって、本発明の目的はカラーフィルターを有する基板の製作方法の提供であり、研磨することにより半透過式カラーフィルターのフォトリソグラフィプロセスを減少させる製作方法の提供である。
【００１１】
本発明の特徴は研磨（polishing）方式を利用しR（赤）、G（緑）、B（青）のカラー上に不必要な透明レジスタ材料を除去し、フォトリソグラフィプロセスが省けるだけではなく、研磨方式によって透明レジスタ材料の微粒子（particle）を除去する事ができ、よって、歩留りが高められ、より均等になる。また研磨方式により、R、G、Bカラーレジスタ間の重複（overlap）により発生する段差等も改善でき、さらにディスプレイの光学特性も改善できる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するため、本発明はカラーフィルターを有する基板の製作方法を提供し、半透過式液晶ディスプレイパネルに適用する。
この製作方法は以下の通りである。
まず、相対する反射エリア及び透過エリアを含む基板を提供し、次にその基板上にカラー部分及びブランクエリア、遮光エリアを含むカラーフィルターを形成する。またその後、平坦層を基板上に形成し、前記のブランクエリアにそれを充填させ、この平坦層を研磨する。最後に電極層をカラーフィルター上に形成する。
【発明の効果】
【００１３】
従来技術である全面に塗布を施し透明レジスト材料を全面に被せる方法と比較すると、塗布する面積が過剰に広いのと塗布する材料自体の品質により、微粒子による汚染が発生しやすく色彩にもムラができ、歩留りに影響が出てしまう。またフォトリソグラフィプロセスを利用しても反射予定エリアに透明レジスト素材を留めておく事しかできず、フォトリソグラフィの工程を増やしてしまう事によりコストが増加し、また歩留りも減少するが、本発明は研磨方式を利用し、R、G、Bのカラーフィルター上の必要のない透明レジストを除去するものである。これはフォトリゾグラフィプロセスを省けるだけでなく、更に研磨することで透明レジスタ材料の微粒子を除去でき、歩留りの向上、平坦化が実現する。
また研磨することによりR、G、Bカラーレジスタ間に発生しうる重複現象に対しても段差を減少でき、よってディスプレイの光学特性を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施例を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【００１５】
図２A〜図２Eは本発明のカラーフィルターを有する基板の製作方法を示す図である。
【００１６】
まず、側面図２A及び図２Bに示されるように、基板３０は、好ましくは絶縁透明基板であり、カラーフィルター基板として利用されるが、通常は上基板とも呼ばれる。この基板３０はアレイ基板（下基板）に対応する反射エリア及び透過エリアを含み、その基板上にはカラーフィルターが形成される。またそのカラーフィルターは、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーエリア３２、ブランクエリア３４及びブラックマトリクス（black matrix）遮光エリア３６を含む。Ｒ，Ｇ，Ｂカラーレエリア３２は基板３０の透過エリア３８に対応して位置し、ブランクエリア３４は基板３０の反射エリア４０に対応しており、これは図２Bに示すとおりである。ブラックマトリックス遮光エリア３６の材料は黒色樹脂または金属クロムからなり、それは例えばフォトリソグラフィプロセスにより製作された厚さ約１．２ミクロンの黒色樹脂等であり、比較的好ましいのはアクリルと炭素を混合させた高分子材料、または同様にフォトリソグラフィプロセスにより製作された厚さ約０．１５ミクロンの金属クロムであり、厚さが比較的薄いのでR、G、Bカラーレジスト間に重複（overlap）する現象は見られなくなり、それは図２Aに表示されている通りである。そのカラーフィルターが有する全てのカラーレジスト３２はスピンコーティング（spin coating）方式で基板３０の表面に赤色顔料レジストを形成し、次にフォトリソグラフィ方式で、厚さ１．７ミクロンの赤色顔料レジストを赤色画素の予定エリアに塗布し、残りの赤色顔料レジストを除去する。次に、再び同じ方法で約１．７ミクロンの青、緑色レジストを形成する。
【００１７】
次に、図２Ｃ−１は、スピンコーティングにより平坦層４２を基板３０及びカラーフィルター上のブランクエリア３４上に堆積させる。好ましい平坦層の厚さは基板３０から５ミクロン以上であり、その平坦層４２は、好ましくは、透明の感光、感熱材料からなる。
【００１８】
次に、図２Dは、平坦層４２をカラーフィルターの表面まで研磨したのを示す図である。カラーフィルターのR、G、Bカラーレジスト上の透明レジスト材料はこうして摩擦され、研磨する方式とは異なり、比較的分厚い部分は比較的速く、また容易に除去され、覆い被せる反射予定エリアのブランクエリア３４の厚さは薄くなるが、全面的な研磨を行った後、反射予定エリアのブランクエリア３４の厚さはR、G、Bカラーレジスト３２のそれと同様になり、それが図２Dに示されるような平らかな表面を形成する。図２Ｃ−２図が示すように、R、G、Bカラーエリア間に重複（overlap）４４現象が生じた時、R、G、Bカラーレジスト間の段差を防ぐために、全面研磨により、カラーエリア３２の平坦化が行われる。注意すべきなのは、本発明の特徴は研磨という方式を利用してR、G、Bカラーレジスト上の必要のない透明レジスト材料を除去し、それにより従来の技術と比較し、フォトリソグラフィの工程が省けるだけでなく、研磨する事により透明レジスト材料の微粒子を除去できるので、歩留りの向上にも役立ち、平坦化の効果も得られる。カラーレジスト間に段差となる重複があるかどうかに関わらず、本発明の製作方法は平坦層４２を研磨する事によりそれを平坦化できる。研磨方法としては、好ましくは、化学機械研磨（ＣＭＰ）法などが用いることができる。
【００１９】
次に、図２Eは、全面を研磨した後、カラーフィルターの表面が比較的平坦になり、継続してスパッタリング（sputtering）を行いそれにより電極層４５がカラーフィルター上に堆積したのを示す図である。その電極層４５は酸化錫インジウム（ITO）の透明導電膜などからなる。
【００２０】
最後に、図２Eは、まずアクリルなどのネガティブレジスト材料を電極層４５上に塗布し、次にフォトリソグラフィにより柱状のスペーサ４６を形成し、それを液晶ディスプレイの上下２つの基板の間隔距離を持ちこたえさせるのに使用する。注意すべきなのは、研磨後の平坦になったカラーフィルター表面は、膜の厚さが平均的であるスペーサ４６を形成できる点で、それは図２Eに示す通りである。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】従来の技術のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図１Ｂ】従来の技術のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図１Ｃ】従来の技術のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図１Ｄ】従来の技術のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ａ】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ｂ】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ｃ−１】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ｃ−２】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ｄ】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【図２Ｅ】本発明のカラーフィルター付基板の製作方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  基板
１２  赤、青、緑カラーレジスト
１４  ブランクエリア
１６  ブラックマトリクス遮光エリア
１８  平坦層
２０  マスク
２２  フォトリソグラフィプロセス
３０  基板
３２  赤、青、緑カラーレジスト
３４  ブランクエリア
３６  ブラックマトリクス遮光エリア
３８  透過エリア
４０  反射エリア
４２  平坦層
４４  画素間の重複（図２C−２）
４５  電極層（図２E）
４６  スペーサ
【図１Ａ】
2005173028.tif 000003
【図１Ｂ】
2005173028.tif 000004
【図１Ｃ】
2005173028.tif 000005
【図１Ｄ】
2005173028.tif 000006
【図２Ａ】
2005173028.tif 000007
【図２Ｂ】
2005173028.tif 000008
【図２Ｃ−１】
2005173028.tif 000009
【図２Ｃ−２】
2005173028.tif 000010
【図２Ｄ】
2005173028.tif 000011
【図２Ｅ】
2005173028.tif 000012