(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、
前記露光では、前記フォトマスクとして、開口部の周縁部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位にハーフトーン層を備えるハーフトーンマスクを使用することを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、
前記露光では、前記フォトマスクとして、開口部の周縁部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位に光屈折層を備えるフォトマスクを使用することを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、
前記露光では、前記フォトマスクとして、開口部の大きさの異なる複数のフォトマスクを使用し、複数回の露光を行うことを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、
前記露光では、所定のパターンを有するフォトマスクを移動させて複数回の露光を行うことを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも前記ブラックマトリックスと重なる部位における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、
前記露光では、前記感光性樹脂層と前記フォトマスクとの間に所定の間隙を設け、散乱光による露光から平行光による露光に移行して、あるいは、平行光による露光から散乱光による露光に移行して露光を行うことを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、ブラックマトリックス用のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも一部における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上にブラックマトリックスを形成することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はカラーフィルタの製造方法に係り、特に液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）においては、近年のカラー化の要請に対応するために、アクティブマトリックス方式および単純マトリックス方式のいずれの方式においてもカラーフィルタが用いられている。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式の液晶ディスプレイでは、カラーフィルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備え、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素を光が透過してカラー表示が行われる。そして、色混合は２色以上の画素に対応する液晶シャッタを開いて混色し別の色に見せる加色混合の原理により網膜上で視覚的に行われる。
【０００３】
上記のカラーフィルタの製造方法の１種として、透明な感光性樹脂に着色剤として染料、無機顔料、有機顔料等を分散した感光性組成物を透明基板上に塗布し、所定のフォトマスクを介して露光・現像して着色パターンを形成する顔料分散法がある。この顔料分散法によるカラーフィルタの製造では、顔料分散法によりブラックマトリックスを形成した透明基板、あるいは、クロム等の金属薄膜からなるブラックマトリックスを形成した透明基板に対して、そのブラックマトリックス非形成箇所（画素部）にＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンが形成される。この場合、画素部に着色パターンが形成されない欠陥箇所が発生するのを防止するため、ブラックマトリックスと重なりを生じるようにＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンが形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、顔料分散法により形成される着色パターンは、そのエッジ形状が立ちやすいため、ブラックマトリックスとＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンとの重なり部分に盛り上がりが生じる。図１２は、このようなブラックマトリックスとＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンとの重なり状態を示す図である。図１２において、カラーフィルタ１０１は、透明基板１０２上に顔料分散法により形成されたブラックマトリックス１０３と、このブラックマトリックス１０３の非形成部に形成されたＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターン１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂからなる着色層１０４を備えている。ここでは、ブラックマトリックス１０３の非形成部に着色画素の非形成箇所が生じることを防止するために、各着色パターン１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂはブラックマトリックス１０３に重なるように形成されている。しかし、図示例のように、ブラックマトリックス１０３に重なる着色パターン１０４は、ブラックマトリックス１０３上で大きな盛り上がりを生じ、隣り合う着色パターン１０４によってブラックマトリックス１０３上に谷間部分が作り出される。そして、図１３に示されるように、ブラックマトリックス１０３および着色パターン１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂを覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明電極１０５が形成された場合、上記のブラックマトリックス１０３上の着色パターンの谷間部分が透明電極１０５の断線の原因となるという問題があった。
【０００５】
一方、このような透明電極の断線を防止するために、Ｒ，Ｇ，Ｂの各着色パターン１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの間隙を狭めることが考えられるが、パターニング精度の限界から、ブラックマトリックス１０３上での着色パターンどうしの重なりが生じ、凹凸が更に大きくなって表面平滑性の劣ったカラーフィルタとなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、表面平滑性に優れたカラーフィルタを効率よく製造することのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のカラーフィルタの製造方法は、ブラックマトリックスを有する透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも一部における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上に着色パターンを形成し、この操作を繰り返すことにより、所望の色数の着色パターンをその周辺部の少なくとも一部において前記ブラックマトリックスに重なるように形成し、前記露光は、前記フォトマスクとして、開口部の周縁部の少なくとも一部にハーフトーン層を備えるハーフトーンマスクを使用する方法、前記フォトマスクとして、少なくとも開口部の周縁部の一部に光屈折層を備えるフォトマスクを使用する方法、前記フォトマスクとして、開口部の大きさの異なる複数のフォトマスクを使用し、複数回の露光を行う方法、所定のパターンを有するフォトマスクを移動させて複数回の露光を行う方法、および、前記感光性樹脂層と前記フォトマスクとの間に所定の間隙を設け、散乱光による露光から平行光による露光に移行して、あるいは、平行光による露光から散乱光による露光に移行して露光を行う方法のいずれか１種の方法により行うような構成とした。
【００１３】
そして、本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、ブラックマトリックス用のパターンを有するフォトマスクを介して露光パターンの周辺部の少なくとも一部における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光を前記感光性樹脂層に対して行って現像し透明基板上にブラックマトリックスを形成するような構成とした。
【００１４】
このような本発明では、透明基板上に形成した着色剤を含有した感光性樹脂層を、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像を行う操作を繰り返して、その周辺部の少なくとも一部においてブラックマトリックスに重なるように形成した所望の色数の着色パターンは、上記の露光が露光パターン内において周辺部の少なくとも一部における露光量が中央部の露光量に比べて少ないような露光であるため、着色パターンの周辺部が中央部よりも厚みの薄いものとなり、したがって、ブラックマトリックスとの重なり部分の盛り上がりが極めて少ないものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明のカラーフィルタの製造方法によって製造されるカラーフィルタの一例を示す概略構成図である。図１において、カラーフィルタ１は、透明基板２と、この透明基板２上に形成されたブラックマトリックス３と、このブラックマトリックス３の非形成領域（画素部）を覆うように形成された赤色の着色パターン４Ｒ、緑色の着色パターン４Ｇ、青色の着色パターン４Ｂからなる着色層４を備えている。このカラーフィルタ１において、各着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの周辺部は中央部よりも薄く、また、ブラックマトリックス３の周辺部も中央部よりも薄く、そして、各着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの周辺部はブラックマトリックス３の周辺部と相互に重なっている。したがって、各着色パターンの重なり部分の盛り上がりは極めて少なく、表面の凹凸が少ない表面平滑性に優れるカラーフィルタである。
【００１７】
図２は本発明のカラーフィルタの製造方法の第１の実施形態を説明するための工程図である。図２において、まず、透明基板１２にブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層１３を形成し、この感光性樹脂層１３をブラックマトリックス用のフォトマスク１５ＢＭを介して露光する（図２（Ａ））。感光性樹脂層１３の厚みは、形成しようとするブラックマトリックスの厚みに応じて設定することができ、また、塗布方法は、ロールコート法、スピンコート法、ブレードコート法等の従来公知の塗布手段を用いることができる。フォトマスク１５ＢＭは、透明基材１６に遮光層１７を設けて、ブラックマトリックスパターンに相当するマトリックス状の開口部１６ａを形成したものであり、さらに、この開口部１６ａの周縁部にハーフトーン層１８を備えるものである。フォトマスク１５ＢＭに設けられるハーフトーン層１８は、光透過率が徐々に変化するように遮光性に傾斜をもたせた層であり、フォトマスク１５ＢＭの開口部１６ａの周縁部側に向かって光透過率が低くなるように設定されている。このようなハーフトーン層１８は、遮光性材料を使用し厚みに傾斜をもたせて光透過率を変化させることにより形成することができ、遮光性が段階的に変化するもの、直線的に変化するもの等、適宜設定することができる。また、フォトマスク１５ＢＭの開口部１６ａにおけるハーフトーン層１８の占有面積および形成位置は、形成するブラックマトリックスがＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。このようなフォトマスク１５ＢＭを介して露光することにより、図３（Ａ）に示されるように、マトリックス状の露光パターンＡ（斜線部分）の周辺部Ｂの露光量が、露光パターンＡの中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００１８】
次に、感光性樹脂層１３を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄いブラックマトリックス１３ＢＭが透明基板１２上に形成される（図２（Ｂ））。
【００１９】
次いで、赤色の着色パターン用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層１４を形成し、この感光性樹脂層１４を赤色の着色パターン用のフォトマスク１５Ｒを介して露光する（図２（Ｃ））。感光性樹脂層１４の厚みは、形成しようとする赤色の着色パターンの厚みに応じて設定することができ、また、塗布方法は、ロールコート法、スピンコート法、ブレードコート法等の従来公知の塗布手段を用いることができる。フォトマスク１５Ｒは、上述のフォトマスク１５ＢＭと同様に、透明基材１６に遮光層１７を設けて、赤色の着色パターンに相当するドット状の開口部１６ａを形成し、この開口部１６ａの周縁部にハーフトーン層１８を設けたものである。フォトマスク１５Ｒの開口部１６ａにおけるハーフトーン層１８の占有面積および形成位置は、形成する赤色の着色パターンがブラックマトリックスと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。このようなフォトマスク１５Ｒを介して露光することにより、図３（Ｂ）に示されるように、ドット状の露光パターンＡ（斜線部分）の周辺部Ｂの露光量が中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００２０】
次に、感光性樹脂層１４を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄い赤色の着色パターン１４Ｒが透明基板１２上に形成される（図２（Ｄ））。形成されたドット状の赤色の着色パターン１４Ｒの周辺部は、既に形成されているブラックマトリックス１３ＢＭの周辺部と重なりを生じるが、この重なり部分の盛り上がりは極めて小さいものである。
【００２１】
その後、緑色の着色パターン用の感光性樹脂、青色の着色パターン用の感光性樹脂を用いて、上述の赤色の着色パターンと同様にして、緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成する。これにより、図１に示されるような表面の凹凸が少ない表面平滑性に優れたカラーフィルタ１が形成される。尚、着色パターン用の共通のフォトマスクを使用し、このフォトマスクの露光位置を変えてＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンを形成してもよい。
【００２２】
図４は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第２の実施形態を説明するための工程図である。図４において、まず、上述の第１の実施形態と同様に、透明基板２２にブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層２３を形成し、次いで、この感光性樹脂層２３をブラックマトリックス用のフォトマスク２５ＢＭを介して露光する（図４（Ａ））。本実施形態で使用するフォトマスク２５ＢＭは、透明基材２６に遮光層２７を設けて、ブラックマトリックスパターンに相当するマトリックス状の開口部２６ａを形成したものであり、さらに、この開口部２６ａの周縁部に光屈折層２８を設けたものである。フォトマスク２５ＢＭに設けられる光屈折層２８は、開口部２６ａの周縁部において光の屈折により光の回り込みを生じさせ、これにより露光のための照射光の強度に変化をもたせ、開口部２６ａの周縁部における露光量が中央部に比べて低くなるようにするためのものである。このような光屈折層２８は、高屈折率材料としてＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，ＣｅＯ2 ，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等、低屈折率材料としてＳｉＯ2 ，ＭｇＦ2 ，ＮａＦ，ＬｉＦ等の材料を使用し、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の公知の薄膜形成方法、および、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法等の公知の塗布方法により形成することができ、開口部２６ａの周縁部に向けて照射光強度が段階的に低下するもの、直線的に低下するもの等、適宜設定することができる。また、フォトマスク２５ＢＭの開口部２６ａにおける光屈折層２８の占有面積および形成位置は、形成するブラックマトリックスがＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。このようなフォトマスク２５ＢＭを介して露光することにより、マトリックス状の露光パターンの周辺部の露光量が中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００２３】
次に、感光性樹脂層２３を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄いブラックマトリックス２３ＢＭが透明基板２２上に形成される（図４（Ｂ））。
【００２４】
次いで、上述の第１の実施形態と同様に、ブラックマトリックス２３ＢＭが形成された透明基板２２上に赤色の着色パターン用の感光性樹脂層２４を形成し、ついで、この感光性樹脂層２４を赤色の着色パターン用のフォトマスク２５Ｒを介して露光する（図４（Ｃ））。フォトマスク２５Ｒは、上述のフォトマスク２５ＢＭと同様に、透明基材２６に遮光層２７を設けて、赤色の着色パターンに相当するドット状の開口部２６ａを形成し、この開口部２６ａの周縁部に光屈折層２８を備えるものである。フォトマスク２５Ｒの開口部２６ａにおける光屈折層２８の占有面積および形成位置は、形成する赤色の着色パターンがブラックマトリックスと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。このようなフォトマスク２５Ｒを介して露光することにより、ドット状の露光パターンの周辺部の露光量が中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００２５】
次に、感光性樹脂層２４を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄い赤色の着色パターン２４Ｒが透明基板２２上に形成される（図４（Ｄ））。このように形成されたドット状の赤色の着色パターン２４Ｒの周辺部は、既に形成されているブラックマトリックス２３ＢＭの周辺部と重なりを生じるが、この重なり部分の盛り上がりは極めて小さいものである。
【００２６】
その後、緑色の着色パターン用の感光性樹脂、青色の着色パターン用の感光性樹脂を用いて、上述の赤色の着色パターンと同様にして、緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成する。これにより、図１に示されるような表面の凹凸が少ない表面平滑性に優れたカラーフィルタ１が形成される。尚、着色パターン用の共通のフォトマスクを使用し、このフォトマスクの露光位置を変えてＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンを形成してもよい。
【００２７】
上述の第２の実施形態では、光屈折層２８は開口部２６ａの周縁部に設けられているが、本発明は開口部２６ａの周縁部における露光量を開口部２６ａの中央部に比べて低くすることが可能であれば上記実施形態に限定されるものではなく、開口部２６ａの全面に光屈折層２８を形成してもよく、あるいは、フォトマスク２５ＢＭ，２５Ｒの全面に光屈折層２８を形成してもよい。
【００２８】
上述の２つの実施形態では、ブラックマトリックス１３ＢＭ、２３ＢＭはいずれも顔料分散法により形成されているが、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み７００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングしてブラックマトリックスを形成してもよい。
【００２９】
図５は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第３の実施形態を説明するための工程図である。図５において、まず、上述の第１の実施形態と同様に、透明基板３２にブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層３３を形成し、次いで、この感光性樹脂層３３を開口部の大きさの異なる複数のブラックマトリックス用フォトマスクを使用し、複数回の露光を行う。まず、ブラックマトリックスのパターン幅よりも開口幅の狭いフォトマスク３５ＢＭを介して感光性樹脂層３３を露光する（図５（Ａ））。次いで、ブラックマトリックスのパターン幅と同等の開口幅を有するフォトマスク３５´ＢＭを介して、上記のフォトマスク３５ＢＭによる露光パターン上から感光性樹脂層３３を露光する（図５（Ｂ））。ここで使用するフォトマスク３５ＢＭおよびフォトマスク３５´ＢＭは、透明基材３６に設ける遮光層３７の形状を変えることによって、所望のマトリックス状の開口部３６ａ、３６ｂを形成したものである。このようなフォトマスク３５ＢＭおよびフォトマスク３５´ＢＭを用いた複数回（図示例では２回）の露光を行うことにより、マトリックス状の露光パターンの周辺部は１回の露光がなされたのみであり、その露光量は２回の露光を受けている中央部の露光量に比べて少ないものとなる。尚、フォトマスク３５ＢＭにおける狭幅の開口部３６ａの寸法と、フォトマスク３５´ＢＭにおける広幅の開口部３６ｂの寸法は、形成するブラックマトリックスがＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。また、狭幅の開口部３６ａを有するフォトマスク３５ＢＭを介しての露光量と、広幅の開口部３６ｂを有するフォトマスク３５´ＢＭを介しての露光量は、使用する感光性樹脂の特性、形成するブラックマトリックスの周辺部の厚みの傾斜等を考慮して設定することができ、例えば、フォトマスク３５´ＢＭを介しての露光量を、ブラックマトリックスの中央部に要求される厚みの半分の厚みを有するブラックマトリックスの形成が可能な露光量とすることができる。
【００３０】
次に、感光性樹脂層３３を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄いブラックマトリックス３３ＢＭが透明基板３２上に形成される（図５（Ｃ））。
【００３１】
次いで、上述の第１の実施形態と同様に、ブラックマトリックス３３ＢＭが形成された透明基板３２上に赤色の着色パターン用の感光性樹脂層３４を形成し、その後、この感光性樹脂層３４を、上述のブラックマトリックス３３ＢＭの形成と同様に、開口部の大きさの異なる複数の赤色の着色パターン用のフォトマスクを使用し、複数回の露光を行う。すなわち、赤色の着色パターンのドット形状パターン幅と同等の開口幅を有するフォトマスク３５Ｒを介して感光性樹脂層３４を露光する（図５（Ｄ））。次いで、赤色の着色パターンのドット形状パターン幅よりも開口幅の広いフォトマスク３５´Ｒを介して、上記のフォトマスク３５Ｒによる露光パターン上から感光性樹脂層３４を露光する（図５（Ｅ））。ここで使用するフォトマスク３５Ｒおよびフォトマスク３５´Ｒは、透明基材３６に設ける遮光層３７の形状を変えることによって、所望のドット形状の開口部３６ａ、３６ｂを形成したものである。このようなフォトマスク３５Ｒおよびフォトマスク３５´Ｒを用いた複数回の露光を行うことにより、ドット形状の露光パターンの周辺部は１回の露光のみであり、その露光量は２回の露光を受けている中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００３２】
次に、感光性樹脂層３４を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄い赤色の着色パターン３４Ｒが透明基板３２上に形成される（図５（Ｆ））。このように形成されたドット状の赤色の着色パターン３４Ｒの周辺部は、既に形成されているブラックマトリックス３３ＢＭの周辺部と重なりを生じるが、この重なり部分の盛り上がりは極めて小さいものである。
【００３３】
その後、緑色の着色パターン用の感光性樹脂、青色の着色パターン用の感光性樹脂を用いて、上述の赤色の着色パターンと同様にして、緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成する。これにより、図１に示されるような表面の凹凸が少ない表面平滑性に優れたカラーフィルタ１が形成される。尚、着色パターン用の共通のフォトマスクを使用し、このフォトマスクの露光位置を変えてＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンを形成してもよい。
【００３４】
上述の第３の実施形態では、例えば、ブラックマトリックスの形成において狭幅の開口部３６ａを有するフォトマスク３５ＢＭを介しての露光を行った後に、広幅の開口部３６ｂを有するフォトマスク３５´ＢＭを介しての露光が行われるが、露光の順序は逆であってもよい。また、開口部の幅の異なる３種以上のフォトマスクを使用して３回以上の露光を行うようにしてもよい。
【００３５】
また、上述の第３の実施形態では、例えば、狭幅の開口部と広幅の開口部を備えた１種のフォトマスクを使用することができる。図６は、赤色の着色パターン用のフォトマスク３５Ｒの例であり、フォトマスク３５Ｒは狭幅のドット形状の開口部３６ａ（斜線部分）の配列と、広幅のドット形状の開口部３６ｂ（斜線部分）の配列を、所定のピッチＬで交互に配して備えている。そして、このフォトマスク３５Ｒの狭幅の開口部３６ａを用いて１回目の露光を行い、その後、フォトマスク３５ＲをピッチＬだけ移動し、広幅の開口部３６ｂを用いて２回目の露光を行うことができる。
【００３６】
尚、この第３の実施形態では、ブラックマトリックス３３ＢＭは顔料分散法により形成されているが、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み７００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングしてブラックマトリックスを形成してもよい。
【００３７】
さらに、上述の第３の実施形態では、開口部の大きさの異なる２種以上のフォトマスクを使用した複数回の露光、あるいは、大きさのことなる２種以上の開口を備えたフォトマスクによる複数回の露光によりブラックマトリックスや着色パターンを形成するものであるが、本発明の第４の実施形態は、１種類の開口部を有する１つのフォトマスクを使用して複数回の露光を行うものである。図７は、このような第４の実施形態において使用できる赤色の着色パターン用のフォトマスク３５Ｒの例であり、フォトマスク３５Ｒはドット形状の開口部３６ａ（斜線部分）を所定のパターンで有するものである。このフォトマスク３５Ｒを用いた露光では、まず、赤色の着色パターンの正常な形成位置（図８（Ａ）に破線Ａで示される位置）に対して矢印ａ方向に移動させた位置（図８（Ａ）に１点鎖線Ａ´で示される位置）に開口部３６ａをもってきて感光性樹脂層３４の１回目の露光を行う。次いで、赤色の着色パターンの正常な形成位置（図８（Ｂ）に破線Ａで示される位置）に対して矢印ｂ方向に移動させた位置（図８（Ｂ）に２点鎖線Ａ″で示される位置）に開口部３６ａをもってきて２回目の露光を行う。このような露光を行った後、現像することによって、１回の露光のみが行われた周辺部と、２回の露光を受け厚みの大きい中央部とからなるドット形状の赤色の着色パターン３４Ｒを形成することができる。
【００３８】
尚、この第４の実施形態でも、ブラックマトリックスは顔料分散法により形成してもよく、あるいは、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み７００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成してもよい。
【００３９】
図９は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第５の実施形態を説明するための工程図である。図９において、まず、上述の第１の実施形態と同様に、透明基板４２にブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層４３を形成し、次いで、この感光性樹脂層４３を所定の間隙を設けてブラックマトリックス用のフォトマスク４５ＢＭを介して露光する（図９（Ａ））。この露光においては、照射する光を散乱光から平行光、あるいは、平行光から散乱光に変更する。ここで使用するフォトマスク４５ＢＭは、透明基材４６に遮光層４７を形成して、ブラックマトリックスのパターン幅よりも狭幅の開口部４６ａを形成したものである。このような露光によってマトリックス状の露光パターンの周辺部は散乱光による露光のみであり、その露光量は、平行光による露光も受けている中央部の露光量に比べて少ないものとなる。尚、フォトマスク４５ＢＭにおける開口部４６ａの寸法、フォトマスク４５ＢＭの感光性樹脂層４３からの距離、および、散乱光の散乱角度等は、形成するブラックマトリックスがＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。また、散乱光と平行光との切り替えは、例えば、平行光光路中に三菱レーヨン（株）製アクリライト等のような光拡散板を出し入れすることにより行うことができる。
【００４０】
次に、感光性樹脂層４３を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄いブラックマトリックス４３ＢＭが透明基板４２上に形成される（図９（Ｂ））。
【００４１】
次いで、上述の第１の実施形態と同様に、ブラックマトリックス４３ＢＭが形成された透明基板４２上に赤色の着色パターン用の感光性樹脂層４４を形成する。次いで、上述のブラックマトリックス４３ＢＭの形成と同様に、この感光性樹脂層４４を所定の間隙を設けて赤色の着色パターン用のフォトマスク４５Ｒを介して露光する（図９（Ｃ））。すなわち、透明基材４６に遮光層４７を形成して、赤色の着色パターンのドット形状パターンとほぼ等しい開口部４６ａを有するフォトマスク４５Ｒを介し、照射する光を散乱光から平行光、あるいは、平行光から散乱光に変更して露光する。このような露光によってドット形状の露光パターンの周辺部は散乱光による露光のみであり、その露光量は、平行光による露光も受けている中央部の露光量に比べて少ないものとなる。
【００４２】
次に、感光性樹脂層４４を現像することにより、周辺部が中央部よりも厚みの薄い赤色の着色パターン４４Ｒが透明基板４２上に形成される（図９（Ｄ））。このように形成されたドット状の赤色の着色パターン４４Ｒの周辺部は、既に形成されているブラックマトリックス４３ＢＭの周辺部と重なりを生じるが、この重なり部分の盛り上がりは極めて小さいものである。
【００４３】
その後、緑色の着色パターン用の感光性樹脂、青色の着色パターン用の感光性樹脂を用いて、上述の赤色の着色パターンと同様にして、緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成する。これにより、図１に示されるような表面の凹凸が少ない表面平滑性に優れたカラーフィルタ１が形成される。尚、着色パターン用の共通のフォトマスクを使用し、このフォトマスクの露光位置を変えてＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンを形成してもよい。
【００４４】
上述の第１の実施形態乃至第５の実施形態は、いずれもマトリックス状のブラックマトリックスと、ドット形状の着色パターンを有するカラーフィルタを例にした製造方法であるが、次に、ブラックマトリックスと着色パターンがストライプ状のカラーフィルタを例に本発明のカラーフィルタ製造方法を説明する。
【００４５】
図１０は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第６の実施形態を説明するための工程図である。図１０において、上述の第１の実施形態と同様に、透明基板５２にブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂層５３を形成し、次いで、この感光性樹脂層５３をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して複数回の露光を行う。この露光は、まず、ストライプ状のブラックマトリックスのパターン幅よりも狭幅の開口部５６ａを有するフォトマスク５５ＢＭを介して、感光性樹脂層５３に対して１回目の露光を行う（図１０（Ａ））。この露光によって、感光性樹脂層５３には、フォトマスク５５ＢＭの開口幅に対応した幅でストライプ状の露光域５３ａが形成される。次いで、このフォトマスク５５ＢＭを、ブラックマトリックスのストライプ方向と直角方向に所定の距離移動（図示例では図面右方向に移動）し、感光性樹脂層５３に対して２回目の露光を行う（図１０（Ｂ））。この露光によって、感光性樹脂層５３には、フォトマスク５５ＢＭの開口幅に対応した幅でストライプ状の露光域５３ｂが形成される。ここで使用するフォトマスク５５ＢＭは、透明基材５６に遮光層５７を形成してストライプ状の開口部５６ａを形成したものである。このようなフォトマスク５５ＢＭを用いた２回の露光を行うことにより、感光性樹脂層５３には２回の露光を受けた領域（露光域５３ａと露光域５３ｂとが重なる領域）と、１回の露光のみの領域とが生じる。すなわち、ストライプ状の露光領域の軸方向の両側は１回の露光のみであり、その露光量は、２回の露光を受けている露光領域の中央部の露光量に比べて少ないものとなる。尚、フォトマスク５５ＢＭにおける狭幅の開口部５６ａの寸法、および、１回目の露光後のフォトマスク５５ＢＭの移動距離は、形成するブラックマトリックスがＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンと重なりを生じる面積、パターニング精度等を考慮して設定することができる。また、１回目の露光量と２回目の露光量は、通常、等しいものとすることができ、１回の露光量を、ブラックマトリックスの中央部に要求される厚みの半分の厚みを有するブラックマトリックスの形成が可能な露光量とすることができる。
【００４６】
次に、感光性樹脂層５３を現像することにより、両側が中央部よりも厚みの薄いストライプ状のブラックマトリックス５３ＢＭが透明基板５２上に形成される（図１０（Ｃ））。
【００４７】
次いで、上述の第１の実施形態と同様に、ブラックマトリックス５３ＢＭが形成された透明基板５２上に赤色の着色パターン用の感光性樹脂層を形成し、その後、この感光性樹脂層を、上述のブラックマトリックス５３ＢＭの形成と同様に、赤色の着色パターン用のフォトマスクを介して複数回の露光を行う。この露光によって、ストライプ状の露光領域の軸方向の両側は１回の露光のみであり、その露光量は、２回の露光を受けている露光領域の中央部の露光量に比べて少ないものとなる。そして、感光性樹脂層を現像することにより、両側が中央部よりも厚みの薄いストライプ状の赤色の着色パターン５４Ｒが透明基板５２上に形成される（図１０（Ｄ））。このように形成されたストライプ状の赤色の着色パターン５４Ｒの両側は、既に形成されているブラックマトリックス５３ＢＭの側部と重なりを生じるが、この重なり部分の盛り上がりは極めて小さいものである。
【００４８】
その後、緑色の着色パターン用の感光性樹脂、青色の着色パターン用の感光性樹脂を用いて、上述の赤色の着色パターンと同様にして、緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成する。これにより、ストライプ状のブラックマトリックスと着色パターンを備えた表面平滑性の優れたカラーフィルタが形成される。
【００４９】
上述の第６の実施形態では、例えば、狭幅の開口部と広幅の開口部を備えた１種のフォトマスクを使用することができる。図１１は、ブラックマトリックス用のフォトマスク５５ＢＭの例であり、フォトマスク５５ＢＭは狭幅のストライプ状の開口部５６ａ（斜線部分）と広幅のストライプ状の開口部５６ｂ（斜線部分）を所定のピッチＬで交互に配列して備えている。そして、このフォトマスク５５ＢＭの狭幅の開口部５６ａを用いて１回目の露光を行い、その後、フォトマスク５５ＢＭをピッチＬだけ移動し、広幅の開口部５６ｂを用いて２回目の露光を行うことができる。
【００５０】
上述のような本発明のカラーフィルタの製造方法に使用するブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物、および、赤色、緑色、青色の各着色パターン用の感光性樹脂組成物は、着色剤として染料、無機顔料、有機顔料等を感光性樹脂に含有させた公知の種々の感光性樹脂組成物から適宜選択して使用することができる。また、カラーフィルタの透明基板としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のないリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材を用いることができる。この中で特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるＬＣＤ用のカラーフィルタに適している。
【００５１】
尚、本発明では、ブラックマトリックスの形成と着色パターンの形成において、上述のような実施形態の２種を組み合わせてもよい。
【００５２】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
まず、図１１に示されるような狭幅のストライプ状の開口部と広幅のストライプ状の開口部を備えた下記仕様のブラックマトリックス用のフォトマスク、および、着色パターン用のフォトマスクを作製した。
【００５３】
0003983841.tif 000002
次に、ブラックマトリックス用の感光性樹脂組成物（フジハント（株）製ＣＫ−Ｓ１７１）をスピンコート法によりガラス基板（コーニング（株）製７０５９ガラス（厚み０．７ｍｍ））上に塗布し乾燥して感光性樹脂層（厚み１．７μｍ）を形成した。次いで、上記のブラックマトリックス用のフォトマスクの狭幅の開口部を介して感光性樹脂層を露光（露光量３００ｍＪ）した。その後、ブラックマトリックス用のフォトマスクを、ブラックマトリックスのストライプ方向と直角方向に５５μｍ移動し、広幅の開口部を介して感光性樹脂層を露光（露光量１００ｍＪ）した。このような２回の露光を行った後、感光性樹脂層を現像し、さらに洗浄、乾燥してストライプ状のブラックマトリックスパターンを形成した。このブラックマトリックスは、幅が３８μｍであり、中央部における厚みが１．５μｍであり、両側から約５μｍまでは、厚みが１．０μｍ以下であるような形状であった。
【００５４】
次に、このガラス基板上に赤色の感光性樹脂組成物（フジハント（株）製ＣＲ−２０００）をスピンコート法により塗布し乾燥して感光性樹脂層（厚み１．７μｍ）を形成した。次いで、上記の着色パターン用のフォトマスクの狭幅の開口部を介して感光性樹脂層を露光（露光量３００ｍＪ）した。その後、着色パターン用のフォトマスクを、着色パターンのストライプ方向と直角方向に５５μｍ移動し、広幅の開口部を介して感光性樹脂層を露光（露光量１００ｍＪ）した。このような２回の露光を行った後、感光性樹脂層を現像し、さらに洗浄、乾燥してストライプ状の赤色の着色パターンを形成した。
【００５５】
同様にして、緑色の感光性樹脂組成物（フジハント（株）製ＣＧ−２０００）を使用し、着色パターン用のフォトマスクによる２回の露光を行って緑色着色パターンを形成した。さらに、青色の感光性樹脂組成物（フジハント（株）製ＣＢ−２０００）を使用し、着色パターン用のフォトマスクによる２回の露光を行って青色着色パターンを形成した。
【００５６】
このように製造したカラーフィルタの表面凹凸を下記の測定方法により測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００５７】
表面凹凸（山−谷）の測定方法
ＴＥＮＣＯＲ社製  Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ３００膜厚計を使用し、下記条
件で一番高い点（山）と一番低い点（谷）の段差を測定する。
【００５８】
・走査長  ：５００μｍ
・針荷重  ：１５ｍｇ
また、上記のカラーフィルタ上に下記の条件で酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極（厚み１５００Å）を形成し、この透明電極の状態を評価して結果を下記の表１に示した。
【００５９】
透明電極の形成条件
・装  置    ：ＤＣマグネトロンスパッタ装置
・基板温度  ：２００℃
・真空度    ：５ｍＴｏｒｒ
（比較例１）
一方、比較例として、同一幅のストライプ状の開口部を備えた下記仕様のブラックマトリックス用のフォトマスク、および、着色パターン用のフォトマスクを作製した。
【００６０】
ブラックマトリックス用のフォトマスク
・透明基材      ：厚み５．０ｍｍ、外形３３０×４３０ｍｍ
・開口部の幅    ：３６μｍ
・開口部のピッチ：１１０μｍ
着色パターン用のフォトマスク
・透明基材      ：厚み５．０ｍｍ、外形３３０×４３０ｍｍ
・開口部の幅    ：８０μｍ
・開口部のピッチ：１１０μｍ
そして、実施例１において使用した各感光性樹脂組成物を使用し、ブラックマトリックス形成時の露光を１回（露光量４００ｍＪ）とし、また、着色パターン形成時の露光を１回（露光量４００ｍＪ）とした他は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【００６１】
このように作製したカラーフィルタの表面粗さを実施例１と同様に測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００６２】
また、上記のカラーフィルタ上に実施例１と同様に透明電極を形成し、この透明電極の状態を評価して結果を下記の表１に示した。
【００６３】
【表１】
0003983841.tif 000003
表１に示されるように、実施例１のカラーフィルタは、表面平滑性が高く、また、形成された透明電極には断線の発生はみられなかった。
【００６４】
これに対して、比較例１のカラーフィルタは、ブラックマトリックス上の着色パターンの重なり箇所における凹凸による表面粗さが大きく、形成された透明電極は、このブラックマトリックス上の凹凸箇所において断線がみられた。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればブラックマトリックスを備える透明基板上に着色剤を含有した感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像を行う操作を繰り返して、周辺部においてブラックマトリックスに重なるように所望の色数の着色パターンを形成し、上記の露光において露光パターンの周辺部の露光量が中央部の露光量に比べて少ないようにするので、着色パターンの周辺部が中央部よりも厚みの薄いものとなり、これにより、着色パターンのブラックマトリックスとの重なり部分の盛り上がりが極めて小さくなり、したがって、表面の凹凸が少なく透明電極の断線等の不良発生が有効に防止された表面平滑性に優れるカラーフィルタが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法により製造されるカラーフィルタの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるカラーフィルタの製造方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの製造方法における露光パターンの露光量を説明するための図である。
【図４】本発明によるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図５】本発明によるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図６】本発明によるカラーフィルタの製造方法に使用できるフォトマスクの例を示す平面図である。
【図７】本発明によるカラーフィルタの製造方法に使用できるフォトマスクの例を示す平面図である。
【図８】本発明によるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための図である。
【図９】本発明によるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図１０】本発明によるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図１１】本発明によるカラーフィルタの製造方法に使用できるフォトマスクの例を示す平面図である。
【図１２】従来のカラーフィルタの一例を示す概略構成図である。
【図１３】図１２に示される従来のカラーフィルタにおける透明電極の欠陥を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ
２，１２，２２，３２，４２，５２…透明基板
３，１３ＢＭ，２３ＢＭ，３３ＢＭ，４３ＢＭ，５３ＢＭ…ブラックマトリックス
１３，２３，３３，４３，５３…ブラックマトリックス用感光性樹脂層
１４Ｒ，２４Ｒ，３４Ｒ，４４Ｒ，５４Ｒ…赤色の着色パターン
１４，２４，３４，４４…着色パターン用感光性樹脂層
１５ＢＭ，２５ＢＭ，３５ＢＭ，３５´ＢＭ，４５ＢＭ，５５ＢＭ…ブラックマトリックス用のフォトマスク
１５Ｒ，２５Ｒ，３５Ｒ，３５´Ｒ，４５Ｒ…赤色の着色パターン用のフォトマスク
【図１】
0003983841.tif 000004
【図２】
0003983841.tif 000005
【図３】
0003983841.tif 000006
【図４】
0003983841.tif 000007
【図５】
0003983841.tif 000008
【図６】
0003983841.tif 000009
【図７】
0003983841.tif 000010
【図８】
0003983841.tif 000011
【図９】
0003983841.tif 000012
【図１０】
0003983841.tif 000013
【図１１】
0003983841.tif 000014
【図１２】
0003983841.tif 000015
【図１３】
0003983841.tif 000016