(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、露光に使用するフォトマスクの柱状体形成部分の濃度とカラーフィルターパターン形成部分の濃度を異ならせたことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】
フォトマスクの柱状体形成部の光透過率がカラーフィルターパターン形成部の透過率よりも高いことを特徴とする請求項１記載のギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法。
【請求項３】
着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、各色の感材からなる塗布物に対して、柱状体形成部分の露光工程とカラーフィルターパターン形成部分の露光工程とを２回に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法。
【請求項４】
着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、各色の感材からなる塗布物に対して、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分の露光工程と柱状体形成部分のみの露光工程とを２回に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に使用するカラーフィルターの製造方法に関し、特に液晶表示装置のギャップを制御する機能が着色層の積層により形成された柱状体によりなされるカラーフィルターにおいて、当該柱状体の形成を特定の方法で行うことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルタの製造方法およびそれに使用するフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、カラーフィルタ基板とそれと向き合うように対向基板を配置し、その間に液晶材料が封入されている。液晶材料は両基板間にかけられる電圧でバックライトからの光源のシャッタ機能の働きを行う。このように液晶は両基板間に挟まれた状態で存在することになるので、このカラーフィルタ基板と対向基板のギャップ（間隔）が均一でない場合には上述のシャッタ機能が充分に働かず、表示むらを引き起こす。これらの点から、通常はスペーサと呼ばれるプラスチックやシリカの球状粒子をギャップ制御粉体として、一方の基板に散布する工程が行われている。このスペーサーには液晶の厚さに応じて１．５〜８．０μｍのものがよく用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スペーサーは設置すべき位置が定まっていないので表示画素部に付着したり数個が集まって凝集したりする状況が生じる。このため、カラーフィルタの各着色層を３層重畳して形成した３層構造部をスペーサーの代替としたギャップ機能付きカラーフィルタが提案されている（特開平５−１９６９４６号）。
しかし、同公開公報では３層構造体の形成方法についての具体的な内容については明らかにされていない。また、本願出願人は先の出願（特願平８−１７７１５９等）で着色感材の積層によるかかる柱状体を形成する方法を提案しているが、柱状体が各色により、積層構造が異なるため、着色層間により、柱状体の高さが異なって形成される現象が見られ、柱状体を全ての着色層に形成する場合に、全てを等しい高さの柱状体とすることが困難であって、その形成方法が問題となった。
【０００４】
図９は、従来の製造方法によるギャップ制御機能付きカラーフィルタを示す図である。図示の場合には、着色工程は、Ｒ→Ｇ→Ｂの順に形成されているが、柱状体部の高さが不揃いでＲの着色層上に形成された柱状体３Ｒは、ＧおよびＢの着色層上に形成された柱状体３Ｇ，３Ｂよりも高さが高く形成されている。従って、実際に基板間のギャップ制御の機能をしているのはＲの着色層上に形成された柱状体３Ｒのみとなっている。このため、柱状体の強度が十分でない場合には、セルはり合わせ時等にかかる圧力により、結局、Ｂ着色層上に形成された柱状体の高さまで、柱状体が圧縮され、ギャップ間隔がせまくなるという問題が生じる。
本発明は、かかる問題を解決すべく、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分の濃度をフォトマスク上で濃度差をもたせたもので露光するか、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分との露光を別々の工程で行う２ステップの露光方法を採用することで、上記問題点が解決することを見出したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタの製造方法の第１の態様は、着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、露光に使用するフォトマスクの柱状体形成部分の濃度とカラーフィルターパターン形成部分の濃度を異ならせたことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法、にある。
かかる製造方法であるため精度の高いギャップ制御機能を有するカラーフィルターを容易に製造できる。
【０００６】
本発明のカラーフィルタの製造方法の第２の態様は、着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、各色の感材からなる塗布物に対して、柱状体形成部分の露光工程とカラーフィルターパターン形成部分の露光工程とを２回に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法、にある。
かかる製造方法であるため精度の高いギャップ制御機能を有するカラーフィルターを容易に製造できる。
【０００７】
本発明のカラーフィルタの製造方法の第３の態様は、着色層を積層することにより形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの着色層形成工程は、カラーフィルターの全色について、各色毎に、各色の感材からなる塗布物を、フォトマスク露光にて露光して現像して、各色の着色層からなる各色のカラーフィルターパターン部を形成し、且つ、全ての色のカラーフィルターパターン部に、全色の着色層を積層した構造の柱状体部を形成するもので、該カラーフィルターの着色層形成工程において、形成される柱状体部の高さが等しくなるように、各色の感材からなる塗布物に対して、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分の露光工程と柱状体形成部分のみの露光工程とを２回に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法、にある。
かかる製造方法であるため精度の高いギャップ制御機能を有するカラーフィルターを容易に製造できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ギャップ制御機能付きカラーフィルタの製造工程を示す図である。
図１（Ａ）は、Ｒ着色層の形成工程、図１（Ｂ）は、Ｇ着色層の形成工程、図１（Ｃ）は、Ｂ着色層の形成工程をそれぞれ示す図であって、柱状体をブラックマトリクス１２上に形成した断面を示している。
まず、ガラス等の基板１１上にＣｒの薄層を真空成膜し、通常のフォトエッチングの手法によりパターン形成されたブラックマトリクス（ＢＭ）１２を形成する。ＢＭは上述のように、Ｃｒで形成できるが、感光材料中に顔料、カーボン、あるいは金属酸化物等を分散させたいわゆる樹脂ＢＭにより形成したものであってもよい。当該ＢＭ上に、カラーフィルターパターン部とギャップ制御機能を果たす柱状体部を順次形成する。着色層の形成順序は特に限定されないが、図１では、Ｒ，Ｇ，Ｂの順で形成した例が示されている。
【０００９】
図１（Ａ）においては、Ｒ着色層が形成された後の状況が示されている。カラーフィルターパターン部Ｒ１の膜厚ｒ1 と、柱状体部Ｒ２の膜厚ｒ2 とでは、異なる高さに形成されている（ｒ2 ＞ｒ1 ）。
図１（Ｂ）においては、Ｇ着色層が形成された後の状況が示されている。カラーフィルターパターン部Ｇ１の膜厚ｇ1 はｒ1 に等しく形成されるが、Ｒ着色層上の柱状体Ｇ２の高さｇ2 、およびＧ柱状体部Ｇ３の高さｇ3 はそれぞれ異なった高さに形成されている（ｇ2 ＞ｇ3 ＞ｇ4 ）。これは、Ｒ着色層の場合と同様に、フォトマスクにおけるカラーフィルターパターン形成部分の透過率を低く柱状体形成部分の透過率を高くしてあるので、、露光量が調整されて任意の膜厚に形成することができる。なお、ｇ4 が薄くなるのは、Ｇ感光材料塗布時に、微小柱状体部がレベリングされて柱状体部上部が薄膜になることによる。
【００１０】
図１（Ｃ）においては、Ｂ着色層が形成された後の状況が示されている。カラーフィルターパターン部Ｂ１の膜厚ｂ1 はｒ1 およびｇ1 に等しく形成されるが、Ｒ着色層上の柱状体Ｂ２の高さｂ2 、およびＧ着色層上のＢ３の高さｂ3 はそれぞれ異なって形成されている（ｂ3 ＞ｂ2 ）。これは、Ｒ着色層の場合と同様に、フォトマスクにおけるカラーフィルターパターン形成部分の透過率を低く柱状体形成部分の透過率を高くしてあるので、露光量が調整されて任意の膜厚に形成することができる。しかし、図１（Ｃ）における３本の柱状体の最終的な高さは、全て同一となるようにされている。なお、ｂ4 が薄くなるのは、Ｂ感光材料塗布時に、微小柱状体部がレベリングされて柱状体部上部が薄膜になることによる。
【００１１】
この柱状体部の高さは、着色層の表面から１．５μｍ〜８μｍの高さとすることが望ましい。１．５μｍ以下では実質的に精度の良いギャップを維持することが困難だからである。通常は、４〜７μｍ程度の高さとすることが好ましい。
さらに柱状体の高さの面内均一性に関しては、ＴＦＴ液晶の場合には経験的に０．３０μｍ以下の精度が必要とされている。
また、この柱状体は任意の配列とすることができるが、通常は規則的に全面に配列させることが望ましい。これはカラーフィルタ作製上の不良突起と区別することを容易とするためと、等間隔で柱状体を形成することで対向基板面にあたる力が分散できること等がその理由である。
このカラーフィルター基板に必要によりさらにオーバーコート層を設け、配向処理をして対向基板と組み合わせて使用する。
【００１２】
次に、図２乃至図４を参照して、本発明の製造方法をさらに詳細に説明する。
図２は、Ｒ着色層を形成する工程を示す図である。図２（Ａ）は、Ｒ着色層を形成するためのフォトマスクの平面図であり、図２（Ｂ）は、当該フトマスクを使用して、基板上に塗布されたＲ着色感材を露光している状況を示している。
図２（Ａ）のフォトマスク２０は、正方形の部分２１が柱状体部を形成する部分で透明なパターンに形成されている。斜線を施した部分２２はカラーフィルターパターン部を形成する部分で、正方形の部分２１より光透過量が低下するようにハーフトーンの濃度が付けられている。なお、正方形の部分２１と斜線部２２以外の部分は、本来不透明であるから真っ黒な状態であるが、図示の都合上、白く現している。
図２（Ｂ）において、フォトマスク２０はＲ感材が塗布された基板上に重ねられ、露光が行われる。柱状体形成部分２１はブラックマトリクス１２上に位置するようにされている。この状態で露光後、現像処理すれば、図１（Ａ）で示すＲ着色層が得られる。
【００１３】
図３は、Ｇ着色層を形成する工程を示す図である。図３（Ａ）は、Ｇ着色層を形成するためのフォトマスクの平面図であり、図３（Ｂ）は、当該フトマスクを使用して、基板上に塗布されたＧ着色感材を露光している状況を示している。
図３（Ａ）のフォトマスク３０は、正方形の部分３１が柱状体部を形成する部分で透明なパターンに形成されている。斜線を施した部分３２はカラーフィルターパターン部を形成する部分で、正方形の部分３１より光透過量が低下するようにハーフトーンの濃度が付けられている。なお、正方形の部分３１と斜線部３２以外の部分は、本来不透明であるから真っ黒な状態であるのは図２と同様である。図３（Ｂ）において、フォトマスク３０はＧ感材が塗布された基板上に重ねられ、露光が行われる。この工程では、基板上には、既にＲのカラーフィルターパターンＲ１が形成されている。柱状体形成部分Ｒ２はブラックマトリクス１２上に位置するようにされている。この状態で露光後、現像処理すれば、図１（Ｂ）で示す断面のＧ着色層が得られる。
【００１４】
図４は、Ｂ着色層を形成する工程を示す図である。図４（Ａ）は、Ｂ着色層を形成するためのフォトマスクの平面図であり、図４（Ｂ）は、当該フォトマスクを使用して、基板上に塗布されたＢ着色感材を露光している状況を示している。
図４（Ａ）のフォトマスク４０は、正方形の部分４１が柱状体部を形成する部分で透明なパターンに形成されている。斜線を施した部分４２はカラーフィルターパターン部を形成する部分で、正方形の部分４１より光透過量が低下するようにハーフトーンの濃度が付けられている。なお、正方形の部分４１と斜線部４２以外の部分は、本来不透明であるから真っ黒な状態であるのは図２と同様である。
図４（Ｂ）において、フォトマスク４０はＢ感材が塗布された基板上に重ねられ、露光が行われる。この工程では、基板上には、既にＲのカラーフィルターパターン部Ｒ１とＧのカラーフィルターパターン部Ｇ１が形成されている。柱状体部形成部分４１はブラックマトリクス１２上に位置するようにされている。この状態で露光後、現像処理すれば、図１（Ｃ）で示す断面のＢ着色層が得られる。なお、それぞれの柱状体（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）はいずれも同じ高さに形成されるように調整される。
【００１５】
このような濃度差を有するフォトマスクは、ガラス基板上に高解像力の写真エマルジョン感材を使用し、柱状体形成部分を透明にしカラーフィルターパターン形成部分をハーフトーン濃度とすることにより製造することができる。また、クロムマスクとする場合は、クロムをスパッタリングのターゲットとし、蒸着雰囲気中に酸素等のガスを入れて、ＣｒＯx 、ＣｒＮx 、ＣｒＯx Ｎy 、ＣｒＯx Ｎy ＣZ 等のクロム酸化物、窒化物、酸窒化物、酸窒炭化物をガラス基板上に堆積することによっても形成されるが、成膜条件を変えてクロムの酸素等に対する含有量を制御して、透過条件を満足するように構成する。このような技術の詳細は、本願出願人になる、特開平５−１２７３６１号公報、特開平６−３０８７１３号公報等に開示されている。
【００１６】
図５、図６は、本発明の他の実施態様を示す図である。この実施態様では、露光工程において、カラーフィルターパターン形成部分の露光と柱状体形成部分の露光を別の工程で行うことを特徴としている。
まず、図５（Ａ）のようにカラーフィルターパターン形成部分５１を有するフォトマスク５０を準備する。このフォトマスクの場合もカラーフィルターパターン形成部分５１以外は遮光部となっている。次に、このフォトマスクをＲの着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフィルターパターン部の露光を行う（図５（Ｂ））。次に、図６（Ａ）のように柱状体形成部分６１のみを有するフォトマスク６０を準備する。このフォトマスクの場合も柱状体形成部分６１以外は遮光部となっている。次に、このフォトマスクをＲの着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフィルターパターン部の露光を行う（図６（Ｂ））。
この図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）の露光により、Ｒの着色層の露光が完了するが、両露光の露光量を変えることにより、カラーフィルターパターン部に対する柱状体部の膜厚を任意に調整することができる。
【００１７】
図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）の露光が終わった後に、Ｒ着色感材を現像処理すれば、図１（Ａ）で図示したＲ着色層が得られる。
同様の操作を、Ｇ着色感材層、Ｂ着色感材層について順次行うことにより、全ての柱状体部の高さを均一なものに形成することができる（図１（Ｃ））。
【００１８】
図７、図８は、本発明のさらに他の実施態様を示す図である。この実施態様では、露光工程において、カラーフィルターパターン形成部分と柱状体形成部分を有するフォトマスクの露光と柱状体形成部分のみを有するフォトマスクの露光を別の工程で行うことを特徴としている。なお、この２種のフォトマスクの露光は順不同に行うことができる。
まず、図７（Ａ）のようにカラーフィルターパターン形成部分７２と柱状体形成部分７１を有するフォトマスク７０を準備する。このフォトマスクの場合もカラーフィルターパターン形成部分７２と柱状体形成部分７１以外は遮光部となっている。次に、このフォトマスクをＲの着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフィルターパターン部と柱状体部の露光を行う（図７（Ｂ））。次に、図８（Ａ）のように柱状体形成部分８１のみを有するフォトマスク８０を準備する。このフォトマスクの場合も柱状体形成部分８１以外は遮光部となっている。次に、このフォトマスクをＲの着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフィルターパターン部の露光を行う（図８（Ｂ））。
この図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）の露光により、Ｒの着色層の露光が完了するが、両露光の露光量を変えることにより、カラーフィルターパターン部に対する柱状体部の膜厚を任意に調整することができる。
【００１９】
図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）の露光が終わった後に、Ｒ着色感材を現像処理すれば、図１（Ａ）で図示したＲ着色層が得られる。
同様の操作を、Ｇ着色感材層、Ｂ着色感材層について順次行うことにより、全ての柱状体部の高さを均一なものに形成することができる（図１（Ｃ））。
【００２０】
【実施例】
（カラーフィルタに関する試作例１）
試作例１は、カラーフィルターのフォトマスクパターンを、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分とを有する１枚のフォトマスクを使用して露光する方法についての実施例である。
透明ガラス基板（コーニング社製「７０５９」）３００×４００ｍｍ、厚さ、１．１ｍｍ上に、Ｃｒ薄膜を通常の真空成膜方法で成膜し、パターンエッチングを行い、ＢＭ（ブラックマトリクス）が形成されたカラーフィルター基板１０を準備した。当該基板上に赤色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＲ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１０００回転／３秒）、膜厚２．７μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、カラーフィルターフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターンは、図２（Ａ）に示すように、ギャップ制御用柱状体を形成する部分を透明にし、赤色フィルターパターンを形成する部分は、２０％カットのハーフトーン（透過率が８０％）となるようにフォトマスクパターンの濃度を調整したものを使用した。
【００２１】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し、図１（Ａ）に示す赤色カラーフィルターパターン部とギャップ制御用柱状体部を有するＲ着色層を得た。この場合、柱状体の部分はカラーフィルターパターン部に比較して露光量が多くなるため、感材の感光度合いも高く厚膜に形成される。
この赤色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、カラーフィルターパターン部の膜厚ｒ1 は２．０μｍ、柱状体部の膜厚ｒ2 は２．５μｍであった。
【００２２】
次に、当該基板上に緑色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＧ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：９００回転／３秒）、膜厚３．３μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、カラーフィルターフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクパターンは図３（Ａ）に示すように、ギャップ制御用柱状体部を形成する部分を透明にし、赤色カラーフィルターパターン部を形成する部分は、３５％カットのハーフトーン（透過率が６５％）となるようにフォトマスクパターンの濃度を調整したものを使用した。
【００２３】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し図１（Ｂ）に示す緑色カラーフィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＧ着色層を得た。この緑色パターン形成後の基板について、カラーフィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ1 ＋ｇ2 ）は、４．７μｍ（２．０μｍ＋２．７μｍ）、Ｇフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ4 ）は、４．２μｍ（２．５μｍ＋１．７μｍ）、Ｂフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ3 ）は５．２μｍ（２．５μｍ＋２．７μｍ）であった。
【００２４】
次に、当該基板上に青色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＢ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：８００回転／３秒）、膜厚３．６μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、カラーフィルターフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクパターンは、図４（Ａ）に示すように、ギャップ制御用柱状体部を形成する部分を透明にし、青色カラーフィルターパターン部を形成する部分は、４０％カットのハーフトーン（透過率が６０％）となるようにフォトマスクパターンの濃度を調整したものを使用した。
【００２５】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し、図１（Ｃ）に示す青色カラーフィルターパターン部とギャップ制御用柱状体部を有するＢ着色層を得た。
この青色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ1 ＋ｇ2 ＋ｂ2 ）と、Ｇフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ2 ＋ｇ4 ＋ｂ3 ）と、Ｂフィルターパターン部柱状体部の高さ（ｒ2 ＋ｇ3 ＋ｂ4 ）は全て、７．０μｍの等しい高さに形成されていた。また、各カラーフィルターパターン部の膜厚は、２．０μｍであった。
なお、ｂ4 は、１．８μｍ、ｂ3 は、２．８μｍ、ｂ2 は、２．３μｍ、ｂ1 は、２．０μｍであった。ｂ4 が薄くなるのは、前記のようにＢ感光材料塗布時に、微小柱状体上部の塗布物がレベリングされるためであり、同一の露光でもｂ3 がｂ2 よりも高くなるのは、ｂ3 の基礎となる部分が多少平坦化しているため、ｂ2 部よりは厚膜に塗布されるからである。
【００２６】
（カラーフィルタに関する試作例２）
試作例２は、カラーフィルターのフォトマスクパターンを、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分とを分けた２枚のフォトマスクを使用して順次露光する方法についての実施例である。
透明ガラス基板（コーニング社製「７０５９」）３００×４００ｍｍ、厚さ、１．１ｍｍ上に、Ｃｒ薄膜を通常の真空成膜方法で成膜し、パターンエッチングを行い、ＢＭ（ブラックマトリクス）が形成されたカラーフィルター基板１０を準備した。
当該基板上に赤色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＲ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１０００回転／３秒）、膜厚２．７μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形成部分のフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射し、次いで、カラーフィルターパターン形成部分のフォトマスクパターンを同一光源を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。
【００２７】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し図１（Ａ）に示す赤色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＲ着色層を得た。この場合、柱状体の部分はフィルターパターン部に比較して露光量が多くなるため、感材の感光度合いも高く厚膜に形成される。
この赤色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、フィルターパターン部の膜厚ｒ1 は２．０μｍ、柱状体部の膜厚ｒ2 は２．５μｍであった。
【００２８】
次に、当該基板上に緑色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＧ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１０５０回転／３秒）、膜厚３．３μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形成部分のフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射し、次いで、カラーフィルターパターン形成部分のフォトマスクパターンを同一光源を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し図１（Ｂ）に示す緑色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＧ着色層を得た。
この緑色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ1 ＋ｇ2 ）は、４．７μｍ（２．０μｍ＋２．７μｍ）、Ｇフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ4 ）は、４．２μｍ（２．５μｍ＋１．７μｍ）、Ｂフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ3 ）は５．２μｍ（２．５μｍ＋２．７μｍ）であった。
【００２９】
次に、当該基板上に青色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＢ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１１００回転／３秒）、膜厚３．６μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形成部分のフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射し、次いで、カラーフィルターパターン形成部分のフォトマスクパターンを同一光源を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し、図１（Ｃ）に示す青色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＢ着色層を得た。
【００３０】
この青色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ1 ＋ｇ2 ＋ｂ2 ）と、Ｇフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ2 ＋ｇ4 ＋ｂ3 ）と、Ｂフィルターパターン部柱状体部の高さ（ｒ2 ＋ｇ3 ＋ｂ4 ）は全て、７．０μｍの等しい高さに形成されていた。また、各カラーフィルターパターン部の膜厚は、２．０μｍであった。
なお、ｂ4 は、１．８μｍ、ｂ3 は、２．８μｍ、ｂ2 は、２．３μｍ、ｂ1 は、２．０μｍであった。
【００３１】
（カラーフィルタに関する試作例３）
試作例３は、カラーフィルターのフォトマスクパターンを、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分とを有するフォトマスクと柱状体形成部分のみからなるフォトマスクとの２枚のフォトマスクを使用して順次露光する方法についての実施例である。
透明ガラス基板（コーニング社製「７０５９」）３００×４００ｍｍ、厚さ、１．１ｍｍ上に、Ｃｒ薄膜を通常の真空成膜方法で成膜し、パターンエッチングを行い、ＢＭ（ブラックマトリクス）が形成されたカラーフィルター基板１０を準備した。
当該基板上に赤色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＲ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１０００回転／３秒）、膜厚２．７μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分を有するフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射し、次いで、柱状体形成部分のみのフォトマスクパターンを同一光源を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。
【００３２】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し図１（Ａ）に示す赤色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＲ着色層を得た。この場合、柱状体の部分はフィルターパターン部に比較して露光量が多くなるため、感材の感光度合いも高く厚膜に形成される。
この赤色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、フィルターパターン部の膜厚ｒ1 は２．０μｍ、柱状体部の膜厚ｒ2 は２．５μｍであった。
【００３３】
次に、当該基板上に緑色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＧ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１０５０回転／３秒）、膜厚２．７μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分を有するフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射し、次いで、柱状体形成部分のみのフォトマスクパターンを同一光源を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。
【００３４】
次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し図１（Ｂ）に示す緑色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＧ着色層を得た。この緑色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ1 ＋ｇ2 ）は、
４．５μｍ（２．０μｍ＋２．５μｍ）、Ｇフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ4 ）は、３．７μｍ（２．５μｍ＋１．２μｍ）、Ｂフィルターパターン部柱状体の膜厚（ｒ2 ＋ｇ3 ）は４．５μｍ（２．５μｍ＋２．０μｍ）であった。
【００３５】
次に、当該基板上に青色感材（富士ハント株式会社製「カラーモザイクＣＢ−７０００」）をスピンコータにより塗布し（回転数：１１００回転／３秒）、膜厚２．７μｍの塗膜を形成した。
その後、８０°Ｃのクリーンオーブン内で、１０分間乾燥した後、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分を有するフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線（主とする波長：３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。次いで、基板を１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液に浸漬（室温で２分間）した後、純水でリンス後、２００°Ｃのクリーンオーブン内で３０分間乾燥し、図１（Ｃ）に示す青色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するＢ着色層を得た。
柱状体部をさらに高くしバランスをくずさないため、青色感材については柱状体形成部のみの露光は行わなかった。
【００３６】
この青色パターン形成後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計（テンコール社製「アルファステップ３００」）で測定したところ、Ｒフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ1 ＋ｇ2 ＋ｂ2 ）と、Ｇフィルターパターン部柱状体の高さ（ｒ2 ＋ｇ4 ＋ｂ3 ）と、Ｂフィルターパターン部柱状体部の高さ（ｒ2 ＋ｇ3 ＋ｂ4 ）は全て、６．０μｍの等しい高さに形成されていた。また、各カラーフィルターパターン部の膜厚は、２．０μｍであった。
なお、ｂ4 は、１．５μｍ、ｂ3 は、２．３μｍ、ｂ2 は、１．５μｍ、ｂ1 は、２．０μｍであった。
【００３７】
（液晶表示装置に関する実施例）
上記、試作例１、試作例２および試作例３で製作したカラーフィルターを用いて、液晶表示装置を組み立てた。
まず、透明基板上に透明導電膜層（ＩＴＯ）を、スパッタリング法により、厚さ０．１５μｍで形成し、その上に絶縁層を介してポリイミド系の配向膜を塗布し配向処理を施し対向基板を形成した。カラーフィルタ側にも同様に導電膜層およびポリイミド系の配向膜を塗布し配向処理を施した後、対向基板とギャップ制御機能付きカラーフィルタとを柱状体部が対向基板に接触するように圧着しながら周囲を液晶導入部分を残して封止剤で封着した。
最後にカラーフィルタと対向基板が形成する間隙に液晶を充填して封止することにより液晶表示装置が完成した。
完成した液晶表示装置は、試作例１、試作例２、試作例３共に、対向基板とカラーフィルタ基板間が正確な一定間隔に保たれ、画像表示機能試験でも良好な結果が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、カラーフィルタのギャップ制御機能を行う柱状体をハーフトーン濃度を有するフォトマスクを使用するか、カラーフィルターパターン形成部分の露光と柱状体形成部分の露光とを別の工程で行う２ステップ露光法により製造するので、ギャップ制御用柱状体の高さを自由に制御することができ、カラーフィルターの各部分で柱状体の高さ精度の優れたギャップ制御機能付きカラーフィルターを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造工程を示す図である。
【図２】  Ｒ着色層を形成する工程を示す図である。
【図３】  Ｇ着色層を形成する工程を示す図である。
【図４】  Ｂ着色層を形成する工程を示す図である。
【図５】  本発明の他の実施態様を示す図である。
【図６】  本発明の他の実施態様を示す図である。
【図７】  本発明のさらに他の実施態様を示す図である。
【図８】  本発明のさらに他の実施態様を示す図である。
【図９】  従来の製造方法によるギャップ制御機能付きカラーフィルタを示す図である。
【符号の説明】
１０    カラーフィルター基板
１１    ガラス等の基板
１２    ブラックマトリクス
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ  柱状体
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０    フォトマスク
２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１    柱状体形成部分
２２，３２，４２，５２，７２    カラーフィルターパターン形成部分
Ｒ１    赤色カラーフィルターパターン部
Ｇ１    緑色カラーフィルターパターン部
Ｂ１    青色カラーフィルターパターン部
Ｒ２    赤色柱状体部
Ｇ２，Ｇ３    緑色柱状体部
Ｂ２，Ｂ３    青色柱状体部
【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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