(57)【要約】【課題】１工程で配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーを形成するすることのできるフォトマスク、また第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、配向制御突起が設けられたカラーフィルタを廉価に製造する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。【解決手段】フォトマスクＰＭ上のパターンは、遮光部３２、透光部３３、及び２種の半透光部３４からなり、２種の半透光部は、透過率が異なる２種の半透光膜（ハーフトーン膜）、開口率が異なる２種の微細パターン（グレートーン部）、又は半透光膜と微細しパターンの２種からなり、該半透光膜の透過率と該微細パターンの実効透過率が異なること。上記フォトマスクを用いること。【選択図】図２
2009151071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタを構成する第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、及び配向制御突起を同時に形成するフォトマスクであって、前記フォトマスク上のパターンは、遮光部、透光部、及び２種の半透光部からなり、前記２種の半透光部の内の１種の半透光部は、前記第二フォトスペーサーの形成に対応し、他の１種の半透光部は、前記配向制御突起の形成に対応していることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記２種の半透光部は、透過率が異なる２種の半透光膜（ハーフトーン膜）からなることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記２種の半透光部は、開口率が異なる２種の微細パターン（グレートーン部）からなることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記２種の半透光部は、半透光膜（ハーフトーン膜）と微細パターン（グレートーン部）の２種からなり、該半透光膜（ハーフトーン膜）の透過率と該微細パターン（グレートーン部）の実効透過率が異なることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項５】
ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成され、該透明導電膜上に第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、及び配向制御突起を形成するカラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
２）該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の全面に透明導電膜を形成する工程、
３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理により第一フォトスペーサーを形成する工程を具備し、前記フォトマスクとして請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用い、第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーより高さの低い配向制御突起を第一フォトスペーサーの形成と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に記載のカラーフィルタの製造方法において、前記第一フォトスペーサーの高さが１．５μｍ〜５．０μｍ、第二フォトスペーサーの高さが０．６μｍ〜第一フォトスペーサーの高さ未満、配向制御突起の高さが０．６μｍ〜第一フォトスペーサーの高さ未満であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に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製造に関するものであり、特に、透明導電膜上に、配向制御突起及び２種のフォトスペーサーを形成する際に、１工程で配向制御突起及び２種のフォトスペーサーを形成するすることのできるフォトマスク、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４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５は、図４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４、及び図５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（４）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４、及び図５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４、及び図５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、ノート型ＰＣ、液晶カラーＴＶ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）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揃えるため、もしくはギャップを調整するための透明樹脂膜、３）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、仕様にもとづき付加されるようになった。
【０００９】
例えば、配向分割機能。従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、ＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、コントラストが低下し表示品質が悪化する。コントラストが良好な視野角は狭いといった問題を有していた。
【００１０】
このような問題を解決する一技法として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）−ＬＣＤが開発された。
【００１１】
図７は、このようなＭＶＡ−ＬＣＤの断面を模式的に示した説明図である。図７に示すように、ＭＶＡ−ＬＣＤ（８０）は、液晶分子（２７）を介して配向制御突起（２２ａ）、（２２ｂ）が設けられたＴＦＴ基板（２０）と、配向制御突起（２３）が設けられたカラーフィルタ（８）とを配置した構造であるが、配向制御突起（２２ａ）、（２２ｂ）及び配向制御突起（２３）は一画素内で互い違いの位置に設けられている。
【００１２】
図７に白太矢印で示すように、電圧印加時の状態では、一画素内で配向制御突起（２２ａ）〜配向制御突起（２３）間の液晶分子（２７）は、図中左斜めに傾斜し、配向制御突起（２３）〜配向制御突起（２２ｂ）間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
【００１３】
図８（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例は、平面形状が円形の配向制御突起（２３Ａ）が形成されたカラーフィルタ（８Ａ）である。このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、一画素内で液晶分子の傾斜方向が多方向となる。
また、図９（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状がストライプ状の配向制御リブ（２３Ｂ）であり、一画素内で９０°屈曲させた配向制御用リブ（２３Ｂ）が形成されたカラーフィルタ（８Ｂ）である。このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、一画素内で液晶分子の傾斜方向が４方向となる。
【００１４】
平面形状が円形の配向制御突起（２３Ａ）の幅（Ｗ３）は、例えば、１５μｍ程度、高さ（Ｈ３）は１．４μｍ程度である。また、平面形状がストライプ状の配向制御リブ（２３Ｂ）のＡ−Ａ線での断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その幅（Ｗ４）、高さ（Ｈ４）は、配向制御突起（２３Ａ）の各々と同程度である。これらは、透明なフォトレジストを用いて形成される。
【００１５】
また、前記図４に示す基本的な機能を備えたカラーフィルタ（４）に付加される機能と
して、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。
【００１６】
このような問題を解決する技法として、フォトレジストを用い、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１０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１０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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
このような、低温気泡の発生の発生を回避し、且つ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、破壊を防ぐために、フォトスペーサーの密度を高める技法として、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１１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１１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。
【００２２】
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おり、その高さ（Ｈ）は２μｍ〜５μｍ程度である。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（ΔＨ）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。
【００２３】
図６は、前記図４に示すカラーフィルタ（４）に、図８に示す配向制御突起、及び図１１に示す２種のフォトスペーサーが付加され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６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）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成された後に、配向制御突起、フォトスペーサーが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。
【００２４】
前記図４に示すカラーフィルタ（４）に、配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を付加した仕様のカラーフィルタを製造する際には、例えば、配向制御突起（Ｍｖ）を形成する工程と、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３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。
【００２５】
さて、近年、液晶パネルの薄型化が重要な課題となり、その一環として、組み立てたパネルのガラス面を、例えば、研磨処理によってパネルの厚みを薄くすることが行われている。この研磨処理中にパネルへ加わる荷重によってフォトスペーサーの塑性変形、破壊が発生することを防ぐため、上記第二フォトスペーサーが着目され、パネルの薄型化のためにも２種のフォトスペーサー有するカラーフィルタが活用され始めた。
しかし、配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）が付加された仕様のカラーフィルタであっても、廉価なカラーフィルタであることが強く要望されている。
【特許文献１】特開平１０−１２３５３４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４７１６号公報
【特許文献３】特開２００６−２６８０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、上記要望を実現するためになされたものであり、少なくともブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が設けられたガラス基板（４０）上に、配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造において、これら配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成する際に、例えば、３工程を費やして形成することなく、１工程で配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成するすることのできる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、上記フォトマスクを用い、配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）が設けられたカラーフィルタであっても、廉価に製造することのできるカラーフィルタの製造方法、並びに、配向制御突起（Ｍｖ）、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）が設けられた、廉価な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】
【００２７】
本発明は、カラーフィルタを構成する第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、及び配向制御突起を同時に形成するフォトマスクであって、前記フォトマスク上のパターンは、遮光部、透光部、及び２種の半透光部からなり、前記２種の半透光部の内の１種の半透光部は、前記第二フォトスペーサーの形成に対応し、他の１種の半透光部は、前記配向制御突起の形成に対応していることを特徴とするフォトマスクである。
【００２８】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記２種の半透光部は、透過率が異なる２種の半透光膜（ハーフトーン膜）からなることを特徴とするフォトマスクである。
【００２９】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記２種の半透光部は、開口率が異なる２種の微細パターン（グレートーン部）からなることを特徴とするフォトマスクである。
【００３０】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記２種の半透光部は、半透光膜（ハーフトーン膜）と微細しパターン（グレートーン部）の２種からなり、該半透光膜（ハーフトーン膜）の透過率と該微細パターン（グレートーン部）の実効透過率が異なることを特徴とするフォトマスクである。
【００３１】
また、本発明は、ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成され、該透明導電膜上に第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、及び配向制御突起を形成するカラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
２）該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の全面に透明導電膜を形成する工程、
３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理により第一フォトスペーサーを形成する工程を具備し、前記フォトマスクとして請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用い
、第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーより高さの低い配向制御突起を第一フォトスペーサーの形成と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。
【００３２】
また、本発明は、請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法において、前記第一フォトスペーサーの高さが１．５μｍ〜５．０μｍ、第二フォトスペーサーの高さが０．６μｍ〜第一フォトスペーサーの高さ未満、配向制御突起の高さが０．６μｍ〜第一フォトスペーサーの高さ未満であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００３３】
また、本発明は、請求項５又は請求項６に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】
【００３４】
本発明は、フォトマスク上のパターンは、遮光部、透光部、及び２種の半透光部からなり、２種の半透光部は、透過率が異なる２種の半透光膜（ハーフトーン膜）、或いは開口率が異なる２種の微細パターン（グレートーン部）、或いは半透光膜（ハーフトーン膜）と微細パターン（グレートーン部）の２種からなり、該半透光膜（ハーフトーン膜）の透過率と該微細パターン（グレートーン部）の実効透過率が異なるフォトマスクであるので、配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーを形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造において、これら配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーを形成する際に、例えば、３工程を費やして形成することなく、１工程で配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーを形成するすることのできるフォトマスクとなる。
【００３５】
また、本発明は、１）ガラス基板上に少なくともブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、２）該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の全面に透明導電膜を形成する工程、３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理により第一フォトスペーサーを形成する工程を具備し、フォトマスクとして請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用い、第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーより高さの低い配向制御突起を第一フォトスペーサーの形成と同時に形成するので、配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーが設けられたカラーフィルタであっても、廉価に製造することのできるカラーフィルタの製造方法となる。
また、本発明は、配向制御突起、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサーが設けられた、廉価なカラーフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す断面図である。図１に示すように、このカラーフィルタ（１）は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタとして基本的な機能を備えた前記図４に示すカラーフィルタ（４）に、付随する機能として図８に示す配向制御突起が付加され、更に図１１に示す高さの異なる２種のフォトスペーサーが付加されたものである。
【００３７】
図１に示すように、一実施例に示すカラーフィルタは、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後に、配向制御突起（Ｍｖ−ｂ）、及び高さの異なる２種のフォトスペーサーが同時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−１ｂ）と第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）で構成されている。
【００３８】
図２は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。
図２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）が形成されている。図２は、フォトスペーサー形成用のフォトレジストとして、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
図２中、フォトレジスト層（６０）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けて本発明によるフォトマスク（ＰＭ）が、その膜面（３１）をフォトレジスト層（６０）に対向させて配置されている。
【００３９】
図３は、本発明によるフォトマスクの一例の断面図である。このフォトマスク（ＰＭ）には、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｂ）の形成に対応した透光部（３３）が設けられ、また、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）の形成に対応した、２種の半透光部の内の１種の半透光部（第一半透光部（３４−１））が設けられ、更に、配向制御突起の形成に対応した、他の１種の半透光部（第二半透光部（３４−２））が設けられている。
【００４０】
第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）の高さ（Ｈ１２）と配向制御突起（Ｍｖ−ｂ）の高さ（Ｈ１３）が異なるために、第一半透光部（３４−１）の透過率（Ｔ１）と第二半透光部（３４−２）の透過率（Ｔ２）は異なるものとしている。
すなわち、図１において、Ｈ１２＞Ｈ１３であるため、第一半透光部（３４−１）の透過率（Ｔ１）は第二半透光部（３４−２）の透過率（Ｔ２）より高い（Ｔ１＞Ｔ２）ものとしている。
【００４１】
図２に示すように、上記フォトスペーサー形成用のフォトレジスト層（６０）に上記フォトマスク（ＰＭ）を介した露光（Ｅ）を行って、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｂ）より高さの低い第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）、及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）より高さの低い配向制御突起（Ｍｖ−ｂ）を、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｂ）の形成と同時に形成する。
図２においては、既に現像処理が完了し、第一フォトスペーサー、第二フォトスペーサー、及び配向制御突起が形成された状態のものを点線で示してある。
【００４２】
第一フォトスペーサーより共に高さが低く、且つ高さの異なる第二フォトスペーサーと配向制御突起を同時に形成するために、図３に示すフォトマスク（ＰＭ）には、透過率が異なる２種の半透光部（３４）が設けられている。このフォトマスク（ＰＭ）は、遮光部（３２）と、透光部（３３）と、透過率が異なる２種の半透光部（３４）とで構成され、言わば４階調を有するフォトマスクである。
２種の半透光部（３４）は、透過率が異なる２種の半透光膜（ハーフトーン膜）からなるか、開口率が異なる２種の微細パターン（グレートーン部）からなるか、或いは半透光膜（ハーフトーン膜）と微細パターン（グレートーン部）の２種からなり、この半透光膜（ハーフトーン膜）の透過率とこの微細パターン（グレートーン部）の実効透過率が異なっている。
【００４３】
半透光膜（ハーフトーン膜）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膜、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て更に薄膜にしたハーフートーン膜などである。このハーフートーン膜の薄膜の膜厚は均一に設けられている。
【００４４】
例えば、図３に示す第一半透光部（３４−１）として、半透光膜（ハーフトーン膜）が用いられた場合には、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）の形成に対応したフォトマスク（ＰＭ）上の第一半透光部（３４−１）は半透光膜（ハーフトーン膜）からなり、高さ
（Ｈ１１）の第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｂ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０）への露光が透光部（３３）を介して適正に行われた際に、高さ（Ｈ１２）の第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）への半透光膜（ハーフトーン膜）を介した露光も適正に行われるように、半透光膜（ハーフトーン膜）の透過率を設定する。
【００４５】
一方、微細パターン（グレートーン部）は、上記ハーフートーン膜のように均一なものではない。後述するように、光を遮光する微細ラインと光を透過する微細スペースとで構成される微細パターンであり、この微細パターンが均一な透過率（実効透過率）を有するものとして機能させた用い方をする。
【００４６】
例えば、図３に示す第一半透光部（３４−１）として、微細パターン（グレートーン部）が用いられた場合には、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）の形成に対応したフォトマスク（ＰＭ）上の第一半透光部（３４−１）は微細パターン（グレートーン部）からなり、高さ（Ｈ１１）の第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｂ）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（６０）への露光が透光部（３３）を介して適正に行われた際に、高さ（Ｈ１２）の第二フォトスペーサー（ＰＳ−２ｂ）への微細パターン（グレートーン部）を介した露光も適正に行われるように、微細パターン（グレートーン部）の透過率（実効透過率）を設定する。
【００４７】
図１２（ａ）、（ｂ）は、微細パターン（グレートーン部）の一例を拡大して示す平面図、及びＸ−Ｘ線での断面図である。図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、この微細パターン（グレートーン部）は光を遮光する微細ライン（Ｌ）と光を透過する微細スペース（Ｓ）で構成される微細なラインアンドスペースパターンである。この微細ライン（Ｌ）は、紫外線を遮光する薄膜、例えば、フォトマスク（ＰＭ）の遮光部（３２）のクロム膜からなる。
【００４８】
本発明におけるフォトマスク（ＰＭ）は、このフォトマスク上の微細パターン（グレートーン部）の微細なラインアンドスペースパターンが、用いるフォトリソグラフィ法の系の解像度以下となっているフォトマスクである。
フォトリソグラフィ法の系とは、パターンを形成する際の光学系、フォトマスク、フォトレジスト、現像処理などのプロセス全体を指し、得られるパターンの解像度は、この系の解像度によって定まる。
【００４９】
図１３は、図１２に示す微細パターン（グレートーン部）の断面を更に拡大して示すものであり、微細パターン（グレートーン部）のスペース（Ｓ）（光を透過する開口部）を透過した光の、フォトレジスト上での強度分布を模式的に表したものある。図１３（ａ）に示すように、ラインアンドスペースパターンのピッチ（Ｐｗ）、及びラインの巾（Ｌｗ）が十分に大きければ、開口部を透過した光はフォトマスク上の像を形成する。しかし、図１３（ｂ）に示すように、例えば、ラインの巾（Ｌｗ）が狭くなると、隣り合った開口部からの光による回折によって像が分離できなくなる。ついには、開口部を透過した光は一様な強度分布に平均化されてしまう。                      
【００５０】
すなわち、本発明においては、ラインアンドスペースパターンをフォトリソグラフィ法の系の解像度以下とすることによって、フォトマスク上の微細パターン（グレートーン部）のラインアンドスペースパターンをラインアンドスペースの像を形成させるパターンとして機能させるのではなく、均一な透過率（実効透過率）を有するグレートーン部として機能させるものである。
【００５１】
グレートーン部としての実効透過率は、単位面積に占めるラインとスペースの割合で表される。また、ラインアンドスペースのライン（Ｌ）は光を遮光する濃度（例えば、ＯＤ
＞２．５以上）を有し、スペース（Ｓ）は光を透過し、濃度は略ゼロである。従って、ラインの割合を調節することによって任意に実効透過率を有するグレートーン部（半遮光性）を精度よく得ることができる。
また、パターンとしては、単位面積に占めるラインの割合で透過率を表わすパターンであれば、直線状のラインに限定されるものではなく、例えば、正方形の市松模様などが挙げられる。
【００５２】
本発明における微細パターン（グレートーン部）の開口率とは、例えば、上記ラインアンドスペースの微細パターンにおいては、スペース面積／〔ライン面積＋スペース面積〕を指している。また、本発明における実効透過率とは、ある開口率を有する微細パターンを、フォトスペーサーなどのパターンを形成する光学系に用い、均一な透過率のグレートーン部として機能させた際の透過率を指している。
すなわち、微細パターンの開口率を調節することによって微細パターンの実効透過率を設定し、所望する透過率を有する微細パターン（グレートーン部）としている。
【００５３】
図３に示すフォトマスク（ＰＭ）において、２種の半透光部（３４）、すなわち、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）は、共に透過率が異なる半透光膜（ハーフトーン膜）であってもよい。この際、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）には、各々が形成するフォトスペーサー又は配向制御突起の高さに対応させた適正な透過率をもたせる。
【００５４】
また、２種の半透光部（３４）、すなわち、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）は、共に開口率が異なる微細パターン（グレートーン部）であってもよい。この際、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）には、各々が形成するフォトスペーサー又は配向制御突起の高さに対応させた適正な開口率（実効透過率）をもたせる。
【００５５】
また、２種の半透光部（３４）、すなわち、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）は、その一方が半透光膜（ハーフトーン膜）で、他方が微細パターン（グレートーン部）であってもよい。この際、第一半透光部（３４−１）及び第二半透光部（３４−２）には、各々が形成するフォトスペーサー又は配向制御突起の高さに対応させた適正な透過率又は開口率（実効透過率）をもたせる。
【００５６】
微細パターン（グレートーン部）は、その形成に用いるフォトマスクの製造工程において、１回のプロセスでパターンを作製することが可能であり、フォトマスクの製造コストが低減できる。かつ工期も短縮できるメリットがある。しかし、微細パターン（グレートーン部）をフォトリソグラフィ法で製造する場合、近接露光のギャップのバラツキの影響を受け、その高さにバラツキが生じ易い。
一方、半透光膜（ハーフトーン膜）は、その形成に用いるフォトマスクの製造工程が長く、フォトマスクの製造コストが高くなる。かつ工期も長くなるデメリットがある。しかし、半透光膜（ハーフトーン膜）をフォトリソグラフィ法で製造する場合、近接露光のギャップのバラツキの影響を受けにくい特徴がある。
【００５７】
また、半透光膜（ハーフトーン膜）は膜の種類を選択することによって、露光光の波長毎に、膜の透過率を変えることが可能であるため、第二フォトスペーサー又は／及び配向制御突起の高さと、第一フォトスペーサーの高さの差を大きくすることが可能である。その用途、目的、所望する高さに応じて、微細パターン（グレートーン部）と半透光膜（ハーフトーン膜）を使い分けることになる。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
ガラス基板上にネガ型フォトレジストをスピンナーで塗布し、膜厚４．８μｍのフォトレジスト膜を形成した。減圧乾燥、プレベークを行った後、ｉ線透過率が１３．５％である半透光膜（ハーフトーン膜）と、開口率４８％である微細パターン（グレートーン部）と、遮光部と、透光部を有する本発明によるフォトマスクを用い露光を行った。ギャップ量は１５０μｍ、露光量１７５ｍＪ／ｃｍ2 の近接露光を行った。ネガ型フォトレジストには（株）アデカ製：ＴＡ２０００を用いた。ハーフトーン膜にはＩＴＯを用いた。
【００５９】
最も高い膜厚が必要な第一フォトスペーサーは透光部を介した照射で、第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトスペーサーは微細パターン（グレートーン部）を介した照射で、また、第一フォトスペーサーより高さの低い配向制御リブは半透光膜（ハーフトーン膜）を介した照射で露光を行った。
現像、焼成後の膜厚は、第一フォトスペーサーは３．９μｍ、第二フォトスペーサーは３．０μｍ、配向制御リブは１．１μｍであった。また、線幅は、第一フォトスペーサーは１２μｍφ、第二フォトスペーサーは９μｍ、配向制御リブは１０μｍであった。
＜実施例２＞
ガラス基板上にネガ型フォトレジストをスピンナーで塗布し、膜厚４．８μｍのフォトレジスト膜を形成した。減圧乾燥、プレベークを行った後、ｉ線透過率が４０．０％である半透光膜（ハーフトーン膜）と、開口率３５．４％である微細パターン（グレートーン部）と、遮光部と、透光部を有する本発明によるフォトマスクを用い露光を行った。ギャップ量は１５０μｍ、露光量１７５ｍＪ／ｃｍ2 の近接露光を行った。ネガ型フォトレジストには（株）アデカ製：ＴＡ２０００を用いた。ハーフトーン膜にはＩＴＯを用いた。
【００６０】
最も高い膜厚が必要な第一フォトスペーサーは透光部を介した照射で、第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトスペーサーは半透光膜（ハーフトーン膜）を介した照射で、また、第一フォトスペーサーより高さの低い配向制御リブは微細パターン（グレートーン部）を介した照射で露光を行った。
現像、焼成後の膜厚は、第一フォトスペーサーは３．９μｍ、第二フォトスペーサーは３．０μｍ、配向制御リブは２．０μｍであった。また、線幅は、第一フォトスペーサーは１２μｍφ、第二フォトスペーサーは９μｍ、配向制御リブは１５μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】本発明によるフォトマスクの一例の断面図である。
【図４】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５】図４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６】配向制御突起、２種のフォトスペーサーが付加された液晶表示装置用カラーフィルタの一例の断面図である。
【図７】ＭＶＡ−ＬＣＤの断面を模式的に示した説明図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。
【図１０】フォトスペーサーが形成されたカラーフィルタの一例である。
【図１１】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である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、微細パターン（グレートーン部）の一例を拡大して示す平面図、断面図である。
【図１３】フォトレジスト上での強度分布を模式的に表した説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・本発明によるカラーフィルタ
４、７、８、８Ａ・・・液晶表示装置用カラーフィルタ
２２ａ、２２ｂ、２３、Ｍｖ、Ｍｖ−ｂ・・・配向制御突起
２３Ｂ・・・配向制御リブ
３０、４０・・・ガラス基板
３２・・・遮光部
３３・・・透光部
３４・・・２種の半透光部
３４−１・・・第一半透光部
３４−２・・・第二半透光部
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
６０・・・フォトレジスト層
８０・・・ＭＶＡ−ＬＣＤ
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｅ・・・露光光
Ｈ、Ｈ１１・・・第一フォトスペーサーの高さ
Ｈ１２・・・第二フォトスペーサーの高さ
Ｈ３、Ｈ１３・・・配向制御突起の高さ
Ｌ・・・微細ライン
Ｌｗ・・・ラインの幅
ＰＭ・・・フォトマスク
ＰＳ−１・・・第一フォトスペーサー
ＰＳ−２・・・第二フォトスペーサー
ＰＳ−１ｂ・・・本発明における第一フォトスペーサー
ＰＳ−２ｂ・・・本発明における第二フォトスペーサー
Ｐｗ・・・パターンのピッチ
Ｓ・・・微細スペース
Ｗ３・・・配向制御突起の幅
【図１】
2009151071.tif 000003
【図２】
2009151071.tif 000004
【図３】
2009151071.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009151071.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009151071.tif 000009
【図８】
2009151071.tif 000010
【図９】
2009151071.tif 000011
【図１０】
2009151071.tif 000012
【図１１】
2009151071.tif 000013
【図１２】
2009151071.tif 000014
【図１３】
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