JP2008076724A - カラーフィルタ用フォトマスク、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、フォトマスクの遮光部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びない、また、光透過部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びないフォトマスクを提供すること。
【解決手段】ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりパターンを形成するフォトマスクにおいて、遮光部Ｓ３の角部に多角形の補正遮光パターンＨ３をその頂点を接して設けたこと。ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりパターンを形成するフォトマスクにおいて、光透過部の角部に多角形の補正開口パターンをその頂点を接して設けたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタを構成するパターンを形成する技術に関するものであり、特に、近接露光による露光にてフォトマスクの遮光部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのないフォトマスク、及び近接露光による露光にてフォトマスクの光透過部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのないフォトマスクに関するものである。また、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他からの光を必要とし、例えば、その後方にバックライトを設け、後方からの光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下で用いられる。
また、例えば、その後方に光反射層を設け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によって表示を行う液晶表示装置がある。このような液晶表示装置は反射型液晶表示装置と称され、主に屋外のような周囲が明るい環境下で用いられる。

半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる。

図３は、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を示したものであり、一画素に対応する部位を拡大して示す平面図である。また、図４は、図３に示すカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分を示す断面説明図である。図３におけるＸ−Ｘ’線の断面が、図４に示すカラーフィルタ（３０）の断面に相当する。

図３、及び図４に示すように、この半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ（３０）、カラーフィルタ上に形成された透明電極（１４）、液晶（５０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（４０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（４１）及び反射電極（４２）で構成されている。
カラーフィルタ（３０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３）が形成されたものである。また、透明電極（４１）及び反射電極（４２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。

１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（１２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成されている。
光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域である。

１画素の領域（Ｐｘ）内の着色層（１５）及びスルーホール（開口部）を有する着色層（１６）は、同一の着色層形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層である。図４にては、説明上、左斜線と右斜線で表記してある。また、図４中、反射電極（４２）の両端の上方が着色層（１５）とスルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）との境界であり、鎖線で表記してある。
着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）には、その全領域に厚さＤ１の均一な着色層（１５）が形成され、また、光反射領域（Ｒｅ）には、外光が入反射するスルーホール（開口
部）（１７）を有する着色層（１６）が形成されている。

すなわち、１画素の領域（Ｐｘ）内では、光透過領域（Ｔｒ）の均一な着色層（１５）と、光反射領域（Ｒｅ）のスルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）とで着色画素（１３）が構成されている。そして、このスルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）の色濃度的な厚さは、その平均厚さ（Ｄ２）で表される。
また、着色層（１６）のスルーホール（開口部）（１７）が、何も設けていない、着色層の欠落した状態であると、カラーフィルタの表面の平坦性は悪化したものとなる。これにより、液晶の配向が乱され、表示品質に悪影響を及ぼすことになる。従って、一般には、着色層（１６）のスルーホール（開口部）（１７）には無色透明な樹脂を充填し、平坦性を保たせている。

図４に示す、厚さＤ１を有する均一な着色層（１５）の分光透過率は、過型液晶表示装置に好適な分光透過率を有する。光透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（４０）、透明電極（４１）、液晶（５０）、透明導電膜（１４）を経て着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）を通過し色光となり白細矢印（Ｐ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
従って、この半透過型液晶表示装置のバックライトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をする。

また、この半透過型液晶表示装置のバックライトを消灯し、屋外のような明るい環境下で反射型液晶表示装置として使用した際には、光反射領域（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（１１）、平均厚さ（Ｄ２、Ｄ２＜Ｄ１）の、スルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）を通過し色光となり反射電極（４２）にて反射され、斜線細矢印（Ｑ）で示すように、再び外部へ射出するようになっている。

この際の反射光は、平均厚さ（Ｄ２）のスルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）を２回にわたり通過しているので、透過型液晶表示装置に用いられる着色画素の分光透過率に近似した分光透過率を有するものとなる。
このようなカラーフィルタを用いることにより、透過型液晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くならず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能となる。

上記着色画素（１３）は、ブラックマトリックス（１２）が形成されたガラス基板（１１）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たフォトリソグラフィ法によって、すなわち、着色フォトレジストの塗膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素として形成される。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成される。

カラーフィルタを製造する際の上記フォトマスクを介した露光には、ガラス基板（１１）のサイズと略同程度のサイズのフォトマスクを用いて露光する方法が広く採用されている。カラーフィルタの画面全体を１回の露光で一括して行う、所謂、一括露光法である。この露光法では、フォトレジストの塗布膜が設けられたガラス基板の上方に、近接露光のギャップを介してフォトマスクが配置され、マスクパターンが形成されたフォトマスクは、その膜面を下方、すなわち、ガラス基板の塗布膜に対向させる近接露光が広く採用されている。

上記近接露光による露光方法は、ガラス基板（１１）にフォトマスクを密着することに
よって生じるキズを防止するため、また、フォトマスクに塵埃が付着した際に画素が欠陥となってしまうのを防止するためフォトレジストが塗布されたガラス基板とフォトマスクとは、例えば、５０μｍ〜１００μｍ程度の間隔を保って露光を行う方法である。

図５は、カラーフィルタの製造における近接露光の一例を説明する断面図である。図５に示すように、ガラス基板（１１）上に着色フォトレジストの塗布膜（４７）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（ＰＭ）が配置されている。
フォトマスク（ＰＭ）には、スルーホール（開口部）（１７）の形成に対応したパターンが形成されている。フォトマスクの膜面（１８）は着色フォトレジストの塗布膜（４７）に対向している。

図６（ａ）〜（ｃ）は、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの他の例を示す平面図である。図６（ａ）〜（ｃ）に示す他の例は、着色画素（１３）の図中上半部が光透過領域（Ｔｒ）であり、この上半部には着色層（１５）が設けられている。また、下半部が光反射領域（Ｒｅ）であり、この下半部にはスルーホール（開口部）（１７）を有する着色層（１６）が設けられている。

図６（ａ）は、スルーホール（開口部）（１７）が円形、図６（ｂ）は、スルーホール（開口部）（１７）が正方形、図６（ｃ）は、スルーホール（開口部）（１７）が図中左右対称に設けられた２個の矩形の例である。
このように、着色層（１６）に設けられるスルーホール（開口部）（１７）の形状は円形に限定されず、各種の多角形が用いられる。図６（ａ）〜（ｃ）に示すスルーホール（開口部）（１７）の形状は、スルーホール（開口部）（１７）の所望する形状を表したものである。

近接露光による露光方法を採用した場合には、以下に説明するように、多角形状のスルーホール（開口部）（１７）を所望する形状に形成することは困難なことである。尚、着色画素（１３）は、幅（ａ）約２５μｍ、長さ（ｂ）約７５μｍ程度であり、正方形の一辺（ｃ）は約７５μｍ程度のものである。

図７（ａ）は、図６（ｂ）に示す着色画素を形成する際に用いるカラーフィルタ用フォトマスクの一例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。着色画素を形成するフォトレジストとしてネガ型着色フォトレジストを用いた際のものである。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素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は、フォトマスクと基板上に設けられた着色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。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部（５２）と遮光部（５１）で構成され、光透過部（５２）の反射表示部（Ｒｅ）には、着色画素（５３）内に形成するスルーホール（開口部）（Ｋ１）に対応した正方形遮光部（Ｓ１）が設けられている。

この正方形遮光部（Ｓ１）は、遮光部（５１）とは繋がっておらず、光透過部（５２）内で島状に孤立した遮光部である。このフォトマスクを図５に示すように配置し、その上方から照射光（Ｌ）を露光すると、上方から照射された光は、近接露光の回折効果により正方形遮光部（Ｓ１）端で下方に回り込み、特に正方形の四隅の角部（頂点）（ｄ）の下方での照射量が多くなり、スルーホール（開口部）（Ｋ１）の四隅の角部の部分は丸味を帯びてしまう。

この丸味の半径（ｒ１）は、ネガ型着色フォトレジストを用いた近接露光にては、例えば、正方形遮光部（Ｓ１）の一辺（ｃ）が約１２μｍの際に５μｍ程度のものとなる。
この正方形の四隅の角部（頂点）での丸味によってスルーホール（開口部）（Ｋ１）の面積は変化し、前記図４に示すスルーホール（開口部）を有する着色層（１６）の平均厚さ（Ｄ２）に影響を及ぼす。すなわち、この平均厚さ（Ｄ２）の変化は、反射型液晶表示装置の反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらすこととなる。

また、図８（ａ）は、図６（ｃ）に示す着色画素を形成する際に用いるカラーフィルタ用フォトマスクの一例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
この着色画素（６３）の反射表示部（Ｒｅ）には、スルーホール（開口部）（Ｋ２）として左右対称に２個の矩形が設けられている。スルーホール（開口部）（Ｋ２）は、着色画素内にあるが、左スルーホール（開口部）（Ｋ２）の左辺、及び右スルーホール（開口部）（Ｋ２）の右辺は各々、着色画素の長辺を延長した線（ｆ）に接した状態になっている。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部（６２）と遮光部（６１）で構成され、光透過部（６２）の反射表示部（Ｒｅ）には、着色画素（６３）内に形成するスルーホール（開口部）（Ｋ２）に対応した矩形遮光部（Ｓ２）が設けられている。

この矩形遮光部（Ｓ２）は、遮光部（６１）とは繋がっており、遮光部（６１）が延長された状態の遮光部である。このフォトマスクを図５に示すように配置し、その上方から照射光（Ｌ）を露光すると、上方から照射された光は、近接露光の回折効果により矩形遮光部（Ｓ２）端で下方に回り込み、特に矩形の角部（頂点）（ｄ）の下方での照射量が多くなり、図７に示す正方形遮光部（Ｓ１）の場合と同様に、スルーホール（開口部）（Ｋ２）の角部の部分は半径（ｒ１）を有する丸味を帯びてしまう。

一方、フォトマスクの上方から照射された光は、特に光透過部（６２）の角部（頂点）（ｅ）の下方での照射量が少なくり、スルーホール（開口部）（Ｋ２）の角部の部分は丸味を帯びてしまう。

上記のように、光透過部（６２）内に、遮光部（６１）とは繋がって遮光部（６１）が延長された状態の矩形遮光部（Ｓ２）が設けられたフォトマスクの際には、矩形遮光部（Ｓ２）の矩形の角部（頂点）（ｄ）の下方でのスルーホール（開口部）（Ｋ２）の角部の丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ２）の面積の変化と、光透過部（６２）の角部（頂点）（ｅ）の下方でのスルーホール（開口部）（Ｋ２）の角部の丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ２）の面積の変化が発生し、この両者が反射型液晶表示装置の反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらすこととなる。

尚、図７（ａ）に示すフォトマスクの光透過部（５２）の四隅（ｇ）、及び図８（ａ）に示すフォトマスクの光透過部（６２）の四隅（ｇ）においても、上記光透過部（６２）の角部（頂点）（ｅ）の下方での着色画素の丸味現象は発生しているのであるが、上記四隅（ｇ）の下方には、光透過部（５２）又は光透過部（６２）の四隅の形状に相似のブラックマトリックス（１２）が設けられているので、この部分での丸味現象の影響は少ない。
特開２００５−１７３３８４号公報 特開２００５−２０２３４５号公報 特開２００５−１８１５１６号公報 特開２００５−０８４４９２号公報 特開２００３−０６６５８９号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、フォトマスクの遮光部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのない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、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、フォトマスクの光透過部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのない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、及び液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明における第一の発明は、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パターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記フォトマスクの遮光部の角部に、多角形の補正遮光パターンをその頂点を接して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。

また、本発明は、上記第一の発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記遮光部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲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。

また、本発明は、上記第一の発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記多角形の補正遮光パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲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。

本発明における第二の発明は、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パターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記フォトマスクの光透過部の角部に、多角形の補正開口パターンをその頂点を接して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。

また、本発明は、上記第二の発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記光透過部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲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。

また、本発明は、上記第二の発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記多角形の補正開口パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲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。

本発明における第三の発明は、請求項１〜請求項６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、カラーフィルタを構成するパターンを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。

本発明における第四の発明は、請求項７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。

本発明における第五の発明は、請求項８記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明における第一の発明は、フォトマスクの遮光部の角部に、多角形の補正遮光パターンをその頂点を接して設けたカラーフィルタ用フォトマスクであるので、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、フォトマスクの遮光部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのないフォトマスクとなる。

また、本発明における第二の発明は、フォトマスクの光透過部の角部に、多角形の補正開口パターンをその頂点を接して設けたカラーフィルタ用フォトマスクであるので、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、フォトマスクの光透過部の角部に対応したパターン角部が丸味を帯びることのないフォトマスクとなる。

また、本発明は、上記フォトマスクを用いるので、カラーフィルタを構成するパターン角部が丸味を帯びることのないカラーフィルタの製造方法となる。また、反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらさないカラーフィルタ及び液晶表示装置となる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）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は、着色画素を形成するためのものであり、着色画素を形成するフォトレジストとしてネガ型着色フォトレジストを用いた際のものである。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。

本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトマスクと基板上に設けられた着色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〜１００μｍの範囲内とされる。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部（２２）と遮光部（２１）で構成され、光透過部（２２）は幅（ａ）約２５μｍ、長さ（ｂ）約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素（２３）の形状となっている。
図１に示す一実施例は、前記図７に示すカラーフィルタ用フォトマスク及び着色画素に対応させて本発明を説明するものである。

このフォトマスクの光透過部（２２）の反射表示部（Ｒｅ）には、着色画素（２３）内に形成するスルーホール（開口部）（Ｋ３）に対応した正方形遮光部（Ｓ３）が設けられている例である。
この正方形遮光部（Ｓ３）は、遮光部（２１）とは繋がっておらず、光透過部（２２）内
で島状に孤立した遮光部である。

図２は、正方形遮光部（Ｓ３）を拡大して示す説明図である。図２に示すように、正方形遮光部（Ｓ３）の四偶の各角部（ｈ）の光透過部（２２）側に補正遮光パターン（Ｈ３）が設けられている。補正遮光パターン（Ｈ３）の形状として二等辺三角形が用いた例である。
二等辺三角形の補正遮光パターン（Ｈ３）は、その頂点を正方形遮光部（Ｓ３）の四偶の各角部（ｈ）に接して設けられている。角部（ｈ）の内角（θ）の二等分線（ｋ）に対し、補正遮光パターン（Ｈ３）が対称に位置するように設けられている。

このフォトマスクを図５に示すように配置し、その上方から照射光（Ｌ）を露光すると、上方から照射された光は、近接露光の回折効果により正方形遮光部（Ｓ３）端で下方に回り込むが、補正遮光パターン（Ｈ３）によって角部（ｈ）での回り込みが抑制され、特に正方形の四隅の角部（ｈ）の下方での照射量が多くなることはない。従って、スルーホール（開口部）（Ｋ３）の四隅の角部の部分（ｈ’）が丸味を帯びてしまうことはない。

すなわち、丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ３）の面積の変化はない。
従って、前記図４に示すスルーホール（開口部）を有する着色層（１６）の平均厚さ（Ｄ２）に影響を及ぼすことはなく、反射型液晶表示装置の反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらすことはなくなる。

図１及び図２に示す正方形遮光部（Ｓ３）は、着色画素（２３）内に形成する正方形のスルーホール（開口部）を例とし、スルーホール（開口部）（Ｋ３）に対応したフォトマスク上の遮光部を説明したものである。
この正方形遮光部（Ｓ３）の角部（ｈ）の内角（θ）は９０°であるが、本発明においては、フォトマスク上の遮光部の角部の内角は、７０°〜１２０°であることを特徴としている。

角部の内角が１２０°以上の際には、角部の下方への照射光の回り込みの影響は少ないので、遮光部の角部に補正遮光パターン（Ｈ３）を設ける必要はない。
また、内角が７０°以下の角部を有する遮光部を用いることは少ない。
従って、フォトマスク上の遮光部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲である場合に補正遮光パターン（Ｈ３）を設けと効果的なものとなる。

また、本発明においては、多角形の補正遮光パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることが好ましい。すなわち、図１及び図２においては、二等辺三角形の補正遮光パターン（Ｈ３）の頂点を交点とする２辺の長さ（ｉ、ｊ）は、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることが好ましい。

前記図７に示すスルーホール（開口部）（Ｋ１）の角部の部分の丸味（ｒ１）は、遮光部（Ｓ１）の角部の内角、近接露光のギャップ量、フォトレジストの解像性などによって変動するものであり、丸味の発生を抑制する補正遮光パターンの面積は適宜に設定することになるが、補正遮光パターンの１辺の長さが６．０μｍ以上であると、補正遮光パターンが解像され角部の形状が悪化することがある。また、１辺の長さが０．５μｍ以下の補正遮光パターンは、フォトマスクの製造設備の制約により作成することが困難である。
概ね、０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であると好ましい結果が得られる。

また、図９（ａ）は、請求項４に係わる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。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図
である。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部（３２）と遮光部（３１）で構成され、光透過部（３２）は幅（ａ）約２５μｍ、長さ（ｂ）約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素（３３）の形状となっている。
図９に示す一実施例は、前記図８に示すカラーフィルタ用フォトマスク及び着色画素に対応させて本発明を説明するものである。

この着色画素（３３）の反射表示部（Ｒｅ）には、スルーホール（開口部）（Ｋ４）として左右対称に２個の矩形が設けられている。スルーホール（開口部）（Ｋ４）は、着色画素内にあるが、左スルーホール（開口部）（Ｋ４）の左辺、及び右スルーホール（開口部）（Ｋ４）の右辺は各々、着色画素の長辺を延長した線（ｆ）に接した状態になっている。

このフォトマスクの光透過部（３２）の反射表示部（Ｒｅ）には、着色画素（３３）内に形成するスルーホール（開口部）（Ｋ４）に対応した矩形遮光部（Ｓ４）が設けられている例である。
この矩形遮光部（Ｓ４）は、遮光部（３１）とは繋がっており、遮光部（３１）が延長された状態の遮光部である。

図１０は、矩形遮光部（Ｓ４）を拡大して示す説明図である。図１０に示すように、光透過部（３２）の各角部（ｌ）の遮光部（３１）側に補正開口パターン（Ｈ４）が設けられている。補正開口パターン（Ｈ４）の形状として正六角形が用いられた例である。
正六角形の補正開口パターン（Ｈ４）は、その頂点を光透過部（３２）の角部（ｌ）に接して設けられている。角部（ｌ）の内角（θ）の二等分線（ｋ）に対し、補正開口パターン（Ｈ４）が対称に位置するように設けられている。

このフォトマスクを図５に示すように配置し、その上方から照射光（Ｌ）を露光すると、上方から照射された光は、近接露光の回折効果により矩形遮光部（Ｓ４）端で下方に回り込むが、補正開口パターン（Ｈ４）によって角部（ｌ）での回り込みが補強され、特に光透過部（３２）の角部（ｌ）の下方での照射量が少なくなることはない。従って、スルーホール（開口部）（Ｋ４）の角部の部分（ｌ’）が丸味を帯びてしまうことはない。

すなわち、丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ４）の面積の変化はない。
従って、前記図４に示すスルーホール（開口部）を有する着色層（１６）の平均厚さ（Ｄ２）に影響を及ぼすことはなく、反射型液晶表示装置の反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらすことはなくなる。

一方、フォトマスクの上方から照射された光は、近接露光の回折効果により矩形遮光部（Ｓ４）端で下方に回り込むが、図１及び図２に示す例と同様に、補正遮光パターン（Ｈ３）によって角部（ｈ）での回り込みが抑制され、特に角部（ｈ）の下方での照射量が多くなることはない。従って、スルーホール（開口部）（Ｋ４）の角部の部分（ｈ’）は丸味を帯びない。

上記のように、光透過部（３２）内に、遮光部（３１）とは繋がって遮光部（３１）が延長された状態の矩形遮光部（Ｓ４）が設けられたフォトマスクの際に、矩形遮光部（Ｓ４）の矩形の角部（ｈ）の下方でのスルーホール（開口部）（Ｋ４）の角部の丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ４）の面積の変化は発生せず、また、光透過部（３２）の角部（ｌ）の下方でのスルーホール（開口部）（Ｋ４）の角部の丸味によるスルーホール（開口部）（Ｋ４）の面積の変化が発生することもない。
従って、反射型液晶表示装置の反射カラー表示における明度、彩度に変化をもたらすこと
はない。

尚、図１（ａ）に示すフォトマスクの光透過部（２２）の四隅（ｇ）、及び図９（ａ）に示すフォトマスクの光透過部（３２）の四隅（ｇ）においても、上記光透過部（３２）の角部（ｌ）の下方での着色画素の丸味現象は発生している。
上記四隅（ｇ）の下方には、光透過部（２２）又は光透過部（３２）の四隅の形状に相似のブラックマトリックス（１２）が設けられているので、この部分での丸味現象の影響は少ないのであるが、ブラックマトリックス（１２）の幅と丸味の半径との関係で影響が懸念される場合には、光透過部（２２）又は光透過部（３２）の四隅に補正開口パターン（Ｈ４）を設けることが好ましい。

図９及び図１０に示す矩形遮光部（Ｓ４）は、着色画素（３３）内に形成する矩形のスルーホール（開口部）（Ｋ４）を例とし、スルーホール（開口部）（Ｋ４）に対応したフォトマスク上の遮光部を説明したものである。
このフォトマスク上の光透過部の角部の内角（θ）は９０°であるが、本発明においては、フォトマスク上の光透過部の角部の内角は、７０°〜１２０°であることを特徴としている。

角部の内角が１２０°以上の際には、角部の下方への照射光の回り込みの影響は少ないので、遮光部の角部に補正開口パターン（Ｈ４）を設ける必要はない。
また、内角が７０°以下の角部を有する光透過部を用いることは少ない。
従って、フォトマスク上の光透過部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲である場合に補正遮光パターン（Ｈ３）を設けと効果的なものとなる。

また、本発明においては、多角形の補正開口パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることが好ましい。すなわち、図９及び図１０においては、正六角形の補正開口パターン（Ｈ４）の頂点を交点とする２辺の長さ（ｉ、ｊ）は、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることが好ましい。

前記図８に示すスルーホール（開口部）（Ｋ２）の角部の部分の丸味（ｒ２）は、光透過部（６２）の角部の内角、近接露光のギャップ量、フォトレジストの解像性などによって変動するものであり、丸味の発生を抑制する補正開口パターンの面積は適宜に設定することになるが、補正開口パターンの１辺の長さが６．０μｍ以上であると、補正開口パターンが解像され補正開口パターンが形状されることがある。また、１辺の長さが０．５μｍ以下の補正開口パターンは、フォトマスクの製造設備の制約により作成することが困難である。
概ね、０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であると好ましい結果が得られる。

図１１（ａ）、（ｂ）は、カラーフィルタを構成するパターンとして、ブラックマトリックスを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、本発明を適用した例を示す説明図である。図１１（ｂ）は、前記着色画素、例えば、図６に示す着色画素（１３）に対応した他のブラックマトリックスの一例を拡大して示す平面図である。
このブラックマトリックス（７４）は、着色画素を区切るマトリックス部（７３Ａ）とＴＦＴ素子を遮光するＴＦＴ遮光部（７３Ｂ）とで構成され、両者は一体的に繋がっている。ＴＦＴ遮光部（７３Ｂ）は着色画素内に突出した状態になっている。

図１１（ａ）は、（ｂ）に示すブラックマトリックス（７４）を形成するためのフォトマスクの一例を示す平面図である。図１１（ａ）に示すように、このフォトマスクは、マトリックス部（７３Ａ）とＴＦＴ遮光部（７３Ｂ）の形成に対応した光透過部（７２）と遮光部（７１）で構成されている。
遮光部（７１）の角部（ｍ）には、角部（ｍ）の光透過部（７２）側に補正遮光パターン（Ｈ３）が設けられている。また、光透過部（７２）の角部（ｎ）には、角部（ｎ）の遮光部（７１）側に補正開口パターン（Ｈ４）が設けられている例である。

このようなフォトマスクを用いることによって、形成されるブラックマトリックスのＴＦＴ遮光部（７３Ｂ）は、各角部において丸味を帯びることはない。

（ａ）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。（ｂ）は、図１（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。 正方形遮光部を拡大して示す説明図である。 半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を示したものであり、一画素に対応する部位を拡大して示す平面図である。 図３に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分を示す断面説明図である。 カラーフィルタの製造における近接露光の一例を説明する断面図である。 （ａ）は、スルーホール（開口部）が円形の例である。（ｂ）は、スルーホール（開口部）が正方形の例である。（ｃ）は、スルーホール（開口部）が図中左右対称に設けられた２個の矩形の例である。 （ａ）は、図６（ｂ）に示す着色画素を形成する際に用いるカラーフィルタ用フォトマスクの一例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、図７（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。 （ａ）は、図６（ｃ）に示す着色画素を形成する際に用いるカラーフィルタ用フォトマスクの一例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、図８（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。 （ａ）は、請求項４に係わる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。（ｂ）は、図９（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。 矩形遮光部を拡大して示す説明図である。 （ａ）は、（ｂ）に示すブラックマトリックスを形成するためのフォトマスクの一例を示す平面図である。（ｂ）は、着色画素に対応した他のブラックマトリックスの一例を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１１…ガラス基板
１２、７４…ブラックマトリックス
１３、２３、３３、５３、６３…着色画素
１４…透明導電膜
１５…光透過領域の均一な着色層
１６…光反射領域の開口部を有する着色層
１７…スルーホール（開口部）
２１、３１、５１、６１、７１…遮光部
２２、３２、５２、６２、７２…光透過部
３０…半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ
４０…ＴＦＴ素子などが形成されたＴＦＴ基板
４１…ＴＦＴ基板上に形成された透明電極
４２…ＴＦＴ基板上に形成された反射電極
４７…着色フォトレジストの塗布膜
５０…液晶
７３Ａ…マトリックス部
７３Ｂ…ＴＦＴ遮光部
Ａ…バックライトからの白色光
Ｂ…周囲からの外光
Ｄ１…着色層の厚さ
Ｄ２…開口部を有する着色層の平均厚さ
Ｇ…近接露光のギャップ
Ｈ３…補正遮光パターン
Ｈ４…補正開口パターン
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４…スルーホール（開口部）
Ｌ…照射光
Ｌ１…外光
Ｌ２…反射光
ＰＭ…フォトマスク
Ｐｘ…１画素の領域
Ｒｅ…光反射領域
Ｐ…光透過領域の色光
Ｑ…光反射領域の色光
Ｓ１、Ｓ３…正方形遮光部
Ｓ２、Ｓ４…矩形遮光部
Ｔｒ…光透過領域
ａ…着色画素の幅
ｂ…着色画素の長さ
ｃ…正方形の一辺
ｄ、ｈ…正方形の四隅の角部（頂点）
ｅ…光透過部の角部（頂点）
ｆ…着色画素の長辺を延長した線
ｇ…フォトマスクの光透過部の四隅
ｉ、ｊ…正六角形の補正開口パターンの頂点を交点とする２辺の長さ
ｒ１…透過部の丸味の半径
ｒ２…遮光部の丸味の半径
θ…正方形遮光部の角部の内角

Claims (9)

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パターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記フォトマスクの遮光部の角部に、多角形の補正遮光パターンをその頂点を接して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。
2. 前記遮光部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲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。
3. 前記多角形の補正遮光パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
4. 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パターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記フォトマスクの光透過部の角部に、多角形の補正開口パターンをその頂点を接して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。
5. 前記光透過部の角部の内角が、７０°〜１２０°の範囲であることを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
6. 前記多角形の補正開口パターンの頂点を交点とする２辺の長さが、共に０．５μｍ〜６．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
7. 請求項１〜請求項６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、カラーフィルタを構成するパターンを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
8. 請求項７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。
9. 請求項８記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置。

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