JP2009031398A - 液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法、及び液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】第二フォトスペーサーが剥離することのないカラーフィルタを、設計面の制約がなく製造する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】〔Ａ〕第一フォトスペーサーＰｓ−１ｅに対応したパターンと、第二フォトスペーサーＰｓ−２ｅに対応した、第一フォトスペーサーのパターンの幅より狭くない幅のパターンの第一マスクＰＭ１１を用い、塗膜への第一露光、及び現像、ポストベークを施し、第一フォトスペーサーと同一の高さの前第二フォトスペーサーＰｓ−２ｅ’を形成し、〔Ｂ〕第二フォトスペーサー対応したパターンの第二マスクＰＭ１２を用い、前第二フォトスペーサーへの第二露光Ｌ２により、第二フォトスペーサーを形成する。第二露光の波長は、１８５ｎｍ及び／又は２５４ｎｍである。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタのフォトスペーサーの形成に関するものであり、特に、２種のフォトスペーサーを同時に形成する際に、剥離することのない第二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に関する。

図１１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１２は、図１１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１１、及び図１２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１１、及び図１２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。

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。

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。

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。

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。

図１１、及び図１２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、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。

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そろえるため、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、４）スペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）、５）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、仕様に基づき付加されるようになった。

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、スペーサービーズ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。

このような問題を解決する技術として、感光性樹脂を用い、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９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９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。

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（１２×１２μｍ）〜（４０×４０μｍ）程度のものを用いている。

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。

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。

このような、パネル組み立ての際の低温気泡の発生を回避し、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は、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１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１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。

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いる。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。

前記図１１に示すカラーフィルタに、図１に示すフォトスペーサーが追加された仕様のカラーフィルタを製造する際、例えば、特に耐荷重の大きな第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）を必要とするために、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）の形成には第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）の形成に用いるフォトレジストとは異なる材料のフォトレジストを用いる場合には、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２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。しかし、多くの場合には、同一のフォトレジストを用い第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）と、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１）より高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）を同時に形成する方法でカラーフィルタを廉価に製造する。

同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第一の方法としては、例えば、使用するフォトマスク上のパターン（開口部）を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するといった方法が挙げられる。
図２は、第一の方法を説明する断面図である。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、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（ＰＭ１）が配置されている。

フォトマスク（ＰＭ１）には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）及び第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。フォトマスクの膜面（５１）はフォトレジスト層（６０）に対向している。図２は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
フォトマスク（ＰＭ１）上の、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ３）は、形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の幅と略同一である。

一方、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）より高さの低い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ４）は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ３）よりも狭い（Ｗ３＞Ｗ４）。これは、パターン（開口部）の幅を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するためである。

このような、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第一の方法の長所は、フォトマスク上の開口部の幅の調節により所望する高さの第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）を得ることができるので、使用するフォトマスクの構造は単純であり、廉価な点である。
しかし、この第一の方法の短所は、フォトレジスト層（６０）への露光は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｃ）が良好に形成されるように露光されるので、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）への露光は不足気味となり、フォトレジスト層の底部の硬化が十分にされず、形成された第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）の高さのバラツキが大きくなり、また、形成された幅の狭い第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｃ）は透明導電膜（４３）上から剥離し易い点である。

また、同一のフォトレジストを用いて２種のフォトスペーサーを同時に形成し、２種のフォトスペーサーのガラス基板（４０）上からの高さに差を設ける方法、言わば、第二の方法としては、例えば、第一フォトスペーサーを設ける位置に、予め、着色画素の延長部を積層して設け、この積層上に第一フォトスペーサーを形成するといった方法が挙げられる。

図３は、第二の方法を説明する断面図である。図３に示すように、ブラックマトリックス（４１）、赤色着色画素（４２Ｒ）、緑色着色画素（４２Ｇ）、青色着色画素（図示せず）、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、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（ＰＭ２）が配置されている。
ブラックマトリックス（４１）には、赤色着色画素（４２Ｒ）の延長部、緑色着色画素（４２Ｇ）の延長部、青色着色画素片（４２Ｂｂ）が順次に設けられ積層を形成している。第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）は、この積層上に形成される。

フォトマスク（ＰＭ２）には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）及び第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。フォトマスクの膜面（５１）はフォトレジスト層（６０）に対向している。図３は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の幅（Ｗ５）と、形成される第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の幅（Ｗ６）は略同一である。

しかし、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）は、積層上に形成されているので、２種のフォトスペーサーのガラス基板（４０）上からの高さには、符号（Ｈ７）で示す差がある。
フォトマスク（ＰＭ２）の、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ５）は、形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の幅と略同一である。また、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ６）は、形成される第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の幅と略同一である。

このような、同一のフォトレジストを用い、予め、形成した積層上に第一フォトスペーサーを設け、ガラス基板（４０）上からの高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する第二の方法の長所は、例えば、開口部の幅（Ｗ６）を、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の形成に対応した開口部の幅（Ｗ５）と略同一のものとすることができるので、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）の高さのバラツキは減少し、また第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｄ）が透明導電膜（４３）上から剥離するといったことは解消する点である。
しかし、この第二の方法の短所は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｄ）の高さ（Ｈ５）を所望する高さにするためには、積層の幅を十分な広さの幅に設ける必要があり、実際には設計面からの制約が大きい。

図４に示すように、一般には、フォトレジストの塗膜の厚さは、平坦な赤色着色画素（４２Ｒ）上の塗膜の厚さ（Ｈ６）よりも、積層上の塗膜の厚さ（Ｈ５）の方が薄いものとなる（Ｈ６＞Ｈ５）。
積層の幅（Ｗ７）を十分に広くすることによって、この差を少なく、略同一の厚さにすることが出来るのであるが、例えば、ブラックマトリックス（４１）の幅には制約があるので、積層の幅（Ｗ７）を十分に広くすることは不可能な場合が多い。
特開２００３−８４２８９号公報 特開２００５−８４４９２号公報

本発明は、上記第一の方法の問題と第二の方法の問題を解決するためになされたものあり、液晶表示装置用カラーフィルタに、同一のフォトレジストを用い、高さの異なる２種の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方法において、第二フォトスペーサーの幅を第一フォトスペーサーの幅より狭くせず、すなわち、第二フォトスペーサーが透明導電膜から剥離することのないカラーフィルタを、第一フォトスペーサーの下方に積層を設けることなく、すなわち、設計面からの制約が伴うことなく製造することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を用いて製造した液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とする。

本発明は、同一のフォトレジストの塗膜へのフォトマスクを介した露光、及び現像処理により、高さの異なる２種の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方法において、
〔Ａ〕１）フォトマスクとして、前記２種のフォトスペーサーの内の第一フォトスペーサーの形成に対応した幅を有するパターンと、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の形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第一マスクを用い、
２）着色画素が形成されたガラス基板上に設けられた、第一フォトスペーサー及び第二フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜への該第一マスクを介した第一露光、及び現像、ポストベークを施し、第一フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーの高さと同一の高さを有する前第二フォトスペーサーを形成し、
〔Ｂ〕１）フォトマスクとして、前記第一フォトスペーサーより高さの低い第二フォトス
ペーサーの形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第二マスクを用い、
２）ガラス基板上に形成された前記前第二フォトスペーサーへの該第二マスクを介した第二露光により、前第二フォトスペーサーの高さを第一フォトスペーサーの高さより低いものとした第二フォトスペーサーを形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記第二露光は、ポストベークを施す前に行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記第二露光の光源の波長は、１８５ｎｍ及び／又は２５４ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、請求項１、請求項２、又は請求項３記載の液晶表示装置用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液晶表示装置用カラーフィルタである。

本発明は、〔Ａ〕１）フォトマスクとして、第一フォトスペーサーの形成に対応した幅を有するパターンと、第二フォトスペーサーの形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第一マスクを用い、２）第一フォトスペーサー及び第二フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜への第一マスクを介した第一露光、及び現像、ポストベークを施し、第一フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーの高さと同一の高さを有する前第二フォトスペーサーを形成し、
〔Ｂ〕１）フォトマスクとして、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第二マスクを用い、２）前第二フォトスペーサーへの第二マスクを介した第二露光により、前第二フォトスペーサーの高さを第一フォトスペーサーの高さより低いものとした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方法であるので、第二フォトスペーサーが透明導電膜から剥離することのないカラーフィルタを、設計面からの制約が伴うことなく製造することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。

また、本発明は、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を用いて製造したので、設計面からの制約が伴うことなく製造した、第二フォトスペーサーが透明導電膜から剥離しないカラーフィルタとなる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図８は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法により製造された液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を模式的に示した断面図である。図８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）、及び高さの異なる２種のフォトスペーサーが順次に形成されたものである。

このカラーフィルタにおけるフォトスペーサーは、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）と第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）で構成され、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）は基板間のギャップを設定し、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）は過剰な荷重による第一フォトスペーサー（Ｐｓ−ｅ）の塑性変形、破壊を防ぐものである。
第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ１０）は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ９）より狭くないものであり、図９には幅（Ｗ１０）と幅（Ｗ９）が同一の例が示されている。
また、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の高さ（Ｈ１２）は、後述する前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）への第二露光により第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の高さ（Ｈ９）より低いものとなっている。

図５〜図７は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する断面図である。図５に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、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、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けて第一フォトマスク（ＰＭ１１）が配置されている。

第一フォトマスク（ＰＭ１１）には、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）及び第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。図５は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
第一フォトマスク（ＰＭ１１）上の、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ９）は、形成される第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅と略同一である。また、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）における幅（Ｗ１０）についても同様である。図５にて、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ９）と、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ１０）は同一である。

図６は、第一露光（Ｌ１）に続いて施される現像、ポストベークが終了し、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）、及び前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）が形成された段階を示したものである。
図６に示すように、透明導電膜（４３）を介した着色画素（４２）上には、幅、高さが同一の第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）、及び前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）が形成されている（Ｗ９＝Ｗ１０、Ｈ９＝Ｈ１０）。

このように、全く同一の２個のフォトスペーサーを同時に形成する本発明の製造方法の長所は、使用するフォトマスクの構造は単純で廉価な点である。また、フォトレジスト層（６０）への露光は、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）及び前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）が共に良好に形成されるように同一の十分な露光が与えられるので、フォトレジスト層は底部まで十分に硬化し、両フォトスペーサーは透明導電膜（４３）上から剥離し難いものとなる。

図７は、第二露光（Ｌ２）の状態を示す断面図である。図７に示すように、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）及び前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）が形成されたガラス基板（４０）の上方には、近接露光のギャップ（Ｇ）を設けて、第二フォトマスク（ＰＭ１２）が配置されている。
第二フォトマスク（ＰＭ１２）には、第二フォトスペーサーの形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅（Ｗ９）と同一の幅（Ｗ１０）を有するパターン（開口部）が設けられている。第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）に対応した部位には開口部はなく遮光されている。

この第二フォトマスク（ＰＭ１２）を介した第二露光（Ｌ２）により、前第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ’）は光崩壊を開始し、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）より高さの低いものとなり、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）が形成される（Ｈ９＞Ｈ１
２）。
また、第二露光（Ｌ２）によって、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ１０）が変化することはない（Ｗ９＝Ｗ１０）。

このように、本発明における液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法によれば、第二フォトスペーサーの幅は第一フォトスペーサーの幅より狭くないので、フォトレジスト層の底部の硬化が十分に行われ、第二フォトスペーサーの高さのバラツキが小さくなり、また、第二フォトスペーサーは透明導電膜上から剥離し難いものとなる。また、第一フォトスペーサーの下方に積層を設けないので、設計面からの制約を受けることはないカラーフィルタの製造方法となる。

図５〜図８に示す高さの異なる２種のフォトスペーサーは、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の高さ（Ｈ１２）が、第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の高さ（Ｈ９）より低く（Ｈ１２＜Ｈ９）、且つ第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ９）と第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ１０）が同一の例を示したものである。
しかし、本発明においては、第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ１０）を第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ９）よりも広くすることが可能である。

第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２ｅ）の幅（Ｗ１０）を第一フォトスペーサー（Ｐｓ−１ｅ）の幅（Ｗ９）よりも広くすることにより、例えば、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の塑性変形、破壊を防ぐための第二フォトスペーサーの機能を強化させ、パネルに超過剰な荷重が加わった際への対応が容易に可能なものとなる。

第一フォトマスクとして、第一フォトスペーサーの形成に対応した大きさ（１４μｍ×１８μｍ）を有する矩形のパターン（開口部）と、第二フォトスペーサーの形成に対応した大きさ（１４μｍ×１８μｍ）を有する矩形のパターン（開口部）とが設けられたものを用いた。
また、第一フォトスペーサー及び第二フォトスペーサー形成用のフォトレジストとして、ＪＳＲ（株）製：ネガ型フォトレジスト、品番ＮＮ８１０を用いた。

ガラス基板上に、上記フォトレジストの塗膜を厚さ４．０μｍにて設け、近接露光のギャップは１２０μｍに設定し、上記第一フォトマスクを介し、超高圧水銀ランプからの照射光を１５０ｍＪ／ｃｍ² 与える第一露光を行った。
現像は、無アルカリ溶液を用い、現像速度３．０μｍ／分にて行った。現像後に２３０℃・４０分のポストベーク処理を施し、第一フォトスペーサー及び前第二フォトスペーサーを得た。第一フォトスペーサー及び前第二フォトスペーサーは、同一の大きさ（略１４μｍ×１８μｍ）及び同一の高さ（略４μｍ）を有するものであった。

次に、第二フォトマスクとして、第二フォトスペーサーの形成に対応した大きさ（１４μｍ×１８μｍ）を有する矩形のパターン（開口部）とが設けられたものを用いた。この第二フォトマスクの第一フォトスペーサーの形成に対応した部位にはパターン（開口部）は設けられていない。

第一フォトスペーサー及び前第二フォトスペーサーが形成されたガラス基板上に、上記第二フォトマスクを介し、低圧水銀ランプ（所謂、殺菌ランプ）からの波長２５４ｎｍ、低圧水銀ランプとガラス基板の距離を１６．５ｍｍ±５ｍｍに保ち第一露光を行った。
放射照度は、波長２５４ｎｍ：４．０ｍＷ／ｃｍであった。この際の照射時間と前第二フォトスペーサーの高さの変化量の関係を図１０に示す。

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。 第一の方法を説明する断面図である。 第二の方法を説明する断面図である。 フォトレジストの塗膜の厚さの説明図である。 本発明の製造方法を説明する断面図である。 ポストベークが終了し、第一フォトスペーサー及び前第二フォトスペーサーが形成された段階を示した断面図である。 第二露光の状態を示す断面図である。 本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法により製造された液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を模式的に示した断面図である。 フォトスペーサーを形成した液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。 照射時間と前第二フォトスペーサーの高さの変化量の関係を示した説明図である。 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１１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。

符号の説明

４、７・・・液晶表示装置用カラーフィルタ
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１Ａ・・・マトリックス部
４１Ｂ・・・額縁部
４２・・・着色画素
４２Ｂｂ・・・青色着色画素片
４２Ｒ・・・赤色着色画素
４２Ｇ・・・緑色着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・フォトスペーサー
６０・・・フォトレジスト層
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｈ３、Ｈ５、Ｈ９・・・第一フォトスペーサーの高さ
Ｈ４、Ｈ６、Ｈ１０、Ｈ１２・・・第二フォトスペーサーの高さ
Ｈ１０・・・前第二フォトスペーサーの高さ
Ｌ・・・露光光
Ｌ１・・・第一露光
Ｌ２・・・第二露光
Ｐｓ−１、Ｐｓ−１ｃ、Ｐｓ−１ｄ・・・第一フォトスペーサー
Ｐｓ−２、Ｐｓ−２ｃ、Ｐｓ−２ｄ・・・第二フォトスペーサー
Ｐｓ−１ｅ・・・本発明における第一フォトスペーサー
Ｐｓ−２ｅ・・・本発明における第二フォトスペーサー
Ｐｓ−２ｅ’・・・本発明における前第二フォトスペーサー
ＰＭ１、ＰＭ２・・・フォトマスク
ＰＭ１１、ＰＭ１２・・・第一フォトマスク、第二フォトマスク
Ｗ３、Ｗ５、Ｗ９・・・第一フォトスペーサーの形成に対応した開口部の幅
Ｗ４、Ｗ６、Ｗ１０・・・第二フォトスペーサーの形成に対応した開口部の幅
Ｗ７・・・積層の幅

Claims (4)

1. 同一のフォトレジストの塗膜へのフォトマスクを介した露光、及び現像処理により、高さの異なる２種の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方法において、
   〔Ａ〕１）フォトマスクとして、前記２種のフォトスペーサーの内の第一フォトスペーサーの形成に対応した幅を有するパターンと、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の形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第一マスクを用い、
   ２）着色画素が形成されたガラス基板上に設けられた、第一フォトスペーサー及び第二フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜への該第一マスクを介した第一露光、及び現像、ポストベークを施し、第一フォトスペーサー、及び第一フォトスペーサーの高さと同一の高さを有する前第二フォトスペーサーを形成し、
   〔Ｂ〕１）フォトマスクとして、前記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の形成に対応した、第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンの幅より狭くない幅を有するパターンが設けられた第二マスクを用い、
   ２）ガラス基板上に形成された前記前第二フォトスペーサーへの該第二マスクを介した第二露光により、前第二フォトスペーサーの高さを第一フォトスペーサーの高さより低いものとした第二フォトスペーサーを形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
2. 前記第二露光は、ポストベークを施す前に行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
3. 前記第二露光の光源の波長は、１８５ｎｍ及び／又は２５４ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
4. 請求項１、請求項２、又は請求項３記載の液晶表示装置用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液晶表示装置用カラーフィルタ。

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