JP2013238711A - カラーフィルタの製造方法及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂のブラックマトリクスの形成において額縁部と線パターンの接続部分における線パターンの線幅細りを無くす。
【解決手段】額縁用開口パターンの中に開口部用遮光パターンと外縁パターンとを結ぶ線状の連結パターンを有するフォトマスクを用いてブラックマトリクス用感光性樹脂層にパターンを転写し、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する際に、前記連結パターンが転写された部分に前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層の厚さの１０％以上で５０％以下の深さの溝を形成しつつ前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに黒色感光性樹脂を用いてブラックマトリクスを形成するカラーフィルタの製造方法及び、それに用いるフォトマスクに関する。

一般に液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、パチンコ遊技台、自動車ナビゲーションシステム、小型テレビ等に搭載され、近年需要が増大している。しかしながら、液晶表示装置は価格が高く、そのコストダウンに対する要求は年々強まっている。

液晶表示装置を構成するカラーフィルタは、特許文献１のように、ガラス基板上に、表示コントラストを高めるために、光を遮蔽するためのブラックマトリクスが形成され、そのブラックマトリクス線パターンが形成する格子の間の開口部に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの各着色画素が形成され、その上層に透明導電膜が形成される。特に、そのブラックマトリクスは近年、環境問題などからパターン構成材料が従来のクロムに替わり、黒色顔料を分散させた感光性樹脂ペーストを用い、露光マスクでパターン化することによって形成する方法が多く用いられている。

近年液晶表示装置の高精細化が進み、液晶表示装置を構成するカラーフィルタにおいて、その各着色画素同士を仕切るブラックマトリクス線パターンの線幅の細線化が進み、その線幅は１０μｍ以下、特に近年では６μｍ以下が一般的になっている。今後もさらなる細線化が進む一方、線幅の公差低減も強く要求されている。

特開平１１−０５２５６４号公報

図１は、黒色感光性樹脂層に露光・現像することで形成したブラックマトリクスの平面図である。従来技術では、図１（ａ）のように、特に、カラーフィルタの周辺のブラックマトリクスの額縁部３３と、幅が５．５μｍのブラックマトリクス線パターン３２とのつなぎ目で線幅細り部分３２ａが発生し易い問題があった。

このように、カラーフィルタの周辺のブラックマトリクスの額縁部３３と、幅が５．５μｍのブラックマトリクス線パターン３２とのつなぎ目で線幅が細くなるのは、図９の現像槽１２０内で、図７（ｅ）のように現像液１２２をカラーフィルタ用基板２１に供給して現像する際に、以下のような現象を生じるためであると考えられる。

先ず、現像液１２２が、カラーフィルタ用基板２１の搬送方向の後端部２１ｂ側の額縁部３３で、現像液１２２がカラーフィルタ用基板２１の表面に滞留して現像液１２２の流れが悪くなる問題が生じる。それにより、滞留した現像液１２２がブラックマトリクス線パターン３２を過剰に現像する結果、図１（ａ）のように、ブラックマトリクス線パターン３２の額縁部３３とのつなぎ目での線幅が細くなり線幅細り部分３２ａの不具合が発生すると考えられる。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決することにあり、即ち、樹脂のブラックマ
トリクスの形成において額縁部と線パターンの接続部分における線パターンの線幅細りを無くすカラーフィルタの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、カラーフィルタのブラックマトリクス形成用のフォトマスクであって、ブラックマトリクスの額縁部に溝を転写する元になる、額縁用開口パターンの中に開口部用遮光パターンと外縁パターンとを結ぶ線状の連結パターンを有し、ブラックマトリクス用感光性樹脂層への前記連結パターンによる露光強度が０．２以上０．６以下であることを特徴とするフォトマスクである。

また、本発明は、上記のフォトマスクであって、少なくとも、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層の現像の際の基板の現像槽内での搬送方向の後端部側の前記額縁用開口パターンの中に前記連結パターンを有することを特徴とするフォトマスクである。

また、本発明は、額縁用開口パターンの中に開口部用遮光パターンと外縁パターンとを結ぶ線状の連結パターンを有するフォトマスクを用いてブラックマトリクス用感光性樹脂層にパターンを転写する工程と、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する際に、前記連結パターンが転写された部分に前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層の厚さの１０％以上で５０％以下の深さの溝を形成しつつ前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する工程を有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。

また、本発明は、上記のカラーフィルタの製造方法であって、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する工程において、少なくとも、基板の現像槽内での搬送方向の後端部側のブラックマトリクスの額縁部に前記溝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。

本発明によれば、感光性樹脂層の現像の際に、カラーフィルタ用基板の額縁部に溝が形成される。その溝が感光性樹脂層の現像液の流路になることで、現像液の流れを良くする効果がある。それにより、現像液がブラックマトリクス線パターン３２を過剰に現像する問題を無くし、ブラックマトリクスの額縁部と線パターンの接続部分におけるブラックマトリクス線パターンの線幅細りを防止できる効果がある。

（ａ）従来技術によるブラックマトリクスの額縁部と線パターンとのつなぎ目の部分を示す平面図である。（ｂ）本発明の実施形態によるブラックマトリクスの額縁部と線パターンとのつなぎ目の部分を示す平面図である。 ブラックマトリクス形成用フォトマスクを用いて、カラーフィルタ上にブラックマトリクスのパターンを形成するための露光方法を説明する側断面図である。 本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクのパターンを示す平面図である。 （ａ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの第１の位置を示す平面図である。（ｂ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの第２の位置を示す平面図である。（ｃ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの幅と露光ギャップＨによるカラーフィルタ用透明基板の表面の露光強度のシミュレーション結果である。 （ａ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの第１の形状を示す平面図である。（ｂ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの第２の形状を示す平面図である。（ｃ）本発明の実施形態のブラックマトリクス形成用フォトマスクの連結パターンの第３の形状を示す平面図である。 本発明の実施形態のカラーフィルタのブラックマトリクスのパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態のカラーフィルタの製造方法を示す側断面図である。 本発明の実施形態のカラーフィルタの製造方法を示す側断面図である。 本発明の実施形態で用いる現像装置の概略を示す断面図である。

本発明のブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の第１の実施形態を以下に説明する。ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０は、図２の側断面図のように用いる。先ず、透明なガラス基板等のカラーフィルタ用基板２１上に、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を塗布する。そのカラーフィルタ用基板２１の上方に、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０を、近接露光の露光ギャップＨを設けて設置する。そして、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンをブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に露光し、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を現像することでブラックマトリクス３０を形成する。

ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンは、図３のように、フォトマスク用透明基板１１の片面に、開口部用遮光パターン１２及び外縁パターン１５が形成され、それらの間に額縁用開口パターン１４及び線パターン用開口パターン１３が形成されている。

図３のような開口部用遮光パターン１２等の遮光パターンを形成したブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンを、図２のように、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の上面側から紫外線を露光して、その光を、露光ギャップＨの間隙を隔てたカラーフィルタ用基板２１上の黒色のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に投影・露光する。それにより、額縁用開口パターン１４及び線パターン用開口パターン１３を透過した光が、露光した部分に光架橋反応を起こさせて図６のようにブラックマトリクス３０を形成する。

そして、図７（ｅ）のように、ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像することで、架橋反応していない感光性樹脂部分２３を除去する。それにより、図６の平面図のようにカラーフィルタ用基板２１上にブラックマトリクス３０を形成する。ブラックマトリクス３０は、カラーフィルタ２０の表示領域部における、幅（Ｗ）が３〜３０μｍ程度のブラックマトリクス線パターン３２と、その表示領域部の周辺に形成した額縁部３３のパターンからなる。ブラックマトリクス線パターン３２の間には開口部３１があり、その開口部３１には、後にＲＧＢ画素材５１を充填して画素部を形成する。

このブラックマトリクス３０は、例えば、ブラックマトリクス線パターン３２を、幅を５μｍに、格子状に形成し、そのブラックマトリクス線パターン３２に囲まれた開口部３１の形状を短辺２０μｍ×長辺７０μｍの長方形に形成する。

（ブラックマトリクス形成用フォトマスク）
ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のフォトマスク用透明基板１１の材料は、石英ガラスなどの透明基板を用いる。ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の開口部用遮光パターン１２は、露光光を遮蔽する金属薄膜又は酸化金属薄膜で形成する。その材料として、例えばＣｒ（金属クロム）を用い、１層目はＣｒ、その上の２層目はＣｒＯ（酸化金属クロム）の２層膜から形成する。

ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の遮光膜のパターンは、図３の平面図に示すように、開口部用遮光パターン１２の遮光部の間に線状の開口パターン１３の透過部を有し、開口部用遮光パターン１２と線状の開口パターン１３の集合の外側の周辺に額縁用開口パターン１４の透過部を有し、更にその額縁用開口パターン１４の外側に外縁パターン１５の遮光部を有する。また、額縁用開口パターン１４の中に、開口部用遮光パターン１２と外縁パターン１５を連続させる連結パターン１６を設ける。

尚、図３のブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の遮光膜のパターンは、露光対象であるカラーフィルタ２０のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２がネガ型かポジ型かで、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の遮光部と透過部のパターンの白黒が逆になる。

ブラックマトリクス３０には、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の線状の開口パターン１３を透過した光により形成するブラックマトリクス線パターン３２と、額縁用開口パターン１４を透過した光により形成するカラーフィルタ２０の周辺の額縁部３３とを形成する。また、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の開口部用遮光パターン１２に対応して、ブラックマトリクス３０の間の開口部３１が形成され、外縁パターン１５に対応して、ブラックマトリクス３０の余白部３４が形成される。

本実施形態では、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０に、額縁用開口パターン１４の中に、ブラックマトリクス３０の開口部３１に対応した開口部用遮光パターン１２と、余白部３４に対応した外縁パターン１５とを結ぶ連結パターン１６を設ける。そのブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンをブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に投影してブラックマトリクス３０を形成することにより、図６のカラーフィルタ２０の断面のＣ部のように、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６に対応した溝３５を、ブラックマトリクス３０の額縁部３３の表面に形成する。

ブラックマトリクス３０の額縁部３３に形成された溝３５は、額縁部３３の表面が凹状に窪んだ状態のものである。溝３５の深さは、額縁部３３の厚さの１０％〜５０％の範囲の深さに形成することが望ましい。図４（ｃ）のシミュレーション結果の表に、連結パターン１６の幅（Ｄ）と露光ギャップＨとの最適な範囲を、太線で囲った範囲で示す。

連結パターン１６の幅（Ｄ）に対し、近接露光の露光ギャップＨが充分に大きいと、連結パターン１６の下方のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２には充分な回折光が達し、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を現像してブラックマトリクス３０を形成する際に、その額縁部２２の表面に、連結パターン１６に対応した望ましい深さ（額縁部３３の厚さの１０％〜５０％の範囲内）の溝３５が形成される。

図４（ｃ）の表のように、露光ギャップＨが１００μｍの場合、連結パターン１６の幅は１μｍから３μｍの範囲で形成することが望ましいが、特に、２μｍ程度の幅に形成することが更に望ましい。また、露光ギャップＨが２００μｍの場合、連結パターン１６の幅は２μｍから３μｍの範囲で形成することが望ましいが、特に、３μｍ程度の幅に形成することが更に望ましい。

（カラーフィルタの製造方法）
次に、図７と図８の断面図と図９の現像装置を参照して、ＬＣＤ用のカラーフィルタ２０の製造方法を説明する。そして、溝３５を形成することによる効果を説明する。

カラーフィルタ２０の製造方法の概要は、先ず、図７（ａ）から（ｆ）の工程で、透明なガラス基板などのカラーフィルタ用基板２１の片面に、ブラックマトリクス３０を形成する。

（カラーフィルタ用基板準備工程）
図７（ａ）に示すように、カラーフィルタ２０用の、ガラス板またはプラスチック板若しくはプラスチックフィルム等からなるカラーフィルタ用基板２１をロット形成する。そして、そのカラーフィルタ用基板２１を投入ケースに載置する。カラーフィルタ用基板２１は、規定の寸法で形成され、板厚は０．７ｍｍを中心に１．１ｍｍ〜０．３５ｍｍのものを準備し、投入ケース毎に工程へ投入する。この工程では、表面の洗浄等の処理が主体である。

（感光性樹脂組成物）
ブラックマトリクス３０を形成するために黒色のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２をカラーフィルタ用基板２１上に形成する必要がある。その原料にする黒色の感光性樹脂組成物には、樹脂バインダにカーボンブラック等の顔料を分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して高感度の感光性樹脂組成物を調整する。この樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或は光重合及び熱重合を経て、三次元架橋されて、膜強度が優れ且つ高遮光性のブラックマトリクス３０を得ることができる。

（感光性樹脂層の形成工程）
まず、図７（ｂ）のように、カラーフィルタ用基板２１上に、黒色の感光性樹脂組成物をスピンナー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法等を用いて均一に塗布し、乾燥して１〜３μｍ厚のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を形成する。更に、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２をカラーフィルタ用基板２１に密着させるために７０℃〜１００℃程度の熱を加えてもかまわない。

（露光工程）
次に、図７（ｃ）のように、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０を、その遮光膜がカラーフィルタ２０のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２から１００μｍの露光ギャップＨを隔てて対向するように配置し、高圧水銀灯、超高圧水銀灯等を用いて１００ｍＪ／ｃｍ^２の光密度の紫外線を照射する。

次に、図７（ｄ）のように、カラーフィルタ用基板２１をホットプレート４０上に載せ、温度７０℃〜１５０℃、時間１５秒〜５分の加熱処理にて酸の触媒反応を利用して、ブラックマトリクス線パターン３２の部分と、カラーフィルタ２０の周辺部の額縁部３３とのブラックマトリクス３０の部分のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に架橋反応を起こさせる。

（ブラックマトリクス現像工程）
次に、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２にブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンを露光したカラーフィルタ用基板２１を、図９のように、現像槽１２０の中を通過させる。それにより、図７（ｅ）のように、アルカリ現像液１２２の層をカラーフィルタ用基板２１の面上に形成し、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２のうち、架橋反応していない感光性樹脂部分２３を除去する現像処理を行う。それにより、図７（ｆ）のように、カラーフィルタ用基板２１上に、厚さ１〜２μｍのブラックマトリクス線パターン３２と額縁部３３から成るブラックマトリクス３０を形成する。

図９には、現像装置１００の一例の概略の断面図を示す。この一例として示す現像装置は、搬入装置１１０、現像槽１２０、搬出装置１３０、及びガラス基板を搬送しながら現像、水洗を行わせるコンベア装置１４０と水洗槽（図示せず）で構成されている。現像槽１２０内には、ノズル１２１が設けられている。

現像液１２２には、例えば、界面活性剤と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等の無機アルカリ溶液、トリエチルアミン等のアルキルアミン類、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド等の第４級アンモニウム塩等の混合液が適用できる。そして、現像槽１２０の各ノズル１２１からは、同一アルカリ濃度の現像液１２２が噴射されるようになっている。

図９中、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２にパターンが露光されたカラーフィルタ用基板２１を、白太矢印で示すように、図９中、左方から現像槽１２０に投入され、現像が開始される。現像は、カラーフィルタ用基板２１の先端部２１ａから開始され、次第に後端部２１ｂへと現像の開始が移る。

カラーフィルタ用基板２１は、現像槽１２０内を搬送されながら現像され、搬出装置１３０へと搬出される。この現像処理において、図７（ｅ）のように、現像槽１２０の各ノズル１２１から噴射された現像液１２２が、カラーフィルタ用基板２１の面上に現像液１２２の層を形成する。

ここで、従来の技術では、カラーフィルタ用基板２１の搬送方向の後端部２１ｂ側の額縁部３３で、現像液１２２がカラーフィルタ用基板２１の表面に滞留して現像液１２２の流れが悪くなる問題が生じる。それにより、滞留した現像液１２２がブラックマトリクス線パターン３２を過剰に現像する。その結果、図１（ａ）のように、ブラックマトリクス線パターン３２の額縁部３３とのつなぎ目での線幅が細くなり線幅細り部分３２ａの不具合が発生する問題が従来の技術にはあった。

この問題に対して、本実施形態では、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２の現像の際に、図６のように、少なくとも、カラーフィルタ用基板２１の現像槽１２０内での搬送方向の後端部２１ｂ側のブラックマトリクス３０の額縁部３３のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に溝３５を形成しつつブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を現像してブラックマトリクス３０を形成するようにする。

これにより、図６のように、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２の現像の際に、ブラックマトリクス３０の額縁部３３に溝３５を形成して、図７（ｅ）のように現像槽１２０内で現像する。その溝３５を形成するために、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０には、図３のような連結パターン１６を形成する。ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６をブラックマトリクス用感光性樹脂層２２に投影することで、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２の現像の際に必要な溝３５が額縁部３３に形成される。

ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２の現像の際に、図７（ｅ）のように、少なくとも、カラーフィルタ用基板２１の搬送方向の後端部２１ｂ側の額縁部３３に溝３５が形成されるようにする。

この額縁部３３の表面の溝３５がブラックマトリクス用感光性樹脂層２２の現像液１２２の流路になることで、現像液１２２の流れを良くする効果がある。特に、現像反応を停止させる際には、現像液の流路と同じ方向に純水を流して現像液１２２を純水に交換して現像反応を停止させる洗浄処理を行う。その際に溝３５が、現像液１２２が純水と交換されて排出される流路になることで、純水との置換が従来技術に比べて促進される効果がある。

従来技術では、現像液１２２がカラーフィルタ用基板２１の搬送方向の後端部２１ｂ側の額縁部３３の手前で滞留して現像反応の停止が遅れていた。それにより、その部分のブラックマトリクス線パターン３２を過剰に現像し、従来は図１（ａ）のように、ブラックマトリクス線パターン３２の線幅細り部分３２ａが発生していた。本発明は、カラーフィルタ用基板２１の搬送方向の後端部２１ｂ側の額縁部３３に溝３５を形成することで、現像液１２２の流路を形成して現像液１２２の滞留を無くす効果がある。それにより、その額縁部３３の手前部分におけるブラックマトリクス線パターン３２を、図１（ｂ）のように線幅の細りが無いパターンに改善し従来の問題を解消することができる効果がある。

（フォトマスクの連結バターンの位置の詳細）
図４（ａ）と（ｂ）の平面図に、図３のブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６の位置の例を示す。図４（ａ）と（ｂ）には、４つのカラーフィルタ２０のパターンが１枚のブラックマトリクス形成用フォトマスク１０内に繰り返して形成されている場合を示したが、カラーフィルタ２０のパターンの繰り返す数は、これより多い場合も、少ない場合もあり得る。

ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６は、図７（ｅ）のように、現像装置の現像槽１２０における現像液１２２の流れの方向の下流側のブラックマトリクス３０の額縁部３３に溝３５を形成するように形成する。そのために、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０では、各カラーフィルタ２０のパターン毎に、現像液１２２の流れの方向の下流側のカラーフィルタ２０の額縁部３３に対応する額縁用開口パターン１４の中に連結パターン１６を設ける。

ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０に形成する連結パターン１６は、額縁用開口パターン１４の中に、開口部用遮光パターン１２と外縁パターン１５とを結ぶ線状に形成する。連結パターン１６は、図４（ａ）と（ｂ）のように、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０において、現像液１２２の流れの方向の下流側の額縁用開口パターン１４の中に、ブラックマトリクス３０の開口部３１に対応した開口部用遮光パターン１２と、余白部３４に対応した外縁パターン１５とを結んだ線状のパターンで設ける。この連結パターン１６の具体的な形状の例を図５に示す。

図４（ａ）には、開口部用遮光パターン１２が、額縁用開口パターン１４の方向に対して平行に配置されたパターンのブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンの場合における連結パターン１６を示す。この場合の連結パターン１６は、額縁用開口パターン１４の方向の１００μｍから２００μｍの距離毎に１本の連結パターン１６を形成するパターンに形成することが望ましい。

図４（ｂ）には、開口部用遮光パターン１２が、額縁用開口パターン１４の方向に対して垂直に配置されたパターンのブラックマトリクス形成用フォトマスク１０のパターンの場合における連結パターン１６を示す。この場合の連結パターン１６は、額縁用開口パターン１４の中心と外縁パターン１５とを１本の連結パターン１６で結ぶパターンに形成することが望ましい。

（連結バターンと、それを転写して作る溝の深さの関係）
図４（ｃ）に、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６の幅と露光ギャップＨによるカラーフィルタ用透明基板の表面の露光強度のシミュレーション結果を示す。露光ギャップＨは、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の露光パターンと、そのパターンを投影するカラーフィルタ２０上のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２との間の間隙の大きさをあらわす。図４の露光強度によりブラックマトリクス３０に形成される溝３５の深さは、以下のようになる。

（露光強度＝０の場合）溝３５の深さは、ブラックマトリクス３０の底にまで至る。
（露光強度＝０．２から０．４の場合）溝３５の深さは、ブラックマトリクス３０の厚さの４０％程度の深さを有する。
（露光強度＝０．４から０．６の場合）溝３５の深さは、ブラックマトリクス３０の厚さの２０％程度の深さを有する。
（露光強度＝０．８以上の場合）溝３５は形成されない。

被露光基板とブラックマトリクス形成用フォトマスク１０との露光ギャップＨとの最適範囲は、露光強度が０．２から０．６の場合である。その最適範囲を図４（ｃ）の表に太線で示す。すなわち、以下の範囲が最適範囲である。
（１）露光ギャップＨが５０μｍの場合は連結パターン１６の幅は１μが望ましい。
（２）露光ギャップＨが７０μｍの場合は連結パターン１６の幅は１μ〜２μｍが望ましい。
（３）露光ギャップＨが１００μｍの場合は連結パターン１６の幅は１μ〜３μｍが望ましい。
（４）露光ギャップＨが１５０μｍ〜２００μｍの場合は連結パターン１６の幅は２μ〜２μｍが望ましい。
（５）露光ギャップＨが３００μｍの場合は連結パターン１６の幅は３μｍが望ましい。

（連結パターンの形状）
図５に、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０の連結パターン１６の形状の例を示す。
（連結パターンの形状ａ）
図５（ａ）のように、直線状の連結パターン１６を用いることができる。

（連結パターンの形状ｂ）
図５（ｂ）のように、破線状の連結パターン１６を用いることができる。この破線の１単位の線分の長さａ及び、破線の線分間の間隙は、各々２５０μｍから５００μｍ程度の寸法に形成して用いることができる。連結パターン１６を破線状に形成し、その断続する長さを調整することで、その連結パターン１６を転写してブラックマトリクス３０の額縁部３３に形成する溝３５による現像液１２２の流れ易さを制御することができる効果がある。

（連結パターンの形状ｃ）
図５（ｃ）のように、ジグザグな形状あるいは波線の形状の連結パターン１６を用いることができる。この連結パターン１６のジグザグな形状の蛇行する周期ｃは５００μｍ程度にし、蛇行する幅ｄを１００μｍ程度の寸法に形成して用いることができる。連結パターン１６をジグザグな波線状に形成することで、その連結パターン１６を転写してブラックマトリクス３０の額縁部３３に形成する溝３５による現像液１２２の流れの方向を蛇行させてその現像液１２２の流れ易さを制御することができる効果がある。

現像槽１２０の通過後は、純水のシャワーにより現像液１２２を洗浄して現像反応を停止させる。次に、圧縮空気を吹き付けるエアーナイフによってカラーフィルタ用基板２１上の液体を除去し、カラーフィルタ用基板２１を乾燥させる。

（ＲＧＢ画素形成工程）
次に、図８（ａ）のように、ブラックマトリクス線パターン３２の間の開口部３１に、赤色（Ｒ）着色層、緑色（Ｇ）着色層、青色（Ｂ）着色層のＲＧＢ画素材５１のパターンを、０．５〜３μｍ程度の厚さに形成して画素部を形成する。そのために、先ず、赤色（
Ｒ）のＲ画素のパターンを形成する。これは、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布法による顔料分散樹脂層４の形成工程と、該顔料分散樹脂層への前加熱処理（プリベーク処理）と、フォトマスクのパターン転写するパターン露光処理と、顔料分散樹脂層の現像処理と、顔料分散樹脂層のＲ画素への後加熱処理（ポストベーク処理）とによりＲ画素材５１を形成する。

次に、Ｒ画素の形成と同様の工程により、緑色（Ｇ）のＧ画素材５１を形成する。次に、同様の工程により、青色（Ｂ）のＢ画素材５１を形成する。以上により、カラーフィルタ用基板２１上にブラックマトリクスのパターン層１３と、その開口部に、ＲＧＢ画素材５１のパターンが形成される。

（焼成工程）
こうしてブラックマトリクス３０を形成し、ＲＧＢ画素材５１のパターンを形成した後、カラーフィルタ用基板２１に熱処理を施してパターンに形成した材料を硬化させる。熱処理方法としてはコンベクションオーブン、ホットプレート、ハロゲンヒータ、ＩＲオーブンによる加熱等が利用でき、特に限定されるものではない。ここで、焼成条件は、２００〜２５００Ｃで１０分〜６０分間加熱することが好ましい。

（透明電極形成工程）
図８（ｂ）のように、スパッタリング法を用いて、それらのパターンの上にＩＴＯ等の金属酸化物の導電性膜による透明電極５２のパターンを形成する。

［実施例１］
透明なガラス基板のカラーフィルタ用基板２１上に、ブラックマトリクス用感光性樹脂層２２を膜厚１．２μｍで塗布した。塗布後に９０℃で３０秒間加熱してブラックマトリクス用感光性樹脂層２２をカラーフィルタ用基板２１に密着させた。次に、ブラックマトリクス形成用フォトマスク１０を、その遮光膜がカラーフィルタ２０のブラックマトリクス用感光性樹脂層２２から１００μｍの露光ギャップＨを隔てて対向するように配置し、高圧水銀灯、超高圧水銀灯等を用いて１００ｍＪ／ｃｍ^２の光密度の紫外線を照射した。それにより、ブラックマトリクス３０の額縁部３３に深さ０．１μｍから０．５μｍの溝３５を形成してブラックマトリクス３０を現像した。

この場合の、ブラックマトリクス線パターン３２の幅の測定結果が以下のようになった。
（ａ）額縁部３３の近傍のブラックマトリクス線パターン３２の幅： ５．１５μｍ
（ｂ）額縁部３３から遠方のブラックマトリクス線パターン３２の幅：５．３０μｍ
上記(ｂ)と(ａ)の幅の差： ｂ−ａ＝０．１５μｍ

［比較例］
ブラックマトリクス３０の額縁部３３に溝３５を形成せずにブラックマトリクス３０を現像した場合の、ブラックマトリクス線パターン３２の幅の測定結果が以下のようになった。
（ａ）額縁部３３の近傍のブラックマトリクス線パターン３２の幅： ４．５５μｍ
（ｂ）額縁部３３から遠方のブラックマトリクス線パターン３２の幅：５．３０μｍ
上記(ｂ)と(ａ)の幅の差： ｂ−ａ＝０．７５μｍ

このように、ブラックマトリクス３０の額縁部３３に溝３５を形成してブラックマトリクス３０を現像した場合は、額縁部３３の近傍のブラックマトリクス線パターン３２の幅の細りの不具合が改善される効果が得られた。

１０・・・ブラックマトリクス形成用フォトマスク
１１・・・フォトマスク用透明基板
１２・・・開口部用遮光パターン
１３・・・線パターン用開口パターン
１４・・・額縁用開口パターン
１５・・・外縁パターン
１６・・・連結パターン
２０・・・カラーフィルタ
２１・・・カラーフィルタ用基板
２１ａ・・・先端部
２１ｂ・・・後端部
２２・・・ブラックマトリクス用感光性樹脂層
２３・・・架橋反応していない感光性樹脂部分
３０・・・ブラックマトリクス
３１・・・開口部
３２・・・ブラックマトリクス線パターン
３２ａ・・・線幅細り部分
３３・・・額縁部
３４・・・余白部
３５・・・溝
４０・・・ホットプレート
５１・・・ＲＧＢ画素材
５２・・・透明電極
１１０・・・搬入装置
１２０・・・現像槽
１２２・・・現像液
１２１・・・ノズル
１３０・・・搬出装置
１４０・・・コンベア装置
Ｈ・・・露光ギャップ

Claims (4)

1. カラーフィルタのブラックマトリクス形成用のフォトマスクであって、ブラックマトリクスの額縁部に溝を転写する元になる、額縁用開口パターンの中に開口部用遮光パターンと外縁パターンとを結ぶ線状の連結パターンを有し、ブラックマトリクス用感光性樹脂層への前記連結パターンによる露光強度が０．２以上０．６以下であることを特徴とするフォトマスク。
2. 請求項１記載のフォトマスクであって、少なくとも、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層の現像の際の基板の現像槽内での搬送方向の後端部側の前記額縁用開口パターンの中に前記連結パターンを有することを特徴とするフォトマスク。
3. 額縁用開口パターンの中に開口部用遮光パターンと外縁パターンとを結ぶ線状の連結パターンを有するフォトマスクを用いてブラックマトリクス用感光性樹脂層にパターンを転写する工程と、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する際に、前記連結パターンが転写された部分に前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層の厚さの１０％以上で５０％以下の深さの溝を形成しつつ前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
4. 請求項３記載のカラーフィルタの製造方法であって、前記ブラックマトリクス用感光性樹脂層を現像する工程において、少なくとも、基板の現像槽内での搬送方向の後端部側のブラックマトリクスの額縁部に前記溝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。

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