JP4775113B2 - 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

Description

本発明は、オーバーコート層及びフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造に関するものであり、特に、工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造する方法、第二フォトスペーサーの剥離の解消及び耐荷重性の改善をしたカラーフィルタを製造する方法に関する。

図１は、視野角、コントラスト比などの表示品質に優れる横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、ＩＰＳ方式）の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断面図である。図１に示すように、このＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、オーバーコート層（５３）、及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次に形成されたものである。

ブラックマトリックス（５１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、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。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（５０）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形成された樹脂ブラックマトリックス（５１）である。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのブラックマトリックスには、水平方向の電界の乱れを抑制するために、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属薄膜ではなく、黒色顔料を分散させた絶縁性の高い樹脂を用いることが多い。

また、着色画素（５２）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る。着色画素（５２）は、この樹脂ブラックマトリックス（５１）が形成されたガラス基板（５０）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布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たものである。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成されている。

上記樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、１．０μｍ〜１．５μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、図１に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）端部にその周縁部を重ねて形成された着色画素（５２）は、その周縁部が樹脂ブラックマトリックス（５１）の端部上にて突起（５４）となる。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、主として複屈折効果により表示を行うモードであるため、基板間のギャップが変化した場合、複屈折が最適値からズレるため着色が発生し表示品質を低下させる。つまり、基板間のギャップの面内バラツキが表示特性の面内ムラとして視認される。
従って、上記樹脂ブラックマトリックス（５１）の端部上の突起（５４）、或いは着色画素（５２）上の異物などの影響を避けて、面内ムラのない表示を得るために、ＩＰＳ方式
の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの場合には平坦化処理として、例えば、オーバーコート層の形成が行われる。

また、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に使用されている液晶は、低電圧での駆動が可能であるなどの優れた特性を持っている反面、液晶表示装置に内在するカラーフィルタなどの部材の電気的特性によって性能が低下しやすいという問題を持っている。例えば、着色画素中の顔料のイオン性不純物などが、液晶の配向乱れ、スイッチング閾値ズレなどによる表示不良をもたらしている。
また、近年、カラーフィルタのコントラストを向上させるために、顔料の粒径を微細にする方向へと進んでいるが、これによって耐薬品性が低下することも一因として加わってきている。

また、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、液晶はＴＦＴ基板上の共通電極と画素電極との間の水平方向の電界に応答するようになっているので、カラーフィルタ上には電極は設けられていない。
縦電界方式（例えば、ＴＮ方式）の液晶表示装置に用いるカラーフィルタ上に設けられる透明電極層は、一般にインジウムとすずの複合酸化物（ＩＴＯ）などの無機物が用いられるため、着色画素のイオン性不純物の溶出や耐薬品性を向上させる保護膜としての働きも担っていた。ところが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いるカラーフィルタでは保護膜としての働きも担ってきた透明電極層が存在しない。

従って、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいては、イオン性不純物の溶出を防ぎ、また着色画素を保護するために、図１に示すように、オーバーコート層（５３）が設けられる。
このオーバーコート層（５３）は、前記突起や異物などの影響を避ける平坦化処理と兼ねたオーバーコート層である。

しかし、実際の作業では透明樹脂によるオーバーコート層は、２μｍ以上といった厚みを設ける場合もある。２μｍ以上のオーバーコート層を大面積に均一に塗布することは困難なことであり、塗布ムラや異物の発生などで収率に支障をきたしている。また、昨今、液晶表示装置の低価格化が著しく、その部材であるカラーフィルタに対しても低価格化の要望は強い。
ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのコストダウンに関しては、オーバーコート層の収率向上、オーバーコート層の工程簡略、オーバーコート層の削除などの課題が挙げられる。

また、オーバーコート層（５３）上に形成されたフォトスペーサー（ＰＳ）は、スペーサー機能を有する突起として設けられたものである。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。
この散布されたスペーサーは、面内分布が不均一になってしまうため、基板間のギャップの分布が悪くなってしまう。また、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う。

また、特に、ＩＰＳ方式では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向の乱れが多く、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、図１に示すように、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）（ＰＳ）を形成する方法が開発され実用されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタを用いた液晶表示装置では、フォトスペーサー（ＰＳ）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。

図２は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例であるが、２種のフォトスペーサーを設けた例を模式的に示した断面図である。図２に示すように、このＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、オーバーコート層（５３）、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。

上記のように、フォトスペーサーを形成して基板間のギャップを設定する際に、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。

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。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。

しかし、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、破壊といった問題は残されている。この過剰な荷重による塑性変形や破壊といった問題に対応した技法として図２に示す、高さの異なる２種のフォトスペーサーを有するカラーフィルタが提案されている。

２種のフォトスペーサーの内、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。

このような高さの異なる２種のフォトスペーサーを形成する際に、工程を増やすことなく２種のフォトスペーサーを形成し、カラーフィルタを廉価に製造する技法として、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考案されている。

この方法は、同一のフォトレジストを用い、１枚のフォトマスクで高さの異なる２種の
フォトスペーサーを同時に形成する方法である。
図３は、こ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（５１）、着色画素（５２）、及びオーバーコート層（５３）が順次に形成されたガラス基板（５０）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−１）及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）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。
フォトマスク（ＰＭ１）上の、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ１）は、形成される第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅と略同一である。

一方、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）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ２）は、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ１）よりも狭い（Ｗ１＞Ｗ２）。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。

フォトマスク（ＰＭ１）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経てフォトレジスト層（６０）に照射されるが、幅（Ｗ１）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応した開口部では、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、図３中、点線で示す現像後の第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形状は、高さ（Ｈ１）を有する台形状となる。

一方、幅（Ｗ２）を有する第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の形成に対応した開口部では、照射される光の一部は開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方に達し、開口部の幅が狭いため開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分に照射される光強度は弱まったものとなっている。
従って、図３中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の高さは、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の高さ（Ｈ１）より低い高さ（Ｈ２）を有したものに形成される。

この方法は、工程を増やすことなく２種のフォトスペーサーを形成することができ、また、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−２）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廉価であるといった長所を有している。

しかし、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−２）への露光は不足気味となり、硬化が十分にされないことがあり、また、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の幅（Ｗ２）が第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ１）より狭いために、形成された幅の狭い第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）はオーバーコート層（５３）上から剥離し易いといった難点を有している。
また、この方法では、常にフォトスペーサーの幅は、Ｗ１＞Ｗ２の関係にあるので、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の耐荷重性を高めたい際の問題として幅の狭い点が残されている。
特開２００５−１０７３５６号公報 特開２００１−２０１７５０号公報

本発明における第一の課題は、オーバーコート層及びフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する際に、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。

また、本発明における第二の課題は、オーバーコート層、及び高さの異なる２種のフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する際に、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができ、且つ、十分に硬化し、任意な幅を有する第二フォトスペーサーを形成し、これにより第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題を解消したカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。

また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法を用いて製造したカラーフィルタ、及び該カラーフィルタを具備した液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明の第一の発明は、透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、及びフォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
１）前記樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）前記フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層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。

また、本発明は、上記第一の発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素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。

本発明の第二の発明は、透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
１）前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に前記第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降の
スペーサーパターンを順次に積層して形成し、
２）且つ、前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
３）前記樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、
４）前記第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に該１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層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。

また、本発明は、上記第二の発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素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。

また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項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。

また、本発明は、請求項５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。

本発明の第一の発明は、１）樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法となる。

本発明の第二の発明は、１）樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンを順次に積層して形成し、２）且つ、樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、３）樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、４）第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、膜厚を厚く形成した
１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができ、且つ、十分に硬化し、任意な幅を有する第二フォトスペーサーを形成し、これにより第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題を解消したカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法となる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第一の発明の一実施例を説明する断面図である。この例は着色画素が３色の場合である。また、他の２色の着色画素の膜厚より厚く形成する１色の着色画素が、３色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素である場合である。

図４（ａ）は、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２）が形成された段階を表したものである。この透明基板（５０）上に、図４（ｂ）に示すように、第三色目の着色画素（５２−３）を形成する。
第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）は、第一色目の着色画素（５２−１）及び第二色目の着色画素（５２−２）の膜厚（Ｔ１）より厚く形成する。
この第三色目の着色画素（５２−３）では、膜厚が厚いために、樹脂ブラックマトリックス（５１）端部に重ねた周縁部の突起の高さは低くなり表示品質への影響は少ないものとなっている。

次に、図４（ｃ）に示すように、３色の着色画素が形成された透明基板（５０）上の全面に、オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するための透明なフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（６０）を形成する。フォトレジストとしてポジ型のフォトレジストを用いた例である。
次に、フォトスペーサー（ＰＳ）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（ＰＭ２）を介した露光（Ｌ）、現像、及びベーキングを行い、膜厚を厚く形成した第三色目の着色画素（５２−３）上にフォトスペーサー（ＰＳ）を形成する。また、同時に第三色目の着色画素（５２−３）上以外の部分（樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２））上にオーバーコート層（５３）を形成する。

これにより、図４（ｄ）に示すように、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２）、第三色目の着色画素（５２−３）、及び厚さ（Ｔ３）を有するオーバーコート層（５３）、並びに高さ（Ｔ４）を有するフォトスペーサー（ＰＳ）が形成されたカラーフィルタを得る。

上記第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）は、第一色目の着色画素（５２−１）及び第二色目の着色画素（５２−２）の膜厚（Ｔ１）より厚く形成するが、この着色画素（５２−３）の色度は、膜厚が厚い状態で良好な色度となるように、この着色画素（５２−３）の形成には、例えば、着色フォトレジストの顔料の含有量を低く調製した着色フォトレジストを用いる。

また、複数色内のある１色の着色画素の膜厚を、他の着色画素の膜厚より厚く形成する
場合には、ある１色の着色画素は、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の着色画素であることが好ましい。
一般に、相応の膜厚を有する前色の着色画素が設けられている透明基板上に、着色フォトレジストを塗布して着色フォトレジスト層を形成すると、前色の着色画素の影響を受けて着色フォトレジスト層の膜厚は不均一になり易い。この不均一な状態は前色の着色画素の膜厚が厚いものほど大きくなるためである。

また、複数色の着色画素を順次に形成する際の色順は、例えば、赤色、緑色、青色の３色の場合には、緑色は第一色目又は第二色目であることが好ましい。カラーフィルタに用いられる顔料の内で、特に緑色顔料はイオン性不純物の溶出がしやすために、従来、溶出の防止にオーバーコート層を設けている。
第三色目の着色画素（５２−３）として、緑色の着色画素を形成すると、図４（ｄ）に示すように、着色画素（５２−３）の上部は露出したものとなり、イオン性不純物の溶出は防止されないものとなるからである。

また、青色の着色画素の色順は第三色目であることが好ましい。カラーフィルタに用いられる顔料の内で、青色顔料はイオン性不純物の溶出が極めて少ないので、図４（ｄ）に示すように、着色画素（５２−３）の上部が露出したものとなっても、その影響は殆どない。
また、ポジ型のフォトレジストとしては、ノボラック系フォトレジストが広く用いられているが、露光、現像、ベーキングが行われ皮膜として形成されると、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの領域にて数％の吸収を有する皮膜となる。この吸収は青色の着色画素の透過率を減少させることになるので、青色の着色画素上にオーバーコート層（５３）を設けることは避けたほうがよい。

従って、着色画素の色順は、第一色目又は第二色目が赤色又は緑色の着色画素、第三色目が青色の着色画素であることが好ましい。すなわち、第三色目の着色画素は、青色の着色画素であり、他の着色画素の膜厚より厚い膜厚を有するものとすることが好ましい。

上記のように、図４（ａ）〜（ｄ）に示すカラーフィルタの製造方法によれば、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程はなく、工程数は低減される。
また、青色の着色画素はオーバーコート層から露出した状態であるので、オーバーコート層が形成される透明基板上の面積が２／３に減少し、オーバーコート層への異物の付着などに起因する収率は向上したものとなる。

図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第二の発明の一実施例を説明する断面図である。この例は着色画素が３色の場合である。また、他の２色の着色画素の膜厚より厚く形成する１色の着色画素が、３色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素である場合である。

図５（ａ）は、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）が形成された段階を表したものである。図５（ｂ）は、続いて、この透明基板（５０）上に第二色目の着色画素（５２−２）が形成された段階のものである。
第二色目の着色画素（５２−２）の形成と同時に第一色目の着色画素（５２−１）上に、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）用の中間層を構成する第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）を形成する。この第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の形成は、第二色目の着色画素（５２−２）及び第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（図示せず）を介した露光、現像処理により形成する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、この透明基板（５０）上に、第三色目の着色画素（５２−３）を形成する。第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）を、他の２色の着色画素の膜厚（Ｔ１）より厚く形成する。この際、第三色目の着色画素（５２−３）の形成と同時に、第一色目の着色画素（５２−１）上の、既に形成された第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）上に、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）用の中間層を構成する第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）を積層して形成する。
この第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の形成は、第三色目の着色画素（５２−３）及び第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（図示せず）を介した露光、現像処理により形成する。

続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）、３色の着色画素（５２−１、２、３）、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目スペーサーパターン（Ｐ２）、第三色目スペーサーパターン（Ｐ３）が順次に積層して形成された透明基板（５０）上の全面に、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するための透明なフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（６０）を形成する。図５はポジ型のフォトレジストを用いた例である。

続いて、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（ＰＭ３）を介した露光、現像、及びベーキングを行い、膜厚を厚く形成した第三色目の着色画素（５２−３）上に第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）を形成する。同時に第一色目の着色画素（５２−１）上に第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の高さより低い高さの第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成する。また同時に第三色目の着色画素（５２−３）上及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）上以外の部分上にオーバーコート層（５３）を形成する。

これにより、図５（ｅ）に示すように、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、３色の着色画素（５２−１、２、３）、厚さ（Ｔ３）を有するオーバーコート層（５３）、高さ（Ｔ４）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、及び高さ（Ｔ４）より低い高さ（Ｔ５）を有する第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）が形成されたカラーフィルタを得る。

図５（ｂ）に示す、第一色目の着色画素（５２−１）上に形成される第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の幅（Ｗ５）は任意に設定することができ、例えば、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ４）と同一のものとすることができる。また、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の中間層を構成する、第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）上に積層される第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の幅、及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の幅も、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ４）と略同一のものとすることができる。

また、図５（ｄ）に示す、フォトレジスト層（６０）において、第三色目の着色画素（５２−３）上のフォトレジスト層（６０）の膜厚（Ｔ４）と、第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）と第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）で構成する中間層上のフォトレジスト層（６０）の膜厚（Ｔ５）は、Ｔ４＞Ｔ５の関係にある。
これは、第三色目の着色画素（５２−３）の幅（Ｗ６）が、中間層（Ｐ２、Ｐ３）の幅（Ｗ５）より広いので、透明なフォトレジストを同時に塗布した際には、第三色目の着色画素（５２−３）上ではフォトレジスト層（６０）の膜厚が厚く塗布されるからである。

高さ（Ｔ４）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）と、高さ（Ｔ５）を有する第
二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成するための透明なフォトレジストの塗布は１回の塗布で行うのであるが、この塗布は、第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚、幅、オーバーコート層（５３）の膜厚、中間層（Ｐ２、Ｐ３）の膜厚、幅、フォトレジストの粘度などの諸条件を適宜に勘案して行う。

図５（ｄ）に示す、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）は、透明なフォトレジストを用いたフォトレジスト層（６０）へのフォトマスクを介した露光、現像、及びベーキング、すなわち、パターニングによって形成されたフォトスペーサーである。一方、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）は、フォトレジスト層（６０）への露光は行われずに形成されたフォトスペーサーである。

上記のように、図５（ａ）〜（ｅ）に示すカラーフィルタの製造方法によれば、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程はなく、工程数は低減される。
また、青色の着色画素はオーバーコート層から露出した状態であるので、オーバーコート層が形成される透明基板上の面積が２／３に減少し、オーバーコート層への異物の付着などに起因する収率は向上したものとなる。
更に、中間層（Ｐ２、Ｐ３）上に形成される第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）は、十分に硬化されたものとなり、また、任意な幅を有するので、第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題は解消したものとなる。

ＩＰＳ方式の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断面図である。 ２種のフォトスペーサーを設けた液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例である。 同一のフォトレジストを用い、１枚のフォトマスクで高さの異なる２種のフォトスペーサーを同時に形成する方法を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第一の発明の一実施例を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第二の発明の一実施例を説明する断面図である。

符号の説明

５０・・・ガラス基板
５１・・・（樹脂）ブラックマトリックス
５２・・・着色画素
５２−１・・・第一色目の着色画素
５２−２・・・第二色目の着色画素
５２−３・・・第三色目の着色画素
５３・・・オーバーコート層
５４・・・突起
６０・・・フォトレジスト層
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｌ・・・露光光
Ｐ２・・・第二色目のスペーサーパターン
Ｐ３・・・第三色目のスペーサーパターン
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３・・・フォトマスク
ＰＳ・・・フォトスペーサー
ＰＳ−１・・・第一フォトスペーサー
ＰＳ−２・・・第二フォトスペーサー

Claims (6)

1. 透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、及びフォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
   １）前記樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
   ２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）前記フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
   前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層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。
2. 前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素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の製造方法。
3. 透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
   １）前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に前記第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンを順次に積層して形成し、
   ２）且つ、前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
   ３）前記樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、
   ４）前記第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
   前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に該１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層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。
4. 前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素であることを特徴とする請求項３記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項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。
6. 請求項５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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