JP5315646B2

JP5315646B2 - カラーフィルタの製造方法

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Publication number: JP5315646B2
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Inventors: 淳一白石; 裕一郎阿部
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Description

本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、フォトスペーサを有するカラーフィルタ及びその製造方法とフォトマスクに関する。

図２（ａ）は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ４を模式的に示した平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すカラーフィルタ４のＸ−Ｘ’線における断面図である。図２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、ガラス基板や透明樹脂基板などの透明基板５上にブラックマトリックス６、着色画素７、及び透明導電膜８が順次に形成されたものである。図２には着色画素７が１２個表されているが、実際のカラーフィルタ４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。

上記構造の、液晶表示装置の多くに用いられているカラーフィルタ４の製造方法としては、先ず、透明基板５上にブラックマトリックス６を形成し、次に、このブラックマトリックス６のパターンに位置合わせして着色画素７を形成し、更に透明導電膜８を位置合わせして形成する方法が広く用いられている。ブラックマトリックス６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７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８は、透明な電極として設けられたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタ４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。

液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ４には、上記基本的な構造の他に、特許文献１では、スペーサー機能を有するフォトスペーサ（突起部）１が付加されている。図７にフォトスペーサ１の部分断面図を示す。このフォトスペーサ１の製造方法の一つは、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法により、着色画素７間のブラックマトリックス６の位置にフォトスペーサ１を形成する。図７のように、液晶表示装置用カラーフィルタ４には、透明基板５上にブラックマトリックス６、着色画素７、及び透明導電膜８が順次に形成され、ブラックマトリックス６上方の透明導電膜８上にスペーサー機能を有する突起部のフォトスペーサ１が形成されている。こうすると、フォトスペーサ１が着色画素７内を避けた位置に形成されているので、液晶表示装置のコントラストが改善される。

以下に公知文献を記す。
特開平７−３２５２９８号公報

液晶表示装置のパネルを構成するために、カラーフィルタ４と対向基板（ＴＦＴ基板）（図示せず）を貼り合わせたパネルを作成するパネル組み立て工程では、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板の間の周辺部にシール部材を挟み、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板を上下定盤間に設置しカラーフィルタ４とＴＦＴ基板に荷重を加えシール部材及びフォトスペーサ１を圧着し貼り合わせる。この際に加わる荷重によってカラーフィルタ４のフォトスペーサ１は多少の弾性変形をし、この変形した状態でカラーフィルタ４とＴＦＴ基板間のギャップが設定される。フォトスペーサ１がカラーフィルタ４の面内において、所定の密度で形成されている場合に、フォトスペーサ１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１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１の高さが、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板間のギャップである２μｍ〜５μｍ程度の場合に、フォトスペーサ１の形状は角丸の矩形、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。

フォトスペーサ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し、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。フォトスペーサ１のサイズが小さいと、フォトスペーサ１の高さの液晶層の厚さが相違しても、フォトスペーサ１の中央部分１ａの上部が潰れることでフォトスペーサ１の高さが液晶層の厚さに合わせて調整され、フォトスペーサ１と液晶層との高さのバラツキを吸収することができ、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせのマージンを大きくできる。そのため、フォトスペーサ１のサイズは小さい方が望ましい。しかし、フォトスペーサ１を小さくすると、フォトスペーサ１と透明導電膜８の密着力が弱くなるため、フォトスペーサ１の製造工程やパネル組み立て工程におけるカラーフィルタ４の洗浄工程などでフォトスペーサ１が透明導電膜８から剥がれて製品不良となる可能性が高くなる問題があった。このように、フォトスペーサ１の剥がれ不良の低減対策と、パネル組み立て工程でのカラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせマージンの改善対策はトレードオフの関係にある問題があった。

本発明は、上記のトレードオフの関係にある、フォトスペーサ１の剥がれ不良を低減し、しかも、パネル組み立て工程でのカラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせマージンを改善することを課題とするものである。

本発明は、この課題を解決するために、透明基板上にブラックマトリックスと着色画素層と透明導電膜を形成する第１の工程と、前記透明導電膜上にフォトスペーサ形成用のネガ型のフォトレジスト層を形成する第２の工程を有し、次に、前記フォトレジスト層上に近接露光のギャップを隔ててフォトマスクを設置し、該フォトマスクは、一辺の長さが５
μｍ以上１６μｍ以下の正方形開口部と、該正方形開口部と中心を共有する正方形の輪郭を成すスリット状開口部とを形成したフォトマスクで、前記スリット状開口部が、前記正方形開口部の正方形の辺の２倍の長さの辺を持つ正方形の輪郭を成すスリットから成り、該スリットの幅が０．５μｍ以上２μｍ以下であるフォトマスクであり、前記フォトマスクを介して前記フォトレジスト層に露光光を照射する第３の工程を有し、次に、前記フォトレジスト層を現像することにより、前記開口部に対応する中央部分と前記スリット状開口部に対応する裾野部分を有するフォトスペーサを形成し、前記裾野部分の高さを前記中央部分の高さの８０％以下にする第４の工程を有し、前記第１の工程が、前記ブラックマトリックス上の前記着色画素層間に前記着色画素層の高さよりも高い突出樹脂層を形成し、前記着色画素層上と前記突出樹脂層上に前記透明導電膜を形成する工程を含み、前記第４の工程が、前記突出樹脂層上の透明導電膜を前記中央部分で覆ったフォトスペーサ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。

本発明は、フォトスペーサ１を、中央部分１ａと、その周辺に中央部分１ａの高さＨａの８割以下の高さＨｂの裾野部分１ｂを持たせることで、フォトスペーサ１の中央部分１ａが裾野部分１ｂの影響を受けずに荷重により変形し易くしたので、パネル組み立て工程でのカラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせマージンが改善され、しかも、フォトスペーサ１の裾野部分１ｂの面積を大きくすることにより、透明導電膜８から剥離し難いフォトスペーサ１が形成できる効果がある。

＜第１の実施形態＞
以下に本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、カラーフィルタ４のフォトスペーサ（ＰＳ）１を形成するフォトレジスト層２としてネガ型のフォトレジストを用いる。そのフォトレジストは、例えば、ＪＳＲ製ネガ型アクリル系材料（ＮＮ８１０またはＮＮ７００）、または新日鐵化学製Ｖ−２５９ＰＡ等を使用する。図１は、本実施形態によるカラーフィルタ４の製造方法におけるフォトマスク３とカラーフィルタ４の断面図である。本実施形態では、フォトスペーサ１形成用のフォトレジスト層２を露光するのに用いるフォトマスク３のパターンとして、開口部３ａを設けてフォトスペーサ１の中央部分１ａを形成するために用い、開口部３ａの周囲に、波長が３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）の光透過率が５％以上で約３０％以下のハーフトーン部分３ｂを設けて光強度を減らすことで高さの低いフォトスペーサ１の裾野部分１ｂを形成するために用いる。

本実施形態によるカラーフィルタ４は以下のようにして製造する。図２（ａ）は、フォトスペーサ１の形成以前のカラーフィルタ４全体を模式的に示した平面図であり、図２（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’線での断面図を示す。
（ブラックマトリックスの形成）
先ず、ガラス基板や透明樹脂基板などの透明基板５上に図２のようにブラックマトリックス６を形成する。ブラックマトリックス６は、着色画素７間のマトリックス部６Ａと、着色画素７が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部６Ｂとで構成されている。ブラックマトリックス６は、カラーフィルタ４の着色画素７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。

透明基板５上へのブラックマトリックス６の形成は、例えば、透明基板５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。或いは、透明基板５上に、ブラックマトリックス６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６を形成する。

（着色画素の形成）
着色画素７の形成は、このブラックマトリックス６が形成された透明基板５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。

（透明導電膜の形成）
透明導電膜８の形成は、ブラックマトリックス６、着色画素７が形成された透明基板５上に、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜８を形成する。

このようにして、透明基板５上にブラックマトリックス６を形成し、その上に着色画素７を形成し、更にその上にＩＴＯ等の透明導電膜８を順次に形成する。このカラーフィルタ４には、上記基本的な要素に付随して、保護層（オーバーコート層）や位相差制御層、あるいは光路差調整層などの必要な層を付加する。

（フォトスペーサの形成（１））
次に、図１に示すように、ブラックマトリックス６、着色画素７、透明導電膜８が形成された透明基板５上に、フォトスペーサ１を形成するために例えばＮＮ８１０のフォトレジストをスリットスピンコータで塗布し、ホットプレートで９０℃、２分乾燥することで、ネガ型のフォトレジスト層２を１．５μｍから５μｍの厚さに形成する。次に、フォトレジスト層２の上方に、近接露光のギャップＧを設けて、膜面９をフォトレジスト層２に対向させフォトマスク３を配置する。近接露光のギャップＧ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〜４００μｍの範囲内、好ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲内に設定する。

（フォトマスク）
図１のように、フォトスペーサ１形成用のフォトマスク３には、膜面９にクロム膜をフォトエッチングして形成したパターンを設置する。そのフォトマスク３のパターンは、フォトスペーサ１の位置に、幅Ｗａが６μｍから１５μｍの開口部３ａを形成し、その開口部３ａを囲むハーフトーン部分３ｂを設ける。ハーフトーン部分３ｂの幅Ｗｂを開口部３ａの幅Ｗａより大きくし、ブラックマトリックス６の幅より小さくする。すなわち、ブラックマトリックス６の幅が４０μｍの場合は、ハーフトーン部分３ｂの幅Ｗｂは１２μｍから４０μｍ、好ましくは約３０μｍに設ける。すなわち、ハーフトーン部分３ｂの幅Ｗｂは開口部３ａの幅Ｗａの２倍から４倍程度に形成する。ハーフトーン部分３ｂ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、で形成し、或いは、フォトマスク３の膜面９のクロム膜をメッシュ状に形成する等でハーフトーン部分３ｂを形成する。そして、そのハーフトーン部分３ｂの外側に遮光部３ｃを形成する。フォトマスク３のパターンは、ハーフトーン部分３ｂのパターンを、ブラックマトリックス６の位置のフォトレジスト層２に投影するように形成する。

（フォトスペーサの形成（２））
フォトマスク３の上方からの露光光Ｌは、主な波長が３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）の露光光Ｌを超高圧水銀灯で発生させ、その露光光Ｌをフォトマスク３の開口部３ａを経てフォトレジスト層２に照射させる。露光条件は、例えば１０秒で、ｉ線強度が約２００ｍＪ／ｃｍ²で露光する。フォトマスク３の開口部３ａの下のフォトレジスト層２に照射される露光光Ｌは、近接露光のギャップＧが充分にあると、開口部３ａの直下の部分のフォトレジスト層２に照射されるのみではなく、開口部３ａ端での光の回折効果により、フォトマスク３のハーフトーン部分３ｂの下方に光が回り込む。そのため、開口部３ａ下方のフォトレジスト層２を現像して得るフォトスペーサ１の形状は、図３のように、開口部３ａの直下の真中に開口部３ａの幅Ｗａ程度の幅Ｗ１ａの上底を有し、透明基板５側ではそれより大きい下底を有する台形状の中央部分１ａを持つ。この中央部分１ａの側面の透明基板５からの傾斜角度は４５度から９０度の範囲に形成することが望ましい。

一方、開口部３ａの近傍のハーフトーン部分３ｂによって光強度を弱められた露光光が照射された部分のフォトレジスト層２には、開口部３ａから遠い部分では開口部３ａからの光の影響が小さくなり、ハーフトーン部分３ｂで減光された一定強度の光がフォトレジスト層２に照射される。図４に実験結果を示すように、フォトレジスト層２に露光光を照射して現像して形成するフォトスペーサ１は、フォトレジスト層２に照射する露光光の強度（ｉ線相対強度）が弱くなるほど厚さが薄い（すなわち高さが低い）フォトスペーサ１が形成される。例えば、光強度が４０％程度になると、８０％程度の厚さのフォトスペーサ１が形成される。

図４の実験結果に従って、フォトマスク３のハーフトーン部分３ｂの効果により、フォトスペーサ１は、図３のように、中央部分１ａの周辺に低い高さＨｂを有する裾野部分１ｂを持つ。図４の実験結果から、光透過率が５％以上で約３０％以下の、好ましくは光透過率が約２０％の、ハーフトーン部分３ｂを用いることで、フォトスペーサ１の裾野部分１ｂの高さＨｂを中央部分１ａの高さＨａの８０％以下に、好適には７０％以下に形成させる。また、この裾野部分１ｂの下のフォトレジスト層２は、ハーフトーン部分３ｂの直下の部分のフォトレジスト層２に照射されるのみではなく、ハーフトーン部分３ｂ端での光の回折効果により、フォトマスク３の遮光部３ｃの下方に光が回り込む。ハーフトーン部分３ｂの下のフォトレジスト層２を現像することでフォトスペーサ１の裾野部分１ｂを形成する。これにより、裾野部分１ｂを、ハーフトーン部分３ｂの幅Ｗｂと略同じ幅Ｗ１ｂの上底を持たせ、その透明基板５側に上底の幅Ｗ１ｂより大きい幅Ｗ１ｃの下底を持たせて形成する。フォトスペーサ１の中央部分１ａの上底の幅Ｗ１ａは開口部３ａの幅Ｗａに対応し、裾野部分１ｂの上底の幅Ｗ１ｂはフォトマスク３のハーフトーン部分３ｂの幅Ｗｂに対応し、裾野部分１ｂの幅は中央部分１ａの幅の２倍から４倍程度に形成する。また、中央部分１ａと同様に、裾野部分１ｂの側面の透明基板５からの傾斜角度は４５度から９０度の範囲に形成することが望ましい。

こうして、フォトスペーサ１は、中央部分１ａを有し、中央部分１ａの周辺に中央部分１ａの高さＨａの８割以下の高さＨｂの裾野部分１ｂを持たせた形に形成する。このフォトスペーサ１の構造により、その中央部分１ａが裾野部分１ｂの影響を受けずに荷重により変形し易くなり、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせマージンを大きくできる効果が得られる。

図１の構成でフォトレジスト層２に露光光Ｌを照射し、０．３％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像してパターン形成し、ホットプレートで２４０℃、１０分加熱乾燥させる。これにより、図１（ａ）のフォトレジスト層２に点線で示す部分は、図１（ｂ）のフォトスペーサ１の中央部分１ａになる。そして、その中央部分１ａの周囲は、低くなだらかな広がりを持つ裾野部分１ｂになる。こうして、高さＨａの中央部分１ａと、その高さＨａの８０％以下の高さＨｂの裾野部分１ｂが一体の材料で形成されたフォトスペーサ１を形成する。すなわち、厚さが１．５μｍから５μｍのフォトレジスト層２を現像することで、高さＨａが１．５μｍから５μｍの中央部分１ａと、高さＨｂが４μｍ以下の裾野部分１ｂから成るフォトスペーサ１を形成する。また、フォトスペーサ１の中央部分１ａの幅が６μｍから１５μｍで、裾野部分１ｂの幅が１２μｍから４０μｍであり、裾野部分１ｂの幅を中央部分１ａの幅の２倍から４倍の幅に形成する。以上のように、光透過率が５％以上で約３０％以下のハーフトーン部分３ｂを開口部３ａの周囲に有するパターンのフォトマスク３を用いて露光することで、適正な高さに形成された裾野部分１ｂを有するフォトスペーサ１が形成される。また、フォトスペーサ１の裾野部分１ｂを中央部分１ａより広くし面積を大きくすることにより、透明導電膜８から剥離し難いフォトスペーサ１が形成できる効果がある。

こうして、図３のように一体の材料で形成した、中央部分１ａと裾野部分１ｂを有するフォトスペーサ１は、その中央部分１ａの上底の寸法が小さいため、フォトスペーサ１の高さＨａが液晶層の厚さより高い場合は、その高さと液晶層の厚さが相違しても、フォトスペーサ１の中央部分１ａの上部が潰れることでフォトスペーサ１の高さが液晶層の厚さに合わせて調整される。これにより、フォトスペーサ１と液晶層との高さのバラツキを吸収することができる効果があり、フォトスペーサ１と液晶層の高さのバラツキのマージンを大きくとることができ、カラーフィルタ４とＴＦＴ基板の貼り合わせの製造条件が緩和され、製造コストを低減できる効果がある。一方、フォトスペーサ１と透明導電膜８との界面は、広い裾野部分１ｂに形成され、広い面積でフォトスペーサ１と透明導電膜８が密着するので、フォトスペーサ１と透明導電膜８の密着強度が強くなり、フォトスペーサ１の形成工程やフォトスペーサ１付きのカラーフィルタ４の洗浄工程などの加工処理のストレスが加わっても、フォトスペーサ１と透明導電膜８の界面に加わる荷重が広い面積に分散される。このように、フォトスペーサ１から加えられる透明導電膜８およびその直下の着色画素７などの膜に加わる荷重が分散されることで、フォトスペーサ１が透明導電膜８から剥がれる可能性が低くなる効果があり、透明導電膜８や着色画素７などがフォトスペーサ１から加えられる荷重によって劣化・損傷する可能性が低くなる効果がある。

＜第２の実施形態＞
図５（ａ）に、第２の実施形態で用いるフォトマスク３のパターンの平面図を示し、図５（ｂ）に、図５（ａ）のフォトマスクで近接露光した場合のシミュレーション結果の、フォトレジスト層２に照射する光強度分布の等高線を平面図で示す。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、フォトマスク３のパターンを、図５（ａ）のように、中心の開口部３ａと、その周囲に形成した環状開口部３ｄを形成したパターンにすることである。このパターンのフォトマスク３を用いて、フォトレジスト層２を近接露光することで、フォトスペーサ１を、中央部分１ａとその周囲の裾野部分１ｂを有する形に形成する。

本実施形態のフォトマスク３のパターンの開口部３ａと環状開口部３ｄの形状は円形に形成しても良いが、図５のようにそれらを矩形に形成する場合を説明する。環状開口部３ｄの中心位置と開口部３ａの中心位置を合わせ、また、開口部３ａの端辺に平行にスリット状の環状開口部３ｄを配置する。開口部３ａの幅Ｗａを５．０μｍ〜１６．０μｍ、スリット状の環状開口部３ｄの径（一辺の長さ）Ｗｄを開口部３ａの幅Ｗａの略２倍に形成する。また、環状開口部３ｄのスリットの幅は０．５μｍから２μｍに形成することが望ましい。

本発明者は、開口部３ａと環状開口部３ｄを形成したフォトマスク３を介して露光光Ｌを照射されたフォトレジスト層２の各位置に照射される光強度をシミュレーションで計算した。図５（ｂ）に、その結果の光強度の等高線を示す。図５（ｂ）のように、開口部３ａの下のフォトレジスト層２に照射される光強度は、開口部３ａの直下の部分で一番強い。また、フォトマスク３の開口部３ａ端での光の回折効果により、開口部３ａの外側の遮光部分の下方に光が回り込むため、開口部３ａの近くでは開口部３ａの光強度に近い光強度で光が照射される。そのため、開口部３ａ下方のフォトレジスト層２を現像して得るフォトスペーサ１の形状は、開口部３ａの直下の真中に開口部３ａの幅Ｗａ程度の幅Ｗ１ａの上底を有し、透明基板５側の下底はそれより大きく、台形状の中央部分１ａが形成される。

一方、環状開口部３ｄの下のフォトレジスト層２に照射される光強度は、図５（ｂ）のように、開口部３ａの端から回折した光と環状開口部３ｄから回折して広がった光が重なって、広い範囲に広がって弱まった露光光がフォトレジスト層２に照射される。そのため、フォトレジスト層２を現像して得るフォトスペーサ１は、中央部分１ａの高さの８割以下の高さの裾野部分１ｂが形成される。従って、第１の実施形態と同様に、高さＨａの中央部分１ａと、その周囲の、高さＨａの８割以下の高さＨｂの裾野部分１ｂを持つフォトスペーサ１を形成でき、第１の実施形態と同様な効果が得られる。一方、本実施形態ではフォトマスク３にハーフトーン部分３ｂを形成しないため、フォトマスク３の製造コストを低減できる効果がある。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、第１の実施形態と同様にハーフトーン部分３ｂを形成したフォトマスク３を用いる。
（突出樹脂層の形成）
本実施形態が第１の実施形態および第２の実施形態と異なる点は、図６のように、ブラックマトリックス６上に他の着色画素層７の高さより高い突出樹脂層１０を重ねて段差を付けた点である。この突出樹脂層１０は、ブラックマトリックス層の上に通常の着色画素層７を形成した上に更に第２の着色画素層を突出樹脂層１０として積層することで、通常の着色画素層７の高さより高い突出樹脂層１０を形成することができる。あるいは、通常の着色画素層７を形成した後に、通常の着色画素層７よりも厚い突出樹脂層１０を、例えばインクジェット方により、ブラックマトリックス６上に加えることで他の着色画素層７の高さより高い突出樹脂層１０を設置することができる。

（透明導電膜の形成）
次に、着色画素層７および突出樹脂層１０の上に透明導電膜８を形成する。
（フォトスペーサの形成）
次に、着色画素層７、突出樹脂層１０および透明導電膜８の上に、フォトレジスト層２を形成する。突出樹脂層１０が着色画素層７の高さより高い段差があるため、形成したフォトレジスト層２にうねりが発生する。突出樹脂層１０の上のフォトレジスト層２をフォトスペーサ１の中央部分１ａに形成し、突出樹脂層１０の周囲の部分のフォトレジスト層２を裾野部分１ｂに形成する。これにより、フォトスペーサ１の中央部分１ａと裾野部分１ｂの高さの差が拡大される。そのため、裾野部分１ｂを形成するフォトマスク３のハーフトーン部分３ｂの光透過率を２０％より高くしても裾野部分１ｂの高さＨｂを中央部分１ａの高さＨａの８割以下にしたフォトスペーサ１を形成できる。そのため、フォトマスク３の製造コストを低減できる効果がある。

（変形例１）
なお、本実施形態の変形例１として、第２の実施形態と同様に、フォトマスク３としてハーフトーン部分３ｂを形成しないフォトマスク３を用い、そのパターンとして、中心の開口部３ａと、その周囲に形成した環状開口部３ｄを形成したフォトマスク３を用いて、フォトスペーサ１を形成することができる。この変形例１では、環状開口部３ｄを通る光量を第２の実施形態より多くしても裾野部分１ｂの高さＨｂを中央部分１ａの高さＨａの８割以下にしたフォトスペーサ１を形成できるので、環状開口部３ｄのスリットの幅を第２の実施形態のフォトマスク３より広くできるので形成するパターンの精度を緩くできる効果がある。そのため、フォトマスク３の製造コストを第２の実施形態で低減するよりも更に低減できる効果がある。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態における、フォトマスクを介してカラーフィルタのフォトレジスト層に露光する工程を示すの部分断面図である。（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のフォトスペーサ付きカラーフィルタの部分断面図である。（ａ）は、カラーフィルタを模式的に示した平面図である。（ｂ）は、図（ａ）に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。（ａ）は、本発明のフォトスペーサの断面図である。（ｂ）は、本発明のフォトスペーサの平面図である。本発明の露光光の強度と、形成されるフォトスペーサの膜厚の関係の実験結果を示すグラフである。（ａ）は、本発明の第２の実施形態のフォトマスクのパターンを示す平面図である。（ｂ）は、図（ａ）のフォトマスクで近接露光した場合のシミュレーション結果の、フォトレジスト層に照射する光強度分布の等高線の平面図である。（ａ）は、本発明の第３の実施形態における、フォトマスクを介してカラーフィルタのフォトレジスト層に露光する工程を示す部分断面図である。（ｂ）は、本発明の第３の実施形態のフォトスペーサ付きカラーフィルタの部分断面図である。従来のフォトスペーサ付きカラーフィルタの部分断面図である。

符号の説明

１・・・フォトスペーサ
１ａ・・・中央部分
１ｂ・・・裾野部分
２・・・フォトレジスト層
３・・・フォトマスク
３ａ・・・開口部
３ｂ・・・ハーフトーン部分
３ｃ・・・遮光部
３ｄ・・・環状開口部
４・・・カラーフィルタ
５・・・透明基板
６・・・ブラックマトリックス
６Ａ・・・マトリックス部
６Ｂ・・・額縁部
７・・・着色画素
８・・・透明導電膜
９・・・膜面
１０・・・突出樹脂層
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｈａ・・・フォトスペーサの中央部分１ａの高さ
Ｈｂ・・・フォトスペーサの裾野部分１ｂの高さ
Ｌ・・・露光光
Ｗａ・・・フォトマスクの開口部３ａの幅
Ｗｂ・・・フォトマスクのハーフトーン部分３ｂの幅
Ｗ１ａ・・・フォトスペーサの中央部分１ａの上底の幅
Ｗ１ｂ・・・フォトスペーサの裾野部分１ｂの上底の幅
Ｗ１ｃ・・・フォトスペーサの裾野部分１ｂの下底の幅

Claims

透明基板上にブラックマトリックスと着色画素層と透明導電膜を形成する第１の工程と、前記透明導電膜上にフォトスペーサ形成用のネガ型のフォトレジスト層を形成する第２の工程を有し、次に、前記フォトレジスト層上に近接露光のギャップを隔ててフォトマスクを設置し、該フォトマスクは、一辺の長さが５μｍ以上１６μｍ以下の正方形開口部と、該正方形開口部と中心を共有する正方形の輪郭を成すスリット状開口部とを形成したフォトマスクで、前記スリット状開口部が、前記正方形開口部の正方形の辺の２倍の長さの辺を持つ正方形の輪郭を成すスリットから成り、該スリットの幅が０．５μｍ以上２μｍ以下であるフォトマスクであり、前記フォトマスクを介して前記フォトレジスト層に露光光を照射する第３の工程を有し、次に、前記フォトレジスト層を現像することにより、前記開口部に対応する中央部分と前記スリット状開口部に対応する裾野部分を有するフォトスペーサを形成し、前記裾野部分の高さを前記中央部分の高さの８０％以下にする第４の工程を有し、前記第１の工程が、前記ブラックマトリックス上の前記着色画素層間に前記着色画素層の高さよりも高い突出樹脂層を形成し、前記着色画素層上と前記突出樹脂層上に前記透明導電膜を形成する工程を含み、前記第４の工程が、前記突出樹脂層上の透明導電膜を前記中央部分で覆ったフォトスペーサ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。