JPH10232310A - ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法

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JPH10232310A
JPH10232310A JP4960797A JP4960797A JPH10232310A JP H10232310 A JPH10232310 A JP H10232310A JP 4960797 A JP4960797 A JP 4960797A JP 4960797 A JP4960797 A JP 4960797A JP H10232310 A JPH10232310 A JP H10232310A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶ディスプレイ装置のギャップを高い精度
で制御できるギャップ制御機能付きカラーフィルターの
製造方法を提供する。 【解決手段】 着色層を積層することによりギャップを
制御する柱状体を形成する着色感材の露光工程におい
て、ギャップを制御する柱状体部とカラーフィルターパ
ターン部の露光を異なる光透過率を有するフォトマスク
を使用して露光するか、柱状体部の露光とカラーフィル
ターパターン部の露光を別の露光工程で行うことにより
柱状体部の高さを自由に形成できるので、3色積層によ
る最終的な柱状体の高さを均一な高さとすることがで
き、液晶表示装置の全面において均一なギャップ間隔を
形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
使用するカラーフィルターの製造方法に関し、特に液晶
表示装置のギャップを制御する機能が着色層の積層によ
り形成された柱状体によりなされるカラーフィルターに
おいて、当該柱状体の形成を特定の方法で行うことを特
徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルタの製造方
法およびそれに使用するフォトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と
それと向き合うように対向基板を配置し、その間に液晶
材料が封入されている。液晶材料は両基板間にかけられ
る電圧でバックライトからの光源のシャッタ機能の働き
を行う。このように液晶は両基板間に挟まれた状態で存
在することになるので、このカラーフィルタ基板と対向
基板のギャップ(間隔)が均一でない場合には上述のシ
ャッタ機能が充分に働かず、表示むらを引き起こす。こ
れらの点から、通常はスペーサと呼ばれるプラスチック
やシリカの球状粒子をギャップ制御粉体として、一方の
基板に散布する工程が行われている。このスペーサーに
は液晶の厚さに応じて1.5〜8.0μmのものがよく
用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スペーサーは
設置すべき位置が定まっていないので表示画素部に付着
したり数個が集まって凝集したりする状況が生じる。こ
のため、カラーフィルタの各着色層を3層重畳して形成
した3層構造部をスペーサーの代替としたギャップ機能
付きカラーフィルタが提案されている(特開平5−19
6946号)。しかし、同公開公報では3層構造体の形
成方法についての具体的な内容については明らかにされ
ていない。また、本願出願人は先の出願(特願平8−1
77159等)で着色感材の積層によるかかる柱状体を
形成する方法を提案しているが、柱状体が各色により、
積層構造が異なるため、着色層間により、柱状体の高さ
が異なって形成される現象が見られ、柱状体を全ての着
色層に形成する場合に、全てを等しい高さの柱状体とす
ることが困難であって、その形成方法が問題となった。
【0004】図9は、従来の製造方法によるギャップ制
御機能付きカラーフィルタを示す図である。図示の場合
には、着色工程は、R→G→Bの順に形成されている
が、柱状体部の高さが不揃いでRの着色層上に形成され
た柱状体3Rは、GおよびBの着色層上に形成された柱
状体3G,3Bよりも高さが高く形成されている。従っ
て、実際に基板間のギャップ制御の機能をしているのは
Rの着色層上に形成された柱状体3Rのみとなってい
る。このため、柱状体の強度が十分でない場合には、セ
ルはり合わせ時等にかかる圧力により、結局、B着色層
上に形成された柱状体の高さまで、柱状体が圧縮され、
ギャップ間隔がせまくなるという問題が生じる。本発明
は、かかる問題を解決すべく、柱状体形成部分とカラー
フィルターパターン形成部分の濃度をフォトマスク上で
濃度差をもたせたもので露光するか、柱状体形成部分と
カラーフィルターパターン形成部分との露光を別々の工
程で行う2ステップの露光方法を採用することで、上記
問題点が解決することを見出したものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法の第1の態様は、着色層を積層することによ
り形成した柱状体をカラーフィルターに持たせることに
より液晶表示装置のギャップを制御する機能を持たせた
ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法にお
いて、カラーフィルターの着色層形成工程に使用するフ
ォトマスクの柱状体形成部分の濃度とカラーフィルター
パターン形成部分の濃度を異ならせたことを特徴とする
ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方法、に
ある。かかる製造方法であるため精度の高いギャップ制
御機能を有するカラーフィルターを容易に製造できる。
【0006】本発明のカラーフィルタの製造方法の第2
の態様は、着色層を積層することにより形成した柱状体
をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置
のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能
付きカラーフィルターの製造方法において、同一着色感
光材料の塗布物を用いて、柱状体形成部分の露光工程と
カラーフィルターパターン形成部分の露光工程とを2回
に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御機能
付きカラーフィルターの製造方法、にある。かかる製造
方法であるため精度の高いギャップ制御機能を有するカ
ラーフィルターを容易に製造できる。
【0007】本発明のカラーフィルタの製造方法の第3
の態様は、着色層を積層することにより形成した柱状体
をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示装置
のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御機能
付きカラーフィルターの製造方法において、同一着色感
光材料の塗布物を用いて、柱状体形成部分とカラーフィ
ルターパターン形成部分の露光工程と柱状体形成部分の
みの露光工程とを2回に分け順不同に行うことを特徴と
するギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造方
法、にある。かかる製造方法であるため精度の高いギャ
ップ制御機能を有するカラーフィルターを容易に製造で
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図1は、ギャップ制御機能付
きカラーフィルタの製造工程を示す図である。図1
(A)は、R着色層の形成工程、図1(B)は、G着色
層の形成工程、図1(C)は、B着色層の形成工程をそ
れぞれ示す図であって、柱状体をブラックマトリクス1
2上に形成した断面を示している。まず、ガラス等の基
板11上にCrの薄層を真空成膜し、通常のフォトエッ
チングの手法によりパターン形成されたブラックマトリ
クス(BM)12を形成する。BMは上述のように、C
rで形成できるが、感光材料中に顔料、カーボン、ある
いは金属酸化物等を分散させたいわゆる樹脂BMにより
形成したものであってもよい。当該BM上に、カラーフ
ィルターパターン部とギャップ制御機能を果たす柱状体
部を順次形成する。着色層の形成順序は特に限定されな
いが、図1では、R,G,Bの順で形成した例が示され
ている。
【0009】図1(A)においては、R着色層が形成さ
れた後の状況が示されている。カラーフィルターパター
ン部R1の膜厚r1 と、柱状体部R2の膜厚r2 とで
は、異なる高さに形成されている(r2 >r1 )。図1
(B)においては、G着色層が形成された後の状況が示
されている。カラーフィルターパターン部G1の膜厚g
1 はr1 に等しく形成されるが、R着色層上の柱状体G
2の高さg2 、およびG柱状体部G3の高さg3 はそれ
ぞれ異なった高さに形成されている(g2 >g3
4 )。これは、R着色層の場合と同様に、フォトマス
クにおけるカラーフィルターパターン形成部分の透過率
を低く柱状体形成部分の透過率を高くしてあるので、、
露光量が調整されて任意の膜厚に形成することができ
る。なお、g4 が薄くなるのは、G感光材料塗布時に、
微小柱状体部がレベリングされて柱状体部上部が薄膜に
なることによる。
【0010】図1(C)においては、B着色層が形成さ
れた後の状況が示されている。カラーフィルターパター
ン部B1の膜厚b1 はr1 およびg1 に等しく形成され
るが、R着色層上の柱状体B2の高さb2 、およびG着
色層上のB3の高さb3 はそれぞれ異なって形成されて
いる(b3 >b2 )。これは、R着色層の場合と同様
に、フォトマスクにおけるカラーフィルターパターン形
成部分の透過率を低く柱状体形成部分の透過率を高くし
てあるので、露光量が調整されて任意の膜厚に形成する
ことができる。しかし、図1(C)における3本の柱状
体の最終的な高さは、全て同一となるようにされてい
る。なお、b4 が薄くなるのは、B感光材料塗布時に、
微小柱状体部がレベリングされて柱状体部上部が薄膜に
なることによる。
【0011】この柱状体部の高さは、着色層の表面から
1.5μm〜8μmの高さとすることが望ましい。1.
5μm以下では実質的に精度の良いギャップを維持する
ことが困難だからである。通常は、4〜7μm程度の高
さとすることが好ましい。さらに柱状体の高さの面内均
一性に関しては、TFT液晶の場合には経験的に0.3
0μm以下の精度が必要とされている。また、この柱状
体は任意の配列とすることができるが、通常は規則的に
全面に配列させることが望ましい。これはカラーフィル
タ作製上の不良突起と区別することを容易とするため
と、等間隔で柱状体を形成することで対向基板面にあた
る力が分散できること等がその理由である。このカラー
フィルター基板に必要によりさらにオーバーコート層を
設け、配向処理をして対向基板と組み合わせて使用す
る。
【0012】次に、図2乃至図4を参照して、本発明の
製造方法をさらに詳細に説明する。図2は、R着色層を
形成する工程を示す図である。図2(A)は、R着色層
を形成するためのフォトマスクの平面図であり、図2
(B)は、当該フトマスクを使用して、基板上に塗布さ
れたR着色感材を露光している状況を示している。図2
(A)のフォトマスク20は、正方形の部分21が柱状
体部を形成する部分で透明なパターンに形成されてい
る。斜線を施した部分22はカラーフィルターパターン
部を形成する部分で、正方形の部分21より光透過量が
低下するようにハーフトーンの濃度が付けられている。
なお、正方形の部分21と斜線部22以外の部分は、本
来不透明であるから真っ黒な状態であるが、図示の都合
上、白く現している。図2(B)において、フォトマス
ク20はR感材が塗布された基板上に重ねられ、露光が
行われる。柱状体形成部分21はブラックマトリクス1
2上に位置するようにされている。この状態で露光後、
現像処理すれば、図1(A)で示すR着色層が得られ
る。
【0013】図3は、G着色層を形成する工程を示す図
である。図3(A)は、G着色層を形成するためのフォ
トマスクの平面図であり、図3(B)は、当該フトマス
クを使用して、基板上に塗布されたG着色感材を露光し
ている状況を示している。図3(A)のフォトマスク3
0は、正方形の部分31が柱状体部を形成する部分で透
明なパターンに形成されている。斜線を施した部分32
はカラーフィルターパターン部を形成する部分で、正方
形の部分31より光透過量が低下するようにハーフトー
ンの濃度が付けられている。なお、正方形の部分31と
斜線部32以外の部分は、本来不透明であるから真っ黒
な状態であるのは図2と同様である。図3(B)におい
て、フォトマスク30はG感材が塗布された基板上に重
ねられ、露光が行われる。この工程では、基板上には、
既にRのカラーフィルターパターンR1が形成されてい
る。柱状体形成部分R2はブラックマトリクス12上に
位置するようにされている。この状態で露光後、現像処
理すれば、図1(B)で示す断面のG着色層が得られ
る。
【0014】図4は、B着色層を形成する工程を示す図
である。図4(A)は、B着色層を形成するためのフォ
トマスクの平面図であり、図4(B)は、当該フォトマ
スクを使用して、基板上に塗布されたB着色感材を露光
している状況を示している。図4(A)のフォトマスク
40は、正方形の部分41が柱状体部を形成する部分で
透明なパターンに形成されている。斜線を施した部分4
2はカラーフィルターパターン部を形成する部分で、正
方形の部分41より光透過量が低下するようにハーフト
ーンの濃度が付けられている。なお、正方形の部分41
と斜線部42以外の部分は、本来不透明であるから真っ
黒な状態であるのは図2と同様である。図4(B)にお
いて、フォトマスク40はB感材が塗布された基板上に
重ねられ、露光が行われる。この工程では、基板上に
は、既にRのカラーフィルターパターン部R1とGのカ
ラーフィルターパターン部G1が形成されている。柱状
体部形成部分41はブラックマトリクス12上に位置す
るようにされている。この状態で露光後、現像処理すれ
ば、図1(C)で示す断面のB着色層が得られる。な
お、それぞれの柱状体(13R,13G,13B)はい
ずれも同じ高さに形成されるように調整される。
【0015】このような濃度差を有するフォトマスク
は、ガラス基板上に高解像力の写真エマルジョン感材を
使用し、柱状体形成部分を透明にしカラーフィルターパ
ターン形成部分をハーフトーン濃度とすることにより製
造することができる。また、クロムマスクとする場合
は、クロムをスパッタリングのターゲットとし、蒸着雰
囲気中に酸素等のガスを入れて、CrOx 、CrNx
CrOx y 、CrOx y Z 等のクロム酸化物、窒
化物、酸窒化物、酸窒炭化物をガラス基板上に堆積する
ことによっても形成されるが、成膜条件を変えてクロム
の酸素等に対する含有量を制御して、透過条件を満足す
るように構成する。このような技術の詳細は、本願出願
人になる、特開平5−127361号公報、特開平6−
308713号公報等に開示されている。
【0016】図5、図6は、本発明の他の実施態様を示
す図である。この実施態様では、露光工程において、カ
ラーフィルターパターン形成部分の露光と柱状体形成部
分の露光を別の工程で行うことを特徴としている。ま
ず、図5(A)のようにカラーフィルターパターン形成
部分51を有するフォトマスク50を準備する。このフ
ォトマスクの場合もカラーフィルターパターン形成部分
51以外は遮光部となっている。次に、このフォトマス
クをRの着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフ
ィルターパターン部の露光を行う(図5(B))。次
に、図6(A)のように柱状体形成部分61のみを有す
るフォトマスク60を準備する。このフォトマスクの場
合も柱状体形成部分61以外は遮光部となっている。次
に、このフォトマスクをRの着色感材が塗布された基板
上に重ねてカラーフィルターパターン部の露光を行う
(図6(B))。この図5(B)及び図6(B)の露光
により、Rの着色層の露光が完了するが、両露光の露光
量を変えることにより、カラーフィルターパターン部に
対する柱状体部の膜厚を任意に調整することができる。
【0017】図5(B)及び図6(B)の露光が終わっ
た後に、R着色感材を現像処理すれば、図1(A)で図
示したR着色層が得られる。同様の操作を、G着色感材
層、B着色感材層について順次行うことにより、全ての
柱状体部の高さを均一なものに形成することができる
(図1(C))。
【0018】図7、図8は、本発明のさらに他の実施態
様を示す図である。この実施態様では、露光工程におい
て、カラーフィルターパターン形成部分と柱状体形成部
分を有するフォトマスクの露光と柱状体形成部分のみを
有するフォトマスクの露光を別の工程で行うことを特徴
としている。なお、この2種のフォトマスクの露光は順
不同に行うことができる。まず、図7(A)のようにカ
ラーフィルターパターン形成部分72と柱状体形成部分
71を有するフォトマスク70を準備する。このフォト
マスクの場合もカラーフィルターパターン形成部分72
と柱状体形成部分71以外は遮光部となっている。次
に、このフォトマスクをRの着色感材が塗布された基板
上に重ねてカラーフィルターパターン部と柱状体部の露
光を行う(図7(B))。次に、図8(A)のように柱
状体形成部分81のみを有するフォトマスク80を準備
する。このフォトマスクの場合も柱状体形成部分81以
外は遮光部となっている。次に、このフォトマスクをR
の着色感材が塗布された基板上に重ねてカラーフィルタ
ーパターン部の露光を行う(図8(B))。この図7
(B)及び図8(B)の露光により、Rの着色層の露光
が完了するが、両露光の露光量を変えることにより、カ
ラーフィルターパターン部に対する柱状体部の膜厚を任
意に調整することができる。
【0019】図7(B)及び図8(B)の露光が終わっ
た後に、R着色感材を現像処理すれば、図1(A)で図
示したR着色層が得られる。同様の操作を、G着色感材
層、B着色感材層について順次行うことにより、全ての
柱状体部の高さを均一なものに形成することができる
(図1(C))。
【0020】
【実施例】
(カラーフィルタに関する試作例1)試作例1は、カラ
ーフィルターのフォトマスクパターンを、柱状体形成部
分とカラーフィルターパターン形成部分とを有する1枚
のフォトマスクを使用して露光する方法についての実施
例である。透明ガラス基板(コーニング社製「705
9」)300×400mm、厚さ、1.1mm上に、C
r薄膜を通常の真空成膜方法で成膜し、パターンエッチ
ングを行い、BM(ブラックマトリクス)が形成された
カラーフィルター基板10を準備した。当該基板上に赤
色感材(富士ハント株式会社製「カラーモザイクCR−
7000」)をスピンコータにより塗布し(回転数:1
000回転/3秒)、膜厚2.7μmの塗膜を形成し
た。その後、80°Cのクリーンオーブン内で、10分
間乾燥した後、カラーフィルターフォトマスクパターン
に超高圧水銀灯により紫外光線(主とする波長:365
nm)を300mJ/cm2 の照射量で照射した。この
際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパタ
ーンは、図2(A)に示すように、ギャップ制御用柱状
体を形成する部分を透明にし、赤色フィルターパターン
を形成する部分は、20%カットのハーフトーン(透過
率が80%)となるようにフォトマスクパターンの濃度
を調整したものを使用した。
【0021】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し、図1
(A)に示す赤色カラーフィルターパターン部とギャッ
プ制御用柱状体部を有するR着色層を得た。この場合、
柱状体の部分はカラーフィルターパターン部に比較して
露光量が多くなるため、感材の感光度合いも高く厚膜に
形成される。この赤色パターン形成後の基板について、
フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触
針式膜厚計(テンコール社製「アルファステップ30
0」)で測定したところ、カラーフィルターパターン部
の膜厚r1 は2.0μm、柱状体部の膜厚r2 は2.5
μmであった。
【0022】次に、当該基板上に緑色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCG−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:900回転/3秒)、
膜厚3.3μmの塗膜を形成した。その後、80°Cの
クリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、カラーフ
ィルターフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫
外光線(主とする波長:365nm)を300mJ/c
2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクパター
ンは図3(A)に示すように、ギャップ制御用柱状体部
を形成する部分を透明にし、赤色カラーフィルターパタ
ーン部を形成する部分は、35%カットのハーフトーン
(透過率が65%)となるようにフォトマスクパターン
の濃度を調整したものを使用した。
【0023】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し図1
(B)に示す緑色カラーフィルターパターンとギャップ
制御用柱状体を有するG着色層を得た。この緑色パター
ン形成後の基板について、カラーフィルターパターン部
の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計(テンコー
ル社製「アルファステップ300」)で測定したとこ
ろ、Rフィルターパターン部柱状体の膜厚(r1
2 )は、4.7μm(2.0μm+2.7μm)、G
フィルターパターン部柱状体の膜厚(r2 +g4 )は、
4.2μm(2.5μm+1.7μm)、Bフィルター
パターン部柱状体の膜厚(r2 +g3 )は5.2μm
(2.5μm+2.7μm)であった。
【0024】次に、当該基板上に青色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCB−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:800回転/3秒)、
膜厚3.6μmの塗膜を形成した。その後、80°Cの
クリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、カラーフ
ィルターフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫
外光線(主とする波長:365nm)を300mJ/c
2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクパター
ンは、図4(A)に示すように、ギャップ制御用柱状体
部を形成する部分を透明にし、青色カラーフィルターパ
ターン部を形成する部分は、40%カットのハーフトー
ン(透過率が60%)となるようにフォトマスクパター
ンの濃度を調整したものを使用した。
【0025】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し、図1
(C)に示す青色カラーフィルターパターン部とギャッ
プ制御用柱状体部を有するB着色層を得た。この青色パ
ターン形成後の基板について、フィルターパターン部の
膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計(テンコール
社製「アルファステップ300」)で測定したところ、
Rフィルターパターン部柱状体の高さ(r1 +g2 +b
2 )と、Gフィルターパターン部柱状体の高さ(r2
4 +b3 )と、Bフィルターパターン部柱状体部の高
さ(r2 +g3 +b4 )は全て、7.0μmの等しい高
さに形成されていた。また、各カラーフィルターパター
ン部の膜厚は、2.0μmであった。なお、b4 は、
1.8μm、b3 は、2.8μm、b2 は、2.3μ
m、b1は、2.0μmであった。b4 が薄くなるの
は、前記のようにB感光材料塗布時に、微小柱状体上部
の塗布物がレベリングされるためであり、同一の露光で
もb3 がb2 よりも高くなるのは、b3 の基礎となる部
分が多少平坦化しているため、b2 部よりは厚膜に塗布
されるからである。
【0026】(カラーフィルタに関する試作例2)試作
例2は、カラーフィルターのフォトマスクパターンを、
柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分と
を分けた2枚のフォトマスクを使用して順次露光する方
法についての実施例である。透明ガラス基板(コーニン
グ社製「7059」)300×400mm、厚さ、1.
1mm上に、Cr薄膜を通常の真空成膜方法で成膜し、
パターンエッチングを行い、BM(ブラックマトリク
ス)が形成されたカラーフィルター基板10を準備し
た。当該基板上に赤色感材(富士ハント株式会社製「カ
ラーモザイクCR−7000」)をスピンコータにより
塗布し(回転数:1000回転/3秒)、膜厚2.7μ
mの塗膜を形成した。その後、80°Cのクリーンオー
ブン内で、10分間乾燥した後、まず最初に、柱状体形
成部分のフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫
外光線(主とする波長:365nm)を300mJ/c
2 の照射量で照射し、次いで、カラーフィルターパタ
ーン形成部分のフォトマスクパターンを同一光源を使用
して、200mJ/cm2 の照射量で照射した。この
際、フォトマスクにはクロムマスクを使用し、そのパタ
ーン部は、いずれも透明とした。
【0027】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し図1
(A)に示す赤色フィルターパターンとギャップ制御用
柱状体を有するR着色層を得た。この場合、柱状体の部
分はフィルターパターン部に比較して露光量が多くなる
ため、感材の感光度合いも高く厚膜に形成される。この
赤色パターン形成後の基板について、フィルターパター
ン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計(テン
コール社製「アルファステップ300」)で測定したと
ころ、フィルターパターン部の膜厚r1 は2.0μm、
柱状体部の膜厚r2 は2.5μmであった。
【0028】次に、当該基板上に緑色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCG−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:1050回転/3
秒)、膜厚3.3μmの塗膜を形成した。その後、80
°Cのクリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、ま
ず最初に、柱状体形成部分のフォトマスクパターンに超
高圧水銀灯により紫外光線(主とする波長:365n
m)を300mJ/cm2 の照射量で照射し、次いで、
カラーフィルターパターン形成部分のフォトマスクパタ
ーンを同一光源を使用して、200mJ/cm2 の照射
量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスク
を使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。次
いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶液に浸漬(室温
で2分間)した後、純水でリンス後、200°Cのクリ
ーンオーブン内で30分間乾燥し図1(B)に示す緑色
フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有するG
着色層を得た。この緑色パターン形成後の基板につい
て、フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さ
を触針式膜厚計(テンコール社製「アルファステップ3
00」)で測定したところ、Rフィルターパターン部柱
状体の膜厚(r1 +g2 )は、4.7μm(2.0μm
+2.7μm)、Gフィルターパターン部柱状体の膜厚
(r2 +g4 )は、4.2μm(2.5μm+1.7μ
m)、Bフィルターパターン部柱状体の膜厚(r2 +g
3 )は5.2μm(2.5μm+2.7μm)であっ
た。
【0029】次に、当該基板上に青色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCB−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:1100回転/3
秒)、膜厚3.6μmの塗膜を形成した。その後、80
°Cのクリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、ま
ず最初に、柱状体形成部分のフォトマスクパターンに超
高圧水銀灯により紫外光線(主とする波長:365n
m)を300mJ/cm2 の照射量で照射し、次いで、
カラーフィルターパターン形成部分のフォトマスクパタ
ーンを同一光源を使用して、200mJ/cm2 の照射
量で照射した。この際、フォトマスクにはクロムマスク
を使用し、そのパターン部は、いずれも透明とした。次
いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶液に浸漬(室温
で2分間)した後、純水でリンス後、200°Cのクリ
ーンオーブン内で30分間乾燥し、図1(C)に示す青
色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を有する
B着色層を得た。
【0030】この青色パターン形成後の基板について、
フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触
針式膜厚計(テンコール社製「アルファステップ30
0」)で測定したところ、Rフィルターパターン部柱状
体の高さ(r1 +g2 +b2 )と、Gフィルターパター
ン部柱状体の高さ(r2 +g4 +b3 )と、Bフィルタ
ーパターン部柱状体部の高さ(r2 +g3 +b4 )は全
て、7.0μmの等しい高さに形成されていた。また、
各カラーフィルターパターン部の膜厚は、2.0μmで
あった。なお、b4 は、1.8μm、b3 は、2.8μ
m、b2 は、2.3μm、b1は、2.0μmであっ
た。
【0031】(カラーフィルタに関する試作例3)試作
例3は、カラーフィルターのフォトマスクパターンを、
柱状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分と
を有するフォトマスクと柱状体形成部分のみからなるフ
ォトマスクとの2枚のフォトマスクを使用して順次露光
する方法についての実施例である。透明ガラス基板(コ
ーニング社製「7059」)300×400mm、厚
さ、1.1mm上に、Cr薄膜を通常の真空成膜方法で
成膜し、パターンエッチングを行い、BM(ブラックマ
トリクス)が形成されたカラーフィルター基板10を準
備した。当該基板上に赤色感材(富士ハント株式会社製
「カラーモザイクCR−7000」)をスピンコータに
より塗布し(回転数:1000回転/3秒)、膜厚2.
7μmの塗膜を形成した。その後、80°Cのクリーン
オーブン内で、10分間乾燥した後、まず最初に、柱状
体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分を有す
るフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光線
(主とする波長:365nm)を200mJ/cm2
照射量で照射し、次いで、柱状体形成部分のみのフォト
マスクパターンを同一光源を使用して、200mJ/c
2 の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはク
ロムマスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明
とした。
【0032】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し図1
(A)に示す赤色フィルターパターンとギャップ制御用
柱状体を有するR着色層を得た。この場合、柱状体の部
分はフィルターパターン部に比較して露光量が多くなる
ため、感材の感光度合いも高く厚膜に形成される。この
赤色パターン形成後の基板について、フィルターパター
ン部の膜厚および柱状体部の高さを触針式膜厚計(テン
コール社製「アルファステップ300」)で測定したと
ころ、フィルターパターン部の膜厚r1 は2.0μm、
柱状体部の膜厚r2 は2.5μmであった。
【0033】次に、当該基板上に緑色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCG−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:1050回転/3
秒)、膜厚2.7μmの塗膜を形成した。その後、80
°Cのクリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、ま
ず最初に、柱状体形成部分とカラーフィルターパターン
形成部分を有するフォトマスクパターンに超高圧水銀灯
により紫外光線(主とする波長:365nm)を200
mJ/cm2 の照射量で照射し、次いで、柱状体形成部
分のみのフォトマスクパターンを同一光源を使用して、
200mJ/cm2 の照射量で照射した。この際、フォ
トマスクにはクロムマスクを使用し、そのパターン部
は、いずれも透明とした。
【0034】次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶
液に浸漬(室温で2分間)した後、純水でリンス後、2
00°Cのクリーンオーブン内で30分間乾燥し図1
(B)に示す緑色フィルターパターンとギャップ制御用
柱状体を有するG着色層を得た。この緑色パターン形成
後の基板について、フィルターパターン部の膜厚および
柱状体部の高さを触針式膜厚計(テンコール社製「アル
ファステップ300」)で測定したところ、Rフィルタ
ーパターン部柱状体の膜厚(r1 +g2 )は、4.5μ
m(2.0μm+2.5μm)、Gフィルターパターン
部柱状体の膜厚(r2 +g4 )は、3.7μm(2.5
μm+1.2μm)、Bフィルターパターン部柱状体の
膜厚(r2 +g3 )は4.5μm(2.5μm+2.0
μm)であった。
【0035】次に、当該基板上に青色感材(富士ハント
株式会社製「カラーモザイクCB−7000」)をスピ
ンコータにより塗布し(回転数:1100回転/3
秒)、膜厚2.7μmの塗膜を形成した。その後、80
°Cのクリーンオーブン内で、10分間乾燥した後、柱
状体形成部分とカラーフィルターパターン形成部分を有
するフォトマスクパターンに超高圧水銀灯により紫外光
線(主とする波長:365nm)を300mJ/cm2
の照射量で照射した。この際、フォトマスクにはクロム
マスクを使用し、そのパターン部は、いずれも透明とし
た。次いで、基板を1wt%の炭酸ソーダ水溶液に浸漬
(室温で2分間)した後、純水でリンス後、200°C
のクリーンオーブン内で30分間乾燥し、図1(C)に
示す青色フィルターパターンとギャップ制御用柱状体を
有するB着色層を得た。柱状体部をさらに高くしバラン
スをくずさないため、青色感材については柱状体形成部
のみの露光は行わなかった。
【0036】この青色パターン形成後の基板について、
フィルターパターン部の膜厚および柱状体部の高さを触
針式膜厚計(テンコール社製「アルファステップ30
0」)で測定したところ、Rフィルターパターン部柱状
体の高さ(r1 +g2 +b2 )と、Gフィルターパター
ン部柱状体の高さ(r2 +g4 +b3 )と、Bフィルタ
ーパターン部柱状体部の高さ(r2 +g3 +b4 )は全
て、6.0μmの等しい高さに形成されていた。また、
各カラーフィルターパターン部の膜厚は、2.0μmで
あった。なお、b4 は、1.5μm、b3 は、2.3μ
m、b2 は、1.5μm、b1は、2.0μmであっ
た。
【0037】(液晶表示装置に関する実施例)上記、試
作例1、試作例2および試作例3で製作したカラーフィ
ルターを用いて、液晶表示装置を組み立てた。まず、透
明基板上に透明導電膜層(ITO)を、スパッタリング
法により、厚さ0.15μmで形成し、その上に絶縁層
を介してポリイミド系の配向膜を塗布し配向処理を施し
対向基板を形成した。カラーフィルタ側にも同様に導電
膜層およびポリイミド系の配向膜を塗布し配向処理を施
した後、対向基板とギャップ制御機能付きカラーフィル
タとを柱状体部が対向基板に接触するように圧着しなが
ら周囲を液晶導入部分を残して封止剤で封着した。最後
にカラーフィルタと対向基板が形成する間隙に液晶を充
填して封止することにより液晶表示装置が完成した。完
成した液晶表示装置は、試作例1、試作例2、試作例3
共に、対向基板とカラーフィルタ基板間が正確な一定間
隔に保たれ、画像表示機能試験でも良好な結果が得られ
た。
【0038】
【発明の効果】本発明の製造方法では、カラーフィルタ
のギャップ制御機能を行う柱状体をハーフトーン濃度を
有するフォトマスクを使用するか、カラーフィルターパ
ターン形成部分の露光と柱状体形成部分の露光とを別の
工程で行う2ステップ露光法により製造するので、ギャ
ップ制御用柱状体の高さを自由に制御することができ、
カラーフィルターの各部分で柱状体の高さ精度の優れた
ギャップ制御機能付きカラーフィルターを容易に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ギャップ制御機能付きカラーフィルターの製
造工程を示す図である。
【図2】 R着色層を形成する工程を示す図である。
【図3】 G着色層を形成する工程を示す図である。
【図4】 B着色層を形成する工程を示す図である。
【図5】 本発明の他の実施態様を示す図である。
【図6】 本発明の他の実施態様を示す図である。
【図7】 本発明のさらに他の実施態様を示す図であ
る。
【図8】 本発明のさらに他の実施態様を示す図であ
る。
【図9】 従来の製造方法によるギャップ制御機能付き
カラーフィルタを示す図である。
【符号の説明】
10 カラーフィルター基板 11 ガラス等の基板 12 ブラックマトリクス 3R,3G,3B,13R,13G,13B 柱状体 20,30,40,50,60,70,80 フォト
マスク 21,31,41,51,61,71,81 柱状体
形成部分 22,32,42,52,72 カラーフィルターパ
ターン形成部分 R1 赤色カラーフィルターパターン部 G1 緑色カラーフィルターパターン部 B1 青色カラーフィルターパターン部 R2 赤色柱状体部 G2,G3 緑色柱状体部 B2,B3 青色柱状体部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 着色層を積層することにより形成した柱
    状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示
    装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御
    機能付きカラーフィルターの製造方法において、カラー
    フィルターの着色層形成工程に使用するフォトマスクの
    柱状体形成部分の濃度とカラーフィルターパターン形成
    部分の濃度を異ならせたことを特徴とするギャップ制御
    機能付きカラーフィルターの製造方法。
  2. 【請求項2】 フォトマスクの柱状体形成部の光透過率
    がカラーフィルターパターン形成部の透過率よりも高い
    ことを特徴とする請求項1記載のギャップ制御機能付き
    カラーフィルターの製造方法。
  3. 【請求項3】 着色層を積層することにより形成した柱
    状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示
    装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御
    機能付きカラーフィルターの製造方法において、同一着
    色感光材料の塗布物を用いて、柱状体形成部分の露光工
    程とカラーフィルターパターン形成部分の露光工程とを
    2回に分け順不同に行うことを特徴とするギャップ制御
    機能付きカラーフィルターの製造方法。
  4. 【請求項4】 着色層を積層することにより形成した柱
    状体をカラーフィルターに持たせることにより液晶表示
    装置のギャップを制御する機能を持たせたギャップ制御
    機能付きカラーフィルターの製造方法において、同一着
    色感光材料の塗布物を用いて、柱状体形成部分とカラー
    フィルターパターン形成部分の露光工程と柱状体形成部
    分のみの露光工程とを2回に分け順不同に行うことを特
    徴とするギャップ制御機能付きカラーフィルターの製造
    方法。
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