JPWO2010098093A1 - カラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

小型のフォトマスクを用いた連続露光方式によって、表示品質が良好なカラーフィルタを提供する。カラーフィルタは、基板と、基板上に形成され、複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画するブラックマトリクスと、ストライプパターンと、表示領域内に配置される複数の柱状スペーサーと、複数のダミー柱状スペーサーとを備える。ストライプパターンは、一方向に延びる複数の着色層からなる。着色層の各々は、着色層が延びる方向に直交する方向の表示領域の一対の辺と交差する。非表示領域上に配置される着色層の両端部分の厚みは一定ではない。更に、ダミー柱状スペーサーは、非表示領域のうち、着色層が形成されていない部分に配置されている。

Description

本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイに用いられるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法に関する。

液晶表示装置などの表示装置において、カラー画像表示、反射率低減、コントラスト調整、分光特性制御等の目的で、カラーフィルタが広く用いられている。カラーフィルタは、基板上に、着色画素を行列状に配列することにより形成される。基板上にこれらの着色画素を形成する方法としては、例えば、印刷法やフォトリソグラフィ法が知られている。

図６は、カラーフィルタの画素を示す拡大図であり、図７は、図６に示すカラーフィルタの画素のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

図６及び７に示されるカラーフィルタは、基板５０と、基板５０上に形成される格子状のブラックマトリックス２１と、着色画素２２と、透明導電膜２３とを備える。ブラックマトリックス２１は遮光性を有し、基板５０上における着色画素２２の位置を規定し、かつ、着色画素２２のサイズを均一に揃える。また、ブラックマトリックス２１は、カラーフィルタを表示装置に用いた際に、不要な光を遮蔽し、高コントラストでムラのない均一な画質を実現する機能を果たしている。着色画素２２は、各色を再現するためのフィルタとして機能する。

カラーフィルタを形成するには、まず、基板５０上に黒色のフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光した後、現像を行い、ブラックマトリクス２１を形成する。次に、基板５０上にカラーレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光した後、現像を行い、着色画素２２を形成する。この着色画素２２の形成処理は、基板上に全ての色の着色画素２２が形成されるまで繰り返し行う。更に、ブラックマトリクス２１及び着色画素２２を覆うように基板５０全面に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって成膜することで、透明導電膜２３を形成する。

上記のカラーフィルタを大量生産する場合、大きな１枚の基板に複数のカラーフィルタを並べて形成すること一般的である。例えば、６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度のサイズのガラス基板には、対角１７インチのカラーフィルタを４枚形成することができる。

このように複数のカラーフィルタを１枚の基板上に形成するには、基板のサイズと略同サイズで、全てのカラーフィルタに対応する複数のマスクパターンが形成されたフォトマスク（例えば先の例では、対角１７インチのカラーフィルタに対応する４面のマスクパターンが形成されたフォトマスク）を用いて露光することが広く行われてきた。この方法によれば、基板上に、フォトマスク上の全てのマスクパターンに対応するパターンが、一度の露光で同時に形成される（いわゆる、一括露光法）。

しかし、カラーフィルタのサイズが大きくなるに従いフォトマスクのサイズも大型化する。これにより、フォトマスクの製造コストが高くなり、更に、露光時におけるフォトマスクの自重による撓みの問題も発生する。

そこで、フォトマスクの大型化によるコスト高及び撓みの問題を解決するため、いくつかのカラーフィルタを同時に露光できる１つのフォトマスクを用いて、基板に対するフォトマスクの対向位置を変えながら、複数回露光する方法が採用されている。例えば、基板のサイズが７３０ｍｍ×９２０ｍｍ程度（第４世代）になると、フォトマスクに対して基板を一方向に段階的に移動させながら露光を繰り返す１軸ステップ露光方式が採用された。また、ガラス基板のサイズが１０００ｍｍ×１２００ｍｍ程度（第５世代）になると、フォトマスクに対して基板を２方向に段階的に移動させながら露光を繰り返すＸＹ（２軸）ステップ露光方式（ステップ・アンド・リピート方式）が採用された。

図８は、ＸＹステップ露光方式によりカラーフィルタを製造する一例を説明する平面図である。

基板５０には、２行×３列の計６つのカラーフィルタを露光する第１〜第６の露光領域１Ｅｘ〜６Ｅｘが設けられている。基板５０は、露光ステージ６０上に載置され、ＸＹ方向に自在に移動することができる。

まず、フォトマスクＰＭを第１の露光領域１Ｅｘと重ね合わせた状態で露光を行い、第１の露光領域１ＥｘにフォトマスクＰＭのマスクパターンを形成する。その後、基板５０を図のＹ軸の正方向に距離Ｐｙだけ移動させて、フォトマスクＰＭを第２の露光領域２Ｅｘに重ね合わせ、第２の露光領域２ＥｘにフォトマスクＰＭのパターンを形成する。次に、基板５０をＸ軸の正方向に距離Ｐｘだけ移動させて、フォトマスクＰＭを第３の露光領域３Ｅｘに重ね合わせ、第３の露光領域３ＥｘにフォトマスクＰＭのパターンを形成する。以後同様に、基板５０をＸ方向またはＹ方向に移動しながら露光を繰り返し、第４の露光領域４Ｅｘ〜第６の露光領域６Ｅｘにパターンを形成する。

このようなＸＹ２軸ステップ露光方式を用いることで、フォトマスクのサイズの大型化による製造コストの増加及びフォトマスクの自重による撓みの問題を解決できる。しかしながら、基板サイズを更に大きくし（例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度（第６世代）、或いは、２１００ｍｍ×２４００ｍｍ程度（第８世代））、基板上に形成するカラーフィルタ自体も大型化すると、必然的にフォトマスクのサイズが大きくなってしまう。その結果、フォトマスクのコスト高及び撓みの問題が再度発生する。

そこで、１枚のカラーフィルタよりも小さいフォトマスクを用いて、基板を搬送しながら継続的に露光を行う方式が試みられている。

図９は、スリット露光方式を説明する平面図であり、図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１１は、図９に示すフォトマスクのマスクパターンの部分拡大図であり、図１２は、スリット露光方式で露光されたストライプパターンの部分拡大図である。尚、図１０（ａ）は第１の露光領域の露光が開始される状態を示し、（ｂ）は第１の露光領域の露光が終了した状態を示す図である。

図９及び１０に示されるように、スリット露光方式では、露光ステージ６０上に載置された基板５０の第１の露光領域１Ｅｘより小さなサイズのフォトマスクＰＭ２が基板５０と光源（図示せず）との間に配置されている。露光ステージ６０は、図の左右方向に等速で移動することができ、更に、Ｙ軸に沿って（図の上下方向へ）ステップ移動も行うことができる。図１１に示されるように、フォトマスクＰＭ２には、第１の露光領域１Ｅｘに形成されるパターンの一部を露光するためのスリットＳが設けられている。スリットＳの長手方向Ｌｓには、複数の開口部５１が所定の間隔を開けて整列している。各開口部５１の幅及び長さはそれぞれＷｉ及びＬｉである。

第１の露光領域１Ｅｘを露光する場合、図９及び１０（ａ）に示すように、フォトマスクＰＭ２を第１の露光領域１Ｅｘの左端に配置する。そして、光源からの光をフォトマスクＰＭ２に照射しながら、図１０（ｂ）の状態となるまで、基板５０をＸ軸に沿って図６の左方向に連続的に搬送する。この結果、図１２に示されるように、基板５０上に幅Ｗｉ及び間隔（Ｐｉ−Ｗｉ）のストライプ状のパターンが基板搬送方向（図９の左右方向）に延びるように形成される。

第１の露光領域を露光した後、露光ステージ６０を図９のＹ軸の正方向に距離Ｐｙだけ移動させ、フォトマスクＰＭ２を第２の露光領域の露光開始位置に合わせる。そして、第１の露光領域と同様の連続露光により、第２の露光領域にストライプ状のパターンを形成する。

このように、スリット露光方式を採用すれば、フォトマスクを小型化しつつ、大面積の露光を実現できる。

図１３は、スリット露光方式で製造されたカラーフィルタの部分拡大図である。

図１３に示すカラーフィルタは、格子状のブラックマトリックス２１が形成されたガラス基板上に、Ｘ方向に延びるストライプ状の着色パターンを形成することによって、赤色の着色画素２２Ｒ、緑色の着色画素２２Ｇ、青色の着色画素２２Ｂが形成されている。Ｙ軸方向には、赤色、緑色、青色の着色画素列の組が間隔Ｐｉで繰り返し形成されている。

スリット露光方式を用いてカラーフィルタを製造する場合においても、大量生産を実現するために、同一基板上に複数のカラーフィルタを形成することが一般的である。

図１４は、スリット露光方式によりカラーフィルタを製造する一例を説明する平面図であり、図１５は、図１４に示す基板のＸ−Ｘ線に沿った領域の形成方法を示す断面図である。ここで、図１４における表示領域の両側の斜線部は、ストライプ状の着色パターンの先端部及び末端部が位置する領域を表す。また、図１５のフォトマスクは図１１に示したものであり、複数の開口部及び遮蔽部から構成されるスリットを備える。

基板５０には、２行×３列の計６つの領域５４Ａと、領域５４Ａを取り囲む領域５４Ｂとが形成される。領域５４Ａは着色層のストライプパターンが形成される領域である。一方、領域５４Ｂは着色層のストライプパターンが形成されない領域である。基板５０は露光ステージ６０上に載置され、ＸＹ方向に自在に搬送される。基板５０の上方かつ光源からの光Ｅが照射される位置には、フォトマスクＰＭ２が固定されている。更に、フォトマスクと光源（図示せず）との間には、ブラインドシャッターＢＳが図１５のＸ軸方向に移動自在に設けられる。

ブラインドシャッターＢＳは光源からの光を遮光するためのものである。ブラインドシャッターＢＳは、上遮蔽板及び下遮蔽板から構成されている。上遮蔽板及び下遮蔽板は、図示しない移動機構により、各々独立して図１５のＸ軸方向に自在に移動できる。

領域５４Ａに対して露光を行う際には、ブラインドシャッターＢＳの上遮蔽板と下遮蔽板とを図１５の左右方向に開いた状態で、基板５０を白抜き矢印方向に連続的に搬送しながら光源からの光ＥをフォトマスクＰＭ２のスリット（図示せず）に照射する。これにより、領域５４Ａにストライプ状のパターンが形成される。

領域５４Ａを露光した後は、ブラインドシャッターＢＳの上遮蔽板と下遮蔽板とを閉鎖し、フォトマスクＰＭ２を遮光する。これによって、ストライプ状のパターンのない領域５４Ｂが形成される。

以降、基板５０を白抜き矢印方向に搬送しながら、ブラインドシャッターＢＳの開閉による露光及び遮光を繰り返し、図１４のＸ軸方向に並ぶ３つの領域５４Ａにストライプ状のパターンを形成する。

ここで、ブラインドシャッターＢＳによる遮光時には、図１５に示すように、ブラインドシャッターＢＳの端縁ｃ及びｄによって光Ｅが回折する。これによって、図１５のＧで示す領域上のレジストに照射される光の照射量が不十分となる。

図１６は、ストライプパターンの先端部の断面図である。尚、図１６のストライプパターンは、図１４及び１５で説明したスリット露光方式で露光した基板を現像して得られたものである。

図１６に示すストライプパターン２２は膜厚（Ｈ１）で形成されている。しかし、上述した照射量不足に起因して、図のＧで示す領域のストライプパターン２２’（図１５の左側のＧで示す領域に対応する）の膜厚は相対的に薄くなっている。

ストライプパターン２２’の膜厚は、先端ｇに向かって次第に薄くなる。具体的には、図１６の左から右に向かって、ストライプパターン２２’の膜厚は、（Ｈ１）、（Ｈ１―ΔＨ３）、（Ｈ１―ΔＨ２）と次第に薄くなる（ΔＨ２＞ΔＨ３）。

領域Ｇの長さ（図１６の左右方向の距離）には、最大で５００μｍであり、３００〜５００μｍの範囲でバラツキが発生する。膜厚が減少する要因は、フォトレジストの種類、近接露光時のフォトマスクと基板との間隔（ギャップ量）、基板の移動速度が挙げられる。尚、このような膜厚減少部分が表示領域内に位置すると、表示品質の低下に繋がるという問題が生じる。

ここで、カラーフィルタには、上記した着色層の他に、柱状スペーサーが形成される。以下、図１７〜１９を用いて、柱状スペーサーについて説明する。

図１７は、柱状スペーサーが設けられたカラーフィルタの一例を示す図であり、図１８は、図１７に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

図１７及び１８に示すカラーフィルタには、基板５０に設けられたブラックマトリクス２１上方の透明電極２３の上に柱状スペーサーＣｓが形成されている。柱状スペーサーＣｓは、表示部以外の領域にも設けられることが一般的である（表示部以外に設けられる柱状スペーサーを、以下、「ダミー柱状スペーサー」という）。ダミー柱状スペーサーを設けて表示部以外の基板と対向基板との間隔を一定に保持することで、基板と対向基板との間隔を表示領域において均一にすることができる。

図１９は、複数のカラーフィルタが形成された一例を示す図である。

上述したように、１枚の基板５０上に２行×３列の計６枚のカラーフィルタを形成する場合、基板５０上には、カラーフィルタの着色画素が形成された表示部Ａと、表示部Ａ周囲の額縁部Ｂと、表示部Ａ間の面間領域Ｆと、基板５０の周縁部Ｄとが区画される。尚、破線Ｃ（額縁部Ｂと周縁部Ｄとの境界）で囲まれる領域は、１枚のカラーフィルタの仕上がりサイズに相当する。柱状スペーサーは、表示部Ａに形成され、ダミー柱状スペーサーは、額縁部Ｂ、面間領域Ｆ及び周縁部Ｄに形成される。

図２０は、ステップ露光方式を用いて作製したカラーフィルタの部分断面図である。

表示部Ａには、基板５０上にブラックマトリクス２１と着色画素２２とＩＴＯ膜２３とが積層されている。また、ＩＴＯ膜２３上には、複数の柱状スペーサーＣｓが形成されている。一方、額縁部Ｂ、面間領域Ｆ及び周縁部Ｄには、（Ｐｉ−２）の間隔で複数のダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓが形成されている。

着色画素２２は、右端縁部分ｆを含め、全体に一定の厚みで形成されている。更に、破線Ｈで示すように、柱状スペーサーＣｓ及びダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの高さは均一となるように形成されている。

図２１は、スリット露光方式を用いて形成したカラーフィルタの部分断面図である。

図２１に示すカラーフィルタには、先述した回折の影響によって、相対的に膜厚が薄くなったストライプパターン２２’（Ｇで示す領域内の部分）が表示部Ａ内に形成されている。このカラーフィルタを表示装置に組み込んで用いた場合、表示品質が低下するという問題が発生する。そこで、この問題を回避するために、図２２に示すような、ストライプパターンの端部の位置を調整する技術がある。

図２２は、スリット露光方式を用いて形成したカラーフィルタの他の一例を示す断面図である。

図２２に示すカラーフィルタでは、相対的に膜厚が薄くなったストライプパターン２２’（Ｇで示す領域内の部分）が額縁部Ｂに形成されている。この構造であれば、表示部Ａ内のストライプパターン２２の膜厚（Ｈ１）を一定にして、表示品質の低下を回避することができる。

特開２００６−２９２９５５号公報 特開２００６−１７８９５号公報 特開２００２−３３３６２８号公報

図２２に示すカラーフィルタにおいては、ストライプパターン２２’が額縁部Ｂに形成されている。上述したように、額縁部Ｂには複数のダミー柱状スペーサー（図示せず）が設けられるが、一部のダミー柱状スペーサーがストライプパターン２２’上に配置されると、ダミー柱状スペーサーの高さのばらつきが大きくなる。ダミー柱状スペーサーの高さのばらつきが大きい場合、基板と対向基板との間隔を均一にできないという新たな問題が発生する。

それ故に、本発明の目的は、小型のフォトマスクを用いた連続露光方式によって、表示品質が良好なカラーフィルタを製造する方法及びそのカラーフィルタを提供することである。

本発明に係るカラーフィルタは、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の画素を有するものであり、基板と、基板上に形成され、複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層と、第１の方向に延びる複数の着色層よりなるストライプパターンであって、着色層の各々が第１の方向に直線状に延びて表示領域の第２の方向の一対の辺と交差し、非表示領域上に配置される着色層の両端部分の厚みが一定ではない、ストライプパターンと、表示領域内に配置される複数の柱状スペーサーと、非表示領域のうち、着色層が形成されていない部分に配置される複数のダミー柱状スペーサーとを備える。

本発明に係る液晶表示装置は、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の画素を有するものであり、カラーフィルタと、カラーフィルタと対向する対向基板と、カラーフィルタ及び対向基板の間に封入される液晶とを備える。カラーフィルタは、基板と、基板上に形成され、複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層と、第１の方向に延びる複数の着色層よりなるストライプパターンであって、着色層の各々が前記第１の方向に直線状に延びて表示領域の第２の方向の一対の辺と交差し、非表示領域上に配置される着色層の両端部分の厚みが一定ではない、ストライプパターンと、表示領域内に配置される複数の柱状スペーサーと、非表示領域のうち、着色層が形成されていない部分に配置される複数のダミー柱状スペーサーとを備える。

本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に複数の画素が配列されるカラーフィルタを、１枚の基板上に、第１の方向に複数並べて形成するためのものである。当該カラーフィルタの製造方法は、基板上に、複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層を形成し、レジストを塗布した基板を第１の方向に搬送しながら連続露光する処理と、第１の方向に隣接する表示領域間を、第１の方向に隣接する表示領域の間隔より狭いシャッターを用いて遮光する処理とを複数回繰り返し、第１の方向に直線状に延びて表示領域の前記第２の方向の一対の辺と交差する複数の着色層を形成し、複数の着色層の形成をカラーフィルタを構成する着色画素の色数分だけ繰り返し行い複数色の着色層よりなるストライプパターンを形成し、画素領域内に複数の柱状スペーサーを形成すると共に、非表示領域のうち、着色層が形成されていない部分に複数のダミー柱状スペーサーを形成する。

本発明によれば、表示品質が良好なカラーフィルタを、小型のフォトマスクを用いる連続露光方式によって作製することができる。

図１は、第１の実施形態に係るカラーフィルタを基板上に形成した一例を示す平面図である。 図２は、図１に示す基板のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図３は、図１に示す基板のＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。 図４は、図１に示すＸ３−Ｘ３線に沿った部分の形成方法を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係るカラーフィルタの部分断面図である。 図６は、カラーフィルタの画素を示す拡大図である。 図７は、図６に示すカラーフィルタの画素のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図８は、ＸＹステップ露光方式によりカラーフィルタを製造する一例を説明する平面図である。 図９は、スリット露光方式を説明する平面図である。 図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図１１は、図９に示すフォトマスクのマスクパターンの部分拡大図である。 図１２は、スリット露光方式で露光されたストライプパターンの部分拡大図である。 図１３は、スリット露光方式で製造されたカラーフィルタの部分拡大図である。 図１４は、スリット露光方式によりカラーフィルタを製造する一例を説明する平面図である。 図１５は、図１１に示す基板のＸ−Ｘ線に沿った領域の形成方法を示す断面図である。 図１６は、ストライプパターンの先端部の断面図である。 図１７は、柱状スペーサーが設けられたカラーフィルタの一例を示す図である。 図１８は、図１７に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図１９は、基板に、複数のカラーフィルタが形成された一例を示す図である。 図２０は、ステップ露光方式を用いて作製したカラーフィルタの部分断面図である。 図２１は、スリット露光方式を用いて形成したカラーフィルタの部分断面図である。 図２２は、スリット露光方式を用いて形成したカラーフィルタの他の一例を示す断面図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタを基板上に形成した一例を示す平面図であり、図２は、図１に示す基板のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、図３は、図１に示す基板のＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。尚、以下の説明では、製造時の基板の搬送方向をＸ軸方向とする。

図１に示す基板５０には、カラーフィルタ１が６枚（２行×３列）形成されている。カラーフィルタ１には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列される複数の画素が形成される。カラーフィルタ１は、基板５０と、ブラックマトリクス２１と、ストライプパターン２２と、複数の柱状スペーサーＣｓと、複数のダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓとを備える。

ブラックマトリクス２１は、矩形状の表示部Ａ（表示領域に相当する）と、額縁部Ｂ・面間領域Ｆ・周縁部Ｄ（これらが非表示領域に相当する）とを区画する遮光層である。

ストライプパターン２２は複数色及び複数本の線状の着色層からなる。ストライプパターン２２を構成する複数の着色層は、一定の順序（例えば、赤、青及び緑の順）で繰り返し配列されている。各々の着色層は、Ｘ軸方向に直線状に延び、表示部Ａとその周囲の非表示領域とを跨がって形成されている。より詳細には、ストライプパターン２２を構成する各着色層は、Ｙ軸と平行な表示部Ａの一対の辺の各々と交差している。（以下、額縁部Ｂに形成されているストライプパターン２２の一部を「ストライプパターン２２’」という）。図２及び３に示すストライプパターン２２’は、先端に向かって徐々に膜厚が薄くなっている。一方、表示部Ａに形成されるストライプパターン２２の厚みは一定である。

柱状スペーサーＣｓは、表示部Ａに複数設けられている。ダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓは、額縁部Ｂ、面間領域Ｆ及び周縁部Ｄに複数設けられている。ダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓは、基板と対向基板（図示せず）との間隔を一定に保つためのものである。

また、額縁部Ｂに設けられるダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓは、額縁部Ｂのうち着色層（ストライプパターン２２’）が形成されていない部分に形成されている。従って、図２及び３の破線Ｈで示すように、柱状スペーサーＣｓ及びダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの高さが均一である。

以上述べたように、表示部Ａの着色層の厚みは一定であり、かつ、柱状スペーサーＣｓ及びダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの高さは均一である。これらによって、カラーフィルタ１と対向基板とを貼り合せて液晶表示装置を構成した場合、高い表示品質が実現される。

ここで、カラーフィルタ１の製造方法を、図１及び４を用いて以下に説明する。

図４は、図１に示すＸ３−Ｘ３線に沿った部分の形成方法を示す図である。尚、図４のフォトマスクＰＭ２は、図１１に示すものと同一であり、複数の開口部及び遮蔽部から構成されるスリットＳを備える。

基板５０は搬送装置６０によってＸＹ方向に搬送される。基板５０の上方であって、光源光Ｅの照射範囲内に、フォトマスクＰＭ２が固定されている。更に、フォトマスクＰＭ２と光源（図示せず）との間には、ブラインドシャッターＢＳが図４の左右方向に移動自在に設けられている。ブラインドシャッターＢＳは、図示しない移動機構により図４の左右方向に自在に移動できる上遮蔽板と下遮蔽板とから構成される。

まず、基板５０上に表示領域と非表示領域とを区画する遮光層として、ブラックマトリックス２１を形成する。ブラックマトリクス２１は、表示領域内では格子状に形成され、各着色画素の位置を規定する。遮光層は、ブラックマトリクスに限られず、金属電極であっても良い。また、遮光層の形成方法は特に限定されず、種々の手法を適用可能である。

次に、１色目のカラーレジスト５４を塗布した基板をＸ軸方向に搬送しながら、ブラインドシャッターＢＳの開閉を行い、表示部Ａとその周囲の非表示領域を跨ぐストライプパターン２２を形成する。より詳細には、ブラインドシャッターＢＳの上遮蔽板と下遮蔽板とを開いた状態で、基板５０をＸ軸方向に連続的に搬送しながら光源光Ｅを表示部Ａ上のカラーレジスト５４に照射する。これによって、表示部Ａに赤色の着色層のパターンを連続的に露光する。また、図４に示すように、ブラインドシャッターＢＳの上遮蔽板と下遮蔽板とを閉鎖した状態でＸ軸方向に隣接する表示部Ａの間の部分を遮光する。遮光時には、Ｘ軸方向におけるブラインドシャッターＢＳの幅が基板搬送方向（図の左右方向）に隣接する表示部Ａの間隔より狭くなるように、上遮蔽板と下遮蔽板との重なり量を調整する。この連続露光処理と遮光処理とを複数回繰り返して、Ｘ軸方向に並ぶ複数の表示部Ａのそれぞれに、上述した着色層を形成する。

尚、カラーレジストの露光後は、現像や洗浄等の所定の工程を行う。

一色目の着色層の形成後、２色目以降の着色層を同様に形成する。カラーフィルタを構成する着色画素の色数分だけ、上記の着色層形成処理を繰り返し、複数色かつ複数本の着色層よりなるストライプパターン２２を形成する。

次に、ストライプパターン２２形成後の基板５０に、柱状スペーサー及びダミー柱状スペーサーを形成するためのレジストを塗布する。表示領域に形成される柱状スペーサー及び非表示領域に形成されるダミー柱状スペーサーに対応するパターンが設けられたフォトマスクを用いて基板５０の全面に一括露光を行う。このとき、ダミー柱状スペーサーは、膜厚が一定でないストライプパターン２２’上を避けた位置に形成する。ダミー柱状スペーサーの形成位置は、フォトマスク上の開口パターンの位置によって制御できる。

図１５及び１６で説明したように、ブラインドシャッターＢＳによる遮光時には、ブラインドシャッターＢＳの端縁ｃ及びｄによって光Ｅが回折する。これによって、Ｇで示す領域に対する光Ｅの照射量が不十分となる。ただし、Ｇで示す領域が額縁部Ｂに位置できる程度に、ブラインドシャッターＢＳの幅が隣接する表示部Ａの間隔より狭く設定されている。

具体的には、Ｇで示す領域の長さ（図４のＸ軸方向）には、最大値が５００μｍ程度であり、実際に形成される長さは３００〜５００μｍの範囲内でばらつく。そのため、表示部Ａと額縁部Ｂとの境界からストライプパターンの先端までの距離が７００μｍ以上になるように、ブラインドシャッターＢＳの幅を調整することが好ましい。これによって確実に、ストライプパターンの両端部（膜厚が相対的に薄くなる部分）を額縁部に形成することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る製造方法では、ストライプパターン２２を構成する線状の着色層のうち、膜厚が一定でない部分を非表示領域上に形成し、更に、非表示領域上のダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓを着色層のない部分にのみ形成する。これにより、スリット露光方式を採用した場合でも、膜厚が均一な部分にのみダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓを配置することができる。したがって、ダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの高さを一定に揃えて、カラーフィルタと対向基板とのギャップを一定に保持することが可能となる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るカラーフィルタの部分断面図である。尚、図５は、図１に示す基板のＸ−Ｘ線に沿った断面に相当する部分を示している。本実施形態に係るカラーフィルタの製造方法は、第１の実施形態に係るものと同様であるので繰り返しの説明を省略する。

上述したように、額縁部Ｂに形成されるストライプパターン２２の長さ（Ｘ軸方向）にはバラツキがある。額縁部Ｂに形成されるストライプパターン２２の長さが大きくなるほど、基板５０と対向基板との貼り合わせ時に、ダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓに加えられる外力が大きくなる。従って、額縁部Ｂに形成されるストライプパターン２２の長さに応じて、ダミー柱状スペーサーの配置密度（単位面積あたりに形成されるダミー柱状スペーサーの数）を変えることが好ましい。

図５に示す額縁部Ｂに形成されるストライプパターン２２の長さＧ２は、図２及び３に示すストライプパターン２２’の長さＧに比べて大きくなっている。この場合、ダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの配置密度を高く設定する。例えば、図５に示すダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの間隔Ｐｉ−４は、図２及び３に示すダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓの間隔Ｐｉ−３に比べて小さく設定されている。これによって、１個あたりのダミー柱状スペーサーＤ−Ｃｓが対向基板から受ける外力を小さくすることでき、基板５０と対向基板との貼り合わせが良好となる。

尚、上記の第１及び第２の実施形態では、ダミー柱状スペーサーを額縁部、面間領域及び周縁部の全てに形成しているが、特にこれに限定されない。額縁部に形成される着色層以外の非表示領域に複数のダミー柱状スペーサーを設ければ、その形成箇所は任意である。

また、上記の第１及び第２の実施形態では、遮光層としてブラックマトリクスを用いているが、特にこれに限定されない。遮光層は表示領域と非表示領域とを区分けできるものであれば良く、例えば、基板上に形成される金属薄膜からなる電極層でも良い。

更に、上記の第１及び第２の実施形態では、照射光を遮光するために、一対の遮蔽板からなるブラインドシャッターを用いているが、特にこれに限定されない。例えば、隣接する表示領域の間隔より狭い幅を有する１枚の遮蔽板を用いても良い。

上記の第１及び第２の実施形態に係るカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、カラーフィルタとこれに対向する対向基板とを貼り合わせ、両基板の間に液晶を封入することによって作製できる。また、液晶表示装置以外の表示装置（有機ＥＬディスプレイ等）に本発明のカラーフィルタを使用しても良い。

本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイに用いられるカラーフィルタ等を製造するために用いることができる。

１ カラーフィルタ
２１ ブラックマトリクス
２２、２２’ ストライプパターン
２３ 透明電極
５０ 基板
５１ スリットの開口部
５２ スリットの遮光部
５４ レジスト
５４Ａ、５４Ｂ 領域
６０ 露光ステージ
Ａ 表示部
Ｂ 額縁部
ＢＳ ブラインドシャッター
Ｃｓ 柱状スペーサー
Ｄ−Ｃｓ ダミー柱状スペーサー
Ｆ 面間領域
ＰＭ、ＰＭ２ フォトマスク
Ｓ スリット

Claims (4)

1. 第１の方向及びこれと直交する第２の方向に複数の画素が配列されるカラーフィルタであって、
   基板と、
   前記基板上に形成され、前記複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層と、
   前記第１の方向に延びる複数の着色層よりなるストライプパターンであって、前記着色層の各々が前記第１の方向に直線状に延びて前記表示領域の前記第２の方向の一対の辺と交差し、前記非表示領域上に配置される前記着色層の両端部分の厚みが一定ではない、ストライプパターンと、
   前記表示領域内に配置される複数の柱状スペーサーと、
   前記非表示領域のうち、前記着色層が形成されていない部分に配置される複数のダミー柱状スペーサーとを備える、カラーフィルタ。
2. 第１の方向及びこれと直交する第２の方向に複数の画素が配列される液晶表示装置であって、
   カラーフィルタと、
   前記カラーフィルタと対向する対向基板と、
   前記カラーフィルタ及び前記対向基板の間に封入される液晶とを備え、
   前記カラーフィルタは、
   基板と、
   前記基板上に形成され、前記複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層と、
   前記第１の方向に延びる複数の着色層よりなるストライプパターンであって、前記着色層の各々が前記第１の方向に直線状に延びて前記表示領域の前記第２の方向の一対の辺と交差し、前記非表示領域上に配置される前記着色層の両端部分の厚みが一定ではない、ストライプパターンと、
   前記表示領域内に配置される複数の柱状スペーサーと、
   前記非表示領域のうち、前記着色層が形成されていない部分に配置される複数のダミー柱状スペーサーとを備える、液晶表示装置。
3. 第１の方向及びこれと直交する第２の方向に複数の画素が配列されるカラーフィルタを、１枚の基板上に、前記第１の方向に複数並べて形成するカラーフィルタの製造方法であって、
   前記基板上に、前記複数の画素が配列される矩形状の表示領域とこれを取り囲む非表示領域とを区画する遮光層を形成し、
   レジストを塗布した前記基板を前記第１の方向に搬送しながら連続露光する処理と、前記第１の方向に隣接する表示領域間を、前記第１の方向に隣接する表示領域の間隔より狭いシャッターを用いて遮光する処理とを複数回繰り返し、前記第１の方向に直線状に延びて前記表示領域の前記第２の方向の一対の辺と交差する複数の着色層を形成し、
   前記複数の着色層の形成をカラーフィルタを構成する着色画素の色数分だけ繰り返し行い複数色の着色層よりなるストライプパターンを形成し、
   前記画素領域内に複数の柱状スペーサーを形成すると共に、前記非表示領域のうち、前記着色層が形成されていない部分に複数のダミー柱状スペーサーを形成する、カラーフィルタの製造方法。
4. 前記着色層と前記非表示領域との重なりに応じて、形成するダミー柱状スペーサーの密度を調整する、請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。

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