JP2008129039A - カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】配向制御用突起の下方に遮光層が設けられたカラーフィルタにて、開口率を高め、配向制御用突起に起因する光漏れを遮断し、段差に起因する光漏れを減少させ、表示装置のコントラストを向上させるカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタを提供する。
【解決手段】遮光層として、その幅が配向制御用突起２３の幅より大きく、その中央に光透過部Ｔを有する中空遮光層５６を形成する。中空遮光層として熱フロー性を有する材料を用い、着色画素の段差Ｄ１１を低くする。着色画素の形成時に着色画素の表面を平坦にする。着色画素の段差を研磨で除去し着色画素の表面を平坦にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配向制御用突起が設けられた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、画素の開口率を高めて表示輝度を向上させ、また、光漏れを減少させてコントラストを向上させるカラーフィルタの製造方法、及びカラーフィルタに関する。

図９は、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平面図である。また、図１０は、図９に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。図９、及び図１０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は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。図９、及び図１０はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、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。

液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。ブラックマトリックス（４１）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（４２）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（４３）は、透明な電極として設けられたものである。

ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。ブラックマトリックスは、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の形成は、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成するといった方法がとられている。

また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の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といった方法がとられている。また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。

図９、及び図１０に示すカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。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。多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して種々な機能が付加されるようになった。

例えば、配向分割機能。従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させる
ために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。しかし、広く用いられているＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、コントラストが低下し表示品質が悪化する。コントラストが良好な視野角は狭いといった問題を有していた。

このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように配向を分割した視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）−ＬＣＤが開発された。
図１１（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例は、平面形状が円形の配向制御用円形突起（２３Ａ）が形成されたカラーフィルタ（８Ａ）である。このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、一画素内で液晶分子の配向方向が多方向となり視野角は広いものとなる。

また、図１２（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状がストライプ状の配向制御用リブ（２３Ｂ）であり、一画素内で９０°屈曲させた配向制御用リブ（２３Ｂ）が形成されたカラーフィルタ（８Ｂ）である。このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、一画素内で液晶分子の配向方向が４方向となり視野角は広いものとなる。
平面形状が円形の配向制御用円形突起（２３Ａ）、或いは平面形状がストライプ状の配向制御用リブ（２３Ｂ）のＢ−Ｂ’線、或いはＡ−Ａ’線での断面形状は、例えば、三角形状、かまぼこ状であり、これらは、例えば、透明なポジ型のフォトレジストを用いて形成される。

このように、配向を制御する配向制御用円形突起（２３Ａ）、或いは配向制御用リブ（２３Ｂ）（以降、両者を一括して配向制御用突起（２３）と称す）を設けているために、配向制御用突起（２３）上の液晶分子の配向状態は、他の領域とは異なった状態となり、光漏れを生じてコントラストが低下するといった問題を有している。特に配向制御用突起（２３）底部の幅方向の両端部近傍における液晶分子の配向不良は著しい状態である。

上記配向制御用突起（２３）に起因する光漏れを防止し、液晶表示装置のコントラストを向上させる技法として、例えば、特開２００６−５８７３４号公報には、基板の電極上に設けられた配向制御用突起と平面的に重畳配置された遮光手段を具備した液晶表示装置が開示されている。
図１３は、該公報に開示された液晶表示装置の一方の基板の一例における配向制御用突起及び遮光手段を示す断面図である。

図１３に示すように、この基板は、基板本体（ガラス基板）（４０）上に、配向制御用突起に起因する光漏れを遮断する遮光部（４５）、層間絶縁層（４４）、画素電極（透明導電膜）（４３）、及び配向制御用突起（２３）が形成されたものである。
この基板は、配向制御用突起（２３）と遮光部（４５）が同一基板本体（ガラス基板）（４０）上に設けられているので、配向制御用突起（２３）と遮光部（４５）を異なる基板本体（４０）上に設けた場合に比べ、配向制御用突起（２３）と遮光部（４５）を高精度に位置合わせをすることができ、効果的に光漏れを遮断することができるようになっている。

また、高精度な位置合わせを得ることができることから、位置ズレを考慮して配向制御用突起（２３）の幅（Ｗ１）より大きく形成していた遮光部（４５）の幅（Ｗ２）の寸法を、配向制御用突起（２３）と遮光部（４５）を異なる基板本体（４０）上に設けた場合
に比べ、小さくすることが可能となる。
これにより、液晶表示装置のコントラストの低下を防ぎ、また、画素の開口率を高め、表示輝度を向上させたものとしている。

図１４は、上記技法をカラーフィルタに適用した際の一例を示す断面図である。図１４に示すように、このカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、配向制御用突起に起因する光漏れを遮断する遮光層（４６）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）が形成されたものである。
遮光層（４６）は、ブラックマトリックス（４１）の形成に用いた材料と同一材料を用い、ブラックマトリックスの形成と同時に形成されたものであり、その幅（Ｗ２）は、図１３に示す基板における遮光部（４５）の幅（Ｗ２）と同一である。また、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）には、従来と同一材料を用い、配向制御用突起（２３）の幅（Ｗ１）は、図１３に示す基板における配向制御用突起（２３）の幅（Ｗ１）と同一である。

しかしながら、このカラーフィルタには、遮光層（４６）の幅方向の両端部上方に、着色画素の段差（Ｄ１）が発生している。この段差（Ｄ１）は、前記液晶分子の配向状態の悪化を助長し、光漏れの増大を招くことになる。
また、遮光層（４６）の幅（Ｗ２）と、配向制御用突起（２３）の幅（Ｗ１）との差（ΔＷ）は残されているので、画素の開口率を高めることによって得られる表示輝度の向上は不充分なものである。
特開２００６−５８７３４号公報 特開２００５−１７３１０５号公報 特開２０００−２６７０７９号公報 特許第３２５５１０７号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、画素内に配向制御用突起が設けられ、該配向制御用突起の下方に光漏れを遮断する遮光層が設けられた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、画素の開口率を高めて、表示輝度を向上させ、また、着色画素の段差に起因する液晶分子の配向不良を抑制し光漏れを減少させて、液晶表示装置のコントラストを向上させることのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
また、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を提供することを課題とする。

本発明は、ガラス基板上に、少なくともブラックマトリックス、配向制御用突起に起因する光漏れを遮断する遮光層、着色画素、透明導電膜、配向制御用突起を順次に形成するカラーフィルタの製造方法において、
前記配向制御用突起の下方に位置する前記遮光層として、その幅が該配向制御用突起の幅より大きく、その中央に光透過部を有する中空遮光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、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記中空遮光層
を形成する際に、
１）該中空遮光層の形成に用いる材料として、熱フロー性を有する材料を用い、
２）前記中空遮光層の片幅よりも狭幅の片幅を有する中空遮光層形成用パターンを設け、３）該中空遮光層形成用パターンを加熱して熱フローさせ、中空遮光層形成用パターンの高さよりも低い高さの中空遮光層を形成し、
着色画素の形成により発生する着色画素の段差を、前記中空遮光層の形成時における着色画素の段差よりも低い段差に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、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素の形成時に、中空遮光層上の部分の着色画素の膜厚を薄く形成し、着色画素の表面を平坦に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、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記着色画素の形成後に、研磨によって着色画素の段差を除去し、着色画素の表面を平坦に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、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。

本発明は、配向制御用突起の下方に位置する遮光層として、その幅が該配向制御用突起の幅より大きく、その中央に光透過部を有する中空遮光層を形成するカラーフィルタの製造方法であるので、配向制御用突起の下方に光漏れを遮断する遮光層が設けられたカラーフィルタにおいて、画素の開口率を高めて表示輝度を向上させ、また、配向制御用突起の両端部近傍における著しい光漏れ、及び着色画素の段差に起因する光漏れを遮断し、液晶表示装置のコントラストを向上させるカラーフィルタの製造方法となる。

また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、中空遮光層の形成に用いる材料として、熱フロー性を有する材料を用い、中空遮光層の片幅よりも狭幅の片幅を有する中空遮光層形成用パターンを設け、中空遮光層形成用パターンを加熱して熱フローさせ、中空遮光層形成用パターンの高さよりも低い高さの中空遮光層を形成し、着色画素の段差を低い段差にするので、段差に起因する光漏れは減少し、中空遮光層は光漏れを充分に遮断し、また、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、着色画素の形成時に、中空遮光層上の部分の着色画素の膜厚を薄く形成し、着色画素の表面を平坦にするので、着色画素の段差に起因した光漏れはなく、配向制御用突起に起因した光漏れを充分に遮断することができ、また、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、着色画素の形成後に、研磨によって着色画素の段差を除去し、着色画素の表面を平坦にするので、着色画素の段差に起因した光漏れはなく、配向制御用突起に起因した光漏れを充分に遮断することができ、また、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

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であるので、画素の開口率を高めて、表示輝度を向上させ、また、液晶表示装置のコントラストを向上させるカラーフィルタとなる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による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の一実施例の一部分を拡大して示す断面図である。また、図２は、図１に示すカラーフィルタにおける中空遮光層の平面図である。
図１及び図２に示すように、本発明によるカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、中空遮光層（５６）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）が順次に形成されたものである。

中空遮光層（５６）は、ブラックマトリックス（４１）の形成に用いる材料を用い、ブラックマトリックスの形成と同時に形成された例である。従って、ブラックマトリックス（４１）の膜厚（Ｈ２１）と中空遮光層（５６）の膜厚（Ｈ３１）は、略同一である（Ｈ２１≒Ｈ３１）。また、中空遮光層（５６）と、配向制御用突起（２３）の両端部間には、着色画素の段差（Ｄ１１）が発生している。

中空遮光層（５６）の幅（Ｗ１３）は、配向制御用突起の幅（Ｗ１１）より大きく（Ｗ１３＞Ｗ１１）、その中央に光透過部（Ｔ）を有している。中空遮光層（５６）は、配向制御用突起（２３）の幅方向の両端部近傍の光漏れの遮断に対応し、また着色画素の段差（Ｄ１１）における光漏れの遮断に対応したものである。光透過部（Ｔ）の面積は、中空遮光層（５６）の幅（Ｗ１３）と配向制御用突起の幅（Ｗ１１）の差（ΔＷ）の部分の面積より大きなものとなっており、画素の開口率を高めている。

これにより、画素の開口率を高め、且つ配向制御用突起（２３）底部の幅方向の両端部近傍における液晶分子の配向不良に起因した著しい光漏れ、及び着色画素の段差（Ｄ１１）における液晶分子の配向不良により助長される光漏れを効果的に遮断することができる。

符号Ｗ１１で示す幅を有する配向制御用突起（２３）の幅方向の両端の下方には、符号Ｗ１２で示す片幅を有する中空遮光層（５６）が設けられている。図２（ａ）は、配向制御用突起の平面形状が円形である前記配向制御用円形突起（２３Ａ）に対応した環状の中空遮光層（５６Ａ）である。図２（ａ）中、点線は、配向制御用円形突起（２３Ａ）底部の位置を表したものである。
また、図２（ｂ）は、配向制御用突起の平面形状がストライプである前記配向制御用リブ（２３Ｂ）に対応した一対の帯状の中空遮光層（５６Ｂ）である。図２（ｂ）中、点線は、配向制御用リブ（２３Ｂ）底部の位置を表したものである。

中空遮光層（５６）の膜厚（Ｈ３１）は、ブラックマトリックス（４１）の膜厚（Ｈ２１）と略同一なので、その光学濃度は光漏れを遮断するのに充分なものであり、配向制御用突起（２３）底部の幅方向の両端部近傍における著しい光漏れ、及び着色画素の段差（Ｄ１１）に起因する光漏れを遮断することができる。
つまり、本発明における中空遮光層は、環状、或いは一対の帯状の中空遮光層であるので、画素の開口率を高め表示輝度を向上させるものであり、また、配向制御用突起（２３）が関与した光漏れ、特に配向制御用突起の両端部近傍における著しい光漏れ、及び着色画素の段差（Ｄ１１）が関与した光漏れの全体に対し効果的に光漏れを遮断することが可能となる。

図３は、請求項２に係わる発明による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の一例の一部分を拡大して示す断面図である。図３に示すように、このカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、中空遮光層（６６）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）が順次に形成されたものである。

中空遮光層（６６）の膜厚（Ｈ３２）は、前記図１に示すカラーフィルタにおける中空遮光層（５６）の膜厚（Ｈ３１）よりも低い膜厚であり（Ｈ３２＜Ｈ３１）、その断面形状は半円形である。また、中空遮光層（６６）と、配向制御用突起（２３）両端部間には、着色画素の段差（Ｄ１２）が発生している。
しかし、この段差（Ｄ１２）は、中空遮光層（６６）の膜厚（Ｈ３２）が低いために、前記図１に示すカラーフィルタにおける着色画素の段差（Ｄ１１）よりも低いものとなっている（Ｄ１２＜Ｄ１１）。

この中空遮光層（６６）の形成には、熱フロー性を有する材料が用いられている。熱フロー性を有する材料を用いて中空遮光層（６６）を形成する際には、例えば、先ず、フォトリソグラフィ法により断面形状が矩形状のパターンを形成し、次に、このパターンを加熱してフローさせ、断面形状が半円形の中空遮光層（６６）とする。この際のフローにより、半円形の中空遮光層の幅は、矩形状のパターンの幅より大きくなる。また半円形の中空遮光層の膜厚は、矩形状のパターンの膜厚より低くなる。

図３に示す既に形成された中空遮光層（６６）の片幅（Ｗ１２）は、図１に示すカラーフィルタにおける中空遮光層（５６）の片幅（Ｗ１２）と同一である。
中空遮光層（６６）形成用パターン（図示せず）の形成に際しては、加熱によるフローによって中空遮光層（６６）の片幅（Ｗ１２）になるように、中空遮光層形成用パターンの片幅を、中空遮光層（６６）の片幅（Ｗ１２）よりも狭幅に形成しておく。次に、この中空遮光層形成用パターンを加熱してフローさせ、片幅（Ｗ１２）の中空遮光層（６６）を形成する。
また、この際のフローにより、中空遮光層形成用パターンの膜厚よりも低い膜厚の中空遮光層（６６）を得ることができる。

低い膜厚の中空遮光層（６６）を形成するのは、着色画素の段差（Ｄ１２）を低くするために行うものである。従って、中空遮光層（６６）の形成に際しては、当初から、例えば、ブラックマトリックス（４１）の膜厚よりも低い膜厚の中空遮光層形成用パターンを形成しておくことが好ましい。
当初から、低い膜厚の中空遮光層形成用パターンを形成しておくことによって、着色画素の形成後に発生する段差は、前記図１に示すカラーフィルタにおける着色画素の段差（Ｄ１１）よりも低くなるが、上記熱によるフローによる中空遮光層形成用パターンの膜厚の低下が加算され、得られる中空遮光層（６６）の膜厚（Ｈ３２）は更に低いものとなる。

従って、請求項２に係わる発明は、前記図１に示すカラーフィルタと比較して、着色画素の段差に起因する光漏れは減少し、中空遮光層（６６）は光漏れを充分に遮断することができ、また、中空遮光層（６６）は、環状、或いは一対の帯状の中空遮光層であるので、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

尚、着色画素の段差（Ｄ１２）に起因した光漏れは、前記図１に示すカラーフィルタにおける段差（Ｄ１１）に起因した光漏れよりも少ないものとなるが、中空遮光層（６６）の膜厚（Ｈ３２）は、配向制御用突起（２３）及び着色画素の段差（Ｄ１２）による光漏れを遮断するのに充分な膜厚（濃度）以上であることが必要である。

図４は、熱フロー性を有する材料を用いた際の、中空遮光層の片幅（図４中、横軸）と熱フローによる膜厚の低下との関係を示す説明図である。初期膜厚１．５μｍの中空遮光層形成用パターンにおいて、片幅１６．２μｍ（符号Ａ）の中空遮光層では、熱フロー後に膜厚の低下は殆どみられない。片幅８．３０μｍ（符号Ｂ）の中空遮光層では、熱フロー後に膜厚の低下は０．１μｍ程度、片幅７．６５μｍ（符号Ｃ）の中空遮光層では、熱フロー後に膜厚の低下は０．３μｍ程度であることが示されている。すなわち、図３に示す片幅（Ｗ１２）は、略８．０μｍ以下であることが好ましい。

図５は、請求項３に係わる発明による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の一例の一部分を拡大して示す断面図である。図５に示すように、このカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、中空遮光層（７６）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）が順次に形成されたものである。
中空遮光層（７６）は、ブラックマトリックス（４１）の形成に用いる材料を用い、ブラックマトリックスの形成と同時に形成された例である。従って、ブラックマトリックス（４１）の膜厚（Ｈ２３）と中空遮光層（７６）の膜厚（Ｈ３３）は、略同一である（Ｈ２３≒Ｈ３３）。また、中空遮光層（７６）と、配向制御用突起（２３）の両端部間には、着色画素の段差（Ｄ１３’）はなく、着色画素（４２）の表面は平坦である。

このカラーフィルタには、着色画素の段差に起因した光漏れはないので、前記図１に示すカラーフィルタと比較し、中空遮光層（７６）は配向制御用突起（２３）に起因した光漏れを充分に遮断することができ、また、中空遮光層（７６）は、環状、或いは一対の帯状の中空遮光層であるので、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

図６は、請求項３に係わる発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を説明する断面図である。図６に示すように、ブラックマトリックス（４１）及び中空遮光層（７６）が形成されたガラス基板（４０）上に、着色画素を形成するための着色フォトレジスト層（６０）が設けられ、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を介してフォトマスク（ＰＭ）が配置されている。
中空遮光層（７６）上の部分の着色フォトレジスト層（６０）は、着色画素の段差（Ｄ１３）に相当する突状になっている。

フォトマスク（ＰＭ）には、着色画素（４２）の形成に対応したパターン（開口部）が設けられている。また、中空遮光層（７６）上の部分の着色画素（４２Ａ）の形成に対応した開口部、及びブラックマトリックス（４１）上の部分の着色画素（４２Ｂ）の形成に対応した開口部には、ハーフトーン（５２）が設けられている。
フォトマスク（ＰＭ）の膜面は、着色フォトレジスト層（６０）に対向している。図６は、ネガ型の着色フォトレジストが用いられた例である。

ハーフトーン（５２）は、膜厚（Ｈ４４）の着色画素（４２）の形成が良好になされるように着色フォトレジスト層（６０）への露光が適正に行われた際に、膜厚（Ｈ４５）の中空遮光層（７６）上の部分への露光も適正に行われるように、ハーフトーン（５２）の濃度を設定する。
ハーフトーン（５２）としては、紫外線を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物からなるハーフトーン、或いは、フォトマスクを製造する際に成膜したクロム膜をフォトエッチングしたハーフトーンなどが挙げられる。

フォトマスク（ＰＭ）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経て着色フォトレジスト層（６０）に照射されるが、着色画素（４２）の形成に対応した開口部では、現像後の着色画素（４２）の膜厚は符号Ｈ４４で示す膜厚となる。
一方、中空遮光層（７６）上の部分の着色画素（４２Ａ）の形成に対応した開口部では、照射される光は、ハーフートーン（５２）によって強度の弱まった光となっているので、図６中、点線で示す現像後の中空遮光層（７６）上の部分の着色画素（４２Ａ）の膜厚は符号Ｈ４５で示す膜厚となる。

ブラックマトリックス（４１）上の部分の着色画素（４２Ｂ）の膜厚も同様に符号Ｈ４
５で示す膜厚となる。従って、着色画素（４２）の表面は、図５に示すように平坦なものが得られる。

図７は、請求項４に係わる発明による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の一例の一部分を拡大して示す断面図である。図７に示すように、このカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、中空遮光層（８６）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）、及び配向制御用突起（２３）が順次に形成されたものである。
中空遮光層（８６）は、ブラックマトリックス（４１）の形成に用いる材料を用い、ブラックマトリックスの形成と同時に形成された例である。従って、ブラックマトリックス（４１）の膜厚（Ｈ２４）と中空遮光層（８６）の膜厚（Ｈ３４）は、略同一である（Ｈ２４≒Ｈ３４）。また、中空遮光層（８６）と、配向制御用突起（２３）の両端部間には、着色画素の段差（Ｄ１４’）はなく、着色画素（４２）の表面は平坦である。

このカラーフィルタには、着色画素の段差に起因した光漏れはないので、前記図１に示すカラーフィルタと比較し、中空遮光層（８６）は配向制御用突起（２３）に起因した光漏れを充分に遮断することができ、また、中空遮光層（８６）は、環状、或いは一対の帯状の中空遮光層であるので、画素の開口率を高め表示輝度を向上させることができる。

図８は、請求項４に係わる発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を説明する断面図である。図８（ａ）は、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス（４１）、中空遮光層（８６）、及び着色画素（４２）が形成された段階の状態を表したものである。これらブラックマトリックス（４１）などは、前記図１に示すカラーフィルタにおけるブラックマトリックス（４１）などと同一の方法で形成された例である。
従って、中空遮光層（８６）と、配向制御用突起（２３）の両端部間には、着色画素の段差（Ｄ１４）が発生している。

図８（ｂ）は、着色画素（４２）の形成後に、研磨による平坦化処理を施し、着色画素の段差（Ｄ１４）を除去した段階の状態を表したものである。図８（ｂ）に示すように、段差（Ｄ１４）は、研磨によって除去され着色画素（４２）の表面は、段差のない（Ｄ１４’）平坦なものが得られている。
平坦化処理としては、例えば、平盤研磨機を用いた処理が挙げられる。

本発明による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の一部分を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、配向制御用円形突起に対応した環状の中空遮光層である。（ｂ）は、配向制御用リブに対応した一対の帯状の中空遮光層である。 請求項２に係わる発明によるカラーフィルタの一例の一部を拡大して示す断面図である。 熱フロー性を有する材料を用いた際の、中空遮光層の片幅と熱フローによる膜厚の低下との関係を示す説明図である。 請求項３に係わる発明によるカラーフィルタの一例の一部を拡大して示す断面図である。 請求項３に係わる発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を説明する断面図である。 請求項４に係わる発明によるカラーフィルタの一例の一部を拡大して示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、請求項４に係わる発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を説明する断面図である。 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平面図である。 図９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、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す断面図である。 開示された液晶表示装置の一例における配向制御用突起及び遮光手段を示す断面図である。 開示された技法をカラーフィルタに適用した際の一例を示す断面図である。

符号の説明

８Ａ、８Ｂ・・・カラーフィルタ
２３・・・配向制御用突起
２３Ａ、２３Ｂ・・・配向制御用円形突起（リブ）
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１Ａ・・・マトリックス部
４１Ｂ・・・額縁部
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・層間絶縁層
４５・・・遮光部
４６・・・遮光層
５２・・・ハーフトーン
５６、６６、７６、８６・・・中空遮光層
５６Ａ・・・配向制御用円形突起に対応した環状の中空遮光層
５６Ｂ・・・配向制御用リブに対応した一対の帯状の中空遮光層
６０・・・着色フォトレジスト層
Ｄ１１〜Ｄ１４・・・着色画素の段差
Ｇ・・・露光のギャップ
Ｈ３、Ｈ４・・・配向制御用突起（リブ）の高さ
Ｈ２１〜Ｈ２４・・・ブラックマトリックスの膜厚
Ｈ３１〜Ｈ３４・・・中空遮光層の膜厚
Ｈ４４、Ｈ４５・・・着色画素の膜厚
Ｌ・・・露光光
ＰＭ・・・フォトマスク
Ｔ・・・光透過部
Ｗ３、Ｗ４・・・配向制御用突起（リブ）の幅
Ｗ１１・・・配向制御用突起の幅
Ｗ１２・・・中空遮光層の片幅
Ｗ１３・・・中空遮光層の幅

Claims (5)

1. ガラス基板上に、少なくともブラックマトリックス、配向制御用突起に起因する光漏れを遮断する遮光層、着色画素、透明導電膜、配向制御用突起を順次に形成するカラーフィルタの製造方法において、
   前記配向制御用突起の下方に位置する前記遮光層として、その幅が該配向制御用突起の幅より大きく、その中央に光透過部を有する中空遮光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. 前記中空遮光層を形成する際に、
   １）該中空遮光層の形成に用いる材料として、熱フロー性を有する材料を用い、
   ２）前記中空遮光層の片幅よりも狭幅の片幅を有する中空遮光層形成用パターンを設け、３）該中空遮光層形成用パターンを加熱して熱フローさせ、中空遮光層形成用パターンの高さよりも低い高さの中空遮光層を形成し、
   着色画素の形成により発生する着色画素の段差を、前記中空遮光層の形成時における着色画素の段差よりも低い段差にす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. 前記着色画素の形成時に、中空遮光層上の部分の着色画素の膜厚を薄く形成し、着色画素の表面を平坦にすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記着色画素の形成後に、研磨によって着色画素の段差を除去し、着色画素の表面を平坦にすることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項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。

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