JP2008304507A - フォトマスク、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

Abstract

【課題】カラーフィルタの額縁部の透明導電膜からの電圧リーク防止用の絶縁膜を透明導電膜上に形成する際に、工数を増やさず絶縁膜を形成するフォトマスク、電圧リーク防止したカラーフィルタの製造方法。
【解決手段】周辺駆動回路６２と対向するカラーフィルタ上の部位に設ける電圧リーク防止用の絶縁膜５７に対応したフォトマスク上にハーフトーン部３２を有すること。透明導電膜５４が形成されたガラス基板５０上に、フォトレジスト塗膜２０を設け、露光・現像によりフォトスペーサーを形成する工程を具備し、前記フォトマスクを用い周辺駆動回路と対向する部位に絶縁膜５７をフォトスペーサーＰｓの高さより低く、フォトスペーサーの形成と同時に形成する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタに関するものであり、特に、カラーフィルタの額縁部の透明導電膜から対向基板の周辺駆動回路への電圧リーク防止用の絶縁膜を工数を増やすことなく形成することのできるフォトマスク、電圧リークを防止したカラーフィルタを廉価に製造するカラーフィルタの製造方法、廉価な電圧リークを防止したカラーフィルタ、並びに該カラーフィルタを用い低消費電力化を施した液晶表示装置に関する。

図６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７は、図６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６、及び図７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（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、透明導電膜（５４）が形成されたものである。
図６、及び図７はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（５２）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、次に、こ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（５１）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（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り、透明導電膜（５４）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（５１）は、ブラックマトリックス上にその周縁部を重ねて形成される着色画素の位置を定め、カラーフィルタとして機能する着色画素の形状、面積を均一なものとしている。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。

また、カラーフィルタの表示部（Ｂ）の外周には、額縁部（Ａ）と称される部分が形成される。図６、及び図７に示すカラーフィルタは、ブラックマトリックス（５１）の最外周パターンをガラス基板の周縁部の端まで延長し、額縁部（Ａ）とした例である。
額縁部（Ａ）は、バックライトからの直接光をカラーフィルタの周縁部の端まで遮蔽し、またカラーフィルタの端面から入射する迷光を低減させ画像のコントラストを向上させる機能を有し、ブラックマトリックスと同一材料にて、ブラックマトリックスの形成と同時に形成される。以下に、着色画素が形成される表示部のブラックマトリックスと額縁部を合わせてブラックマトリックスと称す。

このブラックマトリックス（５１）の形成は、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_X ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分をエッチング及びエッチングレジストパターンの剥離を行い、Ｃｒ、ＣｒＯ_X などの金属薄膜からなるブラックマトリックス（５１）を形成するといった方法がとられている。

或いは、このブラックマトリックス（５１）の形成は、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂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を形成するといった方法がとられている。黒色感光性樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）と称している。

また、着色画素（５２）は、この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感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法によって、すなわち、感光性樹脂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、青色の各色の着色画素は、フォトリソグラフィ法によって各々形成される。

また、透明導電膜（５４）の形成は、ブラックマトリックス、及び着色画素が形成されたガラス基板（５０）上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタリング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。
この透明導電膜（５４）は、着色画素（５２）毎に区切られておらず、ブラックマトリックス、及び着色画素が形成されたガラス基板（５０）上の全面に均一に設けられている。

前記樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）は、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用いたときに起こる液晶表示装置内部での光反射を抑制するために、低光反射のブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性のブラックマトリックスが要望される場合などに採用されていた。

ガラス基板が大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、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樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなり、次第に樹脂を用いたブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
この移行は、ガラス基板が更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向もある。

図６、及び図７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、例えば、スペーサー機能が付加されるようになった。

従来の液晶表示装置に於いては、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）を散布している。
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い、また、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列が乱され、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術として、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法によ
り、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）を形成する方法が開発された。
図８は、このような液晶表示装置用のカラーフィルタの断面図である。図８に示すように、このカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、及び透明導電膜（５４）が順次に形成され、ブラックマトリックス（５１）上方に透明導電膜（５４）を介してスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（Ｐｓ）が形成されている。このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置には、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。

扨、このようなカラーフィルタが用いられる液晶表示装置としては、マトリックス状に配列された画素のスイッチング素子に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いるアクティブマトリックス型の液晶表示装置が普及している。このアクティブマトリックス型の液晶表示装置としては、素子の移動度が高い、周辺駆動回路用ＴＦＴをガラス基板上に形成することができる、等々の特徴をもつ、低温ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴを用いた液晶表示装置が知られている。

この低温ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板は、画素電極及び画素電極をオンオフ制御する画素用ＴＦＴが設けられた表示部と、この表示部を駆動する周辺駆動回路用ＴＦＴを有する周辺駆動回路とがガラス基板などの絶縁性基板上に形成されたものである。この際の周辺駆動回路を構成する周辺駆動回路用ＴＦＴは、上記表示部の外周に設けられている。

図１は、図８に示す、カラーフィルタが液晶パネルに組み込まれた際の一例における、液晶パネルの周縁部の近傍を拡大して示す断面図である。図１に示すカラーフィルタ（５）は、ブラックマトリックスとして樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）が用いられた例である。
図１に示すように、液晶パネルは、カラーフィルタ（５）と対向基板（６）とを所定の距離を持たせて対向させ、両基板間に液晶を封入している。シール（７）は液晶を封入するため液晶パネルの周縁部に設けられる。図１に示す対向基板（６）は、上記低温ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板が用いられた例である。

対向基板（ＴＦＴ基板）（６）の表示部（Ｂ）には、透明な画素電極（６４）、画素電極をオンオフ制御する画素用ＴＦＴ（６１）が設けられている、また、周辺駆動回路用ＴＦＴを有する周辺駆動回路（６２）は表示部（Ｂ）の外周に設けられている。
この周辺駆動回路（６２）は、カラーフィルタ（５）の額縁部（Ａ）に対向した位置にあり、図１中、額縁部（Ａ）のＸ軸方向での幅（Ｗ１）内にある。

ＴＦＴ基板は、ガラス基板（６０）などの絶縁性基板上の全面にスパッタリング法などを用いて金属薄膜を成膜する工程と、フォトリソグラフィ工程とを繰り返し行うことにより作成している。画素電極（６４）は画素用ＴＦＴ（６１）のドレインと接続されており、画素電極（６４）は画素毎に区切られている。また、画素電極は周辺駆動回路（６２）上には設けられていない。

一方、カラーフィルタ（５）の透明導電膜（５４）は、メタルマスクと称する金属マスクを用いスパッタリング法などで、樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）、着色画素（５２）が形成されたガラス基板（５０）上の全面に設けている。
図４は、メタルマスクの一例を示す平面図である。図４に示すように、このメタルマスク（７０）は、仕上がりサイズのカラーフィルタが４面付けされたガラス基板（５０）に透明導電膜（５４）を成膜するためのメタルマスクであり、１パネル分の開口部（７２）が
金属薄板（７１）に４個設けられている。

図５（ａ）、（ｂ）は、メタルマスク（７０）による透明導電膜（５４）の形成方法を示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、メタルマスク（７０）を用いスパッタリング法などで成膜を行い、開口部（７２）によりカラーフィルタの表示部（Ｂ）に透明導電膜（５４）を成膜する方法である。
この方法によれば、メタルマスクを用いて透明導電膜（５４）を成膜するので、フォトリソグラフィ工程でのパターニングが不要となりスループットやコストの面で有利になる。

しかし、メタルマスクを用いるために、フォトリソグラフィ工程を用いる場合と異なり、額縁部（Ａ）内の樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）上には透明導電膜（５４）が成膜されないように透明導電膜（５４）の位置精度よく成膜することは困難である。
尚、図１に示すカラーフィルタ（５）は、ガラス基板（５０）の周縁部の端まで透明導電膜（５４）が設けられている例である。

図１に示すカラーフィルタ（５）の額縁部（Ａ）の部分には、ガラス基板（５０）の周縁部の端まで樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）が設けられている。従って、バックライトからの光（Ｌ_B ）は、カラーフィルタ（５）の周縁部の端まで遮光される。
しかしながら、図１に示すような液晶パネルにおいては、カラーフィルタ（５）の額縁部（Ａ）の透明導電膜（５４）から周辺駆動回路（６２）への電圧リーク（Ｋ）が問題視されるようになってきた。液晶パネルの低消費電力化の要望が強まり、さまざまな取り組みが行われている中の一環として、透明導電膜（５４）から周辺駆動回路（６２）への電圧リーク（Ｋ）が問題となっている。

この電圧リークを解消する手法としては、カラーフィルタの額縁部（Ａ）の透明導電膜（５４）をフォトリソグラフィ工程を用いて除去することが容易に考えられる。
図２はフォトリソグラフィ工程によって、カラーフィルタの額縁部（Ａ）の透明導電膜（５４）を除去したカラーフィルタの平面図である。また、図３（ａ）は、図２におけるＰ−Ｐ線での断面を拡大した断面図、図３（ｂ）は、Ｑ−Ｑ線での断面を拡大した断面図である。尚、図２及び図３は、透明導電膜（５４）上にフォトスペーサー（Ｐｓ）が形成される前段階のカラーフィルタを表している。

図２、図３に示すように、このカラーフィルタの四隅には、表示部（Ｂ）上の透明導電膜（５４）へ印加するための端子（５５）が残されている。このカラーフィルタの額縁部（Ａ）上の透明導電膜（５４）の大部分は除去され樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）が露出している。これにより、電圧リークは略解消されたものとなる。また、図３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ工程によって額縁部（Ａ）上の透明導電膜（５４）を除去したため、透明導電膜（５４）の端は位置精度よく形成されている。

確かに、このカラーフィルタによれば、額縁部（Ａ）の透明導電膜（５４）から周辺駆動回路（６２）への電圧リークは大幅に減少するものの、やはり、スループットの低下、及びコストの上昇といった難点は残されている。
特開平８−６０５３号公報 特開平１１−１８３８８６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、ガラス基板上にブラックマ
トリックス、着色画素、透明導電膜、フォトスペーサー、及び電圧リーク防止用の絶縁膜が形成され、表示部の外周の額縁部にブラックマトリックス及び透明導電膜が設けられたカラーフィルタの製造において、カラーフィルタの額縁部の透明導電膜から対向基板の周辺駆動回路への電圧リーク防止用の絶縁膜を、額縁部の透明導電膜上に形成する際に、工数を増やすことなく上記絶縁膜を形成することのできるフォトマスクを提供することを課題とするものである。

また、本発明は、メタルマスクを用いたスパッタリング法で透明導電膜をガラス基板上の全面に、すなわち、ガラス基板の周縁部の端まで設けても、電圧リーク防止用の絶縁膜を額縁部の透明導電膜上に工数を増やすことなく形成して、電圧リークを防止したカラーフィルタを廉価に製造す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。

また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法により製造した廉価な、電圧リークを防止したカラーフィルタ、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することを課題とする。

これにより、カラーフィルタを製造する際のスループットを低下させることなく、またコストを上昇させることなく、カラーフィルタからの電圧リークの防止が可能となり、液晶パネルの低消費電力化に寄与するものとなる。

本発明は、カラーフィルタを構成するフォトスペーサーの形成に用いるフォトマスクであって、少なくとも、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に設ける、電圧リーク防止用の絶縁膜に対応したフォトマスク上の部分にハーフトーン部を有することを特徴とするフォトマスクである。

また、本発明は、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、フォトスペーサー、及び電圧リーク防止用の絶縁膜を形成するカラーフィルタの製造方法において、
１）前記ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
２）該ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上の全面に透明導電膜を形成する工程、
３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理によりフォトスペーサーを形成する工程を具備し、
前記フォトマスクとして請求項１に記載のフォトマスクを用い、少なくとも、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に、電圧リーク防止用の絶縁膜をフォトスペーサーの高さより低い高さで、フォトスペーサーの形成と同時に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、請求項２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３に記載のカラーフィルタを用たことを特徴とする液晶表示装置である。

本発明は、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に設ける、電圧リーク防止用の絶縁膜に対応したフォトマスク上の部分にハーフトーン部を有する、フォトスペーサーの形成に用いるフォトマスクであるので、額縁部にブラックマトリックス及び透明導電膜が設けられたカラーフィルタの製造において、カラーフィルタの額縁部の透明導電膜から対向基板の周辺駆動回路への電圧リーク防止用の絶縁膜を、額縁部の透明導電膜上に形成する際に、工数を増やすことなく上記絶縁膜を形成することのできるフォトマスクとなる。

また、本発明は、１）ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、２）ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上の全面に透明導電膜を形成する工程、３）透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理によりフォトスペーサーを形成する工程を具備し、前記フォトマスクを用い、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に、電圧リーク防止用の絶縁膜をフォトスペーサーの高さより低い高さで、フォトスペーサーの形成と同時に形成するカラーフィルタの製造方法であるので、透明導電膜をガラス基板の周縁部の端まで設けても、電圧リーク防止用の絶縁膜を額縁部の透明導電膜上に工数を増やすことなく形成して、電圧リークを防止したカラーフィルタを廉価に製造するカラーフィルタの製造方法となる。

つまり、カラーフィルタを製造する際のスループットを低下させることなく、またコストを上昇させることなく、カラーフィルタからの電圧リークの防止が可能となり、液晶パネルの低消費電力化に寄与する。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図９は、本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す断面図である。図９はカラーフィルタの額縁部の近傍を拡大したものである。図９に示すように、このカラーフィルタ（１５）は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタとして基本的な機能を備えた前記図７に示すカラーフィルタに、付随する機能としてフォトスペーサーが付加され、更に本発明における電圧リーク防止用の絶縁膜が設けられたものである。

樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）、着色画素（５２）が順次に形成されたガラス基板（５０）上の全面に、すなわち、ガラス基板（５０）の周縁部の端まで透明導電膜（５４）が形成されている。着色画素（５２）間の樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）の上方には、透明導電膜（５４）を介してフォトスペーサー（Ｐｓ）が設けられている。また、表示部（Ｂ）の外周の額縁部（Ａ）の樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）の上方には、透明導電膜（５４）を介して本発明における電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）が設けられている。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。図１０（ａ）は、樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）、着色画素（５２）、及び透明導電膜（５４）が形成されたガラス基板（５０）上に、フォトスペーサー形成用のフォトレジスト層（２０）が設けられた段階を表している。図１０は、フォトスペーサー形成用のフォトレジストとしてネガ型のフォトレジストを用いた例である。

図１０（ｂ）に示すように、上記フォトスペーサー形成用のフォトレジスト層（２０）に、フォトスペーサー（Ｐｓ）を形成するパターンと電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）を形成するパターンとが形成されたフォトマスク（ＰＭ）を介した露光（Ｅｘ）を行ってフォトスペーサー（Ｐｓ）及び電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）を形成する。図１０（ｂ）においては、既に現像処理が終了し、フォトスペーサー（Ｐｓ）及び電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）が形成された状態のものを点線で示してある。

この際の露光は、フォトマスク（ＰＭ）とガラス基板基板上に設けられたフォトレジス
ト層（２０）との間にギャップ（Ｇ）を設けた近接露光法にて用いられる。そのギャップ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、１００μｍ〜２００μｍの範囲内とされる。
フォトマスク（ＰＭ）上の、フォトスペーサー（Ｐｓ）に対応したパターンは透明部（３１）であり、電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）に対応したパターンは、ハーフトーン部（３２）である。

図１０（ｃ）は、現像処理後に得られたカラーフィルタを表している。カラーフィルタ上の電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）は、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に用いたフォトスペーサー形成用のフォトレジスト層（２０）にて、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成と同時に形成されたものである。また、電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）の高さ（Ｈ２）は、フォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ（Ｈ１）よりも低いものとなっている（Ｈ２＜Ｈ１）。
電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）の高さ（Ｈ２）が高すぎると、液晶パネルとしてカラーフィルタと対向基板と貼り合わせた際に、セルギャップが均一になりにくい。絶縁膜（５７）の高さ（Ｈ２）は、フォトスペーサー（Ｐｓ）の高さ（Ｈ１）の１／２以下が好適なものとされている。

図１１は、本発明における電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）を形成するために用いるフォトマスクの一例の説明図である。図１１（ａ）は、図１０（ｂ）に示すフォトマスク（ＰＭ）である。符号（３１）は、フォトマスク（ＰＭ）上のフォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に対応したパターンである透明部であり、符号（３２）は、電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）の形成に対応したパターンであるハーフトーン部である。このハーフトーン部（３２）は、前記、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に設ける、電圧リーク防止用の絶縁膜に対応したフォトマスク上のハーフトーン部である。また、符号（３３）は、紫外線を遮光する遮光部である。

図１１（ｂ）は、ハーフトーン部（３２）を拡大して示す平面図である。図１１（ｂ）に示すように、フォトマスク（ＰＭ）のハーフトーン部（３２）には、市松模様状に配列された一様なサイズのドットが形成されている。これらのドットは、上記遮光部（３３）の薄膜と同一の材料であり、紫外線を遮光する薄膜、例えば、クロム膜からなる。
図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示すハーフトーン部（３２）の一部分を更に拡大して示す平面図である、また、図１１（ｄ）は、Ｘ−Ｘ線での断面図である。
図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、このハーフトーン部（３２）は光を遮光するドットのライン（Ｌ）と光を透過するスペース（Ｓ）で構成されるドットのラインアンドスペースパターンである。

本発明におけるフォトマスク（ＰＭ）は、このフォトマスク上のハーフトーン部（３２）のドットのラインアンドスペースパターンが、用いるフォトリソグラフィ法の系の解像度以下となっているフォトマスクである。
フォトリソグラフィ法の系とは、パターンを形成する際の光学系、フォトマスク、フォトレジスト、現像処理などのプロセス全体を指し、得られるパターンの解像度は、この系の解像度によって定まる。

図１２は、図１１（ｄ）に示すハーフトーン部（３２）の断面を更に拡大して示すものであり、ハーフトーン部（３２）のスペース（Ｓ）（透明部分（開口部））を透過した光の、フォトレジスト上での強度分布を模式的に表したものある。図１２（ａ）に示すように、ドットのラインアンドスペースパターンのピッチ（Ｐｗ）、及びラインの巾（Ｌｗ）が十分に大きければ、開口部を透過した光はフォトマスク上の像を形成する。しかし、図１２（ｂ）に示すように、例えば、ラインの巾（Ｌｗ）が狭くなると、隣り合った開口部
からの光による回折によって像が分離できなくなる。ついには、開口部を透過した光は一様な強度分布に平均化されてしまう。

すなわち、本発明においては、ドットのラインアンドスペースパターンをフォトリソグラフィ法の系の解像度以下とすることによって、フォトマスク上のハーフトーン部（３２）のラインアンドスペースパターンをラインアンドスペースの像を形成させるパターンとして機能させるのではなく、均一な光学濃度のハーフトーン部として機能させるものである。

ハーフトーン部としての実効の光学濃度は、単位面積に占めるラインとスペースの割合で表される。また、ラインアンドスペースのライン（Ｌ）は光を遮光する濃度（例えば、ＯＤ＞２．５以上）を有し、スペース（Ｓ）は光を透過し、濃度は略ゼロである。従って、ラインの割合を調節することによって任意に実効の光学濃度を有するハーフトーン部（半遮光部）を精度よく得ることができる。
また、パターンとしては、単位面積に占めるラインの割合で光学濃度を表わすパターンであれば、正方形の市松模様に限定されるものではなく、例えば、円形の波状配列などが挙げられる。

尚、本発明における電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）を形成するために用いるフォトマスクとしては、上記ドットのラインアンドスペースパターンに限定されるものではない。フォトマスクのハーフトーン部（３２）に関しては、例えば、透明基板上に、所望する光学濃度に相当する厚みで均一に成膜された、紫外線を遮光するクロム膜を用いることができる。或いは、透明基板上に、所望する光学濃度に相当する厚みで均一に成膜された、紫外線を減衰させる金属酸化物膜を用いることができる。

図１３は、図９に示す、本発明によるカラーフィルタ（１５）が液晶パネルに組み込まれた際の一例における、液晶パネルの周縁部の近傍を拡大して示す断面図である。図１３に示すカラーフィルタ（１５）は、ブラックマトリックスとして樹脂ブラックマトリックス（５１Ｂ）が用いられている。
図１３に示すように、液晶パネルは、カラーフィルタ（１５）と対向基板（１６）とを所定の距離を持たせて対向させ、両基板間に液晶を封入している。シール（７）は液晶を封入するため液晶パネルの周縁部に設けられる。図１３に示す対向基板（１６）は、低温ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板が用いられている。

対向基板（ＴＦＴ基板）（１６）の表示部（Ｂ）には、透明な画素電極（６４）、画素電極をオンオフ制御する画素用ＴＦＴ（６１）が設けられている、また、周辺駆動回路用ＴＦＴを有する周辺駆動回路（６２）は表示部（Ｂ）の外周に設けられている。
この周辺駆動回路（６２）は、カラーフィルタ（１５）の額縁部（Ａ）に対向した位置にあり、図１３中、額縁部（Ａ）に設けられた電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）の幅（Ｗ３）は、周辺駆動回路（６２）の幅（Ｗ２）より大きなものとなっている（Ｗ３＞Ｗ２）。

また、電圧リーク防止用の絶縁膜（５７）の形成には、フォトスペーサー（Ｐｓ）の形成に用いたフォトレジストを用いており、一般にはアクリル系樹脂が用いられる。この樹脂の体積抵抗率は３×１０¹³Ω・ｃｍ程度である。
従って、カラーフィルタ（１５）の額縁部（Ａ）の透明導電膜（５４）から対向基板（１６）の周辺駆動回路（６２）への電圧リークを十分に防止することができるものとなる。

カラーフィルタが液晶パネルに組み込まれた際の一例における、液晶パネルの周縁部の近傍を拡大して示す断面図である。 カラーフィルタの額縁部の透明導電膜を除去したカラーフィルタの平面図である。 （ａ）は、図２におけるＰ−Ｐ線での断面を拡大した断面図である。（ｂ）は、図２におけるＱ−Ｑ線での断面を拡大した断面図である。 メタルマスクの一例を示した平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、メタルマスクによる透明導電膜の形成方法を示す断面図である。 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６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７に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ線における断面図である。 本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す断面図である。 本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す断面図である。 （ａ）は、図１０（ｂ）に示すフォトマスクである。（ｂ）は、ハーフトーン部を拡大して示す平面図である。（ｃ）は、ハーフトーン部の一部分を更に拡大して示す平面図である。（ｄ）は、Ｘ−Ｘ線での断面図である。 図１１（ｅ）に示すハーフトーン部の断面を更に拡大して示す説明図である。 本発明によるカラーフィルタが液晶パネルに組み込まれた液晶パネルの周縁部の近傍を拡大して示す断面図である。

符号の説明

５・・・カラーフィルタ
６、１６・・・対向基板
７・・・シール
１５・・・本発明によるカラーフィルタ
２０・・・フォトスペーサー形成用のフォトレジスト層
３０・・・マスク基板
３１・・・透明部
３２・・・ハーフトーン部
３３・・・遮光部
５０、６０・・・ガラス基板
５１・・・ブラックマトリックス
５１Ｂ・・・樹脂ブラックマトリックス
５２・・・着色画素
５４・・・透明導電膜
５５・・・透明導電膜の端子
５７・・・電圧リーク防止用の絶縁膜
６１・・・画素用ＴＦＴ
６２・・・周辺駆動回路
６４・・・画素電極
７０・・・メタルマスク
７１・・・金属薄板
７２・・・開口部
Ａ・・・額縁部
Ｂ・・・表示部
Ｅｘ・・・露光
Ｇ・・・フォトマスクとフォトレジスト層との間のギャップ
Ｋ・・・電圧リーク
Ｌ・・・ハーフトーン部のドットのライン
Ｌ_B ・・・バックライトからの光
Ｐｓ・・・フォトスペーサー
ＰＭ・・・フォトマスク
Ｓ・・・ハーフトーン部のドットのスペース

Claims (4)

1. カラーフィルタを構成するフォトスペーサーの形成に用いるフォトマスクであって、少なくとも、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に設ける、電圧リーク防止用の絶縁膜に対応したフォトマスク上の部分にハーフトーン部を有することを特徴とするフォトマスク。
2. ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、フォトスペーサー、及び電圧リーク防止用の絶縁膜を形成するカラーフィルタの製造方法において、
   １）前記ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素を順次に形成する工程、
   ２）該ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上の全面に透明導電膜を形成する工程、
   ３）該透明導電膜が形成されたガラス基板上に、フォトスペーサー形成用のフォトレジストの塗膜を設け、フォトマスクを介した露光、及び現像処理によりフォトスペーサーを形成する工程を具備し、
   前記フォトマスクとして請求項１に記載のフォトマスクを用い、少なくとも、対向基板上の周辺駆動回路と対向するカラーフィルタ上の部位に、電圧リーク防止用の絶縁膜をフォトスペーサーの高さより低い高さで、フォトスペーサーの形成と同時に形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
3. 請求項２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。
4. 請求項３に記載のカラーフィルタを用たことを特徴とする液晶表示装置。

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