JP5205933B2 - 液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置用基板及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、アレイ基板上の着色画素に微細なホールパターンを形成する技術に関する。

カラー液晶表示装置は、一般に、図1に示すように、アレイ基板1とカラーフィルタ基板２との間に液晶３を封入して構成される。アレイ基板１は、透明基板１１a上にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２、透明電極１３a、及び配向膜（図示せず）を形成してなり、その反対側には偏光膜１４aが設けられている。また、さらに外側には、バックライト１８が配置されている。

カラーフィルタ基板２は、透明基板１１ｂの液晶側が多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界には遮光膜15を設け、画素領域のそれぞれに、カラーフィルタを構成する着色画素16を配置し、更にその上に、オーバーコート層17、透明電極13ｂ、及び配向膜（図示せず）を形成してなる。着色画素16は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三色の着色画素が配列されている。なお、遮光膜１5は、着色した透過光の混色防止と不要な透過光を遮断するものである。なお、透明基板11ｂの画面観察者側には偏光膜14ｂが配置されている。

このような構成を有する液晶表示装置においては、アレイ基板側の透明電極13aとカラーフィルタ基板側の透明電極13ｂとの間で画素ごとに電圧を印加して光の透過量を制御し、その透過光を表示光として画面表示する。

高精細液晶ディスプレイあるいはモバイル用途の液晶ディスプレイでは、視差の影響をなくし、広い視野角を確保するために、図２に示すように、液晶を駆動するためのＴＦＴを有するアレイ基板１の側にカラーフィルタを配設する構造の採用が進んできている。図２の構造は半透過型のモバイル用途のディスプレイに好適である。その理由は、図1に示す構成のように、透明着色層１６をアレイ基板１に対抗する基板に配設すると、バックライト１８からの角度を持った光１９及び反射型における反射光２０が、隣接する異色の画素を通過することになり、暗い表示や混色を発生しやすいという問題があるからである。

しかし、図2に示す構成にすると、透明電極１３ａとＴＦＴ１２との間で電気的接続をとるためのコンタクトホール２１を形成する必要がある。この場合、モバイル向け液晶表示装置に代表されるように、高精細化が求められるディスプレイにおいては、コンタクトホール２１自体の微細化が必要となってきている。例えば２．４インチ型の携帯電話で解像度がＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）であったものが、４倍のＶＧＡ（６４０×４８０画素）の解像度となると、ＲＧＢ材料層の１画素の幅が約７５μｍから約２５μｍにまで狭くなる。従って、コンタクトホールの幅は２５μｍより小さい必要がある。例えば、直径が１０μｍ程度、望ましくはそれ以下の大きさである。

コンタクトホールは、その開口面積（半径の二乗）に比例して画質に影響する。モバイル向けでは、画像表示への悪影響をさけ、また、アライメント誤差（±（５μm〜３μm））を吸収するため、直径１０μm以下のサイズのコンタクトホールが特に望まれている。

カラーフィルタ基板2における透明着色層１６の形成方法には印刷法、インクジェット法などがあるが、フォトリソグラフィ法が一般的である。感光性組成物層の潜像形成はプ
ロキシミティーアライナーによる一括・近接露光方式が、製造コスト的に有利のため採用されている。すなわち、あらかじめ遮光層となる金属膜のパターンを形成した石英マスクとカラーフィルタ用基板とを、数十〜数百μmの間隔で離間し、石英マスクを介してＵＶ照射することで感光性組成物の光硬化を行う方法である。

一括・近接露光方式は、生産性が高く低コストという利点がある反面、ＵＶ光の回折の影響や石英マスクとカラーフィルタ基板の離間距離（以下、露光ギャップ）の影響を受けやすいというマイナス面もある。このため、従来のフォトマスクパタンを用いたカラーフィルタ製造方法では、幅1．０〜１０．０μｍのような微細な開口部の形成が困難であるという問題があった。

上記の問題を解決するために、近接露光方式において、解像限界以上の大きさのマスクパターンを有する露光用マスクとネガ型感光性組成物を塗布した基板の相対位置をずらして露光を行うことで、解像限界以下の幅の狭い開口部を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。

また、最近では、近接露光方式以外に、ミラープロジェクションやレンズ集光などによる等倍投影方式のカラーフィルタ製造技術の実用化が進んでおり、回折の影響や露光ギャップの影響を受けずにパターンを形成することが可能となってきている。しかしながら、これら方法では、通常の近接露光方式と比較して露光装置の初期費用がかさむ、生産のスループットが低いなどの問題があり、コストダウンにつながらない可能性が高い。

他方、近接露光方式に属する露光方法であるが、マスクパターンの形状と方向が忠実に転写されない転写条件で好適なフォトマスクを用いて露光し、回折効果を利用して転写されたパターンの形状補正と解像度を向上する技術が開示されている（特許文献２）。しかしながら、この方法においても、円形状の開口径が３．０μｍ〜１２．０μｍであって、さらに極小の１．０μｍ〜３．０μｍの領域に達し得ないという問題があった。

また、フォトマスクのパターンの補正に特徴を持たせることで、感光性組成物層に形成されるパターンの解像性を向上させる提案もいくつかなされているが、やはりこれらの提案も上記数値を達成するものではない（例えば、特許文献３、４、５）。
特開２００５−１０７３５６号公報 特開２００５−２０２３４５号公報 特開２００５−１７３３８４号公報 特開２００５−０８４４９２号公報 特開２００３−０６６５８９号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ＴＦＴなど電気的素子を配設したアレイ基板に、フォトリソグラフィ法によりカラーフィルタ層を形成する際に、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、露光ギャップのばらつきを受けることなく、カラーフィルタ層に１．０μｍから１０．０μｍの幅の微細なコンタクトホ
ールを形成することのできる液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置用基板及び液晶表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に関わる発明の様態は、液晶を駆動するためのスィッチング素子とそれに接続する画素電極を有するアレイ基板に対し、少なくとも下記に記載の工程を施すことによりカラーフィルタ層にコンタクトホールを形成することを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法であって、
（ａ）ネガ型の感光性着色組成物を用いて感光性着色層を形成する工程、
（ｂ）コンタクトホールに対応するパターンを９つの４辺形に区画し、該４辺形のうち角部の４つが非遮光部である十字状パターンの中央の四辺形を非遮光部としたパターンを具備するフォトマスクを用い、近接露光法により前記感光性着色層に開口径が１．０μｍから１０．０μｍのコンタクトホール及びカラーフィルタ層の潜像を形成する工程、
（ｃ）前記潜像を有する前記感光性着色層を現像と加熱定着処理を行なうことにより、開口径が１．０μｍから１０μｍのコンタクトホールを有する着色画素を形成する工程、を含むものである。

請求項２の発明の態様は、第一の発明の製造方法により製造する液晶表示装置用基板である。

請求項３の発明の態様は、上記に記載の液晶表示装置用基板を具備したことを特徴とする液晶表示装置である。

本発明になる液晶表示装置用基板の製造方法、さらに近接露光用フォトマスクを用いれば、一括近接露光法をなした場合においても、露光ギャップのばらつきを受けることがなく、幅が１．０μｍから１０μｍの微細なコンタクトホールを有する着色画素を形成することができる。このカラーフィルタを使用してアレイ基板を製造することで、高画質高品質の液晶表示装置が実現できる。

まず、本発明を図面、表を用いて詳しく説明するに先立って、図３に示したＬ字型の遮光部を有するマスクを使って近接露光した場合の光強度のシミュレーション結果について説明する。

図３（a）は使用したマスクのパターンを示す図である。斜線部３５が遮光部、それ以外が開口部３４である。同図（ｂ）は波長３６５nmの露光光が平行光源から広がり角２度でマスク(a)を照射し、マスクと感光性着色層との距離、すなわち露光ギャップを１００μmとした場合の光強度のシミュレーション結果である。黒濃度の高い部分３７が光強度の弱い部分である。これによれば、Ｌ字に挟まれた開口部３７の近接露光の光強度は、開口部であるにも関わらず、遮光部の最も光が当らない部分と同程度の光しか当っていない。すなわち、遮光部と同程度の遮光性は、Ｌ字型の開口部３７を複数個導入することで達成できるということ示しており、本発明のフォトマスクを実現するに至った。

これは、近接露光のシミュレーションにおいては光源からのコヒーレントな光が、マスクパターンのエッジ部分で回折し、エッジ部を波源として球面上に広がり（図３（ｃ））、露光面で干渉する結果である。開口部３７では最も球面波の重なりが多く、干渉の結果弱めあう効果も大きくなるためである。

フォトマスクに補正パターンを設ける例は一般的に知られているが（例えば、文献３）、数μｍ程度の凹凸や複雑なパターンを設けることは、フォトマスクの設計・作製に時間とコストを要してしまう、作製されたパターンの解像性・再現性が悪くなる、さらにフォ
トマスクの面内でのばらつきが生じるなどの不具合のため、実際には好まれない。また、マスクに補正パターンを設ける方法では、露光ギャップの依存性が大きくなりやすくプロセスマージンに課題があった。

しかしながら、本発明の示唆するところによれば、単純なＬ字型の遮光パターンを複数組み合わせるという簡便な方法で、上述した課題を解決できる利点があるということである。さらには、後述するように、パターンを最適化することで、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたパターン転写が可能となる。

以下、実施の形態の一例を説明する。
［フォトマスク］
図４はカラーフィルタ用フォトマスクの遮光パターンの一例を示すもので、コンタクトホールに該当する部分を拡大して示した平面図である。いずれの図もコンタクトホールに対応するマスクの被露光部を仮に９つに区画し、そのどこの部分を遮光部としたかを模式的に表したものであって、黒い部分が遮光部である。また、図形形状は便宜的なものであって実際の寸法に対応するものではない。

図４の（ｉ）は遮光部が単純な十字型であるもの、（ｉｉ）は周辺が遮光部である中抜け、また（ｉｉｉ）は、中央が開口したモザイク型の遮光部を有するものである。図中のａ，ｂ，ｃは該当する部分の長さを示すパラメータである。なお、フォトマスクは、着色画素を形成するための部分（明示せず）を含むものであり、また、フォトレジストとしてネガ型感光性着色組成物を用いる際のものである。

次に、表１から表３に図４の（ｉ）から（ｉｉ）に示すパターンを用い上記のパラメータを変えて形成したスルーホールの解像結果を示したものである。表中、マスクとレジストの露光ギャップを８０μｍ、１２０μｍ、１５０μｍの３水準とした場合に、○はすべてが完全に解像した場合、△は一部未解像、×はほとんど解像しなかったことを示している。また、数字はすべてミクロン単位である。

表１は図4の（ｉ）の十字型の遮光部の場合であるが、線幅ａを大きくすると解像し、羽の長さｂを長くすることで安定して解像した。

表２は図４の（ｉｉ）に示す中抜けパターンにおいて、線幅aおよび中心の透過部の幅ｃを変化させた場合の解像状態を示したものである。線幅ａを大きくすることで解像しやすくなるが、透過部の幅ｃを大きくすると解像しにくくなる。

表３−１から表３−３には図４の（ｉｉｉ）においてｃを固定し、線幅aと長さbを変えたときの解像状態を示したものである。表３−１はｃ=２、表３−２はｃ=４、表３−３はｃ=５の場合である。表１と同様、線幅ａを大きくすると、解像しやすくなる。また、羽の長さｂを長くすると、露光ギャップ依存性が小さくなり、解像しやすくなることがわかる。また、ｃを大きくするに従い、解像しにくくなることがわかる。

以上述べたように、単純なL字型遮光部を組み合わせて開口部を少なくとも４つ以上導入して、さらにパターンを最適化すると、微細なコンタクトホールの形成ができる。その工程は、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたものであ
る。その結果、アレイ基板側にカラーフィルタ層を設けることができて、高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。

なお、上記フォトマスクを用いて微細な開口が形成される部材は、上記カラーフィルタ部分だけではなく、例えば遮光層や保護層等であってもよい。ここでは代表的な感光性着色組成物について以下に説明する。
［感光性着色組成物］
本発明に用いて好適な感光性着色組成物は、光重合性モノマー、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂、重合開始剤、及び溶剤を含有してなり、これらはＵＶ露光、ＤｅｅｐＵＶ露光のいずれの硬化方法を用いてもよい。

（光重合性モノマー）
本発明に用いて好適な感光性着色組成物には光重合性モノマーが配合される。光重合性モノマーには、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

（非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂）
本発明に用いて好適な感光性着色組成物には、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂が配合される。現在、環境問題の観点から、現像液として有機溶剤は殆ど使われなくなり、アルカリ現像が主流となっているが、アルカリ現像を採用する場合、アルカリ可溶型非感光性樹脂を含有させることが好ましい。ここで、アルカリ可溶型非感光性樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解性を有すると共に、ラジカル架橋性を有しない樹脂のことを意味しており、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性官能基を有する質量平均分子量１０００〜５０万、好ましくは５０００〜１０万の樹脂が挙げられる。具体的には、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重体、スチレン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、イソブチレン／（無水）マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好ましい。これらの中でも特に、アクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いことから、好適に用いられる。

（顔料）
感光性着色層がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、さらに、顔料を含有させる必要がある。着色層の形成用としては感光性着色組成物に公知の顔料を用いることができる。顔料の配合量は特に限定されるものではないが、組成物の総量１００質量％に対して、１〜２０質量％程度であることが好ましい。また、カラーフィルタの分光調整等のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

（分散剤）
顔料を含有させる場合には、顔料を分散させるための分散剤も含有させる必要がある。
分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の配合量１００質量％に対して、１〜１０質量％とすることが好ましい。

（重合開始剤）
本発明で用いられる感光性着色組成物に用いて好適な重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２-オクタンジオン，１-〔４-（フェニルチオ）-，２-（Ｏ-ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ-（アセチル）-Ｎ-（１-フェニル-２-オキソ-２-（４’-メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６-トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

（光増感剤その他）
また、重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。さらに、感光性組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４-ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３-メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２-ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４-ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６-トリメルカプト-ｓ-トリアジン、２-（Ｎ，Ｎ-ジブチルアミノ）-４，６-ジメルカプト-ｓ-トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。

（溶剤）
本発明に用いられる感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、感光性着色組成物がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。

［感光性着色組成物の調製方法］
本発明に用いられる感光性着色組成物は、公知の方法により調製することができる。例えば、光重合性モノマーと感光性樹脂と顔料と分散剤と溶剤とからなる感光性青色着色組成物は以下の方法により調製することができる。（１）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。（２）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。（３）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、顔料分散剤を添加し、残りの成分を添加する。（４）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液を２種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。

ここで、光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液への顔料や分散剤の分散は、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、アトライター等の各種分散装置を用いて行うことができる。また、分散を良好に行うために、各種界面活性剤を添加して分散を行っても良い。また、顔料と分散剤を予め混合して顔料組成物を調製する場合、粉末の顔料と粉末の分散剤を単に混合するだけでも良いが、（ａ）ニーダー、ロール、アトライター、スーパーミル等の各種粉砕機により機械的に混合する、（ｂ）顔料を溶剤に分散させた後、分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に分散剤を吸着させる、（ｃ）硫酸等の強い溶解力を持つ溶媒に顔料と分散剤を共溶解した後、水等の貧溶媒を用いて共沈させるなどの混合方法を採用することが好ましい。
［アレイ基板へ感光性着色層の形成］
以下、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた感光性着色層の形成方法について説明する。まず、画素間部位に遮光膜を備える透明基板を準備する。ＴＦＴなどアクティブ素子を配設したアレイ基板としては、ガラス基板が好ましい。また、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンフタレート等の樹脂を基板として使用することもできる。コントラスト確保のためのブラックマトリクスとしての遮光膜は金属の薄膜であってよい。また、ブラックマトリクスとして、黒色顔料を混合した樹脂皮膜を利用することもできる。反射型や投射型液晶表示向けには、基板をシリコンなどの半導体基板を使うこともできる。

次に、上記アレイ基板上に、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート等により、感光性着色組成物を均一に塗布し乾燥させる。この工程において形成される層のことを「感光性着色層」と称す。

次に、フォトリソグラフィ法により、形成した感光性着色層をパターニングする。すなわち、本発明のコンタクトホールに対応するパターンを９つの４辺形に区画し、該四辺形のうち少なくとも４つ以上が非遮光部であるパターンかまたは中央の四辺形が非遮光部である中抜けのパターンを具備するフォトマスクを介して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して露光した後、有機溶剤やアルカリ水溶液等の現像液を用いて現像する。ここで、露光工程においては、活性エネルギー線が照射された部分の光重合性モノマーが重合し硬化する。また、感光性樹脂を含有する場合には、該樹脂も架橋し硬化する。

また、露光感度を向上させるために、感光性着色層を形成した後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂（例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等）の溶液を塗布し乾燥させることにより、酸素による重合阻害を抑制する膜を形成してから、露光を行っても良い。そして、現像工程において、活性エネルギー線が照射されなかった部分が現像液により洗い流される。なお、現像液としては、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液や、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリ溶液等のアルカリ現像液が主流になっている。また、現像液としては、必要に応じて消泡剤や界面活性剤が添加されたものが用いられる。最後に焼成することにより、基板上に着色層や遮光層、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための柱状の凸部、セルギャップに段差を形成するための嵩上げ層を形成することができる。

次に、本発明に係る実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。
（実施例１）
［感光性着色組成物の調製］
下記の要領でカラーフィルタ作製に用いる赤の感光性着色組成物を調製した。
・赤色着色組成物
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。

赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）
分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」） ２部
アクリルワニス（固形分２０％） １０８部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。

上記分散体 ３８質量部
アクリルワニス １６質量部
多官能ウレタンアクリレート（１） ６質量部
光重合開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア−369」） ０．３質量部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２質量部
シクロヘキサノン ２７質量部
［フォトマスク］
図５（1）に示す十字型遮光部で四隅に開口部のあるパターンを使用した。マスク線幅aを4μm、羽の長さが6μmである。なお、図５中、１３個のマスクパターンに併置の数字はミクロン単位の寸法を示す。
（実施例２）
フォトマスクとして図5中の（２）から（１０）を使用した。これ以外の工程は実施例１と同様である。これらのマスクを用いてカラーフィルタ中にコンタクトホールを作成した結果を表４にまとめて示した。開口幅が１．０μｍから１２．０μｍまでの微細な開口部が形成できた。特に、マスクパターンが（５），（６），（７）の場合に、１μｍから３μｍのコンタクトホールが形成できたことである。これはモザイク状もしくは中抜け状が超微細な開口に適したマスクパターンであることを示している。
（比較例１）
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図5の（１１）から（１３）に示すような矩形の遮光部にＬ字で挟まれた透過部を有していないパターンを用いた。これ以外は実施例１
と同様にして、本発明のカラーフィルタを作製した。

これらの場合には、Ｌ字型遮光部を持たないため、球面波の重なりが実施例に示したパターンよりも少ないため、干渉による弱めあう効果が小さくなるために解像しなかった。

以上詳述したように、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、一括・近接露光法によっても、感光性着色層に１．０〜１０．０μｍの幅の微細な開口部を安定して形成することができ、より高精細高画質の半透過型液晶表示装置を提供することができる。
〔アレイ基板への感光性着色組成物の適用〕
ＴＦＴ素子の配設されたアレイ基板上に、前記した青色感光性着色組成物をスピンコート法により塗布し乾燥させ２μｍの青色塗膜を形成した。７０℃で１０分間のプリベークの後、図５（５）のフォトマスクを用いて近接露光を行った。 有機アルカリによる現像にて１／３の画素のＴＦＴ素子上に８μm径のコンタクトホールを設けた青色のカラーフィルタを形成した。 現像工程の後２００℃３０分の硬膜を行い、青色カラーフィルタとした。

青色カラーフィルタを形成したアレイ基板を用いて、青色同様の工程にて、１／３の画素のＴＦＴ素子上緑色着色組成物を用いて、８μm径のコンタクトホールのある緑色カラーフィルタを形成した。２色のカラーフィルタを形成した前記アレイ基板上の残りの１／３の入色部分に、赤色感光性着色組成物を用いて８μm径のコンタクトホールのある赤色カラーフィルタを形成した。

次に、スパッタリング装置を用いて全面に酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物である導電膜を形成し、さらにフォトリソグラフィの手法でＴＦＴ画素毎の透明電極としてパターン形成した。

図６は、上記、本発明の製造方法によるアレイ基板1と、対向基板２との間に液晶３を挟持する構成の液晶表示装置である。アレイ基板1上の透明着色層１６には８μm径のコンタクトホールが形成されている。

上記実施例では、カラーフィルタ上に直接、透明電極を配設する構成としたが、あらかじめ透明樹脂をカラーフィルタ上に形成しても良い。また、カラーフィルタを配設するアレイ基板に部分的にアルミニウムなどの光反射性の金属薄膜のパターンを反射電極として形成しても良い。さらにカラーフィルタ形成前に透明樹脂や透明な無機膜を形成してもかまわない。

従来のカラー液晶ディスプレイの構造を説明する断面図。 本発明に関わるカラー液晶ディスプレイの構造を説明する断面図。 Ｌ字型マスクとシミュレーション結果を模式的に説明する図面。 カラーフィルタ用フォトマスクの遮光パターンの一例を模式的に説明する図面。 露光実験に使用した遮光パターンを模式的に説明する図面。 本発明に関わるスルーホール付のカラー液晶ディスプレイの構造を説明する断面図。

符号の説明

１、アレイ基板
２、カラーフィルタ基板
３、液晶
１２、ＴＦＴ
１１ａ、１３a、透明電極
１４ａ、１４ｂ、偏光膜
１５、遮光膜
１６、透明着色層
１７、オーバーコート層
１８、バックライト
１９、透過光
２０、反射光
２１、コンタクトホール
３４、３６、パターン開口部
３５、マスク遮光部
３７、Ｌ字開口部

Claims (3)

1. 液晶を駆動するためのスィッチング素子とそれに接続する画素電極を有するアレイ基板に対し、少なくとも下記に記載の工程を施すことによりカラーフィルタ層にコンタクトホールを形成することを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
   （ａ）ネガ型の感光性着色組成物を用いて感光性着色層を形成する工程、
   （ｂ）コンタクトホールに対応するパターンを９つの４辺形に区画し、該４辺形のうち角部の４つが非遮光部である十字状パターンの中央の四辺形を非遮光部としたパターンを具備するフォトマスクを用い、近接露光法により前記感光性着色層に開口径が１．０μｍから１０．０μｍのコンタクトホール及びカラーフィルタ層の潜像を形成する工程、
   （ｃ）前記潜像を有する前記感光性着色層を現像と加熱定着処理を行なうことにより、開口径が１．０μｍから１０．０μｍのコンタクトホールを有する着色画素を形成する工程。
2. 請求項１に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液晶表示装置用基板。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置用基板を具備したことを特徴とする液晶表示装置。