专利名称：彩色滤光器基板及其制造方法、和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在液晶显示装置、EL(电致发光)显示装置和等离子显示装置等显示装置中使用的彩色滤光器基板及其制造方法等。
背景技术：
液晶显示装置由于具有小、薄、耗电少和重量轻的特征，现在在各种电子机器中得到广泛应用。特别是，具有开关元件的有源矩阵型液晶显示装置，在个人计算机等OA机器、电视等AV机器和移动电话等中被广泛采用。近年来，液晶显示装置的品质急速提高，表现在大型化、高精细化、像素有效面积比率提高(高开口率化)、或色纯度提高等。
参照图8，对一般有源矩阵型液晶显示装置的结构进行说明。图8为液晶显示装置的截面图。
如图8所示，液晶显示装置30包括相互相对配置的有源矩阵基板2和彩色滤光器基板4，和配置在这些基板之间的液晶层6。另外，液晶显示装置30在基板表面内分为显示区域(有效显示区域)，和设在显示区域周围的画框区域(非有效显示区域)。
有源矩阵基板2包括玻璃等透明绝缘性的基板8；基板8上形成的扫描信号线用的控制极总线(gate bus line)(图中未表示)；数据信号线用的源极总线(source bus line)10；薄膜晶体管(TFT)等的有源元件(图中未表示)和透明像素电极12。多个透明像素电极12在显示区域中配置成矩阵形状。
彩色滤光器基板4包含玻璃等的绝缘性透明基板14；在基板14上形成的彩色滤光层22，含有红色滤光器16、绿色滤光器18和蓝色滤光器20；含多个遮光部24的遮光层26；和反电极(counter electrode)(图中未表示)。红色滤光器16、绿色滤光器18和蓝色滤光器20设置成分别与设在有源矩阵基板12上的多个透明像素电极12相对应。遮光部24配置在各个彩色滤光器的间隙和画框区域中。反电极一般设在遮光层26和彩色滤光器层22的液晶层6侧的表面上。
下面，说明现有的彩色滤光器基板4的制造方法的一个例子。
作为彩色滤光器基板的制造方法，近年开始使用干膜法。干膜法与目前使用的旋转涂层法比较，有材料的成品率高，制造成本低的优点，还有就是，可以形成膜厚更为均匀的层。
以下，参照图9(a)～(f)，说明使用干膜法的现有的彩色滤光器基板的制造方法。
干膜是由感光性树脂膜的两个主面用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜等的薄膜支撑体夹持构成的。在感光性树脂膜上使用分散着-红、蓝、绿、黑四种颜料的干膜。另外，感光性树脂膜典型的是阴型的。
首先，通过将例如红色的干膜压紧、贴合在玻璃基板14上，剥离薄膜支撑体，如图9(a)所示，将红色的感光性树脂膜16R转印在基板14上。这个工序一般要边加热干膜边进行，是所谓的热转印工序。接着，通过掩膜32使转印的红色感光性树脂膜16R曝光后显像，如图9(b)所示，形成红色滤光器16。
接着，例如使用绿色的干膜，进行与上述同样的工序，形成如图9(c)所示的绿色滤光器18。再使用蓝色的干膜，进行与上述同样的工序，形成如图9(d)所示的蓝色滤光器20。通过以上，形成含有红、绿和蓝滤光器16，18，20的滤光器层22。
在形成彩色滤光层22后，使用与形成彩色滤光器层22的方法相同的方法，将黑色干膜压紧、贴合在玻璃基板14上，如图9(e)所示，将黑色的感光性树脂膜26R转印在基板14上。接着，从玻璃基板14的背面曝光(背面曝光)。通过这种背面曝光，将红、绿和蓝色滤光器16，18和20作为掩膜，使黑色的感光性树脂膜26R曝光(自己整合地曝光)。曝光后，通过进行显像，形成相邻的彩色滤光器之间的间隙、以及画框区域上配置了遮光部24的遮光层26。
通过以上，彩色滤光器基板就制成了。
在上述的制造方法中，由于以各个彩色滤光器作为掩膜，自己整合地形成遮光层26(图9(e)和(f))，所以在彩色滤光器和遮光部之间不产生间隙，具有可提高成品率的优点。然而，由于在遮光层26上采用阴型感光树脂膜26R，为使彩色滤光器16，18和20上形成的黑色感光性树脂膜26R不硬化，就要对进行背面曝光的曝光量加以限制，因此，遮光部24的膜厚比彩色滤光器16，18，20的膜厚薄，彩色滤光器16，18，20和遮光部24之间产生段差(图9(f)的X)。
特别是，为了提高显示色纯度，在增大各个彩色滤光器16、18、20的膜厚的情况下，由于上述的制造方法中，各个彩色滤光层16、18、20和遮光部24之间的膜厚差增大，彩色滤光器16、18、20和遮光部24之间的段差就十分显著。当在基板的液晶侧表面上存在段差时，在段差部分液晶分子的取向紊乱，因而会出现显示质量显著恶化的问题。
在彩色滤光器和遮光部之间产生的段差问题(即，彩色薄膜层的上面不平坦的问题)，不仅限于干膜法，也是旋转涂层法和狭缝涂层法(从矩形狭缝中吐出膜形成材料，保持与狭缝基板表面的规定间隙，使狭缝在基板上相对移动的成膜方法，有时又称为槽涂层法或模具涂层法)，和其他的成膜方法共同的问题。因此为了解决这个问题，进行了各种尝试。
例如，专利文献1说明了通过进行两次显像工序，减小彩色滤光器和遮光部的段差的方法。具体是在专利文献1的制造方法中，在形成遮光膜(黑色感光性树脂膜)，以覆盖彩色滤光器层后，通过光掩膜，从基板的上面使遮光膜曝光而进行显像，由此形成遮光部。这时，遮光部的内部几乎是未硬化状态。另外，为了校准余量(alignmentmargin)(偏移)，遮光部形成为与彩色滤光器的端部重合。接着，进行背面曝光，使基板的遮光部硬化，之后通过进行第二次显像，除去在遮光部中的彩色滤光器上形成的部分(突起)。这种方法说明了利用第二次显像，除去上述的突起部分，可使彩色滤光器层的上表面平坦。另外，在专利文献1中，干膜法被用来形成遮光层。
例如，专利文献2说明了将遮光部和透明树脂部(必需透过可视光)组合，在基板上形成表面平坦的衬底层，通过在该衬底层上形成彩色滤光器层，使彩色滤光器层的上面平坦的方法。具体是在专利文献2的制造方法中，在形成与像素周围对应的遮光部后，在没形成遮光部的区域中，形成膜厚与遮光部相同的透明树脂部。在基板上形成用遮光部和透明树脂部构成的衬底层，在该衬底层上，形成彩色滤光器层。这种方法说明了，由于在平坦的衬底层上形成彩色滤光器层，因此，彩色滤光器层的上面平坦。在专利文献2中，旋转涂层法被用来形成遮光部。
<专利文献1>特开平7-120613号公报<专利文献2>特开平8-248409号公报然而，也存在以下问题，即，利用上述专利文献1和2的方法，还不能使彩色滤光器层的上面十分平坦。
专利文献1的方法中，由于使用光掩膜使遮光膜曝光，曝光机的精度使遮光部的图形产生偏差，不能形成所希望形状的遮光部。在这种情况下，根据遮光层的位置，在彩色滤光器和遮光部之间产生间隙，或者在彩色滤光器的端部，以所希望的校准余量以上的宽度，形成遮光部，即使进行第二次显像，在彩色滤光器层的上面，仍形成突起或凹部。
专利文献2的方法中，在平坦的衬底层上形成彩色滤光器层，但当各个彩色滤光器的图形上产生偏差时，在各个彩色滤光器之间就会形成间隙，产生凹部，或者，彩色滤光器彼此重叠，产生凸部。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是要提供可使彩色滤光器层的上面平坦的彩色滤光器基板和制造方法，及其显示装置。
本发明的彩色滤光器基板的特征为具有透明基板；彩色滤光器层，设置在上述透明基板上，具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器；透光性树脂层，具有多个透光性树脂部，该透光性树脂部分别有选择地配置在上述多个彩色滤光器的间隙中；和遮光层，具有多个第一遮光部，该第一遮光部分别形成在上述多个透光性树脂部之上。上述多个第一遮光部和上述多个彩色滤光器的上面形成实质上平坦的表面。
某一实施方式的彩色滤光器基板具有显示区域和设在上述显示区域周围的画框区域，上述遮光层还具有厚度大于上述多个第一遮光部的第二遮光部；上述显示区域中配置上述多个第一遮光部、上述多个彩色滤光器和上述多个透光性树脂部，上述画框区域中配置上述第二遮光部。
在某一实施方式中，上述第二遮光部的膜厚，比上述第一遮光部的膜厚大，且在上述彩色滤光器层的膜厚以下。
在某一实施方式中，上述多个彩色滤光器包含颜色互不相同的第一彩色滤光器和第二彩色滤光器。
在某一实施方式中，上述多个彩色滤光器还包括颜色与上述第一彩色滤光器和上述第二彩色滤光器不同的第三彩色滤光器。
在某一实施方式中，上述第一彩色滤光器、上述第二彩色滤光器和第三彩色滤光器分别为红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器中的任何一个。
在某一实施方式中，上述多个彩色滤光器的截面分别具有正锥形状或倒锥形状。
在某一实施方式中，上述多个彩色滤光器的截面分别具有矩形形状。
本发明的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于包括下列工序在透明基板上，形成具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器的彩色滤光器层的工序；形成感光性树脂膜，以覆盖上述彩色滤光器层的工序；将上述多个彩色滤光器作为掩膜，从上述透明基板的背面，利用通过上述透明基板的光，使上述感光性树脂膜曝光的工序；和通过使上述曝光的感光性树脂膜显像，形成具有有选择地配置在上述多个彩色滤光器的上述间隙中的多个透光性树脂部的透光性树脂层的工序。
本发明的另一个彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于包括下列工序在透明基板上，形成具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器的彩色滤光器层的工序；形成具有有选择地配置在上述多个彩色滤光器的间隙中的多透光树脂部的透光性树脂层的工序；和形成具有分别在上述多个透光性树脂部上形成的第一黑色树脂部的黑色树脂层的工序。
在某一实施方式中，形成具有上述多个透光性树脂部的上述透光性树脂层的工序包括形成感光性树脂膜，以覆盖上述彩色滤光器层的工序；将上述多个彩色滤光器作为掩膜，从上述透明基板的背面，利用通过上述透明基板的光，使上述感光性树脂膜曝光的工序；和使上述曝光的黑色感光性树脂膜显像的工序。
在某一实施方式中，形成上述多个第一黑色树脂部的工序包括下列工序形成黑色感光性树脂膜以覆盖上述彩色滤光器层和上述透光性树脂层的工序；将上述多个彩色滤光器作为掩膜，从上述透明基板的背面，利用通过上述透明基板的光，使上述黑色感光性树脂膜曝光的工序；和使上述曝光的黑色感光性树脂膜显像的工序。
在某一实施方式中，上述多个第一黑色树脂部和上述多个彩色滤光器的上面形成有实质上平坦的面。
在某一实施方式中，形成上述黑色树脂层的工序包含在上述显像工序后，进行后焙烘的工序；在上述后焙烘工序中，通过使上述多个第一黑色树脂部热下垂，使上述多个第一黑色树脂部和上述多个彩色滤光器整合。
在某一实施方式中，形成上述彩色滤光器层的工序包含如下工序在上述透明基板上，形成彩色感光性树脂膜的工序；通过掩膜使上述彩色感光性树脂膜曝光后，利用显像，进行图形化的工序；使被图形化的上述彩色感光性树脂膜全面曝光的工序；和在上述全面曝光工序后，进行后焙烘的工序。
在某一实施方式中，上述彩色滤光器基板具有显示区域和设在上述显示区域周围的画框区域，形成上述彩色滤光器层的工序包含在上述显示区域中形成上述多个彩色滤光器的工序，形成上述透光性树脂层的工序包含在上述显示区域中形成上述多个透光性树脂部的工序，形成上述黑色树脂层的工序包括下列工序覆盖在上述显示区域中形成的上述多个彩色滤光器，和上述多个透光性树脂部，并且，形成延伸至上述透明基板的上述画框区域上的上述黑色滤光器树脂膜的工序；将上述彩色滤光器层作为掩膜，从上述透明基板的背面，利用通过上述透明基板的光，使至少上述显示区域的上述黑色感光性树脂膜曝光的第一曝光工序；有选择地从上述透明基板的上面，使上述画框区域的上述黑色感光性树脂膜的至少一部分曝光的第二曝光工序；和在上述第一和第二曝光工序后，通过使上述黑色感光性树脂显像，在上述显示区域中形成上述多个第一黑色树脂部，同时，在上述画框区域中，形成比上述多个第一黑色树脂部厚的第二黑树脂部的工序。
在某一实施方式中，上述黑色感光性树脂膜的厚度设定成在上述彩色滤光器层的厚度以下，上述第一曝光工序是有选择地使上述显示区域的上述黑色感光性树脂膜的规定厚度的下层部分硬化的工序；上述第二曝光工序是使上述画框区域的上述黑色感光性树脂膜硬化的工序。
在某一实施方式中，上述第一曝光工序包含与上述显示区域一起，使上述画框区域的上述黑色感光性树脂曝光工序。
在某一实施方式中，上述黑色感光性树脂膜的厚度设定成在上述彩色滤光器层的厚度以下，上述第一曝光工序是有选择地使上述显示区域的上述黑色感光性树脂膜的规定厚度的下层部分硬化的工序；上述第二曝光工序是使位于上述画框区域的上述至少一部分的上述黑色感光性树脂膜的上述下层上的上层部分硬化的工序。
在某一实施方式中，上述第一曝光工序包含与上述显示区域一起，使上述画框区域的上述黑色感光性树脂曝光工序。
在某一实施方式中，上述黑色感光性树脂膜的厚度设定成在所述彩色滤光器层的厚度以下，上述第一曝光工序是有选择地使上述黑色感光性树脂膜的规定厚度的下层部分硬化的工序，上述第二曝光工序是使位于上述画框区域的上述至少一部分的上述黑色感光性树脂膜的上述下层上的上层部分硬化的工序。
在某一实施方式中，设定上述透光性树脂部的厚度，使上述透光性树脂部的厚度和上述黑色感光性树脂膜的上述下层部分的规定厚度之和，与上述彩色滤光器层的厚度大致相等，形成上述黑色树脂的工序包含在形成上述多个第一黑色树脂部的同时，在上述画框区域中，形成厚度比上述的第一黑色树脂部的厚度大，而且在上述彩色滤光器层的厚度以下的第二黑色树脂部的工序。
在某一实施方式中，上述彩色滤光器层、上述黑色树脂层和上述透光性树脂层，用旋转涂层法，干膜法或隙缝涂层法形成。
在某一实施方式中，上述黑色树脂层用干膜法形成。
本发明的显示装置特征为包括上述任何一个的彩色滤光器基板。
本发明提供能够使彩色滤光器层的上面平坦的彩色滤光器基板及其制造方法，另外，通过使用本发明的彩色滤光器基板，能够制造出显示品质高的显示装置。
图1(a)和(b)为表示本发明的一实施方式的彩色滤光器基板的图，(a)为彩色滤光器基板的平面图。(b)为与(a)的1B-1B’对应的截面图。
图2(a)～(d)是用于说明本发明的彩色滤光器基板的制造方法的一个例子的图。
图3(a)～(d)是用于说明本发明的彩色滤光器基板的制造方法的一个例子的图。
图4(a)～(c)是用于说明本发明的彩色滤光器基板的制造方法的一个例子的图。
图5(a)、(b)和(c)是用于说明本发明的彩色滤光器基板的制造方法的一个例子的图。
图6(a)和(b)是表示本发明的彩色滤光器基板中所用的彩色滤光器的截面形状的图。
图7为表示比较例的彩色滤光器基板的截面图。
图8为一般的有源矩阵型液晶显示装置的截面图。
图9(a)～(f)为用于说明现有的彩色滤光器基板的制造方法的图。
具体实施例方式
以下，参照附图，具体地说明本发明的彩色滤光器基板及其制造方法。与现有技术的说明同样，以在有源矩阵型液晶显示装置中使用的彩色滤光器基板作为例子来说明实施方式。但本发明不是仅限于此，在其他类型的液晶显示装置、EL(电致发光)显示装置和等离子显示器等各种显示装置中也可利用。
图1(a)和(b)表示本发明的一实施方式的彩色滤光器基板40，(a)为彩色滤光器基板40的平面图，(b)为与(a)的1B-1B’对应的截面图。另外，基本上，彩色滤光器基板40的截面结构与图8所示的彩色滤光器基板30相同。
本发明的一实施方式的彩色滤光器基板40包括透明基板42；设在透明基板42上的彩色滤光器层50；透光性树脂层60和遮光层54。
彩色滤光器层50具有设在透明基板42上，相互之间间隔地配置的彩色滤光器(例如，第一彩色滤光器44、第二彩色滤光器46和第三彩色滤光器48)。彩色滤光器层典型的是包含互不相同的三种颜色(红，蓝和绿)的彩色滤光器。彩色滤光器44、46和48为红色滤光器，蓝色滤光器和绿色滤光器中的任何一种。在本实施方式中，例如，如图1(a)所示，彩色滤光器44、46和48分别具有呈带状延伸的形状。为了规范各像素的显示色，表示了在显示区域中，与像素的列对应配置的情况。在彩色滤光器层50中所包含的彩色滤光器的形状、配置、颜色和彩色滤光器层50中所含的颜色数，不是仅限于以上所述。
遮光层54包括分别设置在彩色滤光器44、46、48的间隙中的第一遮光部52。在本实施方式中表示出以下情况，如图1(a)所示，第一遮光部52设在显示区域(有效显示区域)上，具有在与彩色滤光器44、46和48延伸方向平行的方向上延伸的形状。另外，在本实施方式中，为了使设在有源矩阵基板上的TFT遮光，第一遮光部52有凸部51，与其相对应，第1、第2和第3彩色滤光器44、46和48分别具有凹部。另外，遮光层中所含的第一遮光部52的形状和配置等不限于以上所述。
透光性树脂层60含有透光性树脂部58，它有选择地(分别只在间隙处)配置在第一遮光部52的基板侧，在彩色滤光器44、46和48各自的间隙中。
本发明的一个实施方式的彩色滤光器基板40的主要特征之一是在第一遮光部52的基板侧具有有选择地分别配置在有彩色滤光器44、46和48的间隙中的透光性树脂部58。采用该结构，其结果是能够实现在第一遮光部52和彩色滤光器44、46和48的上面实质上形成平坦的表面。
在使用上述彩色滤光器基板40，构成液晶显示装置的情况下，在第一遮光部52和彩色滤光器44、46与48的上面配置液晶层。如果在基板的液晶层侧表面上形成段差，段差会导致液晶分子的取向紊乱，使显示的质量下降。然而，在本彩色滤光器基板40中，第一遮光部52和彩色滤光器44、46和48的上面形成实质上平坦的面，由于在该平坦面上配置液晶层，液晶层所含有的液晶分子取向不易产生紊乱，因此可以提高液晶显示装置的显示质量。
另外，在第一遮光部52和彩色滤光器44、46和48的上面设置反电极的情况下，没有段差，在实质上平坦的表面上就能够形成反电极，且对反电极而言也不易产生断线。
在上述说明中，所谓显示区域(有效显示区域)是指在彩色滤光器基板40的表面内，成为显示单位的像素按矩阵状配置的区域，它包含配置在相邻的像素(彩色滤光器)间的第一遮光部52。彩色滤光器基板40，在显示区域的周围具有画框区域(非有效显示区域)。如图1(a)所示，画框区域配置在基板的端部边缘附近，是无助于显示的区域。
在本实施方式的彩色滤光器基板40中，遮光层54包括比第一遮光部52的厚度大的第二遮光部53。第二遮光部53也可以配置在画框区域中。通常，画框区域必需具有比显示区域的像素之间更高的遮光性。因此，画框区域优选厚度比第一遮光部52大的第二遮光部53遮光。
如图1(b)所示，优选第二遮光部53的厚度与彩色滤光层50的厚度大致相等。但是，当第二遮光部53的厚度比彩色滤光器层50的厚度大时，显示区域内的单元厚度(间隙)均匀性降低，单元厚度偏离设计值。因此，考虑到加工余量，优选将第二遮光部53的厚度，设定在彩色滤光器层50的厚度以下。另外，在图1(b)中，在第二遮光部53的上面形成的凹部，如后所述是由于必需有校准余量，而在遮光层的制造工序中形成的，因此应尽可能地减小。
下面，参照图2和图3，说明彩色滤光器基板40的制造方法的一个例子。图2(a)～(d)和图3(a)～(d)是与图1的2A-2A’对应的截面图。在以下的说明中，主要是表现对于遮光层54和彩色滤光器层50的全部，使用干膜法形成的情况。另外，还表示了第一彩色滤光器44为红色滤光器，第二彩色滤光器46为绿色滤光器，和第三彩色滤光器48为蓝色滤光器的情况。干膜是由感光性树脂膜的两个主面是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜等的薄膜支撑体夹持构成的。这里，使用包含红、绿、蓝和黑色分散的感光性树脂膜的四种干膜，和包含具有透光性的感光性树脂膜的干膜。另外，感光性树脂膜，典型的是阴型(光硬化性)的。
在以下的实施方式中，说明使用透明的(透过可视光的)感光性树脂作为有透光性的感光性树脂膜的例子，然而不一定需要透过可视光，利用通过透光性树脂部的光，使在由透光性感光性树脂做的透光性树脂部上形成的黑色感光性树脂曝光也可以。即，透光性感光树脂膜使其黑色感光性树脂膜充分透过感光的光(典型的是g线、h线、i线等的紫外线)也可以。不透过可视光也可以。但是，由于一般吸收可视光的色素和颜料，也容易吸收紫外线，所以优选使用不含色素和颜料的无色透明的感光性树脂膜。
首先，使用滚子，将红色滤光器44用的干膜压紧和贴合在透明基板42上，通过剥离薄膜支撑体，如图2(a)所示那样，将红色感光性树脂膜44R转印在基板42上。这个工序一般是边加热干膜边进行的，是所谓的热转印工序。接着，通过掩膜62，使红色感光性树脂膜44R曝光后，如图2(b)所示，进行显像，形成红色滤光器44。
通过与上述同样的工序，如图2(c)所示，形成蓝色滤光器46，之后如图2(d)所示，形成绿色滤光器48。
另外，优选每当形成各种颜色的彩色滤光器时，进行全面曝光(后曝光)，再在200℃下进行后焙烘(post baking)。通过进行后焙烘，可使彩色滤光器完全硬化(热硬化)，可以防止彩色滤光器的形状变化，防止伤或灰尘附着在彩色滤光器上(稳定化)。为了使后焙烘中，彩色滤光器不热变形，而能硬化彩色滤光器，后曝光应在后焙烘前进行。另外，后曝光可从基板42的上面和背面的两侧进行曝光。从基板42的上面和背面的一个面进行曝光也可以，但为了使彩色滤光器的形状更稳定，优选是从上面和背面的两侧进行。在本说明书中，所谓感光性树脂材料“硬化”一般是指随着聚合反应的进行，感光性树脂材料不溶化在显像液中。
表1中表示在本实施方式中使用的红、绿和蓝色滤光器的膜厚和色度。如表1所示，红、绿和蓝色滤光器定为膜厚互相相等。该膜厚是三种颜色的彩色滤光器为了得到很好的色度值所必要的膜厚中的最大膜厚。
表1
另外，表1的各个参数只是一例子，本发明中所用的彩色滤光器不是仅限于此。
如上，就形成了包括相互间有间隙的红、蓝和绿色滤光器44、46和48的彩色滤光器层50。
下面，如图3(a)所示，形成透光性感光性树脂膜58R，以覆盖彩色滤光器层50。在本实施方式中，采用由丙烯酸树脂制成的透光性感光性树脂膜58R。透光性感光性树脂膜58R不是仅限于丙烯酸树脂，例如使用环氧系，聚氨酯系等制成的也可以。
接着，以彩色滤光器44、46和48作为掩膜，从透明基板42的背面，利用通过透明基板42的光，对透光性感光性树脂膜58R曝光(背面曝光)，再如图3(b)所示，利用显像进行图形化。通过利用以彩色滤光器44、46和48作为掩膜的背面曝光，在各个彩色滤光器的间隙中自己整合地形成透光性树脂部58，因此，在彩色滤光器和透光性树脂部58之间，不形成间隙。
透光性树脂部58的膜厚等于彩色滤光器44、46和48的膜厚，与在后续工序中形成的第一遮光部52的膜厚之差。在本实施方式中，由于彩色滤光器44、46和48的膜厚为2.0(μm)，第一遮光部52的膜厚为1.0μm。因此透光性树脂部58的膜厚为1.0μm。如上，就形成包含有选择地配置在各个彩色滤光器的间隙中的透光性树部分58的透光性树脂层60。
下面，如图3(c)所示，形成黑色感光性树脂膜52R，以覆盖彩色滤光器层50和透光性树脂层60。接着，以彩色滤光器44、46和48作为掩膜，从透明基板42的背面，利用通过透明基板42和透明性树脂部58的光，对黑色感光性树脂膜52R进行曝光(背面曝光)，然后，如图3(d)所示，利用显像进行图形化。
该工序也与形成上述透光性树脂层60的工序同样，由于使用以彩色滤光器44、46和48作为掩膜的背面曝光，在各个彩色滤光器的间隙的透光性树脂部58上，自由整合地形成第一遮光部52，在彩色滤光器和第一遮光部52之间，不形成间隙。在本实施方式中，第一遮光部52的膜厚设为1.0μm。
在第一遮光部52形成后，可在例如200℃左右的温度下进行后焙烘。通过后焙烘，第一遮光部52热变形(热下垂)，可使彩色滤光器和第一遮光部52整合。即，可使彩色滤光器的上面和第一遮光部52的上面上形成的面更平坦。另外，使第一遮光部52完全硬化，使第一遮光部52能够稳定。与彩色滤光器的制造情况不同，在后焙烘工序前，不进行后的曝光工序，以便通过后焙烘工序，使第一遮光部52热变形。
在图2和图3中，表示了彩色滤光器44、46和48的截面形状为矩形的情况，彩色滤光器44、46和48的截面形状不是仅限于矩形。例如，图6(a)所示的正锥形，(b)所示的倒锥形也可以。彩色滤光器的截面形状可考虑上述后焙烘引起的第一遮光部52的热变形等，适当进行选择以便可以更减小彩色滤光器和遮光部的段差。
如上，就形成了包含配置在彩色滤光器的间隙中的透光性树脂部58上的第一遮光部52的遮光层54。
之后，在彩色滤光器层50和遮光层54上，利用众所周知的方法，形成反电极(例如利用ITO形成)，制造彩色滤光器基板40。
采用上述制造方法，可在彩色滤光器基板的显示区域上，制作配置了彩色滤光器44、46、48、透光性树脂部58和第一遮光部52的彩色滤光器基板。
采用上述的制造方法，可以在彩色滤光器基板的显示区域和画框区域上形成第一遮光部52。由于彩色滤光器基板的画框区域需要比显示区域的像素之间更高的遮光性，因此，如果在画框区域形成的遮光部的膜厚比显示区域的第一遮光部52的大，那么就可以有效地遮蔽画框区域。
以下，说明利用在显示区域形成第一遮光部52用的黑色感光性树脂膜52R，在显示区域形成第一遮光部52的同时，在画框区域上形成比第一遮光部52的膜厚大的第二遮光部53的方法。图4(a)～(c)为与图1的4A-4A′对应的截面图。
如图2(a)～(d)，图3(a)和(b)所示，在彩色滤光器基板的显示区域上，形成彩色滤光器44、46、48和透光性树脂部58后，形成黑色感光性树脂膜52R。彩色滤光器使用的是具有上述表1所示的膜厚和色度。黑感光性树脂膜52R，覆盖在显示区域形成的彩色滤光器44，46，48和透光性树脂部58，并且延伸至透明基板42的画框区域。在黑色感光性树脂膜52R上，使用与彩色滤光器层相等的膜厚(2μm)。关于黑色感光性树脂膜52R的膜厚的选择，在后面说明。在形成黑色感光性树脂膜52R后，以彩色滤光器层54作为掩膜，从透明基板42的背面，利用通过透明基板42的光，使显示区域和画框区域的黑色感光性树脂膜52R曝光(第一曝光工序)。这时，黑色感光性树脂膜52R中，与曝光区域对应的区域里，只是规定厚度的下层部分有选择地硬化。在图4(a)中，表示黑感光性树脂膜52R的下层部52Ra为硬化部分。在本实施方式中，占黑色感光性树脂膜52R的全部膜厚中的一半(膜厚为1.0μm)的下层部分硬化。
下面，如图4(b)所示，通过使用例如掩膜64，从透明基板42的上面曝光，可有选择地使画框区域的黑色感光性树脂膜52R中的规定区域曝光(第二曝光工序)，通过该曝光工序，在与黑色感光性树脂膜52R中的曝光对应的部分上，使在上述图4(a)所示的背面曝光工序中几乎未硬化状态的上层部分52Rb硬化，使画框区域的规定部分上的黑色感光性树脂52R在全部膜厚范围内硬化。这里，所谓几乎未硬化状态包括从利用显像实质上可除去程度的硬化状态，到完全未硬化状态。在本实施方式中，是使黑色感光性树脂膜52R的全部膜厚2.0μm硬化。另外，利用上述第二曝光工序，虽然使画框区域和显示区域间的边界和掩膜64的端部一致是理想的，但由于必需要有校准余量，所以掩膜64的端部配置在偏离画框区域和显示区域的边界的显示区域或画框区域一侧上。但是，如图4(b)所示，优选掩膜64的端部配置在离开上述边界的画框区域侧，当将掩膜64的端部配置在从上述边界错开的显示区域上时，由于最终在彩色滤光器上形成由黑色感光性树脂膜52R构成的凸部，出现段差，所以是不理想的。
在图4(a)和(b)所示的第二次曝光工序后，使黑色感光性树脂膜52R显像。画框区域中的规定区域上存在的黑色感光性树脂膜52R的部分，即由第二曝光工序曝光的部分，在全部膜厚范围内硬化，相反，黑色感光性树脂52R的其他部分的上层部分几乎是未硬化的状态。因此，通过除去显像造成的几乎未硬化状态的黑色感光性树脂52R的部分，可以如图4(c)所示，在显示区域形成第一遮光部52，同时，在画框区域形成比第一遮光部52厚的第二遮光部53。
在本实施方式中，表示了黑色感光性树脂膜52所使用的膜厚与彩色滤光器的膜厚相等的情况。另外，在黑色感光性树脂膜52R的一个表面曝光的情况下，使用了离开曝光面1.0μm厚的部分(黑色感光性树脂膜52R的膜厚的一半)硬化的黑色感光性树脂膜52R。采用该黑色感光性树脂膜52R，通过将黑色感光性树脂膜52R中，设在画框区域中的规定部分有选择地从膜的两面曝光，使全部膜厚硬化，同时，通过从膜的一个面使设在显示区域中的部分曝光，使全部膜厚的一半硬化。结果，设在画框区域的所定区域中的第二遮光部53的膜厚为2μm，配置在显示区域的第一遮光部52的膜厚为1μm。如上所述，在本实施方式中，通过有选择地在黑色感光性树脂膜52R的规定区域上进行第二次曝光工序，经过一连串的制造工序，使用共黑色感光性树脂膜52R，在显示区域制造第一遮光部52的同时，可在画框区域中，制造膜厚比第一遮光部52大的第二遮光部53。
另外，在以上所述中，表示了如下情况，即，利用第一曝光工序，与显示区域一起，使画框区域的黑色感光性树脂膜52R曝光，在有选择地使黑色感光性树脂膜52R的下层部分52Ra硬化后(图4(a))，利用第二曝光工序，通过使位于画框区域的至少一部分的黑色感光性树脂52R的下层部分52Ra上的上层部分52Rb硬化，在画框区域中制造第二遮光部53。但本实施方式不仅限于此，根据需要，曝光条件和黑色感光性树脂的膜厚和种类等可以变更。
以下，参照图5(a)～(c)，说明上述制造工序的改变例子。图5(a)～(c)仅仅有选择地表示彩色滤光器基板的画框区域和其周边的显示区域的截面图。
例如，如图5(a)所示，利用第一曝光工序，使用背面曝光用的掩膜65，有选择地对画框区域进行遮光，同时也可以通过背面曝光使显示区域曝光。利用第一曝光工序，可以有选择地使画框区域中的黑色感光性树脂52R中，配置在与曝光区域对应的部分上的，规定厚度的下层部分52Rc硬化。
另外，由于需要校准余量，掩膜65的端部配置在偏离画框区域和显示区域边界的画框区域侧或显示区域侧。在彩色滤光器的横向宽度比背面曝光的校准余量大的情况下，将掩膜65的端部配置在偏离上述边界的显示区域侧，实质上不在画框区域中设置背面曝光区域也可以。然而，如果将掩膜65的端部配置在偏离上述边界的显示区域侧，使得在第一曝光工序后进行的，借助通过掩膜64，从基板的上面曝光(第二曝光工序)而硬化的黑色感光性树脂膜52R的区域，和邻近画框区域的彩色滤光器之间不形成间隙，那么在设在显示区域和画框区域的边界附近的彩色滤光器的表面上，最终，会形成由黑色感光性树脂膜52R构成的凸部。为了避免在显示区域上形成上述凸部，如图5(a)所示，优选将掩膜65的端部配置在偏离画框区域和显示区域的边界的画框区域侧。
下面，与上述图4(b)同样，利用掩膜64，从基板42的上面，使画框区域的黑色感光性树脂膜曝光。如图5(a)所示，在第一曝光工序中，将掩膜65的端部配置在偏离画框区域和显示区域的边界的画框区域侧时，由于需要掩膜的校准余量，因此，如图5(b)所示，在第二曝光工序中，使存在于第一曝光工序中曝光的黑色感光性树脂膜的下层部分52Rc上的上层部分52Rd曝光。
结果，如图5(b)所示，在第一曝光工序中，遮光区域的黑色感光性树脂膜52Re、和下层部分52Rc上的上层部分52Rd硬化。这时，在第一曝光工序中遮光区域的黑色感光性树脂膜52Re，只在第二曝光工序中曝光，其至少靠近表面的部分在以后的显像工序中达到不能除去程度地硬化。
下面，与上述相同，通过使黑色感光性树脂膜52R显像，除去黑色感光性树脂膜52R的未硬化部分。之后，根据需要，也可进行后焙烘。
经过上述工序，如图5(c)所示，得到彩色滤光器基板，它在画框区域形成的第二遮光部53比在显示区域形成的第一遮光部52厚。
以上，参照图5所述，具有如下优点，即，如果将表面曝光用的掩膜64和背面曝光用的掩膜65一起使用，就可以控制第二遮光部53的端部53E的位置。因此，采用上述方法，可以高精度地形成控制板的制造过程和设计所希望的图形边缘的位置。
选择配置在第一遮光部52的下层的透光性树脂58使透光性树脂部58和第一遮光部52的高度之和，与彩色滤光器的膜厚相等。通过将透过性树脂部分58配置在第一遮光部52的下层，配置在显示区域中的第一遮光部52的上面和彩色滤光器的上面，形成平坦的表面。另外，由于配置在画框区域的第二遮光部53的上面的高度，与配置在显示区域的彩色滤光器的上面的高度大致相等，因此可以抑制从彩色滤光器基板的显示区域至画框区域上，在彩色滤光器层和遮光层之间形成段差。
在形成透光性树脂层的现有的彩色滤光器基板的制造方法(图9)中，在使用膜厚为2μm的黑色感光性树脂膜52R，在显示区域的彩色滤光器和画框区域之间，形成遮光部的情况下，为了使配置在显示区域的彩色滤光器之间的第一遮光部52c硬化，必需从基板的上面进行曝光(图7)。由于该曝光不是如背面曝光那样地自己整合的曝光，要使用例如掩膜来进行，必需要有校准余量，所以，如图7所示，在第一遮光部52c和彩色滤光器44、46、48之间形成段差66。
相反，在本实施方式中，由于将透光性树脂部58配置在显示区域的彩色滤光器44、46、48之间的第一遮光部52的下面，只用一次背面曝光，就可使第一遮光部52硬化，因此可防止在第一遮光部52和彩色滤光器44、46、48之间形成段差。
在上述说明中，表示了使用干膜法形成彩色滤光器层，遮光层和透光性树脂层的情况，使用旋转涂层法和隙缝涂层法形成这些层也可以。然而，干膜法与使用液状的感光材料的旋转涂层法和隙缝涂层法比较，由于具有可形成更均匀的膜厚层的优点。因此适合于使用在本发明中。在本发明中，特别优选使用干膜法形成至少是遮光层54和透光性树脂层60。干膜法具有材料的成品率高，制造成本低的优点。
在形成彩色滤光器层、遮光层和透光性树脂层时，也可将两种以上不同的方法组合(例如，用干膜法形成彩色滤光器层和遮光层，利用旋转涂层法形成透光性树脂层)，而使用共同的方法具有可使制造方法简单的优点。因此，优选如上所述，彩色滤光器层、遮光层和透光性树脂层全部用干膜法形成。
在使用旋转涂层法时，利用旋转器涂敷感光性树脂，该感光性树脂使所希望颜色的颜料分散，干燥后，通过使所得到的感光性树脂膜曝光和显像，在玻璃基板上形成具有所希望形状的层。
产业上利用的可能性本发明可适用于在液晶显像装置、EL显示装置和等离子显示装置等显示装置中使用的彩色滤光器基板及其制造方法。
权利要求
1.一种彩色滤光器基板，其特征在于，具有透明基板；彩色滤光器层，设置在所述透明基板上，具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器；透光性树脂层，具有多个透光性树脂部，该透光性树脂部分别有选择地配置在所述多个彩色滤光器的间隙中；和遮光层，具有多个第一遮光部，该第一遮光部分别形成在所述多个透光性树脂部之上。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光器基板，其特征在于，具有显示区域和设在所述显示区域周围的画框区域，所述遮光层还具有厚度大于所述多个第一遮光部的第二遮光部，所述显示区域中配置所述多个第一遮光部、所述多个彩色滤光器和所述多个透光性树脂部，所述画框区域中配置所述第二遮光部。
3.根据权利要求2所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述第二遮光部的膜厚比所述第一遮光部的膜厚大，且在所述彩色滤光器层的膜厚以下。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述多个彩色滤光器包括颜色互不相同的第一彩色滤光器和第二彩色滤光器。
5.根据权利要求4所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述多个彩色滤光器还包括颜色与所述第一彩色滤光器和所述第二彩色滤光器不同的第三彩色滤光器。
6.根据权利要求5所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述第一彩色滤光器、所述第二彩色滤光器和第三彩色滤光器分别为红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器中的任何一个。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述多个彩色滤光器的截面分别具有正锥形状或倒锥形状。
8.根据权利要求1～6中任何一项所述的彩色滤光器基板，其特征在于，所述多个彩色滤光器的截面分别具有矩形形状。
9.一种彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明基板上，形成具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器的彩色滤光器层的工序；形成感光性树脂膜以覆盖所述彩色滤光器层的工序；将所述多个彩色滤光器作为掩膜，从所述透明基板的背面，利用通过所述透明基板的光，使所述感光性树脂膜曝光的工序；和通过使所述曝光的感光性树脂膜显像，形成具有有选择地配置在所述多个彩色滤光器的所述间隙中的多个透光性树脂部的透光性树脂层的工序。
10.一种彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明基板上，形成具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器的彩色滤光器层的工序；形成具有有选择地配置在所述多个彩色滤光器的间隙中的多个透光树脂部的透光性树脂层的工序；和形成具有分别在所述多个透光性树脂部上形成的第一黑色树脂部的黑色树脂层的工序。
11.根据权利要求10所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，形成具有所述多个透光性树脂部的所述透光性树脂层的工序包括下列工序形成感光性树脂膜，以覆盖所述彩色滤光器层的工序；将所述多个彩色滤光器作为掩膜，从所述透明基板的背面，利用通过所述透明基板的光，使所述感光性树脂膜曝光的工序；和使所述曝光的感光性树脂膜显像的工序。
12.根据权利要求11所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，形成所述多个第一黑色树脂部的工序包括下列工序形成黑色感光性树脂膜以覆盖所述彩色滤光器层和所述透光性树脂层的工序；将所述多个彩色滤光器作为掩膜，从所述透明基板的背面，利用通过所述透明基板的光，使所述黑色感光性树脂膜曝光的工序；和使所述曝光的黑色感光性树脂膜显像的工序。
13.根据权利要求10～12中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述多个第一黑色树脂部和所述多个彩色滤光器的上面形成有实质上平坦的面。
14.根据权利要求10～13中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，形成所述黑色树脂层的工序包含在所述显像工序后，进行后焙烘的工序；在所述后焙烘工序中，通过使所述多个第一黑色树脂部热下垂，使所述多个第一黑色树脂部和所述多个彩色滤光器整合。
15.根据权利要求10～14中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，形成所述彩色滤光器层的工序包括下列工序在所述透明基板上，形成彩色感光性树脂膜的工序；通过掩膜使所述彩色感光性树脂膜曝光后，利用显像，进行图形化的工序；使被图形化的所述彩色感光性树脂膜全面曝光的工序；和在所述全面曝光工序后，进行后焙烘的工序。
16.根据权利要求10～15中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述彩色滤光器基板具有显示区域和设在所述显示区域周围的画框区域，形成所述彩色滤光器层的工序包含在所述显示区域中形成所述多个彩色滤光器的工序，形成所述透光性树脂层的工序包含在所述显示区域中形成所述多个透光性树脂部的工序，形成所述黑色树脂层的工序包括下列工序覆盖在所述显示区域中形成的所述多个彩色滤光器和所述多个透光性树脂部，并且，形成延伸至所述透明基板的所述画框区域上的所述黑色滤光器树脂膜的工序；将所述彩色滤光器层作为掩膜，从所述透明基板的背面，利用通过所述透明基板的光，使至少所述显示区域的所述黑色感光性树脂膜曝光的第一曝光工序；有选择地从所述透明基板的上面，使所述画框区域的所述黑色感光性树脂膜的至少一部分曝光的第二曝光工序；和在所述第一和第二曝光工序后，通过使所述黑色感光性树脂显像，在所述显示区域中形成所述多个第一黑色树脂部，同时，在所述画框区域中，形成比所述多个第一黑色树脂部厚的第二黑树脂部的工序。
17.根据权利要求16所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述黑色感光性树脂膜的厚度设定成在所述彩色滤光器层的厚度以下；所述第一曝光工序是有选择地使所述显示区域的所述黑色感光性树脂膜的规定厚度的下层部分硬化的工序；所述第二曝光工序是使所述画框区域的所述黑色感光性树脂膜硬化的工序。
18.根据权利要求16或17所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述第一曝光工序包含与所述显示区域一起，使所述画框区域的所述黑色感光性树脂曝光工序。
19.根据权利要求18所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述黑色感光性树脂膜的厚度设定成在所述彩色滤光器层的厚度以下；所述第一曝光工序是有选择地使所述黑色感光性树脂膜的规定厚度的下层部分硬化的工序；所述第二曝光工序是使位于所述画框区域的所述至少一部分的所述黑色感光性树脂膜的所述下层上的上层部分硬化的工序。
20.根据权利要求10～19中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，设定所述透光性树脂部的厚度，使所述透光性树脂部的厚度和所述黑色感光性树脂膜的所述下层部分的规定厚度之和，与所述彩色滤光器层的厚度大致相等，形成所述黑色树脂的工序包含在形成所述多个第一黑色树脂部的同时，在所述画框区域中，形成厚度比所述的第一黑色树脂部的厚度大，而且在所述彩色滤光器层的厚度以下的第二黑色树脂部的工序。
21.根据权利要求10～20中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述彩色滤光器层、所述黑色树脂层和所述透光性树脂层，用旋转涂层法，干膜法或隙缝涂层法形成。
22.根据权利要求10～21中任何一项所述的彩色滤光器基板的制造方法，其特征在于，所述黑色树脂层用干膜法形成。
23.一种显示装置，其特征在于，包括根据权利要求1～8中任何一项所述的彩色滤光器基板。
全文摘要
本发明提供包括具有平坦的上面的彩色滤光器层的彩色滤光器基板及其制造方法。本发明的彩色滤光器基板40包括透明基板；彩色滤光器层50，设置在上述透明基板上，具有配置成相互间存在间隙的多个彩色滤光器；透光性树脂层60，具有多个透光性树脂部58，该透光性树脂部分别有选择地配置在上述多个彩色滤光器的间隙中；和遮光层54，具有多个第一遮光部52，该第一遮光部分别形成在上述多个透光性树脂部之上。
文档编号G02F1/1335GK1550841SQ20041003473
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月9日 优先权日2003年5月9日
发明者津幡俊英, 德田刚 申请人:夏普株式会社