JP2000214318A - カラ―フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明電極の成膜・配線などの一連のパネル製造
プロセスに於いても、カラーフィルタとして分光透過率
の低下が発生せず、且つ透明電極の電気抵抗値が変化す
るなどの欠陥が生じない、信頼性の優れたカラーフィル
タ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】基板１０と、基板上に形成されたオーバー
コート層間に色素層１１が規則的に配置されたカラーフ
ィルタにおいて、該オーバーコート層がＰｂＯ５０〜６
５重量％、ＳｉＯ₂ ２５〜３５重量％を含有する低融点
ガラス層１２及びＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔ
ａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｙ₂ Ｏ ₃ 、ＬｉＯ₂
またはこれらの複合酸化物から形成されている絶縁性金
属酸化物層１３とを順次積層したものであって、該色素
層を被覆していることを特徴とするカラーフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマディスプレ
イやエレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィール
ドエミッションディスプレイ、液晶ディスプレイなどの
各種表示装置や固体撮像素子に設けられ、反射率低減、
色合成あるいは色分解などのために用いられるカラーフ
ィルタ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラー液晶ディスプレイでは、
カラー表示を行うためのカラーフィルタが必要であり、
公知の染色法や顔料分散法等の方法で作成されたカラー
フィルタが用いられている。これは有機染料や有機顔料
を用いて樹脂層を着色してカラーフィルタとするもので
ある。また、プラズマディスプレイにおいても、映像を
表示した際のコントラスト向上のためにカラーフィルタ
を用いることが提案されている。このように、いくつか
の電子ディスプレイデバイスではカラー表示や画質向上
のためにカラーフィルタが不可欠となっている。

【０００３】ところで、プラズマディスプレイの場合、
その作製プロセスには約４５０〜６００℃ので焼成する
条件が含まれている。もし、液晶ディスプレイ用カラー
フィルタをプラズマディスプレイ用カラーフィルタに流
用すると、これを構成する有機染料、有機顔料、樹脂バ
インダーが、こうした作製プロセスにおいて燃焼あるい
は分解反応してしまい、カラーフィルタとしての特性が
得られなくなってしまう。

【０００４】この問題の解決方法として、耐熱性の無機
顔料を基板上へ形成したものをカラーフィルタとして用
いることが提案されている。これは、無機顔料を適当な
バインダ樹脂および溶剤と混合したペーストを、所定の
基板にスクリーン印刷等の方法で所定の位置にパターニ
ングし、しかるのち焼成することによりバインダ樹脂及
び溶剤の除去を行い、無機顔料フィルタを得るものであ
る。この場合、このカラーフィルタは無機材料であるこ
とから、プラズマディスプレイ作製にかかわる高温プロ
セスに耐えることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プラズマディスプレイ
やエレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールド
エミッションディスプレイなどにカラーフィルタを用い
る場合、点灯させる画素の走査や維持を目的に透明電極
が、各々のパネル構造に応じて、カラーフィルタ上部あ
るいは下部に配線される。特に駆動電圧マージンの影響
を重視する場合は、透明電極がカラーフィルタ上部に形
成されることになる。従って、表示装置を正常に動作さ
せるには、透明電極は一様な電気特性を有し且つ断線や
ピンホールを発生させないことが肝要である。

【０００６】こうした要求を満たすために透明電極は色
素層上に直接形成せずに、ガラスのオーバーコート層を
設けた後、その上部に形成することが提案されている。
しかしながら、オーバーコートガラス材料には低融点ガ
ラスフリットを用いなければならず、微粒化してもその
粒径を１０μｍ以下とすることが限度で、焼成・軟化し
てもオーバーコート層自身のピンホールの発生を避けら
れずにいた。

【０００７】また、低融点ガラスフリットはディスプレ
イ製造プロセスに適合できるように基板ガラスのガラス
物性やマッチング性を満足させなければなず、フリット
成分にＰｂＯを導入するなどして軟化点や熱膨張係数を
適宜コントロールしなければならない。

【０００８】しかしながらこうした低融点ガラス層をオ
ーバーコートとして色素上に形成したカラーフィルタ
は、パネル化工程で上部に透明電極を配線すると、ディ
スプレイ製造の加熱プロセスにおいて、透明電極と低融
点ガラス層間とで相互作用し電極の電気抵抗値の上昇や
オーバーコート層表面形状が変化（シワ、クラック等）
するといった問題もまた同時に抱えていた。

【０００９】従って本発明は、前述した従来の課題を解
決するためになされたものであり、その目的はカラーフ
ィルタ用基板ガラスにマッチングできる低融点ガラス層
を提供し、ディスプレイ製造プロセスに適合させピンホ
ールやクラックが生じるといった問題を解決し、パネル
表示品位を維持できるカラーフィルタおよびその製造方
法を提供するものである。

【００１０】また他の目的は、パネル組立各工程を経て
も配線電極の電気抵抗値の上昇や低融点ガラス層の表面
形状の変化（シワ、クラック等）が生じるといった問題
も解決し、高い信頼性を有した高品質な表示特性を実現
できるカラーフィルタ及びその製造方法を提供するもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるカラーフィルタは、基板と、基
板上に形成されたオーバーコート層間に色素層が規則的
に配置されたカラーフィルタにおいて、該オーバーコー
ト層がＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ₂ ２５〜３５重
量％を含有する低融点ガラス層及びＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ
Ｎ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、
Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＬｉＯ₂ またはこれらの複合酸化物から形成
されている絶縁性金属酸化物層とを順次積層したもので
あって、該色素層を被覆していることを特徴とするカラ
ーフィルタである。

【００１２】また、本発明によるカラーフィルタの製造
方法は、基板上の色素層が無機顔料とバインダー樹脂及
び溶剤とから構成される色素ペーストを用いて基板上の
所定の位置に規則的に規則的に形成される工程と、焼成
を行なって色素層中の有機成分の除去を行なう工程と、
粒径１０μｍ以下の低融点ガラスフリットとバインダー
樹脂及び溶剤とから構成される低融点ガラスペーストを
用いて、色素層上と基板上の全面を覆うように低融点ガ
ラス層を形成する工程と、次いで焼成を行なって低融点
ガラス層中の有機成分の除去と低融点ガラスフリットの
軟化を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法
である。

【００１３】また、本発明によるカラーフィルタの製造
方法は、焼成により低融点ガラス層中の有機成分の除去
と低融点ガラスフリットの軟化を行った工程の後、光透
過性を有する絶縁性金属属酸化物層を積層形成すること
を特徴とするカラーフィルタの製造方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面を用いて実
施の形態を説明する。図１は本発明によるカラーフィル
タの実施の形態を説明する断面図であり図に示されるよ
うにガラス基板１０と所定位置にパターニングされて規
則的に配置された各色の色素層１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ
と、これを覆う光透過性の低融点ガラス層１２及び光透
過性の絶縁性金属酸化物層１３が順次積層して構成され
る。

【００１５】基板は、通常のカラーフィルタに使用され
るものが適用でき、ソーダライムガラスやまた、ホウケ
イ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス等の耐熱性無アル
カリ板ガラスなどを用いることができる。

【００１６】色素層１１は、無機顔料とバインダー樹脂
及び溶剤とから構成される無機顔料ペーストを用いて基
板上の所定の位置に規則的に形成し、この後焼成が施さ
れる。

【００１７】無機顔料としては、例えば赤色顔料として
Ｆｅ₂ Ｏ₃ を、緑色顔料としてはＴｉＯ₂ −ＣｏＯ−Ｎ
ｉＯ−ＺｎＯ、ＣｏＯ−ＣｒＯ−ＴｉＯ₂ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、青色顔料とてはＣｏＯ−Ａｌ₂ Ｏ_3-ＣｒＯ、Ｃ
ｏＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 等を用いることができ、この他、用途
によっては、黄色、ブラウン、ブラック等の顔料が用い
られる。

【００１８】バインダー樹脂としては、焼成により、有
機物を除去できる組成であることが重要である。特に、
酸素導入量の限られた雰囲気中において分解することが
必要で、焼成後に炭素質等を残留させてはならない。従
って、アクリル酸アルキル、ポリアクリル酸アルキル、
又はメタクリル酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキ
ル、又はその各種共重合体のようなアクリル系共重合体
や水酸基の一部または全部が炭素数１乃至３の炭化水素
残基でエーテル化されたセルロース化合物をバインダー
樹脂として用いる。

【００１９】有機溶剤としては、不活性液体の有機溶媒
が使用でき、沸点は１００〜３５０℃の範囲であること
が好ましい。このために適当な溶媒としては、シクロヘ
キサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ンのようなケトン類、α又はβテルピノールのようなテ
ルペン又はケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカル
ビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキサメチ
レン、グリコール、及び高沸点のアルコール及びアルコ
ールエステルのような他の溶媒との混合物である。これ
らの溶剤は、各種塗工方式について所望の粘度及び揮発
性要件を得るために、適宜選択して使用する。

【００２０】ガラス基板上に規則的に色素層を形成する
ための方法としては、前記無機顔料とバインダー樹脂及
び溶剤とから構成される色素ペーストで印刷法やフォト
リソグラフィー法等を行なうことが挙げられる。

【００２１】印刷法の場合、色素ペーストを所定の形状
で開口したスクリーンメッシュを介して押圧塗布し、パ
ターン形成するスクリーン印刷法が挙げられる。この
他、平版オフセット印刷法等など各種印刷方式で行なう
ことも可能である。

【００２２】また、フォトリソグラフィー法では、無機
顔料を適当な感光化性樹脂に混練を行い、得られた色素
ペーストを基板上に塗布し、これを所定のフォトマスク
を用いて露光し、しかる後現像してパターニングを行な
う。

【００２３】低融点ガラスとしては、その組成にＰｂＯ
５０〜６５重量％、ＳｉＯ₂ ２５〜３５重量％を基本構
成として含有しているものを用いる。ＰｂＯ５０重量％
以下であるとガラスの軟化点が高くなり、高い焼成温度
工程が必要となる。このため用いる基板によっては、歪
みや変形が生じてしまい、選定できる基板に制約を受け
てしまう。またＰｂＯ６５重量％以上では、ガラス化が
困難になる傾向が認められる。

【００２４】一方、ＳｉＯ₂ ２５重量％以下では、強度
や耐酸性が低下する傾向があり、特に電極配線のエッチ
ング工程で耐薬品性の低下や剥離が生じやすくなる。ま
た、ＳｉＯ₂ ３５重量％以上ではガラスフリットの軟化
点が高くなり、失透やピンホールが残り易くなる傾向が
認められる。

【００２５】こうした、ＰｂＯとＳｉＯ₂ の基本成分の
他にＢａＯ、ＺｎＯ、Ｂ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ或い
はＦ₂ を加えた組成で、ガラスフリットの軟化点、熱膨
張係数を適宜コントロールして用いることができる。

【００２６】低融点ガラスペーストとして用いられるバ
インダー樹脂としては、焼成により、有機物を除去でき
る組成であることが重要である。特に、酸素導入量の限
られた雰囲気中において分解することが必要で、焼成後
に炭素質等を残留させてはならない。従って、アクリル
酸アルキル、ポリアクリル酸アルキル、又はメタクリル
酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキル、又はその各種
共重合体のようなアクリル系共重合体や水酸基の一部ま
たは全部が炭素数１乃至３の炭化水素残基でエーテル化
されたセルロース化合物をバインダー樹脂として用い
る。

【００２７】有機溶剤としては、不活性液体の有機溶媒
が使用でき、沸点は１００〜３５０℃の範囲であること
が好ましい。このために適当な溶媒としては、シクロヘ
キサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ンのようなケトン類、α又はβテルピノールのようなテ
ルペン、又はケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカ
ルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキサメ
チレン、グリコール、及び高沸点のアルコール及びアル
コールエステルのような他の溶媒との混合物である。こ
れらの溶剤は、各種塗工方式について所望の粘度及び揮
発性要件を得るために、適宜選択して使用する。

【００２８】色素層が形成された基板上に低融点ガラス
層を形成するために、粒径１０μｍ以下の低融点ガラス
フリットとバインダー樹脂及び溶剤から構成される低融
点ガラスペーストを用いてスクリーン印刷法やディップ
コーティング法、スピンコーティング法等により塗布す
ることができる。ガラスフリット粒径は、１０μｍ以上
になると焼成工程による軟化を行なっても表面平滑性が
得られ難くなる傾向があることから上記サイズ以下であ
ることが好ましい。

【００２９】光透過性の絶縁性金属酸化物層としては、
ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ
₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｙ₂ Ｏ₃ 及びこれらの複合酸化物から
形成されているものを用いる。

【００３０】光透過性の絶縁性金属酸化物層の形成方法
としては、薄膜形成用原料を真空中で加熱してその昇華
物を低融点ガラス層上に堆積させる電子線蒸着法、スパ
ッタリング法、化学気相成長法などの気相法が挙げられ
る。この他、有機溶剤に可溶な有機金属化合物を用い、
この溶液を低融点ガラス層上に塗布し、後に熱分解ある
いは酸化することによって絶縁性金属酸化物膜を皮膜形
成する液相法などが挙げられる。

【００３１】気相法においては、物理的に膜成分を気相
に移すもので、アルゴンなどの不活性ガスや酸素などの
反応性ガスを適宜導入し、絶縁性金属酸化物用原料表面
から塗膜成分を放出させ低融点ガラス層上に光透過性を
有する絶縁性金属酸化物層を制御良く堆積させることが
できる。

【００３２】液相法においては、塗布及び熱分解で粉末
化を起こさずに均一な膜を形成できる原料として金属有
機酸塩、金属アルコキシド、およびキレート化合物など
が知られている。これらの化合物はいずれも金属が酸素
原子を介してアルキル基と結合した構造を持ち、熱分解
した後金属酸化物が生成する。

【００３３】有機金属化合物の金属元素は、シリコン、
アルミナ、タンタル、チタン、ニオブ、イットリュウ
ム、及びリチウムの少なくとも１種類を用いている。

【００３４】これらの出発原料を適当な溶媒に溶解し、
浸漬法、ドクターブレード法、スピンコート法などによ
り塗布する。この後焼成を行い、熱分解及び酸化するこ
とにって絶縁性金属酸化物膜を皮膜形成する。

【００３５】この他、粒径〜５０ｎｍ程度の金属コロイ
ド類を液状に調整した金属コロイド溶液を塗布・乾燥し
て金属コロイド溶液の含水ゲル塗膜を得た後、焼成を行
い金属酸化物を得る事もできる。

【００３６】以上のようにして色素層、低融点ガラス層
の形成毎、或いは色素層から低融点ガラス層、絶縁性金
属酸化物層まで形成した後一括焼成して有機成分の除去
と低融点ガラスの軟化及び絶縁性金属酸化物層の焼結を
行なうことも可能である。後者における方法で一括して
焼成を行なう場合、カラーフィルタ製造工程が簡略化さ
れ、製造時間の短縮や製造コストの削減を図ることが可
能となる。

【００３７】本発明のカラーフィルタの構造は、基板上
に色素層、光透過性の低融点ガラス層、光透過性の絶縁
性金属酸化物が順次積層形成させるものである。従来の
カラーフィルタでは、ディスプレイ製造工程で低融点ガ
ラス層上部に透明電極（ＩＴＯ：酸化インジウムスズ）
を成膜し配線していたため加熱処理工程を経ると、低融
点ガラス層の酸化鉛（ＰｂＯ）成分と透明電極のＩｎ₂
Ｏ₃ 或いはＳｎＯ₂ 成分とが相互に反応し、電極抵抗値
の上昇を引き起こした。また、この反応過程では、低融
点ガラス層表面形状の変形（シワ、クラック）を同時に
誘発するものであった。この問題を回避するために、低
融点ガラス層上に形成できるＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｙ₂ Ｏ₃
及びこれらの複合酸化物から形成される光透過性の絶縁
性金属酸化物層を見出し、本発明を実現させるに至っ
た。

【００３８】

【実施例】以下に本発明のカラーフィルタとカラーフィ
ルタの製造方法について、一実施例を挙げ、各段階の状
態を模式的に示す図面を参照しながら説明する。説明に
於ける使用材料、および温度、時間などの材料処理条件
は好適な一例を示したもので、説明に用いた図面は本発
明を各構成成分の大きさ、形状、配置関係を概略して示
したものである。

【００３９】＜実施例１＞青色顔料として東洋顔料社製
「コバルトブルーＸ」１００重量部を、バインダー樹脂
としてエチルセルロース（関東化学製）１０重量部及び
α−テルピネオール（関東化学製）４０重量部に混合し
て、これをロールミル分散した青色ペーストを調整し
た。

【００４０】この青色ペーストをストライプ状に開口し
たポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて
印刷を行い、低膨張無アルカリガラス基板１０上（熱膨
張係数４８×１０^-7）に線幅１５０μｍ、ピッチ２２０
μｍ、膜厚８μｍのストライプパターンの色素層１１Ｂ
を印刷形成した（図２参照）。

【００４１】以下同様に、緑色顔料として日本電工社製
「ＮＤ−８０１」を用い、また赤色顔料としてＢＡＳＦ
社製「シコトランスレッドＬ−２８１７」を用いてバイ
ンダー樹脂と共に分散・ペースト化し、スクリーン版の
位置あわせを行って、所定の位置に緑色ストライプの色
素層１１Ｇと赤色ストライプの色素層１１Ｒを印刷した
（図３参照）。共に線幅１５０μｍ、膜厚８μｍであっ
た。

【００４２】この後、大気中４２０℃で３０分間の工程
で焼成し、ペースト中の有機成分であるエチルセルロー
ス及びα−テルピネオールを燃焼且つ蒸発させて除去し
た。こうして青、緑、赤各色無機顔料のみからなる色素
層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒをガラス基板１０上に形成し
た。

【００４３】次に、低融点ガラスフリットを以下の手順
で作成した。ガラス原料としてＰｂＯ６２重量％、Ｓｉ
Ｏ₂ ２８重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ５重量％、Ｎａ₂ Ｏ２.
５重量％、Ｆ₂ ２. ５重量％の比率でルツボを用い、１
３００℃で泡がなくなるまで溶融を行なった。こうして
溶融が終了した後、純水中への投入を行い適当な粒度の
ガラス粉末を得た。更に、適当な電解質のミル添加剤を
加え、水と混合してボールミルで粉砕を行なった。こう
して粒径７〜３μｍの粒度分布を有し軟化点５６０℃、
熱膨張係数５３×１０^-7の低融点ガラスフリットを作成
した。

【００４４】また、上記の低融点ガラスフリット１００
重量部をエチルセルロース（関東化学製）２. ５重量
部、２- （- エトキシエトキシ）エタノール２０重量部
に加え、これを３本ロールミルで分散した低融点ガラス
ペーストを調整した。

【００４５】この後、所定の位置に青、緑、赤色ストラ
プパターンの色素層１１が形成されたガラス基板１０上
に、この低融点ガラスペーストをポリエステル３００メ
ッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含むよ
うにベタで塗布した。塗布膜厚は２０μｍであった。

【００４６】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラス層中の有機成分であるエチルセルロース及び２-
（２-エトキシエトキシ) エタノールを燃焼且つ蒸発さ
せて除去し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガ
ラス基板１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１
Ｇ、１１Ｒと低融点ガラス層１２を順次積層させた（図
４参照）。

【００４７】続いて、マグネトロン- スパッタ装置をス
パッタ用ガスにＡｒと酸素とを適当な混合比で導入し低
融点ガラス層１２上に光透過性の絶縁性金属酸化物層と
してＳｉＯ₂ 薄膜を厚さ１０００Åに成膜した。

【００４８】以上の工程によりガラス基板１０上に青、
緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒと低融点ガラ
ス層１２及び光透過性の絶縁性金属酸化物層１３が順次
積層した構造のカラーフィルタを製造した（図１参
照）。

【００４９】こうして得たカラーフィルタを表示装置組
み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させた。カ
ラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚１５０
０Åで製膜し更にアニールを行った。

【００５０】得られたカラーフィルタ基板上のＩＴＯシ
ート抵抗値は、設計していた低抵抗の２０Ω/ □が得ら
れた。また低融点ガラス層の表面形状は、変形（シ
ワ）、変質、クラックなどの問題のない上面平滑で良好
なカラーフィルタ基板を得る事ができた。

【００５１】＜実施例２＞実施例１と同様にして低膨張
無アルカリガラス基板１０上に、スクリーン印刷法によ
り青、緑、赤のペーストを繰り返して印刷を行い線幅１
５０μｍ、膜厚８μｍのストライプ状の色素層１１Ｂ・
１１Ｇ・１１Ｒを形成した。この後酸化雰囲気中にて５
００℃で６０分焼成を行ってカラーフィルタの有機成分
を除去した。

【００５２】この後図４に示すように、所定の位置に
青、緑、赤色ストラプパターンの色素層１１が形成され
たガラス基板１０上に、前記低融点ガラスペーストをポ
リエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて、パ
ターン全域を含むようにベタで塗布した。塗布膜厚は２
０μｍであった。

【００５３】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラスペースト中の有機成分を燃焼且つ蒸発させて除去
し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板
１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ
と低融点ガラス層１２を順次積層させた。

【００５４】続いて、マグネトロン- スパッタ装置をス
パッタ用ガスにＡｒと酸素とを適当な混合比で導入し低
融点ガラス層１２上に光透過性の絶縁性金属酸化物層と
してＳｉＯ₂ 薄膜を厚さ１０００Åに成膜した。

【００５５】以上の工程によりガラス基板１０上に色素
層１１、低融点ガラス層１２及び光透過性の絶縁性金属
酸化物層１３が順次積層した構造のカラーフィルタ基板
を製造した（図１参照）。

【００５６】こうして得たカラーフィルタを表示装置組
み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させた。カ
ラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚１５０
０Åで製膜し更にアニールを行った。

【００５７】得られたカラーフィルタ基板上のＩＴＯシ
ート抵抗値は、設計していた低抵抗の２０Ω/ □が得ら
れた。また低融点ガラス層の表面形状は、変形（シ
ワ）、変質、クラックなどの問題のない上面平滑で良好
なカラーフィルタ基板を得る事ができた。

【００５８】＜実施例３＞実施例１と同様にして低膨張
無アルカリガラス基板１０上に、スクリーン印刷法によ
り青、緑、赤のペーストを繰り返して印刷を行い線幅１
５０μｍ、膜厚８μｍのストライプ状の色素層１１Ｂ・
１１Ｇ・１１Ｒを形成した。この後酸化雰囲気中にて５
００℃で６０分焼成を行ってカラーフィルタの有機成分
を除去した。

【００５９】この後図４に示すように、所定の位置に
青、緑、赤色ストラプパターンの色素層１１が形成され
たガラス基板１０上に、この前記低融点ガラスペースト
をポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用い
て、パターン全域を含むようにベタで塗布した。塗布膜
厚は２０μｍであった。

【００６０】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラスペースト中の有機成分を燃焼且つ蒸発させて除去
し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板
１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ
と低融点ガラス層１２を順次積層させた。

【００６１】続いて、別途コロイド質珪酸とカセイソー
ダとをオートクレープ中で加熱、反応、溶解させて得た
粒子系１０〜２０ｎｍの球状の無水珪酸（ＳｉＯ₂ ）を
水中に固形分比率２０％で分散したコロイド溶液を調整
した。この無水珪酸溶液をスピンコート法によって、低
融点ガラス層１２上に全面に塗布した。この後ゆるやか
に乾燥させコロイド溶液から含水ゲルを経た後、焼成を
行い光透過性の絶縁性金属酸化物層１３として１５００
ÅのＳＩＯ₂ 皮膜を得た。こうしてソーダライムガラス
基板１０上に色素層１１Ｒ・１１Ｇ・１１Ｂと低融点ガ
ラス層１２及び光透過性を有する絶縁性金属酸化物層１
３を順次形成した。

【００６２】以上の工程によりガラス基板上に色素層１
１、低融点ガラス層１２、光透過性の絶縁性金属酸化物
層１３が順次積層した構造のカラーフィルタ基板を製造
した（図１参照）。こうして得たカラーフィルタを表示
装置組み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させ
た。カラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉ
ｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚
１５００Åで製膜し更にアニールを行った。

【００６３】得られたカラーフィルタ基板上のＩＴＯシ
ート抵抗値は、設計していた低抵抗の２０Ω/ □が得ら
れた。また低融点ガラス層の表面形状は、変形（シ
ワ）、変質、クラックなどの問題のない上面平滑で良好
なカラーフィルタ基板を得ることができた。

【００６４】＜実施例４＞実施例１と同様にして低膨張
無アルカリガラス基板１０上に、スクリーン印刷法によ
り青、緑、赤のペーストを繰り返して印刷を行い線幅１
５０μｍ、膜厚８μｍのストライプ状の色素層１１Ｂ・
１１Ｇ・１１Ｒを形成した。この後酸化雰囲気中にて５
００℃で６０分焼成を行ってカラーフィルタの有機成分
を除去した。

【００６５】この後図４に示すように、所定の位置に
青、緑、赤色ストラプパターンの色素層１１が形成され
たガラス基板１０上に、この前記低融点ガラスペースト
をポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用い
て、パターン全域を含むようにベタで塗布した。塗布膜
厚は２０μｍであった。

【００６６】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラスペースト中の有機成分を燃焼且つ蒸発させて除去
し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板
１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ
と低融点ガラス層１２を順次積層させた。

【００６７】次いで、粒子径１０〜２０ｎｍのリチウム
シリケート（ＳｉＯ₂ / ＬｉＯ₂ モル比３. ５）が水中
に固形分比率２０％で分散したコロイド溶液をスピンコ
ート法によって同様に基板全面に塗布した。この後、ゆ
るやかに乾燥させコロイド溶液から含水ゲルを経た後、
焼成を行い光透過性の絶縁性金属酸化物層１３として１
５００Åのリチウムシリケート（ＳｉＯ₂ / ＬｉＯ₂ ）
皮膜を得た。こうしてソーダライムガラス基板１０上に
色素層１１Ｂ・１１Ｇ・１１Ｒと低融点ガラス層１２及
び光透過性を有する絶縁性金属酸化物層１３を順次形成
した。

【００６８】以上の工程によりガラス基板上に色素層１
１、低融点ガラス層１２、光透過性の絶縁性金属酸化物
層１３が順次積層した構造のカラーフィルタ基板を製造
した（図１参照）。こうして得たカラーフィルタを表示
装置組み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させ
た。カラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉ
ｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚
１５００Åで製膜し更にアニールを行った。

【００６９】得られたカラーフィルタ基板上のＩＴＯシ
ート抵抗値は、設計していた低抵抗の２０Ω/ □が得ら
れた。また低融点ガラス層の表面形状は、変形（シ
ワ）、変質、クラックなどの問題のない上面平滑で良好
なカラーフィルタ基板を得ることができた。

【００７０】＜比較例１＞実施例１と同様にして低膨張
無アルカリガラス基板１０上に、スクリーン印刷法によ
り青、緑、赤のペーストを繰り返して印刷を行い線幅１
５０μｍ、膜厚８μｍのストライプ状の色素層１１Ｂ・
１１Ｇ・１１Ｒを形成した。この後酸化雰囲気中にて５
００℃で６０分焼成を行ってカラーフィルタの有機成分
を除去した。

【００７１】この後図４に示すように、所定の位置に
青、緑、赤色ストラプパターンの色素層１１が形成され
たガラス基板１０上に、次いで、ガラス原料としてＰｂ
Ｏ、ＳｉＯ₂ 、Ｂ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｆ₂ から構成され
る平均粒径５μｍの低融点ガラスフリットをバインダー
樹脂としてエチルセルロース（関東化学製）及び有機溶
剤としてα−テルピネオール（関東化学製）と所定の比
率で混練してオーバーコートペーストを調整した。

【００７２】この後、所定の位置に青、緑、赤色ストラ
プパターンの色素層１１が形成されたガラス基板１０上
に、この前記低融点ガラスペーストをポリエステル３０
０メッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含
むようにベタで塗布した。塗布膜厚は２０μｍであっ
た。

【００７３】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラスペースト中の有機成分を燃焼且つ蒸発させて除去
し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板
１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ
と低融点ガラス層１２を順次積層させた。

【００７４】以上の工程によりガラス基板上に色素層１
１、低融点ガラス層１２のみが順次積層されたカラーフ
ィルタ基板を製造した。

【００７５】こうして得たカラーフィルタを表示装置組
み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させた。カ
ラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚１５０
０Åで製膜し更にアニールを行った。

【００７６】得られたカラーフィルタ基板のＩＴＯシー
ト抵抗値は、設計値２０Ω／□に対し３００〜５０００
Ω／□に大きく上昇した。また、低融点ガラス層表面形
状は、全領域にわたって変形（シワ）が発生した。この
表面粗れに起因して表面散乱の増加、透明性の低下しカ
ラーフィルタ分光透過率特性が数十％低下するものとな
った。

【００７７】本比較例では、ＩＴＯ成膜後アニール工程
を経てＩＴＯ抵抗値の上昇と低融点ガラス層の変形が生
じたが、ＩＴＯ成膜工程においてスパッタプラズマ温度
が基板温度を上昇させることに起因して全く同じ問題を
引き起こすことも認められた。

【００７８】＜比較例２＞実施例１と同様にして低膨張
無アルカリガラス基板１０上に、スクリーン印刷法によ
り青、緑、赤のペーストを繰り返して印刷を行い線幅１
５０μｍ、膜厚８μｍのストライプ状の色素層１１Ｂ・
１１Ｇ・１１Ｒを形成した。この後酸化雰囲気中にて５
００℃で６０分焼成を行ってカラーフィルタの有機成分
を除去した。

【００７９】この後図４に示すように、所定の位置に
青、緑、赤色ストラプパターンの色素層１１が形成され
たガラス基板１０上に、次いで、ガラス原料としてＰｂ
Ｏ６７重量％、ＳｉＯ₂ ２３重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ５重量
％、Ｎａ₂ Ｏ２. ５重量％、Ｆ₂２. ５重量％から構成
される平均粒径１３μｍ、軟化点５３０℃、熱膨張係数
６１×１０^-7の低融点ガラスフリットを作成した。この
低融点ガラスフリットをバインダー樹脂としてエチルセ
ルロース（関東化学製）及び有機溶剤としてα−テルピ
ネオール（関東化学製）と所定の比率で混練して低湯点
ガラスペーストを調整した。

【００８０】この後、所定の位置に青、緑、赤色ストラ
プパターンの色素層１１が形成されたガラス基板１０上
に、この前記低融点ガラスペーストをポリエステル３０
０メッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含
むようにベタで塗布した。塗布膜厚は２０μｍであっ
た。

【００８１】次いで、大気中４２０℃で６０分間と５８
０℃で３０分間の連続した工程で焼成を行い、低融点ガ
ラスペースト中の有機成分を燃焼且つ蒸発させて除去
し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板
１０上に青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ
と低融点ガラス層１２を順次積層させた。

【００８２】以上の工程によりガラス基板上に色素層１
１、低融点ガラス層１２のみが順次積層されたカラーフ
ィルタ基板を製造した。しかしながら、こうして得られ
たカラーフィルタ基板は、ガラス基板１０の熱膨張係数
と低融点ガラス層１２の熱膨張係数がマッチング出来て
いない事から、低融点ガラス層にクラックが多数生じて
いた。

【００８３】こうして得たカラーフィルタを表示装置組
み立て工程であるＩＴＯ成膜プロセスへ移行させた。カ
ラーフィルタ基板上面には、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法によって膜厚１５０
０Åで製膜し更にアニールを行った。

【００８４】得られたカラーフィルタ基板のＩＴＯシー
ト抵抗値は、設計値２０Ω／□に対し１０００〜２００
０Ω／□に大きく上昇した。また、低融点ガラス層表面
形状は、全領域にわたって変形（シワ）、が発生し、ク
ラックは更に増加していた。この表面粗れに起因して表
面散乱の増加、透明性の低下しカラーフィルタ分光透過
率特性が数十％低下するものとなった。

【００８５】本実施例及び比較例で実施した条件、また
得られた結果についてまとめて表１に示した。

【００８６】

【表１】

【００８７】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ及びそのカラー
フィルタを製造し得る本発明の製造方法によれば、カラ
ーフィルタが高温焼成や透明電極の配線などの一連のパ
ネル製造プロセスを経ても、透明電極の抵抗値の上昇や
ガラス基板上に対して低融点ガラス層の透明性を低下さ
せることなく維持でき、ディスプレイとしての信頼性を
極めて向上させることが可能となる。

【００８８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの断面図である。

【図２】本発明の一実施例であるカラーフィルタの製造
工程を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例であるカラーフィルタの製造
工程を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例であるカラーフィルタの製造
工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ガラス基板 １１ 色素層 １２ 光透過性の低融点ガラス層 １３ 光透過性の絶縁性金属酸化物層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、基板上に形成されたオーバーコー
   ト層間に色素層が規則的に配置されたカラーフィルタに
   おいて、該オーバーコート層がＰｂＯ５０〜６５重量
   ％、ＳｉＯ₂ ２５〜３５重量％を含有する低融点ガラス
   層及びＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、
   ＴｉＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＬｉＯ₂ またはこれ
   らの複合酸化物から形成されている絶縁性金属酸化物層
   とを順次積層したものであって、該色素層を被覆してい
   ることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 【請求項２】基板上の色素層が無機顔料とバインダー樹
   脂及び溶剤とから構成される色素ペーストを用いて基板
   上の所定の位置に規則的に形成される工程と、焼成を行
   なって色素層中の有機成分の除去を行なう工程と、粒径
   １０μｍ以下の低融点ガラスフリットとバインダー樹脂
   及び溶剤とから構成される低融点ガラスペーストを用い
   て、色素層上と基板上の全面を覆うように低融点ガラス
   層を形成する工程と、次いで焼成を行なって低融点ガラ
   ス層中の有機成分の除去と低融点ガラスフリットの軟化
   を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載のカラーフィルタの製造方
   法において、焼成により低融点ガラス層中の有機成分の
   除去と低融点ガラスフリットの軟化を行った工程の後、
   光透過性を有する絶縁性金属属酸化物層を積層形成する
   ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。