JPH02101404A - カラーフイルタ層の表面平担化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、液晶を挟む２枚の透明基板と、それら透明
基板の一方の基板上、液晶に面する一面に形成されたカ
ラーフィルタ層とを有するカラー液晶パネルにおいて、
前記カラーフィルタ層の表面を有効に平坦化する技術に
関する。

（従来の技術） カラー液晶パネルは、一般に、液晶を光シヤツターとし
、また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色画
素を有するカラーフィルタによって、カラー表示を可能
とした表示装置である。

こうしたカラー液晶パネルにおいて、液晶は２枚の透明
基板の間に挟まれ、また、カラーフィルタ層は、視差に
よる混色の影響をなくすため、液晶に面する側に配置さ
れる。そして、各透明基板には、各々、透明電極が設け
られるが、液晶に対して有効な纒区動電圧を加えるため
、カラーフィルタ層を有する透明基板については、カラ
ーフィルタ層の上に透明電極を設けるのが良い。以上に
ついては、たとえば、特開昭６１−５１１２６号の公報
に記載されている。

また、カラー液晶パネルにおいては、カラーフィルタ層
の表面の凹凸をできるだけ小さくすることが望まれる。

なぜなら、カラーフィルタ層の表面の凹凸、あるいはそ
れに基づく段差は、透明電極のパターニング時に断線を
生じたり、あるいは、液晶の配向不良を生じたりするか
らである。

カラーフィルタ層の表面を平坦化する従来の技術の一つ
が、特開昭６１−１９８１３１号の公報に提案されてい
る。その技術では、カラーフィルタ層の上に、厚さ１〜
２μｍ程度の平坦な有機高分子膜、その上に、１００Ｏ
Ａ程度の無機薄膜゛を順次形成し、その無機薄膜の上に
透明電極を形成するようにしている。すなわち、平坦な
有機高分子膜によって１表面の平坦化を図り、しかもま
た、無機薄膜によって、有機高分子膜の耐エツチング性
、および透明電極の密着性の向上を図っている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の製造方法により構成されたカラー液晶パネルにお
いては、カラーフィルタ層の表面の凹凸、あるいは段差
は、１μｍを越える。たとえば、各色画素の厚さを１μ
ｍ程度と同じにしたとしても、隣接する色画素間の重な
り、また、各色画素間の境界領域を遮光する遮光層と色
画素との重なりなどによって、大きな凹凸が生じる。

こうした大きな凹凸をなくし、表面を平坦化しようとす
る場合、前記従来の技術が示すように、平坦化すべき表
面を有機高分子膜で被う方法は。

かなり効果がある。しかし、この有機高分子膜による方
法では１表面の大きな凹凸、たとえば、１μｍを越える
ような段差を１μｍ程度に低減することはできるが、そ
れをさらに小さくすることは非常に困難である。たとえ
ば、厚さ１μｍ以下のパターンの上に、厚さ１〜２μｍ
のポリイミド等の有機高分子膜を形成したとしても、パ
ターンの段差はほとんど低減されない。

また、前記有機高分子膜上に直接透明電極材料層を形成
する場合には、有機高分子膜と透明電極材料層間で熱応
力が発生し、その影響によって、パターンのエツジ部分
にしわ状のものが生じる現象があり、表面の段差がより
一層大きくなってしまう。特に、比抵抗が小さく、また
、エツチング特性の良好な透明電極材料層を形成するに
は、基板温度をたとえば２００℃というような高温度に
することが必要である。それにより、前記した熱応力に
よるしわ状のものの発生、したがって１表面の段差を大
きくするという問題はきわめて深刻である。

これでは１段差をさらに小さく、たとえば、０．２μｍ
以下にするというような要求に応えることができない。

特に、ＳＴＮ　（スーパーツイストネマチック）タイプ
の液晶パネルでは、平面性が０．２μｍ以下でないと、
コントラストが低下するため、均一な表示が困難である
。

この発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、
カラーフィルタ層の表面の凹凸をより一層有効に低減す
ることができる技術を提供するものである。

（発明の概要） この発明では、カラーフィルタ層の上を透明な有機高分
子膜で被うことによって、まず、カラーフィルタ層の表
面の１μｍを越えるような大きな段差を低減しく第１工
程）、ついで、有機高分子膜の上に、無機絶縁膜を塗布
によって形成することにより、第１工程で低減された表
面の段差をさらに小さくする（第２工程）ようにしてい
る。

すなわち、比較的に厚い膜を形成しやすい有機高分子膜
によって、大きな段差を低減し、その後、小さな段差を
低減する上で有効な塗布による無機絶縁膜によって、小
さな段差をより小さくするようにしている。

これにより、表面の平坦化をより効果的に行なうことが
でき、さらには、上層の無機絶縁膜を２回塗りなどする
ことによって、段差を０．２μｍ以下にすることも可能
である。

（実施例） 第１図（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程図に沿って、この発明
の一実施例を説明する。

透明なガラス板である透明基板１０は、上下２面が互い
に平行で、各面１０ａ、１０ｂが平らである。上面１０
ａが液晶に臨む側であり、その面１０ａに、まず、透過
光を遮断可能な遮光層２０を設ける。この遮光層２０は
、黒色染料を含有したポリイミド樹脂、あるいはクロム
等の金属材料によって形成することができる。

こうした遮光層２０の上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（
Ｂ）の各色画素３０を形成する。各色画素３０は、着色
材を含有したポリイミド材料などを用い、遮光層２０と
同様にフォトリングラフィ技術によって形成する。各色
画素３０は、表示を鮮明にするため、遮光層２０と重な
るように形成し、しかも、１〜２μｍというかなり大き
な厚さである。

したがって、それらの重なり、さらには、パターンのエ
ツジ部分に生じる突起あるいは凹みなどにより、各色画
素３０を形成した後において、表面の段差は１μｍを越
える。

遮光層２０および各色画素３０、すなわち、カラーフィ
ルタ層１００を形成した透明基板１０の上に、まず、透
明な有機高分子膜４０を全体を被うように形成する。こ
の有機高分子膜４ｏとしては、耐熱性の高いポリイミド
が好適であり、スピンコータ、あるいはロールコータで
塗布した後、熱処理によって硬化する。有機高分子膜４
０は、前記１μｍを越えるような段差を１μｍ程度まで
低減する。したがって、有機高分子膜４０自体の厚さは
、１μｍ前後、たとえば０．５〜２μｍ　ニする。なお
、有機高分子膜４０の塗布材料の中にシランカップリン
グ剤などを少量添加することによって、下地との接着性
を高めることが好ましい。

こうした有機高分子膜４０の上を、さらに、無機絶縁膜
５０で被う。この上層の無機絶縁膜５０としては、塗布
−焼成タイプのものを用いる。この塗布−焼成タイプの
ものは、焼成後Ｓｉｎ、が主成分となるもので、その中
には、Ｔｉｅ、やシランカップリング剤、チタンカップ
リング剤、あるいは微量の有機成分が含まれていても良
い。無機絶縁膜５０を形成するための無機コーティング
材料として、たとえば、日本合成ゴム社製のＪＨＲ（商
品名）、あるいは、触媒化成社製のセラメート（商品名
）などがある。無機絶縁膜５ｏは、たとえばスピンコー
タで塗布した後、２００℃で１時間程度の熱処理によっ
て焼成する。このようにして得る無機絶縁膜５０は、下
層の有機高分子膜４０の表面の凹凸、つまり、１μｍ程
度の段差をより小さくするもので、その厚さは０．５〜
１μｍ程度である。凹凸を小さくする意味から、無機絶
縁膜５０の厚さは少なくとも０．５μｍは必要である。

無機絶縁膜５０を塗布法で被覆することによって、表面
の凹凸は０．５μｍあるいはそれ以下になり、特に、段
差部分の形状が非常になだらかになる。

こうして平坦化した表面に、ＩＴＯ等の無機系の透明電
極材料層６０をスパッタリングで１０００Ａ程度の厚さ
に成膜した。その際の基板温度は、約２００℃であった
。第２図（Ａ）の線ａは、透明電極材料層６０を形成し
た後における表面粗さを示す図であり、同図（Ｂ）のも
のに比べて表面が平坦になっていることが理解されるで
あろう。

このため、透明電極材料層６０に対して、良好なエツチ
ングを行なうことができた。

なお、（Ｂ）の線すは、従来のように、−層の有機高分
子膜の上に直接透明電極材料層６０を形成した場合の表
面粗さを示している。ここで、表面の段差が激しい部分
において、有機高分子膜および透明電極材料層が変形し
て飛び出す部分Ｐが見出されたが、これはカラーフィル
タ層１００および有機高分子膜と透明電極材料層６０と
の間に発生する熱応力によるものと考えられる。部分Ｐ
の透明電極材料層６０はしわ状で、エツチング不良を生
じる結果になった。

なお、図示した実施例では、遮光層２０を各色画素３０
の下層に配置しているが、それを上層に配置したり、ま
たは、各色画素の大きさ、あるいは表示装置の種類によ
っては、遮光Ｊ＠　２０を省略することもできる。

また、カラーフィルタ層１００についても、ポリイミド
あるいはその他の有機高分子材料に染料あるいは顔料を
混入したものを用いて形成したもののほか、ゼラチン等
を染色して形成したものを用いることができる。ただ、
ポリイミド系の材料では、エツチングしたエツジ部分に
突起が生じる傾向があるので、この発明が特に有効であ
る。

（発明の効果） この発明では、カラーフィルタ層１００の表面の凹凸を
、まず、有機高分子膜４０の被覆によって１μｍ程度に
低減し、それをさらに、塗布法による無機絶縁膜５０に
よって、より一層低減するようにしているため１表面の
凹凸を有効に低減し、平坦化することができる。

また、この発明の表面平坦化方法により、カラーフィル
タ層１００とそれを被覆する有機高分子膜４０、さらに
上層の無機絶縁膜５０と透明電極材料層６０の間で発生
する熱応力を緩和することもできる。その結果、熱応力
の影響で生じるクラック、しわ状のものの発生を防止す
ることができ、それにより、液晶の配向の均一性が増し
、表示品質がより優れた液晶パネルを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の一実施例を示す工程図、第２図は
、この発明の効果を明らかにするための表面粗さの測定
結果を示す図である。 １０・・・透明基板、２０・・・遮光層、３０・・・色
画素、４０・・・有機高分子膜、５０・・・無機絶縁膜
、６０・・・透明電極材料層、１００・・・カラーフィ
ルタ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液晶を挟む２枚の透明基板と、それら透明基板の一
   方の基板上、液晶に面する一面に形成されたカラーフィ
   ルタ層とを有するカラー液晶パネルにおいて、前記カラ
   ーフィルタ層の上を透明な有機高分子膜で被うことによ
   って、まず、カラーフィルタ層の表面の１μｍを越える
   ような大きな段差を低減する第１工程、ついで、有機高
   分子膜の上に、無機絶縁膜を塗布法によって形成するこ
   とにより、第１工程で低減された表面の段差をさらに小
   さくする第２工程とを含む、カラーフィルタ層の表面平
   坦化方法。 ２、第２工程で形成した無機絶縁膜の上に、無機系の透
   明電極のパターンを形成する、請求項１に記載のカラー
   フィルタ層の表面平坦化方法。 ３、カラーフィルタ層を、有機系の材料を主体に形成し
   た、請求項１あるいは２のいずれかに記載のカラーフィ
   ルタ層の表面平坦化方法。