JPH04352104A - カラーフィルターの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶カラーディスプレ
イ用カラーフィルターのように透明電極を備えたカラー
フィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶、エレクトロルミネッセンス、プラ
ズマ方式などのフラットディスプレイなどのカラーフィ
ルターは、少なくとも、■着色体層からなる複数の画素
部と■信号電極として駆動される透明電極とが透明基板
上に設けられてなる。このようなカラーフィルターにお
いて、画素部はモザイク状、ストライプ状などの所定の
配列で透明基板上に設けられている。一方、透明電極は
、画素部の上面に直接設けられる場合もあるが、一般に
は、画素部の上面に成膜された保護膜上または画素部を
被覆するようにして成膜された保護膜上に設けられる。

【０００３】透明電極を備えたカラーフィルターのうち
、例えば、画素部を被覆するようにして成膜された保護
膜上に透明電極が設けられているカラーフィルターの製
造は、以下のようにして行われる。先ず、ガラスなどの
透明基板上に印刷法、電着法、染色法などの方法により
所定の配列で複数の画素部を設け、これらの画素部をＳ
ｉＯ２　、ＴｉＯ２　、ガラスなどの無機透明物質や、
アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、
ポリイミド系樹脂などの有機透明物質からなる保護膜で
被覆する。ＳｉＯ２　やＴｉＯ２　からなる保護膜はス
パッタ法や真空蒸着法で成膜し、有機透明物質からなる
保護膜は、これらの物質またはその溶液をスピンコート
法などにより塗布した後に所定の温度の熱処理により硬
化させることで成膜する。ガラスからなる保護膜は、ゾ
ル−ゲル法でガラスを得る際に用いるゾル溶液をスピン
コート法などにより塗布した後に所定の温度の熱処理に
より硬化（ガラス化）させることで成膜する。次に、Ｉ
ＴＯ、ＳｎＯ２　、Ｉｎ２　Ｏ３　などの透明電極材料
を用いて、スパッタ法や真空蒸着法などで保護膜上に前
記透明電極材料からなる透明導電膜を成膜する。この後
、前記透明導電膜に所定のマスクを用いてのエッチング
処理を施すなどの方法により、画素部の配列パターンに
対応する形の透明電極を形成することで、カラーフィル
ターが得られる。ここで、保護膜として前記無機透明物
質の膜をスパッタ法や真空蒸着法で成膜した場合には、
前記有機透明物質や前記ゾル溶液のような熱硬化性物質
を用いた場合よりも、作業性や生産性の点で劣る。この
ため、保護膜の材料としては熱硬化性物質が好ましく用
いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護膜
の材料として熱硬化性物質を用いた従来のカラーフィル
ターにおいては、透明導電膜を所定の形に成形して得ら
れる透明電極にカケ、ハガレ、密着不良などが生じて透
明電極の電気的特性やカラーフィルターの光学的特性が
不十分になり易いという問題点があった。したがって本
発明の目的は、保護膜の材料として熱硬化性物質を用い
たカラーフィルターを、透明電極のカケ、ハガレ、密着
不良などを防止しつつ製造することができる、カラーフ
ィルターの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の製造
方法により得られたカラフィルターにおける透明電極の
カケ、ハガレ、密着不良などの発生原因を鋭意研究した
結果、その原因が、透明導電膜成膜時に保護膜からガス
が発生したり、透明導電膜成膜時に保護膜の硬化反応が
進行して保護膜の体積収縮または体積膨張が起こること
により、保護膜と導電膜との臨界面にシワ、ウネリ、空
隙などが生じることにあることを見出だし、その防止手
段を究明した結果、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、上記目的を達成する本発明は、異なった色の着色体
層からなる複数の画素部を設けた透明基板上に熱硬化性
物質の硬化膜からなる保護膜を成膜する工程と、前記保
護膜上に透明導電膜を成膜する工程とを含む方法により
カラーフィルターを製造するにあたり、前記保護膜の成
膜温度Ｔ１　と前記透明導電膜の成膜温度Ｔ２　とを、
下記関係式 Ｔ１　≧Ｔ２　 を満足するように選定したことを特徴とするものである
。

【０００６】本発明でいう保護膜の成膜温度Ｔ１　とは
、保護膜材料である熱硬化性物質を硬化させて硬化膜と
するための処理温度を意味する。例えば、保護膜材料と
して熱硬化性樹脂を用いた場合には、この熱硬化性樹脂
を硬化させるための熱処理温度を意味する。また、保護
膜材料として光硬化性樹脂を用い、この光硬化性樹脂を
光硬化させた後で膜硬度を更に高めるために熱処理を施
した場合には、膜硬度を更に高めるために施した熱処理
の温度を意味する。

【０００７】一方、本発明でいう透明導電膜の成膜温度
Ｔ２　とは、所望の光学的特性（光透過率）および電気
的特性を有する透明導電膜（パターン化することにより
透明電極となる膜）を保護膜上に成膜するための処理の
中で最も高い温度を意味する。例えば、透明導電膜とし
て真空蒸着法によりＩＴＯ膜を成膜する場合は、下記ａ
またはｂのいずれかの温度を意味する。 ａ　　熱酸化処理を行うこと無く所望の光学的特性およ
び電気的特性を有するＩＴＯ膜を得る場合は、成膜時の
基板温度。 ｂ　　成膜後に熱酸化処理を行うことにより所望の光学
的特性および電気的特性を有するＩＴＯ膜を得る場合は
、成膜時の基板温度と熱酸化処理時の温度とでいずれか
高い方の温度。

【０００８】

【作用】保護膜の成膜温度Ｔ１　を透明導電膜の成膜温
度Ｔ２　以上の温度にすることにより、透明導電膜の成
膜時における保護膜からのガス発生や、透明導電膜の成
膜時に保護膜の硬化が進むことが抑止される。すなわち
、保護膜と導電膜との臨界面におけるシワ、ウネリ、空
隙などの発生が抑止される。したがって本発明の方法に
よれば、保護膜上に透明電極を形成することに伴って生
じていた透明電極の電気的特性や光学的特性の低下を防
止することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき図面を用いて
更に詳細に説明するが、本発明の方法はこれら実施例の
方法に限定されるものではない。 実施例１ アルミノシリケートガラス製透明基板の一表面に遮光層
として所定パターンのクロム（Ｃｒ）薄膜を設け、Ｃｒ
薄膜を設けた側の透明基板表面にフタロシアニングリー
ン（商品名：ＳＡＸ、山陽色素社製）を分散させたアク
リル系ネガレジストを塗布して着色体層としたのち、こ
の着色体層をフォトリソグラフィー法により所定パター
ンのモザイク状に成形して分散型の画素部（緑色）を形
成した。この後、フタロシアニンブルー（商品名：ＳＲ
１５００、山陽色素社製）を分散させたアクリル系ネガ
レジスト及びアゾ系赤顔料（商品名：赤顔料ＦＢカーミ
ン、住友化学社製）を分散させたアクリル系ネガレジス
トを用いて、緑色の画素部の形成と同様にして青色の画
素部及び赤色の画素部を所定パターンのモザイク状に順
次形成して、図１に示すように、一表面上に遮光膜（Ｃ
ｒ薄膜）１、赤色の画素部２Ｒ、緑色の画素部２Ｇ及び
青色の画素部２Ｂがモザイク状に設けられたアルミノシ
リケートガラス製透明基板３を得た。次に、上で得られ
た透明基板３上の画素部２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを２００℃（
＝Ｔ３　）で熱処理したのちに、遮光膜１と画素部２Ｒ
、２Ｇ、２Ｂとを設けた側の透明基板３表面に、アクリ
ル系樹脂を主成分とするオーバーコート剤（商品名：オ
プトマーＳＳ−７２１５、日本合成ゴム社製）をスピン
コート法により約２．５μｍの厚さ（透明基板３表面か
らの厚さ。以下の実施例でも同じ）で塗布した。このオ
ーバーコート剤を室温で十分に乾燥させたのち、コンベ
ンショナルオーブンにて２００℃（＝Ｔ１　）、１時間
の熱処理を行ってオーバーコート剤を硬化させて、図２
に示すように、遮光膜１と画素部２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとを
設けた側の透明基板３表面に保護膜４を成膜した。

【００１０】次に、真空蒸着法にて、基板温度１８０℃
（＝Ｔ２　）でＩＴＯ膜を成膜して、図３に示すように
、保護膜４上に厚さ１４００オングストロームの透明導
電膜（ＩＴＯ膜）５ａを設けた。この透明導電膜５ａの
表面を触針型表面粗さ計でトレースして山の状態をみた
ところ、シワやウネリは認められなかった。また光学顕
微鏡により観察したところ、クラック、カケ、脱落など
は認められず、良好な膜であることがわかった。この観
察結果より、保護膜４と透明導電膜５ａとの臨界面には
、シワ、ウネリ、密着不良が生じていないことがわかる
。 次に、透明導電膜５ａ上にフォトレジスト（商品名：Ａ
Ｚ１３５０、ヘキスト社製）を１００００オングストロ
ームの厚さで塗布し、９０℃で３０分間ベークして、図
４に示すように、透明導電膜５ａ上にフォトレジスト層
６ａを設けた。フォトレジスト層６ａを所定のマスクを
用いて露光し、現像を行って、図５に示すように、透明
導電膜５ａ上にレジストパターン６ｂを設けた。この後
、レジストパターン６ｂを１２０℃で３０分間ポストベ
ークしたのち、４０ボーメ度の塩化第２鉄と塩酸の１：
１混液（液温５０℃）に浸漬して透明導電膜５ａをエッ
チングし、図６に示すように、所定のパターンの透明電
極５ｂを形成した。次いで、レジストパターン６ｂを有
機溶剤（メチルセルロソルブアセテート）にて剥離して
、保護膜４上に透明電極５ｂが設けられているカラーフ
ィルター７を得た。

【００１１】このようにして得られたカラーフィルター
７における透明電極５ｂの幅は、レジストパターン６ｂ
の形成時に用いた所定マスクの線幅１００μｍに対して
９９μｍであり、カケ、ギザ、クラックなどによる断線
やウネリは全く認められなかった。また透明電極５ｂの
シート抵抗は２３Ω／□であった。カラーフィルター７
における保護膜４の成膜温度（＝Ｔ１　）、透明導電膜
５ａの成膜温度（＝Ｔ２　）、透明導電膜５ａ成膜後の
保護膜４の透過率、透明導電膜５ａの透過率、透明導電
膜５ａにおけるウネリの有無、透明導電膜５ａの表面粗
さ、透明電極５ｂのシート抵抗及び透明電極５ｂにおけ
るカケやハガレや密着不良の有無（以下これらをカラフ
ィルターの諸特性と総称する）を表１に示す。

【００１２】実施例２〜９及び比較例１〜６保護膜の成
膜温度及び透明導電膜の成膜温度を表１に示す温度とし
た以外は実施例１と同様にして、カラーフィルターをそ
れぞれ得た。各カラーフィルターの諸特性を表１に示す
。

【００１３】実施例１０ 保護膜の材料として有機無機複合オーバーコート剤（商
品名：ＪＨＲ−３０４０、日本合成ゴム社製。ゾル−ゲ
ル法によりガラスを得る際のゾル溶液に相当する）を用
い、このオーバーコート剤を３．８μｍの厚さにスピン
コートして、保護膜の成膜温度Ｔ１　を２２０℃、透明
導電膜（ＩＴＯ膜）の成膜温度Ｔ２　（基板温度）を２
００℃にした以外は実施例１と同様にして、保護膜上に
透明電極が設けられているカラーフィルターを得た。得
られたカラーフィルターの諸特性を表１に示す。

【００１４】実施例１１ 保護膜の材料として光硬化性のアクリル系共重合物（商
品名：ＲＦＧ−７、積水ファインケミカル社製）を用い
、この共重合物を１．５μｍの厚さに塗布して紫外線に
より硬化させたのちに２２０℃（＝Ｔ１　）で３０分間
の熱処理により更に硬化させて保護膜を成膜し、かつ透
明導電膜（ＩＴＯ膜）の成膜温度Ｔ２　（基板温度）を
１９０℃にした以外は実施例１と同様にして、保護膜上
に透明電極が設けられているカラーフィルターを得た。 得られた各カラーフィルターの諸特性を表１に示す。

【００１５】実施例１２ 保護膜の材料としてポリイミド系樹脂（商品名：ＰＳＩ
−８７１ＺＳＡ、チッソ社製）を用い、保護膜の成膜条
件を２５０℃（＝Ｔ１　）×３０分、透明導電膜（ＩＴ
Ｏ膜）の成膜温度Ｔ２　（基板温度）を２４０℃にした
以外は実施例１と同様にして、保護膜上に透明電極が設
けられているカラーフィルターを得た。得られたカラー
フィルターの諸特性を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１及び表２から明らかなように、本発明
の方法に基づく実施例１〜１２においては、透明導電膜
にウネリが無く、透明導電膜の表面粗さが小さく、かつ
透明電極にカケやハガレや密着不良の無いカラフィルタ
ーが得られている。これに対して、透明導電膜の成膜温
度（＝Ｔ２　）を保護膜の成膜温度（＝Ｔ１　）よりも
高くした比較例１〜６では、全てのカラフィルターにお
いて透明導電膜にウネリが認められ、透明導電膜の表面
粗さが大きく、かつ透明電極にカケやハガレ等が認めら
れた。

【００１８】なお、本発明の方法は上述した実施例の方
法に限定されるものではなく、種々の変形例及び応用例
を含むものである。例えば、保護膜の材料としては、保
護膜として使用可能な光透過性を硬化時に有する熱硬化
性物質であれば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂
、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などの有機高分子材
料や、シリコンのアルコキシド（ゾル−ゲル法でガラス
を得る際に用いるゾル溶液）のような有機無機複合材料
など、種々の熱硬化性物質を用いることができる。また
、透明電極の材料（透明導電膜の材料）は、実施例で用
いたＩＴＯの他に、ＳｎＯ２　やＩｎ２　Ｏ３　などや
、それらにＴｅ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｂなどの導電性を高め
る効果のある物質を混入させたものなどを用いてもよい
。いずれの実施例においても画素部を熱処理した後に保
護膜を設けているが、画素部の材質や形成方法によって
は、この熱処理を施さずに保護膜を設けてもよい。画素
部中に溶媒や揮発性成分が残存していると、保護膜の成
膜時や透明導電膜の成膜時にこれらが揮発することがあ
る。 この場合には、画素部からの溶媒や揮発性成分の揮発が
保護膜により妨害されるため、これにより画素部にシワ
やウネリが発生したり、保護膜および透明導電膜にシワ
がウネリが発生する。したがって、画素部に熱処理を施
すか否かは、画素部の材質や形成方法に応じて適宜選択
される。この熱処理を施す場合、熱処理温度（＝Ｔ３　
）は保護膜の成膜温度Ｔ１　±３０℃で行うことが好ま
しい。画素部の形成方法及びその形成パターンは特に限
定されるものではなく、印刷法、電着法、染色法などの
常法により、モザイク状やストライプ状等の公知のパタ
ーンに形成することができる。

【００１９】画素部の熱処理や保護膜材料を硬化させる
ための熱処理は、いずれも膜を引き締め、堅固にするこ
とを目的としている。フォトレジストに顔料を分散させ
た分散型の画素部や、溶媒に熱硬化性物質を溶解させて
なる保護膜材料では、前記レジストの塗布後あるいは保
護膜材料の塗布後に、通常、溶媒を気化させるための加
熱処理（例えば、フォトレジストの場合には、メーカー
指定の１２０℃前後）を行うが、上述した熱処理は、こ
の溶媒を気化させるための熱処理と同時に行っても良い
し、気化させるための熱処理後に別工程として行っても
良い。但し、特に保護膜の厚みが２μｍを超えるような
厚膜の場合、急激に加熱すると、溶媒が膜内部に残留し
たり、硬化が不十分となって密着不良を起こす恐れがあ
る。この場合には、通常の低い温度でのプレ・ベークを
行った後に、本発明の熱処理温度にて膜を硬化させるこ
とが好ましい。そして、この熱処理温度に達するまでの
昇温速度を緩やかにした方が効果が上る。

【００２０】本発明の方法においては、前述したように
保護膜の成膜温度Ｔ１　および透明導電膜の成膜温度Ｔ
２　を規定し、場合によっては画素部の熱処理温度Ｔ３
　を規定する。ここで、保護膜の成膜温度Ｔ１　の上限
値は特に限定しないが、画素部の耐熱限界又は保護膜の
材質の耐熱限界が前記Ｔ１　の上限になることはいうま
でもない。 また、透明導電膜の成膜温度Ｔ２　も特に限定しないが
、透明電極として実用上十分な光学的特性、電気的特性
及び密着性が得られる温度であれば良い。例えばＩＴＯ
膜の場合は約１００℃以上、さらに望ましくは１５０℃
以上である。なお、実施例ではＩＴＯ膜成膜時の基板温
度がＴ２　に相当するが、ＩＴＯ膜成膜後に熱酸化処理
を施すことにより光学的特性や電気的特性を向上させる
場合や、透明導電膜としてネサ膜を使用する場合などに
おいては、成膜後の熱酸化処理と成膜時の基板温度とで
高い方の温度が、本発明でいう透明導電膜の成膜温度Ｔ
２　に相当する。また、保護膜の成膜温度Ｔ１　を透明
導電膜の成膜温度Ｔ２　よりも高くすればする程、本発
明の効果は大きくなる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透明電極のカケ、ハガレ、密着不良などを防止しつつ、
保護膜の材料として熱硬化性物質を用いたカラーフィル
ターを製造することができる方法が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】異なった色の着色体層からなる複数の画素部と
遮光層とが設けられた透明基板の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示した透明基板上に成膜した保護膜の一
例を示す断面図である。

【図３】図２に示した保護膜上に成膜した透明導電膜の
一例を示す断面図である。

【図４】図３に示した透明導電膜を透明電極にパターン
化するために設けたフォトレジスト層の一例を示す断面
図である。

【図５】図４に示した透明導電膜を透明電極にパターン
化するために設けたレジストパターンの一例を示す断面
図である。

【図６】図５に示したレジストパターンを用いて透明導
電膜をパターン化して得た透明電極の一例を示す断面図
である。

【図７】本発明に基づいて製造したカラーフィルターの
一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ　　画素部 ３　　透明基板 ４　　保護膜 ５ａ　　透明導電膜 ５ｂ　　透明電極 ７　　カラーフィルター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　異なった色の着色体層からなる複数の
   画素部を設けた透明基板上に熱硬化性物質の硬化膜から
   なる保護膜を成膜する工程と、前記保護膜上に透明導電
   膜を成膜する工程とを含むカラフィルターの製造方法に
   おいて、前記保護膜の成膜温度Ｔ１　と前記透明導電膜
   の成膜温度Ｔ２　とを、下記関係式 Ｔ１　≧Ｔ２　 を満足するように選定したことを特徴とするカラーフィ
   ルターの製造方法。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載のカラーフィルターの
   製造方法において、着色体層からなる複数の画素部を設
   けた透明基板上に熱硬化性物質の硬化膜からなる保護膜
   を成膜するのに先立って、前記複数の画素部を、透明導
   電膜の成膜温度Ｔ２　に対して下記関係式Ｔ３　≧Ｔ２
   　 を満足する温度Ｔ３　で熱処理することを特徴とするカ
   ラフィルターの製造方法。