JPH0667016A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルターの機械加工時に形成する有
機物の保護被膜の残渣による悪影響を防止する。 【構成】 透明導電膜上に形成したカラーフィルターの
保護被膜を溶解除去した後に、酸素含有雰囲気下で紫外
線を照射し、次いで洗浄処理をすることによって保護被
膜の溶解残渣による液晶の表示不良を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置等
に使用されるカラーフィルターの製造方法に関し、とく
に液晶の表示特性に影響を与える物質をカラーフィルタ
ーから除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極を設けたガラ
ス等の透明な基板を１ないし１０μｍ程度のギャップを
設けてその間に液晶物質を封入し、電極間に印加した電
圧によって液晶を一定の方向に配向させることによって
形成される透明部分と不透明部分によって画像を表示し
ている。カラー液晶表示装置はいずれかの透明電極基板
上に光の三原色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の三色のカラーフィルターを設けており、液晶の
シャッター作用によって３原色を加色して所望の色を表
示している。

【０００３】カラー液晶表示装置用のカラーフィルター
は、透明基板、着色層、保護膜、透明導電膜という順に
積層されたものがしられており、ＲＧＢの三原色の位置
に対向する電極あるいは薄膜トランジスタを形成した透
明基板とを１ないし１０μｍの間隔を保持し液晶物質を
封入して液晶表示装置を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルターは図
３に断面図を示すようにガラス基板３１などの透明基板
上に顔料分散法、染色法、電着法、印刷法等によって
Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色を所定の形状とした着色層３２を形
成し、着色層上には着色層を保護する目的で保護膜３３
を形成し、更に保護膜の上には、液晶を駆動するための
透明電極３４が形成されている。

【０００５】カラー液晶表示装置には、液晶の駆動方法
によって単純マトリックス方式とアクティブマトリック
ス方式があるが、最近ではパーソナルコンピュータなど
の表示装置用には画質に優れ、それぞれの画素を確実に
制御することが可能であり、また動作速度も速いアクテ
ィブマトリックス方式の採用が進められている。

【０００６】アクティブマトリックス方式の液晶表示装
置では各画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子をガ
ラス基板上に形成し、各素子のスイッチング作用によっ
て各画素の液晶のシャッター作用を制御している。これ
らの素子の対極には一様な透明電極が形成されている。

【０００７】透明電極には、酸化錫、酸化インジウムお
よびＩＴＯと称するこれらの複合酸化物が使用されてい
る。透明電極の成膜方法には、蒸着、イオンプレーティ
ング、スパッタリング等の各種の方法があるが、カラー
フィルターの透明電極の基体となる保護膜は合成樹脂で
形成されているので保護膜の耐熱性の面から比較的低温
での成膜が可能な方法が求められている。このためにカ
ラーフィルター用の透明電極の製造にはスパッタリング
が広く用いられている。

【０００８】カラーフィルターには、使用する液晶表示
装置の大きさに応じてさまざまなものが要求されてお
り、パーソナルコンピュータやワークステーション用の
対角が１０インチ以上のものから、カメラ一体型ビデオ
テープレコーダ用の１インチ以下のものまで各種の大き
さのものが製造されている。

【０００９】カラーフィルターの製造工程では、各種の
大きさのものを一回の処理操作によってできるだけ数多
く製造するために、大面積の基板を使用して１枚の基板
上に複数のカラーフィルターを同時に作製し、最終工程
において所定の大きさに切断したり、基板のガラス面の
研磨処理等の機械加工を行っている。

【００１０】カラーフィルター基板の切断、面取り、あ
るいは基板の裏面すなわち液晶表示装置の観察者側の面
の研磨等の機械加工時に、既に形成されているカラーフ
ィルターの着色層や電極を保護するために、保護被膜を
形成することが行われる。保護被膜としては塩化ビニル
−酢酸ビニル共重合体樹脂やポリビニルアルコール等の
有機化合物が用いられている。切断等の機械加工の終了
後には保護被膜を溶剤で剥離することが必要であり、塩
化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂の場合には、トリク
ロロエタン等の有機溶剤で溶解除去し、ポリビニルアル
コールの場合には温水で溶解することが行われている。

【００１１】ところが、保護被膜の一部が残渣として残
留したカラーフィルターを対向する基板と組立て、液晶
を封入した場合には、有機物である保護被膜の残渣が液
晶中へ溶解し、液晶の電気的な特性に悪影響を及ぼし、
カラー液晶表示装置に表示むらが生じる等の問題があ
る。とくに塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体のように塩
素等のイオン性の物質を生成させるものはとくに液晶に
対する影響が大きいという問題があった。一方、カラー
フィルター面に保護被膜の残渣が残留しないように、高
温、あるいは長時間の保護被膜の除去処理を行うと、カ
ラーフィルターを劣化させるので、このような手段によ
る保護被膜の完全な除去には問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点を解決する手段を検討した結果、保護被膜の除去工
程の終了の後に、酸素含有雰囲気下で紫外線を照射し、
次いで水等の洗浄液で洗浄することにより、カラー液晶
表示装置の表示品質を悪化させる有機物の残渣をカラー
フィルターから除去することが可能であることを見いだ
したものである。

【００１３】照射する紫外線は、酸素を励起してオゾン
を生成する波長である１８４．９ｎｍと、このオゾンを
分解し酸素ラジカルを発生する２５３．７ｎｍの紫外線
を多く発生する合成石英を管球の材料に用いた低圧水銀
灯を使用することが好ましい。 低圧水銀灯と処理すべ
きカラーフィルター面との距離は２０ｍｍないし５０ｍ
ｍとすることが好ましく、低圧水銀灯の出力が大きいと
着色層等にも悪影響を及ぼすので４０〜６０ｍＷ／ｃｍ
² の強度の低圧水銀灯を使用することが好ましく、紫外
線の照射時間は３０〜６０秒とすることが好ましい。紫
外線の照射時間が長くなると着色層を劣化させる可能性
がある。また、紫外線照射を行う装置内の雰囲気は酸素
を含有することが必要であるが、雰囲気は空気であって
も良い。

【００１４】

【作用】本発明は、カラーフィルターの切断、研磨、面
取り等の機械的加工時のカラーフィルターの保護の目的
で形成する有機物の保護被膜を溶解除去した後の残渣
を、酸素含有雰囲気において紫外線照射した後に、洗浄
処理することによって、確実に保護被膜に由来する有機
物の残渣を除去することができ、カラー液晶表示装置に
おける表示面の劣化を防止することが可能となる。以下
に本発明の実施例を示し、更に詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】本発明のカラーフィルターの製造方法を図面
を参照して説明する。図１は、カラーフィルター基板の
一例を示す図であり、図１（Ａ）では、１枚の基板１に
４個のカラーフィルター形成部２を設けている。着色
層、保護膜、透明電極を形成した後に、有機物の保護被
膜によって基板の全面を被覆し、個別のカラーフィルタ
ー３に切断加工した後に、保護被膜を有機溶剤等によっ
て溶解して剥離している。

【００１６】図２にカラーフィルター表面から保護膜の
残渣を除去する処理装置２１の１例を示す。図２（Ａ）
は、紫外線処理工程を示し、図２（Ｂ）には洗浄処理工
程を示している。処理装置２１は、紫外線照射部２２を
有しており、紫外線照射部には低圧水銀灯２３が取り付
けられている。紫外線照射部の前後には紫外線漏洩防止
カバー２４が取り付けられており、処理すべきカラーフ
ィルター基板２５が搬送装置２６によって照射部に送ら
れて紫外線の照射を受け、紫外線と雰囲気の酸素が紫外
線で励起されて発生したオゾンと、これがさらに分解し
て生成した酸素ラジカルによって有機物の残渣２７が処
理される。また、処理装置の排気口２８にはオゾン分解
装置２９が結合されており、排気中のオゾンを完全に分
解して外部へ放出している。紫外線処理工程を終了した
カラーフィルター基板は、搬送装置によって洗浄工程に
送られ、水洗ノズル３０から噴射される水によって表面
の洗浄が行われ、有機物被膜の残渣が完全に取り除かれ
る。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 大きさ３００ｍｍ×３５０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
ス基板（コーニング社製７０５９材）を充分に洗浄し、
その上に、赤色感光性樹脂を１．２μｍの膜厚になるよ
うに塗布し、その後温度７０℃で３０分間オ−ブン中で
乾燥させ、水銀ランプを用いて露光し、水によるスプレ
ー現像を１分間行い、赤色画素を形成すべき領域に赤色
のレリーフ画像を形成し、さらに１５０℃で３０分間、
加熱硬化させた。同様の工程を繰り返して、緑色画素を
形成すべき領域に緑色のレリーフ画素を形成し、青色画
素を形成すべき領域に青色のレリーフ画素を形成して着
色層を形成した。

【００１８】続いて光硬化性アクリレートオリゴマーと
して、ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート
（分子量１５００〜２０００）を５０重量部、多官能重
合性モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート（日本化薬製ＤＰＨＡ）を５０重量部混合
し、さらに重合開始剤としてイルガキュアー６５１（チ
バガイギー社製）２重量部を混合した配合物を、エチル
セルソルブアセテート２００重量部中に溶解させ、その
溶液１０ｇを用いてスピンコーターで前記着色層上に
２．０μｍの厚さに塗布した。塗布膜に接してフォトマ
スクを配置して、２．０ｋＷの超高圧水銀ランプによっ
て着色層上のみに紫外線を１０秒間照射した。続いて温
度２５℃の１，１，２，２−テトラクロロエタンからな
る現像液中に１分間浸漬して、塗布膜の未硬化部分を除
去した。

【００１９】次に、得られた保護膜を形成した基板をス
パッタリング装置の器壁から碍子によって絶縁された基
板保具に取り付けてロード室から基板の加熱室に入れ、
基板の温度を２００℃に加熱し、アルゴンの圧力を５．
０×１０^-3ｔｏｒｒ、酸素の圧力を５×１０^-5ｔｏｒｒ
の分圧となるように成膜室にアルゴン、酸素を導入し、
基板とＩＴＯターゲットとの間の距離を８０ｍｍ、ＩＴ
Ｏターゲットとアノードとの距離を４０ｍｍに設定する
とともに、フォトエッチングにより開口パターンを形成
した板厚０．２ｍｍのメタルマスクを介してスパッタリ
ングを行った。

【００２０】以上のような方法でＩＴＯ膜を成膜したカ
ラーフィルターに、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹
脂を保護膜として１０μｍの厚さに塗布した後に、カラ
ーフィルターの切断加工を行い、保護膜をトリクロロエ
タンによって除去した後に、乾燥し、紫外線の照射の行
った。紫外線の照射は、低圧水銀灯（ウシオ電気製）に
よって得られる紫外線を５０ｍｍの距離で、４５秒間空
気中で照射した。次いでカラーフィルターを純水で洗浄
した後に乾燥した。

【００２１】このようにして得られたカラーフィルター
のＩＴＯ膜上の有機物の量をＸ線光電子分光分析により
調べた結果を表１に示す。分析装置としてＶＧサイエン
ティフィック社製のＥＳＣＡＳＣＯＰＥを使用し、ＩＴ
Ｏ膜のインジウム面積のピーク面積を１００として各元
素の量をそのピーク面積比で示している。

【００２２】

【表１】

【００２３】比較例１ 紫外線の照射を行わなかった点を除いて実施例１と同様
にしてカラーフィルターを製造した。得られたカラーフ
ィルターを実施例１と同様にして分析した結果を表１に
示す。このように実施例１においては、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体に起因する炭素、塩素の量が比較例１
に比して著しく減少しており、ＩＴＯ膜上の保護被膜の
残渣が良好に除去されていることがわかった。

【００２４】これらの実施例１および比較例１のカラー
フィルターを使用してカラー液晶表示装置を作製した結
果、実施例１のカラーフィルターを用いたカラー液晶表
示装置には画像のむらは認められなかったが、比較例１
のカラーフィルターを用いたものはには、画像のむらが
認められた。

【００２５】

【発明の効果】カラーフィルターの切断、研磨、面取り
等の機械的加工時にカラーフィルターの保護の目的で形
成する有機物の保護被膜を溶解除去した後の残渣を、酸
素含有雰囲気において紫外線照射した後に、洗浄処理す
ることによって液晶表示装置の特性に悪影響を及ぼさな
いように除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルター基板の１例示す図である。

【図２】本発明の方法によるカラーフィルターの製造工
程を示す図である。

【図３】カラーフィルターを説明する断面図を示す。

【符号の説明】

１…基板、２…カラーフィルター形成部、３…カラーフ
ィルター、２１…処理装置、２２…紫外線照射部、２３
…低圧水銀灯、２４…紫外線漏洩防止カバー、２５…カ
ラーフィルター基板、２６…搬送装置、２７…シランカ
ップリング剤の塗布層、２８…排気口、２９…オゾン分
解装置、３０…水洗ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーフィルター上に一時的に形成した
   有機物の保護被膜を溶解除去した後に、酸素含有雰囲気
   下で紫外線を照射し、次いで洗浄処理することを特徴と
   するカラーフィルターの製造方法。