JPH10111657A

JPH10111657A - カラーフィルター付き基板、カラーフィルター付き基板の製造方法及びカラーフィルター付き基板製造装置

Info

Publication number: JPH10111657A
Application number: JP8263313A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Yoshioka; 利文吉岡; Takashi Enomoto; 隆榎本; Junji Kawasaki; 純二川▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター形成時に生じる残渣を、カ
ラーフィルターにダメージを与えることなく完全に除去
することのできるカラーフィルター付き基板、カラーフ
ィルター付き基板の製造方法及びカラーフィルター付き
基板製造装置を提供する。【解決手段】塗布工程により基板２ａ上に塗布された
感光性樹脂１１ａに対して露光工程により露光を行い、
この後の現像工程により感光性樹脂１１ａの露光部分１
１Ａ以外の部分を除去する一方、除去工程におけるコロ
ナ放電より、現像工程の際除去されずに残った感光性樹
脂の露光部分１１Ａ以外の部分１１Ｂを分解除去するよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
付き基板、カラーフィルター付き基板の製造方法及びカ
ラーフィルター付き基板製造装置に関し、特にカラーフ
ィルター形成時に発生するカラーフィルター材料の残渣
部分の処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルター付き基板の製造方法は
いくつかの種類が挙げられるが、その中でも比較的耐熱
性に優れると共に形成工程の簡単な、感光性樹脂中に着
色材料を混合した着色樹脂膜を用いる方法が良く知られ
ている。そして、このカラーフィルター付き基板の製造
方法においては、一般に塗布〜（仮硬化）〜露光〜現像
〜本硬化といったフォトリソ工程によるパターニングが
行われる。

【０００３】一方、液晶表示素子の基板を形成するに
は、前記の方法で形成したカラーフィルター付き基板の
上に主として平坦化を目的とする透明な絶縁膜を形成し
た後、透明電極、さらには金属電極等を成膜、パターニ
ングするようにしている。なお、透明な絶縁膜として
は、ＳｉＯ₂ 、ＴａＯｘ等の無機膜の他、透明樹脂膜、
更には感光性樹脂膜等が用いられ、パターニングが行わ
れることもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のカラーフィルター付き基板、カラーフィルター付き
基板の製造方法及びカラーフィルター付き基板製造装置
においては、露光〜現像時に、未露光部の着色樹脂を完
全に除去することができず、着色樹脂が基板との界面に
残渣として残ってしまう。なお、この残渣は、溶剤等を
用いた洗浄にてある程度は除去できるが、完全に除去す
ることは困難であり、基板表面にごく薄く残ってしま
う。

【０００５】そして、この残渣は、その後の工程で別の
色の形成、あるいは透明電極や金属電極を成膜し、パタ
ーニングする際に、それらの膜と基板との密着性を悪く
し、膜剥がれ等の原因になる。さらに、液晶表示素子の
液晶パネルと駆動用ドライバーを接続する実装部におい
ては、基板上の実装電極に物理的に大きな力が加わりや
すいため、この実装部に残渣が生じた場合は実装電極の
基板からの剥離が発生し、致命的欠陥となっていた。

【０００６】なお、これを解決するために、特開平５−
２２４０１１号公報、特開平５−２２４０１５号公報等
に示されたように基板上に紫外線を照射して残渣を除去
する方法も提案されているが、この方法では残渣を除去
するレートが遅く、又複数色のカラーフィルターを形成
する場合、既に形成済みのカラーフィルターをも光分解
し、色特性を悪化させるという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、この様な従来技術の欠
点を改善するためになされたものであり、カラーフィル
ター形成時に生じる残渣をカラーフィルターにダメージ
を与えることなく完全に除去することのできるカラーフ
ィルター付き基板、カラーフィルター付き基板の製造方
法及びカラーフィルター付き基板製造装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、着色された感
光性樹脂を基板上に塗布した後、フォトリソ工程にてパ
ターニングすることにより複数のカラーフィルターが順
次形成されたカラーフィルター付き基板において、前記
フォトリソ工程の後、前記感光性樹脂のカラーフィルタ
形成部分以外の残渣部分をコロナ放電にて分解除去する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００９】また本発明は、前記感光性樹脂を塗布する
前に隣り合う前記カラーフィルターを遮光する遮光層が
形成される一方、前記コロナ放電により前記遮光層形成
の際、前記基板表面に生じた遮光層形成材料の残渣を分
解除去するようにしたことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明は、着色された感光性樹脂を基
板上に塗布した後、フォトリソ工程にてパターニングす
ることにより複数のカラーフィルターを順次形成するカ
ラーフィルター付き基板の製造方法において、前記着色
された感光性樹脂を基板上に塗布する塗布工程と、前記
基板上に塗布された感光性樹脂に対して露光を行う露光
工程と、前記感光性樹脂の露光部分以外の部分を除去す
る現像工程と、前記現像工程の際、除去されずに残った
前記露光部分以外の部分をコロナ放電にて分解除去する
除去工程と、を有することを特徴とするものである。

【００１１】また本発明は、前記塗布工程の前に、隣り
合う前記カラーフィルターを遮光するための遮光層を前
記基板表面に形成する工程と、前記遮光層形成工程の
際、前記基板表面に生じた遮光層形成材料の残渣をコロ
ナ放電にて分解除去する前処理工程とを有することを特
徴とするものである。

【００１２】また本発明は、前記着色された感光性樹脂
は、透明な感光性樹脂材料中に少なくとも着色材料を分
散してなる一方、前記感光性樹脂材料はポリアミドを主
体とした成分からなることを特徴とするものである。

【００１３】また本発明は、着色された感光性樹脂を基
板上に塗布した後、フォトリソ工程にてパターニングす
ることにより複数のカラーフィルターを順次形成するカ
ラーフィルター付き基板製造装置において、前記フォト
リソ工程の後、前記感光性樹脂のカラーフィルタ形成部
分以外の残渣部分をコロナ放電にて分解除去するコロナ
処理手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は、前記感光性樹脂を塗布する
前に隣り合う前記カラーフィルターを遮光する遮光層を
形成する一方、前記コロナ処理手段により前記遮光層形
成の際、前記基板表面に生じた遮光層形成材料の残渣の
分解除去を行うことを特徴とするものである。

【００１５】また本発明のように、塗布工程により基板
上に塗布された感光性樹脂に対して露光工程により露光
を行い、この後の現像工程により感光性樹脂の露光部分
以外の部分を除去する一方、除去工程におけるコロナ放
電より、現像工程の際除去されずに残った感光性樹脂の
露光部分以外の部分を分解除去するようにする。

【００１６】また、塗布工程の前に、隣り合うカラーフ
ィルターを遮光するための遮光層を基板表面に形成する
と共に、前処理工程におけるコロナ放電より遮光層形成
工程の際、基板表面に生じた遮光層形成材料の残渣を分
解除去するようにする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態に係るカラー
フィルター付き基板を備えたカラー表示液晶素子の構造
を示す断面図である。

【００１９】同図において、１はカラー表示液晶素子、
２ａ，２ｂは対向配置されたカラーフィルター付き基板
である一対のガラス基板（以下基板という）、３はこれ
ら一対の基板２ａ，２ｂに挟持された液晶、４はこれら
基板２ａ，２ｂのギャップを一定に保持するスペーサ、
５はシール材である。また、６，７はこれら基板２ａ，
２ｂにそれぞれ形成された透明電極及び金属電極、８は
電極６，７の表面に形成された絶縁膜、９は配向制御
膜、１０は微粒子接着剤である。

【００２０】一方、１１は一方の基板２ａに形成された
例えば３色、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフ
ィルタ、１２は隣り合うカラーフィルタ１１を遮光する
遮光層であるブラックマトリクス、１３はカラーフィル
タ１０及びブラックマトリクス１２を被覆するパッシベ
ーション層である。

【００２１】ここで、このカラーフィルタ１１は、図２
に示すような本実施の形態に係る形成方法にて形成され
る。即ち、まず（ａ）に示す塗布工程により、基板２ａ
上に、感光性樹脂材料中に着色材料を分散してなる感光
性樹脂であるカラーフィルタ―材料を所定厚さに塗布し
てフィルタ―層１１ａを形成する。なお、本実施の形態
において、この感光性樹脂材料はポリアミドを主体とし
た成分からなるものである。

【００２２】次に、（ｂ）に示す露光工程により、フィ
ルタ―層１１ａに対しフォトマスク１５を用いて露光す
る。なお、本実施の形態においては、カラーフィルタ―
材料として、ネガタイプの材料を用いており、このよう
な材料に露光することにより、露光時、光の当たった露
光部分１１Ａが、その後の現像以降のフォトリソグラフ
ィー工程にて目的とするカラーフィルターパターンとし
て形成される。

【００２３】そして、このように露光が終了した後、現
像工程により、光硬化していない露光部分以外の部分を
現像液にて取り除き、基板２ａ上にカラーフィルタ１１
が形成される。なお、このようにカラーフィルタ１１を
形成した後、図１に示す３色のカラーフィルタ１１を形
成するには、このような工程を色分だけ、本実施の形態
においては、さらに２回繰り返すようにする。

【００２４】ところで、この現像工程の際、（ｃ）に示
すように露光部分１１Ａ以外の目的としていない未露光
部に残渣１１Ｂが生じることがある。そして、このよう
に残渣１１Ｂが生じると、既述したようにその後の工程
で別の色の形成、あるいはパッシベーション層１３を介
して透明電極６や金属電極７を成膜し、パターニングす
る際に、それらの膜６，７，１３と基板２ａとの密着性
を悪くし、膜剥がれ等の原因及び実装電極の基板からの
剥離の原因になる。

【００２５】そこで、本実施の形態においては、この残
渣１１Ｂに対し（ｄ）に示すように放電電極であるクオ
ーツ電極２０からのコロナ放電を行うことにより、残渣
１１Ｂを分解除去するようにしている。

【００２６】ここで、図３は、このようなコロナ放電処
理を行うためのコロナ放電装置であり、同図において、
１９はコロナ処理手段であるコロナ放電装置、２１は基
板２ａを載置した状態で移動する移動ステージ、２２は
移動ステージ２１を矢印に示す水平方向に摺動可能に保
持する接地テーブルである。なお、移動ステージ２１は
接地された状態で摺動するようになっている。

【００２７】そして、移動ステージ２１が接地テーブル
２２を摺動することにより、基板２ａはコロナを放電し
ているクオーツ電極２０の下方を通過するようになって
おり、この通過の際、クオーツ電極２０によるコロナ放
電により残渣１１Ｂが分解、除去されるようになってい
る。なお、２３，２４はクオーツ電極２０に接続されて
いる電源であるところのトランス及び発振機である。ま
た、ｄは基板２ａと、クオーツ電極２０とのギャップを
示している。

【００２８】一方、実施の形態においては、電源出力１
５０〜５００Ｗ、発信周波数４０〜２２ｋＨｚ、放電電
圧１〜３０ｋＶ、放電ギャップ０．５〜４．０ｍｍ程度
がそれぞれ適当である。

【００２９】ところで、この残渣１１Ｂの分解、除去の
効果を確認するための方法としては、基板２ａの表面の
接触角を測定し、表面エネルギー（アンカリングエネル
ギー）の状態で確認する方法を用いる。

【００３０】そして、例えば最も簡易的なＨ₂ Ｏにて接
触角の差を見ると、基板２ａ上の接触角が４．５度程度
（洗浄直後の基板表面）であるのに対し、従来の方法で
はカラーフィルターの残っていないはずの部分で接触角
が４５度程度もある。これは、カラーフィルター材料も
しくは現像液の成分が数１０〜数１００Åの単位で残っ
ていることを示す。

【００３１】なお、本発明では残渣１１Ｂの成分が特定
できないため、この残渣１１Ｂをカラーフィルター材料
の残渣分と見做すが、この残渣成分は図２の（ｄ）に示
すコロナ放電処理により分解洗浄され、接触角がほぼ素
ガラスと同等になることを確認した。

【００３２】次に、本実施の形態の実施例をあげ、本実
施の形態を具体的に説明する。

【００３３】本実施例（以下実施例１という）において
は、まず基板２ａ上に金属Ｃｒをスパッタリング法によ
り約８００Åの厚さに成膜した後、フォトリソ工程によ
りパターニングしてブラックマトリクス１２を形成した
（図１参照）。

【００３４】次に、ネガ型感光性ポリアミドを主体と
し、顔料を合有するカラーフィルター材料を用いて厚さ
１．５μｍにスピンナー法にて塗布してカラーフィルタ
ー層１１ａを形成した（図２（ａ）参照）。次に、これ
を仮硬化し、この後、フォトマスク１５を用いてＵＶ光
を１００〜６００ｍＪ照射した（図２（ｂ）参照）。こ
のＵＶ照射により、カラーフィルター材料は光硬化され
る。

【００３５】この後、現像液にて光硬化されていない部
分を取り除き、リンス、洗浄、乾燥工程へ移行した。こ
のようにして形成したカラーフィルター１１のない周辺
部分のＨ₂ Ｏによる接触角は約４６度であった。

【００３６】その後、この基板２ａをコロナ放電装置１
９に設置し、出力１５０Ｗ、発信周波数２２ｋＨｚ、放
電電圧２０ｋＶ、放電ギャップｄ＝１．０ｍｍの条件
で、約１０秒間かけてクオーツ電極２０の下を通過させ
た。なお、本実施例において使用する装置は、春日電機
（株）製の高周波電源ＡＧＩ−０２０とクォーツ電極で
ある。

【００３７】そして、このコロナ放電処理の後、該基板
のカラーフィルターのない周辺部分のＨ₂ Ｏによる接触
角は１３度であった。この工程をＲ，Ｇ，Ｂの各色毎に
実施し、ディスプレイ用のカラーフィルター基板を形成
した。さらに、この後、この基板上にＩＴ０膜、補助電
極７の金属膜を各々スパッタ法で形成、フォトリソ工程
によりパターニングした後、絶縁層８を形成し、更に配
向膜９を形成した後、ラビングし、対向基板２ｂと貼り
合わせた。

【００３８】このパネルに強誘電性液晶を注入し、封口
後、実装部にＴＡＢ―ＩＣを接続したところ実装部の密
着性が非常に良好な結果が得られた。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【００４０】本実施の形態は、ブラックマトリクス１２
を形成した際、基板表面に生じた金属Ｃｒの残渣をコロ
ナ放電にて分解除去するようにしたものである。そし
て、本実施の形態の実施例（以下実施例２という）とし
て、ブラックマトリクス１２を形成した後、カラーフィ
ルター層１１ａを形成する前の基板２ａに対し、出力５
００Ｗ、発信周波数４０ｋＨｚ、放電電圧２０ｋＶ、放
電ギャップｄ＝１．０ｍｍの条件で、約５秒間かけてク
オーツ電極２０の下を通過させて基板表面の前処理を行
った。なお、このように前処理を行うと共に、コロナ放
電処理条件をこのような条件とした以外は、既述した実
施例１と全く同じ作り方でカラーフィルター付き基板を
形成した。

【００４１】ここで、この実施例２において、基板２ａ
のカラーフィルターのない周辺部分Ｈ₂ Ｏによる接触角
は、４．６度であった。そして、実施例１と同様、Ｒ，
Ｇ，Ｂと繰り返し、更に、実施例１と同じ工程を経て強
誘電性液晶パネルを形成し、実装部にＴＡＢ―ＩＣを接
続したところ、実装部の密着性が非常に良好な結果が得
られた。

【００４２】次に、これまで述べてきた２つの実施例の
比較例について説明する。

【００４３】本比較例は、コロナ放電処理の代わりにＵ
Ｖ処理を用いてカラーフィルター付き基板を作成したも
のであり、ＵＶ処理の条件は大気中にて１５Ｊ／ｃｍ²
に設定した。また、この処理時間は約２０分かかった。

【００４４】ここで、このようにして製造した基板にお
けるカラーフィルターのない周辺部分のＨ₂ Ｏによる接
触角は６．５度であった。これを、実施例１及び２と同
様、Ｒ，Ｇ，Ｂと繰り返し、更に、実施例１及び２と同
じ工程を経て強誘電性液晶パネルを形成し、実装部にＴ
ＡＢ―ＩＣを接続したところ、実装部の密着性について
は非常に良好な結果が得られた。

【００４５】しかし、パネルの透過率を測定したとこ
ろ、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色とも、コロナ放電処理のものより１
０〜２０％程度低下しており、全体に暗い表示になって
しまった。これは、ＵＶ処理がカラーフィルターの表面
を分解したことに起因すると考えられる。

【００４６】この比較例から明らかなように、コロナ放
電処理はＵＶ処理より速い処理が可能であり、また形成
済みのカラーフィルターにダメージを与えず、色特性の
良好なカラーフィルターを歩留まり良く製造することが
可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、カラーフ
ィルターを形成する際に生じる残渣をコロナ放電処理に
より分解除去するようにしたので、カラーフィルターに
ダメージを与えることなく、またＵＶ照射よりはるかに
速く残渣を完全に除去することができる。そして、この
ように残渣を完全に除去することにより、実装部の密着
性に優れると共に後の膜剥がれ等のない生産効率が向上
したカラーフィルター付き基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るカラーフィルター付
き基板を備えたカラー表示液晶素子の構造を示す断面
図。

【図２】本発明の実施の形態に係るカラーフィルター付
き基板の製造方法を説明する図。

【図３】本発明の実施の形態に係るカラーフィルター付
き基板製造装置のコロナ放電装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１カラー表示液晶素子２ａ，２ｂガラス基板１１カラーフィルタ１１Ａ露光部分１１Ｂ残渣部分１２ブラックマトリクス１９コロナ放電装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着色された感光性樹脂を基板上に塗布し
た後、フォトリソ工程にてパターニングすることにより
複数のカラーフィルターが順次形成されたカラーフィル
ター付き基板において、前記フォトリソ工程の後、前記感光性樹脂のカラーフィ
ルタ形成部分以外の残渣部分をコロナ放電にて分解除去
するようにしたことを特徴とするカラーフィルター付き
基板。
【請求項２】前記感光性樹脂を塗布する前に隣り合う
前記カラーフィルターを遮光する遮光層が形成される一
方、前記コロナ放電により前記遮光層形成の際、前記基
板表面に生じた遮光層形成材料の残渣を分解除去するよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載のカラーフィル
ター付き基板。
【請求項３】着色された感光性樹脂を基板上に塗布し
た後、フォトリソ工程にてパターニングすることにより
複数のカラーフィルターを順次形成するカラーフィルタ
ー付き基板の製造方法において、前記着色された感光性樹脂を基板上に塗布する塗布工程
と、前記基板上に塗布された感光性樹脂に対して露光を行う
露光工程と、前記感光性樹脂の露光部分以外の部分を除去する現像工
程と、前記現像工程の際、除去されずに残った前記露光部分以
外の部分をコロナ放電にて分解除去する除去工程と、を有することを特徴とするカラーフィルター付き基板の
製造方法。
【請求項４】前記塗布工程の前に、隣り合う前記カラ
ーフィルターを遮光するための遮光層を前記基板表面に
形成する工程と、前記遮光層形成工程の際、前記基板表
面に生じた遮光層形成材料の残渣をコロナ放電にて分解
除去する前処理工程とを有することを特徴とする請求項
３記載のカラーフィルター付き基板の製造方法。
【請求項５】前記着色された感光性樹脂は、透明な感
光性樹脂材料中に少なくとも着色材料を分散してなる一
方、前記感光性樹脂材料はポリアミドを主体とした成分
からなることを特徴とする請求項３記載のカラーフィル
ター付き基板の製造方法。
【請求項６】着色された感光性樹脂を基板上に塗布し
た後、フォトリソ工程にてパターニングすることにより
複数のカラーフィルターを順次形成するカラーフィルタ
ー付き基板製造装置において、前記フォトリソ工程の後、前記感光性樹脂のカラーフィ
ルタ形成部分以外の残渣部分をコロナ放電にて分解除去
するコロナ処理手段を備えたことを特徴とするカラーフ
ィルター付き基板製造装置。
【請求項７】前記感光性樹脂を塗布する前に隣り合う
前記カラーフィルターを遮光する遮光層を形成する一
方、前記コロナ処理手段により前記遮光層形成の際、前
記基板表面に生じた遮光層形成材料の残渣の分解除去を
行うことを特徴とする請求項６記載のカラーフィルター
付き基板製造装置。