JPH11142638A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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JPH11142638A
JPH11142638A JP31074997A JP31074997A JPH11142638A JP H11142638 A JPH11142638 A JP H11142638A JP 31074997 A JP31074997 A JP 31074997A JP 31074997 A JP31074997 A JP 31074997A JP H11142638 A JPH11142638 A JP H11142638A
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智彦 柴田
Masayuki Ogawa
正幸 小川
Masanori Okamura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低い抵抗の透明導電層を持ち、かつ透明導電膜
成膜後や液晶配向膜キュア時の加熱時に透明導電膜にク
ラックが入ったり、着色層や保護膜層に細かいしわが生
じるなどの問題が発生しないカラーフィルターの製造方
法を提供する。 【解決手段】(1)透明電極膜の成膜温度が60〜18
0℃であり、かつ成膜後に180〜280℃の温度でア
ニール処理を行うことを特徴とするカラーフィルターの
製造方法。(2)前記アニール処理が減圧雰囲気で行わ
れる第1段階と大気圧雰囲気で行われる第2段階の2つ
のステップで実施することを特徴とする前項記載のカラ
ーフィルターの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、カラー液晶表示
装置に用いられるカラーフィルターの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラーフィルターの製造工程は、一般に
ガラス、高分子フィルム等の透明基板上に金属クロム、
酸化クロム、黒色顔料を分散した樹脂等からなる遮光層
および赤(R)、緑(G)、青(B)の各着色層を所定
のパターン形状で形成した後、必要によってこの上に保
護膜層を形成し、透明導電膜層を形成する工程からな
る。この透明導電膜層には高い光線透過率と低い抵抗値
が必要とされており、これらの点から好適な材料とし
て、酸化錫を添加した酸化インジウム(ITO)が広く
使用されている。透明導電膜膜の形成方法としてはスパ
ッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの方
法が知られているが、いずれも減圧雰囲気下で基板を加
熱することが必要である。着色層は、顔料を分散した樹
脂からなることが多く、加熱温度が高すぎると着色層が
色落ちするなどの問題が生じる。このため最近では、比
較的低温で高い光線透過率と低い抵抗値が得られるスパ
ッタ法によることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スパッタリングで形成
されるITO膜の特性は、成膜条件により大きく異な
り、一般に成膜温度が高いほど低抵抗の膜が得られる。
たとえば特開平5−106035号公報の第4頁第00
23欄に記載のように、成膜温度200℃で比抵抗2×
10-4Ω・cmのITO膜が得られるという記載があ
る。しかしこのような温度でITO膜を成膜した場合、
膜中に大きな圧縮応力が残留する。このためカラーフィ
ルター基板に反りが生じたり、ITO膜成膜後や液晶配
向膜キュア時の加熱時にITO膜にクラックが入った
り、着色層や保護膜層に細かいしわが生じるなどの問題
が発生しやすい。このようなカラーフィルターを使用し
て液晶表示装置を作成するとセルギャップが不均一にな
ったり、液晶の配向が乱れて表示ムラが発生することが
ある。
【0004】本発明は、かかる従来技術の欠点を改良
し、ITOにクラックが生じにくいカラーフィルターの
製造方法を提供することをその課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のカラーフィルターの製造方法は下記の構成
からなる。
【0006】すなわち、(1)透明基板上に少なくとも
遮光層、有機着色層、透明電極膜を有するカラーフィル
ターの製造法において、前記透明電極膜の成膜温度が6
0〜180℃であり、かつ成膜後に200〜280℃の
温度でアニール処理を行うことを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法。(2)前記アニール処理が減圧雰囲
気で行われる第1段階と大気圧雰囲気で行われる第2段
階の2つのステップで行われることを特徴とする前項記
載のカラーフィルターの製造方法。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いられる基板は、透明
なものであれば特に限定されないが、ソーダガラス、無
アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが
多く用いられる。ポリエステル、ポリエーテルスルフォ
ンなどの透明な樹脂を用いることもできる。
【0008】遮光層としてはクロムやクロムと酸化クロ
ムや窒化クロムの多層膜などからなる無機系やアクリル
樹脂、ポリイミド樹脂などに黒色顔料を分散した有機系
の材料が用いられる。無機系、有機系とも本発明におい
て好適に用いられるが、成膜に複雑な真空装置を要する
無機系に比べて製造コストの面で有利な有機系を用いる
のが望ましい。遮光層の厚みは無機系で0.1〜0.3
μm、有機系で0.5〜2μmのものが多く用いられ
る。遮光層は通常フォトリソグラフィ法により所定のパ
ターンを形成する。
【0009】有機着色層は顔料を樹脂に分散したものが
用いられる。樹脂としては180℃以上のアニール処理
でも軟化、分解、着色を生じない材料が用いることがで
き、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリル
樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、メラミン樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂お
よびこれらの混合物が好ましく用いられる。これらの中
でも耐熱性に優れている点でポリイミド樹脂が好まし
い。耐熱性が良好であれば、より高温でアニール処理を
行うことができ、アニール後の透明導電膜膜は低抵抗と
なる。有機着色層も遮光層と同様に通常フォトリソグラ
フィ法により所定のパターンを形成する。
【0010】本発明では必要により保護膜層を形成する
ことができる。保護膜層としてはポリイミド樹脂、オル
ガノシランを縮重合して得られるシリコーン樹脂、オル
ガノシランとイミド基を有する化合物とを縮重合して得
られるイミド変性シリコーン樹脂、アクリル樹脂などが
用いられる。
【0011】本発明で使用される透明導電層としては酸
化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化亜
鉛、酸化カドミウム、酸化錫を添加した酸化インジウム
(ITO)などがあるが、中でもITOが高透明性およ
び低抵抗性の点で好ましい。ITOにおける酸化スズの
添加量は重量で5〜15%の範囲が抵抗値を小さくする
ために好ましく、8〜12%がさらに好ましい。透明導
電層の厚みは、必要とされる表面抵抗値によって変わる
が、0.01〜0.5μmの範囲が好ましく、0.05
〜0.3μmの範囲がさらに好ましい。膜厚が薄すぎる
と均一な膜にならず抵抗値が不安定になる。また、膜厚
が厚すぎると膜の透明性が悪くなる。
【0012】透明導電膜の成膜はカラーフィルターにダ
メージを与えないような250℃以下の温度で成膜して
も抵抗値が低く、透明性の高い膜が得られる点で、スパ
ッタリング法によることが好ましい。その中でも高い成
膜レートが得られるDCマグネトロンスパッタがさらに
好ましいが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。成膜装置の形式としては、バッチ式、インライン
式、枚葉式等の形式のものが使用できるが、生産性に優
れている点でインライン式が好ましい。インライン式の
場合成膜ゾーンの後に熱処理室を設けることで生産性を
損なうことなくアニールを行うことができる。スパッタ
リングターゲットとしてはITO焼結体ターゲットやイ
ンジウム−スズ合金ターゲットを用いることができる
が、膜特性が安定しており制御がし易いITO焼結体タ
ーゲットを用いることが好ましい。
【0013】成膜温度は60〜180℃の範囲がITO
膜はアモルファス状態となり、残留応力を小さくできる
点で望ましく、更に好ましくは80〜160℃である。
180℃以上で成膜すると、成膜時にITOが結晶化
し、残留応力の大きな膜となる。また、成膜時のエネル
ギーにより基板は温度上昇するため、成膜温度を60℃
以下に保つためには特別な冷却装置を必要とする。この
ため60℃以下の成膜温度は実用的でない。
【0014】アニール温度は180〜280℃の範囲が
望ましく、更に好ましくは200〜260℃である。1
80℃以下では膜が結晶化せずアニールしても抵抗が実
用レベルまで低くならない。また、280℃以上では着
色層に使用している樹脂や顔料の耐熱温度を超えるた
め、カラーフィルターにシワが発生したり、退色したり
する。
【0015】アニールは空気中、不活性ガス中、真空中
で行うことができるが、ITO膜中の酸素欠損を消滅さ
せることでキャリア濃度を低下させ、導電性が損なわれ
ることを防ぐことができるため真空中での場合が最もア
ニールによる抵抗値の改善が短時間できる。必要な真空
度としては100Pa以下が好ましく、さらに好ましく
は1Pa以下である。しかし、連続生産を行う製造設備
とした場合、短時間の加熱では基板を保持するための金
属製ホルダーの熱容量が大きく、基板が均一に加熱され
ないことがある。また、これを防ぐ目的で真空中で長時
間加熱するためには、大規模な熱処理室を必要とし設備
コストが高くなる、生産性が悪くなる等の問題点が発生
することがある。このような場合、第1段階として真空
中でアニールした基板を第2段階として大気圧のオーブ
ンで再度加熱すると良い。短時間で効果が現れる真空中
のアニールを行っているため、大気圧オーブンでの加熱
時間を短くしても低い抵抗の透明導電膜を得ることがで
きる。この場合アニール温度はいずれの段階でも180
〜280℃の範囲であればよい。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
【0017】実施例1 カーボンブラックからなる黒色顔料5g、ポリアミック
酸からなるポリイミド前駆体溶液25g、N−メチル−
2−ピロリドン45gおよびブチルセロソルブ14gか
らなる溶剤を攪拌混合し、黒色カラーペーストを得た。
同様に黒色顔料の代わりにアントラキノン系赤色顔料、
フタロシアニン系緑色顔料、フタロシアニン系青色顔料
を用いてそれぞれ赤色、緑色、青色カラーペーストを得
た。
【0018】無アルカリガラスからなる長さ400m
m、幅500mm、厚さ0.7mmの透明基板1上に黒
色カラーペーストをスピンコートの後、110℃で15
分間加熱乾燥し、膜厚1.5μmのポリイミド前駆体膜
を得た。この膜上にポジ型フォトレジストをスピンコー
トし、80℃で20分加熱乾燥して膜厚1.0μmのレ
ジスト膜を得た。次いで、フォトマスクを介して紫外線
露光した後テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド2.4%の水溶液からなる現像液を用いて不要部分の
フォトレジストおよびポリイミド前駆体膜をエッチング
除去した後、残ったフォトレジストをメチルセロソルブ
アセテートにより除去した。これを300℃で30分加
熱し、所定形状の遮光層を形成した。ついで、該基板上
に赤色ペースト、緑色ペースト、青色ペーストを用いて
それぞれ所定形状の赤画素、緑画素、青画素を形成し
た。この上に透明なアクリル樹脂を乾燥後の厚さが1μ
mになるように塗布後、これを乾燥してオーバーコート
付きカラーフィルターを作製した。
【0019】こうして得られたカラーフィルターを図1
の構成のインライン式DCマグネトロンスパッタ装置を
用い、基板温度100℃、真空度0.3Pa、酸素濃度
1.0%の条件で膜厚1400オングストロームの厚さ
でITO膜を形成し、熱処理室で真空度0.1Pa、基
板温度250℃の条件で5分間アニール処理した。この
後通常のオーブン中で250℃×10分間の熱処理をし
てITO膜付きカラーフィルターを得た。ITO膜にク
ラックはなく良好な外観であった。しかも得られた膜の
比抵抗は2.1×10-4Ω・cmであり、良好な値であ
った。また、このカラーフィルター上にポリアミック酸
からなる液晶配向膜を乾燥後の膜厚が0.1μmになる
ように塗布し、220℃×1時間焼成の後カラーフィル
ターの外観を観察したところ、ITO膜のクラックはな
く、良好であった。
【0020】実施例2 実施例1と同様にして得たオーバーコート付きカラーフ
ィルターを図1の構成のインライン式DCマグネトロン
スパッタ装置を用い、基板温度150℃、他は実施例1
と同じ条件で厚さ1000オングストロームの厚さでI
TO膜を形成し、熱処理室で真空度0.1Pa、基板温
度250℃の条件で5分間アニール処理した。この後通
常のオーブン中で250℃×10分間の熱処理をしてI
TO膜付きカラーフィルターを得た。得られた膜の比抵
抗は2.1×10-4Ω・cmであり、良好な値であっ
た。また、実施例1と同様にポリアミック酸からなる液
晶配向膜を乾燥後の膜厚が0.1μmになるように塗布
し、220℃×1時間焼成の後カラーフィルターの外観
を観察したところ、ITO膜のクラックはなく、良好で
あった。 実施例3 実施例1と同様にして得たオーバーコート付きカラーフ
ィルターを図1の構成のインライン式DCマグネトロン
スパッタ装置を用い、実施例1と同じ条件で厚さ150
0オングストロームの厚さでITO膜を形成し熱処理室
で真空度0.1Pa、基板温度220℃の条件で5分間
アニール処理した。この後通常のオーブン中で220℃
×30分間の熱処理をしてITO膜付きカラーフィルタ
ーを得た。得られた膜の比抵抗は2.1×10-4Ω・c
mであり良好な値であった。また、実施例1と同様にポ
リアミック酸からなる液晶配向膜を乾燥後の膜厚が0.
1μmになるように塗布し、220℃×1時間焼成の後
カラーフィルターの外観を観察したところ、ITO膜の
クラックはなく、良好であった。 比較例1 実施例1と同様にして得たオーバーコート付きカラーフ
ィルターを図2の構成のインライン式DCマグネトロン
スパッタ装置を用い、基板温度100℃、真空度0.3
Pa、酸素濃度1.0%の条件で膜厚1400オングス
トロームの厚さでITO膜を形成してITO膜付きカラ
ーフィルターを得た。得られた膜の比抵抗は5.0×1
-4Ω・cmであり、膜の抵抗値は高く不十分な特性で
あった。また、実施例1と同様にポリアミック酸からな
る液晶配向膜を乾燥後の膜厚が0.1μmになるように
塗布し、220℃×1時間焼成の後カラーフィルターの
外観を観察したところ、ITO膜のクラックはなく、良
好であった。
【0021】比較例2 実施例1と同様にして得たオーバーコート付きカラーフ
ィルターを図2の構成のインライン式DCマグネトロン
スパッタ装置を用い、基板温度250℃、真空度0.3
Pa、酸素濃度1.0%の条件で膜厚1400オングス
トロームの厚さでITO膜を形成してITO膜付きカラ
ーフィルターを得た。ITO膜にクラックはなく良好な
外観であった。得られた膜の比抵抗は2.2×10-4Ω
・cmであり良好な値であった。しかし、実施例1と同
様にポリアミック酸からなる液晶配向膜を乾燥後の膜厚
が0.1μmになるように塗布し、220℃×1時間焼
成の後カラーフィルターの外観を観察したところ、IT
O膜にクラックが発生していた。
【0022】
【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法に
よれば、上述のごとく配向膜の形成工程で高温の処理を
受けても欠陥の発生しにくく、表示品位に優れたカラー
フィルターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で使用したスパッタ装置を上から見た
構成図である。
【図2】比較例1および比較例2で使用したスパッタ装
置を上から見た構成図である。
【符号の説明】
1 ヒーター 2 ITOターゲット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に少なくとも遮光層、有機着
    色層、透明電極膜を有するカラーフィルターの製造法に
    おいて、前記透明電極膜の成膜温度が60〜180℃で
    あり、かつ成膜後に180〜280℃の温度でアニール
    処理を行う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】 前記アニール処理が減圧雰囲気で行われ
    る第1段階と大気圧雰囲気で行われる第2段階の2つの
    ステップで行われることを特徴とする請求項1記載のカ
    ラーフィルターの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184242A (ja) * 2000-07-19 2002-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電極付き基板およびその製造方法
KR100686233B1 (ko) * 2000-04-17 2007-02-22 삼성전자주식회사 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법
JP2007279378A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルターの製造方法
JP2008046604A (ja) * 2006-07-21 2008-02-28 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルタ及びその製造方法
JP2009192575A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルタ、及びそれを用いた液晶表示装置

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