(57)【要約】【課題】  ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルに用いられるカラーフィルタ形成基板であって、除電膜としてＩＴＯ膜を用いた場合に比べて薄くして、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせる除電膜を配したカラーフィルタ形成基板を提供する。同時に、そのようなカラーフィルタ形成基板を用いたＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルを提供する。【解決手段】  透明基板の一方の面上に着色層であるカラーフィルタを配し、且つ、他方の面上に除電膜としての透明導電膜を配している、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネル用のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜が非晶質である。更に、前記除電膜としての透明導電膜がインジウム亜鉛酸化膜である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の面上に着色層であるカラーフィルタを配し、且つ、他方の面上に除電膜としての透明導電膜を配している、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネル用のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜が非晶質であることを特徴とするカラーフィルタ形成基板。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜がインジウム亜鉛酸化膜であることを特徴とするカラーフィルタ形成基板。
【請求項３】
請求項２に記載のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜の膜厚が８ｎｍ以上であることを特徴とするカラーフィルタ形成基板。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ形成基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置用表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰＳ方式（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ方式、横電界方式とも言う）の液晶表示装置の表示パネル用のカラーフィルタ形成基板に関し、特に、除電膜として透明導電膜を配したカラーフィルタ形成基板と、該カラーフィルタ形成基板を用いた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の表示方式には、基板に垂直な縦方向の電界によって、液晶の配向方向を基板に直交する面内で回転させる方式と、基板に平行な横方向の電界によって、基板に平行な面内で回転させる方式とがある。
前者の代表例がＴＮ方式（ T w i s t e d   N e m a t i c   m o d e）であり、後者はＩＰＳ方式である。
ＴＮ方式の液晶表示装置では、液晶が基板に平行な面からずれて配向するため、視野角の増大に伴って偏光角に大きなずれが生じ、広い視野角が得られない。
これに対して、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、液晶が基板に平行な面内で配向するため、視野角による偏光角のずれが生じず、広い視野角を得ることが出来る。
このため、近年、ＩＰＳ方式の液晶表示装置が多く採用されるようになってきた。
【０００３】
当初のＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルは、例えば、図４に示すような断面構造で、ＴＦＴ基板（ＴＦＴ； T h i n   F i l m   T r a n s i s t o r）２とカラーフィルタ形成基板３とを対向させ、両基板２、３間に液晶４を密封し、更に、ＴＦＴ基板２とカラーフィルタ形成基板３の外側に、それぞれ、偏向板５、６を配していた。
ＴＦＴ基板２は、透明基板７と、この透明基板７上に一体に形成された半導体駆動素子９と、対向電極１０と、半導体駆動素子９及び対向電極１０を覆う配向膜１１とを備え、半導体駆動素子９は、ゲート電極１２、絶縁膜１３、半導体層１４、ソース電極１５及びドレイン電極（画素電極）１６から構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。
また、カラーフィルタ形成基板は、透明基板２０上にストライプ状あるいは格子状パターンで形成されたブラックマトリクス（単にブラックマトリクスとも言う）層２１と、ブラックマトリクス層２１間に形成されたＲ、Ｇ、Ｂ３色の着色層２２と、これら着色層２２上に形成されたオーバーコート層２３から構成されている。
このような液晶表示装置の表示パネルでは、偏光板５側から照明光を照射した状態で画素電極１６をオンオフさせることにより、画素電極１６と対向電極１０間にＴＦＴ基板２の面に平行な電界Ｅを発生させ、液晶４をシャッタとして作動させて、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の着色層２２の画素を光が透過してカラー表示が行われる。
【０００４】
しかし、この図４に示す当初のＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルにおいては、カラーフィルタ形成基板側の液晶配向制御用のＩＴＯが不要になり無いため、カラーフィルタ形成基板側の透明基板に数１００〜数１０００Ｖという静電気が蓄積（チャージとも言う）することがあり、この静電気の蓄積に起因して液晶の配向が乱れが発生し、これが画質に悪影響を与えることがあることが分かり、近年では、図５に示すように、カラーフィルタ形成基板３の着色層２２であるカラーフィルタを形成した側とは反対側の、透明基板２０の一面に除電膜として透明導電膜３０を配した構造のものが用いられている。（特開平１０−１６０９２０号公報参照）
【特許文献１】特開平１０−１６０９２０号公報
【０００５】
このように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルにおいては、カラーフィルタ形成基板の着色層であるカラーフィルタを形成した側とは反対側の、透明基板の一面に帯電防止のための除電膜が配設されている。
除電膜としての透明導電膜としては、当初ＳｎＯ2 膜を、常圧ＣＶＤ法（熱分解法）を用いて成膜する方法が用いられていた。
この成膜方法は、例えば、ホットプレートにより２００〜４００℃に加熱された反応室内に透明基板を載置し、ＳｎＣｌ4 をＮ2 キャリアガスで反応室内に導入し、同時にＨ2 Ｏ、Ｏ2 を反応室内に導入して反応させ、透明基板上にＳｎＯ2 膜を主成分とする透明導電膜を形成する。
しかし、このような成膜方法により形成されたＳｎＯ2 膜は、品質面（抵抗値や透過率）で不安定で、成膜の作業も手間がかかり、最近では、除電膜としてＩＴＯ膜を用いるようになってきた。
除電膜としてのＩＴＯ膜の成膜は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、インジウムー錫酸化物）焼結体をターゲットとして、透明基板の一面上にＩＴＯをスパッタリングして成膜する。
【０００６】
このように、最近では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルに用いられるカラーフィルタ形成基板の除電膜としては、スパッタリング成膜したＩＴＯ膜が用いられている。  このＩＴＯ膜は、透過性の観点からは、除電できる所定の抵抗値（１０００Ω／□程度）を下回らない限り、可能な限り薄いものであることが望まれる。
しかし、ＩＴＯ薄膜は結晶性を有するため、透過性を上げるために一定膜厚（２０ｎｍ程度）以下の薄い膜厚としてＩＴＯ薄膜を形成しようとすると、結晶同士に乖離が生じて、除電膜として機能するための導電性が得られなくなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、最近では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルにおいては、ＩＴＯ膜からなる除電膜が形成されたカラーフィルタ形成基板が用いられており、除電膜としてのＩＴＯ膜としては、透過性の面からできるだけ薄いことが求められているが、その膜厚を一定膜厚（２０ｎｍ程度）以下に薄くしようとすると結晶同士に乖離が生じて、除電効果のある導電性が得られなくなるという問題があり、この対応が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルに用いられるカラーフィルタ形成基板であって、除電膜としてＩＴＯ膜を用いた場合に比べて薄くして、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせる除電膜を配したカラーフィルタ形成基板を提供しようとするものです。
同時に、そのようなカラーフィルタ形成基板を用いたＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルを提供しようとするものです。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のカラーフィルタ形成基板は、透明基板の一方の面上に着色層であるカラーフィルタを配し、且つ、他方の面上に除電膜としての透明導電膜を配している、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネル用のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜が非晶質であることを特徴とするものである。
そして、上記のカラーフィルタ形成基板であって、前記除電膜としての透明導電膜がインジウム亜鉛酸化膜（ＩＺＯ（商標名）；Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅとも言う）であることを特徴とするものであり、前記除電膜としての透明導電膜の膜厚が８ｎｍ以上であることを特徴とするものである。
尚、ここでの非晶質とは、結晶性でないことを意味する。
【０００９】
本発明の液晶表示装置用表示パネルは、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ形成基板を用いたことを特徴とするものである。
【００１０】
（作用）
本発明のカラーフィルタ形成基板は、このような構成にすることにより、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルに用いられるカラーフィルタ形成基板であって、除電膜としてＩＴＯ膜を用いた場合に比べて膜厚を薄くして、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせる除電膜を配したカラーフィルタ形成基板の提供を可能としている。
詳しくは、除電膜としての透明導電膜を非晶質とすることにより、結晶性のＩＴＯ膜の場合に比べて膜厚を薄くして、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせるものとしている。
これは、除電膜としての透明導電膜が結晶性のＩＴＯ膜の場合、結晶性であるために、膜厚が一定膜厚（２０ｎｍ程度）以下に薄くなると、結晶同士に乖離が生じて、急激に抵抗値が高く変化するが、除電膜としての透明導電膜が非晶質の場合は、膜厚が２０ｎｍ程度以下に薄くなっても、抗値が急激には変化せず、緩やかに変化する特性による。
本願発明は、このような特性を利用したものです。
具体的には、除電膜としての透明導電膜がインジウム亜鉛酸化膜（ＩＺＯ）である、第２の発明の形態とすることにより、実用レベルで具体的に達成できるものとしている。
特に、第２の発明の形態において除電膜としての透明導電膜の膜厚が８ｎｍ以上である、第３の発明の形態とすることにより、確実に除電膜としての機能を果たせる導電性を得ることができるものとしている。
【００１１】
本発明の液晶表示装置用表示パネルは、このような構成にすることにより、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルであって、カラーフィルタ形成基板の除電膜としてＩＴＯ膜を用いた場合に比べて薄して、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせる除電膜を配したカラーフィルタ形成基板を用いた、液晶表示装置用表示パネルの提供を可能としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記のように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルに用いられるカラーフィルタ形成基板であって、除電膜としてＩＴＯ膜を用いた場合に比べて薄くして、透過性が良く、且つ、除電膜としての機能を果たせる除電膜を配したカラーフィルタ形成基板の提供を可能とした。
同時に、そのようなカラーフィルタ形成基板を用いたＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルの提供を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のカラーフィルタ形成基板の実施の形態の１例の概略断面図で、図２は本発明の液晶表示装置用表示パネルの実施形態の１例の概略断面図で、図３は本発明のカラーフィルタ形成基板の製造方法と本発明の液晶表示装置用表示パネルの作製方法とを示した処理フロー図である。
尚、図３に示すＳ１〜Ｓ１１は処理ステップを示す。
図１中、１１０はカラーフィルタ形成基板、１１１は透明基板（ここではガラス基板）、１１２はブラックマトリクス（ＢＭとも言う）、１１３は着色層（カラーフィルタとも言う）、１１４はオーバーコート層、１１５は非晶質の透明導電膜（ここでは、インジウム亜鉛酸化膜）、１１６は偏向板、１２０はＴＦＴ基板、１２１は透明基板、１２２は電極、１２３は絶縁層、１２４は配向膜、１２６は偏向板、１３１は半導体層、１３２はソース電極、１３３はドレイン電極、１３４はゲート電極、１４０は半導体駆動素子、１５０は液晶、１５０ａは液晶分子、１５１は電場、１６０はバックライトである。
【００１４】
はじめに、本発明のカラーフィルタ形成基板の実施の形態の１例を、図１に基づいて説明する。
本例のカラーフィルタ形成基板１１０は、図１に示すように、透明基板１１１の一方の面上に着色層１１３であるカラーフィルタを配し、且つ、他方の面上に除電膜としてスパッタリング形成されたインジウム亜鉛酸化膜からなる非晶質の透明導電膜１１５を配しているもので、例えば、図２に示すような、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルのカラーフィルタ形成基板１１０として用いられる。
特に、本例においては、除電膜としてスパッタリング形成されたインジウム亜鉛酸化膜からなる非晶質の透明導電膜１１５を用いているため、除電膜であるインジウム亜鉛酸化膜は、表１に示すように、結晶性のＩＴＯ膜の場合に比べて薄して、透過性を良くして、且つ、除電膜としての機能を果たせるものとできる。
表１では、インジウム亜鉛酸化膜からなる非晶質の透明導電膜の膜厚が１００Åの場合、その透過率が、膜厚２００ÅのＩＴＯ膜とほぼ同等であることを示している。
尚、図２に示す表示パネルは、基本構造では、従来の図５に示す表示パネルと同じですが、除電膜としての透明導電膜がインジウム亜鉛酸化膜からなる非晶質の透明導電膜である点が従来の図５に示す表示パネルと異なる。
【００１５】
【表１】
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表１におけるＩＴＯ膜は、１３０℃でＡｒガス雰囲気中でスパッタリング成膜し、カラーフィルタ形成基板の各工程において熱処理したものであり、また、表１におけるインジウム亜鉛酸化膜は、１３０℃でＡｒガス雰囲気中でスパッタリング成膜したものであるが、カラーフィルタ形成基板の各工程において熱処理しないものです。
ここでは、除電膜としての透明導電膜が受ける、カラーフィルタ形成基板の各工程において熱処理も、アニール処理とも言う。
ＩＴＯ膜の成膜は、ここでは、Ｉｎ2 Ｏ3 、９０ｗｔ％  ＋  ＳｎＯ2 、１０ｗｔ％組成の焼結したターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタ方式で、Ａｒガス雰囲中、気圧１×１０-5ｔｏｒｒ〜１×１０-2ｔｏｒｒの範囲中で、着色層の耐熱性を考慮して低温（１３０℃程度）で成膜した。
インジウム亜鉛酸化膜の成膜は、ＺｎＯ、１０．７ｗｔ％  ＋  Ｉｎ2 Ｏ3 （残り分で若干の不純物を含む）の焼結したターゲットを用いて、ＩＴＯ膜の成膜とほぼ同様の成膜条件で行った。
尚、インジウム亜鉛酸化膜については、スパッタリング成膜の成膜条件によっては、アニール処理を行った後の抵抗値や透過特性を、表１に示すような値にすることも可能です。
結晶性のＩＴＯ膜の場合、膜厚を２００Å以下に薄くすると急激に抵抗値が上がるのに対して、スパッタリング形成されたインジウム亜鉛酸化膜の場合は、非晶質のため、膜厚を２００Å以下に薄くしても抵抗値が急激に高くならず、表１のように、膜厚が１００Å（１０ｎｍ）でも抵抗値３５２Ω／□であり、膜厚が２００Å（２０ｎｍ）で抵抗値３５０Ω／□のＩＴＯ膜と、ＩＴＯより薄い膜厚でＩＴＯと同程度の抵抗値である。
これからも、インジウム亜鉛酸化膜の場合は、ＩＴＯより薄い膜厚でＩＴＯよりも抵抗値を得ることも可能となる。
尚、スパッタリング形成されたインジウム亜鉛酸化膜の場合は、８ｎｍ以上であれば、１０００Ω／□以下の抵抗値を得ることができ、除電効果がある導電性の膜となり得る。  また、スパッタリングによる成膜の際、ターゲットプレート表面にパーティックルが付着してノジュールが発生するが、ターゲットとして使用した場合、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）の方がＩＴＯよりもノジュールが発生しにくく、この面からもインジウム亜鉛酸化物を、除電膜として用いることが好ましい。
この理由は、成膜の際に、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）に比べてＩＴＯの方が表面に酸化物が形成され易く、絶縁体を表面部に形成し易いため、ＩＴＯの方が放電が起こり易いためと考えられる。
【００１６】
透明基板１１１としては、低膨張で透明性の良いものが好ましいく、ここではガラス基板を用いているが、これに限定されない。
プラスチック基板等も用いられる。
ガラス基板としては、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライム等が用いられる。
ブラックマトリクス１１２、着色層１１３として、ここでは、それぞれ、紫外線硬化型の感光性樹脂に顔料や染料他を混ぜて分散させた、顔料分散型の着色材料を用いているが、これには限定はされない。
オーバーコート層（保護膜、ＯＣとも言う）１１４としては、感光性アクリル樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂等が用いられる。
【００１７】
次に、本例のカラーフィルタ形成基板１１０の作製例と、第１のカラーフィルタ形成基板を用いた液晶パネルの作製例とを、図３に基づいて、簡単に説明しておく。
先ず、本発明のカラーフィルタ形成基板のベースとなる透明基板（ここではガラス基板）１１１を予め用意しておき（Ｓ０）、該ガラス基板のカラーフィルタとなる着色層を形成する側に、ブラックマトリクス１１２の形成するＢＭ形成処理を行う。（Ｓ１）
ここでは、紫外線硬化型の感光性樹脂に顔料や染料他を混ぜて分散させた黒色の着色層をガラス基板の一面に塗布してフォトリソ法により、所定形状にして、ブラックマトリクス１１２を形成する。
ブラックマトリクス（ＢＭ）１１２は、縦方向の縦ＢＭと横方向の横ＢＭとからなり、これらに囲まれた部分が着色画素となる部分である。
次いで、第１の着色層（赤色の着色層、Ｒ層とも言う）を形成するＲ層形成処理（Ｓ２）、第２の着色層（緑色の着色層、Ｇ層とも言う）を形成するＧ層形成処理（Ｓ３）、第３の着色層（青色の着色層、Ｂ層とも言う）を形成するＢ層形成処理（Ｓ４）を、この順に行なう。
Ｒ層形成処理（Ｓ２）は、紫外線硬化型の感光性樹脂に顔料や染料他を混ぜて分散させた赤色の着色層を、ガラス基板のブラックマトリクス（ＢＭ）が形成された側の面に塗布してフォトリソ法により、所定形状にして、第１の着色層（赤色の着色層、Ｒ層とも言う）を所定の領域に形成する。
同様に、Ｇ層形成処理（Ｓ３）は、紫外線硬化型の感光性樹脂に顔料や染料他を混ぜて分散させた緑色の着色層を、ガラス基板のブラックマトリクス（ＢＭ）、第１の着色層が形成された側の面に塗布してフォトリソ法により、所定形状にして、第２の着色層（緑色の着色層、Ｇ層とも言う）を所定の領域に形成する。
また同様に、Ｂ層形成処理（Ｓ４）は、紫外線硬化型の感光性樹脂に顔料や染料他を混ぜて分散させた青色の着色層を、ガラス基板のブラックマトリクス（ＢＭ）、第１の着色層、第２の着色層が形成された側の面に塗布してフォトリソ法により、所定形状にして、第３の着色層（青色の着色層、Ｂ層とも言う）を形成する。
次いで、着色層１１３（上記第１の着色層〜第３の着色層に相当）が形成された側に保護膜１１４を前面塗布し、必要に応じて乾燥、硬化して、本例のカラーフィルタ形成基板１１０を作製する。（Ｓ５〜Ｓ７）
このようにして、本例のカラーフィルタ形成基板１１０は作製される。
【００１８】
上記、カラーフィルタ形成基板の作製例では、ブラックマトリクス１１２、着色層１１３形成後に除電膜としての透明導電膜１１５を形成しているが、作製方法としては、図３において、除電膜としての透明導電膜１１５を形成し（Ｓ１１）、その後に、ブラックマトリクス１１２、着色層１１３形成する処理（Ｓ１〜Ｓ４）、オーバーコート層（保護膜）を形成して（Ｓ５）、カラーフィルタ形成基板１１０を作製する処理ステップで行う作製形態もある。（Ｓ７）
勿論、この形態の場合も、作製されたカラーフィルタ形成基板１１０において、除電膜としての透明導電膜１１５は、除電膜がＩＴＯ膜の場合に比べて薄くても、良好な透過率、抵抗値であることが求められる。
【００１９】
このようにして作製された本例のカラーフィルタ形成基板（ＣＦ形成基板とも言う）１１０（Ｓ７）と、液晶パネル形成のためにこれと貼り合わせを行うＴＦＴ基板（Ｓ８）とを予め用意しておく。
そして、本例のカラーフィルタ形成基板１１０の外周のシール領域に、例えば、ディスペンサーあるいは印刷により、紫外線硬化型のシール材を塗布して、所定の高さにして、枠状のスペーサを形成し、更に、該枠状のスペーサ内に液晶を滴下法により配した後、ＴＦＴ基板との貼り合わせを行う。（Ｓ９）
貼り合わせの際、ガラス基板１１１側からシール領域７０Ａのシール材７０に紫外線７５を照射して、シール材を硬化する。
このようにして、本例のカラーフィルタ形成基板を用いた液晶表示パネルは作製される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のカラーフィルタ形成基板の実施の形態の１例の概略断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置用表示パネルの実施形態の１例の概略断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ形成基板の製造方法と本発明の液晶表示装置用表示パネルの作製方法とを示した処理フロー図である。
【図４】従来の、除電膜を設けていないＩＰＳ方式の液晶表示装置用の表示パネルの一部断面図である。
【図５】従来の、除電膜を設けたＩＰＳ方式の液晶表示装置用の表示パネルの一部断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１０            カラーフィルタ形成基板
１１１            透明基板（ここではガラス基板）
１１２            ブラックマトリクス（ＢＭとも言う）
１１３            着色層（カラーフィルタとも言う）
１１４            オーバーコート層
１１５            非晶質の透明導電膜（ここでは、インジウム亜鉛酸化膜）
１１６            偏向板
１２０            ＴＦＴ基板
１２１            透明基板
１２２            電極
１２３            絶縁層
１２４            配向膜
１２６            偏向板
１３１            半導体層
１３２            ソース電極
１３３            ドレイン電極
１３４            ゲート電極
１４０            半導体駆動素子
１５０            液晶
１５０ａ          液晶分子
１５１            電場
１６０            バックライト
１                表示パネル
２                ＴＦＴ基板
３                カラーフィルタ形成基板
４                液晶
５、６            偏向板
７                透明基板
９                半導体駆動素子
１０              対向電極
１１              配向膜
１２              ゲート電極
１３              絶縁膜
１４              半導体層
１５              ソース電極
１６              ドレイン電極（画素電極）
２０              透明基板
２１              ブラックマトリクス層（単にブラックマトリクスとも言う）
２２              着色層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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