(57)【要約】【課題】その断面形状がオーバーハングに形成された着色画素でも、着色画素上に形成される透明導電膜の抵抗値が高くならないカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタを提供すること。【解決手段】ガラス基板４０上にブラックマトリックス４１、着色画素４２、透明導電膜４３が形成されたカラーフィルタの製造にて、着色画素の形成後に、研磨パッド及び研磨粒子を用いた研磨にて、着色画素の膜厚を０．０１μｍ〜０．３０μｍ薄くすること。研磨パッドが、不織布上に発泡ポリウレタンを設けたスエードであること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が順次に形成されたカラーフィルタの製造方法において、着色画素を形成した後に、研磨パッド及び研磨粒子を用いた研磨にて、着色画素の膜厚を０．０１μｍ〜０．３０μｍ薄くすることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記研磨パッドが、不織布上に発泡ポリウレタンを設けたスエードであることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記研磨粒子が、一次粒子径で０．０１μｍ〜１．０μｍであり、α−アルミナを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの製造に関するものであり、特に、液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、透明導電膜に断線などを発生させることなく、抵抗値の低い透明導電膜を有するカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタに関する。  
【背景技術】
【０００２】
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図５は、図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図４、及び図５に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ（４）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したものであり、着色画素（４２）は正方形としている。また着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）を形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素（４２）を形成し、更に透明導電膜（４３）を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、開口部を有する遮光性のマトリックスであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
【０００４】
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
このブラックマトリックス基板の製造には、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯX などの金属薄膜からなるブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。樹脂を用いて形成されたブラックマトリックス（４１）を樹脂ブラックマトリックスと称している。
【０００６】
また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００７】
図４、及び図５に示すカラーフィルタ（４）は、マトリックス部（４１Ａ）の外側、すなわち、カラーフィルタの周縁部（Ｇ）には、ブラックマトリックス（４１）及び透明導電膜（４３）が形成されていない。このカラーフィルタ（４）は、ガラス基板（４０）上の、この周縁部（Ｇ）にシール剤（４５）を設け、対向基板とカラーフィルタとを貼り合わせてパネルとする例を示したものである。
【０００８】
上記樹脂ブラックマトリックスは、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックス（図示せず）として用いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制するために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合などに採用されていた。しかし、ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスから、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【０００９】
ガラス基板が大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなり、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
この移行は、ガラス基板が更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向にある。
【００１０】
樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、０．８μｍ〜２．０μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、図６に示すように、樹脂ブラックマトリックス（４１）上にその周縁部を重ねて形成された着色画素（４２）は、その周縁部が樹脂ブラックマトリックス（４１）上にて突起（４４）となる。例えば、図６において、厚さ１．３μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（４１）上に、厚さ１．０μｍ程度の着色画素（４２）を形成した際には、突起（４４）の高さ（Ｈ）は０．５μｍ程度のものとなる。
尚、図６は、透明導電膜（４３）が形成される前の段階のカラーフィルタを表している。
【００１１】
この突起（４４）は、カラーフィルタの表面を凹凸のあるものとし、平坦性を悪化させる。このような突起（４４）のある、表面の平坦性が悪化したカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、突起の影響によって液晶分子の配向が乱され、表示ムラなど表示品質を低下させることになるので、多くの場合、カラーフィルタ表面への研磨によって突起を除去している。
カラーフィルタ表面への研磨は、例えば、オスカー型研磨機を用い、研磨機のプレートにポリシャーとして研磨パッドを貼り、研磨粒子としてアルミナなどを分散させた研磨液を滴下させて行われる。
【００１２】
カラーフィルタ表面への研磨によって突起は除去され、カラーフィルタ表面は平坦なものとなる。また、この研磨によって、着色画素の表面（Ａ）、ブラックマトリックスの表面（Ｂ）、及びガラス基板の周縁部（Ｇ）の表面（Ｃ）に残存しているフォトレジストの残渣も取り除くことができ、透明導電膜（４３）の成膜における透明導電膜の密着性を良
好なものとしている。また、周縁部（Ｇ）を対向基板とのシール部とする際にシール剤の密着性を良好なものとしている。
【００１３】
上記のように、樹脂ブラックマトリックスの場合には、カラーフィルタ表面の突起を除去する研磨処理が行われるので、この研磨処理によって、同時に着色画素（４２）、ブラックマトリックス（４１）、ガラス基板（４０）の各表面の残渣は取り除かれたものとなる。しかし、前記金属薄膜からなるブラックマトリックス（４１）の場合には、その膜厚は１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるために、ブラックマトリックス（４１）上に突起（４４）は発生しない。
【００１４】
従って、金属薄膜からなるブラックマトリックス（４１）の場合には、着色画素の表面（Ａ）、ブラックマトリックスの表面（Ｂ）への透明導電膜の密着性を良好なものとするために、また、ガラス基板の周縁部（Ｇ）の表面（Ｃ）へのシール剤の密着性を良好なものとするために残渣を取り除く研磨処理が行われる。
尚、上記残渣を取り除き、密着性を良好なものとするための膜厚の研磨量は、略０．０１μｍ程度で十分である。
【００１５】
図７（ａ）、（ｂ）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が順次に形成されたカラーフィルタの部分を模式的に示す断面図である。図７（ａ）は、着色画素（４２）が正常に形成された際の状態を示すものであり、着色画素（４２）の側壁は略垂直に形成されている。
一般に、例えば、ＩＴＯを用いてスパッタ法によって透明導電膜（４３）を形成すると、着色画素（４２）に形成される透明導電膜（４３）の膜厚は、その側壁部での膜厚（Ｔ２）は、その上面部での膜厚（Ｔ１）より薄い（Ｔ２＜Ｔ１）ものとなる傾向にある。
【００１６】
また、図７（ｂ）は、着色画素（４２）が好ましくない形状に形成された際の状態を示すものであり、着色画素（４２）の側壁は斜角（θ１）のオーバーハングに形成されている。
上記のように、着色画素（４２）に形成される透明導電膜（４３）の膜厚は、側壁部での膜厚（Ｔ２）は、上面部での膜厚（Ｔ１）より薄い傾向にあることに加え、更に、側壁がオーバーハングであることによって、側壁部での透明導電膜には断線（Ｄ）が発生することがある。
【００１７】
着色画素（４２）の側壁がオーバーハングに形成されてしまうのは、着色画素（４２）の底部までフォトレジストの硬化が充分に行われなかったため、すなわち、着色画素（４２）の形成に用いるフォトレジストの特性、露光、現像処理の条件などに起因するものであり、カラーフィルタの着色画素の一部分に発生、或いは全体に発生する場合がある。
【００１８】
上記のように、着色画素（４２）の側壁部での透明導電膜（４３）の膜厚（Ｔ２）が、その上部での膜厚（Ｔ１）より薄くなったり、或いは、側壁部での透明導電膜（４３）において断線が発生すると、透明導電膜（４３）の抵抗値は高くなる。
透明導電膜の抵抗値が高くなると、液晶の正常な動作に支障をきたすこととなり、液晶表示装置の表示品質に悪影響を及ぼす。
【００１９】
側壁部での透明導電膜の膜厚（Ｔ２）が、その上部での膜厚より薄くなってしまうことへの対応としては、例えば、予め、その膜厚の減少を見込んで、抵抗値を低く保ように上部での膜厚（Ｔ１）を厚くして補償することが容易に考えられる。しかし、この補償は、上部の膜厚増による透明導電膜の透過率の低下、作業効率の低下などが許容できる範囲のことである。
また、側壁部での断線を、上部での膜厚（Ｔ１）を更に厚くして補償するのは困難なこと
である。
【特許文献１】特開２０００−２８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が順次に形成されたカラーフィルタの製造において、その断面形状がオーバーハングに形成された着色画素であっても、着色画素上に形成される透明導電膜の抵抗値が高くなることのないカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタの製造方法を用いて製造したカラーフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が順次に形成されたカラーフィルタの製造方法において、着色画素を形成した後に、研磨パッド及び研磨粒子を用いた研磨にて、着色画素の膜厚を０．０１μｍ〜０．３０μｍ薄くすることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００２２】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記研磨パッドが、不織布上に発泡ポリウレタンを設けたスエードであることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法である。
【００２３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記研磨粒子が、一次粒子径で０．０１μｍ〜１．０μｍ、望ましくは０．０３μｍ〜０．３μｍであり、α−アルミナを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタの製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、着色画素を形成した後に、研磨パッド及び研磨粒子を用いた研磨にて、着色画素の膜厚を０．０２μｍ〜０．１０μｍ薄くするカラーフィルタの製造方法であるので、その断面形状がオーバーハングに形成された着色画素であっても、着色画素上に形成される透明導電膜の抵抗値が高くなることのないカラーフィルタの製造方法となる。
また、本発明は、上記研磨パッドが、不織布上に発泡ポリウレタンを設けたスエードであるので、目詰まりが発生しにくい。従って、研磨をする機能が安定しており、研磨量を管理する上で好ましいものとなる。
【００２６】
また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法を用いて製造したカラーフィルタであるので、その着色画素上に形成される透明導電膜の抵抗値は高くない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタの部分を模式的に示す断面図である。図１（ａ）に示すカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）が形成された後に、本発明における研磨が行われた段階のものである。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、本発明における研磨を行うことによって、前記図７に示す着色画素の垂直な側壁、或いは斜角（θ１）をもったオーバーハングの側壁は、斜角（θ２）をもった順テーパーの側壁となっている。
研磨が行われる前の断面形状は、図１（ａ）中に点線で示すように、着色画素の側壁は垂直、或いはオーバーハングである。この点線で示す形状は、前記図７に示す、着色画素の断面形状と同様のものである。
【００２９】
研磨による着色画素の研磨量は、すなわち、着色画素の膜厚の減量（Ｔ５）は、０．０２〜０．１０μｍ程度である。この程度の研磨を行うことによって、垂直な側壁、またオーバーハングの側壁は順テーパーの側壁となる。
研磨量が０．０２以下では、例えば、オーバーハングの側壁を順テーパーの側壁にすることができない。また、研磨量が０．１０以上では、ガラス基板上の周縁部の他の位置に形成されているアライメントマークが研磨によって消失してしまったり、カラーフィルタの面内での研磨ムラが発生してしまう。
【００３０】
カラーフィルタの研磨は、例えば、オスカー型研磨機を用い、ポリシャーには、不織布としての、ポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた基材に、ポリウレタンを塗布し、ポリウレタン内に発泡層を成長させた後、その表面部分に開口部を設けたスエードを使用することが好ましい。
このようなスエードは、目詰まりが発生しにくいために研磨をする機能が安定しており、研磨量を管理する上で好ましい。また、研磨によるキズが発生しにくいためにキズのない高品質のカラーフィルタが得られる。
【００３１】
研磨粒子には、例えば、一次粒子平均径０．０１〜１．０μｍのアルミナ、ジルコニア、セリウム、二酸化マンガン、シリコンカーバイト、シリカなどが用いられ、特に限定されるものではないが、研磨によって着色画素の側壁が順テーパーとなるには、一次粒子の平均粒子径が０．０７〜０．３μｍの範囲が良く、特にα−アルミナを用いると良い。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示すカラーフィルタは、着色画素（４２）への研磨が行われた後に、透明導電膜（４３）が形成された段階のものである。着色画素の側壁が順テーパーであるために、着色画素（４２）の上面部の透明導電膜（４３）の膜厚（Ｔ１）と、側壁部の透明導電膜（４３）の膜厚（Ｔ３）の差は縮小したものとなっている。
すなわち、前記図７における上面部の膜厚（Ｔ１）と同一膜厚（Ｔ１）の透明導電膜を着色画素の上面部に形成した際に、前記図７における側壁部の膜厚（Ｔ２）と比較して、本発明における側壁部の膜厚（Ｔ３）は厚い。Ｔ３＞Ｔ２の関係にある。
【００３３】
また、図１（ｂ）に示す側壁部においては、オーバーハングは消失し、順テーパーとなっているために、透明導電膜（４３）に断線が発生することはない。
従って、着色画素（４２）上に形成された透明導電膜（４３）の全体としては、その抵抗値は低減したものとなる。
【００３４】
図２（ａ）は、ガラス基板上に形成された着色画素に、研磨量０．０１μｍの研磨が行われた際の一例の断面写真である。図２（ａ）に示すように、着色画素の片側の側壁にては、順テーパーにまで達していない状態である。また、図２（ｂ）は、研磨量０．０５μｍの研磨が行われた際の上記一例の断面写真である。
図２（ｂ）に示すように、着色画素の両側の側壁にて、順テーパーに達している状態である。
【００３５】
また、図３は、着色画素への上記両研磨量と、研磨が行われた後に透明導電膜を形成し
た際に測定した透明導電膜の抵抗値との関係を示したものである。図３に示すように、研磨量を０．０５μｍとすることによって、透明導電膜の抵抗値は２０Ω／□へと大幅に低減していることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は、本発明によるカラーフィルタにおいて、着色画素の形成後に研磨が行われた段階の断面図である。（ｂ）は、（ａ）のカラーフィルタの着色画素への研磨後に、透明導電膜が形成された段階のものである。
【図２】（ａ）は、着色画素に、研磨量０．０１μｍの研磨が行われた際の断面写真である。（ｂ）は、着色画素に、研磨量０．０５μｍの研磨が行われた際の断面写真である。
【図３】着色画素への研磨量と、透明導電膜の抵抗値との関係を示した説明図である。（ａ）は研磨量０．０１μｍ、（ｂ）は研磨量０．０５μｍ。
【図４】液晶表示装置用カラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図５】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】着色画素上の突起の説明図である。
【図７】（ａ）は、着色画素が正常に形成された際の断面図である。（ｂ）は、着色画素がオーバーハングに形成された際の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
４・・・カラーフィルタ
４０・・・ガラス基板
４１・・・樹脂ブラックマトリックス
４１Ａ・・・マトリックス部
４１Ｂ・・・額縁部
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・突起
４５・・・シール剤
Ａ・・・着色画素の表面
Ｂ・・・ブラックマトリックスの表面
Ｃ・・・ガラス基板の周縁部の表面
Ｇ・・・カラーフィルタの周縁部
Ｈ・・・突起の高さ
Ｔ１・・・着色画素の上面部での透明導電膜の膜厚
Ｔ２・・・着色画素の側壁部での透明導電膜の膜厚
Ｔ３・・・本発明における着色画素の側壁部での透明導電膜の膜厚
Ｔ５・・・着色画素の研磨による膜厚の減量
θ１・・・着色画素の側壁のオーバーハングの斜角
θ２・・・着色画素の側壁の順テーパーの斜角
【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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【図６】
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【図７】
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