(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上にブラックマトリックス、着色層、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、
１）前記透明基板上にブラックマトリックス、着色層を形成する工程と、
２）該ブラックマトリックス、着色層が形成された透明基板上に、微粒子を水圧で加速した噴射による残渣除去を施す工程と、
３）該残渣除去が施された透明基板上に、透明導電膜を形成する工程とを有し、
前記微粒子の粒径が、０．０５μｍから５．０μｍの範囲であり、前記微粒子を加圧する水溶液、もしくは前記微粒子を混合している水溶液のｐＨ（水素イオン濃度）が酸性側としたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記微粒子を水圧で加速した噴射が、２流体シャワーの手法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】
前記微粒子が、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、の１種、ないし２種以上の微粒子を混合させたものであ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】
前記残渣除去を施す際に、ブラックマトリックス及び着色層上に保護層を設け、ブラックマトリックス、着色層が形成されていない透明基板上の部分のみに残渣除去を施すことを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記残渣除去を透明基板の表裏両面側に同時に施すことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法により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、カラーフィルタを製造する際の残渣除去に関するものであり、特に、ＵＶ処理における着色層のダメージや、残渣除去の幅の狭さなどがなく、また、研磨処理を施した場合の着色層のキズがなく、極狭い部分においても残渣が除去できるカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上にブラックマトリックス、赤色、緑色、青色の着色層を順次に形成してなるカラーフィルタのブラックマトリックス、着色層は、顔料分散材料を用いフォトリソグラフィーの手法でパターンに形成されるのが一般的である。この場合、特に着色層は現像後においてガラス基板上に残渣が残り問題となる場合があった。
【０００３】
通常、この着色層上に透明導電膜が形成されるが、残渣の影響により膜剥がれや特性劣化といった問題が出る。さらに、パネル化するときにシール材が剥がれてしまう場合もあった。そこで、近年ではこの対策として着色層の形成後にＵＶ処理、ＵＶアッシング処理、エキシマＵＶ処理、常圧プラズマ処理など灰化処理や、物理的な研磨処理などによって残渣を除去する処理が施される。
【０００４】
ＵＶ処理などの灰化処理の場合、化学的な分解反応であるために、着色層の表層がダメージを受けたり、分解された残渣が残る場合がある。このため、処理後の洗浄は強固に行なう必要があり、表層をさらに除いてしまわねばならない。
また、ＵＶ照射が強過ぎると着色層の内部にまで影響がでて来てしまうので細かいコントロールが必要である。また、灰化処理を行いすぎると、分解した樹脂が低分子の状態で残り、耐性への影響や特性劣化につながる場合があった。
【０００５】
また、プラズマを用いた処理においては条件によって架橋が進んで耐性向上につながる場合もあるが残渣の除去量が少なくなり本来の目的と両方を兼ねるには条件の幅が狭くなってしまう問題があった。
すなわち、ＵＶ処理などの灰化処理では残渣除去の幅が狭く、十分な効果をだすことが困難な状況にあった。
【０００６】
一方、研磨処理は、物理的な除去のため着色層に化学的な不安定さを与えることなく残渣除去が可能ではある。ブラックマトリックスに着色層の端部が重なり突起となった部分を除去して液晶配向不良の改善に利用している場合もある。研磨処理を施したガラス基板上に形成された透明導電膜は密着性もよく、剥がれなどの問題を起こすことはなかった。またパネル化のプロセスにおいてシール材剥がれ不良の発生もなかった。
研磨処理の利点は、この残渣を除去する作用と、液晶の配向性を安定化させるための平坦化の作用の両方を同時に達成できることである。
【０００７】
しかし、研磨処理では、圧力を加えて回転処理を行なうことから表層へ細かいキズが発生し、透明導電膜の密着性が低下したり、液晶配向に影響を及ぼす場合があった。
また、最近のカラーフィルタの構成は複雑化しており平面定盤にて処理をすると、着色層の極狭い部分において残渣が除去されないことが発生したりして、面内のバラツキがでる場合もあった。
【０００８】
また、特開平８−３３５４３９号公報によれば、残渣をサンドブラスト法にて除去することが述べられている。サンドブラスト法はエアーで微粒子を加速させて対象物の除去を行なう方法であり、粒子が細かくなってくると空気抵抗で舞ってしまい、制御が難しくなってくる。さらにサンドブラスト法では粉塵の影響から作業環境問題が出てくる。
【特許文献１】特開平８−３３５４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、これら問題を解決するためになされたものであり、カラーフィルタを製造する際の、着色層の現像後における残渣除去において、ＵＶ処理などの灰化処理を施した場合の着色層のダメージや、残渣除去の幅の狭さなどがなく、また、研磨処理を施した場合の着色層のキズがなく、極狭い部分においても残渣が除去できる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】
【００１０】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス、着色層、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、
１）前記透明基板上にブラックマトリックス、着色層を形成する工程と、
２）該ブラックマトリックス、着色層が形成された透明基板上に、微粒子を水圧で加速した噴射による残渣除去を施す工程と、
３）該残渣除去が施された透明基板上に、透明導電膜を形成する工程とを有し、
前記微粒子の粒径が、０．０５μｍから５．０μｍの範囲であり、前記微粒子を加圧する水溶液、もしくは前記微粒子を混合している水溶液のｐＨ（水素イオン濃度）が酸性側としたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１１】
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、前記微粒子を水圧で加速した噴射が、２流体シャワーの手法であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１２】
削除
【００１３】
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、前記微粒子が、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、の１種、ないし２種以上の微粒子を混合させたものであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１４】
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、前記残渣除去を施す際に、ブラックマトリックス及び着色層上に保護層を設け、ブラックマトリックス、着色層が形成されていない透明基板上の部分のみに残渣除去を施すことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１５】
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、前記残渣除去を透明基板の表裏両面側に同時に施すことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１６】
削除
【００１７】
また、本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方
法により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】
【００１８】
近年、液晶パネルを代表するフラットパネルの価格は大きく低下してきており、このため市場も大幅な伸びを示している。製造会社では市場ニーズに答え、利益を確保するための工夫として種々の改善が試みられて、また達成されている。
コスト低減は利益の確保と今後の市場ニーズを捉える大きな柱のひとつであり、これまで以上の取り組みが必要である。
【００１９】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス、着色層を形成し、該ブラックマトリックス、着色層が形成された透明基板上に、微粒子を水圧で加速した噴射による残渣除去を施し、該残渣除去が施された透明基板上に、透明導電膜を形成するカラーフィルタの製造方法であるので、ＵＶ処理などの灰化処理を施した場合の着色層のダメージや、残渣除去の幅の狭さなどがなく、また、研磨処理を施した場合の着色層のキズがなく、極狭い部分においても残渣が除去できるカラーフィルタの製造方法となる。
【００２０】
本発明は、従来実施してきた工程に比べより安価で、再生可能な材料を用い、また粉塵やガスが発生せず作業環境にも配慮した手法であるといえる。またこれにより製造されたカラーフィルタはシール強度の確保であったり、表層の残渣を除去してパネルの高品質化や製品の安定化につながる技術でもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
請求項１記載のカラーフィルタの製造方法は、微粒子を水圧で加速して噴射することにより、微粒子はブラックマトリックス、着色層が形成されたガラス基板の全面を叩き、付着した残渣を除去する。すなわち、ＵＶ処理などの灰化処理を施した場合の着色層のダメージや、残渣除去の幅の狭さなどがなく、また、研磨処理を施した場合の着色層のキズがなく、極狭い部分においても残渣が除去できる。これによって得られたカラーフィルタは従来の方法に比べより品質の安定した安価なものが得られる。
また、本発明によるカラーフィルタの製造方法は、特に、前記突起を平坦化する必要のない品種や、金属薄膜のブラックマトリックスを用いたカラーフィルタなどを処理する方法として好適である。
また、請求項１記載のカラーフィルタの製造方法は、微粒子の大きさを特定したものであり、これまでの実験より、画素サイズよりも小さいほうが望ましい。さらには画素間の隙間や樹脂の重なり部分への除去効果、ガラス面周辺に付着している残渣および汚れの大きさなどを考慮すると１０μｍ以下が望ましい。逆にあまり小さいと微粒子のエネルギーが小さくなり物理的に除去できる効果が半減してしまう。このため鋭利検討した結果、上記範囲に至った。
また、請求項１記載のカラーフィルタの製造方法は、微粒子がミクロンオーダーからサブミクロンオーダーになると凝集してしまう場合がある。このため凝集を防止するために極性もった粒子の場合、電荷を調整するためにｐＨを酸性にすることで防止できる。またガラス基板への付着によって、却って汚れの原因になったりするのを防止する目的でもある。
【００２２】
請求項２記載のカラーフィルタの製造方法は、微粒子が水溶液と混合されて使用する方法であり微粒子の再使用がよりやりやすいため低コストにて処理が可能となる。
２流体シャワーは、水溶液を一定の圧力をかけたものと圧縮空気を混合させたのち、スリットノズルより噴射する手法である。微粒子は水溶液中に混合させている。一般的に、水圧は０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａの範囲で、圧縮空気は０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａの範囲であり、微粒子を含まない場合は高めに設定し、微粒子を含み濃度の増加に伴い低めに設定する。
【００２３】
削除
【００２４】
請求項３記載のカラーフィルタの製造方法は、各種材料を示したものであり、一般的に用いられている研磨剤や樹脂性の微粒子による処理によって効果が確認できる。金属酸化物などは、より除去効果が高い反面、ダメージも大きいため処理条件を細かくコントロールする必要がある。樹脂材料は除去効果はさほどないがダメージが小さいので作業マージンは広い。
状況に応じて使い分けるのが一般的であるが、混合して用いることにより相乗効果でより良い結果が出てくる場合もある。これらは適宜、カラーフィルタの状況に応じて使い分けをする。微粒子の形状は歪なデコボコした状況のものから球状のものまで特に指定はしないが、球状のもののほうが表層へのダメージも少なくてよい、ただし、除去に対する効果は小さくなるので条件の最適化が必要である。
【００２５】
請求項４記載のカラーフィルタの製造方法は、ブラックマトリックスや着色層への処理は行わず、シール塗布面およびガラス面のみに処理を施すものである。
これは特に、ブラックマトリックスや着色層への処理を必要としない品種や、色特性の厳しいものなど特殊用途に用いられる。
請求項４記載の発明の主眼は、シール部およびガラス部の残渣や汚れを除去することにあるので、この目的のみ達成するにはこのような手法をとる。逆に、ノズルを小さくして、シール部など限られた部分のみに処理する場合は、２流体ノズルを移動しながら処理する手法も考えられる。
【００２６】
また、本発明では処理の設備に関しては特に限定するものではなく、コンベア上を搬送しながらスリットタイプのノズルで処理したり、筒状の小さなノズルを用いて必要な箇所
のみ移動させながら処理をしてもよい。また、表裏を同時に処理をするのもかまわない。
請求項５記載のカラーフィルタの製造方法は、透明基板の表裏両面側に同時に残渣除去を施す方法を提案するものである。特殊な方法としてはＵＶ処理などの灰化処理との組み合わせでもかまわないが、特にコストがかかってしまうので本来の目的からは離れてしまう。
【００２７】
また、この方法は研磨後の汚れの除去に使用することも可能である。研磨後は削った樹脂のカスがついてしまい除去するのはブラシ洗浄などにより強化する必要があるが、このような汚れを除去するにも効果がある。ただし、これも上記したようにコストの面において十分な優位性が得られるような方法でなければならない。
このためには、研磨の手法とあわせて使用するには、例えば、カラーフィルタ表面の段差を平滑化するような処理を行った後に、残渣や汚れを除去するといった処理を目的とするなど付加価値が要求される。このため本発明では特に、先に述べたような組み合わせによる処理には限定はしない。
ちなみに、上記のような汚れを除去する際には微粒子径の小さいものを用いるとより効果的である。
【００２８】
削除
【００２９】
また、請求項６記載のカラーフィルタは、上記したカラーフィルタの製造方法により製造したカラーフィルタを提案するものである。
【００３０】
本発明により、カラーフィルタは着色層の現像などの残渣、およびガラス基板上に付着
している樹脂および裏面に回りこんだ樹脂や汚れを除去することにより、シール強度が向上し、パネルの信頼性が向上する。また、汚れのないガラス基板となるので表示品位も向上し、汚染による影響も軽減することができる。これら、パネルとしての品位向上、および洗浄工程などの一部として連続されたプロセスのなかで処理することでより安価に製造できるカーラーフィルタの製造方法及びカーラーフィルタを提案するのもである。
【実施例１】
【００３１】
本発明のカラーフィルタの実施例１を記す。ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成したあとに、着色層を積層した。いずれもフォトリソグラフィーの手法を用いてパターンニングされたものである。このあとホワイト層をさらに形成して４色カラーフィルター層を形成した。
【００３２】
次に、洗浄機に投入する前処理として、２流体シャワーノズルを用いて、純水とフェノール樹脂の微粒子を混合させた溶液をガラス基板に当て、残渣の除去を行った。このときの微粒子の平均粒径は２μｍで１０ｗｔ％分散させたのもを使用した。また水圧は０．１ＭＰａにて処理を行った。ガラス基板は搬送させながらスリットタイプの２流体ノズルの下を通過させた。搬送スピードは１．５ｍ／分であった。
次に、水洗して微粒子を除いた後、通常の洗浄プロセスを実施した。シャワー処理のあとブラシ洗浄、超音波洗浄、高圧水洗洗浄を実施したのち、超純水にて置換してエアーナイフにより乾燥し、さらに１５０℃の乾燥炉を通して洗浄を完了した。
【００３３】
これによって着色層および外周のガラス基板の部分にある現像残渣などが除去された。このあと、スパッタリング法にて透明導電膜を形成した。透明導電膜はＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物）膜を無加熱にて１５０ｎｍ形成した。その後アニール処理を行い所定の特性を得た。
着色層上に形成されたＩＴＯ膜は、パネル化時のシール強度も問題なく処理することができた。
【実施例２】
【００３４】
本発明のカラーフィルタの実施例２を記す。ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成したあとに、着色層を積層した。いずれもフォトリソグラフィーの手法を用いてパターンニングされたものである。
【００３５】
次に、洗浄機に投入する前処理として、２流体シャワーノズルを用いて、純水とアクリル樹脂の微粒子を混合させた溶液をガラス基板に当て、残渣の除去を行った。このときの微粒子の平均粒径は０．７μｍで１０ｗｔ％分散させたのもを使用した。また水圧は０．５ＭＰａにて処理を行った。ガラス基板は搬送させながらスリットタイプの２流体ノズルを上下に設置したところを通過させた。搬送スピードは１．５ｍ／分であった。
次に、水洗して微粒子を除いた後、通常の洗浄プロセスを実施した。シャワー処理のあとブラシ洗浄、超音波洗浄、高圧水洗洗浄を実施したのち、超純水にて置換してエアーナイフにより乾燥させて洗浄を完了した。これによって着色層および外周のガラス基板の部分にある現像残渣などが除去された。
【００３６】
このあと、スパッタリング法にて透明導電膜を形成した。透明導電膜はＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物）膜を無加熱にて１５０ｎｍ形成し、その後アニール処理を行い所定の特性を得た。このあとフォトスペーサーの形成をしてカラーフィルタとした。このカラーフィルタは、アレイとの張り合わせにおける問題もなく、良好であった。