(57)【要約】【課題】複雑な構成のカラーフィルター層上に形成された透明導電膜が熱応力や次プロセスの影響を受けても、クラックが生じないカラーフィルターの製造方法を提供すること。【解決手段】透明基板上に、ブラックマトリックス及び複数色の着色層を成膜して、カラーフィルター層を形成する工程、前記カラーフィルター層の表面に圧力を印加し、前記カラーフィルター層の表層部のみに圧縮応力を生じさせる工程、及び前記カラーフィルター層上にスパッタ法により透明導電膜を形成する工程を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、ブラックマトリックス及び複数色の着色層を成膜して、カラーフィルター層を形成する工程、
前記カラーフィルター層の表面に圧力を印加し、前記カラーフィルター層の表層部に圧縮応力を生じさせる工程、及び
前記カラーフィルター層上にスパッタ法により透明導電膜を形成する工程
を具備することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記カラーフィルター層の表面への圧力の印加を、前記カラーフィルター層の表面に流体の圧力により微粒子を射突させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、２流体シャワーから前記微粒子及び流体を噴出させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、前記微粒子と液体との混合物を前記２流体シャワーから噴出させることにより行うことを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項５】
前記カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、前記微粒子と液体とを別々に噴出させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項６】
前記微粒子が０．０５μｍないし１０μｍの粒径を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項７】
前記微粒子が、アルミナ、ジルコニア、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項８】
前記微粒子が、０．０５ＭＰａ〜５ＭＰａの圧力の液体とともに加速されてカラーフィルター層の表層部に射突されることを特徴とする請求項１〜４、６、及び７のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方法によって作製されたカラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルターの製造方法に係り、特に、表面に形成された透明導電膜が損傷することのないカラーフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラーフィルターは、透明基板上にブラックマトリクス及びＲＧＢ着色層を順次形成することにより構成されるが、このカラーフィルター上には、透明導電膜が形成される。透明導電膜としては、通常、スパッタリング法により形成されたＩＴＯ膜（酸化インジウムと酸化スズの混合体）が用いられる。
【０００３】
透明導電膜の成膜に関しては、透明導電膜を室温で成膜したのち、アニールをして結晶化させて目的の特性を得る方法、結晶化温度以上の温度で成膜する方法、１００℃程度の結晶化する手前の低温で加熱した後にアニールして、目的の特性を得る方法などがある。最近では、カラーフィルター層へのダメージを低減するため、室温または低温加熱にて形成する方法が一般的である。
【０００４】
最近では、反射型液晶パネル、半透過型液晶パネル、広視野角化液晶パネルといった、様々な用途やニーズに適合した液晶パネルが開発されてきている。カラーフィルター層においても、ＲＧＢの着色層の他に、ホワイト層や補色系の色を用いた４色から６色タイプのカラーフィルターや、着色層上に光散乱膜を形成したカラーフィルターなど、複雑な構成の品種がでてきている。また、ブラックマトリクスの線幅を細くして開口率を向上させて、より明るくする工夫もなされている。
【０００５】
このような構成のカラーフィルターに対して、フォトリソ技術の向上が図られ、要求ニーズに対応できるようになってきた。しかしながら、これら異なる着色材料を重ね合わせたり、ラックマトリクスの細幅を細くするがゆえに、パターンの重なり部分の制御が難しくなってきている。場合によっては３つの異なる樹脂が重なる場合もあり、このような場合には、重なり部分の制御は非常に難しい。
【０００６】
このような複雑な構成のカラーフィルター層への透明導電膜の形成は、研磨などの平滑化処理を施した後に行う必要があるが、そうした場合でも、下地である着色層およびブラックマトリクス層は、熱応力による形状の変化等の複雑な挙動をする。そのため、単に透明導電膜の応力制御を行っただけでは、全体の熱応力緩和とならず、熱応力やその後のプロセスにおいて透明導電膜にクラックが生じてしまう。
【０００７】
このような問題は、下地が樹脂であるために、通常は透明導電膜の内部応力を調整して解決を図っているが、この手法のみでは限界があった。
【０００８】
しかも平滑化処理を必要としないものもあって、３次元的な変化のなかで、これまでの手法では、熱処理や次工程のプロセス条件に対し、追随できない状況にある。
【０００９】
一方、基板上に形成された薄膜のクラックを防止するために、薄膜の充填密度を増加させて薄膜に圧縮応力を残留させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
しかし、この場合の薄膜は無機物質からなる誘電体多層膜であり、その充填密度を増加させて圧縮応力を残留させることは、有機樹脂からなるカラーフィルター層に適用することはできない。
【特許文献１】特願２００５−２６６０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような事情の下になされ、複雑な構成のカラーフィルター層上に形成された透明導電膜が熱応力や次プロセスの影響を受けても、クラックが生じないカラーフィルターの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、透明基板上に、ブラックマトリックス及び複数色の着色層を成膜して、カラーフィルター層を形成する工程、前記カラーフィルター層の表面に圧力を印加し、前記カラーフィルター層の表層部に圧縮応力を生じさせる工程、及び前記カラーフィルター層上にスパッタ法により透明導電膜を形成する工程を具備することを特徴とするカラーフィルターの製造方法を提供する。
【００１３】
このようなカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルター層の表面への圧力の印加を、カラーフィルター層の表面に流体の圧力により微粒子を射突させることにより行うことが望ましい。特に、カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、２流体シャワーから微粒子及び流体を噴出させることにより行うことができる。また、カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、微粒子と液体との混合物を前記２流体シャワーから噴出させることにより行うことができる。
【００１４】
あるいは、カラーフィルター層の表面への流体の圧力による微粒子の射突は、微粒子と液体とを別々に噴出させることにより行うことができる。
【００１５】
微粒子は、０．０５μｍないし１０μｍの粒径を有するものを用いることが望ましい。このような微粒子としては、アルミナ、ジルコニア、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から選ばれたものを挙げることができる。
【００１６】
微粒子が、０．０５ＭＰａ〜５ＭＰａの圧力の液体とともに加速されてカラーフィルター層の表層部に射突されるものとすることができる。
【００１７】
本発明はまた、以上のカラーフィルターの製造方法によって作製されたカラーフィルターを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、カラーフィルター層の表面に圧力を印加し、カラーフィルター層の表層部に圧縮応力を生じさせた後に、カラーフィルター層上にスパッタ法により透明導電膜を形成しているため、透明導電膜には、下地のカラーフィルター層の構造、材質に起因する熱応力や、その後のプロセスによっても、クラックが発生することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、発明の最良の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルターの製造工程を示す断面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、まず、透明基板１上にコントラスト向上のためのブラックマトリックス２を設ける。
【００２２】
透明基板１としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を用いることができる。
【００２３】
ブラックマトリックス２は、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、金属あるいは金属酸化物の薄膜をスパッタ等の方法により基板上に形成し、それをエッチングなどの手法によりパターニングを施し、形成する方法、感光性樹脂組成物中に顔料あるいは染料などの着色剤を混在させ、これを基板上に感光性樹脂組成物層として形成し、フォトリソグラフィー法により形成する方法、および黒色顔料、熱硬化性樹脂を溶媒に溶かし、印刷する方法により形成することができる。
【００２４】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ブラックマトリックス２の開口部内に、フォトリソグラフィー法により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色画素パターン３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）からなるカラーフィルター層３を形成する。フォトリソグラフィー法による画素パターンの形成は、ブラックマトリックス２が形成された透明基板１上に所定の着色樹脂組成物層を形成し、露光し、不要部となる未露光部分を除去することにより行われる。
【００２５】
着色樹脂組成物層を設ける方法としては、バーコーター、アプリケーター、ワイヤーバー、スピンコーター、ロールコーター、スリットコーター、カーテンコーター、ダイコーターやコンマコーターなどの公知の方法が挙げられる。露光方式としては、例えば、超高圧水銀灯や半導体レーザーを光源とした紫外線により、遮光部を形成したフォトマスクを用いた、プロキシミティ方式、あるいは、凸および凹面鏡を使用した光学系を用いたミラープロジェクション方式、投影レンズを配し照射面を分割する分割露光方式などが挙げられる。現像液としては、有機溶剤系またはアルカリ水溶液系が一般的に用いられるが、環境安全性の確保の観点から、無機アルカリ系が好ましい。
【００２６】
着色樹脂組成物の着色剤としては、従来公知の顔料、染料等を使用することができる。着色樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂は、着色剤との関係で公知のカラーフィルター基板材料から適宜選択される。
【００２７】
次に、以上のようにして形成されたカラーフィルター層３の表面に圧力を加え、その表層部に圧縮応力を生じさせる。即ち、カラーフィルター層の表面に圧力を加えると、表層部に水平方向へ広がろうとする力が生じる。この力は、カラーフィルター層３の内部又は基板に対して圧縮応力を示す。この圧縮応力は、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度であり、樹脂の構成や材質に大きく依存する。従って、この圧縮応力の数値を特に限定することは困難であり、カラーフィルター層３やブラックマトリクス２を構成する樹脂材料に応じて最適な値を選択する必要がある。
【００２８】
カラーフィルター層３の表面に圧力を加える方法として、流体、特に水流を用いて処理する手法が、空気流などを利用するブラスト処理に比べ微調整が容易であるため、好ましい。また、微粒子を加速する場合、空気流では周辺との空気抵抗が生じ、コントロールするのが難しいが、水流を用いる方法では、運動エネルギーが大きいため、空気抵抗を無視することができる。
【００２９】
また、水流を用いることで、粉塵による汚染防止を図ることできるとともに、基板表面を洗浄する効果が得られ、また微粒子の循環処理が可能であるなどの利点がある。
【００３０】
水流を用いる方法では、微粒子と水を混合して分散させたものを噴射して、直接カラーフィルター層の表面に射突させることが好ましい。この方法によると、微粒子の分散性、微粒子濃度などを細かく調整することができるとともに、微粒子の循環使用が可能であるという利点がある。
【００３１】
このような微粒子と水を混合して分散させたものを噴射する手段として、２流体シャワーを用いることができる。
【００３２】
あるいは、微粒子と水を別々にカラーフィルター層３の表面に射突させることもできる。この方法は、特に汚染などを嫌い、表層部への比較的軽微な処理を目的としたものに用いるのに効果がある。
【００３３】
使用する微粒子の径は、カラーフィルターの画素サイズよりも小さいものであるほうが表面にまんべんなく処理を施すことが可能となるので好ましい。しかし、小さすぎると処理の効果を得ることができない。従って、微粒子の径は、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲であることが望ましい。特に好ましい範囲は、０．１μｍ〜３μｍである。このような粒径の微粒子によると、色間の部分や着色層の重なり部分などにもまんべんなく処理を行うことができ、表層部への処理条件についても、よりコントロールしやすい範囲である。
【００３４】
微粒子の材質は、アルミナ、ジルコニア、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、及びこれらの２種以上の混合物からなる群から適宜選択することができる。
【００３５】
特に、アルミナ、酸化ジルコニウムなどの酸化物粒子が、表層部を汚染せずに処理が可能であるので好ましい。また、フェノール樹脂やアクリル樹脂などの樹脂粒子でもよい。樹脂系の材料であるほうが、表層部への圧力はより軽微なものとなるので、微調整が必要な処理の場合には、より効果的である。
【００３６】
アルミナのような酸化物粒子を用いる場合には、水圧や流量など、より細かい調整が必要である。水圧が強すぎると着色層へのダメージがあるので、細心の注意が必要であるが、樹脂粒子であるほうが、その分のマージンが広い。
【００３７】
樹脂の材質に特に制限はないが、アクリルやフェノール系の比較的入手可能な材料であるほうが、安価で粒径もそろっており、品質も安定であるので好ましい。
【００３８】
水圧については、カラーフィルター層の表層部のみに応力を生じさせることから、０．０５ＭＰａから５ＭＰａの範囲であるのが好ましい。この圧力範囲は、一般的な２流体シャワーの圧力コントロール範囲内であり、製造設備を安価にする上で好ましい、圧力は流量を絞り、圧力がコントロールすることで、表層部のみへの処理が可能となる。
【００３９】
以上のように表面の処理がされたカラーフィルター層３上に、図１（ｃ）に示すように、例えば、スパッタリング法により透明導電膜４を形成する。透明導電膜４の膜厚及び材質は、通常、液晶表示パネル用カラーフィルターに用いられる透明導電膜と同様でよい。
【００４０】
このようにして形成された透明導電膜４には、下地のカラーフィルター層３の表層部に圧縮応力が生じているため、カラーフィルター層３の構造、材質に起因する熱応力や、その後のプロセスによっても、クラックが発生することはない。
【００４１】
以下、本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。
【００４２】
実施例１
ガラス基板上に樹脂製ブラックマトリックスを形成した後に、フォトリソグラフィーの手法を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色樹脂を積層し、カラーフィルター層を形成した。形成された３色の着色樹脂層とブラックマトリックス層とのオーバーラップ量は３μｍであり、このときの着色樹脂層とブラックマトリックス層との間の平均段差は０．８μｍとなった。
【００４３】
その後、白色の着色樹脂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。
【００４４】
次に、２流体シャワーノズルを用いて、純水とフェノール樹脂微粒子を混合した溶液を４色カラーフィルター層の表面に噴射した。これにより、４色カラーフィルター層の表面には圧縮応力が生じた。なお、噴射した溶液は、平均粒径２μｍのフェノール樹脂粒子を１０重量％純水中に分散させたものであった。また噴射した水圧は０．１ＭＰａであった。
【００４５】
溶液の噴射は、基板をスリットタイプの２流体ノズルの下を通過させつつ行った。基板の搬送スピードは１．５ｍ／分であった。
【００４６】
このような溶液の噴射により、カラーフィルター層に圧縮応力が生じたが、この圧縮応力はカラーフィルター層の表層部のみに生じ、その値は、０．１ＭＰａに満たない程度であった。このような処理により、カラーフィルター層及びその外周のガラス基板の部分に存在する現像残渣を除去することができた。
【００４７】
その後、カラーフィルター層を具備する基板を洗浄し、微粒子および残渣を除去して乾燥させた後に、カラーフィルター層上に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、１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物）膜であり、成膜は、加熱することなく行うことができた。
【００４８】
透明導電膜を形成した後、アニール処理を行い、所定の特性を有するカラーフィルターを完成した。
【００４９】
このときのＩＴＯ膜の応力は、Ｓｉ基板上に形成して測定した場合、５０ＭＰａの圧縮応力であった。カラーフィルター層上に形成されたＩＴＯ膜は、その後のフォトスペーサー形成工程などを経ても、クラックを生じることはなかった。
【００５０】
実施例２
ガラス基板上に樹脂製ブラックマトリックスを形成した後に、フォトリソグラフィーの手法を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色樹脂を積層し、カラーフィルター層を形成した。形成された３色の着色樹脂層とブラックマトリックス層とのオーバーラップ量は３μｍであり、このときの着色樹脂層とブラックマトリックス層との間の平均段差は０．８μｍとなった。
【００５１】
次に、２流体シャワーノズルを用いて、純水とアクリル樹脂微粒子を混合した溶液をカラーフィルター層の表面に噴射した。これにより、カラーフィルター層の表面には圧縮応力が生じた。なお、噴射した溶液は、平均粒径０．７μｍのアクリル樹脂粒子を１０重量％純水中に分散させたものであった。また噴射した水圧は０．１ＭＰａであった。
【００５２】
溶液の噴射は、基板をスリットタイプの２流体ノズルの下を通過させつつ行った。基板の搬送スピードは１．５ｍ／分であった。
【００５３】
このような溶液の噴射により、カラーフィルター層に圧縮応力が生じたが、この圧縮応力はカラーフィルター層の表層部のみに生じ、その値は、０．１ＭＰａに満たない程度であった。このような処理により、カラーフィルター層及びその外周のガラス基板の部分に存在する現像残渣を除去することができた。
【００５４】
その後、カラーフィルター層を具備する基板を洗浄し、微粒子および残渣を除去して乾燥させた後に、カラーフィルター層上に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、１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物）膜であり、成膜は、加熱することなく行うことができた。
【００５５】
透明導電膜を形成した後、アニール処理を行い、所定の特性を有するカラーフィルターを完成した。
【００５６】
このときのＩＴＯ膜の応力は、Ｓｉ基板上に形成して測定した場合、１０ＭＰａの引っ張り応力であった。カラーフィルター層上に形成されたＩＴＯ膜は、その後のフォトスペーサー形成工程などを経ても、クラックを生じることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラーフィルターの製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１…透明基板、２…ブラックマトリックス、３…カラーフィルター層、４…透明導電膜。
【図１】
2007279378.tif 000003