(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、色素層及び遮光層をパターン形成した後、焼成を行い、次いで該基板全面を覆うようにオーバーコート層をパターン形成した後、再び焼成して、該基板上に遮光層、色素層及びオーバーコート層を構成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、該遮光層及びオーバーコート層の低融点ガラスにはＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ２２５〜３５重量％を含有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】
透明基板上に、色素層及び遮光層をパターン形成し、焼成を経ずに該基板全面を覆うようにオーバーコート層をパターン形成した後、全体を一括焼成して、該基板上に遮光層、色素層及びオーバーコート層を構成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、該遮光層及びオーバーコート層の低融点ガラスにはＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ２２５〜３５重量％を含有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３】
前記遮光層中の低融点ガラスの割合が無機顔料１００重量部に対して、３０〜４００重量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイやエレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、液晶ディスプレイなどの各種表示装置や個体撮像素子に用いられ、反射率低減、色合成あるいは色分解などのためのカラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カラー液晶ディスプレイではカラー表示を行うためのカラーフィルタが必要であり、公知の染色法や顔料分散法等の方法で製造されたカラーフィルタが用いられている。これは有機染料や有機顔料を用いて樹脂層を着色してカラーフィルタとするものである。
また、プラズマディスプレイにおいても、映像を表示した際のコントラスト向上のためにカラーフィルタを用いることが提案されている。
このように、いくつかのディスプレイデバイスではカラー表示や画質向上のためにカラーフィルタが不可欠となっている。
【０００３】
ところで、プラズマディスプレイの場合、その作製プロセスには約６００℃で焼成するプロセスが含まれている。もし、液晶ディスプレイ用カラーフィルタをプラズマディスプレイ用カラーフィルタに流用すると、これを構成する有機染料、有機顔料、樹脂バインダーがこうしたプロセスにおいて燃焼あるいは分解反応が生じ、カラーフィルタとしての特性が得られなくなってしまう。
【０００４】
この問題の解決方法として、耐熱性の無機顔料を基板上へ形成したものをカラーフィルタとして用いることが提案されている。
これは、無機顔料を適当なバインダー樹脂および溶剤と混合したペーストを、所定の基板へスクリーン印刷等の方法でパターニングし、しかるのち焼成することによりバインダ樹脂及び溶剤の除去を行い、無機顔料フィルタを得るものである。この場合、カラーフィルタは無機顔料であることから、プラズマディスプレイ作製にかかわる高温プロセスに耐えることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマディスプレイやエレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどにカラーフィルタを用いる場合、パネル構造上からカラーフィルタ上部あるいは下部に透明電極が配線される。透明電極は断線やピンホールを防ぐことが極めて肝要であり、そのためにフィルタ層には耐熱性はもとより、電極パターン配線工程に於ける耐薬品性、密着性、表面平滑性が要求される。
【０００６】
これまでの方法によって製造されるカラーフィルタは基板上へフィルタ層を所定の位置にパターン形成していることから、表面凹凸が生じるものとなっている。
【０００７】
こうした表面構造に起因して透明電極の断線などの欠陥、不良を発生させずに、その性能を確保するために、ガラスのオーバーコート層を形成することやフィルタ層自身にガラス成分を導入することが提案されている。しかしながら、単にオーバーコート層を表示エリアに塗布形成しただけでは機械強度がなくフィルタ層から剥離する事や、またフィルタ層にガラス成分を導入しただけではフィルタ層段差に対して平滑性が不十分であるなど、要求性能を満たせずにいた。更に、オーバーコート層のみに対しては、ピンホールの発生や低透過率に伴うカラーフィルタ分光透過率の低下、電極配線工程での耐薬品性といった課題も解決できずにいた。
【０００８】
特に、色分解用にボトム透過率を十分吸収するようにフィルタ層の膜厚を厚くすると、各色膜厚が１０〜５０μｍに及び表面平滑性が悪くなるばかりでなく、焼成によりバインダー除去を行うと顔料間の付着力だけでは密着力を保持できずに、フィルタ層からオーバーコート層ごと剥離してしまい、機械的強度を確保できない問題が生じていた。
【０００９】
さらに、使用する基板とオーバーコート層の熱膨張係数が合わなければ、基板のそり、歪み、フィルタ層やオーバーコート層自身のクラックの発生といった問題が生じていた。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決するするためになされたものであり、上面平滑でピンホールがなく、透明で高い密着性を有するカラーフィルタ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明においては透明基板上に、色素層及び遮光層をパターン形成した後、焼成を行い、次いで該基板全面を覆うようにオーバーコート層をパターン形成した後、再び焼成して、該基板上に遮光層、色素層及びオーバーコート層を構成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、該遮光層及びオーバーコート層の低融点ガラスにはＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ２２５〜３５重量％を含有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法としたものである。
【００１２】
また請求項２記載の発明においては、透明基板上に、色素層及び遮光層をパターン形成し、焼成を経ずに該基板全面を覆うようにオーバーコート層をパターン形成した後、全体を一括焼成して、該基板上に遮光層、色素層及びオーバーコート層を構成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、該遮光層及びオーバーコート層の低融点ガラスにはＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ２２５〜３５重量％を含有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法としたものである。
【００１３】
また請求項３記載の発明においては、前記遮光層中の低融点ガラスの割合が無機顔料１００重量部に対して、３０〜４００重量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法としたものである。
【００１４】
【００１５】
本発明のカラーフィルタによれば、オーバーコート層のみならず遮光層にも低融点ガラスを含有させているため、フィルタ層のガラス基板への密着力が高くなる。また、オーバーコート層に含有する低融点ガラスのＰｂＯとＳｉＯ２を規定したことによって、ピンホールの発生や分光透過率の低下を抑え、電極配線工程での対薬品性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳説する。
本発明のカラーフィルタは図１に示されるように、基板１０と所定位置にパターニングされて規則的に配置された色素層１１及び遮光層１２と、これを覆うオーバーコート層１３を具備する。
【００１７】
基板は透明性が高く、耐熱性や耐候性といった諸特性に優れた任意のものが使用でき、通常カラーフィルタに使用されているソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス等の耐熱性無アルカリ板ガラスなどを用いることができる。
【００１８】
基板上の所定の位置に規則的に形成される遮光層１２は光を隠蔽するための無機顔料とＰｂＯ−ＳｉＯ２を基本組成とした低融点ガラスで構成される。
【００１９】
無機顔料としては、例えばＣｕ−Ｃｒ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｎを上げられるが、赤色顔料のＦｅ２Ｏ３、緑色顔料のＴｉＯ２−ＣｏＯ−ＮｉＯ−ＺｎＯ、ＣｏＯ−ＣｒＯ−ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、青色顔料のＣｏＯ−Ａｌ２、ＣｏＯ−ＣｒＯ、ＣｏＯ−Ａｌ２Ｏ３等のカラー顔料を適宜混合して用いることができる。無機顔料の粒径は０．０３〜０．１μｍである。
【００２０】
低融点ガラスとしては、その成分がＰｂＯ５０〜６５重量％、ＳｉＯ２２５〜３５重量％を基本構成として含有しているものを用いる。ＰｂＯ５０重量％以下であるとガラスの軟化点が高くなり、高い焼成温度工程が必要となる。このため用いる基板によっては歪みや変形が生じてしまい、選定できる基板に制約を受けてしまう事や耐熱性の低い色素層は変色を生じてしまう。また、ＰｂＯ６５重量％以上ではガラス化が困難になる為、失透し易くなってしまう。
一方、ＳｉＯ２２５重量％以下では強度や耐酸性は低下する傾向にあり、特に電極配線のエッチング工程で耐薬品性の低下や剥離が生じやすくなる。また、ＳｉＯ２３５重量％以上ではガラスの軟化点が高くなり、失透やピンホールが残り易くなる為である。
【００２１】
こうした、ＰｂＯとＳｉＯ２の基本成分の他にＢａＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ或いはＦ２を加えた組成で、低融点ガラスを溶融粉砕して作るガラスフリットの軟化点、熱膨張係数を適宜コントロールして用いることができる。尚、ガラスフリットと基板の熱膨張係数の差は、±５×１０−７／℃以内にすることが望ましい。
【００２２】
また、遮光層中の低融点ガラスの割合は無機顔料に対して、３０〜４００重量部の範囲で構成していることが好ましい。３０重量部より少ないと遮光層の密着力が得られなくなる傾向があり、有機成分除去のための焼成や電極配線のためのエッチングといった後工程で、剥離を生じてしまう。一方、４００重量部より多いと隠蔽力が低下してしまい所望の光学濃度を得られなくなる為である。
【００２３】
色素層１１には遮光層に用いる無機顔料で示したものをそれぞれの色に応じて好適にが用いることができ、複数種混合し色味の調整も適宜可能である。
【００２４】
基板上にストライプ又はマトリックスなど規則的な遮光層をパターン形成するためには、無機顔料、粒径１０μｍ以下の低融点ガラスフリット、バインダー樹脂、溶剤から構成される遮光層ペーストを用いて、印刷法、フォトリソグラフィー法等によって行うことができる。色素層は無機顔料、バインダー樹脂、溶剤のみから構成される色素ペーストを用い、入色数に応じて遮光層と同様な方法で繰り返しパターン形成を行う。
【００２５】
印刷法の場合、無機顔料と低融点ガラスフリットを適当なバインダー樹脂に混練した遮光層ペーストを所定の形状で開口したスクリーンメッシュを介して押圧塗布し、パターン形成するスクリーン印刷法が挙げられる。この他、平版オフセット印刷法等各種印刷方式で行うことが可能である。
【００２６】
また、フォトリソグラフィー法では無機顔料、低融点ガラスフリットを適当な感光性樹脂に混練を行い、得られた遮光層ペーストを基板上に塗布し、これを所定のマスクを用いて露光し、しかる後現像してパターニングできる。
【００２７】
遮光層及び色素層が形成された基板上にオーバーコート層を形成するために、粒径１０μｍ以下の低融点ガラスフリット、バインダー樹脂、溶剤から構成されるオーバーコートペーストを用いてスクリーン印刷法やディップコートディング法、スピンコーティング法により塗布することができる。
【００２８】
遮光層、色素層及びオーバーコート層に用いられるバインダー樹脂としては焼成により有機物を除去できる組成であることが重要である。特に、酸素導入量の限られた雰囲気中において分解することが必要で、焼成後に炭素質等を残留させてはならない。従って、水酸基の一部または全部が炭素数１〜３の炭化水素残基でエーテル化されたセルロース化合物やエチレン性不飽和二重結合を少なくとも１個含有する付加重合可能な光重合性組成物（エチレン性化合物）と、紫外線又は可視光を吸収する増感剤、増感色素からなる光重合開始剤を含有するものが使用される。
【００２９】
エチレン性化合物としては、アクリロイル基またはメタアクリロイル基を含有する紫外線硬化性化合物として知られるジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート系エチレン性化合物が挙げられる。また、Ｎ−ビニルピロリドンも使用し得る。
【００３０】
なおバインダー樹脂としては光硬化による架橋密度を上げパターン解像性を良くする目的で、アクリル酸アルキル、ポリアクリル酸アルキル、又はメタクリル酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキル又はその各種共重合体アクリル系共重合体等を適宜選択して使用することもできる。
【００３１】
溶剤としては不活性液体の有機溶媒が使用でき、沸点は１００〜３５０℃の範囲であることが好ましい。このため適当な溶媒としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類、α又はβテルピネオールのようなテルペン、又はケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキサメチエン、グリコール、及び高沸点のアルコール及びアルコールエステルのような他の溶媒との混合物である。これらの溶剤は、各種塗工方式について所望の粘度及び揮発性要件を得るために適宜選択して使用する。
【００３２】
遮光層ペースト、オーバーコートペーストに用いる低融点ガラスフリットは粒径１０μｍ以下であることが好ましい。１０μｍ以上になると遮光層ペーストにおいてはパターン解像性が低下する傾向になり、オーバーコートペーストにおいては焼成工程による軟化を行っても表面平滑性が得られ難く、ピンホールなどの発生を招き易くなる為である。
【００３３】
以上のようにして遮光層及び色素層のパターン形成後とオーバーコート層の形成後に、それぞれ焼成して有機成分の除去と低融点ガラスフリットの軟化を行う。或いは遮光層、色素層及びオーバーコート層をパターン形成した後、焼成して有機成分の除去と低融点ガラスフリットの軟化を行う。
【００３４】
【実施例】
＜実施例１＞
はじめに低融点ガラスフリットを以下の手順で作製した。ガラス原料としてＰｂＯ６２重量％、ＳｉＯ２２８重量％、Ｂ２Ｏ３５重量％、Ｎａ２Ｏ２．５重量％、Ｆ２２．５重量％の比率でルツボを用い、１３００℃で泡がなくなるまで溶融を行った。こうして溶融が終了した後、純水中への投入を行いガラス粉末を得た。更にミル添加剤を加え、水と混合してボールミルで粉砕を行った。こうして粒径３〜７μｍの粒度分布を有し軟化点５６０℃、熱膨張係数６１×１０−７／℃の低融点ガラスフリットを作製した。
【００３５】
次に、黒色顔料として大日精化製「ＴＭカラー＃３４８０」１００重量部と上記の低融点ガラスフリット１００重量部をバインダー樹脂としてエチルセルロース（関東化学製）５重量部、溶剤としてα−テルピネオール（関東化学製）４０重量部を混合してビーズミル分散した遮光層ペーストを調整した。
【００３６】
この遮光層ペーストをストライプ状に開口したポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて印刷を行い、ソーダライムガラス基板１０上（熱膨張係数７５×１０−７／℃）に線幅１５０μｍ、ピッチ２２０μｍ、膜厚８μｍの遮光層（ブラックストライプ）パターン１２を印刷形成した。
【００３７】
次に、青色含顔料としてアサヒ化成製「アサヒス−パーブルーＣＲ」１００重量部をバインダー樹脂としてエチルセルロース（関東化学製）５重量部、溶剤としてα−テルピネオール（関東化学製）４０重量部を混合しビーズミル分散した青色ペーストを調整した。
【００３８】
この青色ペーストをストライプ状に開口したポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて印刷を行い、ブラックストライプの所定の開口部に線幅２５０μ、ピッチ６６０μｍ、膜厚１０μｍの青色ストライプパターン１１Ｂを印刷形成した。
【００３９】
以下同様に、緑色顔料として大日精化製「ＴＭカラー  ＃３３３０」を用い、また赤色顔料として大日精化製「トランスオキサイドレッド」を用いて何れも同じ配合組成比でペースト化し、スクリーン版の位置合わせを行って、所定の位置に緑色のストライプパターン１１Ｇと赤色のストライプパターン１１Ｒを印刷した。共に線幅２５０μｍ、膜厚１０μｍであった。
【００４０】
この後、大気中４２０℃で６０分間と６００℃で３０分の連続した工程で焼成し、遮光層１２及び色素層１１中の有機成分であるα−テルピネオール及びエチルセルロースを蒸発且つ燃焼させて除去し、更に遮光層１２中の低融点ガラスフリットの軟化を行った。こうして、無機顔料と低融点ガラスからからなる遮光層１２と、青、緑、赤の各色無機顔料からなる色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒをガラス基板１０上に形成した。
【００４１】
また、同様に上記の低融点ガラスフリット１００重量部をエチルセルロース（関東化学製）２．５重量部、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール２０重量部に加え、これを３本ロールミルで分散したオーバーコートペーストを調整した。
【００４２】
この後、所定の位置にストライプパターンの遮光層１２と青、緑、赤色ストライプパターンの色素層１１が形成されたガラス基板１０上に、このオーバーコートペーストをポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含むようにベタで塗布した。塗布膜厚は２０μｍであった。
【００４３】
次いで、大気中４２０℃で６０分と６００℃で３０分間の連続した工程で焼成し、オーバーコートペースト中の有機成分であるエチルセルロース及び２−２（２−エトキシエトキシ）エタノールを蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板１０上に遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒとオーバーコート層１３が順次積層した構造のカラーフィルタを製造した（図１）。
【００４４】
以上の工程により、基板と遮光層とオーバーコート層とが相互にシーリングされ且つ上面平滑なカラーフィルタが製造された。このカラーフィルタの表面凹凸は、１μｍ以内の平坦性に優れるものであった。さらにパネル工程へと進み、カラーフィルタ基板上面にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｄｅ）をスパッタ法によって成膜し、任意のレジストパターンをマスクとして塩化第二鉄と塩酸を混合したエッチング液で透明電極を配線した。
【００４５】
こうして得られたカラーフィルタ基板は配線電極にピンホールや断線などの欠陥がなくまた、色素層の剥離、変色、クラックなどの問題のない良好なカラーフィルタ基板を得ることができた。このカラーフィルタの分光透過率の測定結果は図２の通りである。
【００４６】
＜実施例２＞
次の感光性樹脂組成物を以下の手順で合成した。メタクリル酸４０重量部、メチルメタクリレート４０重量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート２０重量部を混合してジエチレングリコールモノエチルエーテルを溶媒にして、常法に従って共重合を行った。固形分比は４０％とした。
【００４７】
上記共重合体をバインダー樹脂とし、固形分１００重量部に対し、黒色顔料として大日精化製「ＴＭカラー＃３４８０」５００重量部、実施例１で作製した低融点ガラスフリット３００重量部、光重合性組成物としてテトラエチレングリコールジアクリレート（東亜合成製：２官能アクリルモノマーＭ２４０）８０重量部、光重合開始剤（東京化成製：２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン）３０重量部の比率で混合し、遮光層用のペーストを得た。
【００４８】
上記感光性ペーストをポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いてソーダライムガラス基板１０（熱膨張係数７５×１０−７／℃）上へ全面にベタで塗布し乾燥を行い、ストライプパターンのクロム蒸着石英マスクを介して紫外線露光し、０．１％Ｎａ２ＣＯ３水溶液で遮光領域を現像除去し、線幅１５０μｍ、ピッチ２２０μｍ、膜厚８μｍの遮光層（ブラックストライプ）パターン１２を印刷形成した。
【００４９】
続いて、低融点ガラスフリットを配合せずに黒色顔料の代わりに青色顔料としてアサヒ化成製「アサヒス−パーブルーＣＲ」を、また緑色顔料として大日精化製「ＴＭカラー  ＃３３３０」を、また赤色顔料として大日精化製「トランスオキサイドレッド」を用いたこと以外は全て前記遮光層と同じ条件で青、緑、赤色の感光性ペーストをそれぞれ作製した。
【００５０】
こうして得た各色ペーストをポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いてストライプ状の遮光パターンが形成されたガラス基板１０上へ全面にベタで塗布し乾燥を行い、クロム蒸着石英マスクの位置あわせを行って紫外線露光・現像を繰り返し行い、青色のストライプパターン１１Ｂ、緑色のストライプパターン１１Ｇ、赤色のストライプパターン１１Ｒをそれぞれ形成した。
【００５１】
また、実施例１で用いたオーバーコートペーストを実施例１と同様の方法でパターン全域を含むようにベタで塗布しオーバーコート層を形成した。この後、大気中４２０℃で６０分間と６００℃で３０分間の連続した工程で焼成し、色素層とオーバーコート層中の有機成分を蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板１０上に遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１とオーバーコート層１３とが順次積層した構造のカラーフィルタを製造した（図１）。
【００５２】
以上の工程により、基板と遮光層とオーバーコート層とが相互にシーリングされ且つ表面凹凸が、１μｍ以内の平坦性に優れたカラーフィルタが製造された。このカラーフィルタ基板上面にパネル化工程になる透明電極を配線した結果、ピンホールや断線などの欠陥がなくまた、色素層の剥離、変色、クラックなどの問題のない良好なカラーフィルタ基板を得ることができた。
【００５３】
＜実施例３＞
ガラス原料としてＰｂＯ５５重量％、ＳｉＯ２３５重量％、Ｂ２Ｏ３５重量％、Ｎａ２Ｏ２．５重量％、Ｆ２２．５重量％の比率で同様にルツボで溶融し、次いで冷却を行ってガラス粉末を得た後、ボールミルで粉砕を行って平均粒径３〜７μｍの低融点ガラスフリットを得た。こうして作製したガラスフリットの軟化点は６２０℃、熱膨張係数は５３×１０−７／℃であった。
【００５４】
次に実施例１と同様な手法で黒色の顔料と上記低融点ガラスフリット、エチルセルロース、α−テルピネオールをビーズミル分散して遮光層ペーストを調整した。
【００５５】
同様にストライプ状に開口したポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて、低膨張無アルカリガラス（日本電気硝子製：ＯＡ−２、熱膨張係数４８×１０−７／℃）基板１０上に線幅１５０μｍ、ピッチ２２０μｍ、膜厚８μｍの遮光層（ブラックストライプ）パターン１２を印刷形成した。
【００５６】
続いて、低融点ガラスフリットを配合せずに黒色顔料の代わりに青色顔料としてアサヒ化成製「アサヒス−パーブルーＣＲ」を、また緑色顔料として大日精化製「ＴＭカラー  ＃３３３０」を、また赤色顔料として大日精化製「トランスオキサイドレッド」を用いたこと以外は全て遮光層と同じ条件で青、緑、赤色の各色ストライプパターン１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒをそれぞれ印刷紙形成した。
【００５７】
また、上記の低融点ガラスフリット１００重量部をエチルセルロース（関東化学製）２．５重量部、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール２０重量部に加え、これを３本ロールミルで分散したオーバーコートペーストを調整した。
【００５８】
この後、遮光層１２と青、緑、赤の色素層１１がパターン形成されたガラス基板１０上にこのオーバーコートペーストをポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含むようにベタで膜厚２０μｍを塗布した。
【００５９】
次いで、大気中４２０℃で６０分間と６４０℃で３０分間の連続した工程で焼成し、遮光層、色素層とオーバーコート層の有機成分を、一括して蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスフリットを軟化させた。こうしてガラス基板１０上に遮光層１２、青、緑、赤色の色素層１１とオーバーコート層１３が順次積層した構造のカラーフィルタを製造した（図１）。
【００６０】
以上の工程により、基板１０と遮光層１２とオーバーコート層１３とが相互にシーリングされた密着力の強い、上面平滑なカラーフィルタを製造した。この表面凹凸を測定した結果１μｍ以内の平坦性に優れるものであった。また、ガラス基板１０の熱膨張係数が４８×１０−７／℃で小さかったが、低融点ガラスフリットとの熱膨張係数差が５×１０−７／℃でマッチングしており、遮光層、各色色素層、オーバーコート層などのクラックの発生といった問題は発生しておらず良好なカラーフィルタ基板を製造することができた。
【００６１】
＜実施例４＞
ガラス原料としてＰｂＯ５５重量％、ＳｉＯ２３５重量％、Ｂ２Ｏ３５重量％、Ｎａ２Ｏ２．５重量％、Ｆ２２．５重量％の比率で平均粒径３〜７μｍの低融点ガラスフリット（軟化点６２０℃、熱膨張係数５３×１０−７／℃）と実施例２で得られた共重合体樹脂（メタクリル酸４０／メチルメタクリレート４０／２−ヒドロキシエチルメタクリレート２０）の固形分１００重量部に対し、黒色顔料を５００重量部、上記低融点ガラスフリット３００重量部、光重合性組成物としてテトラエチレングリコールジアクリレート（東亜合成製：２官能アクリルモノマーＭ２４０）８０重量部、光重合開始剤（東京化成製：２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン）３０重量部の比率で混合し、得られた感光性ペーストをベタでＯＡ−２ガラス基板１０上へ塗布し、露光、現像を行い遮光層（ブラックストライプ）１２を形成した。
【００６２】
続いて、低融点ガラスフリットを使わずに黒色顔料の代わりに青色顔料としてアサヒ化成製「アサヒス−パーブルーＣＲ」を、また緑色顔料として大日精化製「ＴＭカラー  ＃３３３０」を、また赤色顔料として大日精化製「トランスオキサイドレッド」を用いたこと以外は遮光層と全て同じ条件で青、緑、赤色の感光性ペーストをそれぞれ作製し、各色分ペースト塗布、露光、現像を繰り返して青、緑、赤のストライプパターン１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒを形成した。次いで上記の低融点ガラスフリットを用いたオーバーコートペーストを用いて、パターン全域を含むようにベタで塗布した。こうしてオーバーコート層まで形成した後に、大気中４２０℃で６０分間と６４０℃で３０分間の連続した工程で焼成し、遮光層、色素層とオーバーコート層の有機成分を一括して蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスを溶融させ、ガラス基板１０上に遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１とオーバーコート層１３とが順次積層した構造のカラーフィルタを製造した（図１）。
【００６３】
以上の工程により、基板と遮光層とオーバーコート層とが相互にシーリングされ、上面平滑且つクラックや基板のそりのないカラーフィルタが製造された。このカラーフィルタ基板上面にパネル化工程になる透明電極を配線した結果、ピンホールや断線などの欠陥がなくまた、色素層の剥離、変色、クラックなどの問題のない良好なカラーフィルタ基板を得ることができた。
【００６４】
＜比較例１＞
ガラス原料としてＰｂＯ７０重量％、ＳｉＯ２２０重量％、Ｂ２Ｏ３５重量％、Ｎａ２Ｏ２．５重量％、Ｆ２２．５重量％の比率で同様にルツボで溶融し、次いで冷却を行ってガラス粉末を得た後、ボールミルで粉砕を行って平均粒径３〜７μｍの低融点ガラスフリットを得た。こうして作製したガラスフリットの軟化点は５２１℃、熱膨張係数は６８×１０−７／℃であった。
【００６５】
このガラスフリット１００重量部、黒色顔料として実施例１で用いた大日精化製「ＴＭカラー＃３４８０」１００重量部をバインダー樹脂としてエチルセルロース（関東化学製）５重量部、溶剤としてα−テルピネオール（関東化学製）４０重量部を混合してビーズミル分散した遮光層ペーストを調整した。
【００６６】
この遮光層ペーストをストライプ状に開口したポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて印刷を行い、ソーダライムガラス基板１０上（熱膨張係数７５×１０−７／℃）に線幅１５０μｍ、ピッチ２２０μｍ、膜厚８μｍの遮光層（ブラックストライプ）パターン１２を印刷形成した。
【００６７】
次に、青色含顔料としてアサヒ化成製「アサヒス−パーブルーＣＲ」１００重量部をバインダー樹脂としてエチルセルロース（関東化学製）５重量部、溶剤としてα−テルピネオール（関東化学製）４０重量部を混合しビーズミル分散した青色ペーストを調整した。
【００６８】
この青色ペーストをストライプ状に開口したポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて印刷を行い、ブラックストライプの所定の開口部に線幅２５０μ、ピッチ６６０μｍ、膜厚１０μｍの青色ストライプパターン１１Ｂを印刷形成した。
【００６９】
以下同様に、緑色顔料として大日精化製「ＴＭカラー  ＃３３３０」を用い、また赤色顔料として大日精化製「トランスオキサイドレッド」を用いて何れも同じ配合組成比でペースト化し、スクリーン版の位置合わせを行って、所定の位置に緑色のストライプパターン１１Ｇと赤色のストライプパターン１１Ｒを印刷した。共に線幅２５０μｍ、膜厚１０μｍであった。
【００７０】
この後、大気中４２０℃で６０分間と６００℃で３０分の連続した工程で焼成し、遮光層１２及び色素層１１中の有機成分であるα−テルピネオール及びエチルセルロースを蒸発且つ燃焼させて除去し、更に遮光層１２中の低融点ガラスフリットの軟化を行った。こうして、無機顔料と低融点ガラスからからなる遮光層１２と、青、緑、赤の各色無機顔料からなる色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒをガラス基板１０上に形成した。
【００７１】
また、同様に上記の低融点ガラスフリット１００重量部をエチルセルロース（関東化学製）２．５重量部、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール２０重量部に加え、これを３本ロールミルで分散したオーバーコートペーストを調整し、遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１がストライプ状にパターン形成されたガラス基板１０上に、このオーバーコートペーストをポリエステル３００メッシュのスクリーン版を用いて、パターン全域を含むようにベタで塗布した。塗布膜厚は２０μｍであった。
【００７２】
次いで、大気中４２０℃で６０分と６００℃で３０分間の連続した工程で焼成し、オーバーコートペースト中の有機成分であるエチルセルロース及び２−２（２−エトキシエトキシ）エタノールを蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスフリットを軟化させ、ガラス基板１０上に遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒとオーバーコート層１３が順次積層した構造のカラーフィルタを製造した。
【００７３】
このカラーフィルタはその表面凹凸が滑らかであったが、パネル工程で上面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｄｅ）の透明電極をエッチングによって配線した結果、耐エッチング性に劣り、オーバーコートガラスの一部に溶解をきたしていた。この為、配線電極は断線しまたエッチング液の浸透により色素層において変色、剥離と言った欠陥が発生した。
【００７４】
また、ガラスフリット中のＰｂＯ成分が多いためオーバーコートの非晶質化は不十分で透明性に劣り、カラーフィルタとしての青、緑、赤のピーク透過率が１０〜２０％低下した。
【００７５】
＜比較例２＞
ガラス原料としてＰｂＯ４５重量％、ＳｉＯ２４５重量％、Ｂ２Ｏ３５重量％、Ｎａ２Ｏ２．５重量％、Ｆ２２．５重量％の比率で平均粒径３〜７μｍの低融点ガラスフリット（軟化点６５０℃、熱膨張係数４４×１０−７／℃）と実施例２で得られた共重合体樹脂（メタクリル酸４０／メチルメタクリレート４０／２−ヒドロキシエチルメタクリレート２０）の固形分１００重量部に対し、黒色顔料を５００重量部、上記低融点ガラスフリット３００重量部、光重合性組成物としてテトラエチレングリコールジアクリレート（東亜合成製：２官能アクリルモノマーＭ２４０）８０重量部、光重合開始剤（東京化成製：２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン）３０重量部の比率で混合し、遮光層用のペーストを得た。
【００７６】
上記感光性ペーストをベタでＯＡ−２ガラス基板１０上へ塗布し、露光、現像を行いストライプ状の遮光層（ブラックストライプ）１２を形成した。
【００７７】
続いて、実施例４と同様にしてストライプパターン１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒを形成し、上記の低融点ガラスフリットを用いたオーバーコートペーストを用いて、パターン全域を含むようにベタで塗布した。こうしてオーバーコート層まで形成した後に、大気中４２０℃で６０分間と７００℃で３０分間の連続した工程で焼成し、遮光層、色素層とオーバーコート層の有機成分を一括して蒸発かつ燃焼させて除去し、更に低融点ガラスを溶融させ、ガラス基板１０上に遮光層１２と青、緑、赤色の色素層１１とオーバーコート層１３とが順次積層した構造のカラーフィルタを製造した。
【００７８】
このカラーフィルタの表面平滑性、電極配線での耐エッチング性には問題が無かったが、低融点ガラスフリットの軟化点が高く軟化させるための７００℃という焼成温度に、色素層の無機顔料は耐熱性を満足できず変色を来す結果となった。実際にカラーフィルタの分光透過率を測定したところ、図３のような結果が得られ、青、緑、赤のピーク透過率が実施例１の透過率である図２と比較して３０〜４０％低下した。
【００７９】
【発明の効果】
本発明のカラーフィルタによれば、ガラス基板上で分光特性を低下させることなく且つ遮光層や色素層をクラックや歪みなく密着させることが可能で、また表面平滑性に優れたカラーフィルタを提供できる。このため、後工程で形成される電極或いは誘電体層の断線やピンホール、この工程に於ける色素層への変色、クラック、剥離のなどの欠陥が生じない為、ディスプレイパネルとしての信頼性を格段に向上できる。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、各層毎の３回の焼成ではなく、遮光層と色素層のパターン形成後と、オーバーコート層の形成後に２回の焼成を行う場合や、あるいは焼成工程を１回にすることにより、製造工程が簡略化され、スループットの短縮や製造コストの削減を図ることができる。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるカラーフィルタの分光透過率測定結果である。
【図３】本発明の比較例であるカラーフィルタの分光透過率測定結果である。
【符号の説明】
１０・・・・ガラス基板
１１・・・・色素層
１１Ｂ・・・・青色色素層
１１Ｇ・・・・緑色色素層
１１Ｒ・・・・赤色色素層
１２・・・・遮光層
１３・・・・オーバーコート層
【図１】
0004103279.tif 000002
【図２】
0004103279.tif 000003
【図３】
0004103279.tif 000004