(57)【要約】 【課題】  薬液によるダメージを軽減し、工程を簡略化できる透明導電膜パターンの形成方法および金属薄膜パターンの形成方法を提供する。【解決手段】  カラーフィルタ層が設けられた基板６上に、反転印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層２ａを形成し、形成された印刷樹脂層２ａ上にＩＴＯ膜７を成膜する。印刷樹脂層２ａをリフトオフすることにより、ＩＴＯ膜７をパターン化する。印刷樹脂層２ａは、基板６表面に対して逆テーパ状に形成されることが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ層が設けられた基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成する工程と、
印刷樹脂層上に透明導電膜を成膜する工程と、
印刷樹脂層をリフトオフすることにより、透明導電膜をパターン化する工程とを有することを特徴とする透明導電膜パターンの形成方法。
【請求項２】
前記印刷樹脂層は、反転印刷法により、基板表面に対して逆テーパ上に設けられることを特徴とする請求項１記載の透明導電膜パターンの形成方法。
【請求項３】
前記印刷樹脂層は、透明インクを用いて印刷されることを特徴とする請求項１または２記載の透明導電膜パターンの形成方法。
【請求項４】
前記印刷樹脂層を熱焼成せずにリフトオフを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の透明導電膜パターンの形成方法。
【請求項５】
基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成する工程と、
印刷樹脂層上に金属薄膜を成膜する工程と、
印刷樹脂層をリフトオフすることにより、金属薄膜をパターン化する工程とを有することを特徴とする金属薄膜パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ層が設けられた基板上に透明導電膜パターンを形成する方法、および基板上に金属薄膜パターンを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルの高性能化に向けて新しい駆動方法や、製造方法が考案されている。たとえば、液晶の配向方向を電界制御して、視野角を向上させる、Vertical Alignment（
ＶＡ）方式や、また、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ側にカラーフィルタ層を形成し、開口率を上げることを目的としたColor Filter On Array(ＣＯＡ)技術などがある。
【０００３】
ＶＡ方式においては、液晶分子の配向を制御するために、透明導電膜の微細パターンニングが必要となり、ＣＯＡにおいては、カラーフィルタ層にコンタクトホールを形成し、その上にＴＦＴ回路の画素電極として透明導電膜の微細パターニングが必要となる。またＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式においては、従来より透明導電膜のパターニングは必須であった。この微細パターニングの方法として、従来は感光性レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離の工程からなるフォトリソグラフィ法が適用されてきた。
【０００４】
しかしながら、この方法では設備コストが高額になることに加え、現像液、エッチング液、剥離液など各工程において使用する複数の薬液によるカラーフィルタ層へのダメージが問題となるため、透明樹脂や、ＳｉＯ２膜などのカラーフィルタ層に対する保護膜を形成する必要があり、装置コスト、原料コストともに大きくなってしまうという問題があった。また、ＣＯＡ構造のカラーフィルタ層においてはＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）それぞれのカラー層にＴＦＴと導通させるための接触孔（コンタクトホール）の形成が必要であるが、この上に保護膜を形成した場合は、このコンタクトホールを覆う保護膜を除去するために、さらにフォトリソグラフィ等によるパターニング工程が必要となり、製造プロセスが長く、かつ非常に複雑になるため、さらなる製造コストの上昇、製造歩留まりの低下を生じさせる原因となってしまう。
【０００５】
また、ＣＯＡ構造の場合、カラーフィルタ層のみならずＴＦＴアレイへのダメージの影響が生じることや、カラーフィルタ層表面に薬液の残留等がある場合はパネルの表示不良等の問題を引き起こしてしまう。
【０００６】
これを回避する方法としてたとえば、特許文献１記載の製造方法においては、スイッチング素子上にカラーフィルタ層を設けたのち、カラーフィルタ層に直接接するように感光性平坦化層を設け、平坦化層上に透明導電膜を形成する。その後、露光、現像を実施して平坦化層にパターンを形成するとともに、透明導電膜を自己整合的にパターニングする、いわゆるリフトオフによる透明電極の形成方法が開示されている。これにより透明導電膜をパターニングするためのエッチング工程が省略され薬液によるダメージもある程度回避できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２５８２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、感光性平坦化層をパターニングするには露光、現像工程の設備が必要であり、実質的にはエッチング工程しか削減されないため、従来の方法とくらべて工程の簡略化、設備コストの大幅な低減とはならない。また、現像工程に使用する薬液の影響は引き続き回避できないため、先に述べた薬液によるカラーフィルタ層や、ＣＯＡにおいてはＴＦＴアレイへの薬液によるダメージを十分に回避することは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、薬液によるダメージを軽減し、工程を簡略化できる透明導電膜パターンの形成方法および金属薄膜パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、カラーフィルタ層が設けられた基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成する工程と、
印刷樹脂層上に透明導電膜を成膜する工程と、
印刷樹脂層をリフトオフすることにより、透明導電膜をパターン化する工程とを有することを特徴とする透明導電膜パターンの形成方法である。
【００１１】
また本発明は、前記印刷樹脂層は、反転印刷法により、基板表面に対して逆テーパ状に設けられることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記印刷樹脂層は、透明インクを用いて印刷されることを特徴とする。
また本発明は、前記印刷樹脂層を熱焼成せずにリフトオフを行うことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成する工程と、
印刷樹脂層上に金属薄膜を成膜する工程と、
印刷樹脂層をリフトオフすることにより、金属薄膜をパターン化する工程とを有することを特徴とする金属薄膜パターンの形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カラーフィルタ層が設けられた基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成し、形成された印刷樹脂層上に透明導電膜を成膜する。印刷樹脂層をリフトオフすることにより、透明導電膜をパターン化する。
【００１５】
印刷法により、パターン化された樹脂層を印刷樹脂層として、カラーフィルタ層上に直接形成することができるので、リフトオフのための樹脂層のパターン化工程を簡略化でき、歩留りの向上が可能となるとともに、パターン化工程での薬液によるカラーフィルタ層のダメージを低減することができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記印刷樹脂層は、反転印刷法により、基板表面に対して逆テーパ状に設けられる。逆テーパ状の印刷樹脂層上に透明導電膜を成膜すると、印刷樹脂層上に形成された膜と、それ以外に形成された膜とが分断されやすく、リフトオフ工程で容易に印刷樹脂層と不要な透明導電膜とを除去することができる。
【００１７】
また本発明によれば、前記印刷樹脂層は、透明インクを用いて印刷される。印刷に用いるインクが顔料成分などを含むと、顔料成分がカラーフィルタ層を汚染して表示品質を劣化させるおそれがあるので、インクとしては、顔料成分を含まない透明インクが好ましい。
【００１８】
また本発明によれば、前記印刷樹脂層を熱焼成せずにリフトオフを行う。熱焼成するとリフトオフ時に、薬液に対する溶解性が低下し、剥離が困難となってしまうため、熱焼成をしないことで、容易に剥離することができる。
【００１９】
また本発明によれば、基板上に、印刷法によりパターン化された樹脂層である印刷樹脂層を形成し、形成された印刷樹脂層上に金属薄膜を成膜する。印刷樹脂層をリフトオフすることにより、金属薄膜をパターン化する。
【００２０】
印刷法により、パターン化された樹脂層を印刷樹脂層として、基板上に直接形成することができるので、リフトオフのための樹脂層のパターン化工程を簡略化でき、歩留りの向上が可能となるとともに、パターン化工程での薬液による基板上に設けられた他の層のダメージを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、カラーフィルタ層上の透明導電膜の微細パターニングの方法として、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングをおこなうのではなく、印刷法により、リフトオフ用の樹脂パターンを形成する。
【００２２】
なお、以下ではカラーフィルタ層上の透明導電膜のパターンニングを例として説明しているが、本発明は、これに限定されず、パターン化された金属薄膜の形成方法として適用可能である。
【００２３】
本件発明者は、印刷による樹脂パターン形成後、好ましくは加熱焼成することなく、樹脂パターン上に透明導電膜を成膜し、その後不要部分を樹脂パターンとともに除去すれば、透明電極として必要な透明導電膜のパターンを得ることができることを見出した。
【００２４】
透明導電膜を形成するカラーフィルタ基板としては、顔料分散法、染料法、印刷法、電着法、インクジェット法など、いずれの手法で生産されたものであっても適用が可能である。
【００２５】
カラーフィルタ基板は、基板上にＴＦＴなどのスイッチング能動素子が形成され、スイッチング能動素子上に、ブラックマトリクスとＲＧＢ各色の着色剤層とから構成されるカラーフィルタ層が形成された基板である。
【００２６】
まず、カラーフィルタ基板に形成されたカラーフィルタ層上に、印刷法を用いて微細パターン化されたリフトオフ用樹脂層（以下では、印刷樹脂層とよぶ）を形成する。
【００２７】
印刷樹脂層を印刷するためのインクは、用いる印刷方法に応じて適宜組成を調整して使用すればよいが、顔料成分を除いた透明インクが望ましい。また、印刷後に形成された印刷樹脂層のエッジは、基板から離れるに従って広がるような、逆テーパ型であることが望ましい。
【００２８】
印刷方法については、平板オフセット法、グラビア印刷法、反転印刷法など任意の方法を選択できるが、反転印刷法が好ましく、以下では反転印刷法を用いた実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の形成方法を説明するための図である。反転印刷法に用いる反転印刷装置は、印刷胴４、ブランケット３、ブランケット表面にインクをコーティング塗布するスリットノズル１、および印刷版５により構成される。
【００３０】
はじめに、図１(ａ)に示すように、スリットノズル１からインク２を均一に吐出し、ブランケット３上に塗布する。これはスリットノズル１の位置を固定し、一定の吐出量でインクを吐出し、印刷胴４を一定速度で回転することで実現される。
【００３１】
ここで使用されるブランケット３は、表面に撥樹脂機能や剥離機能などの離型性を有する部材であり、金属や樹脂などから構成されるロール状部材である印刷胴４の表面に、離型性を有するシートとして巻きつけられたり、印刷胴４の表面を離型剤で処理したものであってもよい。離型性を有するシートとしては、たとえば、シリコン樹脂やフッ素樹脂などで構成されるシートなどが挙げられる。
【００３２】
このように、表面に離型性を有するブランケット３を使用するのは、その撥樹脂機能や剥離機能を利用して、印刷版５の凸部や被印刷体の表面に確実にインクを転写させるためである。
【００３３】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ブランケット３表面にインク層２が形成された状態で、印刷胴４を回転させ、これと同期させるように印刷版５をインク層２に当接するように一定速度で搬送する。この印刷版５は、印刷樹脂層として形成したいパターンを反転したパターン（除去したい部分）が描かれた板状部材であり、図１（ｃ）に示すように、印刷版５の凸部分がインク層２と接触し、凸部のみにインク層２の一部が転写されることで、ブランケット３上には、所望のインク層のパターンが形成される。
【００３４】
最後に、図１（ｄ）に示すように、ブランケット３表面のパターンが形成された印刷胴４を一定速度で回転させ、パターン印刷したいカラーフィルタ基板６を一定速度で同期させて搬送させる。
【００３５】
図１（ｅ）に示すように、ブランケット３表面に形成されたインク層パターンをカラーフィルタ基板６に接触させると、ブランケット３表面からインク層パターンがカラーフィルタ基板６側へと転写され、カラーフィルタ基板６のカラーフィルタ層上に微細パターンを有する印刷樹脂層２ａを形成することができる。
【００３６】
ここで、反転印刷法の特徴として、ブランケット３上のインク層の乾燥状態を制御することで、カラーフィルタ基板６のカラーフィルタ層上に印刷する印刷樹脂層２ａの断面形状を制御することが可能である。詳細には、印刷版５の凸部分に転写されるインク層２の断面形状を制御することが可能で、その結果、ブランケット３上の残余のインク層の断面形状を制御することができ、カラーフィルタ基板６上に形成した印刷樹脂層２ａの断面形状を制御することができる。
【００３７】
図２は、印刷樹脂層２ａの断面形状について模式的に示した図である。図２（ａ）は、印刷樹脂層２ａの断面形状が逆テーパ状の場合を示し、図２（ｂ）は、断面形状が順テーパ状となる場合を示している。
【００３８】
インク層２の乾燥状態によって、ブランケット３表面からの離型性が悪く、印刷版５の凸部に転写されにくい場合は、印刷版５に転写された部分が順テーパ状となり、ブランケット３表面上でも順テーパ状となる。したがって、これをカラーフィルタ基板６に印刷すると、形成された印刷樹脂層２ａは、逆テーパ状となる。
【００３９】
これに対して、ブランケット３表面からの離型性が良く、印刷版５の凸部に転写されやすい場合は、印刷版５に転写された部分が逆テーパ状となり、ブランケット３表面上でも逆テーパ状となる。したがって、これをカラーフィルタ基板６に印刷すると、形成された印刷樹脂層２ａは、順テーパ状となる。
【００４０】
このような、インク層２のブランケット３表面からのはがれやすさを制御するファクターとしては、乾燥条件を主として、ブランケット上へのインクの塗布量、インク自体の粘度、固形分濃度、溶媒の沸点、樹脂成分の分子量、さらにインク中の顔料成分の濃度など、インクの物性によっても制御することができる。
【００４１】
このようにして形成した印刷樹脂層２ａは、熱焼成を実施すると、後段のリフトオフ工程でアルカリ等の薬液に対する溶解性が低下し、剥離が困難となってしまうため、熱焼成は実施しないのが好ましい。
【００４２】
また熱焼成を実施すると、熱により樹脂成分がフローするため、反転印刷法で得られた逆テーパ状の断面形状が順テーパ形状になりやすい。
【００４３】
上記の工程を経て形成した逆テーパ状の印刷樹脂層２ａの上に、透明導電膜の例としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム・スズ酸化物）膜をスパッタリング法などにより成膜する。このとき、ＩＴＯ膜については常温で成膜するのが好ましい。その理由は、高温条件下では、印刷樹脂層２がベイクされてしまい、不要箇所のＩＴＯをリフトオフする工程で剥離が困難となってしまうためである。
【００４４】
ただし、常温で成膜した場合は、カラーフィルタ層上に形成されたＩＴＯ薄膜が非晶質となるため高抵抗かつ、低透過率の膜になりやすい。したがった、リフトオフによるＩＴＯ膜のパターンを形成後に焼成して結晶化させることで抵抗値を低下させ、透過率を上げることができる。
【００４５】
ＩＴＯ膜成膜後は、樹脂パターニング層を薬液で溶解し、印刷樹脂層２ａ上のＩＴＯ膜のみを選択的にリフトオフすることで、最終的なＩＴＯのパターンを得ることができる。
【００４６】
図３は、印刷樹脂層２ａ上に成膜されたＩＴＯ膜７を示す模式図である。印刷樹脂層２ａの断面形状が逆テーパ状に形成されているため、印刷樹脂層２ａ上に成膜されたＩＴＯ膜７ａと、印刷樹脂層２ａが設けられていないその他の部分に成膜されたＩＴＯ膜７ｂとの間で膜が分断される。リフトオフ工程では、この分断部分から薬液が浸入しやすく、容易に印刷樹脂層２ａを溶解することができる。
【００４７】
もし、印刷樹脂層２ａの断面形状が順テーパ状となる場合、印刷樹脂層２ａ上に成膜されたＩＴＯ膜と、印刷樹脂層２ａが設けられていないその他の部分に成膜されたＩＴＯ膜との間は分断されにくい。これにより、印刷樹脂層２ａへの薬液の浸入が困難となり、十分に浸入できない場合は、リフトオフ工程で印刷樹脂層２ａが溶解されず、ＩＴＯ膜７を所望のパターン形状に形成できなくなる。
【００４８】
印刷樹脂層２ａとしては、たとえば、層厚みが１〜４μｍに形成され、基板表面に対するテーパ角度が９０〜１５０度に形成されることが好ましい。
【００４９】
層厚みが１μｍよりも小さいと、逆テーパ形状を形成しにくくなる。また層厚みが４μｍよりも大きいと、ブランケット上のインクを版に転写するときの均一性が悪く、エッジ形状のばらつきが生じやすくなり、最終的に得られたＩＴＯ膜のパターニング後の外観形状不良が生じやすくなる。テーパ角度が９０度よりも小さいと、ＩＴＯ膜の分断部分が生じにくくなり、後段のリフトオフ工程でシャープなパターンを得ることが困難となる。また、テーパ角度が１５０度よりも大きいと、得られた印刷樹脂層のパターン自体が、ＩＴＯ膜成膜前の洗浄工程などで欠けやすくなり、やはり後段のリフトオフ工程でシャープなパターンを得ることが困難となる。
【００５０】
ここで、リフトオフ工程で使用する薬液は、印刷樹脂層２ａを溶解し、下地となるカラーフィルタ層にはダメージを与えない薬液を選択することがのぞましい。カラーフィルタ層がベイクされていれば一般的な顔料分散法で使用されるフォトレジスト用の市販の現像液を用いることで、カラーフィルタ層へのダメージが無く、印刷樹脂層２ａのみを溶解することができる。また、下地のカラーフィルタ層がベイクされていれば、印刷樹脂層２ａの溶解を促進させる目的で高圧スプレーノズル、２流体ＪＥＴノズル、ＭＳシャワー等を使用してもよい。
【００５１】
以上は、顔料分散法によるカラーフィルタ基板上への透明導電膜のパターニング形成方法について述べたが、カラーフィルタ基板としては染料法、印刷法、電着法、インクジェット法などがあるが、いずれの手法で生産されたものであっても適用が可能である。さらには、ＴＦＴ上へカラーフィルタを形成したＣＯＡ構造の基板に対しても、同様の方法でＩＴＯの画素電極パターンを形成することができる。
【００５２】
また、透明導電膜としてはＩＴＯ以外にも、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム・亜鉛酸化物）、あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系、酸化スズ系などの酸化物半導体を使用することができる。
【００５３】
以下にカラーフィルタ基板６上の透明導電膜パターン形成の実施例を示す。
図４は、実施例のカラーフィルタ基板製造工程を示す図である。
【００５４】
カラーフィルタ基板６として、顔料分散法でＢＭ（ブラックマトリクス）８を形成し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各パターン層９，１０，１１をフォトリソ法で形成した３７０×４７０×０．５ｍｍサイズの無アルカリガラスを使用した。ＢＭ、ＲＧＢ層の厚みは約１．２μｍとした。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、反転印刷機（三菱重工製）で印刷用インクを印刷胴４のブランケット３にスリット塗布し、印刷用の版を用いてブランケット３上にパターン形成し、カラーフィルタ基板６上に反転印刷させてパターン形成を実施した。
【００５６】
ここで、印刷用インクを変更して、検討例２種について印刷樹脂層の断面形状などを評価した。
【００５７】
検討例１としては、固形分濃度が３２．８％の印刷用インクＡを使用し、印刷条件としてブランケット３への塗布量およびブランケット３上でのインクの乾燥時間をパラメーターとして、形成したインクパターンの断面形状を評価した。
【００５８】
検討例２としては、固形分濃度が２５％の印刷用インクＢを使用し、検討例１と同様に印刷条件としてブランケット３への塗布量およびブランケット３上でのインクの乾燥時間をパラメーターとして、形成したインクパターンの断面形状を評価した。
【００５９】
テーパ形状の評価は、印刷樹脂層２ａの断面形状における側辺と基板表面とのなす角度で行った。
【００６０】
テーパ角度が９０゜以上であれば、カラーフィルタ基板６上に印刷された印刷樹脂層２ａの断面形状が逆テーパ形状となり、その上にＩＴＯ膜を形成した場合にＩＴＯが分断し、その後のインク除去工程でパターン形成が容易になる。
【００６１】
表１の検討例１に示すように塗布量が大きい場合、すなわち、基板上でのインクパターンの膜厚が大きいほどテーパ角が大きくなっていることがわかる。同様に、乾燥時間を延ばした場合テーパ角が大きくなるという現象が確認できる。
【００６２】
なお、塗布量３３．４ｃｃ／ｍｉｎにおいて、乾燥時間２０秒から３０秒に乾燥時間を延ばした場合においても、テーパ角度は大きくなる傾向があるが、効果としては、塗布量をあげるほうがテーパ角度は大きく変化する。
【００６３】
上記結果より、今回使用した印刷用インクＡにおいては、乾燥後の膜厚が３．９μｍ、乾燥時間を５０秒間としてパターニングを実施した。
【００６４】
なお、乾燥時間、塗布量とテーパ角の関係は、インクによって大きく異なる。インクＢを用いた検討例２の場合、インクＡを用いた検討例１よりも小さい膜厚において断面が逆テーパ形状となっていることがわかる。また、検討例１と同様に、塗布量を大きくすると、テーパ角度は大きくなる傾向にある。
【００６５】
【表１】
2009295404.tif 000003
【００６６】
続いて、上記の検討結果において断面形状が○または△であった条件でインクＡまたはインクＢを用いて、基板上に形成した印刷樹脂層２ａの上にＩＴＯを常温にてＤＣスパッタリング法で形成した。ここでＩＴＯの膜厚は１５００Åとした。ＩＴＯ成膜後に基板の印刷樹脂層のエッジ部分を確認したところ、逆テーパ状の印刷樹脂層上に成膜されたＩＴＯは、印刷樹脂層のエッジ部分で分断されていた（図４（ｂ））。
【００６７】
このような状態で、カラーフィルタ基板６を０．０５％  ＫＯＨ液に４０℃で１０分浸漬させたところ、印刷樹脂層およびその上に形成されたＩＴＯ膜は除去され、ＲＧＢパターン上に良好なＩＴＯパターンを形成することができた（図４（ｃ））。
【００６８】
なお、この状態では、ＩＴＯ膜は、シート抵抗、透過率ともに低い状態であるため、２００℃、３０分で後焼成したところ、シート抵抗、透過率ともに、カラーフィルタの仕様を満足する性能を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の形成方法を示す図である。
【図２】印刷樹脂層２ａの断面形状について模式的に示した図である。
【図３】印刷樹脂層２ａ上に成膜されたＩＴＯ膜７を示す模式図である。
【図４】実施例のカラーフィルタ基板製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  スリットノズル
２  インク層
２ａ  印刷樹脂層
３  ブランケット
４  印刷胴
５  印刷版
６  基板
７  ＩＴＯ膜
８  カラーフィルタ（ブラックマトリクス）
９  カラーフィルタ（レッド）
１０  カラーフィルタ（グリーン）
１１  カラーフィルタ（ブルー）
【図１】
2009295404.tif 000004
【図２】
2009295404.tif 000005
【図３】
2009295404.tif 000006
【図４】
2009295404.tif 000007