JP2001311817A - 裏面ｉｔｏ膜付カラーフィルタ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏面側にＩＴＯなどの透明導電膜を形成して
も、表面側の製造工程で汚れが生じないようにする。 【解決手段】 裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタとして裏
面側となるガラス基板２２の一方表面に、マスク２４を
装着して、ターゲット２３からスパッタリングでＩＴＯ
を付着させる。ＩＴＯのスパッタリングの間、ガラス基
板２２は室温状態とする。ガラス基板２２の他方表面に
マスク２４を磁力で保持する磁石が内蔵されるマグネッ
トホルダ２５の樹脂ピン２５が接触しても、表面側の製
造工程で汚れの原因とはならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、横電界駆動方式の
液晶表示素子でカラー表示を行うために用いられる裏面
ＩＴＯ膜付カラーフィルタ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図５に示すようなカラーフィ
ルタ１が、In-Plane SwitchingからＩＰＳと略称され、
視角依存性が小さく広い視野が期待される横電界駆動方
式の液晶表示素子を用いてカラー表示を行うために用い
られている。横電界駆動方式では、カラーフィルタ１と
組み合わせて液晶表示素子を形成するアクティブマトリ
クス基板側に、画素電極と対向電極とが配置され、液晶
セルには基板面に沿って、横方向の電界が印加される。
このため、カラーフィルタ１のガラス基板２上に形成さ
れるブラックマトリクス３は、導電性を有しない黒色樹
脂膜が使用される。黒色樹脂膜は、スピンコータで均一
な厚みで塗布された後、フォトリソグラフィを用いてパ
ターニングされ、着色パターン４，５，６が形成され、
さらにオーバコート７が形成される。

【０００３】横電界駆動方式の液晶表示素子では、カラ
ーフィルタ１に透明導電膜による対向電極を形成する必
要はない。このため、透明導電膜８は、ガラス基板２に
対して、液晶層から離れる側、すなわちブラックマトリ
クス３、着色パターン４，５，６およびオーバコート７
が形成される面の裏面側に形成される。しかも実際の製
造工程では、先に透明導電膜８をガラス基板２の一方の
表面側にスパッタリングで形成しておいてから、他方の
表面側にブラックマトリクス３、着色パターン４，５，
６およびオーバコート７を順次形成している。

【０００４】カラー表示用の液晶表示素子でマトリクス
状に配置される液晶セルに対応して、透明なガラス基板
２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３原色の着
色パターン４，５，６が配置される。各着色パターン
４，５，６は、ＲＧＢ色成分の副画素を表示し、ＲＧＢ
の副画素を組み合わせて１画素が形成される。オーバコ
ート７は、透明保護膜である。透明導電膜８は、酸化イ
ンジウム−酸化スズ固溶体であるＩＴＯ（Indium Tin O
xide）などで形成される。

【０００５】図６は、透明電極膜８を、ガラス基板２の
表面に形成するスパッタリング装置１０の概略的な構成
を示す。スパッタリング装置１０の処理チャンバ内で、
ガラス基板２はキャリア１１の基板ホルダ１２に装着さ
れて、その表面にＩＴＯのターゲット１３によるスパッ
タリングで透明導電膜８の形成が行われる。形成するＩ
ＴＯ透明導電膜８の領域を制限するために、マスク１４
がガラス基板２の表面に載置される。マスク１４は、４
２％ニッケル（Ｎｉ）鉄（Ｆｅ）合金などで形成され、
ガラス基板２を挟んで対向するマグネットホルダ１５か
らの磁力で保持される。マグネットホルダ１５の表面に
は樹脂ピン１６が配置され、ガラス基板２との間隔を一
定に保つようにしている。ＩＴＯのスパッタリングは、
ヒータ１７を設けて、導電性を良好にする条件として知
られている２００℃程度に加熱して行う。樹脂ピン１６
は、耐熱性が良好な樹脂として知られているＰＥＥＫな
どで形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７は、図５に示すよ
うな裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタ１の製造中に、表面
側にブラックマトリクス用の黒色樹脂膜を塗布し、パタ
ーニングするときに、膜面側に発見される汚れの位置を
示す。すなわち、たとえば４枚分のカラーフィルタ１を
ガラス基板２上で同時に形成するために、裏面側に４つ
に分けてＩＴＯの透明導電膜８を形成しておくと、図７
の１〜１５の数値を○で囲んで示す位置に、汚れが発生
することがある。これらの位置は、図６に示すようにし
てマスク１４を保持するためのマグネットホルダ１５の
樹脂ピン１６に対応している。この汚れは、グリーンラ
ンプや蛍光灯で浮上がって見えてしまうので、手作業で
対処する必要がある。たとえば、カミソリで汚れを除去
するなどの手直し作業が必要となる。このような汚れ
は、裏面側に透明導電膜を形成しない製品では問題とな
ったことがない。したがって、汚れが生じないような条
件で、裏面側に透明導電膜を形成することが望まれる。

【０００７】本発明の目的は、裏面側にＩＴＯなどの透
明導電膜を形成しても、表面側の製造工程で汚れが生じ
ない裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタ基板の製造方法を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板で
ブラックマトリクスおよび着色パターンを形成する面の
裏面側にＩＴＯ膜を形成する裏面ＩＴＯ膜付カラーフィ
ルタ基板の製造方法であって、ガラス基板の一方の表面
上に、形成すべきＩＴＯ膜の形状に対応する開口部が設
けられるマスクを、他方の表面側に配置する板状のホル
ダに埋め込まれる磁石からの磁力で吸着し、ホルダとガ
ラス基板との間を合成樹脂製スペーサで一定の間隔に保
っておき、室温でスパッタリングを行って、該マスクの
開口部内にＩＴＯ膜を形成し、該他方の表面側に、黒色
樹脂膜でブラックマトリクスを形成し、該ブラックマト
リクスのパターニングに続いて、カラー着色パターンを
形成することを特徴とする裏面ＩＴＯ膜付カラーフィル
タ基板の製造方法ある。

【０００９】本発明に従えば、ガラス基板でカラーフィ
ルタのブラックマトリクスおよび着色パターンを形成す
る面の裏面側となる一方表面上に、先に室温によるスパ
ッタリングでＩＴＯ膜を形成する。スパッタリングの際
には、ガラス基板の該一方表面上にマスクを載置して、
選択的に行う。マスクの保持は、ガラス基板の他方表面
に、合成樹脂製スペーサで一定の間隔を保つように配置
されるホルダによって行われる。スパッタリングが常温
で行われるので、合成樹脂製スペーサがガラス基板の表
面に接触していても、ブラックマトリクス用の黒色樹脂
の付着性には影響を与えないようにすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、ガラス基板にＩＴＯ膜を形成するために用いるス
パッタリング装置２０の概略的な構成を示す。本実施形
態では、ヒータでの加熱を除いて、図６のスパッタリン
グ装置１０でと同様にスパッタリングを行う。すなわ
ち、キャリア２１にガラス基板２２を装着して、ターゲ
ット２３と対向させてスパッタリングを行う。ガラス基
板２２でターゲット２３に対向する一方の表面には、マ
スク２４を載置して、部分的にＩＴＯ膜を形成する。マ
スク２４は、ガラス基板２２の他方の表面側に配置され
るマグネットホルダ２５に内蔵される磁石からの磁力で
保持される。マグネットホルダ２５の表面にはＰＥＥＫ
製の樹脂ピン２６が設けられ、ガラス基板２２との間を
一定の間隔に保つ。本実施形態では、図６に示すような
ヒータ１７は用いないで、ＩＴＯ膜の形成は室温で行
う。

【００１１】図７に示すような汚れは、次に示すような
メカニズムで生じていると推定される。 １）ＩＴＯ成膜時、樹脂ピン１６がガラス基板２の表面
に接触する。 ２）成膜後に、接触部にブラックマトリクス用のホトレ
ジストを塗布する。 ３）樹脂ピン１６接触部とホトレジストの密着性が他の
ガラス基板２の表面よりも強いので、ホトリソグラフィ
での現像時に除去しきれない。 ４）したがって、黒色樹脂によるブラックマトリクス３
のパターニング後、”汚れ”として浮上がって見える。

【００１２】したがって、樹脂ピン１６の接触が問題で
あることが判る。前述のように、樹脂ピンは、ＰＥＥＫ
を材料としているので、材料を変更してみることが考え
られる。耐熱性合成樹脂材料としては、ポリイミドやフ
ッ素樹脂などが考えられる。しかしながら、樹脂ピン１
６の材料を変更しても、汚れの発生を防ぐことはでき
ず、むしろＰＥＥＫよりも悪化することが判明した。そ
こで、本実施形態ではＰＥＥＫ製の樹脂ピン２６を使用
し、室温でスパッタリングを行うことで、樹脂ピン２６
の接触の影響を抑えるようにしている。

【００１３】図２は、裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタの
概略的な製造工程を示す。ステップｓ１から製造を開始
する。ステップｓ２では、図１に示すような状態で、マ
スク２４で選択される領域へ、室温でＩＴＯのスパッタ
リングを行う。次に、ステップｓ３として、ガラス基板
２２の表裏を反転させ、ガラス基板２２の表面全体に黒
色樹脂層となるフォトレジストを塗布し、パターニング
するための露光を行い、現像してブラックマトリクスを
形成する。次のステップｓ４では、３原色中の１色、た
とえば赤（Ｒ）の着色レジストを塗布し、パターニング
するための露光を行い、現像してＲの着色パターンを形
成する。同様にして、ステップｓ５およびステップｓ６
では、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の着色パターンをそれぞれ形
成する。最後にステップｓ７で、オーバコート層を塗布
によって形成し、裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタが製造
される。

【００１４】図３は、スパッタリング処理中に加熱する
ためのヒータを備えるスパッタリング装置３０の概略的
な平面構成を示す。スパッタリング装置３０は、２つの
予熱室３１，３２を通過して予熱されたガラス基板上
に、ＩＴＯ膜を形成するスパッタリング室３３を備えて
いる。図１に示すようなキャリア１１にガラス基板２２
を装着し、図１と同様にマスク２４を保持した状態で、
キャリア１１を予熱室３１，３２からスパッタリング室
３３に順次移動させれば、ガラス基板２２上に選択的な
ＩＴＯ膜を形成することができる。

【００１５】予熱室３１には、３つのヒータＨ１１およ
びＨ１２が配置される。予熱室３２にも、３つのヒータ
Ｈ２１およびＨ２２が配置される。スパッタリング室３
３には、Ｈ３１〜Ｈ３６の６つのヒータが配置され、タ
ーゲットで放電を生じさせる電源ＤＣ３１およびＤＣ３
２が配置される。このようなヒータを備えるスパッタリ
ング装置３０は、基本的に図６に示すスパッタリング装
置１０と同等である。液晶表示素子の対向電極となるＩ
ＴＯ膜を形成するためのスパッタリングには、ヒータを
用いて、ガラス基板を２００℃程度に加熱しておく必要
がある。ただし、ヒータに通電しなければ、室温でのス
パッタリングも可能である。したがって、対向電極用の
ＩＴＯ膜の形成と、図５に示すような裏面ＩＴＯ膜付カ
ラーフィルタとの両方を製造する設備としては、図３の
ようなスパッタリング装置３０を用いる必要がある。

【００１６】次の表１は、図３のスパッタリング装置３
０を用いて、２００℃を目標とした高温と、室温とで裏
面ＩＴＯ膜を形成し、裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタと
して評価した結果を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から、樹脂ピン跡の汚れの問題は、Ｉ
ＴＯ膜形成のためのスパッタリングを室温で行うことに
よって解消されることが判る。なお、形成されるＩＴＯ
膜について、光学的特性の一つとしてのＩＴＯ透過率も
併せて示されている。従来の高温スパッタで３００Åの
膜厚を形成する場合と、室温スパッタで３００Åの膜厚
を形成する場合とでは同程度の透過率であることが判
る。室温で１５０ÅとＩＴＯ膜を薄くすれば、透過率は
良好になる。

【００１９】図４は、表１に示す室温スパッタで形成し
たＩＴＯ膜について、透過率と光の波長との関係につい
ての測定結果の一例を示す。１５０Åの膜厚を実線、３
００Åの膜厚破線で示す。１５０Åの膜厚の方が、全般
に透過率が高く、特に、短波長側で透過率が向上してい
ることが判る。ここで、ＩＴＯ膜厚は、たとえば波長が
判っている光に対する光学的な干渉縞の間隔などから求
めることができる。表１では、スパッタリング時に電源
から供給する電力が半分になっている。したがって、同
一の時間であれば、膜厚に応じて電力を調整し、薄くす
ることも可能になる。また、電力を同一にして、時間を
半減させても同様な結果を得ることができる。室温での
スパッタリングで、しかも膜厚が薄くなると、形成され
るＩＴＯ膜の電気抵抗は大きくなり、導電性は低する。
しかしながら、横電界駆動方式の液晶表示素子では、Ｉ
ＴＯ膜を液晶表示のための対向電極としては用いないの
で、透過率を優先させることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガラス基
板のカラーフィルタとしての裏面側に、室温によるスパ
ッタリングでＩＴＯ膜を形成するので、表面側に合成樹
脂製スペーサを接触させても、接触部分でのブラックマ
トリクス用の黒色樹脂による汚れを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態として、カラーフィルタ
用ガラス基板に、スパッタリングでＩＴＯを形成する状
態を示す簡略化した側面断面図である。

【図２】本発明を適用して、裏面ＩＴＯ膜付カラーフィ
ルタを製造する工程を示すフローチャートである。

【図３】本発明による室温スパッタリングと、従来から
の高温スパッタリングとを行って比較することができる
スパッタリング装置３０の概略的な構成を示す簡略化し
た平面断面図である。

【図４】図３のスパッタリング装置３０で室温で膜厚を
変えて形成したＩＴＯ膜の光の波長に対する透過率の変
化を比較して示すグラフである。

【図５】裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタの概略的な構成
を示す側面断面図である。

【図６】従来からの方法に従って、図５のガラス基板２
に、スパッタリングでＩＴＯ膜を形成する状態を示す簡
略化した側面断面図である。

【図７】図６の方法で裏面ＩＴＯ膜を形成したガラス基
板に、ブラックマトリクスのパターニング後に発生する
汚れの位置を示す図である。

【符号の説明】

２０，３０ スパッタリング装置 ２１ キャリア ２２ ガラス基板 ２３ ターゲット ２４ マスク ２５ マグネットホルダ ２６ 樹脂ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板でブラックマトリクスおよび
   着色パターンを形成する面の裏面側に、ＩＴＯ膜を形成
   する裏面ＩＴＯ膜付カラーフィルタ基板の製造方法であ
   って、 ガラス基板の一方の表面上に、形成すべきＩＴＯ膜の形
   状に対応する開口部が設けられるマスクを、他方の表面
   側に配置する板状のホルダに埋め込まれる磁石からの磁
   力で吸着し、ホルダとガラス基板との間を合成樹脂製ス
   ペーサで一定の間隔に保っておき、 室温でスパッタリングを行って、該マスクの開口部内に
   ＩＴＯ膜を形成し、 該他方の表面側に、黒色樹脂膜でブラックマトリクスを
   形成し、 該ブラックマトリクスのパターニングに続いて、カラー
   着色パターンを形成することを特徴とする裏面ＩＴＯ膜
   付カラーフィルタ基板の製造方法。