JP2004184582A

JP2004184582A - 液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP2004184582A
Application number: JP2002349600A
Authority: JP
Inventors: Sadanobu Anzaki; 定信安崎
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】樹脂ブラックマトリックスの端部上に、高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの該突起を研磨除去する際に、平盤研磨機の表面うねりに起因する、突起の除去、高さ低減における表面うねり状のバラツキを解消するために、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層を設けて研磨しても、着色画素の膜厚を減少させず、突起を選択的に研磨除去する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供すること。
【解決手段】平盤研磨機を用いて除去する際に、定盤１２と研磨パッド１３との間に柔軟層１４及び硬質フィルム層１５を設けた平盤研磨機を用いて研磨除去すること。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、樹脂ブラックマトリックスと着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有するカラーフィルタの突起を、平盤研磨機を用いて研磨除去しても、表面うねり状のバラツキを発生させず、着色画素の膜厚を減少させず、突起を選択的に研磨除去する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図４は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図３、及び図４に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックス（３１）、着色画素（３２）が形成されたものである。
図３、及び図４はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（３２）は９個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１４インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
ブラックマトリックス（３１）は、遮光性を有し、開口部をマトリックス状に配置したものであり、着色画素（３２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものである。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００４】
このブラックマトリックス（３１）は、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_Ｘ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯ_Ｘなどの金属薄膜からなるブラックマトリックス（３１）に形成されたものである。
【０００５】
また、着色画素（３２）の形成は、このブラックマトリックス（３１）に形成されたガラス基板（３０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
【０００６】
また、図５は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図であるが、ブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた例を示すものである。
このカラーフィルタは、図４に示すカラーフィルタと同様に、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）が形成されたものである。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（３０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックス（５１）と称している。
【０００７】
樹脂ブラックマトリックスは、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制するために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合などに採用されていた。しかし、ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスから、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【０００８】
カラーフィルタを大量に製造する際には、一基の液晶表示装置に対応したカラーフィルタを大サイズのガラス基板に面付けした状態で製造する。例えば、対角１４インチのカラーフィルタを５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けし、或いは、対角１７インチのカラーフィルタを６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けして製造する。
【０００９】
カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、大サイズのガラス基板が、例えば、４５０ｍｍ×５５０ｍｍ程度から５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度、６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度へと大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなり、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
この移行は、大サイズのガラス基板が今後、９００ｍｍ×１１００ｍｍ程度へと更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。
また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向もある。
【００１０】
樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、０．５μｍ〜３．０μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、図５に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）上にその周縁部を重ねて形成された着色画素（５２）は、周縁部が樹脂ブラックマトリックス（５２）上にて突起（５３）となる。
この突起（５３）は、カラーフィルタの表面を凹凸のあるものとし、平坦性を悪化させる。このような突起（５３）のある、表面の平坦性が悪化したカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、突起の影響によって液晶分子の配向が乱され、表示ムラなど表示品質を低下させることになる。
【００１１】
例えば、図５において、厚さ１．３μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（５１）上に、厚さ０．５μｍ〜３．０μｍ程度の着色画素（５２）を形成した際には、突起（５３）の高さ（Ａ）は０．５μｍ〜３．０μｍ程度のものとなる。
尚、金属を用いたブラックマトリックスの場合には、膜厚が１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるので、このような突起は僅少である。
【００１２】
このようなカラーフィルタ表面の突起（５３）を除去する、或いは液晶分子の配向に影響のない程度にまで突起の高さを低くするために、例えば、図６に示すように、カラーフィルタ表面への研磨が行われる。
この方法は、平盤研磨機の円形テーブル（６１）上に、カラーフィルタ（７０）を載置、固定し、定盤（６２）に貼り合わせた研磨パッド（６３）面をカラーフィルタ表面に加圧接触させるのであるが、円形テーブル（６１）を回転させながら、研磨液を滴下しつつ、定盤（６２）を揺動させて、カラーフィルタ表面の突起を除去するといった方法である。
【００１３】
この方法によれば、カラーフィルタ表面への研磨によって、突起が除去されると同時に、例えば、図５に示す着色画素（５２）上、及びガラス基板（３０）の周縁部（Ｂ）に残存しているフォトレジストの残渣も取り除かれるので、後工程、例えば、透明導電膜の成膜における透明導電膜の密着性にとって、或いは、周縁部（Ｂ）を対向基板とのシール部とする際におけるシール剤の密着性にとって好ましいものとなる。
【００１４】
しかし、カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、大サイズのガラス基板が、例えば、４５０ｍｍ×５５０ｍｍ程度から５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度、６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度へと大サイズ化するに伴い、また、付随して大サイズのガラス基板が薄板化するに伴い、上記の研磨方法によって突起を除去したカラーフィルタは、その面内において突起の除去、高さ低減にバラツキが生じるようになった。このバラツキが生じるメカニズムは以下のものと推量される。
【００１５】
すなわち、図６に示す平盤研磨機の円形テーブル（６１）及び定盤（６２）は、平坦に加工されているものであるが、円形テーブル（６１）の表面（Ｃ）、及び定盤（６２）の表面（Ｄ）には表面うねりがある。
大サイズで、厚みの薄いガラス基板（カラーフィルタ（７０））は、円形テーブル（６１）上に載置されると、円形テーブル（６１）の表面うねりに追従し、カラーフィルタ（７０）の表面（Ｅ）には表面うねりが発生する。また、研磨パッド（６３）は、定盤（６２）に貼り合わされると、研磨パッド（６３）は定盤（６２）の表面うねりに追従し、研磨パッド（６３）の表面（Ｆ）には表面うねりが発生する。
【００１６】
このような状態でカラーフィルタ表面への研磨を行うと、加圧は均一なものとはならず、カラーフィルタ（７０）の表面うねりと、研磨パッド（６３）の表面うねりが重なった状態での不均一な加圧の研磨となり、結果として、突起の除去、高さ低減には、この重なった表面うねり状のバラツキが生じる。
この重なった表面うねり状のバラツキが生じたカラーフィルタを液晶表示装置に組み付けると、液晶表示装置の表示画面には、この重なった表面うねり状の表示むらが発生し、表示品質が低下したものとなる。
この重なった表面うねり状のバラツキは、突起（５３）の高さ（Ａ）が０．５μｍ〜３．０μｍ程度のものであれば、平盤研磨機を用いて除去する際に、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層を設けた平盤研磨機を用いて研磨することによって、弊害なく容易に解消される。
【００１７】
しかし、例えば、カラーフィルタとして、明るさを犠牲にしても彩度の高いカラーフィルタが要望された場合のように、図５における厚さ０．５μｍ〜３．０μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（５１）上に、厚さ０．５μｍ〜３．０μｍ程度の着色画素（５２）を形成した際には、突起（５３）の高さ（Ａ）は０．５μｍ〜３．０μｍ以上のものとなってしまう。
突起の高さが１．０μｍ以上のものとなると、突起を除去する研磨時間が長くなり、定盤と研磨パッドとの間に設けた柔軟層の弊害が出始めてくる。すなわち、突起の研磨は、本来、図７に示す突起（５３）のみを除去する狙いのものであるが、柔軟層を設けることによって研磨パッドは、突起（５３）及び着色画素の表面（５４）に追従してしまい、研磨時間が長くなると着色画素の表面（５４）も研磨され膜厚が減少し、着色画素（５２）の分光特性に悪影響を及ぼすこととなる。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−２３６２１０号公報
【特許文献２】
特開平７−１５１９１１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックス、膜厚の厚い着色画素が順次形成され、樹脂ブラックマトリックスの端部上に、例えば、４．０μｍ以上の高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの該突起を研磨除去する際に、平盤研磨機の表面うねりに起因する、突起の除去、高さ低減における表面うねり状のバラツキを解消するために、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層を設けて研磨しても、着色画素の膜厚を減少させず、突起を選択的に研磨除去する液晶表示装置用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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で膜厚の厚い着色画素が順次形成され、該端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの該突起を、平盤研磨機を用いて除去する際に、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層及び硬質フィルム層を設けた平盤研磨機を用いて研磨除去することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明において用いる平盤研磨機の一例を示す断面図である。また、図２は、図１における定盤を拡大して示す断面図である。
図１、及び図２に示すように、本発明において用いる平盤研磨機は、定盤（１２）と研磨パッド（１３）との間に柔軟層（１４）及び硬質フィルム層（１５）を、定盤側から柔軟層（１４）、硬質フィルム層（１５）の順に設けた平盤研磨機である。
【００２２】
カラーフィルタ表面の高さの高い突起を除去する、或いは液晶分子の配向に影響のない程度にまで突起の高さを低くする際には、平盤研磨機の円形テーブル（１１）上に、カラーフィルタ（１０）を載置、固定し、定盤（１２）に貼り合わせた研磨パッド（１３）面をカラーフィルタ表面に加圧接触させる。定盤（１２）と研磨パッド（１３）との間には柔軟層（１４）、硬質フィルム層（１５）が介在している。
円形テーブル（１１）を回転させながら、カラーフィルタ表面に研磨液を滴下しつつ、定盤（１２）を揺動させて、カラーフィルタ表面を研磨し、突起を除去する。
【００２３】
平盤研磨機の円形テーブル（１１）の表面（Ｃ）には表面うねりがあるので、カラーフィルタ（１０）は、円形テーブル（１１）上に載置されると、円形テーブル（１１）の表面うねりに追従し、カラーフィルタ（１０）の表面（Ｅ）には表面うねりが発生する。
定盤（１２）の表面（Ｄ）には表面うねりがあるが、柔軟層（１４）を介して定盤（１２）と貼り合わされているので、研磨パッド（１３）面をカラーフィルタ表面に加圧接触させると、柔軟層（１４）が円形テーブル（１１）の表面うねり、及び定盤（１２）の表面うねりを吸収し、加圧は均一なものとなる。
【００２４】
また、研磨パッド（１３）は、硬質フィルム層（１５）を介して定盤（１２）と貼り合わされているので、硬質フィルム層（１５）の剛性が研磨パッド（１３）の平坦性を保ち突起を選択的に研磨するようになる。
従って、突起の除去、高さの低減は、表面うねり状のバラツキがなく均一な、且つ、着色画素の膜厚は、研磨によって減少してしまうことはない。
【００２５】
研磨パッド（１３）としては、発泡樹脂素材、不織繊維素材などが用いられ、例えば、ロデールニッタ（株）製：ｓｕｂａ４００、ｓｕｐｒｅｍｅＲＮ−Ｈ（商品名）が挙げられる。
また、柔軟層（１４）としては、ＰＶＡスポンジ、井和工業（株）製：ベルクリン（商品名）が挙げられる。
また、硬質フィルム層（１５）としては、東洋インキ製造（株）製：ダイナアルメディアＰＥＴ、ＤＴ−Ｊ３１０が挙げられる。
【００２６】
研磨液としては、一次粒子径０．１〜１．０μｍのアルミナ、ジルコニア、セリウム、二酸化マンガン、シリコンカ−バイト、シリカなどの研磨材を分散させた研磨液が用いられる。
研磨圧は１．９６×１０^４Ｐａ以下、回転数は３００ｒｐｍ以下にて研磨が行われる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で膜厚の厚い着色画素が順次形成され、端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの該突起を、平盤研磨機を用いて除去する際に、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層及び硬質フィルム層を設けた平盤研磨機を用いて研磨除去するので、平盤研磨機の表面うねりに起因する、突起の除去、高さ低減における表面うねり状のバラツキを解消し、着色画素の膜厚を減少させず、突起を選択的に研磨除去する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において用いる平盤研磨機の一例を示す断面図である。
【図２】図１における定盤を拡大して示す断面図である。
【図３】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図４】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図５】樹脂ブラックマトリックスを用いた図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】平盤研磨機の一例を模式的に示した断面図である。
【図７】柔軟層の弊害を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０、７０・・・カラーフィルタ
３０・・・ガラス基板
３１、５１・・・樹脂ブラックマトリックス
３２、５２・・・着色画素
５３・・・突起
５４・・・着色画素の表面
１２、６２・・・定盤
１３、６３・・・研磨パッド
１４・・・柔軟層
１５・・・硬質フィルム層
１１、６１・・・円形テーブル

Claims

ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で膜厚の厚い着色画素が順次形成され、該端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの該突起を、平盤研磨機を用いて除去する際に、定盤と研磨パッドとの間に柔軟層及び硬質フィルム層を設けた平盤研磨機を用いて研磨除去することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。