JP2006284672A - カラーフィルタ基板及びカラー液晶ディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板上にブラックマトリクスと、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタからなる着色フィルタ層と、遮光層額縁と、透明電極とが形成されてなるカラーフィルタ基板において、遮光層額縁上のシール部位にシール剤との密着性を向上させるための接着強化層を設けたカラーフィルタ基板及びカラー液晶パネルを提供することを目的とする。
【解決手段】透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ、青色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０と、遮光層額縁２１ａと、透明電極５１ａとが形成されており、遮光層額縁２１ａ上のシール部位に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸化インジウム錫からなる接着強化層５１ｂを形成したカラーフィルタ基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ基板及びカラー液晶ディスプレイパネルに関し、特に、シール部のシール特性に優れたカラーフィルタ基板及びカラー液晶ディスプレイパネルに関する。

近年、大型カラーテレビ、ノートパソコン、携帯用電子機器の増加に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイパネルの需要の増加はめざましいものがある。
一般に、液晶表示ディスプレイパネルにおいて、現在最も広く使用されている液晶セル駆動方式は、ＴＮ（ねじれネマティック）方式とＳＴＮ（超ねじれネマティック）方式による縦電界駆動型であり、近年、横電界駆動型（ＩＰＳ）による液晶セル駆動方式の開発も進んでいる。
カラー液晶ディスプレイパネルは、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板をセル化して、液晶材料を封入して、パネル化したものである。

カラー液晶ディスプレイパネルに用いられるカラーフィルタ基板は、透明基板上に、ブラックマトリックス、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ等からなる着色フィルタ層及び透明電極等がフォトリソグラフィーを用いた各種のプロセスを経て形成される。

図６（ａ）及び（ｂ）は、従来のカラーフィルタ基板の一例を示す模式構成断面図である。
図６（ａ）に示すカラーフィルタ基板は、オーバーコート層付カラーフィルタ基板の一例を示したもので、透明基板１１上にブラックマトリクス２１、赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ、青色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０、遮光層額縁２２、オーバーコート層４１及び透明電極５１ａを形成したものである。

図６（ｂ）に示すカラーフィルタ基板は、オーバーコート層無しカラーフィルタ基板の一例を示したもので、透明基板１１上にブラックマトリクス２１、赤色フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ、青色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０、遮光層額縁２２及び透明電極５１ａを形成したものである。

上記カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせてパネル化する場合カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせるシール材の密着性は、シール材の特性から金属と樹脂よりも樹脂と樹脂の方が密着性は良い。
このことから、オーバーコート層付カラーフィルタ基板を用いてパネル化することが望ましいが、オーバーコート層付カラーフィルタ基板では、オーバーコート層無しカラーフィルタ基板と比較して工程数が一工程増えるために、異物起因による不良が発生し、収率が悪化し、カラーフィルタ基板のコストアップに繋がるという問題を有していることから、最近はオーバーコート層無しカラーフィルタ基板が使われている。

現状オーバーコート層無しカラーフィルタ基板の透明電極５１ａはＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）ターゲットを用いた金属板をマスク版とするスパッタリングにて酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電膜を形成している。この方式では、マスク版とカラーフィルタ基板との間で、±５００μｍ程度の位置合わせ誤差が生じ、遮光層額縁２２上で透明電極５１の位置ズレが発生する。
本来、オーバーコート層無しカラーフィルタ基板をパネル化する場合、シール材は遮光層額縁２２上に配置されるように設計されているが、遮光層額縁２２上で透明電極５１の位
置ズレが発生すると位置ズレした透明電極上にシール材が掛かり、シール部の密着力が低下するという問題を有している。

最近は、携帯電話、ディジタルカメラ等のモバイル機器にカラー液晶パネルが使われており、カラー液晶パネルの小型化と相まって、遮光層額縁２２上のシール部位置は厳しい精度が要求されており、ほとんど工程マージンがとれない状態である。
このことから、透明電極５１ａは、スパッタリング等で形成した透明導電膜をフォトエッチング加工で精度良く加工する必要があり、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電膜を精度良く加工できて、エッチング残渣が残らないエッチング液組成物及びエッチング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特願２００４−０００９８１号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、透明基板上にブラックマトリクスと、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅフィルタからなる着色フィルタ層と、遮光層額縁と、透明電極とが形成されてなるカラーフィルタ基板において、遮光層額縁上のシール部位にシール材との密着性を向上させるための接着強化層を設けたカラーフィルタ基板及びカラー液晶パネルを提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、透明基板上にブラックマトリクスと、Ｒｅｄフィルタ、Ｇｒｅｅｎフィルタ、Ｂｌｕｅフィルタからなる着色フィルタ層と、遮光層額縁と、透明電極とが形成されてなるカラーフィルタ基板において、前記カラーフィルタ基板の遮光層額縁上に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸化インジウム錫からなる接着強化層を設けたことを特徴とするカラーフィルタ基板としたものである。

また、請求項２においては、前記接着強化層は、酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜をシュウ酸を主成分とするエッチング液にてエッチング処理して形成したことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板したものである。

さらにまた、請求項３においては、請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板を用いて液晶パネルを形成したことを特徴とするカラー液晶ディスプレイパネルとしたものである。

本発明のカラーフィルタ基板は、遮光層額縁上の接着強化層の位置精度を向上できるため、シール材の設計上の配置マージンが向上し、携帯電話等のモバイル機器の小型カラー液晶パネルの製造収率を向上出来る。
また、本発明のカラーフィルタ基板は、を用いて、カラー液晶パネル化することにより、シール材の密着力が向上し、信頼性に優れたカラー液晶パネルを提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。
請求項１に係る本発明のカラーフィルタ基板は、図１に示すように、透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、Ｒｅｄフィルタ３１Ｒ、Ｇｒｅｅｎフィルタ３１Ｇ、Ｂｌｕｅフィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０と、遮光層額縁２１ａと、透明電極５１ａとが形成されており、遮光層額縁２１ａ上に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸
化インジウム錫からなる接着強化層５１ｂが形成されたものである。
このように、遮光層額縁２１ａ上に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸化インジウム錫からなる接着強化層５１ｂが形成してあるので、カラーフィルタ基板を液晶パネル化した場合シール材の密着力が向上し、信頼性に優れたカラー液晶パネルを提供することが出来る。

以下本発明のカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｆ）及び図４（ｇ）〜（ｈ）は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一実施例を示す模式構成断面図である。
まず、透明基板１１上に金属クロム膜からなる遮光層２１をスパッタリング等にて形成し（図３（ａ）参照）、さらに、遮光層２１を公知のフォトエッチング法にて、パターニング処理を行って、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光層額縁２１ａを形成する（図３（ｂ）参照）。
ここで、透明基板１１としては、低膨張ガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板及びプラスチックフィルム等が利用できる。
また、遮光層２１としては、金属クロム膜、酸化クロム−クロム膜からなる２層膜、酸化クロム−クロム膜−酸化クロムからなる３層膜及びブラック樹脂膜等が利用できる。

次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、ジアントラキノン系顔料）を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ及び遮光層額縁２１ａが形成された透明基板上に塗布し、赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色カラーフィルタ３１Ｒを形成する（図３（ｃ）参照）。

次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニングリーン系顔料）を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光層額縁２１ａ及び赤色カラーフィルタ３１Ｒが形成された透明基板上に塗布し、緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色カラーフィルタ３１Ｇを形成する。

次に、アクリル系の感光性樹脂に着色顔料（例えば、フタロシアニンブルー系顔料）を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス２１ｂ、遮光層額縁２１ａ、赤色カラーフィルタ３１Ｒ及び緑色カラーフィルタ３１Ｇが形成された透明基板上に塗布し、青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色カラーフィルタ３１Ｂを形成し、ブラックマトリクス２１ｂ及び遮光層額縁２１ａが形成された透明基板上に赤色カラーフィルタ３１Ｒ、緑色カラーフィルタ３１Ｇ及び緑色カラーフィルタ３１Ｂからなる着色カラーフィルタ層３０を形成する（図３（ｄ）参照）。

次に、酸化インジウム錫系の合金ターゲットをスパッタリングして、赤色カラーフィルタ３１Ｒ、緑色カラーフィルタ３１Ｇ及び緑色カラーフィルタ３１Ｂ、遮光額縁２１及び透明基板１１上に酸化インジウム錫膜からなる所定厚の透明導電膜５１を形成する（図３（ｅ）参照）。
透明導電膜５１の膜厚としては１４００Å前後である。

次に、透明導電膜５１上にフォトレジストをスピンナー等により塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターン６１を形成する（図３（ｆ）参照）。

次に、レジストパターン６１をマスクにして、シュウ酸を主成分とするエッチング液を
４０℃に加熱して、透明導電膜５１を１２０秒エッチングして、遮光層額縁２１ａ上に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸化インジウム錫からなる接着強化層５１ｂを形成する（図４（ｇ）参照）。
ここで、エッチング時間は透明導電膜５１の膜厚によって変化し、ここで示したエッチング時間１２０秒は膜厚が１４００Åの場合である。
また、接着強化層５１ｂはフォトエッチングで形成するため、遮光層額縁２１ａ上の所定位置（位置精度：±３μｍ）に精度良く形成できる。

次に、レジストパターン５１を専用の剥離液で剥離処理して、２３０〜２４０℃で３０分加熱処理して、透明基板１１上にブラックマトリクス２１ｂと、Ｒｅｄフィルタ３１Ｒ、Ｇｒｅｅｎフィルタ３１Ｇ、Ｂｌｕｅフィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層と、遮光層額縁２１ａ上の接着強化層５１ｂと、透明電極５１ａとが形成されたカラーフィルタ基板１００を得る（図４（ｈ）参照）。

請求項３に係る本発明のカラー液晶パネルは、図２に示すように、上記本発明のカラーフィルタ基板１００と透明基板上にＴＦＴアレイ８１が形成されたＴＦＴ基板２００とを用いてパネル化して、カラー液晶パネル３００としたものである。
カラー液晶パネル３００は、カラーフィルタ基板１００の遮光層額縁２１ａ上の接着強化層５１ｂとＴＦＴ基板２００とをシール材にてパネル化してあるので、シール部の密着力が向上し、信頼性に優れたカラー液晶パネルを提供することが出来る。

以下本発明のカラー液晶パネルの製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明のカラー液晶パネルの製造方法の一実施例を示す模式構成断面図である。
まず、本発明のカラーフィルタ基板１００上にアクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂をスピンナーで塗布し、Ｒｅｄフィルタ３１Ｒ、Ｇｒｅｅｎフィルタ３１Ｇ、Ｂｌｕｅフィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層上に感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、スペーサー柱７１を形成し、カラーフィルタ基板１００’を作製する（図５（ａ）参照）。
このスペーサー柱７１は、Ｒｅｄフィルタ３１Ｒ、Ｇｒｅｅｎフィルタ３１Ｇ、Ｂｌｕｅフィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層のブラックマトリクス２１ｂ上に形成され、幅１５μｍ前後、高さ４μｍ前後の円柱ないし多角柱の形状が一般的である。

次に、透明基板１２上にＴＦＴアレイ８１が形成された透明基板１２の周辺部にシール材（ＸＮ２１−Ｓ）をスクリーン印刷でパターン印刷し、９０℃２０分予備乾燥してシール部７２を形成し、ＴＦＴ基板２００を作製する（図５（ｂ）参照）。

次に、本発明のカラーフィルタ基板１００上にスペーサー柱７１が形成されたカラーフィルタ基板１００’と上記透明基板１２上にＴＦＴアレイ８１及びシール部７２が形成されたＴＦＴ基板２００とを貼り合わせ、１２０℃２時間加熱して、カラーフィルタ基板１００’との周辺部をシール部７２と接着強化層５１ｂとでシールして、液晶セル９１を作製する。

最後に、液晶セル９１内に液晶９２を封入し、両面に偏光層９３を形成して本発明の液晶パネル３００を得る。
本発明のカラー液晶パネル３００は、カラーフィルタ基板１００の接着強化層５１ｂでシールされ、パネル化されているので、シール部の密着力が向上し、信頼性に優れたカラー液晶パネルを提供することが出来る。

本発明のカラーフィルタ基板の一実施例を示す模式構成断面図である。 本発明のカラー液晶パネルの一実施例を示す模式構成断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程の一部を示す模式構成断面図である。 （ｇ）〜（ｈ）は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程の一部を示す模式構成断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明のカラー液晶パネルの製造方法の一例を示す模式構成断面図である。 （ａ）は、オーバーコート層付カラーフィルタ基板の一例を示す模式構成断面図である。（ｂ）は、オーバーコート層無しカラーフィルタ基板の一例を示す模式構成断面図である。

符号の説明

１１、１２……透明基板
２１ａ、２２……遮光層額縁
２１、２１ｂ……ブラックマトリクス
３１Ｒ……赤色フィルタ
３１Ｇ……緑色フィルタ
３１Ｂ……青色フィルタ
４１……オーバーコート層
５１……透明導電膜
５１ａ……透明電極
５１ｂ……接着強化層
６１……レジストパターン
７１……スペーサー柱
７２……シール部
８１……ＴＦＴアレイ
９１……液晶セル
９２……液晶
９３……偏光層
１００……カラーフィルタ基板
１００’……スペーサー柱及びシール部が形成されたカラーフィルタ基板
２００……ＴＦＴ基板
３００……カラー液晶パネル

Claims (3)

1. 透明基板上にブラックマトリクスと、複数色の着色フィルタ層と、遮光層額縁と、透明電極とが形成されてなるカラーフィルタ基板において、前記カラーフィルタ基板の遮光層額縁上に直径が３０〜３００ｎｍサイズの粒子状の酸化インジウム錫からなる接着強化層を設けたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記接着強化層は、酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜をシュウ酸を主成分とするエッチング液にてエッチング処理して形成したことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板を用いて液晶パネルを形成したことを特徴とするカラー液晶ディスプレイパネル。

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