JP2008158265A - カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にブラックマトリックス、樹脂膜よりなる着色画素、および透明導電膜を順次形成した、少なくとも複数個の画面を有するカラーフィルタ基板において、前記透明導電膜を剥がれや、残渣の発生することない高精細の透明導電膜のパターンを形成する。
【解決手段】透明基板上にブラックマトリックスおよび３原色からなる着色画素が二次元的に配された表示画面部を複数形成し、次いで表示画面部上に透明導電膜をパターン形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、透明導電膜のパターン形成を、該表示画面部が形成された基板全面に５０℃〜１５０℃の基板温度で透明導電膜をスパッタリングし、次いで表示画面部間に形成された透明導電膜をウェットエッチングで除去することにより行うことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関し、特に、基板面内に複数個の画面を有するカラーフィルタの製造方法に関する。さらにはカラーフィルタを形成する樹脂膜上に形成した透明導電膜をウェットエッチングによりパターン化する工程を有するカラーフィルタの製造方法に関する。

液晶表示装置に用いられる、カラーフィルタの製造工程は、図１に示すようにガラス等の透明基板１上に真空成膜法等を用いてクロムを成膜した後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置して露光、現像、クロムエッチング、フォトレジスト剥離を行い、パターン状のブラックマトリックス２を形成する。特に最近では地球環境への影響を考慮して、有害なクロムを使用せず、遮光性有機高分子樹脂をブラックマトリックス２として使用する樹脂ブラックマトリックス（ＢＭ）が開発・生産されている。また、画面の外周部のみにブラック遮光層を形成し、表示領域内には特定のブラック遮光層を設けず、着色層を重ね合わせて遮光層を形成するタイプのカラーフィルタも開発・生産されている。ブラック遮光層の上から、１色目の着色樹脂材料を塗布した後、フォトマスクを配置して露光し、その後現像を行い１色目の着色層３を形成し、同様にして２色目以降の着色層３を形成する。最後に液晶駆動用の電極として用いられる透明導電膜層５をカラーパターン上に形成する工程を経てカラーフィルタが完成する。このとき、カラーパターンと透明導電膜層の間に、画素の保護やカラーパターンの平坦化を目的として、樹脂材料からなるオーバーコート層４を形成する場合もある。この透明導電膜層には高い光線透過率と低い抵抗値が必要とされており、これらの点から好適な材料として、酸化スズを添加した酸化インジウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が広く使用されている。このＩＴＯ膜の形成方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの方法が知られているが、いずれも真空に近い減圧雰囲気下で基板を加熱することが必要であり、特に最近では比較的低温で高い光線透過率と低い抵抗値が得られるスパッタリング法によることが多い。

ところでカラーフィルタは液晶表示装置の画面の大きさに応じて、図２に示すように１枚の基板上に複数個の画面（表示領域）を同時に形成する。なかでも携帯電話に代表されるような２インチ程度の小型液晶表示装置に使用されるカラーフィルタを製造する場合、基板の大きさによるものの、数個から数千個の複数の画面を１枚の基板上に形成する。この時、前記ＩＴＯ膜はカラーフィルタの着色画素層が形成された表示画面部にのみ形成される。これは画面間での導通を防止することで液晶表示装置の加工や検査を容易にするのに加え、形成する液晶表示装置の信頼性を向上することを目的としている。

またＩＴＯを表示画面部外に形成した場合、ＩＴＯ膜が液晶表示装置のシール部分に重なり合い、不具合をおこすことがある。このシール部分は該表示装置に信頼性試験をかけた場合に剥がれることのないよう高い密着力が必要である。しかしながら、シール部がＩＴＯ膜上であった場合、シール材に通常用いられるグラスファイバーを混入したエポキシ樹脂はＩＴＯ膜との密着力があまり強くないため、信頼性試験により剥がれが発生する場合がある。

このように、カラーフィルタ上に形成したＩＴＯ膜は可能な限りパターン化を行い不要な部分を除去することが好ましい。パターン化の方法としては、不要な部分を覆うマスキング材をあてがった後に、ＩＴＯ膜を成膜することにより、該シール部において削除されたＩＴＯ膜を形成する方法が一般的に利用されている（例えば特許文献１参照）。これは成膜するＩＴＯ膜のパターン部分が開口部となっている形状の金属薄膜（金属マスク）を、ＩＴＯ膜を形成すべきカラーフィルタ上に密着させた後、スパッタリング法によりマスク上からＩＴＯ膜を形成する方法である。この時の金属マスクの厚みとしては０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度が一般的に使用されている。しかしながらこの方法では、使用する金属マスクの厚みが成膜するＩＴＯ膜の厚みと比較し非常に厚いため、ＩＴＯ膜パターンの境界部近傍がマスクの影となり、面内に比べると膜厚が薄くなってしまう問題が発生する。一方でマスクの厚みを薄くすると、マスクの加工が難しくなるのに加え、マスクの強度が不足するため、マスク歪みや変形が発生しＩＴＯ膜のパターン精度の悪化や境界部でのニジミ等の品質異常が発生する問題が生じる。

ところで液晶表示装置の製造技術の高度化が進むにつれ、前記多面付けカラーフィルタの個々の画面の間隔はより狭くなる傾向にある。もちろん画面と画面との間はより近い方が基板を無駄なく活用でき、より多くの画面を配置できるため経済的であるが、前述の通り個々の画面上に形成するＩＴＯ膜パターンを分割し独立させる必要がある。ＩＴＯ膜パターン分割は任意に設定可能であるが、レーザーなどを使用した機械加工、もしくはフォトリソ加工で製作されるＩＴＯマスクの加工精度は、一般的にマスク厚みが限界であり、例えば０．５ｍｍの厚みの金属でマスクを製作した場合のパターン間隔の限界は０．５ｍｍになる。またパターン間隔が狭くなりすぎるとマスク強度が不足し、パターン形成時にマスクの浮きに起因するニジミやキズ更にはパターンの位置ズレなどが発生する問題もある。そのため現状マスク−基板間の位置精度等を考慮するとマスク成膜で形成可能な間隔は、２ｍｍが限界であり、その結果、ＩＴＯ膜のパターン化を行う際には、図１に示す画面と画面を覆う画面間の透明導電膜除去部分の距離 Ａを２ｍｍ以内に形成できない問題があった。

一方で近年、高品質の液晶表示装置として、ＰＶＡ方式（Patterened Virtical Alignment）の液晶表示装置が開発されている（例えば特許文献２参照）。これはカラーフィルタ上の透明導電膜に一定の切開パターンを形成し、これら切開パターンによって形成されるフリンジフィールド（fringe field）を利用して液晶分子が横になる方向を調整する方式である。この方式ではカラーフィルタを形成する画素各々に対応する透明導電膜をパターン化する必要があり、もはや前述のマスク成膜法でパターン化を行うことは不可能である。

こうした問題点に対し、カラーフィルタ上のＩＴＯ膜をフォトエッチング法により形成する方法が考えられる。この方式は樹脂膜により形成されたカラーフィルタ全面にＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置して露光、現像、エッチング、フォトレジスト剥離を経て所定の透明導電膜パターンを形成する方法である。本方式では基本的にレジストのパターン加工ができればＩＴＯのパターン加工が可能であるため、前述するマスク成膜と比べて精度良く形成することが可能である。

しかしながら、このカラーフィルタ上のＩＴＯ膜のエッチング加工工程においてはＩＴＯ膜と下地である樹脂膜との密着性が重要になる。これはＩＴＯ膜の密着性が悪いと、ＩＴＯ膜が部分的に過剰にサイドエッチングされ、その結果パターン断線が発生したり、樹脂膜とＩＴＯ膜との間にエッチング液が浸食しＩＴＯ膜剥がれが発生するなどの問題が生じるためである。また従来ＩＴＯのエッチング液としては王水系や塩化第２鉄と塩酸の混合液などの強酸が使用されており、下地である樹脂膜にダメージを与える問題がある。

この問題を改善するために、例えばＩＴＯ膜と樹脂膜との間にＳｉＯ２などの無機中間膜を形成し、密着性を向上させることでエッチング加工性を改善する方法が提案されており現在ではＳＴＮ方式の液晶表示装置用カラーフィルタとして一般的に用いられている（例えば特許文献３，４参照）。しかしこの方法は膜形成用の減圧設備が必要であり、経済性、歩留まり、生産性、メンテナンス性など数々の問題点がある。また例えばＩＴＯ下に形成するオーバーコート層の材料をＩＴＯと密着性のよいポリアミック酸とエポキシ化合物の熱硬化物に限定する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。この方法ではＳｉＯ２などの中間層無しでＩＴＯを形成できるものの、ＩＴＯの下に形成する材料が限定されてしまうため、経済性・将来性に問題が発生する。また、ＴＦＴ基板側の透明導電膜のパターン方法として、有機絶縁膜上に非晶質の透明導電膜を堆積し、パターニング、配向膜形成後、加熱処理する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。本方式はＴＦＴ側基板には有効であるが、カラーフィルタにおいてはカラーフィルタを構成する樹脂膜からの脱ガスや表面状況をコントロールするために成膜時の加熱が必要であり、完全に非晶質の透明導電膜を形成しがたい問題がある。さらに、加熱せずに形成した場合、樹脂膜とＩＴＯの密着性が悪くなる問題がある。カラーフィルタは液晶表示装置の画面全体を覆うようにパターンを形成するため、ＩＴＯ膜の残留応力の影響が大きく、ＩＴＯの密着性が悪い場合、パターン境界部でＩＴＯ剥がれが発生する。特に後アニールを実施することにより、ＩＴＯ膜の応力変化によるＩＴＯ膜剥がれが発生する。

こうした中、筆者らはＩＴＯ成膜前の樹脂膜表面を大気圧プラズマ処理し表面改質した後、ＩＴＯを形成することでＩＴＯと樹脂膜との密着性を大幅に向上できることを見いだしている（特許文献６参照）。この方法によると、ＳｉＯ２などの中間層を形成することなく、かつ下地となる樹脂膜の材料を限定することなくＩＴＯと樹脂膜との密着性を大幅に向上できるものの、密着性が大幅に向上しているため、エッチング加工時に本来ＩＴＯ膜が除去されている箇所に、微少なＩＴＯ残渣が発生する問題が発生した。
特開平２−８７１１５号公報 特開２００３−２８７６１８号公報 特開昭６２−１５３８２６号公報 特開昭６３−４４６２７号公報 特開２００４−１６３９２２号公報 特開２００２−３３３５１６号公報

本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、樹脂膜よりなるカラーフィルタ上に直接形成したＩＴＯ膜をウェットエッチングによりパターニングする際に、ＩＴＯ膜の剥がれおよび残渣が発生しないカラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタを提供することを目的としている。また、本発明を用いることにより、複数個の画面を有するカラーフィルタにおいて各々の画面上に形成したＩＴＯパターンの間隔が２ｍｍ以内であるカラーフィルタを提供するができる。

前記問題点を解決するために、本発明のカラーフィルタは以下の構成をとる。
（１）透明基板上にブラックマトリックスおよび３原色からなる着色画素が二次元的に配された表示画面部を複数形成し、次いで表示画面部上に透明導電膜をパターン形成するカラーフィルタ基板の製造方法いおいて、透明導電膜のパターン形成を、該表示画面部が形成された基板全面に５０℃〜１５０℃の基板温度で透明導電膜をスパッタリングし、次いで表示画面部間に形成された透明導電膜をウェットエッチングで除去することにより行うことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
（２）前記ウェットエッチング後に２００℃〜２５０℃の基板温度でアニール処理することを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（３）前記ウェットエッチングに用いるエッチング液がシュウ酸水溶液であることを特徴とする（１）または（２）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（４）前記表示画面部周縁のブラックマトリックス上に形成された透明導電膜をウェットエッチングで除去することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（５）前記表示画面部を形成した後であって透明導電膜を形成する前に、樹脂膜よりなるオーバーコート層を表示画面部が形成された基板全面に形成することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（６）前記透明導電膜の形成前に、表示画面部が形成された基板表面または表示画面部が形成された基板上のオーバーコート層表面を大気圧プラズマ処理することを特徴とする（５）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（７）前記透明導電膜をパターン形成する際に、前記画素上に形成した透明導電膜の一部も同時にウェットエッチングすることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。

本発明により、基板上にブラックマトリックス、および３原色からなる着色画素、および透明導電膜を順次形成した、少なくとも複数個の表示画面部を有するカラーフィルタ基板において、前記透明導電膜の剥がれや、残渣が発生することない透明導電膜のパターンを形成することができる。

本発明で使用する基板は特に限定されないが、カラーフィルタに用いられる場合は光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であり、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが好適である。他にポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック板や、ロール状に巻き上げられたフィルムなどが使用することができる。さらにカラーパターンの形成されたカラーフィルタに使用される場合、ガラスまたはプラスチック、フィルムの上にカラーフィルタの要求特性を満足させる各種の樹脂、プラスチック、主に反射膜として利用さえるアルミや銀等の金属、および無機系の薄膜がパターン形成されたり、複合形成されたりするものが使用される。

本発明で用いられる樹脂膜は、２００℃以上のアニール処理でも軟化、分解、着色を生じない材料が好適であり、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも１つの樹脂が好ましく用いることができる。これらの樹脂は感光性または非感光性の材料が好ましく用いられ、中でも耐熱性、密着性に優れているポリイミド樹脂、アクリル樹脂もしくはエポキシ樹脂がより好ましく用いられる。なおこれらの樹脂のうち、１種類だけを用いても良いし、複数用いて、混合物層、もしくは異種樹脂の多層を形成しても良い。この樹脂膜で如何なる種類の層を形成するかは特に限定されず、カラーフィルタを構成する遮光層（ブラックマトリックス層）、着色層、オーバーコート層、スペーサー層、土台層、アンダーコート層として好適に用いられカラーフィルタの反領域として用いられる着色層もしくはオーバーコート層、土台層として最も好適に用いられる。

本発明で使用するカラーフィルタ基板のブラックマトリックス層としては特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などに黒色顔料を分散した有機系の材料が用いられる。有機系の材料を用いる場合、成膜に複雑な真空系を要する無機系に比べ製造コストの面で有利であり、地球環境への影響も少ない。ブラックマトリックス層の厚みは無機系では０．１〜０．３μｍに対し、有機系で０．５〜２μｍのものが多く用いられる。ブラックマトリックス層は通常フォトリソグラフィ法やインクジェット法、印刷法により所定のパターンを形成する。

着色層としては特に限定はされないが、色素を樹脂中に分散したものを用いることができる。顔料は３原色を表すために適当なものを組み合わせて使用することができる。使用できる色素としては赤、橙、黄、緑、青、紫などの顔料や染料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また樹脂としては、前記した樹脂材料が好適に用いられる。

樹脂層を形成する方法としては特に限定はされないが、例えば着色層を形成する場合、着色ペーストを基板上に塗布・乾燥した後にパターニングを行う方法などがある。着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などが用いられる。着色ペーストを塗布する方法としては、特に限定されずディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバー法などの方法が好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュアの条件は使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により最適な値が選ばれるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。

このようにして得られた着色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の場合はその上にフォトレジストの被膜を形成した後に、また樹脂が感光性の場合はそのままかあるいはポリビニルアルコールなどの酸素遮断膜を形成した後に、露光・現像を行う。その後必要に応じて、フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、再度加熱乾燥（本キュア、ポストベーク）を実施する。本キュア条件は、樹脂により異なるが、少なくとも後工程である透明導電膜の成膜温度よりも高い温度で実施すること必要である。これは透明導電膜形成時の脱ガスの発生や、表面状態の変化を防止し、密着性を向上させるためである。そのためキュアの温度は１５０℃より高い温度が必要であり、好ましくは２００℃〜３００℃の間である。また後述する透明導電膜のアニール温度よりも高い温度で本キュアすることがアニール時の脱ガス、樹脂の脈動を防止できより好ましいが、特に限定はされない。以上のプロセスにより基板上にパターニングされた着色層が形成される。

本発明のカラーフィルタは平坦性を向上するために着色層上にオーバーコート層を形成することが好ましい。オーバーコート層としては特に限定されないが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、オルガノシランを縮重合して得られるシリコーン樹脂、オルガノシランとイミド基を有する化合物とを縮重合して得られるイミド変形シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ゼラチンなどが用いられる。中でも、後工程の液晶表示装置製造工程での加熱や、有機溶剤への耐性を有する樹脂を用いることが好ましく、この点から感光性もしくは非感光性のポリイミド系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましく用いられる。オーバーコート層を形成する方法としては特に限定されず、遮光層、着色層と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられる。オーバーコート層の膜厚としては特に限定されないが、０．０５〜３．０μｍが好ましく、１．０〜２．０μｍが最も好ましい。画素内段差を小さくする点からは厚いほうが好ましいが、均一塗布が難しくなる。もちろん遮光層と着色層の膜厚の組み合わせにより、オーバーコート層の厚みは好適に決定できる。また本発明においては透明導電膜形成前にオーバーコート層を前記着色層と同様に加熱することが好ましい。

本発明においては透明導電膜形成前の樹脂膜表面を大気圧化もしくは大気圧近傍下で放電させたプラズマに曝露する大気圧プラズマ処理を実施することが好ましい。大気圧下でプラズマ放電させることにより生成される励起活性種により基板表面の処理を実施するが、大気圧下での放電のため従来のプラズマ発生装置と異なり、真空装置を必要とせず、開放系で使用可能なため、装置を簡単かつ小型化でき、さらにはインライン設備による連続処理が可能である。また大気圧下で生成されたプラズマは平均自由工程が短く拡散が小さいため基板表面のみを処理でき、基板自体への物理的および電気的なダメージを与えにくい。その結果減圧下で生成したプラズマと比較し被処理基板に与えるダメージが小さく、処理したい箇所のみを部分的にかつ選択的に処理することが可能である。

大気圧プラズマでの処理方法としては特に限定されないが、供給された気体に直流の高電圧もしくは高周波電圧もしくはパルス電圧を印可してプラズマを発生させ、そのプラズマにより励起された気体を被処理物自体もしくはその表面に曝して樹脂層表面を処理することができる。このとき供給する気体は不活性ガスもしくは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いることが放電を安定させるために好ましい。本発明におけるプラズマ発生のための処理ガスは、不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素、空気など各種ガスを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、窒素を使用することが好ましい。また反応ガスは処理を行う樹脂層の材質、表面状態およびプラズマの放電状態により酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２などのガスを任意に選択することができる。もちろん本発明においては不活性ガスのみ、もしくは反応性ガスのみで処理することもできる。本発明における大気圧下もしくは大気圧近傍の圧力としては、特に限定はされないが好ましくは０．９〜１．０５ａｔｍの範囲である。本発明における大気圧および大気圧近傍とは、チャンバーなどにより外圧を完全に遮断し、真空ポンプや加圧器など減圧や加圧のための特別な圧力調整装置を使用して真空および加圧状態を作り出す必要のない範囲の圧力である。例えば大気圧中でプラズマ処理をおこなっている基板の近傍に、処理に使用したガスや処理により発生したパーティクルを取り除くための排気ファンや送風ファンを取り付けることも本発明においては好ましく、そのときの圧力は大気圧近傍の圧力となる。

プラズマの曝露方法としては、基板を直接プラズマ内へと搬送してプラズマ処理を実施する直接方式、プラズマ発生部にて生成された活性種を、プラズマに曝されない位置に配置された基板へとガスなどで導き処理を行う間接方式いずれの方法も好適に採用することができる。前者の直接方式においては基板表面に突起が存在した場合や、たとえば遮光層をクロムで作成した場合のように基板内部もしくは表面に金属が存在した場合、部分的に強いプラズマが発生し、その結果処理範囲にバラツキが発生したり、基板表面に放電痕などの電気的なダメージを発生する恐れがある。しかしながらプラズマによるスパッタリングなどの物理的な効果とプラズマ中のラジカルなどによる化学的な効果の両方を有効に活用することができるため、放電状態を制御し安定放電する条件を確立することにより本発明における表面処理方法として好適に使用することができる。

一方、後者の間接方式でプラズマ処理を実施する場合、基板とプラズマ間の距離が重要になる。プラズマにより生成された活性種には寿命が存在するため、基板とプラズマとの距離が離れすぎると処理能力が著しく低下する。そのため基板とプラズマとの距離関係にはある制約が生じ、好ましくはプラズマと基板間の距離は３０ｍｍ以内であり、より好ましくは１０ｍｍ以内である。しかしながらプラズマによるダメージを受けにくく、搬送コンベアなどの基板搬送設備を使用することで簡易に処理することが出来るため本発明における表面処理方法として好適に用いることができる。

本発明で使用される透明導電膜は、特に限定されず酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化スズを添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）など各種透明導電膜を使用することができるが、中でもＩＴＯが高透明性および低抵抗の点で最も好ましい。ＩＴＯにおける酸化スズの添加量は重量で５〜１５％の範囲が抵抗値を小さくするためには好ましく、８〜１２％がさらに好ましい。

透明導電膜の厚みは必要とされる特性により任意に選択できるが、抵抗値と透過率とのバランスを考慮すると５〜５０ｎｍの範囲が好ましく、１０〜３０ｎｍがもっとも好ましい。膜厚が薄すぎると均一な膜にならず抵抗値が不安定になる。また厚すぎると膜の透明性が悪くなる。

透明導電膜の形成方法は１５０℃以下の低温で成膜しても、抵抗値が低く透過率の高い膜が得られ、かつ膜質の均一性が良好であり大面積化にも適し、長時間の安定生産ができる点で、スパッタリング法が好ましい。その中でも高い成膜レートが得られるＤＣマグネトロンスパッタリング法がさらに好ましいが、本発明はこれらに限定されるものではない。成膜装置の形式としては、バッチ式、インライン式、枚葉式などの形式のものが使用できるが、生産性に優れている点でインライン式が好ましい。スパッタリングターゲットとしては、ＩＴＯ焼結体ターゲットやインジウム−スズ合金ターゲットを用いることができる。

本発明においては、樹脂膜上に形成したＩＴＯ膜をフォトエッチングにて、パターニングするためＩＴＯ成膜時の温度を５０〜１５０℃の範囲にする必要がある。この時の成膜温度は、成膜時の基板表面の温度であり、例えば前述したスパッタリング法においては、放電中のプラズマにより基板温度が上昇するが、本発明における成膜時温度はこのプラズマ放電による温度上昇も含んだ温度である。１５０℃より高い温度で成膜した場合は、ＩＴＯ膜の結晶化が進み、エッチング時にＩＴＯ膜の残渣が発生する。また結晶化することによりＩＴＯ膜に圧縮側の応力が発生し、その結果、ＩＴＯ膜と樹脂膜との密着性が悪化し、特にウェットエッチングによりパターン形成した際のパターン境界部のＩＴＯ膜が剥がれる問題が発生する。またＩＴＯ膜が結晶化しているため例えば王水等の強酸を用いてエッチングを実施する必要があるため、下地の樹脂膜にダメージを与える問題もある。一方で、成膜時に温度をかけず、５０℃よりも低い温度で成膜したＩＴＯ膜は非晶質のＩＴＯ膜になるものの、樹脂層との密着性が悪くなりエッチング性が悪化すること、またアニール後の抵抗値・透過率の特性が悪化する問題がある。密着性が悪い場合、エッチング時に剥がれが発生するのにくわえ、アニールによるＩＴＯ膜の応力変化でＩＴＯ剥がれが発生する。中でも本発明のようにカラーフィルタに使用した場合、画面を覆うようにＩＴＯ膜をパターン形成するためＩＴＯ膜が残る箇所が多く、その結果応力の影響を受けやすい。そのため本発明において成膜時の温度は、好ましくは５０〜１５０℃の範囲の温度であり、より好ましくは１００〜１５０℃である。５０〜１５０℃の範囲は、非晶質と結晶質が混在した領域であり、部分的に核となる結晶グレインが形成され、その周りを非晶質が囲んだ状態にある。その結果、密着性とエッチング性の両立が可能となり、例えばシュウ酸、ＨＣｌと一般的に用いられるエッチング液でエッチングできる。一方でアニール後もカラーフィルタに要求される抵抗値・透過率を達成することができ、かつ、ＩＴＯ膜の残留応力が発生しても剥がれることのない密着力を有することができる。

本発明においてはＩＴＯ成膜後ウェットエッチングによりＩＴＯ膜のパターン化を実施する。ＩＴＯ膜上にフォトレジストを塗布した後、所定の形状に露光・現像してレジストパターン形成した後、ＩＴＯエッチングを実施し、その後レジスト剥離を実施する。ＩＴＯエッチング液としては、塩化第二鉄と塩酸の混合液や王水などを適宜選択することができるが、本発明においては、下地の樹脂膜にダメージを与えにくいエッチング液であるシュウ酸系のエッチング液を用いることが最も好ましい。エッチング時間はパターン形成するＩＴＯ膜の膜厚などの特性により適宜選択できる。またエッチング液温は温度が高い方がエッチングレートが早くなり好ましく、４０〜５０℃の範囲が最も好ましい。エッチング液には適宜界面活性剤とを添加し、残渣、残膜のないパターン形状を形成することが好ましい。

本発明は、１枚の基板内に複数個の表示画面部を有するカラーフィルタに好適に用いられ、中でも中小型液晶表示装置と呼ばれる１０インチ以下の画面サイズ用のカラーフィルタに最も好適に用いられる。中小型用の場合１枚の基板内に配置される画面の数が必然的に多くなる。例えば図２に示すように、画面サイズＤが２インチで、基板サイズＢ×Ｃが４００×５００ｍｍの場合９０面付けのカラーフィルタとなる。なお例えば基板サイズが７３０×９２０ｍｍの場合約３５０面の面付け数になる。特に中小型用カラーフィルタにおいては、面と面との間隔はより狭くすることが、より多くの面を基板上に形成できるため、生産性・経済性の面で好ましい。また前述通り、各々の画面上のＩＴＯ膜は画面上のみにパターン形成されることが好ましく、本発明においては、画面上に形成されるパターン化された画面間の透明導電膜除去部分の距離 Ａを２ｍｍ以内にすることが好ましい。

本発明は、エッチング後の透明導電膜をアニールすることが好ましい。アニールにより透明導電膜の透過率・抵抗値が向上するためである。この時のアニール温度は２００℃〜２５０℃が好ましく、より好ましくは２２０℃〜２４０℃である。アニール時間も特に限定はされないが、３０分〜９０分が好ましく、より好ましくは４５分〜７５分の範囲である。

以下本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
図１に本発明にかかるカラーフィルタ基板の断面図を示す。カーボンブラックからなる黒色顔料、ポリアミック酸、溶剤を攪拌混合し、黒色カラーペーストを得た。このようにして得られた黒色カラーペーストを無アルカリガラス１（日本電気硝子（株）製、ＯＡ−１０）からなる長さ４００ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの透明基板上にスピンコートした後、１１０℃で１５分間加熱乾燥し、膜厚１．５μｍのポリイミド前駆体膜を得た。この膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートし、８０℃で２０分加熱乾燥して膜厚１．０μｍのレジスト膜を得た。次いで、フォトマスクを介して紫外線露光した後テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．４重量％の水溶液からなる現像液を用いて不要部分のフォトレジストおよびポリイミド前駆体膜をエッチング除去した後、残ったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートにより除去した。これを３００℃で３０分加熱し、所定形状の遮光層２を形成した。

前記遮光層を形成したガラス基板上にポリアミック酸、赤顔料、溶剤からなる非感光性赤色カラーペーストをスピンコートの後、１１０℃で１５分間加熱乾燥し、膜厚１．５μｍのポリイミド前駆体膜を得た。この膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートし、８０℃で２０分加熱乾燥して膜厚１．０μｍのレジスト膜を得た。次いで、フォトマスクを介して紫外線露光した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．４重量％の水溶液からなる現像液を用いて不要部分のフォトレジストおよびポリイミド前駆体膜をエッチング除去した後、残ったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートにより除去した。これを３００℃で３０分加熱し、所定形状の赤色着色パターンニング層３ａを得た。同様にして緑色着色パターンニング層３ｂ、青色着色パターンニング層３ｃを形成し、所定形状のカラーフィルタを作成した。

この時のパターン形状としては図２に示すように表示画面部のサイズＤが２インチの液晶表示装置用の画面が９×１０列の配列で９０面形成された。この時の各画面の外周部の遮光膜間の距離は０．５ｍｍであった。次にこれら遮光層・着色層上に透明なアクリル樹脂をスピンコートで基板全面に塗布した後、２５０℃で４０分間加熱し、オーバーコート層を形成した。

次にオーバーコート層の表面の大気圧プラズマ処理を行った。大気圧プラズマ装置は、株式会社イー・スクエア製の常圧プラズマチャンバー「アドマスターＩＩ」のダウンストリーム型を使用し、下記の条件で大気圧プラズマ処理を実施した。

（プラズマ処理条件）
使用ガス ： 酸素、窒素
ガス混合比 ： 酸素：窒素＝１万分の１：１
窒素ガス流量 ： ２００リットル／分
プラズマ処理幅： ４２０ｍｍ
プラズマ装置−基板間距離：４ｍｍ
プラズマ照射角度：９０°
基板搬送速度 ： ３ｍ／分
基板温度 ： ３０℃。

次にオーバーコート上にＩＴＯ膜をインライン式ＩＴＯ成膜装置を用い、スパッタリング法により基板全面に形成した。
このときのＩＴＯの成膜条件は
真空度：０．６Ｐａ
酸素濃度：０．１％
出力電力：３．２ｋＷ
ＩＴＯターゲット密度：９９．７％
で行い、表１に示すように成膜時の基板温度を室温（３０℃〜２５０℃）まで適宜変更し、ＩＴＯ膜の成膜を行った。このようにして得られたＩＴＯ膜の膜厚は全水準１５００オングストロームであった。

次に前記ＩＴＯ膜上にポジ型フォトレジスト膜をスピンコートしたのち、露光、現像を実施して図２に示すようなＩＴＯ膜パターンを形成した。この時のＩＴＯ膜のパターンとしては、少なくとも各々の画面のシール部分にあたる箇所のＩＴＯ膜を除去するような形状とした。またシール部分は前記遮光膜上になるよう設計を行った。その結果、各画面上に形成したＩＴＯ膜パターンの間隔Ａは１．０ｍｍであった。また、同時に各表示画面部内の、赤色着色パターニング層３ａ、緑色着色パターニング層３ｂ、青色着色パターニング層３ｃ上に形成したＩＴＯ膜の一部分が除去できるような形状とした。この時の除去する箇所の大きさはφ１５μｍの丸穴が各パターニング層上に形成されるようなレジストパターン形状とした。

次に、４％のシュウ酸水溶液に界面活性剤を添加して、レジスト膜が形成されていない箇所のＩＴＯ膜のエッチングを実施した。
このときのエッチングの条件は
エッチング液温度：４０℃
エッチング時間 ：２００秒
エッチング方式 ：シャワー方式
で行った。次に、５％の苛性ソーダを用いて、ＩＴＯ上に残ったレジスト膜を剥離し、蛍光灯下でＩＴＯパターンの外観を目視観察した。
その後、基板を２４０℃で１時間加熱処理してＩＴＯの膜のアニールを実施し、再度、蛍光灯下でＩＴＯパターンの外観を目視観察した。
表１にその時の目視検査の検討結果を示す。成膜温度３０℃ではエッチング後に密着性不足と思われる剥がれが発生しており、アニールにより更にその剥がれはより顕著になった。

成膜温度５０〜１５０℃の範囲においては、エッチング後、アニール後ともに良好なパターン形状が得られており、問題なくＩＴＯ膜のパターン化ができていた。この時のＩＴＯ膜の間隔は１．０ｍｍであった。また各着色パターン層上に形成した、ＩＴＯ膜除去部分の大きさはφ１５μｍであった。
成膜温度１８０℃では、エッチング後、部分的にエッチングできていない残渣が発生していた。一方でアニール後はＩＴＯ膜の応力に起因する剥がれが発生した。
成膜温度２００℃および２３０℃ではエッチング後に、残渣発生部分と、剥がれ発生部分が混在した状況になっており、アニール後は剥がれがより進行した状況であった。

実施例２
実施例１と同様にして着色層、ＩＴＯ膜を形成したカラーフィルタ基板において、エッチング液を王水系エッチング液（ＨＣｌ：Ｈ２ＮＯ３：Ｈ２Ｏ＝１：０．０８：１）に変更して実施例１と同様の方法でエッチング後、アニール後の外観確認を実施した。表２に外観検査結果を示す。

成膜温度３０℃ではエッチング時に密着性不足と思われる剥がれが発生しており、アニールにより更にその剥がれはより顕著になった。
成膜温度５０〜１５０℃の範囲においては、エッチング後、アニール後ともに良好なパターン形状が得られており、問題なくＩＴＯ膜のパターン化ができていた。この時のＩＴＯ膜の間隔は１．０ｍｍであった。また各着色パターン層上に形成した、ＩＴＯ膜除去部分の大きさはφ１７μｍであった。
成膜温度１８０℃では、エッチング後は良好なパターン特性が得られたのにもかかわらず、アニール後にはＩＴＯ膜の応力変化に起因すると思われる剥がれが発生した。
成膜温度２００℃および２３０℃ではエッチング後、すでにＩＴＯ膜の境界部分でＩＴＯ膜の応力に起因すると思われる剥がれが発生していた。

本発明の方法によって得られるカラーフィルタ基板の部分模式断面図 本発明の方法によって得られるカラーフィルタ基板全体の模式平面図

符号の説明

１ ：透明基板
２ ：ブラックマトリックス
３ ：着色層
４ ：オーバーコート層
５ ：透明導電膜層
Ａ ：画面間の透明導電膜除去部分の距離
Ｂ ：基板の短辺方向の長さ
Ｃ ：基板の長辺方向の長さ
Ｄ ：液晶表示装置の画面の大きさ

Claims (7)

1. 透明基板上にブラックマトリックスおよび３原色からなる着色画素が二次元的に配された表示画面部を複数形成し、次いで表示画面部上に透明導電膜をパターン形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、透明導電膜のパターン形成を、該表示画面部が形成された基板全面に５０℃〜１５０℃の基板温度で透明導電膜をスパッタリングし、次いで表示画面部間に形成された透明導電膜をウェットエッチングで除去することにより行うことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
2. 前記ウェットエッチング後に２００℃〜２５０℃の基板温度でアニール処理する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の製造方法。
3. 前記ウェットエッチングに用いるエッチング液がシュウ酸水溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
4. 前記表示画面部周縁のブラックマトリックス上に形成された透明導電膜をウェットエッチングで除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記表示画面部を形成した後であって透明導電膜を形成する前に、樹脂膜よりなるオーバーコート層を表示画面部が形成された基板全面に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記透明導電膜の形成前に、表示画面部が形成された基板表面または表示画面部が形成された基板上のオーバーコート層表面を大気圧プラズマ処理することを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
7. 前記透明導電膜をパターン形成する際に、前記画素上に形成した透明導電膜の一部も同時にウェットエッチングすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。

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