JP2713054B2 - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板上の画素部
位に設けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層
と、画素間部位に設けられこの部位からの光透過を防止
する遮光層とを備え、例えばカラー液晶表示装置等に適
用されるカラーフィルターに係り、特に、上記画素間部
位に遮光層を高精度で形成できると共にこの遮光層の反
射率が低いカラーフィルターの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種のカラーフィルターとしては、例
えば、図２に示すようにガラス基板ａと、このガラス基
板ａ上の画素部位に設けられ画素毎に透過光を異なる色
（例えば、赤、緑、青の光三原色）に着色するＲ、Ｇ、
Ｂの透明着色層ｂと、上記ガラス基板ａ上の画素間部位
に設けられこの部位からの光透過を防止して表示画像の
コントラスト向上を図る遮光層ｃとでその主要部が構成
されており、図３に示すような表示装置に組込まれてカ
ラー液晶表示装置等を構成するものである。

【０００３】尚、図３中、ｄは透明電極、ｅは液晶、ｆ
は図示外のＴＦＴに接続された画素電極、ｇはガラス基
板を示している。

【０００４】ところで、従来のカラーフィルターにおい
ては上記遮光層ｃをスパッタリング等の手段で製膜され
たクロム薄膜により構成しているが、製膜材料であるク
ロムが高価であること、製膜されたクロム薄膜に傷があ
った場合にこの薄膜を除去してガラス基板を再利用に供
することができない等の欠点があり、かつ、クロムの反
射率が高いため、図３に示すように図示外のバックライ
ト光源からの光が遮光層ｃで反射してＴＦＴの誤動作を
招いたり、ガラス基板ａ側からの光が遮光層ｃで反射さ
れて表示画像が見にくくなる等の欠点があった。

【０００５】そこで、近年、上記クロム薄膜に代えて無
電解メッキ法により形成されたニッケル薄膜等で上記遮
光層ｃを構成する方法が開発されている（特開昭６２−
１７８９０５号公報、特開平４−９０５０１号公報等参
照）。

【０００６】以下、その製造方法の一例を説明すると、
図４（Ａ）に示すようにカーボンブラック等が混入され
た感光性の樹脂ブラック膜ｈ’をガラス基板ａ上に一様
に塗布し、この樹脂ブラック膜ｈ’に対しパターン露光
と現像処理を施してガラス基板ａ上の画素間部位に樹脂
ブラック層ｈをパターン状に形成する（図４Ｂ参照）と
共に、Ｓ²⁺（スズ塩）を主成分とする還元性溶液で処理
して樹脂ブラック層ｈ上にこの還元性溶液ｉを付与し
（センシタイジング処理…図４Ｃ参照）、かつ、塩化パ
ラジウムを主成分とする溶液で処理し上記還元性溶液が
付与された樹脂ブラック層ｈ上にメッキ触媒となる金属
パラジウムｊを析出させた後（アクチベーティング処理
…図４Ｄ参照）、無電解メッキにより上記樹脂ブラック
層ｈ上にニッケル薄膜ｋを製膜して樹脂ブラック層ｈと
ニッケル薄膜ｋとで構成された遮光層ｃを形成する（図
４Ｅ参照）。次いで、遮光層ｃが形成されたガラス基板
ａ上の画素部位にＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層ｂを選択的に
形成して図４（Ｆ）に示すようなカラーフィルターを製
造する方法であった。

【０００７】そして、上記遮光層ｃが樹脂ブラック層ｈ
とニッケル薄膜ｋとで構成されたこのカラーフィルター
においては、遮光層がクロム薄膜で構成された従来のカ
ラーフィルターに較べて遮光層ｃの反射率が低くなるた
め上述したＴＦＴの誤動作や表示画像が見にくくなる等
の弊害が解消されると共に、クロム薄膜に較べて上記樹
脂ブラック層ｈはガラス基板ａからの除去が可能なた
め、遮光層ｃに傷等が生じた場合にはこの遮光層ｃを除
去してガラス基板ａの再利用が図れ、かつ材料費が安価
である等の利点を有するものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、無電解メッ
キ法を適用して製造されたこのカラーフィルターにおい
ては上述した利点を有する反面、遮光層がクロム薄膜か
ら成る従来のカラーフィルターに較べて遮光層のパター
ン精度が悪くなる欠点があり、遮光層と上記透明着色層
との重なり部分が多くなって透明着色層の光透過性を著
しく低下させてしまう問題点があった。

【０００９】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、無電解メッキ法
の適用に伴う上述した利点を有すると共に、ガラス基板
上の画素間部位へ高精度で遮光層を形成できるカラーフ
ィルターの製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような技術的背景の
下、無電解メッキ法における遮光層のパターン精度が悪
くなる原因について本発明者等が鋭意研究を重ねた結
果、上述したセンシタイジング処理の際、Ｓ²⁺（スズ
塩）を主成分とする還元性溶液が樹脂ブラック層以外の
ガラス基板上にも多量に付着しこの付着部位にニッケル
薄膜が析出して上記パターン精度を低下させていること
が判明した。

【００１１】本発明はこのような知見に基づきなされて
おり、上記樹脂ブラック層上にのみ還元性溶液を選択的
に付与できる手段を提供し、もって無電解メッキ法にお
ける遮光層のパターン精度向上を図ったものである。

【００１２】すなわち請求項１に係る発明は、ガラス基
板と、この基板上の画素部位に設けられ画素毎にその透
過光を着色する透明着色層と、上記基板上の画素間部位
に設けられこの部位からの光透過を防止する遮光層とを
備えるカラーフィルターの製造方法を前提とし、上記ガ
ラス基板の画素間部位にアクリル系の樹脂ブラック層を
パターン状に形成する樹脂層形成工程と、この樹脂ブラ
ック層が形成されたガラス基板に対し樹脂ブラック層側
から一様に紫外線を照射する紫外線照射工程と、水素化
ホウ素ナトリウムを主成分とする還元性溶液又は次亜リ
ン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを主成分とする還元
性溶液で処理して上記樹脂ブラック層にのみ選択的に還
元性溶液を付与するセンシタイジング工程と、塩化パラ
ジウムを主成分とする溶液で処理し上記還元性溶液が付
与された樹脂ブラック層上にメッキ触媒となる金属パラ
ジウムを析出させるアクチベーティング工程と、無電解
メッキにより上記樹脂ブラック層上に金属薄膜を形成す
る無電解メッキ工程、により上記ガラス基板上の画素間
部位に樹脂ブラック層と金属薄膜とで構成される遮光層
を形成することを特徴とするものであり、他方、請求項
２に係る発明は請求項１に係るカラーフィルターの製造
方法を前提とし、上記金属薄膜が金属ニッケルにより構
成されていることを特徴とするものである。

【００１３】これ等請求項１〜２に係る発明において無
電解メッキ法を適用した従来法と大きく相違する点は、
樹脂ブラック層が形成されたガラス基板に対し樹脂ブラ
ック層側から一様に紫外線を照射する工程（紫外線照射
工程）を加えた点と、吸着性が高いＳ²⁺（スズ塩）を主
成分とする従来の還元性溶液に代えて水素化ホウ素ナト
リウムを主成分とする還元性溶液又は次亜リン酸ナトリ
ウムと水酸化ナトリウムを主成分とする還元性溶液を適
用した点である。

【００１４】すなわち、上記紫外線照射工程により樹脂
ブラック層表面が酸化される等して上記還元性溶液との
親水性が向上すると共に、Ｓ²⁺（スズ塩）を主成分とす
る上記還元性溶液に較べてガラス基板に付着し難い水素
化ホウ素ナトリウムを主成分とする還元性溶液又は次亜
リン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを主成分とする還
元性溶液を適用したことにより、樹脂ブラック層上にの
み上記還元性溶液を選択的に付与することが可能とな
る。

【００１５】そして、次工程のアクチベーティング処理
により供給された塩化パラジウムを主成分とする溶液と
上記還元性溶液とが反応して樹脂ブラック層上にのみメ
ッキ触媒となる金属パラジウムが析出し、次工程の無電
解メッキ処理により上記樹脂ブラック層上にのみ金属薄
膜を形成させることができるため、樹脂ブラック層と金
属薄膜とで構成された遮光層のパターン精度が向上する
ものである。

【００１６】尚、金属薄膜を金属ニッケルで構成する請
求項２に係る発明においては、無電解メッキ処理にて金
属ニッケル薄膜を形成した後、この金属ニッケル薄膜表
面を硝酸溶液により化成処理（例えば、室温でＨＮＯ₃
の５０％溶液中に３〜１０秒程度浸漬し、かつ、水洗す
る）して黒色化させてもよい。このような化成処理を施
すことにより金属ニッケル薄膜表面の反射率低減が図れ
る利点を有する。

【００１７】このような技術的手段において上記樹脂層
形成工程で形成される樹脂ブラック層は、従来と同様
に、アクリル系の樹脂、顔料、分散剤、光重合性モノマ
ー、光重合開始剤、及び、溶媒等で構成されるものであ
る。

【００１８】そして、アクリル系の樹脂としては、アク
リル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメ
タクリレート等のアルキルアクリレート又はアルキルメ
タクリレート、環状のアクリレート又はメタクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレート又はメタクリレート
等の内から３〜５種類程度のモノマーを用いて分子量
５，０００〜１００，０００程度に合成した樹脂が適用
できる。

【００１９】上記顔料としては、硫酸バリウム、亜鉛
華、硫酸鉛、酸化チタン、群青、紺青、酸化クロム、カ
ーボンブラック等が適用でき、また、分散剤としては、
界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパー
ス等の広範囲のものが利用できる。

【００２０】また、光重合性モノマーとしては、２官
能、３官能、多官能モノマーがあり、２官能モノマーと
して１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレ
ングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール
ジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレー
ト等があり、３官能モノマーとしてトリメチロールプロ
パントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアネ
ート等があり、又、多官能モノマーとしてジトリメチロ
ールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリト
ールペンタ及びヘキサアクリレート等が適用できる。

【００２１】一方、光重合開始剤としては、アセトフェ
ノン、ベンゾフェノンベンジルジメチルケタール、ベン
ゾイルパーオキサイド、２−クロロチオキサンソン、ジ
エチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、イ
ミダゾール系化合物等があり、また、溶剤としては、ト
ルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソル
ブアセテート、ジグライム、シクロヘキサン等の適用が
可能である。

【００２２】次に、紫外線照射工程において適用される
光源としては、例えば、波長λ＝１８４．９ｎｍ、２５
３．７ｎｍの低圧水銀ランプ等が挙げられる。

【００２３】また、センシタイジング工程において適用
される還元性溶液としては、例えば、濃度５ｇ／リット
ル程度の水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする水溶
液、あるいは濃度５ｇ／リットル程度の次亜リン酸ナト
リウムと濃度５ｇ／リットル程度の水酸化ナトリウムを
主成分とする水溶液等が挙げられ、室温条件下において
この水溶液中に上記ガラス基板を３〜１０分程度浸漬し
てセンシタイジング処理を行うものである。

【００２４】他方、アクチベーティング工程において適
用される処理溶液としては、従来と同様、例えば、濃度
０．３ｇ／リットル程度の塩化パラジウムが溶解された
ｐＨ＝６〜７の溶液等が利用でき、室温条件下において
この溶液中に３〜１０分程度ガラス基板を浸漬し上記還
元性溶液が付与された樹脂ブラック層上にメッキ触媒と
なる金属パラジウムを析出させる。

【００２５】尚、無電解メッキ法により上記樹脂ブラッ
ク層上に選択的に析出させる金属薄膜としては、従来法
と同様に、ニッケル、銅、コバルト、スズ、白金、銀、
あるいはこれ等の合金等が挙げられる。

【００２６】

【作用】請求項１〜２に係る発明によれば、ガラス基板
の画素間部位にアクリル系の樹脂ブラック層をパターン
状に形成する樹脂層形成工程と、この樹脂ブラック層が
形成されたガラス基板に対し樹脂ブラック層側から一様
に紫外線を照射する紫外線照射工程と、水素化ホウ素ナ
トリウムを主成分とする還元性溶液又は次亜リン酸ナト
リウムと水酸化ナトリウムを主成分とする還元性溶液で
処理して上記樹脂ブラック層にのみ選択的に還元性溶液
を付与するセンシタイジング工程と、塩化パラジウムを
主成分とする溶液で処理し上記還元性溶液が付与された
樹脂ブラック層上にメッキ触媒となる金属パラジウムを
析出させるアクチベーティング工程と、無電解メッキに
より上記樹脂ブラック層上に金属ニッケル等の金属薄膜
を形成する無電解メッキ工程、の各工程を経てガラス基
板上の画素間部位に樹脂ブラック層と金属薄膜とで構成
される遮光層を形成している。

【００２７】そして、従来法の製造工程と異なり上記樹
脂ブラック層が形成されたガラス基板に対し樹脂ブラッ
ク層側から一様に紫外線を照射しているため、この照射
された樹脂ブラック層の還元性溶液に対する親水性を向
上させることが可能となり、かつ、Ｓ²⁺（スズ塩）を主
成分とする従来の還元性溶液に較べてガラス基板に付着
し難い水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする還元性溶
液又は次亜リン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを主成
分とする還元性溶液を適用してセンシタイジング処理を
行っているため、上記紫外線の作用と相乗して樹脂ブラ
ック層上にのみ還元性溶液を選択的に付与することが可
能となる。

【００２８】従って、アクチベーティング処理により上
記樹脂ブラック層上にのみメッキ触媒となる金属パラジ
ウムを析出させることができるため、無電解メッキ処理
により樹脂ブラック層上にのみ金属薄膜を選択的に析出
させることが可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３０】まず、図１（Ａ）に示すようにガラス基板
１上の画素間部位に従来と同様のアクリル系の感光性樹
脂を用いカーボンブラックが分散された膜厚０．１〜
０．５μｍの樹脂ブラック層２をパターン状に形成す
る。

【００３１】次に、このガラス基板１全面をアルカリ脱
脂処理し、水洗かつ乾燥した後、ニッポ電気株式会社製
の低圧水銀ランプ（波長λ＝１８４．９ｎｍ、２５３．
７ｎｍ，出力１２０Ｗ）により上記樹脂ブラック層２側
から一様に紫外線を照射して樹脂ブラック層２表面を酸
化させた（図１Ｂ参照）。尚、この紫外線照射処理によ
り以下に述べる還元性溶液に対する樹脂ブラック層２の
親水性を著しく向上させることができた。

【００３２】そして、ガラス基板１を再度水洗した後、
このガラス基板１を室温条件下において濃度５ｇ／リッ
トルの水素化ホウ素ナトリウム水溶液（還元性溶液）中
に３〜１０分間浸漬して上記樹脂ブラック層２上にのみ
水素化ホウ素ナトリウム３を付与した（図１Ｃ参照）。
尚、この還元性溶液に代えて濃度５ｇ／リットルの次亜
リン酸ナトリウムと濃度５ｇ／リットルの水酸化ナトリ
ウムの水溶液を適用してもよい。

【００３３】上記センシタイジング処理を施した後、ガ
ラス基板１を水洗し、かつ、室温条件下において以下に
示すアクチベーティング処理用水溶液（水酸化ナトリウ
ムの水溶液によりそのｐＨ＝６〜７に調整されている）
内にこのガラス基板１を３〜１０分間浸漬して、水素化
ホウ素ナトリウム３が付与された樹脂ブラック層２上に
のみメッキ触媒となる金属パラジウム４を析出させる
（図１Ｄ参照）。

【００３４】 ［アクチベーティング処理用水溶液］ 塩化パラジウム ０．３ｇ／リットル 酒石酸ナトリウム ０．３ｇ／リットル 塩酸 ３ミリリットル／リットル 次に、このガラス基板１を再度水洗した後、液温９０
℃、ｐＨ＝４．５に設定された無電解ニッケルメッキ液
（上村工業株式会社製 商品名ニムデンＬＰＸ）内に上
記ガラス基板１を２１分間浸漬し、上記金属パラジウム
４をメッキ触媒にして樹脂ブラック層２上に膜厚２μｍ
の金属ニッケル薄膜５を析出させた。

【００３５】そして、ガラス基板１を水洗かつ乾燥し、
２３０℃、１時間の加熱処理（ホストアニール）を施し
た後、室温条件下においてＨＮＯ₃ の５０％溶液中に上
記ガラス基板１を３〜１０秒間浸漬し金属ニッケル薄膜
５表面を化成処理して黒色化させると共に水洗処理し
た。

【００３６】このような化成処理を施した後、再度、２
３０℃、１時間の加熱処理を施し、表面が酸化された金
属ニッケル薄膜５と樹脂ブラック層２とで構成される遮
光層６を形成した（図１Ｅ参照）。

【００３７】最後に、この遮光層６が形成されたガラス
基板１上の画素部位に、従来と同様の方法によりＲ、
Ｇ、Ｂの透明着色層７を選択的に形成して図１（Ｆ）に
示すようなカラーフィルター８を製造した。

【００３８】そして、この実施例に係るカラーフィルタ
ー８においてはガラス基板１上の画素間部位に高精度で
遮光層６が形成されており、遮光層６と透明着色層７と
の重なり部分が従来法で製造されたカラーフィルターと
較べて少なくなるため透明着色層７における光透過性の
改善が図れる。

【００３９】また、上記金属ニッケル薄膜５表面が黒色
化されているためその反射率の低減が図れ、更に、化成
処理後の加熱処理により遮光層６の密着性の改善も図れ
ている。

【００４０】

【発明の効果】請求項１〜２に係る発明によれば、従来
法の製造工程と異なり樹脂ブラック層が形成されたガラ
ス基板に対し樹脂ブラック層側から一様に紫外線を照射
しているため、この照射された樹脂ブラック層の還元性
溶液に対する親水性を向上させることが可能となり、か
つ、Ｓ²⁺（スズ塩）を主成分とする従来の還元性溶液に
較べてガラス基板に付着し難い水素化ホウ素ナトリウム
を主成分とする還元性溶液又は次亜リン酸ナトリウムと
水酸化ナトリウムを主成分とする還元性溶液を適用して
センシタイジング処理を行っているため、上記紫外線の
作用と相乗して樹脂ブラック層上にのみ還元性溶液を選
択的に付与することが可能となる。

【００４１】従って、無電解メッキにより析出された金
属薄膜と樹脂ブラック層とで構成される遮光層について
ガラス基板上の画素間部位に高い精度でこれを形成する
ことができるため遮光層と透明着色層との重なり部分が
低減して透明着色層における光透過性の向上が図れると
共に、クロム薄膜で遮光層が構成される従来のカラーフ
ィルターに較べて遮光層の反射率が低減するためＴＦＴ
の誤動作防止や表示画像の改善が図れる効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）〜（Ｆ）は実施例に係るカラーフィ
ルターの製造工程の説明図。

【図２】従来例に係るカラーフィルターの構成断面図。

【図３】この種のカラーフィルターが組込まれたカラー
液晶表示装置の構成説明図。

【図４】図４（Ａ）〜（Ｆ）は無電解メッキ法が適用さ
れた従来のカラーフィルターの製造工程を示す説明図。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 樹脂ブラック層 ３ 水素化ホウ素ナトリウム ４ 金属パラジウム ５ 金属ニッケル薄膜 ６ 遮光層 ７ 透明着色層 ８ カラーフィルター

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板と、この基板上の画素部位に設
   けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、上
   記基板上の画素間部位に設けられこの部位からの光透過
   を防止する遮光層とを備えるカラーフィルターの製造方
   法において、 上記ガラス基板の画素間部位にアクリル系の樹脂ブラッ
   ク層をパターン状に形成する樹脂層形成工程と、 この樹脂ブラック層が形成されたガラス基板に対し樹脂
   ブラック層側から一様に紫外線を照射する紫外線照射工
   程と、 水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする還元性溶液又は
   次亜リン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを主成分とす
   る還元性溶液で処理して上記樹脂ブラック層にのみ選択
   的に還元性溶液を付与するセンシタイジング工程と、 塩化パラジウムを主成分とする溶液で処理し上記還元性
   溶液が付与された樹脂ブラック層上にメッキ触媒となる
   金属パラジウムを析出させるアクチベーティング工程
   と、 無電解メッキにより上記樹脂ブラック層上に金属薄膜を
   形成する無電解メッキ工程、により上記ガラス基板上の
   画素間部位に樹脂ブラック層と金属薄膜とで構成される
   遮光層を形成することを特徴とするカラーフィルターの
   製造方法。
2. 【請求項２】上記金属薄膜が金属ニッケルにより構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィル
   ターの製造方法。