JP3195554B2 - カラー液晶基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超ねじれネマティ
ック（ＳＴＮ）型液晶パネル等として用いるカラー液晶
基板及びその製造方法に関する。
ック（ＳＴＮ）型液晶パネル等として用いるカラー液晶
基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー液晶基板の基本的な構造は、ガラ
ス基板の上にカラーフィルター層を形成し、この上に透
明電極を設けたものであるが、これでは、ガラス基板中
のＮａイオンやカラーフィルター中のイオンが液晶中に
溶出し液晶の寿命を縮めることになるので、カラーフィ
ルターと透明電極との間にイオン阻止層を形成したもの
がある（特開昭６１−２３３７２０号公報）。
ス基板の上にカラーフィルター層を形成し、この上に透
明電極を設けたものであるが、これでは、ガラス基板中
のＮａイオンやカラーフィルター中のイオンが液晶中に
溶出し液晶の寿命を縮めることになるので、カラーフィ
ルターと透明電極との間にイオン阻止層を形成したもの
がある（特開昭６１−２３３７２０号公報）。
【０００３】また、カラーフィルターはＲ（赤）、Ｇ
（緑）及びＢ（青）の各エレメント（ブラックストライ
プ（ＢＬ）がこれらに加わるものもある）が集合したも
のであり、その製法は、例えば黒色感光性樹脂にマスク
を介して露光を施し、非露光部分をアルコール等の現像
液で除去してライン状のブラックストライプを形成し、
同様にして赤色感光性樹脂を露光現像してドット状の赤
色エレメントを形成し、同様にして緑色エレメント及び
青色エレメントも形成する。そして、このようにして形
成された各エレメント間、特にブラックストライプ（Ｂ
Ｌ）と他のエレメント（ＲＧＢ）間には図９に示すよう
に数百ｎｍの段差が生じる。
（緑）及びＢ（青）の各エレメント（ブラックストライ
プ（ＢＬ）がこれらに加わるものもある）が集合したも
のであり、その製法は、例えば黒色感光性樹脂にマスク
を介して露光を施し、非露光部分をアルコール等の現像
液で除去してライン状のブラックストライプを形成し、
同様にして赤色感光性樹脂を露光現像してドット状の赤
色エレメントを形成し、同様にして緑色エレメント及び
青色エレメントも形成する。そして、このようにして形
成された各エレメント間、特にブラックストライプ（Ｂ
Ｌ）と他のエレメント（ＲＧＢ）間には図９に示すよう
に数百ｎｍの段差が生じる。
【０００４】そして、このような凹凸のあるカラーフィ
ルター上にＩＴＯ等の透明導電膜を直接形成し、更にそ
の上に配線形成のためのパターニング処理を施すと、前
記凹凸の影響で、パターニング不良や断線を生じる。
ルター上にＩＴＯ等の透明導電膜を直接形成し、更にそ
の上に配線形成のためのパターニング処理を施すと、前
記凹凸の影響で、パターニング不良や断線を生じる。
【０００５】そこで、上記公報（特開昭６１−２３３７
２０号）等には、図９に示すようにカラーフィルターの
各エレメント上に樹脂材料からなるオーバーコート層を
形成し、このオーバーコート層の上に透明導電膜を形成
するようにした構造が提案されている。
２０号）等には、図９に示すようにカラーフィルターの
各エレメント上に樹脂材料からなるオーバーコート層を
形成し、このオーバーコート層の上に透明導電膜を形成
するようにした構造が提案されている。
【０００６】上述したようにカラーフィルター上に形成
されるオーバーコート層は平坦化を目的として設けられ
るものであり、あまり薄いとその目的を達成することが
できない。しかしながら、十分な平坦化を達成できる厚
さに設定すると、オーバーコート層の上に透明導電膜を
形成する際にガスが発生し、このガスによって生産効率
が低下し、またガスの影響で透明導電膜が変質して導電
率が低下し、またエッチング特性が変化しパターニング
不良を招き、更には、製品完成後も例えば車載用のテレ
ビやナビゲータのモニタ等使用環境が著しく変化する場
合には、やはりオーバーコート層、カラーフィルター若
しくはブラックマトリックスから発生するガスにより透
明導電膜が影響を受け、耐久性劣化を招く。
されるオーバーコート層は平坦化を目的として設けられ
るものであり、あまり薄いとその目的を達成することが
できない。しかしながら、十分な平坦化を達成できる厚
さに設定すると、オーバーコート層の上に透明導電膜を
形成する際にガスが発生し、このガスによって生産効率
が低下し、またガスの影響で透明導電膜が変質して導電
率が低下し、またエッチング特性が変化しパターニング
不良を招き、更には、製品完成後も例えば車載用のテレ
ビやナビゲータのモニタ等使用環境が著しく変化する場
合には、やはりオーバーコート層、カラーフィルター若
しくはブラックマトリックスから発生するガスにより透
明導電膜が影響を受け、耐久性劣化を招く。
【０００７】そこで、特公平５−３７４５３号公報、特
公平７−７０３号公報、特公平７−６２０８６号公報、
特公平７−６２０８７号公報等に開示されるような、二
酸化珪素被膜をカラー液晶基板に応用し、カラーフィル
ター或いはオーバーコート層の上に、更に二酸化珪素等
の無機酸化物や窒化物の層を形成し、カラーフィルター
或いはオーバーコート層からのガスの発生を防ぐことも
考えられる。
公平７−７０３号公報、特公平７−６２０８６号公報、
特公平７−６２０８７号公報等に開示されるような、二
酸化珪素被膜をカラー液晶基板に応用し、カラーフィル
ター或いはオーバーコート層の上に、更に二酸化珪素等
の無機酸化物や窒化物の層を形成し、カラーフィルター
或いはオーバーコート層からのガスの発生を防ぐことも
考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特公平５−３７４５３
号公報、特公平７−７０３号公報、特公平７−６２０８
６号公報、特公平７−６２０８７号公報等に開示される
内容では、二酸化珪素膜の下地層となる層の厚さは１０
０ｎｍであり、平坦化を図ることができない。また、仮
に下地層となる層の厚さを平坦化に十分な厚さにしてし
まうと、ガスの発生を抑制できない虞がある。
号公報、特公平７−７０３号公報、特公平７−６２０８
６号公報、特公平７−６２０８７号公報等に開示される
内容では、二酸化珪素膜の下地層となる層の厚さは１０
０ｎｍであり、平坦化を図ることができない。また、仮
に下地層となる層の厚さを平坦化に十分な厚さにしてし
まうと、ガスの発生を抑制できない虞がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１のカラー液晶基
板は、カラーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子
を含有する有機珪素化合物系の１次被膜を形成し、この
１次被膜の上に二酸化珪素の２次被膜を形成し、更に前
記１次被膜に含有される酸化物微粒子を、隣接するカラ
ーフィルターエレメント間に形成される凹部に集中せし
めた。カラーフィルターエレメント間に形成される凹部
に酸化物微粒子が集中することで、１次被膜の厚さを厚
くせずに平坦化を図ることができる。なお、各請求項に
おけるカラーフィルターエレメントには、ブラックスト
ライプ（ＢＬ）を含むものとする。
板は、カラーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子
を含有する有機珪素化合物系の１次被膜を形成し、この
１次被膜の上に二酸化珪素の２次被膜を形成し、更に前
記１次被膜に含有される酸化物微粒子を、隣接するカラ
ーフィルターエレメント間に形成される凹部に集中せし
めた。カラーフィルターエレメント間に形成される凹部
に酸化物微粒子が集中することで、１次被膜の厚さを厚
くせずに平坦化を図ることができる。なお、各請求項に
おけるカラーフィルターエレメントには、ブラックスト
ライプ（ＢＬ）を含むものとする。
【００１０】また、請求項１０のカラー液晶基板は、カ
ラーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子を含有す
る有機珪素化合物系の被膜を形成し、この被膜に含有さ
れる酸化物微粒子を、隣接するカラーフィルターエレメ
ント間に形成される凹部に集中せしめた。カラーフィル
ターエレメント間に形成される凹部に酸化物微粒子が集
中することで、被膜の厚さを厚くせずに平坦化を図るこ
とができる。
ラーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子を含有す
る有機珪素化合物系の被膜を形成し、この被膜に含有さ
れる酸化物微粒子を、隣接するカラーフィルターエレメ
ント間に形成される凹部に集中せしめた。カラーフィル
ターエレメント間に形成される凹部に酸化物微粒子が集
中することで、被膜の厚さを厚くせずに平坦化を図るこ
とができる。
【００１１】上記酸化物微粒子としては、二酸化珪素、
アルミナ、チタニア、ジルコニア等が透明性及び電気絶
縁性の点から好ましく、中でもコロイダルシリカが有機
珪素被膜と屈折率が近くなるので透明性が確保でき、最
も好ましい。
アルミナ、チタニア、ジルコニア等が透明性及び電気絶
縁性の点から好ましく、中でもコロイダルシリカが有機
珪素被膜と屈折率が近くなるので透明性が確保でき、最
も好ましい。
【００１２】また、コロイダルシリカとしては、粒径が
５〜５０ｎｍのシリカの微粒子を水またはアルコール系
分散媒に分散せしめたゾルまたはこのゾルから分散基を
除去した乾燥粉末がある。
５〜５０ｎｍのシリカの微粒子を水またはアルコール系
分散媒に分散せしめたゾルまたはこのゾルから分散基を
除去した乾燥粉末がある。
【００１３】コロイダルシリカの粒径を５〜５０ｎｍと
したのは、５０ｎｍを超えると、得られた有機珪素被膜
がヘイズかかった状態となり、液晶基板として好ましく
なく、また５ｎｍ未満であると、製造コストが高くなる
ことによる。
したのは、５０ｎｍを超えると、得られた有機珪素被膜
がヘイズかかった状態となり、液晶基板として好ましく
なく、また５ｎｍ未満であると、製造コストが高くなる
ことによる。
【００１４】また、有機珪素被膜の厚みとしては０．１
μｍ以上であることが好ましい。０．１μｍ未満では平
坦化を十分に図ることができず、また有機珪素被膜の厚
みの上限は特にないが、０．１μｍ以上であればできる
だけ薄いほうが好ましい。
μｍ以上であることが好ましい。０．１μｍ未満では平
坦化を十分に図ることができず、また有機珪素被膜の厚
みの上限は特にないが、０．１μｍ以上であればできる
だけ薄いほうが好ましい。
【００１５】更に、請求項７のカラー液晶基板の製造方
法は、透明基板上に形成されたカラーフィルター上に、
下記の一般式で示される有機珪素化合物またはその加水
分解物と、酸化物粒子とを含有する溶液を塗布硬化させ
て、酸化物微粒子を含有した系の１次被膜を形成し、次
いで二酸化珪素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液を
前記１次被膜に接触させて、１次被膜上に二酸化珪素の
２次被膜を形成するようにした。 一般式：Ｒ１ ｎＳi（Ｒ2）４−ｎ （式中Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基、ビニル基、メ
タクリロキシ基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト
基、フッ素または塩素を有する有機基であり、Ｒ2はア
ルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アセトキシ基及
び塩素元素から選ばれる１種もしくは複数の結合基であ
り、ｎは０〜４である。）
法は、透明基板上に形成されたカラーフィルター上に、
下記の一般式で示される有機珪素化合物またはその加水
分解物と、酸化物粒子とを含有する溶液を塗布硬化させ
て、酸化物微粒子を含有した系の１次被膜を形成し、次
いで二酸化珪素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液を
前記１次被膜に接触させて、１次被膜上に二酸化珪素の
２次被膜を形成するようにした。 一般式：Ｒ１ ｎＳi（Ｒ2）４−ｎ （式中Ｒ１は炭素数１〜６の炭化水素基、ビニル基、メ
タクリロキシ基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト
基、フッ素または塩素を有する有機基であり、Ｒ2はア
ルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アセトキシ基及
び塩素元素から選ばれる１種もしくは複数の結合基であ
り、ｎは０〜４である。）
【００１６】
【００１７】ここで、有機珪素化合物またはその加水分
解物と溶液中（コロイダルシリカ）に占める酸化物微粒
子（シリカ）の割合は、２〜４０重量％とすることが好
ましい。これは、２重量％未満であると、基板の平坦化
の効果が小さくなり、また４０重量％を超えると上記一
般式で示される珪素化合物またはそれらの加水分解物の
割合が少なくなるので、基板上のカラーフィルターエレ
メントとの密着力が低下する不具合が生じることによ
る。
解物と溶液中（コロイダルシリカ）に占める酸化物微粒
子（シリカ）の割合は、２〜４０重量％とすることが好
ましい。これは、２重量％未満であると、基板の平坦化
の効果が小さくなり、また４０重量％を超えると上記一
般式で示される珪素化合物またはそれらの加水分解物の
割合が少なくなるので、基板上のカラーフィルターエレ
メントとの密着力が低下する不具合が生じることによ
る。
【００１８】ここで、カラーフィルターやブラックマト
リックスは、一般的に樹脂材料が用いられているので、
請求項７のカラー液晶基板の製造方法において、二酸化
珪素被膜形成時に基板温度を上げることができず、通常
の真空法や後に高温焼成を必要とするゾルゲル法を適用
することができない。しかしながら、本発明方法の如
く、二酸化珪素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液に
接触させるという所謂液相析出法を用いることで、基板
には室温乃至６０℃程度の温度しかからないので、カラ
ーフィルターやブラックマトリックスが変質することが
ない。
リックスは、一般的に樹脂材料が用いられているので、
請求項７のカラー液晶基板の製造方法において、二酸化
珪素被膜形成時に基板温度を上げることができず、通常
の真空法や後に高温焼成を必要とするゾルゲル法を適用
することができない。しかしながら、本発明方法の如
く、二酸化珪素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液に
接触させるという所謂液相析出法を用いることで、基板
には室温乃至６０℃程度の温度しかからないので、カラ
ーフィルターやブラックマトリックスが変質することが
ない。
【００１９】ここで、液相析出法における処理液内に飽
和溶解した二酸化珪素を過飽和状態にする方法として
は、処理液中にホウ酸を添加する方法、金属アルミニウ
ムを溶解する方法、水を添加する方法、処理液の温度を
換える方法などや、その他同様の効果を奏する方法であ
ればいずれの方法でもよい。
和溶解した二酸化珪素を過飽和状態にする方法として
は、処理液中にホウ酸を添加する方法、金属アルミニウ
ムを溶解する方法、水を添加する方法、処理液の温度を
換える方法などや、その他同様の効果を奏する方法であ
ればいずれの方法でもよい。
【００２０】また、液相析出法による二酸化珪素被膜
（２次被膜）の厚さとしては、５ｎｍ以上とすることが
好ましい。これは、５ｎｍ未満であるとカラーフィルタ
ーやブラックマトリックスからのガスの発生を十分に防
止できないからである。
（２次被膜）の厚さとしては、５ｎｍ以上とすることが
好ましい。これは、５ｎｍ未満であるとカラーフィルタ
ーやブラックマトリックスからのガスの発生を十分に防
止できないからである。
【００２１】また、前記一般式Ｒ1 nＳi（Ｒ2）4-nで示
される珪素化合物としては、テトラメチルシラン、トリ
メチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メ
チルメトリトキシシラン、テトラメトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−
メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−ア
ミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−ビス（β−ジドロキシエチル）−γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）
−γ−アミノプロピル（メチル）ジメトキシシラン、γ
−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、3.3.3−トチフルオロプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、β−（3.4−エポキシシクロヘキ
シル）エチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシ
ラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラ
ン、テトラクロロシラン等がその代表例として挙げられ
る。
される珪素化合物としては、テトラメチルシラン、トリ
メチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メ
チルメトリトキシシラン、テトラメトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−
メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−ア
ミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−ビス（β−ジドロキシエチル）−γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）
−γ−アミノプロピル（メチル）ジメトキシシラン、γ
−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、3.3.3−トチフルオロプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、β−（3.4−エポキシシクロヘキ
シル）エチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシ
ラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラ
ン、テトラクロロシラン等がその代表例として挙げられ
る。
【００２２】また、これら一般式で表わされる珪素化合
物の加水分解物とは、上記珪素化合物中のアルコキシ
基、アルコキシアルコキシ基、アシルオキシ基、塩素元
素の一部または全部が水酸基に置換されたもの、および
置換された水酸基同士が一部自然に縮合したものを含ん
でいる。これらの加水分解物は、例えば水およびアルコ
ールのような混合溶液中で酸の存在下で加水分解するこ
とで得ることができる。
物の加水分解物とは、上記珪素化合物中のアルコキシ
基、アルコキシアルコキシ基、アシルオキシ基、塩素元
素の一部または全部が水酸基に置換されたもの、および
置換された水酸基同士が一部自然に縮合したものを含ん
でいる。これらの加水分解物は、例えば水およびアルコ
ールのような混合溶液中で酸の存在下で加水分解するこ
とで得ることができる。
【００２３】更に、請求項７のカラー液晶基板の製造方
法において、被膜塗布後の乾燥温度としては、１２０℃
以上とすることが好ましい。この理由として、塗布後の
被膜に対する加熱温度が上昇するに従い、被膜に含まれ
る有機成分や酸化物微粒子表面に存在する水酸基等が反
応を生じ、これによって架橋密度が大きくなるので、被
膜にガスバリヤー性や耐薬品性が備わる。そのために
は、被膜の乾燥温度が１２０℃以上である必要があり、
１６０℃以上であればより好ましい。しかし、カラーフ
ィルターやブラックマトリックスは、一般的に樹脂材料
が用いられているので、乾燥温度の上限は用いられる樹
脂材料によって制限され、概ねその温度は、２５０℃で
ある。
法において、被膜塗布後の乾燥温度としては、１２０℃
以上とすることが好ましい。この理由として、塗布後の
被膜に対する加熱温度が上昇するに従い、被膜に含まれ
る有機成分や酸化物微粒子表面に存在する水酸基等が反
応を生じ、これによって架橋密度が大きくなるので、被
膜にガスバリヤー性や耐薬品性が備わる。そのために
は、被膜の乾燥温度が１２０℃以上である必要があり、
１６０℃以上であればより好ましい。しかし、カラーフ
ィルターやブラックマトリックスは、一般的に樹脂材料
が用いられているので、乾燥温度の上限は用いられる樹
脂材料によって制限され、概ねその温度は、２５０℃で
ある。
【００２４】なお、カラーフィルターやブラックマトリ
ックスの形成方法としては、前記した方法の他に、顔料
分散法、フィルム転写法、染色法、印刷法、電着法等任
意の方法で形成することができる。
ックスの形成方法としては、前記した方法の他に、顔料
分散法、フィルム転写法、染色法、印刷法、電着法等任
意の方法で形成することができる。
【００２５】
（実施例１）図１に示すように、透明基板としてガラス
基板に顔料分散法によりカラーフィルターエレメント
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラックストライプ（ＢＬ）を形成
した。カラーフィルターエレメントの１つ当りの寸法
は、３００μｍ×９０μｍとした。一方、メチルトリメ
トキシシラン２００ｇ、コロイダルシリカ（日産化学工
業（株）製、商品名：スノーテックスＣ、固形分２０
％）３００ｇ及び酢酸を適量混合し、外部冷却下で攪拌
１時間実施後、室温で１日放置した。このようにして得
られた加水分解物溶液１５０ｇにエタノール３０ｇ、塩
化アンモニウム０．５ｇ、フローコントロール剤を適量
添加して塗料とした。
基板に顔料分散法によりカラーフィルターエレメント
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラックストライプ（ＢＬ）を形成
した。カラーフィルターエレメントの１つ当りの寸法
は、３００μｍ×９０μｍとした。一方、メチルトリメ
トキシシラン２００ｇ、コロイダルシリカ（日産化学工
業（株）製、商品名：スノーテックスＣ、固形分２０
％）３００ｇ及び酢酸を適量混合し、外部冷却下で攪拌
１時間実施後、室温で１日放置した。このようにして得
られた加水分解物溶液１５０ｇにエタノール３０ｇ、塩
化アンモニウム０．５ｇ、フローコントロール剤を適量
添加して塗料とした。
【００２６】この塗料を図１に示すように、透明基板に
塗布し、熱風乾燥炉で１８０℃、２時間乾燥させ硬化せ
しめ１次被膜を形成した。この状態の拡大図を模式的に
示す図２（ａ）及び図２（ｂ）から明らかなように、カ
ラーフィルターエレメント（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラック
ストライプ（ＢＬ）との間の凹部に二酸化珪素の微粒子
が集中し、１次被膜が平坦になっていることが分かる。
図２（ｂ）は、１次被膜の全体に亘って微粒子が含まれ
る実施態様である。この場合、微粒子は、１次被膜の占
める容積の大部分を占め、微粒子と微粒子の粒界部分を
有機珪素化合物が充填されたようになっている。微粒子
は凹部へ埋め込まれると同時に、１次被膜の表面は実質
的に微粒子の集合体で形成されて、平坦化される。な
お、１次被膜の膜厚は、約２５０ｎｍであった。
塗布し、熱風乾燥炉で１８０℃、２時間乾燥させ硬化せ
しめ１次被膜を形成した。この状態の拡大図を模式的に
示す図２（ａ）及び図２（ｂ）から明らかなように、カ
ラーフィルターエレメント（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラック
ストライプ（ＢＬ）との間の凹部に二酸化珪素の微粒子
が集中し、１次被膜が平坦になっていることが分かる。
図２（ｂ）は、１次被膜の全体に亘って微粒子が含まれ
る実施態様である。この場合、微粒子は、１次被膜の占
める容積の大部分を占め、微粒子と微粒子の粒界部分を
有機珪素化合物が充填されたようになっている。微粒子
は凹部へ埋め込まれると同時に、１次被膜の表面は実質
的に微粒子の集合体で形成されて、平坦化される。な
お、１次被膜の膜厚は、約２５０ｎｍであった。
【００２７】ここで、カラーフィルターエレメント
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラックストライプ（ＢＬ）との間
の凹部に二酸化珪素の微粒子が集中するとは、図２
（ａ）に示すように、凹部に二酸化珪素の微粒子が充填
する状態と、図２（ｂ）に示すように、凹部に二酸化珪
素の微粒子が充填すると共に二酸化珪素の微粒子が１次
被膜のほぼ全体を形成する状態をいう。
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラックストライプ（ＢＬ）との間
の凹部に二酸化珪素の微粒子が集中するとは、図２
（ａ）に示すように、凹部に二酸化珪素の微粒子が充填
する状態と、図２（ｂ）に示すように、凹部に二酸化珪
素の微粒子が充填すると共に二酸化珪素の微粒子が１次
被膜のほぼ全体を形成する状態をいう。
【００２８】次いで、１次被膜が形成されたガラス基板
を、二酸化珪素が過飽和状態となった２．６モル／リッ
トルの濃度の珪弗化水素酸溶液に２時間浸漬し、図３及
びその拡大図である図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すよ
うに、１次被膜の上に二酸化珪素保護膜（２次被膜）を
形成した。この時、処理液の温度は３５℃であった。ま
た、上記ガラス基板と同時に浸漬したシリコンウェハー
片上に形成された二酸化珪素被膜の膜厚をエリプソメト
リーにて測定したところ、約１１０ｎｍであった。
を、二酸化珪素が過飽和状態となった２．６モル／リッ
トルの濃度の珪弗化水素酸溶液に２時間浸漬し、図３及
びその拡大図である図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すよ
うに、１次被膜の上に二酸化珪素保護膜（２次被膜）を
形成した。この時、処理液の温度は３５℃であった。ま
た、上記ガラス基板と同時に浸漬したシリコンウェハー
片上に形成された二酸化珪素被膜の膜厚をエリプソメト
リーにて測定したところ、約１１０ｎｍであった。
【００２９】また、カラーフィルター及びブラックマト
リックスを形成したガラス基板表面の状態を、触針式の
表面段差測定装置にて測定したところ、段差の最大値は
約６００ｎｍであった。一方、本発明による被膜を形成
した基材表面について同様の測定を行ったところ、段差
の最大値は約１００ｎｍであった。
リックスを形成したガラス基板表面の状態を、触針式の
表面段差測定装置にて測定したところ、段差の最大値は
約６００ｎｍであった。一方、本発明による被膜を形成
した基材表面について同様の測定を行ったところ、段差
の最大値は約１００ｎｍであった。
【００３０】得られた１次被膜及び２次被膜を形成した
ガラス基板の表面に、図５及びその拡大図である図６に
示すように、スパッタ法により透明導電膜としてＩＴＯ
膜を形成した。条件としては、成膜時の雰囲気としてア
ルゴン中に適量の酸素を混入し、３×１０-3Torrの圧力
とし、ＤＣマグネトロンスパッタ法により３００ｎｍ厚
のＩＴＯ膜が得られた。
ガラス基板の表面に、図５及びその拡大図である図６に
示すように、スパッタ法により透明導電膜としてＩＴＯ
膜を形成した。条件としては、成膜時の雰囲気としてア
ルゴン中に適量の酸素を混入し、３×１０-3Torrの圧力
とし、ＤＣマグネトロンスパッタ法により３００ｎｍ厚
のＩＴＯ膜が得られた。
【００３１】以上によって得られた１次被膜、２次被膜
並びにＩＴＯ膜が形成されたガラス基板を切断し、１０
ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料を３枚得た。そのうち２
枚を、３重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に５０℃の
温度でそれぞれ５分間及び１０分間浸漬し、耐アルカリ
性の評価を実施した。アルカリ浸漬後の基板を光学顕微
鏡で観察した結果、浸漬時間に拘わらず何等外観の劣化
は生じていなかった。
並びにＩＴＯ膜が形成されたガラス基板を切断し、１０
ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料を３枚得た。そのうち２
枚を、３重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に５０℃の
温度でそれぞれ５分間及び１０分間浸漬し、耐アルカリ
性の評価を実施した。アルカリ浸漬後の基板を光学顕微
鏡で観察した結果、浸漬時間に拘わらず何等外観の劣化
は生じていなかった。
【００３２】次いで、もう１枚の試料を用いて、ＩＴＯ
膜にウェットエッチング法によりパターニング処理を施
した。エッチャントとしては、体積比で塩酸：硝酸：水
＝１：０．０８：１となる溶液を用い、液温は４５℃と
した。また、パターニング形状としてはカラーフィルタ
ーの長辺方向と直交するように、幅３００μｍ、間隔１
０μｍのストライプ状とした。得られた試料を光学顕微
鏡によって観察した結果、特にパターニング形状に異常
は見られなかった。
膜にウェットエッチング法によりパターニング処理を施
した。エッチャントとしては、体積比で塩酸：硝酸：水
＝１：０．０８：１となる溶液を用い、液温は４５℃と
した。また、パターニング形状としてはカラーフィルタ
ーの長辺方向と直交するように、幅３００μｍ、間隔１
０μｍのストライプ状とした。得られた試料を光学顕微
鏡によって観察した結果、特にパターニング形状に異常
は見られなかった。
【００３３】（実施例２）実施例１と同様にして、カラ
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜及び２次被膜を形成した。但し、１次被膜
形成後の乾燥は８０℃で２時間実施した。次いで、実施
例１と同様の方法で透明電極としてＩＴＯ膜を形成し、
同様の評価を実施した。その結果、耐アルカリ性評価に
おいてはアルカリへの浸漬時間に拘わらず何等外観の劣
化は生じず、またパターニング性においても特にパター
ニング形状の異常は見られなかった。
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜及び２次被膜を形成した。但し、１次被膜
形成後の乾燥は８０℃で２時間実施した。次いで、実施
例１と同様の方法で透明電極としてＩＴＯ膜を形成し、
同様の評価を実施した。その結果、耐アルカリ性評価に
おいてはアルカリへの浸漬時間に拘わらず何等外観の劣
化は生じず、またパターニング性においても特にパター
ニング形状の異常は見られなかった。
【００３４】（実施例３）実施例１と同様にして、カラ
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明電極として
ＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結果、
耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間に拘
わらず何等外観の劣化は生じず、またパターニング性に
おいても特にパターニング形状の異常は見られなかっ
た。
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明電極として
ＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結果、
耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間に拘
わらず何等外観の劣化は生じず、またパターニング性に
おいても特にパターニング形状の異常は見られなかっ
た。
【００３５】（実施例４）実施例１と同様にして、カラ
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、１次被膜形成後の乾燥
は１２０℃で２時間実施し、更に２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明電極として
ＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結果、
耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間が１
０分の場合には若干のＩＴＯ膜或いは１次被膜の膜浮き
が生じていたが、浸漬時間が５分の場合には何等外観の
劣化は生じなかったので、実用上の問題はないと判断で
きた。また、パターニング性においては、特にパターニ
ング形状の異常は見られなかった。
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、１次被膜形成後の乾燥
は１２０℃で２時間実施し、更に２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明電極として
ＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結果、
耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間が１
０分の場合には若干のＩＴＯ膜或いは１次被膜の膜浮き
が生じていたが、浸漬時間が５分の場合には何等外観の
劣化は生じなかったので、実用上の問題はないと判断で
きた。また、パターニング性においては、特にパターニ
ング形状の異常は見られなかった。
【００３６】（比較例１）実施例１に使用したカラーフ
ィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板上
に、有機珪素化合物であるγ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン２ｇをエタノール溶媒２００ｇ中に
溶解して得られた溶液を塗布し、熱風乾燥炉で８０℃、
２時間乾燥して１次被膜を形成した。なお、１次被膜の
膜厚は、約１００ｎｍであった。更に、実施例１と同様
に２次被膜として二酸化珪素保護膜を形成した。その形
状を図７に示す。上記によって得られたガラス基板の二
酸化珪素保護膜表面の段差を測定したところ約６００ｎ
ｍであった。平坦化は殆んどなされていないことが分か
った。
ィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板上
に、有機珪素化合物であるγ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン２ｇをエタノール溶媒２００ｇ中に
溶解して得られた溶液を塗布し、熱風乾燥炉で８０℃、
２時間乾燥して１次被膜を形成した。なお、１次被膜の
膜厚は、約１００ｎｍであった。更に、実施例１と同様
に２次被膜として二酸化珪素保護膜を形成した。その形
状を図７に示す。上記によって得られたガラス基板の二
酸化珪素保護膜表面の段差を測定したところ約６００ｎ
ｍであった。平坦化は殆んどなされていないことが分か
った。
【００３７】次いで、実施例１と同様の方法で透明導電
膜としてＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。そ
の結果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬
時間が１０分の場合には若干の膜浮きが生じていたが、
浸漬時間が５分の場合には何等外観の劣化は生じなかっ
たので、実用上の問題はないと判断できた。しかし、パ
ターニング性においては、下地であるカラーフィルター
とブラックストライブとの境界線と交差する部分におい
ては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなっていた。ま
た、明らかに断線している部分も多く観測された。
膜としてＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。そ
の結果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬
時間が１０分の場合には若干の膜浮きが生じていたが、
浸漬時間が５分の場合には何等外観の劣化は生じなかっ
たので、実用上の問題はないと判断できた。しかし、パ
ターニング性においては、下地であるカラーフィルター
とブラックストライブとの境界線と交差する部分におい
ては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなっていた。ま
た、明らかに断線している部分も多く観測された。
【００３８】（比較例２）比較例１と同様にして、カラ
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明導電膜とし
てＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結
果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間
に拘わらずＩＴＯ膜或は１次被膜の剥離や膜浮きが生じ
た。また、パターニング性においては、下地であるカラ
ーフィルターとブラックストライブとの境界線と交差す
る部分においては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなっ
ていた。また、明らかに断線している部分も多く観測さ
れた。
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、２次被膜は形成しなか
った。次いで、実施例１と同様の方法で透明導電膜とし
てＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施した。その結
果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへの浸漬時間
に拘わらずＩＴＯ膜或は１次被膜の剥離や膜浮きが生じ
た。また、パターニング性においては、下地であるカラ
ーフィルターとブラックストライブとの境界線と交差す
る部分においては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなっ
ていた。また、明らかに断線している部分も多く観測さ
れた。
【００３９】（比較例３）比較例１と同様にして、カラ
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、１次被膜の乾燥温度は
１８０℃とした。次いで、実施例１と同様の方法で透明
導電膜としてＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施し
た。その結果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへ
の浸漬時間が１０分の場合には若干の膜浮きが生じてい
たが、浸漬時間が５分の場合には何等外観の劣化は生じ
なかったので、実用上の問題はないと判断できた。しか
し、パターニング性においては、下地であるカラーフィ
ルターとブラックストライブとの境界線と交差する部分
においては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなってい
た。また、明らかに断線している部分も多く観測され
た。
ーフィルター及びブラックストライブ付きのガラス基板
上に１次被膜を形成した。但し、１次被膜の乾燥温度は
１８０℃とした。次いで、実施例１と同様の方法で透明
導電膜としてＩＴＯ膜を形成し、同様の評価を実施し
た。その結果、耐アルカリ性評価においてはアルカリへ
の浸漬時間が１０分の場合には若干の膜浮きが生じてい
たが、浸漬時間が５分の場合には何等外観の劣化は生じ
なかったので、実用上の問題はないと判断できた。しか
し、パターニング性においては、下地であるカラーフィ
ルターとブラックストライブとの境界線と交差する部分
においては、ＩＴＯ膜のラインが極端に細くなってい
た。また、明らかに断線している部分も多く観測され
た。
【００４０】上記実施例及び比較例から、１次被膜に微
粒子を含有させることにより、本発明の主たる目的であ
る表面平坦性が改善されることが分かる。これにより、
透明電極の断線が防止できることが分かる。また、２次
被膜を１次被膜の上に被覆することにより、耐アルカリ
性が向上することが分かる。更に、１次被膜の硬化温度
を１２０℃以上で行うことにより、一層耐アルカリ性が
向上することが分かる。
粒子を含有させることにより、本発明の主たる目的であ
る表面平坦性が改善されることが分かる。これにより、
透明電極の断線が防止できることが分かる。また、２次
被膜を１次被膜の上に被覆することにより、耐アルカリ
性が向上することが分かる。更に、１次被膜の硬化温度
を１２０℃以上で行うことにより、一層耐アルカリ性が
向上することが分かる。
【００４１】上記実施例１〜４及び比較例１〜３につい
てまとめると、次に示す表１のようになる。
てまとめると、次に示す表１のようになる。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【発明の効果】以上に説明したように請求項１に係るカ
ラー液晶基板は、カラーフィルターのエレメント上に酸
化物微粒子を含有する有機珪素化合物系の１次被膜を形
成し、この１次被膜の上に二酸化珪素の２次被膜を形成
し、更に前記１次被膜に含有される酸化物微粒子を、隣
接するカラーフィルターエレメント間に形成される凹部
に集中せしめたので、１次被膜の厚さを厚くせずに平坦
化を図ることができ、更にカラーフィルター、ブラック
ストライプ或いは１次被膜等の樹脂部分からのガスの発
生を抑制することができる。
ラー液晶基板は、カラーフィルターのエレメント上に酸
化物微粒子を含有する有機珪素化合物系の１次被膜を形
成し、この１次被膜の上に二酸化珪素の２次被膜を形成
し、更に前記１次被膜に含有される酸化物微粒子を、隣
接するカラーフィルターエレメント間に形成される凹部
に集中せしめたので、１次被膜の厚さを厚くせずに平坦
化を図ることができ、更にカラーフィルター、ブラック
ストライプ或いは１次被膜等の樹脂部分からのガスの発
生を抑制することができる。
【００４４】また、請求項７に係るカラー液晶基板の製
造方法にあっては、透明基板上に形成されたカラーフィ
ルター上に、有機珪素化合物またはその加水分解物と酸
化物粒子とを含有する溶液を塗布硬化させて、酸化物微
粒子を含有した系の１次被膜を形成し、次いで二酸化珪
素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液を前記１次被膜
に接触させて、１次被膜上に二酸化珪素の２次被膜を形
成するようにしたので、基板を高温にすることがなく、
カラーフィルターやブラックマトリックスが変質するの
を防止できる。
造方法にあっては、透明基板上に形成されたカラーフィ
ルター上に、有機珪素化合物またはその加水分解物と酸
化物粒子とを含有する溶液を塗布硬化させて、酸化物微
粒子を含有した系の１次被膜を形成し、次いで二酸化珪
素が過飽和状態である珪弗化水素酸溶液を前記１次被膜
に接触させて、１次被膜上に二酸化珪素の２次被膜を形
成するようにしたので、基板を高温にすることがなく、
カラーフィルターやブラックマトリックスが変質するの
を防止できる。
【００４５】請求項１０に係るカラー液晶基板は、カラ
ーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子を含有する
有機珪素化合物系の被膜を形成し、更に被膜に含有され
る酸化物微粒子を、隣接するカラーフィルターエレメン
ト間に形成される凹部に集中せしめたので、被膜の厚さ
を厚くせずに平坦化を図ることができ、更にガスバリヤ
ー性や耐薬品性を保持することができる。
ーフィルターのエレメント上に酸化物微粒子を含有する
有機珪素化合物系の被膜を形成し、更に被膜に含有され
る酸化物微粒子を、隣接するカラーフィルターエレメン
ト間に形成される凹部に集中せしめたので、被膜の厚さ
を厚くせずに平坦化を図ることができ、更にガスバリヤ
ー性や耐薬品性を保持することができる。
【００４６】
【図１】基板上に１次被膜を形成した状態の断面図
【図２】図１の要部拡大断面図で、（ａ）は凹部に二酸
化珪素の微粒子が充填した状態の断面図、（ｂ）は二酸
化珪素の微粒子が１次被膜のほぼ全体を形成した状態の
断面図
化珪素の微粒子が充填した状態の断面図、（ｂ）は二酸
化珪素の微粒子が１次被膜のほぼ全体を形成した状態の
断面図
【図３】基板上に２次被膜を形成した状態の断面図
【図４】図３の要部拡大断面図で、（ａ）は凹部に二酸
化珪素の微粒子が充填した状態の断面図、（ｂ）は二酸
化珪素の微粒子が１次被膜のほぼ全体を形成した状態の
断面図
化珪素の微粒子が充填した状態の断面図、（ｂ）は二酸
化珪素の微粒子が１次被膜のほぼ全体を形成した状態の
断面図
【図５】基板上に透明導電膜を形成した状態の断面図
【図６】図５の要部拡大断面図
【図７】比較例１の基板に２次被膜を形成した状態の断
面図
面図
【図８】比較例１の基板に透明導電膜を形成した状態の
断面図
断面図
【図９】従来のカラー液晶基板の断面図
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1335 505 G02B 5/20 101
Claims (15)
- 【請求項１】 透明基板上に複数のカラーフィルターエ
レメントが形成されたカラー液晶基板において、前記カ
ラーフィルターエレメント上に酸化物微粒子を含有する
有機珪素化合物系の１次被膜が形成され、前記１次被膜
の上に二酸化珪素の２次被膜が形成され、更に前記１次
被膜に含有される酸化物微粒子は、隣接するカラーフィ
ルターエレメント間に形成される凹部に集中しているこ
とを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項２】 請求項１に記載のカラー液晶基板におい
て、前記酸化物微粒子は前記カラーフィルターエレメン
トを形成する粒子よりも小さいことを特徴とするカラー
液晶基板。 - 【請求項３】 請求項１に記載のカラー液晶基板におい
て、前記酸化物微粒子の平均粒径は５ｎｍ以上５０ｎｍ
以下であることを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載のカラー液
晶基板において、前記酸化物微粒子は二酸化珪素の微粒
子であることを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項５】 請求項１に記載のカラー液晶基板におい
て、前記１次被膜の厚みは０．１μｍ以上であることを
特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項５に記載のカラー液
晶基板において、前記２次被膜の表面に透明導電膜が形
成されていることを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項７】 透明基板上に形成されたカラーフィルタ
ー上に、下記の一般式で示される有機珪素化合物または
その加水分解物と、酸化物粒子とを含有する溶液を塗布
硬化させて、酸化物微粒子を含有した系の１次被膜を形
成し、次いで二酸化珪素が過飽和状態である珪弗化水素
酸溶液を前記１次被膜に接触させて、１次被膜上に二酸
化珪素の２次被膜を形成することを特徴とするカラー液
晶基板の製造方法。 一般式：Ｒ1 nＳi（Ｒ2）4-n （式中Ｒ1は炭素数１〜６の炭化水素基、ビニル基、メ
タクリロキシ基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト
基、フッ素または塩素を有する有機基であり、Ｒ2はア
ルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アセトキシ基及
び塩素元素から選ばれる１種もしくは複数の結合基であ
り、ｎは０〜４である。） - 【請求項８】 請求項７に記載のカラー液晶基板の製造
方法において、前記酸化物微粒子の平均粒径は５ｎｍ以
上５０ｎｍ以下であり、溶液中に占める酸化物微粒子の
割合は２〜４０重量％とすることを特徴とするカラー液
晶基板の製造方法。 - 【請求項９】 請求項７に記載のカラー液晶基板の製造
方法において、前記酸化物微粒子を含む溶液はコロイダ
ルシリカであることを特徴とするカラー液晶基板の製造
方法。 - 【請求項１０】 透明基板上に複数のカラーフィルター
エレメントが形成されたカラー液晶基板において、前記
カラーフィルターエレメント上に酸化物微粒子を含有す
る有機珪素化合物系からなる被膜が形成され、この被膜
に含有される酸化物微粒子は、隣接するカラーフィルタ
ーエレメント間に形成される凹部に集中していることを
特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のカラー液晶基板に
おいて、前記酸化物微粒子は前記カラーフィルターエレ
メントを形成する粒子よりも小さいことを特徴とするカ
ラー液晶基板。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載のカラー液晶基板に
おいて、前記酸化物微粒子の平均粒径は５ｎｍ以上５０
ｎｍ以下であることを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項１３】 請求項１０乃至請求項１２に記載のカ
ラー液晶基板において、前記酸化物微粒子は二酸化珪素
の微粒子であることを特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項１４】 請求項１０に記載のカラー液晶基板に
おいて、前記被膜の厚みは０．１μｍ以上であることを
特徴とするカラー液晶基板。 - 【請求項１５】 請求項１０乃至請求項１４に記載のカ
ラー液晶基板において、前記被膜の表面に透明導電膜が
形成されていることを特徴とするカラー液晶基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP833397A JP3195554B2 (ja) | 1996-05-31 | 1997-01-21 | カラー液晶基板及びその製造方法 |
| US08/862,735 US5861930A (en) | 1996-05-31 | 1997-05-23 | Color liquid crystal substrate and a manufacturing method thereof |
| TW086107405A TW505808B (en) | 1996-05-31 | 1997-05-30 | A color liquid crystal substrate and a manufacturing method thereof |
| KR1019970022090A KR100253864B1 (ko) | 1996-05-31 | 1997-05-30 | 컬러 액정기판 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-137855 | 1996-05-31 | ||
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| JP833397A JP3195554B2 (ja) | 1996-05-31 | 1997-01-21 | カラー液晶基板及びその製造方法 |
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