JP4499841B2

JP4499841B2 - 透明導電層用マスク及びカラーフィルタ

Info

Publication number: JP4499841B2
Application number: JP34122896A
Authority: JP
Inventors: 三郎原田; 勝美深谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10183330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶ディスプレイに用いるカラーフィルタの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタの製造工程は、ガラス基板上に真空成膜法を用いてクロムを成膜する工程と、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ストライプ状パターンあるいは格子状パターン等からなるブラックマトリックスを形成する工程と、ブラックマトリックスの上から着色用感材を塗布した後、フォトマスクを配置し露光し現像を行い着色パターンを形成し、この着色パターンをＲ、Ｇ、Ｂ３色について繰り返して複数の着色層を形成する工程と、これら着色層の上に必要に応じて保護層（オーバーコート層）を形成する工程と、酸化インジウム錫を成膜し透明導電層（ＩＴＯ）を形成する工程とからなる。
【０００３】
前記透明導電層は、単純マトリックス駆動ＬＣＤでは、ストライブ状等のパターンに微細加工（エッチング）された構造を有しているが、ＴＦＴ駆動等の方式では、カラーフィルタ上の透明導電層は微細パターンに加工する必要はなく、マスク成膜法にてパターニングされる例が多い。このマスク成膜法は、透明導電層をスパッタ法や蒸着法にて成膜する際、成膜が不要な部分をマスクで覆いながら成膜する手法であり、微細な加工は困難であるが、０．５ｍｍ以下の精度は有しており、ＴＦＴ駆動方式用途のカラーフィルタ上への透明導電層パターニング方式としては実用的であり、微細エッチングを行う方式よりも工程も簡便である。
【０００４】
このマスク成膜法で用いるマスクとしては、金属を機械加工等により所定の形状の額縁形状とし所定の開口部を有するように製作する方法や、金属板をエッチング加工して製作する方法があるが、エッチング加工による方が精度的に優れたものが製作できる。そして、このように製作したマスクを必要に応じて治具等を用い、カラーフィルタ基板の成膜面側に設置し、成膜装置内にセットし透明導電層の成膜を行う。このようにして、不必要な部分には透明導電層が成膜されず、また、必要な部分に透明導電層が成膜されたカラーフィルタを製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のマスク成膜方式においては、以下に述べる２つの問題点がある。一つ目の問題は、マスクしてパターニングしたカラーフィルタの表面の透明導電層パターンの形状であり、マスクとカラーフィルタ表面の接触に起因するキズ等の発生である。とくに透明導電層パターンの境界部に相当するマスクの開口端部にてキズが発生しやすく、また、マスク開口端部に接触する部分のカラーフィルタ表面が、ガラス表面やクロム膜表面等の機械的に強度のある素材であればキズ等はつきにくいが、表面がカラーフィルタ着色層や保護層等の樹脂で機械的な強度が不十分である場合、キズが発生しやすい。このキズの発生は、後述する理由によりマスクをカラーフィルタ表面に強く密着させた場合に更に発生しやすくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明の透明導電層用マスクは、カラーフィルタ基板９に形成されたカラーパターン１０の表面にマスク８を用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜する方法に用いる透明導電層用マスクであって、前記マスクは、前記カラーフィルタに形成された前記カラーパターンに対向する位置に開口部８ａを形成し、前記開口部の前記カラーパターン側に前記マスクの表面からの深さが前記マスクの厚みの半分で前記カラーパターンの端部からの水平距離ｃが０．１ｍｍ以上の垂直部と水平距離ｄが５ｍｍ以下の水平部を備えた段部８ｂを形成し、前記カラーパターンと前記段部の水平部との間に隙間を形成し、前記マスクの開口部以外の部分と前記カラーフィルタ基板のカラーパターン外周の非有効エリアとが密着し、成膜する前記透明導電層パターンの境界近傍において前記カラーパターンと前記マスクとが密着しない構造とし、前記カラーフィルタ基板の前記カラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類１１を配置し、前記マスクの前記マーク類に対向する位置に前記カラーフィルタ基板と接触しない開口部８ｃ又は凹部８ｄを形成することを特徴とする。
また、本発明のカラーフィルタは、カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜するカラーフィルタにおいて、前記マスクは、カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜するカラーフィルタにおいて、前記マスクは、前記カラーフィルタに形成された前記カラーパターンに対向する位置に開口部を形成し、前記開口部の前記カラーパターン側に前記マスクの表面からの深さが前記マスクの厚みの半分で前記カラーパターンの端部からの水平距離が０．１ｍｍ以上の垂直部と水平距離が５ｍｍ以下の水平部を備えた段部を形成し、前記カラーパターンと前記段部の水平部との間に隙間を形成し、前記マスクの開口部以外の部分と前記カラーフィルタ基板のカラーパターン外周の非有効エリアとが密着し、成膜する前記透明導電層パターンの境界近傍において前記カラーパターンと前記マスクとが密着しない構造とし、前記カラーフィルタ基板の前記カラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類を配置し、前記マスクの前記マーク類に対向する位置に前記カラーフィルタ基板と接触しない開口部又は凹部を形成し、前記マスクの開口部側から成膜し、前記カラーパターンの表面に所定形状の透明導電層を形成して製造されたことを特徴とする。
また、本発明のカラーフィルタは、金属膜によるブラックマトリックスを有さないことを特徴とする。
また、本発明のカラーフィルタは、黒色顔料によるブラックマトリックスを有することを特徴とする。
透明導電層パターンの境界部近傍に着色層又は黒色顔料によるブラックマトリックス又はオーバーコート層形成領域を有することを特徴とする。
以上
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、カラーパターン周辺部へのキズ付きを防止することができる透明導電層用マスク及びカラーフィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために請求項１記載の本発明は、カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜する方法に用いる透明導電層用マスクであって、前記マスクは、成膜する透明導電層パターンの境界部近傍にマスクの厚み１／２程度の断部を形成しカラーパターンに密着しない部分を有し、前記カラーフィルタ基板のカラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類を配置し、前記マスクのマーク類に対向する位置に開口部又は凹部を形成することを特徴とし、請求項２記載の発明は、カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜するカラーフィルタにおいて、前記マスクは、成膜する透明導電層パターンの境界部近傍にマスクの厚み１／２程度の断部を形成しカラーパターンに密着しない部分を有し、前記カラーフィルタ基板のカラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類を配置し、前記マスクのマーク類に対向する位置に開口部又は凹部を形成する構造としたものを用いて製造されたことを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項２において、金属膜によるブラックマトリックスを有さないことを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項２において、黒色顔料によるブラックマトリックスを有することを特徴とし、請求項５記載の発明は、請求項２において、透明導電層パターンの境界部近傍に着色層又はブラックマトリックス又はオーバーコート層形成領域を有することを特徴とする。
以上
【０００９】
なお、上記手段においてカラーパターンとは、着色層及びブラックマトリックを含むものとし、さらに、着色層及びブラックマトリクス層で形成された位置合わせマークや透明導電層パターン管理用等のマーク類をも含むものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、本発明の透明導電層用マスク及びカラーフィルタの１実施形態を説明するための図であり、図１（Ａ）は成膜用治具の分解斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の治具内にカラーフィルタ基板とマスクをセットした状態を示す断面図、図１（Ｃ）はカラーフィルタ基板とマスクの断面図、図１（Ｄ）は図１（Ｃ）の一部拡大断面図、図２はマスクの変形例を示すカラーフィルタ基板とマスクの断面図である。
【００１１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、本発明の成膜用マスク８は成膜用治具１にセットさる。成膜用治具１は、開口部２ａが形成された主プレート２と、主プレート２に蝶番３により回転自在に設けられる副プレート５からなり、副プレート５内には多数の磁石６が埋め込まれている。磁石６は耐熱性に優れたサマリウム−コバルト系の材料を使用する。
【００１２】
主プレート２の開口部２ａの周囲には、複数のガイドピン７が設けられ、このガイドピン７に突き当てるように、マスク８およびカラーフィルタ基板９を主プレート２と副プレート５の間にセットし、副プレート５を回転させて主プレート２に固定する構造となっている。
【００１３】
カラーフィルタ基板９には、カラーパターン１０が形成されていて、マスク８にはカラーパターン１０に対向するように開口部８ａが形成されている。なお、カラーパターン１０は任意の形状、数にて配置される。マスク８の材質は、２００℃程度の高温に耐える耐熱性を有する強磁性材料である４２合金（ニッケル４２％、鉄５８％）を採用する。
【００１４】
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）において、マスク８の開口部８ａには、カラーパターン１０側に段部８ｂが形成されている。この段部８ｂの深さはマスク８ｂの厚みの半分程度にする。なお、１０ａはカラーパターン１０の着色層を示し、１０ｂはカラーパターン１０の外周エッジのブラックマトリックスを示している。この段部８ｂは以下のようにして製作される。
【００１５】
まず、マスクとなる金属板の両面にフォトレジストを塗布し、所定の形状の表面及び裏面用の２枚のフォトマスクを用いて、表裏を露光し、その後フォトレジストの現像、ポストベーク処理を行った後、塩化第二鉄水溶液等にて金属板を表裏両面よりエッチングして、図１（Ｃ）で示される断面形状のマスク８を製作する。このマスク８は、透明電極層パターンに相当する開口形状を有するが、そのパターン外周エッジ部分（ブラックマトリックス８ｂ）にて厚みが変化している。すなわち、図１（Ｃ）においてマスク８がエッチングにてえぐられた状態で段部８ｂが形成されており、この部分ではマスク８をカラーフィルタ基板９にセットした際、マスク８の開口部８ａ近傍がカラーパターン１０に接触しない。
【００１６】
また、カラーフィルタ基板９に設けた透明導電層パターン管理用等のマーク類１１に対向して、マスク８側に開口部８ｃを形成し、成膜する透明導電層パターンの境界部近傍においてカラーパターンに密着しない部分と密着する部分とを有する構造としている。
【００１７】
上記構成からなる本発明の作用について説明する。図１（Ｂ）に示すように、治具１内にカラーフィルタ基板９とマスク８をセットすると、マスク８は副プレート５内の多数の磁石６により強力に引きつけられ、カラーフィルタ基板９は副プレート５およびマスク８間に均一な力で固定される。このとき、図１（Ｃ）に示すように、マスク８の開口部８ａ近傍が段部８ｂによりカラーパターン１０に密着しない部分を有する構造なので、マスク８によるカラーパターン１０の外周部にキズが付くのが防止される。そして、マスク８の開口部８ａ側から成膜が行われ、カラーパターン１０の表面に所定の形状の透明導電層が形成される。
【００１８】
なお、マスク８の開口部８ａ近傍は、カラーパターン１０より浮いた状態すなわち隙間ができた状態であるが、この隙間はマスク８の厚み（例えば０．２５ｍｍ）の１／２程度であり（カラーパターンの膜厚は通常数μｍであるので、カラーパターン１０とマスク８との厚み方向の距離は０．１ｍｍ程度である）、隙間による透明導電層パターンのボケが生じたとしても０．１ｍｍ程度であり、精度上の問題も少なく、大きなボケではないのでパターンエッジの視認、寸法測定も可能である。ここで、マスク８の段部８ｂの寸法は、図１（Ｄ）に示すようにｃは０．１ｍｍ以上望ましくは０．５ｍｍ以上、ｄは５ｍｍ以下望ましくは３ｍｍ以下が好ましい。ｃの値が小さいとカラーフィルタ基板９とマスク８の位置決めの際のズレにてキズが発生し易く、また、ｄの値が大きいと段部８ｂがたわみ易くカラーパターン１０と接触してキズが発生し易い。
【００１９】
また、カラーフィルタ１０上に成膜する透明導電層のパターンエッジを、よりシャープな形状に、よりボケのないように成膜する必要のある、透明導電層パターン管理用等のマーク類１１は、マークの位置をカラーパターン１０にキズの付きにくいカラーフィルタ基板９表面の露出した部分にしたり、あるいは、キズが付いても品質的に悪影響を与えない外周部の非有効エリアに配置する等して、この部分に相当する透明導電層成膜マスクのパターンエッジを段部８ｂを有さない構造、すなわち単純な開口部８ｃを有する断面形状とすると良い。このようにすれば、キズ等の発生を避けたい部位には、マスク開口パターン部は接触せず、従ってキズは発生せず、また、パターンボケの避けたいマーク類は、シャープな形状の透明導電層パターンが得られる。
【００２０】
また、カラーフィルタ基板９上にマスク８と接触する（即ち開口部でない部分）マスク接触にによるキズや汚れを付けたくないマーク類１１が存在し、且つ、そのマーク類１１上に透明導電層を成膜したくないときは、図２に示すように、マーク類１１に対向して、マスク８側に凹部８ｄをハーフエッチングにより形成し、基板９と接触しないようにすればよい。
【００２１】
次に、図３により本発明が好適に採用されるカラーフィルタについて説明する。図３（Ａ）はカラーフィルタの平面図、図３（Ｂ）は断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ部拡大平面図である。
【００２２】
カラーパターン１０上に成膜される透明導電層パターン１２のエッジは、通常、着色層１０ａ上ではなく、その外周部のブラックマトリックス１０ｂ上に位置し、透明導電層パターン１２のマスク開口部に接触し、キズ等を発生し易いのはカラーパターン１０外周のブラックマトリックス１０ｂである。一方、ブラックマトリックス１０ｂがクロム等の金属膜でで形成されていれば、このキズの問題は発生しにくい。しかし、ブラックマトリックス１０ｂが黒色顔料を用いた有機質の材料で構成されたり、着色層や、透明導電層パターン上に形成されるオーバーコート層のような有機質の材料が存在すると、キズの問題が発生する。そこで、金属膜によるブラックマトリックスを有さない（代わりに黒色顔料によるブラックマトリックスを有していたり、あるいは全くブラックマトリックスを有さないが、カラーパターンの外周近傍に着色層によるマーク類を有する）カラーフィルタに好適に採用される。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては磁石によりマスクをカラーフィルタ基板に密着させるようにしているが、他の手段により密着させるようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、カラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜する方法において、前記マスクは、成膜する透明導電層パターンの境界部近傍においてカラーパターンに密着しない部分を有するので、カラーパターン周辺部へのキズ付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明導電層用マスク及びカラーフィルタの１実施形態を説明するための図であり、図１（Ａ）は成膜用治具の分解斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の治具内にカラーフィルタ基板とマスクをセットした状態を示す断面図、図１（Ｃ）はカラーフィルタ基板とマスクの断面図、図１（Ｄ）は図１（Ｃ）の一部拡大断面図である。
【図２】マスクの変形例を示し、カラーフィルタ基板とマスクの拡大断面図である。
【図３】本発明が好適に採用されるカラーフィルタを説明するための図であり、図３（Ａ）はカラーフィルタの平面図、図３（Ｂ）は断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ部拡大平面図である。
【符号の説明】
８…マスク、８ａ…開口部、８ｂ…段部、８ｃ…開口部、８ｄ…凹部
９…カラーフィルタ基板、１０…カラーパターン、１０ａ…着色層
１０ｂ…ブラックマトリックス、１１…マーク類、１２…透明導電層パターン

Claims

カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜する方法に用いる透明導電層用マスクであって、
前記マスクは、前記カラーフィルタに形成されたカラーパターンに対向する位置に開口部を形成し、
前記開口部の前記カラーパターン側に前記マスクの表面からの深さが前記マスクの厚みの半分で前記カラーパターンの端部からの水平距離が０．１ｍｍ以上の垂直部と、水平距離が５ｍｍ以下の水平部を備えた段部を形成し、
前記カラーパターンと前記段部の水平部との間に隙間を形成し、前記マスクの開口部以外の部分と前記カラーフィルタ基板のカラーパターン外周の非有効エリアとが密着し、成膜する前記透明導電層パターンの境界近傍において前記カラーパターンと前記マスクとが密着しない構造とし、
前記カラーフィルタ基板の前記カラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類を配置し、
前記マスクの前記マーク類に対向する位置に前記カラーフィルタ基板と接触しない開口部又は凹部を形成することを特徴とする透明導電層用マスク。
カラーフィルタ基板に形成されたカラーパターンの表面にマスクを用いて選択的に所定の部分のみに透明導電層パターンを成膜するカラーフィルタにおいて、
前記マスクは、前記カラーフィルタに形成された前記カラーパターンに対向する位置に開口部を形成し、
前記開口部の前記カラーパターン側に前記マスクの表面からの深さが前記マスクの厚みの半分で前記カラーパターンの端部からの水平距離が０．１ｍｍ以上の垂直部と水平距離が５ｍｍ以下の水平部を備えた段部を形成し、
前記カラーパターンと前記段部の水平部との間に隙間を形成し、前記マスクの開口部以外の部分と前記カラーフィルタ基板のカラーパターン外周の非有効エリアとが密着し、成膜する前記透明導電層パターンの境界近傍において前記カラーパターンと前記マスクとが密着しない構造とし、
前記カラーフィルタ基板の前記カラーパターンの形成された外周の非有効エリアにマーク類を配置し、
前記マスクの前記マーク類に対向する位置に前記カラーフィルタ基板と接触しない開口部又は凹部を形成し、
前記マスクの開口部側から成膜し、前記カラーパターンの表面に所定形状の透明導電層を形成して製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
前記カラーパターンは金属膜によるブラックマトリックスを有さないことを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ。
前記カラーパターンは黒色顔料によるブラックマトリックスを有することを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ。
透明導電層パターンの境界部近傍に着色層又は黒色顔料によるブラックマトリックス又はオーバーコート層形成領域を有することを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ。