JP4844000B2

JP4844000B2 - カラーフィルタ基板の製造方法

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Publication number: JP4844000B2
Application number: JP2005131145A
Authority: JP
Inventors: 幾渡新井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006308856A

Description

本発明は、透明基板の一方の面に複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層が、他方の面に透明電極が形成されたカラーフィルタ基板に関し、特に、透明基板の他方の面に透明導電膜を形成した際側面及び着色フィルタ層面に回り込んだ透明導電薄膜を完全に除去したカラーフィルタ基板に関する。

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、青色フィルタからなる着色フィルタ層及び層が形成されたものである。

以下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）〜（ｅ）及び図４（ｆ）〜（ｈ）は、カラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す模式構成断面図である。
まず、透明基板１１上にアクリル系樹脂にカーボンブラックを分散した黒色の感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層２１を形成し（図３（ａ）参照）、パターン露光、現像等の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）。

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、赤色フィルタ３１Ｒ及び緑色フィルタ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フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ及び緑色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０を形成する（図３（ｄ）参照）。

次に、着色フィルタ層３０上にアクリル系樹脂を主成分とする樹脂溶液をスピンナーで
塗布し、加熱硬化してオーバーコート層５１を形成する。
さらに、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、透明樹脂感光層を形成し、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、加熱硬化してスペーサー柱６１を形成する（図３（ｅ）参照）。

次に、透明基板１１の他方の面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（図４（ｆ）参照）、透明基板１１の他方の面に酸化インジウム錫膜からなる所定厚の透明導電膜７１を形成する（図４（ｇ）参照）。
次に、透明導電膜７１を加熱処理して透明電極７１ａを形成し、透明基板１１の一方の面にブラックマトリクス２１ｂ、着色フィルタ層３０及び遮光額縁２１ａが、透明基板１１の他方の面に透明電極７１ａが形成されたカラーフィルタ基板を得ることができる（図４（ｈ）参照）。

しかしながら、透明基板１１の他方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜６１を形成する際、透明基板１１の側面及び透明基板の一方の面の着色フィルタ層３０及び遮光額縁２１上に廻り込み透明導電薄膜が形成されるということが起こる。
もし、透明基板の側面及び透明基板の一方の面の着色フィルタ層３０及び遮光額縁２１上に廻り込んだ回り込み透明導電薄膜が形成され状態のカラーフィルタ基板を用いてカラー液晶パネル化したとすると、カラー液晶パネルの電気特性の不具合が発生するという問題があり、この透明基板の側面及び透明基板の一方の面の着色フィルタ層３０及び遮光額縁２１上に廻り込んだ廻り込み透明導電薄膜を除去する必要がある。

上記スパッタリング等で形成した酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電膜を精度良くエッチングするためのエッチング液及びエッチング方法として、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、透明基板の一方の面にブラックマトリクス、着色フィルタ層、遮光額縁、オーバーコート層及びスペーサー柱を形成した後透明基板の他方の面にスパッタリングで透明導電膜を形成する際、透明基板の側面及び着色フィルタ層、遮光額縁、オーバーコート層及びスペーサー柱上に廻りこんだ廻り込み透明導電薄膜を完全に除去したカラーフィルタ基板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、透明基板の一方の面に複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層が、他方の面に透明電極が形成されたカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記透明基板（１１）の一方の面に少なくとも複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層（３０）を形成した後、透明基板（１１）の他方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜（７１）を形成する工程、
前記他方の面の透明導電膜（７１）と前記透明基板（１１）の側面及び着色フィルタ層（３０）上に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜をシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って、他方面の透明導電膜（７１）が残るよう透明基板（１１）の側面及び着色フィルタ層（３０）上に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去する工程、
前記他方の面の透明導電膜（７１）を加熱処理して、透明基板（１１）の他方の面のみに透明電極（７１ａ）を形成する工程、とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。

また、請求項２においては、透明基板の一方の面に複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層が形成され、遮光層とオーバーコート層のうちいずれか一方が形成された透明基板に対して、他方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜が形成され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としたものである。

さらにまた、請求項３においては、透明基板（１１）の一方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜（７２）を形成する工程、前記透明導電膜（７２）と透明基板（１１）の側面及び他方の面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って、一方の面の透明導電膜（７１）が残る様透明基板（１１）の側面及び裏面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去する工程、前記一方の面の透明導電膜（７１）を加熱処理して、透明基板（１１）の一方の面に透明電極（７２ａ）を形成した後、透明基板（１１）の他方の面に少なくとも複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層（３０）を形成する工程とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。

請求項１に係る本発明のカラーフィルタ基板では、このカラーフィルタ基板を用いて液晶パネル化した場合、廻りこみ透明導電薄膜による駆動不具合を防止できる。
また、着色フィルタ層への廻りこみ透明導電薄膜による残渣を除去できる。

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の一方の面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、オーバーコート層５１と、スペーサー柱６１とが、透明基板１１の他方の面に透明電極７１ａが形成されたものである。

透明基板１１の他方の面に透明電極７１ａを形成する際、透明基板１１の他方の面にスパッタリングで透明導電膜７１を形成した後、透明基板１１の他方の面の透明導電膜７１と透明基板１１の側面及び透明基板１１の一方の面の着色フィルタ層３０と、遮光層額縁２１ａと、オーバーコート層５１と、スペーサー柱６１上に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って廻りこみ透明導電薄膜を除去して、２３０〜２４０℃で３０分加熱処理して透明電極７１ａを形成したカラーフィルタ基板１００である。
このカラーフィルタ基板を用いて液晶パネル化した場合、廻りこみ透明導電薄膜による駆動動作不良を防止できる。
また、このように透明導電膜７１と廻りこみ透明導電薄膜との同時エッチングにて廻りこみ透明導電薄膜を除去しているため、着色フィルタ層３０、遮光層額縁２１ａ、オーバーコート層５１及びスペーサー柱６１上への廻りこみ透明導電薄膜による残渣を除去できる。

請求項２に係る本発明のカラーフィルタ基板は、図２に示すように、透明基板１１の一方の面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、オーバーコート層５１と、スペーサー柱６１とが、透明基板１１の他方の面に透明電極７２ａが形成されたものである。

カラーフィルタ基板２００は、透明基板１１の一方の面にスパッタリングにより透明導電膜７２を形成し、透明基板１１の一方の面の透明導電膜７２と、透明基板１１の側面及び裏面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って、透明基板１１の側面及び裏面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄
膜を除去して透明基板１１の一方の面に透明電極７２ａを形成した後透明基板１１の他方の面に、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、オーバーコート層５１と、スペーサー柱６１とを形成したものである。

以下本発明のカラーフィルタ基板の作製法について説明する。
図３（ａ）〜（ｅ）及び図４（ｆ）〜（ｈ）は、請求項１に係る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上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等を分散した黒色の感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層２１を形成し（図３（ａ）参照）、パターン露光、現像等の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。

次に、着色フィルタ層３０及び遮光層額縁２１ａ上にアクリル系樹脂を主成分とする樹脂溶液をスピンナーで塗布し、加熱硬化してオーバーコート層５１を形成する。
さらに、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、透明樹脂感光層を形成し、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、加熱硬化してスペーサー柱６１を形成する（図３（ｅ）参照）。

次に、酸化インジウム錫系の合金ターゲットを用いてスパッタリングして（図４（ｆ）参照）、透明基板１１の他方の面に酸化インジウム錫膜からなる所定厚の透明導電膜７１を形成する（図４（ｇ）参照）。
透明導電膜７１の膜厚としては１０００Å前後である。

次に、透明基板１１の他方の面の透明導電膜５１と、透明基板１１の側面及び透明基板１１の一方の面の着色フィルタ層３０、オーバーコート層５１及びスペーサー柱６１面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜（特に、図示せず）とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて、２３℃の液温で１５秒間ディップエッチング（両面同時エッチング）を行っ
て透明基板１１の側面及び透明基板１１の一方の面の着色フィルタ層３０、オーバーコート層５１及びスペーサー柱６１面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去し、２３０〜２４０℃で３０分加熱処理して、透明基板１１の他方の面に透明電極７１ａを形成する（図４（ｈ）参照）。
ここで、シュウ酸を主成分とするエッチング液のシュウ酸濃度は３．４％で、２３℃の液温で１５秒間のエッチング条件は、廻りこみ透明導電薄膜の膜厚が２００Åの場合である。廻りこみ透明導電薄膜の膜厚が異なれば、エッチング条件も変わってくる。
また、上記のエッチング条件では、エッチングレートも遅いことから、透明基板１１の他方の面に形成された透明導電膜７１の抵抗値変動にはほとんど影響を及ぼさない。

以上の工程で、透明基板１１の一方の面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、オーバーコート層５１及びスペーサー柱６１とが、他方の面に透明電極７１ａが形成されたカラーフィルタ基板１００を得ることができる（図４（ｉ）参照）。

図５（ａ）〜（ｅ）及び図６（ｆ）〜（ｈ）は、請求項２に係る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、酸化インジウム錫系の合金ターゲットを用いてパッタリングして（図５（ａ）参照）、透明基板１１の一方の面に酸化インジウム錫膜からなる所定厚の透明導電膜７２を形成する（図５（ｂ）参照）。
透明導電膜７２の膜厚としては１４００Å前後である。

さらに、透明基板１１の一方の面の透明導電膜７２と、透明基板１１の側面及び透明基板１１の他方の面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜（特に、図示せず）とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて、２３℃の液温で１５秒間ディップエッチング（両面同時エッチング）を行って透明基板１１の側面及び透明基板１１の他方の面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去し、２３０〜２４０℃で３０分加熱処理して、透明基板１１の他方の面に透明電極７２ａを形成する（図５（ｃ）参照）。。
ここで、シュウ酸を主成分とするエッチング液のシュウ酸濃度は３．４％で、２３℃の液温で１５秒間のエッチング条件は、廻りこみ透明導電薄膜の膜厚が３００Åの場合である。廻りこみ透明導電薄膜の膜厚が異なれば、エッチング条件も変わってくる。
また、上記のエッチング条件では、エッチングレートも遅いことから、透明導電膜５２の抵抗値変動にはほとんど影響を及ぼさない。

次に、透明基板１１上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等を分散した黒色の感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層２１を形成し（図５（ｄ）参照）、パターン露光、現像等の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５（ｅ）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。

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、透明導電膜５２を接地した状態で、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、赤色フィルタ３１Ｒを形成する（図６（ｆ）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、透明導電膜５２を接地した状態で、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、赤色フィルタ３１Ｒ及び緑色フィルタ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、透明導電膜５２を接地した状態で、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フィルタ３１Ｒ、緑色フィルタ３１Ｇ及び緑色フィルタ３１Ｂからなる着色フィルタ層３０を形成する（図６（ｇ）参照）。

次に、着色フィルタ層３０及び遮光層額縁２１ａ上にアクリル系樹脂を主成分とする樹脂溶液をスピンナーで塗布し、加熱硬化してオーバーコート層５１を形成する。
さらに、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、透明樹脂感光層を形成し、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、加熱硬化してスペーサー柱６１を形成する（図６（ｈ）参照）。

以上の工程で、透明基板１１の一方の面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、オーバーコート層５１及びスペーサー柱６１とが、他方の面に透明電極７２ａが形成されたカラーフィルタ基板２００を得ることができる（図６（ｉ）参照）。

請求項１に係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。請求項２に係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。（ａ）〜（ｅ）は、請求項１に係る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。（ｆ）〜（ｉ）は、請求項１に係る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、請求項２に係る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。（ｆ）〜（ｉ）は、請求項２に係る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。

符号の説明

１１……透明基板
２１……遮光層
２１ａ……遮光層額縁
２１ｂ……ブラックマトリクス
３０……着色フィルタ層
３１Ｒ……赤色フィルタ
３１Ｇ……緑色フィルタ
３１Ｂ……青色フィルタ
５１……オーバーコート層
６１……スペーサー柱
７１、７２……透明導電膜
７１ａ、７２ａ……透明電極
１００、２００……カラーフィルタ基板

Claims

透明基板の一方の面に複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層が、他方の面に透明電極が形成されたカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記透明基板（１１）の一方の面に少なくとも複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層（３０）を形成した後、透明基板（１１）の他方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜（７１）を形成する工程、
前記他方の面の透明導電膜（７１）と前記透明基板（１１）の側面及び着色フィルタ層（３０）上に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜をシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って、他方面の透明導電膜（７１）が残るよう透明基板（１１）の側面及び着色フィルタ層（３０）上に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去する工程、
前記他方の面の透明導電膜（７１）を加熱処理して、透明基板（１１）の他方の面のみに透明電極（７１ａ）を形成する工程、とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
透明基板の一方の面に複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層が形成され、遮光層とオーバーコート層のうちいずれか一方が形成された透明基板に対して、他方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜が形成され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。
透明基板（１１）の一方の面にスパッタリングにて酸化インジウム錫膜からなる透明導電膜（７２）を形成する工程、前記透明導電膜（７２）と透明基板（１１）の側面及び他方の面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜とをシュウ酸を主成分とするエッチング液にて同時エッチングを行って、一方の面の透明導電膜（７１）が残る様透明基板（１１）の側面及び裏面に廻り込んだ廻りこみ透明導電薄膜を除去する工程、前記一方の面の透明導電膜（７１）を加熱処理して、透明基板（１１）の一方の面に透明電極（７２ａ）を形成した後、透明基板（１１）の他方の面に少なくとも複数のカラーフィルタからなる着色フィルタ層（３０）を形成する工程とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。