JPH04269714A - 多色表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはカラーフィ
ルターを用いた多色表示装置、特にＴＦＴとカラーフィ
ルターとを用いたマトリックス型多色表示装置の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶を利用した多色表示装置はい
わゆるポケットテレビ等に使われてきたが、その傾向は
大型化・大画面化が急速に進められている。画質もＴＮ
液晶からＳＴＮ液晶やＴＦＴに代表されるアクティブ駆
動素子の開発でＣＲＴに迫るものまでが商品化されてい
る。

【０００３】ＴＦＴによる多色表示装置の画質向上と生
産性の改善については様々な検討が行われているが、そ
の重要な技術の一つとしてカラーフィルターの問題があ
る。カラーフィルターの製造方法は、可染性樹脂である
ゼラチンをパターニングし染料を用いて染色する染色法
、オフセット印刷等によりガラス基板上にカラーインキ
を転写印刷する印刷法、予めパターニングされた透明電
極上に高分子樹脂と顔料を電気泳動により共析させる高
分子電着法、感光性樹脂中に顔料を分散させた着色レジ
ストを用いてフォトファブリケーションによりパターン
化する顔料分散法等がある。いずれの方法によるカラー
フィルターを用いる場合にも、ＴＦＴの光リーク防止及
び画質向上（見掛けのコントラスト）のためブラックマ
トリックスと呼ばれる遮光膜が必要である。

【０００４】ブラックマトリックスの製法は主に３種類
の方法がある。以下図面を用いて説明する。図３は第１
の製法を示したものである。カラーフィルター１Ｒ、　
１Ｇ、　１Ｂの間隙部に金属膜によるブラックマトリッ
クス１２を形成した断面図である。ブラックマトリック
ス１２は、ガラス基板上にスパッタリング等で金属膜を
形成した後、フォトファブリケーションの各工程を経て
パターニングされたものである。その後、赤色、緑色、
青色のカラーフィルター１Ｒ、　１Ｇ、　１Ｂを順次形
成し、保護膜１３及び透明電極１４を設ける。

【０００５】図４は第２の製法を示したものである。黒
色顔料を感光性樹脂に分散させたレジストを使用して、
フォトファブリケーションにより形成させたブラックマ
トリックスを示す断面図である。カラーフィルター２Ｒ
、　２Ｇ、２Ｂを順次形成した後、ブラックマトリック
ス２２を形成するか、又は、反対にブラックマトリック
ス２２を形成した後、カラーフィルターを形成するどち
らの方法がある。その後は同様に保護膜２３及び透明電
極２４を順に設けていく。

【０００６】図５は第３の製法を示したものである。ブ
ラックマトリックスが形成される部分にカラーフィルタ
ー３Ｒ、　３Ｇ、　３Ｂを順次重ねていく方法によりブ
ラックマトリックス３２を形成していく。もちろん、カ
ラーフィルターの形成順序は任意である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような方法で製
作されたカラーフィルター、特にブラックマトリックス
の製造方法は、次の問題点を有している。第一の金属膜
によるブラックマトリックス１２の製法では、金属膜の
形成はスパッタリングやプラズマＣＶＤ等の気相メッキ
法により行われる。金属膜によるブラックマトリックス
はＴＦＴ性能を阻害する光の漏れをほぼ完全に遮蔽でき
るという利点はあるが、金属を成膜する機械装置が極め
て高価であると同時に生産性が劣るという問題がある。

【０００８】第二の黒色顔料分散レジストによるブラッ
クマトリックス２３は、透明な感光性樹脂中に黒色顔料
を含有させた材料であるため完全な光の遮蔽は難しい。 遮光性を上げるために膜厚を厚くするとカラーフィルタ
ーとの膜厚が揃わず、表面が凹凸して表示品質を低下さ
せる等の問題点がある。第三の３色のカラーフィルター
を重ね合わせることによりブラックマトリックス３２を
形成する方法は、前者に比べフォトリソグラフィー工程
が１工程減り生産性は向上するが、遮光性が不十分であ
ると同時に表面の凹凸が大きくなり十分な多色表示品質
が得られないという課題がある。

【０００９】以上のように上記の３種類のブラックマト
リックス形成方法を用いたカラーフィルターを使用する
多色表示装置は高価になるか表示品質が十分でないとい
う問題が生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な課題を解決するために、カラーフィルター基板の各成
膜工程とその機能、特にブラックマトリックスの成膜方
法に着目し、次のような解決手段を見出した。ブラック
マトリックス製法で最も遮光性の高い材料は金属膜であ
ることから、金属膜形成方法を他の方法に置き換えるこ
とを考えた。金属膜析出方法には気相メッキの他に一般
に電気メッキと化学メッキがある。これらは気相メッキ
に比べて極めて安価な装置により成膜可能であり、生産
性も高い方法である。しかし、電気メッキを採用する場
合には、カラーフィルター上に電極を設けなければなら
ない。ここで、ブラックマトリックスをカラーフィルタ
ー上の透明電極の表面上に設けるよう検討したが、透明
電極上への電気メッキは成膜の不均一性が生じ適切でな
いことが判った。

【００１１】そこで、カラーフィルター上の透明電極表
面へ化学メッキ法による金属膜形成法を採用することに
した。化学メッキ法は一般に、金属塩とその分解作用を
有する還元剤を含むメッキ液による無電解メッキ法が広
く行われている。したがって、透明電極上に選択的に金
属析出するメッキ液を選ぶことにより問題が解決する。

【００１２】透明電極上に析出した金属膜のパターニン
グは、フォトファブリケーション工程を通して行われる
。その結果、カラーフィルター部以外の部分は前記金属
膜で覆われることになるので、カラーフィルター部以外
の部分から光が漏れることがない。このようにしてほぼ
完全な遮光性のあるブラックマトリックスが得られた。

【００１３】

【作用】上記のように、本発明ではカラーフィルター上
の遮光膜として、化学メッキ法によって金属膜を析出す
る製造方法を採用することにより、金属膜の膜厚が０．
３μｍ以上で可視光領域の波長の光を遮断し、金属薄膜
成長過程で発生するピンホールを防止することができ、
そのために、短時間で製造可能な平坦な金属遮光薄膜を
低コストで製造できる。

【００１４】さらに、本金属膜析出過程での処理温度は
下部の有機膜（保護膜、カラーフィルター）を劣化させ
ることはなく、ＴＦＴ液晶パネル工程における薬品処理
に対しても強い。

【００１５】

【実施例】以下、具体的に実施例により説明する。 （実施例１）図１に本発明の多色表示装置に使用される
カラーフィルターの製作工程を示す。図１（Ａ）は、ガ
ラス基板５１に赤色、緑色、青色の３原則のカラーフィ
ルターを形成したものである。カラーフィルターの種類
は染色法、印刷法、高分子電着法、顔料分散法いずれも
問わない。次にカラーフィルター上に保護膜５２をスピ
ンナー塗布形成した後、保護膜上に透明導電膜５３をス
パッタリング法で８００Åの膜厚に形成した（図１（Ｂ
））。このときの透明導電膜のシート抵抗は３５Ω／□
であった。

【００１６】次に透明導電膜５３の上に、感光性樹脂５
４を塗布し、所望のパターンが設けられたフォトマスク
５５を通して露光した　（図１（Ｃ））。その後、現像
、洗浄、焼付を行い感光性樹脂のパターンを形成した。 もちろん、感光性樹脂の種類はポジ型、ネガ型を問わな
い。 このパターニングされた感光性樹脂５４及び露光してい
る透明導電膜５３の表面上に、無電解ニッケルメッキ浴
によりニッケルメッキを膜厚０．３μｍ形成した（図１
（Ｄ））。このとき、使用した無電解ニッケルメッキ浴
は、奥野製薬工業株式会社製ＩＴＯ−９０で触媒活性性
により透明導電膜５３上にのみ選択的にメタライズ可能
である。しかし、実際に無電解ニッケルメッキを行って
みると、透明導電膜５３だけではなく感光性樹脂５４の
表面上にもマダラ状に析出する結果となった。感光性樹
脂５４上に析出したニッケルメッキ膜は、透明導電膜５
３上の均一で光沢のある外ニッケルメッキ膜と異なり、
マダラ状に付着しており、感光性樹脂５４の表面もかな
り露出している状態であった。このため感光性樹脂５４
の剥離工程において、感光性樹脂５４と共にその上に付
着したニッケルメッキ膜も完全に除去された。したがっ
て、残されたニッケルメッキ膜は透明導電膜５３上に、
所望のパターンを有した遮光膜として形成された。

【００１７】尚、パターニングされたニッケルメッキ５
６が透明導電膜５３上に形成された結果、表面抵抗値は
８．０Ω／□に低下した。このようにして製作されたカ
ラーフィルター基板を、ＴＦＴ素子を形成した対向基板
と共に図２に示した多色表示装置として製作した。この
多色表示装置に形成されたブラックマトリックス４２の
遮光率は９９．９８％と高く、光リークによるＴＦＴ素
子の故障は全く起きることのない高品質な結果を得た。 （実施例２）実施例１と同様に、ガラス基板５１上にカ
ラーフィルター５Ｒ、５Ｇ、　５Ｂ、保護膜５２、透明
導電膜５３を形成し、感光性樹脂５４のパターニングを
行った後、金属膜形成法としてクロムの化学メッキ法を
採用した。使用した化学クロムメッキ浴組成を下記に示
す。

【００１８】フッ化クロム　　　　　　　　４８重量％
塩化クロム　　　　　　　　　　　　４重量％クエン酸
ソーダ　　　　　　２４重量％次亜リン酸ソーダ　　　
　２４重量％ この化学クロムメッキも実施例１の無電解ニッケルメッ
キと同様に透明導電膜５３表面上に触媒を析出させる触
媒活性法を採用した。

【００１９】化学クロムメッキの後は実施例１と同様の
工程を経て図２に示した本発明の多色表示装置を製作し
たところ、実施例１と同様の結果を得た。 （実施例３）透明電極５２の膜厚を５００Åにした。こ
のときの表面抵抗は７８Ω／□であった。その後実施例
１と同様の工程を経てニッケルメッキ膜によるブラック
マトリックス５７を形成し、表面抵抗を測定したところ
１２Ω／□であった。このカラーフィルターを用いて図
２に示す多色表示装置を製作した結果、実施例１と同様
の品質を得た。

【００２０】

【発明の効果】実施例で詳しく説明したように、本発明
の方法を採用することにより、光リークによるＴＦＴ素
子の故障を起こすことのない良好な品質を有する多色表
示装置が、スパッタリング装置等の高価な製造装置を使
わず、生産性の良い廉価な設備を使うことにより、低廉
価な製品を供給することが可能である。

【００２１】また、低コスト化要因として、ブラックマ
トリックス成膜工程のみならず、透明導電膜を従来の膜
厚よりも大きく低減させられることが掲げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるブラックマトリックスを含むカラ
ーフィルターの製作工程を示す断面図である。

【図２】本発明による多色表示装置の断面模式図である
。

【図３】金属膜をブラックマトリックスとした従来のカ
ラーフィルターの断面図である。

【図４】黒色感光性樹脂をブラックマトリックスとした
従来のカラーフィルターの断面図である。

【図５】カラーフィルターの重ね合わせをブラックマト
リックスとした従来のカラーフィルターの断面図である
。

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１、４５、５１　　ガラス基板１
Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒ、５Ｒ　　赤色フィルター１Ｇ、
２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ　　緑色フィルター１Ｂ、２Ｂ
、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ　　青色フィルター１２、２２、３
２、４２、５６　　ブラックマトリックス１３、２３、
３３、４３、５２　　保護膜１４、２４、３４、４４、
４７、５３　　透明導電膜４６　　ＴＦＴ素子 ４８，４９　　ポラライザー ５０　　液晶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の薄膜トランジスタ（以後ＴＦＴ
   と呼ぶ）を有する透明ガラス基板と一種類以上の着色部
   と遮光性薄膜とを有するカラーフィルター基板とが光学
   的活性材料を介して対向する多色表示装置において、該
   カラーフィルター基板が以下の製造工程よりなることを
   特徴とする多色表示装置の製造方法。 （ａ）ガラス基板にカラーフィルターを形成する工程。 （ｂ）カラーフィルター上に保護膜を形成する工程。 （ｃ）保護膜上に透明導電性薄膜を形成する工程。 （ｄ）透明導電性薄膜上に感光性樹脂を塗布し、パター
   ンを形成する工程。 （ｅ）感光性樹脂がパターニングされた透明導電性薄膜
   上に金属膜を形成する工程。 （ｆ）パターニングされた感光性樹脂及び該感光性樹脂
   上の金属膜を剥離除去する工程。
2. 【請求項２】　　金属膜を無電解メッキまたは化学メッ
   キにより形成することを特徴とする請求項１記載の多色
   表示装置の製造方法。