JPH046527A - フラットディスプレイの製法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば液晶デイスプレィ等の所謂フラットデ
ィスプレイの製法、特に所定パターンの透明電極の形成
法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、フラットディスプレイの製法において、カラ
ーフィルタ上にオーバーコート材を介して所定パターン
の透明電極を形成する際に、透明電極をアモルファス状
態で成膜して湿式によるパターニング処理を行いその後
、熱処理を施すことにより膨潤性の大きな材料あるいは
透明電極材との密着性が良くない材料によるオーバーコ
ート層上においても電極材の剥れを防止し、且つ低抵抗
、高透過率の透明電極の形成を可能にしたものである。

〔従来の技術〕

液晶デイスプレィに代表さるフラットディスプレイは、
年々カラー化、大容量化の方向に進んでおり、それに伴
い透明電極に対しても新たな要求が生れてきている。そ
の中でも低抵抗化、高透過率化には注目が集っている。

一方、セルギャップの均一性も同時に要求されており、
この均一性を達成するためにオーバーコート層（平坦化
膜）の開発も盛んである。

第６図はカラーフィルタを有する単純マトリックス型液
晶デイスプレィの例を示す。

この液晶デイスプレィ（Ａ）は、内面にストライプ状の
赤、緑、及び青の各フィルタ成分（Ｒ）、（Ｇ）及び（
Ｂ）からなるカラーフィルタ（］）及び複数の透明走査
電極（２）を有する一方の透明ガラス基板（３）と、内
面に透明走査電極（２）と直交する複数の透明表示電極
（４）を有する他の透明ガラス基板（５）との間に液晶
層（６）を封入して構成される。

走査電極（２）はカラーフィルタ（１）上に段差を埋め
て表面を平坦化するためのオーバーコート層（７）を介
してカラーフィルタ（１）の各フィルタ成分（Ｒ）、（
Ｇ）及び（Ｂ）と直交するように形成される。

（８）及び（９）は両ガラス基板（１）及び（５）の外
面に形成された偏光板を示す。

通常、走査電極（２）の形成は、ガラス基板（３）上に
ストライプ状の各フィルタ成分（Ｒ）、（Ｇ）　及び（
Ｂ）からなるカラーフィルタ（１）を形成し、平坦化の
ための例えばアクリル系、ポリイミド系等によるオーバ
ーコート層ａ）を形成した後、透明電極材である例えば
ＩＴＯ膜を被着形成し、この■ＴＯ膜をパターニングし
て行っている。

一方、セルギャップの均一性を得る方法として、ガラス
基板上に被覆された透明電極をレノスト層を介して選択
エツチングして所定パターンの透明電極を形成した後、
レジスト層をマスクにガラス基板上に絶縁膜を透明電極
の厚みとほぼ同程度に成長させて透明電極が臨む面を平
坦化するようにした製法も提案されている（特開平１−
１８．９６３１号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したカラーフィルタ（１）上にオーバー
コート層（７）を介して透明走査電極（２）を形成して
なる液晶デイスプレィ（Ａ）において、現状では、特性
の良い（低抵抗、高透過率）透明走査電極パターンの形
成と、セルギャップの均一性の両者を同時に達成するこ
とが非常に困難であった。

その理由は、現在開発されているオーバーコート層（平
坦化層）（７）は一般に膨潤性が大きい、あるいは透明
電極材との密着性がよ（ない等の欠点があり透明電極を
パターニングする際、即ち酸などによる湿式エツチング
時にエツチング液が浸透し、電極剥れを生しやすいとい
う問題があるためである。

本発明は、上述の点に鑑み、膨潤性の大きな材料、ある
いは透明電極材との密着があまりよくない材料のオーバ
ーコート層上においても特性の良い所定パターンの透明
電極を形成できるようにしたフラットディスプレイの製
法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、カラーフィルタ（１２）を有するフラットデ
ィスプレイの製法において、カラーフィルタ（１２）上
にオーバーコート層（１３）を介して所定パターンの透
明電極（１６）を形成する際に、透明電極（１６）をア
モルファス状態で成膜して湿式によるパターニング処理
を行い、その後、熱処理を施すようになす。

〔作用〕

アモルファス状態の透明電極は、結晶状態の透明電極に
比べてエツチング速度が格段に速い、但し、透明電極の
特性（例えば低抵抗性、透過率）については劣る。

本発明では、先ず透明電極をアモルファス状態で成膜し
て、之を湿式によるパターニングを行うので、下地のオ
ーバーコート層（１３）が膨潤する以前にパターニング
が完了し、或は透明電極材と密着性が悪いオーバーコー
ト層の場合も電極剥れを発生する以前にパターニングが
完了し、電極剥れが発生しない。

その後、熱処理を施すことにより透明電極（１６）は結
晶化し、低抵抗、高透過率等の必要な特性の透明電極と
なる。

〔実施例〕

第１図を用いて本発明の実施例を単純マトリックス型液
晶デイスプレィの製造に適用した場合につき説明する。

本例においては、第１図Ａに示すように、一方の透明ガ
ラス基板（１１）の内面上にストライプ状の赤、緑及び
青の各フィルタ成分（Ｒ）、（Ｃ）及び（Ｂ）からなる
カラーフィルタ（１２）を形成した後、このカラーフィ
ルタ（１２）による段差を平坦化するための例えばアク
リル系、ポリイミド系樹脂等によるオーバーコート層（
１３）を形成する。

このアクリル系、ポリイミド系のオーバーコート層（１
３）は膨潤性が大きい、このオーバーコート層（１３）
上に、基板温度Ｔ、を２０℃程度にして蒸着によって厚
さ例えば２０００人程度Ｏ７モルファス状態のＩ　ＴＯ
ＩＩＩ（１４）を被着形成する。

次に、第１図Ｂに示すように、レジストマスク（１５）
　ヲ介してアモルファス状態のＩＴＯ膜（１４）を酸な
どにより速やかに湿式エツチングしく即ちバターニング
し）、ストライプ状のフィルタ成分（Ｒ）、（Ｇ）及び
（Ｂ）と直交する複数の走査電極（１６）を形成する。

この選択エツチングにおいて、エツチング溶液の温度や
濃度を下げるなどエツチング条件をコントロールし、エ
ツチング液の浸透性を少なくするようにコントロールす
ることもできる。

ここで、アクリル系、ポリイミド系のオーバーコート層
（１３）における膨潤量の時間依存性を定性的に示すと
第２図の曲線（ａ）の如くなる。上記ＩＴＯ１ｌ（１４
）の選択工・ンチングでは、アモルファス状態であるの
で第２図においてオーバーコート層（１３）が膨潤する
以前の時点（２）で完了する。エツチング条件の一例と
して、６５０℃の７モル％ＨＣ１溶液中で２０００人の
厚みのアモルファス状態（蒸着時基板温度Ｔｓ＝２０℃
）のＩＴＯ膜（１４）のエツチングにかかる時間は１０
秒である。因みに、多結晶状ｌ１ｌ（蒸着時基板温度Ｔ
、　＝　２００℃）のＩＴＯ膜では、同じ条件で３００
秒かかる。３００秒のエツチング時間では下地のオーバ
ーコート層（１３）が膨潤し電極側れが生ずる。

しかる後、第１図Ｃに示すように、アモルファス状態の
ＩＴＯ膜による走査電極（１６）を１５０℃以上、好ま
しくは２００℃以上（但し、上限はカラーフィルタの耐
熱性の兼あいで決まる）の温度で熱処理して第１図りに
示す低抵抗で高透過率のＩＴＯＲからなる透明走査電極
（１６）を形成する。

以後は、通常と同様に、他方の透明ガラス基板（１７）
の内面に透明走査電極（１６）に直交するように例えば
ＩＴＯ膜による複数の透明表示電極（１８）を形成する
。そして、図示せざるも相互の電極側の内面に配向処理
を施し両ガラス基板（１１）及び（１７）内に液晶層（
１９）を封入すると共に、両ガラス基板（１１）及び（
１７）の外面に偏光板（２０）及び（２１）を配して第
１図Ｅに示す目的のカラーフィルタを有する単純マトリ
ックス型液晶デイスプレィ（２２）を得る。

上述の製法によれば、オーバーコート層（１３）上に複
数のＩＴＯ膜による透明走査電極（１６）を形成する際
に、先ず、アモルファス状態のＩＴＯ膜（１４）を形成
し、アモルファス状態でのエツチング速度が多結晶状態
に比べて格段に早いことを利用して、このＩＴＯ膜（１
４）を下地のオーバーコート層（１３）が膨潤する以前
に選択エツチングを完了することにより、エツチング時
のＩＴＯ膜の剥れが防止できる。その後、パターニング
されたＩＴＯＭ＜１４）を熱処理することにより、低抵
抗で且つ、高透過率等の必要な特性の透明走査を極（１
６）を形成することができる。

なお、上例では膨潤性の大きなオーバーコート層（１３
）上に透明走査電極（１６）を形成する場合について述
べたが、透明電極材との密着性が悪いオーバーコート層
上に透明走査電極を形成する場合にも本性は適用できる
。この場合にも電極側れを発生する以前にアモルファス
状態のＩＴＯＩＩＩのエツチングが完了しその後の熱処
理で特性のよい透明走査電極が形成される。

さらに、透明電極材との密着性の良い材料のオーバーコ
ート層でも、高温で透明電極膜を成膜し、下地のオーバ
ーコート層と透明電極膜の熱膨張係数の違いにより微細
なしわが発生する等の問題がある場合にも本性は適用で
きる。

また、上例においては液晶を用いたフラットディスプレ
イに適用したが、その他ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセ
ンス）を用いたフラットディスプレイの透明電極の形成
等、所謂オーバーコート層上に所定パターンの透明電極
を形成する場合にも本法を用いることもできる。

従って、本法によれば、膨潤性の大きな材料によるオー
バーコート層、あるいは透明電極材との密着性があまり
良くない材料等によるオーバーコート層上にも電極剥れ
を生じることな（、低抵抗、高透過率の透明電極を形成
することができる。

また、コスト的に高価な成膜プロセスを短時間で行い、
安価な熱処理プロセスを使い透明電極として必要な特性
が得られるので、結果的に製造費の低価格化が可能とな
る。さらに透明電極の剥れなどの問題が減少するので製
造歩留りも向上する。

一方、前述した所謂フラットディスプレイにおけるカラ
ーフィルタは、通常、透明基板上に感光性樹脂を塗布し
、露光、現像して画素のレリーフを形成後、染色等の方
法により赤、緑及び青のフィルタ成分（Ｒ）、（Ｇ）及
び（Ｂ）を作成している。或は透明基板上に感光性樹脂
の中に顔料を分散したものを塗布し、露光、現像を行い
赤、緑及び青のフィルタ成分（Ｒ）、（Ｇ）及び（Ｂ）
を作成している。このような方法でカラーフィルタを作
成した場合、通常の露光法では一般に透明基板との界面
において密着性が悪く、フィルタ成分が剥れるなどの問
題が発生する。

この点を改善したカラーフィルタの製法の実施例を第３
回に示す。本例においては、第３図Ａに示すように透明
ガラス基板（１１）上の全面にラジカル重合反応により
反応が促進される感光性樹脂膜（３１）を塗布する。

次に第３図Ｂに示すようにフォトマスク（３２）を介し
て例えば赤のフィルタ成分に対応する部分を露光する。

次に、第３図Ｃに示すように現像する前に透明ガラス基
板（１１）側からランプあるいは温風ヒータ等により加
熱して露光部分（３１ａ）での反応、特に透明ガラス基
板（１１）との界面における領域での反応を促進させる
。但し、このときの加熱は、未露光部分（３１ｂ）にお
いて新たなラジカル反応が起きない条件で加熱する。

次に、第３図りに示すように、現像し、その後、赤に染
色して赤のフィルタ成分（Ｒ）を形成する。

以後、同様の工程を繰返して、緑のフィルタ成分（Ｇ）
及び青のフィルタ成分（Ｂ）を形成して第３図已に示す
カラーフィルタ（３２）を作成する。

尚、上剥では染色によるカラーフィルタを作成する場合
に適用したが、ラジカル重合反応によって反応が促進さ
れる感光性樹脂中に顔料を分散したものを塗布し、露光
、現像を行ってカラーフィルタを作成する場合にも適用
できる。

かかる製法によれば、ラジカル重合反応によって反応が
促進される感光性樹脂膜（３１）を用いてカラーフィル
タを作成する際に、所定パターンに露光したのち、現像
する前に透明ガラス基板（１１）側より未露光部分（３
１ｂ）でラジカル反応が起らない加熱条件で加熱するこ
とにより、露光部分（３１ａ）の透明ガラス基板（１１
）との界面での反応が促進される。これにより、露光部
分（３１ａ）での透明ガラス基板（１１）との密着性が
向上しフィルタ成分の剥れによる不良が低減する。また
、フィルタ成分の剥れ、膨潤などの問題が無くなり、容
品に高精度のカラーフィルタを作成することができる。

さらに重合反応が完全に行われるために、不安定要因が
低減するものである。

次に、前述した液晶デイスプレィに代表されるフラット
ディスプレイにおいては、製造工程中に高温処理過程を
経由することが余儀なくされつつある。それに従い、カ
ラーフィルタにも耐熱性が要求され、アクリル系、ポリ
イミド系の感光性樹脂中に顔料を分散させた顔料分散型
のカラーフィルタが注目されてきている。しかし、これ
らの材料はバターニング時の現像工程においてアルカリ
を使用せざるをえないため取扱いに問題が残っている。

そこで取扱い性に優れる水系の感光性樹脂としてＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）に怒光剤を含有する所謂ＰＶ
Ａ系の感光性樹脂が開発されているが、熱処理工程にお
いて黄変（変色）が生じるという欠点がある。このため
、赤、緑及び青の光の３原色、特に青において色の濁り
が発生し、透過率が下がり、良好なカラーフィルタが得
られない。

この点を改善したカラーフィルタの製法の実施例を第４
図に示す。第４図Ａに示すように、透明ガラス基板（１
１）上に顔料を分散したＰＶＡ系の感光性樹脂膜（３４
）を形成した後、第４図Ｂに示すようにブリベーキング
処理して感光性樹脂膜（３４）を乾燥する。

次に、第４図Ｃに示すようにフォトマスク（３５）を介
して感光性樹脂膜（３４）を所定パターンに露光し、現
像処理して第４図りに示す例えば赤のフィルタ成分（Ｒ
）を形成する。次に、第４図Ｅに示すように、ポストベ
ーキング処理を行って溶剤を飛ばしフィルタ成分（Ｒ）
を安定に固着せしめる。以後、同様の工程を繰返して緑
のフィルタ成分（Ｇ）及び青のフィルタ成分（Ｂ）を形
成してカラーフィルタ（３６）を作成する。

しかして、本例においては、かかるカラーフィルタ（３
６）の製造工程で特にブリベーキング処理、ポストベー
キング処理等の６０°Ｃ〜２５０°Ｃの熱処理工程にお
いて、従来の空気中での熱処理に代えて、窒素雰囲気中
或は真空雰囲気中で上記の熱処理を行うようにする。斯
くすることにより、カラーフィルタ材料の黄変（変色）
を抑え結果的に色の濁りのない良好なカラーフィルタが
作成される。

第５図は作成したカラーフィルタの分光透過率特性を示
す、同図中、曲線（１）は熱処理無しの場合、曲線（ｎ
）は空気中で２４０°Ｃ１２時間の熱処理を行った従来
の場合、曲線（Ｉ［ｌ）は窒素雰囲気中で２４０℃、２
時間の熱処理を行った本発明の場合である。第５図から
、曲線（ＩＩ）の空気中で熱処理したものは透過率が大
きく下がることが判る。特に青色においてはこの傾向が
著しい。これに対して、曲線（ＩＩＩ）で示すように窒
素雰囲気中で熱処理したものは熱処理無しのものとほと
んど同じ特性を有するものである。真空中で熱処理した
ものも窒素雰囲気中での熱処理と同様の結果となった。

なお、不活性ガス雰囲気中での熱処理も同じように良好
な結果が得られる。

このように、顔料を分散したＰＶＡ系の感光性樹脂材を
使用したカラーフィルタの作成工程において、プリベー
キング、ポストベーキング等の熱処理を窒素雰囲気ある
いは真空雰囲気の中で行うことにより、材料の黄変（変
色）を抑えることができ色の濁りのない良好なカラーフ
ィルタを作成することができる。そして、パターニング
時の現像で水を用いる所謂水系のＰＶＡ系感光性樹脂を
用いるので取扱いが容易であると共に、工程を簡略化す
ることができる。また、安価なＰＶＡ系感光性樹脂を用
いるため、この種のカラーフィルタのコストダウンを可
能にする。

尚、上述の第３図及び第４図に示すカラーフィルタの製
法は単純マトリックス型、アクティブマトリックス型等
のフラットディスプレイに適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カラーフィルタを有するフラットディ
スプレイにおいて、膨潤性の大きな材料あるいは透明電
極材との密着性があまり良くない材料のオーバーコート
層上にも透明電極のパターニングが可能となり、オーバ
ーコート層との剥れがなく且つ低抵抗、高透過率等、必
要な特性の透明電極を形成することができる。

また、コスト的に高価な成膜プロセスを短時間で行い、
安価な熱処理プロセスを用いて必要な特性の透明電極が
得られるので、結果的にフラットディスプレイの低価格
化が可能となる。

さらに、透明電極材の剥れなどの問題が減少し、フラッ
トディスプレイの歩留り向上が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフラットディスプレイの製法の実
施例を示す工程図、第２図は本発明の説明に供する膨潤
量の時間依存性を示すグラフ、第３図及び第４図は夫々
本発明に係るカラーフィルタの製法の実施例を示す工程
図、第５図はカラーフィルタの分光透過率特性図、第６
図は一般の単純マトリックス型液晶デイスプレィの構成
図である。 （１１）はガラス基板、（１２）はカラーフィルタ、（
１３）はオーバーコート層、（１４）はアモルファス状
態のＩＴＯ膜、（１６）は透明走査電極である。 ■ １１．１７−−−−ｎ”ｙｌ蒸仮 １６−−−−−−−元１を椿 １Ｂ−−−−一・−表示雪捨 ｊＱ−−−−−−一沢り層 栓口 Ａ−−−−一涜Ｓしテ′ペフＯしイ １−−−−一カラーフィルタ ２−−−−一邊明、１１−１榛 ３．５−一遣明ｎ”う又基板 Ｖ−−−−−オーバ′°−コート層 ８．９−偏を板 一般つ単純マトリ・ソクス型液晶ディスアレイの構八図
第６図 ｉ ！ 電 ↑ 看 電 會 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 カラーフィルタを有するフラットディスプレイの製法に
   おいて、 上記カラーフィルタ上にオーバーコート層を介して、所
   定パターンの透明電極を形成する際に、上記透明電極を
   アモルファス状態で成膜して、湿式によるパターニング
   処理を行い、 その後、熱処理を施すことを特徴とするフラットディス
   プレイの製法。