JPH09166706A - カラーフィルタ基板およびその製造方法ならびにカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着色層にピンホールの発生がなく、優れた表
示品質を示す信頼性の高いカラー液晶表示装置と、この
カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁性の透明基板と、該透明基板上に積
層された第１の透明導電層と、該第１の透明導電層の上
に配列形成されたブラックマトリックスおよび着色層
と、これらのブラックマトリックスおよび着色層の上に
形成された第２の透明導電層を備えるカラーフィルタ基
板において、前記第１の透明導電層と前記着色層との
間、前記第２の透明導電層と前記ブラックマトリックス
との間、および隣接する着色層とブラックマトリックス
との間にシラン系表面処理剤層が介在されているように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタ基板
およびその製造方法ならびにカラー液晶表示装置に係
り、特に表示品質に優れ、信頼性の高いカラー液晶表示
装置と、これに用いるカラーフィルタ基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラーの液晶表示装置が注目されている。一般に、カラー
液晶表示装置は、ブラックマトリックスと複数の色（通
常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる
着色層を備えたカラーフィルタ基板と対向電極基板との
間に液晶層を挟持した構造である。そして、各色の着色
層Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素に対応する部分の液晶層
の光透過率を制御することによりカラー画像を得るよう
に構成されている。したがって、上記のカラーフィルタ
基板は、カラー液晶表示装置にとり必須であり、カラー
液晶表示装置の表示品位そのものを左右する重要な部材
である。

【０００３】従来、カラーフィルタ基板のブラックマト
リックスや着色層は、染色基材を塗布し、フォトマスク
を介して露光・現像して形成したパターンを染色する染
色法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させてお
き、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散法、
および、印刷インキで各色を印刷する印刷法等により形
成されていた。近年、さらに製造コストが低く、かつ、
高性能なカラーフィルタ基板が要望され、このような要
望に応えるものとして、塗料の使用効率が高く、ブラッ
クマトリックスや着色層の形成時間が短時間（数十秒）
で生産能力の優れた電着法により製造されたカラーフィ
ルタ基板が注目されている。

【０００４】上述の電着法では、透明基板上に電着用の
透明導電層を形成し、その透明導電層上にポジ型のレジ
スト（層）を形成して所定のパターンを有するマスクを
介して露光を行い、次いで、露光部分を溶解除去して透
明導電層の所定箇所を露出させ、その後、透明基板を所
定色の電着液中に浸漬した状態で、透明基板の周辺の透
明導電層から通電して電着を行い、このような電着操作
を繰り返すことによって順次ブラックマトリックス、着
色層を設けてカラーフィルタ層を形成している。このよ
うにしてブラックマトリックスと着色層からなるカラー
フィルタ層が形成された後、基板の全面に紫外線を照射
して残余のポジ型のレジスト（層）を除去し、その後、
カラーフィルタ層の上に液晶層を駆動するための透明導
電層を形成し、さらに、配向層としてポリイミドを塗
布、焼成してから配向処理（ラビング）を行ってカラー
フィルタ基板とされる。

【０００５】上述のような電着法を用いたカラーフィル
タ基板の製造方法は、従来、例えば、特開昭６１−２０
３４０３号公報、特開昭６１−２７０７０１号公報等に
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような電着法に
よって作製されたカラーフィルタ基板では、ブラックマ
トリックスや着色層からなるカラーフィルタ層は、電着
用の透明導電層上に形成されている。しかしながら、従
来の電着法における着色層の電着の挙動を詳細に観察し
た結果、以下のような不都合が生じることが判明した。
すなわち、電着法における着色層の形成に際して、着色
層形成のために現像処理して凹部を形成した基板を、塗
料に浸漬したときに、泡がかんでしまい、最終的に着色
層を形成した時に、着色層にピンホールが発生しやすい
のである。着色層に発生するこのような欠陥は、直接、
製品品質に影響を及ぼすために、早急な対応策が要求さ
れている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、着色層にピンホールの発生がなく、優れ
た表示品質を示す信頼性の高いカラー液晶表示装置と、
このカラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板お
よびその製造方法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】このような目的を達成す
るために、本発明は、絶縁性の透明基板と、該透明基板
上に積層された第１の透明導電層と、該第１の透明導電
層の上に配列形成されたブラックマトリックスおよび着
色層と、これらのブラックマトリックスおよび着色層の
上に形成された第２の透明導電層を備えるカラーフィル
タ基板において、前記第１の透明導電層と前記着色層と
の間、前記第２の透明導電層と前記ブラックマトリック
スとの間、および隣接する着色層とブラックマトリック
スとの間に表面処理剤層が介在されているように構成さ
れる。

【０００９】また、本発明は、絶縁性の透明基板と、該
透明基板上に配列形成された第１の透明導電層と、第１
の透明導電層の間隙に配列形成されたブラックマトリッ
クスと、第１の透明導電層の上に配列形成された着色層
と、これらのブラックマトリックスおよび着色層の上に
形成された第２の透明導電層を備えるカラーフィルタ基
板において、前記第１の透明導電層と前記着色層との
間、および隣接する着色層とブラックマトリックスとの
間に表面処理剤層が介在されているように構成される。

【００１０】また、本発明のカラーフィルタ基板の製造
方法は、絶縁性の透明基板の上に第１の透明導電層を形
成する工程と、第１の透明導電層の上にレジストを塗布
し、所定パターンの露光・現像を行い現像凹部を形成し
て、当該現像凹部に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形成後の未露光のレジスト
を所定パターンで露光・現像し着色層形成のための現像
凹部を形成した後に、当該現像凹部およびブラックマト
リックスの上に表面処理剤層を形成し、しかる後、この
表面処理された着色層形成のための現像凹部に着色層を
形成させる工程、を含むように構成される。

【００１１】また、本発明のカラーフィルタ基板の製造
方法は、絶縁性の透明基板の上に第１の透明導電層を配
列形成する工程と、第１の透明導電層および絶縁性の透
明基板の上にレジストを塗布し所定パターンの露光・現
像を行い第１の透明導電層の間隙に現像凹部を形成し、
当該現像凹部にブラックマトリックスを形成する工程
と、第１の透明導電層の上およびブラックマトリックス
の上にレジストを塗布し所定パターンの露光・現像を行
い第１の透明導電層とブラックマトリックスの一部を露
出させて着色層形成のための現像凹部を形成した後に、
当該現像凹部の上に表面処理剤層を形成し、しかる後、
この表面処理された着色層形成のための現像凹部に着色
層を形成させる工程、を含むように構成される。

【００１２】また、本発明のカラー液晶表示装置は、相
対向するカラーフィルタ基板および対向電極基板と、前
記両基板間に密封された液晶層とを有し、前記カラーフ
ィルタ基板は、絶縁性の透明基板と、該透明基板上に積
層された第１の透明導電層と、該第１の透明導電層の上
に配列形成されたブラックマトリックスおよび着色層
と、これらのブラックマトリックスおよび着色層の上に
形成された第２の透明導電層を備え、前記第１の透明導
電層と前記着色層との間、前記第２の透明導電層と前記
ブラックマトリックスとの間、および隣接する着色層と
ブラックマトリックスとの間に表面処理剤層が介在され
ているように構成される。

【００１３】また、本発明のカラー液晶表示装置は、相
対向するカラーフィルタ基板および対向電極基板と、前
記両基板間に密封された液晶層とを有し、前記カラーフ
ィルタ基板は、絶縁性の透明基板と、該透明基板上に配
列形成された第１の透明導電層と、第１の透明導電層の
間隙に配列形成されたブラックマトリックスと、第１の
透明導電層の上に配列形成された着色層と、これらのブ
ラックマトリックスおよび着色層の上に形成された第２
の透明導電層を備え、前記第１の透明導電層と前記着色
層との間、および隣接する着色層とブラックマトリック
スとの間に表面処理剤層が介在されているように構成さ
れる。

【００１４】このような構成を備える本発明によれば、
露出した第１の透明導電層上に着色層を電着する前に予
め、表面処理を施して、第１の透明導電層、ブラックマ
トリックス、およびレジストの濡れ性を同じにしている
ので、基板を着色層形成のための塗料中に浸漬した際に
泡かみの発生が防止でき、電着により形成された着色層
中のピンホールの発生が抑えられる。また、第１の透明
導電層と着色層の接着性も向上する。従って、正確な駆
動が可能で信頼性の高いカラー液晶表示装置が可能とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明のカラーフィルタ基板の一例
を示す概略構成図である。

【００１７】図１において、本発明のカラーフィルタ基
板１は、絶縁性の透明基板２に設けられた電着用の第１
の透明導電層３と、この第１の透明導電層３の上に所定
のパターンで配列形成されたブラックマトリックス６お
よび着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと、これらのブラックマト
リックス６および着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの上に形成さ
れた第２の透明導電層８を備えている。

【００１８】そして、本発明における第１の特徴は、前
記第１の透明導電層３と前記着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと
の間、前記第２の透明導電層８と前記ブラックマトリッ
クス６との間、および隣接する着色層（７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂ）とブラックマトリックス６との間に表面処理剤層４
が介在されていることにある。この表面処理剤層４の存
在により、基板を着色層形成のための塗料中に浸漬した
際に着色層が形成されるべく凹部での泡かみの発生が防
止でき、これに伴い電着により形成された着色層中のピ
ンホールの発生が抑えられる。さらに、表面処理剤層を
介して第１の透明導電層と着色層との接着力の向上が図
られる。

【００１９】このようなカラーフィルタ基板１を構成す
る絶縁性の透明基板２としては、石英ガラス、パイレッ
クスガラス、合成石英板等の可撓性のないリジット材、
あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を
有するフレキシブル材を用いることができる。この中で
特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さ
い素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作
業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない
無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス
方式によるＬＣＤ用のカラー液晶表示装置に使用するカ
ラーフィルタ基板に適している。

【００２０】また、カラーフィルタ基板１を構成する第
１の透明導電層３および第２の透明導電層８は、酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ス
ズ（ＳｎＯ）等、およびその合金等を用いて、スパッタ
リング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法
により形成されたものである。電着用の第１の透明導電
層３の厚みは９０〜１９０ｎｍ程度、好ましくは１００
〜１７５ｎｍ程度とすることができ、また、液晶駆動用
の第２の透明導電層８の厚みは２０〜２００ｎｍ程度、
好ましくは９０〜１９０ｎｍ程度とすることができる。

【００２１】第１の透明導電層３の上に形成されるブラ
ックマトリックス６は、後の製造方法のところで詳述す
るが、ここで簡単に説明しておくと、第１の透明導電層
３上にポジ型レジストを塗布し、マスクを用いて露光を
行い現像し、ブラックマトリックスに相当する部分の第
１の透明導電層３を露出させ、この露出した第１の透明
導電層３の上にブラックマトリックスを形成させるので
ある。この際のブラックマトリックス形成方法として
は、公知の種々の方法が採用できるが、特に、電着法に
よることが望ましい。

【００２２】このようなブラックマトリックス６を形成
し、ついで着色層形成のための現像凹部を形成した後に
（詳細は後述する）、上記の表面処理剤層４が形成され
る。

【００２３】表面処理剤層４は、シラン系の表面処理剤
層、すなわち、下記のようなシランカップリング剤ある
いは表面改質剤を用いて形成された透明の薄層とするこ
とが好ましい。また、表面処理剤層４は、シラン系の表
面処理剤の他に、チタネート系、アルミニウム系の表面
処理剤であってもよい。

【００２４】表面処理剤層４を形成するためのシランカ
ップリング剤としてはビニルシラン、アクリルシラン、
エポキシシラン、アミノシラン等を挙げることができ
る。より具体的には、ビニルシランとして、ビニルトリ
クロルシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）
シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキ
シシラン等を使用することができる。

【００２５】また、アクリルシランとしては、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリ
ロキシプロピルメチルジメトキシシラン等を挙げること
ができる。

【００２６】エポキシシランとしては、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、
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グ
リシドキシプロピルメチルジエトシキシラン等を挙げる
ことができる。

【００２７】さらに、アミノシランとしては、Ｎ−β−
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
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−フェニル−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン等を使用することができる。その他の
シランカップリング剤として、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシ
シラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、
γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロ
ロプロピルメチルジエトキシシラン等を使用することが
できる。

【００２８】一方、表面処理剤層４を形成するための表
面改質剤としては、クロロシラン、アルコキシシラン、
シラザン等を使用することができる。具体的には、クロ
ロシランとしては、メチルトリクロロシラン、メチルジ
クロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルジクロ
ロシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルク
ロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、メチルクロ
ロジシラン、フェニルトリクロロシラン、トリフェニル
クロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、ジフェ
ニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、
クロロメチルジメチルクロロシラン等を使用することが
できる。

【００２９】アルコキシシランとしては、トリメチルメ
トキシシラン、トリメチルエトキシシラン、メチルジメ
トキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルエト
キシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキ
シシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメ
トキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエ
トキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジ
エトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェ
ニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラ
ン、デシルトリメトキシシラン、ジメチルビニルメトキ
シシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、メチルビニ
ルメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等を
使用することができる。また、シラザンとしては、ヘキ
サメチルジシラザン、サイクリックシラザン混合物、
Ｎ，Ｎ’−ビス（トリメチルシリル）ウレア、Ｎ−トリ
メチルシリルアセトアミド、ジメチルトリメチルシリル
アミン、ジエチルトリメチルシリルアミン、トリメチル
シリルイミダゾール、Ｎ−トリメチルシリルフェニルウ
レア等を使用することができる。また、上述したように
表面処理剤層４は、シラン系の表面処理剤の他に、チタ
ネート系、アルミニウム系の表面処理剤であってもよ
い。

【００３０】表面処理剤層４は、上記のようなシランカ
ップリング剤、表面改質剤あるいは表面処理剤を用い
て、スピンコーター、ロールコーター、ディップコータ
ー、スプレイコーター等の公知の塗布手段により形成す
ることができるが、特にシランカップリング剤を使用す
ることが好ましい。表面処理剤層４の厚みに特に制限は
ないが、表面処理剤層が数μｍ以上であると、透明導電
層と着色層との接着力を低下させるだけでなく、着色層
の硬化性を低下させたり、着色層の透過率を著しく低下
させる。したがって、透明導電層と着色層との間に表面
処理剤が均一に単分子層存在することが好ましい。

【００３１】このような表面処理剤層４が形成された後
に、着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが形成される。なお、着色
層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、その色毎に順次電着されるの
で、各色が電着される前には必ず表面処理剤層４を形成
するための処理が逐次行われる。

【００３２】カラーフィルタ基板１の着色層７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂは、詳細には、赤色パターン７Ｒ、緑色パター
ン７Ｇおよび青色パターン７Ｂがモザイク型、ストライ
プ型、トライアングル型、４画素配置型等の所望の形態
で配列されてなり、ブラックマトリックス６は各着色パ
ターンの間および着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ形成領域の外
側に設けられている。

【００３３】上述の本発明のカラーフィルタ基板は、電
着用の第１の透明導電層３が透明基板２の全面に形成さ
れたものであるが、本発明のカラーフィルタ基板では、
透明導電層３を着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよびブラック
マトリックス６の形成領域の所定箇所にのみ設けること
もできる。このような本発明のカラーフィルタ基板の例
を図２乃至図４を参照して説明する。

【００３４】まず、図２に示される本発明のカラーフィ
ルタ基板１は、絶縁性の透明基板２上に、電着用の第１
の透明導電層３を着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよびブラッ
クマトリックス６の形成領域内に相当する部分にのみに
設け、その領域部分とさらに絶縁性の透明基板２の端部
周縁上に表面処理剤層４を形成した例である。さらに、
図３に示されるように、表面処理剤層４を第１の透明導
電層３の領域内のみ形成してもよい。

【００３５】また、図４に示される本発明のカラーフィ
ルタ基板１では、絶縁性の透明基板２上に設けられる第
１の透明導電層３は、着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに相当す
る領域にのみ形成されている。

【００３６】この場合は、ブラックマトリックス６は電
着法では形成することができず、カーボンや黒色顔料を
分散させたレジストを用いて形成する。この製造方法
は、透明基板２上に透明導電層３をパターニングし、ブ
ラックマトリックス用レジストを全面に塗布し、マスク
を介して露光し、現像して、ブラックマトリックス６の
パターンを形成する。次いで、全面にポジ型レジストを
形成し、１色目の着色層形成予定部分を着色層パターン
より若干大きめのマスク（一部ブラックマトリックス上
に重なるマスク）を介して露光し現像し透明導電層とブ
ラックマトリックスの一部を露出させる。露出された透
明電極とブラックマトリックスの一部の上に表面処理剤
層を形成するための処理を行い、次いで第１色目の着色
層を形成する。第２色目および第３色目についても順次
同様な手段を繰り返して図４に示される本発明のカラー
フィルタ基板１が形成される。

【００３７】この場合は、表面処理剤層は、ブラックマ
トリックス上の全面を覆う必要はなく、側面と着色層に
接する端部のみの形成となるが、これでも十分な効果が
得られる。このような方法で形成する場合、ブラックマ
トリックスの抵抗が十分に大きければその下部に透明電
極層が形成されていてもかまわない。

【００３８】さらに、本発明のカラーフィルタ基板は、
ブラックマトリックス６と着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとか
らなる層の上に、保護膜を設けこの上に液晶駆動用の第
２の透明導電層８を設けるようにしてもよい。図５は図
１に示される本発明のカラーフィルタ基板１において、
ブラックマトリックス６，着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと第
２の透明導電層８との間に保護膜９を設けた例を示す概
略構成図である。このような保護膜９は、例えば、アク
リル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等の熱硬
化性高分子材料あるいは紫外線硬化性高分子材料を用い
て形成することができる。保護膜９の厚さは、０．２〜
１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍ程度とすることが
できる。なお、図２乃至図４に示される本発明の他の態
様のカラーフィルタ基板においても、図５と同様な保護
層を設けてもよいことは勿論のことである。

【００３９】次に、本発明のカラーフィルタ基板の製造
方法を、図１に示されるカラーフィルタ基板１を例にと
り図６に基づいて説明する。

【００４０】まず、多面付けの絶縁性の透明基板２の全
面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電性物質
により第１の透明導電層３を形成した後、この第１の透
明導電層３の上に、ポジ型のフォトレジストを塗布して
レジスト（層）１０を形成し、所望のブラックマトリッ
クスパターンに対応したフォトマスク１１を介してレジ
スト（層）１０を露光する（図６（Ａ））。

【００４１】次いで、現像・乾燥してブラックマトリッ
クスのパターンに対応した形状に第１の透明導電層３を
露出させて現像凹部６ａを形成し、この透明基板２を黒
色顔料を分散させた電着浴中に浸漬し、透明導電層３に
電圧を印加して現像凹部６ａ内に黒色電着材を析出さ
せ、十分に水洗した後に乾燥してピンホールのないブラ
ックマトリックス６を形成する（図６（Ｂ））。

【００４２】次いで、ブラックマトリックス形成後の未
露光の（残余の）レジストを所定パターンで露光・現像
した後に表面処理（例えば、シランカップリング処理）
が行なわれる。ここでは着色層の形成がＲ→Ｇ→Ｂの順
に行われる場合を例にとって説明する。まず、ブラック
マトリックス形成後の未露光の（残余の）レジスト（Ｒ
に相当する部分）を所定パターンで露光・現像し、着色
層形成のための現像凹部７Ｒ’を形成した後に、当該現
像凹部７Ｒ’およびブラックマトリックス６並びに残余
のレジスト（Ｇ，Ｂに相当する部分１０Ｇ，１０Ｂ）の
上に連続的に表面処理剤層４を形成する（図６
（Ｃ））。表面処理剤層４の形成は、スピンコーター、
ロールコーター、ディップコーター、スプレイコーター
等の公知の塗布手段により行うことができる。

【００４３】次いで、着色層形成のための現像凹部７
Ｒ’に着色層７Ｒを形成させる。すなわち、Ｒ色（赤
色）顔料を分散させた電着浴中に上記の透明基板２を浸
漬し、透明導電層３に電圧を印加してＲ色（赤色）電着
材を析出させ、十分に水洗した後に乾燥して赤色パター
ンの着色層７Ｒを形成する（図７（Ｄ））。この時、画
像凹部７Ｒ’にはあらかじめ表面処理剤層４が形成され
ているので、電着の際に泡かみが防止され、その結果で
き上がった着色層７Ｒには、ピンホールがみられない。

【００４４】次いで、すでに説明した図７（Ｃ）および
図７（Ｄ）の工程を、Ｇ色およびＢ色に対してそれぞれ
繰り返し、緑色パターンの着色層７Ｇおよび青色パター
ンの着色層７Ｂを形成する（図７（Ｅ））。本発明にお
いては、各色に対するレジストの各現像ごとに表面処理
剤層４の形成（例えば、シランカップリング処理）が行
われることになる。

【００４５】上記の工程において用いられる電着材料
は、一般に有機材料（高分子材料）からなり、その原形
は電着塗装法としてよく知られている。電着塗装では、
電気化学的な主電極との反応によりカチオン電着とアニ
オン電着とがある。これは、電着材料がカチオンとして
存在するか、アニオンとして挙動するかで分類される。
電着に用いられる有機高分子物質としては、天然油脂
系、合成油脂系、アルキッド樹脂系、ポリエステル樹脂
系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系等の種々の有機高
分子物質が挙げられる。

【００４６】アニオン型では、古くからマレイン化油や
ポリブタジエン系樹脂が知られており、電着物質の硬化
は酸化重合反応による。カチオン型はエポキシ系樹脂が
多く、単独あるいは変性されて使用できる。その他に、
メラミン系樹脂、アクリル系樹脂等のいわゆるポリアミ
ノ系樹脂が多く用いられ、熱硬化や光硬化等により強固
な着色層が形成できる。

【００４７】カラーフィルタ基板製造における電着で
は、アニオン型またはカチオン型電着浴中に微粉砕され
た顔料や染料を分散させ、イオン性高分子材料とともに
導電性部に共析させる。

【００４８】次いで、ブラックマトリックス６および着
色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを覆うように第２の透明導電層８
が形成される（図７（Ｆ））。この透明導電層８は、上
述ように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、およびその合金等を用
いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一
般的な成膜方法により形成することができる。

【００４９】次に、本発明のカラー液晶表示装置につい
て説明する。本発明のカラー液晶表示装置は、上記のよ
うなカラーフィルタ基板と対向電極基板との間に液晶層
を密封したものである。

【００５０】図７は、このような本発明のカラー液晶表
示装置の一例を示す部分断面図である。図７において、
本発明のカラー液晶表示装置２１は、上述のような本発
明のカラーフィルタ基板１と対向電極基板２３とを所定
の間隔で対向させ、周辺部をシール部材２４により封止
し、両基板間に厚さ５〜１０μｍ程度の液晶層２５を形
成したものである。尚、カラーフィルタ基板１と対向電
極基板２３の外側には、それぞれ偏光板２６，２７が配
設されている。また、カラーフィルタ基板１の液晶層２
５に接する面には、配向層２９が設けられている。

【００５１】上記のカラー液晶表示装置２１を構成する
対向電極基板２３は、透明基板３１上に液晶駆動用の透
明電極３２および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３を備
え、透明電極３２を覆うように配向層３４が形成されて
いる。この対向電極基板２３には、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）３３を開閉するゲート線群（図示せず）、映
像信号を供給する信号線群（図示せず）、および、カラ
ーフィルタ基板側のコーナーの取り出し部から受け渡し
（トランスファー部（設計により１〜３か所の取り出し
部に設ける））されたカラーフィルタ電極への電圧供給
線が配設されている。これらのリード線３５は、通常、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３の製造工程で一括して
形成されたＡｌ等の金属からなるものであり、透明電極
３２に接続されているとともに、外部の駆動ＩＣ４１か
らの電気的な接続線４２に接続されている。また、対向
電極基板２３の液晶層２５に接する面には、配向層３４
が設けられている。

【００５２】カラーフィルタ基板１に設けられた配向層
２９、および、対向電極基板２３に設けられた配向層３
４は、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系お
よびポリ尿素系の有機化合物のなかの少なくとも１種を
含むような層であり、厚みは０．０１〜１μｍ、好まし
くは０．０３〜０．５μｍ程度とすることができる。こ
のような配向層２９，３４は、種々の印刷法等、公知の
塗布方法により塗布した後、焼成してから配向処理（ラ
ビング）が行われる。

【００５３】このカラー液晶表示装置２１では、カラー
フィルタ基板１の各着色パターン（着色層）７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂが画素を構成し、偏光板２７側から照明光を照
射した状態で各画素に対応する液晶駆動用の透明電極を
オン、オフさせることで液晶層２５がシャッタとして作
動し、着色パターン７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのそれぞれの画素
が光を透過してカラー表示が行われる。このようなカラ
ー液晶表示装置２１は、上記の本発明のカラーフィルタ
基板１を用いることによって、着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
の欠陥がなく、しかも着床高温高湿の環境下であっても
優れた表示品質を示し、信頼性の高いものとなる。

【００５４】上述の実施例では、駆動方式としてＴＦＴ
アクティブマトリックス方式を用いているが、本発明の
カラー液晶表示装置はこれに限定されるものではなく、
例えば、単純マトリックスやセグメント等の方式、ＭＩ
Ｍ（金属／絶縁物／金属）等の２端子素子を用いたアク
ティブマトリックス方式等を用いたものでもよいことは
勿論である。

【００５５】

【実施例】次に、より具体的な実施例を挙げて本発明を
更に詳細に説明する。

【００５６】（実施例１）厚み１．１ｍｍのガラス基板
（コーニング（株）製７０５９）上に、酸化インジウム
スズ（ＩＴＯ）をスパッタリング法により成膜して、電
着用の第１のＩＴＯ透明導電層（厚み１１３ｎｍ、シー
ト抵抗１３Ω／ＳＱ）を形成した。

【００５７】次いで、このように形成した電着用の第１
のＩＴＯ透明導電層上に、感光性レジスト（東京応化工
業（株）製ＯＦＰＲ−８００）をスピンコートにより塗
布してレジスト（層）（厚み２．５μｍ）を形成した。
このレジスト（層）に、ブラックマトリックス用のパタ
ーンを有するフォトマスクを介して露光を行った。この
露光は、超高圧水銀ランプを有する紫外線露光装置
（（株）オーク製作所製ＪＬ３３００）を用いて７０ｍ
Ｊ／ｃｍ² の紫外線を照射して行った。次に、露光部分
を現像除去し、ブラックマトリックス用のパターンを有
するレジスト層を形成した。

【００５８】次いで、下記の組成のブラックマトリック
ス用電着液中に、上記のＩＴＯ透明導電層を陽極とし、
白金電極を陰極として、電極間隔５０ｍｍとなるように
ガラス基板を浸漬し、直流電圧２８Ｖ、２５℃で２０秒
間通電して電着を行った。次に、電着液から取り出した
ガラス基板を充分に水洗した後、８０℃、１０分間の乾
燥を行ってブラックマトリックスを形成した。

【００５９】 （ブラックマトリックス用電着液） アクリル樹脂 ７５０．０重量部 （東亜合成化学（株）製 アロンＳ−４０３０） メラミン樹脂（住友化学（株）製 Ｍ−６６Ｂ） ２５０．０重量部 トリエチルアミン ６１．８重量部 カーボンブラック ３３３．０重量部 脱イオン水 １１９３５．２重量部 次に、上記のレジスト層の未露光部を、赤色パターン用
のパターンを有するフォトマスクを介して露光を行っ
た。この露光は、超高圧水銀ランプを有する紫外線露光
装置（（株）オーク製作所製 ＪＬ３３００）を用いて
１００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線を照射して行った。次に、
露光部分を現像除去し、赤色パターン用のパターンでＩ
ＴＯ透明導電層を露出させた（現像凹部７Ｒ’の作
成）。

【００６０】次に、このような当該現像凹部７Ｒ’およ
びブラックマトリックス６並びに未露光の（残余の）レ
ジスト（Ｇ，Ｂに相当する部分１０Ｇ，１０Ｂ）の上
に、アミノシランカップリング剤（信越化学工業（株）
製ＫＢＭ６０２）のエチルセロソルブアセテート０．５
％溶液をスピンコート法で塗布し、その後、１２０℃で
３０分乾燥してシラン系表面処理剤層を形成した。

【００６１】次いで、このものを下記の組成の赤色（Ｒ
色）パターン用電着液中に浸漬し、ＩＴＯ透明導電層を
陽極、白金電極を陰極として、ブラックマトリックス形
成と同様に電着を行った。次に、電着液から取り出した
ガラス基板を充分に水洗した後、８０℃、１０分間の乾
燥を行って透明性の良好な赤色パターン層（着色層Ｒ）
を形成した。

【００６２】 （赤色パターン用電着液） アクリル樹脂 ７５０．０重量部 （東亜合成化学（株）製 アロンＳ−４０３０） メラミン樹脂（住友化学（株）製 Ｍ−６６Ｂ） ２５０．０重量部 トリエチルアミン ６１．８重量部 ピグメントレッド４８Ｓ（山陽工業（株）製） ５００．０重量部 脱イオン水 １３４３８．２重量部 さらに、上記のレジスト層の未露光部を、緑色（Ｇ色）
パターン用のパターンを有するフォトマスクを介して、
赤色パターン形成時と同様に露光を行い、その後、露光
部分を現像除去し、緑色パターン用のパターンでＩＴＯ
透明導電層を露出させた（現像凹部７Ｇ’の作成）。

【００６３】次に、このような当該現像凹部７Ｇ’およ
びブラックマトリックス６並びに未露光の（残余の）レ
ジスト（Ｂに相当する部分１０Ｂ）の上に、上記と同様
な手法でシラン系表面処理剤層を形成した。

【００６４】次いで、赤色顔料（ピグメントレッド４８
Ｓ）の代わりに緑色顔料（フタロシアニングリーン）を
用いた他は、上記の赤色パターン層用の電着液と同様に
して作成した緑色パターン用の電着液を用いて、緑色
（Ｇ色）パターンの着色層の電着を行った。すなわち、
緑色パターン用電着液中に、ＩＴＯ透明導電層を陽極と
し、白金電極を陰極として、電極間隔５０ｍｍとなるよ
うに基板を浸漬し、直流電圧３０Ｖ、２５℃で２０秒間
通電して電着を行った。次に、電着液から取り出したガ
ラス基板を充分に水洗した後、８０℃、１０分間の乾燥
を行って透明性の良好な緑色パターン層（着色層Ｇ）を
形成した。

【００６５】さらに、上記のレジスト層の未露光部を、
青色（Ｂ色）パターン用のパターンを有するフォトマス
クを介して、赤色パターン形成時と同様に露光を行い、
その後、露光部分を現像除去し、青色パターン用のパタ
ーンでＩＴＯ透明導電層を露出させた（現像凹部７Ｂ’
の作成）。

【００６６】次に、このような当該現像凹部７Ｂ’およ
びブラックマトリックス６の上に、上記と同様な手法で
シラン系表面処理剤層を形成した。

【００６７】次いで、赤色顔料（ピグメントレッド４８
Ｓ）の代わりに青色顔料（フタロシアニンブルー）を用
いた他は、上記の赤色パターン層用の電着液と同様にし
て作成した青色パターン用の電着液を用いて、青色（Ｂ
色）パターンの着色層の電着を行った。すなわち、青色
（Ｂ色）パターン用電着液中に、ＩＴＯ透明導電層を陽
極とし、白金電極を陰極として、電極間隔８０ｍｍとな
るように基板を浸漬し、直流電圧３０Ｖ、２５℃で２０
秒間通電して電着を行った。次に、電着液から取り出し
たガラス基板を充分に水洗した後、８０℃、１０分間の
乾燥を行って透明性の良好な青色パターン層（着色層
Ｂ）を形成した。

【００６８】その後、２００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線を照
射し、残るレジスト層を現像して剥離した。これによ
り、ブラックマトリックス、赤色パターン、緑色パター
ンおよび青色パターンからなる着色層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を形成した。次いで、２００℃で１時間硬化してカラー
フィルタ基板を得た。

【００６９】このようにして得られたカラーフィルタ基
板の着色層を顕微鏡により観察したところ、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の各画素についてピンホールの発生は全く発見されなか
った。

【００７０】（実施例２）上記実施例１において用いた
シラン系表面処理剤層形成の材料を、ビニルシランカッ
プリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＭ１００３）の
エチルセロソルブアセテート０．５％溶液に変えた。そ
れ以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板を作
製した。このカラーフィルタ基板に対して、実施例１と
同様に評価した結果、着色層中のピンホールの発生は見
られなかった。

【００７１】（実施例３）実施例１において用いたシラ
ン系表面処理剤層形成の材料を、表面改質剤ヘキサメチ
ルジシラザン（東レ・シリコーン（株）製ＳＺ６０７
９）のエチルセロソルブアセテート０．５％溶液に変え
た。それ以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基
板を作製した。このカラーフィルタ基板に対して、実施
例１と同様に評価した結果、着色層中のピンホールの発
生は見られなかった。

【００７２】（比較例）実施例１におけるシラン系表面
処理剤層を形成しなかった。それ以外は実施例１と同様
にしてカラーフィルタ基板を作製した。このカラーフィ
ルタ基板に対して、実施例１と同様に評価した結果、着
色層中のピンホールの発生が確認された。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば本
発明によれば、露出した第１の透明導電層上に着色層を
電着する前に予め、シランカップリング処理を施して、
第１の透明導電層、ブラックマトリックス、およびレジ
ストの濡れ性を同じにしているので、基板を着色層形成
のための塗料中に浸漬した際に泡かみの発生が防止で
き、電着により形成された着色層中のピンホールの発生
が抑えられる。

【００７４】従って、このように構成されたカラーフィ
ルタ基板と対向電極基板とを相対向させ、前記両基板間
に液晶層と密封してカラー液晶表示装置とすることによ
り、カラー液晶表示品質に優れ、しかも、正確な駆動が
可能で信頼性の高いカラー液晶表示装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタ基板の一例を示す概略
構成図である。

【図２】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概
略構成図である。

【図３】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概
略構成図である。

【図４】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概
略構成図である。

【図５】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概
略構成図である。

【図６】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法を説明
するための図である。

【図７】本発明のカラー液晶表示装置の一例を示す部分
断面図である。

【符号の説明】

１…カラーフィルタ基板 ２…透明基板 ３…第１の透明導電層 ４…シラン系表面処理剤層 ６…ブラックマトリックス ７（７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ）…着色層 ８…第２の透明導電層 ９…保護膜 ２１…カラー液晶表示装置 ２３…対向電極基板 ２５…液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 圭 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 大美賀 広芳 神奈川県横浜市港北区篠原東三丁目20番17 号

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性の透明基板と、該透明基板上に積
   層された第１の透明導電層と、第１の透明導電層の上に
   配列形成されたブラックマトリックスおよび着色層と、
   これらのブラックマトリックスおよび着色層の上に形成
   された第２の透明導電層を備えるカラーフィルタ基板に
   おいて、 前記第１の透明導電層と前記着色層との間、前記第２の
   透明導電層と前記ブラックマトリックスとの間、および
   隣接する着色層とブラックマトリックスとの間に表面処
   理剤層が介在されていることを特徴とするカラーフィル
   タ基板。
2. 【請求項２】 絶縁性の透明基板と、該透明基板上に配
   列形成された第１の透明導電層と、第１の透明導電層の
   間隙に配列形成されたブラックマトリックスと、第１の
   透明導電層の上に配列形成された着色層と、これらのブ
   ラックマトリックスおよび着色層の上に形成された第２
   の透明導電層を備えるカラーフィルタ基板において、 前記第１の透明導電層と前記着色層との間、および隣接
   する着色層とブラックマトリックスとの間に表面処理剤
   層が介在されていることを特徴とするカラーフィルタ基
   板。
3. 【請求項３】 前記着色層と前記第２の透明導電層との
   間に保護膜を備えることを特徴とする請求項１または請
   求項２記載のカラーフィルタ基板。
4. 【請求項４】 前記表面処理剤層は、シラン系の表面処
   理剤層である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   のカラーフィルタ基板。
5. 【請求項５】 絶縁性の透明基板の上に第１の透明導電
   層を形成する工程と、 第１の透明導電層の上にレジストを塗布し所定パターン
   の露光・現像を行い現像凹部を形成して、当該現像凹部
   に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形成後の未露光のレジストを所定
   パターンで露光・現像し着色層形成のための現像凹部を
   形成した後に、当該現像凹部およびブラックマトリック
   スの上に表面処理剤層を形成し、しかる後、この表面処
   理された着色層形成のための現像凹部に着色層を形成さ
   せる工程、を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板
   の製造方法。
6. 【請求項６】 絶縁性の透明基板の上に第１の透明導電
   層を配列形成する工程と、 第１の透明導電層および絶縁性の透明基板の上にレジス
   トを塗布し所定パターンの露光・現像を行い第１の透明
   導電層の間隙に現像凹部を形成して、当該現像凹部にブ
   ラックマトリックスを形成する工程と、 第１の透明導電層の上およびブラックマトリックスの上
   にレジストを塗布し所定パターンの露光・現像を行い第
   １の透明導電層とブラックマトリックスの一部を露出さ
   せて着色層形成のための現像凹部を形成した後に、当該
   現像凹部の上に表面処理剤層を形成し、しかる後、この
   表面処理された着色層形成のための現像凹部に着色層を
   形成させる工程、を含むことを特徴とするカラーフィル
   タ基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記表面処理剤層は、シラン系の表面処
   理剤層である請求項５または請求項６に記載のカラーフ
   ィルタ基板の製造方法。
8. 【請求項８】 相対向するカラーフィルタ基板および対
   向電極基板と、前記両基板間に密封された液晶層とを有
   するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタ基板は、絶縁性の透明基板と、該透
   明基板上に積層された第１の透明導電層と、該第１の透
   明導電層の上に配列形成されたブラックマトリックスお
   よび着色層と、これらのブラックマトリックスおよび着
   色層の上に形成された第２の透明導電層を備え、 前記第１の透明導電層と前記着色層との間、前記第２の
   透明導電層と前記ブラックマトリックスとの間、および
   隣接する着色層とブラックマトリックスとの間に表面処
   理剤層が介在されていることを特徴とするカラー液晶表
   示装置。
9. 【請求項９】 相対向するカラーフィルタ基板および対
   向電極基板と、前記両基板間に密封された液晶層とを有
   するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタ基板は、絶縁性の透明基板と、該透
   明基板上に配列形成された第１の透明導電層と、第１の
   透明導電層の間隙に配列形成されたブラックマトリック
   スと、第１の透明導電層の上に配列形成された着色層
   と、これらのブラックマトリックスおよび着色層の上に
   形成された第２の透明導電層を備え、 前記第１の透明導電層と前記着色層との間、および隣接
   する着色層とブラックマトリックスとの間に表面処理剤
   層が介在されていることを特徴とするカラー液晶表示装
   置。
10. 【請求項１０】 前記表面処理剤層は、シラン系の表面
    処理剤層である請求項８または請求項９に記載のカラー
    液晶表示装置。