液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法
【課題】オーバーコート層と、透明導電膜との段差に起因する液晶表示不良を抑制した液晶表示装置用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】透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
【解決手段】透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置を構成する液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型ディスプレイ装置が多くの用途で使用されており、中でもＬＣＤ（液晶表示装置）は、薄型、軽量、安価、小型といった特徴からテレビ、モニタ、携帯端末等の用途に幅広く利用されている。ＬＣＤは、多色カラー化のためにカラーフィルタを使用しており、カラーフィルタは表示パネルの表示品質を決める重要な役割を担っている。
ディスプレイ装置の発展と共に、表示画質向上のために、カラーフィルタに要求される特徴、機能が年々複雑化してきている。高視野角化、輝度向上といった機能をカラーフィルタに備える方法のひとつとして、カラーフィルタ上の透明導電膜をパターン加工する方法が用いられている。
【０００３】
図１は、ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例を示した断面模式図であり、ガラス基板上にブラックマトリクス１、及び着色画素２、オーバーコート層３、透明導電膜パターン４が形成されたものである。
【０００４】
ブラックマトリクスは、光漏れによるコントラストの低下を防ぐ目的で着色画素間や着色画素の形成領域の近傍外側に設けられる遮光膜パターンである。近年では、カーボンブラックなどの黒色顔料を分散させた樹脂を用いて、通常のフォトリソグラフィー法によってブラックマトリクスを形成する方法も用いられている。このような樹脂をベースに形成されたブラックマトリクスを樹脂ブラックマトリクスと称する。
着色画素は、一般的に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色のそれぞれの色を有する画素パターンが繰り返し規則的に平面配列される。着色画素を形成する方法としては、着色顔料を分散した樹脂を塗布し、露光、現像、焼成といった一連のフォトリソグラフィー法により、色ごとに順次画素パターンを形成する。
【０００５】
オーバーコートは、カラーフィルタ表面を平坦化するために形成される。通常、着色画素パターンを形成した際、光漏れを防止するため隣接するブラックマトリクスと重ね合わせて形成するが、重なり部分に突起が形成されてしまい、表面の平坦性が悪化する。この影響によって液晶分子の配向が乱され、表示品質を著しく低下させることになるため、カラーフィルタ上に透明なオーバーコート層を均一に形成する方法が一般的に行われている。オーバーコートに用いられる樹脂は、感光性樹脂と非感光性樹脂の２種類がある。
【０００６】
透明導電膜は、オーバーコート層を形成した後、共通電極として形成される。透明導電膜の形成方法としては、蒸着法やスパッタリング法が知られており、カラーフィルタの製造においては、スパッタリング法が一般的に用いられている。透明導電膜を微細パターン加工する方法としては、透明導電膜上に、フォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ法にて、レジストパターンを形成し、レジスト開口部エッチングにて透明導電膜のパターンを形成する方法が知られている。
【０００７】
さらに、カラーフィルタ上には、液晶の配向を制御するための配向膜が塗布される。配向膜は一般的にポリイミドが用いられ、塗布された配向膜の表面を、ラビングによって一定方向に擦ることで、液晶分子の配向方向を規定している。
【０００８】
しかしながら、上記ラビングの際に、透明導電膜を微細パターン加工した基板では、透明導電膜とオーバーコートの境界部にある段差に起因してラビングの乱れが生じてしまう。上記ラビングムラによって、透明導電膜の微細パターンに沿って、光漏れなどの液晶表示不良になることが問題となっている。
【０００９】
このような透明導電膜の段差に起因する液晶表示不良を解決するための手段として、感光性オーバーコート樹脂を塗布し、ハーフトーンマスクを用いて露光、現像を行い、オーバーコート上に凹部を形成した後、ＩＴＯを成膜し、オーバーコートと同様にフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、透明導電膜をエッチングすることで、その凹部内に透明導電膜を形成するという技術が提案されている。（特許文献１）
しかしながら、上記方法では、感光性オーバーコートのパターン加工、及び、透明導電膜のパターン加工のフォトリソ加工を２回実施する必要があり、コストアップや生産リードタイムが長くなるといった問題がある。さらに、感光性オーバーコートに形成した凹部パターンと透明導電膜パターンを完全に重ね合わせることが難しく、段差を完全に解消することができないといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
オーバーコート層と、透明導電膜との段差に起因する液晶表示不良を抑制した液晶表示装置用カラーフィルタ基板およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
１．透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程
（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程
（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
（４）オーバーコート層上にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソ法によりレジスト膜パターンを形成する工程
（５）レジスト膜パターンが形成された基板をプラズマアッシングして、オーバーコート層上に凹部を形成する工程
（６）凹部が形成されたプラズマアッシング後の基板上に透明導電膜を成膜する工程
（７）レジスト膜パターンを除去して、オーバーコート層の凹部のみに透明導電膜を形成する工程
２．前記プラズマアッシングを、減圧下で行うことを特徴とする１項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
３．前記プラズマアッシングと、前記透明導電膜の成膜が、同一装置内で行われることを特徴とする１または２項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
４．１〜３項のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、透明導電膜とオーバーコート層の段差が50nm以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、オーバーコート層上に凹部を形成し、凹部内にパターンがずれることなく透明導電膜パターンを形成し、オーバーコート層と透明導電膜の表面が略同一平面となり、段差の無いカラーフィルタを形成し、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的な透明導電膜パターン付き液晶カラーフィルタの断面を表す図である。
【図２】本発明の実施形態を表す加工フロー図である。
【図３】本発明の比較例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明のカラーフィルタは、樹脂ブラックマトリクス上に積層されたオーバーコート層と、オーバーコート層に形成された凹部内に、透明導電膜が形成された構造をもつカラーフィルタである。
【００１６】
本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではないが、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダガラス、無アルカリガラスなどの無機ガラス類が好適である。この他に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック板や、ロール状に巻き上げられたフィルムなどを使用することもできる。特に、機械的強度が優れる点から、ガラスを選択することが好ましい。
【００１７】
樹脂ブラックマトリクス用遮光剤としては、カーボンブラック、チタン酸窒化物、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の顔料の混合物などを用いることができる。この中でも、カーボンブラック、チタン酸窒化物は遮光性が優れており、特に好ましい。また、色度調整等のために、遮光剤に他の顔料を混合させて無彩色にするのが好ましい。
ブラックマトリクス用の樹脂がポリイミドの場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒などが好適に使用される。
【００１８】
遮光剤や、遮光剤に対して他の顔料などを分散させる方法としては、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤などを混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に特に限定されない。また、遮光剤の分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上のために種々の添加剤が加えられていてもよい。
【００１９】
樹脂ブラックマトリクスを形成する方法としては、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常５０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００２０】
黒色ペースト被膜は感光性または非感光性の樹脂を用いたペーストを使用し、上記手法により形成される。樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３５０℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、透明基板上に樹脂ブラックマトリクスが形成される。
【００２１】
樹脂ブラックマトリクスの膜厚は、好ましくは０．５〜２．０μｍ、より好ましくは０．７〜１．５μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合は遮光性が不十分になることから好ましくない。
樹脂ブラックマトリックス間には開口部が設けられるが、必要に応じて、この開口部を少なくとも被覆するように３原色のそれぞれの着色層が複数配列させることができる。すなわち、１つの開口部は３原色のいずれか１つの着色層により被覆され、各色の着色層が複数配列される。
【００２２】
カラーフィルタを構成する着色層は、少なくとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法によりカラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が選択され、減色法によりカラー表示を行う場合は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色が選択される。一般には、これらの３原色を含んだ要素を１単位としてカラー表示の絵素とすることができる。着色層には、着色剤により着色された樹脂が用いられる。
【００２３】
着色層に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散材、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適に用いられる。
【００２４】
着色層に用いられる樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色することが好ましい。感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂等のタイプがあり、特にエチレン不飽和結合を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に用いられる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマー等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、透明導電膜の成膜工程や、ＬＣＤの製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、ＬＣＤの製造工程で使用される有機溶媒への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。ここで、好ましいポリイミド系樹脂としては、上記した樹脂ブラックマトリクスの材料として好ましく用いられるポリイミド樹脂を挙げることができる。
【００２５】
着色層を形成する方法としては、樹脂ブラックマトリクスを形成した基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。着色剤を分散又は溶解させ着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミル等の分散機中で分散させる方法等があるが、この方法に特に限定されない。
着色ペーストを塗布する方法としては、黒色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００２６】
このようにして得られた着色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、ブラックマトリクスを形成した基板上にパターニングされた着色層が形成される。
【００２７】
３原色の膜厚は、０．２〜２．５μｍとなるように形成するのが好ましく、０．５〜２．０μｍとなるように形成するのがより好ましい。この膜厚が２．５μｍよりも厚い場合は、表面段差が大きくなりすぎることから好ましくない。
【００２８】
オーバーコートは、透明樹脂材料を硬化させることで形成される。透明樹脂材料の材質は特に限定されないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ゼラチンなどが好ましく用いられるが、透明性導電膜の成膜工程やＬＣＤの製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、カラーフィルタの製造装置で使用される有機溶剤への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましい。
【００２９】
透明樹脂材料を塗布する方法としては、黒色ペースト、着色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられる。
本発明においては、前記透明樹脂材料を焼成することによって硬化させることでオーバーコートを形成する。焼成工程は、使用する透明樹脂材料の種類および塗布量により異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが好ましい。
【００３０】
オーバーコートの膜厚は特に限定されないが、０．０５〜３．０μｍが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５μｍである。また、本発明の特徴から、フォトリソグラフィー法でのパターニングの必要がないため、光硬化系樹脂、ならびに、熱硬化系樹脂のどちらも使用可能であるが、露光工程を省略できるため、熱硬化系樹脂を用いることが好ましい。
本発明においては、オーバーコートを形成した後、アッシングによって凹パターンを形成する。凹パターンの形成方法は、オーバーコート層上にポジ型フォトレジストを塗布し、露光、現像を行い、凹パターンを形成する。その後、プラズマアッシングにより、フォトレジストに覆われていない部分のオーバーコートを灰化除去する。フォトレジストの膜厚は、１．０μｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは２．０μｍ〜３．０μｍである。膜厚が薄いと、アッシングの際にレジストも完全に灰化し、パターンが形成できない。厚いとパターン形成のバラツキが悪くなる。
【００３１】
プラズマアッシングは、プラズマを発生した状態で、酸素等のガスを導入し、オーバーコートと反応させ、アッシングする。本発明ではプラズマ発生の雰囲気は減圧下、または、大気圧下のどちらでもよく、特に限定されない。減圧下のプラズマアッシングの方が、アッシングレート高いため、減圧プラズマアッシングがより好ましい。また、プラズマアッシング後に同一の真空装置内でスパッタによる透明導電膜成膜が可能であり、減圧下でのプラズマアッシングの方がより好ましい。プラズマアッシングによる凹部の深さは、透明導電膜の膜厚と同等にすることが好ましい。
【００３２】
透明導電膜は、オーバーコート表面に凹部を形成した後、形成される。透明導電膜の材料としては特に限定されないが、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズの混合物（以下、ＩＴＯと称する）、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、白金などの単体もしくは混合物、もしくは積層体を用いることが好ましく、透明性に優れた材料が好ましいことから、ＩＴＯが特に好ましい。
【００３３】
透明導電膜の成膜方法に特に制限はなく、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＥＢ法などが好適に用いられるが、同一真空装置内で、プラズマアッシングと、ＩＴＯ成膜が同時に行うことが可能となり、工程数が削減できるという点で、スパッタ装置を用いることが好ましい。透明導電膜の膜厚は、１０〜５００nmとすることが好ましく、５０〜１５０nmがより好ましい。
【００３４】
フォトレジスト層の除去方法に時に制限はなく、メチルセロソルブアセテートなどの溶剤、または、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の有機アルカリなどの水溶液等の剥離液を用いる。
フォトレジスト層を除去することで、オーバーコート層表面と、透明導電膜部の段差が、５０nm以下の平坦なカラーフィルタが得られる。
【００３５】
段差は５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは２５nm以下である。段差は、ラビング時にラビングロールの乱れを生じさせる原因となり、段差が広い程、乱れが大きくなり、ラビングムラとなる。段差が５０ｎｍを越えるとラビングムラが光漏れとなり、液晶表示装置のコントラストを低下させ、表示品位が悪くなるという問題が生じる。
【００３６】
ここで、オーバーコート層表面と透明導電膜部の段差とは、オーバーコート層と透明導電膜部の境界部における高さの差をいう。
【００３７】
以上のようにして得られたカラーフィルタは配向膜を形成後にラビング処理を施され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子、走査線、信号線、透明電極からなる駆動素子基板に配向膜を形成後にラビング処理を施した対向基板と対向させて、シール剤によって貼り合わされ、一対の透明基板が得られる。この一対の透明基板のシール部の一部に設けられた液晶注入口から液晶を注入した後、注入口を封止する。次に偏光板を基板の外側に貼り付け、ＩＣドライバ等を実装することにより、ＬＣＤが得られる。
【実施例】
【００３８】
以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効力は何ら制限されるものではない。
【００３９】
（段差の測定方法）
段差は、株式会社小坂研究所製の高精度・全自動微細形状測定器 ＥＴ−５０００にて測定する。段差を測定する位置は、カラーフィルタ基板内９画面内において各画面内中央部に形成された任意の画素内の段差である。このようにして測定された９個の段差の平均を、本発明における段差とする。
【００４０】
実施例１
カーボンブラックからなる黒色顔料、ポリアミック酸、溶剤を撹拌混合して得られた非感光性黒色ペーストを、ガラス基板（コーニング製、Ｅａｇｌｅ（登録商標）２０００）にカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートで１３５℃、１０分間乾燥して、黒色の樹脂塗膜を形成した。ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、超高圧水銀灯を用いて１２０ｍＪ／ｃｍ２紫外線照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離し、ホットプレートで２９０℃、１０分間加熱することでイミド化させ、膜厚１．２５μｍのブラックマトリクスを形成した。
【００４１】
ブラックマトリクスを形成した基板を水洗後、青顔料、ポリアミック酸、溶剤を撹拌混合して得られた非感光性青色ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートで１２０℃、１０分乾燥して、青色の樹脂塗膜を形成した。この後、ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、1.6μmのレジスト膜を形成した。そこに、超高圧水銀灯を用いて１２０ｍｊ／ｃｍ２紫外線照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離し、ホットプレートで２８０℃、１０分加熱することでイミド化させ、膜厚１．５μｍの青色着色パターンを形成した。
【００４２】
ブラックマトリックス、青色着色パターンを形成した基板を水洗後、同様にして、赤色ペーストを塗布、パターン加工し、膜厚１．５μｍの赤色着色パターンを形成した。
ブラックマトリックス、青、赤の着色パターンを形成した基板をさらに水洗後、同様にして緑色ペーストを塗布、パターン加工し、膜厚１．５μｍの緑色着色パターンを形成した。
ブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターンを形成した基板を水洗後、エポキシ系樹脂溶液をカーテンフローコータで基板全面に塗布し、基板温度が８０℃となるように加熱しながら６０秒真空乾燥を施した後、ホットプレートで２８０℃、１０分加熱焼成することでエポキシ系樹脂を硬化させ、膜厚１．５μｍのオーバーコート層を形成した。
【００４３】
上記で作成したカラーフィルタ基板上に、ポジ型フォトレジストを塗布し、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、２．０μmのレジスト膜を形成した。そこに、同様にマスクパターンを用いて露光、現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００４４】
上記の基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、0.6Paの真空下において、Alをターゲットとしたカソード上にて、酸素濃度1.4%雰囲気で、プラズマを発生させ、成膜室内でキャリアを120sec停止させた状態で、減圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、140nmの凹部が得られた。
【００４５】
上記で得られた条件にて、カラーフィルタ基板を作成し、アッシングを行った後、成膜室の隣に、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００４６】
ＩＴＯ成膜を行った基板を真空室から払い出した後、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストの剥離を行った。レジスト剥離後、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となり、所望の特性が得られた。
【００４７】
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、平均１０nmであった。
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れは確認されず、コントラスト比４００：１と高いコントラスト比の液晶表示装置が得られた。
【００４８】
実施例２
実施例１と同様条件にてブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターン、オーバーコート層、レジストパターンを形成した基板を作成した。この基板を常圧プラズマ装置上で、プラズマを発生させた状態にて、30min停止させた状態で、常圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、90nmの凹部が得られた。
上記で凹部を形成したカラーフィルタ基板上に、実施例１と同様の方法で、140nmのITO
を成膜し、成膜後、フォトレジストの剥離を行った。
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、平均50nmであった。
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れは確認されず、コントラスト比３５０：１と高いコントラスト比の液晶表示装置が得られた。
【００４９】
実施例３
実施例１と同様条件にてブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターン、オーバーコート層、レジストパターンを形成した基板を作成した。この基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、0.6Paの真空下において、Alをターゲットとしたカソード上にて、酸素濃度1.4%雰囲気で、プラズマを発生させ、成膜室内でキャリアを60sec停止させた状態で、減圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、70nmの凹部が得られた。
上記で得られた条件にて、カラーフィルタ基板を作成し、アッシングを行った後、成膜室の隣に、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００５０】
ＩＴＯ成膜を行った基板を真空室から払い出した後、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストの剥離を行った。レジスト剥離後、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となり、所望の特性が得られた。
【００５１】
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、70nmであった。
【００５２】
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる軽微な光漏れが観察された。光漏れに影響でコントラスト比３００：１と若干のコントラスト低下が確認された。
【００５３】
比較例１
実施例１と同様にブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターンを形成した基板を作成し、ネガ型感光性オーバーコート樹脂を塗布し、ハーフトーン型マスクを用いて、マスク露光を行い、0.2%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像し、オーバーコート上に深さ140nmの凹部を形成した。
上記の基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００５４】
上記にて、ITOを成膜したカラーフィルタ上に、ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺ ＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、膜厚1.6μmのレジスト膜を得た。超高圧水銀灯を用いて１２０ｍｊ／ｃｍ２紫外線照射して凹部形成部以外をマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、凹部以外の部分のレジストを除去した。
【００５５】
上記レジスト塗布後の基板を、5%蓚酸溶液にてエッチングし、レジスト除去部のITOを除去した後、超高圧水銀灯を用いて300ｍｊ／ｃｍ２の紫外線を照射して全面露光した後、5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いてレジストを剥離した。
【００５６】
レジスト剥離した基板に、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となった。
【００５７】
上記で得られたカラーフィルタにて、触針式段差測定装置を用いて、オーバーコート層とITO部の段差を確認したところ、図３に示すとおり、ITOのパターンが凹部からずれて形成されていた。ずれ部の段差を測定したところ、140nmであった。
【００５８】
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れが観察された。また光漏れによる影響で、コントラスト比が１００：１と大幅に低下した。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、液晶テレビ、液晶モニタ、携帯端末等の用途に幅広く利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１：ブラックマトリクス
２：着色層
３：オーバーコート層
４：透明導電膜パターン
５：レジストパターン
６：凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置を構成する液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型ディスプレイ装置が多くの用途で使用されており、中でもＬＣＤ（液晶表示装置）は、薄型、軽量、安価、小型といった特徴からテレビ、モニタ、携帯端末等の用途に幅広く利用されている。ＬＣＤは、多色カラー化のためにカラーフィルタを使用しており、カラーフィルタは表示パネルの表示品質を決める重要な役割を担っている。
ディスプレイ装置の発展と共に、表示画質向上のために、カラーフィルタに要求される特徴、機能が年々複雑化してきている。高視野角化、輝度向上といった機能をカラーフィルタに備える方法のひとつとして、カラーフィルタ上の透明導電膜をパターン加工する方法が用いられている。
【０００３】
図１は、ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例を示した断面模式図であり、ガラス基板上にブラックマトリクス１、及び着色画素２、オーバーコート層３、透明導電膜パターン４が形成されたものである。
【０００４】
ブラックマトリクスは、光漏れによるコントラストの低下を防ぐ目的で着色画素間や着色画素の形成領域の近傍外側に設けられる遮光膜パターンである。近年では、カーボンブラックなどの黒色顔料を分散させた樹脂を用いて、通常のフォトリソグラフィー法によってブラックマトリクスを形成する方法も用いられている。このような樹脂をベースに形成されたブラックマトリクスを樹脂ブラックマトリクスと称する。
着色画素は、一般的に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色のそれぞれの色を有する画素パターンが繰り返し規則的に平面配列される。着色画素を形成する方法としては、着色顔料を分散した樹脂を塗布し、露光、現像、焼成といった一連のフォトリソグラフィー法により、色ごとに順次画素パターンを形成する。
【０００５】
オーバーコートは、カラーフィルタ表面を平坦化するために形成される。通常、着色画素パターンを形成した際、光漏れを防止するため隣接するブラックマトリクスと重ね合わせて形成するが、重なり部分に突起が形成されてしまい、表面の平坦性が悪化する。この影響によって液晶分子の配向が乱され、表示品質を著しく低下させることになるため、カラーフィルタ上に透明なオーバーコート層を均一に形成する方法が一般的に行われている。オーバーコートに用いられる樹脂は、感光性樹脂と非感光性樹脂の２種類がある。
【０００６】
透明導電膜は、オーバーコート層を形成した後、共通電極として形成される。透明導電膜の形成方法としては、蒸着法やスパッタリング法が知られており、カラーフィルタの製造においては、スパッタリング法が一般的に用いられている。透明導電膜を微細パターン加工する方法としては、透明導電膜上に、フォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ法にて、レジストパターンを形成し、レジスト開口部エッチングにて透明導電膜のパターンを形成する方法が知られている。
【０００７】
さらに、カラーフィルタ上には、液晶の配向を制御するための配向膜が塗布される。配向膜は一般的にポリイミドが用いられ、塗布された配向膜の表面を、ラビングによって一定方向に擦ることで、液晶分子の配向方向を規定している。
【０００８】
しかしながら、上記ラビングの際に、透明導電膜を微細パターン加工した基板では、透明導電膜とオーバーコートの境界部にある段差に起因してラビングの乱れが生じてしまう。上記ラビングムラによって、透明導電膜の微細パターンに沿って、光漏れなどの液晶表示不良になることが問題となっている。
【０００９】
このような透明導電膜の段差に起因する液晶表示不良を解決するための手段として、感光性オーバーコート樹脂を塗布し、ハーフトーンマスクを用いて露光、現像を行い、オーバーコート上に凹部を形成した後、ＩＴＯを成膜し、オーバーコートと同様にフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、透明導電膜をエッチングすることで、その凹部内に透明導電膜を形成するという技術が提案されている。（特許文献１）
しかしながら、上記方法では、感光性オーバーコートのパターン加工、及び、透明導電膜のパターン加工のフォトリソ加工を２回実施する必要があり、コストアップや生産リードタイムが長くなるといった問題がある。さらに、感光性オーバーコートに形成した凹部パターンと透明導電膜パターンを完全に重ね合わせることが難しく、段差を完全に解消することができないといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
オーバーコート層と、透明導電膜との段差に起因する液晶表示不良を抑制した液晶表示装置用カラーフィルタ基板およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
１．透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程
（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程
（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
（４）オーバーコート層上にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソ法によりレジスト膜パターンを形成する工程
（５）レジスト膜パターンが形成された基板をプラズマアッシングして、オーバーコート層上に凹部を形成する工程
（６）凹部が形成されたプラズマアッシング後の基板上に透明導電膜を成膜する工程
（７）レジスト膜パターンを除去して、オーバーコート層の凹部のみに透明導電膜を形成する工程
２．前記プラズマアッシングを、減圧下で行うことを特徴とする１項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
３．前記プラズマアッシングと、前記透明導電膜の成膜が、同一装置内で行われることを特徴とする１または２項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
４．１〜３項のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、透明導電膜とオーバーコート層の段差が50nm以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、オーバーコート層上に凹部を形成し、凹部内にパターンがずれることなく透明導電膜パターンを形成し、オーバーコート層と透明導電膜の表面が略同一平面となり、段差の無いカラーフィルタを形成し、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的な透明導電膜パターン付き液晶カラーフィルタの断面を表す図である。
【図２】本発明の実施形態を表す加工フロー図である。
【図３】本発明の比較例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明のカラーフィルタは、樹脂ブラックマトリクス上に積層されたオーバーコート層と、オーバーコート層に形成された凹部内に、透明導電膜が形成された構造をもつカラーフィルタである。
【００１６】
本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではないが、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダガラス、無アルカリガラスなどの無機ガラス類が好適である。この他に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック板や、ロール状に巻き上げられたフィルムなどを使用することもできる。特に、機械的強度が優れる点から、ガラスを選択することが好ましい。
【００１７】
樹脂ブラックマトリクス用遮光剤としては、カーボンブラック、チタン酸窒化物、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の顔料の混合物などを用いることができる。この中でも、カーボンブラック、チタン酸窒化物は遮光性が優れており、特に好ましい。また、色度調整等のために、遮光剤に他の顔料を混合させて無彩色にするのが好ましい。
ブラックマトリクス用の樹脂がポリイミドの場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒などが好適に使用される。
【００１８】
遮光剤や、遮光剤に対して他の顔料などを分散させる方法としては、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤などを混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に特に限定されない。また、遮光剤の分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上のために種々の添加剤が加えられていてもよい。
【００１９】
樹脂ブラックマトリクスを形成する方法としては、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常５０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００２０】
黒色ペースト被膜は感光性または非感光性の樹脂を用いたペーストを使用し、上記手法により形成される。樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３５０℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、透明基板上に樹脂ブラックマトリクスが形成される。
【００２１】
樹脂ブラックマトリクスの膜厚は、好ましくは０．５〜２．０μｍ、より好ましくは０．７〜１．５μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合は遮光性が不十分になることから好ましくない。
樹脂ブラックマトリックス間には開口部が設けられるが、必要に応じて、この開口部を少なくとも被覆するように３原色のそれぞれの着色層が複数配列させることができる。すなわち、１つの開口部は３原色のいずれか１つの着色層により被覆され、各色の着色層が複数配列される。
【００２２】
カラーフィルタを構成する着色層は、少なくとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法によりカラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が選択され、減色法によりカラー表示を行う場合は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色が選択される。一般には、これらの３原色を含んだ要素を１単位としてカラー表示の絵素とすることができる。着色層には、着色剤により着色された樹脂が用いられる。
【００２３】
着色層に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散材、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適に用いられる。
【００２４】
着色層に用いられる樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色することが好ましい。感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂等のタイプがあり、特にエチレン不飽和結合を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に用いられる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマー等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、透明導電膜の成膜工程や、ＬＣＤの製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、ＬＣＤの製造工程で使用される有機溶媒への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。ここで、好ましいポリイミド系樹脂としては、上記した樹脂ブラックマトリクスの材料として好ましく用いられるポリイミド樹脂を挙げることができる。
【００２５】
着色層を形成する方法としては、樹脂ブラックマトリクスを形成した基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。着色剤を分散又は溶解させ着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミル等の分散機中で分散させる方法等があるが、この方法に特に限定されない。
着色ペーストを塗布する方法としては、黒色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００２６】
このようにして得られた着色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、ブラックマトリクスを形成した基板上にパターニングされた着色層が形成される。
【００２７】
３原色の膜厚は、０．２〜２．５μｍとなるように形成するのが好ましく、０．５〜２．０μｍとなるように形成するのがより好ましい。この膜厚が２．５μｍよりも厚い場合は、表面段差が大きくなりすぎることから好ましくない。
【００２８】
オーバーコートは、透明樹脂材料を硬化させることで形成される。透明樹脂材料の材質は特に限定されないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ゼラチンなどが好ましく用いられるが、透明性導電膜の成膜工程やＬＣＤの製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、カラーフィルタの製造装置で使用される有機溶剤への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましい。
【００２９】
透明樹脂材料を塗布する方法としては、黒色ペースト、着色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられる。
本発明においては、前記透明樹脂材料を焼成することによって硬化させることでオーバーコートを形成する。焼成工程は、使用する透明樹脂材料の種類および塗布量により異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが好ましい。
【００３０】
オーバーコートの膜厚は特に限定されないが、０．０５〜３．０μｍが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５μｍである。また、本発明の特徴から、フォトリソグラフィー法でのパターニングの必要がないため、光硬化系樹脂、ならびに、熱硬化系樹脂のどちらも使用可能であるが、露光工程を省略できるため、熱硬化系樹脂を用いることが好ましい。
本発明においては、オーバーコートを形成した後、アッシングによって凹パターンを形成する。凹パターンの形成方法は、オーバーコート層上にポジ型フォトレジストを塗布し、露光、現像を行い、凹パターンを形成する。その後、プラズマアッシングにより、フォトレジストに覆われていない部分のオーバーコートを灰化除去する。フォトレジストの膜厚は、１．０μｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは２．０μｍ〜３．０μｍである。膜厚が薄いと、アッシングの際にレジストも完全に灰化し、パターンが形成できない。厚いとパターン形成のバラツキが悪くなる。
【００３１】
プラズマアッシングは、プラズマを発生した状態で、酸素等のガスを導入し、オーバーコートと反応させ、アッシングする。本発明ではプラズマ発生の雰囲気は減圧下、または、大気圧下のどちらでもよく、特に限定されない。減圧下のプラズマアッシングの方が、アッシングレート高いため、減圧プラズマアッシングがより好ましい。また、プラズマアッシング後に同一の真空装置内でスパッタによる透明導電膜成膜が可能であり、減圧下でのプラズマアッシングの方がより好ましい。プラズマアッシングによる凹部の深さは、透明導電膜の膜厚と同等にすることが好ましい。
【００３２】
透明導電膜は、オーバーコート表面に凹部を形成した後、形成される。透明導電膜の材料としては特に限定されないが、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズの混合物（以下、ＩＴＯと称する）、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、白金などの単体もしくは混合物、もしくは積層体を用いることが好ましく、透明性に優れた材料が好ましいことから、ＩＴＯが特に好ましい。
【００３３】
透明導電膜の成膜方法に特に制限はなく、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＥＢ法などが好適に用いられるが、同一真空装置内で、プラズマアッシングと、ＩＴＯ成膜が同時に行うことが可能となり、工程数が削減できるという点で、スパッタ装置を用いることが好ましい。透明導電膜の膜厚は、１０〜５００nmとすることが好ましく、５０〜１５０nmがより好ましい。
【００３４】
フォトレジスト層の除去方法に時に制限はなく、メチルセロソルブアセテートなどの溶剤、または、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の有機アルカリなどの水溶液等の剥離液を用いる。
フォトレジスト層を除去することで、オーバーコート層表面と、透明導電膜部の段差が、５０nm以下の平坦なカラーフィルタが得られる。
【００３５】
段差は５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは２５nm以下である。段差は、ラビング時にラビングロールの乱れを生じさせる原因となり、段差が広い程、乱れが大きくなり、ラビングムラとなる。段差が５０ｎｍを越えるとラビングムラが光漏れとなり、液晶表示装置のコントラストを低下させ、表示品位が悪くなるという問題が生じる。
【００３６】
ここで、オーバーコート層表面と透明導電膜部の段差とは、オーバーコート層と透明導電膜部の境界部における高さの差をいう。
【００３７】
以上のようにして得られたカラーフィルタは配向膜を形成後にラビング処理を施され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子、走査線、信号線、透明電極からなる駆動素子基板に配向膜を形成後にラビング処理を施した対向基板と対向させて、シール剤によって貼り合わされ、一対の透明基板が得られる。この一対の透明基板のシール部の一部に設けられた液晶注入口から液晶を注入した後、注入口を封止する。次に偏光板を基板の外側に貼り付け、ＩＣドライバ等を実装することにより、ＬＣＤが得られる。
【実施例】
【００３８】
以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効力は何ら制限されるものではない。
【００３９】
（段差の測定方法）
段差は、株式会社小坂研究所製の高精度・全自動微細形状測定器 ＥＴ−５０００にて測定する。段差を測定する位置は、カラーフィルタ基板内９画面内において各画面内中央部に形成された任意の画素内の段差である。このようにして測定された９個の段差の平均を、本発明における段差とする。
【００４０】
実施例１
カーボンブラックからなる黒色顔料、ポリアミック酸、溶剤を撹拌混合して得られた非感光性黒色ペーストを、ガラス基板（コーニング製、Ｅａｇｌｅ（登録商標）２０００）にカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートで１３５℃、１０分間乾燥して、黒色の樹脂塗膜を形成した。ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、超高圧水銀灯を用いて１２０ｍＪ／ｃｍ２紫外線照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離し、ホットプレートで２９０℃、１０分間加熱することでイミド化させ、膜厚１．２５μｍのブラックマトリクスを形成した。
【００４１】
ブラックマトリクスを形成した基板を水洗後、青顔料、ポリアミック酸、溶剤を撹拌混合して得られた非感光性青色ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートで１２０℃、１０分乾燥して、青色の樹脂塗膜を形成した。この後、ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、1.6μmのレジスト膜を形成した。そこに、超高圧水銀灯を用いて１２０ｍｊ／ｃｍ２紫外線照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離し、ホットプレートで２８０℃、１０分加熱することでイミド化させ、膜厚１．５μｍの青色着色パターンを形成した。
【００４２】
ブラックマトリックス、青色着色パターンを形成した基板を水洗後、同様にして、赤色ペーストを塗布、パターン加工し、膜厚１．５μｍの赤色着色パターンを形成した。
ブラックマトリックス、青、赤の着色パターンを形成した基板をさらに水洗後、同様にして緑色ペーストを塗布、パターン加工し、膜厚１．５μｍの緑色着色パターンを形成した。
ブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターンを形成した基板を水洗後、エポキシ系樹脂溶液をカーテンフローコータで基板全面に塗布し、基板温度が８０℃となるように加熱しながら６０秒真空乾燥を施した後、ホットプレートで２８０℃、１０分加熱焼成することでエポキシ系樹脂を硬化させ、膜厚１．５μｍのオーバーコート層を形成した。
【００４３】
上記で作成したカラーフィルタ基板上に、ポジ型フォトレジストを塗布し、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、２．０μmのレジスト膜を形成した。そこに、同様にマスクパターンを用いて露光、現像を行い、レジストパターンを形成した。
【００４４】
上記の基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、0.6Paの真空下において、Alをターゲットとしたカソード上にて、酸素濃度1.4%雰囲気で、プラズマを発生させ、成膜室内でキャリアを120sec停止させた状態で、減圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、140nmの凹部が得られた。
【００４５】
上記で得られた条件にて、カラーフィルタ基板を作成し、アッシングを行った後、成膜室の隣に、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００４６】
ＩＴＯ成膜を行った基板を真空室から払い出した後、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストの剥離を行った。レジスト剥離後、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となり、所望の特性が得られた。
【００４７】
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、平均１０nmであった。
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れは確認されず、コントラスト比４００：１と高いコントラスト比の液晶表示装置が得られた。
【００４８】
実施例２
実施例１と同様条件にてブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターン、オーバーコート層、レジストパターンを形成した基板を作成した。この基板を常圧プラズマ装置上で、プラズマを発生させた状態にて、30min停止させた状態で、常圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、90nmの凹部が得られた。
上記で凹部を形成したカラーフィルタ基板上に、実施例１と同様の方法で、140nmのITO
を成膜し、成膜後、フォトレジストの剥離を行った。
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、平均50nmであった。
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れは確認されず、コントラスト比３５０：１と高いコントラスト比の液晶表示装置が得られた。
【００４９】
実施例３
実施例１と同様条件にてブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターン、オーバーコート層、レジストパターンを形成した基板を作成した。この基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、0.6Paの真空下において、Alをターゲットとしたカソード上にて、酸素濃度1.4%雰囲気で、プラズマを発生させ、成膜室内でキャリアを60sec停止させた状態で、減圧プラズマアッシングを行った。アッシング後のカラーフィルタ基板を取り出し、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストを剥離した。レジストを除去した後、オーバーコート表面に形成された凹部の段差を触針式段差測定装置にて測定した結果、70nmの凹部が得られた。
上記で得られた条件にて、カラーフィルタ基板を作成し、アッシングを行った後、成膜室の隣に、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００５０】
ＩＴＯ成膜を行った基板を真空室から払い出した後、メチルセルソルブアセテートにて、フォトレジストの剥離を行った。レジスト剥離後、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となり、所望の特性が得られた。
【００５１】
上記で作成されたカラーフィルタ基板を、触針式段差測定装置にて、ＩＴＯ膜とオーバーコート層表面の段差を測定した結果、70nmであった。
【００５２】
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる軽微な光漏れが観察された。光漏れに影響でコントラスト比３００：１と若干のコントラスト低下が確認された。
【００５３】
比較例１
実施例１と同様にブラックマトリクス、赤色、緑色、青色着色パターンを形成した基板を作成し、ネガ型感光性オーバーコート樹脂を塗布し、ハーフトーン型マスクを用いて、マスク露光を行い、0.2%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像し、オーバーコート上に深さ140nmの凹部を形成した。
上記の基板を搬送用キャリアにセットさせた後、DCマグネトロンスパッタ装置内に搬入し、ＩＴＯをターゲットとしたカソード部にて、同じく酸素濃度1.4%雰囲気で、0.6Paの真空下にて、140nmのＩＴＯ成膜を行った。成膜されたＩＴＯは、非晶質であった。
【００５４】
上記にて、ITOを成膜したカラーフィルタ上に、ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺ ＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、膜厚1.6μmのレジスト膜を得た。超高圧水銀灯を用いて１２０ｍｊ／ｃｍ２紫外線照射して凹部形成部以外をマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、凹部以外の部分のレジストを除去した。
【００５５】
上記レジスト塗布後の基板を、5%蓚酸溶液にてエッチングし、レジスト除去部のITOを除去した後、超高圧水銀灯を用いて300ｍｊ／ｃｍ２の紫外線を照射して全面露光した後、5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いてレジストを剥離した。
【００５６】
レジスト剥離した基板に、大気下で２４０℃、40minのアニール処理を行った。アニールをすることで、ＩＴＯは晶質となった。
【００５７】
上記で得られたカラーフィルタにて、触針式段差測定装置を用いて、オーバーコート層とITO部の段差を確認したところ、図３に示すとおり、ITOのパターンが凹部からずれて形成されていた。ずれ部の段差を測定したところ、140nmであった。
【００５８】
上記で作成されたカラーフィルタに、ポリイミド系配向膜を印刷し、180℃で一定時間焼成し、膜厚50nmの配向膜を形成した。この配向膜表面をラビング処理した。この基板を用いてLCDを作成し、表示品位を確認した結果、透明導電膜パターンとオーバーコート膜の段差に起因したラビングムラによる光漏れが観察された。また光漏れによる影響で、コントラスト比が１００：１と大幅に低下した。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、液晶テレビ、液晶モニタ、携帯端末等の用途に幅広く利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１：ブラックマトリクス
２：着色層
３：オーバーコート層
４：透明導電膜パターン
５：レジストパターン
６：凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程
（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程
（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
（４）オーバーコート層上にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソ法によりレジスト膜パターンを形成する工程
（５）レジスト膜パターンが形成された基板をプラズマアッシングして、オーバーコート層上に凹部を形成する工程
（６）凹部が形成されたプラズマアッシング後の基板上に透明導電膜を成膜する工程
（７）レジスト膜パターンを除去して、オーバーコート層の凹部のみに透明導電膜を形成する工程
【請求項２】
前記プラズマアッシングを、減圧下で行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマアッシングと、前記透明導電膜の成膜が、同一装置内で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、透明導電膜とオーバーコート層の段差が５０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１】
透明基板上に、ブラックマトリクス、着色画素、これらを被覆するオーバーコート層、およびオーバーコート層上にパターン形成された透明導電膜、とを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、以下の工程を順次行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
（１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程
（２）ブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素を形成する工程
（３）透明基板上のブラックマトリクスの開口部に赤、緑、青の各画素が形成された基板上にオーバーコート層を形成する工程
（４）オーバーコート層上にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソ法によりレジスト膜パターンを形成する工程
（５）レジスト膜パターンが形成された基板をプラズマアッシングして、オーバーコート層上に凹部を形成する工程
（６）凹部が形成されたプラズマアッシング後の基板上に透明導電膜を成膜する工程
（７）レジスト膜パターンを除去して、オーバーコート層の凹部のみに透明導電膜を形成する工程
【請求項２】
前記プラズマアッシングを、減圧下で行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマアッシングと、前記透明導電膜の成膜が、同一装置内で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、透明導電膜とオーバーコート層の段差が５０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２３０３８（Ｐ２０１２−１２３０３８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１３４２（Ｐ２０１０−２７１３４２）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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