JP2002333516A

JP2002333516A - 透明基板および透明基板の製造方法

Info

Publication number: JP2002333516A
Application number: JP2001138475A
Authority: JP
Inventors: Toru Okamoto; 徹岡本; Masanori Okamura; 昌紀岡村; Yasushi Kobayashi; 裕史小林; Masayuki Ogawa; 正幸小川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】透明導電膜のパターン加工工程における断線・
剥離のない信頼性の高い透明基板とその製造方法を提供
する。【解決手段】少なくとも有機高分子薄膜層を形成した透
明基板において、前記有機高分子薄膜層表面の水の接触
角が５０゜以下であり、かつ、表面の中心線平均粗さＲ
ａが０．１ｎｍ〜５．０ｎｍである事を特徴とする透明
基板および透明基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に用いられるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタの製造工程は、ガラス等
の透明基板上に真空成膜法等を用いてクロムを成膜した
後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置して
露光、現像、クロムエッチング、フォトレジスト剥離を
行い、パターン状のブラック遮光層を形成する。特に最
近では地球環境への影響を考慮して、有害なクロムを使
用せず、遮光性樹脂をブラック遮光層として使用する樹
脂ブラックマトリックス（ＢＭ）が開発・生産されてい
る。また、ブラック遮光層を設けず、着色層を重ねて遮
光層を形成するタイプのカラーフィルタも開発・生産さ
れている。次にブラック遮光層の上から、１色目の着色
用感材を塗布した後、フォトマスクを配置して露光し、
その後現像を行い、１色目のカラーパターンを形成し、
同様にして２色目以降のカラーパターンを形成する。最
後に液晶駆動用の電極として用いられる透明導電膜層を
カラーパターン上に形成する工程を経てカラーフィルタ
が完成する。このとき、カラーパターンと透明導電膜層
の間に、画素の保護やカラーパターンの平坦化を目的と
して、有機高分子材料からなるオーバーコート層を形成
する場合もある。ところで前記透明導電膜層には高い光
線透過率と低い抵抗値が必要とされており、これらの点
から好適な材料として、酸化スズを添加した酸化インジ
ウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が広く使用されてい
る。このＩＴＯ膜の形成方法としては、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの方法が
知られているが、いずれも減圧雰囲気下で基板を加熱す
ることが必要であり、特に最近では比較的低温で高い光
線透過率と低い抵抗値が得られるスパッタリング法によ
ることが多い。ＩＴＯ膜の膜厚は、抵抗値の点からはよ
り厚いことが好ましいが、膜厚が厚くなるにつれ透明性
が悪化し、カラーフィルタの透過率が低下する欠点があ
る。そのため、ＩＴＯ膜の膜厚としては０．１μm〜
０．４μm程度の厚みが一般的に採用されている。

【０００３】ところで、カラー液晶表示方式には各種の
方式があるが、大きくはＴＦＴ方式とＳＴＮ方式の２つ
があり、その方式の違いによってカラーフィルタの要求
特性も異なる。特にＳＴＮ向けのカラーフィルタの要求
特性としては、着色層の段差を小さくする事が必要であ
り、そのためオーバーコート層を形成して段差を小さく
することが一般的である。また、オーバーコート層上に
形成するＩＴＯ膜のエッチング加工性が良好である事も
ＳＴＮ向けカラーフィルタの要求特性である。これは、
ＳＴＮ方式においては、カラーフィルタ上に形成された
ＩＴＯ膜は、液晶を駆動するための走査電極として用い
られるため、パターンニングされている必要があるから
である。一般に電極パターンを形成する方法として、カ
ラーフィルタ全面に形成されたＩＴＯ膜上にフォトレジ
ストを塗布し、フォトマスクを配置して露光、現像、エ
ッチング、フォトレジスト剥離を経て所定のパターンを
形成するフォトリソグラフィー法が採用される。

【０００４】しかしながら、ＩＴＯ膜のエッチング加工
工程において、ＩＴＯ膜が部分的に過剰にサイドエッチ
される事によるパターンの断線や、あるいは、オーバー
コート層とＩＴＯ膜界面にエッチング液が浸食すること
によるパターンの剥離が発生し、カラー液晶表示装置の
駆動特性および表示特性に重大な影響を及ぼす危険性が
ある。

【０００５】前記問題を解決するために、例えば、
（１）特開昭６２−１５３８２６号公報および特開昭６
３−４４６２７号公報に開示されているような、ＩＴＯ
膜とカラーフィルタとの間にＳｉＯ₂等の無機中間膜を
形成し、密着性を向上させる事でエッチング加工性を改
善する方法が提案され、現在ではＳＴＮ向けカラーフィ
ルタとして、オーバーコート形成後にＳｉＯ₂等の無機
中間膜を形成後、ＩＴＯ膜を形成するプロセスが広く一
般的に用いられている。また、例えば、（２）特開平３
−６５９０２号公報に開示されている、ＩＴＯ膜を圧縮
応力を示す膜と引っ張り応力を示す膜の積層膜とするこ
とで、みかけの応力を小さくし、エッチング加工性を改
善する方法等も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
のＳｉＯ₂等の無機中間膜を形成する等の方法は、膜形
成用の減圧設備が必要であり、コスト、歩留まり、生産
性、メンテナンス性等の問題から省略する事が強く望ま
れている。また、（２）のＩＴＯ膜を積層膜とする方法
は、１台の装置で実施しようとすると、１層目を形成後
に条件変更して２層目を形成する必要があるので著しく
生産性を損なうという問題点がある。

【０００７】本発明は、前記従来技術の問題点をふまえ
てなされたものであり、その目的は、オーバーコート層
表面を改質しＩＴＯ膜の密着性を向上させることで、Ｉ
ＴＯ膜のエッチング加工工程で発生する、ＩＴＯ電極パ
ターンの断線・剥離の発生を改善し、カラー液晶表示装
置の信頼性を向上するとともに、信頼性の高いカラーフ
ィルタとその製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らが前記パター
ンの断線・剥離の原因を追求した結果、透明導電膜と有
機高分子材料よりなるオーバーコート層の密着性が低い
事に起因するという結論に達した。さらにオーバーコー
ト層の表面性状が適切な状態にある事により透明導電膜
の密着性が改善され、無機中間膜を介することなく十分
なエッチング加工性を得られることを見出した。また、
透明導電膜のグレインが適切なサイズである事により、
透明導電膜の密着性がより改善され、エッチング加工性
が飛躍的に改善される事を見出した。

【０００９】すなわち、本発明における透明基板は以下
の構成を取る。（１）少なくとも有機高分子薄膜層を形成した透明基板
において、前記有機高分子薄膜層表面の水の接触角が５
０゜以下であり、かつ、表面の中心線平均粗さＲａが
０．１ｎｍ〜５．０ｎｍであることを特徴とする透明基
板。（２）前記透明基板が少なくとも着色層を有し、前記有
機高分子薄膜層が前記着色層を保護するオーバーコート
層である事を特徴とする（１）に記載の透明基板。（３）前記有機高分子薄膜層が、ポリイミド樹脂、オル
ガノシランを縮重合して得られるシリコーン樹脂、オル
ガノシランとイミド基を有する化合物とを縮重合して得
られるイミド変形シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポ
キシ樹脂から選ばれた少なくともいずれか一種、もしく
はこれらの混合物より形成されることを特徴とする請求
項（１）または（２）のいずれかに記載の透明基板。（４）少なくとも有機高分子薄膜層を形成した透明基板
において前記有機高分子薄膜層が、大気圧下でプラズマ
に曝されたものであることを特徴とする（１）〜（３）
のいずれかに記載の透明基板。（５）前記有機高分子薄膜層上に形成する透明導電膜の
グレインサイズが１．０μm以下である事を特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の透明基板。（６）前記透明導電膜が、形成後に１８０〜２８０℃の
温度でアニール処理されたものであることを特徴とする
（１）〜（５）のいずれかに記載の透明基板。（７）前記透明導電膜が形成後、エッチング加工により
パターン化されたものであることを特徴とする（１）〜
（６）のいずれかに記載の透明基板。（８）前記透明導電膜が酸化インジウムと酸化スズの化
合物であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか
に記載の透明基板。（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の透明基板より
形成されるカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造
方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも有機高分子
薄膜層を形成した透明基板において、前記有機高分子薄
膜層表面の水の接触角が５０゜以下であり、かつ、表面
の中心線平均粗さＲａが０．１ｎｍ〜５．０ｎｍである
事を第１の特徴とする透明基板である。また、前記有機
高分子薄膜層上に形成する透明導電膜のグレインサイズ
が１．０μm以下である事を第２の特徴とする透明基板
である。本発明の実施の形態を下記する。

【００１１】本発明における有機高分子薄膜層は、透明
基板上に形成されれば特に限定されないが、例えばカラ
ーフィルタを構成するブラックマトリックス層、着色
層、オーバーコート層、また、カラーフィルタ上に形成
する配向膜、シール材として好適に用いられ、中でも、
着色層の保護や段差を小さくするためのオーバーコート
層としてより好適である。

【００１２】本発明で使用する基板は透明であれば特に
限定されず、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、ソーダガラス、無アル
カリガラス、低アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石
英ガラスなどが多く用いられる。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
脂などからなるプラスチック板あるいは透明フィルムも
使用できる。あるいは上記基板にＳｉＯ₂、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ｃｒ等の無機膜をコーティングしたタイプの
ものも用いられる。また、一色以上のカラーパターンの
形成されたカラーフィルタなどに使用される場合、ガラ
スまたはプラスチックあるいは透明フィルムの上にカラ
ーフィルタの要求特性を満足させる種々のプラスチック
系および無機系の薄膜がパターン化され積層複合された
ものが使用される。

【００１３】ブラックマトリックス層としては特に限定
されないが、クロムやクロムと酸化クロムや窒化クロム
の多層膜などからなる無機系の材料や、アクリル樹脂、
ポリイミド樹脂などにカーボン、チタン、酸化チタン、
等からなる黒色顔料を分散した有機系の材料が用いられ
る。無機系、有機系とも本発明において好適に用いられ
るが、成膜に複雑な真空系を要する無機系に比べ製造コ
ストの面で有利であり、地球環境への影響も少ない有機
系を用いる方が好ましい。あるいは、着色層を重ね合わ
せてブラックマトリックス層を形成する場合もある。ブ
ラックマトリックス層の厚みは、特に限定されないが無
機系で０．１〜０．３μｍ、有機系で０．５〜２μｍの
ものが多く用いられる。ブラックマトリックス層は特に
限定されないが、フォトリソグラフィ法、インクジェッ
ト法、印刷法等の方法により所定のパターンを形成す
る。

【００１４】着色層としては特に限定されないが、顔料
を樹脂に分散したものなどが用いられる。樹脂としては
１８０℃以上のアニール処理でも軟化、分解、着色を生
じない材料を用いることができ、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニールアルコ
ール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド
イミド樹脂、ポリイミド樹脂およびこれらの混合物が好
ましく用いられる。これらの中でも耐熱性に優れている
ポリイミド樹脂がより好ましい。着色層の厚みは、特に
限定されないが、一般に０．１μm〜５μmの範囲のもの
が用いられる。

【００１５】オーバーコート層は耐薬品性に優れている
事が好ましく、特に限定されないが、ポリイミド樹脂、
オルガノシランを縮重合して得られるシリコーン樹脂、
オルガノシランとイミド基を有する化合物とを縮重合し
て得られるイミド変形シリコーン樹脂、アクリル樹脂、
エポキシ樹脂などが好適に用いられる。オーバーコート
層の厚みは特に限定されないが、一般に５μm以下の範
囲のものが用いられる。

【００１６】本発明においては、有機高分子薄膜層表面
の水の接触角は５０゜以下である。例えば有機高分子薄
膜層がオーバーコート層として用いられる場合、表面の
水の接触角が大きいと、透明導電膜との密着性が低下
し、その結果エッチング加工性が悪化する。そのため、
オーバーコート層表面の水の接触角は、好ましくは５０
゜以下であり、より好ましくは４０゜以下であり、さら
に好ましくは２０゜以下である。水の接触角が５０゜を
超えていると、透明導電膜層のパターンの断線・剥離が
発生する。

【００１７】なお、この時の水の接触角の定義は、図１
に示す様に、基板２に形成した有機高分子薄膜３の表面
に水４をのせ、それが広がらずに液滴となって平衡状態
にある場合のなす角１である。この時、水４，有機高分
子薄膜３、大気５の角界面で働く力は、Ｙｏｕｎｇによ
って導かれた式（１）の関係式で釣り合っている。

【００１８】γ_SV−γ_SL＝γ_LVｃｏｓθ ・・・（１）ここで、 γ_SV：有機高分子薄膜表面のエネルギー６ γ_SL：有機高分子薄膜／水界面のエネルギー７ γ_LV：水表面のエネルギー８ θ ：なす角１である。

【００１９】本発明における有機高分子薄膜層表面の中
心線平均粗さＲａは０．１ｎｍ〜５．０ｎｍの範囲であ
る。例えば、前記有機高分子薄膜層がオーバーコート層
である場合、表面に微細な凹凸が形成されていると、オ
ーバーコート層と透明導電膜層の接触面積が増大し、か
つ、透明導電膜のアンカー効果による剪断応力の抑制効
果も働いて、オーバーコート層と透明導電膜の密着性が
向上する。その結果、透明導電膜のエッチング加工性も
向上する。しかしながら凹凸が大きくなりすぎると、そ
こを核として透明導電膜の結晶化が進行しグレインサイ
ズの大きな膜となり、パターンの断線・剥離が発生す
る。あわせて、凹凸部分に透明導電膜の残留応力の局所
集中も発生し、膜自身のクラックが発生する。そのた
め、表面の微細凹凸は適当である事が重要であり、中心
線平均粗さＲａでは０．１ｎｍ〜５．０ｎｍの範囲が良
好なエッチング加工性を得られるために好ましく、より
好ましくは０．３〜３．５ｎｍの範囲である。この範囲
外になるとエッチング加工時にパターンの断線・剥離が
発生する。

【００２０】なお、図２に示すように、通常、オーバー
コート層９の表面１０はある程度うねりがあり、Ｒａを
測定するときに測定長さ１１を大きくするとそのうねり
がＲａとして測定される。もちろん、エッチング加工性
の面からは、このうねりが含まれたＲａを小さくする事
が好ましい。しかしながら、本発明ではそのうねり表面
に形成される微細な凹凸が、エッチング加工性にはさら
に重要である。そこで、この時のＲａの測定方法は測定
長さ９を０．５μm以下で測定するものとする。また、
中心線平均粗さＲａはＡＮＳＩＢ４６．１−１９８５
で定義されており、次に示す式（２）で計算される。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで Ra：中心線平均粗さＬ：測定長さ９ｙ：中心線から粗さ曲線までの距離である。

【００２３】オーバーコート層表面の水の接触角および
表面の中心線平均粗さについて前記したが、オーバーコ
ート層形成後の水の接触角は通常６０゜以上であり、ま
た、中心線平均粗さＲａはオーバーコート層の材質や塗
布条件・乾燥条件により変わってくる。そこで、本発明
においては、化学的・機械的ななんらかの手段により、
オーバーコート層及びカラーフィルタ層に致命的ダメー
ジを与えない様に、オーバーコート層表面を改質するこ
とが好ましい。その手段としては特に限定されないが、
例えば以下の方法が考えられる。減圧下において基板表
面をプラズマに曝す減圧プラズマ処理。また、減圧下に
おいて基板表面に高周波電力を印加する事でオーバーコ
ート表面を改質するＲＦ処理。あるいは大気圧下におい
ては、基板表面を大気圧下でプラズマに曝す大気圧プラ
ズマ処理。紫外線のエネルギーを利用して有機物の化学
結合を切断し、オゾンによる有機物の除去作用で表面を
改質するＵＶオゾン処理。機械的な方法としては、樹脂
や繊維等で表面をスクラブする研磨処理。この中でも、
カラーフィルタにダメージを与えずムラのない均一な処
理が行える品質面、簡単にインライン装置に組み込め高
速処理が可能な生産性、真空装置等を必要としない経済
性及び設備のメンテナンス性、等の観点から大気圧プラ
ズマ処理が好ましい。

【００２４】前記オーバーコート表面の処理時の温度は
特に限定されないが、３００℃以下が好ましく、より好
ましくは２５０℃以下である。これを超えるとカラーフ
ィルタにダメージを与えたり、カラーフィルタ基板の反
りが発生する。

【００２５】前記オーバーコート表面の処理を、大気圧
プラズマ装置を用いて実施する場合の処理方法として
は、特に限定されないが、供給された気体に直流の高電
圧もしくは高周波電圧を印可してプラズマを発生させ、
そのプラズマにより励起された気体を被処理物自体もし
くはその表面に曝す方法が好適に使用できる。供給する
気体は不活性ガスもしくは不活性ガスと反応ガスの混合
気体を用いることが放電を安定させるために好ましい。
不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、ク
リプトンなどを使用することができるが、放電の安定性
や経済性を考慮するとヘリウムもしくはアルゴンを使用
することが最も好ましい。また反応ガスは、酸素、空
気、ＣＯ₂、Ｎ₂Ｏなどの酸化性のガスを任意に用いるこ
とが可能である。

【００２６】基板の大気圧プラズマへの曝露方法として
は特に限定されないが、基板を直接プラズマ内へと搬送
してプラズマ処理を実施する直接方式、プラズマ発生部
にて生成された活性種を、プラズマに曝されない位置に
配置された基板へとガスなどで導き処理を行う間接方式
等があり、いずれの方法も好適に採用することができ
る。しかしながら前者の直接方式においては基板表面に
突起や凹凸が存在した場合や、たとえばブラックマトリ
ックス層をクロムで作成した場合のように基板内部もし
くは表層に金属が存在した場合、部分的に強いプラズマ
が発生し、その結果処理範囲にバラツキが発生したり、
基板表面に放電痕などの電気的なダメージを発生するお
それがある。そのため直接方式を採用する場合放電状
態、処理基板によって、印加電力、導入ガス、電極構
造、電極−基板間距離などのプラズマ生成条件を最適化
することが好ましく、さらには被処理基板の表面の凹
凸、突起等を可能な限り無くすため、突起部を研磨した
り、取り除いたりすることが好ましい。もちろんオーバ
ーコートによって可能な限り処理表面の平坦性を向上す
ることも、局所的なプラズマダメージを防止するために
は好ましい。

【００２７】一方後者の間接方式でプラズマ処理を実施
する場合、基板とプラズマ間の距離が重要になる。プラ
ズマにより生成された活性種には寿命が存在するため、
基板とプラズマとの距離が離れすぎると処理能力が著し
く低下する。そのため基板とプラズマとの距離関係には
ある制約が生じ、特に限定されないが好ましくはプラズ
マと基板間の距離は３０ｍｍ以内であり、より好ましく
は１０ｍｍ以内である。

【００２８】透明導電膜の成膜方法は特に限定されない
が、カラーフィルタにダメージを与えないような２５０
℃以下の温度で成膜しても抵抗値が低く、透明性の高い
膜が得られる点で、スパッタリング法によることが好ま
しい。その中でも高い成膜レートが得られるＤＣマグネ
トロンスパッタリング法がさらに好ましい。

【００２９】成膜装置の形式としては、バッチ式、イン
ライン式、枚葉式などの様々な形式のものがあるが、従
来技術においては、ＳＴＮ用カラーフィルタの透明導電
膜はオーバーコート層と透明導電膜との間にＳｉＯ₂等
の無機中間膜を形成するために、バッチ式あるいは枚葉
式のもので形成するのが一般的であった。しかしながら
本発明においては無機中間膜が必須ではないため、いず
れの形式の成膜装置も用いることが可能であり、特に限
定されないが生産性に優れている点でインライン式が好
ましい。インライン式の場合成膜ゾーンの前に処理装置
を設ける事で生産性を損なうことなくオーバーコート層
表面の改質を行うことができ、また、成膜ゾーンの後に
熱処理室を設けることで生産性を損なうことなくアニー
ル処理を行うことができる。

【００３０】本発明で使用される透明導電膜としては、
特に限定されないが、酸化スズ、酸化インジウム、酸化
ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化スズを
添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）などがあるが、中で
もＩＴＯが高透明性および低抵抗の点で好ましい。ＩＴ
Ｏにおける酸化スズの添加量は特に限定されないが重量
で５〜１５％の範囲が抵抗値を小さくするためには好ま
しく、８〜１２％がさらに好ましい。スパッタリングを
行う場合のスパッタリングターゲットとしては、特に限
定されないがＩＴＯ焼結体ターゲットやインジウム−ス
ズ合金ターゲットを用いることができる。

【００３１】透明導電膜のグレインサイズは小さい方が
エッチング加工性が向上する。透明導電膜の結晶化が進
行しグレインサイズが１．０μmより大きくなると、膜
中の残留応力が増大し、オーバーコートと透明導電膜の
密着性が低下するためである。そのため、本発明におけ
る透明導電膜のグレインサイズは、好ましくは１．０μ
m以下であり、より好ましくは０．４μm以下であり、さ
らに好ましくは０．２μm以下である。グレインサイズ
が１．０μmを超えるとパターンの断線・剥離が発生す
る恐れがある。

【００３２】なお、本発明におけるグレインの定義は、
透明導電膜層の単結晶部分であり、グレインサイズの定
義は単結晶部分の面積である。前記グレインサイズは、
例えば走査型電子顕微鏡による透明導電膜表面の結晶構
造を観察する事により知ることができる。グレインとグ
レインの間には粒界があり、１つ１つのグレインを見分
けることができる。

【００３３】成膜温度は特に限定されないが、２００℃
以下の範囲が残留応力を小さくできる点で好ましく、さ
らに好ましくは１００〜１７０℃である。例えば透明導
電膜がＩＴＯである場合、１８０℃を超える温度で成膜
すると、ＩＴＯ膜の形成過程における膜の結晶化が加速
し、グレインサイズが大きな膜となるため好ましくな
い。

【００３４】成膜時の導入ガスは特に限定されないが、
アルゴン、ヘリウム、窒素、酸素等の単体、あるいは混
合したものが考えられ、経済性や放電安定性、抵抗値・
透過率・エッチングレート等の膜特性の安定性などの観
点からアルゴンと酸素の混合ガスが好ましい。成膜時の
全圧力は特に限定されないが、０．２Ｐａ〜０．８Ｐａ
の範囲が好ましく、より好ましくは０．４Ｐａ〜０．６
Ｐａの範囲である。０．２Ｐａ以下では放電が安定せ
ず、０．８Ｐａを超えるとスパッタレートが低下するの
で好ましくない。成膜ガス中の酸素の割合は特に限定さ
れないが、０．８％以下が好ましく、より好ましくは
０．３％以下である。成膜ガス中の酸素の割合が高いと
透明導電膜の残留応力が増大するので好ましくない。

【００３５】透明導電膜の厚みは特に限定されないが、
必要とされる表面抵抗値により変わり、０．０５〜０．
６０μｍの範囲が好ましく、０．１０〜０．３０μｍの
範囲がさらに好ましい。膜厚が薄すぎると均一な膜にな
らず抵抗値が不安定になる。また、膜厚が厚すぎると膜
の透明性が悪くなり、かつ、透明導電膜の結晶化が加速
し、グレインサイズの大きな膜となるため、エッチング
加工性が悪化する。

【００３６】アニール温度は、１８０〜２８０℃の範囲
が好ましく、さらに好ましくは２００〜２６０℃であ
る。１８０℃未満では膜が結晶化せずアニールしても抵
抗値が実用レベルまで低くならず、また、透明導電膜の
エッチングレートが不安定である為に好ましくない。ま
た、２８０℃を超える温度では着色層に使用している樹
脂や顔料の耐熱温度を超えるため、カラーフィルタにム
ラが発生したり、退色したりするので好ましくない。

【００３７】また、本発明は、有機高分子材料からなる
オーバーコート層表面を改質する事により、ＩＴＯ等の
透明導電膜の密着性向上を図り、ＳｉＯ₂等の無機中間
膜なしでも十分なエッチング加工性を得る物であるが、
本発明のオーバーコート層表面に無機中間膜を介して透
明導電膜を形成した場合においても、オーバーコート層
と無機中間膜の密着性がより向上し強固な膜質となるた
め、もちろん好適に用いる事が出来る。

【００３８】さらに、有機高分子薄膜が例えば、ブラッ
クマトリックス層、着色層、配向膜、シール材である場
合においても、本発明によって、同様に次工程で積層さ
れる膜との密着性が向上するため、好適に用いる事がで
きる。

【００３９】

【実施例】以下本発明の実施例について説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。（実施例１）カーボンブラックからなる黒色顔料５ｇ、
ポリアミック酸からなるポリイミド前駆体溶液２５ｇ、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン４５ｇおよびブチルセロソ
ルブ１４ｇからなる溶剤を攪拌混合し、黒色カラーペー
ストを得た。同様に黒色顔料の代わりにアントラキノン
系赤色顔料、フタロシアニン系緑色顔料、フタロシアニ
ン系青色顔料を用いてそれぞれ赤色、緑色、青色カラー
ペーストを得た。ＳｉＯ₂付きソーダガラス（日本板硝
子（株）製Ｐ０７０Ｅ−Ｄ）長さ４００ｍｍ、幅５０
０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの透明基板上に黒色カラーペー
ストをスピンコートの後、１１０℃で１５分間加熱乾燥
し、膜厚１．５μｍのポリイミド前駆体膜を得た。この
膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートし、８０℃
で２０分加熱乾燥して膜厚１．０μｍのレジスト膜を得
た。次いで、フォトマスクを介して紫外線露光した後テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．４％の
水溶液からなる現像液を用いて不要部分のフォトレジス
トおよびポリイミド前駆体膜をエッチング除去した後、
残ったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートに
より除去した。これを３００℃で３０分加熱し、所定形
状の遮光層を形成した。ついで、該基板上に赤色ペース
ト、緑色ペースト、青色ペーストを用いてそれぞれ所定
形状の赤画素、緑画素、青画素を形成した。この上に透
明なアクリル樹脂を乾燥後の厚さが１．５μｍになるよ
うに塗布後、これを乾燥してオーバーコート付きカラー
フィルタを作製した。

【００４０】こうして得られたカラーフィルタに大気圧
プラズマ処理装置（松下電工（株）製Ａｉｐｌａｓｍ
ａワイド型）を用いて、導入ガスをＡｒ・Ｈｅ・Ｏ₂の
混合ガスとし、処理時の到達基板温度１５０℃、印加電
圧７００ｋＷ、プラズマ吹き出し口−基板間距離５ｍ
ｍ、処理時間６０秒で基板全面の大気圧プラズマ処理を
実施した。

【００４１】その後、インライン式ＤＣマグネトロンス
パッタ装置を用い、成膜時の基板到達温度１５０℃、導
入ガスをＡｒとＯ₂の混合ガスとして全圧力０．６Ｐ
ａ、導入ガス中の酸素の割合を０．１％の条件で膜厚
０．２５μmの厚さのＩＴＯ膜を形成し、その後大気圧
のオーブンにて２２０℃×３０分間のアニール処理を行
いＩＴＯ膜付きカラーフィルタを得た。

【００４２】この時のＩＴＯ膜形成前のオーバーコート
上の水の接触角を液適式接触角測定器（エルマ（株）社
製３６９ＬＣＤ）で測定したところ１８゜であり、表
面の中心線平均粗さＲａを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ｎ
ａｎｏＳｃｏｐｅ IIIａＡＦＭＤｉｍｅｎｓｉｏｎ
３０００ユニット：ＤｉｇｉｔａｌＩｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔｓ社製、走査範囲０．５μｍ×０．５μｍ、走査
速度０．６Ｈｚ）で測定したところ２．０ｎｍであり、
得られたＩＴＯ膜のグレインサイズを走査型電子顕微鏡
（ＦＥ−ＳＥＭ、Ｓ−４７００、日立製作所（株）製
倍率５００００倍）で観察したところ０．１６μmであ
った。

【００４３】このようにして得られたカラーフィルタ上
にポジ型フォトレジストをスピンコートし、９０℃で１
０分間加熱乾燥して膜厚１．０μｍのレジスト膜を得
た。次いで、フォトマスクを介して紫外線露光した後テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．４％の
水溶液からなる現像液を用いて不要部分のフォトレジス
トをエッチング除去した後、塩化第２鉄：塩酸＝１：１
からなるＩＴＯのエッチャントで液温４０゜、エッチン
グ時間２分でエッチングした後、残ったフォトレジスト
をメチルセロソルブアセテートにより除去した。

【００４４】得られたカラーフィルタを光学顕微鏡で観
察した結果、パターンの断線・剥離もなく、良好なＩＴ
Ｏパターン電極付カラーフィルタを得ることができた。
また、ＪＩＳＫ５４００で定義する碁盤目剥離試験を
実施しても、ＩＴＯ膜が剥離する事もなく、１０点の評
価点であった。（実施例２）実施例１と同様にして得たオーバーコート
付きカラーフィルタに、大気中において波長２５４ｎｍ
の紫外光を照射した。照射エネルギーは３．８９ｍＪで
あり、照射時間は３６０秒とし、照射量を５００ｍＪと
した。

【００４５】その後、実施例１と同じ条件でＩＴＯ膜を
形成し、実施例１と同じ条件でアニールを行いＩＴＯ膜
付きカラーフィルタを得た。

【００４６】この時のＩＴＯ膜形成前の水の接触角は２
０゜で、オーバーコート表面の中心線平均粗さＲａは
３．０ｎｍであった。また、この時得られたＩＴＯ膜の
グレインサイズは０．１８μmであった。

【００４７】このようにして得られたカラーフィルタに
実施例１と同様にＩＴＯ膜のエッチングを実施した結
果、ＩＴＯパターンの断線・剥離の発生もなく、碁盤目
剥離試験でも１０点の評価点であった。（実施例３）実施例１と同様にして得たオーバーコート
付きカラーフィルタを、処理時間２０秒、他は実施例１
と同様に大気圧プラズマ処理を実施した後、実施例１と
同様にＩＴＯ膜を形成し、実施例１と同様にアニールを
行いＩＴＯ膜付きカラーフィルタを得た。

【００４８】この時のＩＴＯ膜形成前の水の接触角は４
５゜で、オーバーコート表面の中心線平均粗さＲａは
０．５ｎｍであった。また、この時得られたＩＴＯ膜の
グレインサイズは０．１５μmであった。

【００４９】このようにして得られたカラーフィルタに
実施例１と同様にＩＴＯ膜のエッチングを実施した結
果、ＩＴＯパターンの断線・剥離の発生もなく、碁盤目
剥離試験でも１０点の評価点であった。（比較例１）実施例１と同様にして得たオーバーコート
付きカラーフィルタに、実施例１と同じ条件でＩＴＯ膜
を形成し、実施例１と同じ条件でアニールを行いＩＴＯ
膜付きカラーフィルタを得た。

【００５０】この時のＩＴＯ膜形成前の水の接触角は７
８゜で、オーバーコート表面の中心線平均粗さＲａは
０．２ｎｍであった。また、この時得られたＩＴＯ膜の
グレインサイズは０．１３μmであった。

【００５１】このようにして得られたカラーフィルタに
実施例１と同様にＩＴＯ膜のエッチングを実施した結
果、ＩＴＯパターンの断線が発生した。また、碁盤目剥
離試験ではＩＴＯ膜の剥離が発生し、評価点は８点であ
った。（比較例２）実施例１と同様にして得たオーバーコート
付きカラーフィルタを、大気圧プラズマ処理を用いて処
理時間３６０秒、他は実施例１と同様に大気圧プラズマ
処理を実施した後、実施例１と同様にＩＴＯ膜を形成
し、実施例１と同様にアニールを行いＩＴＯ膜付きカラ
ーフィルタを得た。

【００５２】この時のＩＴＯ膜形成前の水の接触角は１
０゜で、オーバーコート表面の中心線平均粗さＲａは
５．５ｎｍであった。また、この時得られたＩＴＯ膜の
グレインサイズは０．２５μmであった。

【００５３】このようにして得られたカラーフィルタに
実施例１と同様にＩＴＯ膜のエッチングを実施した結
果、ＩＴＯパターンの断線が発生した。また、碁盤目剥
離試験ではＩＴＯ膜の剥離が発生し、評価点は４点であ
った。（比較例３）実施例１と同様にして得たオーバーコート
付きカラーフィルタを、ＵＶ処理を用いて処理時間１２
００秒、他は実施例２と同様にＵＶ処理を実施した後、
実施例１と同様にＩＴＯ膜を形成し、実施例１と同様に
アニールを行いＩＴＯ膜付きカラーフィルタを得た。

【００５４】この時のＩＴＯ膜形成前の水の接触角は１
０゜で、オーバーコート表面の中心線平均粗さＲａは
６．０ｎｍであった。また、この時得られたＩＴＯ膜の
グレインサイズは０．２６μmであった。

【００５５】このようにして得られたカラーフィルタに
実施例１と同様にＩＴＯ膜のエッチングを実施した結
果、ＩＴＯパターンの断線が発生した。また、碁盤目剥
離試験ではＩＴＯ膜の剥離が発生し、評価点は４点であ
った。

【００５６】以上の実施例及び比較例において、主に大
気圧プラズマ及びＵＶを用いてオーバーコート表面の改
質を行ったが、これが、例えば減圧プラズマ・逆スパッ
タ・ＲＦ処理・研磨処理等でも同様である。また、中間
膜や反射膜としてＳｉＯ₂、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ等
の無機膜を形成した後にＩＴＯ膜を形成する場合におい
ても、本発明によってオーバーコートと無機膜の密着性
が向上し、ＩＴＯエッチング加工性が更に改善される。
あるいは、ブラックマトリックス層、着色層、配向膜、
シール材などのオーバーコート以外の有機高分子薄膜に
おいても積層される膜との密着性が改善される。

【００５７】

【表１】

【００５８】表中において、○はＩＴＯ膜の断線・剥離
の発生がなかったもの、×はＩＴＯ膜の断線・剥離の発
生があったもの。

【００５９】

【発明の効果】本発明においては、カラー液晶表示装置
に用いられるカラーフィルタにおいて、経済的に生産性
良くＩＴＯエッチング加工工程におけるＩＴＯパターン
の断線・剥離の発生をなくし、信頼性の高いカラーフィ
ルタを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】接触角の定義を示すものである。

【図２】オーバーコート層表面状態の一例を示す模式断
面図である。

【符号の説明】１：接触角（なす角θ）２：基板３：有機高分子薄膜４：水５：大気６：有機高分子薄膜表面エネルギー（γ_SV）７：有機高分子薄膜／水界面エネルギー（γ_SL）８：水表面エネルギー（γ_LV）９：オーバーコート層１０：オーバーコート層表面１１：測定長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川正幸滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内Ｆターム(参考） 2H048 BA45 BB08 BB37 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FB08 FC25 GA01 GA16 LA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも有機高分子薄膜層を形成した
透明基板において、前記有機高分子薄膜層表面の水の接
触角が５０゜以下であり、かつ、表面の中心線平均粗さ
Ｒａが０．１ｎｍ〜５．０ｎｍであることを特徴とする
透明基板。
【請求項２】前記透明基板が少なくとも着色層を有
し、前記有機高分子薄膜層が前記着色層を保護するオー
バーコート層である事を特徴とする請求項１に記載の透
明基板。
【請求項３】前記有機高分子薄膜層が、ポリイミド樹
脂、オルガノシランを縮重合して得られるシリコーン樹
脂、オルガノシランとイミド基を有する化合物とを縮重
合して得られるイミド変形シリコーン樹脂、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂から選ばれた少なくともいずれか一
種、もしくはこれらの混合物より形成されることを特徴
とする請求項１または２のいずれかに記載の透明基板。
【請求項４】少なくとも有機高分子薄膜層を形成した
透明基板において前記有機高分子薄膜層が、大気圧下で
プラズマに曝されたものであることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の透明基板。
【請求項５】前記有機高分子薄膜層上に形成する透明
導電膜のグレインサイズが１．０μm以下である事を特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明基板。
【請求項６】前記透明導電膜が、形成後に１８０〜２
８０℃の温度でアニール処理されたものであることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の透明基板。
【請求項７】前記透明導電膜が形成後、エッチング加
工によりパターン化されたものであることを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載の透明基板。
【請求項８】前記透明導電膜が酸化インジウムと酸化
スズの化合物であることを特徴とする請求項１〜７のい
ずれかに記載の透明基板。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の透明基
板より形成されるカラーフィルタおよびカラーフィルタ
の製造方法。