JP2000266922A - Manufacture of color filter and manufacturing device - Google Patents

Manufacture of color filter and manufacturing device

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JP2000266922A
JP2000266922A JP7003999A JP7003999A JP2000266922A JP 2000266922 A JP2000266922 A JP 2000266922A JP 7003999 A JP7003999 A JP 7003999A JP 7003999 A JP7003999 A JP 7003999A JP 2000266922 A JP2000266922 A JP 2000266922A
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茂実 大津
Hidekazu Akutsu
英一 圷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a color filter having sharp edge parts of each pixel by preventing re-elution of an electrodeposition film formed once, and a manufacturing device of the color filter, to be used in the method. SOLUTION: In this manufacturing method of a color filter containing a process for forming a color filter layer comprising a colored electrodeposition film 21, by arranging a substrate 10 formed by laminating an optically transparent conductive film 12 and a photo-semiconductor thin film 13 having a photo- electromotive function, successively on an optically transparent supporter 11, so that at least the photo-semiconductor thin film 13 is in contact with a aqueous electrolyte 20 containing electrodeposition material including coloring material, and by irradiating light selectively, and by generating a photo-electromotive force to the light irradiation part of the photo-semiconductor thin film 13, and by depositing electrodeposition material electrochemically, a bias voltage is applied on the substrate 10 at least during the period when the substrate 10 is in contact with the aqueous electrolyte 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CCDカメラや液
晶表示素子等の各種表示素子やカラーセンサーに使用さ
れるカラーフィルターの製造技術に関するものであり、
着色層およびブラックマトリックスを作製する方法を含
むカラーフィルターの製造方法に関する。具体的には、
フォトリソグラフィー技術を使用することなく、着色層
やブラックマトリックスを簡便に、しかも高解像度で形
成し得る新規なカラーフィルターの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for manufacturing a color filter used for various display devices such as a CCD camera and a liquid crystal display device and a color sensor.
The present invention relates to a method for producing a color filter including a method for producing a colored layer and a black matrix. In particular,
The present invention relates to a novel color filter manufacturing method capable of easily forming a colored layer and a black matrix with high resolution without using a photolithography technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、カラーフィルターの製造方法とし
ては、(1)染色法、(2)顔料分散法、(3)印刷
法、(4)インクジェット法(5)電着法等が知られて
いる。第一の染色法は、ガラス基板上に染色させるため
の水溶性高分子層を形成し、これをフォトリソグラフィ
の工程を経て所望の形状にパターンニングした後、染色
液に浸すことで着色されたパターンを得る。これを3回
繰り返しR.(レッド)、G.(グリーン)、B.(ブ
ルー)のカラーフィルター層を得る。透過率も高く色相
も豊富で、技術の完成度も高いため、現在カラー固体撮
像素子(CCD)に多用されている。しかし、染料を使
用するため耐光性に劣り、製造工程の数も多いことか
ら、液晶表示素子(LCD)用のカラーフィルターの製
造方法としては、顔料分散法に取って代わられつつあ
る。
2. Description of the Related Art At present, as a method for producing a color filter, (1) a dyeing method, (2) a pigment dispersion method, (3) a printing method, (4) an ink jet method, and (5) an electrodeposition method are known. I have. The first dyeing method is to form a water-soluble polymer layer for dyeing on a glass substrate, pattern it into a desired shape through a photolithography process, and then immerse it in a dye solution to be colored. Get the pattern. This was repeated three times. (Red), G. (Green), B.I. (Blue) color filter layer is obtained. Due to its high transmittance and abundant hues, and the high degree of perfection of its technology, it is currently widely used for color solid-state imaging devices (CCD). However, since a dye is used, it is inferior in light resistance and the number of manufacturing steps is large. Therefore, a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device (LCD) is being replaced by a pigment dispersion method.

【0003】第二の顔料分散法は、まず、ガラス基板上
に顔料を分散した樹脂層を形成し、これをフォトリソグ
ラフィー工程を経てパターニングする。これを3回繰り
返しR.G.B.のカラーフィルター層を得る。この製
造法は、技術の完成度が高く、近年最も主流の方法であ
るが、工程数が多くコストが高いのが欠点である。第三
の印刷法は熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を3
回繰り返すことでR.G.B.を塗り分け、その後で熱
を加えて樹脂を硬化させることでカラーフィルター層を
得る。この方法は、R.G.B.層の形成工程に限れ
ば、フォトリソグラフィーを必要としないが、得られた
カラーフィルターの解像度や膜厚の均一性の点で劣る。
[0003] In the second pigment dispersion method, first, a resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a glass substrate, and this is patterned through a photolithography step. This was repeated three times. G. FIG. B. To obtain a color filter layer. This manufacturing method has a high degree of technology perfection and is the most mainstream method in recent years. However, it has a drawback in that the number of steps is large and the cost is high. In the third printing method, a pigment is dispersed in a thermosetting resin, and printing is performed for three times.
Times to repeat G. FIG. B. And then applying heat to cure the resin to obtain a color filter layer. This method is described in R. G. FIG. B. Photolithography is not required in the layer forming step, but the obtained color filter is inferior in resolution and film thickness uniformity.

【0004】第四のインクジェット法は、まず、水溶性
高分子からなるインク受容層を形成した後、所望のパタ
ーンに親水化・疎水化処理を施し、親水化された部分に
インクジェット法でインクを吹きつけR.G.B.を塗
り分けカラーフィルター層を得る。この方法も、R.
G.B.層に限ればフォトリソグラフィーを必要としな
いが、得られるカラーフィルターは解像度の点で劣る。
また、隣接するフィルター層間に混色が生じる確立が高
く、位置精度の点でも劣る。第五の電着法は、水溶性高
分子に顔料を分散させた電解溶液中で、予めパターニン
グした透明電極上に100V程度の高電圧を印加し、電
着膜を形成することで電着塗装を行い、これを3回繰り
返しR.G.B.のカラーフィルター層を得る。この方
法は、予め、透明電極をフォトリソグラフィーによりパ
ターニングし、これを電着用の電極として使用するた
め、パターンの形状が限定されTFT液晶用には使えな
いという欠点がある。
In the fourth ink-jet method, first, after forming an ink-receiving layer made of a water-soluble polymer, a desired pattern is subjected to a hydrophilizing / hydrophobic treatment, and ink is applied to the hydrophilized portion by the ink-jet method. Spray R. G. FIG. B. To obtain a color filter layer. This method is also described in R.
G. FIG. B. No photolithography is required for the layers, but the resulting color filter is inferior in resolution.
In addition, it is highly probable that color mixing occurs between adjacent filter layers, and is inferior in positional accuracy. In the fifth electrodeposition method, a high voltage of about 100 V is applied to a pre-patterned transparent electrode in an electrolytic solution in which a pigment is dispersed in a water-soluble polymer to form an electrodeposition film by electrodeposition coating. And this is repeated three times. G. FIG. B. To obtain a color filter layer. In this method, a transparent electrode is previously patterned by photolithography, and this is used as an electrode for electrodeposition. Therefore, the method has a drawback that the shape of the pattern is limited and cannot be used for a TFT liquid crystal.

【0005】また、一般に液晶用カラーフィルターはカ
ラーフィルター層だけでは使えず、各微少フィルターセ
ルの間隙をブラックマトリックスで覆うことが必要であ
る。ブラックマトリックスの形成にも、通常、フォトリ
ソグラフィー法が用いられ、コストアップの大きな要因
の一つとなっている。従って、ブラックマトリックスの
形成を含めて、フォトリソグラフィー等の複雑な工程を
経ることなく、簡易な工程により高解像度でかつパター
ン精度に優れたカラーフィルターを製造できれば、製造
コストも大幅に減少されることになる。また、近年のC
PUの発達とともに、映像情報および通信情報を高解像
度で表示し得るディスプレイへの要求が高まり、これに
伴い、より微細パターン化されたカラーフィルターを簡
易に製造し得る技術が望まれている。
In general, a color filter for a liquid crystal cannot be used only with a color filter layer, and it is necessary to cover a gap between each fine filter cell with a black matrix. A photolithography method is usually used also for forming a black matrix, which is one of the major factors for cost increase. Therefore, if a color filter with high resolution and excellent pattern accuracy can be manufactured by a simple process without going through complicated processes such as photolithography, including the formation of a black matrix, the manufacturing cost will be significantly reduced. become. In addition, recent C
With the development of PU, the demand for a display capable of displaying video information and communication information at a high resolution has been increased, and accordingly, a technology for easily manufacturing a finely patterned color filter has been desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前記問
題点を解決するため光電着法を利用したカラーフィルタ
ーの作製方法を開発し、この方法について特許出願中で
ある(特願平9−135410号、特願平9−2974
66号等、特願平10−162170号、特願平10−
197564号)。この方法によれば、ブラックマトリ
ックスの形成を含めて、簡易な工程により、しかも高解
像度な微細パターンを有するカラーフィルターを安定的
に製造することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed a method for producing a color filter using a photoelectrodeposition method in order to solve the above-mentioned problems, and have filed a patent application for this method (Japanese Patent Application No. Hei. -135410, Japanese Patent Application No. 9-2974
No. 66, etc., Japanese Patent Application No. 10-162170, Japanese Patent Application No. 10-
197564). According to this method, a color filter having a fine pattern with high resolution can be stably manufactured by simple steps including formation of a black matrix.

【0007】しかし、微細パターンを形成しても一度形
成された電着膜をバイアス電圧を印加しない状態で電解
液中に長時間放置しておくと再溶出してしい、電着膜の
全部又は一部が消失したり、エッジプロファイルが劣化
してしまうおそれがある。
However, even if a fine pattern is formed, the electrodeposited film once formed may be re-eluted if left in an electrolytic solution for a long time without applying a bias voltage. There is a possibility that a part will be lost or the edge profile will be degraded.

【0008】本発明は、ブラックマトリックスを含むカ
ラーフィルターを簡易に製造する方法、およびこれに用
いられるカラーフィルターの製造装置を提供することを
目的とする。また、本発明は、微細で複雑な画素パター
ンにも対応し得るカラーフィルターの製造方法、および
これに用いられるカラーフィルターの製造装置を提供す
ることを目的とする。特に本発明は、一度形成された電
着膜の再溶出を防止して、各画素のエッジ部がシャープ
なカラーフィルターを製造する方法、およびこれに用い
られるカラーフィルターの製造装置を提供することを目
的とする。
An object of the present invention is to provide a method for easily producing a color filter containing a black matrix, and an apparatus for producing a color filter used in the method. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter capable of coping with a fine and complicated pixel pattern, and an apparatus for manufacturing a color filter used in the method. In particular, the present invention provides a method for manufacturing a color filter having sharp edges at each pixel by preventing re-elution of an electrodeposited film formed once, and an apparatus for manufacturing a color filter used in the method. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
ーの製造方法は、前記問題点を解決するため、光透過性
支持体上に光透過性の導電膜、および光起電力機能を有
する光半導体薄膜を順次積層した基板を、水素イオン濃
度の変化により析出する色材を含有する電着材料を含む
電解液に、少なくとも光半導体薄膜が接触するように配
置し、選択的に光を照射し、前記光半導体薄膜の光照射
部に光起電力を発生させ、電気化学的に前記電着材料を
析出させて着色電着膜からなるカラーフィルター層を形
成する工程を含むカラーフィルターの製造方法であっ
て、少なくとも前記基板と前記電解液が接触している間
は前記基板に一定のバイアス電圧を印加することを特徴
とする。本発明の方法によれば、光が照射されていない
ときでも電解液に基板が接触している間はバイアス電圧
が印加されるため、一度形成された電着膜が劣化しな
い。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a color filter according to the present invention has a light-transmitting conductive film on a light-transmitting support, and an optical semiconductor having a photovoltaic function. The substrate on which the thin films are sequentially laminated is disposed so that at least the optical semiconductor thin film is in contact with an electrolytic solution containing an electrodeposition material containing a coloring material that precipitates due to a change in hydrogen ion concentration, and is selectively irradiated with light, A method for producing a color filter, comprising the steps of generating a photoelectromotive force in a light irradiation portion of the optical semiconductor thin film and electrochemically depositing the electrodeposition material to form a color filter layer composed of a colored electrodeposition film. A constant bias voltage is applied to the substrate at least while the substrate and the electrolyte are in contact with each other. According to the method of the present invention, the bias voltage is applied while the substrate is in contact with the electrolytic solution even when light is not irradiated, so that the once formed electrodeposition film does not deteriorate.

【0010】バイアス電圧は基板と電解液との接触時間
に同期させることが好ましい。
Preferably, the bias voltage is synchronized with the contact time between the substrate and the electrolyte.

【0011】また、本発明は、電解液を貯蔵し得る液槽
と、光透過性支持体上に、光透過性導電膜と、光起電力
機能を有する光半導体薄膜を順次積層した基板を、少な
くとも光半導体薄膜が電解液に接触するように固定する
手段と、前記基板に選択的に光を照射する光照射手段
と、前記液槽内の電解液と前記基板の接触を感知するセ
ンサーと、前記センサーからの信号に同期して前記基板
にバイアス電圧を印加する手段とを有するカラーフィル
ターの製造装置である。
Further, the present invention provides a liquid tank capable of storing an electrolytic solution, a substrate in which a light-transmitting conductive film and an optical semiconductor thin film having a photovoltaic function are sequentially laminated on a light-transmitting support. Means for fixing at least the optical semiconductor thin film so as to contact the electrolyte, light irradiation means for selectively irradiating the substrate with light, and a sensor for sensing the contact between the electrolyte in the liquid tank and the substrate, Means for applying a bias voltage to the substrate in synchronization with a signal from the sensor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明で用い得るカラーフィルタ
ーの製造方法の1態様を図2に、およびこれに用いるカ
ラーフィルターの製造装置の1態様を図1に示す。支持
体11、導電膜12、および光半導体薄膜13を順次積
層した基板10(図2(A))、対向電極23、リファ
レンス電極25、を図1に示すように配置する。基板1
0は、少なくとも光半導体薄膜13が、水系電解液20
に接触するように治具26等によって配置されている。
水系電解液20には少なくとも色材を含有する電着材料
が溶解または分散している。次に、導電性膜12にポテ
ンショスタット24よりバイアス電圧を供与しつつ、フ
ォトマスク31を介して、基板10に光30を照射す
る。光30は、光源(不図示)とフォトマスク31との
間に配置されている結像光学レンズ32によって、ま
ず、フォトマスクの表面31aで結像されるようになっ
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 shows one embodiment of a method for manufacturing a color filter usable in the present invention, and FIG. 1 shows one embodiment of an apparatus for manufacturing a color filter used in the method. A substrate 10 (FIG. 2A) in which a support 11, a conductive film 12, and an optical semiconductor thin film 13 are sequentially laminated, a counter electrode 23, and a reference electrode 25 are arranged as shown in FIG. Substrate 1
0 indicates that at least the optical semiconductor thin film 13 is
Are arranged by a jig 26 or the like so as to contact with.
An electrodeposition material containing at least a coloring material is dissolved or dispersed in the aqueous electrolyte solution 20. Next, the substrate 10 is irradiated with light 30 via the photomask 31 while applying a bias voltage to the conductive film 12 from the potentiostat 24. The light 30 is first formed into an image on the surface 31 a of the photomask by an imaging optical lens 32 disposed between a light source (not shown) and the photomask 31.

【0013】結像された入射光30は、フォトマスク3
1と基板との間に配置されている結像光学レンズ33を
通過して、支持体11側から基板10に入射する。入射
光30は、結像光学レンズ33によって、フォトマスク
31の画像パターンを光半導体薄膜13の表面13aに
結像する。その結果、光半導体薄膜13の光照射部に
は、光起電力が生じ、この生じた光起電力およびポテン
ショスタット24から供与されているバイアス電圧によ
り、光半導体薄膜13の電位が水系電解液の電着材料の
電着の閾値を超えると、光照射部のみに着色電着膜21
が形成される(図2(B))。これを、R.G.B.の
色材を含有する電着液の各々について行い、所望のパタ
ーンを有するカラーフィルター層を形成する(図2
(C))。
The formed incident light 30 is applied to the photomask 3
The light passes through the imaging optical lens 33 disposed between the substrate 1 and the substrate, and enters the substrate 10 from the support 11 side. The incident light 30 forms the image pattern of the photomask 31 on the surface 13 a of the optical semiconductor thin film 13 by the imaging optical lens 33. As a result, a photoelectromotive force is generated in the light irradiation portion of the optical semiconductor thin film 13, and the potential of the optical semiconductor thin film 13 is reduced by the generated photoelectromotive force and the bias voltage supplied from the potentiostat 24. When the threshold value of the electrodeposition of the electrodeposition material is exceeded, the colored electrodeposition film
Is formed (FIG. 2B). This is referred to as "R. G. FIG. B. This is performed for each of the electrodeposition liquids containing the color material to form a color filter layer having a desired pattern (FIG. 2).
(C)).

【0014】着色電着膜21が形成された後、基板10
を図1に示すように(但し、フォトマスク31は配置し
ない。)再び配置する。基板10を、黒色の色材、例え
ば、カーボンブラックを含有する電着材料を溶解または
分散させた水系電解液20中で、全面光照射すると、着
色電着膜21の未形成領域のみに光起電力が発生し、該
領域にのみカーボンブラックを含有する黒色電着膜22
が形成される(図2(D))。あるいは、水系電解液2
0中で、バイアス電圧を印加して、着色電着膜21の未
形成領域にのみブラックマトリックスを形成してもよ
い。但し、この場合は、着色電着膜21が絶縁性となる
ように、電着材料として絶縁性の高い材料を選択する。
また、バイアス電圧のみで黒色の電着膜を形成する場合
は、電着材料の電着の閾値を超えるように、バイアス電
圧を供与する。このように、カラーフィルター層とカー
ボンブラックを含むカラーフィルターを、フォトリソグ
ラフィーを使用することなく、容易に作製することがで
きる。尚、前記したように、電着法によりブラックマト
リックスを形成するのが好ましいが、紫外線硬化樹脂等
を用いて、ブラックマトリックスを形成することもでき
る。
After the colored electrodeposition film 21 is formed, the substrate 10
Are disposed again as shown in FIG. 1 (however, the photomask 31 is not disposed). When the substrate 10 is entirely irradiated with light in an aqueous electrolytic solution 20 in which an electrodeposition material containing a black coloring material, for example, carbon black is dissolved or dispersed, photovoltaic emission occurs only in a region where the colored electrodeposition film 21 is not formed. Electric power is generated, and the black electrodeposition film 22 containing carbon black only in the region
Is formed (FIG. 2D). Alternatively, aqueous electrolyte 2
0, a black matrix may be formed only in a region where the colored electrodeposition film 21 is not formed by applying a bias voltage. However, in this case, a material having a high insulating property is selected as the electrodeposition material so that the colored electrodeposition film 21 has an insulating property.
When a black electrodeposition film is formed only with a bias voltage, a bias voltage is applied so as to exceed the electrodeposition threshold of the electrodeposition material. Thus, a color filter containing a color filter layer and carbon black can be easily produced without using photolithography. As described above, it is preferable to form the black matrix by the electrodeposition method, but it is also possible to form the black matrix by using an ultraviolet curable resin or the like.

【0015】図2には、着色電着膜21を形成した後、
ブラックマトリックスを形成する工程を実施する方法を
示したが、これに限定されず、黒色の電着膜22からな
るブラックマトリックスを形成した後、着色電着膜21
を形成してもよい。この場合は、ブラックマトリックス
の形成工程においても、所望のブラックマトリックスパ
ターンに従って選択的に光照射を行い、光照射部に生じ
た光起電力とバイアス電圧とにより、黒色の色材を含有
する電着材料を電着させる。ブラックマトリックスのパ
ターンに従って、支持体側から選択的に光照射を行う際
にも、結像光学レンズにより、光半導体薄膜の表面13
a上に、入射光が結像されるように、フォトマスク3
1、結像光学レンズ32、および33を配置する。その
後、前記着色電着膜21の形成工程を、例えば、R.
G.B.層各々について3回繰り返して、カラーフィル
ターを作製することができる。R.G.B.層の形成工
程のうち、最後に形成する層については、選択的に光照
射を行わず、基板を支持体側から全面光照射するか、あ
るいは、バイアス電圧を印加することのみによって、着
色電着膜を形成することもできる。このようにして、最
後の着色電着膜を形成すると、白ぬけ等の隙間を最後の
電着膜で埋めることができ、より欠陥のないカラーフィ
ルターを作製できるので好ましい。尚、基板10上に着
色電着膜とブラックマトリックスを形成した後、カラー
フィルターを他のガラス基板等に転写してもよい。
FIG. 2 shows that after the colored electrodeposition film 21 is formed,
Although the method of performing the step of forming the black matrix has been described, the method is not limited to this, and after forming the black matrix including the black electrodeposition film 22, the colored electrodeposition film 21 is formed.
May be formed. In this case, even in the step of forming the black matrix, light is selectively irradiated according to a desired black matrix pattern, and the photoelectromotive force and the bias voltage generated in the light-irradiated portion cause the electrodeposition containing the black coloring material. The material is electrodeposited. Even when light is selectively irradiated from the support side according to the pattern of the black matrix, the surface 13 of the optical semiconductor thin film is formed by the imaging optical lens.
a on the photomask 3 so that the incident light is imaged.
1. The imaging optical lenses 32 and 33 are arranged. Thereafter, the step of forming the colored electrodeposition film 21 is performed, for example, by R.
G. FIG. B. By repeating three times for each layer, a color filter can be prepared. R. G. FIG. B. In the layer formation process, the last layer to be formed is not selectively irradiated with light, and is irradiated with light from the entire surface of the substrate, or only by applying a bias voltage, to form a colored electrodeposition film. Can also be formed. It is preferable to form the last colored electrodeposition film in this manner, since the gap such as whitening can be filled with the last electrodeposition film, and a color filter having more defects can be produced. After the colored electrodeposition film and the black matrix are formed on the substrate 10, the color filter may be transferred to another glass substrate or the like.

【0016】ところで電着膜は、それが生成された直後
から電着液に浸っている間、少しずつではあるが再溶解
を起こしている。また各カラーフィルター層の形成工程
間に設けられる洗浄工程において純水に浸っている間に
も同様に少しずつ再溶解を起こす。また工程を短縮する
ため既存の電着膜の乾燥・硬化する時間を短縮するに
は、乾燥工程を短縮して既存の電着膜が生乾きのまま2
色め以降の光電着工程を行なうのが有力な方法だが、こ
の場合既存の電着膜が生乾きのまま電着液に浸ることに
より、さらに再溶解を起こす。たとえ再溶解の時間が短
くても、光電着膜のエッジは削られるため望ましくな
い。
By the way, the electrodeposited film is re-dissolved little by little while it is immersed in the electrodeposition solution immediately after its formation. In addition, in the washing step provided between the formation steps of the respective color filter layers, the color filter layers are gradually re-dissolved while being immersed in pure water. Also, in order to shorten the drying and curing time of the existing electrodeposited film in order to shorten the process, the drying process is shortened and the existing electrodeposited film is kept dry.
The most effective method is to perform a photo-deposition process after coloring, but in this case, the existing electrodeposition film is immersed in the electro-deposition solution while remaining dry to cause further re-dissolution. Even if the re-melting time is short, the edge of the photo-deposited film is undesirably cut off.

【0017】ところが、基板に本来光照射にしか必要な
いバイアス電圧を常時印加すると、このような再溶解は
ほとんど進行しない。これはバイアス電圧により水の電
気分解が少しずつ進み、電着膜周りの水素イオン濃度の
変化が押さえられる効果や、電気泳動により電着膜を構
成する顔料や導電性高分子が基板側に引き付けられる効
果などが複合しているためと考えられる。
However, if a bias voltage which is originally required only for light irradiation is constantly applied to the substrate, such re-dissolution hardly proceeds. This is due to the effect that the electrolysis of water progresses little by little by the bias voltage and the change in the hydrogen ion concentration around the electrodeposited film is suppressed, and the pigments and conductive polymers that constitute the electrodeposited film are attracted to the substrate by electrophoresis. This is probably due to the combined effects that can be obtained.

【0018】上記の効果を実験で確認したデータを図1
0に示す。図10は本発明で用いる電着液を用いて着膜
量をE−QCM(電気化学水晶振動子マイクロバランス
法)で測定したものである。縦軸は相対的着膜量、横軸
は標準カラメル電極を基準としたバイアス電圧を示す。
実線が本実施例で用いている電着液のバイアス電圧を変
化させた場合のヒステリシス特性である。まず、バイア
ス電圧が低い間は着膜しない(図9実線のA部分)が、
電解液と半導体の間のショトキーバリアより大きくなる
と一気に着膜が始まる(図9実線のB部分)。その後、
バイアス電圧をショトキーバリアより下げても(図9実
線のC部分)着膜量はほとんど減少しない。バイアス電
圧が0近傍になって初めて膜の再溶解が始まり、着膜量
が0に近づくことがわかる。再溶解によって電着膜は等
方エッチングされるため、エッジが削られることにな
る。よって、本発明において電着後、基板にバイアス電
圧を掛け続けることによってエッジが削られることがな
く、電着膜の品質を改善することができる。
FIG. 1 shows data obtained by confirming the above-mentioned effects through experiments.
0 is shown. FIG. 10 shows the results obtained by measuring the film deposition amount by the E-QCM (Electrochemical Quartz Crystal Microbalance method) using the electrodeposition solution used in the present invention. The vertical axis indicates the relative film deposition amount, and the horizontal axis indicates the bias voltage based on the standard caramel electrode.
The solid line indicates the hysteresis characteristics when the bias voltage of the electrodeposition liquid used in the present embodiment is changed. First, the film is not deposited while the bias voltage is low (the solid line A in FIG. 9).
When it becomes larger than the Schottky barrier between the electrolyte and the semiconductor, deposition starts at once (portion B of the solid line in FIG. 9). afterwards,
Even if the bias voltage is lowered below the Schottky barrier (the portion C in the solid line in FIG. 9), the film deposition amount hardly decreases. It can be seen that redissolution of the film starts only when the bias voltage becomes close to 0, and the deposition amount approaches 0. Since the electrodeposited film is isotropically etched by the re-dissolution, the edge is shaved. Therefore, in the present invention, the edge is not cut by continuously applying a bias voltage to the substrate after the electrodeposition, and the quality of the electrodeposited film can be improved.

【0019】なお、このときのバイアス電圧は、光照射
時に印加する値をそのまま印加するのが制御の手間がか
からず最も使いやすいが、それよりも低い電圧でも図1
0に示されるように効果が認められる。また当然なが
ら、電解液と半導体の間のショトキーバリアーが壊れて
しまうような高いバイアス電圧をかけることは、光照射
パターンと関係なく基板全体に電着膜が生成されてしま
うことになり、好ましくない。
In this case, it is most convenient to apply the bias voltage applied at the time of light irradiation as it is without the trouble of control.
The effect is recognized as shown in FIG. Also, needless to say, applying a high bias voltage that breaks the Schottky barrier between the electrolyte and the semiconductor will result in the formation of an electrodeposited film on the entire substrate irrespective of the light irradiation pattern, which is preferable. Absent.

【0020】なお、バイアス電圧は少なくとも基板が電
解液又は洗浄液に接触している間印加されればよい。例
えば、基板と電着液、または基板と洗浄水が接触するタ
イミングとバイアス電圧を印加するタイミングを同期さ
せることによって、電着膜の再溶解によるエッジプロフ
ァイルの劣化を最小限に押さえることができる。従っ
て、バイアス電圧が印加されたまま多色の電着液、およ
び洗浄水の切り替えが連続的に行なえれば、乾燥工程を
一切必要とせず、なおかつエッジプロファイルの劣化が
なく、多色のカラーフィルターを製造することが可能に
なる。基板と電解液又は洗浄液が接触していることを検
知するセンサとしては、基板と電解液又は洗浄液の間の
抵抗を測定するための電気回路、液面の高さを上から測
定する三角測量式の光センサー、液面の上昇に伴って電
解液が光を遮ることによって液面高さを検知する方式の
センサー等を挙げることができる。なお、洗浄水に対し
てもバイアス電圧を印加する場合は純水に電着膜の形成
に影響しないNa+ イオンやCl- イオンを若干加えた
ものを洗浄水とする必要がある。
The bias voltage may be applied at least while the substrate is in contact with the electrolytic solution or the cleaning solution. For example, by synchronizing the timing at which the substrate and the electrodeposition liquid or the substrate and the cleaning water come into contact with the timing at which the bias voltage is applied, it is possible to minimize the deterioration of the edge profile due to the re-dissolution of the electrodeposition film. Therefore, if the multi-color electrodeposition liquid and the washing water can be continuously switched while the bias voltage is being applied, the drying process is not required at all, and the edge profile is not deteriorated. Can be manufactured. An electric circuit for measuring the resistance between the substrate and the electrolytic solution or the cleaning liquid, a triangulation type measuring the liquid level from above as a sensor for detecting that the substrate is in contact with the electrolytic solution or the cleaning liquid And a sensor that detects the liquid level by blocking the light with the electrolytic solution as the liquid level rises. When a bias voltage is also applied to the cleaning water, it is necessary to use pure water to which Na + ions or Cl ions that do not affect the formation of the electrodeposited film are added slightly.

【0021】本発明では結像光学系を用いることは必須
ではないが、用いることが好ましい。本発明に使用し得
る結像光学系は、画像様の光を光半導体薄膜の表面に結
像させる手段であり、例えば、光源からの光をフォトマ
スクに結像させる結像レンズと、さらにフォトマスクか
らの透過光を基板の光半導体の表面に結像させる結像レ
ンズとから構成されるものが挙げられる。このような結
像光学系が組み込まれた露光装置としては、例えば、プ
ロジェクション型露光装置等が含まれ、本発明に好適に
使用できる。本発明では、基板の支持体側から光を照射
しているので、結像光学レンズと結像面(光半導体薄膜
表面)との距離は、基板の厚み以上離れて配置されてい
るのが好ましい。一方、焦点距離が長くなれば解像力が
低下し易く、露光装置の設計上からも極端に結像光学系
と結像面との距離を離すことはできない。そこで、実用
的には、結像光学レンズと結像面との距離が1mm〜5
0cmの範囲となるように配置するのが好ましい。
In the present invention, it is not essential to use an imaging optical system, but it is preferable. An imaging optical system that can be used in the present invention is a means for forming an image-like light on the surface of an optical semiconductor thin film. For example, an imaging lens for forming light from a light source on a photomask, and And an imaging lens for forming an image of transmitted light from the mask on the surface of the optical semiconductor on the substrate. An exposure apparatus incorporating such an imaging optical system includes, for example, a projection type exposure apparatus, and can be suitably used in the present invention. In the present invention, since the light is irradiated from the support side of the substrate, it is preferable that the distance between the imaging optical lens and the imaging surface (the surface of the optical semiconductor thin film) is set to be greater than the thickness of the substrate. On the other hand, if the focal length is long, the resolving power tends to decrease, and the distance between the image forming optical system and the image forming plane cannot be extremely increased from the viewpoint of the design of the exposure apparatus. Therefore, practically, the distance between the imaging optical lens and the imaging surface is 1 mm to 5 mm.
It is preferable to arrange them so as to be within a range of 0 cm.

【0022】結像光学系として、結像光学レンズを用い
る場合、結像光学系レンズの焦点深度は、±10μm〜
±100μmであるのが好ましい。結像光学系レンズの
焦点深度が前記範囲であると、治具に固定された基板
に、たわみ等が生じていても、比較的容易な調節によ
り、半導体面上に光を結像させることができる。
When an imaging optical lens is used as the imaging optical system, the depth of focus of the imaging optical system lens is ± 10 μm or more.
It is preferably ± 100 μm. When the depth of focus of the imaging optical system lens is within the above range, even if the substrate fixed to the jig has a deflection or the like, light can be imaged on the semiconductor surface by relatively easy adjustment. it can.

【0023】本発明のカラーフィルターの製造方法に用
いられる基板は、光透過性支持体上に、光透過性導電膜
および光起電力機能を有する光半導体薄膜を順次積層し
たものである。支持体としては、光透過性の種々の材料
を用いることができ、例えば、ガラス、プラスチック等
を用いるのが好ましい。
The substrate used in the method for manufacturing a color filter of the present invention is a substrate in which a light-transmitting conductive film and an optical semiconductor thin film having a photovoltaic function are sequentially laminated on a light-transmitting support. As the support, various light-transmitting materials can be used. For example, glass, plastic, or the like is preferably used.

【0024】導電膜は、導電性を有し、かつ光透過性の
材料であれば広く用いることができる。例えば、Al、
Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等の金属、ITO(イン
ジュウム−スズ酸化物)、二酸化スズ等の金属酸化物等
が挙げられる。また、導電性カーボン材料、導電性セラ
ミックス材料等を用いることもできる。導電性膜は、例
えば、蒸着法、スパッタリング法、CVD法等従来公知
の方法により支持体上に形成することができる。
The conductive film can be widely used as long as it has conductivity and is light-transmissive. For example, Al,
Examples include metals such as Zn, Cu, Fe, Ni, and Cr, and metal oxides such as ITO (indium-tin oxide) and tin dioxide. Alternatively, a conductive carbon material, a conductive ceramic material, or the like can be used. The conductive film can be formed on the support by a conventionally known method such as an evaporation method, a sputtering method, and a CVD method.

【0025】光半導体薄膜は、光照射により光起電力を
生じるものであればいずれも使用することができる。光
半導体には、n型光半導体とp型光半導体があるが、本
発明ではいずれの光半導体も使用可能である。さらに、
n型光半導体薄膜とp型光半導体薄膜とを積層したpn
接合を有する光半導体薄膜、またはn型光半導体薄膜
と、i型光半導体薄膜と、n型光半導体薄膜とを積層し
たpin接合を有する光半導体薄膜等、積層構造の光半
導体薄膜を用いると、高出力の光電流が確実に得られ、
画像のコントラストがより高くなるので好ましい。
As the optical semiconductor thin film, any one can be used as long as it generates a photoelectromotive force by light irradiation. Optical semiconductors include an n-type optical semiconductor and a p-type optical semiconductor, and any optical semiconductor can be used in the present invention. further,
pn in which an n-type optical semiconductor thin film and a p-type optical semiconductor thin film are laminated
When using an optical semiconductor thin film having a junction structure, such as an optical semiconductor thin film having a pin junction obtained by laminating an optical semiconductor thin film having an junction, or an n-type optical semiconductor thin film, an i-type optical semiconductor thin film, and an n-type optical semiconductor thin film, High output photocurrent can be obtained reliably,
This is preferable because the contrast of the image becomes higher.

【0026】また、本発明に用いられる光半導体薄膜
は、無機光半導体からなるものであっても、有機光半導
体からなるものであってもよい。無機光半導体として
は、Ga−N、ダイヤモンド、C−BN、SiC、Zn
Se、TiO2 、ZnO等が挙げられる。有機光半導体
としては、ポリビニールカルバゾール、ポリアセチレン
等が挙げられる。中でも、TiO2 、ZnO等の酸化物
光半導体は、酸化されることがなく、水系電解液中でも
安定なので好ましい。特に、TiO2 は、高い光感度、
高い透過性を有するので好ましい。光半導体薄膜の製膜
方法については、従来知られている、熱酸化膜法、スパ
ッタリング法、電子ビーム蒸着法等を用いて作成するこ
とができる。
The optical semiconductor thin film used in the present invention may be made of an inorganic optical semiconductor or an organic optical semiconductor. As the inorganic optical semiconductor, Ga-N, diamond, C-BN, SiC, Zn
Se, TiO 2 , ZnO and the like can be mentioned. Examples of the organic optical semiconductor include polyvinyl carbazole, polyacetylene, and the like. Among them, oxide optical semiconductors such as TiO 2 and ZnO are preferable because they are not oxidized and are stable even in an aqueous electrolyte solution. In particular, TiO 2 has high light sensitivity,
It is preferable because it has high permeability. The optical semiconductor thin film can be formed using a conventionally known thermal oxide film method, sputtering method, electron beam evaporation method, or the like.

【0027】TiO2 を用いてn型の光半導体薄膜を製
膜する場合、TiO2 にあらかじめ還元処理を施し、光
学活性の高いアナターゼ型のTiO2 結晶を用いるのが
好ましい。光学活性の高い結晶を用いれば、高い光感度
の光半導体薄膜が作製できる。アナターゼ型のTiO2
を還元処理すると、酸素原子が離脱してTiO2-X とな
り、さらに光学活性が高くなる。この還元処理の方法と
しては、水素ガスの雰囲気下で加熱処理する方法が挙げ
られる。加熱条件は、約500℃で1時間加熱する
(J.Electrochem.Soc.,Vol.1
41,No3,p.660,1994,Y.Hamas
aki et alに記載)等、比較的高温で長時間処
理するのが一般的である。しかし、本発明者等が検討し
た結果、水素混合窒素ガスを所定の流速で流しながら加
熱処理すれば、比較的低温短時間で処理することができ
ることが判明した。例えば、TiO2の粉末を、3%の
水素混合窒素ガスを、流速1リットル/minで流しな
がら、約360℃で10分間加熱処理することにより、
比較的低温、短時間の加熱処理で、TiO2-X に還元で
きる。
[0027] When forming a film of the n-type optical semiconductor thin film with TiO 2, preliminarily subjected to reduction treatment in TiO 2, it is preferable to use TiO 2 crystals of high anatase optically active. If a crystal having high optical activity is used, an optical semiconductor thin film having high photosensitivity can be manufactured. Anatase TiO 2
When oxygen is reduced, oxygen atoms are eliminated to form TiO 2 -X , and the optical activity is further increased. As a method of the reduction treatment, a method of performing a heat treatment in an atmosphere of hydrogen gas may be mentioned. The heating condition is heating at about 500 ° C. for 1 hour (J. Electrochem. Soc., Vol. 1).
41, No. 3, p. 660, 1994, Y.C. Hamas
(described in aki et al.) and the like. However, as a result of the study by the present inventors, it has been found that the heat treatment can be performed at a relatively low temperature and in a short time by performing a heat treatment while flowing a hydrogen-mixed nitrogen gas at a predetermined flow rate. For example, by subjecting TiO 2 powder to heat treatment at about 360 ° C. for 10 minutes while flowing 3% hydrogen mixed nitrogen gas at a flow rate of 1 liter / min,
It can be reduced to TiO 2-X by heat treatment at a relatively low temperature for a short time.

【0028】次に、該基板を浸漬する水系液体中に含有
される着色電着材料について説明する。着色電着材料
は、少なくとも、溶液のpHの変化によって溶解度が変
化するイオン性分子と、着色電着膜を形成するための着
色の分子である染料、顔料、色素等の色材を含んでい
る。色材自体がイオン性分子であってもよく、この場合
は、着色電着材料が色材のみからなっていてもよい。イ
オン性分子はアニオン性分子であってもカチオン性分子
であってもよく、用いられる光半導体薄膜の極性に応じ
て選択される。
Next, the colored electrodeposition material contained in the aqueous liquid in which the substrate is immersed will be described. The colored electrodeposition material includes at least a ionic molecule whose solubility changes due to a change in the pH of the solution and a coloring material such as a dye, a pigment, or a pigment, which is a coloring molecule for forming a colored electrodeposition film. . The coloring material itself may be an ionic molecule, and in this case, the colored electrodeposition material may be composed only of the coloring material. The ionic molecule may be an anionic molecule or a cationic molecule, and is selected according to the polarity of the optical semiconductor thin film used.

【0029】いずれのイオン性分子を電着材料として選
択するかは、イオン性分子が有するpHの変化に対応し
た溶解度の変化特性を目安にすることができる。本発明
に用いられる電着材料は、溶液のpH変化に依存して、
急激に溶解度が変化する性質を有するものが好ましい。
例えば、溶液の±1.0のpH変化に対応して、より好
ましくは、±0.5のpH変化に対応して状態変化(溶
存状態→沈殿、または沈殿→溶存状態)するものが好ま
しい。このような溶解度特性を有するイオン性分子を電
着材料として用いれば、より迅速に電着膜を作製でき、
また耐水性に優れた電着膜を作製することができる。さ
らに、電着材料として用いるイオン性分子は、pHの変
化に対応する状態変化(溶存状態→析出の変化と析出→
溶存状態の変化)にヒステリシスを示すもの、即ち、p
Hの減少または増加に対応する析出状態への変化は急峻
であり、かつpHの増加または減少に対応する溶存状態
への変化は緩慢である必要がある。
Which of the ionic molecules is selected as the electrodeposition material can be determined based on the change characteristic of the solubility corresponding to the change of the pH of the ionic molecule. The electrodeposition material used in the present invention depends on the pH change of the solution,
Those having the property of rapidly changing solubility are preferred.
For example, it is preferable that the solution changes its state (dissolved state → precipitated or precipitated → dissolved state) in response to a pH change of ± 1.0 of the solution, more preferably, in response to a pH change of ± 0.5. If an ionic molecule having such a solubility property is used as an electrodeposition material, an electrodeposition film can be produced more quickly,
Further, an electrodeposition film having excellent water resistance can be produced. Further, the ionic molecules used as the electrodeposition material undergo a state change (dissolved state → precipitation change and precipitation →
Change in dissolved state), ie, p
The change to the precipitated state corresponding to the decrease or increase of H must be steep, and the change to the dissolved state corresponding to the increase or decrease of pH needs to be slow.

【0030】イオン性の色材としては、トリフェニルメ
タンフタリド系、フェノサジン系、フェノチアジン系、
フルオレセイン系、インドリルフタリド系、スピロピラ
ン系、アザフタリド系、ジフェニルメタン系、クロメノ
ピラゾール系、ロイコオーラミン系、アゾメチン系、ロ
ーダミンラクタル系、ナフトラクタム系、トリアゼン
系、トリアゾールアゾ系、チアゾールアゾ系、アゾ系、
オキサジン系、チアジン系、ベンズチアゾールアゾ系、
キノンイミン系の染料、およびカルボキシル基、アミノ
基、またはイミノ基を有する親水性染料等が挙げられ
る。
Examples of the ionic coloring materials include triphenylmethanephthalide, phenosadine, phenothiazine, and the like.
Fluorescein type, indolylphthalide type, spiropyran type, azaphthalide type, diphenylmethane type, chromenopyrazole type, leuco auramine type, azomethine type, rhodamine lactal type, naphtholactam type, triazene type, triazole azo type, thiazole azo type, azo system,
Oxazine, thiazine, benzothiazole azo,
Examples include quinone imine dyes and hydrophilic dyes having a carboxyl group, an amino group, or an imino group.

【0031】例えば、フルオレセイン系の色素であるロ
ーズベンガルやエオシンは、pH4以上の水溶液中では
還元状態となり溶存するが、pHが4未満の水溶液中で
は酸化状態となり沈殿する。また、オキサジン系の塩基
性染料Cathilon Pure Blue 5GH
(C.I.Basic Blue 3)やチアジン系の
塩基性染料メチレンブルー(C.I.Basic Bl
ue 9)は、pHが10以下の水中では酸化状態とな
り溶存するが、pH10以上の水中では還元状態となり
不溶化し析出する。このような構造変化は伴わないが、
一般にカルボキシル基、アミノ基、またはイミノ基を有
する親水性染料は、水溶液のpH変化によって溶解度が
大きく変化する。例えば、カルボキシル基を有する耐水
性改良インクジェット染料は、pH6以上の水には可溶
であるが、pH6未満の水には不溶で沈殿する。
For example, rose bengal and eosin, which are fluorescein dyes, are reduced and dissolved in an aqueous solution having a pH of 4 or more, but are oxidized and precipitate in an aqueous solution having a pH of less than 4. Further, an oxazine-based basic dye Cathilon Pure Blue 5GH
(CI Basic Blue 3) and thiazine-based basic dye methylene blue (CI Basic BL 1).
ue 9) is in an oxidized state and dissolved in water having a pH of 10 or less, but is in a reduced state in water having a pH of 10 or more and is insolubilized and precipitated. Although there is no such structural change,
Generally, the solubility of a hydrophilic dye having a carboxyl group, an amino group, or an imino group greatly changes due to a change in pH of an aqueous solution. For example, a water-resistance-improved inkjet dye having a carboxyl group is soluble in water having a pH of 6 or more, but is insoluble in water having a pH of less than 6 and precipitates.

【0032】着色電着材料が、顔料とイオン性分子とか
らなる場合のイオン性分子としては透明な膜を形成し得
る高分子が好ましい。例えば、アニオン性であるカルボ
キシル基を有する高分子、カチオン性であるアミノ基ま
たはイミノ基を有する高分子等が挙げられる。カルボキ
シル基を有する高分子の一種である水溶性アクリル樹脂
は、pH6以上の水には溶けるが、pH6未満の水には
不溶で沈殿する。この高分子中に顔料を分散させれば、
高分子が基板上に電着する際に顔料を取り込んで膜を形
成するので、着色の電着膜が基板上に形成される。
When the colored electrodeposition material comprises a pigment and an ionic molecule, the ionic molecule is preferably a polymer capable of forming a transparent film. For example, a polymer having an anionic carboxyl group, a polymer having a cationic amino group or an imino group, and the like can be given. A water-soluble acrylic resin, which is a kind of polymer having a carboxyl group, is soluble in water having a pH of 6 or more, but is insoluble in water having a pH of less than 6, and precipitates. By dispersing the pigment in this polymer,
When the polymer is electrodeposited on the substrate, the pigment is taken in to form a film, so that a colored electrodeposition film is formed on the substrate.

【0033】本発明の電着材料に用いられる高分子は、
水系液体中に溶解または分散するための適度な親水性
と、一旦電着膜を形成した後は、再び水系液体中に溶解
しないための適度な疎水性を有する必要がある。従っ
て、高分子は、構造中に疎水基と親水基を併せ持つ。こ
のような機能を満足させる高分子の目安としては、高分
子を構成しているモノマーの疎水基の数が、モノマーの
親水基と疎水基の総和の40〜80%の範囲のものであ
る。また、親水基部分の50%以上が、pHの変化によ
り親水基から疎水基に変化し、かつ、酸価数が30〜6
00のものが析出性、電着膜の安定性の点で好ましい。
高分子は、1種類のモノマーからなるものであっても、
2種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。
The polymer used for the electrodeposition material of the present invention is:
It is necessary to have an appropriate hydrophilicity for dissolving or dispersing in an aqueous liquid and an appropriate hydrophobicity for preventing the electrodeposited film from being dissolved again in an aqueous liquid once formed. Therefore, the polymer has both a hydrophobic group and a hydrophilic group in the structure. As a guide for a polymer satisfying such a function, the number of the hydrophobic groups of the monomer constituting the polymer is in the range of 40 to 80% of the total of the hydrophilic group and the hydrophobic group of the monomer. In addition, 50% or more of the hydrophilic group portion changes from a hydrophilic group to a hydrophobic group due to a change in pH, and has an acid value of 30-6.
A value of 00 is preferred from the viewpoints of deposition properties and stability of the electrodeposited film.
Even if the polymer is composed of one kind of monomer,
A copolymer composed of two or more monomers may be used.

【0034】着色電着材料としては、前記特性を有する
2種類以上のイオン性分子の混合物(同極性分子の混合
物、異極性分子の混合物を含む)を用いることもでき
る。また前記特性を有するオン性染料と顔料の混合物、
前記特性を有するイオン性高分子と色材の混合物等、種
々の組み合わせからなる混合物を使用することができ
る。それ自体電着膜形成能がない材料であっても、前記
特性を有するイオン性分子と組み合わせることにより、
電着膜形成時に取り込まれて、着色電着膜の形成成分と
なり得る。着色電着材料が、イオン性高分子と色材から
なる場合、色材の固形分重量%は、30重量%〜95重
量%であると、着色電着膜の安定性、着色層の色調が高
くなる点で好ましい。
As the colored electrodeposition material, a mixture of two or more ionic molecules having the above properties (including a mixture of the same polarity molecules and a mixture of the different polarity molecules) can also be used. A mixture of an on dye and a pigment having the above properties,
Mixtures composed of various combinations, such as a mixture of an ionic polymer having the above characteristics and a colorant, can be used. Even if the material itself does not have the ability to form an electrodeposition film, by combining it with an ionic molecule having the above properties,
It can be taken in during the formation of the electrodeposited film and become a component for forming the colored electrodeposited film. When the colored electrodeposition material is composed of an ionic polymer and a coloring material, if the solid content by weight of the coloring material is from 30% by weight to 95% by weight, the stability of the colored electrodeposition film and the color tone of the coloring layer are improved. It is preferable in that it becomes higher.

【0035】2以上の色材を含む着色電着材料の例を以
下に示す。同極性の分子の混合物、例えば、電着膜形成
能力のあるアニオン性分子、ローズベンガル(赤色)と
電着膜形成能力のないアニオン性分子ブリリアントブル
ー(青色)を混合した水溶液中にn型光半導体薄膜を積
層した基板を浸漬し、基板が正電位となるように電流等
を供与するとともに光照射すると、光照射部に溶液と同
じ紫色の電着膜が形成される。これは、電着膜形成能力
のあるローズベンガルにブリリアントブルーが取り込ま
れて、製膜されるからである。このように、同極性の分
子を2種以上混合して用いる場合は、少なくとも1種類
のイオンが電着膜形成能力があればよい。
Examples of colored electrodeposition materials containing two or more coloring materials are shown below. A mixture of molecules of the same polarity, for example, an anionic molecule capable of forming an electrodeposition film, an aqueous solution of a mixture of rose bengal (red) and an anionic molecule brilliant blue (blue) having no ability to form an electrodeposition film, is mixed with an n-type light in an aqueous solution. When the substrate on which the semiconductor thin film is laminated is immersed, and a current or the like is applied so that the substrate has a positive potential and light irradiation is performed, a purple electrodeposited film same as the solution is formed on the light irradiation portion. This is because Brilliant Blue is incorporated into Rose Bengal, which has the ability to form an electrodeposited film, and the film is formed. As described above, when two or more kinds of molecules having the same polarity are used as a mixture, it is sufficient that at least one kind of ions has an electrodeposition film forming ability.

【0036】極性が異なる分子の混合物、例えばアニオ
ン性で電着膜形成能力のあるProFast Jet
Yellow2(黄色)とカチオン性で電着膜形成能力
があるCathilon Pure Blue 5GH
(青色)を混合した水溶液中にn型光半導体薄膜を積層
した基板を浸漬し、基板が正電位となるように電流等を
供与するとともに光照射すると、光照射部に溶液と同じ
緑色の電着膜が形成される。一方基板が負電位となるよ
うに電流等を供与しつつ光照射すると、光照射部には青
色の電着膜(Cathilon Pure Blue
5GHからなる電着膜)が形成される。このように、異
極性の分子の混合物を用いる場合は、光半導体薄膜の極
性および印加電圧の極性を変化させると、同一の着色電
着材料を用いて異なる色の電着膜を形成することもでき
る。
A mixture of molecules having different polarities, for example, ProFast Jet, which is anionic and capable of forming an electrodeposited film.
Catilon Pure Blue 5GH, which is cationic and has the ability to form an electrodeposition film with Yellow2 (yellow)
The substrate on which the n-type optical semiconductor thin film is laminated is immersed in an aqueous solution mixed with (blue), and a current or the like is applied so that the substrate has a positive potential and light irradiation is performed. A deposited film is formed. On the other hand, when light irradiation is performed while supplying a current or the like so that the substrate has a negative potential, a blue electrodeposition film (Cathilon Pure Blue) is formed on the light irradiation portion.
An electrodeposition film of 5 GH is formed. As described above, when a mixture of molecules of different polarities is used, if the polarity of the optical semiconductor thin film and the polarity of the applied voltage are changed, an electrodeposited film of a different color may be formed using the same colored electrodeposition material. it can.

【0037】着色電着材料の色材として、水に不溶性の
顔料を用いる場合は、電着膜形成能力のあるイオン性高
分子材料、例えば、水溶性アクリル樹脂や水溶性スチレ
ン樹脂の水溶液中に分散させて用いればよい。水溶性高
分子が電着膜を形成する際に顔料を取り込み、着色電着
膜が作製される。顔料としては、従来公知のあらゆる顔
料を用いることができる。
When a water-insoluble pigment is used as the coloring material of the colored electrodeposition material, the pigment is dissolved in an aqueous solution of an ionic polymer material having an electrodeposition film forming ability, for example, a water-soluble acrylic resin or a water-soluble styrene resin. What is necessary is just to disperse and use. The pigment is taken in when the water-soluble polymer forms the electrodeposited film, and a colored electrodeposited film is produced. As the pigment, any conventionally known pigment can be used.

【0038】これらの着色電着材料は、水系液体中に溶
解または分散させて用いる。ここで、水系液体とは、水
を主成分とし、本発明の効果を損なわない範囲で種々の
添加剤を添加した液体をいう。
These colored electrodeposition materials are used after being dissolved or dispersed in an aqueous liquid. Here, the aqueous liquid refers to a liquid containing water as a main component and to which various additives are added within a range that does not impair the effects of the present invention.

【0039】電着速度を速めることを目的として、水系
液体中に着色電着材料の他に、電解質を添加してもよ
い。電解質である塩を添加すると、溶液の導電率が増加
する。本発明者等が検討した結果、水系液体中の導電率
と、電着速度(言い換えると電着量)とは相関し(図
3)、導電率が高くなればなるほど一定時間に付着する
電着膜の膜厚が厚くなり、導電率が約100mS/cm
2 になると飽和する。従って、電着膜の形成に影響しな
いイオン、例えばNa+ イオンやCl- イオンを加えれ
ば、電着速度を速めることができる。電解液中の体積固
有抵抗率を10Ω・cm以上106Ω・cm以下となる
ように、電解液中に塩を加えるのが好ましい。
For the purpose of increasing the electrodeposition speed, an electrolyte may be added to the aqueous liquid in addition to the colored electrodeposition material. The addition of a salt, which is an electrolyte, increases the conductivity of the solution. As a result of the study by the present inventors, the conductivity in the aqueous liquid is correlated with the electrodeposition rate (in other words, the amount of electrodeposition) (FIG. 3). The thickness of the film is increased, and the conductivity is about 100 mS / cm.
Saturates at 2 Therefore, by adding ions that do not affect the formation of the electrodeposited film, for example, Na + ions or Cl ions, the electrodeposition speed can be increased. It is preferable to add a salt to the electrolyte so that the volume resistivity in the electrolyte is 10 Ω · cm or more and 10 6 Ω · cm or less.

【0040】一定時間内に形成される膜厚は、温度が高
い程、顕著に厚くなる。従って、電解液の温度を一定に
保つように、温度コントロールを行えば、電着膜の膜厚
を均一にすることができ、より平滑性の高い着色電着膜
を形成できるので好ましい。
The film thickness formed within a certain time becomes significantly larger as the temperature is higher. Therefore, it is preferable to control the temperature so that the temperature of the electrolytic solution is kept constant, since the thickness of the electrodeposited film can be made uniform and a colored electrodeposited film having higher smoothness can be formed.

【0041】光照射前の水系液体のpHは、用いる電着
材料の状態変化が生じるpHより±2の範囲に設定する
のが好ましい。水系液体のpHをこのような範囲に設定
しておけば、電着膜が形成される前に着色電着材料の水
系液体への溶解が飽和状態となる。その結果、一旦電着
膜を形成してしまえば、膜形成後に液体中に再溶解し難
いので、安定的に電着膜を作製することができる。水系
液体のpHを前記の範囲にするには、電着特性に影響を
与えない酸性またはアルカリ性物質を添加することによ
り行う。
The pH of the aqueous liquid before light irradiation is preferably set within a range of ± 2 from the pH at which the state of the electrodeposition material used changes. If the pH of the aqueous liquid is set in such a range, the dissolution of the colored electrodeposition material in the aqueous liquid becomes saturated before the electrodeposition film is formed. As a result, once the electrodeposited film is formed, it is difficult to redissolve in the liquid after the film is formed, so that the electrodeposited film can be manufactured stably. The pH of the aqueous liquid is adjusted to the above range by adding an acidic or alkaline substance which does not affect the electrodeposition characteristics.

【0042】基材を水系液体中に浸漬する際には、少な
くとも光半導体薄膜が水系液体に接触すればよく、基板
全体が完全に液体中に浸っても、また、光半導体薄膜の
みが液体に接触していてもよい。
When the substrate is immersed in the aqueous liquid, it is sufficient that at least the optical semiconductor thin film is in contact with the aqueous liquid, and the entire substrate can be completely immersed in the liquid, or only the optical semiconductor thin film can be immersed in the liquid. It may be in contact.

【0043】次に、水系液体の基板近傍で生じるpH変
化、およびこれに伴う着色電着膜の形成機構について説
明する。一般的に、水溶液中に白金電極を浸し電流また
は電圧を供与すると、アノード近傍の水溶液中のOH-
イオンは消費されてO2 になり、水素イオンが増えてp
Hが低下する。これは、アノード近傍でホール(p)と
OH-イオンとが結び付く以下の反応が起こるためであ
る。 2OH- +2p+ → 1/2(O2 )+H2O 但し、この反応が起こるには、一定の電圧(閾値電圧)
が必要であるので、閾値電圧を超えて始めて、反応が進
行し水溶液中のpHが変化する(アノード近傍ではpH
が低下し、カソード近傍ではpHが増加する)。光起電
力のみでは、電着材料の電着の閾値を超えない場合は、
あらかじめ基板の導電性膜に電流または電圧を供与して
バイアス電圧を加えつつ、光照射して光半導体に光起電
力を起こさせ、光照射部のみを閾値を超える電位とし、
基板の光照射部近傍の水溶液のみに前記の反応を進行さ
せるものである。反応が進行した結果、光照射部近傍の
水溶液のpHは変化し、これに対応して着色電着材料の
溶解度が変化し、光照射部のみに着色電着膜が形成され
る。
Next, a description will be given of the pH change of the aqueous liquid in the vicinity of the substrate and the mechanism of the formation of the colored electrodeposition film accompanying the pH change. Generally, when donating soaked current or voltage platinum electrode in an aqueous solution, OH in the aqueous solution of the vicinity of the anode -
The ions are consumed to become O 2 , and the hydrogen ions increase to p
H decreases. This is because the following reaction in which the hole (p) and the OH - ion are linked occurs near the anode. 2OH + 2p + → 1/2 (O 2 ) + H 2 O However, for this reaction to occur, a certain voltage (threshold voltage) is required.
Is required, the reaction proceeds and the pH in the aqueous solution changes only after exceeding the threshold voltage.
Decreases and the pH increases near the cathode). If the photovoltaic power alone does not exceed the electrodeposition threshold for the electrodeposition material,
Applying a current or voltage to the conductive film of the substrate in advance and applying a bias voltage, irradiating light to cause a photoelectromotive force in the optical semiconductor, and setting only the light irradiated portion to a potential exceeding the threshold value,
The above reaction proceeds only in the aqueous solution near the light irradiation part of the substrate. As a result of the progress of the reaction, the pH of the aqueous solution near the light-irradiated portion changes, and the solubility of the colored electrodeposition material changes accordingly, and a colored electrodeposition film is formed only in the light-irradiated portion.

【0044】従って、本発明において、あらかじめ基板
(基板中の光透過性導電膜)に供与する電流または電圧
の大きさは、光半導体薄膜が発現する光起電力により基
板に生じる電位を補い、基板の電位が閾値電圧に達する
ように設定する必要がある。一方、あらかじめ基板(基
板中の光透過性導電膜)に供与する電流または電圧は、
ショトキーバリアーを超えない大きさに設定する必要が
ある。あらかじめ基板に供与する電流または電圧が大き
すぎると、ショトキーバリアーが壊れ、光照射されてい
ない領域にも電流が流れ、光半導体基板の全領域に電着
膜が形成され、着色電着膜の配置を制御できなくなるか
らである。例えば、TiO2の光起電力は、約0.6V
であるので、2.0Vで電着する着色材料であれば、
1.4Vのバイアス電圧を印加しつつ光照射すると、基
板(光半導体膜)の光照射部の電位は0.6V+1.4
V=2.0Vとなり、電着に必要な閾値電圧を越えて、
光照射部のみに着色電着膜が形成される。
Accordingly, in the present invention, the magnitude of the current or voltage previously supplied to the substrate (light-transmitting conductive film in the substrate) compensates for the potential generated in the substrate by the photovoltaic force generated by the optical semiconductor thin film, and Need to be set so that the potential of the reference voltage reaches the threshold voltage. On the other hand, the current or voltage previously supplied to the substrate (the light-transmitting conductive film in the substrate) is
It is necessary to set the size not to exceed the Schottky barrier. If the current or voltage supplied to the substrate in advance is too large, the Schottky barrier is broken, current flows also in the area not irradiated with light, and an electrodeposition film is formed on the entire area of the optical semiconductor substrate, and the color electrodeposition film is formed. This is because the arrangement cannot be controlled. For example, the photovoltaic power of TiO 2 is about 0.6 V
Therefore, if the coloring material is electrodeposited at 2.0 V,
When light irradiation is performed while applying a bias voltage of 1.4 V, the potential of the light irradiation portion of the substrate (optical semiconductor film) becomes 0.6 V + 1.4.
V = 2.0V, exceeding the threshold voltage required for electrodeposition,
A colored electrodeposition film is formed only on the light irradiation part.

【0045】従来からの電着技術を利用したカラーフィ
ルターの製造方法、例えば、特開平5−119209号
公報、特開平5−157905号公報等に記載の方法
は、電着電圧は20Vから80Vと高く、電着材料とし
て高分子を用い、高分子の酸化還元反応を利用して電着
膜を形成している。本発明では、前記の機構により電着
膜を形成しているので、電着時の基板(光半導体薄膜)
の電圧はショトキーバリヤー以下にすることができ、そ
の結果、制御性が高く、微細な画素配置にも対応できる
製造方法を提供することができる。電着時の基板(光半
導体薄膜)の電圧は5V以下であるのが好ましい。
In a conventional method for producing a color filter using an electrodeposition technique, for example, the methods described in JP-A-5-119209 and JP-A-5-157905, the electrodeposition voltage is from 20 V to 80 V. Highly, a polymer is used as an electrodeposition material, and an electrodeposition film is formed using a redox reaction of the polymer. In the present invention, since the electrodeposition film is formed by the above mechanism, the substrate (optical semiconductor thin film) at the time of electrodeposition is formed.
Can be lower than the Schottky barrier, and as a result, it is possible to provide a manufacturing method which has high controllability and can cope with fine pixel arrangement. The voltage of the substrate (optical semiconductor thin film) at the time of electrodeposition is preferably 5 V or less.

【0046】次に、光半導体と着色電着材料の組み合わ
せについて説明する。本発明では、光起電力の形成に、
光半導体と接触した界面に生じるショトキーバリヤー
や、pn接合あるいはpin接合の障壁を利用してい
る。図5(A)にn型光半導体と水系液体との界面に生
じるショトキーバリヤーを、(B)にpin接合の障壁
を模式的に示した。例えば、n型光半導体を用いた場合
(図5(A))、n型光半導体側を負にした場合には、
電流が流れる順方向であるので電流は流れるが、逆に、
n型光半導体側を正にした場合、即ちn型光半導体と水
系液体とのショトキー接合がバリヤーを形成して、電流
は流れない。ところが、n型光半導体側を正にして電流
が流れない状態でも、光を照射するとn型光半導体薄膜
からエレクトロン・ホールペアが発生し、ホールが溶液
側に移動して電流が流れる。この場合、n型光半導体を
正電位にするのであるから電着する材料はアニオン性の
分子でなければならない。従って、n型光半導体とアニ
オン性分子の組合せとなり、逆にp型光半導体ではカチ
オンが電着されることになる。特に、n型光半導体を用
いた場合はカルボキシル基を有する化合物、p型半導体
を用いた場合はアミノ基、またはイミノ基を有する化合
物を含有する着色電着材料を用いるのが好ましい。pn
接合またはpin接合の半導体薄膜を用いる場合、半導
体膜部分は順方向に、液体との界面は逆方向になるよう
に電流または電圧を供与する。
Next, the combination of an optical semiconductor and a colored electrodeposition material will be described. In the present invention, in the formation of photovoltaic,
A Schottky barrier generated at an interface in contact with an optical semiconductor and a barrier of a pn junction or a pin junction are used. FIG. 5A schematically shows a Schottky barrier generated at the interface between the n-type optical semiconductor and the aqueous liquid, and FIG. 5B schematically shows a pin junction barrier. For example, when an n-type optical semiconductor is used (FIG. 5A), when the n-type optical semiconductor side is made negative,
Since the current flows in the forward direction, the current flows, but conversely,
When the n-type optical semiconductor side is positive, that is, a Schottky junction between the n-type optical semiconductor and the aqueous liquid forms a barrier, and no current flows. However, even in a state where the current does not flow with the n-type optical semiconductor side being positive, when light is irradiated, electron-hole pairs are generated from the n-type optical semiconductor thin film, the holes move to the solution side, and the current flows. In this case, the material to be electrodeposited must be an anionic molecule because the n-type optical semiconductor is set at a positive potential. Accordingly, a combination of an n-type optical semiconductor and an anionic molecule is formed, and conversely, a cation is electrodeposited in a p-type optical semiconductor. In particular, it is preferable to use a colored electrodeposition material containing a compound having a carboxyl group when an n-type optical semiconductor is used and a compound having an amino group or an imino group when a p-type semiconductor is used. pn
When a junction or pin junction semiconductor thin film is used, current or voltage is applied so that the semiconductor film portion is in the forward direction and the interface with the liquid is in the opposite direction.

【0047】光透過性導電膜に電流または電圧を供与す
るには、導電膜の側縁等に電流または電圧が供与される
ための通電路を設ける必要がある。電流または電圧の供
給には、ポテンショスタット等を用いる。
In order to apply a current or a voltage to the light-transmitting conductive film, it is necessary to provide a current path for supplying the current or the voltage to a side edge or the like of the conductive film. A potentiostat or the like is used for supplying current or voltage.

【0048】[0048]

【実施例】実施例1 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、さらに250nmのTiO2を製膜した。つぎ
に、TiO2の光電流特性を上げるために還元処理を行っ
た。還元処理では、3%の水素ガスが混合された純窒素ガ
ス中で、300℃で10分間TiO2膜をアニールした。
EXAMPLE 1 As shown in FIG. 4, a transparent conductive film of ITO was formed to a thickness of 100 nm on a non-alkali glass substrate (7059 glass) having a thickness of 0.5 mm by sputtering, and a TiO 2 film of 250 nm was formed. . Next, a reduction treatment was performed to improve the photocurrent characteristics of TiO 2 . In the reduction treatment, the TiO 2 film was annealed at 300 ° C. for 10 minutes in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas.

【0049】この基板を、図1に示すように電気化学で
一般的な三極式の配置において、スチレン−アクリル酸
共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル
比65%、酸化150)とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比率
で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電解液とし、飽
和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極として利用
し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8Vにして
基板の裏側から紫外線を選択的に照射した。紫外線の照
射には、ウシオ電気製のプロジェクション型露光装置を
使用した (波長365nmの光強度50mW/cm2)。プロジェクシ
ョン型露光装置は、フォトマスクに一旦結像し、更に光
学レンズを介して基板の裏面である酸化チタン表面に結
像するように調節した。この装置で2秒間露光したとこ
ろ、TiO2表面に光が照射された領域だけレッドのマスク
フィルターパターンが形成された。
As shown in FIG. 1, this substrate was placed in a tripolar arrangement generally used in electrochemical applications, and a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio) was used. 65%, an aqueous solution containing a pigment dispersed oxide 150) and an azo-based red ultrafine pigment in a one-to-one in solid content of an electrolyte solution, to the saturated calomel electrode using the TiO 2 electrode as the working electrode, acting The bias voltage applied to the electrodes was 1.8 V, and ultraviolet rays were selectively irradiated from the back side of the substrate. For UV irradiation, a projection type exposure apparatus manufactured by Ushio was used (light intensity at a wavelength of 365 nm, 50 mW / cm 2 ). The projection type exposure apparatus was adjusted so that an image was formed once on the photomask and further formed on the surface of titanium oxide, which is the back surface of the substrate, via an optical lens. Exposure for 2 seconds with this apparatus resulted in the formation of a red mask filter pattern only in the area where the light was irradiated on the TiO 2 surface.

【0050】図1の装置でレッドのマスクフィルターパ
ターンを作成する工程の詳細を図6に示す。まず電解液
で満たされている液槽に基板をセットした。基板に電解
液が接触するのを感知したセンサーの信号に同期してバ
イアス電圧を印加した。紫外線照射が終了した後、作用
電極に印加していたバイアス電圧を解除すると同時に液
槽から基板を取り去った。次に基板洗浄に一般的によく
使用されているシャワー洗浄を行い、水流が基板に対し
て直角にあたるようにして極力電着膜のエッジプロファ
イルが崩れないようにした。シャワー洗浄終了後、基板
にクリーンエアーを吹き付けることにより水滴を拭き取
った。その後5分程度放置して、作成したマスクパター
ンを乾燥させた。
FIG. 6 shows the details of the process of forming a red mask filter pattern using the apparatus shown in FIG. First, the substrate was set in a liquid tank filled with an electrolytic solution. A bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the completion of the ultraviolet irradiation, the bias voltage applied to the working electrode was released, and at the same time, the substrate was removed from the liquid tank. Next, shower cleaning, which is generally used for substrate cleaning, was performed so that the water flow hits the substrate at right angles to the edge profile of the electrodeposited film as much as possible. After the completion of the shower cleaning, water droplets were wiped off by blowing clean air onto the substrate. Thereafter, the resulting mask pattern was dried by being left for about 5 minutes.

【0051】次に、図6に示す工程でスチレン−アクリ
ル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)の
モル比65%、酸化150)とフタロシアニングリーン系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液を電解液として、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を
作用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電
圧を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選
択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射され
た領域だけグリーンのマスクフィルターパターンが形成
された。
Next, in the step shown in FIG. 6, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, oxidation 150) and phthalocyanine green-based ultrafine pigment were An aqueous solution containing a pigment dispersed at a solid content ratio of 1: 1 is used as an electrolyte, a TiO 2 electrode is used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, and a bias voltage applied to the working electrode is set to 1.8 V to adjust the substrate. When selectively exposed for 2 seconds from the back side using the same exposure apparatus, a green mask filter pattern was formed only on the illuminated area on the TiO 2 surface.

【0052】同様に、図6に示す工程でスチレン−アク
リル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)
のモル比65%、酸化150)とフタロシアニンブルー系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液を電解液として、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を
作用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電
圧を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選
択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射され
た領域だけブルーのマスクフィルターパターンが形成さ
れて、カラーフィルター層が形成された。このようにし
て作られたカラーフィルター層は、光照射時のみしかバ
イアス電圧を印加しないものに比べてエッジプロファイ
ルがシャープに形成されていた。
Similarly, in the step shown in FIG. 6, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group)
(Mol ratio of 65%, oxidation 150) and a phthalocyanine blue-based ultrafine pigment dispersed at a solid content ratio of 1: 1 as an aqueous solution containing a pigment as an electrolyte, and a TiO 2 electrode as a working electrode with a saturated calomel electrode Then, when the bias voltage applied to the working electrode was set to 1.8 V and the substrate was selectively exposed for 2 seconds from the back side of the substrate using the same exposure apparatus, a blue mask filter pattern was formed only in the region where light was irradiated on the TiO 2 surface. As a result, a color filter layer was formed. The edge profile of the color filter layer thus formed was sharper than that of the color filter layer to which a bias voltage was applied only during light irradiation.

【0053】最後に、カラーフィルター層を充分に乾燥
させた後、スチレン−アクリル酸共重合体(分子量13,00
0、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とカー
ボンブラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で1対1
に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電極に
対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電極を2.
0Vにして2秒間電圧を印加したところ、カラーフィル
ター層の無い領域をカーボンの薄膜が覆いブラックマト
リックスを形成できた。なお基板と電解液の接触を感知
するセンサーとしては、図1に示したようなポテンショ
スタットとは独立した電気回路をもつものでもよいし、
液面の高さを上から測定する三角測量式の光センサーな
どを用いてもよいし、液面の上昇に伴って電解液が光を
遮ることによって液面高さを検知する方式のセンサーで
もよい。
Finally, after sufficiently drying the color filter layer, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,00
0, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65%, oxidation 150) and carbon black powder (average particle diameter 80nm) in a solid content ratio of 1 to 1
Using a TiO 2 electrode as a working electrode for a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing a pigment dispersed in
When a voltage was applied to 0 V for 2 seconds, a region without the color filter layer was covered with the carbon thin film, and a black matrix was formed. The sensor for sensing the contact between the substrate and the electrolyte may have an electric circuit independent of the potentiostat as shown in FIG.
A triangulation type optical sensor that measures the liquid level from above may be used, or a sensor that detects the liquid level by blocking the light with the electrolyte as the liquid level rises. Good.

【0054】実施例2 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、さらに250nmのTiO2を製膜した。つぎ
に、TiO2の光電流特性を上げるために還元処理を行っ
た。還元処理では、3%の水素ガスが混合された純窒素ガス
中で、300℃で10分間TiO2膜をアニールした。
Example 2 As shown in FIG. 4, a transparent conductive film of ITO was formed to a thickness of 100 nm on a non-alkali glass substrate (7059 glass) having a thickness of 0.5 mm by sputtering, and a TiO 2 film of 250 nm was formed. Next, a reduction treatment was performed to improve the photocurrent characteristics of TiO 2 . In the reduction treatment, the TiO 2 film was annealed at 300 ° C. for 10 minutes in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas.

【0055】この基板を、図1に示したように電気化学
で一般的な三極式の配置において、スチレン−アクリル
酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモ
ル比65%、酸化150)とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比
率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液中を電解液と
し、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極として
利用し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8Vに
して基板の裏側から紫外線を選択的に照射した。紫外線
の照射には、ウシオ電気製のプロジェクション型露光装
置を使用した (波長365nmの光強度50mW/cm2)。プロジェ
クション型露光装置は、フォトマスクに一旦結像し、更
に光学レンズを介して基板の裏面である酸化チタン表面
に結像するように調節した。この装置で2秒間露光した
ところ、TiO2表面に光が照射された領域だけレッドのマ
スクフィルターパターンが形成された。
The substrate was placed in a tripolar arrangement commonly used in electrochemical applications, as shown in FIG. 1, in a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) mole). (A 65% ratio, oxidation 150) and an azo red ultrafine particle pigment dispersed in a 1: 1 solid content ratio are used as an electrolyte in an aqueous solution containing a pigment, and a TiO 2 electrode is used as a working electrode against a saturated calomel electrode. The bias voltage applied to the working electrode was set to 1.8 V, and ultraviolet rays were selectively irradiated from the back side of the substrate. For UV irradiation, a projection type exposure apparatus manufactured by Ushio was used (light intensity at a wavelength of 365 nm, 50 mW / cm 2 ). The projection type exposure apparatus was adjusted so that an image was formed once on the photomask and further formed on the surface of titanium oxide, which is the back surface of the substrate, via an optical lens. Exposure for 2 seconds with this apparatus resulted in the formation of a red mask filter pattern only in the area where the light was irradiated on the TiO 2 surface.

【0056】図1の装置でレッドのマスクフィルターパ
ターンを作成する工程の詳細を図7に示す。まず基板を
液槽にセットし、電解液を液槽に注入した。基板に電解
液が接触するのを感知したセンサーの信号に同期してバ
イアス電圧を1.0V印加した。紫外線照射が終了した
後、作用電極に印加していたバイアス電圧を解除すると
同時に液槽から電解液を抜き取った。次に液槽に純水に
若干の塩を加えた洗浄水を注入し、基板に洗浄水が接触
するのを感知したセンサーの信号に同期してバイアス電
圧を印加した。洗浄水は一定の流速をもつようにして、
付着した不要な電着液を流し去るようにした。再びバイ
アス電圧を解除すると同時に液槽から洗浄水を取り去
り、基板にクリーンエアーを吹き付けることにより水滴
を拭き取った。その後5分程度放置して、作成したマス
クパターンを乾燥させた。
FIG. 7 shows the details of the process of forming a red mask filter pattern using the apparatus shown in FIG. First, the substrate was set in a liquid tank, and an electrolytic solution was injected into the liquid tank. A bias voltage of 1.0 V was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the ultraviolet irradiation was completed, the bias voltage applied to the working electrode was released, and at the same time, the electrolytic solution was extracted from the liquid tank. Next, washing water obtained by adding a small amount of salt to pure water was injected into the liquid tank, and a bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the washing water with the substrate. The washing water should have a constant flow rate,
Unnecessary electrodeposition liquid attached was washed away. At the same time when the bias voltage was released again, the washing water was removed from the liquid tank, and water droplets were wiped off by blowing clean air on the substrate. Thereafter, the resulting mask pattern was dried by being left for about 5 minutes.

【0057】次に、図7に示す工程でスチレン−アクリ
ル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)の
モル比65%、酸化150)とフタロシアニングリーン系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作
用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電圧
を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選択
的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射された
領域だけグリーンのマスクフィルターパターンが形成さ
れた。同様に、図7に示す工程でスチレン−アクリル酸
共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル
比65%、酸化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔料
を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電
解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極
として利用し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8
Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選択的に2秒
間露光したところ、TiO2表面に光が照射された領域だけ
ブルーのマスクフィルターパターンが形成されて、カラ
ーフィルター層が形成された。このようにして作られた
カラーフィルター層は、光照射時のみしかバイアス電圧
を印加しないものに比べてエッジプロファイルがシャー
プに形成されていた。
Next, in the step shown in FIG. 7, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, oxidation 150) and phthalocyanine green-based ultrafine pigment were An aqueous solution containing a pigment dispersed in a solid content ratio of 1 to 1 was used as an electrolytic solution, a TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, and a bias voltage applied to the working electrode was set to 1.8 V. When selectively exposed for 2 seconds from the back side using the same exposure apparatus, a green mask filter pattern was formed only on the illuminated area on the TiO 2 surface. Similarly, in the step shown in FIG. 7, the styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, oxidized 150) and phthalocyanine blue-based ultrafine particle pigment were mixed in a solid content ratio. The aqueous solution containing the pigment dispersed one-to-one as described above is used as the electrolyte, the TiO 2 electrode is used as the working electrode with respect to the saturated calomel electrode, and the bias voltage applied to the working electrode is 1.8.
When the substrate was selectively exposed to V for 2 seconds from the back side of the substrate using the same exposure apparatus, a blue mask filter pattern was formed only in the region where light was irradiated on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed. The edge profile of the color filter layer thus formed was sharper than that of the color filter layer to which a bias voltage was applied only during light irradiation.

【0058】最後に、カラーフィルター層を充分に乾燥
させた後、スチレン−アクリル酸共重合体(分子量13,00
0、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とカー
ボンブラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で1対1
に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電極に
対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電極を1.
6Vにして基板の裏側からマスク未装着の露光装置で2
秒間露光したところ、カラーフィルター層の無い領域だ
けカーボンの薄膜が覆いブラックマトリックスを形成で
きた。なお基板と電解液、および基板と洗浄水の接触を
感知するセンサーとしては、図1に示したようなポテン
ショスタットとは独立した電気回路をもつものでもよい
し、液面の高さを上から測定する三角測量式の光センサ
ーなどを用いてもよい。
Finally, after sufficiently drying the color filter layer, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,00
0, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65%, oxidation 150) and carbon black powder (average particle diameter 80nm) in a solid content ratio of 1 to 1
The TiO 2 electrode is used as a working electrode for a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing a pigment dispersed in
6V from the back side of the substrate, 2
After exposure for 2 seconds, the carbon thin film was covered only in the region without the color filter layer to form a black matrix. The sensor for detecting the contact between the substrate and the electrolytic solution and the contact between the substrate and the washing water may have an electric circuit independent of the potentiostat as shown in FIG. A triangulation-type optical sensor for measurement may be used.

【0059】実施例3 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により200nm
TiO2を製膜した。製膜ではITO基板上にスピンコート法
でTiO2のアルコキシド(日本曹達製、アトロンNTi-092)を
回転速度1500回転、20秒間で製膜した後、約500℃で1時
間基板を加熱してTiO2の膜を形成した。還元処理では、
実施例1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス
中で、300℃で10分間TiO 2の膜をアニールした。
Example 3 As shown in FIG. 4, a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.5 mm
(7059 glass) sputtered with ITO transparent conductive film
100nm film by sol-gel method on ITO thin film
 TiOTwoWas formed. In film formation, spin coating on ITO substrate
With TiOTwoAlkoxide (Nippon Soda, Atron NTi-092)
After forming a film at a rotation speed of 1500 rpm for 20 seconds, about 1 hour at about 500 ° C
Heat the substrate betweenTwoWas formed. In the reduction process,
Pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas as in Example 1.
In, TiO at 300 ℃ for 10 minutes TwoWas annealed.

【0060】この基板を、図1に示したように電気化学
で一般的な三極式の配置において、スチレン−アクリル
酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモ
ル比65%、酸化150)とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比
率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電解液とし、
飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極として利用
し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8Vにして基
板の裏側から紫外線を選択的に照射した。紫外線の照射
には、ウシオ電気製のプロジェクション型露光装置を使
用した (波長365nmの光強度50mW/cm2)。プロジェクショ
ン型露光装置は、フォトマスクに一旦結像し、更に光学
レンズを介して基板の裏面である酸化チタン表面に結像
するように調節した。この装置で2秒間露光したとこ
ろ、TiO2表面に光が照射された領域だけレッドのマスク
フィルターパターンが形成された。
The substrate was placed in a trielectrode arrangement, which is common in electrochemistry as shown in FIG. 1, in a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) mole). An aqueous solution containing a pigment obtained by dispersing the azo-based red ultrafine particle pigment at a solid content ratio of 1: 1 with a 65% ratio, oxidation 150) and an azo red
The TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode, and the bias voltage applied to the working electrode was 1.8 V, and ultraviolet rays were selectively irradiated from the back side of the substrate. For UV irradiation, a projection type exposure apparatus manufactured by Ushio was used (light intensity at a wavelength of 365 nm, 50 mW / cm 2 ). The projection type exposure apparatus was adjusted so that an image was formed once on the photomask and further formed on the surface of titanium oxide, which is the back surface of the substrate, via an optical lens. Exposure for 2 seconds with this apparatus resulted in the formation of a red mask filter pattern only in the area where the light was irradiated on the TiO 2 surface.

【0061】図1の装置でレッドのマスクフィルターパ
ターンを作成する工程の詳細を図8に示す。まず電解液
で満たされている液槽に基板をセットした。基板に電解
液が接触するのを感知したセンサーの信号に同期してバ
イアス電圧を印加した。紫外線照射が終了した後、作用
電極に印加していたバイアス電圧を解除すると同時に液
槽から基板を取り去った。次に別途用意した洗浄水を満
たした液槽に基板をセットし、基板と洗浄水が接触する
のを感知したセンサーの信号に同期して再び作用電極に
バイアス電圧を1.0V印加した。洗浄水は一定の流速
をもつようにして、付着した不要な電着液を流し去るよ
うにした。再びバイアス電圧を解除すると同時に液槽か
ら基板を取り去り、基板にクリーンエアーを吹き付ける
ことにより水滴を拭き取った。その後5分程度放置し
て、作成したマスクパターンを乾燥させた。
FIG. 8 shows details of the step of forming a red mask filter pattern by the apparatus shown in FIG. First, the substrate was set in a liquid tank filled with an electrolytic solution. A bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the completion of the ultraviolet irradiation, the bias voltage applied to the working electrode was released, and at the same time, the substrate was removed from the liquid tank. Next, the substrate was set in a separately prepared liquid tank filled with cleaning water, and a bias voltage of 1.0 V was again applied to the working electrode in synchronization with a signal from a sensor that sensed contact between the substrate and the cleaning water. The washing water had a constant flow rate so that the unneeded electrodeposition liquid attached was washed away. At the same time when the bias voltage was released again, the substrate was removed from the liquid tank, and water droplets were wiped off by blowing clean air onto the substrate. Thereafter, the resulting mask pattern was dried by being left for about 5 minutes.

【0062】次に、図8に示す工程で、スチレン−アク
リル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)
のモル比65%、酸化150)とフタロシアニングリーン系超微
粒子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水
溶液を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を
作用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電
圧を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選
択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射され
た領域だけグリーンのマスクフィルターパターンが形成
された。同様に、図8に示す工程で、スチレン−アクリ
ル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)の
モル比65%、酸化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子
顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液
を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用
電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電圧を
1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選択的
に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射された領
域だけブルーのマスクフィルターパターンが形成され
て、カラーフィルター層が形成された。このようにして
作られたカラーフィルター層は、光照射時のみしかバイ
アス電圧を印加しないものに比べてエッジプロファイル
がシャープに形成されていた。
Next, in the step shown in FIG. 8, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group)
Of phthalocyanine green-based ultra-fine particle pigment in a molar ratio of 65: 1 and a phthalocyanine green-based ultrafine particle pigment dispersed at a solid content ratio of 1: 1 as an electrolyte, and a TiO 2 electrode as a working electrode with a saturated calomel electrode. Then, when the bias voltage applied to the working electrode was set to 1.8 V and the substrate was selectively exposed for 2 seconds from the back side of the substrate using the same exposure apparatus, a green mask filter pattern was formed only in the area where light was irradiated on the TiO 2 surface. Been formed. Similarly, in the step shown in FIG. 8, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, oxidation 150) and phthalocyanine blue-based ultrafine particle pigment were solidified. An aqueous solution containing a pigment dispersed in a ratio of 1 to 1 is used as an electrolyte, a TiO 2 electrode is used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, and a bias voltage applied to the working electrode is set to 1.8 V from the back side of the substrate. When selectively exposed for 2 seconds using the same exposure apparatus, a blue mask filter pattern was formed only in the region where light was irradiated on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed. The edge profile of the color filter layer thus formed was sharper than that of the color filter layer to which a bias voltage was applied only during light irradiation.

【0063】最後に、カラーフィルター層を充分に乾燥
させた後、スチレン−アクリル酸共重合体(分子量13,00
0、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とカー
ボンブラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で1対
1に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電極
に対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電極を
1.6Vにして基板の裏側からマスク未装着の露光装置
で2秒間露光したところ、カラーフィルター層の無い領
域だけカーボンの薄膜が覆いブラックマトリックスを形
成できた。なお基板と電解液、および基板と洗浄水の接
触を感知するセンサーとしては、図1に示したようなポ
テンショスタットとは独立した電気回路をもつものでも
よいし、液面の高さを上から測定する三角測量式の光セ
ンサーなどを用いてもよい。
Finally, after sufficiently drying the color filter layer, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,00
0, saturated in an aqueous solution containing a pigment in which a hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65%, oxidized 150) and carbon black powder (average particle diameter 80 nm) are dispersed at a solid content ratio of 1: 1. When the TiO 2 electrode was used as the working electrode for the calomel electrode, and the working electrode was set to 1.6 V and exposed from the back side of the substrate for 2 seconds using an exposure apparatus without a mask, a carbon thin film was formed only in the area without the color filter layer. A covering black matrix could be formed. The sensor for detecting the contact between the substrate and the electrolytic solution and the contact between the substrate and the washing water may have an electric circuit independent of the potentiostat as shown in FIG. A triangulation-type optical sensor for measurement may be used.

【0064】実施例4 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により200nm
TiO2を製膜した。製膜はITO基板上にスピンコート法で
TiO2のアルコキシド(日本曹達製、アトロンNTi-092)を回
転速度1500回転、20秒間で製膜した後、約500℃で1時間
加熱してTiO2の膜を形成した。還元処理では、実施例1
と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で、30
0℃で10分間TiO2の膜をアニールした。
Example 4 As shown in FIG. 4, a transparent conductive film of ITO was formed to a thickness of 100 nm on a non-alkali glass substrate (7059 glass) having a thickness of 0.5 mm by sputtering, and a 200 nm film was formed on the ITO thin film by a sol-gel method.
TiO 2 was formed. Film formation by spin coating on ITO substrate
An alkoxide of TiO 2 (Atron NTi-092, manufactured by Nippon Soda) was formed into a film at a rotation speed of 1500 rpm for 20 seconds, and then heated at about 500 ° C. for 1 hour to form a TiO 2 film. In the reduction process, Example 1
30% in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas
The TiO 2 film was annealed at 0 ° C. for 10 minutes.

【0065】この基板を、図1に示したように電気化学
で一般的な三極式の配置において、スチレン−アクリル
酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモ
ル比65%、酸化150)とカーボンブラック粉末(平均粒子径8
0nm)を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液中で飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極とし
て利用し、作用電極を1.6Vにして基板の裏側から紫
外線を選択的に照射した。紫外線の照射には、ウシオ電
気製のプロジェクション型露光装置を使用した (波長36
5nmの光強度50mW/cm2)。プロジェクション型露光装置
は、フォトマスクに一旦結像し、更に光学レンズを介し
て基板の裏面である酸化チタン表面に結像するように調
節した。この装置で2秒間露光したところ、TiO2表面に
光が照射された領域だけブラックマトリックスの細線パ
ターンが描かれた。
This substrate was placed in a trielectrode arrangement, which is common in electrochemistry, as shown in FIG. 1, in a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic / (hydrophilic group + hydrophobic group) mole). 65%, oxidation 150) and carbon black powder (average particle size 8
(0 nm) in an aqueous solution containing a pigment in which the solid content ratio is dispersed in a ratio of 1 to 1, using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, setting the working electrode to 1.6 V, and selecting ultraviolet light from the back side of the substrate. Irradiation. For UV irradiation, a projection-type exposure apparatus manufactured by Ushio was used (wavelength 36
5 nm light intensity 50 mW / cm 2 ). The projection type exposure apparatus was adjusted so that an image was formed once on the photomask and further formed on the surface of titanium oxide, which is the back surface of the substrate, via an optical lens. After exposure for 2 seconds with this apparatus, a thin line pattern of a black matrix was drawn only in a region where light was irradiated on the TiO 2 surface.

【0066】図1の装置でブラックマトリックスの細線
パターンパターンを作成する工程の詳細を図8に示す。
まず電解液で満たされている液槽に基板をセットした。
基板に電解液が接触するのを感知したセンサーの信号に
同期してバイアス電圧を印加した。紫外線照射が終了し
た後、作用電極に印加していたバイアス電圧を解除する
と同時に液槽から基板を取り去った。次に別途用意した
洗浄水を満たした液槽に基板をセットし、基板と洗浄水
が接触するのを感知したセンサーの信号に同期して再び
作用電極にバイアス電圧を1.0V印加した。洗浄水は
一定の流速をもつようにして、付着した不要な電着液を
流し去るようにした。再びバイアス電圧を解除すると同
時に液槽から基板を取り去り、基板にクリーンエアーを
吹き付けることにより水滴を拭き取った。その後5分程
度放置して、作成したマスクパターンを乾燥させた。
FIG. 8 shows the details of the process of forming a black matrix fine line pattern using the apparatus shown in FIG.
First, the substrate was set in a liquid tank filled with an electrolytic solution.
A bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the completion of the ultraviolet irradiation, the bias voltage applied to the working electrode was released, and at the same time, the substrate was removed from the liquid tank. Next, the substrate was set in a separately prepared liquid tank filled with cleaning water, and a bias voltage of 1.0 V was again applied to the working electrode in synchronization with a signal from a sensor that sensed contact between the substrate and the cleaning water. The washing water had a constant flow rate so that the unneeded electrodeposition liquid attached was washed away. At the same time when the bias voltage was released again, the substrate was removed from the liquid tank, and water droplets were wiped off by blowing clean air onto the substrate. Thereafter, the resulting mask pattern was dried by being left for about 5 minutes.

【0067】次に、図8に示す工程でスチレン−アクリ
ル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)の
モル比65%、酸化150)とフタロシアニングリーン系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作
用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電圧
を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選択
的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射された
領域だけグリーンのマスクフィルターパターンが形成さ
れた。同様に、図8に示す工程でスチレン−アクリル酸
共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル
比65%、酸化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔料
を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電
解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極
として利用し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.
8Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選択的に2
秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射された領域だ
けブルーのマスクフィルターパターンが形成されて、カ
ラーフィルター層が形成された。同様に、図8に示す工
程でスチレン−アクリル酸共重合体(分子量13,000、疎水
基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とアゾ系赤色
超微粒子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含
む水溶液を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTiO2
極を作用電極として利用し、作用電極に印加するバイア
ス電圧を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光装置
で選択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射
された領域だけレッドのマスクフィルターパターンが形
成されて、カラーフィルター層が形成された。
Next, in the step shown in FIG. 8, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, oxidation 150) and phthalocyanine green-based ultrafine pigment were An aqueous solution containing a pigment dispersed at a solid content ratio of 1 to 1 was used as an electrolytic solution, a TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, and a bias voltage applied to the working electrode was set to 1.8 V. When selectively exposed for 2 seconds from the back side using the same exposure apparatus, a green mask filter pattern was formed only on the illuminated area on the TiO 2 surface. Similarly, in the step shown in FIG. 8, the styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio: 65%, oxidation: 150) and phthalocyanine blue-based ultrafine pigment were mixed in a solid content ratio. The aqueous solution containing the pigment dispersed one-to-one as described above was used as the electrolyte, the TiO 2 electrode was used as the working electrode with respect to the saturated calomel electrode, and the bias voltage applied to the working electrode was 1.
8V and select 2V from the back side of the substrate with the same exposure apparatus.
After exposure for 2 seconds, a blue mask filter pattern was formed only in the light-irradiated region on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed. Similarly, in the step shown in FIG. 8, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio: 65%, oxidation: 150) and azo red ultrafine particle pigment were solid content ratio. The aqueous solution containing the pigment dispersed one-to-one as the electrolyte is used as the electrolyte, the TiO 2 electrode is used as the working electrode with respect to the saturated calomel electrode, the bias voltage applied to the working electrode is 1.8 V, and the same is applied from the back side of the substrate. Was selectively exposed for 2 seconds by using the exposure device of No. 1 , a red mask filter pattern was formed only in the region where light was irradiated on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed.

【0068】このようにして作られたブラックマトリッ
クス、およびカラーフィルター層は、光照射時のみしか
バイアス電圧を印加しないものに比べてエッジプロファ
イルがシャープに形成されていた。なお基板と電解液、
および基板と洗浄水の接触を感知するセンサーとして
は、図1に示したようなポテンショスタットとは独立し
た電気回路をもつものでもよいし、液面の高さを上から
測定する三角測量式の光センサーなどを用いてもよい。
The black matrix and the color filter layer thus formed had a sharper edge profile than those obtained by applying a bias voltage only during light irradiation. The substrate and the electrolyte,
As a sensor for detecting the contact between the substrate and the cleaning water, a sensor having an electric circuit independent of the potentiostat as shown in FIG. 1 may be used, or a triangulation type measuring the liquid level from above may be used. An optical sensor or the like may be used.

【0069】実施例5 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により200nm
TiO2を製膜した。製膜ではITO基板上にスピンコート法
でTiO2のアルコキシド(日本曹達製、アトロンNTi-092)を
回転速度1500回転、20秒間で製膜した後、約500℃で1時
間加熱してTiO2の膜を形成した。還元処理では、実施例
1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で300
℃で10分間TiO2の膜をアニールした。
Example 5 As shown in FIG. 4, a transparent conductive film of ITO was formed to a thickness of 100 nm on a non-alkali glass substrate (7059 glass) having a thickness of 0.5 mm by sputtering, and a 200 nm film was formed on the ITO thin film by a sol-gel method.
TiO 2 was formed. In film formation, an alkoxide of TiO 2 (manufactured by Nippon Soda, Atron NTi-092) was formed on an ITO substrate by spin coating at a rotation speed of 1500 rpm for 20 seconds, and then heated at about 500 ° C. for 1 hour to form TiO 2 Was formed. In the reduction process, the embodiment
Same as 1 in 300% pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas
The film of TiO 2 was annealed at 10 ° C. for 10 minutes.

【0070】この基板を、図1に示したように電気化学
で一般的な三極式の配置において、スチレン−アクリル
酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモ
ル比65%、酸化150)とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比
率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電解液とし、
飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極として利用
し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8Vにして
基板の裏側から紫外線を選択的に照射した。紫外線の照
射には、ウシオ電気製のプロジェクション型露光装置を
使用した (波長365nmの光強度50mW/cm2)。プロジェク
ション型露光装置は、フォトマスクに一旦結像し、更に
光学レンズを介して基板の裏面である酸化チタン表面に
結像するように調節した。この装置で2秒間露光したと
ころ、TiO2表面に光が照射された領域だけレッドのマス
クフィルターパターンが形成された。
This substrate was placed in a tripolar arrangement commonly used in electrochemical applications, as shown in FIG. 1, in a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic / (hydrophilic group + hydrophobic group) mole). An aqueous solution containing a pigment obtained by dispersing the azo-based red ultrafine particle pigment at a solid content ratio of 1: 1 with a 65% ratio, oxidation 150) and an azo red
The TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode, and the bias voltage applied to the working electrode was 1.8 V, and ultraviolet rays were selectively irradiated from the back side of the substrate. For UV irradiation, a projection-type exposure apparatus manufactured by Ushio was used (light intensity at a wavelength of 365 nm, 50 mW / cm 2 ). The projection type exposure apparatus was adjusted so that an image was formed once on the photomask and further formed on the surface of titanium oxide, which is the back surface of the substrate, via an optical lens. Exposure for 2 seconds with this apparatus resulted in the formation of a red mask filter pattern only in the area where the light was irradiated on the TiO 2 surface.

【0071】次に、スチレン−アクリル酸共重合体(分
子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化1
50)とフタロシアニングリーン系超微粒子顔料を固形分
比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液を電解液と
し、飽和カロメル電極に対しTiO2電極を作用電極として
利用し、作用電極に印加するバイアス電圧を1.8Vに
して基板の裏側から同様の露光装置で選択的に2秒間露
光したところ、TiO 2表面に光が照射された領域だけグリ
ーンのフィルターパターンが形成された。同様に、スチ
レン−アクリル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水
基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とフタロシアニンブル
ー系超微粒子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料
を含む水溶液を電解液とし、飽和カロメル電極に対しTi
O2電極を作用電極として利用し、作用電極に印加するバ
イアス電圧を1.8Vにして基板の裏側から同様の露光
装置で選択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が
照射された領域だけブルーのマスクフィルターパターン
が形成されて、カラーフィルター層が形成された。
Next, a styrene-acrylic acid copolymer (part
13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, oxidation 1
50) and phthalocyanine green ultrafine pigment
An aqueous solution containing a pigment dispersed in a ratio of 1 to 1 is used as an electrolyte.
TiO2 for saturated calomel electrodeTwoElectrode as working electrode
To 1.8V bias voltage applied to the working electrode
And selectively exposed for 2 seconds from the back side of the substrate with the same exposure apparatus.
When lit, TiO TwoOnly the area where light is irradiated on the surface
A filter pattern was formed. Similarly,
Len-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic
Group + hydrophobic group) 65%, oxidation 150) and phthalocyanine
Pigments in which 1-based ultrafine pigments are dispersed at a solid content ratio of 1: 1
An aqueous solution containing
OTwoUsing the electrode as a working electrode,
Similar exposure from the back side of the substrate with the bias voltage set to 1.8V
When selectively exposed for 2 seconds with the device, TiOTwoLight on the surface
Blue mask filter pattern only in the irradiated area
Was formed to form a color filter layer.

【0072】図1の装置で上記3色のカラーフィルター
パターンを作成する工程の詳細を図9に示す。まずレッ
ドの電解液で満たされている液槽に基板をセットした。
基板に電解液が接触するのを感知したセンサーの信号と
同期してバイアス電圧を印加した。紫外線照射が終了し
た後、液槽に純水に若干の塩を加えた洗浄水を注入しつ
つレッドの電解液を排出した。これを液槽内を満たす液
体が、ほぼ完全に洗浄水になるまで行なった。その次に
液槽内にグリーンの電着液を注入しつつ、洗浄水を排出
した。これを液槽内を満たすグリーンの電着液濃度が本
来の値になるまで行なった。紫外線照射が終了した後、
液槽に洗浄水を注入しつつグリーンの電解液を排出し
た。これを液槽内を満たす液体が、ほぼ完全に洗浄水に
なるまで行なった。その次に液槽内にブルーの電着液を
注入しつつ、洗浄水を排出した。紫外線照射が終了した
後、液槽に洗浄水を注入しつつブルーの電解液を排出し
た。これを液槽内を満たす液体が、ほぼ完全に洗浄水に
なるまで行なった。最後にバイアス電圧を解除すると同
時に基板を液槽から取り去った。このようにして作られ
たカラーフィルター層は、光照射時のみしかバイアス電
圧を印加しないものに比べてエッジプロファイルがシャ
ープに形成されていた。
FIG. 9 shows the details of the process of forming the three color filter patterns by the apparatus shown in FIG. First, the substrate was set in a liquid tank filled with a red electrolytic solution.
A bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the completion of the ultraviolet irradiation, the red electrolytic solution was discharged while pouring washing water obtained by adding a small amount of salt to pure water into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Then, while pouring a green electrodeposition solution into the liquid tank, the washing water was discharged. This was carried out until the concentration of the green electrodeposition solution filling the inside of the solution tank reached the original value. After the UV irradiation ends,
The green electrolyte was discharged while washing water was injected into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Then, while pouring the blue electrodeposition solution into the liquid tank, the washing water was discharged. After the completion of the ultraviolet irradiation, the blue electrolyte was discharged while pouring the washing water into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Finally, the substrate was removed from the liquid tank at the same time when the bias voltage was released. The edge profile of the color filter layer thus formed was sharper than that of the color filter layer to which a bias voltage was applied only during light irradiation.

【0073】最後にカラーフィルター層を十分に乾燥さ
せた後、カーボンブラック粉末(平均粒子径80nm)を分散
させた紫外線硬化樹脂溶液に接触させ、基板の裏側からU
V光を照射したところ、カラーフィルター層の無い領域
だけ硬化したカーボンの樹脂薄膜が形成され、ブラック
マトリックスを形成できた。なお基板と電解液、および
基板と洗浄水の接触を感知するセンサーとしては、図1
に示したようなポテンショスタットとは独立した電気回
路をもつものでもよいし、液面の高さを上から測定する
三角測量式の光センサーなどを用いてもよい。
Finally, after the color filter layer is sufficiently dried, it is brought into contact with an ultraviolet curable resin solution in which carbon black powder (average particle diameter 80 nm) is dispersed, and U
Upon irradiation with V light, a carbon resin thin film was formed which was cured only in the region without the color filter layer, and a black matrix could be formed. As a sensor for detecting the contact between the substrate and the electrolyte, and the contact between the substrate and the washing water, FIG.
May be one having an electric circuit independent of the potentiostat, or a triangulation type optical sensor for measuring the liquid level from above may be used.

【0074】実施例6 図4に示すように厚さ0.5mmの無アルカリガラス基板
(7059ガラス)にITOの透明導電膜をスパッタリン
グで100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により200nm
TiO2を製膜した。製膜ではITO基板上にスピンコート法
でTiO2のアルコキシド(日本曹達製、アトロンNTi-092)を
回転速度1500回転、20秒間で製膜した後、約500℃で1時
間加熱してTiO2の膜を形成した。還元処理では、実施例
1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で、3
00℃で10分間TiO2の膜をアニールした。
Example 6 As shown in FIG. 4, a transparent conductive film of ITO was formed to a thickness of 100 nm on a non-alkali glass substrate (7059 glass) having a thickness of 0.5 mm by sputtering, and a 200 nm film was formed on the ITO thin film by a sol-gel method.
TiO 2 was formed. In film formation, an alkoxide of TiO 2 (manufactured by Nippon Soda, Atron NTi-092) was formed on an ITO substrate by spin coating at a rotation speed of 1500 rpm for 20 seconds, and then heated at about 500 ° C. for 1 hour to form TiO 2 Was formed. In the reduction process, the embodiment
In pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas as in 1,
The TiO 2 film was annealed at 00 ° C. for 10 minutes.

【0075】この基板を、図1に示したように電気化学
で一般的な三極式の配置において、電着能力のあるアゾ
系赤色染料を含む水溶液を電解液とし、飽和カロメル電
極に対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電極に
印加するバイアス電圧を2.0Vにして基板の裏側から
紫外線を選択的に照射した。紫外線の照射には、ウシオ
電気製のプロジェクション型露光装置を使用した (波長
365nmの光強度50mW/cm 2)。プロジェクション型露光装置
は、フォトマスクに一旦結像し、更に光学レンズを介し
て基板の裏面である酸化チタン表面に結像するように調
節した。この装置で2秒間露光したところ、TiO2表面に
光が照射された領域だけレッドのマスクフィルターパタ
ーンが形成された。次に、スチレン−アクリル酸共重合
体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、
酸化150)とCathilon Pure Blue 5GHを固形分比率で1対1
に分散させた染料を含む水溶液を電解液とし飽和カロメ
ル電極に対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電
極に印加するバイアス電圧を2.0Vにして基板の裏側
から同様の露光装置で選択的に2秒間露光したところ、
TiO2表面に光が照射された領域だけブルーのフィルター
パターンが形成された。同様に、0.01MのPro Jet Fast
Yellow2と0.01MのCathilon Pure Blue 5GHを混合させた
水溶液を電解液とし飽和カロメル電極に対しTiO2電極を
作用電極として利用し、作用電極に印加するバイアス電
圧を2.0Vにして基板の裏側から同様の露光装置で選
択的に2秒間露光したところ、TiO2表面に光が照射され
た領域だけグリーンのフィルターパターンが形成され
て、カラーフィルター層が形成された。
This substrate was subjected to electrochemical treatment as shown in FIG.
Azo with electrodeposition capability
An aqueous solution containing a red dye is used as the electrolyte, and the saturated calomel
TiO for poleTwoUsing the electrode as a working electrode
Apply a bias voltage of 2.0 V to the back side of the substrate.
Ultraviolet light was selectively irradiated. Ushio for UV irradiation
An electric projection type exposure system was used (wavelength
365m light intensity 50mW / cm Two). Projection type exposure equipment
Once forms an image on the photomask and then through an optical lens
To form an image on the titanium oxide surface, which is the back side of the substrate.
Saved. Exposure for 2 seconds with this equipment gave TiOTwoOn the surface
Red mask filter pattern only in the area where light was irradiated
Formed. Next, styrene-acrylic acid copolymerization
Body (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%,
Oxidation 150) and Catilon Pure Blue 5GH at a solids ratio of 1: 1
The aqueous solution containing the dye dispersed in
TiOTwoUsing the electrode as a working electrode
The bias voltage applied to the pole is set to 2.0 V and the back side of the substrate
And then selectively exposed for 2 seconds with the same exposure equipment,
TiOTwoBlue filter only in the area where light was irradiated on the surface
A pattern was formed. Similarly, 0.01M Pro Jet Fast
Mix Yellow2 and 0.01M Catilon Pure Blue 5GH
Using TiO for saturated calomel electrode using aqueous solution as electrolyteTwoElectrodes
Used as a working electrode, the bias voltage applied to the working electrode
Pressure to 2.0 V and select from the back side of the substrate with the same exposure equipment.
Alternatively, when exposed for 2 seconds, TiOTwoThe surface is illuminated with light
The green filter pattern is formed only in the area
Thus, a color filter layer was formed.

【0076】図1の装置で上記3色のカラーフィルター
パターンを作成する工程の詳細を図9に示す。まずレッ
ドの電解液で満たされている液槽に基板をセットした。
基板に電解液が接触するのを感知したセンサーの信号と
同期してバイアス電圧を印加した。紫外線照射が終了し
た後、液槽に純水に若干の塩を加えた洗浄水を注入しつ
つレッドの電解液を排出した。これを液槽内を満たす液
体が、ほぼ完全に洗浄水になるまで行なった。その次に
液槽内にグリーンの電着液を注入しつつ、洗浄水を排出
した。これを液槽内を満たすグリーンの電着液濃度が本
来の値になるまで行なった。紫外線照射が終了した後、
液槽に洗浄水を注入しつつグリーンの電解液を排出し
た。これを液槽内を満たす液体が、ほぼ完全に洗浄水に
なるまで行なった。その次に液槽内にブルーの電着液を
注入しつつ、洗浄水を排出した。紫外線照射が終了した
後、液槽に洗浄水を注入しつつブルーの電解液を排出し
た。これを液槽内を満たす液体が、ほぼ完全に洗浄水に
なるまで行なった。最後にバイアス電圧を解除すると同
時に基板を液槽から取り去った。このようにして作られ
たカラーフィルター層は、光照射時のみしかバイアス電
圧を印加しないものに比べてエッジプロファイルがシャ
ープに形成されていた。
FIG. 9 shows the details of the process of forming the three color filter patterns using the apparatus shown in FIG. First, the substrate was set in a liquid tank filled with a red electrolytic solution.
A bias voltage was applied in synchronization with a signal from a sensor that sensed the contact of the electrolyte with the substrate. After the completion of the ultraviolet irradiation, the red electrolytic solution was discharged while pouring washing water obtained by adding a small amount of salt to pure water into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Then, while pouring a green electrodeposition solution into the liquid tank, the washing water was discharged. This was carried out until the concentration of the green electrodeposition solution filling the inside of the solution tank reached the original value. After the UV irradiation ends,
The green electrolyte was discharged while washing water was injected into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Then, while pouring the blue electrodeposition solution into the liquid tank, the washing water was discharged. After the completion of the ultraviolet irradiation, the blue electrolyte was discharged while pouring the washing water into the liquid tank. This was performed until the liquid filling the liquid tank became almost completely the washing water. Finally, the substrate was removed from the liquid tank at the same time when the bias voltage was released. The edge profile of the color filter layer thus formed was sharper than that of the color filter layer to which a bias voltage was applied only during light irradiation.

【0077】最後にカラーフィルター層を十分に乾燥さ
せた後、スチレン−アクリル酸共重合体(分子量13,000、
疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とカーボ
ンブラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で1対1に
分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電極に対
しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電極を1.6
Vにして基板の裏側から同様の露光装置で2秒間露光し
たところ、カラーフィルター層の無い領域だけカーボン
の薄膜が覆いブラックマトリックスを形成できた。なお
基板と電解液、および基板と洗浄水の接触を感知するセ
ンサーとしては、図1に示したようなポテンショスタッ
トとは独立した電気回路をもつものでもよいし、液面の
高さを上から測定する三角測量式の光センサーなどを用
いてもよい。
Finally, after sufficiently drying the color filter layer, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000,
Saturated calomel electrode in an aqueous solution containing a pigment in which a hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65%, oxidized 150) and carbon black powder (average particle diameter 80 nm) are dispersed at a solid content ratio of 1: 1. The TiO 2 electrode was used as a working electrode and the working electrode was 1.6
When the substrate was exposed to V for 2 seconds from the back side of the substrate using the same exposure apparatus, a black matrix was formed by covering the carbon thin film only in the region without the color filter layer. The sensor for detecting the contact between the substrate and the electrolytic solution and the contact between the substrate and the washing water may have an electric circuit independent of the potentiostat as shown in FIG. A triangulation-type optical sensor for measurement may be used.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法お
よび製造装置によれば、カラーフィルター層のみなら
ず、ブラックマトリックスを含めて、フォトリソグラフ
ィー工程を含まない簡易な方法で、高解像度で、かつ平
滑性が高いカラーフィルターを低コストで形成すること
ができる。従来の電着法では利用範囲が限られていた、
複雑で微細なパターンを有するカラーフィルターを容易
に作製することができる。また、特に、少なくとも電解
液や洗浄液に基板が接触している間は電圧を印加するこ
とにより各画素のエッジ部がシャープなカラーフィルタ
ーを作製できる。
According to the method and the apparatus for manufacturing a color filter of the present invention, not only the color filter layer but also the black matrix can be obtained with a high resolution and smoothness by a simple method not including a photolithography step. A high-performance color filter can be formed at low cost. The range of use was limited by the conventional electrodeposition method,
A color filter having a complicated and fine pattern can be easily manufactured. In particular, by applying a voltage at least while the substrate is in contact with the electrolytic solution or the cleaning solution, a color filter with sharp edges at each pixel can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のカラーフィルターの製造装置の一態
様を概略的に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing one embodiment of a color filter manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】 本発明のカラーフィルターの製造工程の一態
様を概略的に示した図である。
FIG. 2 is a view schematically showing one embodiment of a manufacturing process of the color filter of the present invention.

【図3】 水系電解液の導電率と電着量との関係を示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the conductivity of an aqueous electrolyte and the amount of electrodeposition.

【図4】 本発明の実施例に使用される酸化チタン膜の
製法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing a titanium oxide film used in an example of the present invention.

【図5】 (A)はショトキー接合の場合の、(B)は
pin接合の場合の半導体のエネルギーバンドを示す概
略図である。
5A is a schematic diagram showing an energy band of a semiconductor in the case of a Schottky junction, and FIG. 5B is a schematic diagram showing an energy band of a semiconductor in a case of a pin junction.

【図6】 実施例に用いた工程のフローチャートであ
る。
FIG. 6 is a flowchart of a process used in an example.

【図7】 実施例に用いた工程の別のフローチャートで
ある。
FIG. 7 is another flowchart of the process used in the example.

【図8】 実施例に用いた工程のさらに別のフローチャ
ートである。
FIG. 8 is still another flowchart of the process used in the example.

【図9】 実施例に用いた工程の別のフローチャートで
ある。
FIG. 9 is another flowchart of the steps used in the example.

【図10】 印加電圧と付着量との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an applied voltage and an attached amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 光透過性支持体 12
光透過性導電膜 13 光半導体薄膜 20 水系電解液 21 着色電着膜 22
黒色電着膜
Reference Signs List 10 substrate 11 light-transmitting support 12
Light-transmitting conductive film 13 Optical semiconductor thin film 20 Aqueous electrolyte 21 Colored electrodeposition film 22
Black electrodeposition film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 圷 英一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 2H042 AA06 AA09 AA15 AA26 2H048 BA02 BA11 BA62 BB01 BB02 BB13 BB14 BB15 BB24 BB42 BB46 5G435 AA00 AA17 GG12 KK07 KK10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Eiichi Akutsu 430 Sakai-Nakai-cho, Ashigara-gun, Kanagawa Green Tech Nakai F-term in Fuji Xerox Co., Ltd. 2H042 AA06 AA09 AA15 AA26 2H048 BA02 BA11 BA62 BB01 BB02 BB13 BB14 BB15 BB24 BB42 BB46 5G435 AA00 AA17 GG12 KK07 KK10

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性支持体上に光透過性の導電膜、
および光起電力機能を有する光半導体薄膜を順次積層し
た基板を、水素イオン濃度の変化により析出する色材を
含有する電着材料を含む電解液に、少なくとも光半導体
薄膜が接触するように配置し、選択的に光を照射し、前
記光半導体薄膜の光照射部に光起電力を発生させ、電気
化学的に前記電着材料を析出させて着色電着膜からなる
カラーフィルター層を形成する工程を含むカラーフィル
ターの製造方法であって、少なくとも前記基板と前記電
解液が接触している間は前記基板に一定のバイアス電圧
を印加することを特徴とするカラーフィルターの製造方
法。
1. A light-transmitting conductive film on a light-transmitting support,
A substrate in which optical semiconductor thin films having a photovoltaic function are sequentially laminated is disposed such that at least the optical semiconductor thin film is in contact with an electrolytic solution containing an electrodeposition material containing a coloring material precipitated by a change in hydrogen ion concentration. Selectively irradiating light, generating a photoelectromotive force in a light irradiation portion of the optical semiconductor thin film, and electrochemically depositing the electrodeposition material to form a color filter layer composed of a colored electrodeposition film. And applying a constant bias voltage to the substrate at least while the substrate and the electrolytic solution are in contact with each other.
【請求項2】 前記基板と前記電解液の接触時間に同期
して、透明基板に一定のバイアス電圧を印加することを
特徴とする請求項1に記載のカラーフィルター製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein a constant bias voltage is applied to the transparent substrate in synchronization with a contact time between the substrate and the electrolyte.
【請求項3】 前記電着膜を形成した後、流水に接触さ
せることにより前記基板を洗浄する工程を有し、前記基
板と前記流水の接触時間に同期して、前記基板に一定の
バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項2に記
載のカラーフィルター製造方法。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of cleaning the substrate by contacting the substrate with running water after forming the electrodeposited film, wherein a constant bias voltage is applied to the substrate in synchronization with the contact time of the substrate and the flowing water. The method according to claim 2, wherein the color filter is applied.
【請求項4】 前記バイアス電圧を、前記光半導体薄膜
と前記電解液の間のショトキーバリアが維持される限界
電圧より低くすることを特徴とする請求項1から3のい
ずれか1項に記載のカラーフィルター製造方法。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the bias voltage is lower than a limit voltage at which a Schottky barrier between the optical semiconductor thin film and the electrolyte is maintained. Color filter manufacturing method.
【請求項5】 前記基板を、前記電解液に接触している
状態から前記流水に接触している状態へ、および前記流
水に接触している状態から前記電解液に接触している状
態へ、連続的に推移させることを特徴とする請求項3に
記載のカラーフィルター製造方法。
5. The method according to claim 5, wherein the substrate is brought into contact with the electrolytic solution from a state in contact with the flowing water, and from a state in contact with the flowing water to a state in contact with the electrolytic solution. The method for producing a color filter according to claim 3, wherein the color filter is changed continuously.
【請求項6】 光を支持体側から照射し、照射された光
を結像光学系により前記光半導体薄膜の表面に結像させ
ることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記
載のカラーフィルターの製造方法。
6. The light-emitting device according to claim 1, wherein light is irradiated from the support side, and the irradiated light is imaged on a surface of the optical semiconductor thin film by an imaging optical system. Method for manufacturing color filters.
【請求項7】前記光半導体薄膜として酸化チタンを使用
したことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に
記載のカラーフィルター製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein titanium oxide is used as the optical semiconductor thin film.
【請求項8】 前記光半導体薄膜として水素雰囲気下で
加熱して還元処理した酸化チタンを使用することを特徴
とする請求項7に記載のカラーフィルター製造方法。
8. The method for producing a color filter according to claim 7, wherein titanium oxide that has been heated and reduced in a hydrogen atmosphere is used as the optical semiconductor thin film.
【請求項9】 電位差が5V以内の範囲で、電着材料を
析出させることを特徴とする請求項1から請求項8のい
ずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
9. The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the electrodeposition material is deposited within a potential difference range of 5 V or less.
【請求項10】 電解液に塩を加えて、電解液中の体積
固有抵抗率を10Ω・cm以上106Ω・cm以下の範
囲にすることを特徴とする請求項1から請求項9までの
いずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein a salt is added to the electrolyte so that the specific volume resistivity in the electrolyte is in the range of 10 Ω · cm to 10 6 Ω · cm. A method for producing a color filter according to any one of the preceding claims.
【請求項11】 電解液の温度を一定に保ち、電着速度
を一定にすることを特徴とする請求項1から請求項10
までのいずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方
法。
11. The method according to claim 1, wherein the temperature of the electrolyte is kept constant and the electrodeposition speed is kept constant.
The method for producing a color filter according to any one of the above.
【請求項12】 電解液を貯蔵し得る液槽と、光透過性
支持体上に、光透過性導電膜と、光起電力機能を有する
光半導体薄膜を順次積層した基板を、少なくとも光半導
体薄膜が電解液に接触するように固定する手段と、前記
基板に選択的に光を照射する光照射手段と、前記液槽内
の電解液と前記基板の接触を感知するセンサーと、前記
センサーからの信号に同期して前記基板にバイアス電圧
を印加する手段とを有するカラーフィルターの製造装
置。
12. A liquid tank capable of storing an electrolytic solution, a substrate in which a light-transmitting conductive film and a photo-semiconductor thin film having a photovoltaic function are sequentially laminated on a light-transmitting support, comprising: Means for fixing so as to contact the electrolyte, light irradiation means for selectively irradiating the substrate with light, a sensor for sensing the contact between the electrolyte in the liquid tank and the substrate, Means for applying a bias voltage to the substrate in synchronization with a signal.
【請求項13】 前記センサーが前記電解液と前記導電
膜の間の電気抵抗を測定するセンサーであることを特徴
とする請求項12に記載のカラーフィルター製造装置。
13. The color filter manufacturing apparatus according to claim 12, wherein the sensor is a sensor that measures an electric resistance between the electrolytic solution and the conductive film.
【請求項14】 前記センサーが前記電解液の液面の高
さを測定するセンサーであることを特徴とする請求項1
2に記載のカラーフィルター製造装置。
14. The sensor according to claim 1, wherein the sensor is a sensor for measuring a level of the electrolyte.
3. The color filter manufacturing apparatus according to 2.
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