JP2002139616A

JP2002139616A - 光電着法および光触媒法によるカラーフィルターの製造方法、カラーフィルター、液晶表示装置およびカラーフィルターの製造装置

Info

Publication number: JP2002139616A
Application number: JP2000333386A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Otsu; 茂実大津; Takashi Shimizu; 敬司清水; Kazutoshi Tanida; 和敏谷田; Hidekazu Akutsu; 英一圷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】解像度が高くかつ高光透過性のカラーフィル
ターを、低コストで制御性よく作製することができるカ
ラーフィルターの製造方法、カラーフィルター、液晶表
示装置およびカラーフィルター製造装置を提供するこ
と。【解決手段】光透過性基板の上にマトリクス状導電膜
および光透過性半導体薄膜を形成した着膜基板を、着色
材が含まれ、かつｐＨが変化することにより水性液体に
対する溶解性ないし分散性が低下する材料を含む水系の
電着液あるいは電解液に接触させ、半導体薄膜の選択領
域に光を照射する光電着法あるいは光触媒法により着色
膜を析出させ、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しな
いカラーフィルターを製造する方法、また、着色膜の下
に実質的に導電膜が存在しないカラーフィルター、これ
を用いる液晶表示装置、およびカラーフィルター製造装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、CCDカメラや液晶
表示素子な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形成技術に関するものであり、着
色層やブラックマトリクスの製造方法に関する。具体的
には、着色層やブラックマトリクスを簡便にしかも高解
像度で形成する新カラーフィルターの製造方法に関す
る。

【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、（６）ミ
セル電解法などが知られている。これらのうち、（１）
染色法及び（２）顔料分散法はいずれも技術の完成度は
高く、カラー固体撮像素子(CCD) に多用されているが、
フォトリソグラフィの工程を経てパターニングする必要
があり、工程数が多くコストが高いという問題がある。
これに対して、（３）印刷法、（４）インクジェット法
はいずれもフォトリソグラフィ工程を必要としないが、
（３）印刷法は顔料を分散させた熱硬化型の樹脂を印刷
し、硬化させる方法であり、解像度や膜厚の均一性の点
で劣る。（４）インクジェット法は特定のインク受容層
を形成し、親水化・疎水化処理を施した後、親水化され
た部分にインクを吹きつけてカラーフィルター層を得る
方法であり、解像度の点、さらに、隣接するフィルター
層に混色する確率が高く、位置精度の点でも問題があ
る。

【０００３】（５）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70V 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、70V といった高電圧
を必要とし、また、あらかじめパターニングした透明電
極が必要なため任意の画像が作れないという欠点があ
る。

【０００４】（６）ミセル電解法は電着法の一種である
が、析出材料として用いるフェロセンの酸化還元を利用
するため電着に必要な電圧が低い。しかし、ミセル電解
法で形成される薄膜は、その形成工程に不可欠のフェロ
センや界面活性剤等が析出時に取り込まれることにより
不純物として混入してしまうため、形成されたカラーフ
ィルターの透明性が悪くなり、色純度も悪く、抵抗の高
い膜となる。また、電着に必要な時間が数十分を要する
など長時間となり製造効率が悪く、必須の電解成分であ
るフェロセン化合物が非常に高価である。

【０００５】また、光半導体を用いその光起電力を利用
することにより薄膜を形成する方法が特許第２６０３４
６８号明細書に提案されている。しかしながら、この方
法は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の被膜を光半導体
薄膜の上に形成するだけであり、着色剤を用いていない
ため、その用途も平板印刷用版材であり、カラーフィル
ターへの応用には程遠いものであった。

【０００６】我々は、先に、従来のカラーフィルターの
製造方法の問題点を克服する電着法あるいは光電着法に
よりカラーフィルターを製造する方法を提案してきたが
（特開平１１−１０５４１８号公報、特開平１１−１７
４７９０号公報、特開平１１−１３３２２４号公報、特
開平１１−３３５８９４号公報）、これらの方法は、低
電位の電圧印加により充分カラーフィルターとして機能
する着色膜が形成可能なため、得られるカラーフィルタ
ーの解像度が高く、かつ低コストで、カラーフィルター
を作製することができるという優れた方法である。ま
た、我々は、更に研究を進め、光半導体の光触媒作用に
より内部回路を形成し、外部から電圧を印加したり、対
向電極を使用することなく、着色膜を形成する方法に達
し出願した（特願平１１−３２２５０７号、特願平１１
−３２２５０８号）。

【０００７】しかしながら、前記のごとき電着法、ミセ
ル電解法、光電着法および光触媒法でカラーフィルター
を製造するには、着膜用の電極として透明導電膜が必要
であるが、その上に形成されるカラーフィルター層が絶
縁性であるため、前記透明導電膜よりなる電極では液晶
を駆動できず、カラーフィルター層の上部に液晶駆動用
の電極（透明導電膜）を新たに設ける必要があった。導
電膜としては、透明性に優れたＩＴＯ膜が多用される
が、このＩＴＯ膜は、導電膜に透明性が求められる場合
に用いられる優れた導電膜であるが、それでも数％の光
を吸収する。したがって、特に光透過性の高いカラーフ
ィルターが要求される場合には、この数％の光吸収が問
題になることがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき
問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、解像度
が高くかつ高光透過性のカラーフィルターを、低コスト
で制御性よく作製することができるカラーフィルターの
製造方法、カラーフィルター、液晶表示装置およびカラ
ーフィルター製造装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、以
下のカラーフィルターの製造方法、カラーフィルター、
液晶表示装置およびカラーフィルター製造装置を提供す
ることにより解決される。（１）光透過性基板の上にマトリクス状導電膜および光
透過性半導体薄膜をこの順に形成した着膜基板を、着色
材が含まれ、かつｐＨが変化することにより水性液体に
対する溶解性ないし分散性が低下する材料を含む水系の
電着液に、前記着膜基板の少なくとも前記半導体薄膜が
電着液に接触するように配置した状態で、前記半導体薄
膜の選択領域に光を照射することにより選択領域の半導
体薄膜と対向電極の間に電圧を印加し、前記半導体薄膜
の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色膜
の下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とする、
カラーフィルターの製造方法。（２）光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜およびマ
トリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板を、着色
材が含まれ、かつｐＨが変化することにより水性液体に
対する溶解性ないし分散性が低下する材料を含む水系の
電着液に、前記着膜基板の少なくとも前記半導体薄膜が
電着液に接触するように配置した状態で、前記半導体薄
膜の選択領域に光を照射することにより選択領域の半導
体薄膜と対向電極の間に電圧を印加し、前記半導体薄膜
の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色膜
の下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とする、
カラーフィルターの製造方法。

【００１０】（３）光透過性基板の上に形成されたマト
リクス状導電膜を有し、前記導電膜に接して光透過性半
導体薄膜が設けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通
可能な着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化す
ることにより水性液体に対する溶解性ないし分散性が低
下する材料を含む水系の電解液に、前記半導体薄膜が電
解液に接触するように配置すると共に、前記導電膜が電
解液に導通する状態に配置し、この状態で前記半導体薄
膜の選択領域に光を照射することにより、前記半導体薄
膜の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色
膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とす
る、カラーフィルターの製造方法。（４）光透過性基板の上に形成された光透過性半導体薄
膜を有し、前記半導体薄膜に接してマトリクス状導電膜
が設けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通可能な着
膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化することに
より水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する材
料を含む水系の電解液に、前記半導体薄膜が電解液に接
触するように配置すると共に、前記導電膜が電解液に導
通する状態に配置し、この状態で前記半導体薄膜の選択
領域に光を照射することにより、前記半導体薄膜の選択
領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色膜の下に
実質的に導電膜が存在しないことを特徴とする、カラー
フィルターの製造方法。

【００１１】（５）前記マトリクス状導電膜が、光透過
性半導体薄膜とオーミックコンタクトを形成する材料か
らなることを特徴とする、前記（１）ないし（４）のい
ずれか１に記載のカラーフィルターの製造方法。（６）前記マトリクス状導電膜が遮光性の高い材料から
なることを特徴とする前記（１）ないし（５）のいずれ
か１に記載のカラーフィルターの製造方法。（７）遮光性の高い材料がＡｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｎｉ
合金、ＣｒまたはＣｒ合金より選ばれることを特徴とす
る前記（１）ないし（６）のいずれか１に記載のカラー
フィルターの製造方法。（８）前記マトリクス状導電膜が光透過性導電膜である
ことを特徴とする前記（１）ないし（５）のいずれか１
に記載のカラーフィルターの製造方法。

【００１２】（９）光透過性基板の上に配列形成された
薄膜トランジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に
有する着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化す
ることにより水性液体に対する溶解性ないし分散性が低
下する材料を含む水系の電着液に、前記着膜基板の少な
くとも前記半導体薄膜が電着液に接触するように配置し
た状態で、前記半導体薄膜の選択領域に光を照射するこ
とにより選択領域の半導体薄膜と対向電極の間に電圧を
印加し、前記半導体薄膜の選択領域に着色膜を析出形成
する工程を含む、着色膜の下に実質的に導電膜が存在し
ないことを特徴とする、カラーフィルターの製造方法。（１０）光透過性基板の上に配列形成された薄膜トラン
ジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有し、かつ
薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極が電
解液と導通可能な着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐ
Ｈが変化することにより水性液体に対する溶解性ないし
分散性が低下する材料を含む水系の電解液に、前記半導
体薄膜が電解液に接触するように配置すると共に、前記
ソース電極またはドレイン電極が電解液に導通する状態
に配置し、この状態で前記半導体薄膜の選択領域に光を
照射することにより、前記半導体薄膜の選択領域に着色
膜を析出形成する工程を含む、着色膜の下に実質的に導
電膜が存在しないことを特徴とする、カラーフィルター
の製造方法。

【００１３】（１１）薄膜トランジスタのゲート電極と
ソース電極を遮光性の金属材料で形成し、これらの電極
をブラックマトリクスとして利用することを特徴とする
前記（９）または（１０）に記載のカラーフィルターの
製造方法。（１２）さらに、ブラックマトリクスを形成することを
特徴とする前記（１）ないし（５）のいずれか１、また
は前記（８）ないし（１０）のいずれか１に記載のカラ
ーフィルターの製造方法。（１３）前記光透過性基板の厚さを０．２ｍｍ以下にす
ることにより光の回折を抑制し、かつ、光照射を、平行
光を照射するかあるいは密着型の露光装置により光照射
することを特徴とする前記（１）ないし（１２）のいず
れか１に記載のカラーフィルターの製造方法。（１４）選択領域の半導体薄膜に着色膜を析出形成する
工程を行った後、前記着色材を他の色相を有する着色材
に変更した電着液または電解液を用いて前記工程を１回
以上繰り返すことを特徴とする、前記（１）ないし（１
３）のいずれか１に記載のカラーフィルターの製造方
法。（１５）前記高分子材料が架橋性基を有することを特徴
とする前記（１）ないし（１４）のいずれか１に記載の
カラーフィルターの製造方法。

【００１４】（１６）光透過性基板の上にマトリクス状
導電膜および光透過性半導体薄膜をこの順に形成した着
膜基板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少なくと
も有し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないこと
を特徴とする、カラーフィルター。（１７）光透過性基板の上に互いに離間して設けられた
複数の導電膜と、前記基板と複数の導電膜を被覆する光
透過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体薄膜の上であ
ってかつ複数の導電膜の間の領域に形成された着色膜と
を備えるカラーフィルター。（１８）前記導電膜と着色膜が交互に配置され、かつ前
記着色膜がレッド着色膜、グリーン着色膜およびブルー
着色膜であって、前記各色の着色膜が順次配置されてい
ることを特徴とする前記（１７）に記載のカラーフィル
ター。（１９）光透過性基板の上に互いに離間して設けられた
複数の凸状導電膜と、前記基板と複数の凸状導電膜を被
覆し前記複数の凸状導電膜に対応した複数の凸部を有す
る光透過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体薄膜の複
数の凸部間に形成された着色膜とを備えるカラーフィル
ター。（２０）前記光透過性半導体薄膜の複数の凸部と着色膜
が交互に配置され、かつ前記着色膜が、レッド着色膜、
グリーン着色膜およびブルー着色膜であって、前記各色
の着色膜が順次配置されていることを特徴とする前記
（１９）に記載のカラーフィルター。（２１）光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜および
マトリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板と、前
記基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有し、着色
膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とす
る、カラーフィルター。（２２）前記マトリックス状導電膜が遮光性材料よりな
り、マトリックス状導電膜がブラックマトリクスを兼用
することを特徴とする前記（１６）ないし（２１）に記
載のカラーフィルター。（２３）光透過性基板の上に配列形成された薄膜トラン
ジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有する着膜
基板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少なくとも
有し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを
特徴とする、カラーフィルター。（２４）薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極を
遮光性の金属材料で形成し、これらの電極をブラックマ
トリクスとして利用することを特徴とする前記（２３）
に記載のカラーフィルター。（２５）さらにブラックマトリクスを設けたことを特徴
とする前記（１６）ないし（２１）のいずれか１、また
は（２３）に記載のカラーフィルター。（２６）着色膜が架橋された高分子材料を含むことを特
徴とする前記（１６）ないし（２５）のいずれか１に記
載のカラーフィルター。（２７）着色膜に接して平坦化膜あるいは保護層が設け
られることを特徴とする前記（１６）ないし（２６）の
いずれか１に記載のカラーフィルター。

【００１５】（２８）前記（１６）ないし（２７）のい
ずれか１に記載のカラーフィルターと、前記カラーフィ
ルターの着色膜の上に形成される光透過性導電膜と、前
記光透過性導電膜の上に形成される液晶配向膜と、前記
カラーフィルターに対向配置される液晶駆動電極を設け
た対向基板と、前記液晶配向膜と対向基板の間に封入さ
れる液晶材料とを少なくとも有する液晶表示装置。（２９）光を照射するための光源、第一の結像光学レン
ズと第二の結像光学レンズを有する結像光学系、第一の
結像光学レンズと第二の結像光学レンズの間に挿入した
フォトマスク、対向電極、バイアス電圧を印加可能な手
段、および電着液を収納した電着槽を備えたカラーフィ
ルター製造装置であって、光透過性の基板に少なくとも
光透過性の導電膜および半導体薄膜を設けたカラーフィ
ルター形成用基板を、少なくとも半導体薄膜が電着液に
接触するように、電着槽に配置することを特徴とする、
カラーフィルター製造装置。

【００１６】（３０）光を照射するための光源、第一の
結像光学レンズと第二の結像光学レンズを有する結像光
学系、第一の結像光学レンズと第二の結像光学レンズの
間に挿入したフォトマスク、および電解液を収納した電
解槽を備えたカラーフィルター製造装置であって、光透
過性の基板に少なくとも光透過性の導電膜および半導体
薄膜を設けたカラーフィルター形成用基板を、少なくと
も前記導電膜および半導体薄膜が電解液に接触するよう
に、電解槽に配置することを特徴とする、カラーフィル
ター製造装置。（３１）結像光学系に代え、ミラー反射光学系を使用す
ることを特徴とする、前記（２９）または（３０）に記
載のカラーフィルター製造装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明で用いる光電着法は、基本
的には、光透過性の基板と導電膜（光透過性の場合があ
る）と光透過性の半導体薄膜を有する着膜基板を用い、
この着膜基板を、着色材を含みかつｐＨが変化すること
により水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する
材料を含む水系の電着液に少なくとも前記半導体薄膜が
接触する状態に配置し、半導体薄膜の選択領域に光を照
射し、その選択領域に光起電力を発生させて、電着に必
要な電圧を選択領域と対向電極の間に印加し、半導体薄
膜近傍のｐＨを変化させ、電着液から材料を半導体薄膜
上に析出させることを特徴とするものである。光起電力
に基づく電圧が電着に必要な電圧を超えて十分大きい場
合には、特にバイアス電圧を加える必要はないが、不充
分な場合には、光起電力に加えてさらに導電膜にバイア
ス電圧を加える。

【００１８】また、本発明で用いる光触媒法は、基本的
には、光半導体が有している光触媒作用を利用するもの
で、光透過性の基板と導電膜（光透過性の場合がある）
と光透過性の半導体薄膜を有する着膜基板を用い、半導
体薄膜の選択領域に光を照射すると、半導体薄膜−導電
膜−電解液の間に内部回路が形成され、半導体薄膜に接
触している電解液に電気分解が生じ、水素イオン濃度を
変化させることができる。水素イオン濃度を変化させる
ことにより、光電着法と同様に、電解液からの材料の沈
殿すなわち、着膜が可能になる。また、電解液として
は、前記光電着法において用いる電着液と同様の組成の
水性液を用いることができる。光触媒法の場合には、対
向電極は不要となる。また、光触媒法の場合には、導電
膜が電解液に導通することと、半導体薄膜と導電膜が接
していることが必要である。

【００１９】本発明のカラーフィルターの製造方法は、
前記光電着法および光触媒法において、着膜基板の半導
体薄膜全面に導電膜を形成する必要がなく、一点でも半
導体薄膜と導電膜がオーミックコンタクトを形成してい
るような着膜基板を用いれば、着色膜を形成することが
でき、光高透過性のカラーフィルターを作製することが
可能であることを見出したことに基づくものである。す
なわち、以下に説明するような本発明の着膜基板を用い
ることにより、作製されるカラーフィルターの着色膜の
下に実質的に導電膜が存在せず、従来の着膜基板を用い
る製造方法において生ずる導電膜による光吸収という問
題点を回避することができたものである。

【００２０】本発明は、光電着法および光触媒法による
カラーフィルターの製造方法において、以下の着膜基板
を用いることを特徴とする。１．光電着法を用いる場合の着膜基板（１）光透過性基板の上にマトリクス状導電膜および光
透過性半導体薄膜をこの順に形成した着膜基板。（２）光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜およびマ
トリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板。（３）光透過性基板の上に配列形成された薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）および光透過性半導体薄膜をこの順に有
する着膜基板。２．光触媒法を用いる場合の着膜基板（４）光透過性基板の上に形成されたマトリクス状導電
膜を有し、前記導電膜に接して光透過性半導体薄膜が設
けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通可能な着膜基
板。（５）光透過性基板の上に形成された光透過性半導体薄
膜を有し、前記半導体薄膜に接してマトリクス状導電膜
が設けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通可能な着
膜基板。（６）光透過性基板の上に配列形成された薄膜トランジ
スタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有するもので
あり、かつ薄膜トランジスタのソース電極またはドレイ
ン電極が電解液と導通可能な着膜基板。

【００２１】前記（１）および（２）の着膜基板の一例
を図を用いて説明する。図１（Ａ）は、前記（１）の着
膜基板の一例を示す断面模式図であり、図１（Ｂ）は、
前記（２）の着膜基板の一例を示す断面模式図である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）において、１０は着膜基
板、１２は光透過性基板、１４はマトリクス状に形成さ
れた導電膜、１６は光透過性半導体薄膜をそれぞれ示
す。また、図２は、前記（１）および（２）の着膜基板
において、光透過性基板または光透過性半導体薄膜の上
に形成されるマトリクス状の導電膜の平面図を示す。ま
た、前記（３）の着膜基板の一例が図１（Ｃ）に示され
る。図１（Ｃ）中、１０は着膜基板、１２は光透過性基
板、１６は光透過性半導体薄膜、１８は薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）をそれぞれ示す。また、ＴＦＴは、ゲート
電極２、ゲート絶縁膜３、ｎ⁺ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ５、
ソース電極６、ドレイン電極７、保護膜８から構成され
る。図に示すように、光透過性半導体薄膜１６をドレイ
ン電極７の一部を覆うように設けると、光透過性半導体
薄膜１６の上に図示しない着色膜を形成し、さらにその
上に画素電極を設ける際、容易に画素電極とドレイン電
極を電気的に導通させることができる。

【００２２】前記（４）の着膜基板の一例として、前記
図１（Ａ）で示されるような断面構造を有し、また図２
で示されるような平面形状を有するマトリクス状導電膜
を有する着膜基板、すなわち、前記（１）と同様のもの
を挙げることができる。この例の着膜基板１０も、光透
過性基板１２の上にマトリックス状導電膜１４と光透過
性半導体薄膜１６をこの順に設けたものである。マトリ
クス状導電膜と電解液とを導通させるために、例えば、
図２で示される周縁部の幅広の部分の導電膜が一部露出
するようにその上に半導体薄膜を設けたり、あるいは導
電膜にリード線を介して電極を結合し、この電極を電解
液に接触させることにより、マトリクス状導電膜と電解
液とを導通させることができる。さらに、導電膜の側面
のみを露出させ、この部分を電解液に接触させることに
より、マトリクス状導電膜と電解液とを導通させること
もできる。また、前記（５）に記載の着膜基板として
は、図１（Ｂ）で示される断面構造を有しまた、図２で
示されるようなマトリクス状導電膜を有する着膜基板、
すなわち前記（２）と同様のものを挙げることができ
る。この構造のものは、光透過性基板１２の上に光透過
性半導体薄膜１６とマトリックス状導電膜１４をこの順
に設けたもので、マトリクス状導電膜と半導体薄膜が露
出しているため、電解液に着膜基板を接触あるいは浸漬
させた場合、マトリクス状導電膜は電着液等に導通する
ことになる。前記（６）に記載の着膜基板は、図１
（Ｃ）に示される構造のものが使用できるが、同図に示
すように、薄膜トランジスタのドレイン電極またはソー
ス電極を露出させて電解液と導通させることが必要であ
る。この例の場合も、形成した着色膜の上に設ける画素
電極とドレイン電極を電気的に容易に導通させることが
できる。

【００２３】前記導電膜の材料としては光透過性の半導
体薄膜とオーミックコンタクトを形成する材料であれば
特に制限なく用いることができる。具体的には酸化チタ
ンや酸化亜鉛などの半導体薄膜とオーミックコンタクト
を形成する、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｉｎ、ＩＴＯな
どが好ましく用いられる。前記導電膜として、光遮断性
の高い材料を用いると、マトリクス状導電膜がブラック
マトリクスを兼ねることができ、その後、ブラックマト
リクスを形成する工程を省くことができる。この場合、
図１（Ａ）および図１（Ｂ）の１４で示されるマトリク
ス状導電膜を、ブラックマトリクスとして機能させるこ
とができる。このような材料としては、従来より金属系
のブラックマトリクスとして用いられているＡｌまたは
Ａｌ合金、ＮｉまたはＮｉ合金、ＣｒまたはＣｒ合金な
どが好ましく用いられる。これらは、半導体である酸化
チタンとの組み合わせが特に好適である。また、光透過
性導電膜としては、エッチングが容易でかつオーミック
コンタクトも容易にとることができるＩＴＯが好ましく
用いられる。ただし、この場合は、ブラックマトリクス
は別途設ける必要がある。

【００２４】次に、本発明の着膜基板を用いてカラーフ
ィルターを作製するプロセスについて説明する。最初に
前記（１）または（４）の着膜基板を用い、マトリック
ス状導電膜としてＩＴＯを用いるカラーフィルターの作
製法について図３（Ａ）ないし図３（Ｅ）を用いて説明
する。図３（Ａ）ないし図３（Ｄ）は、図示しない光電
着装置あるいは光触媒着膜装置により（以下の図４ない
し図６のプロセスの場合も同様）着膜基板の上に着色膜
が形成される工程を示し、図３（Ａ）で示される着膜基
板の上に、まずレッドの着色膜が形成され（図３
（Ｂ））、その後順次グリーンおよびブルーの着色膜を
形成し（図３（Ｃ）、図３（Ｄ））、最後にブラックマ
トリクスを形成する工程（図３（Ｅ）を示す。次に、前
記（１）または（４）の構造を有し、マトリクス状導電
膜として遮光性の高い金属を用いた着膜基板を用いる、
カラーフィルターの作製法について図４（Ａ）ないし図
４（Ｄ）を用いて説明する。図４（Ａ）で示される着膜
基板の上に、まずレッドの着色膜が形成され（図４
（Ｂ））、その後順次グリーンおよびブルーの着色膜を
形成し（図３（Ｃ）、図３（Ｄ））、カラーフィルター
が完成する。マトリクス状導電膜がブラックマトリクス
を兼用するので、このプロセスによる作製法では、工程
が１つ少なくなる。

【００２５】図５（Ａ）ないし図５（Ｅ）は、前記
（２）または（５）で示す構造の着膜基板を用い、導電
膜としてＩＴＯを用いるカラーフィルターの作製工程を
示し、図５（Ａ）で示される着膜基板の上に、まずレッ
ドの着色膜が形成され（図５（Ｂ））、その後順次グリ
ーンおよびブルーの着色膜を形成し（図５（Ｃ）、図５
（Ｄ））、最後にブラックマトリクスを形成する工程
（図５（Ｅ）を示す。図６（Ａ）ないし図６（Ｄ）は、
前記（２）または（５）の構造を有し、マトリクス状導
電膜として遮光性の高い金属を用いた着膜基板を用い
る、カラーフィルターの作製法について示すもので、図
６（Ａ）で示される着膜基板の上に、まずレッドの着色
膜が形成され（図６（Ｂ））、その後順次グリーンおよ
びブルーの着色膜を形成し（図６（Ｃ）、図６
（Ｄ））、カラーフィルターが完成する。この例でも、
マトリクス状導電膜がブラックマトリクスを兼用するの
で、このプロセスによる作製法では、工程が１つ少なく
なる。

【００２６】また、前記（３）または（６）で示す構造
の薄膜トランジスタを有する着膜基板を用いたカラーフ
ィルターの作製法については図示していないが、図１
（Ｃ）で示す着膜基板１０の半導体薄膜１６の上に順次
レッド、グリーンおよびブルーの着色膜を形成し、その
後ブラックマトリクスを形成することができる。薄膜ト
ランジスタのゲート電極とソース電極（図７参照）を遮
光性の金属材料で形成した場合には、これらの電極がブ
ラックマトリクスを兼用することができるので、改めて
ブラックマトリクスを設ける必要はない。また、画素電
極は前記着色膜の上に形成されるが、前記のように図１
（Ｃ）で示すような着膜基板を用いた場合、容易に画素
電極とドレイン電極を導通させることができる。

【００２７】次に、本発明のカラーフィルターの製造方
法において用いる電着液および電解液について説明す
る。電着液および電解液としては同様の組成のものが用
いられるので、以下においてこれらをまとめ「着膜液」
として説明する。本発明の着膜液には、着色材が含ま
れ、かつｐＨが変化することにより水性液体に対する溶
解性ないし分散性が低下する材料が含まれることを特徴
とする。したがって、着色材自体がｐＨが変化すること
により水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する
材料であることができる。電着材料として混合物を用い
る場合には、少なくとも1種類以上の分子は単体でｐＨ
の変化によって溶解度が変化し薄膜が形成される電着性
を持っている必要がある。このように１種が電着性の物
質であれば、単体では薄膜形成能力が無い種々の材料を
電着液中に分散すれば、電着膜形成時には電着性がある
材料に取り込まれて、フィルター中に固定されることに
なる。

【００２８】ｐＨが変化することにより水性液体に対す
る溶解性ないし分散性が低下する材料としては、カルボ
キシル基やアミノ基などのように、液のｐＨが変わるこ
とにより、そのイオン解離性が変化する基（イオン性
基）を分子中に有している物質を含むことが好ましい。
しかし、前記材料は必ずしもイオン性基の存在が必須で
はない。また、イオンの極性も問わない。例えば、２種
類のイオンを混合した場合について考えてみる。一般
に、塩基性溶液と酸性溶液を混合すると中和して錯体な
ど別の析出物を生じて沈殿する。このため、２種類の色
素を混合して混合色を出す場合には無極性の顔料を使う
か、同極性の材料を分散させるのが一般的である。とこ
ろが、ある種の染料同士では、錯体が形成されずイオン
が共存した状態を取る。この場合には、塩基性溶液と酸
性溶液を混合しても析出物を抑えることができ、イオン
の極性によらず使用することができる。

【００２９】ｐＨが変化することにより水性液体に対す
る溶解性ないし分散性が低下する材料は、着色膜（カラ
ーフィルター膜）の機械的強度等の観点から、このよう
な性質を有する高分子材料であることが好ましい。この
ような高分子材料としては、前記のようにイオン性基を
有する高分子材料（イオン性高分子）が挙げられる。前
記イオン性高分子は、水系液体（ｐＨ調節を行った水系
液体を含む。）に対して十分な溶解性あるいは分散性を
有していること、また光透過性を有していることが必要
である。

【００３０】また、ｐＨの変化により水性液体に対する
溶解性ないし分散性が低下する機能をもたせるために、
分子中に親水基と疎水基を有していることが好ましく、
親水基として、カルボキシル基（アニオン性基）、アミ
ノ基（カチオン性基）等のイオン化可能性基（以下、単
に「イオン化基」という）が導入されていることが好ま
しい。たとえばカルボキシル基を有する高分子材料の場
合、ｐＨがアルカリ性領域においてはカルボキシル基が
解離状態になって水性液体に溶解し、また酸性領域にお
いては解離状態が消失し溶解度が低下し析出する。

【００３１】前記高分子材料における疎水基の存在によ
り、前記のようなｐＨの変化によってイオン解離してい
る基がイオン性を失うこととあいまって、瞬時に膜を析
出させるという機能を高分子材料に付与している。ま
た、この疎水基は、後述する本発明のカラーフィルター
の形成方法において、着色材として用いる有機顔料に対
し親和性が強いため有機顔料を吸着する能力があり、重
合体に良好な顔料分散機能を付与する。また、親水基と
して、イオン化基の他にヒドロキシ基等を挙げることが
できる。

【００３２】疎水基と親水基を有する重合体中の疎水基
の数が、親水基と疎水基の総数の３０％から８０％の範
囲にあるものが好ましい。疎水基の数が親水基と疎水基
の総数の３０％未満のものは、形成された膜が再溶解し
易く、膜の耐水性や膜強度が不足する場合があり、また
疎水基数が親水基と疎水基の総数の８０％より大きい場
合は、水系液体への重合体の溶解性が不十分となるた
め、着膜液が濁ったり、材料の沈殿物が生じたり、着膜
液の粘度が上昇しやすくなるので、前記の範囲にあるこ
とが望ましい。親水基と疎水基の総数に対する疎水基数
は、より好ましくは５５％から７０％の範囲である。こ
の範囲のものは、特に膜の析出効率が高く、着膜液の液
性も安定している。また、光電着法の場合には、低い電
着電位で膜形成ができる。

【００３３】前記高分子材料としては、たとえば、親水
基を有する重合性モノマー、疎水基を有する重合性モノ
マーを共重合させたものが挙げられる。また、親水基を
含む重合性モノマーとしては、メタクリル酸、アクリル
酸、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリルアミド、
無水マレイン酸、フマル酸、プロピオル酸、イタコン
酸、などおよびこれらの誘導体が用いられるが、これら
に限定されるものではない。中でも特に、メタクリル
酸、アクリル酸はｐＨ変化による着膜効率が高く、有用
な親水性モノマーである。また、疎水基を含む重合性モ
ノマー材料、アルケン、スチレン、α−メチルスチレ
ン、α−エチルスチレン、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸ブチル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリ
ル、などおよびこれらの誘導体が用いられるが、これら
に限定されるものではない。特に、スチレン、α−メチ
ルスチレンは疎水性が強いために、再溶解に対するヒス
テリシス特性を得やすく有用な疎水性モノマーである。
本発明のカラーフィルター製造方法において用いる高分
子材料としては親水基含有モノマーとしてアクリル酸ま
たはメタクリル酸を、疎水基含有モノマーとしてスチレ
ンまたはα−メチルスチレンを用いる共重合体が好まし
く用いられる。

【００３４】本発明のカラーフィルターの製造方法にお
いて利用される高分子材料は、このような親水基および
疎水基をそれぞれ含む重合性モノマーを、好ましくは、
高分子中の親水基と疎水基の数の割合が前記のごとき比
率となるように共重合させた高分子材料であり、各親水
基及び疎水基の種類は１種に限定されるものではない。
また、本発明において用いる高分子材料には、架橋性基
を導入することにより架橋可能な高分子材料とすること
ができ、着色膜形成後あるいは着色膜およびブラックマ
トリクスを形成後に着色膜に熱処理を行って架橋し、着
色膜の機械的強度や耐熱性を向上させることができる。
架橋した着色膜は、機械的強度や耐熱性が向上する。し
たがって、本発明のカラーフィルターにおいては、保護
膜を設けることなく着色膜の上に直接、電極となる光透
過性導電膜をスパッタリング法等により形成することが
可能である。

【００３５】架橋性基としてはエポキシ基、ブロックイ
ソシアネート基（イソシアネート基に変化しうる基を含
む）、シクロカーボネート基、メラミン基等が挙げられ
る。したがって、前記高分子材料として、たとえば架橋
性基を有する重合性モノマー、親水基を有する重合性モ
ノマー、疎水基を有するモノマーを共重合させたものが
好適に用いられる。前記架橋性基を有する重合性モノマ
ーとしては、たとえばグリシジル（メタ）アクリレー
ト、（メタ）アクリル酸アジド、メタクリル酸２−（Ｏ
−〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル（昭和電工（株）製、商品名：カレンズＭＯ
１−ＢＮ）、４−（（メタ）アクリロイルオキシメチ
ル）エチレンカーボネート、（メタ）アクリロイルメラ
ミン等が挙げられる。これらの架橋性モノマーは、用い
るモノマーの種類によっても異なるが、一般的に電着性
高分子化合物中１〜２０モル％含まれる。架橋性基を導
入した高分子材料を用いるカラーフィルターの作製にお
いては、着色膜形成後あるいは着色膜およびブラックマ
トリクスを形成後に着色膜に熱処理を行って架橋させる
が、その熱処理温度は、基板がガラス等の耐熱性基板の
場合には２２０℃程度に、また、基板がプラスチックフ
ィルムの場合には、１８０℃以下にすることが望まし
い。また、架橋性基はこの熱処理温度を考慮して、適宜
選ばれる。

【００３６】前記高分子材料の重合度は、６，０００か
ら２５，０００のものが良好な着膜膜を得る高分子材料
となる。より好ましくは、重合度が９，０００から２
０，０００の材料である。重合度が６，０００より低い
と再溶解し易くなる。重合度が２５，０００より高い
と、水系液体への溶解性が不十分となり、液体が濁った
り沈殿物が生じたりて問題を生じる。

【００３７】また、前記高分子材料がカルボキシル基等
のアニオン性基を有している場合、この高分子材料の酸
価は、６０から３００の範囲において良好な着膜特性が
得られる。特に９０から１９５の範囲がより好ましい。
前記酸価が６０より小さいと、水系液体への溶解性が不
十分となり、着膜液の固形分濃度を適正値まで上げるこ
とができなくなったり、液体が濁ったり沈殿物が生じた
り、液粘度が上昇したりし問題が生じる。また、酸価が
３００を超えると、形成された膜が再溶解しやすいの
で、前記範囲が適切である。

【００３８】また前記高分子材料は、それが溶解してい
る着膜液のｐＨ値の変化に応じて、溶解状態あるいは分
散状態から上澄みを発生して沈殿を生じる液性変化が、
ｐＨ範囲領域２以内で生じることが好ましい。前記のｐ
Ｈ範囲領域が２以内であると、急峻なｐＨ変化に対して
も瞬時に着色膜の析出が可能となり、また析出する着色
膜の凝集力が高く、着膜液への再溶解速度が低減するな
どの効果が優れている。そしてこのことにより、高い透
光性と耐水性を有するカラーフィルター層が得られる。
前記ｐＨ範囲領域が２より大きい場合は、十分な着色膜
構造を得るための着膜速度の低下や、着色膜の耐水性の
欠如などが起こりやすい。より好ましい特性を得るに
は、前記ｐＨ範囲領域が１以内である。

【００３９】さらに、前記のごとき高分子材料が溶解し
た状態の着膜液は、ｐＨ値の変化に対して沈殿を生じる
状態変化が急峻に生じることの他に、さらに、再溶解し
にくいという特性を有していることが好ましい。この特
性はいわゆるヒステリシス特性といわれるもので、たと
えばアニオン性の着膜材料の場合、ｐＨが低下すること
により急激に析出が起こるが、ｐＨが上昇しても（たと
えば着膜終了時等）再溶解が急激に起こらず、析出状態
が一定時間保持されることを意味する。一方、ヒステリ
シス特性を示さないものは、ｐＨがわずかに上昇しても
溶解度が上昇し、析出膜が再溶解しやすい。

【００４０】上記のごとき特性を有する高分子材料は、
親水基と疎水基の種類、親水基と疎水基のバランス、酸
価、分子量等を適宜、調節することにより得られる。

【００４１】本発明の着膜液に添加する着色材として
は、染料および顔料が使用される。染料および顔料は、
自身、着膜液のｐＨの変化に対応してその溶解性あるい
は分散性が低下する性質を必ずしも有していることを要
しない。この場合には前記性質を有している着色材以外
の成分、例えば高分子材料が凝集・析出して着膜する際
に、その膜に取り込まれて膜を着色する。液のｐＨが変
化することにより溶解性あるいは分散性が低下する染料
としては、イオン性染料が挙げられる。またイオン性染
料と顔料を組み合わせて使用することもできる。イオン
性染料としては、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、及びカルボキシル基、アミノ基、又はイミノ基を有
する親水性染料等が挙げられる。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ｐＨ＝４
以上では水に溶けるが、それ以下では中性状態となり沈
殿する。同様にジアゾ系のPro Jet Fast Yellow2はｐＨ
６以上では水に溶けるが、それ以下では沈殿する。顔料
としては、公知の赤色、緑色、青色等の顔料を特に制限
なく使用することができるが、顔料の粒子径が小さい程
色相の再現性がよい。カラーフィルターを作製する場合
には、カラーフィルター層の透明性及び分散性の観点か
らは、特に顔料の平均粒子径が２００ｎｍ（０．２μ
ｍ）好ましくは１００ｎｍ（０．１μｍ）以下のものが
好ましい。また、カラーフィルター用着色材としては、
本発明者らが、光電着方法に適する材料として先に、特
開平１１−１０５４１８号公報、特願平９−３２９７９
８号として提案した明細書に記載の着色材なども用いる
ことができる。

【００４２】また、二種以上の着色材を用いれば、任意
の混合色が得られ、染料と顔料を組み合わせることも可
能である。２種類の着色材を混合して混合色を出す場合
の着色材のイオン性については、着色材が沈殿あるいは
析出することを防ぐため、無極性の着色材を使うかある
いは同極性の着色材を用いるのが一般的である。しか
し、ある種の染料同士では、錯体が形成されずイオンが
共存した状態を取るので、この場合には、塩基性溶液と
酸性溶液を混合しても析出物を抑えることができ、イオ
ンの極性によらず使用することができる。本発明におい
ては、アニオン性基を有する高分子材料を用いて顔料を
分散させた着膜液が、カラーフィルター用として好まし
く用いられる。

【００４３】本発明の着膜液に含まれる着膜材料は、薄
膜の形成効果を損なわない限りにおいて、上で述べたよ
うな材料を任意に組み合わせることができ、２種類以上
のアニオン性分子の混合物のような同極性分子の混合
物、あるいはアニオン性分子とカチオン性分子の混合物
のような異極性分子の混合物が挙げられる。

【００４４】次に着膜液の導電率ついて説明する。導電
率は着膜スピードいいかえれば、着膜量に関連してお
り、導電率が高くなればなるほど一定時間に付着する着
膜膜の膜厚が厚くなり約20mS/cmで飽和する。従って、
高分子材料や着膜性の色素イオンだけでは導電率が足り
ない場合には、着膜に影響を与えないイオン、例えばＮ
Ｈ₄ ⁺イオンやＣｌ^-イオンを加えてやることで着膜スピ
ードをコントロールすることができる。通常、着膜液
は、支持塩を加えて導電率を高める。電気化学で、一般
的に使われる支持塩はＮａＣｌ、やＫＣｌ等のアルカリ
金属塩や、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、テト
ラエチルアンモニウムパークロレート（Ｅｔ ₄ＮＣｌ
Ｏ₄）等のテトラアルキルアンモニウム塩が用いられ
る。しかし、アルカリ金属は、薄膜トランジスタの特性
に悪影響を及ぼすため、薄膜トランジスタを設けた基板
に着色膜を形成する場合には、これを含む着膜液は利用
できない。そこで、本発明の方法においては、ＮＨ₄Ｃ
ｌやＮＨ₄ＮＯ₃等のアンモニウム塩や、Ｅｔ₄ＮＣｌ
Ｏ₄、ｎ−Ｂｕ₄ＮＣｌＯ₄、Ｅｔ₄ＮＢＦ₄、Ｅｔ ₄ＮＢ
ｒ、ｎ−Ｂｕ₄ＮＢｒ等のテトラアルキルアンモニウム
塩を用いることが好ましい。このような化合物は着色膜
中に存在しても、トランジスタ特性に悪影響を及ぼさな
い。

【００４５】また、着膜液のｐＨも当然ながら薄膜の形
成に影響する。例えば、薄膜形成前には着膜性分子の溶
解度が飽和するような条件で着膜を行えば薄膜形成後に
は再溶解しにくい。ところが、未飽和状態の溶液のｐＨ
で膜の形成を行うと、薄膜が形成されても、光照射をや
めた途端に膜が再溶解し始める。従って、溶解度が飽和
するような溶液のｐＨで薄膜の形成を行うほうが望まし
いことから、所望のｐＨに酸やアルカリを用いて着膜液
を調整する必要がある。

【００４６】次に本発明のカラーフィルターの製造方法
において用いる着膜基板について説明する。本発明の着
膜基板は、前記の（１）ないし（６）のごとき着膜基板
が用いられる。着膜基板の光透過性基板とは、可視光域
の光を透過させるものをいい、例えばガラス板、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレー
ト、ポリイミド、ポリカーボネート等の板、シートある
いはフィルムが挙げられる。

【００４７】さらに、光電着法に用いられる光透過性の
半導体薄膜としては、基本的には、光照射により起電力
を発生する透明薄膜半導体であれば全て使用できる。具
体的には、前記半導体としてGaN、ダイヤモンド、c-B
N、SiC、ZnSe、TiO₂、ZnOなどがある。中でも酸化チタ
ンが好ましく用いられる。また、光触媒法に用いる光透
過性半導体薄膜には、光触媒作用を有する光透過性半導
体薄膜であれば特に制限なく用いることができるが、中
でも酸化チタンが好ましく用いられる。これらの光透過
性半導体、特に酸化チタンは、充分なキャリア密度を有
しているので、それらの膜の表面に全面に導電膜を設け
る必要がなく、導電膜と半導体薄膜が一点でもオーミッ
クコンタクトを形成していれば、光電着法および光触媒
法における電極（半導体電極）として機能する。そのた
め、本発明においては、導電膜をマトリクス状導電膜に
形成することができる。

【００４８】次に、半導体と電着膜形成能力のある材料
との組合せであるが、これは使用する半導体の極性によ
って決まる。光起電力の形成には太陽電池として良く知
られているように、半導体と接触した界面に生じたショ
トキーバリアやpnあるいはpin接合を利用する。一例と
してn型半導体を例にとって説明する。n型半導体と溶液
との間にショトキーバリアーがある時に、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が、逆に半導
体側を正にした時には電流が流れない。ところが、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、半導体電極を正に
するのであるから電着される材料は負イオンでなければ
ならない。従って、n型半導体とアニオン性分子の組合
せとなり、逆にp型半導体ではカチオンが着膜されるこ
とになる。

【００４９】特に、酸化チタンは吸収が400nm以下にし
かなく、透明でありカラーフィルター作製用の半導体薄
膜としてはそのまま使用することが可能である。基板に
酸化チタン半導体薄膜を設ける方法としては、熱酸化
法、スッパタリング法、電子ビーム蒸着法（ＥＢ法）、
イオンプレーティング法、ゾル・ゲル法、などの方法が
あり、これらの方法によりn型半導体として特性の良い
ものが得られる。ただし、基板が耐熱性の低いもの、た
とえば、フレキシブルなカラーフィルターを作製する場
合に用いるプラスチックフィルムの場合や、後述のＴＦ
Ｔを設けた液晶表示用基板の場合には、プラスチックフ
ィルムやＴＦＴに悪影響を与えない成膜法を選択する必
要がある。ゾル・ゲル法は、光半導体として光学活性が
高い酸化チタンを形成できるが、５００度で焼結させる
必要があるため２００℃程度の耐熱性しかもたないプラ
スチックフイルム基板を用いる場合や、２５０℃以上に
加熱することができないＴＦＴ基板上に酸化チタン膜を
作製することは困難である。

【００５０】したがって、プラスチックフイルム基板を
用いる場合には、なるべく低温で、できれば２００度以
下で製膜することが可能であり、また比較的基板に対す
るダメージが小さい成膜方法であるスパッタリング法、
特にＲＦスパッタチング法が好ましく用いられる。（電
子ビーム法やイオンプレーティング法は、２００℃前後
で基板を加熱するので好ましくない。）ＴＦＴ基板を用いる場合には、スパッタリングや電子ビ
ーム加熱法を用いたり、あるいは光触媒酸化チタン微粒
子を分散させた薄膜形成用の塗布液（ＴＯＴＯ(株)や日
本曹達（株）など）を使用して（フォトレジストを用い
るリフトオフ法など）、低温で酸化チタン薄膜を形成す
る方法が適用される。また、光学活性の高いアナターゼ
型の酸化チタン薄膜を形成するにはＲＦスパッタチング
法を用いるのが好ましく、高い光起電力が得られる。ま
た、光触媒法の場合は、アナターゼ型のみが利用可能で
ある。光触媒薄膜の厚みは、０．０５μｍから３μｍの
範囲が良好な特性が得られる範囲である。０．０５μｍ
未満では光の吸収が不充分となりやすく、また、３μｍ
を超えると膜にクラックが生ずるなどの成膜性が悪くな
りやすいので、前記範囲が適切である。

【００５１】また、前記（３）の着膜基板あるいは前記
（６）の着膜基板に設ける薄膜トランジスタは、通常の
薄膜トランジスタが制限なく用いられるが、たとえば、
図７に示すような、ＴＦＴ液晶ディスプレーによく使わ
れている逆スタガチャンネル埋め込み型ＴＦＴが挙げら
れる。図中、２はゲート電極、３はゲート絶縁膜、５は
ｎ⁺ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ、６はソース電極、７はドレイ
ン電極、８は保護膜を示す。

【００５２】また、カラーフィルターにはブラックマト
リクスを形成することが好ましい。ブラックマトリクス
の光学濃度は、通常、２．５以上必要であり、光が漏れ
ないことが必要である。前記のように、着膜基板におけ
るマトリクス状導電膜として、遮光性の高い導電膜を用
い、マトリクス状導電膜をブラックマトリクスに兼用す
ることができるが、以下にその他のブラックマトリクス
の形成法について説明する。ブラックマトリクスは、複
数色の着色膜を形成した後、または前に形成することが
できる。

【００５３】光電着法および光触媒法において、複数色
の着色膜を形成した後にブラックマトリクスを形成する
方法としては、たとえば、着色膜を形成した着膜基板に
全面に黒色の紫外線硬化樹脂あるいはネガ型フォトレジ
ストを塗布し、次に、前記基板の裏側（着色膜非形成面
側）から紫外線等を照射し、着色膜の未形成部分に硬化
させる、あるいはエッチングにより残った黒色の樹脂膜
（ブラックマトリクス）を形成する方法がある。この他
に、ブラックマトリクスを電着法あるいは光電着法によ
り設けることも可能である。また、この他に、ブラック
マトリクスと光電着法あるいは光触媒法により設けるこ
とも可能である。この方法では、フォトマスクを用いる
必要がなく、着膜基板の裏側から光を全面に照射するこ
とにより、着色膜形成部以外の部分にブラックマトリク
スを形成することができる。

【００５４】また、着色膜を形成する前にブラックマト
リクスを形成する方法としては、ブラックマトリクス形
成用電着液あるいは電解液を用い、フォトマスクを用い
て、光照射部分にのみブラックマトリクスを形成する方
法のほか、通常のフォトリソ法を用いて形成することも
できる。

【００５５】また、前記ブラックマトリクスの材料とし
て樹脂系のものだけでなく遮光性の金属材料を用いるこ
ともできる。

【００５６】ＴＦＴを設けた着膜基板を用いる場合に
は、ブラックマトリクスの形成法としては、前記のよう
に着色膜形成面に黒色の紫外線硬化樹脂やネガ型フォト
レジストを塗布した後、基板の裏側から紫外線等を照射
する方法が挙げられる。また、カラーフィルターを形成
する前に、黒色のポジ型フォトレジストを着膜基板に全
面塗布し、その後ＴＦＴを設けていない側から光を照射
した後エッチングすることにより、光が遮断されるＴＦ
Ｔ部分に黒色レジスト部分を残す方法が有力な方法の１
つである。前記の黒色レジスト層は、いずれも絶縁保護
膜とブラックマトリクスを兼ねるものである。

【００５７】この他にブラックマトリクスは、ＴＦＴの
電極を利用することもできる。ＴＦＴ回路のゲート電極
とソース電極の光の遮断性は元々高いが、ゲート電極や
ソース電極を低反射の金属膜、例えば２層または３層の
Ｃｒ膜等で形成すれば、カラーフィルターの形成後に電
極と電極ライン部分とがブラックマトリクスを兼用する
ことになるので、別途ブラックマトリクスを設けなくて
もよい。この場合には、カラーフィルターの開口率を極
限まで高めることができ、非常に明るく高精細な液晶表
示素子を形成できる。ＴＦＴ電極および電極ラインをブ
ラックマトリクスとして利用する場合には、ＴＦＴを配
列形成する際に、ＴＦＴの電極を低反射の材料を用いて
作製し、該電極にさらに窒化シリコン膜などの絶縁性保
護層を設けることにより、ブラックマトリクスを絶縁性
とすることができる。この他、公知のブラックマトリク
スの形成法が制限なく利用できる。

【００５８】また、本発明のカラーフィルターを液晶表
示装置に用いる場合には、着色膜の上に液晶駆動電極と
して機能する光透過性導電膜を設ける必要があるが、前
記導電膜としてたとえばＩＴＯ膜をスパッタリング法に
より設ける場合には、着色膜にスパッタリング材料が衝
突するだけでなく、着色膜は高温に曝され、着色膜がダ
メージを受けるという問題が生ずる。したがって、光電
着法あるいは光触媒法による着膜において用いる高分子
材料が架橋性基を有していない場合、あるいは架橋性基
を有していても耐熱性が不充分な場合には、着色膜の上
に保護層を設けることが好ましい。この保護層は平坦化
膜としても機能することになり、ブラックマトリクスと
着色膜により形成される凹凸をカバーする。保護膜は、
一般に熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。

【００５９】本発明のカラーフィルター製造方法は、前
記のごとき着膜基板を用いる光電着法および光触媒法を
利用するため、着色膜の下に実質的に導電膜が存在せず
光透過率が高い着色膜が得られるとともに、着色膜の形
成にフォトリソグラフィーを使用しなくてもよく、ま
た、工程数も少なく、高解像度で制御性も高く、各画素
のエッジがシャープなカラーフィルターを提供すること
ができる。また、カラーフィルターパターンが微細で複
雑な画素配置であっても対応でき、ブラックマトリクス
の形成が容易で、大量生産可能な簡便なカラーフィルタ
ーの製造方法である。光触媒法の場合は、これらの効果
に加えさらに、電着装置（電極等を含む）を必要としな
いという利点を有する。本発明の高分子材料が、架橋性
基を有する場合には、得られる着色膜は向上された機械
的強度を有しまた耐熱性を有しているため、たとえばス
パッタリング法によりその上に直接ＩＴＯ等の光透過性
導電膜（液晶駆動電極）を形成した場合でも着色膜がダ
メージを受けることがないという利点を有する。したが
って、光透過性導電膜を形成する前に保護膜を形成する
必要がなく、工程数がさらに少なくなる。

【００６０】また、前記のカラーフィルターの製造方法
により、本発明は以下のようなカラーフィルターが得ら
れる。（１）光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜およびマ
トリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板と、前記
着膜基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有し、着
色膜の下に実質的に導電膜が存在しないカラーフィルタ
ー。（２）光透過性基板の上に互いに離間して設けられた複
数の導電膜と、前記基板と複数の導電膜を被覆する光透
過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体薄膜の上であっ
てかつ複数の導電膜の間の領域に形成された着色膜とを
備えたカラーフィルター。（３）前記（２）のカラーフィルターにおいて、前記導
電膜と着色膜が交互に配置され、かつ前記着色膜がレッ
ド着色膜、グリーン着色膜およびブルー着色膜であっ
て、前記各色の着色膜が順次配置されているカラーフィ
ルター。（４）光透過性基板の上に互いに離間して設けられた複
数の凸状導電膜と、前記基板と複数の凸状導電膜を被覆
し前記複数の凸状導電膜に対応した複数の凸部を有する
光透過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体薄膜の複数
の凸部間に形成された着色膜とを備えたカラーフィルタ
ー。（５）前記（４）のカラーフィルターにおいて、前記光
透過性半導体薄膜の複数の凸部と着色膜が交互に配置さ
れ、かつ前記着色膜が、レッド着色膜、グリーン着色膜
およびブルー着色膜であって、前記各色の着色膜が順次
配置されているカラーフィルター。（６）光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜およびマ
トリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板と、前記
着膜基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有し、着
色膜の下に実質的に導電膜が存在しないカラーフィルタ
ー。（７）光透過性基板の上に配列形成された薄膜トランジ
スタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有する着膜基
板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有
し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないカラーフ
ィルター。

【００６１】前記（１）ないし（６）のマトリックス状
導電膜が遮光性材料よりなる場合には、マトリックス状
導電膜がブラックマトリクスを兼用することができる。
一方、マトリックス状導電膜として光透過性のものを用
いる場合には、ブラックマトリクスを別に設けることが
好ましい。また、前記（７）のカラーフィルターにおい
ては、薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極を遮
光性の金属材料で形成し、これらの電極をブラックマト
リクスとして利用することにより、改めてブラックマト
リクスを形成する必要がないカラーフィルターとなる。
さらに、カラーフィルターの着色膜が架橋された高分子
材料を含む場合には、機械的強度や耐熱性が優れたカラ
ーフィルターが得られ、保護層あるいは平坦化膜を設け
ずに、その上に直接スパッタリング法等により透明電極
を形成することができる。一方、着色膜が架橋された高
分子材料を含まない場合には、保護層あるいは平坦化膜
を設けることが好ましい。本発明の前記（１）ないし
（７）のカラーフィルターは、着色膜の下に実質的に導
電膜が存在せず光透過率が高いカラーフィルターが得ら
れる。

【００６２】また、本発明は、前記のごときカラーフィ
ルターを用いる液晶表示装置にも関する。本発明の液晶
表示装置は、前記のごときカラーフィルターと、前記カ
ラーフィルターの着色膜の上に形成される光透過性導電
膜（液晶駆動電極）と、前記光透過性導電膜の上に形成
される液晶配向膜と、前記カラーフィルターに対向配置
される液晶駆動電極を設けた対向基板と、前記液晶配向
膜と対向基板の間に封入される液晶材料とを少なくとも
有するものであり、カラーフィルターとして着色膜の下
に実質的に導電膜を有していないため、光透過率が高い
液晶表示装置とすることができる。

【００６３】次に、本発明のカラーフィルター製造装置
について説明する。本発明の光電着法および光触媒法に
おいて、半導体薄膜に選択的に光を照射する方法は特に
限定されるものではないが、精度と取り扱いの点からみ
て、フォトマスクを用いることが好ましい。図８は、フ
ォトマスクを用い、光電着法により着色膜を形成するカ
ラーフィルター製造装置を示す概念図である。図８で示
すカラーフィルター製造装置は、紫外線を照射するため
の光源（図示せず）、第一の結像光学レンズ７２と、第
二の結像光学レンズ７３を有する結像光学系、第一の結
像光学レンズと第二の結像光学レンズの間に挿入したフ
ォトマスク７１、電着液を収納した電着槽８０、ポテン
ショスタットのごとき電圧印加のための手段９０、対向
電極９１、飽和カロメル電極のごときリファレンス電極
９２を備えている。また、前記のカラーフィルター製造
装置において前記結像光学系に代え、ミラー反射光学系
を使用することも可能である。そして、図８で示すよう
に、前記装置に着膜基板を、電着槽に配置させて使用す
る。前記光透過性の基板の厚みを0.2mm以下にするとと
もに、平行光を照射するかあるいは密着型の露光装置で
光を照射することにより、光の回折を抑えることが望ま
しい。また、前記結像光学系の結像光学レンズと光透過
性の基板面との距離を１ｍｍ〜５０ｃｍにすることが取
り扱いの点からみて好ましく、結像光学系の焦点深度は
±１０〜±１００μｍの範囲であることが精度と取り扱
いの点から好ましい。この他に、光透過性の基板の厚み
が２００μｍ以下であれば、密着光学系を利用すること
ができる。光電着法でカラーフィルターを作製するに際
し、着膜基板のマトリックス状導電膜を作用電極にする
ことができる。また、ＴＦＴを設けたカラーフィルター
形成用基板に光電着する場合には、対向電極はＴＦＴ回
路と接続する。

【００６４】次に、光電着膜作製用の露光装置について
述べる。前記光電着装置においては、カラーフィルター
の背面から露光する必要があるため、透明な半導体に感
度がある波長でなければならず、波長が４００ｎｍ以下
の光源で露光する必要がある。更に、プラスチックフイ
ルム基板を用いる場合は、その吸収を考慮すると水銀灯
や水銀キセノンランプなどの３５０ｎｍ〜４００ｎｍの
波長の光が使われる。

【００６５】また、図９は光触媒法により着色膜を形成
するカラーフィルター製造装置を示す概念図である。図
９で示すカラーフィルター製造装置は、図８の光電着法
によるカラーフィルター製造装置から電圧印加のための
手段９０、対向電極９１およびレファレンス電極９２を
除いた構成となっている。このカラーフィルター製造装
置は、電着装置や電着用の別の電極を使用する必要がな
いので簡易にかつ低コストで高性能のカラーフィルター
膜を得ることができる。露光装置は、前記光電着装置の
ものと同様の露光装置が用いられる。

【００６６】また、前記光電着法および光触媒法により
カラーフィルターを製造するに際し、光透過性の基板が
０．２ｍｍ以下の基板の場合には、光の回折が避けられ
るため、前記のごとき結像光学系やミラー反射光学系を
有するた露光装置を備えた装置（光電着法および光触媒
法法）を用いる必要はなく、平行光あるいは密着型の露
光装置により光照射をすることができる。たとえば、照
射光源としてＨｇ−Ｘｅの均一照射光源を用いることが
できる。図１０に、光触媒法によりカラーフィルターを
作製する場合において、前記のごとき露光装置により露
光する例を示す。図１０中で示される着膜基板は、厚さ
０．２ｍｍ以下のプラスチックフィルムを用いており、
このフィルムの裏面にフォトマスクを密着させ、Ｈｇ−
Ｘｅの均一照射光源７３により露光させている。光電着
法の場合においても、図８で示される電着装置の露光装
置等をこのように変更してカラーフィルターを作製する
ことができる。

【００６７】

【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。実施例１この例は、光電着法を用い、マトリックス状導電膜をブ
ラックマトリクスと兼用するカラーフィルターの作製例
である。＜着膜基板の作製＞図１（Ｂ）に示す構造の着膜基板を
作製した。厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板（コー
ニング１７３７ガラス）に、Ｎｉ−Ｃｒ合金を蒸着法に
より、膜厚が０．１μｍになるように全面に形成し、次
いで、フォトレジストを用いてエッチングし、線幅１０
μｍの図２で示すような平面形状を有するマトリクス状
導電膜を形成した。このマトリクス状導電膜の上に、酸
化チタンを２００ｎｍの膜厚になるようにＲＦスパッタ
リング法により成膜した。この際、ガラス基板の周縁部
に設けられた幅広の導電膜の一部が露出するように、酸
化チタン薄膜を形成した。Ｎｉ−Ｃｒ合金よりなるマト
リクス状導電膜はブラックマトリクスの機能も有する。＜レッド着色膜の形成＞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
価150)と、赤色超微粒子顔料とを、質量固形分比率で樹
脂／顔料＝０．７に分散させた、固形分濃度１０質量％
の電着液（ｐＨ＝７．８、導電率＝８ｍＳ／ｃｍ）を調
製した。光電着装置としては図に示すものを用いた。電
圧印加装置は、電気化学で一般的な３極式の装置を用
い、また、飽和カロメル電極に対し酸化チタン薄膜を作
用電極としカウンター電極には白金黒を利用した。紫外
線露光装置は、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。露光波長は365nm、光強度は100mW/c
m²、結像レンズと結像面との距離は１０ｃｍ、焦点深度
は±50μｍであった。前記プロジェクション型露光装置
は、光がフォトマスクに一旦結像し、更に光学レンズを
介して基板の酸化チタン表面に結像するように調節し
た。前記着膜基板を、電着装置の電着槽内に満たした電
着液に、その半導体薄膜が接触するように、電着装置に
配置した。前記露光装置を用いて、フォトマスクを介し
て基板の着色膜非形成側（裏側）から紫外線を１０秒間
照射し、同時に電圧印加装置により１．７Ｖの電圧を印
加した。その結果、酸化チタン膜表面の光照射領域にの
み、レッドの着色膜が形成された。これを純水で洗浄し
た。

【００６８】＜グリーンの着色膜の形成＞顔料をフタロ
シアニングリーン系超微粒子顔料に変更するほかは、レ
ッド着色膜と同様にして電着液を調製し、同様にしてグ
リーンの着色膜を形成し、純水で洗浄した。＜ブルー着色膜の形成＞顔料をフタロシアニンブルー系
超微粒子顔料に変更するほかは、レッド着色膜と同様に
して電着液を調製し、同様にしてブルーの着色膜を形成
し、純水で洗浄した。高透過率のカラーフィルターが得
られた。

【００６９】実施例２実施例１で用いた各電着液（レッド、グリーンおよびブ
ルー用）の高分子材料を、架橋性基を導入した高分子材
料であるスチレン・アクリル酸・メタクリル酸２−（Ｏ
−〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミノ
エチル）共重合体［分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150、メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他は実施例１
と同様にして、レッド、グリーン、ブルーの着色膜を着
膜基板に形成した。＜ベーキング＞着色膜が形成された着膜基板に１７０℃
で３０分間の加熱を行った。高透過率で耐熱性のカラー
フィルターが得られた。

【００７０】実施例３この例は、光電着法を用い、着色膜形成後にブラックマ
トリクスを作製するカラーフィルターの製造例である。＜着膜基板の作製＞図１（Ａ）に示す構造の着膜基板を
作製した。厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板（コー
ニング１７３７ガラス）に、酸化チタンを２００ｎｍの
膜厚となるようにＲＦスパッタリング法により成膜し
た。この酸化チタン膜の上にＩＴＯをスパッタリング法
により厚さ１５０ｎｍに成膜し、次いで常法によりエッ
チングを行って、線幅１０μｍの図２で示すような平面
形状を有するマトリクス状導電膜を形成した。＜着色膜の形成＞着膜基板として前記のものを用いる他
は、実施例１と同様にして、レッド、グリーンおよびブ
ルーよりなるカラーフィルター膜を形成した。＜ブラックマトリクスの形成＞レッド着色膜形成の際の
顔料に代え、カーボンブラック粉末(平均粒子径80nm)
を、体積比率で高分子材料／カーボンブラック＝１／１
に分散させた、固形分濃度７質量％の電着液（ｐＨ＝
７．８、導電率＝８ｍＳ／ｃｍ）を用い、フォトマスク
を用いずに、同様の露光装置により１０秒間露光する他
はレッド膜形成の場合と同様に電着を行ったところ、着
色膜未形成の領域にブラックマトリクスが形成された。
高透過率のカラーフィルターが得られた。

【００７１】実施例４実施例３の各電着液（レッド、グリーン、ブルーおよび
ブラックマトリクス用）の高分子材料を、架橋性基を導
入した高分子材料であるスチレン・アクリル酸・メタク
リル酸２−（Ｏ−〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カ
ルボキシアミノエチル）共重合体［分子量13,000、疎水
基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価150、メタクリル
酸２−（Ｏ−〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カル
ボキシアミノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他
は実施例３と同様にして、レッド、グリーン、ブルーの
着色膜とブラックマトリクスを着膜基板に形成した。＜ベーキング＞着色膜およびブラックマトリクスが形成
された着膜基板に１７０℃で３０分間の加熱を行った。
高透過率で耐熱性のカラーフィルターが得られた。

【００７２】実施例５この例は、光触媒法を用い、マトリクス状導電膜をブラ
ックマトリクス兼用とするカラーフィルターの製造例で
ある。着膜基板として、実施例１で用いたのと同じ着膜
基板を用いた。光触媒着膜装置は、図で示すものを用い
た。前記装置における露光装置は実施例１と同じものを
使用した。電解液は、実施例１の電着液と同じ組成の液
を用いた。着膜基板の一部露出したマトリクス状導電膜
および半導体薄膜が電解液に接触するように、着膜基板
を光触媒着膜装置に配置した。各色の着色膜を形成する
に際し、前記露光装置によりフォトマスクを介して、着
膜基板の裏側から６０秒間露光した。酸化チタン表面
に、光が照射された領域にのみ、各色の着色膜が形成さ
れた。それぞれの色の着色膜を形成した後は、実施例１
と同様に純水で洗浄した。高透過率のカラーフィルター
が得られた。

【００７３】実施例６実施例５の各電解液（レッド、グリーンおよびブルー
用）の高分子材料を、架橋性基を導入した高分子材料で
あるスチレン・アクリル酸・メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミノエ
チル）共重合体［分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150、メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他は実施例５
と同様にして、レッド、グリーンおよびブルーの着色膜
を着膜基板に形成した。＜ベーキング＞着色膜およびブラックマトリクスが形成
された着膜基板に１７０℃で３０分間の加熱を行った。
高透過率で耐熱性のカラーフィルターが得られた。

【００７４】実施例７この例は、光触媒法を用い、着色膜形成の後にブラック
マトリクスを設けるカラーフィルターの製造例である。＜着膜基板＞実施例３と同じものを用いた。＜着色膜の形成＞実施例５と同様の光触媒法により、各
色の着色膜を形成した。＜ブラックマトリクスの形成＞形成した着色膜を純水で
洗浄した後、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、着色膜形成面を接触
させ、基板の裏側から紫外光を照射したところ、着色膜の
無い領域にだけ硬化した黒色樹脂薄膜（ブラックマトリ
クス）が形成された。高透過率のカラーフィルターが得
られた。

【００７５】実施例８実施例７の各電解液（レッド、グリーンおよびブルー
用）の高分子材料を、架橋性基を導入した高分子材料で
あるスチレン・アクリル酸・メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミノエ
チル）共重合体［分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150、メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他は同様にし
て、レッド、グリーンおよびブルーの着色膜を着膜基板
に形成した。その後、実施例７と同様にしてブラックマ
トリクスを形成した。＜ベーキング＞着色膜およびブラックマトリクスが形成
された着膜基板に１７０℃で３０分間の加熱を行った。
高透過率で耐熱性のカラーフィルターが得られた。

【００７６】実施例９この例は、光電着法を用い、光透過性基板としてプラス
チックフィルムを用い、またマトリクス状導電膜がブラ
ックマトリクスを兼用するカラーフィルターの製造例を
示す。＜着膜基板の作製＞厚さ125μmのポリカーボネートフィ
ルム（帝人製）を水洗した後、この上に、実施例１と同
様にして、厚さ０．１μｍ、線幅１０μｍの、Ｎｉ−Ｃ
ｒ合金からなる、平面形状が図２で示されるようなマト
リクス状導電膜を形成した。このマトリクス状導電膜の
上に、酸化チタンを２００ｎｍの膜厚になるようにＲＦ
スパッタリング法により成膜した。この際、ポリカーボ
ネートフィルムの周縁部に設けられた幅広の導電膜の一
部が露出するように、酸化チタン薄膜を形成した。Ｎｉ
−Ｃｒ合金よりなるマトリクス状導電膜はブラックマト
リクスの機能も有する。＜着色膜の形成＞実施例１と同様にして、光電着法によ
りレッド、グリーンおよびブルーの各色を有する着色膜
を形成した。高透過率のカラーフィルターが得られた。

【００７７】実施例１０実施例９の各電着液（レッド、グリーンおよびブルー
用）の高分子材料を、架橋性基を導入した高分子材料で
あるスチレン・アクリル酸・メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミノエ
チル）共重合体［分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150、メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他は同様にし
て、レッド、グリーンおよびブルーの着色膜を着膜基板
に形成した。その後、実施例９と同様にしてブラックマ
トリクスを形成した。＜ベーキング＞着色膜およびブラックマトリクスが形成
された着膜基板に１７０℃で３０分間の加熱を行った。
高透過率で耐熱性のカラーフィルターが得られた。

【００７８】実施例１１この例は、光触媒法を用い、光透過性基板としてプラス
チックフィルムを用い、着色膜形成後にブラックマトリ
クスを設けるカラーフィルターの製造例を示す。＜着膜基板の作製＞図１（Ｂ）に示すように、厚さ125
μｍのポリカーボネートフィルム（帝人製）の上に、２
００ｎｍの酸化チタン薄膜をＲＦスパッタリング法によ
り形成し、その上に、ＩＴＯをスパッタリング法により
全面に成膜した。その後常法によりＩＴＯをのみをエッ
チングして、線幅１０ミクロンで図２で示すような平面
形状を有するＩＴＯマトリクスパターンを形成した。＜レッド着色膜の形成＞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
価150)と、赤色超微粒子顔料とを、質量固形分比率で樹
脂／顔料＝０．７に分散させた、固形分濃度１０質量％
の電解液（ｐＨ＝７．８、導電率＝８ｍＳ／ｃｍ）を調
製した。前記着膜基板の着色膜非形成面にフォトマスク
を密着させ、前記電解液を満たした槽に、前記着膜基板
のマトリックス状導電膜および半導体薄膜が電解液に接
触するように配置し、この状態で、フォトマスクを介し
て、露光装置より紫外線を照射した。露光装置はＨｇ−
Ｘｅランプを利用した均一照射光源（山下電装製、１Ｋ
Ｗ）を用いた。この露光装置で６０秒間露光したとこ
ろ、酸化チタン表面に光が照射された領域だけレッドの
着色膜が形成された。＜グリーンの着色膜の形成＞顔料をフタロシアニングリ
ーン系超微粒子顔料に変更するほかは、レッド着色膜と
同様にして電解液を調製し、同様にしてグリーンの着色
膜を形成し、純水で洗浄した。＜ブルー着色膜の形成＞顔料をフタロシアニンブルー系
超微粒子顔料に変更するほかは、レッド着色膜と同様に
して電解液を調製し、同様にしてブルーの着色膜を形成
し、純水で洗浄した。＜ブラックマトリクスの形成＞形成した着色膜を純水で
洗浄した後、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、着色膜形成面を接触
させ、基板の裏側から紫外光を照射したところ、着色膜の
無い領域にだけ硬化した黒色樹脂薄膜（ブラックマトリ
クス）が形成された。高透過率のカラーフィルターが得
られた。

【００７９】実施例１２実施例１１の各電解液（レッド、グリーンおよびブルー
用）の高分子材料を、架橋性基を導入した高分子材料で
あるスチレン・アクリル酸・メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミノエ
チル）共重合体［分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150、メタクリル酸２−（Ｏ−
〔１’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ）エチル含有量３．３モル％］に代える他は同様にし
て、レッド、グリーンおよびブルーの着色膜を着膜基板
に形成した。その後、実施例１１と同様にしてブラック
マトリクスを形成した。＜ベーキング＞着色膜およびブラックマトリクスが形成
された着膜基板に１７０℃で３０分間の加熱を行った。
高透過率で耐熱性のカラーフィルターが得られた。

【００８０】実施例１３この例では、光電着法を用い、遮光性のマトリックス状
導電膜を用いてブラックマトリクスと兼用し、かつ平坦
化膜付きのカラーフィルターを作製した。実施例１で用
いたのと同じ着膜基板を用い、実施例１と同じ電着液お
よび電着装置を用いてレッド、グリーンおよびブルーの
着色膜を順次形成した。次に、ブラックマトリクス層と
着色膜との段差を無くすために、平坦化膜（保護層）を
形成した。平坦化膜には、熱硬化性で２液混合型のオプ
トマーＳＳ６６９９Ｇ（ＪＳＲ株式会社製）を使用し
た。２液混合後、カラーフィルターの全面にスピンコー
ト法で膜厚２μｍに塗布した後、ホットプレート上で２
３０℃で６０分加熱して、耐熱性のある平坦化膜（保護
膜）を作製した。平坦性に優れ、高透過率のカラーフィ
ルターが得られた。

【００８１】

【発明の効果】本発明のカラーフィルター製造方法は、
前記のごとき着膜基板を用いる光電着法および光触媒法
を利用するため、着色膜の下に実質的に導電膜が存在せ
ず光透過率が高い着色膜が得られるとともに、着色膜の
形成にフォトリソグラフィーを使用しなくてもよく、ま
た、工程数も少なく、高解像度で制御性も高く、各画素
のエッジがシャープなカラーフィルターを提供すること
ができる。また、カラーフィルターパターンが微細で複
雑な画素配置であっても対応でき、ブラックマトリクス
の形成が容易で、大量生産可能な簡便なカラーフィルタ
ーの製造方法である。光触媒法の場合は、これらの効果
に加えさらに、電着装置（電極等を含む）を必要としな
いという利点を有する。本発明の高分子材料が、架橋性
基を有する場合には、得られる着色膜は向上された機械
的強度を有しまた耐熱性を有しているため、たとえばス
パッタリング法によりその上に直接ＩＴＯ等の光透過性
導電膜（液晶駆動電極）を形成した場合でも着色膜がダ
メージを受けることがないという利点を有する。したが
って、光透過性導電膜を形成する前に保護膜を形成する
必要がなく、工程数がさらに少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルターの製造方法におい
て用いる着膜基板の断面構造を示す図である。

【図２】前記着膜基板のマトリックス状導電膜の一例
の平面形状を示す図である。

【図３】本発明によりカラーフィルターを作製する工
程図を示す。

【図４】本発明によりカラーフィルターを作製する他
の工程図を示す。

【図５】本発明によりカラーフィルターを作製する他
の工程図を示す。

【図６】本発明によりカラーフィルターを作製する他
の工程図を示す。

【図７】薄膜トランジスタの一例を示す図である。

【図８】光電着装置の一例を示す概念図である。

【図９】光触媒着膜装置の一例を示す概念図である。

【図１０】光触媒着膜装置において密着型露光装置を
用いる例を示す概念図である。

【符号の説明】

１０着膜基板１２光透過性基板１４マトリックス状導電膜１６光透過性半導体薄膜１８薄膜トランジスタ７１フォトマスク７２、７３結像光学レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷田和敏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 (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） 2H048 BA02 BA11 BA62 BA66 BB01 BB02 BB14 BB28 BB37 BB44 BB46 2H091 FA02Y FA35Y FB08 FC02 FC03 FC06 FC10 FD04 GA02 GA13 GA16 LA12 LA15 5G435 AA17 CC09 CC12 GG12 KK05 KK07 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性基板の上にマトリクス状導電膜
および光透過性半導体薄膜をこの順に形成した着膜基板
を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化することにより水
性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する材料を含
む水系の電着液に、前記着膜基板の少なくとも前記半導
体薄膜が電着液に接触するように配置した状態で、前記
半導体薄膜の選択領域に光を照射することにより選択領
域の半導体薄膜と対向電極の間に電圧を印加し、前記半
導体薄膜の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含
む、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特
徴とする、カラーフィルターの製造方法。
【請求項２】光透過性基板の上に光透過性半導体薄膜
およびマトリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基板
を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化することにより水
性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する材料を含
む水系の電着液に、前記着膜基板の少なくとも前記半導
体薄膜が電着液に接触するように配置した状態で、前記
半導体薄膜の選択領域に光を照射することにより選択領
域の半導体薄膜と対向電極の間に電圧を印加し、前記半
導体薄膜の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含
む、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特
徴とする、カラーフィルターの製造方法。
【請求項３】光透過性基板の上に形成されたマトリク
ス状導電膜を有し、前記導電膜に接して光透過性半導体
薄膜が設けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通可能
な着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化するこ
とにより水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下す
る材料を含む水系の電解液に、前記半導体薄膜が電解液
に接触するように配置すると共に、前記導電膜が電解液
に導通する状態に配置し、この状態で前記半導体薄膜の
選択領域に光を照射することにより、前記半導体薄膜の
選択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色膜の
下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とする、カ
ラーフィルターの製造方法。
【請求項４】光透過性基板の上に形成された光透過性
半導体薄膜を有し、前記半導体薄膜に接してマトリクス
状導電膜が設けられ、かつ、前記導電膜が電解液と導通
可能な着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化す
ることにより水性液体に対する溶解性ないし分散性が低
下する材料を含む水系の電解液に、前記半導体薄膜が電
解液に接触するように配置すると共に、前記導電膜が電
解液に導通する状態に配置し、この状態で前記半導体薄
膜の選択領域に光を照射することにより、前記半導体薄
膜の選択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色
膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とす
る、カラーフィルターの製造方法。
【請求項５】前記マトリクス状導電膜が、光透過性半
導体薄膜とオーミックコンタクトを形成する材料からな
ることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれ
か１項に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項６】前記マトリクス状導電膜が遮光性の高い
材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【請求項７】遮光性の高い材料がＡｌ、Ａｌ合金、Ｎ
ｉ、Ｎｉ合金、ＣｒまたはＣｒ合金より選ばれることを
特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記
載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項８】前記マトリクス状導電膜が光透過性導電
膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【請求項９】光透過性基板の上に配列形成された薄膜
トランジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有す
る着膜基板を、着色材が含まれ、かつｐＨが変化するこ
とにより水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下す
る材料を含む水系の電着液に、前記着膜基板の少なくと
も前記半導体薄膜が電着液に接触するように配置した状
態で、前記半導体薄膜の選択領域に光を照射することに
より選択領域の半導体薄膜と対向電極の間に電圧を印加
し、前記半導体薄膜の選択領域に着色膜を析出形成する
工程を含む、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しない
ことを特徴とする、カラーフィルターの製造方法。
【請求項１０】光透過性基板の上に配列形成された薄
膜トランジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有
し、かつ薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン
電極が電解液と導通可能な着膜基板を、着色材が含ま
れ、かつｐＨが変化することにより水性液体に対する溶
解性ないし分散性が低下する材料を含む水系の電解液
に、前記半導体薄膜が電解液に接触するように配置する
と共に、前記ソース電極またはドレイン電極が電解液に
導通する状態に配置し、この状態で前記半導体薄膜の選
択領域に光を照射することにより、前記半導体薄膜の選
択領域に着色膜を析出形成する工程を含む、着色膜の下
に実質的に導電膜が存在しないことを特徴とする、カラ
ーフィルターの製造方法。
【請求項１１】薄膜トランジスタのゲート電極とソー
ス電極を遮光性の金属材料で形成し、これらの電極をブ
ラックマトリクスとして利用することを特徴とする請求
項９または請求項１０に記載のカラーフィルターの製造
方法。
【請求項１２】さらに、ブラックマトリクスを形成す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
１項、または請求項８ないし請求項１０のいずれか１項
に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項１３】前記光透過性基板の厚さを０．２ｍｍ
以下にすることにより光の回折を抑制し、かつ、光照射
を、平行光を照射するかあるいは密着型の露光装置によ
り光照射することを特徴とする請求項１ないし請求項１
２のいずれか１項に記載のカラーフィルターの製造方
法。
【請求項１４】選択領域の半導体薄膜に着色膜を析出
形成する工程を行った後、前記着色材を他の色相を有す
る着色材に変更した電着液または電解液を用いて前記工
程を１回以上繰り返すことを特徴とする、請求項１ない
し請求項１３のいずれか１項に記載のカラーフィルター
の製造方法。
【請求項１５】前記高分子材料が架橋性基を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１
項に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項１６】光透過性基板の上にマトリクス状導電
膜および光透過性半導体薄膜をこの順に形成した着膜基
板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有
し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特
徴とする、カラーフィルター。
【請求項１７】光透過性基板の上に互いに離間して設
けられた複数の導電膜と、前記基板と複数の導電膜を被
覆する光透過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体薄膜
の上であってかつ複数の導電膜の間の領域に形成された
着色膜とを備えるカラーフィルター。
【請求項１８】前記導電膜と着色膜が交互に配置さ
れ、かつ前記着色膜がレッド着色膜、グリーン着色膜お
よびブルー着色膜であって、前記各色の着色膜が順次配
置されていることを特徴とする請求項１７に記載のカラ
ーフィルター。
【請求項１９】光透過性基板の上に互いに離間して設
けられた複数の凸状導電膜と、前記基板と複数の凸状導
電膜を被覆し前記複数の凸状導電膜に対応した複数の凸
部を有する光透過性半導体薄膜と、前記光透過性半導体
薄膜の複数の凸部間に形成された着色膜とを備えるカラ
ーフィルター。
【請求項２０】前記光透過性半導体薄膜の複数の凸部
と着色膜が交互に配置され、かつ前記着色膜が、レッド
着色膜、グリーン着色膜およびブルー着色膜であって、
前記各色の着色膜が順次配置されていることを特徴とす
る請求項１９に記載のカラーフィルター。
【請求項２１】光透過性基板の上に光透過性半導体薄
膜およびマトリクス状導電膜をこの順に形成した着膜基
板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少なくとも有
し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しないことを特
徴とする、カラーフィルター。
【請求項２２】前記導電膜が遮光性材料よりなり、導
電膜がブラックマトリクスを兼用することを特徴とする
請求項１６ないし請求項２１のいずれか１項に記載のカ
ラーフィルター。
【請求項２３】光透過性基板の上に配列形成された薄
膜トランジスタおよび光透過性半導体薄膜をこの順に有
する着膜基板と、前記基板の上に形成した着色膜とを少
なくとも有し、着色膜の下に実質的に導電膜が存在しな
いことを特徴とする、カラーフィルター。
【請求項２４】薄膜トランジスタのゲート電極とソー
ス電極を遮光性の金属材料で形成し、これらの電極をブ
ラックマトリクスとして利用することを特徴とする請求
項２３に記載のカラーフィルター。
【請求項２５】さらにブラックマトリクスを設けたこ
とを特徴とする請求項１６ないし請求項２１のいずれか
１項、または請求項２３に記載のカラーフィルター。
【請求項２６】着色膜が架橋された高分子材料を含む
ことを特徴とする請求項１６ないし請求項２５のいずれ
か１項に記載のカラーフィルター。
【請求項２７】着色膜に接して平坦化膜あるいは保護
層が設けられることを特徴とする請求項１６ないし請求
項２６のいずれか１項に記載のカラーフィルター。
【請求項２８】請求項１６ないし請求項２７のいずれ
か１項に記載のカラーフィルターと、前記カラーフィル
ターの着色膜の上に形成される光透過性導電膜と、前記
光透過性導電膜の上に形成される液晶配向膜と、前記カ
ラーフィルターに対向配置される液晶駆動電極を設けた
対向基板と、前記液晶配向膜と対向基板の間に封入され
る液晶材料とを少なくとも有する液晶表示装置。
【請求項２９】光を照射するための光源、第一の結像
光学レンズと第二の結像光学レンズを有する結像光学
系、第一の結像光学レンズと第二の結像光学レンズの間
に挿入したフォトマスク、対向電極、バイアス電圧を印
加可能な手段、および電着液を収納した電着槽を備えた
カラーフィルター製造装置であって、光透過性の基板に
少なくとも光透過性の導電膜および半導体薄膜を設けた
カラーフィルター形成用基板を、少なくとも半導体薄膜
が電着液に接触するように、電着槽に配置することを特
徴とする、カラーフィルター製造装置。
【請求項３０】光を照射するための光源、第一の結像
光学レンズと第二の結像光学レンズを有する結像光学
系、第一の結像光学レンズと第二の結像光学レンズの間
に挿入したフォトマスク、および電解液を収納した電解
槽を備えたカラーフィルター製造装置であって、光透過
性の基板に少なくとも光透過性の導電膜および半導体薄
膜を設けたカラーフィルター形成用基板を、少なくとも
前記導電膜および半導体薄膜が電解液に接触するよう
に、電解槽に配置することを特徴とする、カラーフィル
ター製造装置。
【請求項３１】結像光学系に代え、ミラー反射光学系
を使用することを特徴とする、請求項２９または請求項
３０に記載のカラーフィルター製造装置。