JPH05150112A

JPH05150112A - カラーフイルタの製造方法

Info

Publication number: JPH05150112A
Application number: JP31428291A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takeuchi; 敏武内
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶ディスプレイ等のフラットディスプレ
イ、ＣＣＤ等のイメージャー、あるいはカラーセンサ等
に用いられる高解像度のカラーフィルタを効率よく得る
ことのできるカラーフィルタの製造方法および電着基板
を提供する。【構成】電着基板上に形成したＮ型光半導体層に、所
定の１色に対応するパターンを露光して導電性を発現
し、この導電性発現部分に上記の色に対応する電着材を
電着して前記パターンに対応する単色フィルタを形成
し、これを繰り返すことにより必要色数からなる多色カ
ラーフィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成し、この多
色カラーフィルタを透明基板上に転写するとともに透明
電極層を形成してカラーフィルタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルタの製造方
法に係り、特に液晶用のカラーフィルタを高精度で、か
つ簡便に製造することが可能なカラーフィルタの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶カラーテレビやコンピュータ用液晶
表示体のカラー表示方法として多種の方法があるが、一
般的なカラー表示手段として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）等のカラーフィルタを用いる方法がある。このカ
ラーフィルタの製造方法としては、染色性レジストパタ
ーンを染色する染色法、感光性レジスト内に予め着色顔
料を分散させておき露光・現像する顔料分散法、あるい
は印刷インキで各色を印刷する印刷法等が挙げられる。
そして、液晶カラーテレビやコンピュータ用液晶表示体
のように大衆性が求められる製品では、品質と共にその
価格の低廉化が最も大きな問題であり、このため製造コ
ストの低減が可能なカラーフィルタの製造方法が要望さ
れている。

【０００３】しかし、上記の染色法ではカラーフィルタ
の色品質は良いが耐熱性や耐光性の点で劣り、また製造
工程が複雑なために製造コストが高いという問題があっ
た。また、顔料分散法は耐熱性や耐光性が向上するとと
もに工程もやや簡略化できるものの、材料価格が高いた
めに製造コストの低減には限度があった。さらに、印刷
法は工程が簡略であることから製造コスト低減が期待さ
れていたが、品質が劣り薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型
液晶表示体には用いることができず、また製造時の良品
歩留まりが低く、期待されたほどの製造コスト低減が得
られなかった。

【０００４】このような問題を解決するために、電着法
を用いたカラーフィルタ製造が開発されている。電着法
を用いたカラーフィルタ製造方法としては、透明電極を
有するガラス基板上に直接カラーフィルタ成分を電着す
る方法や、他の基板上に電着したカラーフィルタ成分を
ガラス基板上に転写する方法等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電着法
を用いた従来のカラーフィルタ製造方法はフォトリソグ
ラフィ工程を使用するものであり、製造コスト低減には
フォトリソグラフィ工程の短縮が不可欠であった。

【０００６】フォトリソグラフィ工程を短縮する方法と
しては、透明電極基板上で３〜４回行われるフォトレジ
スト工程（塗布・露光・現像・乾燥・その他）におい
て、ポジ型感光性レジストを用いることによりレジスト
塗布を１回で済ますことのできる簡便法が提案されてい
る（特開昭６３−２１０９０１号等）。この方法は従来
法が必要とする３〜４回のレジスト塗布を１回に減らし
たものでり、フォトレジスト工程は確かに簡略化される
が、その他の工程は依然存続するものであった。このた
め、製造工程の簡略化は不十分なものであり製造コスト
の低減がなされないという問題があった。このような問
題は、任意の導電性基板上に電着により多色カラーフィ
ルタを形成した後ガラス基板上に転写する方法において
も同様に発生する問題である。

【０００７】本発明は上述のような事情に鑑みてなされ
たものであり、液晶ディスプレイ等のフラットディスプ
レイ、ＣＣＤ等のイメージャー、あるいはカラーセンサ
等に用いられる高解像度のカラーフィルタを効率よく得
ることのできるカラーフィルタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は少なくとも表面が導電性である基板
面に光メモリー性を有するＮ型光半導体層を積層して電
着基板を形成する第１の工程と、前記Ｎ型光半導体層上
に所定の１色に対応するパターンを露光して前記Ｎ型光
半導体層の露光部分に導電性を発現させ、次いでその色
に対応する電着浴に浸漬して色フィルタ成分を電着し洗
浄乾燥して、前記パターンに対応する単色フィルタを前
記Ｎ型光半導体層上に形成することを繰り返すことによ
り、必要色数からなる多色カラーフィルタを前記Ｎ型光
半導体層上に形成する第２の工程と、透明基板上に、前
記Ｎ型光半導体層上に形成した前記多色カラーフィルタ
を転写し、転写した該多色カラーフィルタ上に透明電極
層を形成する第３の工程と、を有するような構成とし
た。

【０００９】また、本発明は少なくとも表面が導電性で
ある基板面に、光メモリー性を有するＮ型光半導体と前
記基板との親和性を弱める物質からなる剥離層を形成
し、この剥離層上に光メモリー性を有するＮ型光半導体
層を積層して電着基板を形成する第１の工程と、前記Ｎ
型光半導体層上に所定の１色に対応するパターンを露光
して前記Ｎ型光半導体層の露光部分に導電性を発現さ
せ、次いでその色に対応する電着浴に浸漬して色フィル
タ成分を電着し洗浄乾燥して、前記パターンに対応する
単色フィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成することを
繰り返すことにより、必要色数からなる多色カラーフィ
ルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成する第２の工程と、
透明基板上に、前記電着基板の前記剥離層、前記Ｎ型光
半導体層および前記多色カラーフィルタを一括転写し、
その後、転写した前記剥離層と前記Ｎ型光半導体層を溶
解除去して前記色カラーフィルタを露出し、該多色カラ
ーフィルタ上に透明電極層を形成する第３の工程と、を
有するような構成とした。

【００１０】

【作用】電着基板上に形成されたＮ型光半導体層に、所
定の１色に対応するパターンが露光されて導電性が発現
され、この導電性発現部分に上記の色に対応する電着材
が電着されて前記パターンに対応する単色フィルタが形
成され、これを繰り返すことにより必要色数からなる多
色カラーフィルタが前記Ｎ型光半導体層上に形成され、
この多色カラーフィルタが透明基板上に転写されるとと
もに透明電極層が形成されてカラーフィルタが得られ
る。更に、転写後のＮ型光半導体積層電着基板は多数回
反復使用が可能である。また、Ｎ型光半導体と基板との
親和性を弱める物質からなる剥離層を基板とＮ型光半導
体層との間に形成しておくことにより、透明基板上に電
着基板の剥離層、Ｎ型光半導体層および多色カラーフィ
ルタが一括転写され、その後、転写した剥離層とＮ型光
半導体層が溶解除去され多色カラーフィルタが露出さ
れ、この多色カラーフィルタ上に透明電極層が形成され
てカラーフィルタが得られる。これにより、カラーフィ
ルタの工程の簡略化がなされ製造コストの低減が可能と
なる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明により製造されたカラーフ
ィルタを用いたアクティブマトリックス方式による液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）の一例を示す斜視図であり、図
２は同じく概略断面図である。図１および図２におい
て、ＬＣＤ１はカラーフィルタ１０と透明ガラス基板２
０とをシール部材３０を介して対向させ、その間に捩れ
ネマティック（ＴＮ）液晶からなる厚さ約５〜１０μｍ
程度の液晶層４０を形成し、さらに、カラーフィルタ１
０と透明ガラス基板２０の外側に偏光板５０，５１が配
設されて構成されている。

【００１２】図３はカラーフィルタ１０の拡大部分断面
図であり、カラーフィルタ１０は透明基板１２と、この
透明基板１２上に透明接着剤層１３を介して形成された
ブラックマトリックス１４と、着色層１６と、ブラック
マトリックス１４と着色層１６を覆うように設けられた
保護層１８と透明電極層１９とを備えている。このカラ
ーフィルタ１０は透明電極層１９が液晶層４０側に位置
するように配設されている。そして、着色層１６は赤色
パターン１６Ｒ、緑色パターン１６Ｇ、青色パターン１
６Ｂからなり、各着色パターンの配列は図１に示される
ようにモザイク配列となっている。尚、着色パターンの
配列はこれに限定されるものではなく、三角配列、スト
ライプ配列等としてもよい。

【００１３】また、透明ガラス基板２０上には表示電極
２２が各着色パターン１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに対応す
るように設けられ、各表示電極２２は薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）２４を有している。また、各表示電極２２間
にはブラックマトリックス１４に対応するように走査線
（ゲート電極母線）２６ａとデータ線２６ｂが配設され
ている。

【００１４】このようなＬＣＤ１では、各着色パターン
１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが画素を構成し、偏光板５１側
から照明光を照射した状態で各画素に対応する表示電極
をオン、オフさせることで液晶層４０がシャッタとして
作動し、着色パターン１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのそれぞ
れの画素を光が透過してカラー表示が行われる。

【００１５】カラーフィルタ１０の透明基板１２として
は、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の
可撓性のないリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、
光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材等を用
いることができる。このなかで、特にコーニング社製７
０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定
性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガ
ラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであ
るため、アクティブマトリックス方式によるＬＣＤ用の
カラーフィルタに適している。

【００１６】ここで、本発明によるカラーフィルタ１０
の具体的な製造方法を説明する前に、本発明の製造方法
の基本となるＮ型光半導体について説明する。本発明の
カラーフィルタ製造方法は、フォトリソグラフィーから
成り立っている従来の電着法から脱却するものである。
すなわち、従来の電着法において、不要部へのフィルタ
成分の電着を防止するための電気絶縁性レジスト膜を感
光性フォトレジストを用いて形成していたのに対し、こ
れを排して同様な機能を有するＮ型光半導体を使用する
ことから成り立っている。したがって、本発明ではフォ
トレジスト処理工程が完全に排除され著しい工程短縮が
可能となる。

【００１７】上記のＮ型光半導体は、光照射により光照
射部分での電子伝導度が増加し、未照射部分に比べて負
の電気伝導性が著しく増加するので、半導体材料の構成
により光照射しない部分は電気絶縁性であり光照射部分
は導電性となる。すなわち、光照射により一つの半導体
層面を導電部と絶縁部とに分別調整することができる。
このような原理は、電子写真において既に利用されてい
るものである。

【００１８】一方、ある種のＮ型光半導体は、光照射に
よる効果（露光効果）をある期間保存する光メモリー性
を有することが知られている。この光メモリー性は永久
的ではなく材料に応じた期間だけ保有され、所定期間経
過後は光メモリー性は消滅して元の絶縁性に復帰する。
また、適当な加熱によって復帰時間が著しく短縮され
る。

【００１９】この種のＮ型半導体の露光効果と光メモリ
ー性とを利用した電着用基板の応用として、電解現像型
電子写真法がある（印写工学IV P315、昭和４６年１２
月発行、共立出版（株）、写真工業別冊 Vol.222 、画
像の科学、特公昭４９−１０７０６号等参照）。この電
解現像型電子写真法ではＮ型半導体基板自体がコピー用
紙として製品となるものである。また、電解現像におけ
る顕色法は、金属塩溶液から金属を電解析出させたもの
や、半導体電極面の還元性を利用して還元発色性染料を
用いたものであり、モノクロおよびカラー複製が可能な
方法である。ここで、モノクロ複製は１回現像なので、
光メモリー性を利用して露光した後現像することにより
複製が完成するが、多色のカラー複製は複数回（通常は
４回）現像するので、前の露光効果を熱消去して元状態
に復帰させてから次の色の露光を行うものである（３Ｍ
社：エレクトロカラー、電子写真法の電解現像法参
照）。このような、コピーを目的とした電解現像型電子
写真法が、コピーに比べて遥かに高精度の画像形成と、
定められた色フィルタ性が要求される液晶用カラーフィ
ルタの製造に適用されたり、基板から画像転写後に基板
が反復使用される等の例はない。

【００２０】つぎに、本発明によるカラーフィルタ１０
の製造方法を図４乃至図８を参照して説明する。図４は
本発明において用いる電着基板の概略断面図である。図
４において、電着基板２は導電性基板３と、この導電性
基板３上に積層されたＮ型光半導体層４とにより構成さ
れている。

【００２１】導電性基板３としては、基板自体が導電性
を有するＡｌ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，ステン
レス，インバー材等、あるいは合金板等の金属板や、ガ
ラス、プラスチック板、フィルム類等の電気絶縁性基板
面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、二酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ₂）、金属等の蒸着膜を形成したり、金属フィルムを
ラミネートしたもの等を使用することができる。この中
では特にＡｌ、ステンレス、低線膨脹係数をもつインバ
ー材等が好ましい。また、導電性基板３としては、カー
ボンまたはカーボン含有導電材で形成したものであって
もよい。

【００２２】Ｎ型光半導体層４は、光メモリー性Ｎ型光
半導体を用いて形成される。光メモリー性Ｎ型光半導体
としては、例えば硫化カドミウム、セレン化亜鉛−カド
ミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、有機半導体等が挙げら
れる。このなかで、電気特性や光メモリー特性、製造の
容易性、経済性等から酸化亜鉛、酸化チタンが有用であ
る。

【００２３】光メモリー性Ｎ型光半導体として電子写真
用酸化亜鉛を用いた場合、電子写真用酸化亜鉛は電気絶
縁性樹脂類を結合剤としてペースト状とされ、導電性基
板２３上に２〜３０μｍの厚さに均一に塗布・乾燥され
る。電気絶縁性樹脂類としては、アルキッド樹脂、スチ
レン−ブタジエン共重合体樹脂、アクリル系樹脂等が挙
げられるが、一般的にはスチレン−ブタジエン共重合体
樹脂、アクリル系樹脂が使いやすい。また、酸化亜鉛の
Ｎ型光半導体層４の光感度を上げ、感光波長を制御する
ために、増感剤を添加することができる。増感剤として
は、ローズベンガル、ブロムフェノールブルー、パテン
トブルー等が挙げられる。このような増感剤の添加・調
整によって、露光に用いる光の波長を紫外域から可視域
の範囲で任意に選択できる。

【００２４】そして、図５（Ａ）に示すように上述のよ
うな電着基板２のＮ型光半導体層４上に、予め用意され
た多色カラーフィルタの１色（例えば赤色（Ｒ））に相
当する透明部７Ｒを有する写真パターン６Ｒを密着して
露光する。この露光によりＮ型光半導体層４のうち透明
部７Ｒの下方領域のみが感光して導電性が発現され赤色
フィルタ用感光部４′Ｒとなる。一方、Ｎ型光半導体層
４の他の領域は、未露光であり絶縁性状態が保持されて
いる。そして、赤色フィルタ用感光部４′Ｒの導電性は
メモリーされるため、後述する電着浴中で赤色フィルタ
成分が赤色フィルタ用感光部４′Ｒのみに選択的に電着
されて赤色単色のフィルタ層（ＲＤ）がＮ型光半導体層
４上に部分的に形成される（図５（Ｂ））。一方、Ｎ型
光半導体層４の未露光部分は、電着浴中で赤色フィルタ
成分により汚染されるだけであり、電着後の水洗浄で赤
色成分が除去される。尚、上記の露光は密着法により行
われるが、投影露光法により行ってもよい。

【００２５】赤色単色のフィルタ層（ＲＤ）を形成し水
洗乾燥後、他の色の単色のフィルタ層を形成するが、そ
の際、赤色単色のフィルタ層（ＲＤ）形成のための露光
効果により次の単色フィルタ層形成に支障が生じるとき
は、加熱してこの露光効果を消去し元状態に復帰させて
おく必要がある。この場合、水洗後の乾燥を加熱乾燥と
することにより、乾燥と同時に光メモリーも除去できる
ので便利である。また、電着材料は、後述するように一
般に有機物であるため導電性が低く、電着析出の進行に
したがって層厚が増して電流が流れ難くなること、およ
び乾燥によって膜抵抗が著しく高くなることから、次の
露光時に前の露光効果が障害にならない場合もあるが、
光メモリーを消去しておくほうが工程信頼性が増すので
加熱乾燥は好ましい方法である。

【００２６】上述のような赤色単色のフィルタ層（Ｒ
Ｄ）を形成し水洗乾燥後、図６（Ａ）に示すように多色
カラーフィルタの第２色（例えば緑色（Ｇ））に相当す
る透明部７Ｇを有する写真パターン６Ｇを密着して露光
する。この露光によりＮ型光半導体層４のうち透明部７
Ｇの下方領域のみが感光して導電性が発現されメモリー
されて緑色フィルタ用感光部４′Ｇとなる。そして、電
着浴中で緑色フィルタ成分が緑色フィルタ用感光部４′
Ｇのみに選択的に電着されて緑色単色のフィルタ層（Ｇ
Ｄ）がＮ型光半導体層４上に部分的に形成される（図６
（Ｂ））。

【００２７】同様に、緑色単色のフィルタ層（ＧＤ）を
形成し水洗乾燥後、図７（Ａ）に示すように多色カラー
フィルタの第３色（例えば青色（Ｂ））に相当する透明
部７Ｂを有する写真パターン６Ｂを密着して露光する。
この露光によりＮ型光半導体層４のうち透明部７Ｇの下
方領域のみが感光して導電性が発現されメモリーされて
青色フィルタ用感光部４′Ｂとなる。そして、電着浴中
で青色フィルタ成分が青色フィルタ用感光部４′Ｂのみ
に選択的に電着されて青色単色のフィルタ層（ＢＤ）が
Ｎ型光半導体層４上に部分的に形成されて多色カラーフ
ィルタ８となる（図７（Ｂ））。

【００２８】尚、上述の例ではＮ型光半導体層４上に形
成された多色カラーフィルタ８は、赤色単色フィルタ層
ＲＤ、緑色単色フィルタ層ＧＤ、青色単色フィルタ層Ｂ
Ｄからなっているが、色数等はこれに限定されるもので
はなく任意に選択することができる。また、各単色フィ
ルタ層ＲＤ，ＧＤ，ＢＤの境界部に黒色線を入れてブラ
ックマトリックスを形成してもよい。ブラックマトリッ
クスを形成することにより、各単色フィルタ層に要求さ
れる配列精度がやや緩くなり、また表示コントラストを
向上することができる。このようなブラックマトリック
スは、ブラックマトリックス用の写真パターンを用いて
露光し、上記の色材電着と同様に黒色材料を電着した
り、金属を電着することにより形成することができる。
また、ＲＤ，ＧＤ，ＢＤが既に形成されている場合は、
ＲＤ，ＧＤ，ＢＤの全てによって遮光される紫外光を全
面照射することによってブラックマトリックス部のみに
選択的露光、電着を行うこともできる。この場合はパタ
ーンマスクを必要としない。この方法をセルフアライメ
ント（自己整合）法というが、ブラックマトリックスを
最後とせず、他の色を最後に電着する場合に最終色はセ
ルフアライメント法が適用できるので、本発明のように
ブラックマトリックスのみに限定されるものではない。

【００２９】露光の光源としては、水銀灯やハロゲンラ
ンプ等を使用することができるが、露光時の潜像解像性
を保持するために光質は平行光が最も好ましい。したが
って、光源を充分離して点光源的に用いるか、コンデン
サーで平行光にして露光することが好ましい。また、露
光にはレーザー光の使用も可能であり、光メモリー性を
利用してスキャンニング露光法も採用できる。

【００３０】上述のようにしてＮ型光半導体層４上に多
色カラーフィルタ８が形成された電着基板２は、図８に
示されるように液晶パネル用ガラス基板１２と重ね合わ
され、多色カラーフィルタ８が液晶パネル用ガラス基板
１２上に転写されてカラーフィルタ１０の着色層１６と
なる。また、上記のように各単色フィルタ層ＲＤ，Ｇ
Ｄ，ＢＤの境界部にブラックマトリックスを形成してお
けば、着色層１６とともにブラックマトリックス１４が
形成される。

【００３１】一般に、Ｎ型光半導体層４の表面には結合
剤樹脂が存在するため電着材料との接着性は必ずしもよ
くはない。したがって、液晶パネル用ガラス基板１２上
に透明接着剤層１３を形成しておき、電着基板２を均一
に圧着した後、引き剥がせば多色カラーフィルタ８のみ
が透明接着剤層１３上に転写する。このような透明接着
剤層１３は、通常の粘着剤を用いて形成してもよいが、
２００℃以上の耐熱性が要求されるので、光硬化性ある
いは熱硬化性のものがよい。例えば、アクリル系光硬化
性接着剤、ポリイミド系耐熱性接着剤等を使用すること
が好ましい。

【００３２】Ｎ型光半導体層４と、このＮ型光半導体層
４上に形成される多色カラーフィルタ８との親和性は、
使用する電着材料の組み合わせより異なり、場合によっ
てはＮ型光半導体層４からの多色カラーフィルタ８の剥
離が困難となることがある。この場合、各色フィルタ用
感光部（導電性部）の導電性を阻害しない程度に電着操
作の前に予めＮ型光半導体層４上に剥離処理を施してお
くことが好ましい。この剥離処理としては、界面活性
剤、シリコーン等による一般的な剥離処理でよい。

【００３３】また、上記のような剥離処理を行う代わり
に、または併用して、各色フィルタ用感光部（導電性
部）にフィルタ成分を電着するに前に剥離性物質を先に
電着し、その後、フィルタ成分を電着してもよい。そし
て、液晶パネル用ガラス基板１２上にフィルタ成分とと
もに剥離性物質も同時に転写し、その後、ブラックマト
リックス１４と着色層１６の表面に存在する剥離性物質
を溶解除去してもよい。剥離性物質としては、例えばＮ
ｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ等の金属や合金等の物質を挙げる
ことができる。

【００３４】上述のように液晶パネル用ガラス基板１２
上に多色カラーフィルタ８が転写された後の電着基板２
は、再び使用することができる。したがって、印刷版の
ように一度電着基板２を作成すれば、露光・電着・剥離
転写からなる一連の操作を反復実施することができる。
このため、カラーフィルタ作成工程が、この反復操作の
みになるので、工程は簡略化され製造コストの大幅な低
減が可能となる。

【００３５】また、Ｎ型光半導体層４と多色カラーフィ
ルタ８との接着が極めて強く、剥離処理が困難な場合に
は、導電性を妨げないシリコーン薄膜層や、導電性基板
３とＮ型光半導体層４との親和性を弱める物質からなる
剥離層を電着基板２の導電性基板３とＮ型光半導体層４
との間に形成しておくことができる。この場合、多色カ
ラーフィルタ８の液晶パネル用ガラス基板１２上への転
写において、多色カラーフィルタ８とともにＮ型光半導
体層４も転写し、その後、適当な溶剤で結合剤樹脂を溶
解除去すればＮ型光半導体層４も同時に除去されて液晶
パネル用ガラス基板１２上にカラーフィルム８が残り着
色層１６が形成されることになる。また、Ｎ型光半導体
として酸化亜鉛等を使用している場合には、希塩酸溶液
等に溶解するので、酸処理によりＮ型光半導体層４を溶
解除去することもできる。但し、このような場合には、
結合剤樹脂は液晶パネル用ガラス基板１２上に転写され
た多色カラーフィルタ８上に残留するが、一般に転写後
の多色カラーフィルタ８（着色層１６）上には平面性、
耐熱性を向上するために保護層１８が形成され、さらに
透明電極層１９が形成されるので何等障害にはならな
い。

【００３６】このような方法では、上述の方法のような
電着基板２の反復使用は不可能となる。しかし、光半導
体特性の劣化の激しい材料もＮ型光半導体層４として使
用できるので材料選択の範囲が拡大すること、導電性基
板３の持つ高度な平面性を保持したまま多色カラーフィ
ルタ８を液晶パネル用ガラス基板１２上に転写できるこ
と、および反復使用中の光半導体特性変化から来る歩留
まり低下等を防止することができ、安定した工程の設定
が可能である等の利点がある。

【００３７】つぎに、本発明に使用するフィルタ成分
（電着材料）について説明する。カラーフィルタ用の電
着材料は、一般に有機材料（高分子材料）からなり、そ
の原形は電着塗装法としてよく知られている。電着塗装
では、電気化学的な主電極との反応によりカチオン電着
とアニオン電着とがある。これは、電着材料がカチオン
として存在するか、アニオンとして挙動するかで分類さ
れる。電着に用いられる有機高分子物質としては、天然
油脂系、合成油脂系、アルキッド樹脂系、ポリエステル
樹脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系等の種々の有
機高分子物質が挙げられる。

【００３８】アニオン型では、古くからマレイン化油や
ポリブタジエン系樹脂が知られており、電着物質の硬化
は酸化重合反応による。カチオン型はエポキシ樹脂系が
多く、単独あるいは変性されて使用できる。その他に、
メラミン樹脂系、アクリル樹脂系等のいわゆるポリアミ
ノ樹脂系が多く用いられ、熱硬化や光硬化等により強固
なフィルタ層を形成できる。

【００３９】液晶カラーフィルタの電着では、アニオン
型またはカチオン型電着浴中に微粉砕された顔料や染料
を分散させ、イオン性高分子材料とともに導電性部に共
析させる。

【００４０】本発明の方法ではＮ型光半導体を使用して
おり、このＮ型光半導体を電着させる主電極とするの
で、電子のみがＮ型光半導体層を導通し陰極として作用
する。このため、使用する電着浴はカチオン型電着浴で
あることが必要であり、Ｎ型光半導体層の露光部（導電
性部）上にはカチオン物質が還元析出する。したがっ
て、上記のエポキシ樹脂系、ポリブタジエン樹脂系、ポ
リアミド樹脂系その他のカチオン系樹脂と顔料との分散
液からなる電着浴を用いての電着が可能である。尚、具
体的なカチオン系電着材料については、特公昭６０−１
８４５７７号、特開昭６３−２１０９０１号、同６４−
２２３７９号等に多くの報告があるので説明は省略す
る。

【００４１】カラーフィルタ１０のブラックマトリック
ス１４と着色層１６を覆うように設けられる保護層１８
は、カラーフィルタ１０の表面平滑化、信頼性の向上、
および液晶層４０への汚染防止等を目的とするものであ
り、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹
脂等の透明樹脂、あるいは二酸化ケイ素等の透明無機化
合物等を用いて形成することができる。保護層の厚さは
０．５〜５０μｍ程度が好ましい。

【００４２】透明電極層１９としては、酸化インジウム
スズ（ＩＴＯ）膜を用いることができる。ＩＴＯ膜は蒸
着法、スパッタ法等の公知の方法により形成することが
でき、厚さは２００〜２０００Å程度が好ましい。

【００４３】次に、実験例を示して本発明を更に詳細に
説明する。（実験例１）表面が鏡面である厚さ０．１ｍｍのステン
レス基板上にＮ型光半導体である酸化亜鉛の樹脂分散液
を１５μｍの厚さに塗布・乾燥し、さらにシリコーン剥
離剤の希薄溶液を導電性を阻害しない程度に薄く塗布し
乾燥して電着基板を作成した。Ｎ型光半導体の樹脂分散
液組成は下記の通りであった。

【００４４】（Ｎ型光半導体の樹脂分散液組成）電子写真用酸化亜鉛 …５０ｇスチレン−ブタジエン共重合体 …１０ｇローズベンガル …微量トルエン …５０ml 一方、写真原版として、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）
をモザイク状に配列し、かつ各Ｒ，Ｇ，Ｂの境界にブラ
ックマトリックスを形成するような設計からなるＲＧＢ
のＲ単色パターン（透明部が色フィルタ部に相当する）
をガラス板面に形成したガラス原版を作成した。このガ
ラス原版を上記の電着基板のＮ型光半導体層面と密着さ
せ、１００Ｗタングステン灯を用いて約５０ｃｍの距離
から５秒間照射して露光を行った。つぎに、赤色電着浴
を用いて赤色フィルタ成分の電着操作を行い、Ｎ型光半
導体層上に赤色単色フィルタ層（厚さ２μｍ）を形成し
た。

【００４５】つぎに、Ｇ単色パターンのガラス原版を、
上記赤色単色フィルタ層形成工程で電着基板面に予め付
してあったレジスターマークを利用して、光学アライメ
ント装置を用いて正確に整合させた後、上記と同様に露
光を行った。その後、赤色単色フィルタ層と同様にして
緑色電着浴を用いて緑色単色フィルタ層（厚さ２μｍ）
を形成した。

【００４６】さらに、緑色単色フィルタ層と同様にして
Ｂ単色パターンのガラス原版、青色電着浴を用いて青色
単色フィルタ層（厚さ２μｍ）を形成してＲ、Ｇ、Ｂ３
色の多色カラーフィルタ層を作成した。

【００４７】各単色フィルタ層用の電着浴組成および電
着条件は以下の通りであった。（電着浴組成）アクリル樹脂 …５０部エチルセロソルブ …２５部イソプロピルアルコール …３部酢酸 …１．５部水 …８００部顔料 …１５部（各電着浴の使用顔料＝Ｒ：ピグメントレッド；Ｇ：フ
タロシアニングリーン；Ｂ：フタロシアニンブルー）ま
ず、アクリル樹脂、エチルセロソルブおよび顔料を混合
し、ボールミルで顔料粒子が微細化（０．２μｍ以下）
するまで混練し、次いで上記組成に攪拌調整した。（電着条件）主電極：負極対向電極板：白金板印加電圧：初期電圧２０Ｖから電着膜厚増加に応じて
徐々に８０Ｖまで昇圧電着膜厚：２μｍ電着後の乾燥：水洗乾燥し、さらに約１５０℃で３０分
間乾燥つぎに、上記のようにして形成された電着基板上のＲ、
Ｇ、Ｂ３色の多色カラーフィルタ層の全面に紫外線を照
射（約５秒間）した。この紫外線照射において、Ｒ、
Ｇ、Ｂ３色の多色カラーフィルタ層は紫外線を遮断する
ので、多色カラーフィルタ層の各色の境界部（間隔約２
０μｍ）に位置するＮ型光半導体層のみが露光され導電
性を発現した。そして、この露光部に下記の組成のＮｉ
電着浴を用いてＮｉ金属を１〜２μｍの厚さに電着して
ブラックマトリックスを形成した。（Ｎｉ電着浴組成）硫酸ニッケル …２４０〜３４０ｇ／ｌ塩化ニッケル …４５ｇ／ｌほう酸 …３０〜３８ｇ／ｌｐＨ …２．５〜５．５浴温度 …３０〜４０℃ 電流密度 …２．５〜１０Ａ／ｃｍ² つぎに、１．０〜１．５ｍｍ厚の清浄なガラス基板面に
感光性アクリル系接着剤を約１μｍの厚さに均一に塗布
した。このガラス基板面の接着剤塗布面と上記の電着基
板の多色カラーフィルタ層およびブラックマトリックス
とを完全に密着した状態で、ガラス基板側から紫外線露
光を施して接着剤を硬化させた後、注意深く電着基板と
ガラス基板とを引き剥がし、多色カラーフィルタ層とブ
ラックマトリックスとをガラス基板上に転写した。そし
て、このガラス基板を１７５℃のクリーンオーブン中で
３０分間熱処理して硬化を完成させた。転写された多色
カラーフィルタ層の表面はＮ型光半導体層表面に対応し
た平滑面であり、良好な平面性を有していた。

【００４８】ついで、このカラーフィルタ層上にポリイ
ミド樹脂の稀薄液を塗布乾燥して耐熱性保護層を形成
し、さらに、常法に従って透明電極（ＩＴＯ）を蒸着に
より形成して液晶パネル用カラーフィルタを作成した。

【００４９】尚、カラーフィルタ層をガラス基板上に転
写した後の電着基板は、水洗・乾燥後、再びカラーフィ
ルタ電着操作に供して数十回の使用が可能であった。（実験例２）実験例１の電着基板形成において、Ｎ型光
半導体層上にシリコーン剥離処理を行わず、パターン露
光後、Ｒ、Ｇ、Ｂの各単色フィルタ層およびブラックマ
トリックスを電着により形成する前に、まずＮｉ電着浴
（実験例１記載の組成浴）を用いてＮｉ金属を約１μｍ
の厚さに１次電着し、次いで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各単色フィ
ルタ成分およびブラックマトリックスを２次電着して多
色カラーフィルタ層とした。この場合、ブラックマトリ
ックス成分の電着は、Ｎｉ電着の代わりに実験例１の
Ｒ、Ｇ、Ｂの３種の顔料を混合して黒色とした電着浴を
使用した。そして、実験例１と同様にして液晶パネル用
カラーフィルタを作成した。この液晶パネル用カラーフ
ィルタの作成における電着基板からガラス基板への多色
カラーフィルタ層の転写では、Ｎｉ金属層とＮ型光半導
体層との間で容易に剥離が生じて多色カラーフィルタ層
とともにＮｉ金属層もガラス基板へ転写された。但し、
ガラス基板上に転写された多色カラーフィルタ層はＮｉ
金属層が表面に存在して遮蔽されているため、塩化第２
鉄の稀薄水溶液で表面のＮｉ層を溶解除去し充分に水洗
乾燥した後、耐熱性保護層および透明電極を形成した。（実験例３）実験例１の電着基板形成において、ステン
レス基板面にＮｉ電着浴（実験例１記載の組成浴）を用
いてＮｉ金属を約１μｍの厚さに電着し、次いで実験例
１と同様にしてＮ型光半導体層を形成した。その後、実
験例１と同様にしてＮ型光半導体層上にＲ、Ｇ、Ｂの各
単色フィルタ層およびブラックマトリックスを電着によ
り形成した。そして、実験例１と同様にして液晶パネル
用カラーフィルタを作成した。この液晶パネル用カラー
フィルタの作成における電着基板からガラス基板への多
色カラーフィルタ層の転写では、ステンレス基板面とＮ
ｉ金属層との間で容易に剥離が生じて、多色カラーフィ
ルタ層とともにＮｉ金属層とＮ型光半導体層が同時転写
された。転写後、Ｎｉ金属層を塩化第２鉄の稀薄水溶液
で溶解除去し、Ｎ型光半導体層を塩酸液で溶解除去し
た。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればＮ
型光半導体を用いることにより露光効果の持続性または
メモリー特性によって工程の簡略化が可能であり、また
電着基板のＮ型光半導体層上に形成した多色カラーフィ
ルタを液晶パネル用の透明基板上に転写するため、液晶
パネル用透明基板に形成された着色層表面は均一で平滑
性が高く、高品質のカラーフィルタ作成が可能となり、
さらに、本発明の電着基板は再び使用することができる
ため、露光・電着・剥離転写からなる一連の操作の反復
実施により同一の電着基板から複数のカラーフィルタ作
成が可能となり、カラーフィルタ作成工程は簡略化され
製造コストの大幅な低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されたカラーフィルタを用い
たアクティブマトリックス方式による液晶ディスプレイ
の一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示される液晶ディスプレイの概略断面図
である。

【図３】図１に示される液晶ディスプレイに用いられて
いるカラーフィルタの拡大部分断面図である。

【図４】本発明の電着基板の概略断面図である。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は本発明によるカラーフィ
ルタ製造における赤色単色フィルタ形成段階を説明する
ための図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は本発明によるカラーフィ
ルタ製造における緑色単色フィルタ形成段階を説明する
ための図である。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は本発明によるカラーフィ
ルタ製造における青色単色フィルタ形成段階を説明する
ための図である。

【図８】本発明によるカラーフィルタ製造における転写
段階を説明するための図である。

【符号の説明】

２…電着基板３…透明基板４…Ｎ型光半導体層６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…写真パターンＲＤ，ＧＤ，ＢＤ…単色フィルタ１０…カラーフィルタ１２…透明基板１３…透明接着剤層１４…ブラックマトリックス１６…着色層１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…着色パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面が導電性である基板面に
光メモリー性を有するＮ型光半導体層を積層して電着基
板を形成する第１の工程と、前記Ｎ型光半導体層上に所定の１色に対応するパターン
を露光して前記Ｎ型光半導体層の露光部分に導電性を発
現させ、次いでその色に対応する電着浴に浸漬して色フ
ィルタ成分を電着し洗浄乾燥して、前記パターンに対応
する単色フィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成するこ
とを繰り返すことにより、必要色数からなる多色カラー
フィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成する第２の工程
と、透明基板上に、前記Ｎ型光半導体層上に形成した前記多
色カラーフィルタを転写し、転写した該多色カラーフィ
ルタ上に透明電極層を形成する第３の工程と、を有する
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記第１の工程において、前記電着基板
の前記Ｎ型光半導体層上にカラーフィルタ成分の電着を
阻害しない薄膜剥離層を形成することを特徴とする請求
項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】前記第２の工程において、前記Ｎ型光半
導体層上に所定の色に対応する単色フィルタを形成した
度に、前記Ｎ型光半導体層に赤外線照射または加温処理
を施して前記Ｎ型光半導体層の導電性を消滅させて元状
態に復帰させることを特徴とする請求項１または２記載
のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】前記第２の工程において、所定の１色に
対応するパターンを露光した後、まず前記Ｎ型光半導体
層に対して剥離性を有する剥離性物質を電着し、次いで
前記所定の色に対応する電着浴に浸漬し、前記第３の工
程において、前記透明基板上に、前記多色カラーフィル
タとともに前記剥離性物質も転写し、その後、前記剥離
性物質のみを除去することを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】前記第３の工程において、前記透明基板
上に転写した前記多色カラーフィルタ上に透明保護層を
形成した後、前記透明電極層を形成することを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載のカラーフィルタの
製造方法。
【請求項６】前記第３の工程において、前記透明基板
上に前記多色カラーフィルタを転写し終えた前記電着基
板を反復使用することを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】少なくとも表面が導電性である基板面
に、光メモリー性を有するＮ型光半導体と前記基板との
親和性を弱める物質からなる剥離層を形成し、この剥離
層上に光メモリー性を有するＮ型光半導体層を積層して
電着基板を形成する第１の工程と、前記Ｎ型光半導体層上に所定の１色に対応するパターン
を露光して前記Ｎ型光半導体層の露光部分に導電性を発
現させ、次いでその色に対応する電着浴に浸漬して色フ
ィルタ成分を電着し洗浄乾燥して、前記パターンに対応
する単色フィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成するこ
とを繰り返すことにより、必要色数からなる多色カラー
フィルタを前記Ｎ型光半導体層上に形成する第２の工程
と、透明基板上に、前記電着基板の前記剥離層、前記Ｎ型光
半導体層および前記多色カラーフィルタを一括転写し、
その後、転写した前記剥離層と前記Ｎ型光半導体層を溶
解除去して前記色カラーフィルタを露出し、該多色カラ
ーフィルタ上に透明電極層を形成する第３の工程と、を
有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】前記第３の工程において、前記透明基板
上に転写した前記多色カラーフィルタ上に透明保護層を
形成した後、前記透明電極層を形成することを特徴とす
る請求項７記載のカラーフィルタの製造方法。