JPH05157905A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

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を光描画し、またはフォ
トマスクを介して露光して導電性を発現させ、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、その後、上
記のＮ型光半導体層上の単色フィルタ未形成領域の所定
位置を光検出して位置制御し２色目以降のパターンの光
描画・電着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、特に光メモリー性を有するＮ型光半導体層に
光描写と電着を行い、高精度で、かつ簡便に液晶用のカ
ラーフィルタを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光描画して露光し、
または前記Ｎ型光半導体層上に所定の１色に対応するパ
ターン有するフォトマスクを介して照射して露光し、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し、以後、前記Ｎ型
光半導体層上の単色フィルタ未形成領域の所定位置を光
検出して位置制御し、２色目以降のパターンを光描画し
て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、２色目以降のパターンに対応する
単色フィルタを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】

【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光描画またはフォトマス
クを介して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、その後、上
記のＮ型光半導体層上の単色フィルタ未形成領域の所定
位置を光検出（整合用基準マーク／アライメントマーク
または先付けパターン個々の位置検出等）して位置制御
して２色目以降のパターンの光描画・電着を繰り返すこ
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。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。

【００１０】

【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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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反復使
用される等の例はない。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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
た光描画装置を用いて多色カラーフィルタの第１色（例
えば赤色（Ｒ））に相当するパターン６Ｒを光描画して
露光する。すなわち、例えばＲ，Ｇ，Ｂをモザイク状に
配列させ、各単色フィルタの境界にブラックマトリック
スを設けるような数値設計データを光描画装置に入力
し、このデータに基づいて順次各単色に相当するパター
ンをＮ型光半導体層４上の所定位置に光描画するもので
ある。この露光によりＮ型光半導体層４のうちパターン
６Ｒ部分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、上記の例では、第１色目の露光は光描
画により行われるが、この第１色に対応するパターン有
する正確なフォトマスクを介してＮ型光半導体層４に光
を照射することにより露光してもよい。

【００２４】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。

【００２５】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
るパターン６Ｇを光描画して露光する。このような第２
色以降の色に相当するパターンの光描画においては、Ｎ
型光半導体層４上の赤色単色のフィルタ層（ＲＤ）が形
成されていない領域の所定位置を光検出して光描画位置
を制御することが好ましい。このような位置制御をより
具体的に説明すると、予め各色パターン用整合基準マー
ク（アライメントマーク）をパターン列外に作成してお
き、このマークを検出して位置制御して描画したり、あ
るいは既に形成されたパターン自身を検出し、そのパタ
ーンからの所定位置に描画する等の公知の検出制御法が
利用できる。このようにして露光されたＮ型光半導体層
４は、パターン６Ｇ部分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（ＧＤ）がＮ型光半導体層４上に部分的に形成さ
れる（図６（Ｂ））。

【００２６】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））に相当するパタ
ーン６Ｂを光描画して露光する。この露光によりＮ型光
半導体層４のうちパターン６Ｂ部分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７となる（図７
（Ｂ））。

【００２７】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７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。

【００２８】このようなブラックマトリックスの形成に
おいては、図７（Ｃ）に示されるように、Ｎ型光半導体
層４上に形成された多色カラーフィルタ７側から電着基
板２の全面に紫外線等を照射して、Ｎ型光半導体層４の
多色カラーフィルタ７の存在しない余白部分を露光する
ことできる。すなわち、多色カラーフィルタ７上に照射
された紫外線は、この多色カラーフィルタ７により遮断
されてＮ型光半導体層４に到達しないため、自動的にＮ
型光半導体層４の多色カラーフィルタ７の存在しない余
白部分のみが露光される。この方法によれば露光操作が
容易となる。そして、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ブラックマト
リックス８を形成する（図７（Ｄ））。勿論、ブラック
マトリックスの形成においては、上記多色カラーフィル
タ７の形成と同様に光描画操作によりＮ型光半導体層４
をブラックマトリックス用のパターンに露光してもよ
い。

【００２９】光描画用の光源としては、アルゴンレーザ
ー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー等のレーザー光、フォトダイオ
ード光、ハロゲンランプ光、水銀灯光等を使用すること
ができる。そして、露光描画方法は、光ビームを振りな
がらスキャンニングする方法と、可変アパーチャーを用
い、任意の線幅又は形状でステップアンドレピート露光
する順次露光法等、種々の方法を利用することができ
る。また、フォトマスクを介してのＮ型光半導体層４の
露光に用いる光源としては、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。

【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７とブラックマトリックス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７
とブラックマトリックス８が液晶パネル用ガラス基板１
２上に設けられた透明接着剤層１３上に転写されてカラ
ーフィルタ１０のブラックマトリックス１４と着色層１
６となる。

【００３１】上記のように液晶パネル用ガラス基板１２
上に透明接着剤層１３を形成しておくのは、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良好ではないためである。液
晶パネル用ガラス基板１２上に透明接着剤層１３を形成
しておくことにより、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７とブラックマトリッ
クス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７やブラックマト
リックス８との親和性は、使用する電着材料の組み合わ
せにより異なり、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７等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７とブラックマトリックス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、光描画・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。さらに、多色カラーフィル
タの数値設計データがそのまま描画装置に利用できる。
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】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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１０μｍ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。

【００４２】（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、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）をモザイク状に配
列させ、かつ各Ｒ，Ｇ，Ｂの境界にブラックマトリック
ス（線幅１５μｍ）を形成するような設計からなるデー
タを基に、Ｒ単色パターンを上記の電着基板のＮ型光半
導体層面に光描画した。この光描画に用いた描画装置
（日本精鋼社（株）製ＬＺ１０００）の光源は水銀灯で
あった。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、次いで水洗浄後加熱乾燥して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。

【００４３】つぎに、再び描画装置により電着基板のＮ
型光半導体層面の余白部分にＧ単色パターンを描画し
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。

【００４４】さらに、緑色単色フィルタ層と同様にして
Ｂ単色パターンに対応した青色単色フィルタ層（厚さ２
μｍ）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。上記の多色カラーフィルタ層の形成にお
いては、整合位置精度、寸法精度が悪いことによるむら
の発生を防止するために、描画精度は±２μｍが要求さ
れた。

【００４５】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／ｌ ｐＨ …２．５〜５．５ 浴温度 …３０〜４０℃ 電流密度 …２．５〜１０Ａ／ｃｍ² つぎに、１．１ｍｍ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。

【００４６】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。 （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なかった他は実
験例１と同様にして電着基板を形成した。この電着基板
のＮ型光半導体層上に、予め正確に作成された線幅２５
μｍのパターンを有するブラックマトリックス用フォト
マスクを密着し、このフォトマスクに紫外線を照射しっ
て密着露光を行った。次に、この電着基板に対してＮｉ
電着浴（実験例１記載の組成浴）を用いてＮｉ金属を約
３μｍの厚さに電着し、その後、水洗・乾燥してブラッ
クマトリックスを形成した。

【００４７】次に、このブラックマトリックスを描画の
基準とし、実験例１と同様の描画装置を用いてＲおよび
Ｇのそれぞれの描画と電着・水洗・乾燥を行って、Ｒお
よびＧの各単色フィルタ層を形成した。但しＲ，Ｇ、色
素電着の前に前記Ｎｉ浴を用いて約１μｍの厚さにＮｉ
電着を行なって半導体層との剥離層とした。そして、最
後にＮ型光半導体層側から電着基板全面に紫外線を照射
して、Ｎ型光半導体層のうちブラックマトリックスおよ
びＲ，Ｇの各単色フィルタ層が形成されていない領域を
全て感光させ、上記と同様にＮｉ電着とＢフィルタ成分
の電着と水洗・乾燥を行ってＢの各単色フィルタ層を形
成して多色カラーフィルタ層を得た。

【００４８】次に、実験例１と同様にして電着基板から
ガラス基板へ多色カラーフィルタ層とＮｉ金属層である
ブラックマトリックスを転写した。転写層はＮｉ金属が
表面を覆った形のものである。次いで、塩化第２鉄の稀
薄水溶液でＮｉ層を均一に約１μｍの厚さで溶解除去し
充分に水洗・乾燥して多色カラーフィルタ層（着色層）
を露出させ又、未溶解の２μｍ厚のＮｉブラックマトリ
ックスを形成した。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。

【００４９】この実験例２において要求される描画精度
は、ブラックマトリックスの線幅が２５μｍなのでＲ，
Ｇ，Ｂ描画領域寸法を実験例１に比べて１０μｍ大きく
設定したため、±５μｍ以上の許容が得られ、操作が容
易であったとともに、正確な液晶パネル用カラーフィル
タが作成できた。

【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使用できるため、光描画
・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、またカラーフィルタの数値設計データがそそのま
ま描画装置に利用できるため、露光工程をマスクレスと
することも可能となり、カラーフィルタ作成工程はさら
に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
ための図であり、（Ｃ）および（Ｄ）は本発明によるカ
ラーフィルタ製造におけるブラックマトリックス形成段
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…パターン ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ…単色フィルタ ７…多色カラーフィルタ 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   を光描画して露光し、または前記Ｎ型光半導体層上に所
   定の１色に対応するパターン有するフォトマスクを介し
   て照射して露光し、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
   成し、以後、前記Ｎ型光半導体層上の単色フィルタ未形
   成領域の所定位置を光検出して位置制御し、２色目以降
   のパターンを光描画して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、２色目以降
   のパターンに対応する単色フィルタを形成することを繰
   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。
2. 【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。
3. 【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する
   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。
4. 【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光描画した後、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。
5. 【請求項５】 前記第２の工程において、必要色数の最
   後の色に対応するパターンの露光は、前記Ｎ型光半導体
   層側から前記電着基板の全面に光を照射してＮ型光半導
   体層上の単色フィルタ未形成領域を全て露光するもので
   あ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。
6. 【請求項６】 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５のいずれかに記載のカラーフィルタの
   製造方法。