JPH06202101A - 液晶表示素子のカラーフィルター製造方法 - Google Patents

液晶表示素子のカラーフィルター製造方法

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JPH06202101A
JPH06202101A JP28312293A JP28312293A JPH06202101A JP H06202101 A JPH06202101 A JP H06202101A JP 28312293 A JP28312293 A JP 28312293A JP 28312293 A JP28312293 A JP 28312293A JP H06202101 A JPH06202101 A JP H06202101A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラックマトリックスとカラーフィルターパ
ターンの間の段差を無くすことによりカラーフィルター
膜の平滑度を高めるようにした液晶表示素子のカラーフ
ィルターの製造方法。 【構成】 本製造方法による透明絶縁基板１上にブラッ
クマトリックス２が形成され、このブラックマトリック
ス２間に赤色、緑色及び青色の色材３が各々形成され
る。前記形成されたブラックマトリックス２上には、電
気メッキにより追加のブラックマトリックス６が前記色
材３と同じ高さを有するように形成され、その上に保護
膜４と透明導電膜５が形成される。一方、透明絶縁基板
上に透明導電膜が形成され、その上に赤色、緑色及び青
色の色材が形成された場合には、各色材の間に色材と同
じ高さでブラックマトリックスが電気により形成され、
その上に保護膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に関し、特
に電気メッキによりブラックマトリックスとカラーフィ
ルターのパターンの間の段差をなくすことによりカラー
フィルター膜の平滑度を向上させることのできる液晶表
示素子のカラーフィルター製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の代表的液晶表示素子のカラ
ーフィルターの構造を示したもので、透明絶縁基板(1)
と、この透明絶縁基板(1) の上に形成された多数のブラ
ックマトリックス(2) と、これらのブラックマトリック
ス(2) の間に形成された赤色、緑色及び青色の色材と前
記色材とブラックマトリックスの上に順に形成された保
護膜(4) 及び透明導電膜(5) とから成る。
【０００３】このような構造を有する従来のカラーフィ
ルターの製造方法を図２を参照して説明すると次の通り
である。
【０００４】先ず、図２（イ）に示したように、基板
(1) 上にクロム又はアルミニウム等の金属をスパッタリ
ング（sputtering）又は真空蒸着（evaporation ）した
後、所定のパターンのあるフォトマスクを用いて、写真
食刻工程（Photolithography）でブラックマトリックス
(2) を形成するようになるが、このブラックマトリック
スはカラーのコントラスト（contrast）を向上させ、且
つ液晶表示素子を駆動させるためのスイッチング素子と
して用いられる薄膜トランジスターの外部光によるオフ
電流の増加を防止する。
【０００５】ブラックマトリックス(2) は、又、基板
(1) 上に感光性ブラックポリマー（photosensitive bla
ck polymer）を塗布した後、同じ写真食刻工程を用いて
形成することもできる。
【０００６】次に、図２（ロ）に示されたように、前記
ブラックマトリックス(2) の間の空間にＲ、Ｇ、Ｂの色
材（3)を形成する。
【０００７】色材(3) 形成には、次の３つの方法が多く
用いられる。
【０００８】 ブラックマトリックス(2) が形成され
た基板(1) 上に感光性且つ可染性ポリマーインゼラチ
ン、カゼイン等を塗布した後、所定のパターンのあるフ
ォトマスクを用いて露光及び現像をしてパターン化し、
これを染色槽に入れて染色して所定の色を得た後、他の
色が染色されないようにタンニン酸や吐酒石で防染処理
する工程をＲ、Ｇ、Ｂ色により３回反復してカラーフィ
ルター(3) を形成する。 図５（イ）乃至（ニ）に示したように、ブラックマ
トリックス(2) の上に顔料を分散した着色レジスターを
塗布した後、予め設計されたフォトマスクを利用して露
光現像を順次行って、所定のパターンを得る工程をＲ、
Ｇ、Ｂ色により３回反復して色材(3) を形成する。
【０００９】 ブラックマトリックス(2) の上にロー
ラーで所望の色相のインクを印刷してＲ、Ｇ、Ｂの色材
(3) を形成する。
【００１０】このように、色材を形成した後、図２
（ハ）に示したようにアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リビニルアルコール、ポリイミド、ポリウレタン等の透
明材料で保護膜(4) を蒸着した後、その上にスパッタリ
ングや真空蒸着方法でインジウムシンオキサイド（Indi
um Thin Oxide:ITO ）である透明導電膜(5) を蒸着して
液晶表示素子のカラーフィルターを完成させるようにな
る。
【００１１】図３は異なる形態の従来の液晶表示素子の
カラーフィルターの構成を表したものにして、透明絶縁
基板(1) と、この透明絶縁基板(1) 上に形成された透明
導電膜(15)と、この透明導電膜(15)上に形成されたＲ、
Ｇ、Ｂの色材(3) 及びブラックマトリックス(2) と、そ
して前記色材(3) 及びブラックマトリックス(2) 上に形
成された保護膜(4) とから成る。
【００１２】このような構成を有する従来のカラーフィ
ルター製造方法は次の通りである。先ず、図４（イ）に
示したように透明絶縁基板(1) 上にインジウムシンオキ
ササイド（ＩＴＯ）である透明導電膜(15)をスパッタリ
ング又は真空蒸着方法で蒸着した後、その上にフォトレ
ジスターを塗布して、予め設計されたフォトマスクを利
用して、露光・現像して赤色（Ｒ）の色材(3) を成形し
た後、これを現像液に入れた後、これを現像液に入れ、
残りの前記フォトレジスターをストリップ（strip ）す
る。以上と同じ方法で緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色材
(3) を形成すると図４（ロ）のようになる。その次に前
記色材(3) の上に感光性ブラックポリマーをセルフアラ
イン（self-alian）又は電着してブラックマトリックス
(2) を形成した後、その上に保護膜(4) を形成すること
により図４（ハ）に示したようにカラーフィルターが完
成される。
【００１３】しかし、以上で説明したような従来の液晶
表示素子のカラーフィルター及びその製造方法による
と、Ｒ、Ｇ、Ｂの色材とブラックマトリックスとの間に
段差が生じてカラーフィルター膜の平滑度が低下する。
又、ブラックマトリックスをセルフアラインや電着法で
形成する場合、その処理工程が複雑になる問題点があ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はブラッ
クマトリックスと色材の間の段差をなくさせることによ
り平滑度が向上された液晶表示素子のカラーフィルター
を製造する方法を提供することにある。
【００１５】本発明の他の目的はその製造工程が簡単な
液晶表示素子のカラーフィルターを製造する方法を提供
することにある。
【００１６】本発明の更に他の目的は電極を形成するた
めの透明導電膜の抵抗を減らすことのできる液晶表示素
子のカラーフィルターを製造する方法を提供することに
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために、本発明は透明絶縁基板上にブラックマトリ
ックスを所定の間隔で形成させる段階と；前記ブラック
マトリックスの間の所定の位置に赤色、緑色及び青色の
色材を各々形成する段階と；前記蒸着されたブラックマ
トリックスの上に電気メッキにより追加のブラックマト
リックスを形成する段階と、前記色材と追加のブラック
マトリックス上に保護膜を形成する段階と；そして、前
記保護膜の上に透明導電膜を形成する段階を含む液晶表
示素子のカラーフィルター製造方法を提供する。本発明
は又、透明絶縁基板上に透明導電膜を形成する段階と；
前記透明導電膜上に赤色、緑色及び青色の色材を各々形
成する段階と；前記色材の間に前記色材と殆ど同じ高さ
でブラックマトリックスを電気メッキする段階と；そし
て、前記色材とブラックマトリックスの上に保護膜を形
成する段階を含む液晶表示素子のカラーフィルター製造
方法を提供する。
【００１８】
【作用】本発明のカラーフィルター製造方法では、ブラ
ックマトリックス又は追加ブラックマトリックスを電気
メッキにより形成することにより色材とブラックマトリ
ックスの間の段差を無くすことができる。
【００１９】
【実施例】図５（イ）乃至（ヘ）には、本発明の一実施
例によるカラーフィルターの製造工程が示されている。
【００２０】先ず、第１段階として図５（イ）のように
透明基板(1) 上にブラックマトリックス(2) を形成させ
て感光性有機物の赤色色材(3) を被膜する。
【００２１】第２段階「図５（ロ）参照」として、この
色材(3) 上に所定のパターンが形成されているフォトマ
スク(8) を用いて紫外線で露光する。
【００２２】第３段階は、現像液で赤色色材(3) に所定
のパターンを形成した後、フォトマスクを取り除く工程
であり、図５（ハ）は、かかる工程が完了した状態を示
している。
【００２３】第４段階と第５段階は、赤色色材の形成と
同一な方式で緑色の色材と青色色材を形成する段階であ
る。「図５（ニ）参照」 以上のような段階は、従来のカラーフィルター製造方法
と同じ段階であり、特に色材(3) を形成するにおいて
は、前述の三つの方法の内二つ目の方法を利用したが残
る二つの方法の内の一つを利用して色材(3) を形成する
こともできる。図５（ニ）により知り得るように、前記
段階までで形成された色材(3) の高さはブラックマトリ
ックス(2) の高さより著しく高いことが分かる。従っ
て、このような段差を無くすために第６段階では電気メ
ッキを介して追加ブラックマトリックス(6) を形成し
て、色材とブラックマトリックスの高さが互いに同じく
なるようにする。「図５（ホ）参照」 次に第７段階ではアクリル樹脂等のような透明な材料を
被覆して、保護膜(4)を製作した後、その上にＩＴＯ透
明導電膜(5) をスパッタリング技法又は真空蒸着技術で
蒸着して駆動用電極を形成することによりカラーフィル
ターを完成する。「図５（ヘ）参照」 追加のブラックマトリックス(6) は、図７乃至図１０に
示された実施例の場合のように形成することができる。
即ち、図７に示されたように一旦ブラックマトリックス
(2) 上に電気メッキにより追加のブラックマトリックス
(6) を形成した後、その上に有機物(7) を色材(3) と同
じ高さにまで電着する方法を利用するか、又は図８に示
されたようにブラックマトリックス(2) の上に有機物
(7) を直接電着する方法を利用することができる。又、
図９に示されたように追加のブラックマトリックス(6)
を色材(3) より高くメッキして、追加ブラックマトリッ
クス(6) の端部が透明導電膜(5) と接触されるようにす
る方法を利用することができるが、この場合透明導電膜
の抵抗を減らすことができる。そして、図１０に示され
たように追加ブラックマトリックス(6) をＲ、Ｇ、Ｂ色
材の高さと同じになるように電気メッキし、その上に保
護層無しに直接透明導電膜(5) を形成する方法を利用す
ることもできる。
【００２４】図６（イ）乃至（ハ）には、本発明の他の
実施例によるカラーフィルター製造工程が示されてい
る。先ず、図６（イ）に示されたように透明絶縁基板
(1) 上にインジウムシンオキサイド（ＩＴＯ）で成る透
明導電膜(15)をスパッタリング方法や真空蒸着方法で蒸
着した後、その上に色材(3) を前述の三つの方法の内の
一つにより形成する。
【００２５】その次に、ブラックマトリックス(2) を電
気メッキ方法により形成した後「図６（ロ）参照」、そ
の上に保護膜(4) を形成して液晶表示素子のカラーフィ
ルターを完成する「図６（ハ）」。
【００２６】本発明によるブラックマトリックス(2) の
メッキ方法に対しては図１１を参照として説明する。
【００２７】電気メッキに用いられる金属としては、
銅、ニッケル、亜鉛、クロム、カドミウム、鉛、錫、
金、銀、パラジウム又はこれらの合金も可能であり、以
下ではクロムをメッキ金属とする場合を例として説明す
る。
【００２８】図１１に示したように、電解槽(12)内で
は、無水クロム酸メッキ液(10)を満たし、陽極金属(11)
としては鉛合金又は酸化鉛等を用い、色材(3) が形成さ
れたカラーフィルター形成基板(9) を固定する。この状
態で各電極に直流電流を印加すると、陽極では酸素ガス
が発生し、３価クロムは６価クロムに酸化しながら陽極
金属の酸化が進行する。陰極では水素ガスが発生してメ
ッキ液中の６価クロムが金属クロムに還元されてカラー
フィルター形成基板(9) に６価クロムが金属クロムに還
元されてカラーフィルター形成基板(9) にメッキされ
る。メッキにおいては、メッキする金属によりメッキ液
と陽極として用いられる金属が決められており、メッキ
の速度を調節するため触媒を添加することもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明のカラー
フィルター製造方法によるとカラーパターンとブラック
マトリックス間の段差を無くすことによりカラーフィル
ター膜の平滑度が向上する。又、ブラックマトリックス
の全部を電気メッキにより形成する場合には、セルフア
ライン又は電着法等によるブラックマトリックス形成過
程を省略することができて、製造工程が単純化し、ブラ
ックマトリックスを透明導電膜と接するように形成する
場合には透明導電膜の抵抗を減少させる効果をもたら
す。なお、図６に示した実施例の場合のように透明導電
膜(15)上にブラックマトリックス(2) を形成する場合は
勿論のことであるが、図５又は図７乃至１０に示した実
施例の場合のようにブラックマトリックスの一部を一旦
蒸着させた後、追加ブラックマトリックス(6) のメッキ
を行う場合にもメッキの全段階で形成されるブラックマ
トリックスは透明基板(1) にスパッタリング技法で蒸着
されるため表面状態が良好でメッキのため研磨工程等の
予備処理を必要とせず、メッキされた金属の表面も平滑
性や光沢が極めて良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液晶表示素子のカラーフィルターの断面
図である。
【図２】（イ）乃至（ハ）は、図１に示したカラーフィ
ルターの製造工程を現す図面である。
【図３】更に他の従来の液晶表示素子のカラーフィルタ
ーの断面図である。
【図４】（イ）乃至（ハ）は、図３に示したカラーフィ
ルターの製造工程を現す図面である。
【図５】（イ）乃至（ヘ）は、本発明の一実施例による
カラーフィルターの製造工程を現す図面である。
【図６】（イ）乃至（ハ）は、本発明の他の実施例によ
るカラーフィルターの製造工程を現す図面である。
【図７】本発明の一実施例による製造方法において、ブ
ラックマトリックスを形成する一実施例を説明するため
の図面である。
【図８】本発明の一実施例による製造方法において、ブ
ラックマトリックスを形成する他の実施例を説明するた
めの図面である。
【図９】本発明の一実施例による製造方法において、ブ
ラックマトリックスを形成する更に他の実施例を説明す
るための図面である。
【図１０】本発明の一実施例による製造方法において、
ブラックマトリックスを形成する更に他の実施例を説明
するための図面である。
【図１１】本発明によるカラーフィルターの製造方法に
おいて、ブラックマトリックス形成のための電気メッキ
装置の構成図である。
【符号の説明】
１：透明絶縁基板 ２：ブラックマトリックス ３：色材 ４：保護膜 ５、１５：透明導電膜 ６：追加ブラックマトリックス ７：有機物 ９：カラーフィルター形成基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透明絶縁基板上に所定の間隔でブラックマ
    トリックスを形成させる段階と；前記ブラックマトリッ
    クスの間の所定の位置に赤色、緑色及び青色の色材を各
    々形成する段階と；前記ブラックマトリックスの上に電
    気メッキにより追加のブラックマトリックスを形成する
    段階と；前記色材と追加のブラックマトリックスの上に
    保護膜を形成する段階と；そして、 前記保護膜の上に透明導電膜を形成する段階を含む液晶
    表示素子のカラーフィルター製造方法。
  2. 【請求項２】前記追加ブラックマトリックス形成段階
    で、追加のブラックマトリックスが前記色材と同じ高さ
    になるように形成されることを特徴とする請求項１記載
    の液晶表示素子のカラーフィルター製造方法。
  3. 【請求項３】前記追加のブラックマトリックス形成段階
    が電気メッキにより前記色材の高さより低く前記追加の
    ブラックマトリックスを形成する段階と；そして、 前記追加のブラックマトリックスの上に前記色材と同じ
    高さで有機膜を形成する段階でなることを特徴とする請
    求項１記載の液晶表示素子のカラーフィルター製造方
    法。
  4. 【請求項４】前記追加のブラックマトリックス形成段階
    で、前記追加のブラックマトリックスが色材の高さより
    高く形成されて、その上部が前記透明導電膜と直接接触
    することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子のカ
    ラーフィルター製造方法。
  5. 【請求項５】透明絶縁基板上にブラックマトリックスを
    形成させる段階と；前記ブラックマトリックスの間に赤
    色、緑色及び青色の色材を各々形成する段階と；前記ブ
    ラックマトリックスの上に電気メッキにより追加のブラ
    ックマトリックスを少なくとも前記色材の高さぐらい形
    成する段階と；そして、 前記色材と追加のブラックマトリックスの上に透明導電
    膜を形成する段階を含む液晶表示素子のカラーフィルタ
    ー製造方法。
  6. 【請求項６】透明絶縁基板上に透明導電膜を形成する段
    階と；前記透明導電膜の上の所定位置に赤色、緑色及び
    青色の色材を各々形成する段階と；前記各々の色材の間
    に前記色材と殆ど同じ高さを有するようにブラックマト
    リックスを電気メッキにより形成する段階と；そして、 前記色材とブラックマトリックスの上に保護膜を形成す
    る段階を含む液晶表示素子のカラーフィルター製造方
    法。
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