JPH0694911A - カラーフィルタとブラックマスクの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】赤，緑，青のカラーフィルタとこれらカラーフ
ィルタ間の間隙に対応するブラックマスクとを、少ない
露光・現像処理回数で能率良く形成することができると
ともに、カラーフィルタとブラックマスクとの間の漏光
間隙の発生も確実に防ぐ。 【構成】基板１１上に透明な導電性下地膜１２を成膜し
その上にブラックマスク用金属膜１３を成膜した後、前
記金属膜１３を一つの色のカラーフィルタの形成領域に
対応する部分が開口するレジスト膜１４をマスクとして
エッチングするとともにレジスト膜１４の開口内に露出
した下地膜１２の上にフィルタ材料を電着する工程を繰
返して、赤，緑，青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，
１５Ｂを順次形成し、これらカラーフィルタ間に残され
た金属膜１３をブラックマスク１３ａとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子の一方の
透明基板に設けられるカラーフィルタとブラックマスク
の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フルカラー画像等の多色カラー画像を表
示する液晶表示素子は、液晶層をはさんで対向する一対
の透明基板にそれぞれ表示用の透明電極を形成するとと
もに、いずれか一方の基板に、表示画素の間隙に対応す
る間隙を存して互いに隣り合う赤，緑，青のカラーフィ
ルタとこれらカラーフィルタ間の間隙に対応する遮光用
のブラックマスクを設けた構成となっている。

【０００３】上記液晶表示素子の一方の基板に設けられ
るカラーフィルタとブラックマスクは、従来、次のよう
な方法で形成されている。図４は従来のカラーフィルタ
とブラックマスクの形成工程を示す各工程での断面図で
ある。 ［工程１］

【０００４】まず、図４（ａ）に示すように、ガラス等
からなる透明基板１の上に、そのほぼ全面にわたって、
ＩＴＯ等からなる透明な導電性下地膜２を成膜し、その
上にＣr （クロム）等からなるブラックマスク用金属膜
３を成膜する。 ［工程２］

【０００５】次に、上記ブラックマスク用金属膜３をフ
ォトリソグラフィ法によりパターニングし、図４（ｂ）
に示すように、赤，緑，青のカラーフィルタ間の間隙に
対応するブラックマスク３ａを形成する。 ［工程３］

【０００６】次に、図４（ｃ）に示すように、上記基板
１上にそのほぼ全面にわたって、赤，緑，青のうちの一
つの色のカラーフィルタ、例えば赤色フィルタの形成領
域に対応する部分が開口する第１のレジスト膜４ａを形
成する。

【０００７】なお、このレジスト膜４ａは、基板１上に
フォトレジストを塗布し、このフォトレジストを所定パ
ターンの露光マスクを用いて露光処理した後、これを現
像処理して形成されている。 ［工程４］

【０００８】次に、図４（ｄ）に示すように、上記レジ
スト膜４ａの開口内に露出している下地膜２の上に、赤
のフィルタ材料（透明樹脂に赤の顔料を混合したもの）
を所望の厚さに電着し、赤色フィルタ５Ｒを形成する。

【０００９】なお、上記フィルタ材料の電着は、電解液
にフィルタ材料を溶解した電着溶液中に基板１を浸漬
し、この基板１上の下地膜２と前記電着溶液中に浸漬し
てある対向電極（陰極）との間に電圧を印加して、下地
膜２の露出部分に電着溶液中のフィルタ材料を被着させ
る方法によって行われており、下地膜２上へのフィルタ
材料の被着厚さは、印加電圧によって制御されている。 ［工程５］

【００１０】次に、上記第１のレジスト膜４ａを剥離
し、図４（ｅ）に示すように、基板１上にそのほぼ全面
にわたって、他の一つの色のカラーフィルタ、例えば緑
色フィルタの形成領域に対応する部分が開口する第２の
レジスト膜４ｂを、第１のレジスト膜４ａと同様にして
形成する。 ［工程６］

【００１１】次に、図４（ｆ）に示すように、上記レジ
スト膜４ｂの開口内に露出している下地膜２の上に、緑
のフィルタ材料（透明樹脂に緑の顔料を混合したもの）
を所望の厚さに電着し、緑色フィルタ５Ｇを形成する。 ［工程７］

【００１２】次に、上記第２のレジスト膜４ｂを剥離
し、図４（ｇ）に示すように、基板１上にそのほぼ全面
にわたって、残りの色のカラーフィルタ、例えば青色フ
ィルタの形成領域に対応する部分が開口する第３のレジ
スト膜４ｃを、第１のレジスト膜４ａと同様にして形成
する。 ［工程８］

【００１３】次に、図４（ｈ）に示すように、上記レジ
スト膜４ｃの開口内に露出している下地膜２の上に、青
のフィルタ材料（透明樹脂に青の顔料を混合したもの）
を所望の厚さに電着し、青色フィルタ５Ｂを形成する。 ［工程９］

【００１４】この後は、上記レジスト膜４ｃを剥離し、
カラーフィルタとブラックマスクの形成工程を終了す
る。図４（ｉ）はその状態を示しており、赤，緑，青の
カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、ブラックマスク３
ａの幅に相当する間隙を存して互いに隣り合っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカラーフィルタとブラックマスクの形成方法は、基
板１上にカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの下地膜２と
ブラックマスク用金属膜３とを成膜し、前記ブラックマ
スク用金属膜３をフォトリソグラフィ法によりパターニ
ングしてブラックマスク３ａを形成した後、赤，緑，青
のうちの一つの色のカラーフィルタの形成領域に対応す
る部分が開口するレジスト膜をマスクとして下地膜２の
上に前記一つの色のフィルタ材料を電着する工程を繰返
して、赤，緑，青のカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを
順次形成するものであるため、ブラックマスク３ａと各
色のカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂとを形成するの
に、ブラックマスク用金属膜３のパターニングにおける
フォトレジスト膜の露光・現像処理と、各色のフィルタ
材料の電着マスクである各レジスト膜４ａ，４ｂ，４ｃ
の形成におけるフォトレジスト膜の露光・現像処理と
の、計４回の露光・現像処理を行なわなければならず、
したがって、ブラックマスク３ａとカラーフィルタ５
Ｒ，５Ｇ，５Ｂとを能率良く形成することができなかっ
た。

【００１６】しかも、上記従来の方法では、基板１上に
ブラックマスク３ａを形成した後に、レジスト膜の形成
とフィルタ材料の電着とによってカラーフィルタ５Ｒ，
５Ｇ，５Ｂを形成しているため、フォトレジスト膜の露
光・現像処理によって形成されるレジスト膜４ａ，４
ｂ，４ｃの開口位置が露光マスクの位置合わせ誤差によ
ってずれると、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの形成
位置（フィルタ材料の電着位置）がブラックマスク３ａ
に対してずれてしまい、そのため、カラーフィルタ５
Ｒ，５Ｇ，５Ｂのいずれかの側縁とブラックマスク３ａ
との間に、一般に“白抜け”と呼ばれる漏光間隙を生ず
ることがあった。

【００１７】本発明は、赤，緑，青のカラーフィルタと
これらカラーフィルタ間の間隙に対応するブラックマス
クとを、少ない露光・現像処理回数で能率良く形成する
ことができるとともに、カラーフィルタとブラックマス
クとの間の漏光間隙の発生も確実に防ぐことができる、
カラーフィルタとブラックマスクの形成方法を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
とブラックマスクの形成方法は、基板上に透明な導電性
下地膜を成膜しその上にブラックマスク用金属膜を成膜
した後、前記金属膜を赤，緑，青のうちの一つの色のカ
ラーフィルタの形成領域に対応する部分が開口するレジ
スト膜をマスクとしてエッチングするとともに前記レジ
スト膜の開口内に露出した前記下地膜の上に前記一つの
色のフィルタ材料を電着する工程を繰返して、赤，緑，
青のカラーフィルタを順次形成し、これらカラーフィル
タ間に残された前記金属膜をブラックマスクとすること
を特徴とするものである。

【００１９】

【作用】すなわち、本発明は、ブラックマスク用金属膜
のエッチングとフィルタ材料の電着とを、同じレジスト
膜をマスクとして行なうものであり、本発明によれば、
ブラックマスク用金属膜をパターニングするためのレジ
ストマスクを別に形成する必要はないから、露光・現像
処理は、フィルタ材料の電着回数と同じ回数（赤のフィ
ルタ材料の電着と、緑のフィルタ材料の電着と、青のフ
ィルタ材料の電着との計３回）だけ行なえばよい。

【００２０】しかも、本発明では、ブラックマスク用金
属膜がレジスト膜の開口と同じ形状にエッチングされる
ため、上記レジスト膜の開口内に露出した下地膜の上に
電着されるフィルタ材料が必ずブラックマスク用金属膜
に密接するから、フィルタ材料を電着して形成したカラ
ーフィルタと、ブラックマスク用金属膜をエッチングし
て形成したブラックマスクとの間に漏光間隙が発生する
こともない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１はカラーフィルタとブラックマスクの形成
工程を示す各工程での断面図である。 ［工程１］

【００２２】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等
からなる透明基板１１の上に、そのほぼ全面にわたっ
て、ＩＴＯ等からなる透明な導電性下地膜１２を成膜
し、その上にＣr （クロム）等からなるブラックマスク
用金属膜１３を成膜した後、このブラックマスク用金属
膜１３の上に、ポジ型のフォトレジスト（露光部分が現
像により除去されるフォトレジスト）からなるレジスト
膜１４を形成する。

【００２３】なお、下地膜１２とブラックマスク用金属
膜１３はスパッタ法または蒸着法等によって成膜し、レ
ジスト膜１４は、フォトレジスト溶液をスピンコート法
またはローラコート法により塗布し、これを乾燥させて
形成する。 ［工程２］

【００２４】次に、基板１上に形成する赤，緑，青のカ
ラーフィルタのうちの一つの色のカラーフィルタの形成
パターン（画素列に対応するストライプ状の連続パター
ン、または個々の画素に対応する独立パターン等）に応
じたパターンの露光マスク（図示せず）を用いて上記レ
ジスト膜１４を露光処理し、次いで現像処理して、この
レジスト膜１４に、赤，緑，青のうちの一つの色のカラ
ーフィルタ、例えば赤色フィルタの形成領域に対応する
第１の開口１４ａを形成し、この後、上記レジスト膜１
４をマスクとしてブラックマスク用金属膜１３をエッチ
ングして、赤色フィルタ形成領域のブラックマスク用金
属膜１３を図１（ｂ）に示すように除去する。 ［工程３］

【００２５】次に、図１（ｃ）に示すように、上記ブラ
ックマスク用金属膜１３のエッチング除去によってレジ
スト膜１４の開口１４ａ内に露出された下地膜１２の上
に、赤のフィルタ材料（透明樹脂に赤の顔料を混合した
もの）を所望の厚さに電着し、赤色フィルタ１５Ｒを形
成する。なお、下地膜１２上へのフィルタ材料の電着
は、従来の電着方法と同様にして行なう。 ［工程４］

【００２６】次に、上記露光マスクを［工程２］におけ
る配置位置から所定ピッチ（赤，緑，青のカラーフィル
タの配列ピッチ）ずらして配置して上記レジスト膜（ポ
ジ型フォトレジスト膜）１４を再び露光処理し、次いで
現像処理して、このレジスト膜１４に、他の一つの色の
カラーフィルタ、例えば緑色フィルタの形成領域に対応
する第２の開口１４ｂを形成し、この後、上記レジスト
膜１４をマスクとしてブラックマスク用金属膜１３をエ
ッチングして、緑色フィルタ形成領域のブラックマスク
用金属膜１３を図１（ｄ）に示すように除去する。

【００２７】このように、緑色フィルタ形成領域のブラ
ックマスク用金属膜１３をエッチング除去すると、この
緑色フィルタ形成領域と上記［工程２］においてブラッ
クマスク用金属膜１３をエッチング除去した赤色フィル
タ形成領域との間に細幅のブラックマスク用金属膜１３
が残り、この残存金属膜１３が、赤色フィルタと緑色フ
ィルタとの間のブラックマスク１３ａとなる。 ［工程５］

【００２８】次に、図１（ｅ）に示すように、上記ブラ
ックマスク用金属膜１３のエッチング除去によってレジ
スト膜１４の第２の開口１４ｂ内に露出された下地膜１
２の上に、緑のフィルタ材料（透明樹脂に緑の顔料を混
合したもの）を所望の厚さに電着し、緑色フィルタ１５
Ｇを形成する。 ［工程６］

【００２９】次に、上記露光マスクを［工程４］におけ
る配置位置からさらに所定ピッチずらして配置して上記
レジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）１４を再度露光
処理し、次いで現像処理して、このレジスト膜１４に、
残り色のカラーフィルタ、例えば青色フィルタの形成領
域に対応する第３の開口１４ｃを形成し、この後、上記
レジスト膜１４をマスクとしてブラックマスク用金属膜
１３をエッチングして、青色フィルタ形成領域のブラッ
クマスク用金属膜１３を図１（ｆ）に示すように除去す
る。

【００３０】このように、青色フィルタ形成領域のブラ
ックマスク用金属膜１３をエッチング除去すると、この
青色フィルタ形成領域と上記［工程２］および［工程
４］においてブラックマスク用金属膜１３をエッチング
除去した赤色フィルタ形成領域および緑色フィルタ形成
領域との間に細幅のブラックマスク用金属膜１３が残
り、この残存金属膜１３が、赤色フィルタと青色フィル
タとの間および緑色フィルタと青色フィルタとの間のブ
ラックマスク１３ａとなる。 ［工程７］

【００３１】次に、図１（ｇ）に示すように、上記ブラ
ックマスク用金属膜１３のエッチング除去によってレジ
スト膜１４の第３の開口１４ｃ内に露出された下地膜１
２の上に、青のフィルタ材料（透明樹脂に青の顔料を混
合したもの）を所望の厚さに電着し、青色フィルタ１５
Ｂを形成する。 ［工程８］この後は、上記レジスト膜１４を剥離し、カ
ラーフィルタとブラックマスクの形成工程を終了する。
図１（ｈ）はその状態を示している。

【００３２】すなわち、上記カラーフィルタとブラック
マスクの形成方法は、基板１１上に透明な導電性下地膜
１２を成膜しその上にブラックマスク用金属膜１３を成
膜した後、前記金属膜１３を赤，緑，青のうちの一つの
色のカラーフィルタの形成領域に対応する部分が開口す
るレジスト膜１４をマスクとしてエッチングするととも
に前記レジスト膜１４の開口内に露出した前記下地膜１
２の上に前記一つの色のフィルタ材料を電着する工程を
繰返して、赤，緑，青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂを順次形成し、これらカラーフィルタ１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ間に残された前記金属膜１３をブラ
ックマスク１３ａとするものである。

【００３３】この方法は、ブラックマスク用金属膜１３
のエッチングとフィルタ材料の電着とを、同じレジスト
膜１４をマスクとして行なうものであため、ブラックマ
スク用金属膜１３をパターニングするためのレジストマ
スクを別に形成する必要はなく、したがって、フォトレ
ジスト膜の露光・現像処理は、フィルタ材料の電着回数
と同じ回数（赤のフィルタ材料の電着と、緑のフィルタ
材料の電着と、青のフィルタ材料の電着との計３回）だ
け行なえばよいから、赤，緑，青のカラーフィルタ１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとこれらカラーフィルタ間の間隙に
対応するブラックマスク１３ａとを、少ない露光・現像
処理回数で能率良く形成することができる。

【００３４】しかも、この方法では、ブラックマスク用
金属膜１３がレジスト膜１４の開口１４ａ，１４ｂ，１
４ｃと同じ形状にエッチングされるため、上記レジスト
膜１４の開口内に露出した下地膜１２の上に電着される
フィルタ材料が必ずブラックマスク用金属膜１３に密接
するから、フィルタ材料を電着して形成したカラーフィ
ルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂと、ブラックマスク用金属
膜１３をエッチングして形成したブラックマスク１３ａ
との間に隙間ができることはなく、したがって、カラー
フィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとブラックマスク１３
ａとの間の漏光間隙の発生も確実に防ぐことができる。

【００３５】なお、上記実施例では、赤，緑，青のカラ
ーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ赤色フィルタ１５
Ｒ、緑色フィルタ１５Ｇ、青色フィルタ１５Ｂの順に形
成したがこのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの
形成順序は任意でよい。

【００３６】また、上記実施例では、レジスト膜１４に
ポジ型のフォトレジストを用いたが、このレジスト膜１
４はネガ型のフォトレジスト（非露光部分が現像により
除去されるフォトレジスト）を用いて形成してもよく、
その場合は、一つの色のカラーフィルタの形成領域に対
するブラックマスク用金属膜１３のエッチングとフィル
タ材料の電着とを行なうごとにレジスト膜１４を形成し
直せばよい。この場合でも、フォトレジスト膜の露光・
現像処理は、フィルタ材料の電着回数と同じ回数（３
回）だけ行なえばよい。

【００３７】また、上記のようにしてカラーフィルタ１
５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとブラックマスク１３ａとを形成
した基板１１は、その上に保護絶縁膜を介して表示用の
透明電極を形成し、さらにその上に配向膜を形成して、
液晶表示素子の一方の基板とされる。

【００３８】図２および図３は、上記方法でカラーフィ
ルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとブラックマスク１３ａと
を形成した基板１１を用いた液晶表示素子の断面図であ
り、図２は単純マトリックス方式の液晶表示素子を示
し、図３は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を能動素子とす
るＴＦＴアクティブマトリックス方式の液晶表示素子を
示している。

【００３９】図２に示した単純マトリックス方式の液晶
表示素子は、赤，緑，青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂとブラックマスク１３ａとを形成し、その上
に透明な保護絶縁膜１６を介して複数本の線状透明電極
１７を形成するとともに、その上に配向膜１８を形成し
た第１の透明基板１１と、前記走査電極１７と直交する
複数本の線状透明電極２２を形成するとともにその上に
配向膜２３を形成した第２の透明基板２１とを図示しな
い枠状のシール材を介して接着し、この両基板１１，２
１間に液晶ＬＣを封入したもので、前記透明電極１７，
２２のうち一方の基板の電極は走査電極とされ、他方の
基板の電極は信号電極とされている。

【００４０】また、図３に示したＴＦＴアクティブマト
リックス方式の液晶表示素子は、赤，緑，青のカラーフ
ィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとブラックマスク１３ａ
とを形成し、その上に透明な保護絶縁膜１６を介して透
明な対向電極１９を形成するとともに、その上に配向膜
１８を形成した第１の透明基板１１と、複数の透明画素
電極３２をマトリックス状に配列し、これら画素電極３
２にそれぞれその能動素子である薄膜トランジスタ３３
を接続するとともに、その上に配向膜３４を形成した第
２の透明基板３１とを図示しない枠状のシール材を介し
て接着し、この両基板１１，３１間に液晶ＬＣを封入し
たもので、第１基板１１側の対向電極１９は、第２基板
３１側の各画素電極３２に対向する１枚電極とされてい
る。

【００４１】なお、図３に示した液晶表示素子では、第
１基板１１側の対向電極１９を、カラーフィルタ１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを覆う保護絶縁膜１６の上に形成し
ているが、この対向電極は、基板１１上に設けられてい
る下地膜（透明導電膜）１２で兼用してもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタとブラックマス
クの形成方法は、基板上に透明な導電性下地膜を成膜し
その上にブラックマスク用金属膜を成膜した後、前記金
属膜を赤，緑，青のうちの一つの色のカラーフィルタの
形成領域に対応する部分が開口するレジスト膜をマスク
としてエッチングするとともに前記レジスト膜の開口内
に露出した前記下地膜の上に前記一つの色のフィルタ材
料を電着する工程を繰返して、赤，緑，青のカラーフィ
ルタを順次形成し、これらカラーフィルタ間に残された
前記金属膜をブラックマスクとするものであるから、
赤，緑，青のカラーフィルタとこれらカラーフィルタ間
の間隙に対応するブラックマスクとを、少ない露光・現
像処理回数で能率良く形成することができるとともに、
カラーフィルタとブラックマスクとの間の漏光間隙の発
生も確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるカラーフィルタとブラ
ックマスクの形成工程を示す各工程での断面図。

【図２】カラーフィルタとブラックマスクとを形成した
基板を用いた液晶表示素子の断面図。

【図３】カラーフィルタとブラックマスクとを形成した
基板を用いた他の液晶表示素子の断面図。

【図４】従来の方法によるカラーフィルタとブラックマ
スクの形成工程を示す各工程での断面図。

【符号の説明】

１１…基板 １２…下地膜 １３…ブラックマスク用金属膜 １３ａ…ブラックマスク １４…レジスト膜 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ…開口 １５Ｒ…赤色フィルタ １５Ｇ…緑色フィルタ １５Ｂ…青色フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の上に、間隙を存して互いに隣り
   合う赤，緑，青のカラーフィルタと、これらカラーフィ
   ルタ間の間隙に対応するブラックマスクとを形成する方
   法であって、 基板上に透明な導電性下地膜を成膜しその上にブラック
   マスク用金属膜を成膜した後、前記金属膜を赤，緑，青
   のうちの一つの色のカラーフィルタの形成領域に対応す
   る部分が開口するレジスト膜をマスクとしてエッチング
   するとともに前記レジスト膜の開口内に露出した前記下
   地膜の上に前記一つの色のフィルタ材料を電着する工程
   を繰返して、赤，緑，青のカラーフィルタを順次形成
   し、これらカラーフィルタ間に残された前記金属膜をブ
   ラックマスクとすることを特徴とするカラーフィルタと
   ブラックマスクの形成方法。