JPH10293206A - Formation of color filter, black matrix and spacer for controlling cell gap - Google Patents

Formation of color filter, black matrix and spacer for controlling cell gap

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JPH10293206A
JPH10293206A JP10340497A JP10340497A JPH10293206A JP H10293206 A JPH10293206 A JP H10293206A JP 10340497 A JP10340497 A JP 10340497A JP 10340497 A JP10340497 A JP 10340497A JP H10293206 A JPH10293206 A JP H10293206A
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JP
Japan
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color filter
film
forming
black matrix
color
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JP10340497A
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Japanese (ja)
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Kazu Tomoyose
壱 友寄
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TORAI ONITSUKUSU KK
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TORAI ONITSUKUSU KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a color filter for which a photolithographic process is not used at all or restrained to the minimum by processing color layers one by one in turn with excimer laser to form the color filter. SOLUTION: The color filter 3R is electrodeposited on all the surface of a glass base plate 1 with a transparent electrode 16 as a feed terminal for electrodeposition (b). Next, the color filter 3R is formed by laser ablation with the excimer laser (c). Then, the color filter 3G is electrodeposited at an entire picture element part except the color filter 3R. Continuously, the excimer laser is radiated through an imaging mask for forming the color filter 3G so as to perform the laser ablation work to form a color filter 3B area (d). The color filter 3B is electrodeposited on the exposed electrode 16 (e). The back matrix forming area is laser-ablated (g) and a zinc oxide film 20 is formed at a part where the electrode 16 is exposed by a fusion electrolytic method (h).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、薄
膜EL表示装置、フィールドエミッタ表示装置等のカラ
ーフラットディスプレーのカラーフィルタの形成方法な
らびにこのカラーフィルタの形成方法を介してブラック
マトリクスやセルギャップ制御用スペーサを形成するブ
ラックマトリクスの形成方法およびセルギャップ制御用
スペーサの形成方法に係るものであり、特に、フォトリ
ソ工程を用いることなくカラーフィルタ、ブラックマト
リクスあるいはセルギャップ制御用スペーサを形成する
カラーフィルタ、ブラックマトリクスおよびセルギャッ
プ制御用スペーサの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a color filter of a color flat display such as a liquid crystal display device, a thin film EL display device, a field emitter display device and the like, and a black matrix and a cell gap through the method of forming the color filter. The present invention relates to a method for forming a black matrix for forming a control spacer and a method for forming a cell gap control spacer, and in particular, a color filter for forming a black matrix or a cell gap control spacer without using a photolithography process. , A black matrix and a method for forming a cell gap controlling spacer.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、一般のカラー液晶表示装置を図1
1により説明する。
2. Description of the Related Art First, a general color liquid crystal display device is shown in FIG.
1 will be described.

【0003】図11において、間隔を隔てて1対のガラ
ス基板1A,1Bが配設されている。このうち一方のガ
ラス基板1Aの外側には、偏光板2Aが接着されてお
り、また、このガラス基板1Aの内側には、光の3原色
である赤(R)、緑(G)、青(B)からなる多数のカ
ラーフィルタ3R,3G,3Bが配設されている。さら
に、隣位の1対のカラーフィルタ3,3間には、カラー
表示を鮮明にするため遮光用のブラックマトリクスまた
はブラックストライプ4が配置されている。このうちブ
ラックストライプは電着方式のカラーフィルタにのみ用
いられているので、ここでは符号4を以下ブラックマト
リクスと称する。また、前記各カラーフィルタ3および
ブラックマトリクス4の内側には、保護膜5を介して透
明電極6Aが配設されている。
In FIG. 11, a pair of glass substrates 1A and 1B are arranged at intervals. A polarizing plate 2A is adhered to the outside of one of the glass substrates 1A, and the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue ( A number of color filters 3R, 3G, 3B of B) are provided. Further, a black matrix or black stripe 4 for light shielding is arranged between a pair of adjacent color filters 3 to make the color display clear. Among them, the black stripe is used only for the electrodeposition type color filter, and hence reference numeral 4 is hereinafter referred to as a black matrix. A transparent electrode 6 </ b> A is provided inside each of the color filters 3 and the black matrix 4 via a protective film 5.

【0004】一方、前記他方のガラス基板1Bの外側に
は、偏光板2Bを介してバックライトとして機能する導
光板7が配設されており、この導光板7の端面の近傍に
は、この導光板7を面発光させる蛍光灯8が配設されて
いる。また、前記ガラス基板1Bの内側には、絶縁層9
に被覆されるようにして複数のゲート10が配設されて
いる。さらに、前記絶縁層9の内側には、前記各ゲート
10に対向するようにスイッチング素子である水素化非
晶質薄膜トランジスタ11がそれぞれ保護部材12に囲
繞されるようにして配設されている。そして、前記各水
素化非晶質薄膜トランジスタ11に通電するための透明
電極6Bが前記絶縁層9の内側に配設されている。ま
た、前記両透明電極6A,6B間の密閉空間には液晶L
Cが封入されている。
On the other hand, a light guide plate 7 functioning as a backlight is disposed outside the other glass substrate 1B via a polarizing plate 2B, and the light guide plate 7 is provided near the end face of the light guide plate 7B. A fluorescent lamp 8 for emitting light from the light plate 7 is provided. An insulating layer 9 is provided inside the glass substrate 1B.
A plurality of gates 10 are arranged so as to be covered by the gate. Further, inside the insulating layer 9, a hydrogenated amorphous thin film transistor 11 as a switching element is disposed so as to be opposed to each of the gates 10 so as to be surrounded by a protective member 12. Further, a transparent electrode 6 </ b> B for supplying a current to each of the hydrogenated amorphous thin film transistors 11 is provided inside the insulating layer 9. A liquid crystal L is provided in a sealed space between the transparent electrodes 6A and 6B.
C is enclosed.

【0005】前述したカラー液晶表示装置における前記
ブラックマトリクス4の機能を説明すると、ブラックマ
トリクス4は、緑のカラーフィルタ3GがONで、隣位
の赤のカラーフィルタ3Rおよび青のカラーフィルタ3
BがOFFの場合、面発光する導光板7からのバックラ
イトが、ON状態にある緑のカラーフィルタ3Gのみを
透過し、OFF状態にある赤と青のカラーフィルタ3
R,3Bへは到達しないように機能する。
The function of the black matrix 4 in the above-described color liquid crystal display device will be described. The black matrix 4 is such that the green color filter 3G is ON, the adjacent red color filter 3R and the blue color filter 3R.
When B is OFF, the backlight from the surface emitting light guide plate 7 transmits only the green color filter 3G in the ON state and the red and blue color filters 3 in the OFF state.
It functions so as not to reach R and 3B.

【0006】そして、ブラックマトリクス4の材料とし
ては、バックライトを遮蔽しうるだけでなくバックライ
トに対して低反射率の材料が要求される。これは、カラ
ーフィルタ3GがONで、隣位のカラーフィルタ3Rと
カラーフィルタ3BがそれぞれOFFの場合に、ブラッ
クマトリクス4のバックライトに対する反射率が高い
と、ブラックマトリクス4において反射されたバックラ
イトが赤と青のカラーフィルタ3R,3Bに対応するO
FF状態にある水素化非晶質シリコン薄膜トランジスタ
11に入射し、このシリコン薄膜トランジスタ11をO
N状態にする可能性があるからである。
As a material of the black matrix 4, a material which can not only shield the backlight but also has a low reflectance for the backlight is required. This is because when the reflectance of the black matrix 4 to the backlight is high when the color filter 3G is ON and the adjacent color filters 3R and 3B are OFF, the backlight reflected by the black matrix 4 O corresponding to the red and blue color filters 3R and 3B
The light enters the hydrogenated amorphous silicon thin film transistor 11 in the FF state, and this silicon thin film transistor 11 is
This is because there is a possibility of being in the N state.

【0007】ところで、低反射率の要求からすれば樹脂
ブラックをブラックマトリクス4に用いたものの反射率
は0.5%であり、金属クロムの50%、低反射クロム
の3%以下という反射率より格段に優れているが、樹脂
ブラックを用いたブラックマトリクス4はバックライト
の遮光性能を表す指標である光学濃度(OD)が2.3
であり、金属クロムや低反射クロムの4以上と較べると
光学濃度の低い点が問題であった。このため、現在は金
属クロムの上に酸化クロムを載置した低反射クロムがブ
ラックマトリクス4の主流になりつつある。
[0007] By the way, in view of the demand for low reflectivity, the reflectivity of the case where resin black is used for the black matrix 4 is 0.5%. Although excellent, the black matrix 4 using resin black has an optical density (OD) of 2.3 which is an index indicating the light-shielding performance of the backlight.
Thus, there was a problem that the optical density was low as compared with 4 or more of metallic chromium and low reflection chromium. For this reason, low-reflection chrome in which chromium oxide is mounted on metal chromium is now becoming the mainstream of the black matrix 4.

【0008】つぎに、ブラックマトリクス4の形成方法
について説明すると、電着法以外の方法においては、最
初にブラックマトリクス4をガラス基板1上に形成し、
その後、各色のカラーフィルタ3R,3G,3Bを形成
する。現在、カラーフィルタ3の形成方法としては、4
つの製造方法が用いられているが、ここでは説明の都合
上、顔料分散法と電着法について簡単に説明を行う。
Next, a method of forming the black matrix 4 will be described. In a method other than the electrodeposition method, first, the black matrix 4 is formed on the glass substrate 1,
After that, the color filters 3R, 3G, 3B of each color are formed. At present, as a method of forming the color filter 3, 4
Although two manufacturing methods are used, the pigment dispersion method and the electrodeposition method will be briefly described here for convenience of explanation.

【0009】まず、顔料分散法について説明する。First, the pigment dispersion method will be described.

【0010】図12(a)に示すブラックマトリクス4
を形成したガラス基板1に、図12(b)に示すよう
に、赤のカラーフィルタ3R用の着色レジスト13をス
ピンコートまたはロールコート法によりガラス基板1の
全面に塗布する。ついで、図12(c)に示すように、
前記着色レジスト13の上にフォトレジスト14をスピ
ンコートまたはロールコートにより塗布し、さらに、図
12(d),(e)に示すように、フォトマスク15を
介して露光ならびに現像を行い、赤のカラーフィルタ3
Rを形成する。
The black matrix 4 shown in FIG.
As shown in FIG. 12B, a colored resist 13 for a red color filter 3R is applied to the entire surface of the glass substrate 1 by spin coating or roll coating as shown in FIG. Next, as shown in FIG.
A photoresist 14 is applied on the colored resist 13 by spin coating or roll coating, and is further exposed and developed through a photomask 15 as shown in FIGS. Color filter 3
Form R.

【0011】以下、緑のカラーフィルタ3Gと青のカラ
ーフィルタ3Bについて前述したと同様の工程を繰り返
し、図12(f)に示すように、3色のカラーフィルタ
3R,3G,3Bを形成する。
Thereafter, the same steps as described above are repeated for the green color filter 3G and the blue color filter 3B to form three color filters 3R, 3G, 3B as shown in FIG.

【0012】つぎに、電着法について説明する。Next, the electrodeposition method will be described.

【0013】図13(a)に示すように、ガラス基板1
に電着用のITO薄膜16をスパッタまたは蒸着法によ
り形成したうえで、このITO薄膜16上にフォトレジ
スト14を塗布する。つぎに、図13(b),(c),
(d)に示すように、フォトマスク15を介して露光、
現像およびエッチングを行い、ITO薄膜16のストラ
イプを形成する。その後、図13(e)に示すように、
前記ITO薄膜16のストライプが形成されたガラス基
板1を赤のカラーフィルタ3Rの顔料を分散させた電着
液中に浸漬し、ITO薄膜16に対向電極に対してプラ
ス電圧を印加する。すると、電着液中の赤の顔料はサブ
ミクロンのサイズでマイナス帯電をしており、電気泳動
によりプラス帯電をしているITO薄膜16の表面に電
着する。続いて緑のカラーフィルタ3Gの電着液と、青
のカラーフィルタ3Bの電着液とによりそれぞれ緑と青
のカラーフィルタ3G,3Bをそれぞれ電着する。
[0013] As shown in FIG.
After forming an ITO thin film 16 for electrodeposition by sputtering or vapor deposition, a photoresist 14 is coated on the ITO thin film 16. Next, FIGS. 13 (b), (c),
As shown in (d), exposure through the photomask 15
By performing development and etching, a stripe of the ITO thin film 16 is formed. Thereafter, as shown in FIG.
The glass substrate 1 on which the stripes of the ITO thin film 16 are formed is immersed in an electrodeposition solution in which the pigment of the red color filter 3R is dispersed, and a positive voltage is applied to the ITO thin film 16 with respect to a counter electrode. Then, the red pigment in the electrodeposition liquid has a submicron size and is negatively charged, and is electrodeposited by electrophoresis on the surface of the positively charged ITO thin film 16. Subsequently, the green and blue color filters 3G and 3B are respectively electrodeposited with the electrodeposition liquid of the green color filter 3G and the electrodeposition liquid of the blue color filter 3B.

【0014】このようにして、図13(f)に示すよう
に、ガラス基板1上に赤、緑、青のカラーフィルタ3
R,3G,3Bからなるカラーマトリクス17が形成さ
れた後に、図13(g)に示すように、感光性を有する
樹脂ブラック18をカラーマトリクス17上にスピンコ
ートまたはロールコートにより塗布したのち、図13
(h)に示すように、ガラス基板1側から紫外線(U
V)による背面露光を行う。すると、カラーマトリクス
17上の感光性樹脂ブラック18はカラーフィルタ3
R,3G,3Bを介しているため未露光となり、現像工
程において除去されることになる。この結果、図13
(i)に示すように、隣位のカラーフィルタ3R,3
G,3Bの間だけに樹脂ブラック18が残存し、ブラッ
クマトリクス4を形成することになる。
Thus, as shown in FIG. 13 (f), the red, green and blue color filters 3 are formed on the glass substrate 1.
After a color matrix 17 composed of R, 3G, and 3B is formed, as shown in FIG. 13G, a photosensitive resin black 18 is applied onto the color matrix 17 by spin coating or roll coating. 13
As shown in (h), ultraviolet rays (U
V) back exposure is performed. Then, the photosensitive resin black 18 on the color matrix 17 becomes the color filter 3
Since the light passes through R, 3G, and 3B, it is not exposed, and is removed in the developing process. As a result, FIG.
As shown in (i), the adjacent color filters 3R, 3R
The resin black 18 remains only between G and 3B to form the black matrix 4.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、カラーフィ
ルタ3は半導体ICと異なり、外形寸法が非常に大き
く、また要求される寸法精度がVGA仕様で画素ピッチ
75μm、間隙25μm、SVGA仕様で画素ピッチ7
0μm、間隙20μmであり、1パネルにおける位置精
度は±2μmを要求されるため、印刷法を除くとほとん
どのカラーフィルタ製造方法がフォト工程を多用する製
造プロセスを採用している。
The color filter 3 differs from a semiconductor IC in that the outer dimensions are very large, and the required dimensional accuracy is a pixel pitch of 75 μm in VGA specification, a gap of 25 μm, and a pixel pitch of 7 in SVGA specification.
0 μm, the gap is 20 μm, and the positional accuracy in one panel is required to be ± 2 μm. Therefore, except for the printing method, most color filter manufacturing methods employ a manufacturing process that frequently uses a photo process.

【0016】そして、今後要求されるマザーガラスの大
型化と画素の高精細化を考慮に入れると印刷法では対応
できないとみなされている。
It is considered that the printing method will not be able to cope with the demand for a larger mother glass and higher definition of pixels, which will be required in the future.

【0017】また、従来法によるカラーフィルタの形成
において、カラーフィルタ3とブラックマトリクス4の
間には膜厚の相違による段差があり、表示用のITO薄
膜16の成膜において、段差の箇所にステップカバレー
ジの問題を生じるおそれがあった。そのため、従来は、
透明樹脂を全面に塗布して段差を埋め、必要な場合には
さらに研磨をする必要があり、工程が複雑であった。
In the formation of a color filter according to the conventional method, there is a step between the color filter 3 and the black matrix 4 due to a difference in film thickness. In forming the ITO thin film 16 for display, a step is formed at the step. This could cause coverage problems. Therefore, conventionally,
A transparent resin was applied on the entire surface to fill the steps, and if necessary, further polishing was required, and the process was complicated.

【0018】本発明は、このような点に鑑み、煩雑でな
おかつ高いクーリン度の要求されるフォトリソプロセス
を全く使用しないかまたは最小限度に押さえたカラーフ
ィルタと光学濃度が高く低反射率のブラックマトリクス
と正確な位置への柱状のセルギャップ制御用スペーサの
形成方法を提供することを目的としている。
In view of the foregoing, the present invention provides a color filter which does not use or minimizes a complicated photolithographic process which requires a high degree of cooling, and a black matrix having a high optical density and a low reflectance. It is an object of the present invention to provide a method for forming a columnar cell gap control spacer at an accurate position.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項1に記載のカラーフィルタの形成方法の特徴
は、エキシマレーザ加工により1色ずつのカラーフィル
タを順に形成する点にある。そして、このような構成を
採用したことにより、これまで電着法では不可能であっ
たカラーフィルタのトライアングル配列、モザイク配列
が煩雑なフォトレジスト工程を一切使用することなしに
可能となる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a color filter forming method for forming a color filter for each color by excimer laser processing. By adopting such a configuration, the triangle arrangement and the mosaic arrangement of the color filters, which have been impossible by the electrodeposition method, can be performed without using any complicated photoresist process.

【0020】請求項2に記載のカラーフィルタの形成方
法の特徴は、透明強誘電膜の特定色のカラーフィルタ形
成領域を部分的に分極帯電し、この分極帯電された透明
強誘電膜上に逆極性に分極帯電された特定色のカラーフ
ィルタ用顔料を付着し、透明強誘電膜の部分的分極帯電
と逆極性のカラーフィルタ用顔料の付着とを繰り返して
R,B,Gからなるカラーフィルタを形成するようにし
た点にある。そして、このような構成を採用したことに
より、フォトレジスト工程を全く使用することなくカラ
ーフィルタを形成することができる。
A feature of the method for forming a color filter according to the present invention is that the color filter forming region of a specific color of the transparent ferroelectric film is partially polarized and charged, and the reverse is formed on the polarized and charged transparent ferroelectric film. A color filter pigment of a specific color which is polarized and charged to the polarity is adhered, and a color filter composed of R, B and G is formed by repeating the partial polarization charge of the transparent ferroelectric film and the adhesion of the color filter pigment of the opposite polarity. The point is that it is formed. By adopting such a configuration, a color filter can be formed without using a photoresist process at all.

【0021】請求項3に記載のブラックマトリクスの形
成方法の特徴は、請求項2において、透明電極上に形成
された透明強誘電膜のブラックマトリクス形成領域に分
極帯電防止膜を形成し、カラーフィルタの形成後に分極
帯電防止膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、こ
の銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するよ
うにした点にある。そして、このような構成を採用した
ことにより、ブラックマトリクス形成領域へのカラーフ
ィルタの形成を未然に防止して、ブラックマトリクスを
明確に形成することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a black matrix forming method according to the second aspect, wherein a polarization antistatic film is formed in a black matrix forming region of a transparent ferroelectric film formed on a transparent electrode, and a color filter is formed. Is formed by forming a copper film on the polarization antistatic film by electroless copper plating, and oxidizing the copper of the copper film to form a black matrix. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the formation of the color filter in the black matrix formation region beforehand and to form the black matrix clearly.

【0022】請求項4に記載のブラックマトリクスの形
成方法の特徴は、ガラス基板の一面を透明電極により被
覆し、この透明電極上にカラーフィルタを形成し、カラ
ーフィルタの形成されていない前記透明電極の露出部に
透明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成し、この酸
化亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この
銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するよう
にした点にある。そして、このような構成を採用したこ
とにより、フォト工程を使用することなく開口数の大き
いブラックマトリクスを簡単に形成することができる。
A feature of the method of forming a black matrix according to claim 4 is that one surface of the glass substrate is covered with a transparent electrode, a color filter is formed on the transparent electrode, and the transparent electrode without the color filter is formed. A zinc oxide film is formed on the exposed portion of the transparent electrode using a transparent electrode as a power supply terminal, a copper film is formed on the zinc oxide film by electroless copper plating, and copper of the copper film is oxidized to form a black matrix. It is in the point which did. By adopting such a configuration, a black matrix having a large numerical aperture can be easily formed without using a photo process.

【0023】請求項5に記載のセルギャップ制御用スペ
ーサの形成方法の特徴は、カラーフィルタの形成された
ガラス基板の最上層の透明電極のうえにスペーサ形成用
のマスクを用いてフォトレジストパターンを形成し、溶
液電解法により透明酸化亜鉛からなる複数の柱状のスペ
ーサを形成し、各スペーサの表面を絶縁性の高い酸化亜
鉛被膜により被覆する点にある。そして、このような構
成を採用したことにより、スペーサ散布装置を用いるこ
となくフォト工程により正確な位置にスペーサを形成す
ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for forming a spacer for controlling a cell gap, wherein a photoresist pattern is formed on a transparent electrode on the uppermost layer of a glass substrate on which a color filter is formed by using a mask for forming a spacer. A plurality of columnar spacers made of transparent zinc oxide are formed by a solution electrolysis method, and the surface of each spacer is covered with a highly insulating zinc oxide film. By adopting such a configuration, the spacer can be formed at an accurate position by a photo process without using a spacer dispersing device.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るカラーフィル
タおよびブラックマトリクスの形成方法の実施の形態を
図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method for forming a color filter and a black matrix according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】図1は、カラーフィルタを染色法、顔料分
散法、フィルム転写法等を用いてそれぞれ形成し、その
後、ブラックマトリクスを形成する本発明の第1の実施
の形態を示すものである。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which a color filter is formed using a dyeing method, a pigment dispersion method, a film transfer method, and the like, and then a black matrix is formed.

【0026】まず、図1(a)に示すように、ガラス基
板1にスパッタ成膜法等により透明電極膜(ITO)1
6を500〜1000オングストローム膜厚となるよう
に成膜する。ついで、図1(b)に示すように、それぞ
れの前述したカラーフィルタ形成方法のいずれかにより
R,G,Bのカラーフィルタを透明電極膜(ITO)1
6の上に形成する。このカラーフィルタ3の膜厚は1〜
2ミクロン程度とされている。
First, as shown in FIG. 1A, a transparent electrode film (ITO) 1 is formed on a glass substrate 1 by a sputtering film forming method or the like.
6 is formed to a thickness of 500 to 1000 Å. Then, as shown in FIG. 1 (b), the R, G, B color filters are formed on the transparent electrode film (ITO) 1 by any of the above-described color filter forming methods.
6 is formed. The thickness of the color filter 3 is 1 to
It is about 2 microns.

【0027】つぎに、、図1(C)においてR,G,B
の形成されていないブラックマトリクスに該当する透明
電極(ITO)16に溶液電解法により酸化亜鉛(Zn
O)膜20を形成する。この膜20を構成する酸化亜鉛
はpH5.2の硝酸亜鉛水溶液中で亜鉛を陽極として−
0.7〜−1.0 Vで陰極析出させることができる。
Next, in FIG. 1C, R, G, B
Is formed on the transparent electrode (ITO) 16 corresponding to the black matrix having no silver oxide (Zn) by a solution electrolysis method.
O) The film 20 is formed. The zinc oxide constituting the film 20 is prepared by using zinc as an anode in an aqueous solution of zinc nitrate having a pH of 5.2.
Cathode deposition can be performed at 0.7 to -1.0 V.

【0028】前記透明電極16は酸化亜鉛を陰極析出さ
せるための給電電極として機能している。0.15〜
0.3ミクロンの酸化亜鉛を陰極析出させるに必要な時
間は2〜3分である。
The transparent electrode 16 functions as a power supply electrode for cathodically depositing zinc oxide. 0.15-
The time required for cathodic deposition of 0.3 micron zinc oxide is a few minutes.

【0029】ついで、図1(d)において、カラーフィ
ルタ3の形成されたガラス基板1を触媒作用のある塩化
パラジウム(PdCl2 )溶液に1〜2分浸漬し、透明
電極16にPdイオンを吸着させたうえで、無電解銅メ
ッキ液に浸漬し、カラーフィルタ3の厚みに相当するだ
け銅メッキ23を析出させる。なお、前記塩化パラジウ
ム溶液は、1例としてPdCl2 : 0.2g、HC
l:0.5ml、H2O:500mlという配合を用い
る。
Next, in FIG. 1D, the glass substrate 1 on which the color filter 3 is formed is immersed in a palladium chloride (PdCl 2 ) solution having a catalytic action for 1 to 2 minutes, and Pd ions are adsorbed on the transparent electrode 16. Then, it is immersed in an electroless copper plating solution to deposit copper plating 23 corresponding to the thickness of the color filter 3. The palladium chloride solution is, for example, PdCl 2 : 0.2 g, HC
l: 0.5ml, H 2 O: used formulation of 500 ml.

【0030】そして、前記無電解銅メッキの際、銅メッ
キ23は酸化亜鉛膜20が露出している部位にのみ選択
的に析出し、カラーフィルタ3の形成されている部位に
は析出することはない。これは、カラーフィルタ3がマ
スクの役割を果たすためである。したがって、フォト工
程を全く用いることなくブラックマトリクス4をセルフ
アライメントにより形成することができる。
In the electroless copper plating, the copper plating 23 is selectively deposited only on the portion where the zinc oxide film 20 is exposed, and is not deposited on the portion where the color filter 3 is formed. Absent. This is because the color filter 3 serves as a mask. Therefore, the black matrix 4 can be formed by self-alignment without using any photo process.

【0031】ブラックマトリクス4の銅メッキ23は背
部のガラス基板1側から見ると、後述する表面プラズモ
ンポラリトン(surface plasmon polariton) の発現のた
め黒色に見えるが、カラーフィルタ3の形成された側か
ら見ると、金属光沢を有する銅そのものに見えてしま
う。すなわち、この状態においては、バックライトに対
する反射率が高く、実用性に欠けることになる。
When viewed from the back side of the glass substrate 1, the copper plating 23 of the black matrix 4 looks black due to the appearance of surface plasmon polariton described later, but is viewed from the side where the color filter 3 is formed. It looks like copper itself with metallic luster. In other words, in this state, the reflectance with respect to the backlight is high, and practicality is lacking.

【0032】そこで、図1(e)に示すように、ガラス
基板1の全体を銅を酸化させる溶液、例えば過酸化水素
水または濃硝酸液に浸漬し、銅メッキ23の表面を反射
率の低い酸化銅(CuO)の薄膜24に変換する。この
湿式の酸化に代えて酸素雰囲気中で加熱処理をすること
により銅メッキ23の表面を酸化銅薄膜24に変換して
もよい。
Therefore, as shown in FIG. 1E, the entire glass substrate 1 is immersed in a solution for oxidizing copper, for example, a hydrogen peroxide solution or a concentrated nitric acid solution, so that the surface of the copper plating 23 has a low reflectance. It is converted into a thin film 24 of copper oxide (CuO). The surface of the copper plating 23 may be converted to a copper oxide thin film 24 by performing a heat treatment in an oxygen atmosphere instead of the wet oxidation.

【0033】ところで、金属や自由電子濃度の高い半導
体中には自由電子の疎密波であるプラズモンが存在し、
このプラズモンは電子の集団振動であるので、必然的に
電磁波の振動を伴ったポラリトン(粒子の振動と電磁波
の振動の結合したもの)の仲間に入る。そして、金属や
半導体の表面においてはプラズモンポラリトンと称する
振動モードが存在するために、位相速度が同じとなる光
を吸収できることが知られている。
By the way, plasmons which are compression waves of free electrons exist in metals and semiconductors having a high free electron concentration.
Since this plasmon is a collective vibration of electrons, it naturally belongs to the class of polaritons (combination of particle vibration and electromagnetic wave vibration) accompanied by electromagnetic wave vibration. It is known that, since a vibration mode called plasmon polariton exists on the surface of a metal or a semiconductor, light having the same phase velocity can be absorbed.

【0034】一般に、平滑な表面を有する金属において
は両者の位相速度が異なるために光の吸収は起こらない
が、表面にランダムな凹凸が存在する場合には、入射光
の位相速度に変化が起こり、光を吸収することが可能と
なる。前記ブラックマトリクス4における銅メッキ23
と酸化亜鉛膜20の界面を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、サブミクロンオーダの微細な凹凸が形成されている
ことが確認できた。したがって、本実施の形態により形
成されるブラックマトリクス4は、表面の凹凸が可視光
領域の光により表面プラズモンポラリトンを励起するこ
とを可能とし、結果として銅メッキ23と酸化亜鉛2
0′の界面が光学濃度(OD)5というような素晴らし
い可視光吸収能力を発揮することになり、また、セルフ
アライメントによりブラックマトリクス4を形成できる
ため従来のブラックマトリクスの形成方法に較べて高開
口率のブラックマトリクス4が実現可能となる。
Generally, in a metal having a smooth surface, light absorption does not occur because the phase velocities of the two are different, but when random irregularities exist on the surface, the phase velocity of the incident light changes. And light can be absorbed. Copper plating 23 on the black matrix 4
Observation of the interface between the substrate and the zinc oxide film 20 with an electron microscope confirmed that fine irregularities on the order of submicrons were formed. Therefore, the black matrix 4 formed according to the present embodiment allows the surface irregularities to excite the surface plasmon polariton by light in the visible light region, and as a result, the copper plating 23 and the zinc oxide 2
The interface of 0 'exhibits an excellent visible light absorbing ability such as an optical density (OD) of 5, and the black matrix 4 can be formed by self-alignment, so that the aperture is higher than the conventional method of forming a black matrix. A black matrix 4 having a ratio can be realized.

【0035】図2はレーザアブレーションによりカラー
フィルタを形成し、煩雑なフォトレジストを全く使用し
ない本発明の実施の形態を説明するものである。
FIG. 2 illustrates an embodiment of the present invention in which a color filter is formed by laser ablation and no complicated photoresist is used.

【0036】ガラス基板1には予め透明電極(ITO)
16が1000オングストローム程度の膜厚となるよう
にスパッタ等の方法により被覆されている。透明電極1
6へのカラーフィルタの塗布方法としては、顔料分散
法、染色法、フィルム転写法のいずれの方法も適用可能
であるが、ここでは一番簡単な方法である電着法を例に
とって説明する。
The glass substrate 1 has a transparent electrode (ITO) in advance.
16 is coated by a method such as sputtering so as to have a film thickness of about 1000 angstroms. Transparent electrode 1
As a method of applying the color filter to 6, any of a pigment dispersion method, a dyeing method, and a film transfer method can be applied. Here, an electrodeposition method which is the simplest method will be described as an example.

【0037】図2(b)においてガラス基板1の全面に
透明電極(ITO)16を電着用給電端子としてカラー
フィルタRが電着される。ついでカラーフィルタのR形
成パターンを介してエキシマレーザにてカラーフィルタ
Rをレーザアブレーションにより形成する。
In FIG. 2B, a color filter R is electrodeposited on the entire surface of the glass substrate 1 using the transparent electrode (ITO) 16 as a power supply terminal for electrodeposition. Next, a color filter R is formed by laser ablation using an excimer laser through the R formation pattern of the color filter.

【0038】ここでレーザアブレーションについて図
4、図5により簡単に説明をする。
Here, laser ablation will be briefly described with reference to FIGS.

【0039】エキシマレーザは紫外線レーザであり、フ
ォトマスクを介して加工物にアブレーションによりパタ
ーンを形成できる。加工の深さ方向に関してもパルスの
ショット数でコントロールが可能である。近年、フレキ
シブルプリント基板、薄膜多層基板等を構成するポリイ
ミドの微細穿孔加工(ビアホール、スルーホール等)に
広く用いられるようになった技術である。
An excimer laser is an ultraviolet laser, and can form a pattern on a workpiece by ablation via a photomask. The number of pulse shots can be controlled also in the processing depth direction. In recent years, this technique has been widely used for micro-perforation processing (via holes, through holes, etc.) of polyimide constituting flexible printed boards, thin-film multilayer boards, and the like.

【0040】図4においてエキシマレーザ発振器30か
ら出たレーザ光はレーザ整形システム31を通り、高反
射マスク33と高反射ミラー32とからなる多重反射光
学系40によりレーザ光の使用効率を高め、高反射マス
ク37のパターンを結像光学系34により加工物36に
照射し、モニタ35により目視しながらアブレーション
加工を行う。アブレーションの加工速度を上げるために
マスク37と加工物36はCNCコントローラ39の制
御のもと走査システム38によりスキャンされ、加工物
36の全面におけるアブレーション加工を行う。
In FIG. 4, a laser beam emitted from an excimer laser oscillator 30 passes through a laser shaping system 31, and the use efficiency of the laser beam is increased by a multi-reflection optical system 40 comprising a high reflection mask 33 and a high reflection mirror 32. The workpiece 36 is irradiated with the pattern of the reflection mask 37 by the imaging optical system 34, and ablation processing is performed while visually observing the monitor 35. The mask 37 and the workpiece 36 are scanned by the scanning system 38 under the control of the CNC controller 39 to increase the ablation processing speed, and ablation processing is performed on the entire surface of the workpiece 36.

【0041】図5はマスク37と加工物36の走査中の
アブレーション加工の詳細を示すものである。
FIG. 5 shows details of the ablation processing during scanning of the mask 37 and the workpiece 36.

【0042】まず、図5(a)に示すように、マスク3
7と加工物36を可動に配置し、マスク37のパターン
aを通過したレーザ光を結像光学系34により加工物3
6に照射し、加工物36にアブレーション加工a′を行
なう。その後、図5(b)、(c)、(d)の順にマス
ク37と加工物36を間欠的に移動しつつ、その停止時
にマスク37のパターンb,c,d,eを通過したレー
ザ光を結像光学系34により加工物36に照射し、加工
物36にアブレーション加工b′,c′,′d,e′を
行なう。
First, as shown in FIG.
7 and the workpiece 36 are movably arranged, and the laser light that has passed through the pattern a of the mask 37 is applied to the workpiece 3 by the imaging optical system 34.
Then, the workpiece 36 is subjected to ablation processing a '. Thereafter, while the mask 37 and the workpiece 36 are intermittently moved in the order of FIGS. 5B, 5C, and 5D, the laser light that has passed the patterns b, c, d, and e of the mask 37 when the mask 37 was stopped. Is irradiated on the workpiece 36 by the imaging optical system 34, and the workpiece 36 is subjected to ablation processing b ', c', 'd, e'.

【0043】つぎに、図2に戻って図2(d)に示すよ
うに、電着法によりカラーフィルタ3Rを除く画素部全
体にカラーフィルタ3Gを電着する。
Next, returning to FIG. 2, as shown in FIG. 2D, a color filter 3G is electrodeposited on the entire pixel portion except for the color filter 3R by an electrodeposition method.

【0044】続いて、カラーフィルタ3G形成用のイメ
ージングマスク37を介してエキシマレーザを照射し、
カラーフィルタ3B形成領域をレーザアブレーション加
工する。
Subsequently, an excimer laser is irradiated through an imaging mask 37 for forming the color filter 3G.
Laser ablation processing is performed on the color filter 3B forming region.

【0045】図2(e)に示すように、電着法により露
出している透明電極16にカラーフィルタ3Bを電着す
る。この段階においてガラス基板1上にはカラーフィル
タ3R,3G,3Bが隙間なく配列されることになる
(図(f))。つぎに、図2(g)に示すように、ブラ
ックマトリクス形成用マスク37を用いてブラックマト
リクス形成領域をレーザアブレーションする。つぎに、
図2(h)に示すように、レーザアブレーションにより
カラーフィルタ3を除去され、透明電極16が露出した
部分に溶液電解法により酸化亜鉛膜20を形成する。さ
らに、図2(i)に示すように、酸化亜鉛膜20上に無
電解銅メッキにより銅メッキ23を施す。その後、図2
(j)に示すように、銅メッキ23の表面を酸化処理し
て酸化銅24を形成する。
As shown in FIG. 2E, a color filter 3B is electrodeposited on the exposed transparent electrode 16 by an electrodeposition method. At this stage, the color filters 3R, 3G, 3B are arranged on the glass substrate 1 without gaps (FIG. (F)). Next, as shown in FIG. 2G, the black matrix forming region is laser ablated using the black matrix forming mask 37. Next,
As shown in FIG. 2H, the color filter 3 is removed by laser ablation, and a zinc oxide film 20 is formed by a solution electrolysis method on a portion where the transparent electrode 16 is exposed. Further, as shown in FIG. 2I, a copper plating 23 is applied on the zinc oxide film 20 by electroless copper plating. Then, FIG.
As shown in (j), the surface of the copper plating 23 is oxidized to form copper oxide 24.

【0046】図3においてレーザアブレーション法では
カラーフィルタに用いられる3R,3G,3Bの配列が
トライアングル配列、モザイク配列でもイメージングマ
スクを変えるだけで簡単に形成できることをモザイク配
列を例にしてその工程を示す。
FIG. 3 shows the steps of the laser ablation method in which the arrangement of 3R, 3G, and 3B used for the color filter can be easily formed by changing the imaging mask even if the arrangement is a triangle arrangement or a mosaic arrangement. .

【0047】すなわち、まず、図3(a)に示すよう
に、透明電極16上に全面的にカラーフィルタ3Rを電
着する。つぎに、図3(b)に示すように、エキシマレ
ーザ加工によりカラーフィルタ3Rが本来形成されるべ
き領域を除き、カラーフィルタ3Rを除去する。さら
に、図3(c)に示すように、カラーフィルタ3Rを除
去された透明電極16上の全域にカラーフィルタ3Gを
電着する。その後、図3(d)に示すように、カラーフ
ィルタ3Bが形成される領域にあるカラーフィルタ3G
をエキシマレーザにより除去し、図3(e)に示すよう
に、カラーフィルタ3Bを電着する。さらに、図3
(f)に示すように、ブラックマトリクス形成領域の各
カラーフィルタ3をエキシマレーザにより除去する。
That is, first, as shown in FIG. 3A, a color filter 3R is electrodeposited on the entire surface of the transparent electrode 16. Next, as shown in FIG. 3B, the color filter 3R is removed by excimer laser processing except for the region where the color filter 3R is to be formed. Further, as shown in FIG. 3C, a color filter 3G is electrodeposited on the entire area of the transparent electrode 16 from which the color filter 3R has been removed. Thereafter, as shown in FIG. 3D, the color filter 3G in the area where the color filter 3B is formed is formed.
Is removed by an excimer laser, and a color filter 3B is electrodeposited as shown in FIG. Further, FIG.
As shown in (f), each color filter 3 in the black matrix forming region is removed by an excimer laser.

【0048】このようにエキシマレーザによりカラーフ
ィルタ3のきわめて微細な配列を形成することが可能と
なる。
As described above, an extremely fine arrangement of the color filters 3 can be formed by the excimer laser.

【0049】図6ないし図8は電着法に限定される本発
明の実施の形態を示すものである。電着法ではこれまで
ブラックストライプ以外は形成が困難であったが、ブラ
ックマトリクスを電着法の長所を生かしつつ形成する製
造方法に関して説明を行う。
FIGS. 6 to 8 show an embodiment of the present invention which is limited to the electrodeposition method. Until now, it has been difficult to form a black matrix other than a black stripe by the electrodeposition method. However, a manufacturing method for forming a black matrix while utilizing the advantages of the electrodeposition method will be described.

【0050】図6は電着法によるカラーフィルタの平面
図であり、図7は図6のA−A′断面の工程図、図8は
図6のB−B′断面図の工程図である。
FIG. 6 is a plan view of a color filter formed by the electrodeposition method, FIG. 7 is a sectional view taken along line AA 'of FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view taken along line BB' of FIG. .

【0051】図7(a)〜(c)に示すように、ガラス
基板1に透明電極(ITO)16をスパッタ法等により
0.1ミクロン程度成膜し、フォトレジスト14でカラ
ーフィルタを電着するための透明電極ストライプ16′
を形成する.この透明電極ストライプ16′形成用のフ
ォトレジスト14を残した状態でガラス基板1を硝酸亜
鉛とジメチルアミノボラン(DMAB)を含む50度C
の水溶液に約20分浸漬し、絶縁性の酸化亜鉛膜20を
0.2ミクロンの膜厚に形成する。ついで、フォトレジ
スト14を除去し、図7(d)に示すように、透明電極
16と酸化亜鉛20が交互に配列した状態を形成する。
As shown in FIGS. 7A to 7C, a transparent electrode (ITO) 16 is formed on the glass substrate 1 to a thickness of about 0.1 μm by sputtering or the like, and a color filter is electrodeposited with a photoresist 14. Transparent electrode stripe 16 '
Form. With the photoresist 14 for forming the transparent electrode stripe 16 ′ left, the glass substrate 1 is heated to 50 ° C. containing zinc nitrate and dimethylaminoborane (DMAB).
Is immersed in an aqueous solution for about 20 minutes to form an insulating zinc oxide film 20 having a thickness of 0.2 μm. Next, the photoresist 14 is removed to form a state in which the transparent electrodes 16 and the zinc oxide 20 are alternately arranged as shown in FIG.

【0052】その後、図7(e)に示すように、電着法
により逐次カラーフィルタ3R,3G,3Bを形成す
る。このカラーフィルタ3R,3G,3Bの形成後、図
7(f)に示すように、酸化亜鉛膜20が形成されてい
る部位に無電解銅メッキにより銅23を析出させる。最
後に、図7(g)に示すように、銅23の表面を酸化し
酸化銅24を形成しブラックマトリクス4を完成させ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 7E, the color filters 3R, 3G, 3B are sequentially formed by the electrodeposition method. After the formation of the color filters 3R, 3G, 3B, as shown in FIG. 7F, copper 23 is deposited on the portion where the zinc oxide film 20 is formed by electroless copper plating. Finally, as shown in FIG. 7G, the surface of the copper 23 is oxidized to form copper oxide 24, thereby completing the black matrix 4.

【0053】図8は図6のB−B′断面の工程図であ
り、図8(a)〜(d)までは図7(a)〜(d)と同
様である。
FIG. 8 is a process drawing of a section taken along the line BB 'of FIG. 6, and FIGS. 8 (a) to 8 (d) are the same as FIGS. 7 (a) to 7 (d).

【0054】図8(d)の後、図8(e)に示すよう
に、ブラックマトリクス4の形成領域の透明電極にカラ
ーフィルタ3R,3G,3Bの電着を阻止するため,横
向きのストライプに相当する部位をフォトレジスト14
により被覆する。ついで、カラーフィルタ3R,3G,
3Bの電着工程に入るが、横ストライプ形成のフォトレ
ジスト14が存在している所にはカラーフィルタ3は電
着されない。
After FIG. 8D, as shown in FIG. 8E, a horizontal stripe is formed on the transparent electrode in the formation region of the black matrix 4 in order to prevent electrodeposition of the color filters 3R, 3G and 3B. Corresponding part is photoresist 14
To cover. Next, the color filters 3R, 3G,
3B, the color filter 3 is not electrodeposited where the photoresist 14 having the horizontal stripes is present.

【0055】カラーフィルタ3R,3G,3Bの電着工
程終了後、図8(f)に示すように、フォトレジスト1
4を除去し、横ストライプに該当する透明電極16の露
出部分に溶液電解法により酸化亜鉛20′を電着する。
つぎに、カラーフィルタ基板1を無電解銅メッキ液に浸
漬し、図8(g)に示すように、銅膜23を酸化亜鉛2
0′の上に析出させる。最後に、図8(h)に示すよう
に、銅膜23の表面を酸化して酸化銅24を形成し、ブ
ラックマトリクス4が完成する。
After the electrodeposition process of the color filters 3R, 3G, 3B is completed, as shown in FIG.
4 is removed, and zinc oxide 20 'is electrodeposited on the exposed portions of the transparent electrodes 16 corresponding to the horizontal stripes by a solution electrolysis method.
Next, the color filter substrate 1 is immersed in an electroless copper plating solution, and as shown in FIG.
Precipitate on 0 '. Finally, as shown in FIG. 8H, the surface of the copper film 23 is oxidized to form copper oxide 24, and the black matrix 4 is completed.

【0056】ここで水溶液から透明酸化亜鉛膜を形成す
る方法について簡単に説明する。この方法においては、
前述した電着法による酸化亜鉛膜の形成と異なり給電用
の電極は不要であり、硝酸イオンの還元反応が水溶液か
らの酸化亜鉛の形成に重要な役割を果たしている。反応
式を以下に示す。
Here, a method of forming a transparent zinc oxide film from an aqueous solution will be briefly described. In this method,
Unlike the formation of the zinc oxide film by the electrodeposition method described above, no electrode for power supply is required, and the reduction reaction of nitrate ions plays an important role in the formation of zinc oxide from the aqueous solution. The reaction formula is shown below.

【0057】 ZnO(NO3)2→Zn2++2NO3 - (1) (CH3)2+H2O→BO2 -+(CH3)2NH+7H++6e- (2) NO3 -+H2O+2e-→NO2 -+2OH- (3) Zn2++2OH-→Zn(OH)2 (4) Zn(OH)2→ZnO+H2O (5) ガラス基板洗浄後、センシタイザー液(SnCl2・2
2O:1g/dm-3,37%HCl:1.0ml/d
-3)に数分浸漬し、ついでアクティベータ液(PdC
2:0.1g/dm-3,37%HCl:0.1ml/
dm-3)に数分浸漬する。前記前処理が終了後、約50
度Cに加温した硝酸亜鉛0.05mol/lとジメチル
アミノボラン(DMAB)0.001〜0.15mol
/lを含む水溶液にガラス基板1を浸漬する。約20分
で0.2ミクロンの酸化亜鉛膜20が形成できる。
[0057] ZnO (NO 3) 2 → Zn 2+ + 2NO 3 - (1) (CH 3) 2 + H 2 O → BO 2+ (CH 3) 2 NH + 7H + + 6e - (2) NO 3 - + H 2 O + 2e → NO 2 + 2OH (3) Zn 2+ + 2OH− → Zn (OH) 2 (4) Zn (OH) 2 → ZnO + H 2 O (5) After washing the glass substrate, a sensitizer solution (SnCl 2 .2)
H 2 O: 1 g / dm −3 , 37% HCl: 1.0 ml / d
m −3 ) for several minutes, then activator solution (PdC
l 2 : 0.1 g / dm -3 , 37% HCl: 0.1 ml /
dm −3 ) for several minutes. After the pre-processing is completed, about 50
0.05 mol / l of zinc nitrate and 0.001-0.15 mol of dimethylaminoborane (DMAB) heated to a temperature of C
The glass substrate 1 is immersed in an aqueous solution containing / l. In about 20 minutes, a 0.2 micron zinc oxide film 20 can be formed.

【0058】スパッタ成膜法や電着法による酸化亜鉛膜
の形成と異なり、本方法による酸化亜鉛膜20は絶縁性
が高いのがその特徴である。透明電極として酸化亜鉛膜
20を利用する場合は抵抗値が高いことは問題となる
が、電着法においてカラーフィルタを形成する際にはブ
ラックマトリクスのベースに使用する酸化亜鉛には高い
抵抗値が要求されるので、この特徴は歓迎すべき特徴と
なる。
Unlike the formation of a zinc oxide film by a sputtering film forming method or an electrodeposition method, the zinc oxide film 20 according to the present method is characterized by having a high insulating property. When the zinc oxide film 20 is used as a transparent electrode, it is problematic that the resistance value is high. However, when forming a color filter in the electrodeposition method, a high resistance value is applied to the zinc oxide used as the base of the black matrix. As required, this feature is a welcome feature.

【0059】つぎに、フォトレジストを全く使用しない
カラーフィルタとブラックマトリクスの形成方法を図9
を用いて説明する。
Next, a method of forming a color filter and a black matrix using no photoresist at all is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0060】図9(a)に示すように、ガラス基板1の
全面に透明電極(ITO)16をスッパタ法等により5
00〜1000オングストロームの膜厚で成膜する。こ
の透明電極16上に分極帯電をさせるための透明強誘電
体膜(PZT等)25を0.1ミクロン程度成膜する。
つぎに、強誘電体膜25の全面に感光性を有する酸化亜
鉛材料をスピンコート法またはロールコート法に塗布
し、プリベークを行う。ついでカラーフィルタのブラッ
クマトリクス形成マスクを用いて露光、現像処理を行
い、図9(b)に示すように、ブラックマトリクス形成
領域にのみ酸化亜鉛膜20を残す。その後、本焼成を行
い緻密な酸化亜鉛膜20を得る。この酸化亜鉛膜20は
非強誘電体膜であるため、直流電界を印加してポーリン
グしても残留分極が得られない。そこで、図9(c)に
示すように、ガラス基板上の透明電極16にマイナス、
カラーフィルタ3Rの形成領域にプラス数ボルトの直流
電界を数十ナノセカンド印加し、図9(d)に示すよう
に、強誘電体膜25の表面にプラスの残留分極を形成す
る。ポーリングはカラーフィルタ全面を一度に2次元の
スタイラスでポーリングしてもライン状の一次元スタイ
ラスで逐次ポーリングしても構わない。
As shown in FIG. 9A, a transparent electrode (ITO) 16 is formed on the entire surface of the glass substrate 1 by a sputtering method or the like.
The film is formed to a thickness of 00 to 1000 angstroms. On this transparent electrode 16, a transparent ferroelectric film (PZT or the like) 25 for polarization charging is formed to a thickness of about 0.1 μm.
Next, a zinc oxide material having photosensitivity is applied to the entire surface of the ferroelectric film 25 by a spin coating method or a roll coating method, and prebaking is performed. Next, exposure and development are performed using a black matrix forming mask of a color filter, and as shown in FIG. 9B, the zinc oxide film 20 is left only in the black matrix forming region. After that, main firing is performed to obtain a dense zinc oxide film 20. Since the zinc oxide film 20 is a non-ferroelectric film, remnant polarization cannot be obtained even when poling by applying a DC electric field. Therefore, as shown in FIG. 9C, a minus is applied to the transparent electrode 16 on the glass substrate.
A DC electric field of plus several volts is applied to the formation region of the color filter 3R for several tens of nanoseconds, and positive remanent polarization is formed on the surface of the ferroelectric film 25 as shown in FIG. In the polling, the entire surface of the color filter may be polled with a two-dimensional stylus at one time or may be sequentially polled with a linear one-dimensional stylus.

【0061】つぎに、カラーフィルタ3Rのポーリング
が終了したガラス基板1をカラーフィルタ3Rの有機顔
料の分散されたミセル電解液に浸漬する。ミセル電解液
中においてカラーフィルタ3Rの有機顔料はミセル化材
によりマイナスに帯電しており、図9(e)に示すよう
に、ポーリングにより表面がプラスに分極している強誘
電体膜25にカラーフィルタ3Rが析出する。同様にし
てカラーフィルタ3G,3Bをガラス基板1に析出させ
る。図9(f)においてカラーフィルタ3R,3G,3
Bの形成の終了したガラス基板1を無電解銅メッキ液に
浸漬し、図9(g)に示すように、ブラックマトリクス
部位に銅メッキ23を施す。最後に、図9(h)に示す
ように、銅膜23の表面に酸化処理を施し、酸化銅24
を形成する。
Next, the glass substrate 1 on which the poling of the color filter 3R has been completed is immersed in a micelle electrolyte in which the organic pigment of the color filter 3R is dispersed. In the micelle electrolyte, the organic pigment of the color filter 3R is negatively charged by the micellizing material, and as shown in FIG. 9E, the color is applied to the ferroelectric film 25 whose surface is positively polarized by poling. The filter 3R precipitates. Similarly, the color filters 3G and 3B are deposited on the glass substrate 1. In FIG. 9F, the color filters 3R, 3G, 3
The glass substrate 1 on which the formation of B is completed is immersed in an electroless copper plating solution, and copper plating 23 is applied to a black matrix portion as shown in FIG. Finally, as shown in FIG. 9H, the surface of the copper film 23 is oxidized to
To form

【0062】図10は本発明に係るセルギャップ制御用
スペーサの形成方法の実施の形態を示すものである。
FIG. 10 shows an embodiment of a method for forming a cell gap control spacer according to the present invention.

【0063】図10(a)に示すように、ガラス基板1
上には、前述した形成方法のいずれかによりブラックマ
トリクス4およびカラーフィルタ3が形成されており、
さらに、各カラーフィルタ3上は、保護膜26により被
覆されている。
As shown in FIG. 10A, the glass substrate 1
Above, the black matrix 4 and the color filter 3 are formed by any of the above-described forming methods.
Furthermore, each color filter 3 is covered with a protective film 26.

【0064】このような状態において、前記保護膜26
上に透明電極たるITO薄膜16をスパッタまたは蒸着
法により形成し、このITO薄膜16のうえにスペーサ
形成用のマスクを用いてスペーサ形成用のフォトレジス
トパターン27を形成する。ついで、溶液電解法により
フォトレジストパターン27のない部位にITO薄膜1
6に接続される透明酸化亜鉛からなる複数の角柱状のセ
ルギャップ制御用スペーサ28,28…を所定の間隔を
有するように形成する。各スペーサ28の上部はフォト
レジストパターン27の上方に突出している。ついで、
浸漬法により各スペーサ28の表面を絶縁性の高い酸化
亜鉛被膜29により被覆する。
In such a state, the protective film 26
An ITO thin film 16 serving as a transparent electrode is formed thereon by sputtering or vapor deposition, and a photoresist pattern 27 for forming a spacer is formed on the ITO thin film 16 using a mask for forming a spacer. Then, an ITO thin film 1 was formed on a portion having no photoresist pattern 27 by solution electrolysis.
A plurality of prismatic cell gap control spacers 28 made of transparent zinc oxide connected to 6 are formed at predetermined intervals. The upper part of each spacer 28 protrudes above the photoresist pattern 27. Then
The surface of each spacer 28 is coated with a highly insulating zinc oxide film 29 by an immersion method.

【0065】つぎに、図10(b)に示すように、フォ
トレジストパターン27を除去することにより、セルギ
ャップ制御用スペーサ28が形成されることになる。こ
のスペーサ28は円柱状であってもよい。
Next, as shown in FIG. 10B, by removing the photoresist pattern 27, a cell gap control spacer 28 is formed. This spacer 28 may be cylindrical.

【0066】そして、前記各スペーサ28を利用して、
ITO薄膜16などを積層したガラス基板1を取付け、
液晶を封入すれば、図10(c)に示すように、液晶表
示装置を形成することができる。
Then, using each of the spacers 28,
Attach the glass substrate 1 on which the ITO thin film 16 and the like are laminated,
When the liquid crystal is sealed, a liquid crystal display device can be formed as shown in FIG.

【0067】このように本実施の形態によれば、スペー
サ散布装置を用いることなくフォト工程により正確な位
置にスペーサを形成し、所定の厚さの液晶表示装置を形
成することができる。
As described above, according to the present embodiment, a spacer can be formed at an accurate position by a photo process without using a spacer dispersing device, and a liquid crystal display device having a predetermined thickness can be formed.

【0068】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能
である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made as necessary.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の本
発明のカラーフィルタの形成方法によれば、エキシマレ
ーザ加工により1色ずつのカラーフィルタを順に形成す
るので、これまで電着法では不可能であったカラーフィ
ルタのトライアングル配列、モザイク配列を煩雑なフォ
トレジスト工程を一切使用することなしに可能とするこ
とができる。
As described above, according to the color filter forming method of the first aspect of the present invention, color filters for each color are sequentially formed by excimer laser processing. Triangle arrangement and mosaic arrangement of color filters, which were impossible, can be made possible without using any complicated photoresist process.

【0070】また、請求項2に記載の本発明のカラーフ
ィルタの形成方法によれば、透明強誘電膜の特定色のカ
ラーフィルタ形成領域を部分的に分極帯電し、この分極
帯電された透明強誘電膜上に逆極性に分極帯電された特
定色のカラーフィルタ用顔料を付着し、透明強誘電膜の
部分的分極帯電と逆極性のカラーフィルタ用顔料の付着
とを繰り返してR,B,Gからなるカラーフィルタを形
成するようにしたので、フォトレジスト工程を全く使用
することなくカラーフィルタを形成することができる。
Further, according to the color filter forming method of the present invention, the color filter forming region of a specific color of the transparent ferroelectric film is partially polarized and charged, and the polarized transparent transparent film is formed. A color filter pigment of a specific color polarized in the opposite polarity is deposited on the dielectric film, and R, B, G by repeating the partial polarization charging of the transparent ferroelectric film and the deposition of the color filter pigment of the opposite polarity. The color filter can be formed without using a photoresist step at all.

【0071】請求項3に記載の本発明のブラックマトリ
クスの形成方法によれば、透明電極上に形成された透明
強誘電膜のブラックマトリクス形成領域に分極帯電防止
膜を形成し、カラーフィルタの形成後に分極帯電防止膜
上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この銅膜の銅
を酸化してブラックマトリクスを形成するので、ブラッ
クマトリクス形成領域へのカラーフィルタの形成を未然
に防止して、ブラックマトリクスを明確に形成すること
ができる。
According to the third aspect of the present invention, a polarization preventing film is formed in a black matrix forming region of a transparent ferroelectric film formed on a transparent electrode to form a color filter. Later, a copper film is formed by electroless copper plating on the polarization antistatic film, and the copper of this copper film is oxidized to form a black matrix, so that the formation of a color filter in the black matrix formation region is prevented beforehand. , The black matrix can be clearly formed.

【0072】請求項4に記載の本発明のブラックマトリ
クスの形成方法によれば、ガラス基板の一面を透明電極
により被覆し、この透明電極上にカラーフィルタを形成
し、カラーフィルタの形成されていない前記透明電極の
露出部に透明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成
し、この酸化亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形
成し、この銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形
成するので、フォト工程を使用することなく開口数の大
きいブラックマトリクスを簡単に形成することができ
る。
According to the method of forming a black matrix of the present invention, one surface of a glass substrate is covered with a transparent electrode, and a color filter is formed on the transparent electrode, and no color filter is formed. A zinc oxide film is formed on the exposed portion of the transparent electrode using the transparent electrode as a power supply terminal, a copper film is formed on the zinc oxide film by electroless copper plating, and copper of the copper film is oxidized to form a black matrix. Therefore, a black matrix having a large numerical aperture can be easily formed without using a photo process.

【0073】請求項5に記載の本発明のセルギャップ制
御用スペーサの形成方法によれば、カラーフィルタの形
成されたガラス基板の最上層の透明電極のうえにスペー
サ形成用のマスクを用いてフォトレジストパターンを形
成し、溶液電解法により透明酸化亜鉛からなる複数の柱
状のスペーサを形成し、各スペーサの表面を絶縁性の高
い酸化亜鉛により被覆するので、スペーサ散布装置を用
いることなくフォト工程により正確な位置にスペーサを
形成することができる。
According to the method of forming a spacer for controlling a cell gap according to the present invention, a photomask is formed on a transparent electrode on the uppermost layer of a glass substrate on which a color filter is formed by using a mask for forming a spacer. A resist pattern is formed, a plurality of columnar spacers made of transparent zinc oxide are formed by a solution electrolysis method, and the surface of each spacer is coated with highly insulating zinc oxide. Spacers can be formed at precise positions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の実施の形態を示す工程図
FIG. 1 is a process chart showing an embodiment of a method for forming a color filter and a black matrix according to the present invention.

【図2】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の他の実施の形態を示す工程図
FIG. 2 is a process chart showing another embodiment of the method for forming a color filter and a black matrix of the present invention.

【図3】 図2の実施の形態においてカラーフィルタの
複雑な配列の形成を示す工程図
FIG. 3 is a process diagram showing formation of a complex array of color filters in the embodiment of FIG. 2;

【図4】 エキシマレーザの具体例を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing a specific example of an excimer laser.

【図5】 図4の装置によるエキシマレーザ加工を示す
工程図
FIG. 5 is a process chart showing excimer laser processing by the apparatus of FIG. 4;

【図6】 電着法により形成されたカラーフィルタの実
施の形態を示す平面図
FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of a color filter formed by an electrodeposition method.

【図7】 図6のA−A′による断面の工程図7 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 6;

【図8】 図6のB−B′による断面の工程図FIG. 8 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6;

【図9】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の他の実施の形態を示す工程図
FIG. 9 is a process chart showing another embodiment of the method for forming a color filter and a black matrix of the present invention.

【図10】 本発明のセルギャップ制御用スペーサの形
成方法を利用した液晶表示装置の実施の形態を簡略的に
示す工程図
FIG. 10 is a process diagram schematically showing an embodiment of a liquid crystal display device using a method for forming a cell gap control spacer of the present invention.

【図11】 一般のカラー液晶表示装置を示す縦断面図FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a general color liquid crystal display device.

【図12】 従来の顔料分散法によるブラックマトリク
スの形成方法を示す工程図
FIG. 12 is a process chart showing a conventional method of forming a black matrix by a pigment dispersion method.

【図13】 従来の電着法によるブラックマトリクスの
形成方法を示す工程図
FIG. 13 is a process chart showing a method of forming a black matrix by a conventional electrodeposition method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 3,3R,3G,3B カラーフィルタ 4 ブラックマトリクス 14 フォトレジスト 15 フォトマスク 16 透明電極(ITO薄膜) 20 酸化亜鉛膜 23 銅メッキ 24 酸化銅薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 3, 3R, 3G, 3B color filter 4 Black matrix 14 Photoresist 15 Photomask 16 Transparent electrode (ITO thin film) 20 Zinc oxide film 23 Copper plating 24 Copper oxide thin film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラス基板の一面にR,B,Gのいずれ
か一色のカラーフィルタ膜を形成し、このカラーフィル
タ膜をエキシマレーザ加工により複数のカラーフィルタ
に分断し、この一色のカラーフィルタが分断されて露出
しているガラス基板の一面にR,B,Gのうちの使用さ
れていないいずれか一色のカラーフィルタ膜を形成し、
このカラーフィルタ膜をエキシマレーザ加工により複数
のカラーフィルタに分断し、この二色のカラーフィルタ
がそれぞれ分断されて露出しているガラス基板の一面に
R,B,Gのうちの使用されていない最後の一色のカラ
ーフィルタ膜を形成し、このカラーフィルタ膜をエキシ
マレーザ加工により複数のカラーフィルタに分断して
R,B,Gからなるカラーフィルタを形成するようにし
たことを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
1. A color filter film of any one of R, B, and G is formed on one surface of a glass substrate, and this color filter film is divided into a plurality of color filters by excimer laser processing. Forming a color filter film of any one of R, B, and G, which is not used, on one surface of the glass substrate which is separated and exposed;
The color filter film is divided into a plurality of color filters by excimer laser processing, and the two color filters are separated and exposed on one surface of the exposed glass substrate to the last unused one of R, B and G. A color filter film of one color is formed, and the color filter film is divided into a plurality of color filters by excimer laser processing to form a color filter composed of R, B, and G. Forming method.
【請求項2】 ガラス基板の一面を透明電極により被覆
し、この透明電極上に透明強誘電膜を形成し、この透明
強誘電膜の特定色のカラーフィルタ形成領域を部分的に
分極帯電し、この分極帯電された透明強誘電膜上に逆極
性に分極帯電された特定色のカラーフィルタ用顔料を付
着し、前記透明強誘電膜の部分的分極帯電と逆極性のカ
ラーフィルタ用顔料の付着とを繰り返してR,B,Gか
らなるカラーフィルタを形成するようにしたことを特徴
とするカラーフィルタの形成方法。
2. A surface of a glass substrate is covered with a transparent electrode, a transparent ferroelectric film is formed on the transparent electrode, and a color filter forming region of a specific color of the transparent ferroelectric film is partially polarized and charged. On the polarization-charged transparent ferroelectric film, a color filter pigment of a specific color polarized in the opposite polarity is attached, and the partial polarization charging of the transparent ferroelectric film and the adhesion of the color filter pigment in the opposite polarity are performed. A color filter comprising R, B, and G is formed by repeating the above method.
【請求項3】 請求項2において、前記透明電極上に形
成された前記透明強誘電膜のブラックマトリクス形成領
域に分極帯電防止膜を形成し、カラーフィルタの形成後
に分極帯電防止膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成
し、この銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成
するようにしたことを特徴とするブラックマトリクスの
形成方法。
3. The polarization antistatic film according to claim 2, wherein a polarization antistatic film is formed in a black matrix forming region of the transparent ferroelectric film formed on the transparent electrode, and an electroless film is formed on the polarization antistatic film after forming a color filter. A method for forming a black matrix, comprising: forming a copper film by copper plating; and oxidizing copper of the copper film to form a black matrix.
【請求項4】 ガラス基板の一面を透明電極により被覆
し、この透明電極上にカラーフィルタを形成し、カラー
フィルタの形成されていない前記透明電極の露出部に透
明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成し、この酸化
亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この銅
膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するように
したことを特徴とするブラックマトリクスの形成方法。
4. A surface of a glass substrate is covered with a transparent electrode, a color filter is formed on the transparent electrode, and a zinc oxide film is formed on an exposed portion of the transparent electrode where no color filter is formed, using the transparent electrode as a power supply terminal. And forming a copper film on the zinc oxide film by electroless copper plating, and oxidizing copper of the copper film to form a black matrix.
【請求項5】 カラーフィルタの形成されたガラス基板
の最上層の透明電極のうえにスペーサ形成用のマスクを
用いてフォトレジストパターンを形成し、溶液電解法に
より透明酸化亜鉛からなる複数の柱状のスペーサを形成
し、各スペーサの表面を絶縁性の高い酸化亜鉛被膜によ
り被覆することを特徴とするセルギャップ制御用スペー
サの形成方法。
5. A photoresist pattern is formed on a transparent electrode on the uppermost layer of a glass substrate on which a color filter is formed by using a mask for forming a spacer, and a plurality of columnar columns made of transparent zinc oxide are formed by solution electrolysis. A method for forming a cell gap controlling spacer, comprising: forming a spacer; and covering the surface of each spacer with a zinc oxide film having high insulating properties.
JP10340497A 1996-05-16 1997-04-21 Formation of color filter, black matrix and spacer for controlling cell gap Pending JPH10293206A (en)

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US08/854,897 US6208404B1 (en) 1996-05-16 1997-05-13 Black matrix
EP97303293A EP0807846A3 (en) 1996-05-16 1997-05-14 Color Display and its manufacturing method
US09/747,390 US20010001288A1 (en) 1996-05-16 2000-12-20 Black matrix

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170429A (en) * 2000-11-29 2002-06-14 C Uyemura & Co Ltd Base body having high density catalyst nuclei dispersion layer, and conductive product having modified zinc oxicide film and its manufacturing method

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