JPH11133224A - Production of color filter, color filter and apparatus therefor - Google Patents

Production of color filter, color filter and apparatus therefor

Info

Publication number
JPH11133224A
JPH11133224A JP29746697A JP29746697A JPH11133224A JP H11133224 A JPH11133224 A JP H11133224A JP 29746697 A JP29746697 A JP 29746697A JP 29746697 A JP29746697 A JP 29746697A JP H11133224 A JPH11133224 A JP H11133224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color filter
film
electrodeposition
substrate
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP29746697A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3364418B2 (en
Inventor
Shigemi Otsu
茂実 大津
Hidekazu Akutsu
英一 圷
Ryujun Fu
龍淳 夫
Motohiko Tsuchiya
元彦 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP29746697A priority Critical patent/JP3364418B2/en
Priority to US09/288,819 priority patent/US6309782B1/en
Publication of JPH11133224A publication Critical patent/JPH11133224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3364418B2 publication Critical patent/JP3364418B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing color filters having high controllability with high resolution with a smaller number of stages without using photolithography. SOLUTION: A substrate 18 successively formed with a transparent conductive film 14 and a semiconductor thin film 16 on a transparent substrate 12 is prepd. An aq. liquid 22 contg. color materials and an electrodeposition material which is chemically dissolved, deposited or settled by a change in pH is prepd. in a vessel 20 capable of holding the liquid. The substrate 18 connected with means 24 capable of supplying electric currents or electric fields according to image patterns is so fixed that the semiconductor thin film 16 is immersed into the aq. liquid 22. A counter electrode 26 which is the other of the electrode pair is arranged in the vessel 20. Prescribed mask patterns 28 are arranged on the transparent substrate 12 of the substrate 18 and are subjected to photoirradiation. Electrodeposited films 30 contg. the electrodeposition material are selectively deposited on the parts where electromotive force by the photoirradiation is generated, by which the color filters of a single color are formed. The color filters of multiple colors may be formed by repeating the stages of forming the plural color filter by changing the color tones of the color materials.

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、CCDカメラや液
晶表示素子なの各種表示素子やカラーセンサーに使用さ
れるカラーフィルター及びその形成技術に関するもので
あり、着色層やブラックマトリックスの製造方法に関す
る。具体的には、フォトリソ工程を使わずに着色層やブ
ラックマトリックスを簡便にしかも高解像度で形成しう
る新規なカラーフィルターの製造方法、それに用いる製
造装置及びそれにより得られた、フィルター内に透明な
半導体膜を有する平滑性の高いカラーフィルターに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter used for various display devices such as a CCD camera and a liquid crystal display device and a color sensor and a technique for forming the same, and more particularly, to a method for producing a colored layer and a black matrix. Specifically, a method for manufacturing a novel color filter capable of easily forming a colored layer or a black matrix at a high resolution without using a photolithography process, a manufacturing apparatus used for the method, and a transparent filter in the filter obtained by the method. The present invention relates to a highly smooth color filter having a semiconductor film.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、カラーフィルターの製造方法とし
ては、(1)染色法、(2)顔料分散法、(3)印刷
法、(4)インクジェット法(5)電着法などが知られ
ている。 (1)染色法は、ガラス基板上に染色させるための水溶
性高分子を形成し、これをフォトリソグラフィの工程を
経て所望の形状にパターンニングした後、染色液に浸す
ことで着色されたパターンを得て、これを3回繰り返し
R.G.B.のカラーフィルター層を得る方法である。
得られたフィルターは透過率も高く色相も豊富で、技術
の完成度も高いため、現在カラー固体撮像素子(CC
D)に多用されていたが、染料を使用するため耐光性に
劣り、製造工程の数も多いことから、液晶表示素子(L
CD)用としては、近年、顔料分散法に取って代わられ
ている。 (2)顔料分散法は、近年最も主流のカラーフィルター
の製造方法である。まず、ガラス基板上に顔料を分散し
た樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィー工程を
経てパターニングする。これを3回繰り返しR.G.
B.のカラーフィルター層を得る。この製造法は、技術
の完成度は高いが工程数が多くコストが高いのが欠点で
ある。 (3)印刷法は熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷
を3回繰り返すことでR.G.B.を塗り分け、その後
で熱を加えて樹脂を硬化させることでカラーフィルター
層を得る。この方法は、R.G.B.層の形成に際して
は、フォトリソグラフィーが必要としないが、解像度や
膜厚の均一性の点に問題がある。 (4)インクジェット法は基体上に水溶性高分子のイン
ク受容層を形成し、この上に親水化・疎水化処理を施し
た後、親水化された部分にインクジェット法でインクを
吹きつけR.G.B.層を塗り分けカラーフィルター層
を得る方法である。この方法も、R.G.B.層の形成
に際しては、フォトリソグラフィーを必要としないが、
解像度の点で劣る。また、隣接するフィルター層に吹き
付け時にインクの小滴が飛散して混色する確率が高く位
置精度の点でも劣る。 (5)電着法は、水溶性高分子に顔料を分散させた電解
溶液中で、予めパターニングした透明電極上に70V程
度の高電圧を印加し、電着膜を形成することで電着塗装
を行い、これを3回繰り返しR.G.B.のカラーフィ
ルター層を得る。この方法は、予め、透明電極をフォト
リソグラフィーによりパターニングして、これを電着用
の電極として使用する必要があり、パターンの形状が限
定されるため、TFT液晶用には使えないという欠点が
ある。
2. Description of the Related Art At present, as a method for producing a color filter, (1) a dyeing method, (2) a pigment dispersion method, (3) a printing method, (4) an ink jet method, and (5) an electrodeposition method are known. I have. (1) The dyeing method is to form a water-soluble polymer to be dyed on a glass substrate, pattern this into a desired shape through a photolithography process, and then immerse the dye in a dye solution to form a colored pattern. And this was repeated three times. G. FIG. B. This is a method for obtaining a color filter layer.
The obtained filter has high transmittance, rich hue, and high technology perfection.
D) was frequently used. However, since a dye was used, the light resistance was poor and the number of manufacturing steps was large.
For CD), the pigment dispersion method has recently been replaced. (2) The pigment dispersion method is the most mainstream color filter manufacturing method in recent years. First, a resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a glass substrate, and this is patterned through a photolithography process. This was repeated three times. G. FIG.
B. To obtain a color filter layer. This manufacturing method is disadvantageous in that the technology is highly complete, but the number of steps is large and the cost is high. (3) In the printing method, a pigment is dispersed in a thermosetting resin, and printing is repeated three times. G. FIG. B. And then applying heat to cure the resin to obtain a color filter layer. This method is described in R. G. FIG. B. In forming the layer, photolithography is not required, but there is a problem in resolution and uniformity of film thickness. (4) In the ink-jet method, a water-soluble polymer ink-receiving layer is formed on a substrate, and a hydrophilic / hydrophobic treatment is performed on the ink-receiving layer. G. FIG. B. This is a method of obtaining a color filter layer by applying different layers. This method is also described in R. G. FIG. B. The formation of the layer does not require photolithography,
Poor in resolution. In addition, there is a high probability that small droplets of ink will scatter and mix colors when sprayed on the adjacent filter layer, and the position accuracy is also poor. (5) In the electrodeposition method, a high voltage of about 70 V is applied to a pre-patterned transparent electrode in an electrolytic solution in which a pigment is dispersed in a water-soluble polymer to form an electrodeposition film by electrodeposition coating. And this is repeated three times. G. FIG. B. To obtain a color filter layer. This method has a drawback in that it is necessary to pattern a transparent electrode in advance by photolithography and use this as an electrode for electrodeposition, and since the shape of the pattern is limited, it cannot be used for TFT liquid crystal.

【0003】本発明者らは、このような電着技術そのも
のを原理的なところから検討することにより、水溶性の
色素分子の中には、酸化状態、中性状態及び還元状態で
水への溶解度が大きく変化する分子があることに着目し
た。このような特性をもつ化合物の例を挙げれば、例え
ば、フルオレセイン系の色素であるローズベンガルやエ
オシンはpH4以上では還元状態をとり水に溶解する
が、pH4未満の領域では酸化されて中性状態となり析
出、沈殿する。また、一般にカルボキシル基をもった色
素材料は、構造変化を伴わなくても溶液の水素イオン濃
度(pH)によって溶解度が大きく変化することが知ら
れており、具体的には、耐水性改良インックジェット染
料は、pH6以上では水に溶けるがそれ以下では沈殿す
る。これらの色素を純水中に溶解し、溶液中に電極を浸
して電圧を印加すると、陽極側の電極上にこれらの色素
分子からなる電着膜が生成される。また、カルボキシル
基を持った高分子の一種である水溶性アクリル樹脂もp
Hが6以上では水に溶けるが、それ以下では沈殿する。
この高分子中に顔料を分散させて、溶液中に電極を浸し
電圧を印加すると、陽極側の電極上に顔料及び高分子が
析出して顔料と高分子が混合された電着膜が形成され
る。これらの電着膜は、逆電圧を印加するかpH10〜
12の水溶液に浸すことで、水溶液中に再溶出させるこ
とができる。また、キノンイミン染料の一つであるオキ
サジン系の塩基性染料Cathilon Pure B
lue 5GH(C.I.BasicBlue 3)や
チアジン系の塩基性染料メチレンブルー(C.I.Ba
sicBlue 9)はpHが10以下では酸化状態を
取り発色しているがそれ以上になると還元されて不溶化
し析出する。これらの色素を純水中に溶解し、溶液中に
電極を浸し電圧を印加すると、陰極側の電極上にこれら
の色素分子からなる電着膜が生成される。これらの色素
電着膜は、逆電圧を印加するかpH8以下の水溶液に浸
すことで、元に戻って水溶液中に再溶出する。
[0003] The present inventors have studied the electrodeposition technique itself from a fundamental point of view, and found that some of water-soluble dye molecules contain water in an oxidized state, a neutral state, and a reduced state. We focused on the fact that there are molecules whose solubility changes significantly. As an example of a compound having such properties, for example, rose bengal and eosin, which are fluorescein dyes, take a reduced state at pH 4 or higher and dissolve in water, but are oxidized to a neutral state at a pH lower than 4 And precipitates and precipitates. In addition, it is generally known that the solubility of a dye material having a carboxyl group greatly changes depending on the hydrogen ion concentration (pH) of a solution without causing a structural change. The dye is soluble in water above pH 6 but precipitates below it. When these dyes are dissolved in pure water and the electrodes are immersed in the solution and a voltage is applied, an electrodeposited film composed of these dye molecules is formed on the anode-side electrode. Also, a water-soluble acrylic resin, which is a kind of polymer having a carboxyl group, is p-type.
If H is 6 or more, it is soluble in water, but if it is less than H, it precipitates.
When the pigment is dispersed in the polymer, the electrode is immersed in the solution, and a voltage is applied, the pigment and the polymer are deposited on the electrode on the anode side to form an electrodeposition film in which the pigment and the polymer are mixed. You. These electrodeposited films are applied with a reverse voltage or pH
By immersing it in the aqueous solution of No. 12, it can be re-eluted into the aqueous solution. In addition, an oxazine-based basic dye Cathilon Pure B, which is one of quinone imine dyes, is used.
lu5GH (CI BasicBlue 3) and thiazine-based basic dye methylene blue (CIBa)
sicBlue 9) takes on an oxidized state at a pH of 10 or less and develops a color, but at a higher pH, it is reduced to insolubilize and precipitate. When these dyes are dissolved in pure water, and the electrodes are immersed in the solution and a voltage is applied, an electrodeposited film composed of these dye molecules is formed on the cathode-side electrode. By applying a reverse voltage or immersing the dye electrodeposition film in an aqueous solution having a pH of 8 or less, these dye electrodeposited films return to the original state and are eluted again in the aqueous solution.

【0004】従来の電着技術は、電着膜形成に必要とな
る電圧が約70Vと高く、このような高い電圧を印加す
ると、半導体と電解液とのショトキーバリアを壊してし
まい画像形成はできない。また、透明で実用的はカラー
フィルターの形成に使用可能な半導体は皆無であった。
このことから、先に述べた従来の電着塗装を利用したカ
ラーフィルターの製造方法においては、透明電極のパタ
ーンニングが必要とされ、それがカラーフィルターのパ
ターンの形状が限定される要因となっている。
In the conventional electrodeposition technique, the voltage required for forming an electrodeposition film is as high as about 70 V. When such a high voltage is applied, the Schottky barrier between the semiconductor and the electrolyte is broken, and image formation is not possible. Can not. In addition, there was no semiconductor that was transparent and practically usable for forming a color filter.
For this reason, in the above-described conventional method for manufacturing a color filter using electrodeposition coating, patterning of the transparent electrode is required, which is a factor that limits the shape of the pattern of the color filter. I have.

【0005】また、導電性高分子のドーピング・脱ドー
ピングに色素を用い、光で画像形成する方法も提案され
ているが、導電性高分子がなくても色素のみで電着膜を
形成することは可能である。ところが、色素自体で電着
膜を形成するのに必要な電圧は、導電性高分子がある場
合に比較して大きくなる。一方、光起電力は汎用のSi
においても約0.6V程度であり、画像形成するには光
起電力だけでは不十分である。従って、バイアス電圧を
印加してかさ上げするなどの方法が考えられるが、それ
でも一定の電圧(使用する半導体のバンドギャップに依
存した電圧)以上になると、光起電力の形成に必要な半
導体と溶液の間のショトキーバリアーが壊れてしまうと
いう問題があり、印加できるバイアス電圧には限界があ
る。このため、光起電力を用いた水溶液中での画像形成
は、1.0V以下で酸化還元するポリピロールなどの導
電性高分子の光重合反応を使うものなどに限られてい
た。また、この分野で公知の特開平5−119209号
公報(「カラーフィルター製造方法及びカラーフィルタ
ー製造用の電着基板」)や、特開平5−157905公
報(「カラーフィルター製造方法」)においては、電着
電圧は20Vから80Vと高くなっており、電着物質と
して高分子の酸化還元反応を利用している。このよう
に、一般的に電着用塗装として良く知られている高分子
は、電着に必要な電圧が10V以上である。従って、画
像形成には電子写真用のZnO2 などのフォトコンダク
ティブ特性を利用するなどしていたが取り扱いの容易な
水系液体で使用可能な実用的な材料は未だ見いだされて
いない。
A method of forming an image with light using a dye for doping and undoping of a conductive polymer has also been proposed. However, it is necessary to form an electrodeposition film using only a dye without a conductive polymer. Is possible. However, the voltage required to form an electrodeposited film with the dye itself is higher than when a conductive polymer is present. On the other hand, the photovoltaic power is
Is about 0.6 V, and photovoltaic power alone is not sufficient for image formation. Therefore, a method such as raising a bias by applying a bias voltage is conceivable. However, when the voltage exceeds a certain voltage (a voltage depending on the band gap of the semiconductor to be used), the semiconductor and the solution necessary for forming the photovoltaic power are increased. There is a problem that the Schottky barrier is broken during this period, and there is a limit to the bias voltage that can be applied. For this reason, image formation in an aqueous solution using photovoltaic power has been limited to those using a photopolymerization reaction of a conductive polymer such as polypyrrole that is redox-reduced at 1.0 V or less. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-119209 (“Color filter manufacturing method and electrodeposited substrate for manufacturing color filter”) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-157905 (“Color filter manufacturing method”), which are well known in this field, The electrodeposition voltage is increased from 20 V to 80 V, and utilizes a redox reaction of a polymer as an electrodeposition material. As described above, a polymer generally well known as an electrodeposition coating has a voltage required for electrodeposition of 10 V or more. Therefore, photoconductive properties such as ZnO 2 for electrophotography have been used for image formation, but no practical material that can be used in an aqueous liquid that is easy to handle has been found.

【0006】また、カラーフィルターはカラーフィルタ
ー層だけで使用することは殆どなく、各カラーフィルタ
ー画素間をブラックマトリックスで覆ったものを用いる
ことが一般的である。通常、ブラックマトリックスの形
成にはフォトリソグラフィーが使われており、コストア
ップの大きな要因の一つである。従って、R.G.B.
層とブラックマトリックスを含めて考えると、高解像度
で、制御性が高く、さらにフォトリソグラフィー工程を
必要とせず、工程数が少ない、カラーフィルターの製造
方法は見いだされていないのが現状である。例えば、液
晶カラーディスプレイ装置等において、カラーフィルタ
ーがコストの大きな部分を占めることは周知であるが、
これもカラーフィルターの製造において、歩留りが上が
らずコストが高いことが大きな要因である。
In addition, a color filter is rarely used only in a color filter layer, and a color filter in which each color filter pixel is covered with a black matrix is generally used. Normally, photolithography is used to form a black matrix, which is one of the major factors for cost increase. Therefore, R. G. FIG. B.
Considering the layers and the black matrix, at present, there is no color filter manufacturing method which has high resolution, high controllability, does not require a photolithography step, and has a small number of steps. For example, it is well known that color filters occupy a large part of the cost in liquid crystal color display devices and the like,
This is also a major factor in the production of color filters because the yield is not increased and the cost is high.

【0007】さらに、前記(1)〜(5)の各方法で製
造されたカラーフィルターのうち、フォトリソグラフィ
ー工程による(1)、(2)及び(5)の方法で得られ
たものはリソグラフィーによって基体や形成されたカラ
ーフィルター層の表面には凹凸が形成され、印刷の技術
を応用した(3)及び(4)の方法で得られたものはイ
ンク層の表面に不均一な部分があり、いずれも表面の平
滑性に問題があり、このため、上部に簡単な保護層を形
成しても、保護層の厚みではその凹凸を充分には緩和で
きず、平滑化処理を行わなければ、理想的な平滑性が達
成されないのが現状であった。
Further, among the color filters manufactured by the methods (1) to (5), those obtained by the methods (1), (2) and (5) by a photolithography step are formed by lithography. Irregularities are formed on the surface of the substrate and the formed color filter layer, and those obtained by the methods (3) and (4) using printing technology have uneven portions on the surface of the ink layer. In any case, there is a problem in the surface smoothness. For this reason, even if a simple protective layer is formed on the upper portion, the unevenness cannot be sufficiently reduced by the thickness of the protective layer. At present, it is not possible to achieve a typical smoothness.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フォ
トリソグラフィーを使用することなく、工程数も少な
く、しかも、高解像度で制御性も高いカラーフィルター
の製造方法を提供することである。また、微細で複雑な
画素配置であっても対応でき、ブラックマトリックスの
形成が容易で、大量生産可能な簡便なカラーフィルター
の製造方法及びそれに用いる製造装置を提供することで
ある。さらに、本発明の他の目的は、微細で複雑な画素
配置に対応でき、且つ、表面の平滑性に優れ、フィルタ
ー内に透明な半導体膜を有する応用性の高いカラーフィ
ルターを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a color filter having high resolution and high controllability, without using photolithography, with a small number of steps. Another object of the present invention is to provide a simple color filter manufacturing method and a manufacturing apparatus used therefor that can cope with a fine and complicated pixel arrangement, easily form a black matrix, and can be mass-produced. Still another object of the present invention is to provide a highly applicable color filter which can cope with a fine and complicated pixel arrangement, has excellent surface smoothness, and has a transparent semiconductor film in the filter. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明者らは電着技術そのものを原理的なところ
から改めて見直した。そして、前述した水への溶解度が
大きく変化する分子について、その物性などを詳しく検
討した。この分子の溶解度変化による溶解或いは析出、
沈殿の相変化は、分子を電気化学的に直接酸化還元する
か、または分子が溶けている水溶液のpHを変化させる
ことで行える。これら電気化学的に相変化する材料を以
下、適宜、電着材料と称する。本発明のカラーフィルタ
ーの製造方法は、透明基板上に透明導電膜を形成し、そ
の上部に有機半導体膜又は無機半導体膜を形成した基板
を準備し、液体を保持しうる容器内に色材とpHの変化
により化学的に溶解或いは析出・沈降する電着材料を含
有する水系液体を準備し、電流または電界を供与できる
手段を透明導電膜に接続した該基板を半導体薄膜が該水
系液体に浸漬されるよう固定するとともに、電極対の他
方である対向電極を合わせ持つ装置を該容器内に配置
し、該基板を透明基板上に光照射を行い、光照射による
起電力が発生した部分に選択的電着材料を含む電着膜を
析出させて単色のカラーフィルターを形成すること、を
特徴とする。
In order to achieve the above object, the present inventors have reviewed the electrodeposition technique itself from a fundamental point of view. The physical properties and the like of the above-mentioned molecules whose solubility in water greatly changed were examined in detail. Dissolution or precipitation due to changes in the solubility of this molecule,
The phase change of the precipitate can be achieved by directly redoxing the molecule electrochemically or by changing the pH of the aqueous solution in which the molecule is dissolved. These electrochemically phase-change materials are hereinafter appropriately referred to as electrodeposition materials. The method for manufacturing a color filter of the present invention forms a transparent conductive film on a transparent substrate, prepares a substrate on which an organic semiconductor film or an inorganic semiconductor film is formed, and a color material in a container capable of holding a liquid. An aqueous liquid containing an electrodeposition material that is chemically dissolved or precipitated / precipitated due to a change in pH is prepared, and the substrate having a means for supplying an electric current or an electric field connected to the transparent conductive film is immersed in the semiconductor thin film in the aqueous liquid. A device having a counter electrode, which is the other of the pair of electrodes, is placed in the container, and the substrate is irradiated with light on a transparent substrate. A monochromatic color filter by depositing an electrodeposited film containing an electrodeposited material.

【0010】この方法によれば、電着材料を水系の液体
中に溶解、分散し、水系液体中に電極を浸して電圧を印
加すると、陽極側の電極上にこれらの電着材料からなる
電着膜が生成される。電着材料が無色あるいは淡色高分
子材料である場合には、この高分子中に顔料等の色材を
分散させて、溶液中に電極を浸し電圧を印加すると、陽
極側の電極上に色材を含んだ状態で高分子が析出して顔
料と高分子が混合された有色の電着膜が形成される。ま
た、電着材料自体が有色物質である場合には、そのまま
着色電着膜が形成されるが、その場合は特に色材を添加
する必要はなく、本発明において、「色材とpHの変化
により化学的に溶解或いは析出・沈降する電着材料」と
は、それ自体が色材となる染料からなる電着材料をも包
含するものとする。これらの電着膜は、逆電圧を印加す
るか、溶解度の高いpH(アニオン性電着材料ではpH
10〜13、カチオン性電着材料ではpH1〜4)の水
溶液に浸すことで、水溶液中に再溶出させることができ
る。なお、本発明において、「水系液体」とは電着材料
(染料、顔料、高分子化合物等)の全てもしくは一部が
水系媒体に溶解もしくは分散した水溶液もしくは水系分
散液を総称するものである。
According to this method, the electrodeposited material is dissolved and dispersed in an aqueous liquid, and the electrode is immersed in the aqueous liquid to apply a voltage. A film is formed. When the electrodeposition material is a colorless or light-colored polymer material, a coloring material such as a pigment is dispersed in the polymer, and the electrode is immersed in a solution and a voltage is applied. The polymer is precipitated in a state where the pigment is contained, and a colored electrodeposition film in which the pigment and the polymer are mixed is formed. When the electrodeposition material itself is a colored substance, a colored electrodeposition film is formed as it is. In this case, it is not necessary to add a coloring material. The term “electrodeposited material that is chemically dissolved or precipitated / precipitated by the method” also includes an electrodeposited material composed of a dye which itself becomes a coloring material. These electrodeposited films may be applied with a reverse voltage or at a pH of high solubility (for anionic electrodeposited materials,
By immersion in an aqueous solution having a pH of 10 to 13 or a pH of 1 to 4 for a cationic electrodeposition material, it can be re-eluted into the aqueous solution. In the present invention, "aqueous liquid" is a general term for an aqueous solution or an aqueous dispersion in which all or a part of an electrodeposition material (dye, pigment, polymer compound, etc.) is dissolved or dispersed in an aqueous medium.

【0011】前記電着膜形成には、ある一定以上の閾値
電圧が必要であり、電流が流れれば必ず電着膜が形成さ
れるわけではない。従って、バイアス電圧を印加してお
けば、外部から入力される電圧レベルは小さくても画像
を形成することがである。そこで、電着される基板に透
明な半導体層を形成し、この入力信号に光を使用すれば
所望する位置に任意の電着膜を形成することができる。
以下、このようにして形成した電着膜を光電着膜と呼
ぶ。ここで、半導体層への光照射による起電力と、透明
電極に印加するバイアス電圧の総和により電着材料が電
着膜を形成すればよいのであるが、バイアス電圧の印加
は光起電力に応じて任意に調整すればよく、例えば、半
導体の光起電力が電着膜を形成するに十分であれば透明
電極に印加するバイアス電圧は省略することもできる。
The formation of the electrodeposited film requires a certain threshold voltage or more, and if a current flows, the electrodeposited film is not necessarily formed. Therefore, if a bias voltage is applied, an image can be formed even if the voltage level inputted from the outside is small. Therefore, if a transparent semiconductor layer is formed on the substrate to be electrodeposited and light is used for the input signal, an arbitrary electrodeposition film can be formed at a desired position.
Hereinafter, the electrodeposited film thus formed is referred to as a photoelectrically deposited film. Here, the electrodeposition material may form an electrodeposition film by the sum of the electromotive force caused by light irradiation on the semiconductor layer and the bias voltage applied to the transparent electrode, and the application of the bias voltage depends on the photoelectromotive force. The bias voltage applied to the transparent electrode can be omitted if the photovoltaic power of the semiconductor is sufficient to form an electrodeposition film.

【0012】本発明者らがここで提案する光電着膜を利
用したカラーフィルター製造技術は、上記知見に基づく
ものであり、その画像形成方法の概要は有機あるいは無
機の透明な半導体を基板として利用し、光を照射するこ
とで水溶液中の色材を含む(或いは兼ねる)電着材料を
半導体基板上に色素電着膜の形で析出させることで画像
を形成するため、従来電着法によるカラーフィルターの
形成法で必要であった予めパーターニングされた透明導
電膜が不要であり、フォトリソグラフィの工程なしに任
意の画像パターンを形成できる。
The color filter manufacturing technique using the photo-deposited film proposed by the present inventors is based on the above findings, and the outline of the image forming method is based on the use of an organic or inorganic transparent semiconductor as a substrate. By irradiating light, an electrodeposition material containing (or serving as) a coloring material in an aqueous solution is deposited on a semiconductor substrate in the form of a dye electrodeposition film to form an image. A transparent conductive film that has been patterned in advance, which is necessary in the method of forming a filter, is not required, and an arbitrary image pattern can be formed without a photolithography step.

【0013】本発明に係る多色のカラーフィルター層
は、透明電極上に透明な半導体薄膜を形成し、カラーフ
ィルター形成材料を含む電着溶液中で、透明電極にバイ
アス電圧を加えておき、さらに光を照射して光起電力を
発生させることによって、基板近傍のpHを変化させ
て、高分子または色素分子のpHによる溶解度の違いを
利用した電着膜を光照射部に選択的に薄膜を形成し、こ
の工程を複数回繰り返すことにより形成できる。例え
ば、色材を赤色(R)、緑色(G)、青色(B)として
3回繰り返すことでフルカラーのカラーフィルターが達
成される。
In the multicolor filter layer according to the present invention, a transparent semiconductor thin film is formed on a transparent electrode, and a bias voltage is applied to the transparent electrode in an electrodeposition solution containing a color filter forming material. By irradiating light to generate a photoelectromotive force, the pH in the vicinity of the substrate is changed, and an electrodeposited film utilizing the difference in solubility of the polymer or dye molecule due to the pH is selectively formed on the light-irradiated portion. It can be formed by forming and repeating this step a plurality of times. For example, by repeating the color material three times with red (R), green (G), and blue (B), a full-color color filter is achieved.

【0014】本発明のカラーフィルターの製造方法によ
れば、透明な半導体薄膜と電着溶液とのショトキー接
合、あるいは透明な半導体薄膜自身の、pn接合あるい
はpin接合を利用することで高解像度の光電着膜を形
成しうる。
According to the method of manufacturing a color filter of the present invention, a high-resolution photoelectric film is obtained by utilizing a Schottky junction between a transparent semiconductor thin film and an electrodeposition solution or a pn junction or a pin junction of the transparent semiconductor thin film itself. A deposition film can be formed.

【0015】さらに、本発明のカラーフィルターの製造
方法を応用すれば、カラーフィルター層を形成した後、
ブラックマトリックス形成材料を含む電着液中で、電圧
を印加することによって(この時、光はあっても無くて
もよい)、すでに形成されたカラーフィルター層の電気
抵抗が高いために、印加電圧の調整により、カラーフィ
ルター層の未形成部分のみに選択的に電着材料を含むブ
ラックマトリックスが形成されることになり、ブラック
マトリックスが簡便に形成できる。なお、ブラックマト
リックスは電着により形成する方法に限るわけではな
く、紫外線硬化樹脂を使って形成することもできる。
Further, if the method for manufacturing a color filter of the present invention is applied, after forming a color filter layer,
By applying a voltage in the electrodeposition solution containing the black matrix forming material (with or without light at this time), the electric resistance of the already formed color filter layer is high. By the adjustment, the black matrix containing the electrodeposition material is selectively formed only on the portion where the color filter layer is not formed, and the black matrix can be easily formed. The black matrix is not limited to the method of forming by electrodeposition, but may be formed by using an ultraviolet curable resin.

【0016】また、本発明のカラーフィルターは、透明
基板上に透明導電性層、透明な有機半導体層又は無機半
導体層、着色成分及びpHの変化により化学的に溶解或
いは析出・沈降する高分子を含有する電着材料により形
成された有色電着膜層を順次、積層してなることを特徴
とする。この有色電着膜層を色調を変えて複数設けるこ
とにより多色カラーフィルターとしてもよく、カラーフ
ィルター層に加えて、ブラックマトリックスを備えてい
てもよい。このカラーフィルターは、電着材料により、
好ましくは光起電力を利用して設けられるため、得られ
るカラーフィルターの表面は極めて平滑であり、優れた
表面特性を有する。さらに、基体に半導体層を有してい
うることもあり、このカラーフィルターの表面上に直接
電子デバイスを形成しうるなど、応用範囲がひろいとい
う利点を有する。
The color filter of the present invention comprises a transparent conductive layer, a transparent organic semiconductor layer or an inorganic semiconductor layer, a coloring component and a polymer which is chemically dissolved or precipitated / sedimented by a change in pH on a transparent substrate. It is characterized in that a colored electrodeposition film layer formed by the contained electrodeposition material is sequentially laminated. By providing a plurality of colored electrodeposition film layers with different colors, a multicolor color filter may be provided, and a black matrix may be provided in addition to the color filter layer. This color filter is made of
Since the color filter is preferably provided by using photovoltaic power, the surface of the obtained color filter is extremely smooth and has excellent surface characteristics. Further, the substrate may have a semiconductor layer, and an electronic device can be formed directly on the surface of the color filter.

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0017】以下、本発明をさらに詳細に説明する。ま
ず、アルカリ性あるいは酸性等のpHの変化や電気化学
的な変化により溶解度が変化し、溶解、或いは析出、沈
殿する分子(電着材料)が必要である。電着材料は色素
自身であるか、あるいは透明な高分子がアルカリ性ある
いは酸性で析出する性質を持ち、色材をこの高分子とと
もに分散させて使用してもよい。色材を高分子に分散さ
せて使用する場合には、染料だけではなく、顔料も使用
できる。高い耐光性が要求される部位に用いるカラーフ
ィルターの場合には、水性高分子に顔料を分散させたも
のを利用するほうが望ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, a molecule (electrodeposition material) that changes its solubility due to a change in pH such as alkalinity or acidity or an electrochemical change, and dissolves, or precipitates or precipitates, is required. The electrodeposition material is a dye itself, or has a property that a transparent polymer precipitates in an alkaline or acidic state, and a coloring material may be used by dispersing it with the polymer. When a colorant is dispersed in a polymer and used, not only a dye but also a pigment can be used. In the case of a color filter used for a part where high light resistance is required, it is desirable to use a color filter in which a pigment is dispersed in an aqueous polymer.

【0018】このような電気化学的な条件の変化により
溶解或いは析出、沈殿の相変化を起こす特性をもつ化合
物としては、例えば、色素材料としては、pH4以上で
は還元状態をとり水に溶解するが、pH4未満の領域で
は酸化されて中性状態となり析出、沈殿するフルオレセ
イン系の色素であるローズベンガルやエオシン、また、
構造変化を伴わなくても溶液の水素イオン濃度(pH)
によって溶解度が大きく変化するカルボキシル基をもっ
た色素材料(具体的には、耐水性改良インックジェット
染料が挙げられ、これはpH6以上では水に溶けるがそ
れ以下では沈殿する)等が挙げられる。また、高分子材
料としては、pHが6以上では水に溶けるが、それ以下
では沈殿するカルボキシル基を持った高分子の一種であ
る特定の水溶性アクリル樹脂等が挙げられる。また、そ
のほかにも、キノンイミン染料の一つであるオキサジン
系の塩基性染料Cathilon Pure Blue
5GH(C.I.Basic Blue 3)やチアジ
ン系の塩基性染料メチレンブルー(C.I.Basic
Blue 9)はpHが10以下では酸化状態を取り
発色しているがそれ以上になると還元されて不溶化し析
出する。これらの色素を純水中に溶解し、溶液中に電極
を浸し電圧を印加すると、陰極側の電極上にこれらの色
素分子からなる電着膜が生成される。これらの色素電着
膜は、逆電圧を印加するかpH8以下の水溶液に浸すこ
とで、元に戻って水溶液中に再溶出する。
As a compound having a property of causing a phase change of dissolution, precipitation, or precipitation due to such a change in electrochemical conditions, for example, as a dye material, it takes a reduced state at pH 4 or more and dissolves in water. In the region below pH 4, fluorescein dyes such as rose bengal and eosin, which are oxidized to a neutral state to precipitate and precipitate,
Hydrogen ion concentration (pH) of solution without structural change
And a dye material having a carboxyl group whose solubility changes greatly (specifically, an ink jet dye having improved water resistance, which dissolves in water at a pH of 6 or more but precipitates at a pH below 6). Examples of the polymer material include a specific water-soluble acrylic resin which is a kind of a polymer having a carboxyl group which dissolves in water at a pH of 6 or more but precipitates at a pH below 6. In addition, an oxazine-based basic dye Cathilon Pure Blue, which is one of quinone imine dyes, is also used.
5GH (CI Basic Blue 3) and thiazine-based basic dye methylene blue (CI Basic)
Blue 9) takes on an oxidized state and develops color when the pH is 10 or less, but is reduced and insolubilized and precipitated when the pH is 10 or more. When these dyes are dissolved in pure water, and the electrodes are immersed in the solution and a voltage is applied, an electrodeposited film composed of these dye molecules is formed on the cathode-side electrode. By applying a reverse voltage or immersing the dye electrodeposition film in an aqueous solution having a pH of 8 or less, these dye electrodeposited films return to the original state and are eluted again in the aqueous solution.

【0019】これら電気化学的に相変化する材料を以
下、適宜、電着材料と称する。電着材料を純水中に溶解
し、溶液中に電極を浸して電圧を印加すると、陽極側の
電極上にこれらの電着材料からなる電着膜が生成され
る。電着材料が有色物質である場合には、そのまま着色
電着膜が形成され、無色あるいは淡色高分子材料である
場合には、この高分子中に顔料を分散させて、溶液中に
電極を浸し電圧を印加すると、陽極側の電極上に顔料及
び高分子が析出して顔料と高分子が混合された電着膜が
形成される。これらの電着膜は、逆電圧を印加するか、
溶解度の高いpH(アニオン性電着材料ではpH10〜
13、カチオン性電着材料ではpH1〜4)の水溶液に
浸すことで、水溶液中に再溶出させることができる。前
記電着膜形成には、ある一定以上の閾値電圧が必要であ
り、電流が流れれば必ず電着膜が形成されるわけではな
い。従って、バイアス電圧を印加しておけば、外部から
入力される電圧レベルは小さくても画像を形成すること
がである。そこで、電着される基板に半導体を用いて、
この入力信号に光を使用すれば所望する位置に任意の電
着膜を形成することができる。以下、このようにして形
成した電着膜を光電着膜と呼ぶ。
These electrochemically phase-change materials are hereinafter referred to as electrodeposition materials as appropriate. When the electrodeposited material is dissolved in pure water, the electrode is immersed in the solution, and a voltage is applied, an electrodeposited film made of these electrodeposited materials is formed on the electrode on the anode side. When the electrodeposition material is a colored substance, a colored electrodeposition film is formed as it is. When the electrodeposition material is a colorless or light-colored polymer material, a pigment is dispersed in the polymer, and the electrode is immersed in a solution. When a voltage is applied, the pigment and the polymer precipitate on the electrode on the anode side, and an electrodeposition film in which the pigment and the polymer are mixed is formed. These electrodeposition films apply a reverse voltage or
Highly soluble pH (pH 10 to 10 for anionic electrodeposited materials)
13. The cationic electrodeposition material can be re-eluted into the aqueous solution by immersing it in an aqueous solution having a pH of 1 to 4). The formation of the electrodeposited film requires a certain threshold voltage or more, and if a current flows, the electrodeposited film is not necessarily formed. Therefore, if a bias voltage is applied, an image can be formed even if the voltage level inputted from the outside is small. Therefore, using a semiconductor for the substrate to be electrodeposited,
If light is used for this input signal, an arbitrary electrodeposition film can be formed at a desired position. Hereinafter, the electrodeposited film thus formed is referred to as a photoelectrically deposited film.

【0020】このような光電着膜を形成しうる化合物の
一例として、酸性染料で色素自身が電着形成能力があ
る、ゼネカ社製のPro Jet Farst Yel
low2を例にとって説明する。この染料は、純水(p
H6〜8)に容易に溶解し、アニオンとして水溶液中に
存在しているがpHが6以下になると不溶化して析出す
る性質を持つ。このPro Jet farst Ye
llow2の水溶液中に白金電極を浸し通電すると、陽
極付近では水溶液中のOH- イオンが消費されてO2
なり、水素イオンが増えてpHが低下する。これは、陽
極付近でホール(p)とOH- イオンとが結び付く次の
ような反応が起こるためである。 2OH- +2p+ → 1/2(O2 )+H2 O この反応が起こるには、一定の電圧が必要であり、反応
の進行に伴って水溶液中の水素イオン濃度が増えてpH
が低下するのである。従って、ある一定以上の電圧を印
加すると、電極の陽極側ではPro Jet fars
t Yellow2の溶解度が低下して不溶化し薄膜が
形成されるのである。
As an example of a compound capable of forming such a photo-deposited film, Pro Jet Fast Yel manufactured by Zeneca Co., Ltd., which is an acid dye and has a capability of forming an electrodeposition itself.
A description will be given taking low2 as an example. This dye is pure water (p
H6 to 8), easily dissolved and present as an anion in an aqueous solution, but having a property of being insolubilized and precipitated when the pH is 6 or less. This Pro Jet fast Ye
When immersed energized platinum electrode in an aqueous solution of llow2, OH in the aqueous solution near the anode - ions are consumed becomes O 2, pH is lowered by increasing the hydrogen ions. This is because the following reaction occurs in which the hole (p) and the OH - ion are connected near the anode. 2OH + 2p + → 1/2 (O 2 ) + H 2 O A constant voltage is required for this reaction to take place.
Is reduced. Therefore, when a voltage exceeding a certain level is applied, Pro Jet fars occurs on the anode side of the electrode.
That is, the solubility of t Yellow2 is reduced to make it insoluble and a thin film is formed.

【0021】本発明はこの一定の閾値電圧を得るのに半
導体に光を照射して生じる光起電力を利用するものであ
る。このような、光起電力を利用する試みは今までいろ
いろな検討がなされてきた。たとえば、A.Fujis
hima, K.HondaNature Vol.2
38,p37,(1972)ではn型半導体のTiO2
に光を照射して水の電気分解を行った。また、フォトエ
レクトロクロミズムの研究に関連して、Si基板上に光
を照射してピロールを電気化学重合し、ドーピング・脱
ドーピングで画像形成を行った例がH. Yoneya
maらによりJ. Electrochem.So
c.,p2414,(1985)に報告されている。ま
た、本発明者らも、導電性高分子のドーピング・脱ドー
ピングに色素を用い、光で画像形成する方法を特許とし
て先に出願した。一方、導電性高分子を用いることなく
色素のみで電着膜を形成することも可能であるが、電着
膜形成に必要な電圧は、導電性高分子を用いる場合に比
較して大きくなる。一方、光起電力はSiでたかだか
0.6Vであり、画像形成するには光起電力だけでは不
十分である。従って、バイアス電圧を印加してかさ上げ
するなどの方法が考えられるが、それでも一定の電圧
(使用する半導体のバンドギャップに依存した電圧)以
上になると、光起電力の形成に必要な半導体と溶液の間
のショトキーバリアーが壊れてしまうという問題があ
り、印加できるバイアス電圧には限界がある。このた
め、光起電力を用いて物質の酸化還元を利用する水溶液
中での画像形成は、1.0V以下で酸化還元するポリピ
ロールなどの導電性高分子の光重合反応を使うものなど
に限られていた。ところが、本発明者らは上記の分子の
pHによる溶解度の違いを画像形成に利用するため、低
い電圧で有色高分子層の形成が可能であり、種々の半導
体を用いた光起電力による電着膜により着色画像形成が
できる、即ち、カラーフィルターの着色膜の形成が可能
となるのである。
The present invention utilizes the photovoltaic power generated by irradiating a semiconductor with light to obtain the constant threshold voltage. Various attempts have been made so far to utilize photovoltaic power. For example, A. Fujis
Hima, K .; Honda Nature Vol. 2
38, p37, (1972), an n-type semiconductor TiO 2
Was irradiated with light to electrolyze water. Further, in connection with the study of photoelectrochromism, an example in which an image is formed by doping / undoping by irradiating light onto a Si substrate to electrochemically polymerize pyrrole, is described in H.-J. Yoneya
Ma et al. Electrochem. So
c. , P2414, (1985). The present inventors have also previously filed a patent application for a method of forming an image with light using a dye for doping and undoping of a conductive polymer. On the other hand, it is possible to form an electrodeposited film only with a dye without using a conductive polymer, but the voltage required for forming the electrodeposited film is higher than when a conductive polymer is used. On the other hand, the photovoltaic power is at most 0.6 V in Si, and photovoltaic power alone is not sufficient for image formation. Therefore, a method such as raising a bias by applying a bias voltage is conceivable. However, when the voltage exceeds a certain voltage (a voltage depending on the band gap of the semiconductor to be used), the semiconductor and the solution necessary for forming the photovoltaic power are increased. There is a problem that the Schottky barrier is broken during this period, and there is a limit to the bias voltage that can be applied. For this reason, image formation in an aqueous solution utilizing the redox of a substance using photovoltaic power is limited to those using a photopolymerization reaction of a conductive polymer such as polypyrrole which is redox-reduced at 1.0 V or less. I was However, the present inventors utilize the difference in solubility of the above molecules depending on the pH for image formation, so that a colored polymer layer can be formed at a low voltage, and electrodeposition by photovoltaic using various semiconductors is possible. A colored image can be formed by the film, that is, a colored film of a color filter can be formed.

【0022】透明な高分子の電着材料としては、分子内
に疎水基と親水基を併せ持ち、該高分子を構成するモノ
マ−単位の疎水基数が親水基と疎水基の総数の割合の4
0%から80%の範囲であり、親水基部分の50%以上
がpHの変化により親水基から疎水基に可逆的に変化で
きる特性を有し、且つ、酸価が30〜600である共重
合体を用いることが、析出性および形成された電着膜の
保持性の観点から好ましく、これに微粒子色材を併用す
ることにより、耐光性に優れた着色層を形成することが
できる。また、電着材料として、先に述べたように、分
子内にpHを変化させることにより析出・沈降する単位
と、色材単位とを併せ持つ化合物を用いることもでき
る。
The transparent polymer electrodeposition material has both hydrophobic and hydrophilic groups in the molecule, and the number of the monomer groups constituting the polymer is 4 times the ratio of the total number of the hydrophilic groups to the hydrophobic groups.
It is in the range of 0% to 80%, and 50% or more of the hydrophilic group portion has the property of being able to reversibly change from a hydrophilic group to a hydrophobic group by a change in pH, and has an acid value of 30 to 600. It is preferable to use the coalescing from the viewpoint of the deposition property and the retention of the formed electrodeposited film, and by using a fine particle coloring material in combination, a colored layer having excellent light resistance can be formed. Further, as described above, a compound having both a unit that precipitates and precipitates by changing the pH in the molecule and a coloring material unit can be used as the electrodeposition material.

【0023】次に、本発明のカラーフィルターの基体に
ついて述べる。本発明においては、カラーフィルターの
形成に光起電力を用いることから、基体は透明であるこ
とを要する。従って、基体は半導体の基体としても好適
に使用しうるガラス基体が好ましい。ガラス基体上にま
ず、透明な導電層を形成するが、この導電層は公知のも
のを任意に使用することができ、例えば、汎用のITO
膜を形成すればよい。
Next, the base of the color filter of the present invention will be described. In the present invention, since a photovoltaic force is used for forming a color filter, the substrate needs to be transparent. Therefore, the substrate is preferably a glass substrate which can be suitably used also as a semiconductor substrate. First, a transparent conductive layer is formed on a glass substrate. As the conductive layer, a known conductive layer can be used arbitrarily.
What is necessary is just to form a film.

【0024】この透明な導電層上に透明な有機もしくは
無機の半導体層を形成する。この半導体層としては、と
くに、酸化チタンが好適である。この酸化チタンは吸収
が400nm以下にしかなく透明であり、カラーフィル
ター作製用の基板としてそのまま使用することが可能で
ある。また、近年、酸化チタンはゾル・ゲル法、スッパ
タリング法、電子ビーム蒸着法などいろいろな手法でn
型半導体として特性の良いものが得られている。ここで
好適な透明半導体であるTiO2 について述べる。Ti
2 は透明な酸化物半導体で紫外線を照射すると光起電
力が発生する。従って、基板の裏から紫外線を当てれば
透明な基板上に光電着膜を形成することができる。Ti
2 の製膜方法についてはいくつかの方法が知られてい
る。例えば、熱酸化膜法、スパッタリング法、エレクト
ロンビーム法(EB法)、ゾル・ゲル法などが有名であ
る。われわれは、EB法とゾル・ゲル法でTiO2 の製
膜を行った。ところが、通常の製膜法では効率が悪く電
着に必要な光電流が流れない。そこで、光電流の変換効
率を高めるために還元処理を行った。還元処理は、通常
は水素ガス中で550度程度で加熱するのが普通であ
る。例えば、Y.HamasakiらはJ.Elect
rochem. Soc. Vol.141, No
3.p660,1994では水素ガス中で約550度で
1時間程度で加熱している。ところが、我々は約360
度で10分間という低温かつ短時間の処理で十分な効果
を得た。これは、3%の水素混合窒素ガスを用いて1分
間に1リットルの流量を流しながら加熱することで達成
できたのである。
A transparent organic or inorganic semiconductor layer is formed on the transparent conductive layer. As the semiconductor layer, titanium oxide is particularly preferable. This titanium oxide is transparent, having an absorption of only 400 nm or less, and can be used as it is as a substrate for producing a color filter. In recent years, titanium oxide has been produced by various methods such as a sol-gel method, a sputtering method, and an electron beam evaporation method.
A semiconductor having good characteristics is obtained as a type semiconductor. Here, TiO 2 which is a suitable transparent semiconductor will be described. Ti
O 2 is a transparent oxide semiconductor and generates photovoltaic energy when irradiated with ultraviolet light. Therefore, a photo-deposition film can be formed on a transparent substrate by applying ultraviolet rays from the back of the substrate. Ti
Several methods are known for the film formation of O 2 . For example, a thermal oxide film method, a sputtering method, an electron beam method (EB method), a sol-gel method and the like are well known. We formed TiO 2 films by the EB method and the sol-gel method. However, the efficiency of the ordinary film forming method is poor, and the photocurrent necessary for electrodeposition does not flow. Therefore, a reduction treatment was performed to increase the conversion efficiency of the photocurrent. The reduction treatment is generally performed by heating at about 550 degrees in hydrogen gas. For example, Y. Hamaki et al. Elect
rochem. Soc. Vol. 141, No
3. In p660 and 1994, heating is performed in hydrogen gas at about 550 degrees for about one hour. However, we have about 360
A sufficient effect was obtained by a low-temperature and short-time treatment of 10 minutes at a temperature. This was achieved by heating with a flow rate of 1 liter per minute using 3% hydrogen mixed nitrogen gas.

【0025】また、本発明のカラーフィルター用基体に
適用しうる半導体膜としては、基本的には光照射により
起電力を発生する透明薄膜基板であれば全て使用でき
る。具体的には、透明な半導体として有機半導体として
は、ポリビニルカルバゾール、ポリアセチレン等が、無
機半導体としてはGa−N、ダイヤモンド、C−BN、
SiC、ZnSe、TiO2 、ZnOなどが挙げられ
る。半導体には、n型半導体とp型半導体があるが、本
発明ではいずれの半導体も使用可能である。さらに、p
n接合やpin接合を利用した積層構造にすれば、光電
流が良く流れ確実に起電力が得られてコントラストが良
くなりより望ましくなる。
As the semiconductor film applicable to the color filter substrate of the present invention, basically, any transparent thin film substrate that generates an electromotive force by light irradiation can be used. Specifically, as a transparent semiconductor, an organic semiconductor is polyvinylcarbazole, polyacetylene, or the like. As an inorganic semiconductor, Ga-N, diamond, C-BN,
SiC, ZnSe, TiO 2 , ZnO and the like can be mentioned. The semiconductor includes an n-type semiconductor and a p-type semiconductor, and any semiconductor can be used in the present invention. Furthermore, p
When a stacked structure using an n-junction or a pin junction is used, a photocurrent flows well, an electromotive force can be reliably obtained, and the contrast is improved, which is more desirable.

【0026】次に、半導体と電着膜形成能力のある材料
との組合せであるが、これは使用する半導体の極性によ
って決まる。光起電力の形成には太陽電池として良く知
られているように、半導体と接触した界面に生じたショ
トキーバリアやpnあるいはpin接合を利用する。一
例として、図1の模式図によりn型半導体を例にとって
説明する。図1(A)の模式図はショトキー接合の場合
を示し、(B)の模式図はPIN接合の場合を示す。n
型半導体と溶液との間にショトキーバリアーがある時
に、半導体側を負にした場合には電流が流れる順方向で
あるが、逆に半導体側を正にした時には電流が流れな
い。ところが、半導体側を正にして電流が流れない状態
でも、光を照射するとエレクトロン・ホールペアが発生
し、ホールが溶液側に移動して電流が流れる。この場
合、半導体電極を正にするのであるから電着される材料
は負イオンでなければならない。従って、n型半導体と
アニオン性分子の組合せとなり、逆にp型半導体ではカ
チオンが電着されることになる。
Next, a combination of a semiconductor and a material capable of forming an electrodeposition film is determined by the polarity of the semiconductor used. A photovoltaic voltage is formed by using a Schottky barrier or a pn or pin junction generated at an interface in contact with a semiconductor, as is well known as a solar cell. As an example, an n-type semiconductor will be described with reference to the schematic diagram of FIG. The schematic diagram of FIG. 1A shows the case of the Schottky junction, and the schematic diagram of FIG. 1B shows the case of the PIN junction. n
When there is a Schottky barrier between the mold semiconductor and the solution, the current flows in the forward direction when the semiconductor side is negative, but does not flow when the semiconductor side is positive. However, even in a state where the semiconductor side is positive and no current flows, when light is irradiated, electron-hole pairs are generated, and the holes move to the solution side and the current flows. In this case, since the semiconductor electrode is made positive, the material to be electrodeposited must be negative ions. Accordingly, a combination of an n-type semiconductor and an anionic molecule is formed, and conversely, a cation is electrodeposited in a p-type semiconductor.

【0027】一般に、半導体の光起電力は比較的大きな
Siでもせいぜい0.6Vしか得られない。ところが、
0.6Vで電着が可能な材料は限られている。そこで、
足りない電圧はバイアス電圧を印加して補う必要があ
る。印加できるバイアス電圧の上限は、ショトキーバリ
アーが維持される限界までである。ショトキーバリアー
が壊れると、光が当たってない領域も電流が流れて、半
導体基板の全領域に電着膜が形成され画像形成ができな
くなる。例えば、2.0Vで電着される材料であれば
1.5Vのバイアス電圧を印加して光を照射すると、半
導体の光起電力0.6Vを足して2.1Vとなり電着に
必要な閾値電圧を越えて、光が照射された領域のみ光電
着膜が形成される。
In general, the photovoltaic power of a semiconductor is only 0.6 V at most even with relatively large Si. However,
Materials that can be electrodeposited at 0.6 V are limited. Therefore,
The missing voltage must be compensated by applying a bias voltage. The upper limit of the bias voltage that can be applied is up to the limit at which the Schottky barrier is maintained. When the Schottky barrier is broken, a current also flows in a region not exposed to light, and an electrodeposition film is formed on the entire region of the semiconductor substrate, so that an image cannot be formed. For example, if the material is electrodeposited at 2.0 V, when a bias voltage of 1.5 V is applied and light is applied, the photovoltaic power of the semiconductor is added to 0.6 V to 2.1 V, which is a threshold necessary for electrodeposition. The photoelectric deposition film is formed only in the region where the voltage is exceeded and the light is irradiated.

【0028】この電着膜を形成しうる物質(電着材料)
を選択する目安として電着材料のpHの変化に伴う溶解
特性を図2のグラフに示す。図2は、各種の材料の溶解
特性と溶液のpHとの関係を示すグラフである。材料の
中にはグラフA(実線で示す)のように、あるpH値を
境に急激に析出がおこるもの、グラフB(破線で示す)
の材料のようにpH値に係わらず溶解性が良好なもの、
グラフC(一点破線で示す)の材料のようにpH値に係
わらず不溶なものがあり、これらの特性は材料と用いる
溶媒(分散媒)との関係でも変化する。本発明において
はグラフAに示すような、あるpH値を境に急激に析出
がおこるものが好ましく、また、このグラフAが所謂ヒ
ステリシス曲線を示すように、pH値の変化に対して、
再溶解が急激に行われず、析出状態で一定期間保持され
るものが、形成された画像の安定性の観点からは理想的
である。従って、このような特性を有する電着材料と溶
媒との組み合わせを選択することが好ましい。
Substance (electrodeposition material) capable of forming this electrodeposition film
FIG. 2 is a graph showing the dissolution characteristics of the electrodeposited material with a change in pH, as a guideline for selecting. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the dissolution characteristics of various materials and the pH of the solution. Some of the materials, such as graph A (shown by a solid line), rapidly precipitate at a certain pH value, and graph B (shown by a broken line)
Good solubility regardless of the pH value, such as the material of
Some materials are insoluble irrespective of the pH value, such as the material in graph C (indicated by a dashed line), and these characteristics vary depending on the relationship between the material and the solvent (dispersion medium) used. In the present invention, as shown in graph A, it is preferable that precipitation occurs sharply at a certain pH value, and as this graph A shows a so-called hysteresis curve,
What does not re-dissolve rapidly and is kept in a precipitated state for a certain period of time is ideal from the viewpoint of the stability of the formed image. Therefore, it is preferable to select a combination of an electrodeposition material and a solvent having such characteristics.

【0029】本発明のカラーフィルターの製造に利用さ
れているイオン性分子とは、アニオン性、カチオン性等
の分子からなり、pHの変化によって前記の如く溶解度
が変化する材料であれば公知のイオン性分子のいずれも
使用可能である。具体的には、トリフェニルメタンフタ
リド系、フェノサジン系、フェノチアジン系、フルオラ
ン系、インドリルフタリド系、スピロピラン系、アザフ
タリド系、ジフェニルメタン系、クロメノピラゾール
系、ロイコオーラミン系、アゾメチン系、ローダミンラ
クタル系、ナフトラクタム系、トリアゼン系、トリアゾ
ールアゾ系、チアゾールアゾ系、アゾ系、オキサジン
系、チアジン系、ベンズチアゾールアゾ系、キノンイミ
ン系の化合物等が代表的な者として挙げられる。
The ionic molecules used in the production of the color filter of the present invention include known anionic and cationic molecules as long as their solubility changes as described above due to a change in pH. Any of the sex molecules can be used. Specifically, triphenylmethanephthalide type, phenosadine type, phenothiazine type, fluoran type, indolylphthalide type, spiropyran type, azaphthalide type, diphenylmethane type, chromenopyrazole type, leuco auramine type, azomethine type, rhodamine Lactal compounds, naphtholactam compounds, triazene compounds, triazole azo compounds, thiazole azo compounds, azo compounds, oxazine compounds, thiazine compounds, benzothiazole azo compounds, quinone imine compounds, and the like are typical examples.

【0030】これらの電着材料としては1種類の化合物
の使用のみならず、2種以上の化合物を組み合わせて用
いることもできる。例えば、(1)2種類以上のアニオ
ン性分子の混合物や2種類以上のカチオン性分子の混合
物のような同極性分子の混合物、(2)アニオン性分子
とカチオン性分子の混合物のような異極性分子の混合
物、(3)染料と顔料の混合物、(4)高分子と顔料の
混合物などさまざまな混合物の組み合わせで使用でき
る。2種以上の化合物がそれぞれ異なる色相を有する場
合には、混合色が得られることになる。混合物の場合に
は、単体でpHの変化によって溶解度が変化し薄膜が形
成されるという性質を持っている物質が少なくとも1種
類含まれる必要がある。この物質と併用することによ
り、単体では薄膜形成能力が無い材料であっても、膜形
成時には製膜能力がある材料に取り込まれた状態で電着
膜が形成されるため混合色が得られるのである。例え
ば、フルオレセイン系の色素であるローズベンガルやエ
オシンはpH4以上では還元状態をとり水に溶けるが、
それ以下では酸化されて中性状態となり沈殿する。同様
にジアゾ系のPro Jet Farst Yello
w2や、ある種の水溶性アクリル樹脂はpH6以上では
水に溶けるが、それ以下では沈殿する。これらの分子を
純水中に溶解し、溶液中に電極を浸し電圧を印加する
と、陽極側の電極上にこれらの分子からなる電着膜が生
成される。これらの電着膜は、逆電圧を印加するかpH
10〜12の水溶液に浸すことで、水溶液中に再溶出さ
せることができる。このように、ローズベンガルやエオ
シンやPro JetFarst Yellow2は単
体で電着膜形成能力がある材料であるが、これに電着膜
形成能力がない色素材料を混合すると混色の電着膜が得
られる。この時、混合する色素材料はイオン性があって
も無くても良い。また、組み合わせる物質の特性によっ
ては、イオンの極性が異なるもの同士も併用することが
できる。
As these electrodeposition materials, not only one kind of compound can be used but also two or more kinds of compounds can be used in combination. For example, (1) a mixture of same polarity molecules such as a mixture of two or more anionic molecules and a mixture of two or more cationic molecules, and (2) a heteropolar mixture such as a mixture of an anion molecule and a cationic molecule. Various mixtures can be used, such as a mixture of molecules, (3) a mixture of dye and pigment, and (4) a mixture of polymer and pigment. If two or more compounds have different hues, a mixed color will be obtained. In the case of a mixture, it is necessary to include at least one kind of substance having a property that the solubility changes due to a change in pH and a thin film is formed by itself. By using in combination with this substance, even if the material alone does not have the ability to form a thin film, a mixed color can be obtained because the electrodeposited film is formed in the state of being incorporated into the material having the ability to form the film at the time of film formation. is there. For example, rose bengal and eosin, which are fluorescein dyes, take a reduced state at pH 4 or higher and dissolve in water.
Below that, it is oxidized to a neutral state and precipitates. Similarly, a diazo-based Pro Jet First Yellow
w2 and certain water-soluble acrylic resins are soluble in water above pH 6, but precipitate below that. When these molecules are dissolved in pure water and the electrodes are immersed in the solution and a voltage is applied, an electrodeposited film composed of these molecules is formed on the electrode on the anode side. These electrodeposited films are applied with reverse voltage or pH.
By immersing in 10 to 12 aqueous solutions, it can be re-eluted into the aqueous solution. As described above, Rose Bengal, Eosin, and Pro Jet First Yellow 2 are materials having a capability of forming an electrodeposition film by themselves, but when mixed with a dye material having no capability of forming an electrodeposition film, a mixed color electrodeposition film can be obtained. At this time, the dye material to be mixed may or may not have ionicity. Further, depending on the characteristics of the substances to be combined, substances having different ion polarities can be used together.

【0031】2種類のイオンを混合した場合について考
えてみる。一般に、塩基性溶液と酸性溶液を混合すると
中和して錯体など別の析出物を生じて沈殿する。このた
め、2種類の色素を混合して混合色を出す場合には無極
性の顔料を使うか、同極性の材料を分散させるのが一般
的である。ところが、ある種の染料同士では、錯体が形
成されずイオンが共存した状態を取る。この場合には、
塩基性溶液と酸性溶液を混合しても析出物を抑えること
ができ、異なる極性のイオン同士の組み合わせでも使用
することができる。我々は、この性質を利用して2種類
の色素イオンを混合した場合について考察した。
Consider the case where two types of ions are mixed. In general, when a basic solution and an acidic solution are mixed, they are neutralized to form another precipitate such as a complex and precipitate. Therefore, when two types of dyes are mixed to produce a mixed color, it is common to use a non-polar pigment or disperse a material of the same polarity. However, certain dyes take a state in which no complex is formed and ions coexist. In this case,
Even when a basic solution and an acidic solution are mixed, the precipitate can be suppressed, and a combination of ions having different polarities can be used. We have considered the case where two kinds of dye ions are mixed using this property.

【0032】まず第一に極性が同じ2種類のイオン、例
えばアニオン性で電着膜形成能力があるローズベンガル
(赤色)と同じアニオン性ではあるが電着膜形成能力が
ないブリリアントブルー(青色)を混合した混合溶液中
で、電気化学的に酸化させると電極には混合液の色と同
じ紫色の電着膜が形成される。これは、電着膜形成能力
があるローズベンガルにブリリアントブルーのイオンが
取り込まれて製膜されるからである。このように、極性
が同じ2種類のイオンを混合する場合には、いずれか1
種類のイオンに電着膜形成能力があればよい。
First, two kinds of ions having the same polarity, for example, brilliant blue (blue) which is the same anionic but has no electrodeposition film forming ability as Rose Bengal (red) which is anionic and has an electrodeposition film forming ability. Is electrochemically oxidized in a mixed solution in which is mixed, a purple electrodeposited film having the same color as the mixed solution is formed on the electrode. This is because brilliant blue ions are taken into Rose Bengal, which has an electrodeposition film forming ability, to form a film. As described above, when two kinds of ions having the same polarity are mixed, any one of them is used.
It is only necessary that the type of ions have an electrodeposition film forming ability.

【0033】次に極性が異なる2種類のイオン、例えば
アニオン性で電着膜形成能力があるPro Jet F
arst Yellow2(黄色)とカチオン性で電着
膜形成能力があるCathilon Pure Blu
e 5GH(青色)を混合した混合溶液中で、電気化学
的に酸化させると電極には混合液の色と同じ緑色の電着
膜が形成される。逆に電気化学的に還元させると電極に
はCathilonPure Blue 5GH単体の
青色の電着膜が形成される。このようなイオン性化合物
の特性について説明するに、例えば、図3のグラフに示
すように一方の化合物がグラフA(実線で示す)のよう
に、中性領域では溶媒中に溶解しており、ある低pH値
において急激に析出がおき、他方の化合物はグラフB
(破線で示す)の材料のようにある中性領域では溶媒中
に溶解し、高pH値において急激に析出がおきる特性を
有する場合、中性領域では高い溶解性を保持し、特定p
H値において、溶解、析出の相変化を生じるため、併用
が可能となる。このような特性を有する場合、アニオン
性の色素溶液とカチオン性の色素溶液の混合液中で電気
化学反応をさせると印加する電圧の極性を変化させるだ
けで、同一の電極上に異なった色素の電着膜を形成でき
るのである。
Next, two types of ions having different polarities, for example, Pro Jet F which is anionic and has an electrodeposition film forming ability.
Cat Yellow Pure Blue which is cationic and has an electrodeposition film forming ability
e When electrochemically oxidized in a mixed solution containing 5GH (blue), a green electrodeposited film having the same color as the mixed solution is formed on the electrode. Conversely, when electrochemical reduction is performed, a blue electrodeposited film of CatilonPure Blue 5GH alone is formed on the electrode. To explain the characteristics of such an ionic compound, for example, as shown in a graph of FIG. 3, one compound is dissolved in a solvent in a neutral region as shown in a graph A (shown by a solid line); At a certain low pH value, precipitation occurs rapidly, and the other compound is shown in graph B.
In the case of a material having a characteristic that it dissolves in a solvent in a certain neutral region such as a material (shown by a broken line) and rapidly precipitates at a high pH value, it maintains high solubility in a neutral region and has a specific p.
At the H value, a phase change of dissolution and precipitation occurs, so that it can be used in combination. In the case of having such characteristics, when an electrochemical reaction is performed in a mixed solution of an anionic dye solution and a cationic dye solution, only the polarity of the applied voltage is changed, and different dyes are applied on the same electrode. An electrodeposition film can be formed.

【0034】次に顔料を色材として用いる場合には、電
着性のある透明あるいは淡色の高分子材料、例えば水溶
性アクリル樹脂や水溶性スチレン樹脂と組合せ、水溶液
中に分散させて使用すればよく、同じように電着材料が
電着膜を形成するとき、顔料を含む有色電着膜が得られ
るのである。
When a pigment is used as a coloring material, it may be used in combination with a transparent or light-colored polymer material having an electrodeposition property, such as a water-soluble acrylic resin or a water-soluble styrene resin, and dispersed in an aqueous solution. Similarly, when the electrodeposition material similarly forms an electrodeposition film, a colored electrodeposition film containing a pigment is obtained.

【0035】次に溶液の導電率とpHについて述べる。
導電率は我々の実験によると電着スピードいいかえれ
ば、電着量に関連しており、導電率が高くなればなるほ
ど一定時間に付着する電着膜の膜厚が厚くなり約100
mS/cm2 で飽和する。(図4参照)従って、色素イ
オンだけでは導電率が足りない場合には電着特性に影響
を与えない酸性又はアルカリ性物質、例えば、Na+
オンやCl- イオンを加えてやることで電着スピードを
コントロールすることができ、例えば、5V以下の電圧
の印加によっても電着膜の形成を可能にすることもでき
る。また、水溶液のpHも当然ながら電着膜の形成に影
響する。例えば、電着膜形成前には色素分子の溶解度が
飽和するような条件で電着膜形成を行えば膜形成後には
再溶解しにくい。ところが、未飽和状態の溶液のpHで
電着膜の形成を行うと、電着膜が形成されても、通電を
やめた途端に膜が再溶解し始める。従って、溶解度が飽
和するような溶液のpHで電着膜の形成を行うほうが望
ましい。
Next, the conductivity and the pH of the solution will be described.
According to our experiments, the conductivity is related to the electrodeposition speed, in other words, the amount of electrodeposition. As the conductivity increases, the film thickness of the electrodeposition film deposited for a certain period of time increases, and
Saturates at mS / cm 2 . (See FIG. 4) Accordingly, when the conductivity of the dye ion alone is insufficient, the electrodeposition speed can be increased by adding an acidic or alkaline substance which does not affect the electrodeposition characteristics, for example, Na + ion or Cl ion. Can be controlled, for example, by applying a voltage of 5 V or less, the electrodeposition film can be formed. Further, the pH of the aqueous solution naturally affects the formation of the electrodeposited film. For example, if the electrodeposited film is formed under the condition that the solubility of the dye molecule is saturated before the electrodeposited film is formed, it is difficult to dissolve again after the film is formed. However, when the electrodeposited film is formed at the pH of the solution in an unsaturated state, even if the electrodeposited film is formed, the film starts to be redissolved as soon as the current is stopped. Therefore, it is desirable to form the electrodeposited film at the pH of the solution at which the solubility is saturated.

【0036】本発明のカラーフィルターの製造方法につ
いて、図5を参照して説明する。まず、前述のような透
明基板12上に透明導電膜14を形成し(図5
(A))、その上部に半導体薄膜16を形成した基板1
8(図5(B))を準備する。次に、図6に示す如き電
気化学で一般的な三極式の配置の装置を用いて、液体を
保持し得る容器20内に色材とpHの変化により化学的
に溶解或いは析出・沈降する電着材料とを含有する水系
液体22を満たして、さらに、容器20内に少なくとも
画像パターンに従って電流または電界を供与できる手段
24を透明導電膜14に接続した該基板18を半導体薄
膜(電極)16が該水系液体22に浸漬されるよう固定
するとともに、電極対の他方である対向電極26を同様
に容器20内に配置する。一方、飽和カロメル電極25
を、基準液体界面として飽和塩化カリウム水溶液を満た
した容器23に配置し、前記電着材料を含む容器22と
の間に塩橋27を設けた。ここで、飽和カロメル電極2
5に対して、TiO2 電極16を作用電極として利用す
る。
The method for manufacturing the color filter of the present invention will be described with reference to FIG. First, a transparent conductive film 14 is formed on the transparent substrate 12 as described above (FIG. 5).
(A)), a substrate 1 having a semiconductor thin film 16 formed thereon.
8 (FIG. 5B) is prepared. Next, using a device having a triode arrangement commonly used in electrochemistry as shown in FIG. 6, the material is chemically dissolved or precipitated / sedimented by a change in the colorant and pH in a container 20 capable of holding a liquid. The substrate 18 is filled with an aqueous liquid 22 containing an electrodeposition material and further connected to the transparent conductive film 14 with a means 24 capable of supplying a current or an electric field according to at least an image pattern in the container 20. Is fixed so as to be immersed in the aqueous liquid 22, and the counter electrode 26, which is the other of the electrode pairs, is similarly arranged in the container 20. On the other hand, the saturated calomel electrode 25
Was placed in a container 23 filled with a saturated aqueous solution of potassium chloride as a reference liquid interface, and a salt bridge 27 was provided between the container and the container 22 containing the electrodeposited material. Here, the saturated calomel electrode 2
5, a TiO 2 electrode 16 is used as a working electrode.

【0037】該基板18の透明基板12上に所定のマス
クパターン28を配置して光照射を行うと、光照射によ
る起電力が発生した部分に選択的に電着材料と色材とを
含む有色電着膜30が析出し、これが単色のカラーフィ
ルターの着色層となる。この有色電着膜が形成された基
板18を水系液体22から取り出して溶媒を除去するこ
とにより、着色層30を固定化する。なお、ここではマ
スクパターン28を配置して起電力を発生させる部分を
決定したが、マスクパターン28を用いず、直接レーザ
ー光により書き込みを行うことにより、所定の部分に光
照射による起電力を発生させることもできる。
When a predetermined mask pattern 28 is arranged on the transparent substrate 12 of the substrate 18 and light irradiation is performed, a color containing an electrodeposition material and a coloring material selectively in a portion where an electromotive force is generated by the light irradiation. The electrodeposition film 30 is deposited, and this becomes a coloring layer of a monochromatic color filter. The coloring layer 30 is fixed by removing the substrate 18 on which the colored electrodeposition film is formed from the aqueous liquid 22 and removing the solvent. Here, the portion where the electromotive force is generated is determined by arranging the mask pattern 28. However, writing is performed directly by laser light without using the mask pattern 28, so that the electromotive force is generated by irradiation of light on a predetermined portion. It can also be done.

【0038】このとき色材の色調を、例えば、赤
(R)、緑(G)、青(B)に変えてこの工程(単色の
カラーフィルターを形成する工程)を繰り返すことによ
り、水系液体22とマスクパターン28とを変えて同様
の工程を行うのみで、多色のカラーフィルターを簡易に
形成することができる(図5(C))。さらに、後述す
るようにブラックマトリックス層32を形成し(図5
(D))、所望により保護層34を形成して、基板18
内に半導体膜16を含む多色カラーフィルターを得る
(図5(E))。
At this time, the color tone of the color material is changed to, for example, red (R), green (G), and blue (B), and this step (the step of forming a monochromatic color filter) is repeated. A multi-color filter can be easily formed only by performing the same process while changing the mask pattern 28 (FIG. 5C). Further, a black matrix layer 32 is formed as described later (FIG. 5).
(D)) If necessary, a protective layer 34 is formed on the substrate 18.
A multicolor filter including the semiconductor film 16 therein is obtained (FIG. 5E).

【0039】飽和カロメル電極電位は20℃、25℃、
30℃においてそれぞれ0.2444V、0.2412
V、0.23878Vであり、ほぼ接地電位=0Vに等
しい。画像を形成するに当たっては、飽和カロメル電極
を使用せず、容器(電解液)をアース接続して使用する
こともできるが、ワーク電極(析出側電極)の電位を明
確にするため、前記のように電解液を飽和カロメル電極
に接続し電解液表面の電位を飽和カロメル電極の標準電
位に設定してもよい。
The saturated calomel electrode potential is 20 ° C., 25 ° C.,
0.2444V, 0.2412 respectively at 30 ° C
V, 0.23878V, which is almost equal to the ground potential = 0V. In forming an image, a container (electrolyte) can be used with a ground connection without using a saturated calomel electrode. However, in order to clarify the potential of the work electrode (deposition side electrode), as described above, Alternatively, the electrolyte may be connected to the saturated calomel electrode to set the potential of the electrolyte surface to the standard potential of the saturated calomel electrode.

【0040】次に、光電着膜作製用の露光装置について
述べる。カラーフィルターの背面からマスクパターンを
介して露光する必要があるため、露光光源は透明な半導
体に感度がある波長でなければならない。すると、40
0nm以下の光源で露光する必要があり、通常は水銀灯
や水銀キセノンランプ、He−CdレーザーやN2 レー
ザー、エキシマレーザーなどが好適に使われる。
Next, an exposure apparatus for producing a photoelectrically deposited film will be described. Since it is necessary to expose through the mask pattern from the back of the color filter, the exposure light source must have a wavelength sensitive to the transparent semiconductor. Then 40
It is necessary to perform exposure with a light source of 0 nm or less, and usually, a mercury lamp, a mercury xenon lamp, a He-Cd laser, an N 2 laser, an excimer laser, and the like are preferably used.

【0041】次に、ブラックマトリックスの形成方法に
ついて述べる。ブラックマトリックスの形成は従来知ら
れてた一般的な方法はフォトリソグラフィを用いてカラ
ーフィルター層と同様にして形成する方法や紫外線硬化
樹脂を用いてカラーフィルター層の無い部分にのみブラ
ックマトリックスを形成する方法などがあるが、遮へい
を完全に行うためにはいろいろな工夫が必要であり、カ
ラーフィルターのコストアップの大きな要因である。と
ころが、我々の光電着法を用いてカラーフィルター層を
形成した場合には、光電着膜の未形成領域には半導体が
露出しており、この部分にブラックマトリックス用の電
着膜を容易に形成できる。さらに、一般に形成された電
着膜は有機薄膜であって絶縁性が高いので、形成された
カラーフィルター層の上部に、さらなる光電着膜を積層
して形成するのはむしろ困難である。従って、光電着法
を用いてカラーフィルター層を形成した後、ブラックマ
トリックス用の電解溶液中で電圧を印加すれば(この時
光はあっても無くてもよいため、特に露光は必要としな
い)、カラーフィルター層の未形成領域をブラックマト
リックスの電着膜がきれいに埋めるように形成される。
このように、光電着膜を利用すると、簡単にしかも低コ
ストでブラックマトリックスを形成できる。なお、同様
の作用により、紫外線硬化樹脂を用いた場合でもカラー
フィルター層の未形成領域にきれいに電着膜が形成され
るため、電着膜を形成する代わりに紫外線硬化樹脂を用
いても良い。ただし、導電性の高い電着材料を用いてカ
ラーフィルター層を形成した場合には、さらに電着膜を
積層することも可能であり、異なる機能のカラーフィル
ター層を形成する場合には、有用であるが、ブラックマ
トリックスを先に述べた方法により形成する場合には、
印加電圧等の条件に留意する必要がある。
Next, a method of forming a black matrix will be described. The formation of the black matrix is conventionally known as a common method of forming a color filter layer using photolithography, or a black matrix is formed only in a portion without a color filter layer using an ultraviolet curable resin. Although various methods are available, various measures are required to completely perform the shielding, which is a major factor in increasing the cost of the color filter. However, when a color filter layer is formed using our photo-electrodeposition method, the semiconductor is exposed in a region where the photo-electrodeposition film is not formed, and an electrodeposition film for a black matrix is easily formed in this part. it can. Furthermore, since the formed electrodeposition film is generally an organic thin film and has high insulation properties, it is rather difficult to form a further photoelectrodeposition film on the formed color filter layer. Therefore, if a voltage is applied in an electrolytic solution for a black matrix after forming a color filter layer by using a photoelectrodeposition method (at this time, light may or may not be present, so no particular exposure is required). The black matrix electrodeposition film is formed so as to cleanly fill the unformed region of the color filter layer.
As described above, the use of the photoelectric deposition film makes it possible to easily form the black matrix at low cost. In addition, even if an ultraviolet curable resin is used, an electrodeposited film is formed cleanly in a region where the color filter layer is not formed, so that an ultraviolet curable resin may be used instead of forming the electrodeposited film. However, when a color filter layer is formed using a highly conductive electrodeposition material, it is possible to further laminate an electrodeposition film, and when forming a color filter layer having a different function, it is useful. However, when the black matrix is formed by the method described above,
It is necessary to pay attention to conditions such as applied voltage.

【0042】このようにして、形成されたカラーフィル
ター層およびブラックマトリックスの上部には、平滑性
と耐久性向上のため、保護層を設けることができる。保
護層は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル
樹脂等の樹脂材料を用いて定法により形成することがで
きる。
A protective layer can be provided on the color filter layer and the black matrix thus formed for improving smoothness and durability. The protective layer can be formed by a conventional method using a resin material such as an acrylic resin, a polyimide resin, and a polyester resin.

【0043】前記の如き製造方法により得られた本発明
のカラーフィルターは、先の図5(D)に示すように、
透明基板上に透明導電性層、透明な有機半導体層又は無
機半導体層、着色成分及びpHの変化により化学的に溶
解或いは析出・沈降する電着材料により形成された有色
電着膜層を順次、積層してなることを特徴とし、色材と
して、顔料、染料を任意に使用しうるものであり、所望
の耐光性、色調を選択しうる。また、電着膜の形成条件
を調整することで、平滑な表面としうるため、平滑性に
優れたカラーフィルターを簡便な方法で低コストで製造
することができ、応用範囲が広いという利点を有する。
また、基板中に半導体膜を含み、表面平滑性が良好であ
るため、カラーフィルター表面に直接電子デバイスを形
成するような用途にも好適に使用しうる。
As shown in FIG. 5D, the color filter of the present invention obtained by the above-mentioned manufacturing method is as follows.
On a transparent substrate, a transparent conductive layer, a transparent organic semiconductor layer or an inorganic semiconductor layer, a coloring component and a colored electrodeposition film layer formed of an electrodeposition material that is chemically dissolved or precipitated / sedimented by a change in pH, It is characterized by being laminated, and any pigment or dye can be used as a coloring material, and desired light resistance and color tone can be selected. In addition, by adjusting the conditions for forming the electrodeposited film, a smooth surface can be obtained, so that a color filter having excellent smoothness can be manufactured at a low cost by a simple method, and has an advantage that the application range is wide. .
Further, since the substrate contains a semiconductor film and has good surface smoothness, it can be suitably used for applications in which an electronic device is formed directly on the surface of a color filter.

【0044】なお、本願明細書では、RGB及びブラッ
クマトリックスからなるフィルタの製造例を中心に説明
したが、着色材を増加してもしくは変えて、シアン、マ
ゼンタ、イエローの着色剤を含む電着材料を使用しての
CMY各色フィルタを作成しても良い。この場合は反射
型フィルタとして好適に使用できる。また、RGBフィ
ルタと組み合わせて3色以上、例えば6色フィルタ等の
形成も可能である。またブラックマトリックスは最後に
形成してもよいし、最初に形成してもよい。本発明の製
造方法によれば、透明基板、透明導電膜、無機もしくは
有機半導体膜、好ましくはRGB色分解フィルタ及びブ
ラックマトリックスを備える着色剤を含む透明電着着色
剤層がこの順序で積層されたカラーフィルタを製造する
ことができる。このカラーフィルタはそのままカラーフ
ィルタデバイスとして使用することもできるし、透明電
着着色剤層のみを転写して使用することもできる。
In the specification of the present application, a description has been given mainly of an example of manufacturing a filter composed of RGB and a black matrix. However, an electrodeposition material containing a cyan, magenta, and yellow colorant is added or changed by increasing or changing the colorant. May be used to create the CMY color filters. In this case, it can be suitably used as a reflection type filter. Further, a combination of three or more colors, for example, a six-color filter can be formed in combination with an RGB filter. Further, the black matrix may be formed last or first. According to the production method of the present invention, a transparent substrate, a transparent conductive film, an inorganic or organic semiconductor film, preferably a transparent electrodeposition colorant layer containing a colorant having an RGB color separation filter and a black matrix are laminated in this order. A color filter can be manufactured. This color filter can be used as it is as a color filter device, or only the transparent electrodeposition colorant layer can be transferred and used.

【0045】本発明のカラーフィルターの製造方法で
は、硬質の基板上に電気化学的な方法によりカラーフィ
ルター層を形成するため、欠陥が見いだされた場合で
も、所定部分のカラーフィルター層を除去し、新たなマ
スクパターンを用いて所望の部分のみ析出により新たな
層を形成することができ、欠陥補修が容易に行える。ま
た、不良品なども、形成されたフィルターの除去が簡単
に行え、基体が再使用可能であることから容易に再生す
ることができ、製造上の歩留りが飛躍的に向上し、廃棄
物の発生が少ないという利点も有する。
In the method for producing a color filter of the present invention, a color filter layer is formed on a hard substrate by an electrochemical method. Therefore, even if a defect is found, a predetermined portion of the color filter layer is removed. By using a new mask pattern, a new layer can be formed by depositing only a desired portion, and defect repair can be easily performed. In addition, defective products can be easily removed because the formed filter can be easily removed, and the substrate can be easily reused because the substrate is reusable. This significantly improves the production yield and generates waste. Is also advantageous.

【実施例】【Example】

【0046】以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるも
のではない。 (実施例1)図7に示すように厚さ1mmのガラス基板
12にITOの透明導電膜14をスパッタリングで10
0nm製膜し、さらに250nmのTiO2 16を製膜
する。つぎに、TiO2 16の光電流特性を上げるため
に還元処理を行う。還元処理は、3%の水素ガスが混合
された純窒素ガス中で350度で10分間アニールする
ことで行った。これを、図6に示した装置を用いて電気
化学で一般的な三極式の配置において、電着材料として
のスチレンーアクリル酸共重合体(分子量13,00
0、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価
150)と色材としてのアゾ系赤色超微粒子顔料を固形
分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液22中
で、飽和カロメル電極25に対しTiO2 電極16を作
用電極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の
裏側から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365
nmの光強度50mW/cm2 )をフォトマスク28を
介して10秒間光を照射したところ、TiO2 16表面
に光が照射された領域だけレッドのフィルターパターン
が形成された。このフィルターパターンを乾燥して、製
膜を確実に行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. (Example 1) As shown in FIG. 7, a transparent conductive film 14 of ITO was formed on a glass substrate 12 having a thickness of 1 mm by sputtering.
A 0 nm film is formed, and then a TiO 2 16 film of 250 nm is formed. Next, a reduction process is performed to improve the photocurrent characteristics of TiO 2 16. The reduction treatment was performed by annealing at 350 ° C. for 10 minutes in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas. This was converted to a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight of 13,00) as an electrodeposition material in a three-electrode arrangement generally used in electrochemical using the apparatus shown in FIG.
0, an aqueous solution 22 containing a pigment obtained by dispersing a hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65%, an acid value of 150) and an azo red ultrafine particle pigment as a coloring material in a solid content ratio of 1: 1. In the inside, the TiO 2 electrode 16 is used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode 25, and the working electrode is set to 1.7 V and a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength 365) is set from the back side of the substrate.
When light was irradiated at a light intensity of 50 mW / cm 2 for 10 seconds through the photomask 28, a red filter pattern was formed on the TiO 2 16 surface only in the irradiated region. The filter pattern was dried to reliably perform film formation.

【0047】次に、スチレンーアクリル酸共重合体(分
子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル
比65%、酸価150)とフタロシアニングリーン系超
微粒子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含
む水溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作
用電極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の
裏側から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365
nmの光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介し
て10秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照
射された領域だけグリーンのフィルターパターンが形成
された。同様に、スチレンーアクリル酸共重合体(分子
量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比
65%、酸価150)とフタロシアニンブルー系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水
溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電
極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側
から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nm
の光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して1
0秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射さ
れた領域だけブルーのフィルターパターンが形成され
て、カラーフィルター層が形成された。
Next, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, acid value 150) and a phthalocyanine green-based ultrafine particle pigment were mixed with a solid content ratio. Using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing a pigment dispersed one-to-one with a 1.7-V working electrode, a mercury-xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength: 365
When light was irradiated at a light intensity of 50 mW / cm 2 for 10 seconds through a photomask, a green filter pattern was formed on the TiO 2 surface only in the irradiated region. Similarly, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150) and a phthalocyanine blue-based ultrafine particle pigment in a solid content ratio of 1: 1 Using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing the pigment dispersed in 1, and setting the working electrode to 1.7 V, a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength: 365 nm) was applied from the back side of the substrate.
Light intensity of 50 mW / cm 2 ) through a photomask.
When light was irradiated for 0 seconds, a blue filter pattern was formed only on the light-irradiated region on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed.

【0048】各カラーフィルター層が固定化された後、
純水で洗浄し、スチレンーアクリル酸共重合体(分子量
13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比6
5%、酸価150)とカーボンブラック粉末(平均粒子
径80nm)を固形分比率で1対1に分散させた顔料を
含む水溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を
作用電極として利用し、作用電極を2.0Vにして電圧
を印加したところ、カラーフィルター層の無い領域のみ
にカーボンブラックを含む薄膜が形成され、ブラックマ
トリックスを形成できた。洗浄した後その上部に、保護
層をコーティングしてカラーフィルターを得た。このカ
ラーフィルターの表面を観察したところ、きわめて平滑
であり、一般のカラーフィルターとして好適に使用しう
るほか、このカラーフィルター上に直接電子デバイスを
形成する目的にも使用しうることがわかった。
After each color filter layer is fixed,
After washing with pure water, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio: 6)
5%, acid value 150) and carbon black powder (average particle size 80 nm) dispersed in an aqueous solution containing a pigment in a solid content ratio of 1 to 1 using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, When a voltage was applied to the working electrode at 2.0 V, a thin film containing carbon black was formed only in the region without the color filter layer, and a black matrix was formed. After washing, a protective layer was coated on the upper part to obtain a color filter. Observation of the surface of the color filter revealed that the surface was extremely smooth and could be suitably used as a general color filter and also used for forming an electronic device directly on the color filter.

【0049】(実施例2)図7に示すように厚さ1mm
のガラス基板にITOの透明導電膜をスパッタリングで
100nm製膜し、さらに250nmのTiO2 を製膜
する。つぎに、TiO2 の光電流特性を上げるために還
元処理を行う。還元処理は、3%の水素ガスが混合され
た純窒素ガス中で350度で10分間アニールすること
を行った。これを、実施例1と同様に電気化学で一般的
な三極式の配置において、スチレンーアクリル酸共重合
体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)
のモル比65%、酸価150)とアゾ系赤色超微粒子顔
料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液
中で、飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極
として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側か
ら水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nmの
光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して10
秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射され
た領域だけレッドのフィルターパターンが形成された。
(Embodiment 2) As shown in FIG.
A transparent conductive film of ITO is formed to a thickness of 100 nm on the glass substrate by sputtering, and a TiO 2 film of 250 nm is further formed. Next, a reduction treatment is performed to improve the photocurrent characteristics of TiO 2 . The reduction treatment was performed by annealing at 350 ° C. for 10 minutes in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas. This was converted to a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group)) in a general three-electrode arrangement in electrochemical manner as in Example 1.
In a water solution containing a pigment having a molar ratio of 65% and an acid value of 150) and an azo red ultrafine particle pigment dispersed at a solid content ratio of 1: 1 using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode. The working electrode was set to 1.7 V, and a mercury-xenon lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity of 365 nm, 50 mW / cm 2 ) was applied from the back side of the substrate through a photomask to 10 V
When the light was irradiated for 2 seconds, a red filter pattern was formed on the TiO 2 surface only in the area where the light was irradiated.

【0050】次に、スチレンーアクリル酸共重合体(分
子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル
比65%、酸価150)とフタロシアニングリーン系超
微粒子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含
む水溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作
用電極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の
裏側から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365
nmの光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介し
て10秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照
射された領域だけグリーンのフィルターパターンが形成
された。同様に、スチレンーアクリル酸共重合体(分子
量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比
65%、酸価150)とフタロシアニンブルー系超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水
溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電
極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側
から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nm
の光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して1
0秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射さ
れた領域だけブルーのフィルターパターンが形成され
て、カラーフィルター層が形成された。
Next, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%, acid value 150) and a phthalocyanine green-based ultrafine particle pigment were mixed with a solid content ratio. Using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing a pigment dispersed one-to-one with a 1.7-V working electrode, a mercury-xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength: 365
When light was irradiated at a light intensity of 50 mW / cm 2 for 10 seconds through a photomask, a green filter pattern was formed on the TiO 2 surface only in the irradiated region. Similarly, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150) and a phthalocyanine blue-based ultrafine particle pigment in a solid content ratio of 1: 1 Using a TiO 2 electrode as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode in an aqueous solution containing the pigment dispersed in 1, and setting the working electrode to 1.7 V, a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength: 365 nm) was applied from the back side of the substrate.
Light intensity of 50 mW / cm 2 ) through a photomask.
When light was irradiated for 0 seconds, a blue filter pattern was formed only on the light-irradiated region on the TiO 2 surface, and a color filter layer was formed.

【0051】次に、形成されたカラーフィルター層を純
水で洗浄した後、スチレンーアクリル酸共重合体(分子
量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比
65%、酸価150)とカーボンブラック粉末(平均粒
子径80nm)を固形分比率で1対1に分散させた顔料
を含む水溶液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極
を作用電極として利用し、作用電極を1.6Vにして基
板の裏側から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長3
65nmの光強度50mW/cm2 )を全面に10秒間
光を照射したところ、カラーフィルター層の未形成領域
だけカーボンブラックを含む共重合体薄膜が形成され、
ブラックマトリックスとなった。洗浄した後その上部
に、保護層をコーティングしてカラーフィルターを得
た。本実施例においては、ブラックマトリックスの形成
に水銀キセノンランプの全面照射を用いたが、光照射を
用いず電圧を印加した実施例1と同様の良好なブラック
マトリックスが形成された。
Next, after the formed color filter layer was washed with pure water, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid In the aqueous solution containing a pigment in which a carbon black powder (average particle diameter: 80 nm) and carbon black powder (average particle diameter: 80 nm) are dispersed at a solid content ratio of 1: 1, a TiO 2 electrode is used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode. .6 V and a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength 3
When a light intensity of 65 nm and a light intensity of 50 mW / cm 2 ) was applied to the entire surface for 10 seconds, a copolymer thin film containing carbon black was formed only in a region where the color filter layer was not formed,
It became a black matrix. After washing, a protective layer was coated on the upper part to obtain a color filter. In this embodiment, the entire surface of the mercury xenon lamp was used for the formation of the black matrix. However, a good black matrix similar to that of the first embodiment in which a voltage was applied without using light irradiation was formed.

【0052】(実施例3)図7に示すように厚さ1mm
のガラス基板にITOの透明導電膜をスパッタリングで
100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により
250nmTiO 2 を製膜する。製膜はITO基板上に
スピンコート法でTiO2 のアルコキシド(日本曹達
製、アトロンNTi−092)を回転速度1500回
転、20秒間で製膜したあと、約500度で1時間加熱
すればTiO2 の膜が形成される。還元処理は、実施例
1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で
350度で10分間アニールすることを行った。これ
を、図6に示したように実施例1と同様な電気化学で一
般的な三極式の配置において、スチレンーアクリル酸共
重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水
基)のモル比65%、酸価150)とアゾ系赤色超微粒
子顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水
溶液中で、飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用
電極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏
側から水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365n
mの光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して
10秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射
された領域だけレッドのフィルターパターンが形成され
た。次に、スチレンーアクリル酸共重合体(分子量1
3,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65
%、酸価150)とフタロシアニングリーン系超微粒子
顔料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶
液中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極
として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側か
ら水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nmの
光強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して10
秒間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射され
た領域だけグリーンのフィルターパターンが形成され
た。同様に、スチレンーアクリル酸共重合体(分子量1
3,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65
%、酸価150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔
料を固形分比率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液
中で飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極と
して利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側から
水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nmの光
強度50mW/cm2 )をフォトマスクを介して10秒
間光を照射したところ、TiO2 表面に光が照射された
領域だけブルーのフィルターパターンが形成されて、カ
ラーフィルター層が形成された。次に、形成されたカラ
ーフィルター層を純水で洗浄した後、スチレンーアクリ
ル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親水基
+疎水基)のモル比65%、酸価150)とカーボンブ
ラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で1対
1に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電極
に対しTiO2 電極を作用電極として利用し、作用電極
を1.6Vにして基板の裏側から水銀キセノンランプ
(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/cm
2 )を全面に10秒間光を照射したところ、カラーフィ
ルター層の未形成領域だけカーボンブラックを含む共重
合体薄膜が形成され、ブラックマトリックスとなった。
洗浄した後その上部に、保護層をコーティングしてカラ
ーフィルターを得た。本実施例では、ゾル・ゲル法によ
りTiO2 を製膜したが、スパッタリング法で製膜した
場合と同様に、良好なカラーフィルターが得られた。
(Embodiment 3) As shown in FIG.
ITO transparent conductive film on glass substrate by sputtering
100nm film is formed and sol-gel method is applied on ITO thin film.
250nm TiO TwoTo form a film. Film formation on ITO substrate
TiO by spin coatingTwoAlkoxide (Nippon Soda)
Manufactured by Atron NTi-092) at 1500 rotations
Roll, form a film in 20 seconds, then heat at about 500 degrees for 1 hour
TiOTwoIs formed. Example of reduction processing
As in 1, in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas
Annealing was performed at 350 degrees for 10 minutes. this
Was subjected to the same electrochemistry as in Example 1 as shown in FIG.
In a typical triode arrangement, styrene-acrylic acid
Polymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic
Group) molar ratio 65%, acid value 150) and azo red ultrafine particles
Water containing pigments in which the pigments are dispersed at a solid content ratio of 1: 1
In solution, the TiO is saturated against the calomel electrode.TwoWorking electrode
It is used as an electrode, and the working electrode is set to 1.7 V to the back of the substrate.
Mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength 365n)
m light intensity 50 mW / cmTwo) Through the photomask
When light was irradiated for 10 seconds, TiOTwoLight irradiates the surface
The red filter pattern is formed only in the
Was. Next, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 1
3,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65
%, Acid value 150) and ultra fine particles of phthalocyanine green
Aqueous solution containing pigment in which pigment is dispersed at a solid content ratio of 1: 1
TiO to saturated calomel electrode in liquidTwoElectrode to working electrode
The working electrode is set to 1.7V and the back side of the substrate
From a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength 365nm)
Light intensity 50mW / cmTwo) Through a photomask for 10
When irradiated with light for seconds, TiOTwoThe surface is illuminated with light
The green filter pattern is formed only in the area
Was. Similarly, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 1
3,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65
%, Acid value 150) and phthalocyanine blue-based ultrafine particles
Aqueous solution containing a pigment in which a pigment is dispersed at a solid content ratio of 1: 1
TiO2 for saturated calomel electrode inTwoElectrode as working electrode
And set the working electrode to 1.7V from the back side of the substrate
Mercury xenon lamp (Yamashita Denso, light with a wavelength of 365 nm)
Strength 50mW / cmTwo) Through a photomask for 10 seconds
Irradiating the light between the TiOTwoLight shined on the surface
The blue filter pattern is formed only in the area,
A color filter layer was formed. Next, the formed color
-After washing the filter layer with pure water,
Luic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group)
+ Hydrophobic group) 65%, acid value 150) and carbon
Rack powder (average particle diameter 80 nm) is 1 to 1 in solid content ratio.
Saturated calomel electrode in aqueous solution containing pigment dispersed in 1
Against TiOTwoUsing the electrode as the working electrode
To 1.6V, from the back side of the substrate, a mercury xenon lamp
(Yamashita Denso, light intensity at a wavelength of 365 nm 50 mW / cm
Two) Is irradiated on the entire surface for 10 seconds.
Co-load containing carbon black only in the unformed area of the luster layer
A coalesced thin film was formed to form a black matrix.
After cleaning, coat a protective layer on top of
-Filter was obtained. In this embodiment, the sol-gel method is used.
TiOTwoWas formed by sputtering method.
As in the case, a good color filter was obtained.

【0053】(実施例4)図7に示すように厚さ1mm
のガラス基板にITOの透明導電膜をスパッタリングで
100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により
250nmTiO 2 を製膜する。製膜はITO基板上に
スピンコート法でTiO2 のアルコキシド(日本曹達
製、アトロンNTi−092)を回転速度1500回
転、20秒間で製膜したあと、約500度で1時間加熱
すればTiO2 の膜が形成される。還元処理は、実施例
1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で
350度で10分間アニールすることを行った。これ
を、図6に示したように電気化学で一般的な三極式の配
置において、スチレンーアクリル酸共重合体(分子量1
3,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65
%、酸価150)とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比
率で1対1に分散させた顔料を含む水溶液中で、飽和カ
ロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極として利用
し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側から水銀キセ
ノンランプ(山下電装製、波長365nmの光強度50
mW/cm2 )をフォトマスクを介して10秒間光を照
射したところ、TiO2 表面に光が照射された領域だけ
レッドのフィルターパターンが形成された。次に、スチ
レンーアクリル酸共重合体(分子量13,000、疎水
基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価150)
とフタロシアニングリーン系超微粒子顔料を固形分比率
で1対1に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメ
ル電極に対しTiO2 電極を作用電極として利用し、作
用電極を1.7Vにして基板の裏側から水銀キセノンラ
ンプ(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/
cm2 )をフォトマスクを介して10秒間光を照射した
ところ、TiO2 表面に光が照射された領域だけグリー
ンのフィルターパターンが形成された。同様に、スチレ
ンーアクリル酸共重合体(分子量13,000、疎水基
/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価150)と
フタロシアニンブルー系超微粒子顔料を固形分比率で1
対1に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル電
極に対しTiO2電極を作用電極として利用し、作用電
極を1.7Vにして基板の裏側から水銀キセノンランプ
(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/cm
2)をフォトマスクを介して10秒間光を照射したとこ
ろ、TiO2 表面に光が照射された領域だけブルーのフ
ィルターパターンが形成されて、カラーフィルター層が
形成された。
(Embodiment 4) As shown in FIG.
ITO transparent conductive film on glass substrate by sputtering
100nm film is formed and sol-gel method is applied on ITO thin film.
250nm TiO TwoTo form a film. Film formation on ITO substrate
TiO by spin coatingTwoAlkoxide (Nippon Soda)
Manufactured by Atron NTi-092) at 1500 rotations
Roll, form a film in 20 seconds, then heat at about 500 degrees for 1 hour
TiOTwoIs formed. Example of reduction processing
As in 1, in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas
Annealing was performed at 350 degrees for 10 minutes. this
Is a triode-type arrangement commonly used in electrochemistry as shown in FIG.
Styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 1)
3,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65
%, Acid value 150) and azo red ultrafine particle pigment in solid content ratio
In an aqueous solution containing pigment dispersed 1: 1 at a
TiO to chrome electrodeTwoUse electrode as working electrode
The working electrode was set to 1.7 V and the mercury
Non-lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity 50 at a wavelength of 365 nm)
mW / cmTwo) Illuminate through a photomask for 10 seconds
When shot, TiOTwoOnly the area where light was irradiated on the surface
A red filter pattern was formed. Next,
Len-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic
Group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150)
And phthalocyanine green based ultrafine pigment
Calorie in an aqueous solution containing pigment dispersed one-to-one with
TiOTwoUsing the electrode as a working electrode,
Electrode for 1.7V and the mercury xenon lane from the back side of the substrate
Pump (Yamashita Denso, light intensity of 365mW, 50mW /
cmTwo) Was irradiated with light through a photomask for 10 seconds.
However, TiOTwoGrease only in the area where light was irradiated on the surface
A filter pattern was formed. Similarly, stille
Acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group
/ (Hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150)
1 phthalocyanine blue-based ultrafine pigment at a solid content ratio of 1
Saturated calomel charge in aqueous solution containing pigment dispersed one-to-one
The TiO2 electrode is used as the working electrode for the
1.7V mercury xenon lamp from back side of substrate
(Yamashita Denso, light intensity at a wavelength of 365 nm 50 mW / cm
Two) Was exposed to light for 10 seconds through a photomask.
TiOTwoOnly the area of the surface where light was
Filter pattern is formed, and the color filter layer
Been formed.

【0054】形成されたカラーフィルター層を純水で洗
浄した後、カーボンブラック粉末(平均粒子径80n
m)を分散させた紫外線硬化樹脂溶液に接触させ、基板
の裏側からUV光を照射したところ、カラーフィルター
層の未形成領域だけ硬化したカーボンの樹脂薄膜が形成
され、ブラックマトリックスを形成できた。その後、洗
浄した後で上部に保護層をコーティングしてカラーフィ
ルターを得た。本実施例においては、ブラックマトリッ
クスの形成に紫外線硬化樹脂溶液を用いたが、電着材料
を用いた前記各実施例と同様の良好なブラックマトリッ
クスが形成された。
After the formed color filter layer was washed with pure water, carbon black powder (average particle diameter 80 n
m) was brought into contact with the UV-curable resin solution dispersed therein, and UV light was irradiated from the back side of the substrate. As a result, a carbon resin thin film was formed in a region where no color filter layer had been formed, and a black matrix could be formed. Then, after washing, a protective layer was coated on the upper part to obtain a color filter. In this embodiment, an ultraviolet curable resin solution was used to form the black matrix. However, the same good black matrix as each of the above-mentioned embodiments using the electrodeposition material was formed.

【0055】(実施例5)図7に示すように厚さ1mm
のガラス基板にITOの透明導電膜をスパッタリングで
100nm製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により
250nmTiO 2 を製膜する。製膜はITO基板上に
スピンコート法でTiO2 のアルコキシド(日本曹達
製、アトロンNTi−092)を回転速度1500回
転、20秒間で製膜したあと、約500度で1時間加熱
すればTiO2 の膜が形成される。還元処理は、実施例
1と同様に3%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で
350度で10分間アニールすることを行った。これ
を、図6に示したように電気化学で一般的な三極式の配
置において、アゾ系赤色染料を含む水溶液中で、飽和カ
ロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極として利用
し、作用電極を2.0Vにして基板の裏側から水銀キセ
ノンランプ(山下電装製、波長365nmの光強度50
mW/cm2 )をフォトマスクを通して10秒間光を照
射したところ、TiO2表面に光が照射された領域だけ
レッドのフィルターパターンが形成された。次に、スチ
レン−アクリル酸共重合体(分子量13,000、疎水
基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価150)
とCathilon Pure Blue5GHを固形
分比率で1対1に分散させた染料を含む水溶液中で飽和
カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電極として利用
し、作用電極を2.0Vにして基板の裏側から水銀キセ
ノンランプ(山下電装製、波長365nmの光強度50
mW/cm2 )をフォトマスクを通して10秒間光を照
射したところ、TiO2 表面に光が照射された領域だけ
ブルーのフィルターパターンが形成された。同様に、
0.01MのPro Jet Farst Yello
w2と0.01MのCathilon Pure Bl
ue 5GHを混合させた水溶液中で飽和カロメル電極
に対しTiO2 電極を作用電極として利用し、作用電極
を2.0Vにして基板の裏側から水銀キセノンランプ
(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/cm
2 )をフォトマスクを通して10秒間光を照射したとこ
ろ、TiO2表面に光が照射された領域だけグリーンの
フィルターパターンが形成されて、カラーフィルター層
が形成された。次に、純水で洗浄した後、スチレン−ア
クリル酸共重合体(分子量13,000、疎水基/(親
水基+疎水基)のモル比65%、酸価150)とカーボ
ンブラック粉末(平均粒子径80nm)を固形分比率で
1対1に分散させた顔料を含む水溶液中で飽和カロメル
電極に対しTiO2 電極を作用電極として利用し、作用
電極を1.6Vにして基板の裏側から水銀キセノンラン
プ(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/c
2 )を全面に10秒間光を照射したところ、カラーフ
ィルター層の無い領域だけカーボンの薄膜が覆いブラッ
クマトリックスを形成できた。洗浄した後その上部に、
保護層をコーティングしてカラーフィルターを得た。本
実施例においては、電着材料として電着膜を形成しうる
染料を用いて、レッドとグリーンのフィルターパターン
を形成した。この場合も、高分子電着材料と色材とを併
用した前記各実施例と同様に、良好なカラーフィルター
が得られた。
(Embodiment 5) As shown in FIG.
ITO transparent conductive film on glass substrate by sputtering
100nm film is formed and sol-gel method is applied on ITO thin film.
250nm TiO TwoTo form a film. Film formation on ITO substrate
TiO by spin coatingTwoAlkoxide (Nippon Soda)
Manufactured by Atron NTi-092) at 1500 rotations
Roll, form a film in 20 seconds, then heat at about 500 degrees for 1 hour
TiOTwoIs formed. Example of reduction processing
As in 1, in pure nitrogen gas mixed with 3% hydrogen gas
Annealing was performed at 350 degrees for 10 minutes. this
Is a triode-type arrangement commonly used in electrochemistry as shown in FIG.
In an aqueous solution containing an azo red dye,
TiO to chrome electrodeTwoUse electrode as working electrode
The working electrode was set to 2.0 V and the mercury
Non-lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity 50 at a wavelength of 365 nm)
mW / cmTwo) Light through a photomask for 10 seconds
When shot, TiOTwoOnly the area where light was irradiated on the surface
A red filter pattern was formed. Next,
Len-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic
Group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150)
And Cathilon Pure Blue5GH
Saturated in aqueous solution containing dyes dispersed 1: 1 in fractional ratio
TiO to calomel electrodeTwoUse electrode as working electrode
The working electrode was set to 2.0 V and the mercury
Non-lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity 50 at a wavelength of 365 nm)
mW / cmTwo) Light through a photomask for 10 seconds
When shot, TiOTwoOnly the area where light was irradiated on the surface
A blue filter pattern was formed. Similarly,
0.01M Pro Jet First Yellow
w2 and 0.01M Cathilon Pure Bl
Saturated calomel electrode in aqueous solution mixed with 5GH
Against TiOTwoUsing the electrode as the working electrode
X 2.0 V from the back side of the substrate
(Yamashita Denso, light intensity at a wavelength of 365 nm 50 mW / cm
Two) Was irradiated with light through a photomask for 10 seconds.
TiOTwoGreen area only in the area where light was irradiated on the surface
Filter pattern is formed, color filter layer
Was formed. Next, after washing with pure water, styrene-a
Crylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (parent
(Water group + hydrophobic group) molar ratio 65%, acid value 150) and carbohydrate
Black powder (average particle diameter 80 nm) in solid content ratio
Saturated calomel in aqueous solution containing pigments dispersed 1: 1
TiO to electrodeTwoUsing the electrode as a working electrode
The electrode is set to 1.6 V and the mercury xenon lan
(Yamashita Denso Co., light intensity of wavelength 365nm 50mW / c
mTwo) Was irradiated on the entire surface for 10 seconds.
The carbon thin film covers only the area where there is no
The matrix can be formed. After washing, on top of it,
A color filter was obtained by coating the protective layer. Book
In the embodiment, an electrodeposition film may be formed as an electrodeposition material.
Red and green filter pattern using dye
Was formed. Also in this case, the polymer electrodeposition material and the coloring material are used together.
Good color filters as in the above examples
was gotten.

【0056】(実施例6)実施例4と同様の条件でTi
2 膜上にブラックマトリックスパタンに対応した露光
を行ってまず基板上にブラックマトリックスを形成し
た。ついでTiO2膜上のブラックマトリックスが形成
されていない領域に、実施例4と同様の条件で電解液と
露光パタンを変えてレッド、グリーン、ブルー各色フィ
ルタパターンを形成した。洗浄後、最上部に保護層をコ
ーテイングしてカラーフィルタを得た。本実施例におい
ては、先に基板上にブラックマトリックスを形成し、そ
の後、各色のフィルタパターンを形成したが、実施例1
4と同様の良好なカラーフィルタが得られた。
(Example 6) Ti under the same conditions as in Example 4
Exposure corresponding to the black matrix pattern was performed on the O 2 film to first form a black matrix on the substrate. Next, red, green, and blue filter patterns were formed in the region where the black matrix was not formed on the TiO 2 film under the same conditions as in Example 4 by changing the electrolytic solution and the exposure pattern. After washing, a protective layer was coated on the top to obtain a color filter. In the present embodiment, a black matrix is formed on a substrate first, and then a filter pattern of each color is formed.
The same good color filters as in No. 4 were obtained.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法に
よれば、フォトリソグラフィーを使用することなく、工
程数も少なく、高解像度で制御性、平滑性が高いカラー
フィルターを、低コストで形成することができる。特
に、微細で複雑な画素配置であっても対応でき、ブラッ
クマトリックスの形成が容易で、大量生産可能であると
いう効果を奏する。それに用いるカラーフィルターの製
造装置によれば簡単な構造で複雑な画素配置に対応する
カラーフィルターが容易に製造できる。また、本発明の
カラーフィルターは、微細で複雑な画素配置に対応で
き、且つ、表面の平滑性に優れ、フィルター内に透明な
半導体膜を有する応用性の高いものである。
According to the method for producing a color filter of the present invention, a color filter having high resolution, high controllability and high smoothness can be formed at low cost without using photolithography, with a small number of steps. Can be. In particular, it is possible to cope with a fine and complicated pixel arrangement, and it is possible to easily form a black matrix and to produce a large quantity. According to the color filter manufacturing apparatus used therein, a color filter corresponding to a complicated pixel arrangement with a simple structure can be easily manufactured. Further, the color filter of the present invention can cope with fine and complicated pixel arrangement, has excellent surface smoothness, and has high applicability having a transparent semiconductor film in the filter.

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

【図1】(A)はショトキー接合、(B)はPIN接合
の場合の半導体のエネルギーバンドを示す模式図であ
る。
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams showing energy bands of a semiconductor in the case of a Schottky junction and a PIN junction, respectively.

【図2】電着材料のpHの変化に伴う溶解特性を示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing dissolution characteristics of an electrodeposition material with a change in pH.

【図3】異なる極性を示し、かつ、併用可能な2つの電
着材料のpHの変化に伴う溶解特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing dissolution characteristics of two electrodepositable materials having different polarities and which can be used together with a change in pH.

【図4】導電率を変化させた時の電着材料の電着量の変
化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change in the amount of electrodeposition of the electrodeposition material when the conductivity is changed.

【図5】(A)〜(E)カラーフィルターの製造プロセ
スを示す概略断面図である。
FIGS. 5A to 5E are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter.

【図6】カラーフィルターの製造に用いた装置の概略構
成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an apparatus used for manufacturing a color filter.

【図7】カラーフィルターの基板となる透明n型半導体
の構造を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a structure of a transparent n-type semiconductor serving as a substrate of a color filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 元彦 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Motohiko Tsuchiya 430 Nakai-cho Sakai, Kami-gun, Kanagawa Prefecture Green Tech Nakai Inside Fuji Xerox Co., Ltd.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上に透明導電膜を形成し、その
上部に有機半導体膜又は無機半導体膜を形成した基板を
準備し、 液体を保持しうる容器内に色材とpHの変化により化学
的に溶解或いは析出・沈降する電着材料を含有する水系
液体を準備し、 電流または電界を供与できる手段を透明導電膜に接続し
た該基板を半導体薄膜が該水系液体に浸漬されるよう固
定するとともに、電極対の他方である対向電極を合わせ
持つ装置を該容器内に配置し、 該基板を透明基板上に光照射を行い、光照射による起電
力が発生した部分に選択的電着材料を含む電着膜を析出
させて単色のカラーフィルターを形成すること、を特徴
とするカラーフィルターの製造方法。
1. A substrate in which a transparent conductive film is formed on a transparent substrate and an organic semiconductor film or an inorganic semiconductor film is formed on the transparent conductive film is prepared, and a colorant and a pH change are contained in a container capable of holding a liquid. An aqueous liquid containing an electrodeposition material that dissolves or precipitates and precipitates is prepared, and means for supplying a current or an electric field is connected to the transparent conductive film, and the substrate is fixed so that the semiconductor thin film is immersed in the aqueous liquid. At the same time, a device having a counter electrode, which is the other of the pair of electrodes, is disposed in the container, the substrate is irradiated with light on a transparent substrate, and a selective electrodeposition material is applied to a portion where electromotive force is generated by the light irradiation. A monochromatic color filter by depositing an electrodeposited film containing the same.
【請求項2】 前記色材の色調を変えて、複数の単色の
カラーフィルターを形成する工程を繰り返すことによ
り、多色のカラーフィルター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ーの製造方法。
2. The color filter according to claim 1, wherein a step of forming a plurality of monochromatic color filters by changing the color tone of the color material is repeated to form a multicolor color filter. Production method.
【請求項3】 前記電着材料として、ブラックマトリッ
クスを形成しうる色材を含有し、請求項2に記載の方法
により、複数色のカラーフィルターを形成した後、電圧
を印加して、カラーフィルターを構成する複数色の電着
膜の未形成部分に電着膜によるブラックマトリックスを
形成する工程を含むことを特徴とするカラーフィルター
の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the electrodeposition material includes a color material capable of forming a black matrix. Forming a black matrix of the electrodeposited film on the portions where the electrodeposited films of a plurality of colors are not formed.
【請求項4】 前記電着材料として、ブラックマトリッ
クスを形成しうる色材を含有し、請求項2に記載の方法
により、複数色のカラーフィルターを形成した後、基体
全面に光を照射しながら通電して、カラーフィルターを
構成する複数色の電着膜の未形成部分に電着膜によるブ
ラックマトリックスを形成することを特徴とするカラー
フィルターの製造方法。
4. A color material capable of forming a black matrix is contained as the electrodeposition material, and after forming a color filter of a plurality of colors by the method according to claim 2, the entire surface of the substrate is irradiated with light. A method for manufacturing a color filter, comprising: forming a black matrix of an electrodeposited film on a portion of a color filter where an electrodeposited film of a plurality of colors is not formed, by applying a current.
【請求項5】 前記電着材料として、絶縁性の高い材料
を使用し、カラーフィルター電着膜表面の絶縁性を利用
して、カラーフィルター未形成領域のみに選択的にブラ
ックマトリックス電着膜を形成することを特徴とする請
求項3又は4に記載のカラーフィルターの製造方法。
5. A black matrix electrodeposition film is selectively used only in a region where no color filter is formed, using a material having a high insulating property as the electrodeposition material and utilizing the insulating property of the color filter electrodeposition film surface. The method for producing a color filter according to claim 3, wherein the color filter is formed.
【請求項6】 前記基体上に形成された半導体薄膜がn
型半導体からなり、前記電着材料として分子内にカルボ
キシル基を持つ化合物を用いることを特徴とする請求項
1乃至5のいずれか1項に記載のカラーフィルターの製
造方法。
6. The semiconductor thin film formed on the substrate has a thickness of n
The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound comprising a type semiconductor and having a carboxyl group in a molecule is used as the electrodeposition material.
【請求項7】 前記基体上に形成された半導体薄膜が、
n型半導体とp型半導体を順に積層したpn接合、また
はn型半導体、i型半導体、p型半導体を順に積層した
pin接合を持つ半導体からなり、前記電着材料として
分子内にカルボキシル基を持つ化合物を用いることを特
徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のカラー
フィルターの製造方法。
7. The semiconductor thin film formed on the base,
It is composed of a semiconductor having a pn junction in which an n-type semiconductor and a p-type semiconductor are sequentially stacked, or a pin junction in which an n-type semiconductor, an i-type semiconductor, and a p-type semiconductor are sequentially stacked, and having a carboxyl group in a molecule as the electrodeposition material. The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound is used.
【請求項8】 前記基体上に形成された半導体薄膜がp
型半導体からなり、前記電着材料として分子内にアミノ
基またはイミノ基を持つ化合物を用いることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれか1項に記載のカラーフィル
ターの製造方法。
8. The semiconductor thin film formed on the base is p
The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound comprising a type semiconductor and having an amino group or an imino group in a molecule is used as the electrodeposition material.
【請求項9】 前記基体上に形成された半導体薄膜が、
p型半導体とn型半導体を順に積層したpn接合、また
はp型半導体、i型半導体、n型半導体を順に積層した
pin接合を持つ半導体からなり、前記電着材料として
分子内にアミノ基またはイミノ基を持つ化合物を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載
のカラーフィルターの製造方法。
9. The semiconductor thin film formed on the base,
a semiconductor having a pn junction in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are sequentially stacked, or a pin junction in which a p-type semiconductor, an i-type semiconductor, and an n-type semiconductor are sequentially stacked; The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound having a group is used.
【請求項10】 前記電着材料が、分子内にカルボキシ
ル基を有する染料又はその混合物からなり、pHの変化
により溶解度が変化する特性を有することを特徴とする
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のカラーフィルタ
ーの製造方法。
10. The electrodeposition material according to claim 1, wherein the electrodeposition material comprises a dye having a carboxyl group in a molecule or a mixture thereof, and has a property that solubility changes with a change in pH. 13. The method for producing a color filter according to the above item.
【請求項11】 前記電着材料が、分子内に疎水基と親
水基を併せ持ち、該高分子を構成するモノマ−単位の疎
水基数が親水基と疎水基の総数の割合の40%から80
%の範囲であり、親水基部分の50%以上がpHの変化
により親水基から疎水基に可逆的に変化できる特性を有
し、且つ、酸価が30〜600である共重合体と、微粒
子色材とを含有することを特徴とする請求項1乃至9の
いずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
11. The electrodeposition material has both a hydrophobic group and a hydrophilic group in the molecule, and the number of hydrophobic groups in monomer units constituting the polymer is 40% to 80% of the total number of hydrophilic groups and hydrophobic groups.
%, A property that at least 50% of the hydrophilic group portion can be reversibly changed from a hydrophilic group to a hydrophobic group by a change in pH, and a copolymer having an acid value of 30 to 600, and fine particles. The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 9, further comprising a coloring material.
【請求項12】 前記電着材料が、分子内にpHを変化
させることにより析出・沈降する単位と、色材単位とを
併せ持つ化合物を含有することを特徴とする請求項1乃
至9のいずれか1項にに記載のカラーフィルターの製造
方法。
12. The electrodeposition material according to claim 1, wherein the electrodeposition material contains a compound having both a unit that precipitates and precipitates by changing pH in a molecule and a coloring material unit. 2. The method for producing a color filter according to item 1.
【請求項13】 前記n型半導体として酸化チタンを使
用したことを特徴とする請求項6、7、9のいずれか1
項に記載のカラーフィルターの製造方法。
13. The semiconductor device according to claim 6, wherein titanium oxide is used as said n-type semiconductor.
13. The method for producing a color filter according to the above item.
【請求項14】 前記電着材料を含む水系液体に電着特
性に影響を与えない酸性又はアルカリ性物質を加えて水
系液体中のpHを制御し、5V以下の電圧の印加によっ
ても電着膜の形成を可能にしたことを特徴とする請求項
1乃至5のいずれか1項に記載のカラーフィルターの製
造方法。
14. A method for controlling the pH of an aqueous liquid containing an electrodeposition material by adding an acidic or alkaline substance that does not affect electrodeposition properties to the aqueous liquid containing the electrodeposition material, and applying a voltage of 5 V or less to the electrodeposited film. The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein formation is enabled.
【請求項15】 透明基板上に透明導電膜を形成し、そ
の上部に有機半導体薄膜又は無機半導体薄膜を形成した
基板を準備し、 液体を保持し得る容器内に色材とpHの変化により化学
的に溶解或いは析出・沈降する電着材料を含有する水系
液体を準備し、 少なくとも画像パターンに従って電流または電界を供与
できる手段を透明導電膜に接続した該基板を半導体薄膜
が該水系液体に浸漬されるよう固定するとともに、電極
対の他方である対向電極を合わせ持つ装置を該容器内に
配置し、 該基板の透明基板上にて光照射を行い、光照射による起
電力が発生した部分に選択的に電着材料を含む電着膜を
析出させて単色のカラーフィルターを形成すること、を
特徴とするカラーフィルターの製造方法。
15. A substrate in which a transparent conductive film is formed on a transparent substrate, and an organic semiconductor thin film or an inorganic semiconductor thin film is formed thereon is prepared, and a colorant and a change in pH are set in a container capable of holding a liquid. An aqueous liquid containing an electrodeposition material that dissolves or precipitates and precipitates is prepared, and at least a means capable of supplying an electric current or an electric field in accordance with an image pattern is connected to the transparent conductive film. A device having a counter electrode, which is the other of the pair of electrodes, is placed in the container, light is irradiated on the transparent substrate of the substrate, and a portion where an electromotive force is generated by the light irradiation is selected. A method for producing a color filter, comprising forming an electrodeposition film containing an electrodeposition material to form a monochromatic color filter.
【請求項16】 前記電着膜の析出が、前記水系液体に
塩橋を介して飽和カロメル標準電極が接続された場合の
前記標準電極電位に対する前記電流または電界を供与で
きる手段の電位が5V以下で行われる請求項1乃至15
のいずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
16. The potential of the means capable of supplying the current or electric field with respect to the standard electrode potential when a saturated calomel standard electrode is connected to the aqueous liquid via a salt bridge is 5 V or less. 16. The method according to claim 1, wherein:
The method for producing a color filter according to any one of the above.
【請求項17】 前記電着材料としてブラックマトリッ
クスを形成をしうる色材を含有し、ブラックマトリック
スを形成した後、複数の単色のカラーフィルターを形成
する工程を繰り返す工程を含むことを特徴とする請求項
1に記載のカラーフィルターの製造方法。
17. The method according to claim 17, further comprising the step of: containing a color material capable of forming a black matrix as the electrodeposition material, repeating the step of forming a plurality of monochromatic color filters after forming the black matrix. A method for manufacturing a color filter according to claim 1.
【請求項18】 透明基板上に透明導電膜を形成し、そ
の上部に有機半導体膜又は無機半導体膜を形成した基板
を準備し、 液体を保持しうる容器内に色材とpHの変化により化学
的に溶解或いは析出・沈降する電着材料を含有する水系
液体を準備し、 該基板を半導体膜が該水系液体に浸漬されるよう固定す
るとともに、電極対の他方である対向電極を合わせ持つ
装置を該容器内に配置し、 任意に前記透明導電膜にバイアス電圧に印可しつつ該基
板の透明基板上に光照射を行い、光照射による起電力が
発生した部分に選択的に電着材料を含む電着膜を析出さ
せて単色のカラーフィルターを形成することを特徴とす
るカラーフィルタの製造方法。
18. A substrate in which a transparent conductive film is formed on a transparent substrate, and an organic semiconductor film or an inorganic semiconductor film is formed on the transparent conductive film is prepared. A device that prepares an aqueous liquid containing an electrodeposition material that dissolves or precipitates and precipitates, and fixes the substrate so that the semiconductor film is immersed in the aqueous liquid, and also has a counter electrode that is the other of the electrode pair. Placed in the container, irradiating light on the transparent substrate of the substrate while arbitrarily applying a bias voltage to the transparent conductive film, and selectively applying an electrodeposition material to a portion where an electromotive force is generated by the light irradiation. A method for producing a color filter, comprising: depositing an electrodeposited film containing the same to form a monochromatic color filter.
【請求項19】 透明基板上に透明導電性層、透明な有
機半導体層又は無機半導体層、着色成分及びpHの変化
により化学的に溶解或いは析出・沈降する高分子を含有
する電着材料により形成された有色電着膜層を順次、積
層してなることを特徴とするカラーフィルター。
19. A transparent conductive layer, a transparent organic semiconductor layer or an inorganic semiconductor layer, an electrodeposition material containing a coloring component and a polymer which is chemically dissolved or precipitated / precipitated by a change in pH on a transparent substrate. A color filter, wherein a colored electrodeposition film layer is sequentially laminated.
【請求項20】 前記有色電着膜層が、赤、緑、青の色
相を有する有色電着膜が同一層内に配置されていること
を特徴とする請求項19に記載のカラーフィルター。
20. The color filter according to claim 19, wherein the colored electrodeposition film layers have red, green, and blue hues in the same layer.
【請求項21】 さらに、ブラックマトリックスを備え
ることを特徴とする請求項19に記載のカラーフィルタ
ー。
21. The color filter according to claim 19, further comprising a black matrix.
【請求項22】 前記有色電着膜を構成する高分子が、
疎水基と親水基を併せ持ち、該高分子を構成するモノマ
−単位の疎水基数が親水基と疎水基の総数の割合の40
%から80%の範囲であり、親水基部分の50%以上が
pHの変化により親水基から疎水基に可逆的に変化でき
る特性を有し、且つ、酸価が30〜600である共重合
体であることを特徴とする請求項19乃至21のいずれ
か1項に記載のカラーフィルター。
22. A polymer constituting the colored electrodeposition film,
It has both a hydrophobic group and a hydrophilic group, and the number of the hydrophobic groups of the monomer unit constituting the polymer is 40% of the ratio of the total number of the hydrophilic group and the hydrophobic group.
% To 80%, wherein 50% or more of the hydrophilic group portion has the property of being able to reversibly change from a hydrophilic group to a hydrophobic group by a change in pH, and has an acid value of 30 to 600. The color filter according to any one of claims 19 to 21, wherein
【請求項23】 前記請求項1乃至18のいずれか1項
に記載のカラーフィルターの製造方法により製造された
ことを特徴とするカラーフィルター。
23. A color filter manufactured by the method for manufacturing a color filter according to claim 1. Description:
【請求項24】 透明基板上に透明導電膜を形成し、そ
の上部に有機半導体薄膜又は無機半導体薄膜を形成した
基板と、色材とpHの変化により化学的に溶解或いは析
出・沈降する電着材料を含有する水系液体を満たした容
器と、少なくとも画像パターンに従って電流または電界
を供与できる手段と、電極対の他方である対向電極と、
該基板の透明基板上に光照射を行う光源とを備え、 該透明導電膜に該電流または電界を供与できる手段が接
続され、該基板が半導体薄膜が該水系液体に浸漬される
よう固定されていることを特徴とするカラーフィルター
の製造装置。
24. A substrate in which a transparent conductive film is formed on a transparent substrate, and an organic semiconductor thin film or an inorganic semiconductor thin film is formed on the transparent conductive film. A container filled with an aqueous liquid containing the material, a means capable of applying a current or an electric field according to at least an image pattern, and a counter electrode which is the other of the electrode pair,
A light source for irradiating light on the transparent substrate of the substrate, a means capable of supplying the current or the electric field to the transparent conductive film is connected, and the substrate is fixed so that the semiconductor thin film is immersed in the aqueous liquid. An apparatus for manufacturing a color filter.
JP29746697A 1997-10-29 1997-10-29 Color filter manufacturing method, color filter and manufacturing apparatus thereof Expired - Fee Related JP3364418B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29746697A JP3364418B2 (en) 1997-10-29 1997-10-29 Color filter manufacturing method, color filter and manufacturing apparatus thereof
US09/288,819 US6309782B1 (en) 1997-10-29 1999-04-09 Color filter and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29746697A JP3364418B2 (en) 1997-10-29 1997-10-29 Color filter manufacturing method, color filter and manufacturing apparatus thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11133224A true JPH11133224A (en) 1999-05-21
JP3364418B2 JP3364418B2 (en) 2003-01-08

Family

ID=17846867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29746697A Expired - Fee Related JP3364418B2 (en) 1997-10-29 1997-10-29 Color filter manufacturing method, color filter and manufacturing apparatus thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3364418B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255025B1 (en) * 1998-07-13 2001-07-03 Fuji Xerox Co., Ltd. Filter and process for producing same
US6344301B1 (en) 1999-09-07 2002-02-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of forming colored film, driving device and liquid crystal display device
US6436591B1 (en) * 1999-06-15 2002-08-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Conductive color filter, method for manufacturing the same, and liquid crystal display element
US6613486B1 (en) * 1999-11-12 2003-09-02 Fuji Xerox Co., Ltd. Method for producing color filter using photocatalysis, apparatus for producing color filter
US6680242B2 (en) 2001-03-19 2004-01-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of forming crystalline semiconductor thin film on base substrate, lamination formed with crystalline semiconductor thin film and color filter
US6707612B2 (en) 2002-01-28 2004-03-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of manufacturing micro-lens array, electrolyte and manufacturing apparatus used therefor
US6720119B2 (en) 2000-07-27 2004-04-13 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of fabricating high-dielectric color filter
US6797769B2 (en) 2000-09-22 2004-09-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrodepositing solution for low-potential electrodeposition and electrodeposition method using the same
US6797531B2 (en) 2002-06-26 2004-09-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Process for producing microlens array, array master, electrolytic solution and microlens array resin material therefor and apparatus for producing master
US6849171B2 (en) 2001-03-05 2005-02-01 Fuji Xerox Co., Ltd. Light waveguide forming method, electrolyte solution, light waveguide forming apparatus and light waveguide
US7024084B2 (en) 2002-09-20 2006-04-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrodeposition solution, optical part produced therefrom, and production method for same optical part

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255025B1 (en) * 1998-07-13 2001-07-03 Fuji Xerox Co., Ltd. Filter and process for producing same
US6436591B1 (en) * 1999-06-15 2002-08-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Conductive color filter, method for manufacturing the same, and liquid crystal display element
US6344301B1 (en) 1999-09-07 2002-02-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of forming colored film, driving device and liquid crystal display device
US6613486B1 (en) * 1999-11-12 2003-09-02 Fuji Xerox Co., Ltd. Method for producing color filter using photocatalysis, apparatus for producing color filter
US6720119B2 (en) 2000-07-27 2004-04-13 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of fabricating high-dielectric color filter
US6797769B2 (en) 2000-09-22 2004-09-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrodepositing solution for low-potential electrodeposition and electrodeposition method using the same
US6849171B2 (en) 2001-03-05 2005-02-01 Fuji Xerox Co., Ltd. Light waveguide forming method, electrolyte solution, light waveguide forming apparatus and light waveguide
US6680242B2 (en) 2001-03-19 2004-01-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of forming crystalline semiconductor thin film on base substrate, lamination formed with crystalline semiconductor thin film and color filter
US6707612B2 (en) 2002-01-28 2004-03-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Method of manufacturing micro-lens array, electrolyte and manufacturing apparatus used therefor
US6797531B2 (en) 2002-06-26 2004-09-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Process for producing microlens array, array master, electrolytic solution and microlens array resin material therefor and apparatus for producing master
US7024084B2 (en) 2002-09-20 2006-04-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Electrodeposition solution, optical part produced therefrom, and production method for same optical part

Also Published As

Publication number Publication date
JP3364418B2 (en) 2003-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001074927A (en) Method for formation of color film, driving element, and liquid crystal display device
US6797769B2 (en) Electrodepositing solution for low-potential electrodeposition and electrodeposition method using the same
JP3125748B2 (en) Image recording method
JP3152192B2 (en) Image forming method and image forming apparatus used therefor
JP3364418B2 (en) Color filter manufacturing method, color filter and manufacturing apparatus thereof
US6436591B1 (en) Conductive color filter, method for manufacturing the same, and liquid crystal display element
US6340544B1 (en) Process for recording image using photoelectrodeposition method and process for producing color filter using the same
US6309782B1 (en) Color filter and method for manufacturing the same
JP3941232B2 (en) Image recording method using photo-deposition method and color filter manufacturing method using the same
JP2000275429A (en) Manufacture of filter
JP2002243929A (en) Method for manufacturing color filter by photoelectric deposition method and photocatalyst method, color filter, liquid crystal device, and apparatus for manufacturing color filter
JP3575284B2 (en) Titanium oxide thin film, light-transmitting image forming substrate, method of manufacturing color filter, and color filter manufacturing apparatus
JPH11305029A (en) Manufacture of color filter
JP2000147238A (en) Production of color filter and color filter
JPH11295516A (en) Manufacture of color filter and color filter
JP3941261B2 (en) Image recording method
JP4026269B2 (en) Color filter manufacturing method and manufacturing apparatus
JP3932725B2 (en) Method for forming colored film
JP2001164399A (en) Method for forming polymer film
JP2000275428A (en) Manufacture of filter
JP2000221315A (en) Production of filter and apparatus therefor
JP2001202027A (en) Drive substrate with color filter and method for manufacturing the same as well as liquid crystal display element
JP2000275427A (en) Manufacture of color filter and manufacturing device therefor
JP2001255521A (en) Manufacturing method for tft(thin-film transistor) substrate integrated with color filter
JP2000180623A (en) Manufacture of color filter and device therefor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071025

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101025

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111025

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees