JPH11295516A - Manufacture of color filter and color filter - Google Patents

Manufacture of color filter and color filter

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Publication number
JPH11295516A
JPH11295516A JP9962798A JP9962798A JPH11295516A JP H11295516 A JPH11295516 A JP H11295516A JP 9962798 A JP9962798 A JP 9962798A JP 9962798 A JP9962798 A JP 9962798A JP H11295516 A JPH11295516 A JP H11295516A
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JP
Japan
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color filter
film
light
optical semiconductor
electrodeposition
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Pending
Application number
JP9962798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigemi Otsu
茂実 大津
Hidekazu Akutsu
英一 圷
Ryujun Fu
龍淳 夫
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a flexible color filter capable of providing the flexible color filter by a simple method not including photolithography in a process, improving the controllability at the time of forming a colored layer and coping even with fine and complicated picture element arrangement and to provide the flexible color filter of high resolution provided with high smoothness and high transmissivity. SOLUTION: In this manufacturing method of a color filter, a substrate 1 on which a light transmissive plastic film 2, a light transmissive conductive film 3 and an optical semiconductor thin film 4 are successively laminated is used and the substrate 1 is immersed in a water-based liquid 10 containing a color electrodeposition material. A current or an electric field is supplied to the light transmissive conductive film, the substrate 1 is irradiated with light and a colored electrodeposition film 5 composed of the coloring electrodeposition material is formed at a light irradiation part.

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
晶表示素子などの、各種表示素子やカラーセンサーに用
いられるカラーフィルターの製造方法およびカラーフィ
ルターに関し、より詳細には、フォトリソグラフィ工程
なしに電着法により着色層やブラックマトリックスを形
成するカラーフィルターの製造方法、およびこの方法に
より製造された高解像度の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 method of manufacturing a color filter used for various display elements such as a CCD camera and a liquid crystal display element and a color sensor, and a color filter. The present invention relates to a method for producing a color filter that forms a colored layer or a black matrix by a deposition method, and a high-resolution color filter produced by this method.

【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、ガラス基板上に水溶性高分子の層を形
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
れたパターンを得る。この操作を3回繰り返し、R(レ
ッド).G(グリーン).B(ブルー).のカラーフィ
ルター層を得る。この方法により得られたカラーフィル
ターは、透過率も高く色相も豊富であり、完成度も高い
ので、現在カラー固体撮像素子(CCD)に多用されて
いる。しかし、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(LCD)用と
しては、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
成度は高いものの、工程数が多く、コストも高いという
欠点がある。 (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、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.層の形成工程に
限ればフォトリソグラフィ法を用いてない簡便なもので
あるが、他の方法で製造されたカラーフィルターと比較
して、得られたカラーフィルターの解像度や膜厚の均一
性が劣るという欠点がある。 (4)インクジェット法は、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.を塗り分けカラーフィルター層を得る。
この方法も、R.G.B.層に限ればフォトリソグラフ
ィを必要としないが、得られるカラーフィルターの解像
度が他の方法で得らるものより劣るという欠点がある。
また、インクを吹き付ける際に、インクの小滴が飛散し
て隣接するフィルター層が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
ルター層を得るものである(例えば、特開平5−119
209号公報や、特開平5−157905号公報等に記
載)。この方法は、予め、透明電極をフォトリソグラフ
ィによりパターニングする必要があり、これを電着用の
電極として使用するため、パターンの形状が限定されT
FT液晶用には使えないという欠点がある。また、一般
にカラーフィルターはカラーフィルター層だけでは使え
ず、各カラーフィルター画素間をブラックマトリックス
で覆う事が必要である。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が使われており、コストア
ップの大きな要因の一つとなっている。
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) In the dyeing method, a layer of a water-soluble polymer is formed on a glass substrate, patterned into a desired shape through a photolithography process, and then immersed in a dye solution to obtain a colored pattern. . This operation was repeated three times, and R (red). G (green). B (blue). To obtain a color filter layer. A color filter obtained by this method has a high transmittance, a wide range of hues, and a high degree of perfection, and is therefore frequently used in a color solid-state imaging device (CCD). However, since a dye is used, the light resistance is inferior and the number of manufacturing steps is large. Therefore, for a liquid crystal display device (LCD), the pigment dispersion method has been used. (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. Although this manufacturing method has a high degree of technology perfection, it has disadvantages in that 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. As long as the layer formation step is limited, it is a simple method without using a photolithography method, but the resolution and thickness uniformity of the obtained color filter are inferior to color filters manufactured by other methods. There is a disadvantage that. (4) In the ink-jet method, after forming an ink-receiving layer of a water-soluble polymer and subjecting it to a hydrophilization / hydrophobization treatment,
Ink is sprayed on the hydrophilized portion by an ink jet method. G. FIG. B. To obtain a color filter layer.
This method is also described in R. G. FIG. B. Photolithography is not required if the layer is limited, but has the disadvantage that the resolution of the obtained color filter is inferior to that obtained by other methods.
Further, when ink is sprayed, there is a high probability that small droplets of the ink are scattered and the adjacent filter layers are mixed in color, and the position accuracy is inferior. (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. (See, for example, JP-A-5-119).
209 and JP-A-5-157905). In this method, it is necessary to pattern a transparent electrode in advance by photolithography, and since this is used as an electrode for electrodeposition, the shape of the pattern is limited and T
There is a disadvantage that it cannot be used for FT liquid crystal. In general, a color filter cannot be used only with a color filter layer, and it is necessary to cover each color filter pixel with a black matrix. Usually, photolithography is used to form the black matrix, which is one of the major factors for increasing the cost.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前記の
問題を解決する手段として、光起電力を利用した電着技
術によるカラーフィルターの製造方法を見出し、この技
術について先に出願している(特願平9−29746
6)。この製造方法は、フォトリソグラフィを使用しな
い簡易な方法であり、また、従来の方法と比較して、高
い制御性を有するものである。さらに、この製造法によ
り得られるカラーフィルターは、従来のカラーフィルタ
ーと比較して高い解像度、および高い平滑性を有する。
本発明は、前記製造方法を改良し、カラーフィルターの
軽量化、低コスト化を図り、より汎用性のあるカラーフ
ィルターを提供することを目的とする。
As a means for solving the above-mentioned problems, the present inventors have found a method for producing a color filter by an electrodeposition technique using photovoltaic power. (Japanese Patent Application No. 9-29746)
6). This manufacturing method is a simple method that does not use photolithography, and has higher controllability than a conventional method. Further, the color filter obtained by this manufacturing method has higher resolution and higher smoothness than conventional color filters.
An object of the present invention is to improve the manufacturing method, reduce the weight and cost of the color filter, and provide a more versatile color filter.

【0004】即ち、本発明は、フォトリソグラフィ工程
を含まない簡易な製造方法により、フレキシブルなカラ
ーフィルターを提供することを目的とする。また、着色
層形成時の制御性が高く、微細で複雑な画素配置にも対
応できるフレキシブルなカラーフィルターの製造方法を
提供することを目的とする。さらに、高い平滑性、およ
び高い透過性を有する、高解像度のフレキシブルなカラ
ーフィルターを提供することを目的とする。
That is, an object of the present invention is to provide a flexible color filter by a simple manufacturing method that does not include a photolithography step. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a flexible color filter which has high controllability at the time of forming a colored layer and can cope with fine and complicated pixel arrangement. It is another object of the present invention to provide a high-resolution flexible color filter having high smoothness and high transparency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、光起電力
による電着技術と光起電力を発現する光半導体薄膜の製
造方法について鋭意研究を重ねた結果、光透過性プラス
チックフィルムの上に光透過性導電膜を形成し、さらに
その上に光半導体薄膜を形成した基板を用い、この基板
上に光起電力による電着法により着色層を形成すれば、
容易にフレキシブルなカラーフィルターが製造できるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies on an electrodeposition technique using photovoltaic power and a method for manufacturing an optical semiconductor thin film exhibiting photovoltaic power. A light-transmissive conductive film is formed on the substrate, and a substrate on which an optical semiconductor thin film is further formed is used, and a colored layer is formed on the substrate by an electrodeposition method using photovoltaic power.
They have found that a flexible color filter can be easily manufactured, and based on this finding, have completed the present invention.

【0006】即ち、本発明は、光透過性のプラスチック
フィルム、光透過性導電膜、光半導体薄膜を順次積層し
た基板を用い、該基板を着色電着材料を含有する水系液
体中に浸漬し、光透過性導電膜に電流または電圧を供与
するともに基板に光照射し光照射部に着色電着材料から
なる着色電着膜を形成する、工程を含むカラーフィルタ
ーの製造方法である。
That is, the present invention uses a substrate in which a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, and an optical semiconductor thin film are sequentially laminated, and immerses the substrate in an aqueous liquid containing a colored electrodeposition material. This is a method for producing a color filter, comprising the steps of applying a current or a voltage to a light-transmitting conductive film, irradiating a substrate with light, and forming a colored electrodeposition film made of a colored electrodeposition material on a light-irradiated portion.

【0007】本発明のカラーフィルターの製造方法は、
光透過性導電膜にあらかじめバイアス電圧を加え、光照
射して光照射部のみに光起電力を発生させ、基板の光照
射部近傍の水系液体のpHを変化させて、このpHの変
化に対応した着色電着材料の溶解度の違いを利用して基
板上に着色電着膜を形成するものである。この工程を、
例えば、R層、G層、B層に対応して3回繰り返せば、
3原色からなる高解像度のカラーフィルターを容易に製
造することができる。
[0007] The method for producing a color filter of the present invention comprises:
By applying a bias voltage to the light-transmitting conductive film in advance and irradiating light to generate photoelectromotive force only in the light-irradiated part, changing the pH of the aqueous liquid near the light-irradiated part of the substrate, and responding to this pH change A colored electrodeposition film is formed on a substrate by utilizing the difference in solubility of the colored electrodeposition material. This process,
For example, if it is repeated three times corresponding to the R layer, the G layer, and the B layer,
A high-resolution color filter composed of three primary colors can be easily manufactured.

【0008】また、着色層の未形成領域には、光半導体
薄膜が露出しているので、着色層を形成した後、黒色電
着材料を含む水系液体中で、該導電膜に電圧を印加する
ことによって(この時、光はあっても無くてもよい)、
着色層の未形成領域のみに、ブラックマトリックスを容
易に形成することができる。また、光透過性導電膜にイ
オン化処理を施せば、該導電膜と光半導体薄膜との接着
性を高めることができ、安定的にフレキシブルなカラー
フィルターを製造することができる。さらに、光活性の
高い酸化チタンからなるn型光半導体薄膜を光半導体薄
膜として使用すれば、プラスチックフィルムに熱損傷を
与えることなく、フレキシブルで、かつ高解像度のカラ
ーフィルターを安定的に製造することができる。
Further, since the optical semiconductor thin film is exposed in the region where the colored layer is not formed, after forming the colored layer, a voltage is applied to the conductive film in an aqueous liquid containing a black electrodeposition material. By this (with or without light at this time)
The black matrix can be easily formed only in the unformed region of the coloring layer. In addition, when the light-transmitting conductive film is subjected to ionization treatment, the adhesiveness between the conductive film and the optical semiconductor thin film can be increased, and a stable and flexible color filter can be manufactured. Furthermore, if an n-type optical semiconductor thin film made of titanium oxide having high photoactivity is used as the optical semiconductor thin film, a flexible and high-resolution color filter can be stably manufactured without causing thermal damage to the plastic film. Can be.

【0009】また、本発明は、光透過性プラスチックフ
ィルム、光透過性導電膜、光半導体薄膜、着色層を順次
積層したカラーフィルターである。このような構成のカ
ラーフィルターとすれば、軽量で形状状のフレキシビリ
ティーを有する汎用性のあるカラーフィルターを提供す
ることができる。また、高い透過性、および高い平滑性
を有する、高解像度のカラーフィルターを提供すること
ができる。
Further, the present invention is a color filter in which a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, an optical semiconductor thin film, and a coloring layer are sequentially laminated. With a color filter having such a configuration, it is possible to provide a versatile color filter that is lightweight and has shape flexibility. In addition, a high-resolution color filter having high transmittance and high smoothness can be provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明を実施の形態を挙げてさら
に説明する。本発明では、光透過性プラスチックフィル
ム、光透過性導電膜、光半導体薄膜をこの順で積層した
基板を用いる。光透過性プラスチックフィルムとして
は、柔軟性または可撓性を有する光透過性のプラスチッ
クフィルムを用いる。例えばポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリフェニレンフルフィド、ポリアリレート、ポリ
イミド、ポリカーボネート等からなるフィルムが挙げら
れ。特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。ここ
で光透過性とは、可視光に対して透過性であることをい
い、即ち可視光を吸収しない性質のことをいう。以下同
様である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be further described with reference to embodiments. In the present invention, a substrate in which a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, and an optical semiconductor thin film are laminated in this order is used. As the light-transmitting plastic film, a light-transmitting plastic film having flexibility or flexibility is used. For example, films made of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polyether imide, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate and the like can be mentioned. Particularly, polyethylene terephthalate is preferred. Here, the term "light-transmitting property" refers to a property of transmitting visible light, that is, a property of not absorbing visible light. The same applies hereinafter.

【0011】光透過性導電膜は、電流または電圧を供与
される電極として機能する。用いる材料としては、IT
O(インジュウム−スズ酸化物)、二酸化スズ等が挙げ
られる。中でもITOは、導電性、透明性が高いので好
ましい。光透過性導電膜は、例えば、蒸着法、スパッタ
リング法、CVD法等、従来公知の方法によりプラスチ
ックフィルム上に形成できる。さらに、光透過性導電膜
にイオン化処理を施すと、光半導体薄膜との接着性が高
められるので好ましい。イオン化処理としては、例え
ば、オゾン処理、放電処理等が挙げられる。
The light-transmitting conductive film functions as an electrode to which a current or a voltage is applied. The materials used are IT
O (indium-tin oxide), tin dioxide and the like. Among them, ITO is preferable because of its high conductivity and transparency. The light-transmitting conductive film can be formed on a plastic film by a conventionally known method such as an evaporation method, a sputtering method, and a CVD method. Further, it is preferable that the light-transmitting conductive film be subjected to ionization treatment, since the adhesiveness to the optical semiconductor thin film can be enhanced. Examples of the ionization treatment include an ozone treatment and a discharge treatment.

【0012】光半導体薄膜としては、光照射により光起
電力を発生し、かつ光透過性を有する薄膜であればいず
れも使用することができる。光半導体には、n型光半導
体とp型光半導体があるが、本発明ではいずれの光半導
体も使用可能である。さらに、pn接合やpin接合を
利用した積層構造の光半導体を用いると起電圧を大きく
でき、大きな電流を流すことができるため、より高い解
像度のカラーフィルターが得られるので好ましい。ま
た、本発明に用いられる光半導体薄膜は、無機光半導体
からなるものであっても、有機光半導体からなるもので
あってもよい。無機光半導体としては、Ga−N、ダイ
ヤモンド、C−BN、SiC、ZnSe、TiO2 、Z
nO等が挙げられる。有機光半導体としては、ポリビニ
ールカルバゾール、ポリアセチレン等が挙げられる。中
でも、TiO2 、ZnO等の酸化物光半導体は、酸化さ
れることがないので好ましい。特に、TiO2 は、高い
光感度、高い透過性を有するので好ましい。光半導体薄
膜の製膜方法については、従来知られている、熱酸化膜
法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等を用いて作
成することができる。但し、プラスチックフィルムに熱
損傷を与えず製膜するためには、100℃以下の熱処理
で製膜する必要がある。
As the optical semiconductor thin film, any thin film which generates a photovoltaic force upon irradiation with light and has optical transparency can be used. Optical semiconductors include an n-type optical semiconductor and a p-type optical semiconductor, and any optical semiconductor can be used in the present invention. Furthermore, it is preferable to use an optical semiconductor having a laminated structure using a pn junction or a pin junction, because an electromotive voltage can be increased and a large current can be passed, so that a color filter with higher resolution can be obtained. The optical semiconductor thin film used in the present invention may be made of an inorganic optical semiconductor or an organic optical semiconductor. Examples of the inorganic optical semiconductor include Ga-N, diamond, C-BN, SiC, ZnSe, TiO 2 , Z
nO and the like. Examples of the organic optical semiconductor include polyvinyl carbazole, polyacetylene, and the like. Among them, oxide optical semiconductors such as TiO 2 and ZnO are preferable because they are not oxidized. In particular, TiO 2 is preferable because it has high light sensitivity and high transmittance. The optical semiconductor thin film can be formed using a conventionally known thermal oxide film method, sputtering method, electron beam evaporation method, or the like. However, in order to form a film without causing thermal damage to the plastic film, the film needs to be formed by heat treatment at 100 ° C. or lower.

【0013】例えば、TiO2 を用いてn型の光半導体
薄膜を製膜するには、通常、ゾル−ゲル法では約500
℃で焼結する必要があり、スパッタリング法でも200
℃で基板を加熱処理する必要がある。これでは、プラス
チックフィルムにダメージを与えることになる。そこで
本発明では、TiO2 にあらかじめ還元処理を施し、光
学活性の高いアナターゼ型のTiO2 結晶を用いるのが
好ましい。光学活性の高い結晶を用いれば、低温加熱処
理で、高光感度の光半導体薄膜が作製できる。例えば、
アナターゼ型のTiO2 結晶を溶媒中に分散(または溶
解)させ、この分散液(溶液)を導電性薄膜上に塗布
し、100℃以下で乾燥することにより高光感度のn型
光半導体薄膜を作製できる。アナターゼ型のTiO2
還元処理すると、酸素原子が離脱してTiO2-x とな
り、さらに光学活性が高くなる。この還元処理の方法と
しては、水素ガスの雰囲気下で加熱処理する方法が挙げ
られる。加熱条件は、約500℃で1時間加熱する
(J.Electrochem.Soc.,Vol.1
41,No3,p.660,1994,Y.Hamas
aki et alに記載)等、比較的高温で長時間処
理するのが一般的である。しかし、水素混合窒素ガスを
所定の流速で流しながら加熱処理すれば、比較的低温短
時間で処理することもできる。例えば、TiO2 の粉末
を、3%の水素混合窒素ガスを、流速1リットル/mi
nで流しながら、約360℃で10分間加熱処理するこ
とにより、比較的低温、短時間の加熱処理で、TiO
2-x に還元できる。
For example, to form an n-type optical semiconductor thin film using TiO 2 , usually, about 500
Sintering at 200 ° C.
It is necessary to heat-treat the substrate at a temperature of ° C. This will damage the plastic film. Therefore, in the present invention, it is preferable to perform a reduction treatment on TiO 2 in advance and use an anatase-type TiO 2 crystal having high optical activity. If a crystal having high optical activity is used, an optical semiconductor thin film with high photosensitivity can be manufactured by low-temperature heat treatment. For example,
Anatase-type TiO 2 crystals are dispersed (or dissolved) in a solvent, and this dispersion (solution) is applied on a conductive thin film and dried at 100 ° C. or less to produce a high-sensitivity n-type optical semiconductor thin film. it can. When anatase-type TiO 2 is subjected to a reduction treatment, an oxygen atom is eliminated to form TiO 2-x , and the optical activity is further increased. As a method of the reduction treatment, a method of performing a heat treatment in an atmosphere of hydrogen gas may be mentioned. The heating condition is heating at about 500 ° C. for 1 hour (J. Electrochem. Soc., Vol. 1).
41, No. 3, p. 660, 1994, Y.C. Hamas
(described in aki et al.) and the like. However, if the heat treatment is performed while flowing the hydrogen mixed nitrogen gas at a predetermined flow rate, the treatment can be performed at a relatively low temperature in a short time. For example, TiO 2 powder is mixed with 3% hydrogen mixed nitrogen gas at a flow rate of 1 liter / mi.
n at a temperature of about 360 ° C. for 10 minutes while flowing at a low temperature.
Can be reduced to 2-x .

【0014】次に、該基板を浸漬する水系液体中に含有
される着色電着材料について説明する。着色電着材料
は、少なくとも、溶液のpHの変化によって溶解度が変
化するイオン性分子と、着色電着膜を形成するための着
色の分子である染料、顔料、色素等の色材を含んでい
る。色材自体がイオン性分子であってもよく、この場合
は、着色電着材料が色材のみからなっていてもよい。イ
オン性分子はアニオン性分子であってもカチオン性分子
であってもよく、用いられる光半導体薄膜の極性に応じ
て選択される。
Next, the colored electrodeposition material contained in the aqueous liquid in which the substrate is immersed will be described. The colored electrodeposition material includes at least a ionic molecule whose solubility changes due to a change in the pH of the solution and a coloring material such as a dye, a pigment, or a pigment, which is a coloring molecule for forming a colored electrodeposition film. . The coloring material itself may be an ionic molecule, and in this case, the colored electrodeposition material may be composed only of the coloring material. The ionic molecule may be an anionic molecule or a cationic molecule, and is selected according to the polarity of the optical semiconductor thin film used.

【0015】いずれのイオン性分子を電着材料として選
択するかは、イオン性分子が有するpHの変化に対応し
た溶解度の変化特性を目安にすることができる。本発明
に用いられる電着材料は、溶液のpH変化に依存して、
急激に溶解度が変化する性質を有するものが好ましい。
例えば、溶液の±1.0のpH変化に対応して、より好
ましくは、±0.5のpH変化に対応して状態変化(溶
存状態→沈殿、または沈殿→溶存状態)するものが好ま
しい。このような溶解度特性を有するイオン性分子を電
着材料として用いれば、より迅速に電着膜を作製でき、
また耐水性に優れた電着膜を作製することができる。さ
らに、電着材料として用いるイオン性分子は、pHの変
化に対応する状態変化(溶存状態→析出の変化と析出→
溶存状態の変化)にヒステリシスを示すもの、即ち、p
Hの減少または増加に対応する析出状態への変化は急峻
であり、かつpHの増加または減少に対応する溶存状態
への変化は緩慢であると、電着膜の安定性が向上するの
で好ましい。
Which of the ionic molecules is selected as the electrodeposition material can be determined based on the change characteristic of the solubility corresponding to the change of the pH of the ionic molecule. The electrodeposition material used in the present invention depends on the pH change of the solution,
Those having the property of rapidly changing solubility are preferred.
For example, it is preferable that the solution changes its state (dissolved state → precipitated or precipitated → dissolved state) in response to a pH change of ± 1.0 of the solution, more preferably, in response to a pH change of ± 0.5. If an ionic molecule having such a solubility property is used as an electrodeposition material, an electrodeposition film can be produced more quickly,
Further, an electrodeposition film having excellent water resistance can be produced. Further, the ionic molecules used as the electrodeposition material undergo a state change (dissolved state → precipitation change and precipitation →
Change in dissolved state), ie, p
It is preferable that the change to the precipitation state corresponding to the decrease or increase of H is steep, and the change to the dissolved state corresponding to the increase or decrease of the pH is slow because the stability of the electrodeposited film is improved.

【0016】イオン性の色材としては、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、
フルオレセイン系、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、
キノンイミン系の染料、およびカルボキシル基、アミノ
基、またはイミノ基を有する親水性染料等が挙げられ
る。
The ionic coloring materials include triphenylmethanephthalide, phenosadine, phenothiazine, and the like.
Fluorescein type, indolylphthalide type, spiropyran type, azaphthalide type, diphenylmethane type, chromenopyrazole type, leuco auramine type, azomethine type, rhodamine lactal type, naphtholactam type, triazene type, triazole azo type, thiazole azo type, azo system,
Oxazine, thiazine, benzothiazole azo,
Examples include quinone imine dyes and hydrophilic dyes having a carboxyl group, an amino group, or an imino group.

【0017】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以上の水溶液中では
還元状態となり溶存するが、pHが4未満の水溶液中で
は酸化状態となり沈殿する。また、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 Bl
ue 9)は、pHが10以下の水中では酸化状態とな
り溶存するが、pH10以上の水中では還元状態となり
不溶化し析出する。このような構造変化は伴わないが、
一般にカルボキシル基、アミノ基、またはイミノ基を有
する親水性染料は、水溶液のpH変化によって溶解度が
大きく変化する。例えば、カルボキシル基を有する耐水
性改良インクジェット染料は、pH6以上の水には可溶
であるが、pH6未満の水には不溶で沈殿する。
For example, rose bengal and eosin, which are fluorescein dyes, are reduced and dissolved in an aqueous solution having a pH of 4 or more, but are oxidized and precipitate in an aqueous solution having a pH of less than 4. Further, an oxazine-based basic dye Cathilon Pure Blue 5GH
(CI Basic Blue 3) and thiazine-based basic dye methylene blue (CI Basic BL 1).
ue 9) is in an oxidized state and dissolved in water having a pH of 10 or less, but is in a reduced state in water having a pH of 10 or more and is insolubilized and precipitated. Although there is no such structural change,
Generally, the solubility of a hydrophilic dye having a carboxyl group, an amino group, or an imino group greatly changes due to a change in pH of an aqueous solution. For example, a water-resistance-improved inkjet dye having a carboxyl group is soluble in water having a pH of 6 or more, but is insoluble in water having a pH of less than 6 and precipitates.

【0018】着色電着材料が、顔料とイオン性分子とか
らなる場合のイオン性分子としては透明な膜を形成し得
る高分子が好ましい。例えば、アニオン性であるカルボ
キシル基を有する高分子、カチオン性であるアミノ基ま
たはイミノ基を有する高分子等が挙げられる。カルボキ
シル基を有する高分子の一種である水溶性アクリル樹脂
は、pH6以上の水には溶けるが、pH6未満の水には
不溶で沈殿する。この高分子中に顔料を分散させれば、
高分子が基板上に電着する際に顔料を取り込んで膜を形
成するので、着色の電着膜が基板上に形成される。本発
明の電着材料に用いられる高分子は、水系液体中に溶解
または分散するための適度な親水性と、一旦電着膜を形
成した後は、再び水系液体中に溶解しないための適度な
疎水性を有する必要がある。従って、高分子は、構造中
に疎水基と親水基を併せ持つ。このような機能を満足さ
せる高分子の目安としては、高分子を構成しているモノ
マーの疎水基の数が、モノマーの親水基と疎水基の総和
の40〜80%の範囲のものである。また、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
変化し、かつ、酸価数が30〜600のものが析出性、
電着膜の安定性の点で好ましい。高分子は、1種類のモ
ノマーからなるものであっても、2種以上のモノマーか
らなる共重合体であってもよい。
When the colored electrodeposition material comprises a pigment and an ionic molecule, the ionic molecule is preferably a polymer capable of forming a transparent film. For example, a polymer having an anionic carboxyl group, a polymer having a cationic amino group or an imino group, and the like can be given. A water-soluble acrylic resin, which is a kind of polymer having a carboxyl group, is soluble in water having a pH of 6 or more, but is insoluble in water having a pH of less than 6, and precipitates. By dispersing the pigment in this polymer,
When the polymer is electrodeposited on the substrate, the pigment is taken in to form a film, so that a colored electrodeposition film is formed on the substrate. The polymer used for the electrodeposition material of the present invention has an appropriate hydrophilicity for dissolving or dispersing in an aqueous liquid, and an appropriate amount for once dissolving or dissolving in an aqueous liquid after forming an electrodeposition film. Must have hydrophobicity. Therefore, the polymer has both a hydrophobic group and a hydrophilic group in the structure. As a guide for a polymer satisfying such a function, the number of the hydrophobic groups of the monomer constituting the polymer is in the range of 40 to 80% of the total of the hydrophilic group and the hydrophobic group of the monomer. In addition, 50% or more of the hydrophilic group portion changes from a hydrophilic group to a hydrophobic group due to a change in pH, and one having an acid value of 30 to 600 has a precipitation property.
It is preferable in terms of the stability of the electrodeposited film. The polymer may be composed of one kind of monomer or a copolymer composed of two or more kinds of monomers.

【0019】着色電着材料としては、前記特性を有する
2種類以上のイオン性分子の混合物(同極性分子の混合
物、異極性分子の混合物を含む)を用いることもでき
る。また前記特性を有するオン性染料と顔料の混合物、
前記特性を有するイオン性高分子と色材の混合物等、種
々の組み合わせからなる混合物を使用することができ
る。それ自体電着膜形成能がない材料であっても、前記
特性を有するイオン性分子と組み合わせることにより、
電着膜形成時に取り込まれて、着色電着膜の形成成分と
なり得る。着色電着材料が、イオン性高分子と色材から
なる場合、色材の固形分重量%は、30重量%〜95重
量%であると、着色電着膜の安定性、着色層の色調が十
分になる点で好ましい。
As the colored electrodeposition material, a mixture of two or more ionic molecules having the above characteristics (including a mixture of homopolar molecules and a mixture of heteropolar molecules) can also be used. A mixture of an on dye and a pigment having the above properties,
Mixtures composed of various combinations, such as a mixture of an ionic polymer having the above characteristics and a colorant, can be used. Even if the material itself does not have the ability to form an electrodeposition film, by combining it with an ionic molecule having the above properties,
It can be taken in during the formation of the electrodeposited film and become a component for forming the colored electrodeposited film. When the colored electrodeposition material is composed of an ionic polymer and a coloring material, if the solid content by weight of the coloring material is from 30% by weight to 95% by weight, the stability of the colored electrodeposition film and the color tone of the coloring layer are improved. It is preferable in that it becomes sufficient.

【0020】2以上の色材を含む着色電着材料の例を以
下に示す。同極性の分子の混合物、例えば、電着膜形成
能力のあるアニオン性分子、ローズベンガル(赤色)と
電着膜形成能力のないアニオン性分子ブリリアントブル
ー(青色)を混合した水溶液中にn型光半導体薄膜を積
層した基板を浸漬し、基板が正電位となるように電流等
を供与するとともに光照射すると、光照射部に溶液と同
じ紫色の電着膜が形成される。これは、電着膜形成能力
のあるローズベンガルにブリリアントブルーが取り込ま
れて、製膜されるからである。このように、同極性の分
子を2種以上混合して用いる場合は、少なくとも1種類
のイオンが電着膜形成能力があればよい。
Examples of colored electrodeposition materials containing two or more coloring materials are shown below. A mixture of molecules of the same polarity, for example, an anionic molecule capable of forming an electrodeposition film, an aqueous solution of a mixture of rose bengal (red) and an anionic molecule brilliant blue (blue) having no ability to form an electrodeposition film, is mixed with an n-type light in an aqueous solution. When the substrate on which the semiconductor thin film is laminated is immersed, and a current or the like is applied so that the substrate has a positive potential and light irradiation is performed, a purple electrodeposited film same as the solution is formed on the light irradiation portion. This is because Brilliant Blue is incorporated into Rose Bengal, which has the ability to form an electrodeposited film, and the film is formed. As described above, when two or more kinds of molecules having the same polarity are used as a mixture, it is sufficient that at least one kind of ions has an electrodeposition film forming ability.

【0021】極性が異なる分子の混合物、例えばアニオ
ン性で電着膜形成能力のあるProFast Jet
Yellow2(黄色)とカチオン性で電着膜形成能力
があるCathilon Pure Blue 5GH
(青色)を混合した水溶液中にn型光半導体薄膜を積層
した基板を浸漬し、基板が正電位となるように電流等を
供与するとともに光照射すると、光照射部に溶液と同じ
緑色の電着膜が形成される。一方基板が負電位となるよ
うに電流等を供与しつつ光照射すると、光照射部には青
色の電着膜(Cathilon Pure Blue
5GHからなる電着膜)が形成される。このように、異
極性の分子の混合物を用いる場合は、光半導体薄膜の極
性および印加電圧の極性を変化させると、同一の着色電
着材料を用いて異なる色の電着膜を形成することもでき
る。
A mixture of molecules having different polarities, for example, ProFast Jet, which is anionic and capable of forming an electrodeposited film.
Catilon Pure Blue 5GH, which is cationic and has the ability to form an electrodeposition film with Yellow2 (yellow)
The substrate on which the n-type optical semiconductor thin film is laminated is immersed in an aqueous solution mixed with (blue), and a current or the like is applied so that the substrate has a positive potential and light irradiation is performed. A deposited film is formed. On the other hand, when light irradiation is performed while supplying a current or the like so that the substrate has a negative potential, a blue electrodeposition film (Cathilon Pure Blue) is formed on the light irradiation portion.
An electrodeposition film of 5 GH is formed. As described above, when a mixture of molecules of different polarities is used, if the polarity of the optical semiconductor thin film and the polarity of the applied voltage are changed, an electrodeposited film of a different color may be formed using the same colored electrodeposition material. it can.

【0022】着色電着材料の色材として、水に不溶性の
顔料を用いる場合は、電着膜形成能力のあるイオン性高
分子材料、例えば、水溶性アクリル樹脂や水溶性スチレ
ン樹脂の水溶液中に分散させて用いればよい。水溶性高
分子が電着膜を形成する際に顔料を取り込み、着色電着
膜が作製される。顔料としては、従来公知のあらゆる顔
料を用いることができる。
When a water-insoluble pigment is used as the coloring material of the colored electrodeposition material, the pigment is used in an aqueous solution of an ionic polymer material capable of forming an electrodeposition film, for example, a water-soluble acrylic resin or a water-soluble styrene resin. What is necessary is just to disperse and use. The pigment is taken in when the water-soluble polymer forms the electrodeposited film, and a colored electrodeposited film is produced. As the pigment, any conventionally known pigment can be used.

【0023】これらの着色電着材料は、水系液体中に溶
解または分散させて用いる。ここで、水系液体とは、水
を主成分とし、本発明の効果を損なわない範囲で種々の
添加剤を添加した液体をいう。
These colored electrodeposition materials are used after being dissolved or dispersed in an aqueous liquid. Here, the aqueous liquid refers to a liquid containing water as a main component and to which various additives are added within a range that does not impair the effects of the present invention.

【0024】電着速度を速めることを目的として、水系
液体中に着色電着材料の他に、電解質を添加してもよ
い。電解質を添加すると溶液の導電率が増加する。本発
明者等が検討した結果、水系液体中の導電率と、電着速
度(言い換えると電着量)とは相関し(図1)、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、導電率が約100mS/cm2 になると飽
和する。従って、電着膜の形成に影響しないイオン、例
えばNa+ イオンやCl- イオンを加えれば、電着速度
を速めることができる。
For the purpose of increasing the electrodeposition speed, an electrolyte may be added to the aqueous liquid in addition to the colored electrodeposition material. The addition of electrolyte increases the conductivity of the solution. As a result of the study by the present inventors, the conductivity in the aqueous liquid is correlated with the electrodeposition speed (in other words, the amount of electrodeposition) (FIG. 1). The film becomes saturated when the film thickness becomes large and the electric conductivity becomes about 100 mS / cm 2 . Therefore, by adding ions that do not affect the formation of the electrodeposited film, for example, Na + ions or Cl ions, the electrodeposition speed can be increased.

【0025】光照射前の水系液体のpHは、用いる電着
材料の状態変化が生じるpHより±2の範囲に設定する
のが好ましい。水系液体のpHをこのような範囲に設定
しておけば、電着膜が形成される前に着色電着材料の水
系液体への溶解が飽和状態となる。その結果、一旦電着
膜を形成してしまえば、膜形成後に液体中に再溶解し難
いので、安定的に電着膜を作製することができる。一
方、電着膜の形成時に、着色電着材料が未飽和状態であ
ると、一旦電着膜が形成されても、電流等の供与を中止
した途端に膜が再溶解し始めることがある。水系液体の
pHを前記の範囲にするには、電着特性に影響を与えな
い酸性またはアルカリ性物質を添加することにより行
う。
The pH of the aqueous liquid before light irradiation is preferably set within a range of ± 2 from the pH at which the state of the electrodeposition material used changes. If the pH of the aqueous liquid is set in such a range, the dissolution of the colored electrodeposition material in the aqueous liquid becomes saturated before the electrodeposition film is formed. As a result, once the electrodeposited film is formed, it is difficult to redissolve in the liquid after the film is formed, so that the electrodeposited film can be manufactured stably. On the other hand, at the time of forming the electrodeposited film, if the colored electrodeposition material is in an unsaturated state, even if the electrodeposited film is once formed, the film may start to redissolve as soon as supply of current or the like is stopped. . The pH of the aqueous liquid is adjusted to the above range by adding an acidic or alkaline substance which does not affect the electrodeposition characteristics.

【0026】基材を水系液体中に浸漬する際には、少な
くとも光半導体薄膜が水系液体に接触すればよく、基板
全体が完全に液体中に浸っても、また、光半導体薄膜の
みが液体に接触していてもよい。
When the substrate is immersed in the aqueous liquid, it is sufficient that at least the optical semiconductor thin film is in contact with the aqueous liquid. Even if the entire substrate is completely immersed in the liquid, only the optical semiconductor thin film is immersed in the liquid. It may be in contact.

【0027】次に、水系液体の基板近傍で生じるpH変
化、およびこれに伴う着色電着膜の形成機構について説
明する。一般的に、水溶液中に白金電極を浸し電流また
は電圧を供与すると、アノード近傍の水溶液中のOH-
イオンは消費されてO2 になり、水素イオンが増えてp
Hが低下する。これは、アノード近傍でホール(p)と
OH- イオンとが結び付く以下の反応が起こるためであ
る。 2OH- +2p+ → 1/2(O2 )+H2 O 但し、この反応が起こるには、一定の電圧(閾値電圧)
が必要であるので、閾値電圧を超えて始めて、反応が進
行し水溶液中のpHが変化する(アノード近傍ではpH
が低下し、カソード近傍ではpHが増加する)。本発明
では、あらかじめ基板に電流または電圧を供与してバイ
アス電圧を加えつつ、光照射して光半導体に光起電力を
起こさせ、光照射部のみを閾値電圧を超える電位とし、
基板の光照射部近傍の水溶液のみに前記の反応を進行さ
せるものである。反応が進行した結果、光照射部近傍の
水溶液のpHは変化し、これに対応して着色電着材料の
溶解度が変化し、光照射部のみに着色電着膜が形成され
る。
Next, a description will be given of the pH change of the aqueous liquid in the vicinity of the substrate, and the mechanism of the formation of the colored electrodeposition film. Generally, when donating soaked current or voltage platinum electrode in an aqueous solution, OH in the aqueous solution of the vicinity of the anode -
The ions are consumed to become O 2 , and the hydrogen ions increase to p
H decreases. This is because the following reaction in which the hole (p) and the OH - ion are linked occurs near the anode. 2OH + 2p + → 1/2 (O 2 ) + H 2 O However, for this reaction to occur, a certain voltage (threshold voltage) is required.
Is required, the reaction proceeds and the pH in the aqueous solution changes only after exceeding the threshold voltage.
Decreases and the pH increases near the cathode). In the present invention, while applying a bias voltage by applying a current or voltage to the substrate in advance, photoirradiation is caused in the optical semiconductor by light irradiation, and only the light irradiation portion is set to a potential exceeding the threshold voltage,
The above reaction proceeds only in the aqueous solution near the light irradiation part of the substrate. As a result of the progress of the reaction, the pH of the aqueous solution near the light-irradiated portion changes, and the solubility of the colored electrodeposition material changes accordingly, and a colored electrodeposition film is formed only in the light-irradiated portion.

【0028】従って、本発明において、あらかじめ基板
(基板中の光透過性導電膜)に供与する電流または電圧
の大きさは、光半導体薄膜が発現する光起電力により基
板に生じる電位を補い、基板の電位が閾値電圧に達する
ように設定する必要がある。一方、あらかじめ基板(基
板中の光透過性導電膜)に供与する電流または電圧は、
ショトキーバリアーを超えない大きさに設定する必要が
ある。あらかじめ基板に供与する電流または電圧が大き
すぎると、ショトキーバリアーが壊れ、光照射されてい
ない領域にも電流が流れ、光半導体基板の全領域に電着
膜が形成され、着色電着膜の配置を制御できなくなるか
らである。例えば、TiO2 の光起電力は、約0.6V
であるので、2.0Vで電着する着色材料であれば、
1.4Vのバイアス電圧を印加しつつ光照射すると、基
板(光半導体膜)の光照射部の電位は0.6V+1.4
V=2.0Vとなり、電着に必要な閾値電圧を越えて、
光照射部のみに着色電着膜が形成される。
Therefore, in the present invention, the magnitude of the current or voltage previously supplied to the substrate (light-transmitting conductive film in the substrate) compensates for the potential generated in the substrate by the photovoltaic power generated by the optical semiconductor thin film, Need to be set so that the potential of the reference voltage reaches the threshold voltage. On the other hand, the current or voltage previously supplied to the substrate (the light-transmitting conductive film in the substrate) is
It is necessary to set the size not to exceed the Schottky barrier. If the current or voltage supplied to the substrate in advance is too large, the Schottky barrier is broken, current flows also in the area not irradiated with light, and an electrodeposition film is formed on the entire area of the optical semiconductor substrate, and the color electrodeposition film is formed. This is because the arrangement cannot be controlled. For example, the photovoltaic power of TiO 2 is about 0.6 V
Therefore, if the coloring material is electrodeposited at 2.0 V,
When light irradiation is performed while applying a bias voltage of 1.4 V, the potential of the light irradiation portion of the substrate (optical semiconductor film) becomes 0.6 V + 1.4.
V = 2.0V, exceeding the threshold voltage required for electrodeposition,
A colored electrodeposition film is formed only on the light irradiation part.

【0029】従来からの電着技術を利用したカラーフィ
ルターの製造方法、例えば、特開平5−119209号
公報、特開平5−157905号公報等に記載の方法
は、電着電圧は20Vから80Vと高く、電着材料とし
て高分子を用い、高分子の酸化還元反応を利用して電着
膜を形成している。本発明では、前記の機構により電着
膜を形成しているので、電着時の基板(光半導体薄膜)
の電圧はショットキーバリヤー以下にすることができ、
その結果、制御性が高く、微細な画素配置にも対応でき
る製造方法を提供することができる。電着時の基板(光
半導体薄膜)の電圧は5V以下であるのが好ましい。
In a conventional method for manufacturing a color filter using an electrodeposition technique, for example, the methods described in JP-A-5-119209 and JP-A-5-157905, the electrodeposition voltage is from 20 V to 80 V. Highly, a polymer is used as an electrodeposition material, and an electrodeposition film is formed using a redox reaction of the polymer. In the present invention, since the electrodeposition film is formed by the above mechanism, the substrate (optical semiconductor thin film) at the time of electrodeposition is formed.
Voltage can be below the Schottky barrier,
As a result, it is possible to provide a manufacturing method which has high controllability and can cope with fine pixel arrangement. The voltage of the substrate (optical semiconductor thin film) at the time of electrodeposition is preferably 5 V or less.

【0030】次に、光半導体と着色電着材料の組み合わ
せについて説明する。本発明では、光起電力の形成に、
光半導体と接触した界面に生じるショトキーバリヤー
や、pn接合あるいはpin接合の障壁を利用してい
る。図2(A)にn型光半導体と水系液体との界面に生
じるショトキーバリヤーを、(B)にpin接合の障壁
を模式的に示した。例えば、n型光半導体を用いた場合
(図2(A))、n型光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ので電流は流れるが、逆に、
n型光半導体側を正にした場合、即ちn型光半導体と水
系液体とのショトキー接合がバリヤーを形成して、電流
は流れない。ところが、n型光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n型光半導体薄膜
からエレクトロン・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、n型光半導体を
正電位にするのであるから電着する材料はアニオン性の
分子でなければならない。従って、n型光半導体とアニ
オン性分子の組合せとなり、逆にp型光半導体ではカチ
オンが電着されることになる。特に、n型光半導体を用
いた場合はカルボキシル基を有する化合物、p型半導体
を用いた場合はアミノ基、またはイミノ基を有する化合
物を含有する着色電着材料を用いるのが好ましい。pn
接合またはpin接合の半導体薄膜を用いる場合、半導
体膜部分は順方向に、液体との界面は逆方向になるよう
に電流または電圧を供与する。
Next, the combination of an optical semiconductor and a colored electrodeposition material will be described. In the present invention, in the formation of photovoltaic,
A Schottky barrier generated at an interface in contact with an optical semiconductor and a barrier of a pn junction or a pin junction are used. FIG. 2A schematically shows a Schottky barrier generated at the interface between the n-type optical semiconductor and the aqueous liquid, and FIG. 2B schematically shows a pin junction barrier. For example, when an n-type optical semiconductor is used (FIG. 2A), when the n-type optical semiconductor side is made negative,
Since the current flows in the forward direction, the current flows, but conversely,
When the n-type optical semiconductor side is positive, that is, a Schottky junction between the n-type optical semiconductor and the aqueous liquid forms a barrier, and no current flows. However, even in a state where the current does not flow with the n-type optical semiconductor side being positive, when light is irradiated, electron-hole pairs are generated from the n-type optical semiconductor thin film, the holes move to the solution side, and the current flows. In this case, the material to be electrodeposited must be an anionic molecule because the n-type optical semiconductor is set at a positive potential. Accordingly, a combination of an n-type optical semiconductor and an anionic molecule is formed, and conversely, a cation is electrodeposited in a p-type optical semiconductor. In particular, it is preferable to use a colored electrodeposition material containing a compound having a carboxyl group when an n-type optical semiconductor is used and a compound having an amino group or an imino group when a p-type semiconductor is used. pn
When a junction or pin junction semiconductor thin film is used, current or voltage is applied so that the semiconductor film portion is in the forward direction and the interface with the liquid is in the opposite direction.

【0031】次に、光透過性導電膜に電流または電圧を
供与する手段について説明する。光透過性導電膜に電流
または電圧を供与するには、図3に示すように、導電膜
の側縁等に電流または電圧が供与されるための通電路を
設ける必要がある。電流または電圧の供給には、ポテン
ショスタット等を用いる。
Next, a means for supplying a current or a voltage to the light transmitting conductive film will be described. In order to supply a current or a voltage to the light-transmitting conductive film, it is necessary to provide an energizing path for supplying the current or the voltage to a side edge or the like of the conductive film as shown in FIG. A potentiostat or the like is used for supplying current or voltage.

【0032】次に、基板に光照射する手段について説明
する。光照射は、基材の背面から行う。カラーフィルタ
ーの画素配置に対応して着色電着膜を形成する必要があ
るので、フォトマスク等を介して部分的に光照射する。
光源は、用いる光半導体に感度ある波長の光を供与する
ものであれば、いずれも使用することができる。例え
ば、400nm以下の光照射可能な、水銀灯、水銀キセ
ノンランプ、He−Cdレーザー、N2 レーザー、エキ
シマレーザー等が光源として挙げられる。
Next, means for irradiating the substrate with light will be described. Light irradiation is performed from the back of the substrate. Since it is necessary to form a colored electrodeposition film corresponding to the pixel arrangement of the color filter, light is partially irradiated through a photomask or the like.
Any light source can be used as long as it provides light having a wavelength sensitive to the optical semiconductor used. For example, a mercury lamp, a mercury xenon lamp, a He—Cd laser, a N 2 laser, an excimer laser, or the like capable of irradiating light with a wavelength of 400 nm or less may be used as the light source.

【0033】本発明のカラーフィルターは、所望により
着色層の未形成領域にブラックマトリックスを形成して
もよい。本発明では、着色層の未形成領域には光半導体
が露出しているので、これを利用して同様な電着方法で
ブラックマトリックスを形成すると、容易かつ低コスト
でブラックマトリックスを形成できるので好ましい。具
体的には、ブラックマトリックス形成用の黒色電着材料
を含有する水系液体中に、既に着色層を形成した基板を
浸漬し、基板の導電製膜に閾値電圧を超える電位を供与
すれば、着色層の未形成領域にブラックマトリックスを
形成することができる。また、閾値電圧より低い電圧
(着色電着膜形成時と同様の電圧)を供与する場合は、
基材を背面から光照射すれば、同様に着色層の未形成領
域にブラックマトリックスを形成することができる。用
いる黒色電着材料としては、カーボンブラックと前記イ
オン性高分子の混合物等が挙げられる。この方法でブラ
ックマトリックスを形成する場合は、着色層が絶縁性と
なるように着色電着材料を選択する。
In the color filter of the present invention, if desired, a black matrix may be formed in a region where no colored layer is formed. In the present invention, since the optical semiconductor is exposed in the region where the colored layer is not formed, it is preferable to use this to form a black matrix by a similar electrodeposition method since the black matrix can be formed easily and at low cost. . Specifically, if the substrate on which the coloring layer is already formed is immersed in an aqueous liquid containing a black electrodeposition material for forming a black matrix, and a potential exceeding a threshold voltage is applied to the conductive film of the substrate, the coloring is performed. A black matrix can be formed in an unformed region of the layer. When a voltage lower than the threshold voltage (the same voltage as when forming the colored electrodeposition film) is provided,
When the substrate is irradiated with light from the back, a black matrix can be similarly formed in a region where the colored layer is not formed. Examples of the black electrodeposition material include a mixture of carbon black and the ionic polymer. When a black matrix is formed by this method, a colored electrodeposition material is selected so that the colored layer becomes insulating.

【0034】その他、従来公知のフォトリソグラフィ方
法や、紫外線硬化樹脂を用いる方法等によってもブラッ
クマトリックスを形成することができる。紫外線硬化樹
脂によりブラックマトリックスを形成する場合は、黒色
顔料等を分散した紫外線硬化樹脂のモノマー溶液にカラ
ーフィルターを浸漬し、基板背面から紫外光を照射し
て、着色層の未形成領域のみに紫外線硬化樹脂からなる
ブラックマトリックスを形成することができる。
In addition, the black matrix can be formed by a conventionally known photolithography method, a method using an ultraviolet curable resin, or the like. When a black matrix is formed from an ultraviolet curable resin, a color filter is immersed in a monomer solution of an ultraviolet curable resin in which a black pigment or the like is dispersed, and ultraviolet light is irradiated from the back surface of the substrate, and ultraviolet light is applied only to a region where the colored layer is not formed. A black matrix made of a cured resin can be formed.

【0035】図4は、本発明のカラーフィルターの製造
工程の概略図である。また、図5は、着色電着膜形成工
程の1態様示す概略図である。図4、図5を用いて、本
発明を説明する。光透過性プラスチックフィルム2、光
透過性導電膜3、光半導体薄膜4をこの順で積層した基
板1を準備する(A)。次に、この基板1を、図5に示
すように対向電極11と対面するように着色電着材料を
含有する水系液体10中に浸漬する。この状態で光透過
性プラスチックフィルムにポテンショスタット12から
電流を供与するとともに、光透過性プラスチックの背面
からフォトマスク13を介して、部分的に光照射する。
光半導体薄膜の光照射部分には、光起電力が発生し、該
部分にのみ着色電着膜5(着色層)が形成され、単色の
カラーフィルターが形成される(B)。さらにこの工程
を複数回繰り返すと、複数の着色層6および着色層7か
らなるカラーフィルターが形成される(C)。
FIG. 4 is a schematic view of a process for manufacturing the color filter of the present invention. FIG. 5 is a schematic view showing one embodiment of a colored electrodeposition film forming step. The present invention will be described with reference to FIGS. A substrate 1 in which a light-transmitting plastic film 2, a light-transmitting conductive film 3, and an optical semiconductor thin film 4 are laminated in this order is prepared (A). Next, this substrate 1 is immersed in an aqueous liquid 10 containing a colored electrodeposition material so as to face the counter electrode 11 as shown in FIG. In this state, an electric current is supplied from the potentiostat 12 to the light-transmitting plastic film, and light is partially irradiated from the back surface of the light-transmitting plastic film via the photomask 13.
A photoelectromotive force is generated in the light-irradiated portion of the optical semiconductor thin film, and the colored electrodeposition film 5 (colored layer) is formed only in this portion, and a monochromatic color filter is formed (B). Further, when this step is repeated a plurality of times, a color filter including the plurality of coloring layers 6 and the coloring layers 7 is formed (C).

【0036】次に、図2と同様な装置を用い、黒色電着
材料を含有する水系液体10中に、前記カラーフィルタ
ーを浸漬し、ポテンショスタット12から電流を供与す
るとともに、光透過性プラスチックの背面から光照射す
る。着色層未形成領域には、黒色電着膜からなるブラッ
クマトリックス8が形成される(D)。その後、所望に
より保護層9を形成してもよい(E)。このように、フ
ォトリソグラフィを用いることなく、ブラックマトリッ
クスを有するカラーフィルターを容易に製造することが
できる。このようにして、光透過性プラスチックフィル
ム、光透過性導電膜、光半導体薄膜、着色層をこの順で
積層した、高い透過性、高い平滑性を有する、高解像度
のカラーフィルターを製造することができる。
Next, using the same apparatus as that shown in FIG. 2, the color filter is immersed in an aqueous liquid 10 containing a black electrodeposition material, an electric current is supplied from a potentiostat 12, and a light-transmitting plastic is formed. Irradiate light from the back. A black matrix 8 made of a black electrodeposition film is formed in the region where the colored layer is not formed (D). Thereafter, if desired, a protective layer 9 may be formed (E). Thus, a color filter having a black matrix can be easily manufactured without using photolithography. In this manner, a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, an optical semiconductor thin film, and a colored layer are laminated in this order to produce a high-resolution, high-smoothness, high-resolution color filter. it can.

【0037】本発明のカラーフィルターの利用分野は特
に制限されず、液晶表示装置(LCD)、固体撮像表示
(CCD)、エレクトロルミネッセンス表示素子、階調
表示素子、プラズマディスプレイパネル、分光機器、調
光器等における各種カラーフィルターとして利用するこ
とができる。例えば、パーソナルコンピューター、ワー
ドプロセッサー、液晶カラーテレビ等に使用できる。本
発明のカラーフィルターは、軽量で、且つ、形状上のフ
レキシビリティーを有するので、特に携帯用の機器、ノ
ートパソコン等のカラーフィルターとして利用するのに
好適である。
The application field of the color filter of the present invention is not particularly limited, and the liquid crystal display device (LCD), solid-state image display (CCD), electroluminescence display device, gradation display device, plasma display panel, spectral device, light control It can be used as various color filters in vessels and the like. For example, it can be used for personal computers, word processors, liquid crystal color televisions and the like. Since the color filter of the present invention is lightweight and has flexibility in shape, it is particularly suitable for use as a color filter for portable equipment, notebook computers and the like.

【0038】[0038]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。実施例1 厚さ125μmのITO付きPETフィルム(東京尾池
工業製)を水洗した後、オゾンクリーニング装置(日本
レーザー電子製)で約15分間オゾンを照射する。光学
活性の高いアナターゼ型の酸化チタン結晶を溶液中に分
散させた分散液(日本曹達製)を用いて、ディップコー
ティング法でITO付きフィルム上に塗布する。次に、
このフィルムを60度で30分間加熱したところ、IT
O上には酸化チタンの薄膜が形成された。一方、ITO
が付着していない裏面は酸化チタンの塗布膜がはがれ落
ちた。図3に示すような通電路をITO上に設けこれを
基板とした。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 After washing a 125 μm-thick PET film with ITO (manufactured by Tokyo Oike Kogyo) with water, it is irradiated with ozone for about 15 minutes using an ozone cleaning device (manufactured by Nippon Laser Electronics). Using a dispersion liquid (manufactured by Nippon Soda) in which anatase-type titanium oxide crystal having high optical activity is dispersed in a solution, it is applied on a film with ITO by a dip coating method. next,
When this film was heated at 60 degrees for 30 minutes, IT
A thin film of titanium oxide was formed on O. Meanwhile, ITO
The coating film of titanium oxide was peeled off from the back surface where no was adhered. An energization path as shown in FIG. 3 was provided on the ITO and used as a substrate.

【0039】このようにして作製した基板を、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%、酸化150)とア
ゾ系赤色超微粒子顔料を、固形分の重量比率で1対10
の割合で分散させた水溶液中に浸漬し、図5に示す電気
化学の分野で一般的に使用されている三極式の配置に設
置した。飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を作用電
極とし、作用電極が1.7Vとなるように、ポテンショ
スタットから電圧を供与しつつ、基板の背面から水銀キ
セノンランプ(山下電装製、波長365nmの光強度5
0mW/cm2)をフォトマスクを介して10秒間光照
射した。TiO2 表面の光照射部に、赤色の電着膜が形
成された。
A substrate prepared in this manner was treated with a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group /
(Hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, oxidation 150) and azo red ultrafine pigment were added in a weight ratio of 1 to 10 of solid content.
And immersed in an aqueous solution dispersed at a ratio of 3 and placed in a three-pole arrangement generally used in the field of electrochemistry as shown in FIG. A TiO 2 electrode is used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode. A mercury-xenon lamp (Yamashita Denso, light intensity of 365 nm) is supplied from the back of the substrate while applying a voltage from a potentiostat so that the working electrode becomes 1.7 V. 5
(0 mW / cm 2 ) through a photomask for 10 seconds. A red electrodeposited film was formed on the light irradiated portion of the TiO 2 surface.

【0040】次に、赤色の電着膜が形成された基板を、
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%、酸化15
0)とフタロシアニングリーン系超微粒子顔料を、固形
分重量比率で1対10の割合で分散させた水溶液中に浸
漬した。同様に、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
板の背面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 )をフォトマスクを
とうして10秒間光を照射したところ、TiO2 表面の
光照射部に緑色の電着膜が形成された。
Next, the substrate on which the red electrodeposition film is formed is
Styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000,
Hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, oxidation 15
0) and a phthalocyanine green-based ultrafine pigment were immersed in an aqueous solution in which the solid content weight ratio was 1:10. Similarly, a TiO 2 electrode is used as a working electrode for the saturated calomel electrode, and the working electrode is set to 1.7 V, and a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, wavelength 3
When a light intensity of 65 nm (50 mW / cm 2 ) was irradiated with light through a photomask for 10 seconds, a green electrodeposited film was formed on the light irradiated portion of the TiO 2 surface.

【0041】次に、赤色、および緑色の電着膜が形成さ
れた基板を、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
%、酸化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔
料を、固形分重量比率で1対10の割合で分散させた水
溶液中に浸漬した。同様に、飽和カロメル電極に対しT
iO2 電極を作用電極として利用し、作用電極を1.7
Vにして基板の背面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
トマスクをとうして10秒間光照射した。TiO2 表面
の光照射部に、青色の電着膜が形成された。このように
してR層、G層、B層を有する3原色のカラーフィルタ
ー層が形成された。
Next, the substrate on which the red and green electrodeposition films were formed was treated with a styrene-acrylic acid copolymer (having a molecular weight of 1).
3,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio of 65
%, Oxidized 150) and a phthalocyanine blue-based ultrafine pigment were immersed in an aqueous solution in which the solid content weight ratio was 1:10. Similarly, for a saturated calomel electrode, T
The iO 2 electrode is used as a working electrode, and the working electrode is 1.7
The substrate was irradiated with a mercury xenon lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity at a wavelength of 365 nm, 50 mW / cm 2 ) for 10 seconds through a photomask. A blue electrodeposited film was formed on the light irradiated portion of the TiO 2 surface. Thus, a color filter layer of three primary colors having an R layer, a G layer, and a B layer was formed.

【0042】次に、このカラーフィルターを純水で洗浄
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%、
酸化150)とカーボンブラック粉末(平均粒子径80
nm)を、固形分重量比率で1対10の割合で分散させ
た水溶液中に浸漬した。同様に、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、着色層の未形成
領域に黒色の電着膜が形成された。カラーフィルターを
洗浄した後、その上部に保護層をコーティングした。こ
のようにしてブラックマトリックスで覆われた3原色の
カラーフィルターを作製した。得られたカラーフィルタ
ーの透過度は80%以上であり、表面は高い平滑性を有
していた。
Next, after washing the color filter with pure water, a styrene-acrylic acid copolymer (having a molecular weight of 13,
000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%,
Oxidation 150) and carbon black powder (average particle size 80
nm) was immersed in an aqueous solution dispersed at a solid content ratio of 1:10. Similarly, when a TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode, and a voltage was applied to the working electrode at 2.0 V, a black electrodeposition film was formed in a region where no colored layer was formed. After washing the color filter, a protective layer was coated on the color filter. Thus, three primary color filters covered with the black matrix were produced. The transmittance of the obtained color filter was 80% or more, and the surface had high smoothness.

【0043】実施例2 実施例1と同様にして作製した3原色のカラーフィルタ
ー(ブラックマトリックス形成前)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13,00
0、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化
150)とカーボンブラック粉末(平均粒子径80n
m)を、固形分重量比率で1対10の割合で分散させた
水溶液中に浸漬した。実施例1と同様に、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にしつつ、基板の背面から水銀キセノン
ランプ(山下電装製、波長365nmの光強度50mW
/cm2 )を用いて、全面に10秒間光を照射したとこ
ろ、着色層の未形成領域に黒色の電着膜が形成された。
カラーフィルターを洗浄した後、その上部に保護層をコ
ーティングした。このようにしてブラックマトリックス
で覆われた3原色のカラーフィルターを作製した。得ら
れたカラーフィルターの透過度は80%以上で、表面は
高い平滑性を有していた。
Example 2 A color filter of three primary colors (before forming a black matrix) prepared in the same manner as in Example 1 was washed with pure water, and then a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,000) was used.
0, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, oxidation 150) and carbon black powder (average particle diameter 80n)
m) was immersed in an aqueous solution dispersed at a solid content ratio of 1:10. Similarly to Example 1, a TiO 2 electrode was used as a working electrode with respect to a saturated calomel electrode, and a mercury xenon lamp (manufactured by Yamashita Denso, light intensity 50 mW at a wavelength of 365 nm, from the back of the substrate was used while the working electrode was set at 1.6 V.
/ Cm 2 ), the entire surface was irradiated with light for 10 seconds. As a result, a black electrodeposition film was formed in the region where the colored layer was not formed.
After washing the color filter, a protective layer was coated on the color filter. Thus, three primary color filters covered with the black matrix were produced. The transmittance of the obtained color filter was 80% or more, and the surface had high smoothness.

【0044】実施例3 実施例1と同様にして作製した3原色のカラーフィルタ
ー(ブラックマトリックス形成前)を、純水で洗浄した
後、カーボンブラック粉末(平均粒子径80nm)を分
散させた紫外線硬化樹脂の溶液に接触させ、基板の背面
からUV光を照射したところ、着色層の未形成領域に黒
色の硬化樹脂層が形成された。カラーフィルターを洗浄
した後、その上部に保護層をコーティングした。このよ
うにしてブラックマトリックスで覆われた3原色のカラ
ーフィルターを作製した。得られたカラーフィルターの
透過度は80%以上で、表面は高い平滑性を有してい
た。
Example 3 A three-primary color filter (before forming a black matrix) prepared in the same manner as in Example 1 was washed with pure water, and then cured by ultraviolet light in which carbon black powder (average particle diameter: 80 nm) was dispersed. When the substrate was brought into contact with the resin solution and irradiated with UV light from the back surface of the substrate, a black cured resin layer was formed in a region where the colored layer was not formed. After washing the color filter, a protective layer was coated on the color filter. Thus, three primary color filters covered with the black matrix were produced. The transmittance of the obtained color filter was 80% or more, and the surface had high smoothness.

【0045】実施例5 実施例1と同様にして作製した基板を、カルボキシル基
を有するアゾ系染料を含む水溶液中に浸漬し、図5に示
す電気化学の分野で一般的に使用されている三極式の配
置に設置した。飽和カロメル電極に対しTiO2 電極を
作用電極とし、作用電極が2.0Vとなるように、ポテ
ンショスタットから電圧を供与しつつ、基板の背面から
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
間光照射した。TiO2 表面の光照射部に、赤色の電着
膜が形成された。
Example 5 A substrate prepared in the same manner as in Example 1 was immersed in an aqueous solution containing an azo dye having a carboxyl group, and a substrate commonly used in the field of electrochemistry shown in FIG. It was installed in a polar arrangement. A TiO 2 electrode is used as a working electrode with respect to the saturated calomel electrode. A mercury xenon lamp (Yamashita Denso, light intensity of 365 nm) is supplied from the back of the substrate while applying a voltage from a potentiostat so that the working electrode becomes 2.0 V. (50 mW / cm 2 ) was irradiated with light through a photomask for 10 seconds. A red electrodeposited film was formed on the light irradiated portion of the TiO 2 surface.

【0046】次に、赤色の電着膜が形成された基板を、
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%、酸化15
0)とCathilon Pure Blue 5GH
を、固形分重量比率で1対1の割合で分散させた水溶液
中に浸漬した。同様に、飽和カロメル電極に対しTiO
2 電極を作用電極として利用し、作用電極を2.0Vに
して基板の背面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
スクをとうして10秒間光を照射したところ、TiO2
表面の光照射部に青色の電着膜が形成された。
Next, the substrate on which the red electrodeposition film is formed is
Styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight 13,000,
Hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) molar ratio 65%, oxidation 15
0) and Cathilon Pure Blue 5GH
Was immersed in an aqueous solution dispersed at a solid content weight ratio of 1: 1. Similarly, TiO for saturated calomel electrode
The two electrodes are used as working electrodes, the working electrode is set to 2.0 V, and a mercury xenon lamp (Yamashita Denso,
When the light intensity 50 mW / cm 2) with a wavelength of 365nm was rolled to irradiation for 10 seconds light photomask, TiO 2
A blue electrodeposited film was formed on the light-irradiated portion on the surface.

【0047】次に、赤色、および青色の電着膜が形成さ
れた基板を、0.01MのProJet Fast Y
ellow2と0.01MのCathilon Pur
eBlue 5GHを混合した水溶液に浸漬した。同様
に、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にして基板の背面から
水銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nmの光
強度50mW/cm2 )をフォトマスクをとうして10
秒間光照射した。TiO2 表面の光照射部に、緑色の電
着膜が形成された。このようにしてR層、G層、B層を
有する3原色のカラーフィルター層が形成された。
Next, the substrate on which the red and blue electrodeposited films were formed was applied to a 0.01M ProJet Fast Y
yellow2 and 0.01M Cathilon Pur
It was immersed in an aqueous solution mixed with eBlue 5GH. Similarly, a TiO 2 electrode was used as a working electrode for the saturated calomel electrode, and a mercury xenon lamp (Yamashita Denso, light intensity 50 mW / cm 2 at a wavelength of 365 nm) was photographed from the back surface of the substrate by setting the working electrode to 2.0 V. 10 with mask
Irradiated for 2 seconds. A green electrodeposited film was formed on the light-irradiated portion of the TiO 2 surface. Thus, a color filter layer of three primary colors having an R layer, a G layer, and a B layer was formed.

【0048】次に、このカラーフィルターを純水で洗浄
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%、
酸化150)とカーボンブラック粉末(平均粒子径80
nm)を、固形分重量比率で1対1の割合で分散させた
水溶液中に浸漬した。同様に、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にしつつ基板の背面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 )で
10秒間全面を光照射したところ、着色層の未形成領域
に黒色の電着膜が形成された。カラーフィルターを洗浄
した後、その上部に保護層をコーティングした。このよ
うにしてブラックマトリックスで覆われた3原色のカラ
ーフィルターを作製した。得られたカラーフィルターの
透過度は80%以上で、表面は高い平滑性を有してい
た。
Next, after washing the color filter with pure water, a styrene-acrylic acid copolymer (molecular weight: 13,
000, molar ratio of hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic group) 65%,
Oxidation 150) and carbon black powder (average particle size 80
nm) was immersed in an aqueous solution dispersed at a solid content ratio of 1: 1. Similarly, a TiO 2 electrode is used as a working electrode for the saturated calomel electrode, and
When the entire surface was irradiated with light from a back surface of the substrate with a mercury xenon lamp (Yamashita Denso Co., light intensity of 365 nm, light intensity 50 mW / cm 2 ) for 10 seconds at 6 V, a black electrodeposited film was formed in a region where no colored layer was formed. Was. After washing the color filter, a protective layer was coated on the color filter. Thus, three primary color filters covered with the black matrix were produced. The transmittance of the obtained color filter was 80% or more, and the surface had high smoothness.

【0049】比較例 厚さ125μmのITO付きPETフィルム(東京尾池
工業製)を水洗した後、光学活性の高い酸化チタンを分
散させた低温硬化型の酸化チタン分散液(日本曹達製)
を用いて、ディップコーティング法でITO付きフィル
ム上に塗布する。次に、このフィルムを60度で30分
間加熱したところ、両面とも、酸化チタンの塗布膜がは
がれた。このことから、導電性膜にイオン処理を施す
と、酸化チタン薄膜との接着性が高められることがわか
った。
Comparative Example A 125 μm-thick PET film with ITO (manufactured by Tokyo Oike Kogyo Co., Ltd.) was washed with water, and a low-temperature curing type titanium oxide dispersion (manufactured by Nippon Soda) in which titanium oxide having high optical activity was dispersed.
Is applied on a film with ITO by a dip coating method. Next, when this film was heated at 60 degrees for 30 minutes, the coating film of titanium oxide was peeled off on both surfaces. From this, it was found that when the conductive film was subjected to the ion treatment, the adhesiveness with the titanium oxide thin film was improved.

【0050】[0050]

【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技術を使用せずに、高い透
過性、および高い平滑性を有する高解像度のフレキシブ
ルなカラーフィルターを作製することができる。特に、
従来の電着法では対応できなかった複雑な画素配置のパ
ターンを有するフレキシブルなカラーフィルターを作製
できる。また、ブラックマトリックスも、フォトリソグ
ラフィ技術を使用せずに容易に作製できる。さらに、本
発明のカラーフィルターは、高解像度であるとともに、
軽量、且つ形状上のフレキシビリティーを有するので汎
用性が高いものである。
According to the color filter manufacturing method of the present invention, a high-resolution flexible color filter having high transmittance and high smoothness can be manufactured without using photolithography technology. Especially,
A flexible color filter having a complicated pattern of pixel arrangement that cannot be handled by the conventional electrodeposition method can be manufactured. Also, a black matrix can be easily produced without using photolithography technology. Furthermore, the color filter of the present invention has high resolution,
Since it is lightweight and has flexibility in shape, it is highly versatile.

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

【図1】水系液体の導電率と電着量との関係を示すグラ
フである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the conductivity of an aqueous liquid and the amount of electrodeposition.

【図2】(A)はショトキー接合の場合の、(B)はp
in接合の場合の半導体のエネルギーバンドを示す概略
図である。
FIG. 2 (A) is a case of Schottky junction, (B) is p
It is the schematic which shows the energy band of the semiconductor in the case of an in junction.

【図3】光透過性導電膜に通電路が設けられた基板の概
略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a substrate in which a current-carrying path is provided in a light-transmitting conductive film.

【図4】本発明のカラーフィルターの製造方法の1態様
を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing one embodiment of a method for producing a color filter of the present invention.

【図5】本発明の着色電着膜形成時に用いる電流等を供
与する手段を示した概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a means for supplying a current or the like used in forming a colored electrodeposition film of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カラーフィルター用基板 2 光透過性プラスチックフィルム 3 光透過性導電膜 4 光半導体薄膜 5 着色電着層 6 着色電着層 7 着色電着層 8 ブラックマトリックス 9 保護層 10 水系液体 11 対向電極 12 ポテンショスタット 13 塩橋 14 カロメル電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 color filter substrate 2 light-transmitting plastic film 3 light-transmitting conductive film 4 optical semiconductor thin film 5 colored electrodeposition layer 6 colored electrodeposition layer 7 colored electrodeposition layer 8 black matrix 9 protective layer 10 aqueous liquid 11 counter electrode 12 potentio Stat 13 Shiohashi 14 Calomel electrode

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性のプラスチックフィルム、光透
過性導電膜、光半導体薄膜を順次積層した基板を用い、 該基板を着色電着材料を含有する水系液体中に浸漬し、 光透過性導電膜に電流または電圧を供与するともに、基
板に光照射し、光照射部に着色電着材料からなる着色電
着膜を形成する、工程を含むカラーフィルターの製造方
法。
1. A substrate in which a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, and an optical semiconductor thin film are sequentially laminated, and the substrate is immersed in an aqueous liquid containing a coloring electrodeposition material. A method for producing a color filter, comprising the steps of applying a current or a voltage to a film, irradiating a substrate with light, and forming a colored electrodeposition film made of a colored electrodeposition material on a light irradiated portion.
【請求項2】 着色電着材料がpHの変化に対応して溶
解度が変化する材料であり、光透過性導電膜に電流また
は電界を供与するともに基板に画像パターンに従って光
照射することにより基板の光照射部近傍の水系液体のp
Hを変化させ、このpHの変化に対応した着色電着材料
の溶解度の変化により、光照射部に着色電着材料からな
る着色電着膜を形成する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。
2. The method according to claim 1, wherein the color electrodeposition material is a material whose solubility changes in response to a change in pH, and which applies a current or an electric field to the light-transmitting conductive film and irradiates the substrate with light in accordance with an image pattern. P of the aqueous liquid near the light irradiation part
2. The method according to claim 1, wherein H is changed, and a color electrodeposition film made of the color electrodeposition material is formed on the light irradiation portion by changing the solubility of the color electrodeposition material corresponding to the change in pH. Manufacturing method of color filter.
【請求項3】 光半導体薄膜のpn接合またはpin接
合、あるいは光半導体薄膜と水系液体界面のショトキー
接合が、逆方向バイアスとなるように電流または電圧を
供与することを特徴とする請求項1または請求項2のい
ずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein a current or a voltage is applied so that a pn junction or a pin junction of the optical semiconductor thin film or a Schottky junction between the optical semiconductor thin film and the aqueous liquid interface has a reverse bias. A method for manufacturing a color filter according to claim 2.
【請求項4】 光半導体薄膜がn型光半導体薄膜であ
り、着色材料がカルボキシル基を有する化合物を含有
し、光透過性導電膜が正電位となるように電流または電
圧を供与することを特徴とする請求項1から請求項3ま
でのいずれか1項に記載のカラーフィルターの製造方
法。
4. The optical semiconductor thin film is an n-type optical semiconductor thin film, the coloring material contains a compound having a carboxyl group, and a current or a voltage is applied so that the light transmitting conductive film has a positive potential. The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 光半導体薄膜がp型光半導体薄膜であ
り、着色材料がアミノ基またはイミノ基を有する化合物
を含有し、光透過性導電膜が負電位となるように電流ま
たは電圧を供与することを特徴とする請求項1から請求
項3までのいずれか1項に記載のカラーフィルターの製
造方法。
5. The optical semiconductor thin film is a p-type optical semiconductor thin film, the coloring material contains a compound having an amino group or an imino group, and a current or a voltage is applied so that the light transmitting conductive film has a negative potential. The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項6】 着色電着膜形成時の光半導体薄膜の電位
差が絶対値で5V以下であるように、電流または電圧を
供与することを特徴とする請求項1から請求項5までの
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 method according to claim 1, wherein a current or a voltage is applied so that the potential difference of the optical semiconductor thin film at the time of forming the colored electrodeposition film is 5 V or less in absolute value. 2. The method for producing a color filter according to claim 1.
【請求項7】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載の方法により複数色の着色電着膜を形成した
後、 基板を黒色電着材料を含有する水系液体中に浸漬し、 光透過性導電膜に電流または電圧を供与し、着色電着膜
の未形成領域に黒色電着材料からな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。
7. One of claims 1 to 6
After forming a colored electrodeposition film of a plurality of colors by the method described in the paragraph, the substrate is immersed in an aqueous liquid containing a black electrodeposition material, and a current or a voltage is applied to the light-transmitting conductive film, and the color electrodeposition is performed. A method for producing a color filter, comprising forming a black matrix made of a black electrodeposition material in a region where a film is not formed.
【請求項8】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載の方法により複数色の着色電着膜を形成した
後、 基板を黒色電着材料を含む水系液体中に浸漬し、 光透過性導電膜に電流または電圧を供与するとともに基
板の全面を光照射し、着色電着層の未形成領域に黒色電
着材料からな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。
8. Any one of claims 1 to 6
After forming a colored electrodeposition film of a plurality of colors by the method described in the section, the substrate is immersed in an aqueous liquid containing a black electrodeposition material, and a current or voltage is applied to the light-transmitting conductive film and the entire surface of the substrate is exposed. A method for producing a color filter, comprising irradiating light to form a black matrix made of a black electrodeposition material in a region where a colored electrodeposition layer is not formed.
【請求項9】 光透過性プラスチックフィルムと光透過
性導電膜との積層体にイオン処理を施し、次に酸化チタ
ン粒子の分散液を透明導電膜上に塗布し、乾燥する工程
により光半導体薄膜を形成した後、これを基板として用
いることを特徴とする請求項1から請求項8までのいず
れか1項に記載のカラーフィルターの製造方法。
9. An optical semiconductor thin film obtained by subjecting a laminate of a light-transmitting plastic film and a light-transmitting conductive film to ion treatment, and then applying a dispersion of titanium oxide particles on the transparent conductive film and drying. The method according to claim 1, wherein the substrate is used as a substrate after forming the color filter.
【請求項10】 水素雰囲気下で加熱し、還元処理を施
した酸化チタン微粒子を用いたことを特徴とする請求項
9に記載のカラーフィルターの製造方法。
10. The method for producing a color filter according to claim 9, wherein titanium oxide fine particles heated and reduced in a hydrogen atmosphere are used.
【請求項11】 光透過性プラスチックフィルム、光透
過性導電膜、光半導体薄膜、着色層を順次積層したカラ
ーフィルター。
11. A color filter in which a light-transmitting plastic film, a light-transmitting conductive film, an optical semiconductor thin film, and a coloring layer are sequentially laminated.
【請求項12】 着色層の未形成領域にブラックマトリ
ックスが形成されていることを特徴とする請求項11に
記載のカラーフィルター。
12. The color filter according to claim 11, wherein a black matrix is formed in a region where the coloring layer is not formed.
【請求項13】 光半導体薄膜がn型光半導体から形成
されていることを特徴とする請求項11または請求項1
2のいずれか1項に記載のカラーフィルター。
13. The optical semiconductor thin film is formed from an n-type optical semiconductor.
3. The color filter according to any one of 2.
【請求項14】 n型光半導体薄膜が酸化物半導体から
形成されていることを特徴とする請求項13に記載のカ
ラーフィルター。
14. The color filter according to claim 13, wherein the n-type optical semiconductor thin film is formed from an oxide semiconductor.
【請求項15】 酸化物半導体が酸化チタンであること
を特徴とする請求項14に記載のカラーフィルター。
15. The color filter according to claim 14, wherein the oxide semiconductor is titanium oxide.
【請求項16】 着色層がカルボキシル基を有する化合
物を含有することを特徴とする請求項13から請求項1
5までのいずれか1項に記載のカラーフィルター。
16. The colored layer contains a compound having a carboxyl group.
5. The color filter according to any one of the items up to 5.
【請求項17】 光半導体薄膜がp型光半導体から形成
されていることを特徴とする請求項11または請求項1
2のいずれか1項に記載のカラーフィルター。
17. The optical semiconductor thin film is formed of a p-type optical semiconductor.
3. The color filter according to any one of 2.
【請求項18】 着色層がアミノ基またはイミノ基を有
する化合物を含有することを特徴とする請求項17に記
載のカラーフィルター。
18. The color filter according to claim 17, wherein the coloring layer contains a compound having an amino group or an imino group.
【請求項19】 光半導体薄膜がpn接合、またはpi
n接合を有する光半導体薄膜であることを特徴とする請
求項11から請求項18までのいずれか1項に記載のカ
ラーフィルター。
19. The optical semiconductor thin film is a pn junction or pi junction.
19. The color filter according to claim 11, wherein the color filter is an optical semiconductor thin film having an n-junction.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001139890A (en) * 1999-11-15 2001-05-22 Fuji Xerox Co Ltd Electrodeposition liquid, cured electrodeposition film and its production method, and electronic device
JP2002348664A (en) * 2001-03-19 2002-12-04 Fuji Xerox Co Ltd Method for forming crystalline semiconductor thin film on substrate, laminated body with crystalline semiconductor thin film, and color filter
JP2003096556A (en) * 2001-09-20 2003-04-03 Fuji Xerox Co Ltd Method and apparatus for depositing thin film of crystalline compound on sheet base material

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