JP2000275429A

JP2000275429A - フィルターの製造方法

Info

Publication number: JP2000275429A
Application number: JP11084794A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Akutsu; 英一圷; Shigemi Otsu; 茂実大津; Takashi Shimizu; 敬司清水
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高解像度で透光性が高いフィルター部と、
均一性、遮光性等に優れ、不要光反射が少ない膜質の良
好なブラックマトリックス部を有するフィルターの製造
方法を提供する。【解決手段】光透過性基体上に光透過性導電膜及び光
透過性半導体薄膜を所定の部分に形成してなる光透過性
基板を、電気化学的に電着膜を析出しうる色材を含む光
電着材料を含有する水系電着液に接するように配置し
て、該光透過性基板の所定領域に通電を発生させ、該色
材を含む光電着材料を用いて、電気化学的に電着膜を析
出させてフィルター部を形成する工程と、光透過性基板
に電流供給して、電着膜の未形成部分に形成される電極
部分に対し、表面にカルボキシル基等の官能基を有する
カーボンブラック顔料を７５重量％以上含む黒色電着膜
を析出させてブラックマトリックス部を形成する工程と
を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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使用さ
れるカラーフィルター等のフィルターの製造方法に関す
る。詳しくは、フォトリソ工程を使わずに良好なブラッ
クマトリックスを簡便にしかも高解像度で形成しうるフ
ィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、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。これらのうち、（１）染色法及び（２）顔料分散
法はいずれも技術の完成度は高く、カラー固体撮像素子
(CCD) に多用されているが、フォトリソグラフィの工程
を経てパターニングする必要があり、工程数が多くコス
トが高いという問題がある。

【０００３】これに対して、（３）印刷法、（４）イン
クジェット法はいずれもフォトリソグラフィ工程を必要
としないが、（３）印刷法は顔料を分散させた熱硬化型
の樹脂を印刷し、硬化させる方法であり、解像度や膜厚
の均一性の点で劣る。（４）インクジェット法は特定の
インク受容層を形成し、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を吹きつけてカラーフィ
ルター層を得る方法であり、解像度の点、さらに、隣接
するフィルター層に混色する確率が高く、位置精度の点
でも問題がある。

【０００４】（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TFT 液晶用には使えないという欠点が
ある。

【０００５】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必要がある。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、制御性も高く、さらにフォトリソグ
ラフィーを使用しなくてすみ工程数も少ない、カラーフ
ィルターの製造方法は知られていないのが現状であり、
カラーフィルターの製造において、歩留りが上がらずコ
ストが高い原因となっている。さらに、このブラックマ
トリックスがフィルターの特性に大きく寄与しており、
光透過を遮断しうる均質なブラックマトリックスの形成
が望まれている。

【０００６】また、カラー画像のドキュメントは、CPU
の発達と共に高画質化と社会への普及が拡大し、高解像
度の再現技術及び印字プロセスの高信頼の要求が高まっ
ている。そのため、光による画像入力でパターン形成プ
ロセスの簡略化された技術の要求が強い。

【０００７】以上の従来技術に対して、予めパターニン
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画像形成
方法として、本発明者らは有機あるいは無機の半導体を
基板として利用し、パターン光を照射して水溶液中の色
素分子を半導体基板上に色素電着膜の形で析出させるこ
とで画像を形成し、それをカラーフィルターの製造に適
用する方法を見いだし、先に、特願平９−１３５４１０
号、同１０−１１３１７６号、同１０−３３５３３０号
等を出願した。ここに記載の方法によれば、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フォト
リソグラフィの工程なしに。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、低コストでカラーフィルターが製造できる。また、
同様に、トランジスター等を用いた液晶表示回路の画素
電極を用いて、同様な電気化学的方法によりカラーフィ
ルターを形成する方法として、特願平１１−８４１９０
号を出願した。

【０００８】本発明者らが提案した光電着法あるいは画
素電極の駆動によってブラックマトリックス電着膜を形
成する場合、電着液に光を吸収するカーボンブラック等
の黒色顔料と電着材料高分子化合物が含まれているが、
電着液が水系であり、カーボンブラックと電着材料との
親和性の問題から、大量の顔料を電着膜中に含有させる
のが困難であり、十分な遮光性を得るためにはブラック
マトリックス層を厚くする必要があり、カラーフィルタ
ーの薄型化の要請からは問題があった。

【０００９】

【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、高解像度で制御
性、透光性が高いフィルター部と、均一性、遮光性等に
優れ、不要光反射が少ない膜質の良好なブラックマトリ
ックス部を有する優れたフィルターを製造しうる、少な
い工程数で、低コストのフィルターの製造技術を提供す
ることにある。

【００１０】

【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、電着技術及び光電効果の原理から
見直し、またブラックマトリックスを形成するのに適す
る黒色顔料であるカーボンブラックと電着材料である水
溶性高分子との相互作用に着目して検討した結果、特定
の表面性状を有するカーボンブラックを用いることで、
水性の電着液に安定に分散でき、光遮断特性に優れ、不
要な光反射が少ないブラックマトリックスを形成しうる
ことを見いだし、本発明を完成した。

【００１１】即ち、本発明のフィルターの製造方法は、
光透過性基体上に光透過性導電膜及び光透過性半導体薄
膜を所定の部分に形成してなる光透過性基板を、電気化
学的に電着膜を析出しうる色材を含む光電着材料を含有
する水系電着液に接するように配置して、該光透過性基
板の所定領域に通電を発生させ、該色材を含む光電着材
料を用いて、電気化学的に電着膜を析出させてフィルタ
ー部を形成する工程と、その後、光透過性基板に電流
供給して、電着膜の未形成部分に形成される電極部分に
対し、色材として表面に官能基を有するカーボンブラッ
ク顔料を７５重量％以上含む黒色電着膜を析出させてブ
ラックマトリックス部を形成する工程と、を有すること
を特徴とする。

【００１２】また、本発明の請求項２に係るフィルター
の製造方法は、光透過性基体上に光透過性導電膜及び光
起電力機能を有する半導体薄膜（以下、適宜、光半導体
薄膜と称する）を順次形成してなる光透過性基板を、電
気化学的に電着膜を析出しうる色材を含む光電着材料を
含有する水系電着液に接するように配置する工程と、該
光透過性基板に像様露光して光照射部だけに水系電着液
中で通電を発生させ、該色材を含む光電着材料を用い
て、該光照射部に選択的に電着膜を析出させてフィルタ
ー部を形成する工程と、その後、光透過性基板に電流供
給して、電着膜の未形成部分に形成される電極部分に対
し、色材として表面に官能基を有するカーボンブラック
顔料を７５重量％以上含む黒色電着膜を析出させてブラ
ックマトリックス部を形成する工程と、を有することを
特徴とする。ここで、光透過性とは、露光を行う所定の
光の波長に対して殆ど吸収を示さない特性を指し、以
下、本明細書で「透明」と表記する場合も同様の特性を
示すものとする。

【００１３】本発明においては、ブラックマトリックス
部を形成する電着材料の着色材として、表面に官能基、
好ましくはカルボキシル基等の電着性高分子が有するの
と同様の挙動を示す官能基を有するカーボンブラック顔
料を用いているため、光電着材料を構成する樹脂との親
和性が良好で、且つ、容易に水系電着液に均一分散する
ため、電着液中に多量の顔料を安定に保持することがで
き、且つ、通電時には、電着材料と同様の挙動を示して
電着材料と同時に凝集、析出しうるため、電着膜中に多
量に取りこまれ、均一で欠陥がなく、遮光性の高いブラ
ックマトリックス部を形成することができる。

【００１４】ここで、前記ブラックマトリックス部を形
成する工程が、前記光透過性基板に全面バイアス電圧を
印加することにより、電着膜の未形成部分に酸性カーボ
ンブラック顔料を含む黒色電着膜を析出させてブラック
マトリックス部を形成する工程であることが好ましい。
バイアス電圧は電着膜の未形成部分に電極部分を形成さ
せるため、前記半導体のショットキーバリアを超える電
圧であることが好ましい。

【００１５】ここで用いる前記官能基を有するカーボン
ブラック顔料の平均粒子径が５．０ｎｍから０．７μｍ
の範囲に有ることが好ましく、表面に官能基を有するカ
ーボンブラック顔料の官能基がカルボキシル基を含むこ
とが好ましい態様である。形成されるブラックマトリッ
クス部の厚みは、０．２μｍから３μｍの範囲にあるこ
とが好ましい。

【００１６】本発明に用いられる前記光起電力機能を有
する半導体薄膜としては、酸化チタン、炭化珪素、酸化
鉛、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化錫、酸化モリブデン
からなる群より選択される１種以上の材料を含有する化
合物光半導体、又は、金属フタロシアニン顔料、ぺリレ
ン顔料、アゾ顔料、ポリビニルカルバゾ−ルからなる群
より選択される１種以上の材料を含有する有機光半導体
からなるものが好ましい。

【００１７】本発明のフィルターの製造方法において
は、前記ブラックマトリックス部を形成する工程により
ブラックマトリックス部を形成した後、さらに、金属メ
ッキ法により金属薄膜を前記ブラックマトリックス部上
に積層することができる。この金属薄膜を形成するため
の金属メッキ材料は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，
Ｍｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｏより選択された金属及びその混
合体又は合金から選択されることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】ここで、本発明のフィルターにお
いて、フィルター部或いはブラックマトリックス部の形
成に適用される光電着法について説明する。

【００１９】本発明者らが注目する電着材料は、水溶性
高分子を構成要素とするもので、電着膜を形成した後、
酸化状態、中性状態、及び還元状態などの変化により水
への溶解度が大きく変化する物質を用いる。これら電着
膜の析出或いは溶解という状態間の変化は、高分子を電
気化学的に直接酸化還元するか、または高分子が溶けて
いる水溶液のpHを変化させることで行える。

【００２０】例えば、水溶性アクリル樹脂の中にはpH７
以上ではイオン解離して水に溶けるが、それ以下のｐH
値ではイオン解離出来ないために樹脂成分が沈殿する。
また、一般にカルボキシル基の親水基をもった高分子材
料は、構造変化を伴わなくても溶液の水素イオン濃度(p
H)によって溶解度が大きく異なる。例えば、アニオン性
水系高分子分散材の一部には、pH８以上では水に溶ける
がｐH ５以下では沈殿するものがある。これらの材料を
弱アルカリ性の水に溶解し、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高分子材料から
なる電着膜が生成される。この高分子中に着色材、例え
ば、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、再度イオン解離を生じて電解液中に再溶出し、
膜の減少が示される。このような作用を利用して、所望
の領域に光半導体を利用して光射して起電力を発生さ
せ、電着膜を形成させるものである。

【００２１】電着膜は、前述のように、条件によっては
再溶出のおそれもあるため、強固な膜を形成するため、
本発明者らは種々の改良を行い、先に述べたような特許
出願を行った。例えば、電着膜に残留する電着液等によ
り電着膜のｐH 値が溶出し易い方向になると膜自体の強
度低下を招くことがあり、この電着膜をより強固な膜に
するため電着膜の内容物全体においても十分に硬い膜に
なる領域のｐH 値にして膜自体の堅牢性を得るため、電
着後の電着膜事体のｐH 値を調整する処理を行う方法等
を提案したものである。

【００２２】また、前記電着膜の作成にはある一定以上
の電着現象の発生する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、
光起電力等を用いた電着現象では、起電力電圧が電着電
位の閥値を超えるときはそのままで良いが、光起電力が
電着電位の閥値を超えないときはバイアス電圧を印加し
て光起電力が発生した時に閥値以上の電位を与えるよう
にしなくては光照射部に対応する電着現象は発生しな
い。ここで外部から入力されるバイアス電圧の電圧レベ
ルは、光起電力材料（即ち、ここで用いられる半導体薄
膜）のショットキバリア電圧を超えない小さい値で、且
つ、バイアス電圧のみの印加では画像を形成することが
できないレベルの電位に調整する必要がある。これによ
り、電着される基板に光起電力機能を有する半導体薄膜
を用いて、この入力信号に光を使用すれば光信号により
光照射部のみに光起電力を発生し、その領域のみに電着
に必要な電圧が得られ、所望する位置に任意の電着膜を
形成することができるものである。以下、このようにし
て形成した電着膜を適宜、光電着膜と呼ぶ。

【００２３】従来公知の電着技術は、電着膜形成に必要
となる電圧が約５０V 以上と高く、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
壊してしまい全面に電着膜が形成されることになり、本
発明の如く光起電力等を用いた部分だけの電着現象を用
いた、所望の領域のみの画像形成はできない。また、実
用的にはカラーフィルターの作成可能な光起電力型光半
導体は皆無であった。このため、光起電力を用いた成膜
はできず、従来の電着塗装技術を利用したカラーフィル
ターの製造方法は透明電極のパターンニングを行うフォ
トリソ方法を用いることが必須であった。

【００２４】本発明者らが提案する光電着膜及びその関
連技術は、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電着性材料を半導
体基板上に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は、
必要であったパーターニング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画像光照射だけで任意
の画像パターンを形成できる。また、同様の材料を用い
て、トランジスタ回路に設けられた画素電極を起電力と
して用いて、画素電極ごとにカラーフィルターを形成す
るトランジスター一体型のカラーフィルターの製造方法
にもこの技術が応用できることから、以下、光電着膜を
単に電着膜と称する。

【００２５】本発明の目的であるフィルターの製造方法
は、光選択性透明電極上に光半導体薄膜を形成し、フィ
ルター形成材料である高分子光電着材料と所定の色材と
を含む電着溶液中で、その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
か、或いはトランジスタ回路の所定の画素電極を作動さ
せることによって、基板近傍の電着液のpHを変化させ
て、高分子材料のpHによる溶解度の違いを利用して、光
照射部又は電極作動部に選択的に電着膜を形成し、好ま
しくは、電着液が析出するｐH 値よりさらに析出し易い
ｐH 値（即ち、再溶出しにくいｐH 値）に調整した水溶
液で洗浄処理を行い、不要な付着電着液を除去してフィ
ルター部を形成する。単色のフィルターの場合は１回、
また、カラーフィルターの場合には、これを、R.G.B.の
各色の3 回繰り返すことでフィルター部を形成する。

【００２６】その後、ブラックマトリックス層をその上
に形成させてフィルターの製造が完了する。また、逆に
最初にブラックマトリックス層を設けてからフィルター
層を形成することもできる。完成した電着膜（フィルタ
ーとブラックマトリックス）を別のフィルター基材に転
写して所望の基材上にフィルターを形成することもでき
る。転写工程を設けることにより、基体上に光を吸収す
る光半導体薄膜のない、高透光性で高精度なカラーフィ
ルターが実現可能となる。

【００２７】高解像度の光電着膜の形成は、使用する光
導電体薄膜と電着溶液とのショトキー接合、あるいは光
半導体薄膜自身の pn 接合あるいはpin 接合を利用する
ことで電着に必要な光起電力がえられる。そして、前記
のようにフィルター層やブラックマトリックス層を転写
する場合は、その光導電体薄膜を有する光電着基板を、
繰り返し使用することもできる。その場合は形成された
電着膜を、別の所望のフィルター基材上に熱や圧力を用
いて転写を行うことにより、簡素化された工程で精度の
高いカラーフィルターが実現可能となる。

【００２８】ここで、本発明の要部であるブラックマト
リックス層について詳細に説明する。ブラックマトリッ
クス層の機能としては、遮光性と光反射防止性の両方の
特性を必要とされる。そしてその厚みが薄膜でなければ
ブラックマトリックス層の微細パターン化が難しくな
る。即ち、薄層であって層のマトリックス材料自体は光
の透過性が高く、且つ、層全体としては、入射した光を
反射でなく吸収により遮光を行える２つの機能を両立す
る薄膜を形成させることによりより秀でた特性を示す。

【００２９】本発明のブラックマトリックス層には、黒
色度が高く安定した粒径のカーボンブラック粒子を用
い、その粒子が表面への官能基の導入により電着特性を
付与する、具体的には、カーボンブラック表面にカルボ
キシル基を有する分子を結合または吸着させたり、微量
の電着性材料を吸着させたりすることにより、これらの
カーボンブラック粒子に官能基を導入して電着材料との
親和性を向上させ、好ましくは顔料自体に電着能力を与
え、そして電着により電着用電極層表面に電着現象によ
る薄膜形成を行なうものである。

【００３０】本発明に用いる如き官能基を導入したカー
ボンブラック顔料は、電着材料を分散した電着液との親
和性が良好なため、形成される膜の黒色度と導電性を維
持するのに必要な、カーボンブラック顔料の高含有率を
達成することができ、本発明においては、形成された黒
色電着膜（乾燥後のカーボンブラック層）中のカーボン
ブラック顔料は、重量成分率で７５％から１００％の範
囲が良好である。より好ましくは８５％から９５％の範
囲が特によい。７５％未満では遮光性が低下する傾向が
あり好ましくない。このように、カーボンブラック顔料
の含有率を高くし得ることにより、反射性及び光透過性
が低くく、作成工程数が少なく、さらに、導電性に優れ
た、膜厚が薄いブラックマトリックス層を形成できる。
そして、このブラックマトリックス層は、導電性に優れ
ているため、次にメッキ及び電着工程を行なう積層型の
層構造が可能になり、該カーボンブラック層の上に金属
メッキ法で金属薄膜を積層させることが容易にできると
共に、このような金属薄膜を形成すると遮光性が一層向
上する。

【００３１】カーボンブラック顔料の表面に結合する官
能基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、
アミノ基、フェノール基、キノン基、水酸基、アンモニ
ア基及びその誘導体基などが挙げられ、これらは１種で
あっても２種以上であってもよい。このような官能基を
有するカーボンブラックは、一例として、以下のような
模式図で示される反応式にしたがって、製造することが
できる。

【００３２】

【化１】

【００３３】式中、Ｒ−Ｘは導入しようとする官能基、
所望により導入される連結基を表す。この反応について
は、大嶋明博（キャボット・スペシャリティ・ケミカル
ズ・インク）らの「黒色顔料の表面改質：−高機能カー
ボンブラック開発への新アプローチ−」に詳細に記載さ
れており、ここではスルホン酸基、カルボン酸基、４級
アミンを導入した例が示されているが、他の官能基も同
様にして導入することができる。表面にカルボン酸基を
有するカーボンブラックは、例えば、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥ
Ｔ３００（キャボット社製）等の市販品としても入手
可能である。これらブラックマトリックス層のなかのカ
ーボンブラック粒子の平均粒子径は５．０ｎｍから０．
７μｍの範囲に有る材料であるものが良く、より好まし
くは１０ｎｍから３００ｎｍの範囲である。平均粒子径
が５．０ｎｍ未満であると均一な粒子形状のカーボンブ
ラック粒子を得るのに過大なコストと巨大な装置を要
し、０．７μｍを超えると光学散乱が生じて透光性が得
難くなり、いずれも好ましくない。

【００３４】本発明に係る、簡便で、且つ、光吸収性、
遮光性の高い均一なブラックマトリックスの形成は、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
料として前記表面に官能基を有するカーボンブラック顔
料と電着材料とを分散、溶解してなる電着液中で、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）、カラーフィルター層の未形成部分のみに、前
記特定の官能基を有するカーボンブラック顔料を分散し
た電着材料高分子を析出させてなる黒色薄膜を形成し、
その電着膜をブラックマトリックス層とするものであ
る。

【００３５】これらの条件を満たす官能基を有するカー
ボンブラック顔料を用いることにより得られたブラック
マトリックス層は、単層であっても遮光性が高く０．５
μｍ以下の厚みでもブラックマトリックスとして十分な
遮光性を有し、そのために、従来用いていた樹脂にカー
ボンブラックを分散した電着膜タイプに比べてブラック
マトリックス層の厚み画は３分１以下にできるため、フ
ィルター表面の段差を減らすことができ、黒色粒子の密
度の高い膜形成であるために、そのブラックマトリック
ス層は外部の光が進入してくる部分において外部光を吸
収する機能を有する層になり、フィルター層形成の信頼
性を高めるばかりか、フィルターとしての漏れ光を低減
し、パターン幅１０ミクロン以下のブラックマトリックス層
パターンの高解像度カラーフィルターの製造を可能にす
る。また、製造工程においても、本発明者らが先に提案
した電着法などをそのまま適用できるため、膜形成が容
易で、得られた黒色電着膜の信頼性が高く、ブラックマ
トリックス層が薄いので、高解像度のカラーフィルター
製造が可能となった。

【００３６】図１は、従来の官能基を有さないカーボン
ブラックを用いた黒色電着膜、本発明の官能基を有する
カーボンブラック（カルボキシル基導入品）を用いた黒
色電着膜、該本発明の黒色電着膜にニッケルメッキ層を
積層したもの及びニッケルメッキ層について、膜厚と透
過光学濃度との関係を示すグラフである。図１中、本発
明のカルボキシル基導入カーボンブラックを用いた黒色
電着膜を二点破線（ａ）、本発明の黒色電着膜にニッケ
ルメッキ層を積層したものを△と実線（ｂ）、従来の官
能基を有さないカーボンブラックを用いた黒色電着膜を
○と破線（ｃ）、ニッケルメッキ層を一点破線（ｄ）の
グラフでそれぞれ表示した。本発明の方法により得られ
る黒色電着膜は、従来品に比較してカーボンブラック顔
料の含有割合が多いため、膜の厚さを薄くすることがで
きるのが確認された。金属メッキ膜は薄くて遮光性に優
れるが、膜自体が金属光沢を有するため、単独で用いる
には不適当である。

【００３７】図２（Ａ）は本発明の製造方法により得ら
れたブラックマトリックス及び周囲に設けられたフィル
ター層を模式的に示す概略断面図であり、図２（Ｂ）は
従来のカーボンブラックを含有するブラックマトリック
ス及び周囲に設けられたフィルター層を模式的に示す概
略断面図である。ここでは、透明基体１２上に透明導電
膜１４と半導体薄膜１６を形成した基板１８に形成され
た着色膜（フィルター部）３０と本発明によるブラック
マトリックス層３２を表示する（図２（Ａ））。図２
（Ｂ）では、ブラックマトリックス層に従来の黒色電着
膜３４を表示する。これらを比較するに、本発明の方法
により得られたブラックマトリックスは、層を薄くして
も従来品と同等の効果が得られるため、フィルターの解
像度の観点からも好ましいことがわかる。

【００３８】本発明の技術についてその他の材料などを
具体的にあげて、以下に詳細に説明する。フィルター形
成用の電着液は、アルカリ性あるいは酸性で溶解度・分
散性が低下し析出する物質（光電着材料）が必要であ
る。析出する物質は高分子材料であり、アルカリ性ある
いは酸性で析出する性質を持つものを用いる。この高分
子材料が透明な場合は、色材をこの高分子に分散させて
使用してもよく、高分子材料自体が有色の場合には、そ
のまま使用することもできる。色材を高分子に分散させ
て使用する場合には、色材としては染料だけではなく、
顔料も使用できる。カラーフィルターとして利用する場
合には、高い耐光性を要求されることから、水性高分子
に顔料を分散させたものを光電着材料として利用するこ
とが望ましい。

【００３９】この光電着材料を選択する目安として色素
のｐＨの変化に伴う溶解特性を図３のグラフに示す。図
３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。

【００４０】また、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ＰｒｏＪｅｔ
ＦａｒｓｔＹｅｌｌｏｗ２（黄色）とカチオン性で電
着膜形成能力があるＣａｔｈｉｌｏｎＰｕｒｅＢｌ
ｕｅ５ＧＨ（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ＣａｔｈｉｌｏｎＰｕｒｅＢｌｕｅ５ＧＨ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４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。

【００４１】光電着高分子材料の一例として、カルボン
酸基を有する水溶性アクリル樹脂が電着形成能力を有す
るものとして挙げられる。この材料は、弱アルカリ性水
(pH８〜９) に容易に溶解し、アニオンとして水溶液中
に存在するがpHが７以下になると不溶化して析出する性
質を持つ。こ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にな
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）＋Ｈ₂Ｏ

【００４２】この反応が起こるには、一定の電圧印加に
よる水のイオン解離が必要であり、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
陽極側では水溶性アクリル樹脂の溶解度が低下して不溶
化し電極上に薄膜が形成されるのである。本発明はこの
一定の電着電圧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. Fujishima, K. Honda Natu
re Vol.238, 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
てピロールを電解重合し、ドーピング・脱ドーピングで
画像形成を行った例がH. Yoneyama らによりJ. Electro
chem. Soc., p2414, (1985) に報告されている。また、
それ以外に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の提案もある。

【００４３】しかし、本発明は導電性高分子がなくても
電着膜を形成することは可能である。ところが、電着膜
形成に必要な電圧は、導電性高分子がある場合に比較し
て大きくなる。一方、光起電力は効率の高い結晶Siでも
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
などの方法も考えられるが、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い光画像に忠実に再現した
画像の電着現象は生じず問題となった。印加できるバイ
アス電圧には限界があり、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。例えば、大日本印刷の特許「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」(特開平5-119209) や、「カラーフィルター製造方
法」(特開平5-157905) では、電着電圧は20V から１０0V
と高くなっており電着物質は高分子の酸化還元反応を利
用している。このように、一般的に電着塗装として良く
知られている電着性高分子材料は、電着に必要な電圧が
２0V以上で、効率を考慮すると実用的には主に１００V
から３００V である。従って、画像形成には電子写真用
のZnO₂などの外部光電効果特性を利用するなどしていた
が水系で実用的な材料ではなかった。

【００４４】ところが、本発明の材料系はpHによる溶解
度／分散性の変化を原理にしているために、低い電圧で
薄膜形成が可能であり、種々の半導体で光起電力による
電着膜の画像形成ができる。とくに、酸化チタンは可視
域で透明であり背面からの露光が可能となり、光照射効
率も良好であり、カラーフィルター作製用の基材として
は大変に有効である事が示された。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
ものが得られるようになった。

【００４５】本発明に利用できる非光メモリー性（光履
歴効果の殆ど無い）光起電力半導体としては、基本的に
は光照射により起電力を発生し、強い光履歴効果のない
半導体薄膜であれば全て使用できる。具体的には、光起
電力半導体材料としてSi、 GaN、ａ−Ｃ、 BN、SiC、ZnSe、
TiO₂、GaAs系化合物、CuS 、Zn₃P₂、フタロシアニン顔料
系材料、ペリレン顔料系材料、アゾ顔料系材料、各種有
機光導電性材料などが単層または複数層であり、ただし
その基本材料は純度の高い物質または単結晶系を必要と
されるが、混合系物質などででも使用可能である。そし
て、表面に保護層が存在する場合も有り、これら半導体
の層厚みは０．０５μｍから３μｍの範囲が良好な特性
が得られる使用範囲である。０．０５μｍ未満では得ら
れる光電力が弱すぎて像形成に問題を生じる。また、３
μｍ以上の厚みの範囲では光による発生電荷が層内にト
ラップされ光履歴現象が大きくなり過ぎ像形成に問題を
生じる。また、これらの半導体膜は、光による電力発生
効率を考慮し、電着法での着膜に必要な電力を容易にえ
るために、半導体層の構成は、半導体単体より構成さ
れ、樹脂等の絶縁性材料の混合や含有は避けなければな
らない。そして、半導体層への樹脂等の絶縁性材料の混
合や含有は大きな光履歴現象をも発生させる要因とな
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、pn接
合やpin 接合を利用した積層構造にすれば、光電流がよ
り多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。

【００４６】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５の模式図によりｎ型半導体を例にとって
説明する。図５（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。

【００４７】一般に、半導体の光起電力は比較的電位の
大きなSiでも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、光が照射され
た領域のみ光電着膜が形成される。ここで用いている機
構は、単に光により導電度が増加して、バイアスの印加
電圧により通電電流が増加する外部光電流効果機構とは
異なる光起電力機構である。

【００４８】フィルター用電着材料の構造としては、イ
オン解離する親水基と水に不溶化を促進させる疎水基を
有する分子を最小モノマー単位にした共重合体により構
成され、好ましくはランダム重合の高分子材料が良い。
その重合された電着材料のモノマー単位の疎水基数が親
水基と疎水基の総数の割合が４０％から８０％の範囲に
構成されたものであり、より好ましくは５５％から７０
％の範囲に構成されたものが特に電着析出効率が高く、
低い電着電位で膜形成できる電着特性を示し、電着液の
液性も安定していた。かつこの電着材料のモノマー単位
の親水基部分の５０％以上、より好ましくは７５％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
きるモノマー単位の親水基部分を含有した電着材料で構
成されたものである。

【００４９】この電着材料のモノマー単位の疎水基数が
親水基と疎水基の総数の割合が４０％未満のものは、電
着時に形成された電着膜の耐水性や膜強度が不足し問題
となった。そして電着材料のモノマー単位の疎水基数が
親水基と疎水基の総数の割合が８０％以上の場合は、水
系液体への溶解性が不十分となり、電着液が濁ったり、
電着材料の沈殿物が生じたり、電着液の粘度が不安定に
なり問題となった。

【００５０】フィルター用電着材料の構造内の疎水基
は、色材として用いる有機顔料に対し親和性が強く吸着
能力があり良好な顔料分散機能を付与させる。その上電
圧の印加による通電現象により電着材料の親水基部分の
親水性脱離に対して、瞬時に画像析出させる印字の機能
も付与させている。特に、電着材料のモノマー単位の疎
水基数が親水基と疎水基の総数の割合が４０％から８０
％の範囲のものは、強固な膜を形成させる電着電位を低
減させる効果が大きく、それにより光入力による光起電
力を用いた低電位な印字プロセスを完成させるのには不
可欠の条件となっている。陽電極に画像析出するタイプ
のこの電着材料の酸価は、６０から３００の範囲で良好
な電着特性が得られる。特に９０から１９５の範囲でよ
り良好な電着特性を得られる。電着材料の酸価が６０以
下では、水系液体への溶解性が不十分となり、電着液の
固形分濃度を適正値まで上げることが出来なくなった
り、液体が濁ったり沈殿物が生じたり、液粘度が上昇し
たりし問題が生じる。また、電着材料の酸価が３００以
上では、形成された膜の耐水性が低かったり、通電電気
量に対する電着効率が低かったりする。

【００５１】特に、イオン解離する親水基がカルボキシ
ル基又はアミノ基であるものが、電着現象において画像
の析出効率が良く、堅牢性の高い電着膜作成の特性を示
している。この２つの基は、ｐＨの変化により親水基か
ら疎水基に可逆的に変化する効率が高く、これらの特性
が得られる。またフィルター用電着材料は、熱可塑性樹
脂成分を含有した構成であり、調整を行った水系液体に
対して十分な溶解性を示さなければならない。そして電
着材料が溶解した電着液のｐＨ値の変化に対して電着材
料の溶解状態／分散状態から上澄みを発生して沈殿を生
じる液性変化がｐＨ範囲領域２以内で生じることが必要
とされる。より好ましい特性を得るには、ｐＨ範囲が１
以内であることが必要とされる。この範囲の特性によ
り、通電による急峻なｐＨ変化に対しても瞬時に画像の
析出を可能とし、また析出する画像の凝集力を高め、電
着液への再溶解速度を低減させる機能の付与を可能にし
ている。それにより、透光性が高く、画像の耐水性もあ
るフィルター層を得る事ができる。電着液のｐＨ値の変
化に対して溶解状態から沈殿を生じる液性変化のｐＨ範
囲領域が２より大きい場合は、十分な画像構造を得るた
めの印字速度の低下や析出画像の耐水性の欠如など印字
特性に問題を残してしまう。

【００５２】この電着材料に使われる親水基を含むモノ
マー単位としては、メタクリル酸、アクリル酸、メタク
リル酸ヒドロキシエチル、アクリルアミド、無水マレイ
ン酸、無水トリメリト酸、無水フタル酸、ヘミメリット
酸、コハク酸、アジピン酸、プロピオル酸、プロピオン
酸、フマル酸、イタコン酸、などおよびこれらの誘導体
用いられる。特に、メタクリル酸、アクリル酸はこの電
着現象に対して作用／効果が大きく、ｐＨ変化による電
着効率が高くまた親水化効率も高く有用な親水性モノマ
ー構造単位となっている。

【００５３】この電着材料に使われる疎水基を含むモノ
マー単位としては、アルキル基、スチレン基、α−メチ
ルスチレン基、α−エチルスチレン基、メタクリル酸メ
チル基、メタクリル酸ブチル基、アクリロニトリル基、
酢酸ビニル基、アクリル酸エチル基、アクリル酸ブチル
基、メタクリル酸ラウリル基、などおよびこれらの誘導
体が用いられる。特に、スチレン基、α−メチル−スチ
レン基は疎水化効率が高いために、電着析出効率が高
く、そして製造の重合時の制御性も高く有用な電着材の
疎水性モノマー構造単位となっている。

【００５４】これらの親水基と疎水基を含む分子を前記
の比率で共重合した高分子物質であり、各親水基及び疎
水基の種類は１種に限定されるものではない。そして、
電着した膜性や膜の接着強度の面から平均分子量が６，
０００から２５，０００のものが良好な電着膜を得られ
る。より好ましい膜性や膜の接着強度の面からは、平均
分子量が９，０００から２０，０００のものが良好な電
着膜を得られる。平均分子量が６，０００より低いと膜
が不均一で耐水性が低い。そのため堅牢性の高い電着膜
が得られず膜性が低く粉末化したりし易い。平均分子量
が２５，０００より高いと、水系液体への溶解性が不十
分となり、電着液の固形分濃度を適正値まで上げること
が出来なくなったり、液体が濁ったり沈殿物が生じた
り、液粘度が上昇したりし問題を生じる。また、これら
材料の熱特性としては、ガラス転移点が１００℃より低
く、流動開始点が１８０℃より低く、分解点は１５０℃
より高い特性の材料を用いることで熱を用いた転写プロ
セスの制御余裕度が広くなり、透光性の高く電着膜の良
好な転移特性が得られる。顔料との組合せでは、電着性
のある透明な高分子材料、例えば水溶性アクリル樹脂と
組合せ、水溶液中で分散させて使用すれば、同じように
顔料が混合した電着膜が得られるのである。

【００５５】次にこのフィルター用電着溶液の導電率と
pHについて述べる。導電率は実験によると電着スピード
にいいかえられ、電着量に関連して抵抗率が低くなれば
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（図６参照）、言い換えれば体積抵抗値が
約10Ω・cmで電着量の飽和傾向にある。電着液の低効率
を１Ω・ｃｍから１０⁵Ω・ｃｍの範囲にコントロール
し電着を行い、この範囲では、良好な電着現象を行え
る。１０⁵Ω・ｃｍ以上の範囲では、十分な電流が得ら
れないために電着量が少量しかえられず、また１Ω・ｃ
ｍ以下の範囲では電着量の制御性が悪くなる。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
⁺イオン、Ｃｌ^-イオン、ＳＯ₄ ^-イオン等を加えてやるこ
とで電着スピードをコントロールすることができる。

【００５６】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。

【００５７】次に、電着後の電着基板上の不要電着液の
除去についてであるが、電着直後は電着基板上の各所に
不要な電着液が付着している。その不要な電着液を完全
に除去するための有効な手段として、液体洗浄が挙げら
れ、特に、透明で安全性の高い不活性な液体での洗浄が
有効である。しかし、電着膜形成後、直ちに洗浄すると
析出した直後の電着膜は物理的にも化学的にも強度が不
足しており、洗浄により所望されない電着膜の欠損を生
じるおそれがある。そのために、電着膜をその膜の固形
化が促進される特性を有する洗浄液体で洗浄し、不要な
電着液を除去することが有効な方法になる。その効果を
有する液体として、ｐH 値が電着液の析出開始ｐH 値よ
り析出し易い値（再溶解しにくい値）のpHの水系液体が
挙げられる、このような液体で洗浄すると電着膜自体は
この液体に接触する事で固形化が促進され、不要な電着
液の色材成分は凝集して付着性を失い、容易に洗い落す
ことが可能となる。この現象を用いた洗浄液はこの後の
処理工程には大変有効な手段となる。これにより、電着
膜内部のｐH 値も電着時より低下して電着膜が安定なｐ
H 値条件となるため、より堅牢性も増し解像性も高く、
高画質な画像形成となる。この洗浄液の洗浄と膜の硬質
化の効果をより高めるためには、ｐH 値が電着液の析出
開始点ｐH 値よりｐH 値として２以上析出し易い値に設
定する事が好ましい。

【００５８】次に、可視域で透明な半導体であるTiO₂に
ついて述べる。TiO₂は可視域で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。TiO₂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。EB法とゾル・ゲル法によるTiO₂製膜
を行ったところ、通常の製膜法では光起電力変換効率が
悪く電着に必要な十分な光起電力が得られない。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 ℃程度で加熱
するのが普通である。例えば、Y.HamasakiらはJ. Electr
ochem. Soc.Vol.141, No3.p660,1994 では水素ガス中で
約550 ℃で1 時間程度で加熱している。ところが、我々
は約360 ℃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 Ｌ／ｍｉｎ．の流量を流しながら加熱処理すること
で達成できた。

【００５９】次に、光電着膜作製用の露光装置について
述べる。本発明においては、フィルターやブラックマト
リックス用電着膜を形成するための透明基板の背面から
露光して、光半導体に起電力を発生させる必要があるた
め、透明な光に感度がある波長の光で露光しなければな
らない。このため、露光光源としては、波長400nm 以下
の光源を用いる必要があり、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
ーなどが使われる。所望の領域を像様に露光することを
考慮すれば、露光領域の制御が容易なレーザー露光など
が好ましい。

【００６０】図７は後述する実施例１に用いる本発明の
画像記録装置を示す概略図である。画像記録装置は、電
着液１を満たした電着液浴内に、裏面から画像信号を入
力できるワ−ク電極の付いた透明基板３が、裏面がその
液浴の外部に出るように配置され、対向電極５、塩橋を
利用した制御電極６も同浴１内に設置されている。この
透明基板３は、４ｍｍ厚の板ガラス基板にＩＴＯの透明
導電層を与えその上に２層の酸化チタン薄膜光半導体層
の積層構造により作られ、ＩＴＯ導電層をワ−ク電極と
し、光半導体層の表面は段差が無く平滑になしてある。
各電極をポテンショスタット電源４に結線し、透明基板
３の裏面の光画像入力部に、例えば、画像投影装置など
により画像入力しながらポテンショスタット電源４よ
り、ワ−ク電極と対向電極５の間に電圧を印加し、電着
液中の光電着材料を透明基板３の表面に析出させて画像
を形成するものである。ここで記録された画像は、所望
により普通紙やプラスチックフィルムのような被転写体
に転写、定着させることもできる。

【００６１】本発明のカラーフィルターの製造方法につ
いて、図８を参照して説明する。まず、前述のような透
明基体１２上に透明導電膜１４を形成し（図８
（Ａ））、その上部に半導体薄膜１６を形成した基板１
８（図８（Ｂ））を準備する。次に、図７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電着
液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２
４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。

【００６２】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。

【００６３】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８（Ｃ））。さらに、前記の
如くブラックマトリックス層３２を形成する（図８
（Ｄ））。その後、さらに所望により好適な別のフィル
ター基板に密着させ、加熱、加圧により、フィルター層
及びブラックマトリックス層を別のフィルター基板上に
転写し、透明基板を剥離して、別の任意のフィルター基
板上にカラーフィルターを形成することもできる。

【００６４】本発明においては、ブラックマトリックス
の形成は従来知られた一般的なフォトリソグラフィを用
いて、フィルター層と同様の原理で形成する方法、フィ
ルター層を形成した後、先に述べたようにフィルター層
（絶縁樹脂層を形成する）の未形成領域のみに、全面露
光により形成する方法、同様の全面露光の手段を用いて
フィルター層の未形成領域のみに紫外線硬化樹脂を用い
て形成する方法などがある。特に本発明の方法では、光
電着法を用いてカラーフィルター層を形成するが、その
場合、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。また、一般に電着膜は絶縁性が高くカラ
ーフィルター層の上部に積層して光電着膜を形成するの
は難しい。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カーボンブラ
ック分散液中で電圧を印加又は光照射又はその両方をす
れば、この時光と電界の両者があっても無くてもカラー
フィルター層の無い領域を均一で薄膜のカーボンブラッ
ク膜が埋めてくれる。このように、ブラックマトリックス
層に光電着膜形成方法を利用すると、一工程で簡単にし
かも薄膜で高性能なカラーフィルターを形成できる。こ
こで形成されるブラックマトリックス層には特定のカー
ボンブラック粒子を分散した電着液による電着方法を用
いたために、カーボンブラック粒子のリッチな膜の着膜
を可能としている。この方法をもちいると、フィルター
着膜構造の欠陥部など電流の発生しているパターン部分
の所にだけ薄膜を制御して着膜が可能になる。

【００６５】本発明に係る酸性カーボンブラック顔料を
含有するブラックマトリックスは、一層でも均一で高い
光吸収性、遮光性を発現するが、一層の遮光性の向上を
図るため、金属薄膜との二層構造を有する構成に適用す
ることもできる。即ち、金属薄膜を積層すると遮光性は
更に富んで、従来の樹脂分散顔料層だけのタイプの膜に
比べて３分に１以下の厚みでも十分な遮光性と非反射性
を有する薄膜構造が可能になり、着膜端部のテーパー部
分の幅が小さく抑えられるため、フィルター部の微少幅
の構造の寸法信頼性が高くなるばかりか、フィルター部
のエッジ部分での漏れ光の減少などフィルターの光学性
能も向上させる。金属薄膜を形成する場合には、金属メ
ッキ法によることが好ましいが、用いる金属材料として
は、両性金属系は使用し難く、そして金属自体の堅牢性
が高いメッキ金属が使用し易い。例えば、使用し易いマ
トリックス金属材料としてはＮｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ｒ
ｒより選択された金属又は複数種金属の合金、複数種金
属混合体である場合も可能である。

【００６６】以上述べたように、ブラックマトリックス
層に電着膜形成方法として特定な物性の官能基を有する
カーボンブラック顔料分散電着法を利用すると、簡単に
しかも薄膜で高性能なカラーフィルターを形成できる。

【００６７】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこの実施例に制限されるものではな
い。

【００６８】（実施例１）０．８mm厚みの石英ガラス基
板にITO の透明導電層をスパッタリング法で０．２３μ
m 製膜し、さらに０．４μm のTiO₂を製膜した。つぎ
に、TiO₂の光電流特性を上げるために水素と窒素の混合
気体中で還元処理を行った。その処理は、４％の水素ガ
スが混合された純窒素ガス中で４４０℃で４０分間アニ
ールすることで行って透明基板を得た。

【００６９】（フィルター部の形成）この透明基板を用
いて、図７に示す如き画像記録装置を用いて画像記録を
行った。画像記録装置は、図５７示す通り、裏面から画
像信号を入力できるワ−ク電極の付いた像保持部材３を
下記電着液１を入れた電着液浴２に裏面がその液浴の外
部に出るように置き、そして対向電極５、塩橋を利用し
た制御電極６を浴内に設置した。電気化学分野で一般的
な三極式の配置において、電着性高分子材料（スチレン
−アクリル酸ランダム共重合体−分子量１９０００、疎
水基／（親水基+ 疎水基）のモル比７３％、酸価９０、
ガラス転移点４５℃，流動開始点９０℃、分解点２４７
℃ 析出開始点ｐH ５．８）とアゾ系赤色超微粒子顔料
を固形分比率で５対５に分散させた顔料を含む水系電着
液中で、飽和カロメル電極に対しTiO₂電極をワーク電極
として利用し、ワーク電極に1.７ Vのバイアス電位を与
え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) によりマスクパターン画
像のフォトマスクを用いて２．５秒間前記光を照射した
ところ、TiO₂表面に透過光が照射されたその領域だけレ
ッドのマスクフィルターパターンが形成された。

【００７０】次に、同様にして、前記高分子材であるス
チレン−アクリル酸共重合体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５対５に分散させた顔料
を含む電着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1.８ V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４秒間透過光
を照射したところ、TiO ₂表面に光が照射された領域だけ
グリーンのマスクフィルターパターンが形成された。そ
の後ｐH 値４．２のｐH 調整液体で十分にカスケイド洗
浄を行った。同様に、前記高分子材であるスチレン−ア
クリル酸共重合体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５対５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1.９V にして基板の裏側から同様
に、TiO₂表面に透過光が照射された領域だけブルーのマ
スク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。

【００７１】（ブラックマトリックス部の形成）前記と
同様の高分子材であるスチレン−アクリル酸共重合体
０．８重量％とカルボキシル基を表面に有するカーボン
ブラック粒子（キャボット社製：ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ
３００、平均粒子径：１３ｎｍ）８重量％と、残部は純
水からなる混合液中で、超音波分散により分散させた分
散液中に、前記フィルターを形成した基板全体を浸漬
し、その後基板にマイナスの電圧のバイアス電圧５．０
Vを２秒間印加し、それにより着色フィルター膜以外の
導電性部分に黒色電着膜を着膜を実施させ、０．６μｍ
厚のカーボンブラック粒子含有電着材料薄膜によるブラ
ックマトリックスを形成できた。得られたブラックマト
リックス膜の光学透過濃度は２．９であった。次に、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
とした。作成したカラーフィルターのフィルター部とブ
ラックマトリックス部の境界の光学特性を評価したとこ
ろ、境界のエッジ部のズレは４．６μｍ以内の高精度が
実現できた。

【００７２】（比較例１）前記ブラックマトリックスの
形成時に使用した官能基を有するカーボンブラック顔料
を通常のカーボンブラック（pH値：８．５、平均粒子
径：４１ｎｍ、吸油量（ＤＰＢ）：６０ cc / 100g）の
超微粒子顔料に変えた他は、実施例１と同様にしてカラ
ーフィルターを作成した。作成したカラーフィルターの
ブラックマトリックス部表面を光学顕微鏡で観察したと
ころ、電着膜乾燥時に発生したと思われるクラックが部
分的に観察された。また、フィルター部とブラックマト
リックス部の境界の光学特性を実施例１と同様にして評
価したところ、境界のエッジ部のズレは１２μｍと実用
上は問題ないレベルの精度のカラーフィルターが実現で
きたが、精度は実施例１よりは若干低かった。

【００７３】（実施例２）７mm厚さの無アルカリガラス
基板（７０９５）にスパッタリング法で０．３μm厚み
のITOの透明導電膜を製膜し、さらにその上に０．４μｍ
厚みのTiO₂をスパッタリング法で膜を形成した。つぎに、
TiO₂の光電流特性を上げるために還元処理として５%の
水素ガスが混合された純窒素ガス中で４５0℃で２５分
間アニールすることを行った。

【００７４】（ブラックマトリックス部の形成）その
後、図７に示す如き電気化学で一般的に用いる三極式の
配置において、ｐH値４．５のｐH調整液体で十分にカス
ケイド洗浄を行った。次に、平均粒径２３ｎmのアクリ
ル酸基吸着したカーボンブラック黒色顔料粒子の分散液
を段階的に少量づつメッキ液中に１２重量％の割合で混
合分散し、強制攪拌を行いながらメッキ液中に前記電着
基板全体を浸漬させ、光によるネガポジの反転画像パタ
ーンを照射しながら、その基板裏面より全体に逆性の電
圧２．６Vの電圧印加を行い、光の当たらない部分にブ
ラックマトリックスのパターン膜を形成した。その時の
通電／露光時間は３．５秒間であった。その時形成した
メッキ膜厚は０．６１μｍ厚のカーボンブラック顔料粒
子膜であった。これにより黒色の薄層の均一なパターン
化したブラックマトリックス層を形成できた。その時の
ブラックマトリックス膜の光学透過濃度は３．３であっ
た。

【００７５】（フィルター部の形成）次に、電気化学で
一般的に用いる三極式の配置において、スチレン−アク
リル酸共重合体（分子量1４,000、疎水基／（親水基＋疎
水基）のモル比７３%、酸価９６、ガラス転移点４７℃、
流動開始点９２℃、分解点２４８℃、析出開始点ｐH
5.9）とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比率で６対４
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.
７ V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)をレッド色用フォト
マスクを介して６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マスクフィルターパタ
ーンが形成された。その後に、ｐH値４．３のｐH調整液
体で洗浄した。

【００７６】そして次に、前記と同様の電着性高分子材
料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６対４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1.７ V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)をグリーン色
用のフォトマスクを介して９秒間光を照射したところ、T
iO₂表面に光が照射された領域だけグリーンのマスクフ
ィルターパターンが形成されて、その後に、ｐH値４．
３のｐH調整液体で洗浄した。同様に、前記と同様の電着
性高分子材料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６対４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1.８ V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)をブ
ルー色のフォトマスクをとうして９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マス
ク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ｐH値４．６のｐH調整液体で洗浄
した。その上部に、保護層をコーティングしてカラーフ
ィルターを作成した。得られたブラックマトリックス膜
の光学透過濃度は３．１であった。作成したカラーフィ
ルターのフィルター部とブラックマトリックス部の境界
の光学特性を評価したところ、境界に漏れ光は見られ
ず、また、エッジ部のズレは４μｍ以内の高精度が実現
できた。

【００７７】（実施例3）1.2mm厚のパイレックスガラス
基板にITOの透明導電膜をスパッタリングで０．３μm厚
に製膜し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により０．２μm厚の
TiO₂層を製膜した。製膜はITO基板上にスピンコート法で
TiO₂のアルコキシドを回転速度1４00回転させ、ＴｉＯ₂
層を製膜した。そのあと、約480℃で1時間加熱処理しTiO
₂膜が形成された。その後還元処理として、実施例1と同様
に４%の水素ガスが混合された純窒素ガス中で3６0度で
２0分間アニールすることを行った。

【００７８】（フィルター部の形成）電気化学で一般的
な三極式の配置において、電着性高分子材料―スチレン
−アクリル酸共重合体(分子量1４,000、疎水基/(親水基+
疎水基)のモル比６９%、酸価1０0、ガラス転移点３５
℃，流動開始点８５℃、分解点２４０℃ 析出開始点ｐ
Ｈ５．８）とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比率で８
対２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のバイアス電圧を印加しながら基板の裏側から水
銀キセノンランプ(山下電装製、波長365nmの光強度50mW/
cm²)を用いてフォトマスクを介してパターン画像を７秒
間光を照射したところ、TiO₂表面に光が照射された領域
だけレッド色部のマスクフィルターパターンが形成され
た。その後そのパターン像をｐH値４．０のｐH調整水溶
液で浸水洗浄した。

【００７９】次に、前記電着性高分子材料とフタロシア
ニングリーン系超微粒子顔料を固形分比率で８対２に分
散させた水分散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1.８V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)をグリーン色部のフォトマスクを介し
て８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マスクフィルターパターンが形成
された。その後ｐH値４．６のｐH調整液体で洗浄した。
次に、同様に、前記電着性高分子材料とフタロシアニン
ブルー系超微粒子顔料を固形分比率で８対２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1.９V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)をブルー色部のフォトマスクをとう
して７秒間光を照射したところ、TiO₂表面の光が照射さ
れた領域だけブルーのマスク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。

【００８０】（ブラックマトリックス部の形成）そして
次に平均粒子径３３ｎｍのカルボン酸基とスルホン酸基
を表面に有する酸性カーボンブラック黒色顔料粒子を液
全体の重量の１７重量％と電着性高分子材料：スチレン
−アクリル酸共重合体(分子量1４,000、疎水基/(親水基+
疎水基)のモル比６９%、酸価１００、ガラス転移点３５
℃，流動開始点８５℃、分解点２４０℃ 析出開始点ｐ
Ｈ５．８）を重量の0.2重量％を混合し、プロペラ攪拌
による混合分散している上記の溶液中に基板全体を浸漬
させ、その後基板にバイアス電圧２．８Vを全面に光照
射しながら2.1秒間印加しながら電着材料を析出させ、
それにより着色フィルター膜以外の導電性部分に黒色顔
料による着膜を実施させた。その膜は、０．5６μｍ厚
のカーボンブラック粒子入り黒色電着膜であり、この薄
膜によりブラックマトリックスを形成できた。

【００８１】ここで得られたカラーフィルターは、フィ
ルター層とブラックマトリックス層との境界部分におい
ても光学的に境界部が明確に示され、漏れ光が確認され
ず良好な性能を確認できた。その後ｐH値５．１のｐH調
整液体で洗浄し加熱乾燥し、カラーフィルターを完成さ
せた。完成したカラーフィルターを純水中に20日間浸漬
し、膜質を観察したが、変化が確認できず、このカラー
フィルターが十分な堅牢性を示すものであることを実証
した。

【００８２】（実施例4）厚さ１mmの石英ガラス基板にI
TOの透明導電膜をスパッタリングで０．４μm厚に製膜
し、ITO薄膜上にゾル・ゲル法により０．５μm厚のTiO₂層
を製膜した。製膜はITO基板上にスピンコート法でTiO₂
のアルコキシドを回転速度1４00回転させ、ＴｉＯ₂層を
製膜した。そのあと、約500℃で1時間加熱処理しTiO₂膜
が形成された。その後還元処理として、実施例1と同様に
４%の水素ガスが混合された純窒素ガス中でレーザー光
線により表面の加熱処理を行い、TiO₂膜の結晶化度を上
昇させ、光起電力膜を得た。

【００８３】（フィルター部の形成）次に、電気化学で
一般的な三極式の配置において、実施例１と同様の電着
性高分子材料とアゾ系赤色超微粒子顔料を固形分比率で
７対３に弱アルカリ性水溶液中に分散させ、水系顔料分
散液を得て、飽和カロメル電極に対しTiO₂層電極を作用
電極として利用し、作用電極を1.7Vにして基板の裏側か
ら紫外線の光源を用いてレッドフィルター画素に対応し
た信号の光を照射しTiO₂層の表面の光が照射された領域
だけレッド色のフィルターパターンが形成された。その
後、該パターン像をｐH値５．０のｐH調整水溶液で浸水
洗浄した。

【００８４】次に、前記電着性高分子材料とフタロシア
ニングリーン系超微粒子顔料を固形分比率で７対３に分
散させた水系顔料分散液中で飽和カロメル電極に対しTi
O2電極を作用電極として利用し、作用電極を1.7Vにして
基板の裏側から先ほどと同様にUV光を石英基板側から照
射し、その部分のTiO₂層表面の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。その後そ
のパターン像をｐH値４．０のｐH調整水溶液で浸水洗浄
した。同様に、前記電着性高分子材料とフタロシアニン
ブルー系超微粒子顔料を固形分比率で７対３に分散させ
た水系顔料分散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
裏側から前記同様にUV光を照射したところ、TiO₂層表面
の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、
その後そのパターン像をｐH値４．２のｐH調整水溶液で
浸水洗浄した。

【００８５】（ブラックマトリックス部の形成）平均粒
子径９３ｎｍのフタロシアニン顔料を全液に対する重量
％で０．８重量％、平均粒子径３２ｎｍのカルボン酸基
を表面に有するカーボンブラック顔料を全液に対する重
量％で９重量％、電着性高分子材料：スチレン−アクリ
ル酸共重合体(分子量1４,000、疎水基／（親水基＋疎水
基）のモル比６９％、酸価 1０0、ガラス転移点３５
℃，流動開始点８５℃、分解点２４０℃ 析出開始点ｐ
Ｈ５．８）を重量の0.８重量％とその他は純水を混合
し、プロペラ攪拌による混合分散しながら上記の溶液中
に基板全体を浸漬させ、その後基板にバイアス電圧２．
８Vを全面に光照射しながら２.３秒間印加しながら着膜
を行い、つぎに液温４０℃のニッケルメッキ液中に前記
基板をメッキ液に浸漬させて設置し、基板にバイアス電
圧４．２Vを１３秒間印加したところ、フィルター電着
部以外のカーボンブラック粒子含有黒色電着膜上にメッ
キ金属薄膜が積層された２層構造のブラックマトリック
ス層が形成され、そのブラックマトリックス複合膜は0.
３８μｍ厚みであった。この膜の光学透過濃度は、３．
７であった。この方法によれば、カラーフィルター層未
形成の領域だけ電着膜とメッキ薄膜の複合膜が形成さ
れ、ブラックマトリックス層を形成できた。その後で上
部にポリイミドの保護層をコーティングしてカラーフィ
ルターを完成させた。

【００８６】

【発明の効果】本発明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、高解像度で制御性、透
光性が高いフィルター部と、均一性、遮光性等に優れ、
不要光反射が少ない膜質の良好なブラックマトリックス
部を有する優れたフィルターを、少ない工程数と、低コ
ストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】官能基を有さないカーボンブラックを用いた
黒色電着膜、本発明の官能基を有するカーボンブラック
を用いた黒色電着膜、本発明の黒色電着膜にニッケルメ
ッキ層を積層したもの及びニッケルメッキ層について
の、膜厚と透過光学濃度との関係を示すグラフである。

【図２】（Ａ）本発明の製造方法により得られたブラ
ックマトリックスとフィルター層を模式的に示す概略断
面図であり、（Ｂ）は従来のカーボンブラックを含有す
るブラックマトリックス及びフィルター層を模式的に示
す概略断面図である。

【図３】水系色材液のｐＨ変化と色材の溶解特性との
関係を示すグラフである。

【図４】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。

【図５】（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。

【図６】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。

【図７】実施例１の画像記録に用いた画像記録装置を
示す概略図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｄ）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。

【符号の説明】

１電着液浴３光透過性基板４ポテンショスタット電源５対向（カウンター）電極６制御電極１２透明基体１４透明導電膜１４１６半導体薄膜１８光透過性基板（透明基板）３０有色電着膜（カラーフィルター層）３２黒色電着膜（ブラックマトリックス層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水敬司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Ｆターム(参考） 2H042 AA06 AA08 AA26 AA29 2H048 BA62 BB02 BB14 BB42 BB46 2H091 FA02Y FA35Y FB08 FB12 FC01 FC06 FC10 GA03 GA12 GA13 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性基体上に光透過性導電膜及び光
透過性半導体薄膜を所定の部分に形成してなる光透過性
基板を、電気化学的に電着膜を析出しうる色材を含む光
電着材料を含有する水系電着液に接するように配置し
て、該光透過性基板の所定領域に通電を発生させ、該色
材を含む光電着材料を用いて、電気化学的に電着膜を析
出させてフィルター部を形成する工程と、その後、光透過性基板に電流供給して、電着膜の未形成
部分に形成される電極部分に対し、色材として、表面に
官能基を有するカーボンブラック顔料を７５重量％以上
含む黒色電着膜を析出させてブラックマトリックス部を
形成する工程と、を有することを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項２】光透過性基体上に光透過性導電膜及び光
起電力機能を有する半導体薄膜を順次形成してなる光透
過性基板を、電気化学的に電着膜を析出しうる色材を含
む光電着材料を含有する水系電着液に接するように配置
して、該光透過性基板の所定領域を露光して光照射部だ
けに水系電着液中で通電を発生させ、該色材を含む光電
着材料を用いて、該光照射部に選択的に電着膜を析出さ
せてフィルター部を形成する工程と、その後、光透過性基板に電流供給して、電着膜の未形成
部分に形成される電極部分に対し、色材として、表面に
官能基を有するカーボンブラック顔料を７５重量％以上
含む黒色電着膜を析出させてブラックマトリックス部を
形成する工程と、を有することを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項３】前記ブラックマトリックス部を形成する
工程が、前記光透過性基板に全面バイアス電圧を印加す
ることにより、電着膜の未形成部分に表面に官能基を有
するカーボンブラック顔料を７５重量％以上含む黒色電
着膜を析出させてブラックマトリックス部を形成する工
程であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
のフィルターの製造方法。
【請求項４】前記表面に官能基を有するカーボンブラ
ック顔料の平均粒子径が５．０ｎｍから０．７μｍの範
囲に有ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載のフィルターの製造方法。
【請求項５】前記表面に官能基を有するカーボンブラ
ック顔料の官能基がカルボキシル基を含むことを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のフィ
ルターの製造方法。
【請求項６】前記ブラックマトリックス部を形成する
工程により得られるブラックマトリックス部の厚みが、
０．２μｍから３μｍの範囲にあることを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のフィルター
の製造方法。
【請求項７】前記光起電力機能を有する半導体薄膜
が、酸化チタン、炭化珪素、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ニ
ッケル、酸化錫、酸化モリブデンからなる群より選択さ
れる１種以上の材料を含有する化合物光半導体、又は、
金属フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、アゾ顔料、ポ
リビニルカルバゾ−ルからなる群より選択される１種以
上の材料を含有する有機光半導体、からなることを特徴
とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のフ
ィルターの製造方法。
【請求項８】前記ブラックマトリックス部を形成する
工程によりブラックマトリックス部を形成した後、金属
メッキ法により金属薄膜を前記ブラックマトリックス部
上に積層することを特徴とする請求項２乃至請求項７の
いずれか１項に記載のフィルターの製造方法。
【請求項９】前記ブラックマトリックス部上に積層す
る金属薄膜を形成するための金属メッキ材料が、Ｎｉ，
Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｏより
選択された金属及びその混合体又は合金から選択される
ことを特徴とする請求項８に記載のフィルターの製造方
法。