JPH0694910A - カラーフィルタとブラックマスクの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】赤，緑，青のカラーフィルタとこれらカラーフ
ィルタ間の間隙に対応するブラックマスクとを、少ない
露光・現像処理回数で能率良く形成することができると
ともに、カラーフィルタとブラックマスクとの間の漏光
間隙の発生も確実に防ぐ。 【構成】基板１１上に透明な導電性下地膜１２を成膜
し、この下地膜１２の上に一つの色のカラーフィルタの
形成領域に対応する部分が開口するレジスト膜１３ａ，
１３ｂ，１３ｃをマスクとして一つの色のフィルタ材料
を電着する工程を繰返して赤，緑，青のカラーフィルタ
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを順次形成した後、これらカラ
ーフィルタをマスクとして下地膜１２の上にブラックマ
スク材料を電着してブラックマスク１５を形成する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【００１５】

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

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

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

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
とブラックマスクの形成方法は、基板上に透明な導電性
下地膜を成膜し、この下地膜の上に赤，緑，青のうちの
一つの色のカラーフィルタの形成領域に対応する部分が
開口するレジスト膜をマスクとして前記一つの色のフィ
ルタ材料を電着する工程を繰返して赤，緑，青のカラー
フィルタを順次形成した後、これらカラーフィルタをマ
スクとして前記下地膜の上にブラックマスク材料を電着
して、各カラーフィルタ間の間隙にブラックマスクを形
成することを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】この方法によれば、ブラックマスクをフォトリ
ソグラフィ法によるパターニングを行なわずに形成でき
るため、露光・現像処理は、フィルタ材料の電着回数と
同じ回数（赤のフィルタ材料の電着と、緑のフィルタ材
料の電着と、青のフィルタ材料の電着との計３回）だけ
行なえばよいし、また、下地膜の上に形成した赤，緑，
青のカラーフィルタをマスクとしてブラックマスク材料
を電着しているため、カラーフィルタとブラックマスク
との間に漏光間隙が発生することもない。

【００２０】

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

【００２１】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等
からなる透明基板１１の上に、そのほぼ全面にわたっ
て、ＩＴＯ等からなる透明な導電性下地膜１２を成膜す
る。なお、この下地膜１２は、スパッタ法または蒸着法
等によって成膜する。 ［工程２］

【００２２】次に、図１（ｂ）に示すように、上記下地
膜１２の上に、赤，緑，青のうちの一つの色のカラーフ
ィルタ、例えば赤色フィルタの形成領域に対応する開口
を有する第１のレジスト膜１３を形成する。

【００２３】このレジスト膜１３ａは、下地膜１２の上
にネガ型フォトレジスト（非露光部分が現像により除去
されるフォトレジスト）を塗布して乾燥させ、このフォ
トレジスト膜を、基板１上に形成する赤，緑，青のカラ
ーフィルタのうちの一つの色のカラーフィルタの形成パ
ターン（画素列に対応するストライプ状の連続パター
ン、または個々の画素に対応する独立パターン等）に応
じたパターンの露光マスク（図示せず）を用いて露光処
理し、これを現像処理して形成する。 ［工程３］

【００２４】次に、図１（ｃ）に示すように、上記レジ
スト膜１３ａをマスクとして、その開口内に露出してい
る下地膜１２の上に、赤のフィルタ材料（透明樹脂に赤
の顔料を混合したもの）を所望の厚さに電着し、赤色フ
ィルタ１４Ｒを形成する。なお、下地膜１２上へのフィ
ルタ材料の電着は、従来の電着方法と同様にして行な
う。 ［工程４］

【００２５】次に、上記第１のレジスト膜１３ａを剥離
し、図１（ｄ）に示すように、上記下地膜１２の上に、
他の一つの色のカラーフィルタ、例えば緑色フィルタの
形成領域に対応する部分が開口する第２のレジスト膜１
３ｂを、第１のレジスト膜１３ａと同様にして形成す
る。

【００２６】なお、このレジスト膜１３ｂの形成におけ
るフォトレジスト膜の露光処理は、第１のレジスト膜１
３ａの形成に用いた露光マスクを用い、この露光マスク
を、第１レジスト膜１３ａの形成時における配置位置か
ら所定ピッチ（赤，緑，青のカラーフィルタの配列ピッ
チ）ずらして配置して行なう。 ［工程５］

【００２７】次に、図１（ｅ）に示すように、上記レジ
スト膜１３ｂをマスクとして、その開口内に露出してい
る下地膜１２の上に、緑のフィルタ材料（透明樹脂に緑
の顔料を混合したもの）を所望の厚さに電着し、緑色フ
ィルタ１４Ｇを形成する。 ［工程６］

【００２８】次に、上記第２のレジスト膜１３ｂを剥離
し、図１（ｆ）に示すように、上記下地膜１２の上に、
残り色のカラーフィルタ、例えば青色フィルタの形成領
域に対応する部分が開口する第３のレジスト膜１３ｃ
を、第１および第２のレジスト膜１３ａ，１３ｂと同様
にして形成する。

【００２９】なお、このレジスト膜１３ｃの形成におけ
るフォトレジスト膜の露光処理も、第１および第２のレ
ジスト膜１３ａ，１３ｂの形成に用いた露光マスクを用
い、この露光マスクを、第２レジスト膜１３ｂの形成時
における配置位置からさらに所定ピッチずらして配置し
て行なう。 ［工程７］

【００３０】次に、図１（ｇ）に示すように、上記レジ
スト膜１４ｃをマスクとして、その開口内に露出してい
る下地膜１２の上に、青のフィルタ材料（透明樹脂に青
の顔料を混合したもの）を所望の厚さに電着し、青色フ
ィルタ１４Ｂを形成する。 ［工程８］

【００３１】次に、図１（ｈ）に示すように、上記第３
のレジスト膜１３ｃを剥離して、赤，緑，青のカラーフ
ィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの間の下地膜１２を露出
させる。 ［工程９］

【００３２】次に、上記カラーフィルタ１４Ｒ，１４
Ｇ，１４Ｂをマスクとし、これらカラーフィルタ１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ間に露出している下地膜１２の上に
ブラックマスク材料（樹脂に黒色系の顔料を混合したも
の）を上述したフィルタ材料の電着と同様にして電着し
て、図１（ｉ）に示すように、各カラーフィルタ１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ間の間隙にブラックマスク１５を形
成する。

【００３３】すなわち、上記カラーフィルタとブラック
マスクの形成方法は、基板１１上に透明な導電性下地膜
１２を成膜し、この下地膜１２の上に赤，緑，青のうち
の一つの色のカラーフィルタの形成領域に対応する部分
が開口するレジスト膜をマスクとして前記一つの色のフ
ィルタ材料を電着する工程を繰返して赤，緑，青のカラ
ーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを順次形成した後、
これらカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂをマスク
として前記下地膜１２の上にブラックマスク材料を電着
して、各カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ間の間
隙にブラックマスク１５を形成するものである。

【００３４】この方法によれば、ブラックマスク１５を
フォトリソグラフィ法によるパターニングを行なわずに
形成できるため、露光・現像処理は、フィルタ材料の電
着回数と同じ回数（赤のフィルタ材料の電着と、緑のフ
ィルタ材料の電着と、青のフィルタ材料の電着との計３
回）だけ行なえばよく、したがって、赤，緑，青のカラ
ーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとこれらカラーフィ
ルタ間の間隙に対応するブラックマスク１３ａとを、少
ない露光・現像処理回数で能率良く形成することができ
る。

【００３５】しかも、この方法では、下地膜１２の上に
形成した赤，緑，青のカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，
１４Ｂをマスクとしてブラックマスク材料を電着してい
るため、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとブラ
ックマスク１５との間に隙間ができることはなく、した
がって、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとブラ
ックマスク１５との間の漏光間隙の発生も確実に防ぐこ
とができる。

【００３６】なお、上記実施例では、赤，緑，青のカラ
ーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ赤色フィルタ１４
Ｒ、緑色フィルタ１４Ｇ、青色フィルタ１４Ｂの順に形
成したがこのカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの
形成順序は任意でよい。

【００３７】また、上記実施例では、フィルタ材料の電
着マスクであるレジスト膜１３ａ，１３ｂ，１３ｃをネ
ガ型フォトレジストで形成したが、このレジスト膜はポ
ジ型のフォトレジスト（露光部分が現像により除去され
るフォトレジスト）を用いて形成してもよく、その場合
は、同じレジスト膜に、各色のカラーフィルタの形成領
域に対応する開口を順次形成する（位置をずらして繰返
し露光・現像する）ことができるから、一つの色のカラ
ーフィルタの形成領域に対するフィルタ材料の電着とを
行なうごとにレジスト膜を塗布し直す必要はない。

【００３８】また、上記のようにしてカラーフィルタ１
４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとブラックマスク１５とを形成し
た基板１１は、その上に保護絶縁膜を介して表示用の透
明電極を形成し、さらにその上に配向膜を形成して、液
晶表示素子の一方の基板とされる。

【００３９】図２および図３は、上記方法でカラーフィ
ルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとブラックマスク１５とを
形成した基板１１を用いた液晶表示素子の断面図であ
り、図２は単純マトリックス方式の液晶表示素子を示
し、図３は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を能動素子とす
るＴＦＴアクティブマトリックス方式の液晶表示素子を
示している。

【００４０】図２に示した単純マトリックス方式の液晶
表示素子は、赤，緑，青のカラーフィルタ１４Ｒ，１４
Ｇ，１４Ｂとブラックマスク１５とを形成し、その上に
透明な保護絶縁膜１６を介して複数本の線状透明電極１
７を形成するとともに、その上に配向膜１８を形成した
第１の透明基板１１と、前記走査電極１７と直交する複
数本の線状透明電極２２を形成するとともにその上に配
向膜２３を形成した第２の透明基板２１とを図示しない
枠状のシール材を介して接着し、この両基板１１，２１
間に液晶ＬＣを封入したもので、前記透明電極１７，２
２のうち一方の基板の電極は走査電極とされ、他方の基
板の電極は信号電極とされている。

【００４１】また、図３に示したＴＦＴアクティブマト
リックス方式の液晶表示素子は、赤，緑，青のカラーフ
ィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂとブラックマスク１５と
を形成し、その上に透明な保護絶縁膜１６を介して透明
な対向電極１９を形成するとともに、その上に配向膜１
８を形成した第１の透明基板１１と、複数の透明画素電
極３２をマトリックス状に配列し、これら画素電極３２
にそれぞれその能動素子である薄膜トランジスタ３３を
接続するとともに、その上に配向膜３４を形成した第２
の透明基板３１とを図示しない枠状のシール材を介して
接着し、この両基板１１，３１間に液晶ＬＣを封入した
もので、第１基板１１側の対向電極１９は、第２基板３
１側の各画素電極３２に対向する１枚電極とされてい
る。

【００４２】なお、図３に示した液晶表示素子では、第
１基板１１側の対向電極１９を、カラーフィルタ１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを覆う保護絶縁膜１６の上に形成し
ているが、この対向電極は、基板１１上に設けられてい
る下地膜（透明導電膜）１２で兼用してもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタとブラックマス
クの形成方法は、基板上に透明な導電性下地膜を成膜
し、この下地膜の上に赤，緑，青のうちの一つの色のカ
ラーフィルタの形成領域に対応する部分が開口するレジ
スト膜をマスクとして前記一つの色のフィルタ材料を電
着する工程を繰返して赤，緑，青のカラーフィルタを順
次形成した後、これらカラーフィルタをマスクとして前
記下地膜の上にブラックマスク材料を電着して、各カラ
ーフィルタ間の間隙にブラックマスクを形成するもので
あるから、赤，緑，青のカラーフィルタとこれらカラー
フィルタ間の間隙に対応するブラックマスクとを、少な
い露光・現像処理回数で能率良く形成することができる
とともに、カラーフィルタとブラックマスクとの間の漏
光間隙の発生も確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

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

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

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

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

【符号の説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の上に、間隙を存して互いに隣り
   合う赤，緑，青のカラーフィルタと、これらカラーフィ
   ルタ間の間隙に対応するブラックマスクとを形成する方
   法であって、 基板上に透明な導電性下地膜を成膜し、この下地膜の上
   に赤，緑，青のうちの一つの色のカラーフィルタの形成
   領域に対応する部分が開口するレジスト膜をマスクとし
   て前記一つの色のフィルタ材料を電着する工程を繰返し
   て赤，緑，青のカラーフィルタを順次形成した後、これ
   らカラーフィルタをマスクとして前記下地膜の上にブラ
   ックマスク材料を電着して、各カラーフィルタ間の間隙
   にブラックマスクを形成することを特徴とするカラーフ
   ィルタとブラックマスクの形成方法。