JPH10293206A - カラーフィルタ、ブラックマトリクスおよびセルギャップ制御用スペーサの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトリソプロセスを全く使用しないか最小
限にしたカラーフィルタの形成方法を提供すること。 【解決手段】 ガラス基板の一面にＲ，Ｂ，Ｇのいずれ
か一色のカラーフィルタ膜を形成し、このカラーフィル
タ膜をエキシマレーザ加工により複数のカラーフィルタ
に分断し、この一色のカラーフィルタが分断されて露出
しているガラス基板の一面にＲ，Ｂ，Ｇのうちの使用さ
れていないいずれか一色のカラーフィルタ膜を形成し、
このカラーフィルタ膜をエキシマレーザ加工により複数
のカラーフィルタに分断し、この二色のカラーフィルタ
がそれぞれ分断されて露出しているガラス基板の一面に
Ｒ，Ｂ，Ｇのうちの使用されていない最後の一色のカラ
ーフィルタ膜を形成し、このカラーフィルタ膜をエキシ
マレーザ加工により複数のカラーフィルタに分断して
Ｒ，Ｂ，Ｇからなるカラーフィルタを形成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、薄
膜ＥＬ表示装置、フィールドエミッタ表示装置等のカラ
ーフラットディスプレーのカラーフィルタの形成方法な
らびにこのカラーフィルタの形成方法を介してブラック
マトリクスやセルギャップ制御用スペーサを形成するブ
ラックマトリクスの形成方法およびセルギャップ制御用
スペーサの形成方法に係るものであり、特に、フォトリ
ソ工程を用いることなくカラーフィルタ、ブラックマト
リクスあるいはセルギャップ制御用スペーサを形成する
カラーフィルタ、ブラックマトリクスおよびセルギャッ
プ制御用スペーサの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、一般のカラー液晶表示装置を図１
１により説明する。

【０００３】図１１において、間隔を隔てて１対のガラ
ス基板１Ａ，１Ｂが配設されている。このうち一方のガ
ラス基板１Ａの外側には、偏光板２Ａが接着されてお
り、また、このガラス基板１Ａの内側には、光の３原色
である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなる多数のカ
ラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが配設されている。さら
に、隣位の１対のカラーフィルタ３，３間には、カラー
表示を鮮明にするため遮光用のブラックマトリクスまた
はブラックストライプ４が配置されている。このうちブ
ラックストライプは電着方式のカラーフィルタにのみ用
いられているので、ここでは符号４を以下ブラックマト
リクスと称する。また、前記各カラーフィルタ３および
ブラックマトリクス４の内側には、保護膜５を介して透
明電極６Ａが配設されている。

【０００４】一方、前記他方のガラス基板１Ｂの外側に
は、偏光板２Ｂを介してバックライトとして機能する導
光板７が配設されており、この導光板７の端面の近傍に
は、この導光板７を面発光させる蛍光灯８が配設されて
いる。また、前記ガラス基板１Ｂの内側には、絶縁層９
に被覆されるようにして複数のゲート１０が配設されて
いる。さらに、前記絶縁層９の内側には、前記各ゲート
１０に対向するようにスイッチング素子である水素化非
晶質薄膜トランジスタ１１がそれぞれ保護部材１２に囲
繞されるようにして配設されている。そして、前記各水
素化非晶質薄膜トランジスタ１１に通電するための透明
電極６Ｂが前記絶縁層９の内側に配設されている。ま
た、前記両透明電極６Ａ，６Ｂ間の密閉空間には液晶Ｌ
Ｃが封入されている。

【０００５】前述したカラー液晶表示装置における前記
ブラックマトリクス４の機能を説明すると、ブラックマ
トリクス４は、緑のカラーフィルタ３ＧがＯＮで、隣位
の赤のカラーフィルタ３Ｒおよび青のカラーフィルタ３
ＢがＯＦＦの場合、面発光する導光板７からのバックラ
イトが、ＯＮ状態にある緑のカラーフィルタ３Ｇのみを
透過し、ＯＦＦ状態にある赤と青のカラーフィルタ３
Ｒ，３Ｂへは到達しないように機能する。

【０００６】そして、ブラックマトリクス４の材料とし
ては、バックライトを遮蔽しうるだけでなくバックライ
トに対して低反射率の材料が要求される。これは、カラ
ーフィルタ３ＧがＯＮで、隣位のカラーフィルタ３Ｒと
カラーフィルタ３ＢがそれぞれＯＦＦの場合に、ブラッ
クマトリクス４のバックライトに対する反射率が高い
と、ブラックマトリクス４において反射されたバックラ
イトが赤と青のカラーフィルタ３Ｒ，３Ｂに対応するＯ
ＦＦ状態にある水素化非晶質シリコン薄膜トランジスタ
１１に入射し、このシリコン薄膜トランジスタ１１をＯ
Ｎ状態にする可能性があるからである。

【０００７】ところで、低反射率の要求からすれば樹脂
ブラックをブラックマトリクス４に用いたものの反射率
は０．５％であり、金属クロムの５０％、低反射クロム
の３％以下という反射率より格段に優れているが、樹脂
ブラックを用いたブラックマトリクス４はバックライト
の遮光性能を表す指標である光学濃度（ＯＤ）が２．３
であり、金属クロムや低反射クロムの４以上と較べると
光学濃度の低い点が問題であった。このため、現在は金
属クロムの上に酸化クロムを載置した低反射クロムがブ
ラックマトリクス４の主流になりつつある。

【０００８】つぎに、ブラックマトリクス４の形成方法
について説明すると、電着法以外の方法においては、最
初にブラックマトリクス４をガラス基板１上に形成し、
その後、各色のカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを形成
する。現在、カラーフィルタ３の形成方法としては、４
つの製造方法が用いられているが、ここでは説明の都合
上、顔料分散法と電着法について簡単に説明を行う。

【０００９】まず、顔料分散法について説明する。

【００１０】図１２（ａ）に示すブラックマトリクス４
を形成したガラス基板１に、図１２（ｂ）に示すよう
に、赤のカラーフィルタ３Ｒ用の着色レジスト１３をス
ピンコートまたはロールコート法によりガラス基板１の
全面に塗布する。ついで、図１２（ｃ）に示すように、
前記着色レジスト１３の上にフォトレジスト１４をスピ
ンコートまたはロールコートにより塗布し、さらに、図
１２（ｄ），（ｅ）に示すように、フォトマスク１５を
介して露光ならびに現像を行い、赤のカラーフィルタ３
Ｒを形成する。

【００１１】以下、緑のカラーフィルタ３Ｇと青のカラ
ーフィルタ３Ｂについて前述したと同様の工程を繰り返
し、図１２（ｆ）に示すように、３色のカラーフィルタ
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを形成する。

【００１２】つぎに、電着法について説明する。

【００１３】図１３（ａ）に示すように、ガラス基板１
に電着用のＩＴＯ薄膜１６をスパッタまたは蒸着法によ
り形成したうえで、このＩＴＯ薄膜１６上にフォトレジ
スト１４を塗布する。つぎに、図１３（ｂ），（ｃ），
（ｄ）に示すように、フォトマスク１５を介して露光、
現像およびエッチングを行い、ＩＴＯ薄膜１６のストラ
イプを形成する。その後、図１３（ｅ）に示すように、
前記ＩＴＯ薄膜１６のストライプが形成されたガラス基
板１を赤のカラーフィルタ３Ｒの顔料を分散させた電着
液中に浸漬し、ＩＴＯ薄膜１６に対向電極に対してプラ
ス電圧を印加する。すると、電着液中の赤の顔料はサブ
ミクロンのサイズでマイナス帯電をしており、電気泳動
によりプラス帯電をしているＩＴＯ薄膜１６の表面に電
着する。続いて緑のカラーフィルタ３Ｇの電着液と、青
のカラーフィルタ３Ｂの電着液とによりそれぞれ緑と青
のカラーフィルタ３Ｇ，３Ｂをそれぞれ電着する。

【００１４】このようにして、図１３（ｆ）に示すよう
に、ガラス基板１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３
Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなるカラーマトリクス１７が形成さ
れた後に、図１３（ｇ）に示すように、感光性を有する
樹脂ブラック１８をカラーマトリクス１７上にスピンコ
ートまたはロールコートにより塗布したのち、図１３
（ｈ）に示すように、ガラス基板１側から紫外線（Ｕ
Ｖ）による背面露光を行う。すると、カラーマトリクス
１７上の感光性樹脂ブラック１８はカラーフィルタ３
Ｒ，３Ｇ，３Ｂを介しているため未露光となり、現像工
程において除去されることになる。この結果、図１３
（ｉ）に示すように、隣位のカラーフィルタ３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂの間だけに樹脂ブラック１８が残存し、ブラッ
クマトリクス４を形成することになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カラーフィ
ルタ３は半導体ＩＣと異なり、外形寸法が非常に大き
く、また要求される寸法精度がＶＧＡ仕様で画素ピッチ
７５μｍ、間隙２５μｍ、ＳＶＧＡ仕様で画素ピッチ７
０μｍ、間隙２０μｍであり、１パネルにおける位置精
度は±２μｍを要求されるため、印刷法を除くとほとん
どのカラーフィルタ製造方法がフォト工程を多用する製
造プロセスを採用している。

【００１６】そして、今後要求されるマザーガラスの大
型化と画素の高精細化を考慮に入れると印刷法では対応
できないとみなされている。

【００１７】また、従来法によるカラーフィルタの形成
において、カラーフィルタ３とブラックマトリクス４の
間には膜厚の相違による段差があり、表示用のＩＴＯ薄
膜１６の成膜において、段差の箇所にステップカバレー
ジの問題を生じるおそれがあった。そのため、従来は、
透明樹脂を全面に塗布して段差を埋め、必要な場合には
さらに研磨をする必要があり、工程が複雑であった。

【００１８】本発明は、このような点に鑑み、煩雑でな
おかつ高いクーリン度の要求されるフォトリソプロセス
を全く使用しないかまたは最小限度に押さえたカラーフ
ィルタと光学濃度が高く低反射率のブラックマトリクス
と正確な位置への柱状のセルギャップ制御用スペーサの
形成方法を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に記載のカラーフィルタの形成方法の特徴
は、エキシマレーザ加工により１色ずつのカラーフィル
タを順に形成する点にある。そして、このような構成を
採用したことにより、これまで電着法では不可能であっ
たカラーフィルタのトライアングル配列、モザイク配列
が煩雑なフォトレジスト工程を一切使用することなしに
可能となる。

【００２０】請求項２に記載のカラーフィルタの形成方
法の特徴は、透明強誘電膜の特定色のカラーフィルタ形
成領域を部分的に分極帯電し、この分極帯電された透明
強誘電膜上に逆極性に分極帯電された特定色のカラーフ
ィルタ用顔料を付着し、透明強誘電膜の部分的分極帯電
と逆極性のカラーフィルタ用顔料の付着とを繰り返して
Ｒ，Ｂ，Ｇからなるカラーフィルタを形成するようにし
た点にある。そして、このような構成を採用したことに
より、フォトレジスト工程を全く使用することなくカラ
ーフィルタを形成することができる。

【００２１】請求項３に記載のブラックマトリクスの形
成方法の特徴は、請求項２において、透明電極上に形成
された透明強誘電膜のブラックマトリクス形成領域に分
極帯電防止膜を形成し、カラーフィルタの形成後に分極
帯電防止膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、こ
の銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するよ
うにした点にある。そして、このような構成を採用した
ことにより、ブラックマトリクス形成領域へのカラーフ
ィルタの形成を未然に防止して、ブラックマトリクスを
明確に形成することができる。

【００２２】請求項４に記載のブラックマトリクスの形
成方法の特徴は、ガラス基板の一面を透明電極により被
覆し、この透明電極上にカラーフィルタを形成し、カラ
ーフィルタの形成されていない前記透明電極の露出部に
透明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成し、この酸
化亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この
銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するよう
にした点にある。そして、このような構成を採用したこ
とにより、フォト工程を使用することなく開口数の大き
いブラックマトリクスを簡単に形成することができる。

【００２３】請求項５に記載のセルギャップ制御用スペ
ーサの形成方法の特徴は、カラーフィルタの形成された
ガラス基板の最上層の透明電極のうえにスペーサ形成用
のマスクを用いてフォトレジストパターンを形成し、溶
液電解法により透明酸化亜鉛からなる複数の柱状のスペ
ーサを形成し、各スペーサの表面を絶縁性の高い酸化亜
鉛被膜により被覆する点にある。そして、このような構
成を採用したことにより、スペーサ散布装置を用いるこ
となくフォト工程により正確な位置にスペーサを形成す
ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るカラーフィル
タおよびブラックマトリクスの形成方法の実施の形態を
図面を参照して説明する。

【００２５】図１は、カラーフィルタを染色法、顔料分
散法、フィルム転写法等を用いてそれぞれ形成し、その
後、ブラックマトリクスを形成する本発明の第１の実施
の形態を示すものである。

【００２６】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基
板１にスパッタ成膜法等により透明電極膜（ＩＴＯ）１
６を５００〜１０００オングストローム膜厚となるよう
に成膜する。ついで、図１（ｂ）に示すように、それぞ
れの前述したカラーフィルタ形成方法のいずれかにより
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを透明電極膜（ＩＴＯ）１
６の上に形成する。このカラーフィルタ３の膜厚は１〜
２ミクロン程度とされている。

【００２７】つぎに、、図１（Ｃ）においてＲ，Ｇ，Ｂ
の形成されていないブラックマトリクスに該当する透明
電極（ＩＴＯ）１６に溶液電解法により酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）膜２０を形成する。この膜２０を構成する酸化亜鉛
はｐＨ５．２の硝酸亜鉛水溶液中で亜鉛を陽極として−
０．７〜−１．０ Ｖで陰極析出させることができる。

【００２８】前記透明電極１６は酸化亜鉛を陰極析出さ
せるための給電電極として機能している。０．１５〜
０．３ミクロンの酸化亜鉛を陰極析出させるに必要な時
間は２〜３分である。

【００２９】ついで、図１（ｄ）において、カラーフィ
ルタ３の形成されたガラス基板１を触媒作用のある塩化
パラジウム（ＰｄＣｌ₂ ）溶液に１〜２分浸漬し、透明
電極１６にＰｄイオンを吸着させたうえで、無電解銅メ
ッキ液に浸漬し、カラーフィルタ３の厚みに相当するだ
け銅メッキ２３を析出させる。なお、前記塩化パラジウ
ム溶液は、１例としてＰｄＣｌ₂ ： ０．２ｇ、ＨＣ
ｌ：０．５ｍｌ、Ｈ₂Ｏ：５００ｍｌという配合を用い
る。

【００３０】そして、前記無電解銅メッキの際、銅メッ
キ２３は酸化亜鉛膜２０が露出している部位にのみ選択
的に析出し、カラーフィルタ３の形成されている部位に
は析出することはない。これは、カラーフィルタ３がマ
スクの役割を果たすためである。したがって、フォト工
程を全く用いることなくブラックマトリクス４をセルフ
アライメントにより形成することができる。

【００３１】ブラックマトリクス４の銅メッキ２３は背
部のガラス基板１側から見ると、後述する表面プラズモ
ンポラリトン(surface plasmon polariton) の発現のた
め黒色に見えるが、カラーフィルタ３の形成された側か
ら見ると、金属光沢を有する銅そのものに見えてしま
う。すなわち、この状態においては、バックライトに対
する反射率が高く、実用性に欠けることになる。

【００３２】そこで、図１（ｅ）に示すように、ガラス
基板１の全体を銅を酸化させる溶液、例えば過酸化水素
水または濃硝酸液に浸漬し、銅メッキ２３の表面を反射
率の低い酸化銅（ＣｕＯ）の薄膜２４に変換する。この
湿式の酸化に代えて酸素雰囲気中で加熱処理をすること
により銅メッキ２３の表面を酸化銅薄膜２４に変換して
もよい。

【００３３】ところで、金属や自由電子濃度の高い半導
体中には自由電子の疎密波であるプラズモンが存在し、
このプラズモンは電子の集団振動であるので、必然的に
電磁波の振動を伴ったポラリトン（粒子の振動と電磁波
の振動の結合したもの）の仲間に入る。そして、金属や
半導体の表面においてはプラズモンポラリトンと称する
振動モードが存在するために、位相速度が同じとなる光
を吸収できることが知られている。

【００３４】一般に、平滑な表面を有する金属において
は両者の位相速度が異なるために光の吸収は起こらない
が、表面にランダムな凹凸が存在する場合には、入射光
の位相速度に変化が起こり、光を吸収することが可能と
なる。前記ブラックマトリクス４における銅メッキ２３
と酸化亜鉛膜２０の界面を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、サブミクロンオーダの微細な凹凸が形成されている
ことが確認できた。したがって、本実施の形態により形
成されるブラックマトリクス４は、表面の凹凸が可視光
領域の光により表面プラズモンポラリトンを励起するこ
とを可能とし、結果として銅メッキ２３と酸化亜鉛２
０′の界面が光学濃度（ＯＤ）５というような素晴らし
い可視光吸収能力を発揮することになり、また、セルフ
アライメントによりブラックマトリクス４を形成できる
ため従来のブラックマトリクスの形成方法に較べて高開
口率のブラックマトリクス４が実現可能となる。

【００３５】図２はレーザアブレーションによりカラー
フィルタを形成し、煩雑なフォトレジストを全く使用し
ない本発明の実施の形態を説明するものである。

【００３６】ガラス基板１には予め透明電極（ＩＴＯ）
１６が１０００オングストローム程度の膜厚となるよう
にスパッタ等の方法により被覆されている。透明電極１
６へのカラーフィルタの塗布方法としては、顔料分散
法、染色法、フィルム転写法のいずれの方法も適用可能
であるが、ここでは一番簡単な方法である電着法を例に
とって説明する。

【００３７】図２（ｂ）においてガラス基板１の全面に
透明電極（ＩＴＯ）１６を電着用給電端子としてカラー
フィルタＲが電着される。ついでカラーフィルタのＲ形
成パターンを介してエキシマレーザにてカラーフィルタ
Ｒをレーザアブレーションにより形成する。

【００３８】ここでレーザアブレーションについて図
４、図５により簡単に説明をする。

【００３９】エキシマレーザは紫外線レーザであり、フ
ォトマスクを介して加工物にアブレーションによりパタ
ーンを形成できる。加工の深さ方向に関してもパルスの
ショット数でコントロールが可能である。近年、フレキ
シブルプリント基板、薄膜多層基板等を構成するポリイ
ミドの微細穿孔加工（ビアホール、スルーホール等）に
広く用いられるようになった技術である。

【００４０】図４においてエキシマレーザ発振器３０か
ら出たレーザ光はレーザ整形システム３１を通り、高反
射マスク３３と高反射ミラー３２とからなる多重反射光
学系４０によりレーザ光の使用効率を高め、高反射マス
ク３７のパターンを結像光学系３４により加工物３６に
照射し、モニタ３５により目視しながらアブレーション
加工を行う。アブレーションの加工速度を上げるために
マスク３７と加工物３６はＣＮＣコントローラ３９の制
御のもと走査システム３８によりスキャンされ、加工物
３６の全面におけるアブレーション加工を行う。

【００４１】図５はマスク３７と加工物３６の走査中の
アブレーション加工の詳細を示すものである。

【００４２】まず、図５（ａ）に示すように、マスク３
７と加工物３６を可動に配置し、マスク３７のパターン
ａを通過したレーザ光を結像光学系３４により加工物３
６に照射し、加工物３６にアブレーション加工ａ′を行
なう。その後、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順にマス
ク３７と加工物３６を間欠的に移動しつつ、その停止時
にマスク３７のパターンｂ，ｃ，ｄ，ｅを通過したレー
ザ光を結像光学系３４により加工物３６に照射し、加工
物３６にアブレーション加工ｂ′，ｃ′，′ｄ，ｅ′を
行なう。

【００４３】つぎに、図２に戻って図２（ｄ）に示すよ
うに、電着法によりカラーフィルタ３Ｒを除く画素部全
体にカラーフィルタ３Ｇを電着する。

【００４４】続いて、カラーフィルタ３Ｇ形成用のイメ
ージングマスク３７を介してエキシマレーザを照射し、
カラーフィルタ３Ｂ形成領域をレーザアブレーション加
工する。

【００４５】図２（ｅ）に示すように、電着法により露
出している透明電極１６にカラーフィルタ３Ｂを電着す
る。この段階においてガラス基板１上にはカラーフィル
タ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが隙間なく配列されることになる
（図（ｆ））。つぎに、図２（ｇ）に示すように、ブラ
ックマトリクス形成用マスク３７を用いてブラックマト
リクス形成領域をレーザアブレーションする。つぎに、
図２（ｈ）に示すように、レーザアブレーションにより
カラーフィルタ３を除去され、透明電極１６が露出した
部分に溶液電解法により酸化亜鉛膜２０を形成する。さ
らに、図２（ｉ）に示すように、酸化亜鉛膜２０上に無
電解銅メッキにより銅メッキ２３を施す。その後、図２
（ｊ）に示すように、銅メッキ２３の表面を酸化処理し
て酸化銅２４を形成する。

【００４６】図３においてレーザアブレーション法では
カラーフィルタに用いられる３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの配列が
トライアングル配列、モザイク配列でもイメージングマ
スクを変えるだけで簡単に形成できることをモザイク配
列を例にしてその工程を示す。

【００４７】すなわち、まず、図３（ａ）に示すよう
に、透明電極１６上に全面的にカラーフィルタ３Ｒを電
着する。つぎに、図３（ｂ）に示すように、エキシマレ
ーザ加工によりカラーフィルタ３Ｒが本来形成されるべ
き領域を除き、カラーフィルタ３Ｒを除去する。さら
に、図３（ｃ）に示すように、カラーフィルタ３Ｒを除
去された透明電極１６上の全域にカラーフィルタ３Ｇを
電着する。その後、図３（ｄ）に示すように、カラーフ
ィルタ３Ｂが形成される領域にあるカラーフィルタ３Ｇ
をエキシマレーザにより除去し、図３（ｅ）に示すよう
に、カラーフィルタ３Ｂを電着する。さらに、図３
（ｆ）に示すように、ブラックマトリクス形成領域の各
カラーフィルタ３をエキシマレーザにより除去する。

【００４８】このようにエキシマレーザによりカラーフ
ィルタ３のきわめて微細な配列を形成することが可能と
なる。

【００４９】図６ないし図８は電着法に限定される本発
明の実施の形態を示すものである。電着法ではこれまで
ブラックストライプ以外は形成が困難であったが、ブラ
ックマトリクスを電着法の長所を生かしつつ形成する製
造方法に関して説明を行う。

【００５０】図６は電着法によるカラーフィルタの平面
図であり、図７は図６のＡ−Ａ′断面の工程図、図８は
図６のＢ−Ｂ′断面図の工程図である。

【００５１】図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス
基板１に透明電極（ＩＴＯ）１６をスパッタ法等により
０．１ミクロン程度成膜し、フォトレジスト１４でカラ
ーフィルタを電着するための透明電極ストライプ１６′
を形成する．この透明電極ストライプ１６′形成用のフ
ォトレジスト１４を残した状態でガラス基板１を硝酸亜
鉛とジメチルアミノボラン（ＤＭＡＢ）を含む５０度Ｃ
の水溶液に約２０分浸漬し、絶縁性の酸化亜鉛膜２０を
０．２ミクロンの膜厚に形成する。ついで、フォトレジ
スト１４を除去し、図７（ｄ）に示すように、透明電極
１６と酸化亜鉛２０が交互に配列した状態を形成する。

【００５２】その後、図７（ｅ）に示すように、電着法
により逐次カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを形成す
る。このカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの形成後、図
７（ｆ）に示すように、酸化亜鉛膜２０が形成されてい
る部位に無電解銅メッキにより銅２３を析出させる。最
後に、図７（ｇ）に示すように、銅２３の表面を酸化し
酸化銅２４を形成しブラックマトリクス４を完成させ
る。

【００５３】図８は図６のＢ−Ｂ′断面の工程図であ
り、図８（ａ）〜（ｄ）までは図７（ａ）〜（ｄ）と同
様である。

【００５４】図８（ｄ）の後、図８（ｅ）に示すよう
に、ブラックマトリクス４の形成領域の透明電極にカラ
ーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの電着を阻止するため，横
向きのストライプに相当する部位をフォトレジスト１４
により被覆する。ついで、カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，
３Ｂの電着工程に入るが、横ストライプ形成のフォトレ
ジスト１４が存在している所にはカラーフィルタ３は電
着されない。

【００５５】カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの電着工
程終了後、図８（ｆ）に示すように、フォトレジスト１
４を除去し、横ストライプに該当する透明電極１６の露
出部分に溶液電解法により酸化亜鉛２０′を電着する。
つぎに、カラーフィルタ基板１を無電解銅メッキ液に浸
漬し、図８（ｇ）に示すように、銅膜２３を酸化亜鉛２
０′の上に析出させる。最後に、図８（ｈ）に示すよう
に、銅膜２３の表面を酸化して酸化銅２４を形成し、ブ
ラックマトリクス４が完成する。

【００５６】ここで水溶液から透明酸化亜鉛膜を形成す
る方法について簡単に説明する。この方法においては、
前述した電着法による酸化亜鉛膜の形成と異なり給電用
の電極は不要であり、硝酸イオンの還元反応が水溶液か
らの酸化亜鉛の形成に重要な役割を果たしている。反応
式を以下に示す。

【００５７】 ＺｎＯ(ＮＯ₃)₂→Ｚｎ²⁺＋２ＮＯ₃ ^- （１） (ＣＨ₃)₂＋Ｈ₂Ｏ→ＢＯ₂ ^-＋(ＣＨ₃)₂ＮＨ＋７Ｈ⁺＋６e^- （２） ＮＯ₃ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２e^-→ＮＯ₂ ^-＋２ＯＨ^- （３） Ｚｎ²⁺＋２ＯＨ-→Ｚｎ(ＯＨ)₂ （４） Ｚｎ(ＯＨ)₂→ＺｎＯ＋Ｈ₂Ｏ （５） ガラス基板洗浄後、センシタイザー液（ＳｎＣｌ₂・２
Ｈ₂Ｏ：１ｇ／ｄｍ^-3，３７％ＨＣｌ：１．０ｍｌ／ｄ
ｍ^-3）に数分浸漬し、ついでアクティベータ液（ＰｄＣ
ｌ₂：０．１ｇ／ｄｍ^-3，３７％ＨＣｌ：０．１ｍｌ／
ｄｍ^-3）に数分浸漬する。前記前処理が終了後、約５０
度Ｃに加温した硝酸亜鉛０．０５ｍｏｌ／ｌとジメチル
アミノボラン（ＤＭＡＢ）０．００１〜０．１５ｍｏｌ
／ｌを含む水溶液にガラス基板１を浸漬する。約２０分
で０．２ミクロンの酸化亜鉛膜２０が形成できる。

【００５８】スパッタ成膜法や電着法による酸化亜鉛膜
の形成と異なり、本方法による酸化亜鉛膜２０は絶縁性
が高いのがその特徴である。透明電極として酸化亜鉛膜
２０を利用する場合は抵抗値が高いことは問題となる
が、電着法においてカラーフィルタを形成する際にはブ
ラックマトリクスのベースに使用する酸化亜鉛には高い
抵抗値が要求されるので、この特徴は歓迎すべき特徴と
なる。

【００５９】つぎに、フォトレジストを全く使用しない
カラーフィルタとブラックマトリクスの形成方法を図９
を用いて説明する。

【００６０】図９（ａ）に示すように、ガラス基板１の
全面に透明電極（ＩＴＯ）１６をスッパタ法等により５
００〜１０００オングストロームの膜厚で成膜する。こ
の透明電極１６上に分極帯電をさせるための透明強誘電
体膜（ＰＺＴ等）２５を０．１ミクロン程度成膜する。
つぎに、強誘電体膜２５の全面に感光性を有する酸化亜
鉛材料をスピンコート法またはロールコート法に塗布
し、プリベークを行う。ついでカラーフィルタのブラッ
クマトリクス形成マスクを用いて露光、現像処理を行
い、図９（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス形成
領域にのみ酸化亜鉛膜２０を残す。その後、本焼成を行
い緻密な酸化亜鉛膜２０を得る。この酸化亜鉛膜２０は
非強誘電体膜であるため、直流電界を印加してポーリン
グしても残留分極が得られない。そこで、図９（ｃ）に
示すように、ガラス基板上の透明電極１６にマイナス、
カラーフィルタ３Ｒの形成領域にプラス数ボルトの直流
電界を数十ナノセカンド印加し、図９（ｄ）に示すよう
に、強誘電体膜２５の表面にプラスの残留分極を形成す
る。ポーリングはカラーフィルタ全面を一度に２次元の
スタイラスでポーリングしてもライン状の一次元スタイ
ラスで逐次ポーリングしても構わない。

【００６１】つぎに、カラーフィルタ３Ｒのポーリング
が終了したガラス基板１をカラーフィルタ３Ｒの有機顔
料の分散されたミセル電解液に浸漬する。ミセル電解液
中においてカラーフィルタ３Ｒの有機顔料はミセル化材
によりマイナスに帯電しており、図９（ｅ）に示すよう
に、ポーリングにより表面がプラスに分極している強誘
電体膜２５にカラーフィルタ３Ｒが析出する。同様にし
てカラーフィルタ３Ｇ，３Ｂをガラス基板１に析出させ
る。図９（ｆ）においてカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３
Ｂの形成の終了したガラス基板１を無電解銅メッキ液に
浸漬し、図９（ｇ）に示すように、ブラックマトリクス
部位に銅メッキ２３を施す。最後に、図９（ｈ）に示す
ように、銅膜２３の表面に酸化処理を施し、酸化銅２４
を形成する。

【００６２】図１０は本発明に係るセルギャップ制御用
スペーサの形成方法の実施の形態を示すものである。

【００６３】図１０（ａ）に示すように、ガラス基板１
上には、前述した形成方法のいずれかによりブラックマ
トリクス４およびカラーフィルタ３が形成されており、
さらに、各カラーフィルタ３上は、保護膜２６により被
覆されている。

【００６４】このような状態において、前記保護膜２６
上に透明電極たるＩＴＯ薄膜１６をスパッタまたは蒸着
法により形成し、このＩＴＯ薄膜１６のうえにスペーサ
形成用のマスクを用いてスペーサ形成用のフォトレジス
トパターン２７を形成する。ついで、溶液電解法により
フォトレジストパターン２７のない部位にＩＴＯ薄膜１
６に接続される透明酸化亜鉛からなる複数の角柱状のセ
ルギャップ制御用スペーサ２８，２８…を所定の間隔を
有するように形成する。各スペーサ２８の上部はフォト
レジストパターン２７の上方に突出している。ついで、
浸漬法により各スペーサ２８の表面を絶縁性の高い酸化
亜鉛被膜２９により被覆する。

【００６５】つぎに、図１０（ｂ）に示すように、フォ
トレジストパターン２７を除去することにより、セルギ
ャップ制御用スペーサ２８が形成されることになる。こ
のスペーサ２８は円柱状であってもよい。

【００６６】そして、前記各スペーサ２８を利用して、
ＩＴＯ薄膜１６などを積層したガラス基板１を取付け、
液晶を封入すれば、図１０（ｃ）に示すように、液晶表
示装置を形成することができる。

【００６７】このように本実施の形態によれば、スペー
サ散布装置を用いることなくフォト工程により正確な位
置にスペーサを形成し、所定の厚さの液晶表示装置を形
成することができる。

【００６８】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能
である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の本
発明のカラーフィルタの形成方法によれば、エキシマレ
ーザ加工により１色ずつのカラーフィルタを順に形成す
るので、これまで電着法では不可能であったカラーフィ
ルタのトライアングル配列、モザイク配列を煩雑なフォ
トレジスト工程を一切使用することなしに可能とするこ
とができる。

【００７０】また、請求項２に記載の本発明のカラーフ
ィルタの形成方法によれば、透明強誘電膜の特定色のカ
ラーフィルタ形成領域を部分的に分極帯電し、この分極
帯電された透明強誘電膜上に逆極性に分極帯電された特
定色のカラーフィルタ用顔料を付着し、透明強誘電膜の
部分的分極帯電と逆極性のカラーフィルタ用顔料の付着
とを繰り返してＲ，Ｂ，Ｇからなるカラーフィルタを形
成するようにしたので、フォトレジスト工程を全く使用
することなくカラーフィルタを形成することができる。

【００７１】請求項３に記載の本発明のブラックマトリ
クスの形成方法によれば、透明電極上に形成された透明
強誘電膜のブラックマトリクス形成領域に分極帯電防止
膜を形成し、カラーフィルタの形成後に分極帯電防止膜
上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この銅膜の銅
を酸化してブラックマトリクスを形成するので、ブラッ
クマトリクス形成領域へのカラーフィルタの形成を未然
に防止して、ブラックマトリクスを明確に形成すること
ができる。

【００７２】請求項４に記載の本発明のブラックマトリ
クスの形成方法によれば、ガラス基板の一面を透明電極
により被覆し、この透明電極上にカラーフィルタを形成
し、カラーフィルタの形成されていない前記透明電極の
露出部に透明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成
し、この酸化亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形
成し、この銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形
成するので、フォト工程を使用することなく開口数の大
きいブラックマトリクスを簡単に形成することができ
る。

【００７３】請求項５に記載の本発明のセルギャップ制
御用スペーサの形成方法によれば、カラーフィルタの形
成されたガラス基板の最上層の透明電極のうえにスペー
サ形成用のマスクを用いてフォトレジストパターンを形
成し、溶液電解法により透明酸化亜鉛からなる複数の柱
状のスペーサを形成し、各スペーサの表面を絶縁性の高
い酸化亜鉛により被覆するので、スペーサ散布装置を用
いることなくフォト工程により正確な位置にスペーサを
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の実施の形態を示す工程図

【図２】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の他の実施の形態を示す工程図

【図３】 図２の実施の形態においてカラーフィルタの
複雑な配列の形成を示す工程図

【図４】 エキシマレーザの具体例を示す斜視図

【図５】 図４の装置によるエキシマレーザ加工を示す
工程図

【図６】 電着法により形成されたカラーフィルタの実
施の形態を示す平面図

【図７】 図６のＡ−Ａ′による断面の工程図

【図８】 図６のＢ−Ｂ′による断面の工程図

【図９】 本発明のカラーフィルタおよびブラックマト
リクスの形成方法の他の実施の形態を示す工程図

【図１０】 本発明のセルギャップ制御用スペーサの形
成方法を利用した液晶表示装置の実施の形態を簡略的に
示す工程図

【図１１】 一般のカラー液晶表示装置を示す縦断面図

【図１２】 従来の顔料分散法によるブラックマトリク
スの形成方法を示す工程図

【図１３】 従来の電着法によるブラックマトリクスの
形成方法を示す工程図

【符号の説明】

１ ガラス基板 ３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ カラーフィルタ ４ ブラックマトリクス １４ フォトレジスト １５ フォトマスク １６ 透明電極（ＩＴＯ薄膜） ２０ 酸化亜鉛膜 ２３ 銅メッキ ２４ 酸化銅薄膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板の一面にＲ，Ｂ，Ｇのいずれ
   か一色のカラーフィルタ膜を形成し、このカラーフィル
   タ膜をエキシマレーザ加工により複数のカラーフィルタ
   に分断し、この一色のカラーフィルタが分断されて露出
   しているガラス基板の一面にＲ，Ｂ，Ｇのうちの使用さ
   れていないいずれか一色のカラーフィルタ膜を形成し、
   このカラーフィルタ膜をエキシマレーザ加工により複数
   のカラーフィルタに分断し、この二色のカラーフィルタ
   がそれぞれ分断されて露出しているガラス基板の一面に
   Ｒ，Ｂ，Ｇのうちの使用されていない最後の一色のカラ
   ーフィルタ膜を形成し、このカラーフィルタ膜をエキシ
   マレーザ加工により複数のカラーフィルタに分断して
   Ｒ，Ｂ，Ｇからなるカラーフィルタを形成するようにし
   たことを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
2. 【請求項２】 ガラス基板の一面を透明電極により被覆
   し、この透明電極上に透明強誘電膜を形成し、この透明
   強誘電膜の特定色のカラーフィルタ形成領域を部分的に
   分極帯電し、この分極帯電された透明強誘電膜上に逆極
   性に分極帯電された特定色のカラーフィルタ用顔料を付
   着し、前記透明強誘電膜の部分的分極帯電と逆極性のカ
   ラーフィルタ用顔料の付着とを繰り返してＲ，Ｂ，Ｇか
   らなるカラーフィルタを形成するようにしたことを特徴
   とするカラーフィルタの形成方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記透明電極上に形
   成された前記透明強誘電膜のブラックマトリクス形成領
   域に分極帯電防止膜を形成し、カラーフィルタの形成後
   に分極帯電防止膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成
   し、この銅膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成
   するようにしたことを特徴とするブラックマトリクスの
   形成方法。
4. 【請求項４】 ガラス基板の一面を透明電極により被覆
   し、この透明電極上にカラーフィルタを形成し、カラー
   フィルタの形成されていない前記透明電極の露出部に透
   明電極を給電端子として酸化亜鉛膜を形成し、この酸化
   亜鉛膜上に無電解銅メッキにより銅膜を形成し、この銅
   膜の銅を酸化してブラックマトリクスを形成するように
   したことを特徴とするブラックマトリクスの形成方法。
5. 【請求項５】 カラーフィルタの形成されたガラス基板
   の最上層の透明電極のうえにスペーサ形成用のマスクを
   用いてフォトレジストパターンを形成し、溶液電解法に
   より透明酸化亜鉛からなる複数の柱状のスペーサを形成
   し、各スペーサの表面を絶縁性の高い酸化亜鉛被膜によ
   り被覆することを特徴とするセルギャップ制御用スペー
   サの形成方法。