JP2001133621A - カラーフィルターの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電着法あるいはミセル電解法を用いたカラー
フィルターの製造方法において、洗浄工程数および顔料
分散液の使用量を従来に比べて低減するとともに、製造
装置の省スペース化を図る。 【解決手段】 基底部４がステンレスからなる電着槽１
の中に顔料分散液７を満たし、透明電極８の形成された
絶縁性基板９を電着槽１上に載せて加圧し、透明電極８
を顔料分散液７に接触させる。そして、基板の透明電極
８と電着槽のステンレス基底部４との間に電圧を印加す
ることにより電解反応を生じさせて、透明電極８上にカ
ラーフィルターとしての色素層を形成する。基板９の裏
面は顔料分散液７に触れることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等に
使用されるカラーフィルターを製造するための方法およ
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターの製造方法としては顔
料分散法、印刷法、インクジェット法のほか、電着法お
よびミセル電解法（特開昭６３−２４３２９８号公報）
がある。ミセル電解法とは、水に支持電解質を加えて電
気伝導度を調節した溶液に、フェロセン誘導体よりなる
ミセル化剤を用いて疎水性物質を分散させ、その分散液
と、透明電極付き基板とを接触させ、透明電極に通電し
て透明電極上に疎水性物質の薄膜を形成させる方法であ
る。このとき、支持電解質としては、硫酸塩、酢酸塩、
ハロゲン化物塩などが用いられ、疎水性物質としては、
有機顔料、有機蛍光材料、導電性粒子などが用いられ
る。電着法もミセル電解法も色素を電着させる点におい
て同じであるが、電着法では、導電性粒子と顔料を同時
に電極上に析出させることができないため、色素層形成
用の透明電極にカラーフィルターとしての色素層を形成
した後、液晶駆動用の透明電極をさらに形成するのに対
して、ミセル電解法では、液晶駆動用の透明電極を色素
層形成電極としても使用し、この透明電極に導電性を有
する色素層を電着して、カラーフィルターを作成する。

【０００３】これら電着法あるいはミセル電解法による
カラーフィルター形成方法では、従来は、色材を含んだ
電着液に電極を形成した基板を浸漬し、電圧を印加して
電解反応を起こすことで基板に電着を行っている。この
ような方法を実行するための従来の装置を図７に示す。
同図において、１０１は電着槽、１０４は電極（陰極）
として電着槽内に鉛直方向に設置されたステンレス板、
１０７は電着槽に収容された顔料分散液である。透明電
極１０８が形成された絶縁性基板１０９は、透明電極１
０８をステンレス板１０４に対向させ、直立した形で顔
料分散液１０７中に浸漬される。１１０は、電解を起こ
すために陰極としてのステンレス板１０４と陽極として
の絶縁性基板１０９上に形成された透明電極１０８との
間に電圧を印加するためのポテンショスタットである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電着法およびミ
セル電解法では、非表示部の電極にカラーフィルターが
形成されないようにするため、基板を電着槽に浸漬する
前に、電着時に使用する電極部分を絶縁性の樹脂やテー
プで覆い、電着槽に基板全体を浸漬していた。しかしな
がら、基板全体を顔料分散液中に浸漬するため、基板の
電極の付いていない側の面にも顔料分散液が付着してし
まい、色素層形成部以外の洗浄工程数及び顔料分散液の
使用量が増加する。

【０００５】また、電着槽に基板全体を浸漬するという
方法では、基板サイズが大きくなるに従い、該電着槽の
大きさが大きくなるとともに、基板の電着槽への浸漬と
そこからの引き上げを行うためのスペースを含めて電着
装置つまりカラーフィルタ製造装置が巨大化し、製造ラ
インにおける占有容積、及び面積が増加し、生産コスト
の増加を招いていた。

【０００６】そこで、本発明の目的は、洗浄工程数およ
び顔料分散液の使用量を従来の方法に比べて低減でき、
しかも製造装置の省スペース化が可能な電着法あるいは
ミセル電解法を用いたカラーフィルターの製造方法を提
供すると共に、このカラーフィルターの製造方法を実施
するためのカラーフィルターの製造装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するため、本発明のカラーフィルターの製造方法は、
絶縁性基板に形成された電極上に電着法あるいはミセル
電解法を用いてカラーフィルターを製造する方法におい
て、内部下方に水平方向に延びる電極を有する電着槽の
中に顔料分散液を満たす工程と、上記絶縁性基板に形成
された電極が上記顔料分散液に接触するように、上記絶
縁性基板を上記電着槽上に載せて加圧する工程と、上記
絶縁性基板の電極と上記電着槽の電極との間に電圧を印
加することにより電解反応を生じさせて、上記絶縁性基
板の電極上にカラーフィルターとしての色素層を形成す
る工程とを備えたことを特徴としている。

【０００８】この製造方法は、色素層を形成する部分だ
けを顔料分散液に接触させるため、電極の形成されてい
ない基板裏面に顔料分散液が付着することがない。した
がって、裏面の残渣洗浄の工程が省け、カラーフィルタ
ーの製造時間および製造コストを減らすことができると
同時に、従来は必要であった裏面残渣洗浄工程を行うた
めのスペースのみならずその工程箇所まで電極基板を搬
送するためのスペースも不要となる。つまり、電極基板
の搬送を考慮したカラーフィルター製造システムの少ス
ペース化を図ることができる。

【０００９】このカラーフィルターの製造方法を実施す
るための製造装置は、内部下方に水平方向に延びる電極
を有する電着槽と、カラーフィルターを形成すべき電極
を有する絶縁性基板が上記電着槽の上に載せられたと
き、この絶縁性基板を上記電着槽に対して押し付ける加
圧手段と、上記絶縁性基板の電極と上記電着槽の電極と
の間に電圧を印加するための電圧供給手段とを備えてい
る。

【００１０】一実施の形態においては、上記色素層を形
成する工程の前に、上記絶縁性基板と上記電着槽とを圧
締した状態で水平方向の軸の回りに略９０度回転させる
工程を備えて、該絶縁性基板と電着槽とが直立した状態
で電解反応を生じさせるようにしている。

【００１１】この方法は、絶縁性基板と電着槽とが直立
した状態で電解反応を生じさせるようにしたことで、基
板を電着槽に圧締した際に基板と顔料分散液の間に生じ
るかもしれない若干の隙間による電着不良を確実に防止
できる。逆に言えば、絶縁性基板と電着槽とを直立させ
たときに電極部分が顔料分散液中に完全に浸漬された状
態になるだけの量を電着層に入れておけばよく、電着槽
を完全に満たす必要がないので、顔料分散液の使用量を
抑える事ができる。

【００１２】この方法を実施するために、上記カラーフ
ィルターの製造装置は、上記絶縁性基板を上記電着槽に
押し付けた状態で固定する固定手段と、上記絶縁性基板
が固定された電着槽を、電着槽の基底部と絶縁性基板と
が直立するように回転させる回転手段とをさらに備え
る。

【００１３】上記電着槽の側壁の上端面あるいは上記加
圧手段の下端面の少なくとも一方にパッキンを取り付け
て、電着槽・基板間あるいは基板・加圧手段間の密着度
を高めるようにするのが望ましい。

【００１４】一実施の形態では、上記略９０度回転させ
る工程において、上記絶縁性基板と上記電着槽とを回転
させるための水平方向の軸は、上記電着槽の対向する側
壁の間でこれら側壁と平行に延びる平面に含まれてい
る。

【００１５】この場合、並列して枚葉方式で電解処理を
行う際、電着工程内における装置の占有スペースを最小
限にすることができる。

【００１６】なお、上記電着槽の電極は、この電着槽の
基底部の少なくとも上側部分によって形成するのが望ま
しい。このようにすれば、電着槽の電極がたわむことが
なく、絶縁性基板の電極上に色素層を良好に形成するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本実施の形態で
は、ミセル電解法を用いてカラーフィルターを作成する
ものとする。上述したように、ミセル電解法とは、水に
支持電解質を加えて電気伝導度を調節した溶液に、フェ
ロセン誘導体よりなるミセル化剤を用いて疎水性物質を
分散させ、その分散液と、電極付き基板とを接触させ、
電極に通電して電極上に疎水性物質の薄膜を形成させる
方法である。このとき、支持電解質としては、硫酸塩、
酢酸塩、ハロゲン化物塩などが用いられ、疎水性物質と
しては、有機顔料、有機蛍光材料、導電性粒子などが用
いられる。本実施の形態およびこれに続く２つの実施の
形態においては、導電性を有するカラーフイルターを製
造するために、疎水性物質として顔料（色素）と透明導
電性粒子とを用いて、顔料分散液を作成した。このとき
用いる顔料としては、赤色（Ｒ）顔料として、アゾ系顔
料、ペリレン系顔料、レーキ顔料、キナクリドン系顔
料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソ
インドリン系顔料などの単体および混合物がある。緑色
（Ｇ）顔料としては、ハロゲン多置換フタロシアニン系
顔料、ハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料、アゾ系
顔料、ジスアゾ系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染
料、イソインドリン系顔料などの単体および混合物があ
る。青色（Ｂ）顔料としては、銅フタロシアニン系顔
料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、
シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料などの単体および
混合物がある。また、透明導電性粒子として、ＩＴＯ
（酸化インジウムと酸化チタンとの混合酸化物）、酸化
錫、酸化亜鉛などを用いることができる。

【００１８】次に、本実施の形態におけるミセル電解法
による成膜を行う際の装置を説明する。図１に示すよう
に、上述した顔料分散液を収容するための矩形の電着槽
１は、アクリル樹脂などで構成された側壁３と、電解操
作の際に陰極として使用するためにステンレス素材から
なる基底部４とを有する。電着槽の側壁３には、顔料分
散液供給口２が形成されており、この供給口から顔料分
散液が矢印方向に流入するようになっている。電着槽１
がＩＴＯ付き基板と接触する部分（側壁３の上端面）に
は、密着性を上げるために、ゴム等の弾性材料からなる
パッキン５が取りつけられている。また、側壁３には、
ＩＴＯ付き基板が電着槽１上に置かれたとき、この基板
と基底部４のステンレスとの中間部に位置するように参
照電極６としての銀／酸化銀電極が設置されている。こ
の実施の形態では、陰極にステンレス、参照電極６に銀
／酸化銀電極を使用しているが、この他に陰極としては
白金など、参照電極としては飽和甘コウ電極などを使用
しても良い。

【００１９】次にＩＴＯ付き基板上に色素層を形成する
過程を、実例を用いて説明する。まず、図２、３に示す
ように、上記電着槽１に、上述のＲ（赤色）の顔料が入
った液温２０〜２５℃の顔料分散液７をオーバーフロー
させて満たした後、ＩＴＯ透明電極８をパターニングし
た絶縁性基板（以下、単に基板）９を電着槽１上に陽極
として乗せ、図２、３には示していない加圧手段として
の適当なジグを用いて加圧して、パッキン５を介して基
板９を電着槽１に押し付け密着させた。そして、陰極の
ステンレス部４と陽極のＩＴＯ透明電極８をポテンショ
スタット電源１０に接続し、両極間に０．５〜０．６Ｖ
の電圧を印加して８分間の定電位電解を行い、ＩＴＯ透
明電極８の画素領域上に１．４〜１．６μｍの導電性赤
色層を得た。この時、電着槽１の基底部４自体をステン
レス素材で形成して陰極としたことで、陰極としてのス
テンレス素材を図９に示すように基板状態で使用したと
きには生じがちなたわみなどを考慮する必要無く、良好
に成膜が行えた。電解処理後、導電性赤色層が形成され
た基板９を純水で洗浄し、１４０℃で３０〜６０分間加
熱乾燥することで、一度成膜された色素層が次に浸漬す
る分散液中に溶解することを防ぐことができる。

【００２０】続いて、同様の方法で、Ｇ（緑色）の顔料
の入った顔料分散液７に基板のＩＴＯ透明電極面８を接
触させて１４分間の定電位電解を、そして、Ｂ（青色）
の顔料の入った顔料分散液７に接触させて７分間の定電
位電解をそれぞれ行い、ＩＴＯからなる透明電極８のＧ
色層形成用の画素とＢ色層形成用の画素上に１．４〜
１．６μｍの導電性色素層を得た（図示せず）。

【００２１】このとき、図示はしていないが、顔料分散
液７に接触させるＩＴＯをパターニングした基板につい
ては、該顔料分散液５に接触させる前に絶縁性の感光性
黒色レジストを用いてＲ，Ｇ，Ｂの色素層を成膜する部
分以外にブラックマトリクスを形成しておいても良い。
また、ブラックマトリクスの形成は色素層を成膜した後
に黒色レジストを塗布して裏面露光によりフォトマスク
を省略して行うこともできる。ここで用いる黒色レジス
トについては液体状のものの他に、フィルム化されたも
のを用いても良い。

【００２２】本実施の形態によると、基板の電極部分だ
けが顔料分散液に接触するため、基板の裏面に液が付着
する事がなく、色素層形成部以外の洗浄工程を省略する
ことができるとともに、電極基板の電着槽への搬送、取
り出しを考慮した装置の少スペース化を図ることができ
る。

【００２３】（実施の形態２）次に、図４を用いて本発
明の実施の形態２を説明する。この実施の形態で使用す
るカラーフィルター製造装置は、実施の形態１で使用し
たカラーフィルター製造装置の構成部分に加えて、加圧
機１１、留具１４、支持部１２を備える。加圧機１１は
電着槽１に対応するサイズを有しており、下端面にパッ
キン５を備えている。支持部１２は留具１４に固定され
ている。電着槽１の構成は実施の形態１と同じである。

【００２４】この装置を用い、実施の形態１と同様、ミ
セル電解法によりカラーフィルターを形成した。以下、
その方法を説明する。

【００２５】電着槽１に、上述のＲ（赤色）の顔料が入
った液温２０〜２５℃の顔料分散液７を満たし、ＩＴＯ
（透明電極）８をパターニングした基板９を陽極として
乗せ、電着槽１と同様にアクリル樹脂とパッキン５で作
成した加圧機１１に加圧して基板９と電着槽１を密着さ
せ、留具１４で固定してこれらを一体化する。このと
き、基板９と電着槽１の接触部分にはパッキン５を取り
つけているため、高い密着性が得られる。

【００２６】そして、加圧機１１と電着槽１とで基板９
を挟んで固定した後、留具１４の中央部分に固定され水
平方向に延びている支持部１２を介して、１３を回転軸
として装置を図４（Ａ）に示す矢印方向に９０度回転さ
せて傾け、図４（Ｂ）に示すように基板９と電着槽基底
部（ステンレス部）４とを直立させる。そして、陰極の
ステンレス部４と陽極のＩＴＯ電極８を実施の形態１と
同様にポテンショスタット１０（図４では図示省略）に
接続し、両極間に０．５〜０．６Ｖの電圧を印加して、
８分間の定電位電解を行ってＩＴＯ電極８のＲ（赤色）
画素上に１．４〜１．６μｍの導電性赤色層を得た（図
示せず）。

【００２７】この方法では電着槽１を９０度傾けてから
色素層形成の電解反応を行うため、平置してある電着槽
１に基板９を乗せた際に気泡１５が入ってしまっても、
図４（Ｂ）に示すようにＩＴＯ電極８が顔料分散液と完
全に接触させることができ、悪影響無く色素層が形成で
きた。また、電着槽１の基底部をステンレス素材にした
ことで、陰極として用いるステンレス４の、基板状態で
使用したときに生じるたわみなどを考慮する必要無く成
膜が行えた。成膜した導電性赤色層は、電解処理後、純
水で洗浄し、１４０℃で３０〜６０分間加熱乾燥するこ
とで、一度成膜された色素層が次に浸漬する分散液中に
溶解することを防ぐことができる。

【００２８】続いて、同様の方法でＧ（緑色）の顔料の
入った顔料分散液にＩＴＯ（透明電極）８を接触させて
１４分間、そして、Ｂ（青色）の顔料の入った顔料分散
液に接触させて７分間の定電位電解をそれぞれ行い、Ｉ
ＴＯ電極のＧ色画素とＢ色画素上に１．４〜１．６μｍ
の導伝性色素層を得た。

【００２９】実施の形態２によると、上述したように、
電着槽に基板を乗せて基板と電着槽を圧締した後、電着
槽を９０度回転させてから色素層の形成を行うため、顔
料分散液の使用量を抑えても良好に導電性色素層を成膜
することができる。その他の効果は実施の形態１の効果
と同じである。

【００３０】（実施の形態３）図５に実施の形態３を示
す。実施の形態３は、圧締された基板９と電着槽１とを
回転させるための回転軸の位置のみが実施の形態２と異
なる。つまり、実施の形態２では、回転軸１３が電着槽
１の外側に来るように留具１４に対して支持部１２が固
定されているが、実施の形態３では、図５に示すよう
に、回転軸１３が電着槽１の内側（この例では中央部で
あるが、これに限らない。）に来るように留具１４に対
して支持部１２が固定されている。それ以外の装置構成
は、実施の形態２と同じであり、カラーフィルターの製
造も実施の形態２と同じ方法で行われる。

【００３１】実施の形態３によると、電着槽の内側（図
示した例では中央部）に位置する回転軸１３の回りに９
０度回転させるので、図６に示すように並列で枚葉処理
する際、装置の少スペース化を図ることができる。それ
以外の効果は実施の形態２と同じである。

【００３２】以上、本発明を実施の形態１〜３において
ミセル電解法でのカラーフイルター作成を例に採って説
明したが、この方法に何ら限定されることなく、通常の
電着方法においても装置を変更すること無く使用可能で
ある。

【００３３】また、実施の形態１〜３においては、電着
槽の基底部４全体をステンレスで形成し、基底部４全体
を陰極として用いたが、基底部の上側に板状の陰極材料
を固定するなどして、基底部の上側のみを陰極としても
よい。また、基底部付近に基底部と平行して板状の導電
性材料からなる陰極を取りつけておいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１におけるカラーフィル
ター製造装置の電着槽を概略的に示した断面図。

【図２】 実施の形態１における電着工程を説明する断
面図。

【図３】 実施の形態１における電着時の概略図。

【図４】 （Ａ）は実施の形態２における電着槽に基板
が設置された状態を示した概略部分断面図、（Ｂ）は電
着時の図で、電着槽が９０度傾けられ、透明電極部と顔
料分散液が接触した状態を示している。

【図５】 （Ａ）は実施の形態３における電着槽に基板
が設置された状態を示した概略部分断面図、（Ｂ）は電
着時の概略図で、電着槽が槽の中央部を中心とした回転
により９０度傾けられ、透明電極部と顔料分散液が接触
した状態を示している。

【図６】 実施の形態３における枚葉処理時の電着工程
を説明する図。

【図７】 従来の電着槽を概略的に示す断面図。

【符号の説明】

１、電着槽 ２、顔料分散液供給口 ３、電着槽側壁 ４、ステンレス（陰極）からなる電着槽基底部 ５、パッキン ６、参照電極 ７、顔料分散液 ８、ＩＴＯ透明電極（陽極） ９、絶縁性基板 １０、ポテンショスタット（電源） １１、加圧機 １２、支持部 １３、回転軸 １４、留具 １５、空気層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３４２ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３４２Ｚ 9/30 ３４９ 9/30 ３４９Ｂ Ｆターム(参考） 2H048 BA02 BA11 BA62 BA64 BB02 BB43 2H091 FA03Y FB02 FC06 FC29 GA02 LA12 LA15 5C094 AA44 AA60 CA24 ED03 GB10 5G435 AA00 CC12 GG12 HH02 KK07 KK10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板に形成された電極上に電着法
   あるいはミセル電解法を用いてカラーフィルターを製造
   する方法において、 内部下方に水平方向に延びる電極を有する電着槽の中に
   顔料分散液を満たす工程と、 上記絶縁性基板に形成された電極が上記顔料分散液に接
   触するように、上記絶縁性基板を上記電着槽上に載せて
   加圧する工程と、 上記絶縁性基板の電極と上記電着槽の電極との間に電圧
   を印加することにより電解反応を生じさせて、上記絶縁
   性基板の電極上にカラーフィルターとしての色素層を形
   成する工程とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ
   ーの製造方法。
2. 【請求項２】 上記色素層を形成する工程の前に、上記
   絶縁性基板と上記電着槽とを圧締した状態で水平方向の
   軸の回りに略９０度回転させる工程を備えて、該絶縁性
   基板と電着槽とが直立した状態で電解反応を生じさせる
   ようにした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。
3. 【請求項３】 上記略９０度回転させる工程において、
   上記絶縁性基板と上記電着槽とを回転させるための水平
   方向の軸は、上記電着槽の対向する側壁の間でこれら側
   壁と平行に延びる平面に含まれていることを特徴とする
   請求項２に記載のカラーフィルターの製造方法。
4. 【請求項４】 内部下方に水平方向に延びる電極を有す
   る電着槽と、 カラーフィルターを形成すべき電極を有する絶縁性基板
   が上記電着槽の上に載せられたとき、この絶縁性基板を
   上記電着槽に対して押し付ける加圧手段と、 上記絶縁性基板の電極と上記電着槽の電極との間に電圧
   を印加するための電圧供給手段とを備えたことを特徴と
   するカラーフィルターの製造装置。
5. 【請求項５】 上記絶縁性基板を上記電着槽に押し付け
   た状態で固定する固定手段と、 上記絶縁性基板が固定された電着槽を、電着槽の基底部
   と絶縁性基板とが直立するように回転させる回転手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のカラ
   ーフィルターの製造装置。
6. 【請求項６】 上記電着槽の側壁の上端面あるいは上記
   加圧手段の下端面の少なくとも一方にパッキンが取り付
   けられていることを特徴とする請求項４または５に記載
   のカラーフィルターの製造装置。
7. 【請求項７】 上記回転手段は絶縁性基板が固定された
   電着槽を、上記電着槽の互いに対向する側壁の間でこれ
   ら側壁と平行に延びる平面に含まれる水平方向の軸の回
   りに回転させることを特徴とする請求項４乃至６のいず
   れか１つに記載のカラーフィルターの製造装置。
8. 【請求項８】 上記電着槽の電極は、この電着槽の基底
   部の少なくとも上側部分によって形成されていることを
   特徴とする請求項４乃至７のいずれか１つに記載のカラ
   ーフィルターの製造装置。