JP3290131B2 - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターの製
造方法に関する。
【0002】
【従来技術】液晶表示装置は様々な分野で使用されるよ
うになり、情報表示装置としてCRTにせまる勢いであ
る。特に、携帯性が要求される機器においては小型、軽
量、少消費電力であることから多くの機器に採用されて
いる。さらにカラー化技術も進み、液晶用カラーフィル
ターの色素層の製造方法として、染色法、顔料分散法、
電着法、印刷法、ミセル電解法等さまざまなものが提案
され、中には実用化されたものもある。
【0003】染色法とは、ゼラチン上に染色防止膜をフ
ォトリソグラフィー法により形成し、染料でRGBの各
色毎に染色する方法で、顔料分散法とは、顔料を分散さ
せた紫外線硬化型レジストを基板に塗布してフォトリソ
グラフィー法によるマスク露光および熱硬化をRGBを
3回繰り返し色素層を形成する方法である。電着法と
は、電着ポリマーと顔料を分散させ、基板上にパターン
化された電極に電着塗装する方法で、印刷法とは、印刷
機を用いてRGB3原色のインキを印刷する方法で、ミ
セル電解法とは、界面活性剤を用いて顔料を分散させ
て、基板上にパターン化された電極に色素層を形成する
方法である。これらの中で、染色法、顔料分散法、印刷
法などでは、赤(R)、緑(G)、青(B)のパターン
形成において、それぞれ位置を他のパターンに対して正
確に位置合わせを行う必要があり、また色素層と液晶駆
動用電極との位置合わせも必要である。
【0004】これに対し、電着法、ミセル電解法などの
電気化学的手法では、透明電極をパターン化する際に、
フォトリソグラフィー法を用いるが、このような精密な
位置合わせの必要はない。さらにミセル電解法は、導電
性のカラーフィルター層の形成が可能であり、色素層上
に再度液晶駆動電極を積層することなしにそのまま色素
層を液晶駆動電極として用いることができる。このた
め、ミセル電解法は基本的技術の確立(J.Am.Ch
em.Soc.1991,113,450−456、特
開平2−146001、特開平2−149697、特開
平3−102302)以来、実用化に向けて種々の検討
がなされている。特に、精密な位置合わせが必要ないと
いうことで、通常のガラス基板以外にも、プラスチック
フィルム基板への適応性が高い。プラスチックフィルム
はその厚さが0.1〜0.3mm程度であり、重量も軽
いため携帯用機器に最適であるので、最近では携帯電話
や電子手帳等の携帯用機器にはプラスチックフィルムを
使用した液晶表示装置が用いられるようなった。
【0005】ところで、このミセル電解法で色素層を形
成する場合、工程の途中で洗浄工程が必要となってく
る。この場合、洗浄工程では洗浄液のコスト性、及び使
用済み洗浄液の廃棄におけるコスト性の点から水が用い
られているが、洗浄直後の基板には水滴が付着してい
る。ミセル電解法により形成された薄膜は顔料粒子で形
成されているのであるが、この水滴が顔料薄膜上に付着
した場合、この水滴の付着した部位に顔料粒子が擬集
し、顔料薄膜が乱れる場合が生じていた。この顔料薄膜
の乱れは、水の表面張力が非常に大きいため(20℃で
72.75mN/m)、水滴が顔料薄膜上に一定時間以
上付着していると、水自身が持つ表面を縮めようとする
力(表面張力)に顔料粒子が巻き込まれるために生じる
と考えられる。
【0006】従ってこの顔料薄膜の乱れを防ぐには基板
を水洗浄後、速やかに基板上に付着した水滴を除去する
ことが必要である。しかしながら、例えば水洗浄後にエ
アーブローを行なうといった工程では物理的な力によっ
て水滴を除去するため、エアーブローが強すぎる場合、
顔料薄膜が吹き飛んでしまう恐れがあり、この場合エア
ーブローが顔料薄膜を乱す原因となってしまう。前記の
問題を解決するために、特開平4−63304において
は水洗浄槽からの引き上げ速度を規定する方法が挙げら
れている。これは、引き上げ速度を遅くし(5mm/s
ec以下)、基板表面への液滴の付着を起こり難くする
方法である。しかし、この方法では引き上げ速度が遅い
ため洗浄工程の時間増となり、これは生産工程において
製造コストの増加となる。また、基板が樹脂フィルムの
ような可とう性を有する場合、その平面性の悪さゆえ引
き上げ速度を遅くしても基板表面に水滴が付着する場合
が生じ、この場合、前記のような理由で同様に顔料薄膜
の乱れが生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はカラーフィル
ターの製造法における水洗浄工程の前記問題点を解消
し、顔料粒子によって形成されたカラーフィルターの色
素薄膜層を良好にかつ短時間で洗浄する方法を提供する
ものである。
【0008】本発明の第1は、絶縁性基板に電極パター
ンを形成し、該電極パターン上に顔料粒子を堆積させる
ことによってカラーフィルターの色素層を形成し、次に
該色素層を水洗浄する工程を少なくとも有するカラーフ
ィルターの製造方法において、カラーフィルターが浸漬
されている水洗浄槽の下部より水を流入させ、水洗浄槽
の上部より水をオーバーフローさせながら水洗浄を行っ
た後、水の流入を停止して前記水洗浄槽の下部より表面
張力が水より小さい液体を流入させて水洗浄槽の上部よ
りオーバーフローさせながら表面張力が水より小さい液
体で水を置換しながら洗浄を行うことを特徴とするカラ
ーフィルターの製造方法に関する。本発明の第2は、前
記表面張力が水より小さい液体が水と相溶する性質の液
体である請求項1記載のカラーフィルターの製造方法に
関する。前記液体はその必要要件を満たしていれば特に
その種類は限定されないが、例えば20℃で50mN/
m以下のものが挙げられる。
【0009】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説
明する。図1は、本発明の基本的なカラーフィルターの
製造方法の一例である。透明電極パターン2を形成した
絶縁性透明基板1を保持治具3で保持した(A)。前記
絶縁性透明基板1を電解液4中に浸漬させ、該基板1の
電極パターン2上に色素層(図示せず)を形成させた
(B)。次に、該色素層が形成された基板1は水洗浄槽
6で水洗される(C)。図1のものは、水洗浄槽6の底
部から水を流入させ、水洗浄槽6の上部から水をオーバ
ーフローさせて行う流水中の洗浄例を示すが、静水中で
洗浄を行っても良い。電極パターン2上に色素層(図示
せず)が形成された基板1を液体A中に浸漬させること
により、その表面の水滴は除去され、液体Aの表面張力
が小さいため、液滴は表面には付着しない。ただし、水
洗浄槽6から液体A槽8に基板を移す際、手早く行なわ
ないと基板上に付着した水滴が色素層を乱す恐れがあ
る。この基板を移す時間は顔料粒子の基板への密着性、
色素層の膜厚など様々な要因で異なるが5秒以下とする
のが望ましい。
【0010】本発明においては、好ましくは図2に示さ
れるように水洗浄と液体Aによる浸漬を同一の槽にて行
なうこともできる。すなわち、図2に示すように、水洗
浄槽6の下部より水を流入させ、一方、水洗浄槽6の上
部より水をオーバーフローさせながら水洗浄を行った
後、水の流入を停止して前記水洗浄槽6の下部より液体
Aを流入させ、オーバーフローさせながら水を液体Aと
置換しながら洗浄を行なう。ただし、本発明は同一の洗
浄槽で行う場合には限定されない。この図2に示される
態様の製造方法は以下のような場合において特に効果的
である。例えば、色素層を形成する顔料粒子が疎水性
で、かつ液体AのSP値が小さい場合、液体A中に基板
を浸漬することによって、顔料薄膜が流出する場合が生
じる。その際にこの図2に示される実施態様のものであ
れば、液体Aと水との混合溶媒中に顔料薄膜を浸漬させ
ることになり、液体Aと水の比率を顔料薄膜が流出しな
い程度に調節することが可能となる。
【0011】また、前記の実施態様で使用する液体Aと
しては、水と相溶して均一な溶媒となる性質の有機液体
が好ましい。さらに、前記液体Aは水よりも沸点・蒸気
圧が低いことが望ましい。この場合、前記液体Aが水よ
りも低沸点・低蒸気圧のものであると、その乾燥条件を
水洗浄の場合と同一とすることができる。前記液体Aの
具体例としては、例えば、エタノール、メタノール、n
−プロパノール、イソプロパノール等の低沸点アルコー
ル類、アセトン、ジエチルケトン等の有機溶媒が用いら
れるが、特に環境上問題の少ないエタノールが好まし
い。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。ただし、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0013】実施例1 図lに示される工程に従いカラーフィルターを製造し
た。絶縁性透明基板として厚さ150μmのPES(ポ
リエーテルサルホン)基板を用い、該絶縁性透明基板上
に透明電極(ITO)が形成された絶縁性基板を電解液
(顔料分散液)に浸し下記条件で電解を行ない、前記透
明電極(ITO)上に顔料薄膜色素層を形成後、下記条
件で水洗および水の表面張力より小さい洗浄剤で洗浄を
行ない得られた顔料薄膜の成膜状態を目視にて判定を行
なった。その結果を下表1に示す。 電解条件:電解電位;0.5V(vs Ag/AgC
l)、電解時間3分 洗浄条件:流速30mm/secの純水中に120秒
浸漬 液体A:エタノール;表面張力22.70mN/m
(浸漬時間10秒) 液体Aからの基板引き上げ速度50mm/sec
【0014】実施例2 以下の条件で図2に示される工程に従い実施例1と同様
の基板を使用してカラーフィルターを製造した。その結
果を表1に示す。 電解条件:電解電位;0.5V(vs Ag/AgC
l)、電解時間3分 洗浄条件:流速30mm/secの純水中に120秒
浸漬、洗浄槽容積1000cm3 液体A:エタノールを30cm3/secの流量で1
分間洗浄槽中に流入(総流量1800cm3) 液体Aからの基板引き上げ速度50mm/sec
【0015】実施例3 以下の条件で図2に示される工程に従い実施例1と同様
の基板を使用してカラーフィルターを製造した。その結
果を表1に示す。 電解条件:電解電位;0.5V(vsAg/AgC
l)、電解時間3分 洗浄条件:流速30mm/secの純水中に120秒
浸漬、洗浄槽容積1000cm3 液体A:アセトン(表面張力23.70mN/m)を
30cm3/secの流量で20秒間洗浄槽中に流入
(総流量600cm3) 液体Aからの基板引き上げ速度50mm/sec
【0016】比較例1 実施例1で液体Aを用いなかった(条件は水洗浄槽か
らの引き上げ速度とした)以外は実施例1と同様に実験
を行なった。結果を表1に示す。
【0017】比較例2 実施例3の実験条件を30cm3/secの流量で1
分間洗浄槽中に流入(総流量1800cm3)とした以
外は実施例3と同様に行なった。結果を表lに示す。
【0018】
【表1】 評価:成膜状態を目視にて判定(5段階評価) ランク5:均一に成膜している ランク4:ほぼ均一に成膜している ランク3:実用上問題無く成膜している ランク2:やや膜の乱れが見られる ランク1:かなり膜の乱れが見られる
【0019】以下、本発明の実施態様を示す。 1.絶縁性基板に電極パターンを形成し、該電極パター
ン上に顔料粒子を堆積させることによってカラーフィル
ターの色素層を形成し、次に該色素層を水洗浄する工程
を少なくとも有するカラーフィルターの製造方法におい
て、前記水洗浄後、表面張力が水より小さい液体を用い
てさらに洗浄を行なうことを特徴とするカラーフィルタ
ーの製造方法。 2.絶縁性基板が透明基板である前記1のカラーフィル
ターの製造方法。 3.電極パターンが透明電極パターンである前記1〜2
のカラーフィルターの製造方法。 4.顔料粒子の堆積が電気化学的手法を用いて行われた
ものである前記1〜3のカラーフィルターの製造方法。 5.電気化学的手法がミセル電解法である前記4のカラ
ーフィルターの製造方法。 6.水洗浄と液体Aによる洗浄を同一の洗浄槽で行なう
前記1〜5のカラーフィルターの製造方法。 7.水洗浄後、水洗浄槽中で水を液体Aと置換しながら
洗浄を行う前記6のカラーフィルターの製造方法。 8.水を液体Aと置換しながら行う洗浄を、撹拌下で行
う請求項7記載のカラーフィルターの製造方法。 9.液体Aが水と相溶する性質の液体である前記1〜8
のカラーフィルターの製造方法。 10.前記1〜9のいずれかに記載のカラーフィルター
の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするカラー
フィルター。 11.前記10のカラーフィルターを用いたことを特徴
とする液晶表示素子。
【0020】
【発明の効果】絶縁性透明基板に透明電極パターンを形
成し、該透明電極パターン上に電気化学的手法を用いて
顔料粒子を堆積させることによってカラーフィルターの
色素層を形成し、次に該色素層を水洗浄する工程を少な
くとも有するカラーフィルターの製造方法において、顔
料粒子によって形成されたカラーフィルターの色素薄膜
層を良好にかつ短時間で洗浄する方法を提供することが
できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルターの製造方法の1実施
態様(水洗浄と液体Aを別槽で行う態様)を示す図であ
る。 (A)透明電極パターン2を形成した絶縁性透明基板1
を保持治具3によって担持したことを示す図である。 (B)電解による色素層を形成する工程を示す図であ
る。 (C)流水中の洗浄工程を示す図である。 (D)液体Aによる洗浄工程を示す図である。
【図2】本発明のカラーフィルターの製造方法の別の実
施態様(水洗浄と液体Aを同一で行う態様)を示す図で
ある。 (A)透明電極2を形成した絶縁性透明基板1を保持治
具3によって担持したことを示す図である。 (B)電解による色素層を形成する工程を示す図であ
る。 (C)流水中の洗浄工程を示す図である。 (D)液体Aによる洗浄工程を示す図である。
【符号の説明】
1 絶縁性透明基板 2 透明電極パターン 3 保持治具 4 電解液 5 電解漕 6 水洗浄槽 7 液体A 8 液体A槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 明彦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平4−104101(JP,A) 特開 平6−101094(JP,A) 特公 昭48−36164(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/20 101 B08B 11/04 G02F 1/1335 505

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板に電極パターンを形成し、該
    電極パターン上に顔料粒子を堆積させることによってカ
    ラーフィルターの色素層を形成し、次に該色素層を水洗
    浄する工程を少なくとも有するカラーフィルターの製造
    方法において、カラーフィルターが浸漬されている水洗
    浄槽の下部より水を流入させ、水洗浄槽の上部より水を
    オーバーフローさせながら水洗浄を行った後、水の流入
    を停止して前記水洗浄槽の下部より表面張力が水より小
    さい液体を流入させて水洗浄槽の上部よりオーバーフロ
    ーさせながら表面張力が水より小さい液体で水を置換し
    ながら洗浄を行う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】 前記表面張力が水より小さい液体が水と
    相溶する性質の液体である請求項1記載のカラーフィル
    ターの製造方法。
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