JPH0224603A - 液晶パネル用カラーフィルターおよび液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フルカラーもしくはマルチカラーデイスプレ
ィ等に用いられるカラーフィルター（以下ＣＦと略する
）に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶デイスプレィやプラズマデイスプレィ等のカラー化
を目的として、デイスプレィパネルの内側に、ＣＦを配
置する方式が一般に収られている。

これら従来のＣＦの構造は種々提案されているが、近年
一般に用いられているものは、レリーフ染色法と呼ばれ
る製法で作られたＣＦである。

レリーフ染色法とは、透明な基板上にゼラチン等の染色
可能な透明樹脂を塗布し、フォトマスクを使用して所定
のパターンに、現像、露光することにより、所定のパタ
ーンに形成された透明樹脂を酸性染料等の染料により染
色する方法である。

上記工程を繰り返すことにより、赤、緑、青、黒等の染
色部からなるＣＦを得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようにレリーフ染色法により製造されたＣＦを用
いた液晶パネルを作る場合、液晶駆動のための透明電極
が、 １）染色層と透明基板の間に形成される場き２）染色層
の上に形成される場合 の２通りがある。

１）の場きは液晶パネルは第２図の構成になり、液晶パ
ネルの等価回路は第３図の様になるにのため、液晶パネ
ルの上下基板の透明電極間に駆動電圧Ｖを印加しても、
実際の液晶にががる電圧ＶＬＣは、 Ｖ　ＬＣ＝　（Ｃｃｒ／　Ｃ＋、ｃ＋　Ｃｃｐ）　Ｖと
なり、この電圧降下の影響により、従来の液晶パネルと
比較して（ＣＬＣ＋　ＣＣＦ／　ＣＣＦ　）倍の駆動電
圧を印加することが必要となっている。

この駆動電圧の上昇率は、液晶層の厚さ、液晶の誘電率
、ＣＦの厚さ、ＣＦの誘電率によって決定される。一般
に液晶層の厚さは、５〜３０ミクロン、液晶の誘電率は
１〜１０、染色Ｃ，Ｆ、の膜厚は１〜２ミクロン、この
誘電率は染色層の材質によっても異なるが１〜１０ミク
ロンである。

このため、駆動電圧の上昇率は数１０％となる。

一方、時分割駆動で多数の画素表示を行う場合、デユー
デイ比が上がり、駆動電圧パルスを大きくする必要があ
る。

ところが、液晶駆動用ＩＣの耐圧限界により、従来の液
晶パネルの駆動電圧パルスに対し、（ＣＬＣ十〇　ＣＦ
／　Ｃｃｐ　）倍の駆動電圧パルスを印加することがで
きなかった。このため、液晶表示のオン・オフコン１−
ラストが悪化するという問題があった。

また、２）の場合は染色層がゼラチン等の有機膜であり
、柔らかいため、直接染色層上に透明電極を形成するこ
とができなかった。これは、液晶パネル製造時に配向処
理工程で用いられるラビングによる圧力のため、透明電
極にクラックが入るという問題があった。

さらに、この問題を解決するために染色層上に硬い保護
膜を形成した後透明電極を形成する方法も使用されてい
る。しかし、この方法の欠点は、透明電極の製造字に基
板（ＣＦの形成されている透明電極基板）の加熱を２０
０℃前後までしかできないことである。このため、一般
にはＩＴＯ（インヂウム・スズ酸化物合金）の結晶化が
すすまず、比抵抗か高くなること、及び、液晶パネルの
ＩＴＯ配線の電食が起こりやすくなり、信頼性に欠ける
液晶パネルになりやすいという問題か有った。

〔課題を解決するための手段〕

透明基板上に、透明電極が所定のパターンで形成され、
該透明電極上に有機顔料層を有するＣＦを得るにあたり
、界面活性剤のミセル水溶液中に非水溶性有機顔料を可
溶化した溶液に、該基板と通電用の電極を浸せきし、透
明電極の特定のパターンを、通電用の電極との間に通電
することにより、透明電極上でミセルの電極酸化を行う
ことにより、透明電極上に有機顔料分子を析出させ、こ
の工程を分光特性の異なった有機顔料及び他の透明電極
のパターン上で繰り返すことにより形成することを特徴
とするＣＦにより、上記問題点を解決するものである。

本発明の液晶ＣＦの構成は、ガラス、石英等の透明基板
の上にＩＴＯや酸化スズ合金を透明電極として形成した
ものである。ＩＴＯや酸化スズ合金は、スパッタＣＶＤ
等により成膜するとき３００゛Ｃ以上の高温で成膜する
ため比抵抗の減少、の化学的安定性が増す。

さらに、染色法と異なり、透明電極上に直接有機顔料層
を形成するため、染色法による染色層と比較してバイン
ダーとなる樹脂層か不要になるため、膜厚を薄くするこ
とができる。有機顔料の種類、及び、ＣＦの使用用途に
よって有機顔料層の膜厚は決定されるが、０．０５〜０
．５ミクロンで充分な分光特性が得られる。有機顔料の
誘電率は一般に１〜１０であり、染色ＣＦの誘電率とほ
ぼ変わらないため、駆動電圧の上昇率を低くすることが
でき、このため液晶表示のオン・オフコントラストの悪
化を防ぐことができる。

次に、本発明のＣＦの概製造工程についてのべる。

本発明のＣＦの製造は、界面活性剤によるミセル水溶液
を調製し、この水溶液中に有機顔料を分散し、懸濁させ
、更に長時間撹拌を行い、有機顔料かられずかに遊離し
てくる分子を徐々にミセルに可溶化してゆき有機顔料の
ミセル水溶液を作る。

界面活性剤としては、限界ミセル１度が低く容易にミセ
ル化するもので、好ましくは、酸化によりプラスに荷電
し正極と反発することによりミセルの崩壊が起こり、可
溶化した有機顔料分子を正極りに析出させるものがよい
、この観点からは、分子の疎水性末端基としてメタロセ
ン基一般式％式％ Ｎｉ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｄ等）をもつ界面活性剤がよい、
又濃度は、ミセル化（典度以上であれば良い。

分散、懸濁させる有機顔料分子は極力微粉砕したものが
望ましいが、数十ミクロンていどでも間穎はない０粒子
径が小さいほど、ミセルへの溶解時間が短くなる。

水溶液は１０〜２００時間程撹拌し有機顔料かられずか
に溶解してくる分子を徐々にミセルに溶解し、飽和させ
る。有機顔料としては、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、酸
性染料レーキ、塩基性染料レーキ、媒染染料レーキアゾ
顔料、アゾ錯塩顔料、縮合アゾ顔料、ベンズイミダシロ
ン顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、チ
オインヂゴ顔料、ベリイノン顔料、ペリレン顔料、キナ
クリドン顔料、ジオキサジン顔料、キノフタロン顔料が
ある。

さらに、支持電解質として１１ＢＲ、Ｌ＋２３０４等を
０．０１〜５Ｍ加える。

支持電解質としては、この水溶液を静置して上澄みをと
るか、もしくは遠心分離にかけることにより不溶物を分
離する。

この溶液中に、所定のパターンに形成された透明電極を
持つ透明基板と対極を浸漸する。透明電極としては、Ｃ
ＶＤ法、スパッタ法等で成膜された酸化スズ合金、ＩＴ
Ｏ１酸化亜鉛等がある。

次に脱酸素雰囲気下で対極に対し、透明電極に正電位を
かけ、ミセル破壊電位にすることで電解酸化によりミセ
ルを破壊し、透明電極上で過飽和になった有機顔料分子
を析出させるものである。

電解電位は、界面活性剤と有機顔料分子の組み合わせで
決まる。また、電解中は液を撹拌すると顔料分子の析出
速度が速くなり効果的である。

脱酸素雰囲気下で電解を行う理由は、界面活性剤の還元
生成物の分解を防止する目的で実施する。

次に実施例を用いて詳細に説明する。

（実施例１） ソーダガラス上に、ＩＴＯ膜をスパッタにより３００℃
の基板加熱を行ないながら１０００Ａの膜厚に形成する
。これをフオオトリソ法を用いて所定のパターンにパタ
ーニングする。あらかじめ決められなＩＴＯのパターン
と電源を接続し、対極としてプラチナ板を、供にミセル
水溶液に浸せきする。

ミセル濃液は、□メタロセン基を持つ界面活性剤として
フェロセニルＰＥＧ　（同人化学製）を用いた。この界
面活性剤の２ｍＭの水溶液１００ｍ１を調製し、さらに
、支持電界質として０２Ｍのし。

Ｂ、を加え有機顔料として、アントラキノン系顔料とし
て、クロモフタールＡ３Ｂ（チバガイギー製、赤色）を
２５０■加え１５分間超音波により撹拌し水溶液中に顔
料分子を懸濁させた。

次に、この懸濁液を約３０時間厳しく撹拌し、つづいて
２４時間静置後、上澄み液を採取することで上記ミセル
水溶液とした。

ＩＴＯパターンを正極とし、プラチナ板を負極とし、参
照極として飽和カロメル電極をもちい電圧を印加した。

電解電位は参照極にないし＋０゜５■とし、液を撹拌し
ながら３０分間電解を行った。

この操作により、クロモフタールＡ３Ｂの赤色の被膜が
４５００Ａの厚さで形成された。同様に、界面活性剤と
してフェロセニルＰＥＧ　（同人化学製）を用い、この
界面活性剤の２　ｍ　Ｍの水溶液１００ｍ１を調製し、
さらに、支持電界質として０゜２Ｍのり、Ｂ、を加え青
色の有機顔料として、アントラキノン系顔料、インダン
スロンブルー（Ｐｇｍｅｎｔ　Ｂｌｕｅ　　６０、Ｃｌ
６９８００）を２５０■加え１５分間超音波により撹拌
し水溶液中に顔料分子を懸濁させた。

次に、この懸濁液を約３０時間厳しく撹拌し、つづいて
２４時間静置後。上澄み滝を採取しミセル水溶液を作っ
た。このミセル溶凍にプラチナ板と参照極とＬ記ＩＴＯ
基板を浸せきした。上記■Ｔｏパターンとは別の所定の
ＩＴＯパターンに参照極基準で＋０６Ｖの電位を３０分
間印加した。

これにより、青色の被膜が１５００人の厚さで形成され
た。

次に同様の方法で、緑色の有機顔料として金属フタロシ
アニン系顔料として、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ　Ｇｒｅｅｎ　
Ｌ１９１４０　（ＢＡＳＦ製）を３００■上記と同様の
ミセル溶液に同様の方法で懸濁させた。

次にこの懸濁液を約３０時間激しく撹拌し、続いて２４
時間靜置後上澄み液を採取しミセル水溶液を作った。こ
のミセル水溶液にプラチナ板と参照極と上記ＩＴＯ基板
を浸漬した。上記、赤色、青色の有機顔料層の形成され
ていないＩＴＯパターンに参照極基準で＋０．５■の電
位を４０分間印加することで、緑色の金属フタロシアニ
ン被膜を３００ＯＡの厚さで形成した。

以上のようにして、赤、青、緑の有機顔料被膜か所定の
Ｉ”ｒ’０パターン上に形成されたＣＦが得られた。こ
れらの顔料層は、樹脂のバインダー層がないために、Ｃ
Ｆとして１−分な色濃度を示していた。

このＣＦを一方の透明基板として用い、厚さ１０μｍで
液晶パネルを作成しな。赤色の画素上に６４Ｈｇの正弦
波を印加し、液晶パネルの実効印加電圧と液晶パネルの
透過光強度を調べた。

比較のために、レリーフ染色法によるＣＦを用いた液晶
パネルと、ＣＦ層のない液晶パネルを作成し、実効印加
電圧と液晶パネルの透過強度を調べな、染色層は透明ｔ
ｈ　極パターンを有するガラス基板上に感光性ゼラチン
層をスピンコード法により１．５μｍの膜厚で形成し、
酸性染料により赤色に染色したものである。１．５．＋
ｚｒｒｔの膜厚は、本発明のＣＦの赤色層の色濃度とほ
ぼ同等の色濃度を得る目的で前もって厚さが決定されて
いる。

上記結果を第４図に示す。横軸は実効印加電圧縦軸は透
過率として示した。比較を容易にするために、印加電圧
ＯＶの時の透過率をＯとし、各パネルの鰻大光透過率を
１００として、電圧と透過率の関係を示しな。本発明の
結果４１はＣＦ層なしの場合４２に比較して約５％の閾
値、の増加がみられるが、レリーフ染色法によるＣＦを
用いた場合４３と比較して大巾な閾値の向上がみられ、
十分に実用に耐えるものである。

〔発明の効果〕

以上本発明のＣＦは、製造プロセス的にみて、従来のレ
リーフ染色ＣＦプロセスと比較して、フォトリソプロセ
スが除去されている分だけ、量産的に有利である。又、
電極上にＣＦ層を形成した時の駆動電圧上昇の問題は、
極めて小さく、従来のＩＣをその耐圧の範囲内で使用可
能にする。更に透明電極層がＣＦの下にあるため、透明
電極形成時に十分な加熱かでき、結晶化のすすんだ比抵
抗の低い、かつ信顆性の高い液晶パネルを堤供すること
が可能なＣＦである。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明のＣＦを用いた液晶パネルの断面図。 第２図、従来のレリーフ染色ＣＦを用いた液晶パネルの
断面図。 第３図、ＣＦを用いた液晶パネルの等価回路図。 第４図液晶パネルに印加する実効電圧と、その液晶パネ
ルの光透過の関係の図。 透明基板 透明電極 シール材 液晶 有機顔料層 透明基板 透明電極 シール材 液晶 染色層 本発明のＣＦを用いた場合の関係 ＣＦのない場合の関係 レリーフ染色ＣＦを用いた場合の関 以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明基板上に、透明電極が所定のパターンで形成され、
   該透明電極上に有機顔料層を有するカラーフィルターを
   得るにあたり、界面活性剤のミセル水溶液中に非水溶性
   有機顔料を可溶化した溶液に、該基板と通電用の電極を
   浸せきし、透明電極の特定のパターンを、通電用の電極
   との間に通電することにより、透明電極上でミセルの電
   極酸化を行うことにより、透明電極上に有機顔料分子を
   析出させ、この工程を分光特性の異なった有機顔料及び
   他の透明電極のパターン上で繰り返すことにより形成す
   ることを特徴とするカラーフィルター。