JPH04342207A

JPH04342207A - カラーフィルター及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04342207A
Application number: JP3114734A
Authority: JP
Inventors: Kuniyasu Matsui; 松井　邦容; Fumiaki Matsushima; 文明松島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1992-11-27

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示体に用いるカ
ラーフィルターに関している。

【０００２】

【従来の技術】水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子、
電界により荷電する界面活性剤および支持電解質を基本
成分とし、該顔料粒子を該界面活性剤で取り囲んだ顔料
のミセルコロイド水溶液を調整し、このミセルを電解に
より破壊し、導電体上に顔料粒子を析出させ、顔料薄膜
を形成するという薄膜形成方法を用いて、ＲＧＢ３原色
からなるカラーフィルターを製造し、これを液晶パネル
用のカラーフィルターとして使用することを特願してい
る。ところで上記薄膜形成方法により作製したカラーフ
ィルターは、図１に示したように、基板上に形成した透
明電極を用いて、その上に顔料薄膜を形成し、該顔料薄
膜を電解形成するために用いた電極を液晶駆動用として
も用いることを特徴としている。顔料薄膜の下部に液晶
駆動電極が位置していることから、我々は便宜上、電極
下付け構造と呼んでいるが、該電極下付け構造のカラー
フィルターを用いて作製した液晶パネルの電気光学的特
性は、パネルに液晶駆動電圧を印加しても、電極上のカ
ラーフィルターにより電圧降下が起こるために、電極を
顔料薄膜上に形成する電極上付け構造のカラーフィルタ
ーを用いた液晶パネルと比較すると、液晶に電圧が印加
されて、液晶が立ち上がり始める電圧、すなわちスレッ
ショルド電圧が、高くなってしまう。特にアクティブマ
トリックスタイプの液晶パネルでは、スイッチング素子
を駆動させるために高い電圧が必要であり、液晶駆動用
のＩＣの耐電圧の点から、その上にスレッショルド電圧
が高くなることは問題であり、スレッショルド電圧は下
げる必要がある。また高画質化のために、ポジ表示を行
う場合には、コントラストを取るために、電圧が印可さ
れた状態で、完全なＢｌａｃｋ状態にしなければならな
いが、そのためには、ネガ表示よりも高い電圧が必要と
なり、この点からもスレッショルド電圧は下げる必要が
ある。

【０００３】このような理由から、究極的には電極上に
は液晶しかない構造が望ましい。しかしながら電極上付
け構造は、製造歩留まりが悪く、またコストの点からも
電極下付け構造と比較しても高くなるという欠点から、
電極下付け構造で特性の向上の期待できるカラーフィル
ターが望まれていた。ここで電極下付け方式の当該カラ
ーフィルターは、従来の染色方式、顔料分散方式、ある
いは電着方式に比べ、顔料膜層を半分以下の膜厚にでき
るため、液晶駆動性はかなり向上すると予想された。と
ころがＭＩＭタイプのアクティブマトリックス液晶パネ
ルを作製したところ、そのスレッショルド電圧は、電極
上付け構造の液晶パネルと比較して２Ｖ以上高いという
結果となり、事実上ポジ表示が困難となっていた。した
がってスレッショルド電圧の低下が必要であった。

【０００４】以上のように、本薄膜形成方法によるカラ
ーフィルターは、その特徴を活かした、電極下付け方式
での高画質化という点では、スレッショルド電圧の低下
が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、電極下
付け方式のカラーフィルターを用いて、電極上付け方式
並の高性能化を図ろうとした場合、電極上の顔料薄膜に
よる電圧降下をできるだけ少なくし、駆動電圧がそのま
ま液晶に印加されることが望ましい。そのためには電極
上付け構造であることが理想的であるが、さきに述べた
ような理由により、電極下付け構造をとる場合には、顔
料膜の薄膜化が一法である。本法の従来品は、他の電極
下付け方式に比べてこの点では有利であるが、まだ電極
上付け構造並みの特性を得るに至らず、この点が問題と
なっていた。

【０００６】そこで、本発明の目的とするところは、上
述の理論から、カラーフィルターにおける電圧降下をで
きるだけ小さくし、前述のような電極下付け構造のカラ
ーフィルターを用いたパネルでも、電極上付けに構造に
匹敵する性能を持ったカラーパネルを作製できるカラー
フィルターを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
ーの製造方法は、水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子
、電界により荷電する界面活性剤および支持電解質を基
本成分とし、該顔料粒子を該界面活性剤で取り囲んだ顔
料のミセルコロイド水溶液を調整し、このミセルを電解
により破壊し、導電体上に顔料粒子を析出させ、顔料薄
膜を形成するというカラーフィルターの製造方法におい
て、透明電極上にＲＧＢ各顔料薄膜を形成した後、誘電
率が５より大きい樹脂薄膜を、該顔料薄膜の顔料微粒子
の隙間に含浸するように形成することを特徴としている
。また特に該顔料薄膜上に形成する誘電率が５以上の樹
脂薄膜として、ポリイミド系の樹脂を用いることを特徴
とする。

【０００８】ここで、樹脂を顔料薄膜中に含浸させる方
法として、樹脂を塗布する前に、ＵＶ照射を行う方法を
使用すればよい。

【０００９】一般に、液晶パネルにおいて、液晶とカラ
ーフィルターの等価回路は図２のようになると考えられ
る。ここでＶＯＰはパネルへの印加電圧、ＶＣＦはＶＯ
Ｐのうちカラーフィルターにかかる電圧、ＣＰＩ、ＣＬ
Ｃ、Ｃ（Ｏ／Ｃ＋ＣＦ）、はそれぞれ、配向膜、液晶層
、樹脂の含浸した顔料層、の容量成分を示すものとする
。ここで図２のうち、上下の配向膜の容量ＣＰＩは、一
般にＣＬＣ、Ｃ（Ｏ／Ｃ＋ＣＦ）に比べて非常に小さい
ために無視できる。したがって、電極下付け構造の場合
、カラーフィルターによる電圧降下は、次式−１に示す
ように、

【００１０】

【数１】

【００１１】液晶とカラーフィルターの容量成分、すな
わちＣＬＣとＣ（Ｏ／Ｃ＋ＣＦ）の逆比に比例するため
、Ｃ（Ｏ／Ｃ＋ＣＦ）が大きい方がカラーフィルターに
おける電圧降下は小さくなり、パネルの印可電圧に対し
て、カラーフィルター層での損失が小さくなる。

【００１２】ここで、カラーフィルター層の容量成分は
、次式−２からわかるように、

【００１３】

【数２】

【００１４】樹脂の含浸した顔料層の誘電率が大きいほ
ど、また膜厚が薄いほど、大きくなる。

【００１５】しかしながら、カラーフィルター層の膜厚
は、色調の問題があり、その薄膜化にはおのずと限界が
ある。従って、本法は、高誘電率材料を顔料微粒子の隙
間に含浸するように形成し、顔料薄膜の膜厚があまり増
えない程度の膜厚で、顔料層と樹脂層の合成容量により
、カラーフィルター層の容量成分を大きくすることで、
上記効果を得るものである。

【００１６】一般的に用いられる有機物の樹脂は、比誘
電率が２から３の間にあるものがほとんどである。従っ
て、本発明の効果が現れるには、それ以上の比誘電率の
樹脂が必要となる。

【００１７】具体的には、例えばＭＩＭパネルでの電極
下付けのポジ表示を実現するには、電極上付けに近いス
レッショルド電圧が必要となる。ＭＩＭパネルの場合、
駆動電圧が約２０Ｖで、素子と液晶の容量比を１：３と
すると、液晶に印可される電圧は約５Ｖとなる。ここで
従来法では駆動電圧は電極上付けと比べて２Ｖ高く、し
たがって、ポジ表示の可能性を考えると、液晶に印可さ
れる電圧のうち、カラーフィルターでの電圧降下分が約
半分になればポジ表示の可能性が出る。そこで、図１に
示した等価回路と、前述の式１より、セルパラメーター
を一定にして、カラーフィルターによる電圧降下を現状
の半分以下にするには、カラーフィルターの比誘電率を
従来の２から、およそ５以上ぐらいにすれば良いことに
なる。究極的にはカラーフィルターによる電圧降下を０
に近づければよいが、そのためには計算上、比誘電率が
３０以上であればよいが、ポジ表示の効果を得るには、
本発明のように、比誘電率が５以上であればよい。

【００１８】

【実施例】図３に示すような電極パターンにＩＴＯをパ
ターニングした。

【００１９】この電極上に、以下の方法によりミセル膜
を形成し、カラーフィルターを作製した。

【００２０】■　　１色目として、図３−８（左から（
３ｎ−２）番目の電極パターン）にＢｌｕｅ顔料膜を形
成する目的で、以下の顔料コロイド水溶液を５００ｍｌ
調整した。

【００２１】モノクロロ銅フタロシアニン　　　　２０
ｍＭフェロセニルＰＥＧ　　　　　　　　　　　　　　
１ｍＭＬｉＢｒ（支持塩）　　　　　　　　　　　　０
．１Ｍこのミセル溶液中で、前記電極パターンのうち、
（３ｎ−２）番目に成膜されるように、選択的に（３ｎ
−２）番目のラインのみ導通し、これを＋極に接し、カ
ソードとしてステンレス基板を使用し、＋０．４Ｖの定
電位で１０分間電解を行った。この結果基板左から（３
ｎ−２）番目のパターンに青色の膜が形成された。

【００２２】１８０度で３０分焼成した後、■　　■と
同様の方法で、２色目として、Ｒｅｄ顔料膜を図３−９
（左から（３ｎ−１）番目の電極パターン）に形成した
。１８０度で３０分焼成した後、■　　■と同様の方法
で、３色目として、図３−１０（左から（３ｎ）番目の
電極パターン）にＧｒｅｅｎ顔料膜を形成した。１８０
度で３０分焼成した。

【００２３】以上のような手順で、ＲＧＢ３色を有する
カラーフィルターを形成することができた。

【００２４】このカラーフィルターに密着性を向上させ
る目的でＵＶ照射を行い、その後、カラーフィルター上
に比誘電率がおよそ５．８である高誘電タイプのポリイ
ミド系の樹脂（住友ベークライト社製・試作品）を顔料
膜に含浸させるため、顔料薄膜にＵＶ照射を行った後、
スピンコーターにより、約０．１ミクロン形成した。２
００度で３０分焼成し、カラーフィルター基板とした。この樹脂の含浸した顔料膜の膜厚を測定したところ、最
初に形成した顔料膜とほとんど同等であることがわかっ
た。

【００２５】以上のように形成したカラーフィルター基
板の、顔料薄膜に高誘電タイプのオーバーコート材が含
浸したものの比誘電率を測定したところ、最大４．３と
なった。この値は、従来のオーバーコート材である、ア
クリル系を用いた場合と比較して、約２倍大きくなった
値である。

【００２６】このカラーフィルターを用いて、アクティ
ブマトリックスタイプのＭＩＭ型液晶パネルを作製した
。なおこのパネルのセルパラメーターは、従来と同一と
した。このパネルの電気光学特性を測定したところ、従
来のオーバーコート材を用いたカラーフィルターを使用
した液晶パネルと比較して、スレッショルド電圧が１Ｖ
近く低下できることがわかった。この結果、電極上付け
並の性能が電極下付け構造でも可能であることがわかり
、電極下付けパネルでのポジ表示が可能となった。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の高誘電タイプの
オーバーコート材を顔料層に含浸させたカラーフィルタ
ーを作製し、これを用いて液晶パネルに使用したところ
、従来のオーバーコート材を用いたカラーフィルターの
場合と比較して、カラーフィルター部における電圧降下
が小さくなり、その結果、パネルのスレッショルド電圧
が低下できた。これにより、電極下付け構造のカラーフ
ィルターでも、電極上付け構造に近い性能を持った液晶
パネルが作製できた。具体的には、いままで不可能とさ
れていた、電極下付け構造でもポジ表示の実現が可能と
なった。また電極下付け構造の特徴を活かし、このパネ
ルは、高歩留まりで、低価格の液晶カラーパネルとなる
ことは明かである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な電極下付け構造のカラーフィルターを
用いた液晶パネルの断面図。

【図２】一般的な電極下付け構造のカラーフィルターを
用いた液晶パネルの等価回路。

【図３】実施例１において使用したカラーフィルター用
基板の電極パターン図。

【符号の説明】

１　　　　カラーフィルター基板２　　　　カラーフィルター側電極３　　　　顔料薄膜４　　　　オーバーコート樹脂層５　　　　液晶層６　　　　対向基板側電極７　　　　対向基板８　　　　１色目［左から（３ｎ−２）番目］電極ライ
ン９　　　　２色目［左から（３ｎ−１）番目］電極ラ
イン１０　　　　３色目［左から（３ｎ）番目］電極ラ
イン１１　　　　シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子
、電界により荷電する界面活性剤および支持電解質を基
本成分とし、該顔料粒子を該界面活性剤で取り囲んだ顔
料のミセルコロイド水溶液を調整し、このミセルを電解
により破壊し、導電体上に顔料粒子を析出させ、顔料薄
膜を形成するというカラーフィルターの製造方法におい
て、透明電極上にＲＧＢ各顔料薄膜を形成した後、誘電
率が５より大きい樹脂薄膜を、該顔料薄膜の顔料微粒子
の隙間に含浸するように形成することを特徴とするカラ
ーフィルターの製造方法。
【請求項２】　　請求項１に示した誘電率が５以上の樹
脂薄膜として、ポリイミド系の樹脂を用いることを特徴
とするカラーフィルターの製造方法。