JPH06300911A - カラーフィルター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明電極パターンの改良により、高分子電着
カラーフィルターの品質向上と低コストの製造方法を実
現する。 【構成】 高分子電着カラーフィルターとその製造方法
において、改良された透明電極パターンを有したカラー
フィルターであり、その改良された透明電極パターンを
用いたカラーフィルターの製造方法。 【効果】 従来問題となっていた高分子電着カラーフィ
ルターにおけるバイポーラを防止することができ、品質
向上と低価格化を実現することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置を多色化
するために用いられるカラーフィルターとそのカラーフ
ィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に、高分子電着カラーフィルターに
用いられる透明電極パターンを形成した透明ガラス基板
と、この透明電極上に形成された高分子電着カラーフィ
ルターの模式図を示す。

【０００３】図１（ａ）に示した透明電極パターンの特
徴は、３種類の長さの異なる均一幅でそれぞれ平行に配
置された透明電極ラインが繰り返しガラス基板上に形成
されていることである。そして、図１（ｂ）に示すよう
に、同一長さを有した透明電極ライン上に、同一の色を
有したカラーフィルターが配置されて、赤色、緑色、青
色の３原色カラーフィルターが等間隔で形成されてい
る。通常、このような同一幅で、かつ平行な直線状に配
置されたカラーフィルターパターンをストライプパター
ンと呼ぶ。高分子電着カラーフィルターの場合は、この
ストライプパターンが一般的である。

【０００４】次に、このストライプパターンの３原色を
有した高分子電着カラーフィルターの製造方法について
図２を用いて説明する。図２（ａ）は、透明ガラス基板
上に複数の透明電極パターンが形成されている断面図で
ある。正面図は図１（ａ）と同等のものである。次に、
この透明電極上の一部に防染膜と呼ばれる膜を成膜す
る。これは、完成したカラーフィルターがカラー液晶表
示装置に組み立てる際に、その製造上の理由から着色層
を避ける必要があるためである。防染膜材料は一般に高
分子樹脂が使われるが、絶縁性の無機膜も使われること
がある。前者の場合は、印刷技術や塗装技術により、後
者の場合はスパッタリング等の成膜技術が使われる。こ
の防染膜成膜工程は電着カラーフィルターにとってはそ
の製造上の特性から極めて重要であり、基本的に欠かせ
ない工程になっている。

【０００５】図２（ｃ）は、３種類の長さのうち最も長
い透明電極パターンを同時に導通を得るために行う共通
電極の形成工程である。この共通電極に使われる材料
は、基本的に導電性を有するものであれば、どんなもの
でも使用可能である。通常、使用している材料として銅
テープ（ソニーケミカル製）や銀ペースト（藤倉化成
製）などであり、前者は熱圧着法により透明電極に固定
され、後者はディスペンサーで塗布される。

【０００６】このように準備された透明電極基板１１を
図２（ｄ）に示すような高分子電着浴槽中に浸漬し、対
向電極板と対置させ通電させる。ここで使用される高分
子電着浴液はアニオン基を付した高分子樹脂と色素とを
分散させた水溶性溶液であり、詳しくは特許公報４０６
４８７５「多色パターンの製造方法」を参照されたい。
電着諸条件については形成される高分子カラーフィルタ
ーの膜厚を管理する上で重要な項目は、浴温、印加電
圧、電着時間である。主にこれら３条件のコントロール
により所望のカラーフィルター膜厚を得ている。この段
階で、１色目の高分子電着カラーフィルターが形成され
ることになる。

【０００７】次に、図２（ｅ）に見られるように、２番
目に長い透明電極パターンの共通電極の形成を行った
後、図２（ｄ）と同様に２色目の高分子カラーフィルタ
ーを形成する。３色目の場合もこれまで見てきたとおり
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１（ａ）に示した従
来技術による高分子電着カラーフィルターに用いられる
透明電極パターンでは、図２（ｄ）の１色目の電着工程
において、図３に示すような問題が発生する。図３
（ａ）は、１色目、図２（ａ）の１ａ部に電着を行った
後のカラーフィルター基板の平面模式図である。斜線の
引かれている１Ｒには、１色目の高分子電着カラーフィ
ルターが形成されている。しかし、この１色目の高分子
電着カラーフィルター形成時に、図３（ａ）に見られる
ように、本来カラーフィルターが析出しない非通電部の
透明電極パターン図２（ａ）でいうと１ｂ、１ｃの一部
に１色目のカラーフィルターが析出してしまう現象３１
が生じる。特に、非通電部の透明電極パターンのように
着色端子部と防染膜の内側近傍に生じる現象である。こ
の現象は、両側を通電された透明電極に挟まれた「非通
電部の透明電極」に生じるので、バイポーラ現象と呼ば
れている。このバイポーラ現象は、図３（ｂ）にも見ら
れるように、図２でいう１Ｇへの２色目の高分子電着カ
ラーフィルター形成時にも、同様にまだ着色をしていな
い非通電部の透明電極上１ｃに発生する。しかも、１色
目のバイポーラ現象の領域よりもさらに拡大して発生す
る。

【０００９】これらのバイポーラ部分に析出されたカラ
ーフィルター膜厚は、導通部のカラーフィルター膜厚に
比べてかなり薄いが、乾燥させると絶縁物質である高分
子カラーフィルターが透明電極を覆っているため、覆わ
れた部分の透明電極部の抵抗値が急増する。そのため、
バイポーラ発生部分は、次に行われる電着工程では、他
の露出した透明電極部に比べて析出するカラーフィルタ
ー膜厚が薄くなる。

【００１０】したがって、バイポーラが発生することに
より、バイポーラ発生箇所とその他の部分の膜厚が不均
一になる。同時に、バイポーラ部分は本来の単色のカラ
ーフィルターではなく２〜３色の混色となるという問題
が起こる。また、バイポーラ現象は、高分子電着カラー
フィルターに用いられる透明電極パターンが高精細化、
高密度化するほど、発生し易くなるので、近年のカラー
フィルターへの要求がこの高精細化、高密度化にますま
す進む中で解決が急がれる課題になってきている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すでに述べたが、バイポ
ーラ現象は高分子電着カラーフィルター特有の現象であ
り、他のカラーフィルターの製造方法（染色法、印刷法
等）では見られないものである。このバイポーラ防止の
ため、これまでも様々な検討や発明がなされてきてはい
る。例えば、電着時の印加電圧のコントロールによる方
法である。バイポーラは高電圧電着時に発生領域が拡大
することが知られているので、電着電圧を下げる試みで
ある。しかし、高分子電着カラーフィルターの場合、低
電圧電着時に形成されるフィルターは、膜厚が不均一に
なり高分子電着カラーフィルターの優れた特性の一つで
ある均一な膜厚を損なうという他の特性への悪影響が生
じる。

【００１２】また図２（ｄ）の電着槽中に補助電極を設
置する方法も発明されたが、高分子電着カラーフィルタ
ーのパターンが複雑であるため、パターン毎に適した補
助電極を作成することは工業的には極めて困難であると
同時に効率的な生産を大きく損なうことから事実上実現
されていない。

【００１３】そこで、本発明は、高分子電着カラーフィ
ルターに用いられる透明電極パターンに着目し、透明電
極パターンの設計を工夫することにより、バイポーラを
防止する方法を発明するに至った。すなわち、高分子電
着カラーフィルターに用いる透明電極パターンの両端部
に設けられている着色端子部近傍に従来のパターンにな
いダミー電極パターンを新たに設けることにより、バイ
ポーラを防止することが可能になることが判った。ここ
で言うダミー電極パターンとは、高分子電着カラーフィ
ルターを製作する上で直接的に必要のない透明電極パタ
ーンであるという意味でダミーという呼称を用いたもの
である。

【００１４】これらのダミー電極パターンの配置の方法
についての考え方を前提にして、本発明のカラーフィル
ターについて図を用いて詳しく説明する。図４（ａ）
は、本発明のカラーフィルターに用いられる透明電極パ
ターンの一例である。透明電極パターン１ａ、１ｂ、１
ｃは従来の技術で用いられるパターンである。図中４
ｄ、４ｅに示す独立した島状のパターンが本発明のダミ
ー電極パターンである。ダミー電極パターン４ｄは２本
の透明電極１ａに挟まれ、かつ透明電極パターン１ｂ、
１ｃの領域に入り込まないように設けられている。ま
た、ダミー電極パターン４ｅは、１ａ、１ｂ、１ｃ、４
ｄに囲まれた領域に独立した島として配置されている。
このように配置にダミー電極を設けた場合、ダミー電極
の数は透明電極パターン総数をｋ本とすると３色中２色
分のパターン数を乗じる数、すなわち、（３−１）×ｋ
／３なる。通常、着色端子は透明電極の両サイドに設け
るので、ダミー電極数はこの２倍になり、（３−１）×
２ｋ／３となる。

【００１５】一般に、高分子電着カラーフィルターの色
数をｃ、透明電極パターンの総数をｋ、ダミー電極パタ
ーンの数ｍは次式で示される。 ｍ＝（ｃ−１）×２ｋ／ｃ＝２（ｃ−１）ｋ／ｃ また、図４（ｂ）に示したケースでは、ダミー電極４ｆ
は、ダミー電極４ｄと異なり、透明電極パターン１ａと
連結されている。この場合のダミー電極数は、ダミー電
極４ｆを一つのダミー電極と数えると ｍ＝（ｃ−２）×２ｋ／ｃ＋１×２＝２（ｃ−２）ｋ／
ｃ＋２ となり、本発明のダミー電極数の最小値になる。

【００１６】次に、これらの本発明のダミー電極パター
ンを有した透明電極基板を用いた高分子電着カラーフィ
ルターの製造方法を説明する。基本的に図に用いて説明
した従来の技術と同様なので、異なる部分についてのみ
説明する。まず、図４（ａ）に示したダミー電極パター
ンを設けた透明電極基板は、透明電極パターン１ａ、１
ｂ、１ｃと同時にフォトリソグラフィー法によってダミ
ー電極４ｄ、４ｅが作成できる。これは、使用するマス
クにダミー電極パターン４ｄ、４ｅをあらかじめ設けて
おくことにより、透明電極パターン１ａ、１ｂ、１ｃに
使用される透明電極と同質のダミー電極パターンが、フ
ォトリソグラフィー法により容易に得られるということ
である。

【００１７】図５は、このダミー電極パターン４ｄ、４
ｅが設けられた透明電極基板表面上に共通電極を設けた
ものである。透明電極パターン１ａとダミー電極パター
ン４ｄが同時に図２（ｄ）に示した電着装置を用いて高
分子電着カラーフィルターが得られるように共通電極２
２を配線したものである。同様に、透明電極パターン１
ｂとダミー電極パターン４ｅも同時にカラーフィルター
を得る。

【００１８】

【作用】上述したように、ダミー電極パターンを設ける
こと及び透明電極パターンとダミー電極を同時に通電
し、高分子カラーフィルターを形成することにより、前
述したバイポーラ現象の発生を防止することができると
いうことが明らかになった。これは図２（ｄ）で見られ
る電着浴槽中に満たされた高分子電着浴液の中のイオン
化された高分子粒子が、透明電極パターンが印加される
と同時に電気泳動により透明電極パターンに引き寄せら
れ、電気的授受反応により高分子粒子が析出するが、こ
の際、透明電極パターン表面近傍に集中したイオン化し
た高分子粒子の一部が非通電部の透明電極パターン近傍
にもあふれて析出することがダミー電極パターンが防止
するということを示している。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）図４（ａ）に示したダミー電極パターン４
ｄ、４ｅを設けた透明電極基板について説明する。この
基板１１は、色の３原色、赤色、緑色、青色の３種類の
高分子電着カラーフィルターを設けられるように、３種
類の長さの異なった透明電極パターン１ａ、１ｂ、１ｃ
が１００ミクロン幅で１２０ミクロンピッチで配置され
ている。ここで使用されている透明電極はスパッタリン
グ法で成膜されたシート抵抗１５Ω／□のものである。

【００２０】ダミー電極パターン４ｄ、４ｅは長方形
で、大きさ寸法はそれぞれ２２０μｍ×３ｍｍ、１００
μｍ×３ｍｍである。透明電極パターン１ａ、１ｂ、１
ｃと同時にフォトリソグラフィー法で製作されたもので
ある。このようなダミー電極パターンを付け加えた透明
電極パターンを用いて、図２及び図５で説明した製造方
法により作成された高分子電着カラーフィルターは全く
バイポーラ現象が見られなかった。

【００２１】（実施例２）図４（ｂ）にし示したダミー
電極パターン４ｆ、４ｅを設けた透明電極基板について
説明する。この基板１１も実施例１と同様に、赤色、緑
色、青色の高分子電着カラーフィルターが設けられるよ
うに透明電極が設けられている。透明電極はＥＢ（Elec
tron Beam)真空蒸着法によるシート抵抗３０Ω／□品を
使用した。透明電極パターン１ａ、１ｂ、１ｃはパター
ン幅が６５ミクロン、ピッチが８０ミクロンで実施例１
に比べてさらに高精細パターンである。ダミー電極４ｆ
の幅はＭａｘ. ２ｍｍ、Ｍｉｎ. １．５ｍｍにし、透明
電極パターン１ａと連続したパターンに設計されてい
る。ダミー電極４ｇの大きさは６５μｍ×２．５ｍｍで
個々に独立したパターンとして設けられている。

【００２２】図６に示すように、１色目の高分子電着カ
ラーフィルターを形成するために、共通電極をダミー電
極４ｆ上に設けた後、実施例１と同様な方法で３色の高
分子カラーフィルターを形成した。その結果、バイポー
ラ現象は全く見られず、均一な色調と膜厚を有する高分
子カラーフィルターが得られた。

【００２３】（実施例３）図７に本発明の他の実施例を
示す。ダミー電極７ｈはダミー電極面積を増加させるた
めに設けたパターンである。図７の７ｉは、ダミー電極
４ｄを２分割させて、それぞれ透明電極１ｂ、１ｃの延
長上に配置した。ダミー電極パターン７ｊは、ダミー電
極パターン４ｅと同等の内容である。

【００２４】このようなダミー電極パターンが配置され
た透明電極基板を用いて実施例１と同様に高分子電着カ
ラーフィルターを形成したところ、バイポーラ現象は全
く見られなかった。ちなみに、透明電極及び透明電極パ
ターン１ａ、１ｂ、１ｃは実施例１と同等の特性及び寸
法である。ダミー電極７ｈの幅寸法は、２．０ｍｍ、ダ
ミー電極７ｉ、７ｊの寸法はそれぞれ１００μｍ×３．
０ｍｍである。

【００２５】

【発明の効果】これまで詳細に述べてきたように、本発
明によるカラーフィルター及びその製造方法によれば、
従来技術に全く付加する工程を設けず、高分子電着カラ
ーフィルター個有の不良要因であるバイポーラ不良を解
決することができ、極めて均一な色調と膜厚を有したカ
ラーフィルターを作製することができる。また、バイポ
ーラ不良によるカラーフィルターの収率低下も防止する
ことが可能となり、高分子電着カラーフィルターの低価
格化にも貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は従来の高分子電着カラーフィルター用
透明電極パターンの平面模式図、（ｂ）は従来の高分子
電着カラーフィルターの平面模式図である。

【図２】高分子電着カラーフィルターの製造方法の模式
図である。

【図３】従来の高分子電着カラーフィルターのバイポー
ラ現象を示す平面模式図である。

【図４】本発明による高分子電着カラーフィルター用透
明電極パターンの２つの実施例を示す平面模式図であ
る。

【図５】本発明の高分子電着カラーフィルターの製造工
程の一部を示す平面模式図である。

【図６】本発明の高分子電着カラーフィルターの製造工
程の一部を示す平面模式図である。

【図７】本発明による高分子電着カラーフィルター用透
明電極パターンの他の実施例を示す平面模式図である。

【符号の説明】 １１ ガラス基板 １ａ、１ｂ、１ｃ 透明電極パターン １Ｒ、１Ｇ、１Ｂ 高分子電着カラーフィルター ４ｂ、４ｅ、４ｇ、７ｈ、７ｉ、７ｊ ダミー電極 ２１ 防染膜 ２２、２６ 共通電極 ２３ 電着槽 ２４ 対向電極 ２５ 電着浴液 ３１、３２ バイポーラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の透明電極パターンを有する透明基
   板の該透明電極パターン表面上に、電着により複数の着
   色層を形成することよりなるカラーフィルターにおい
   て、該当面電極パターンの片側及び両側の端部に設けら
   れた着色用の端子である着色用端子の近傍に、該着色用
   端子とは別に、独立した透明電極パターンであるダミー
   電極を下式に示す数だけ、 ｍ≧２（ｃ−２）ｋ／ｃ＋２ ただし、ｍは前記ダミー電極が配置される数、ｃはカラ
   ーフィルターの着色数、ｋは全透明電極数で表わされる
   ことを特徴とするカラーフィルター。
2. 【請求項２】 透明基板上に、複数の透明電極パターン
   を形成する工程と、該透明電極パターン表面上に、電着
   により複数の着色層を形成する工程からなるカラーフィ
   ルターの製造方法において、該電極パターンの片側及び
   両側の端部に設けられた着色用の端子である着色用端子
   の近傍に、該着色用端子とは別に独立した透明電極パタ
   ーンであるダミー電極を下式に示す数 ｍ≧２（ｃ−２）ｋ／ｃ＋２ ただし、ｍは前記ダミー電極が配置される数、ｃはカラ
   ーフィルターの着色数、ｋは全透明電極数、だけ設ける
   工程を有することを特徴とするカラーフィルターの製造
   方法。