JPH0634809A - 液晶パネル用カラーフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

液晶パネル用カラーフィルタ及びその製造方法

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JPH0634809A
JPH0634809A JP18689292A JP18689292A JPH0634809A JP H0634809 A JPH0634809 A JP H0634809A JP 18689292 A JP18689292 A JP 18689292A JP 18689292 A JP18689292 A JP 18689292A JP H0634809 A JPH0634809 A JP H0634809A
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JP
Japan
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fine particles
color filter
organic pigment
liquid crystal
filter layer
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JP18689292A
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Inventor
Fumiaki Matsushima
文明 松島
Satoru Miyashita
悟 宮下
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機顔料のみからなるカラーフィルタ層を導
電性微粒子を分散あるいは含浸することにより、絶縁層
に近いカラーフィルタ層を低抵抗化する。 【構成】 透明基板上に透明電極を形成し、該透明電極
上に有機顔料層を形成する。前記基板を、導電性微粒子
を分散した溶液中に浸漬後取り出し、加熱乾燥あるいは
洗浄及び加熱乾燥を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビ・パーソナ
ルコンピュータ用ディスプレイ等に用いられる、アクテ
ィブマトリクス及び単純マトリクスカラー液晶パネルに
用いるカラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】単純マトリクスタイプ(STNタイプ)
のカラー液晶パネルは、従来図3のような断面構造を持
っており、カラーフィルタ基板31の透明電極34及び
対向基板38の電極37に電圧を印加し、狭持された液
晶36を駆動する方式が用いられている。又、アクティ
ブマトリクスタイプの液晶パネルにおいても、特にMI
M方式のパネルでは、対向基板に各画素に対応してMI
Mスイッチング素子を有しているものの、基本的な液晶
駆動方式はSTNタイプと同様である。この液晶駆動方
式では、印加電圧は全て液晶に印加できるため、十分な
液晶駆動性が確保できる。しかしながら、製造上、有機
質であるカラーフィルタ層上に透明電極を形成するた
め、スパッタリング等の真空成膜による電極層形成工程
で十分な基板の加熱が行えず、十分に電気抵抗の低い透
明電極が形成できないこと、透明電極は微細ライン状パ
ターンに加工する必要があるが、有機質上に形成した透
明電極層は加工性が極めて悪い等の問題があった。
【0003】従って、我々は図4に示すように、カラー
フィルタ基板41側の電極42をガラス基板上に設け、
対向基板47に設けた電極46との間にカラーフィルタ
層43をあえて配置する構造でありながら、カラーフ
ィルタ層を有機顔料のみで形成することで従来の染色法
等に比べ膜厚を1/2以下にし、印加電圧のロスを極め
て小さくすることで、液晶駆動上その存在の影響を極め
て小さくできる。ガラス基板等の透明基板上に直接微
細な透明電極層を形成するという従来からの方法を用い
るため、その微細加工は極めて容易である。という特徴
をもったカラーフィルタを発明した(特開平2−246
03号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
我々の発明においては、次のような課題が生じた。
【0005】1.STNタイプの液晶パネルに適用した
場合、1/200デューティ以上の高デューティ駆動に
なると、カラーフィルタ層の影響で、電圧印加時の液晶
の立ち上がり急峻性が確保できない。
【0006】2.MIM方式のアクティブマトリクスパ
ネルに適用した場合、特にノーマリーホワイト表示にお
いて、カラーフィルタ層の影響で、駆動に適した印加電
圧範囲内で液晶が完全立ち上がらず、100対1以上の
高コントラストを確保するのが困難である。
【0007】従って、本発明は上述のような課題を解決
するためのもので、その目的とするところは、顔料のみ
で作製した従来の薄型化したカラーフィルタ層に、更に
導電性物質を分散あるいは含浸させることで、カラーフ
ィルタ層を低抵抗化(あるいは導電化)し、液晶駆動時
にカラーフィルタ層の存在が影響しないカラーフィルタ
及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶パネル用カ
ラーフィルタ及びその製造方法は、 1.透明基板上に透明電極層を形成し、該透明電極層上
に有機顔料微粒子及びその粒子間に適度に分散させた導
電性微粒子のみからなるカラーフィルタ層を有すること
を特徴とする。
【0009】2.透明基板上に形成した透明電極層上
に、有機顔料微粒子のみからなるカラーフィルタ層を形
成した後、導電性微粒子を含む溶液中に該カラーフィル
タ層を形成した基板を浸漬後取り出し、加熱乾燥あるい
は洗浄及び加熱乾燥を行うことを特徴とする。
【0010】3.有機顔料微粒子のみからなるカラーフ
ィルタ層の形成方法として、レドックス反応性を有する
界面活性剤のミセル溶液中に有機顔料微粒子を分散した
後、透明電極層を形成した透明基板を該溶液中に浸漬
し、電解によりカラーフィルタ層を形成することを特徴
とする。
【0011】4.導電性微粒子として、金属微粒子もし
くは透明導電性物質の微粒子もしくは該金属微粒子と該
透明導電性物質の微粒子の混合物を用いることを特徴と
する。 5.導電性微粒子の一次微粒子径が0.005ミクロン
から0.05ミクロン、有機顔料微粒子の一次粒子径が
0.02ミクロンから0.2ミクロンであり、少なくと
も該導電性微粒子の一次微粒子径が該有機顔料微粒子径
の一次粒子径の1/2以下であることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明により作製されるカラーフィルタ層は、
有機顔料微粒子のみの堆積膜であるため、粒子間に空隙
の多い、ポーラスな膜構造となる。従って、その空隙に
後工程で導電性微粒子を入り込ませることが可能であ
り、その結果、本来絶縁体もしくは絶縁体に近い電気抵
抗を持つ有機顔料層を低抵抗化できる。
【0013】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に基づき詳細
に説明する。
【0014】カラーフィルタ層として用いることが可能
な有機顔料について、本実施例による低抵抗化の効果を
確認した。
【0015】透明電極材料であるITO(Indium
Tin Oxide)膜を形成したガラス基板(60
×10mm、厚さ1.1mm)を、有機顔料膜形成用基
板として用いた。
【0016】有機顔料膜形成用電解液として、以下の組
成のR・G・Bの3種を調製した。Rは赤色の顔料膜成
膜用、Gは緑色の顔料膜成膜用、Bは青色の顔料膜成膜
用である。溶媒は全て純水である。
【0017】 R電解液 有機顔料 アントラキノン系(赤)とアゾ系(黄)顔料の9:1混合物 6g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG(同仁化学製) 2g/リットル 支持電解質 LiBr 4g/リットル G電解液 有機顔料 フタロシアニングリーン系(緑)とアゾ系(黄)顔料の8:2混 合物 10g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG 2g/リットル 支持電解質 LiBr 4g/リットル B電解液 有機顔料 フタロシアニンブルー系(青)とジオキサジン系(紫)顔料の9 :1混合物 7g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG 2g/リットル 支持電解質 LiBr 4g/リットル 上記有機顔料の粒子の一次粒子平均径は、いずれも0.
08ミクロンから0.12ミクロンの範囲のものを用い
た。
【0018】界面活性剤のフェロセニルPEGは、レド
ックス反応性をもつ界面活性剤であり、顔料粒子の表面
に吸着しコロイド分散化させるとともに、電解によりア
ノード電極基板表面に顔料粒子を析出させる性質を持
つ。
【0019】これらを支持電解質とともに純水中に混合
し、超音波ホモジナイザーにより、有機顔料粒子をコロ
イド分散し電解液とした。
【0020】ITO付き基板をアノード電極、白金板を
カソード電極として、上記の電解液中で電解を行った。
電解電圧は0.5V(対SCE)で、電解時間はR電解
液20分間、G電解液10分間、B電解液7分間であ
り、電解により赤色の有機顔料膜厚0.8ミクロン、緑
色の有機顔料膜厚0.7ミクロン、青色の有機顔料膜厚
0.6ミクロンを得た。これらの基板を軽く水洗した
後、摂氏120度で30分間乾燥した。この段階での基
板断面を模式的に図1(a)に示す。又、それぞれの有
機顔料膜の抵抗値を測定すると次のようになった。測定
は、直径2mmの面積で、直流4Vを印加して行った。
【0021】 赤色の有機顔料膜 1×10-9オーム 緑色の有機顔料膜 1×10-8オーム 青色の有機顔料膜 1×10-7オーム 続いて、金属すなわち導電性材料であるニッケルの微粒
子をノニオン性界面活性剤を用いて、分散した水溶液を
調製した。ニッケルの濃度は、0.2g/リットルであ
り、その一次粒子平均径は0.02ミクロンであった。
【0022】このニッケル分散液に、上記のそれぞれの
有機顔料膜成膜基板を15分間浸漬した後、取り出して
軽く水洗し、摂氏120度で30分間乾燥し抵抗値を測
定した。その結果、以下のような値を示し、本実施例の
効果が確認できた。
【0023】 赤色の有機顔料膜 1×10-6オーム 緑色の有機顔料膜 1×10-5オーム 青色の有機顔料膜 1×10-5オーム 本実施例で作製した有機顔料層の最終的な膜構造を模式
的に示すと、図1(b)のようになったと考えられる。
【0024】なお、若干のニッケル凝集物が顔料膜表面
上に付着していたが、顔料膜の光透過性にはほとんど影
響なく、カラーフィルタとして適用できることが光学特
性の観点からも確認できた。
【0025】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
に基づき詳細に説明する。
【0026】実施例1と同様にして、低抵抗化処理を行
った。ただし、導電性微粒子としてITOの微粒子(一
次粒子平均径0.04ミクロン)を用いた。その結果、
処理の前後で以下のような抵抗の変化が認められ、本実
施例の効果が確認できた。
【0027】 <処理前> <処理後> 赤色の有機顔料膜 1×10-9オーム 1×10-6オーム 緑色の有機顔料膜 1×10-8オーム 1×10-5オーム 青色の有機顔料膜 1×10-7オーム 1×10-5オーム (比較例)実施例1の赤色顔料について、一次粒子径
0.03ミクロンから0.05ミクロンのものを用い、
実施例1及び実施例2と同様の評価を行ったが、効果は
ほとんど認められなかった。電子顕微鏡による膜の表面
観察の結果、顔料が小さいため、顔料の粒子間に空隙が
あまりなく、顔料粒径と同じ位の導電性粒子が入りにく
いためと思われた。同様に、赤色の有機顔料の一次粒子
径0.05ミクロンから0.07ミクロン程度とする
と、上記より効果は認められたものの、実施例1及び実
施例2の結果には及ばなかった。以上より、導電性微粒
子の一次粒径は有機顔料粒子の1/2以下程度が好まし
いことがわかった。
【0028】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
に基づき図2を用いて詳細に説明する。
【0029】径5インチ、厚み1.1mmのパイレック
スガラス(コーニング社製、登録商標)基板21上にI
TO22を0.1ミクロンの膜厚で形成した。このIT
Oは基板内の中心部において、対角2.6インチの長方
形状領域に、長さ50mmで幅170ミクロンのストラ
イプ状パターンとして、330本形成(300ミクロン
ピッチ)された。これらのITOのストライプパターン
は、互いに電気的に絶縁されている。この基板をカラー
フィルタ基板として用いた。
【0030】実施例1に示した3種の電解液を用い、前
記基板を用いてR・G・B3種の有機顔料膜を形成し
た。
【0031】電解は、ITOパターンを2本おきに選択
通電して、成膜・水洗・乾燥を1色ごとに行い、Rは
0.8ミクロン、Gは0.7ミクロン、Bは0.6ミク
ロンの膜厚で有機顔料膜23を形成した。
【0032】この基板を、実施例2と同じ方法により低
抵抗化のための処理を行った。
【0033】その後、通常の液晶パネル化工程により対
向電極基板25を貼り合わせ、液晶26を封入して、S
TNタイプのカラー液晶パネルを作製した。
【0034】その結果、従来の低抵抗化の処理のない状
態では、液晶の立ち上がり電圧が色ごとに多少ばらつい
ていたが、今回はそのばらつきがなくなった。更に、液
晶の立ち上がりの急峻性(パネルの光透過率10%の場
合と90%の場合の駆動電圧の比で、1に近いほどよ
い)は、従来1.05から1.09であったが、1.0
2から1.03へと大幅に改善され、1/400デュー
ティ駆動でも必要最小限のパネルコントラストが確保で
きることが確認できた。
【0035】一方、同様にして、MIMアクティブマト
リクス基板と組み合わせてカラー液晶パネルを作製し、
ノーマリーホワイト表示を行ったが、駆動に適する電圧
の範囲内で液晶が十分立ち上がり、最大で120:1の
コントラストが得られ本実施例の効果が確認できた。
【0036】以上、本発明の実施例について述べたが、
適用できる材料等はここに記載のものに限定されるもの
ではない。
【0037】又、有機顔料膜形成時にその電解液中に導
電性微粒子(特に表面改質はしないで用いる)も分散し
ておき、有機顔料が析出する時に導電性微粒子をとり込
ませるというカラーフィルタ層の成膜法でも同様の効果
が得られる。
【0038】
【発明の効果】有機顔料のみで作製したカラーフィルタ
層を低抵抗化(あるいは導電化)し、液晶駆動時にカラ
ーフィルタ層の存在が影響しないカラーフィルタの提供
が可能となった。すなわち、カラーフィルタの構造にお
いて、ガラス基板上に透明電極層が設置され、該透明電
極上にカラーフィルタ層である顔料層が設置されるとい
う、製造上容易な構造でありながら、顔料層に適度に導
電性微粒子を分散あるいは含浸し、カラーフィルタ層を
低抵抗化することで次の効果が顕著に認められた。従
来困難であったSTNカラー液晶パネルへの適用におい
て、高デューティ駆動が可能となった。
【0039】MIMアクティブマトリクスパネルに適
用しても、顕著に表示品質が向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における有機顔料層の膜
構造を模式的に示す図である。
【図2】本発明の第3の実施例において作製したカラー
フィルタ及びそれを用いて作製したカラー液晶パネルの
断面構造を示す図である。
【図3】従来のSTNカラー液晶パネルの断面構造を示
す図である。
【図4】従来の顔料層のみからなるカラーフィルタを用
いたカラー液晶パネルの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
11,21 ガラス基板 12,22,24 透明電極層 13 有機顔料膜(カラーフィルタ層) 14 導電性微粒子 23 カラーフィルタ層(有機顔料+導
電性微粒子の膜) 25 対向電極基板(ガラス) 26,36,45 液晶 27,44 液晶配向膜 31,41 カラーフィルタ基板(ガラス) 32 カラーフィルタ層(樹脂+色材) 33 有機質中間膜 34,42,46 透明電極層 35 液晶配向膜 37 透明電極 38,47 対向基板(ガラス) 43 カラーフィルタ層(有機顔料)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に透明電極層を形成し、該透
    明電極層上に有機顔料微粒子及び該有機顔料微粒子間に
    適度に分散させた導電性微粒子のみからなるカラーフィ
    ルタ層を有することを特徴とする液晶パネル用カラーフ
    ィルタ。
  2. 【請求項2】 透明基板上に形成した透明電極層上に、
    有機顔料微粒子のみからなるカラーフィルタ層を形成し
    た後、導電性微粒子を含む溶液中に該カラーフィルタ層
    を形成した基板を浸漬後取り出し、加熱乾燥あるいは洗
    浄及び加熱乾燥を行うことを特徴とする液晶パネル用カ
    ラーフィルタの製造方法。
  3. 【請求項3】 有機顔料微粒子のみからなるカラーフィ
    ルタ層の形成方法として、レドックス反応性を有する界
    面活性剤のミセル溶液中に有機顔料微粒子を分散した
    後、透明電極層を形成した透明基板を該溶液中に浸漬
    し、電解によりカラーフィルタ層を形成することを特徴
    とする請求項2記載の液晶パネル用カラーフィルタの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 導電性微粒子として、金属微粒子もしく
    は透明導電性物質の微粒子もしくは該金属微粒子と該透
    明導電性物質の微粒子の混合物を用いることを特徴とす
    る請求項2記載の液晶パネル用カラーフィルタの製造方
    法。
  5. 【請求項5】 導電性微粒子の一次粒子径が0.005
    ミクロンから0.05ミクロン、有機顔料微粒子の一次
    粒子径が0.02ミクロンから0.2ミクロンであり、
    少なくとも該導電性微粒子の一次粒子径が該有機顔料微
    粒子の一次粒子径の1/2以下であることを特徴とする
    請求項2記載の液晶パネル用カラーフィルタの製造方
    法。
JP18689292A 1992-07-14 1992-07-14 液晶パネル用カラーフィルタ及びその製造方法 Pending JPH0634809A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994027173A1 (en) * 1993-05-13 1994-11-24 Seiko Epson Corporation Color filter for liquid crystal display and its manufacture
US5705302A (en) * 1989-04-28 1998-01-06 Seiko Epson Corporation Color filter for liquid crystal display device and method for producing the color filter
US5969780A (en) * 1997-09-03 1999-10-19 Ricoh Company, Ltd. Plastic color filter manufacturing method and color filter manufactured in the manufacturing method
US6414732B1 (en) 1998-06-17 2002-07-02 Ricoh Company, Ltd. Color filter layer and reflection type multicolor for liquid crystal display device

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