JPH10268125A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法

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JPH10268125A
JPH10268125A JP7422997A JP7422997A JPH10268125A JP H10268125 A JPH10268125 A JP H10268125A JP 7422997 A JP7422997 A JP 7422997A JP 7422997 A JP7422997 A JP 7422997A JP H10268125 A JPH10268125 A JP H10268125A
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JP
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pigment
electrolysis
color filter
cathode
anode
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JP7422997A
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English (en)
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Kuniyasu Matsui
邦容 松井
Fumiaki Matsushima
文明 松島
Toshiki Nakajima
俊貴 中島
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミセル電解法により作製されるカラーフィル
タにおいて、電解時の基板の下部の膜厚が、上部、中部
と比べて1000〜2000オングストローム程度薄く
なる傾向が生じ、この差は分光スペクトルを測定する
と、ΔEで5〜10の差に相当する。この面内での膜厚
差の小さいカラーフィルタを提供する。 【解決手段】 ミセル電解時に、アノード11とカソー
ド12の間に、撥水性の化学繊維や不織布、あるいはイ
オン交換膜などのセパレータ13を置いて、アノード1
1とカソード12を分離する。また、ミセル電解により
成膜する直前に、カソード12に、飽和カロメル電極に
対して+0.1vから+0.6vの電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶テレビ・パー
ソナルコンピューター用ディスプレイ等に用いられる、
アクティブマトリックスおよび単純マトリックスカラー
液晶パネルに用いるカラーフィルタの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子お
よびITO微粒子を、電荷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、顔料粒子を界面活性剤
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て導電体上に顔料粒子及び
ITO微粒子を析出させ、導電性のある顔料薄膜を形成
するという薄膜形成方法を用いて、Red・Green
・Blue3原色からなるカラーフィルタを製造し、こ
れを液晶パネル用の電極下付け方式のカラーフィルタと
して使用することを本出願人は先に提案している(特開
平2−24603号公報、特開平6−18716号公
報、特開平6−59117号公報)。
【0003】本法を用いたカラーフィルタの作製方法で
は、通常、ミセル電解法により顔料薄膜を形成する電極
としてITOを使用し、これをミセル電解液中に浸漬し
た後白金板電極をカソード(−極)とし、ITO電極を
アノード(+極)として、電極間に0.4Vから0.8
V程度の電圧を印加すると該界面活性剤の酸化還元反応
によりミセル破壊反応が進行し、顔料粒子がITO電極
上に形成される。
【0004】また、カラーフィルタの電極パターンとし
て、一般的にRed・Green・Blueがストライ
プ状に繰り返される電極パターンを使用した場合、例え
ば、1色目としてBlue、2色目としてGreen、
3色目としてRedを順番に形成していく。一般的な電
極下付け方式のカラーフィルタの電極パターンを、図4
に示す。一般的な電極下付け方式のカラーフィルタの電
極パターンは、ガラス基板21上に、ITO(透明導電
膜)22がフォトリソ法により形成され、この電極パタ
ーンに重なるようにRed・Green・Blueの顔
料膜が形成される。この際形成したい電極パターンを選
択して通電する方法と、フォトレジストを用いて、あら
かじめ形成したい電極パターンのみ選択的に穴開けをし
ておく方法をなどがある。さらに各電極間には通常ブラ
ックマトリックス23が形成されている。
【0005】また、本カラーフィルタは、顔料粒子とI
TO微粒子を共析することを特徴としており、その効果
としてカラーフィルタの導電化がなされ、その結果カラ
ーフィルタ上に液晶駆動用の電極を形成することなく、
またパネルの電気光学特性を低下させることなく、高歩
留りのカラーフィルタの製造ができることを最大の特色
としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本方法
によりカラーフィルタを形成した場合、以下のような課
題が生じていた。すなわち、電解時の基板の下部の膜厚
が上部、中部と比べてやや薄くなる傾向が生じている。
その差は膜厚で1000〜2000オングストローム程
度で、外観上は肉眼では判別しにくいレベルであるが、
分光スペクトルを測定してみるとその差は明らかであ
り、ΔEで最大5〜10程度の差となっている。
【0007】そこで、本発明の目的とするところは、従
来方法では基板下部の膜厚が薄くなり、色調差が生じる
という現象が改善でき、ΔEで5〜10の色調差が、5
以下に低減でき、結果として面内での色調差のばらつき
の少ないカラーフィルタを提供することにある。
【0008】ミセル電解法の電極反応のメカニズムを図
5〜図7を使用して、いかにして本発明により課題を解
決できるかについて詳細に説明する。
【0009】ミセル電解液中には、アノード11とカ
ソード12にはさまれて、酸化還元基をもった界面活性
剤(例えばFPEG)が疎水性物質(有機顔料粒子・I
TO微粒子)を取り込んだ、ミセル化した顔料粒子16
が存在している(図5)。
【0010】電解によりアノード11側(ITO電
極)では界面活性剤FPEGが酸化され、FPEG
18になると同時に、顔料粒子を取り込んだミセル16
が破壊されて顔料粒子17がITO電極上に析出する
(図6)。
【0011】アノード11側で酸化されてできたFP
EG18は、電気的にカソード12側にすぐさま引
き寄せられ、カソード12上で還元されてFPEG19
に戻り、カソード近傍でFPEGがミセル(空ミセル)
20を形成する(図7)。
【0012】この工程が繰り返されることにより、電
極上に顔料膜が形成されていく。
【0013】この反応を式にあらわすと、次式で示され
る。
【0014】 <Anode> FPEG → FPEG + e <Cathode> FPEG + e → FPEG そこで、本発明の作用は、第1の方法においてセパレー
タによりアノードとカソードを分離することにより、上
記メカニズムので形成した空ミセルのアノードへの拡
散を遅らせること、及び、第2の方法により、カソード
上で形成した空ミセルを逆の電解をかけることにより、
拡散する前に破壊することにより課題を解決する。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、第1の方法として、水に不溶性もしくは
難溶性の顔料粒子及びITO微粒子、および末端にフェ
ロセン誘導体を導入した界面活性剤、および支持電解質
を基本成分とし、顔料粒子及びITO微粒子を界面活性
剤で取り囲んだ顔料のミセルコロイド水溶液を調整し、
該ミセルを電解により破壊して導電体上に顔料粒子及び
ITO微粒子を析出させ、顔料薄膜を形成するカラーフ
ィルタの製造方法において、電解により顔料薄膜を形成
する工程に使用するカソード対極を、顔料粒子及びIT
O微粒子を析出させるアノードとの間にセパレータを設
置することにより、分離することを特徴とする。また、
セパレータとして、撥水性の化学繊維・不織布、あるい
はイオン交換膜を用いることを特徴とする。
【0016】さらに第2の方法として、水に不溶性もし
くは難溶性の顔料粒子及びITO微粒子、および末端に
フェロセン誘導体を導入した界面活性剤、および支持電
解質を基本成分とし、顔料粒子及びITO微粒子を界面
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、該ミセルを電解により破壊して導電体上に顔料粒子
及びITO微粒子を析出させ、顔料薄膜を形成するカラ
ーフィルタの製造方法において、該顔料ミセルコロイド
水溶液中で電解により顔料薄膜を形成する工程の直前
に、電解時に印加する極性とは逆の正の極性の電解を対
極に印加することを特徴とする。また、電解により顔料
薄膜を形成する工程の前に、対極に印加する電解の条件
を、飽和カロメル電極に対して+0.1Vから+0.6
Vの範囲とすることを特徴とする。また、対極に逆の電
解を印加する際に、顔料ミセルコロイド水溶液を循環し
て攪拌することを特徴とする。
【0017】さらに第3の方法として、第2の方法にお
いて、第1の方法のセパレータで、アノードとカソード
を分離することを特徴とする。
【0018】なお、ここで、セパレータとして使用する
ものの材質は、鋭意研究の結果、撥水性の化学繊維・不
織布、あるいはイオン交換膜など界面活性剤のミセルが
分離、濾過、もしくは吸着することにより拡散を遅らせ
ることができるものなら何でもよい。例えば界面活性剤
としてFPEG(フェロセニルPEG)を用いた場合、
その空ミセルのミセルの大きさは、およそ直径3.8±
0.3nmであることが知られており、イオン交換膜は
このサイズを参考にすればよい。
【0019】また、逆の電解の電解条件に関して、鋭意
研究の結果、飽和カロメル電極に対して+0.1Vから
+0.6Vの範囲とする場合に最も効果が認められるこ
とが分かった。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき、
詳細に説明する。
【0021】(実施例1)本発明の第1の実施例を図1
に基づき、詳細に説明する。
【0022】アノード11として300mm×370m
mガラス基板上に、10インチパネル用のカラーフィル
タパターンのITO電極を100μmピッチで縦ストラ
イプ状にパターニングしたものを用いた。カソード12
として、270mm×300mmチタン板上に白金をス
パッタした厚さ約1mmの金属板を使用した。このカソ
ード12のまわりにセパレータ13として撥水性繊維
(商標名パイレン900)を電極板に密着するように貼
った。
【0023】電解液14として以下の組成のミセル電解
液を使用した。なお溶媒は純水であり、これらを超音波
ホモジナイザーにより90分(500ml当たり)コロ
イド分散し電解液とした。
【0024】 Blue電解液 有機顔料(大日精化製) 6g/リットル (フタロシアニン系(青):アゾ系(黄)顔料=9:1混合物) 導電性微粒子 ITO微粉末(住友金属鉱山製) 18g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG(同仁化学製)3.7g/リットル 支持電解質 臭化リチウム(関東化学製) 10g/リットル Green電解液 有機顔料(BASF製) 6g/リットル (フタロシアニングリーン系(緑):アゾ系(黄)顔料=8:2混合物) 導電性微粒子 ITO微粉末(住友金属鉱山製) 18g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG(同仁化学製)3.8g/リットル 支持電解質 臭化リチウム(関東化学製) 1g/リットル Red電解液 有機顔料(大日精化製) 6g/リットル (アントラキノン系(赤):アゾ系(黄)顔料=9:1混合物) 導電性微粒子 ITO微粉末(住友金属鉱山製) 18g/リットル 界面活性剤 フェロセニルPEG(同仁化学製)3.7g/リットル 支持電解質 臭化リチウム(関東化学製) 10g/リットル 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。
【0025】電解槽15にミセル電解液14を入れ、こ
の中に、アノードITO付きガラス基板11とセパレー
タ13を貼り付けたカソード(Pt/Ti板)12を浸
漬した。この時電極間の距離は20mmとした。この状
態で直流電源で電極間にBlueの成膜電位として、
0.4vの電圧を15分間印加した。
【0026】なお成膜電圧は、Blueが0.4v・1
5分、Greenが0.6v・18分、Redが0.6
v・15分とした。
【0027】本実施例により作製したカラーフィルタ
は、面内の色調差はΔEで5以下であり、膜厚差も0.
1μm以下であった。
【0028】(比較例1)上記実施例1におけるカソー
ド12に貼り付けたセパレータ13を取り除いた状態
で、実施例1と同様の工程でカラーフィルタを作製した
ところ、面内の色調差はΔEで最大10あり、膜厚差も
最大0.25μmであった。
【0029】(実施例2)上記実施例1において、セパ
レータとして使用したパイレンの代わりに、商標名サラ
ン900を使用し、同様の工程でカラーフィルタを作製
したところ、実施例1と同様、面内の色調差はΔEで5
であり、膜厚差も0.1μmであった。
【0030】(実施例3)上記実施例1において、セパ
レータとして使用したパイレンの代わりに、フッ素系ア
ニオン交換膜(商標名トフレックス)を使用し、同様の
工程でカラーフィルタを作製したところ、実施例1と同
様、面内の色調差はΔEで5であり、膜厚差も0.1μ
mであった。
【0031】(実施例4)実施例1と同様に、アノード
11として300mm×370mmガラス基板上に、1
0インチパネル用のカラーフィルタパターンのITO電
極を100μmピッチで縦ストライプ状にパターニング
したものを用いた。カソード12として、270mm×
300mmチタン板上に白金をスパッタした厚さ約1m
mの金属板を使用した。電解槽15にミセル電解液14
を入れ、この中に、アノードITO付きガラス基板11
とカソード(Pt/Ti板)12を浸漬した。この時電
極間の距離は20mmとした。ここまでの製造方法は従
来のミセル電解法と同じである。この状態の電解槽の構
成図を図3に示す。この状態で、直流電源で成膜時とは
逆の電位、すなわちPt/Tiカソード12側に対し、
ITO電極アノード11側に−0.6vの電位を60秒
間印加した。その後電位を反転させて、実施例1と同様
の各成膜電位で成膜したところ、実施例1と同様、面内
の色調差はΔEで5以下であり、膜厚差も0.1μm以
下であった。図2にカソードに対するアノードへの印加
電圧パターンをグラフ化した図を示す。図2は、最初の
1分間はカソード12に対しアノード11へは−0.6
vに電圧を印加し、次に電位を反転させて、カソード1
2に対しアノード11へは+0.6vに電圧を印加し、
15分間成膜を行なったことを示している(電圧は2極
間の電位差で表示)。なお、アノード11へ+0.6v
印加した場合、飽和カロメル電極基準ではアノード11
へは+0.4v程度の電圧が印加されている。
【0032】(実施例5)実施例4において、逆電位の
条件を、Pt/Tiカソード12側に対し、ITO電極
アノード11側に−0.4vの電位を120秒間印加
し、その後電位を反転させて、実施例1と同様の各成膜
電位で成膜したところ、実施例1と同様、面内の色調差
はΔEで5以下であり、膜厚差も0.1μm以下であっ
た。なお、アノード11へ+0.4v印加した場合、飽
和カロメル電極基準ではアノード11へは+0.2v程
度の電圧が印加されている。
【0033】(実施例6)実施例4において、カソード
12のまわりに、実施例1で用いた、セパレータ13の
撥水性繊維(商標名パイレン900)を電極板に密着す
るように貼り、その他の工程は実施例4と同様に、直流
電源で成膜時とは逆の電位、すなわちPt/Tiカソー
ド12側に対し、ITO電極アノード11側に−0.6
vの電位を60秒間印加し、その後電位を反転させて、
実施例1と同様の各成膜電位で成膜したところ、実施例
1と同様、面内の色調差はΔEで5以下であり、膜厚差
も0.1μm以下であった。なお、アノード11へ+
0.6v印加した場合、飽和カロメル電極基準ではアノ
ード11へは+0.4v程度の電圧が印加されている。
【0034】(実施例7)実施例5において、カソード
12のまわりに、実施例2で用いた、セパレータ13の
撥水性繊維(商標名サラン900)を電極板に密着する
ように貼り、その他の工程は実施例5と同様に、直流電
源で成膜時とは逆の電位、すなわちPt/Tiカソード
12側に対し、ITO電極アノード11側に−0.4v
の電位を120秒間印加し、その後電位を反転させて、
実施例1と同様の各成膜電位で成膜したところ、実施例
1と同様、面内の色調差はΔEで5以下であり、膜厚差
も0.1μm以下であった。なお、アノード11へ+
0.4v印加した場合、飽和カロメル電極基準ではアノ
ード11へは+0.2v程度の電圧が印加されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタの製造方法の構成の一
例を示す図。
【図2】本発明のカラーフィルタの製造方法の電圧印加
パターンの一例を示す図。
【図3】実施例4のミセルカラーフィルタの製造方法の
構成を示す図。
【図4】一般的な電極下付けカラーフィルタの電極パタ
ーンを示す図。
【図5】ミセル電解法の電極反応のメカニズムを示す
図。
【図6】ミセル電解法の電極反応のメカニズムを示す
図。
【図7】ミセル電解法の電極反応のメカニズムを示す
図。
【符号の説明】
11 アノード(ITO電極付きガラス基板) 12 カソード(Pt/Ti板) 13 セパレータ 14 ミセル電解液 15 電解槽 16 ミセル化した顔料粒子 17 析出した顔料粒子 18 酸化された界面活性剤(FPEG) 19 還元された界面活性剤(FPEG) 20 ミセル化した界面活性剤(空ミセル) 21 ガラス基板 22 ITO電極 23 ブラックマトリックス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子及
    びITO微粒子、および末端にフェロセン誘導体を導入
    した界面活性剤、および支持電解質を基本成分とし、顔
    料粒子及びITO微粒子を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、該ミセルを電解によ
    り破壊して導電体上に顔料粒子及びITO微粒子を析出
    させ、顔料薄膜を形成するカラーフィルタの製造方法に
    おいて、電解により顔料薄膜を形成する工程に使用する
    カソード対極を、顔料粒子及びITO微粒子を析出させ
    るアノードとの間にセパレータを設置して、分離するこ
    とを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記セパレータとして、撥水性の化学繊
    維または不織布、あるいはイオン交換膜を用いることを
    特徴とする請求項1記載のカラーフィルタの製造方法。
  3. 【請求項3】 水に不溶性もしくは難溶性の顔料粒子及
    びITO微粒子、および末端にフェロセン誘導体を導入
    した界面活性剤、および支持電解質を基本成分とし、顔
    料粒子及びITO微粒子を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、該ミセルを電解によ
    り破壊して導電体上に顔料粒子及びITO微粒子を析出
    させ、顔料薄膜を形成するカラーフィルタの製造方法に
    おいて、前記顔料ミセルコロイド水溶液中で電解により
    顔料薄膜を形成する工程の直前に、電解時に印加する極
    性とは逆の正の極性の電解を、対極に印加することを特
    徴とするカラーフィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記電解により顔料薄膜を形成する工程
    の前に対極に印加する電解の条件を、飽和カロメル電極
    に対して+0.1Vから+0.6Vの範囲とすることを
    特徴とする請求項3記載のカラーフィルタの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記電解により顔料薄膜を形成する工程
    の前に対極に逆の電解を印加する際に、前記顔料ミセル
    コロイド水溶液を循環して攪拌することを特徴とする請
    求項3または4記載のカラーフィルタの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記請求項1または2記載のセパレータ
    で、アノードとカソードを分離することを特徴とする請
    求項3ないし5のいずれか記載のカラーフィルタの製造
    方法。
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