JPS61160701A - カラ−液晶表示装置のカラ−フイルタ層の形成方法 - 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】 く技術分野〉 本発明は、カラー表示可能な液晶表示装置のカラーフィ
ルタ層の形成方法に関するものである。

〈従来の技術〉 液晶を用いたカラー表示として種々の方式が提案されて
いる。その中で液晶パネルの内面にカラーフィルタ層を
形成したカラー液晶表示装置は、比較的に簡単な液晶パ
ネル構造を有し、かつ、プラス厚に起因する表示のずれ
がほとんどなく、良好な表示品位が得られるという特徴
を有する。

カラーフィルタ層形成の具体的な方法として、第１には
カラーインクとスクリーン印刷法などにより印刷する方
法（特開昭５８−４６３２６号）があり、第２には感光
性を付加したゼラチン、グリ七−，カゼイン等の水溶性
高分子膜をパターン化し、さらにホトプロセスによって
選択的に所定のパターンに染色するという方法（内面、
　ＪＡＰＡＮ　［１１ＳＰＬＡＹ’８３．　Ｐ、２０２
〜２０５）がある。さらに、第３には有機顔料を所定の
パターンに蒸着する方法（ス〃り他、　ＪＡＰＡＮ　Ｄ
ＩＳＰＬＡＹ　’８３．　Ｐ、２１０〜２１２）があり
、また第４には電着により透明電極上にポリマーと色素
を付着させたカラーフィルタを形成する方法（スギツヤ
他、　ＪＡＰＡＮ　ＤＩＳＰＬＡＹ　’８３．　Ｐ、２
０６〜２０９）力Ｉある。

第１のスクリーン印刷、オフセット印刷などの印刷方法
では印刷で形成するための工程が簡単であり、かつ、価
格的に有利であるが、反面、印刷精度の点から問題があ
り、カラー液晶表示装置に要求される非常に微細なパタ
ーン（例えば１００μ−程度までのドツトのピッチ）に
対し、この方法を適用することは困難である。第２のゼ
ラチンなどの水溶性高分子膜を酸性染料などで染色する
方法では、ホトレジストでマスキングし、選択的に染色
する必要があり、赤、緑、青の３色から成るカラーフィ
ルタでは上記工程を３回行なわねばならない、この方法
では、カラーフィルタとして色純度の優れたカラーフィ
ルタが得られ、また、微細なパターンから成るカラーフ
ィルタを作製することが可能であるが、反面、作製のコ
ストが高くなる６第３の有機顔料を蒸着により形成する
方法では、上記同様ホトプロセスを３回行なう必要があ
り、そのため、作製のコストが高くなり、また、この方
法では良好な顔料が見あたらず、色純度の優れたカラー
フィルタが得られない、第４の電着によりカラーフィル
タを形成する方法では、染料を分散させたポリエステル
−メラミン樹脂を水に溶かし、対向する電極間に直流電
圧を印加すると、透明電極上に染料が付着する。この方
法は、透明電極上にのみ染料が付着し、カラーフィルタ
が形成されるため、両者の位置ずれがほとんどないとい
う反面、電着用の染料として色純度の優れた染料がなく
、フルカラー表示を行なう上で問題があった。

〈発明の目的〉 そこで、本発明の目的は、赤、緑、青の微細パターンか
ら成るカラーフィルタ層を安価に、かつ、精度よく作製
する方法、すなわちホトプロセスによる染色処理を省略
でき、染色層と電極をセル７７＋＋： ライメントできて、信頼性の高い染色層を形成できる方
法を提供することにある。

〈発明の構成〉 上記目的を達成するため、本発明の構成は、一方の透明
基板上にカラーフィルタ層を形成するカラー液晶表示装
置のカラーフィルタ層の形成法においで、透明電極上に
形成された金属薄膜を陽極酸化法により透明にし、その
あと、染料により、上記陽極酸化された金属薄膜を染色
し、そのあと、上記染色された金属薄膜に封孔処理を行
なうことを特徴としている。

〈実施例〉 ガラス基板上に錫添加酸化インジウム（以下、ＴＴＯと
いう、）などの透明導電膜を形成し、さらに、その上に
陽極酸化しやすい金属薄膜を形成する。陽極酸化しやす
い金属としてＡｌ１５　ＭｇｔＴａ、Ｔｉなどがあげら
れるが、陽極酸化によりポーラスな皮膜を得るにはＡ　
Ｉ、　ｖ　Ｍ　ｇなどが適切である。ＩＴＯ上にＡ　ｌ
　ｅ　Ｍ　ｇなどの金属薄膜を形成したのち、両者を同
じパターンにエツチングする。まず、Ａ乏の場合はリン
酸系のエツチング液によりエツチングし、またＭｇの場
合には、希塩酸によりエツチングを行なう、そのあと、
金属電極の下に設けられたＩＴＯを塩化第２鉄から成る
エツチング液でエツチングする。上記金属の陽極酸化用
電解液として、ＡＩでは硫酸、シュウ酸、リン酸などの
２塩基酸を含む酸性水溶液が用いられる、またＭｇの場
合には、電解液として弱塩基性、弱塩基または７ツ化物
と重クロム酸塩を含むリン酸溶液が用いられる。上記ガ
ラス基板を陽極側にし、カーボン、鉄あるいはステンレ
ス鋼を陰極にし、直流あるいは交流を印加する。ＩＴＯ
上の金属薄膜が完全に陽極酸化され、透明になった時点
で、次にその陽極酸化膜を染料によって染色する。陽極
酸化膜の染色には、酸性染料が用いられ、その中の代表
的な染料を次に示す。

Ａｃ１ｄ　Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ　Ｒｅｄ　５　ＢＬ　
　［日本色素製造（株）Ｉ Ｂｅｎｚｙｌ　Ｆａｓｔ　Ｂ　　［ＣｉｂａｌＳｕｍｉ
ｌａｎ　Ｖｉｏｌｅｔ　Ｂｒｏｗｎ　Ｂ　　［住友化学
工業（株）１ Ｐａｌａｔｉｎｅ　Ｆａｓｔ　Ｒｅｄ　ＲＮ　　［Ｂａ
ｄｉｓｃｈｅＡｎｉｌｉｎ　＆　５ｏｄａ　Ｆａｂｒｉ
ｋ　Ａ、　Ｇ、］Ｄｉａｃｉｄ　Ｌｉｇｈｔ　Ｂｌｕｅ
　２　Ａ　１８０％　［三菱化成工業（株）ｊ Ｍｉｔｓｕｉ　Ａ１１ｚａｒｉｎｅ　５ａｐｈｉｒｏｌ
　Ｓ　Ｅ　　［三井東圧化学（株）］ Ｎｙｌｏ＋ａｉｎｅ　Ｂｌｕｅ　ＧＳ　　［Ｉ　ＣＩ　
］Ｍｉｔｓｕｉ　Ａ１１ｚａｒｉｎｅ　５ａｐｈｉｒｏ
ｌ　Ｂ　　［三井東圧化学（株）［ Ｓｏｌｗａｙ　Ｂｌｕｅ　ＰＥＮ　　［ｆＣｒｌＳｏｌ
ｗａｙＢｌｕｅＢＮ　　　［ＩＣＩｌＤｉａｃｉｄ　Ａ
１１ｚａｒｉｎｅ　Ｓｋｙ　Ｂｌｕｅ　Ｂ　　［三菱化
成工業（株）］ Ｓｕｍｉｎｏｌ　Ｆａｓｔ　Ｓｋｙ　Ｂｌｕｅ　Ｂ　　
［住人化学工業（株）】 Ｓｕｍｉｌａｎ　Ｇｒｅｅｎ　ＢＬ　　［住人化学工業
（株）］Ｐａ１ａｌｉｎｅ　Ｆａｓｔ　Ｇｒｅｅｎ　Ｂ
ＬＮ　　［ＢａｄｉｓｃｈｅＡｎｉｌｉｎ　＆　５ｏｄ
ａ　Ｆａｂｒｉｋ　Ａ、　Ｇ、ｌＡ１１ｚａｒｉｎｅ　
Ｃｙａｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ　Ｇ　　［（株）山田化学
研究所］ Ｋａｙａｎｏｌ　Ｃｙａｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ　Ｇ　　
［日本化薬（株）ＩＳｕｍｉｎｏｌ　Ｆａｓｔ　Ｃｙａ
ｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ　Ｇ　ｃｏｎｅ［住人化学工業（
株）］ 上記染料を純水に溶解し、七の染色液中にガラス基板を
浸漬する。陽極酸化膜の着色を行なったのも、陽極酸化
膜の活性状態を不活性化して安定な酸化膜とするために
封孔処理を行なう。その目的は防洗性の向上、着色皮膜
の安定化、耐光性の向上を図るためである。次に、各実
施例をあげて更に具体的に本発明を説明する。

実施例１ ガラス基板上に透明電極としてＩＴＯを蒸着し、その上
に陽極酸化膜用Ａ乏を蒸着する。ＴＴＯの蒸着条件は基
板温度３５０℃、真空度５ｘｉｏ−５Ｔｏｒｒ（３Ｘ　
１０　　’Ｔｏｒｒまで０２１７−り）、蒸着速度２人
／ｓｅｅであり、膜厚として（１０００人を電子ビーム
により蒸着を行なう。引きつづきＡｆｆｉを電子ビーム
により蒸着し、ＡＭの蒸着条件は基板温度２００℃、真
空度５　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ、蒸着速度２５人／ｓｅ
ｅである。またＡ！の膜厚は１μ鴫である０次に、ＩＴ
Ｏ，Ａ４を蒸着した基板上にホトレジストを塗布し、８
０°Ｃ１２０分のプレベークを行なう。そのあと、スト
ライプパターンから成ろホトマスクによりホトレジスト
をパターン化する。１２０℃、２０分のボストベークを
行ない、まずＡＪのエツチングを行なう。ＡＭのエツチ
ング液として、リン酸、酢酸、硝酸混合液（容量比８０
：１５：５）を用い、液温は４０℃である。そのあと、
ＩＴＯのエツチングを行なう。ＩＴＯの工７チング液と
して塩化第２鉄、塩酸（容量比１：１）を用い、液温は
４０℃である。Ａ芝土のホトレジストをアセトンにより
剥離し、さらにアセトン内で超音波処理を行なう、ＩＴ
Ｏ，Ａ乏のエツチングが完了した電極パターンをｗ＆１
図に示す。

第１図においで、１はＡＩｌ電極、２はＩＴＯ電極、３
は表示領域、５はプラス基板である。

次に、Ａ、９電極１の陽極酸化を行なう６電解液として
シュウ酸を用い、液濃度は３．７％である。

第２図に示すように、陰極側にカーボン４、陽極酸化を
行なうがラス基板５を接続する。ここで、第３図（ａ）
に示すように、赤に染色する電極９の端子部に導電性ゴ
ム８を固定し、それを電源７の陽極側に接続し、電解液
６中に浸漬し、その電極９を陽極酸化する。電解液６の
液温は室温で、液を攪拌しながら陽極酸化を行なう、ま
ず、０．０１Ａ／ａｍ”の電流密度で定電流化成を行な
い、そのあと、ＤＣ４０Ｖで定電圧化成を行なう。化成
時開は約１時間である。

陽極酸化終了後、充分に水洗し、乾燥させた後赤の染色
を行なう。赤色の染料として前記酸性染料のうち、Ａｃ
１ｄ　Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ　Ｒｅｄ　５　ＢＬを用い
る。この染料を純水に溶かし、この染色液濃度は１０ｇ
／４である。液温は６０’Ｃで行ない、染色時間は３分
で行なう。染色後、充分に水洗したのち、封孔処理を行
なう。封孔処理には酢酸ニッケル、酢酸コバルト、ホウ
酸混合液（それぞれ５゜５　ｇｒ／　Ｉｌ、　　１　、
　Ｏｇｒ／　ｌ、８　、５　ｇｒ／　、ｌｆりを用い、
液温は８０℃、時間として２０分で行なう。封孔処理後
、緑に相当する電極の染色を行なう。具体的には第３図
（ｂ）に示すように、電極９．１０の端子部に導電性ゴ
ム８を固定し、同様に陽極酸化を行なう。赤に相当する
電極９は既にｌ１８極酸化されているため、緑に相当す
る電１ｊｌＯのみが陽極酸化される。陽極酸化後、充分
に水洗し、緑の染色を行なう、赤の部分は既に封孔処理
されているから、緑の部分しか染色されない。緑の染料
として前記５ｕＩＩＩｉｌａｎ　Ｇｒｅｅｎ　Ｂ　Ｌ　
を用いる。染色液濃度、液温、染色時間については上記
と同一条件である。染色後、酢酸二ンケル、酢酸コバル
ト、ホウ酸混合液を用い、上記同一条件で封孔処理を行
なう。

さらに、同様にして青に相当する電極の染色を行なう。

ｐＩＳ３図（ｃ）に示すように、電極９．１０゜１１の
端子部に導電性ゴム８を固定し、陽極酸化を行なう。赤
、緑に相当する電極９，１ｏは既に陽極酸化されている
ため、青に相当する電極１１のみが陽極酸化される。陽
極酸化終了後、充分に水洗し、青の染色を行なう。赤と
緑の電極９，１０は既に封孔処理が施されているから青
の電極１１しか染色されない。青の染料として前記Ｍｉ
ｔｓｕｉＡ　１ｉｚａｒｉｎｅ　５ａｐｈｉｒｏｌ　Ｓ
　Ｅ　を用いる。染色液濃度、液温、染色時間及び染色
後の封孔処理については、上記赤、緑の場合と同一条件
で行なう。

陽極酸化及び酸化膜の染色後、ＳｉＯの斜方蒸着により
液晶分子配向膜を形成する。まず、液晶分子配向膜Ｓｉ
Ｏの下地膜として５ｉ０２をＥＢ無蒸着より形成する。

ＳｍＯ２を膜厚として１０００人蒸着蒸着そのあと１回
目のＳｉＯの斜方蒸着を法線に対し６０°の角度で膜厚
として３３人蒸着する。

さらに２回目のＳｉＯ斜方蒸着を法線に対し８５゜の角
度で膜厚として３蒸着着する。

また、カラーフィルタが形成されたガラス基板５と貼り
合わせるもう一方の図示しないガラス基板も、上記同様
にＳｉＯの斜方蒸着により液晶分子配向膜を形成する。

そしてエポキシ樹脂を用いて上記２枚のガラス基板を貼
り合わせ、ＴＮ−ＦＥＭ用液晶材料ＲＯＴＮ−４０３（
ロッシュ製）を注入する。

実施例２ 実施例１で述べた方法によりＩＴＯとＡｆｆｉのエツチ
ングを行なったのち、Ａ４電極の陽極酸化を行なう。電
解液として１３％の硫酸を用い、液温としては室温で行
ない、最初０．０１　Ａ／ｃｎ＋２の電流密度で定電流
化成を行ない、そのあと、ＤＣ１６■で定電圧化成を約
１時間行なう。陽極酸化終了後充分に水洗し、前記赤の
染料Ｐａ１ａｔｉｎｅ　ＦａｓｔＲｅｄＲＮにより染色
を行なう。染色液濃度、液温、染色時間については実施
例１と同様の条件で行なう。染色後、高圧水蒸気中に染
色した基板を入れ封孔処理を行なう。次に緑染料として
前記Ｋａｙａｎｏｌ　Ｃｙａｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ　Ｇ
を用い封孔処理を施したのち、青の染色を行なう。青染
料として前記Ｓｕｍｉｎｏｌ　Ｆａｓｔ　Ｓｋｙ　Ｂｌ
ｕｅ　Ｂ　を用い、実施例１と同じ条件で染色し、高圧
水蒸気により封孔処理を行なう。そのあと、カラーフィ
ルタが形成された〃う又基板ともう一方のプラス基板上
に液晶分子配向膜としてポリイミドを用いラビング処理
する。ポリイミドとしてＰｉＸ５４００（日立化成製）
を用いスピンナによりカラーフィルタ上に塗布し、２０
０℃、１時間の焼成を行なう。そして公知の方法により
ポリイミド膜上をラビングする。ラビング後、基板を洗
浄し、エポキシ樹脂を用い２枚の基板を貼り合わせ、そ
の基板間にＴＮ−ＦＥＭ用液晶材料ＲＯＴＮ−４′０３
を封入する。

以上実施例１．２について説明してきたが、走査側電極
を線順次走査によって単純に駆動する電圧平均化法によ
るマルチプレックス駆動、あるいは一方の基板上にソー
ス電極とデート電極を直交させて形成し、その交点に非
線型素子を設けたアクティブ・マトリックス駆動法によ
るフルカラー液晶表示装置においで、本発明はカラーフ
ィルタを形成するのに適用できる。また表示モードとし
て本発明はＴＮ−ＦＥＮに限定されるものではな（、ゲ
ストホスト用液晶を封入し、偏光板を１枚使用するゲス
トホスト用表示においても適用できる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、本発明によれば、これまでの
カラーフィルタ形成で問題とされていた電極部分とカラ
ーフィルタ部分との位置ずれはほとんどなくすることが
でき、カラーフィルタ形成においてホトプロセスを必要
としないので製作プロセスが大いに簡略化できる。また
、従来の電着によりカラーフィルタを形成する方法では
、電着用染料として色純度の優れた染料がないという問
題があったが、陽極酸化膜の染色用として各色の酸性染
料が各社から市販されており、その中からフルカラー表
示を行なう上で必要な色純度を満足する染料が選択でき
る。したがって、本発明によれば、優れたカラーフィル
タ特性を有するカラーフィルタ層を安価に精度よく作製
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくカラーフィルタを形成するため
の電極パターンを示す図、第２図は陽極酸化法の説明図
、第３図（、）は赤に相当する電極のｌｌａ極酸極性化
法た第３図（ｂ）、　（ｃ）はそれぞれ緑と青に相当す
る電極の陽極酸化法の説明図である。 １・・・Ａ之電極、２・・・ＩＴＯ電極、３・・・陽極
酸化及び染色を行なう領域（表示領域）、４・・・カー
ボンなどから成る陰極、５・・・〃ラス基板、６・・・
電解液、７・・・電源、８・・・導電性ゴム、９・・・
赤に相当する電極、１０・・・緑に相当する電極、１１
・・・青に相当する電極。 特　許　出　願　人　シャープ株式会社代　埋　入　弁
理士　青白　葆　外２８第１　蓼 第２図 第３ＦＩＡ（ＣＩ）　　　　第３　Ｉ（ｂ）第３民Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する２枚の透明基板を有するカラー液晶表示
   装置の一方の透明基板上にカラーフィルタ層を形成する
   方法においで、上記一方の基板上に設けられた透明電極
   上に形成された金属薄膜を陽極酸化法により透明にし、
   そのあと、染料により上記陽極酸化された金属薄膜を染
   色し、そのあと、上記染色された金属薄膜に封孔処理を
   行なうことを特徴とするカラー液晶表示装置のカラーフ
   ィルタ層の形成方法。