JP2000314806A

JP2000314806A - 導電性カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JP2000314806A
Application number: JP11121949A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimizu; 敬司清水; Shigemi Otsu; 茂実大津; Hidekazu Akutsu; 英一圷; Takao Tomono; 孝夫友野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター上の透明導電膜を不要にす
る。【解決手段】ガラス基板１上にストライプ状の透明導
電膜２を形成して液晶表示用基板を製造する工程と、該
液晶表示用基板を、着色材を含む水系の電着液に接触さ
せて通電し、電気化学的に水素イオン濃度を変化させて
該液晶表示用基板の透明導電膜上に着色材を析出させ
て、導電性の電着膜を形成する工程とを含む単純マトリ
ックス型導電性カラーフィルターの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤカメラや液
晶表示素子などの各種表示素子やカラーセンサーに使用
されるカラーフィルターの製造方法に関する。具体的に
は、カラーフィルター層やブラックマトリックスを簡便
にしかも高解像度で形成する新しいカラーフィルターの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の液晶は薄型トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）によるアクティブマトリックス駆動タイプのもの
と、液晶の上下を互いに直交するストライプ状の電極で
挟んだ構造の単純マトリックス駆動タイプのものに大別
される。単純マトリックスタイプ（通常ＳＴＮタイプと
呼ばれる）のものは構造が単純なため低コストで製造で
きる特徴があり、現在でも低価格の液晶モニターとして
生産されている。この単純マトリックスタイプの液晶モ
ニターに対応できるカラーフィルターの製造方法として
は、（１）染色法、（２）顔料分散法、（３）印刷法、
（４）インクジェット法、（５）電着法、（６）ミセル
電解法などが知られている。

【０００３】第一の染色法は、ガラス基板上に水溶性高
分子の層を形成し、これをフォトリソグラフィの工程を
経て所望の形状にパターンニングした後、染色液に浸す
ことで着色されたパターンを得る。この操作を3回繰り
返しＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカ
ラーフィルター層を得る。この方法により得られたカラ
ーフィルターは、透過率も高く色相も豊富であり、完成
度も高いため、現在カラー固体撮像素子（ＣＣＤ）に多
用されている。しかし、染料を使用するため耐光性に劣
り、製造工程の数も多いことから、液晶表示素子（ＬＣ
Ｄ）用としては、顔料分散法に取って代わられている。

【０００４】第二の顔料分散法は、近年最も主流のカラ
ーフィルターの製造方法である。まず、ガラス基板上に
顔料を分散した樹脂層を形成し、これをフォトリソグラ
フィー工程を経てパターニングする。これを3回繰り返
しＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター層を得る。この製造法
は、技術の完成度は高いが工程数が多くコストが高いの
が欠点である。

【０００５】第三の印刷法は熱硬化型の樹脂に顔料を分
散させ、印刷を3回繰り返すことでＲ、Ｇ、Ｂを塗り分
け、その後、熱を加えて樹脂を硬化させることでカラー
フィルター層を得る。この方法は、Ｒ、Ｇ、Ｂ層に限れ
ばフォトリソグラフィーを必要としないが、得られるカ
ラーフィルターの解像度や膜厚の均一性の点で劣る。

【０００６】第四のインクジェット法は水溶性高分子の
インク受容層を形成し、この上に所定のパターンに親水
化・疎水化処理を施した後、親水化された部分にインク
ジェット法でインクを吹きつけＲ、Ｇ、Ｂを塗り分けカ
ラーフィルター層を得る。この方法も、Ｒ、Ｇ、Ｂ層に
限ればフォトリソグラフィーを必要としないが、得られ
るカラーフィフターの解像度の点で劣る。また、隣接す
るフィルター層に混色する確率が高く位置精度の点でも
劣る。

【０００７】第五の電着法は、水溶性高分子に顔料を分
散させた電解溶液中で、予めパターニングした透明電極
上に７０Ｖ程度の高電圧を印加し、電着膜を形成するこ
とで電着塗装を行い、これを3回繰り返しＲ、Ｇ、Ｂの
カラーフィルター層を得る。この方法は、高電圧を印加
する必要があるため、隣り合う透明電極の間でバイポー
ラ現象がおこり、混色が発生しやすい欠点がある。

【０００８】第六のミセル電解法は電着法の一種である
が、フェロセンの酸化還元を利用するため電着に必要な
電圧が低く、バイポーラ現象は発生しない。しかし、ミ
セル電解法で形成される薄膜にはフェロセンや界面活性
剤等の不純物が混入してしまうため、色純度や透過率が
低下する。また、電着に必要な時間が長く分単位が必要
であり、更にフェロセンは非常に高価である。

【０００９】ところで、一般に、液晶モニターに用いら
れるカラーフィルターは、駆動用の透明電極をカラーフ
ィルター上に別途形成する必要があった。これは、パタ
ーニングされた透明電極を用意する電着法でも、形成さ
れる電着膜が絶縁性のため同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カラ
ーフィルター上に別途形成する透明導電膜を不要にした
低コストな単純マトリックス型カラーフィルターの製造
方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明者らは電着技術そのものを原理的な処から
改めて見直した。そして、我々が先に光電着技術として
提案したフィルターの製造方法に用いた、水溶性であっ
て、酸化状態、中性状態及び還元状態で水への溶解度が
大きく変化する化合物に着目し、これらの電着材料が本
発明の如き単純マトリックス型基板上にカラーフィルタ
ーを形成する際にも、前述の如き問題を生じることな
く、好適に使用し得ることを見出し、本発明を完成し
た。

【００１２】ここで利用している水溶液のｐＨの変化
は、一般に水の電気分解を介して発生する。このため電
着に必要な電圧の開始点は水の酸化還元電位であり、従
来電着に必要であった電圧より非常に低い電圧で電着膜
が製膜されるのである。

【００１３】本発明者らがここで提案する導電性の電着
膜及びその関連技術は、上記知見に基づくものであり、
その画像形成方法の概要は単純マトリックス型透明半導
体画素電極上に、導電性のカラーフィルター層を形成す
ることが特徴である。

【００１４】即ち、本発明は透明基板上にストライプ状
の透明導電膜を形成して液晶表示用基板を製造する工程
と、該液晶表示用基板を、着色材を含む水系の電着液に
接触させて通電し、電気化学的に水素イオン濃度を変化
させて該液晶表示用基板の透明導電膜上に着色材を析出
させて、導電性の電着膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする単純マトリックス型導電性カラーフィルター
の製造方法を提供する。

【００１５】本発明では、水素イオン濃度の変化により
溶解度が変化する導電性の着色材、又は水素イオン濃度
の変化により溶解度が変化する導電性の材料及び着色
材、又は水素イオン濃度の変化により溶解度が変化する
材料、着色材及び導電性材料により、低電圧で安価に導
電性膜を形成することができる。また、電着電圧が低電
圧であるため、導電性膜の膜厚制御が容易になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１７】本発明の単純マトリックス型カラーフィル
ターの製造方法には、低い電圧で電着可能な電着材料を
用いることが重要である。

【００１８】このような材料としては、水素イオン濃度
の変化により、溶解、析出が可逆的に生じる材料が好ま
しく挙げられる。即ち、アルカリ性あるいは酸性で溶解
度が低下し析出する分子が好ましい。析出する分子は色
素の如き着色剤自身であってもよく、あるいは透明な高
分子材料でアルカリ性あるいは酸性で析出する性質を持
つものであってもよいが、析出する高分子材料が透明或
いは単色の場合は、着色剤をこの高分子に分散させて使
用する。着色剤を高分子とともに分散させて使用する場
合には、染料だけではなく、顔料も使用できる。カラー
フィルターとして利用する場合には、耐光性が高いこと
から、水性高分子に顔料を分散させたものを利用するほ
うが望ましい。

【００１９】このような電着材料としての高分子の一例
として、カルボキシル基を有する水溶性アクリル樹脂を
例にとって説明する。この材料は、弱アルカリ性水（ｐ
Ｈ＝８〜９）に容易に溶解し、アニオンとして水溶液中
に存在するがｐＨが７以下になると不溶化して析出する
性質を持つ。この水溶液中に白金電極を浸し通電する
と、陽極付近では水溶液中のＯＨ^-イオンが消費されて
Ｏ₂になり、水素イオンが増えてｐＨが低下する。これ
は、陽極付近でホール（ｐ）とＯＨ^-イオンとが結び付
く次のような反応が起こるためである。２ＯＨ^-＋２ｐ⁺―――＞１／２（Ｏ₂）＋Ｈ₂Ｏこの反応が起こるには、一定の電圧が必要であり、反応
の進行に伴って水溶液中の水素イオン濃度が増えてpHが
低下するのである。従って、ある一定以上の電圧を印加
すると、電極の陽極側では水溶性アクリル樹脂の溶解度
が低下して不溶化し、電極上に薄膜が形成されるのであ
る。

【００２０】本発明における電着膜形成工程は、このよ
うな水の酸化還元電位を利用するものである。したがっ
て、非常に低い電圧で電着膜の形成が可能になる。公知
の電着を用いた基板形成技術、例えば、特開平5-119209
号公報（「カラーフィルター製造方法及びカラーフィル
ター製造用の電着基板」、大日本印刷)や、特開平5-15790
5号公報（「カラーフィルター製造方法」)に記載されてい
る電着材料では、本質的に高分子の酸化還元反応を利用
しているために、電着電圧を低くできず、電着電圧は２
０Ｖから１００Ｖと高くなっている。

【００２１】水素イオン濃度の変化によって溶解度が変
化する高分子としては、イオン解離する親水基を有する
モノマーと水に対する不溶化を促進させる疎水基を有す
るモノマーとの共重合体であって、疎水基数と親水基数
の総数に対する疎水基数の割合が４０％以上８０％以下
である高分子が用いられ、ランダム重合の高分子材料が
好ましい。この電着材料の親水基と疎水基の総数に対す
る疎水基数の割合が４０％未満のものは、電着時に形成
された電着膜が再溶解し易い。また、この割合が８０％
を越える場合は、水系液体への溶解性が不十分となり、
電着液が濁ったり、電着材料の沈殿物が生じたり、電着
液の粘度が上昇するため好ましくない。

【００２２】この割合が５５％から７０％の範囲である
と、特に電着析出効率が高く、低い電着電位で膜形成で
きる電着特性を示し、電着液の液性も安定しているた
め、より好ましい。

【００２３】高分子内の疎水基は、色材として用いる有
機顔料に対し親和性が強く吸着能力があり良好な顔料分
散機能を付与させることから、高透過率のカラーフィル
ターの作製を容易にする。

【００２４】また、良好な電着特性を得るには、この高
分子の酸価が６０から３００であることが好ましい。高
分子の酸価が６０未満では、水系液体への溶解性が不十
分となり、電着液の固形分濃度を適正値まで上げること
が出来なくなったり、液体が濁ったり沈殿物が生じた
り、液粘度が上昇する。また、高分子の酸価が３００を
越えると、形成された膜が再溶解しやすい。高分子の酸
価は９０〜１９５がより好ましい。

【００２５】さらに、この電着材料が溶解した状態の電
着液は、ｐＨ値の変化に対して沈殿を生じる状態変化が
急峻に生じることと、再溶解しにくいというヒステリシ
ス特性が必要である。この特性により、通電による急峻
なｐＨ変化に対しても瞬時に薄膜が形成され、電着液へ
の再溶解が困難となり薄膜が形成されるのである。

【００２６】本発明の製造方法において、高分子に使わ
れる親水基を含むモノマー材料としては、メタクリル
酸、アクリル酸、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アク
リルアミド、無水マレイン酸、無水トリメリト酸、無水
フタル酸、ヘミメリット酸、コハク酸、アジピン酸、プ
ロピオル酸、プロピオン酸、フマル酸、イタコン酸、な
どおよびこれらの誘導体が用いられる。特に、メタクリ
ル酸、アクリル酸はｐＨ変化による電着効率が高く、有
用な親水性モノマー材料である。

【００２７】また、高分子に使われる疎水基を含むモノ
マー材料としては、アルキル基、スチレン基、α−メチ
ルスチレン基、α−エチルスチレン基、メタクリル酸メ
チル基、メタクリル酸ブチル基、アクリロニトリル基、
酢酸ビニル基、アクリル酸エチル基、アクリル酸ブチル
基、メタクリル酸ラウリル基、などおよびこれらの誘導
体が用いられる。特に、スチレン基、α−メチルスチレ
ン基は疎水性が強いために、再溶解に対するヒステリシ
ス得やすく有用な疎水性モノマー材料となっている。

【００２８】これらのモノマーは単独で用いても２種以
上を組み合わせて用いてもよい。

【００２９】高分子の数平均分子量は６，０００から２
５，０００であることが好ましい。より好ましくは、
９，０００から２０，０００である。数平均分子量が
６，０００より低いと再溶解し易くなる。また、数平均
分子量が２５，０００より高いと、水系液体への溶解性
が不十分となり、液体が濁ったり沈殿物が生じる。

【００３０】本発明において利用される着色剤として
は、顔料や染料が挙げられる。このとき、着色剤自体は
電着性の有無に関わらず利用できる。即ち、着色剤自体
に電着性がある例としては、例えば、フルオレセイン系
の色素であるローズベンガルやエオシンはｐＨ＝４以上
では還元状態をとり水に溶けるが、それ以下では酸化さ
れて中性状態となり沈殿する。同様にジアゾ系のPro Je
t Fast Yellow2はpH6以上では水に溶けるが、それ以下
では沈殿する。これらの分子を純水中に溶解し、溶液中
に電極を浸し電圧を印加すると、陽極側の電極上にこれ
らの分子からなる電着膜が生成される。これらの電着膜
は、逆電圧を印加するかｐＨ＝１０〜１２の水溶液に浸
すことで、水溶液中に再溶出させることができる。この
ように、ローズベンガルやエオシンやPro Jet Fast Yel
low2は単体で電着膜形成能力がある材料である。このよ
うな色素は単体として着色電着膜の形成に用いることが
できる。また、本発明者らが、光電着方法に適する材料
として先に、特願平９−２６８６４２号、特願平９−３
２９７９８号として提案した明細書に記載の着色剤など
も用いることができる。

【００３１】一方、公知の顔料や染料を着色剤として用
いる場合には、先に述べたような無色或いは淡色の高分
子電着材料と併用することにより、電着膜形成時に、製
膜能力がある材料に取り込まれて、着色電着膜が形成さ
れるのである。ここで、顔料を用いる場合には、フィル
ターの透明性及び分散性の観点から、粒径が、０．１μ
ｍ以下であるものが好ましい。

【００３２】電着材料と着色剤のくみ合わせは、電着膜
の形成効果を損なわない限りにおいて任意であり、２種
類以上のアニオン性分子の混合物や２種類以上のカチオ
ン性分子の混合物のような同極性分子の混合物や、アニ
オン性分子とカチオン性分子の混合物のような異極性分
子の混合物や、染料と顔料の混合物や高分子と顔料の混
合物などなまざまな混合物も使用できる。二種以上の着
色剤を用いれば、任意の混合色が得られることになる。

【００３３】電着材料として混合物を用いる場合には、
少なくとも1種類以上の分子は単体でｐＨの変化によっ
て溶解度が変化し薄膜が形成される電着性を持っている
必要がある。このように１種が電着性の物質であれば、
単体では薄膜形成能力が無い種々の材料を電着液中に分
散すれば、電着膜形成時には電着性がある材料に取り込
まれて、フィルター中に固定されることになる。

【００３４】電着液に混合する材料はイオン性があって
も無くても良い。また、イオンの極性も問わない。例え
ば、2種類のイオンを混合した場合について考えてみ
る。一般に、塩基性溶液と酸性溶液を混合すると中和し
て錯体など別の析出物を生じて沈殿する。このため、2
種類の色素を混合して混合色を出す場合には無極性の顔
料を使うか、同極性の材料を分散させるのが一般的であ
る。ところが、ある種の染料同士では、錯体が形成され
ずイオンが共存した状態を取る。この場合には、塩基性
溶液と酸性溶液を混合しても析出物を抑えることがで
き、イオンの極性によらず使用することができる。

【００３５】イオン性の着色材としては、トリフェニル
メタンフタリド系、フェノサジン系、フェノチアジン
系、フルオレセイン系、インドリルフタリド系、スピロ
ピラン系、アザフタリド系、ジフェニルメタン系、クロ
メノピラゾール系、ロイコオーラミン系、アゾメチン
系、ローダミンラクタル系、ナフトラクタム系、トリア
ゼン系、トリアゾールアゾ系、チアゾールアゾ系、アゾ
系、オキサジン系、チアジン系、ベンズチアゾールアゾ
系、キノンイミン系の染料、およびカルボキシル基、ア
ミノ基、またはイミノ基を有する親水性染料等が挙げら
れる。

【００３６】電着法により形成されるカラーフィルター
層に導電性を持たせる場合には、導電性の顔料を用いる
方法や、透明な導電性材料の微粒子を電着膜中に分散す
る方法や、電着膜形成後に電着膜を高分子固体電解質層
のような導電性の材料に含浸させる方法が挙げられる。

【００３７】導電性の顔料としては、具体的には、カー
ボン、フタロシアニン、ペリレン等が挙げられ、電着液
中の高分子の重量に対する導電性着色剤の重量比率（導
電性着色剤の重量／高分子の重量）は０．８〜１０であ
ることが好ましい。透明な導電性材料としては、具体的
にはＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ等が
挙げられる。良好な分散を維持するためには導電性材料
微粒子の粒径が０．１μｍ以下であることが必要であ
る。また、高分子固体電解質としては、リン酸ポリビニ
ルアルコールの金属塩とテトラエチレングリコールの混
合物を挙げることができる。

【００３８】また、電着膜中に塩、例えば、テトラアル
キルアンモニウム等を添加する方法や、形成した電着膜
が水分を含んだ状態で、表面に保護層を形成する方法な
ども挙げられる。

【００３９】次に電着液の導電率ついて述べる。導電率
は我々の実験によると電着スピードいいかえれば、電着
量に関連しており、導電率が高くなればなるほど一定時
間に付着する電着膜の膜厚が厚くなり約100mS/cm²で飽
和する。従って、電着性高分子や電着性の色素イオンだ
けでは導電率が足りない場合には電着に影響を与えない
イオン、例えばＮＨ₄ ⁺イオンやＣｌ^-イオンを加えてや
ることで電着スピードをコントロールすることができ
る。通常、電着液は、支持塩を加えて導電率を高める。
電気化学で、一般的に使われる支持塩はＮａＣｌ、やＫ
Ｃｌ等のアルカリ金属塩や、テトラエチルアンモニウム
パークロレート（Ｅｔ₄ＮＣｌＯ₄）等のテトラアルキル
アンモニウム塩が用いられる。本発明で使用する基板は
単純マトリックス型基板であるため、これらの塩を用い
ることができるが、薄膜トランジスタが積層された基板
で好適に用いられるＮＨ₄Ｃｌ等のハロゲン系のアンモ
ニウムイオンやＥｔ₄ＮＣｌＯ₄、ｎ−Ｂｕ₄ＮＣｌＯ₄、
Ｅｔ₄ＮＢＦ₄、Ｅｔ₄ＮＢｒ、ｎ−Ｂｕ₄ＮＢｒ等のテト
ラアルキルアンモニウム塩も用いることができる。電着
液中の塩は電着膜に取り込まれて電着膜を導電性にす
る。

【００４０】また、水溶液のｐＨも当然ながら電着膜の
形成に影響する。例えば、電着膜形成前には色素分子の
溶解度が飽和するような条件で電着膜形成を行えば膜形
成後には再溶解しにくい。ところが、未飽和状態の溶液
のｐＨで電着膜の形成を行うと、電着膜が形成されて
も、通電をやめた途端に膜が再溶解し始める。従って、
溶解度が飽和するような溶液のｐＨで電着膜の形成を行
うほうが望ましい。従って、所望のｐＨに酸やアルカリ
を用いて調整する必要がある。この場合も、上記の塩を
用いることができる。

【００４１】本発明では、透明基板に透明導電膜を積層
する。

【００４２】透明基板としては、ガラス、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリフェニレンフルフィド、ポリアリレー
ト、ポリイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。

【００４３】透明導電膜は、電流または電圧を供与され
る電極として機能する。用いる材料としては、ＩＴＯ
（インジュウム−スズ酸化物）、二酸化スズ等が挙げら
れる。中でもＩＴＯは、導電性、透明性が高いので好ま
しい。透明導電膜は、例えば、蒸着法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法等、従来公知の方法により透明基板上に形
成できる。

【００４４】次に、単純マトリックスタイプのパターニ
ングされた液晶駆動用透明電極上にカラーフィルターを
形成する方法について述べる。カラーフィルターの形成
には、パターニングされた液晶駆動用透明電極を利用し
て所定の画素のみに所定の色のカラーフィルター層を電
着法で形成する方法が従来から知られている。しかし、
通常の電着技術で作製した電着膜は絶縁性であり液晶駆
動用の透明電極上にカラーフィルターを作製した場合に
は、液晶の駆動電圧が上昇してしまい利用できない。こ
のため、導電性のカラーフィルター膜の作製が不可欠で
ある。ところが、我々の発明に利用している方法で製膜
したカラーフィルター膜は電着液中の水溶性高分子と顔
料等の材料の組成がほぼ同じになることがわかってお
り、透明導電性材料を分散させたり導電性の顔料を分散
させることで容易に導電性をコントロールできる。ま
た、ミセル電解法を用いた電着膜には界面活性剤等の不
純物が含まれることから色純度や透過率が低下したり膜
中に含まれる。ところが、本発明で利用するｐＨの溶解
度変化を利用した電着膜中にはアニオンは殆ど含まれな
い。されに、カチオンは高分子に置換される形で膜中に
存在するが、色純度や透過率を低下させる成分はない。
このようなことから、初めて単純マトリックスタイプの
パターニングされた液晶駆動用透明電極上にカラーフィ
ルターを一体形成して利用することが可能になったので
ある。

【００４５】この電着膜に、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色
の着色剤を用い、同様にして、他の色相についても、電
着液を代えて、電着膜形成のための駆動回路の位置を制
御して所定の位置にカラーフィルター層を順次形成すれ
ば、フルカラーのカラーフィルターを形成することがで
きる。

【００４６】次に、ブラックマトリックスの形成方法に
ついて述べる。本発明で用いるブラックマトリックスは
絶縁性を満たす必要があるが、その形成方法としては黒
色レジスト膜を通常のフォトリソグラフィ法で作成すれ
ばよい。この場合、単純マトリックスタイプのパターニ
ングされた液晶駆動用透明電極の形状に関わらず任意の
形状のブラックマトリックスを形成できる。また、紫外
線硬化樹脂を用いてカラーフィルター層の無い部分にの
みブラックマトリックスを形成する方法も利用できる。

【００４７】

【実施例】実施例1 図１に示すように厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板
１（コーニング製１７３７ガラス）に透明導電膜２（Ｉ
ＴＯ）をストライプ状に形成する。次に、赤色のカラー
フィルターの位置に該当する部分のＩＴＯ電極を作用電
極として、スチレン−アクリル酸共重合体(数平均分子
量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化15
0)とアゾ系赤色超微粒子顔料とＩＴＯ微粒子（粒径約５
0nm）を固形分比率で１対１対１に分散させた電着液３
（ｐＨ＝７．８、導電率＝５０mS/cm）に接触させて、
飽和カロメル電極６に対し作用電極を２．５Ｖにしてポ
テンショスタット４で１０秒間電圧を印加した。なお、
カウンター電極５には白金黒を利用した。その結果、Ｉ
ＴＯ電極上にレッドのカラーフィルター７が形成され
た。次に基板を純水で洗浄した後、電着液をスチレン−
アクリル酸共重合体(数平均分子量13,000、疎水基/(親水
基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とフタロシアニングリ
ーン系超微粒子顔料とＩＴＯ微粒子（粒径約５0nm）を
固形分比率で１対１対１に分散させた電着液に入れ替
え、同様に、緑色のカラーフィルターの位置に該当する
部分のＩＴＯ電極を作用電極として、２．５Ｖの電圧を
１０秒間印加したところ、ＩＴＯ電極上にグリーンのカ
ラーフィルターが形成された。次に基板を純水で洗浄し
た後、電着液をスチレン−アクリル酸共重合体(数平均
分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸
化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔料とＩＴＯ
微粒子（粒径約５0nm）を固形分比率で１対１対１に分
散させた電着液に入れ替え、同様に、青色のカラーフィ
ルターの位置に該当する部分のＩＴＯ電極を作用電極と
して、２．５Ｖの電圧を１０秒間印加したところ、ＩＴ
Ｏ電極上にブルーのカラーフィルターが形成されて単純
マトリックスタイプに対応したストライプ状のカラーフ
ィルターが形成された。さらに、ネガ型の黒色レジスト
８の一種であるカーボンブラックを含む紫外線硬化樹脂
を塗布し、基板の裏面から光を照射して光が漏れる領域
のみに絶縁性ブラックマトリクス９を形成した。

【００４８】本実施例で作成したカラーフィルター基板
をＳＴＮタイプの液晶モニターに用いたところ、従来の
カラーフィルター層の上にＩＴＯ電極を積層したタイプ
の基板を用いた場合に比べて、ほとんど駆動電圧を上げ
ることなく同様に使用できた。実施例２図２に示すように厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板
１（コーニング製１７３７ガラス）に透明導電膜２（Ｉ
ＴＯ）をストライプ状に形成する。その後、この基板に
ネガ型黒色レジストを塗布し、格子状のフォトマスク１
０を通して露光、現像を行い、格子状の形状を持つブラ
ックマトリックス９を形成した。次に、赤色のカラーフ
ィルターの位置に該当する部分のＩＴＯ電極を作用電極
として、スチレン−アクリル酸共重合体(数平均分子量1
3,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)と
アゾ系赤色超微粒子顔料とＩＴＯ微粒子（粒径約５0n
m）を固形分比率で１対１対１に分散させた電着液３
（ｐＨ＝７．８、導電率＝５０mS/cm）に接触させて、
飽和カロメル電極６に対し作用電極を２．５Ｖにしてポ
テンショスタット４で１０秒間電圧を印加した。なお、
カウンター電極５には白金黒を利用した。また導電率の
調整用にはテトラアルキルアンモニウム塩を利用した。
その結果、ブラックマトリックスが覆っていないＩＴＯ
電極上にレッドのカラーフィルター７が形成された。次
に基板を純水で洗浄した後、電着液をスチレン−アクリ
ル酸共重合体(数平均分子量13,000、疎水基/(親水基+疎
水基)のモル比65%、酸化150)とフタロシアニングリーン
系超微粒子顔料とＩＴＯ微粒子（粒径約５0nm）を固形
分比率で１対１対１に分散させた電着液に入れ替え、同
様に、緑色のカラーフィルターの位置に該当する部分の
ＩＴＯ電極を作用電極として、２．５Ｖの電圧を１０秒
間印加したところ、ブラックマトリックスが覆っていな
いＩＴＯ電極上にグリーンのカラーフィルターが形成さ
れた。次に基板を純水で洗浄した後、電着液をスチレン
−アクリル酸共重合体(数平均分子量13,000、疎水基/(親
水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とフタロシアニンブ
ルー系超微粒子顔料とＩＴＯ微粒子（粒径約５0nm）を
固形分比率で１対１対１に分散させた電着液に入れ替
え、同様に、青色のカラーフィルターの位置に該当する
部分のＩＴＯ電極を作用電極として、２．５Ｖの電圧を
１０秒間印加したところ、ブラックマトリックスが覆っ
ていないＩＴＯ電極上にブルーのカラーフィルターが形
成された。

【００４９】本実施例で作成したカラーフィルター基板
をＳＴＮタイプの液晶モニターに用いたところ、従来の
カラーフィルター層の上にＩＴＯ電極を積層したタイプ
の基板を用いた場合に比べて、ほとんど駆動電圧を上げ
ることなく同様に使用できた。また本発明により作られ
たカラーフィルター基板は、通常のＴＦＴ方式の液晶モ
ニターの対向電極としても用いることもできる。実施例３図３に示すように厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板
１（コーニング製１７３７ガラス）に透明導電膜２（Ｉ
ＴＯ）をストライプ状に形成する。その後、この基板に
ネガ型黒色レジストを塗布し、格子状のフォトマスク１
０を通して露光、現像を行い、格子状の形状を持つブラ
ックマトリックス９を形成した。次に、赤色のカラーフ
ィルターの位置に該当する部分のＩＴＯ電極を作用電極
として、スチレン−アクリル酸共重合体(数平均分子量1
3,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸化150)と
アゾ系赤色超微粒子顔料とを固形分比率で１対２に分散
させた電着液３１（ｐＨ＝７．８、導電率＝５０mS/c
m）に接触させて、飽和カロメル電極６に対し作用電極
を２．５Ｖにしてポテンショスタット４で１０秒間電圧
を印加した。なお、カウンター電極５には白金黒を利用
した。また、導電率の調整用に塩化カリウムを微量混入
した。その結果、ブラックマトリックスが覆っていない
ＩＴＯ電極上にレッドのカラーフィルター７が形成され
た。次に基板を純水で洗浄した後、電着液をスチレン−
アクリル酸共重合体(数平均分子量13,000、疎水基/(親水
基+疎水基)のモル比65%、酸化150)とフタロシアニングリ
ーン系超微粒子顔料を固形分比率で１対２に分散させた
電着液に入れ替え、同様に、緑色のカラーフィルターの
位置に該当する部分のＩＴＯ電極を作用電極として、
２．５Ｖの電圧を１０秒間印加したところ、ブラックマ
トリックスが覆っていないＩＴＯ電極上にグリーンのカ
ラーフィルターが形成された。次に基板を純水で洗浄し
た後、電着液をスチレン−アクリル酸共重合体(数平均
分子量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸
化150)とフタロシアニンブルー系超微粒子顔料を固形分
比率で１対２に分散させた電着液に入れ替え、同様に、
青色のカラーフィルターの位置に該当する部分のＩＴＯ
電極を作用電極として、２．５Ｖの電圧を１０秒間印加
したところ、ブラックマトリックスが覆っていないＩＴ
Ｏ電極上にブルーのカラーフィルターが形成された。そ
して、この基板にポジ型レジストに高分子固体電解質１
１（リン酸化ポリビニルアルコールの金属塩とテトラエ
チレングリコールの混合系の透明溶液）を分散したもの
を塗布して、ブラックマトリックスを作成する際に用い
たのと同じフォトマスクを用いて露光現像を行い、カラ
ーフィルター部分のみに選択的に高分子固体電解質を形
成した。すると高分子固体電解質はカラーフィルター層
に含浸し、カラーフィルター層の導電性が向上した。

【００５０】本実施例で作成したカラーフィルター基板
をＳＴＮタイプの液晶モニターに用いたところ、従来の
カラーフィルター層の上にＩＴＯ電極を積層したタイプ
の基板を用いた場合に比べて、ほとんど駆動電圧を上げ
ることなく同様に使用できた。

【００５１】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法に
よれば、カラーフィルターの上にＩＴＯなどの透明導電
膜を重ねて作成する必要が無く、単純マトリックス方式
のカラーフィルターをより安価に製造できる。これによ
ってＴＦＴ方式に比べ低コストであることが特徴である
単純マトリックス方式の液晶モニターがさらに安価にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の製造工程を示す

【図２】本発明の実施例２の製造工程を示す

【図３】本発明の実施例３の製造工程を示す

【符号の説明】

１ガラス基板２透明導電膜３ＩＴＯ微粒子を分散した電着液４ポテンショスタット５カウンター電極６飽和カロメル電極（参照電極）７カラーフィルター層８ネガ型黒色レジスト９絶縁性ブラックマトリックス１０フォトマスク１１高分子固体電解質３１電着液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者圷英一神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者友野孝夫神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA62 BB02 BB14 BB43 2H091 FA02Y FB02 FB12 FC01 FC06 FC26 GA02 GA16 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にストライプ状の透明導電膜
を形成して液晶表示用基板を製造する工程と、該液晶表
示用基板を、着色材を含む水系の電着液に接触させて通
電し、電気化学的に水素イオン濃度を変化させて該液晶
表示用基板の透明導電膜上に着色材を析出させて、導電
性の電着膜を形成する工程とを含むことを特徴とする単
純マトリックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項２】前記液晶表示基板製造工程により前記液晶
表示用基板を製造した後、黒色レジストを塗布し、透明
導電膜が形成された側とは反対側から光を照射してエッ
チングすることで少なくとも透明導電膜以外の領域に絶
縁性のブラックマトリックスを形成する工程を施し、露
出された透明導電膜の所定の電極を駆動させて、前記電
着膜形成工程を行って単色のカラーフィルターを形成
し、その後、電着液に含まれる着色材の色相を変えて前
記電着膜形成工程を繰り返して多色カラーフィルターを
形成することを特徴とする請求項１に記載の単純マトリ
ックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項３】前記透明導電膜の所定の電極を駆動させ
て、前記電着膜形成工程を行って単色のカラーフィルタ
ーを形成し、その後、電着液に含まれる着色材の色相を
変えて前記電着膜形成工程を繰り返して多色カラーフィ
ルターを形成した後、ネガ型の黒色レジストを塗布し、
前記導電性電着膜が形成された側とは反対側から光を照
射してエッチングすることで絶縁性のブラックマトリッ
クスを形成することを特徴とする請求項１に記載の単純
マトリックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項４】前記電着液に含まれる電着材料が、カルボ
キシル基を有し、かつ水素イオン濃度の変化によって溶
解度が変化して析出する電着性の色素を含有することを
特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の単純
マトリックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項５】前記電着液に含まれる電着材料が、カルボ
キシル基を有し、かつ水素イオン濃度の変化によって溶
解度が変化して析出する透明な高分子と、着色剤とを含
有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項
に記載の単純マトリックス型導電性カラーフィルターの
製造方法。
【請求項６】前記高分子が疎水基を有するモノマーと
親水基を有するモノマーの共重合体であり、疎水基数と
親水基数の総数に対する疎水基数の割合が４０％以上８
０％以下である高分子であることを特徴とする請求項５
に記載の単純マトリックス型導電性カラーフィルターの
製造方法。
【請求項７】前記高分子の酸価が６０以上３００以下で
あることを特徴とする請求項５又は６に記載の単純マト
リックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項８】透明導電膜上に着色材を析出させた後、
電着膜に高分子固体電解質を含浸させて導電性にするこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の
単純マトリックス型導電性カラーフィルターの製造方
法。
【請求項９】電着液が有機又は無機の塩を含むことを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の単純マ
トリックス型導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項１０】前記電着液が透明な導電材料を含む請求
項１から７のいずれか１項に記載の単純マトリックス型
導電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項１１】前記着色材が導電性である請求項１から
７及び９のいずれか１項に記載の単純マトリックス型導
電性カラーフィルターの製造方法。
【請求項１２】前記電着液中の高分子の重量に対する導
電性着色剤の重量比率が０．８〜１０である請求項１１
に記載の単純マトリックス型導電性カラーフィルターの
製造方法。
【請求項１３】電着膜形成後に水分を含んだ状態で保護
層を形成したことを特徴とする請求項１から１２に記載
の単純マトリックス型導電性カラーフィルターの製造方
法。
【請求項１４】５Ｖ以下の電着電圧で電着することを特
徴とした請求項１から１３に記載の単純マトリックス型
導電性カラーフィルターの製造方法。