JPH03296020A - カラーフィルターの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶パネル等のカラーデイスプレィ装置に用
いられるカラーフィルターの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

非水溶性の有機物あるいは無機物粒子を水系の溶液中で
電極上で形成する方法は皆無であった。

湿式法での有機膜の成膜方法としては、ＬＢ膜、電解重
合法が知られている。ＬＢ膜は、水の表面に親木基と疎
水基を含む分子を展開し、これを基板の上に採取する方
法であり、成膜分子が限定されるものであり、無機物粒
子等の成膜はできない。

電解重合法は、有機物を水系あるいは有機系の溶媒に溶
解し、電解することで電極上に高分子化した膜を析出さ
せる方法である。これも有機物としては、現在までのと
ころ不飽和結合を持つ分子に限定され、無機物の成膜は
できなかった。

最近になり、湿式法で有機物顔料の成膜を行なう方法と
して佐治等（Ｊ、Ａｍ、Ｃ９ｅｍＳｏｃ、、１０９．５
８８１　　（１９８７）。

Ｃｈｅｍ、Ｌｅｆｆ　　８９３　　（１９８８））がミ
セルの電解法を報告している。

我々はすでにこのミセル電解法を用い、他の非水溶性の
有機物粒子及び非水溶性の無機物粒子の成膜が可能であ
ることを見い出している。

これらのミセル電解法は、電解により荷電する特性を持
つ界面活性剤のミセル中に、非水溶性の有機物、無機物
を分散あるいは可溶化させた後、ミセルを電解により破
壊し、有機物、無機物を電極上に析出させるものである
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の技術かられかるように、ミセル電解法による有機
顔料による成膜は原理上、ミセルコロイド溶液中に浸漬
されている透明電極で通電された部分には全て有機顔料
膜が成膜される。

第２図はミセル電解法により作成されるカラーフィルタ
ーのパターン形状であり、その１部の電極上に有機顔料
膜を形成したものである。図かられかるように、２２の
液晶パネルを組んだ時の端子部、２３のシール部に有機
顔料膜が形成されていた。端子部に有機顔料膜が形成さ
れると、外部回路と接続時の密着性、耐久性が落ちると
いう課題があり、又シール部に有機顔料膜があるとシー
ルの密着強度が落ち、液晶パネルの耐久性が悪化すると
いう課題があった。

これを回避するために、ミセル電解法によるカラーフィ
ルターを作製後、端子部、シール部から有機顔料膜をふ
き取るという作業を行っていた。

この作業は工数もかかり、完全にふき取ることは困難で
あったため、カラーフィルターのコストアップとともに
、液晶パネルの信頼性ダウンという課題を有していた。

［課題を解決するための手段］ 電解により荷電する特性を持つ界面活性剤のミセル溶液
中に、有機顔料を分散した後、該ミセル溶液中で電解を
行ない、透明電極上に有機顔料を析出させ、色素薄膜を
形成するカラーフィルタの製造方法において、色素成膜
が不要な部分に電解前にレジストをコートすることによ
り、前記課題を解決することを特徴としている。

次に工程を追って詳細に説明する。

本発明の電解ミセル法によるカラーフィルターは、 １　石英、ガラス、プラスチック等の透明基板上に、所
定のパターンを持つ透明電極を形成する。

透明電極としては、Ｓｎｏｗ　、　　Ｉ　Ｔｏ　（Ｉｎ
ｄｉｕｍＴｉｎ　０ｘｉｄｅ　）等があり、蒸着、ＣＶ
Ｄ、スパッタ法等により成膜後、フォトリソ・エツチン
グ法によりバターニングする。

２゜上記基板上にレジストを色素成膜が不要な部分にパ
ターン形成する。

レジストのパターン形成の方法としては、紫外線硬化型
あるいは分解型のいわゆるフォトレジストのネガタイプ
、ポジタイプを用いて、フォトリソプロセスによって形
成する方法がある。また、フレキソ印刷、スクリーン印
刷、オフセット印刷等の直接パターン形成の可能な手法
を用いて形成しても良い。

レジスト材料としては、前述のフォトレジストを用いて
も良いし、あるいは熱、電子線硬化型のレジストを用い
ても良い。

この後、ミセル電解液中に浸漬し、引き上げた時、レジ
ストと透明基板面にミセル電解液が残りやすく、レジス
トパターンに沿って顔料膜の線にラインが生じやすい、
この対策としてミセル電解後の十分な水洗が必要である
が、他の方法としてレジスト材料の中に揆水性の物質を
練り込む方法がある。

揆水性の物質としては、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂
、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等がある
。

これらの物質の添加割合は、レジスト材料と揆水性の質
物の組み合わせによって異なるが、０．００５ｗｔ％以
上であれば良い。上限はこれらの揆水性物質がレジスト
材料に混合し、かつレジスト材料の特性を劣化させない
範囲であれば良い。

３　次にこの基板をミセル電解液に浸漬する。

本発明の界面活性剤は、限界ミセル温度が低く容易にミ
セル化するもので、電解により荷電し、これにより電極
及びミセルを形成する界面活性剤どうして反発がおこり
、ミセルが崩壊し、中にとり込まれている粒子が電極上
に析出するものであれば良い。例えば、一般式［Ｍ　（
Ｃ−Ｈｓ　）　−１Ｍ：Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｄをもつ界面活性剤があり、市販
のものとしては、フェロセンを導入したフェロセニルＰ
ＥＧ等がある。

この界面活性剤を限界ミセル濃度以上に水に溶解し、こ
の中に無機材料あるいは有機材料あるいはこれらの混合
材料を分散する。これらの材料は非水溶性であれば何で
も良い０本発明はカラーフィルターに関するものであり
、この材料は、有機顔料となる。

この後、支持電解質を加える。支持電解質としては、Ｎ
ａＣｌ２、Ｎａｇ　ＳＯ４、ＬｉＢｒ、ＬｉＳＯ４等が
ある。

ミセル溶液の調整後、超音波あるいは撹拌によって懸濁
、分散させる。

次にこの液中に電極を浸漬し、電解を行う、電解電位は
界面活性剤の種類によって異なるが、フェロセニルＰＥ
Ｇを用いた場合は、飽和カロメル電極に対して、＋０．
２Ｖ以上で行うのが良い。

十〇、２Ｖは、フェロセニルＰＥＧの酸化電位であり、
界面活性剤がプラスにチャージし、ミセルが崩壊し電極
上にミセル溶液に分散した材料が成膜される。

次に実施例を用いて詳細に説明する。

（実施例１） 対角２．６インチのガラス基板上に透明電極としてＩ　
Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）膜をスパ
ッタリングにより形成し、更にライン巾１１００ｕ、ラ
インピッチ１３０μｍで本数３００本のストライプ状の
電極を第１図のように形成した。

次にスクリーン印刷によりアルカリ溶解タイプの熱硬化
性レジスト、太陽インキ株式会社製のしＤＥ−２０３を
第１図１１のようにパターン印刷を行ない、色素膜形成
の不要な部分をカバーした。

次に第１表に示す組成の赤、緑、青の色素（有機顔料）
のミセルコロイド水溶液をそれぞれ作成し１色ごとに電
解成膜した。電解成膜後十分水洗を行ない、レジストと
ガラス間にミセルコロイド水溶液が残らないことを確認
し、次の工程に進んだ。

第１表 ＊１　フェロセニルＰＥＧ　（同口化学製）（電解で酸
化、還元できる） ＊２　臭化リチウム ＊３　アントラキノン系顔料 ＊４　臭素化塩素化銅フタロシアニン ＊５　α型銅フタロシアニン 電解電位は０．４Ｖ　（ＶＳ、Ｓ、Ｃ，Ｅ）とし、電解
時間は色素膜厚がそれぞれ１．０μｍとなるように調整
した。また、色素薄膜は青、緑、青の繰り返しのストラ
イブパターンになるように、電解時に電極を選択的に通
電した。成膜後は１５０℃で３０分焼成した。

以上の操作により、赤、緑、青の３色の繰り返しのスト
ライブパターンからなる色素薄膜を形成した。

続いて、この色素薄膜を形成した基板を下記に記述する
電着可能なポリマー前駆体溶液中に浸漬し、色素薄膜が
形成されている透明電極を電着用電極として再度利用し
ポリマー前駆体の電着な行なった。

ポリマー前駆体溶液はアクリル酸とメラミンを７二３の
割合で含み、イソプロピルアルコール、プチルセロリル
ブを含む水溶液（株式会社シミズ製）であり、アクリル
酸＋メラミンが５ｗｔ％含まれるように濃度調整をした
ものを用いた。

電着は色素薄膜が形成されている透明電極側をアノード
とし、白金の対向電極間に＋３．５■を印加し５分行な
った。電着後は純水中で３０秒間水洗しスピンドライヤ
ーにより水の振り切り乾燥をした後１５０℃で３０分焼
成した。

以上の操作によりアクリル・メラミン重合体が色素膜中
に形成された。また、色素膜上にはＱ、０５％ｍのみ重
合体が形成されたにすぎなかった・ この後、レジストを剥離するために４０℃、１０％のＫ
ＯＨ液に１分間浸漬、十分水洗後、５％Ｈ２Ｓｏ、液に
１分間浸漬、水洗することで中和を行った。

カラーフィルター面を観察したところ、液晶パネル端子
部、シール部に色素膜は形成されておらず、かつレジス
ト膜とガラス基板の境界線に色素膜が残ることはなかっ
た。

最終的にＴＮ型液晶を用いてカラー液晶パネルを作成し
、液晶の駆動特性、耐久信頼性を確認した。駆動特性に
ついては従来と変わらず、耐久信頼性はカラーフィルタ
ーのないＴＮ液晶パネルと同等であった。

（実施例２） 実施例１と同様のＩＴ○のストライブパターンを形成し
たガラス基板の色素膜の不要な部分にレジストをオフセ
ット印刷により印刷した。

レジストは、実施例１で用いたＵＤＥ−２０３にフロロ
コーティング剤ＦＸ−３３２５を重量比でＯ１％添加し
たものを用いた。

以下実施例１と同様のプロセスでミセル電解法を用いた
カラーフィルターを作製した。

カラーフィルター面を観察したところ、液晶パネル端子
部、シール部に色素膜は形成されておらず、かつレジス
ト膜とガラス基板の境界線に色素膜が残ることはなかっ
た。

又、ＴＮ型液晶を用いてカラー液晶パネルを作成したと
ころ、液晶の駆動特性、耐久信頼性とも実施例１と同様
のレベルとなった。

（実施例３ン レジスト材料をＵ■硬化型レジストインキ８１１０８（
２）（奥野製藁株式会社製）を用い、この中にフッ素系
界面活性剤フロラードＦＣ−７２５を重量比で０．０５
％加えた。

上記レジスト材料を用い実施例１と同様のプロセスでカ
ラーフィルターを作製した。この時、プロセス中で充分
な水洗を行なわなかったにもかかわらず、実施例１と同
様にレジスト膜とガラス基板の境界線に色素膜が残るこ
とはなかった。

又、同様にＴＮ型液晶を用いてカラー液晶パネルを作成
したところ、液晶の駆動特性、耐久信頼性とも実施例１
と同様のレベルとなった。

［発明の効果］ 以上実施例かられかるように本発明を用いれば液晶パネ
ルの端子部、シール部に有機顔料膜が形成されることが
なく、有機顔料の不要部から有機顔料をふき取る工数が
削減できた。又、ふき取りが完全でないための液晶パネ
ル信頼性ダウンという課題もあわせて解決できた。

１ １ ２ ３ ４ −の図 レジストコート部 ミセル電解法用電源コンタクト部 液晶パネル端子部 液晶パネルシール部 カラーフィルター用表示部 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電解により荷電する特性を持つ界面活性剤のミセル
   溶液中に、有機顔料を分散した後、該ミセル溶液中で電
   解を行ない透明電極上に有機顔料を析出させ、色素薄膜
   を形成するカラーフィルターの製造方法において、色素
   成膜が不要な部分に電解前にレジストをコートすること
   を特徴とするカラーフィルターの製造方法。 ２、レジストの中に揆水性の物質を添加することを特徴
   とする請求項１記載のカラーフィルターの製造方法。