JP2011141416A - Method of manufacturing conductive color filter substrate, conductive color filter substrate, reflective display element, and electrochemical display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性カラーフィルタ基板の製造方法、導電性カラーフィルタ基板、反射型表示素子、及び電気化学表示素子に関する。 The present invention relates to a method for producing a conductive color filter substrate, a conductive color filter substrate, a reflective display element, and an electrochemical display element.
フラットパネルディスプレイや太陽電池といった、透明導電膜を有する透明導電性基板を要するデバイスにおいては、電気特性を向上させる為に、透明導電膜の電気抵抗を低減することが求められている。しかしながら、近年のＩＴＯに代表される透明導電膜においては、高い透過率を維持しながら電気抵抗を低減させることは材料固有の抵抗率の限界から難しく、大型化の一途をたどるディスプレイデバイスや太陽電池への対応が困難になりつつある。 In a device that requires a transparent conductive substrate having a transparent conductive film, such as a flat panel display and a solar cell, it is required to reduce the electrical resistance of the transparent conductive film in order to improve electrical characteristics. However, in transparent conductive films represented by recent ITO, it is difficult to reduce the electrical resistance while maintaining high transmittance because of the limit of resistivity inherent in the material, and display devices and solar cells that continue to increase in size It is becoming difficult to respond to
このような問題に対する対応する為、透明導電膜と低抵抗で補助電極として機能する細線状の金属電極膜とを積層した基板構成により、高透過率と低抵抗を実現する試みがなされている（特許文献１参照）。 In order to cope with such a problem, an attempt has been made to realize high transmittance and low resistance by a substrate configuration in which a transparent conductive film and a thin metal electrode film functioning as an auxiliary electrode with low resistance are stacked ( Patent Document 1).
ところで、特許文献１に記載されているような透明導電性基板の製造方法において、高透過率と低抵抗を確保する為には、金属電極膜の厚膜化が必要である。しかしながら、金属電極膜を厚膜化すると、その最表面の平坦性を確保することが困難であり、透明導電膜を損傷し、信頼性を損なうという問題があった。さらに、ディスプレイデバイスをカラー表示化する場合、透明導電性基板の上にカラーフィルタを形成するが、金属電極膜の表面の平坦性が確保されていないとカラーフィルタの膜厚が不均一になったり、パターンが欠ける等の問題があった。 By the way, in the manufacturing method of a transparent conductive substrate as described in Patent Document 1, it is necessary to increase the thickness of the metal electrode film in order to ensure high transmittance and low resistance. However, when the metal electrode film is thickened, it is difficult to ensure the flatness of the outermost surface, and there is a problem that the transparent conductive film is damaged and the reliability is impaired. Furthermore, when a display device is color-displayed, a color filter is formed on a transparent conductive substrate. However, if the flatness of the surface of the metal electrode film is not ensured, the film thickness of the color filter may become uneven. There were problems such as missing patterns.
また、このような透明導電性基板の製造方法においては、特許文献１に記載されているように、真空成膜法とフォトリソグラフィ法を用いる為、製造工程の複雑化と高価格化を招くといった問題があった。 Further, in such a method for manufacturing a transparent conductive substrate, as described in Patent Document 1, since a vacuum film forming method and a photolithography method are used, the manufacturing process is complicated and expensive. There was a problem.
一方、製造コスト低減の観点からは、めっき法を用いた金属電極膜の形成が有効である。 On the other hand, formation of a metal electrode film using a plating method is effective from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
金属電極膜の上に透明導電膜を形成する為には、金属電極膜の最表面の平坦性を確保することが求められ、パターン状の金属電極膜間に透明且つ絶縁性を有する材料を充填する必要がある。 In order to form a transparent conductive film on a metal electrode film, it is required to ensure the flatness of the outermost surface of the metal electrode film, and a transparent and insulating material is filled between the patterned metal electrode films. There is a need to.
そこで、めっき法を用いて金属電極膜を形成した後に金属電極膜間に透明絶縁材料を塗布充填し、その上に透明導電膜を形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。 Therefore, a method has been proposed in which a metal electrode film is formed using a plating method, a transparent insulating material is applied and filled between the metal electrode films, and a transparent conductive film is formed thereon (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献２に記載の方法は、金属電極膜を形成後に透明絶縁材料を塗布充填し、その上に透明導電膜を形成する為、金属電極膜と透明導電膜の間に透明絶縁材料が介在してしまう恐れがあり、これは低抵抗化の妨げになる。また、特許文献２は、透明絶縁材料の代わりに、導電性を有する樹脂組成物を金属電極膜間に充填するとともに金属電極膜を覆うように設けることも開示しているが、この場合には樹脂組成物の最表面の平坦性が確保できていないという問題がある。
However, in the method described in
そこで、透明導電膜上に透明樹脂によるパターンを形成し、透明導電膜上の透明樹脂が形成されていない透明導電膜の露出した部分に、電気めっき法により金属電極膜を形成する方法が提案されている（特許文献３参照）。 Therefore, a method has been proposed in which a transparent resin pattern is formed on the transparent conductive film, and a metal electrode film is formed by electroplating on the exposed portion of the transparent conductive film where the transparent resin is not formed on the transparent conductive film. (See Patent Document 3).
しかしながら、特許文献３に記載されているような構成の透明導電性基板を、表示素子や太陽電池等に用いるには、電気めっき工程の後に、透明樹脂及び金属電極膜の上に透明導電膜を形成する必要がある。また、電気めっきの電極として作用する透明導電膜の抵抗値によってはめっきされた金属に厚みムラが生じ、表示濃度のムラや透明導電膜との接触不良等が発生するといった問題がある。 However, in order to use a transparent conductive substrate having a configuration as described in Patent Document 3 for a display element, a solar cell, or the like, a transparent conductive film is formed on the transparent resin and the metal electrode film after the electroplating step. Need to form. Further, depending on the resistance value of the transparent conductive film acting as an electrode for electroplating, there is a problem that unevenness in thickness occurs in the plated metal, resulting in uneven display density, poor contact with the transparent conductive film, and the like.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、製造工程の複雑化と高価格化を招くことなく、高透過率と低抵抗を兼備し、信頼性の高い導電性カラーフィルタ基板の製造方法、導電性カラーフィルタ基板、反射型表示素子、及び電気化学表示素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a high transmittance and low resistance without increasing the complexity and cost of the manufacturing process, and a method for manufacturing a highly reliable conductive color filter substrate. Another object is to provide a conductive color filter substrate, a reflective display element, and an electrochemical display element.
上記目的は、下記の１から１３の何れか１項に記載の発明によって達成される。 The above object is achieved by the invention described in any one of 1 to 13 below.
１．透明絶縁体の表面に溝を形成する工程と、
前記溝を含む前記透明絶縁体の表面に金属電極膜を成膜する工程と、
前記溝の外部に成膜された金属電極膜を化学機械研磨により除去し、前記金属電極膜をパターン化する工程と、
パターン化された金属電極膜を除く前記透明絶縁体の表面にカラーフィルタを形成する工程と、
前記パターン化された金属電極膜および前記カラーフィルタを含む前記透明絶縁体の表面に透明導電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする導電性カラーフィルタ基板の製造方法。
1. Forming a groove on the surface of the transparent insulator;
Forming a metal electrode film on the surface of the transparent insulator including the groove;
Removing the metal electrode film formed outside the groove by chemical mechanical polishing, and patterning the metal electrode film;
Forming a color filter on the surface of the transparent insulator excluding the patterned metal electrode film;
Forming a transparent conductive film on the surface of the transparent insulator including the patterned metal electrode film and the color filter, and a method for producing a conductive color filter substrate.
２．前記パターン化された金属電極膜の表面の高さは、前記透明絶縁体の表面の高さと略同じ、または前記透明絶縁体の表面の高さよりも低いことを特徴とする前記１に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 2. 2. The conductive material according to 1, wherein the height of the surface of the patterned metal electrode film is substantially the same as the height of the surface of the transparent insulator or lower than the height of the surface of the transparent insulator. Method for producing a color filter substrate.
３．前記溝は、エッチング法を用いて形成することを特徴とする前記１または２に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 3. 3. The method for manufacturing a conductive color filter substrate according to 1 or 2, wherein the groove is formed by using an etching method.
４．前記溝は、ナノインプリント法を用いて形成することを特徴とする前記１または２に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 4). 3. The method for producing a conductive color filter substrate according to 1 or 2, wherein the groove is formed using a nanoimprint method.
５．前記パターン化された金属電極膜の形状は、格子状またはストライプ状であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 5. 5. The method of manufacturing a conductive color filter substrate according to any one of 1 to 4, wherein the patterned metal electrode film has a lattice shape or a stripe shape.
６．前記パターン化された金属電極膜により区画された一つの領域には複数の前記カラーフィルタが配置されていることを特徴とする前記５に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 6). 6. The method of manufacturing a conductive color filter substrate as described in 5 above, wherein a plurality of the color filters are arranged in one region partitioned by the patterned metal electrode film.
７．前記透明導電膜の前記パターン化された金属電極膜と接する側とは反対側の表面であって、該パターン化された金属電極膜に対向する位置に、保護膜を形成する工程を有することを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 7). Forming a protective film on the surface of the transparent conductive film opposite to the side in contact with the patterned metal electrode film, at a position facing the patterned metal electrode film. 7. The method for producing a conductive color filter substrate according to any one of 1 to 6, which is characterized in that
８．前記保護膜は、前記パターン化された金属電極膜を遮光マスクとする背面露光によるフォトリソグラフィ法を用いて形成することを特徴とする前記７に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 8). 8. The method for manufacturing a conductive color filter substrate according to 7, wherein the protective film is formed by a photolithography method by back exposure using the patterned metal electrode film as a light shielding mask.
９．前記保護膜は、インクジェット法を用いて形成することを特徴とする前記７に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 9. 8. The method for manufacturing a conductive color filter substrate as described in 7 above, wherein the protective film is formed using an inkjet method.
１０．前記１から９の何れか１項に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする導電性カラーフィルタ基板。 10. 10. A conductive color filter substrate manufactured using the method for manufacturing a conductive color filter substrate according to any one of 1 to 9 above.
１１．前記１０に記載の導電性カラーフィルタ基板を有することを特徴とする反射型表示素子。 11. 11. A reflective display element comprising the conductive color filter substrate as described in 10 above.
１２．複数の前記カラーフィルタを備えた前記１０に記載の導電性カラーフィルタ基板と、
複数の前記カラーフィルタのそれぞれに対応する複数の画素電極が基板の表面に形成された電極基板と、を有し、
前記導電性カラーフィルタ基板の前記透明導電膜と前記電極基板の前記画素電極は、電解質層を挟んで対向して配置されていることを特徴とする電気化学表示素子。
12 The conductive color filter substrate as described in 10 above, comprising a plurality of the color filters;
A plurality of pixel electrodes corresponding to each of the plurality of color filters, and an electrode substrate formed on a surface of the substrate,
The electrochemical display element, wherein the transparent conductive film of the conductive color filter substrate and the pixel electrode of the electrode substrate are arranged to face each other with an electrolyte layer interposed therebetween.
１３．前記画素電極の形状は、前記カラーフィルタの形状と略相似形であり、前記画素電極の開口面積は、前記カラーフィルタの面積よりも小さいことを特徴とする前記１２に記載の電気化学表示素子。 13. 13. The electrochemical display element according to 12, wherein the shape of the pixel electrode is substantially similar to the shape of the color filter, and the opening area of the pixel electrode is smaller than the area of the color filter.
本発明によれば、透明絶縁体の表面に設けられた溝に金属電極膜を形成する。これにより、導電性カラーフィルタ基板の高透過率と低抵抗を確保する為に、金属電極膜を厚膜化した場合でも、金属電極膜と透明絶縁体の表面との段差を無くすことができ、透明導電膜やカラーフィルタが該段差で損傷を受けることを防止することができる。また、カラーフィルタの膜厚を均一化することができる。 According to the present invention, the metal electrode film is formed in the groove provided on the surface of the transparent insulator. Thereby, in order to ensure the high transmittance and low resistance of the conductive color filter substrate, even when the metal electrode film is thickened, the step between the metal electrode film and the surface of the transparent insulator can be eliminated, It is possible to prevent the transparent conductive film and the color filter from being damaged by the steps. In addition, the film thickness of the color filter can be made uniform.
さらに、金属電極膜は、化学機械研磨を用いてパターン化する。これにより、フォトリソグラフィ法では微細なパターンニングが困難な膜厚であっても、容易にパターンニングすることができる。また、化学機械研磨を用いることにより、金属電極膜の表面を充分に平坦化することができる。これにより、透明導電膜やカラーフィルタが金属電極膜で損傷を受けることを確実に防止することができる。 Further, the metal electrode film is patterned using chemical mechanical polishing. Thereby, even if it is a film thickness for which fine patterning is difficult with the photolithographic method, it can pattern easily. Moreover, the surface of the metal electrode film can be sufficiently planarized by using chemical mechanical polishing. Thereby, it can prevent reliably that a transparent conductive film and a color filter receive damage with a metal electrode film.
これらの結果、高透過率と低抵抗を兼備し、信頼性の高い導電性カラーフィルタ基板を得ることができる。 As a result, a highly reliable conductive color filter substrate having both high transmittance and low resistance can be obtained.
また、このような導電性カラーフィルタ基板と、該導電性カラーフィルタ基板に対向し電解質層を挟んで、基板の表面に画素電極が形成された電極基板と、を備えた構成の電気化学表示素子とすることにより、表示エリア全面渡って表示濃度が均一で表示濃度ムラがなく、画像欠陥の少ない画像を表示することができる。 Also, an electrochemical display element comprising such a conductive color filter substrate, and an electrode substrate having a pixel electrode formed on the surface of the substrate facing the conductive color filter substrate and sandwiching an electrolyte layer By doing so, it is possible to display an image with uniform display density over the entire display area, no display density unevenness, and few image defects.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る導電性カラーフィルタ基板の製造方法、導電性カラーフィルタ基板、及び反射型表示素子（電気化学表示素子）を説明する。尚、本発明は、該実施の形態に限られない。また、以下の説明に用いる各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとする為、各部材毎に寸法の縮尺等を適宜異ならせている。また、以下の説明において、「透明」とは、可視光域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）での透過率が５０％以上であることを指す。
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る導電性カラーフィルタ基板の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、実施形態１による導電性カラーフィルタ基板２の概略構成を示す断面模式図、図１（ｂ）は、パターン化された金属電極膜２０３の形状、及びカラーフィルタ２０６の構成を示す平面模式図である。
Hereinafter, a method for producing a conductive color filter substrate, a conductive color filter substrate, and a reflective display element (electrochemical display element) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. Further, in each drawing used for the following description, in order to make each member a size that can be recognized on the drawing, the scale of the size is appropriately changed for each member. In the following description, “transparent” means that the transmittance in the visible light region (wavelength 400 nm to 700 nm) is 50% or more.
(Embodiment 1)
The configuration of the conductive color filter substrate according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the conductive
導電性カラーフィルタ基板２は、図１（ａ）に示すように、透明基板２０１、金属電極膜２０３、カラーフィルタ２０６、透明導電膜２０４、及び保護膜２０５等から構成される。
As shown in FIG. 1A, the conductive
透明基板２０１は、本発明における透明絶縁体に該当し、平板状の形状なし、その表面に金属電極膜２０３を形成する為の格子状の溝２０１ａが形成されている。透明基板２０１の材料としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英等の電子デバイスに使用されている硬質の材料を用いることができる。
The
溝２０１ａの形成方法としては、透明基板２０１の表面にレジストをパターンニングした後、エッチング法を用いて形成することができる。レジストのパターンニング方法としては、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法等のダイレクトパターンニング法や、フォトリソグラフィ法等を用いて形成することができる。尚、溝２０１ａのパターン形状は、格子状に限定されることなく、例えばストライプ状であってもよい。
As a method for forming the
金属電極膜２０３は、図１（ｂ）に示すように、透明基板２０１の溝２０１ａに形成され、透明導電膜２０４を低抵抗化するものである。
As shown in FIG. 1B, the
金属電極膜２０３の形成方法としては、溝２０１ａを含む透明基板２０１の表面に後述の金属電極膜２０３Ａを成膜した後、溝２０１ａの内部に形成された金属電極膜を残し、該溝２０１ａの外部に形成された金属電極膜を化学機械研磨により除去することで、パターン化することができる。化学機械研磨は、研磨布に金属電極膜２０３Ａの材料に応じたスラリーを介して金属電極膜２０３Ａを擦り付けることで不要な金属電極膜を除去するものである。また、この時、パターン化された金属電極膜２０３の表面の高さが、透明基板２０１の表面の高さと同じ、又は透明基板２０１の表面の高さよりも低くなるように金属電極膜２０３Ａを化学機械研磨することが好ましい。
As a method for forming the
金属電極膜２０３Ａの成膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、無電解めっき法、電解めっき法等を用いることができる。また、これらの方法を組み合わせて成膜してもよい。例えば、スパッタリング法を用いて下地層を成膜した後、電解めっき法を用いて下地層を厚膜化する方法等。金属電極膜２０３Ａの材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌや、これらの合金等を用いることができる。尚、金属電極膜２０３の形成方法の詳細は後述する。
As a method for forming the
カラーフィルタ２０６は、感光性カラー樹脂を透明基板２０１の表面に成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングする方法や、カラー樹脂をインクジェット法等のダイレクトパターンニング法を用いて形成することができる。感光性カラー樹脂の成膜方法としては、感光性カラー樹脂を塗布液にしてスピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、フレキソ印刷法等を用いる方法や、感光性カラー樹脂をフィルム化して透明基板２０１にラミネートする方法等を用いることができる。
The
ここで、カラーフィルタ２０６の構成を説明する。カラーフィルタ２０６は、図１（ｂ）に示すように、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）Ｂ（青色）、Ｗ（白色）の各色をそれぞれ透過するベイヤ配列された４色のカラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗから構成されている。そして、パターン化された金属電極膜２０３により区画された一つの領域には複数のカラーフィルタ（ここでは、９枚）が配置されている。
Here, the configuration of the
尚、カラーフィルタ２０６の構成は、４色に限定されることなく、例えば、図６（ａ）に示すように、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の各色をそれぞれ透過するベイヤ配列された３色のカラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂで構成されてもよい。この場合は、図１（ｂ）の構成に比べ、明るさは低下するが、色再現性を向上させることができる。
The configuration of the
また、金属電極膜２０３により区画された一つの領域に配置されるカラーフィルタの数は、９枚に限定されることなく、それ以上、それ以下であってもよい。例えば、図６（ｂ）に示すように、４枚であってもよい。
In addition, the number of color filters arranged in one region partitioned by the
また、カラーフィルタの配列は、ベイヤ配列に限定されることなく、例えば、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すように、ストライプ配列であってもよいし、図示しないハニカム配列であってもよい。 Further, the arrangement of the color filters is not limited to the Bayer arrangement, and for example, as shown in FIGS. 6C and 6D, a stripe arrangement or a honeycomb arrangement (not shown) may be used. May be.
図１に戻って、透明導電膜２０４は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アモルファス酸化物半導体（ＩＧＺＯ）等の無機酸化物をスパッタリング法を用いて、あるいは、ポリスチレンスルホン酸ドープポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）に代表される導電性高分子を各種ウェットコーティング法を用いて成膜することができる。
Returning to FIG. 1, the transparent
保護膜２０５は、透明導電膜２０４のパターン化された金属電極膜２０３と接する側とは反対側の表面であって、該パターン化された金属電極膜２０３に対向する位置に形成され、金属電極膜２０３を保護するものである。保護膜２０５は、感光性樹脂を透明導電膜２０４の表面に成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングする方法や、樹脂材料をスクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法等のダイレクトパターンニング法を用いて形成することができる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る導電性カラーフィルタ基板の構成を図２を用いて説明する。図２（ａ）は、実施形態２による導電性カラーフィルタ基板２の概略構成を示す断面模式図、図２（ｂ）は、パターン化された金属電極膜２０３の形状、及びカラーフィルタ２０６の構成を示す平面模式図である。
The
(Embodiment 2)
The configuration of the conductive color filter substrate according to
実施形態２による導電性カラーフィルタ基板２の基本構成は、実施形態１の場合と概ね同様であるので、その説明は省略し、主に金属電極膜２０３を形成する為に新たに設けた透明絶縁膜２０２について説明する。
Since the basic configuration of the conductive
導電性カラーフィルタ基板２は、図２（ａ）に示すように、透明基板２０１、透明絶縁膜２０２、金属電極膜２０３、カラーフィルタ２０６、透明導電膜２０４、及び保護膜２０５等から構成される。
As shown in FIG. 2A, the conductive
本実施形態においては、透明基板２０１の材料としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英等の電子デバイスに使用されている実施形態１の場合と同様の硬質の材料の他、フレキシブルなプラスチックで構成されたものも用いることができる。このプラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）等を用いることができ、またこれらのプラスチック材料で構成された基板の特性を高める為に、その表面に公知の表面コートや表面処理を行ったものを用いることが好ましい。
In the present embodiment, the
透明絶縁膜２０２は、本発明における透明絶縁体に該当し、その表面に金属電極膜２０３を形成する為の格子状の溝２０２ａが形成されている。透明絶縁膜２０４の材料としては、感光性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。
The transparent
溝２０２ａの形成方法としては、感光性樹脂を透明基板２０１の表面に成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングする方法や、ＵＶ硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂を透明基板２０１の表面にコーティングした後、型押し硬化させるナノインプリント法等を用いて形成することができる。尚、溝２０１ａのパターン形状は、実施形態１の場合と同様に、格子状に限定されることなく、例えばストライプ状であってもよい。
As a method for forming the
金属電極膜２０３、カラーフィルタ２０６、透明導電膜２０４、保護膜２０５の材料や形成方法は、実施形態１の場合と概ね同様である。
The materials and forming methods of the
次に、本発明の実施形態に係る反射型表示素子の一例である電気化学表示素子の構成を図３を用いて説明する。図３は、電気化学表示素子１の構成を示す断面模式図である。 Next, the structure of the electrochemical display element which is an example of the reflective display element which concerns on embodiment of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the electrochemical display element 1.
電気化学表示素子１は、図３に示すように、導電性カラーフィルタ基板２、電極基板３、散乱層５、電解質層６、及びシール部材７等から構成される。
As shown in FIG. 3, the electrochemical display element 1 includes a conductive
電極基板３は、基板３０１、及び基板３０１の表面に形成された画素電極３０３等から構成される。
The electrode substrate 3 includes a substrate 301, a
基板３０１は、ガラスやＰＥＴ等の透明基板用をいることができる他、基板３０１は、必ずしも透明である必要はなく、ステンレスフォイルやポリイミドといった基板も用いることができる。 The substrate 301 can be used for a transparent substrate such as glass or PET, and the substrate 301 is not necessarily transparent, and a substrate such as stainless foil or polyimide can also be used.
画素電極３０３は、導電性カラーフィルタ基板２の複数のカラーフィルタ２０６（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗ）のそれぞれに対応して基板３０１の表面に複数形成されている。また、画素電極３０３の形状は、カラーフィルタ２０６（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗ）の形状と略相似形であり、画素電極３０３の開口面積は、カラーフィルタ２０６の面積よりも小さい。
A plurality of
画素電極３０３としては、ＥＣＤ素子の場合は、ＩＴＯ電極上にアンチモンをドープした酸化スズ層を有する電極を用いることができる。ＥＤ素子の場合は、銀電極や銀パラジウム電極等の金属電極を用いることができる。
As the
尚、ＥＣＤ素子とは、電極膜の表面の酸化還元反応による光吸収状態の可逆変化を利用したエレクトロクロミック表示素子を指し、ＥＤ素子とは、銀または銀を化学構造中に有する化合物を含む電解質から、電極膜の表面への銀の析出と電解液への溶解とを利用するエレクトロデポジション表示素子を指し、電気化学表示素子である。ＥＣＤ素子、及びＥＤ素子ともに表示原理としては、電極膜の表面での酸化還元反応を利用し、反応物質単独での光吸収の変化を利用したものであり、ＬＣＤのように偏光板やバックライトといった部材が不要であり、低コスト化、及び省プロセス化等に対して非常に有利な表示素子である。 The ECD element refers to an electrochromic display element that utilizes a reversible change in the light absorption state due to the oxidation-reduction reaction on the surface of the electrode film, and the ED element refers to an electrolyte containing silver or a compound having silver in the chemical structure. To an electrodeposition display element that utilizes the deposition of silver on the surface of the electrode film and the dissolution in the electrolyte, and is an electrochemical display element. The display principle of both ECD elements and ED elements is based on the use of oxidation-reduction reactions on the surface of the electrode film and changes in light absorption by the reactants alone. Such a member is unnecessary, and is a display element that is very advantageous for cost reduction and process saving.
電気化学表示素子１は、観察側に導電性カラーフィルタ基板２が、非観察側に電極基板３が配され、導電性カラーフィルタ基板２の透明導電膜２０４と電極基板３の画素電極３０３とが対向するように配置されている。
In the electrochemical display element 1, the conductive
ＥＣＤ素子の場合、透明導電膜２０４と画素電極３０３との間には、エレクトロクロミック色素を有する電解質層６が設けられており、対向電極（透明導電膜２０４、画素電極３０３）間に正負両極性の電圧を印加することにより、観察側の電極（透明導電膜２０４）の表面でエレクトロクロミック色素の酸化還元反応が行われ、エレクトロクロミックの着色状態を可逆的に切り替えることができる。尚、電解質層６の透明な状態における白色度を高める為、電解質層６にＴｉＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物微粒子を分散、あるいは、該金属酸化物微粒子を水溶性高分子等のバインダーを用いて多孔質化した散乱層５が設けられている。
In the case of an ECD element, an electrolyte layer 6 having an electrochromic dye is provided between the transparent
ＥＤ素子の場合、透明導電膜２０４と画素電極３０３との間には、銀または銀を化学構造中に含む化合物を有する電解質層６が設けられており、対向電極（透明導電膜２０４、画素電極３０３）間に正負両極性の電圧を印加することにより、両電極の表面で銀の酸化還元反応が行われ、透明導電膜２０４の表面では還元状態の黒い銀の状態と、酸化状態の透明な銀の状態を可逆的に切り替えることができる。尚、この場合においても、ＥＣＤ素子の場合と同様に、電解質層６の透明な状態における白色度を高める為、電解質層６にＴｉＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物微粒子を分散、あるいは、該金属酸化物微粒子を水溶性高分子等のバインダーを用いて多孔質化した散乱層５が設けられている。
In the case of an ED element, an electrolyte layer 6 having silver or a compound containing silver in the chemical structure is provided between the transparent
ここで、ＥＣＤ材料、ＥＤ材料、電解質等の詳細を説明する。 Here, details of the ECD material, the ED material, the electrolyte, and the like will be described.
〔ＥＣＤ材料〕
電気化学表示素子１がＥＣＤ素子である場合に用いられるエレクトロクロミック色素は、電子の供受により光吸収状態を変化させる化合物であり、有機化合物や金属錯体を用いることができる。有機化合物としては、ピリジン化合物や導電性高分子、スチリル化合物を用いることができ、特開２００２−３２８４０１号公報に記載の各種ビオロゲン化合物、特表２００４−５３７７４３号に記載の色素、その他公知の色素を用いることができる。また、ロイコ型色素を用いる場合には、必要に応じて顕色剤あるいは消色剤を併用してもよい。
[ECD material]
The electrochromic dye used when the electrochemical display element 1 is an ECD element is a compound that changes a light absorption state by accepting electrons, and an organic compound or a metal complex can be used. As the organic compound, a pyridine compound, a conductive polymer, and a styryl compound can be used. Can be used. Moreover, when using a leuco type | mold pigment | dye, you may use together a color developer or a decoloring agent as needed.
これらの材料は、電極の表面に直接塗布してもよいし、電子の供受をより効率的に行う為に、ＴｉＯ２に代表される酸化物半導体ナノ構造を電極上に形成し、その上にエレクトロクロミック材料をインクジェット法等の方法により塗布・含浸させてもよい。 These materials may be applied directly to the surface of the electrode, or in order to more efficiently accept and receive electrons, an oxide semiconductor nanostructure typified by TiO 2 is formed on the electrode, The electrochromic material may be applied and impregnated by a method such as an ink jet method.
〔ＥＤ材料〕
電気化学表示素子１がＥＤ素子である場合に用いられる銀または銀を化学構造中に含む化合物とは、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物であり、固体状態、液体への可溶化状態、気体状態等の相の状態種、また、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に限定されない。
[ED material]
Examples of the compound containing silver or silver in the chemical structure used when the electrochemical display element 1 is an ED element include, for example, silver oxide, silver sulfide, metallic silver, silver colloid particles, silver halide, silver complex compound, It is a compound such as silver ion, and there are no particular limitations on the phase state species such as solid state, solubilized state in liquid, and gas state, and charged state species such as neutral, anionic, and cationic.
また、電解質層６に含まれる銀イオン濃度は、０．２モル／ｋｇ≦［Ａｇ］≦２モル／ｋｇが好ましい。銀イオン濃度が０．２モル／ｋｇより少ないと希薄な銀溶液となり駆動速度が遅延し、２モル／ｋｇよりも大きいと溶解性が劣化し、低温保存時に析出が発生し易くなる。 The silver ion concentration contained in the electrolyte layer 6 is preferably 0.2 mol / kg ≦ [Ag] ≦ 2 mol / kg. When the silver ion concentration is less than 0.2 mol / kg, a dilute silver solution is obtained, and the driving speed is delayed. When the silver ion concentration is more than 2 mol / kg, the solubility is deteriorated, and precipitation is likely to occur during low-temperature storage.
〔電解質〕
電解質とは、通常、水等の溶媒に溶けて、その溶液がイオン伝導性を示す物質を示すが、本実施形態においては、電解質、非電解質を問わず（溶媒への溶解を問わず）他の金属や化合物等を含有させた混合物を電解質という。
〔Electrolytes〕
The electrolyte is usually a substance that dissolves in a solvent such as water and the solution exhibits ionic conductivity, but in this embodiment, the electrolyte and non-electrolyte (regardless of dissolution in the solvent) and the like. A mixture containing these metals and compounds is called an electrolyte.
透明導電膜２０４と画素電極３０３との間に設ける電解質層６は、有機溶媒、イオン性液体、酸化還元活性物質、支持電解質、錯化剤、白色散乱物、高分子化合物等を適宜選択して構成される。
For the electrolyte layer 6 provided between the transparent
電解質は、通常、液体電解質とポリマー電解質とに分類される。ポリマー電解質は、さらに、実質的に固体化合物からなる固体電解質と、高分子化合物と液体電解質からなるゲル状電解質に分類される。また、流動性の観点からは、固体電解質は実質的に流動性がなく、ゲル状電解質は液体電解質と固体電解質の中間の流動性を有している。 Electrolytes are usually classified into liquid electrolytes and polymer electrolytes. The polymer electrolyte is further classified into a solid electrolyte substantially composed of a solid compound and a gel electrolyte composed of a polymer compound and a liquid electrolyte. From the viewpoint of fluidity, the solid electrolyte has substantially no fluidity, and the gel electrolyte has a fluidity intermediate between the liquid electrolyte and the solid electrolyte.
本実施形態ではゲル状電解質を用いることができ、このゲル状電解質は、室温環境下で高粘性を備えかつ流動性を有し、例えば、２５℃における粘度が、１００ｍＰａ・ｓ以上、１０００ｍＰａ・ｓ以下のゲル状もしくは高粘度電解質である。尚、本実施形態におけるゲル状電解質は、温度によるゾルゲル変化を生じる特性を必ずしも備えている必要はない。また、本実施形態では低粘度電解質を用いてもよく、この低粘度電解質の粘度は、２５℃における粘度が、０．１ｍＰａ・ｓ以上、１００ｍＰａ・ｓ未満である電解質であり、電解質の溶媒に対する高分子バインダーの量が質量比で１０％未満であることが好ましい。 In this embodiment, a gel electrolyte can be used, and this gel electrolyte has high viscosity and fluidity in a room temperature environment. For example, the viscosity at 25 ° C. is 100 mPa · s or more and 1000 mPa · s. The following gel or high viscosity electrolyte. In addition, the gel electrolyte in this embodiment does not necessarily need to have a characteristic that causes a sol-gel change with temperature. In the present embodiment, a low-viscosity electrolyte may be used. The viscosity of the low-viscosity electrolyte is an electrolyte having a viscosity at 25 ° C. of 0.1 mPa · s or more and less than 100 mPa · s, and is based on the solvent of the electrolyte. The amount of the polymer binder is preferably less than 10% by mass.
以下、電解質層６の各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component of the electrolyte layer 6 will be described.
（有機溶媒）
電解質層６に用いる有機溶媒としては、電解質層６を形成した後、揮発を起こさず電解質層６に留まることができる沸点が１２０〜３００℃の範囲にある有機溶媒を用いることができる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、テトラメチル尿素、スルホラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、２−（Ｎ−メチル）−２−ピロリジノン、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ブチロニトリル、プロピオニトリル、アセトニトリル、アセチルアセトン、４−メチル−２−ペンタノン、２−ブタノール、１−ブタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、無水酢酸、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、ジメトキシエタン、ジエトキシフラン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等を用いることができる。
(Organic solvent)
As the organic solvent used for the electrolyte layer 6, an organic solvent having a boiling point in the range of 120 to 300 ° C. that can remain in the electrolyte layer 6 without causing volatilization after the electrolyte layer 6 is formed can be used. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, tetramethyl urea, sulfolane, dimethyl sulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2- ( N-methyl) -2-pyrrolidinone, hexamethylphosphortriamide, N-methylpropionamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformamide, butyronitrile, propionitrile , Acetonitrile, acetylacetone, 4-methyl-2-pentanone, 2-butanol, 1-butanol, 2-propanol, 1-propanol, acetic anhydride, ethyl acetate, ethyl propionate , Dimethoxyethane, diethoxy furan, tetrahydrofuran, ethylene glycol, diethylene glycol, can be used triethylene glycol monobutyl ether.
上記有機溶媒の中でも、環状カルボン酸エステル類、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等がより好ましい。 Among the above organic solvents, cyclic carboxylic acid esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone are more preferable.
（高分子化合物）
電解質層６の粘度を高める為に、バインダーとして高分子化合物を用いる。高分子化合物としては、特に限定されないが、例えば、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリフッ化ビリニデン等の高分子化合物の中から、表示素子の特性や電解質の粘度等を鑑み適宜選択して用いることができる。
(Polymer compound)
In order to increase the viscosity of the electrolyte layer 6, a polymer compound is used as a binder. Although it does not specifically limit as a high molecular compound, For example, it selects from a high molecular compound, such as a butyral resin, polyvinyl alcohol, polyethyleneglycol, and a poly vinylidene fluoride, suitably in view of the characteristic of a display element, the viscosity of an electrolyte, etc., and uses it. be able to.
（金属酸化物微粒子）
散乱により白色度を高める為に、無機系金属酸化物を用いる。無機系金属酸化物としては、例えば、二酸化チタン（アナターゼ型あるいはルチル型）、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライト、酸性白土、ガラス等を用いることができる。
(Metal oxide fine particles)
In order to increase the whiteness by scattering, an inorganic metal oxide is used. Examples of the inorganic metal oxide include titanium dioxide (anatase type or rutile type), barium sulfate, calcium carbonate, aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, zinc hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium phosphate, hydrogen phosphate. Magnesium, alkaline earth metal salts, talc, kaolin, zeolite, acidic clay, glass and the like can be used.
（スペーサ）
スペーサは、対向電極（透明導電膜２０４、画素電極３０３）間のギャップを規制する為の球形微粒子である。スペーサとしては、例えば、液晶ディスプレイ等に使用されているガラス製、アクリル樹脂製、シリカ製等の微小真球を用いることができる。スペーサの平均粒径は、電解質層６での分散安定性や電解質層６に分散させた金属酸化微粒子の散乱効果による白色度向上の為、１０μｍ以上、５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
(Spacer)
The spacer is a spherical fine particle for regulating a gap between the counter electrodes (the transparent
図３に戻り、シール部材７は、電解質層６の周縁に環状に形成され、電解質層６を密封することで、電解質層６を形成する電解液の漏洩と、電解質層６の性能に影響を及ぼす外気からの水分や酸素等の侵入を防止するとともに、導電性カラーフィルタ基板２と電極基板３を接着するものである。
Returning to FIG. 3, the seal member 7 is formed in an annular shape around the periphery of the electrolyte layer 6, and sealing the electrolyte layer 6 affects the leakage of the electrolyte solution forming the electrolyte layer 6 and the performance of the electrolyte layer 6. In addition to preventing intrusion of moisture, oxygen, etc. from the outside air, the conductive
次に、導電性カラーフィルタ基板２の製造方法の詳細を以下に示す実施例を用いて説明する。
Next, the detail of the manufacturing method of the electroconductive color filter board |
以下、本発明の実施形態に係る導電性カラーフィルタ基板２の実施例を説明する。
Examples of the conductive
（実施例１）
図４に、実施例１による導電性カラーフィルタ基板２の製造工程の概要を示す。図４（ａ）〜図４（ｆ）における左図は断面模式図、右図は平面模式図である。本実施例は、実施形態１に係る導電性カラーフィルタ基板２の製造実施例である。
Example 1
FIG. 4 shows an outline of the manufacturing process of the conductive
最初に、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス基板の表面に、スパッタリング法を用いてＣｒを厚さ１００ｎｍで成膜した後、Ｃｒ膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターンニングした。続いて、パターン化されたＣｒ膜をレジストとして、無アルカリガラス基板をエッチングし、その表面に格子状の溝２０１ａを形成した。尚、エッチング液としては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いた。その後、硝酸二アンモニウムセリウム（IV）と硝酸の混合液に浸漬し、レジスト（Ｃｒ膜）を除去し、格子状の溝２０１ａが形成された無アルカリガラス基板（図４（ａ）：透明基板２０１）を製作した。尚、溝２０１ａの形状は、幅１０μｍ、深さ２μｍ、ピッチ３５１μｍの格子状とした。
First, Cr was deposited to a thickness of 100 nm on the surface of a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm using a sputtering method, and then the Cr film was patterned using a photolithography method. Subsequently, the alkali-free glass substrate was etched using the patterned Cr film as a resist, and lattice-
次に、格子状の溝２０１ａが形成された無アルカリガラス基板（透明基板２０１）の表面に、金属電極膜２０３Ａを成膜した。金属電極膜２０３Ａの材料としてはＣｕを用いた。尚、無アルカリガラス基板の表面に、Ｃｕ膜を直接成膜した場合、無アルカリガラス基板とＣｕの密着性が低くＣｕ膜が剥離しやすい為、本実施例では、無アルカリガラス基板の表面に、スパッタリング法を用いてＣｒを厚さ３０ｎｍで成膜した後、Ｃｒ膜の表面にスパッタリング法を用いてＣｕを厚さ１μｍで成膜した。その後、電解めっき法を用いて、Ｃｕ膜を厚膜化し厚さ４μｍのＣｕ膜（図４（ｂ）：金属電極膜２０３Ａ）とした。
Next, a
次に、溝２０１ａの外部に形成された金属電極膜２０３Ａを化学機械研磨により除去することで、金属電極膜２０３Ａをパターン化し格子状の金属電極膜２０３とした（図４（ｃ））。尚、この時、パターン化された金属電極膜２０３の表面の高さが、透明基板２０１の表面の高さよりも０．１μｍ低くなるように金属電極膜２０３Ａを化学機械研磨した。また、化学機械研磨装置としては、エムエーティー社製の装置を用いた。また、スラリーとしては、セイミケミカル社製のＣｕ膜用のスラリーであるアプラナドールを用いた。
Next, the
次に、金属電極膜２０３が形成された無アルカリガラス基板（透明基板２０１）の表面に、カラー樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングしカラーフィルタ２０６（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗ）を形成した（図４（ｄ１）、図１（ｄ２））。カラー樹脂としては、イーケムソリューションズ社製の材料（赤色樹脂：ＲＳ２１００、緑色樹脂：ＧＳ２１００、青色樹脂：ＢＳ２０００）を用いた。
Next, a color resin is coated on the surface of a non-alkali glass substrate (transparent substrate 201) on which the
次に、カラーフィルタ２０６が形成された透明基板２０１の表面に、スパッタリング法を用いてＩＴＯを厚さ１５０ｎｍで成膜した（図４（ｅ）：透明導電膜２０４）。
Next, an ITO film having a thickness of 150 nm was formed on the surface of the
次に、透明導電膜２０４の表面に、感光性アクリル樹脂ＰＣ４０３（ＪＳＲ社製）を厚さ２μｍで成膜した後、金属電極膜２０３を遮光マスクとする背面露光（透明基板２０１側からの露光）によるフォトリソグラフィ法を用いてパターンニングすることで、透明導電膜２０４の表面の金属電極膜２０３に対向する位置に、保護膜２０５を形成し、導電性カラーフィルタ基板２を完成させた（図４（ｆ））。
Next, a photosensitive acrylic resin PC403 (manufactured by JSR) is formed to a thickness of 2 μm on the surface of the transparent
得られた導電性カラーフィルタ基板２のシート抵抗は０．４Ω／□、開口率は９４％であった。また、パネル化工程、及びパネル完成後も透明導電膜２０４、及びカラーフィルタ２０６にピンポールやクラックは見られず良好な特性を示すことが確認できた。
The obtained conductive
また、得られた導電性カラーフィルタ基板２を用いて、３．５インチの電気化学表示素子１（ＥＤ素子）を製作し、その特性を測定した。尚、電気化学表示素子１の電極基板３には、ピッチ１２７μｍで６０μｍ□の画素電極３０３を有するＴＦＴアレイを設けた。
In addition, using the obtained conductive
測定結果は、反射率：４０％、中間調３５％表示による表示濃度ムラ：±５％であり、高い反射率を確保しながら、表示濃度ムラが低く、良好な特性を示すことが確認できた。また、１万回の表示書き換え動作耐久においても、機能は勿論のこと、性能にも殆ど変化が見られず、高い信頼性が確保されていることが確認できた。 The measurement results were reflectance: 40%, display density unevenness due to halftone display of 35%: ± 5%, and it was confirmed that the display density unevenness was low and good characteristics were exhibited while ensuring high reflectance. . In addition, in the display rewriting operation durability of 10,000 times, not only the function but also the performance was hardly changed, and it was confirmed that high reliability was ensured.
（比較例１）
最初に、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（透明基板）の表面に、スパッタリング法を用いてＣｕを厚さ２μｍで成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングし、格子状の金属電極膜を形成した。
(Comparative Example 1)
First, Cu is deposited to a thickness of 2 μm on the surface of a non-alkali glass substrate (transparent substrate) having a thickness of 0.7 mm using a sputtering method, and then patterned using a photolithography method to form a lattice-shaped metal. An electrode film was formed.
次に、実施例１の場合と同様にして、金属電極膜が形成された無アルカリガラス基板（透明基板）の表面に、カラー樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングしカラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）を形成した。 Next, in the same manner as in Example 1, a color resin is coated on the surface of a non-alkali glass substrate (transparent substrate) on which a metal electrode film is formed, and then patterned using a photolithography method to obtain a color filter. (R, G, B, W) were formed.
続いて、実施例１の場合と同様にして、カラーフィルタが形成された無アルカリガラス基板の表面に、スパッタリング法を用いてＩＴＯを厚さ１５０ｎｍで成膜（透明導電膜）し、導電性カラーフィルタ基板を完成させた。 Subsequently, in the same manner as in Example 1, ITO was deposited to a thickness of 150 nm (transparent conductive film) on the surface of the alkali-free glass substrate on which the color filter was formed by using a sputtering method, thereby forming a conductive color. A filter substrate was completed.
得られた導電性カラーフィルタ基板のシート抵抗は０．４Ω／□、開口率は９３％であり、実施例１の場合と略同じ値であった。しかしながら、金属電極膜のパターン形状を規制する溝が無く、また、金属電極膜のパターンニングをエッチング法を用いて行った為、金属電極膜パターンの線幅のバラツキが大きく、測定箇所によってシート抵抗、開口率ともに大きなバラツキがあった。 The obtained conductive color filter substrate had a sheet resistance of 0.4Ω / □ and an aperture ratio of 93%, which were substantially the same values as in Example 1. However, since there is no groove that regulates the pattern shape of the metal electrode film, and the patterning of the metal electrode film is performed using an etching method, the line width of the metal electrode film pattern varies widely, and the sheet resistance depends on the measurement location. There was a large variation in the aperture ratio.
また、得られた導電性カラーフィルタ基板を用いて、３．５インチの電気化学表示素子（ＥＤ素子）を製作し、その特性を測定した。尚、電気化学表示素子の電極基板には、ピッチ１２７μｍで６０μｍ□の画素電極（電極膜）を有するＴＦＴアレイを設けた。 Further, using the obtained conductive color filter substrate, a 3.5-inch electrochemical display element (ED element) was manufactured, and its characteristics were measured. The electrode substrate of the electrochemical display element was provided with a TFT array having pixel electrodes (electrode films) with a pitch of 127 μm and 60 μm □.
測定結果は、反射率：４０％、中間調３５％表示による表示濃度ムラ：±１２％であり、反射率は実施例１の場合と同じ値であったが、表示濃度ムラは実施例１の場合に比べ大きかった。また、金属電極膜のエッジ（透明基板と金属電極膜の段差）による透明導電膜の損傷が見られた。この為、１万回の表示書き換え動作耐久においては、この損傷部を介して金属電極膜が電解液に触れ腐食し、パネル内部に気泡が発生し、表示不能となった。 The measurement results were reflectance: 40%, display density unevenness due to halftone display of 35%: ± 12%, and the reflectance was the same value as in Example 1, but the display density unevenness was that of Example 1. It was bigger than the case. Moreover, damage to the transparent conductive film due to the edge of the metal electrode film (step between the transparent substrate and the metal electrode film) was observed. For this reason, in the display rewriting operation durability of 10,000 times, the metal electrode film touched the electrolytic solution through the damaged portion to corrode, and bubbles were generated inside the panel, making display impossible.
（実施例２）
図５に、実施例２による導電性カラーフィルタ基板２の製造工程の概要を示す。図５（ａ）〜図５（ｆ）における左図は断面模式図、右図は平面模式図である。本実施例は、実施形態２に係る導電性カラーフィルタ基板２の製造実施例である。
(Example 2)
FIG. 5 shows an outline of the manufacturing process of the conductive
最初に、厚み０．１ｍｍのＰＥＳ基板（図５（ａ）：透明基板２０１）の表面に、ＵＶ硬化性樹脂を厚さ２μｍで塗布し、０．１ＭＰａの圧力で型押した。その後、ＵＶ照射し硬化させることで、格子状の溝２０２ａが形成された透明絶縁膜２０２を形成した。尚、溝２０２ａの形状は、幅２．５μｍ、深さ２μｍ、ピッチ１００μｍの格子状とした。
First, a UV curable resin was applied at a thickness of 2 μm on the surface of a 0.1 mm thick PES substrate (FIG. 5A: transparent substrate 201), and embossed at a pressure of 0.1 MPa. Thereafter, the transparent
次に、格子状の溝２０２ａが形成された透明絶縁膜２０２の表面に、金属電極膜２０３Ａを成膜した。金属電極膜２０３Ａの材料としてはＣｕを用いた。尚、ＰＥＳ基板の表面に、Ｃｕ膜を直接成膜した場合、ＰＥＳ基板とＣｕの密着性が低くＣｕ膜が剥離しやすい為、本実施例では、ＰＥＳ基板の表面に、スパッタリング法を用いてＣｒを厚さ３０ｎｍで成膜した後、Ｃｒ膜の表面にスパッタリング法を用いてＣｕを厚さ１μｍで成膜した。その後、電解めっき法を用いて、Ｃｕ膜を厚膜化し厚さ４μｍのＣｕ膜（図５（ｂ）：金属電極膜２０３Ａ）とした。
Next, a
次に、溝２０２ａの外部に形成された金属電極膜２０３Ａを化学機械研磨により除去することで、金属電極膜２０３Ａをパターン化し格子状の金属電極膜２０３とした（図５（ｃ））。尚、この時、パターン化された金属電極膜２０３の表面の高さが、透明絶縁膜２０２の表面の高さよりも０．１μｍ低くなるように金属電極膜２０３Ａを化学機械研磨した。また、化学機械研磨装置としては、エムエーティー社製の装置を用いた。また、スラリーとしては、セイミケミカル社製のＣｕ膜用のスラリーであるアプラナドールを用いた。
Next, the
次に、金属電極膜２０３が形成された透明絶縁膜２０２の表面に、カラー樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンニングしカラーフィルタ２０６（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗ）を形成した（図５（ｄ１）、図５（ｄ２））。カラー樹脂としては、イーケムソリューションズ社製の材料（赤色樹脂：ＲＳ２１００、緑色樹脂：ＧＳ２１００、青色樹脂：ＢＳ２０００）を用いた。
Next, a color resin was coated on the surface of the transparent
次に、カラーフィルタ２０６が形成された透明絶縁膜２０２の表面に、スパッタリング法を用いてＩＴＯを厚さ１５０ｎｍで成膜した（図５（ｅ）：透明導電膜２０４）。
Next, ITO was formed to a thickness of 150 nm on the surface of the transparent
次に、透明導電膜２０４の表面に、インクジェット法を用いて感光性アクリル樹脂ＰＣ４０３（ＪＳＲ社製）を透明導電膜２０４の表面の金属電極膜２０３に対向する位置に厚さ２μｍで塗布することで、保護膜２０５を形成し、導電性カラーフィルタ基板２を完成させた（図５（ｆ））。
Next, a photosensitive acrylic resin PC403 (manufactured by JSR) is applied to the surface of the transparent
得られた導電性カラーフィルタ基板２のシート抵抗は０．２Ω／□、開口率は９０％であった。また、パネル化工程、及びパネル完成後も透明導電膜２０４にピンポールやクラックは見られず、実施例１の場合と同様に、良好な特性を示すことが確認できた。
The obtained conductive
このように本発明の実施形態に係る導電性カラーフィルタ基板２においては、透明絶縁体（透明基板２０１、透明絶縁膜２０２）の表面に設けられた溝（２０１ａ、２０２ａ）に金属電極膜２０３を形成する。これにより、導電性カラーフィルタ基板２の高透過率と低抵抗を確保する為に、金属電極膜２０３を厚膜化した場合でも、金属電極膜２０３と透明絶縁体の表面との段差を無くすことができ、透明導電膜２０４やカラーフィルタ２０６が該段差で損傷を受けることを防止することができる。また、カラーフィルタ２０６の膜厚を均一化することができる。
Thus, in the conductive
さらに、金属電極膜２０３は、化学機械研磨を用いてパターン化する。これにより、フォトリソグラフィ法では微細なパターンニングが困難な膜厚であっても、容易にパターンニングすることができる。また、化学機械研磨を用いることにより、金属電極膜２０３の表面を充分に平坦化することができる。これにより、透明導電膜２０４やカラーフィルタ２０６が金属電極膜２０３で損傷を受けることを確実に防止することができる。
Further, the
これらの結果、高透過率と低抵抗を兼備し、信頼性の高い導電性カラーフィルタ基板２を得ることができる。
As a result, a highly reliable conductive
また、金属電極膜２０３の表面の高さを、透明絶縁体（透明基板２０１、透明絶縁膜２０２）の表面の高さよりも低くするので、金属電極膜２０３の表面により透明導電膜２０４やカラーフィルタ２０６が損傷を受けるのを防止できる。
Further, since the height of the surface of the
また、透明絶縁体（透明基板２０１）として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英等の硬質の材料透明基板を用いた場合、溝２０１ａの形成にエッチング法を用いることにより、所望の形状の溝２０１ａを、高い精度で形成することができる。その結果、金属電極膜２０３を、高い精度でパターンニングできる。
In addition, when a transparent transparent substrate (transparent substrate 201) is a hard material transparent substrate such as soda lime glass, non-alkali glass, quartz, etc., a groove having a desired shape can be obtained by using an etching method for forming the
また、透明絶縁体（透明絶縁膜２０２）として、感光性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いた場合、溝２０２ａの形成にナノインプリント法を用いることにより、微細な形状の溝２０２ａであっても、高い精度で形成することができる。その結果、金属電極膜２０３を、さらに高い精度でパターンニングできる。
Further, when a photosensitive resin, a UV curable resin, a thermosetting resin, or the like is used as the transparent insulator (transparent insulating film 202), the
また、金属電極膜２０３のパターン形状を、格子状、またはストライプ状に形成することにより、金属電極膜２０３に接する透明導電膜２０４の表面電位が略均一となり、表示濃度のムラを抑えることができるとともに、高透過率を得ることができる。
Further, when the pattern shape of the
また、金属電極膜２０３は、アスペクト比（パターン幅に対する膜厚（高さ）の比）を大きくしてもその表面の平坦性を確保することができるので、抵抗値が小さくパターン幅の狭いパターンとすることができる。すなわち、パターン間のピッチを大きくし開口率を高めることができる。これにより、パターン化された金属電極膜２０３により区画された一つの領域に複数のカラーフィルタ２０６を配置することができ、カラーフィルタ２０６を容易に形成することができる。その結果、カラーフィルタ２０６の膜厚を均一化することができる。
Further, since the
また、透明導電膜２０４のパターン化された金属電極膜２０３と接する側とは反対側の表面であって、該パターン化された金属電極膜２０３に対向する位置に保護膜２０５を形成する。これにより、喩え、透明導電膜２０４が、金属電極膜２０３により損傷を受けたとしても、保護膜２０５により、金属電極膜２０３が電解液（電解質層６）に触れることはなく、金属電極膜２０３の腐食等を防止することができる。
Further, a
また、保護膜２０５を、パターン化された金属電極膜２０３を遮光マスクとする背面露光によるフォトリソグラフィ法を用いて形成する場合、新たな遮光マスクが不要となり、またアライメントも不要となる。これにより、工程を簡略化できるとともに、保護膜２０５の形状を金属電極膜２０３の形状に容易に対応させることができる。
Further, when the
また、保護膜２０５を、インクジェット法を用いて形成する場合、保護膜材料の利用効率を高めることができるので、製造コストを低減することができる。
Further, in the case where the
また、このようにして製造された導電性カラーフィルタ基板２を反射型表示素子に用いることにより、明るくかつ表示濃度ムラの少ないカラー表示が可能となる。
Further, by using the conductive
また、このようにして製造された導電性カラーフィルタ基板２を電気化学表示素子１の観測側基板に用いることにより、表示面積が拡大した場合においても、表示濃度ムラを抑えることができるとともに、高い信頼性を得ることができる。
Further, by using the conductive
また、画素電極３０３の形状を、カラーフィルタ２０６（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ、２０６Ｗ）の形状と略相似形とし、画素電極３０３の開口面積を、カラーフィルタ２０６の面積よりも小さくするので、混色がない綺麗なカラー表示が可能となる。
In addition, since the shape of the
１ 電気化学表示素子
２ 導電性カラーフィルタ基板
２０１ 透明基板
２０２ 透明絶縁膜
２０３ 金属電極膜
２０４ 透明導電膜
２０５ 保護膜
２０６ カラーフィルタ
３ 電極基板
３０１ 基板
３０３ 画素電極
５ 散乱層
６ 電解質層
７ シール部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
前記溝を含む前記透明絶縁体の表面に金属電極膜を成膜する工程と、
前記溝の外部に成膜された金属電極膜を化学機械研磨により除去し、前記金属電極膜をパターン化する工程と、
パターン化された金属電極膜を除く前記透明絶縁体の表面にカラーフィルタを形成する工程と、
前記パターン化された金属電極膜および前記カラーフィルタを含む前記透明絶縁体の表面に透明導電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする導電性カラーフィルタ基板の製造方法。 Forming a groove on the surface of the transparent insulator;
Forming a metal electrode film on the surface of the transparent insulator including the groove;
Removing the metal electrode film formed outside the groove by chemical mechanical polishing, and patterning the metal electrode film;
Forming a color filter on the surface of the transparent insulator excluding the patterned metal electrode film;
Forming a transparent conductive film on the surface of the transparent insulator including the patterned metal electrode film and the color filter, and a method for producing a conductive color filter substrate.
複数の前記カラーフィルタのそれぞれに対応する複数の画素電極が基板の表面に形成された電極基板と、を有し、
前記導電性カラーフィルタ基板の前記透明導電膜と前記電極基板の前記画素電極は、電解質層を挟んで対向して配置されていることを特徴とする電気化学表示素子。 The conductive color filter substrate according to claim 10, comprising a plurality of the color filters;
A plurality of pixel electrodes corresponding to each of the plurality of color filters, and an electrode substrate formed on a surface of the substrate,
The electrochemical display element, wherein the transparent conductive film of the conductive color filter substrate and the pixel electrode of the electrode substrate are arranged to face each other with an electrolyte layer interposed therebetween.
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