(57)【要約】【課題】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。【解決手段】透明絶縁体の表面に溝を形成する工程と、溝を含む透明絶縁体の表面に金属電極膜を成膜する工程と、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、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透明絶縁体の表面にカラーフィルタを形成する工程と、パターン化された金属電極膜およびカラーフィルタを含む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。【選択図】図４
2011141416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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請求項１に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項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請求項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。
【請求項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請求項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。
【請求項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請求項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。
【請求項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請求項５に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項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請求項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。
【請求項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請求項７に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項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請求項７に記載の導電性カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項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。
【請求項１１】
請求項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。
【請求項１２】
複数の前記カラーフィルタを備えた請求項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。
【請求項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請求項１２に記載の電気化学表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平２−６３０１９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２７０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１４９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【発明の効果】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図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概略構成を示す模式図である。
【図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概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気化学表示素子の概略構成を示す断面模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係る導電性カラーフィルタ基板の製造工程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例２に係る導電性カラーフィルタ基板の製造工程を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係るカラーフィルタの別の例による配列を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
ここで、ＥＣＤ材料、ＥＤ材料、電解質等の詳細を説明する。
【００６４】
〔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。
【００６５】
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。
【００６６】
〔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。
【００６７】
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。
【００６８】
〔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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
以下、電解質層６の各構成要素について説明する。
【００７３】
（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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
（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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【実施例】
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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）。
【００８７】
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））。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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）。
【０１０３】
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））。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【符号の説明】
【０１１９】
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
【図１】
2011141416.tif 000003
【図２】
2011141416.tif 000004
【図３】
2011141416.tif 000005
【図４】
2011141416.tif 000006
【図５】
2011141416.tif 000007
【図６】
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