JP2634708B2 - カラーフィルタの作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの作製
方法に関し、特に透明基板上にパターン状にカラーフィ
ルタを作製する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビ、コンピュータ用ディスプ
レイ、ゲームマシーン等にカラー表示は極めて広く利用
されている。このようなカラー表示に用いられるカラー
フィルタを作製するには、従来、ガラス基板上に染色
法、顔料分散法、印刷法あるいは電着法等の手法によっ
て赤（Ｒｅｄ：Ｒ）、緑（Ｇｒｅｅｎ：Ｇ）、青（Ｂｌ
ｕｅ：Ｂ）等の三色のパターンを形成することによって
なされていた。

【０００３】また、各カラーフィルタ間にブラックスト
ライプを設け、各カラーの分離を行なうことが広く採用
されている。このようなブラックストライプは、たとえ
ばＣｒのような金属をガラス基板上に蒸着し、フォトリ
ソグラフィによるパターニング（フォトリソグラフィ処
理、またはフォトリソ処理）を行なうことで作製され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
染色法や顔料分散法のような湿式形成法では、スピンナ
ーやロールコータのような大型装置を必要としており、
設備が高価であった。また、これらの方法では、材料の
多くが大型装置に付着して無駄となり、生産コストを高
くしていた。さらに、装置に付着した染料、顔料を洗條
する必要があり、メンテナンスが煩雑であった。湿式形
式法ではゴミが付着しやすいという欠点も有していた。

【０００５】従来のカラーフィルタでは、耐熱性、耐候
性等の信頼性が不十分であるという問題も有していた。
すなわち、顔料は染料に比べて光、化学薬品等に対し
て、やや強いという性質を有しているものの、いずれも
耐熱性、耐候性の点で十分ではない。また、これらは溶
剤に溶解あるいは分散されて使用するために、使用でき
る色の種類も限定されてしまう。

【０００６】さらに、従来法では、平らなガラス基板上
には形成できても、曲面を有するフレキシブルフィルム
上にカラーパターンを形成することが困難で、カラーフ
ィルタフィルムを製造することは困難であった。

【０００７】このように、従来のカラーフィルタの作製
方法は、いずれの方法にも種々の制約があった。

【０００８】本発明の目的は、新規なドライ方式のカラ
ーフィルタの作製方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の作製方法は、透明絶縁基板上に金属薄膜で導電層を形
成し、該金属薄膜を部分的にフォトリソグラフィ処理で
除去して非導電パターンとすることで選択的に導電パタ
ーンと非導電パターンとを形成し、該非導電パターン上
にコロナ帯電を行ない、カラートナーを用いて帯電パタ
ーンを現像し、焼付けることを特徴とする。

【００１０】

【作用】透明絶縁基板上に、選択的に導電パターン、非
導電パターンを形成するので、非導電パターン上に選択
的に電荷を付与することが可能となる。

【００１１】コロナ帯電を用いるため、カラートナーの
使用が可能となる。カラーフィルタの作製方法をドライ
方式とすることができる。

【００１２】カラートナー現像を用いるため、カラーフ
ィルタの耐熱性、耐候性が改善される。

【００１３】また、コロナ帯電法では、平らなガラス基
板のみでなく、曲面を有するフィルム等にも適用するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例による液晶表示装置用
カラーフィルタの作製工程を、図１〜図１０を参照して
詳述する。

【００１５】図１は、本発明のカラーフィルタの作製方
法の第１工程を示す断面図である。

【００１６】まず、ガラス板のような透明絶縁性基板１
上に、密着性が高く、化学的に比較的に安定であり、十
分な導電性を有するクロム（Ｃｒ）のような金属Ａから
なる金属薄膜２（たとえば膜厚約１５０ｎｍ）をスパッ
タ法、蒸着法等の手法によって形成する。次いで、作製
しようとするカラーフィルタのカラー配列で、たとえば
赤（Ｒ）の位置の部分の金属Ａ薄膜２を通常のフォトリ
ソグラフィ技術を用いて除去する。すなわち、金属Ａ薄
膜上にホトレジスト層を均一に塗布し、除去しようとす
る金属薄膜部分にのみ光照射して感光させた後、現像す
ることによりマスクを形成し、選択的エッチングを行な
うことによって、部分的に金属薄膜を除去する。

【００１７】図１は、カラー配列のＲに相当する部分の
金属薄膜のみが除去されたことを示す図である。

【００１８】このようにして得られた金属パターン付透
明絶縁性基板上に、コロナ帯電を施す。コロナ帯電は正
でも負でもよいが、この際、金属Ａ薄膜２はアースに落
しておく。コロナ帯電を施すには、たとえばプラス電極
となるワイヤをガラス基板の上部に、マイナス電極をガ
ラス基板の下部に配置し、ワイヤとマイナス電極の間
に、たとえば約３０００Ｖの電圧をかけてガス中のイオ
ン化を生じさせ、ワイヤまたはガラスを水平方向に動か
すと、正のコロナ帯電が得られる。印加電極の極性を反
転すれば、負のコロナ帯電が得られる。

【００１９】図２は、金属パターン付絶縁性基板に正の
コロナ帯電を行なっていることを示す図である。

【００２０】この際、基板上でアースされた金属膜表面
は、電荷を大地に逃がすので帯電されず、金属のない部
分のみが選択的に帯電されることになる。

【００２１】次いで、金属のない部分上にのみ電荷が残
った状態で、図３に示すように赤色（Ｒ）トナー３を用
いて現像を行なう。カラートナーは、プラスチック中に
染料、顔料等が分散した顆粒であり、たとえば、互いに
触れ合うこと等によって顆粒表面に摩擦電荷を生じさせ
ている。反対極性の静電荷間のクローン力を利用してＲ
トナー３を透明絶縁基板１上に分配する。Ｒトナー３
は、コロナ帯電した部分にのみ付着する。このようなト
ナー現像を行なうには、トナーを基板上に直接ふりかけ
てもよいし、また、トナー中に鉄等の磁性物質を含むも
のである場合には磁気ブラシを用いてもよい。Ｒトナー
現像後に、加熱処理等によりＲトナー３の焼付けを行な
う。焼付け後のＲトナー３は、透明絶縁基板１上に安定
強固なカラーフィルタ層を形成する。

【００２２】このようにして得られた基板表面に、次い
で、図４に示すように、金属Ａと異なる、たとえばアル
ミニウム（Ａｌ）のような金属Ｂからなる金属Ｂ薄膜４
を、膜厚約２０〜３０ｎｍ形成する。この金属薄膜は、
先に形成したＲトナー上で導電性を付与すればよい。作
製しようとするカラーフィルタのカラー配列で、たとえ
ば緑（Ｇ）となる部分において、金属Ａ薄膜２および金
属Ｂ薄膜４の積層を、前述同様のフォトリソ工程を用い
て除去する。

【００２３】このようにして、図５に示すような開口パ
ターン（非導電部）を得る。次に非導電パターンを有す
る基板上に、再度コロナ帯電を施す。この際、金属Ａ薄
膜と金属Ｂ薄膜４の積層はアースに落しておく。

【００２４】次いで、非導電パターン上にのみ電荷が残
った状態で、図６に示すように、緑色（Ｇ）トナー５で
現像し、Ｇトナー５の焼付けを上記と同様の方法で行な
う。

【００２５】このようにして、Ｇトナー５で形成した安
定強固な緑色カラーフィルタ層を形成する。

【００２６】次いで図７に示すように、基板表面に再び
金属Ｂ薄膜４を膜厚約２０〜３０ｎｍ形成する。この薄
膜は、Ｇトナー５のカラーフィルタ層上で導電性を付与
できればよい。

【００２７】作製しようとするカラーフィルタのカラー
配列で青（Ｂ）となる部分の金属Ａ薄膜２および金属Ｂ
薄膜４、８の積層を、前述同様のフォトリソ工程を用い
て除去する。

【００２８】このようにして、図８に示すような開口
（非導電パターン）を形成する。

【００２９】次に、図８に示すように、非導電パターン
が形成された金属パターンを有する基板上に、再度コロ
ナ帯電を施す。この際、金属Ａ薄膜、金属Ｂ薄膜４、８
はアースに落しておく。

【００３０】次いで、コロナ帯電した部分を、図９に示
すように青色（Ｂ）トナー６で現像し、次いで、Ｂトナ
ー６の焼付けを上記と同様の方法で行なう。

【００３１】このようにして、Ｂトナーで形成された安
定強固な青色カラーフィルタ層を得る。

【００３２】次に、Ｒトナー３およびＧトナー５上に付
着した金属Ｂ薄膜４、８をエッチング法で除去する。エ
ッチングに使用する薬剤は、金属Ｂを腐蝕するが、金属
Ａは腐蝕しないものから選択する。このようにして、金
属Ｂ薄膜のみが除去されたカラーフィルタの構造を図１
０に示す。

【００３３】絶縁性基板１、金属Ａ薄膜２と、金属Ａ薄
膜２の開口中に現像・焼付けされたＲトナー３、Ｇトナ
ー５、Ｂトナー６のパターンとからなるカラーフィルタ
が得られる。さらに、金属Ａ薄膜２に周辺部等の不要部
分がある場合には、これをフォトリソ法で除去する。残
るパターン状の金属Ａ薄膜は、そのままカラーフィルタ
に必要なブラックマトリックス遮光膜として使用でき
る。

【００３４】このようにして得られたカラーフィルタ
は、そのままカラーテレビのカラーディスプレイ用とし
て使用できる。また、カラーの液晶表示装置用として使
用する場合には、本発明のカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂ
のそれぞれの位置に対応するような透明電極パターンを
透明基板上に作製する。あるいは、透明電極パターンを
透明基板上にまず作製し、絶縁層で覆った後、この透明
電極パターン付基板の上に上述の方法でカラーフィルタ
を作製することも可能である。

【００３５】上述の方法で作製したカラーフィルタは、
従来のものに競べて、ブラックストライプ用金属パター
ンとカラー部分に重なりや抜けがなく、品質の点で極め
て優れている。これは、先にカラー部分を形成し、その
後ブラックマトリックスを形成する従来法では、カラー
部分とブラックマトリックス間にズレが生じることを避
けられなかったが、上述の方法では、ブラックマトリッ
クスの開口部であるコロナ帯電の部分にのみ正確にカラ
ートナーを付着させることができるからである。

【００３６】また、カラーフィルタの一部に欠陥を生じ
た場合には、金属マスキングにより、その部分に再度同
一色トナーを付着させることができ、修正が容易であ
る。

【００３７】なお、最初に形成する導電性薄膜２は、Ｃ
ｒに限らないが、ブラックストライプとして使用するに
は、密着性よく、安定で、遮光性に優れ、かつ反射率が
あまり高くない金属または半導体で形成するのがよい。
２回目、３回目の導電性薄膜４、８は、最初の導電性薄
膜２とエッチング特性の異なる導電性材料であればよ
い。

【００３８】上述の方法は、従来法のような大型装置を
必要とせず、メンテナンスも簡単である。湿式形成法よ
りもゴミによる影響が少ない点も利点である。また、コ
ロナ帯電法では、必要な箇所に必要な量のカラートナー
を使うだけなので、従来法のような無駄がなく、安価な
カラーフィルタとすることができる。さらに、このコロ
ナ帯電法はガラス基板のみでなく、曲面を有するフレキ
シブルフィルムにも形成可能であり、カラーフィルタフ
ィルムを製造することができる。

【００３９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００４０】

【発明の効果】コロナ帯電を行ない、カラートナーで現
像することによって、安価で性能のよいカラーフィルタ
が作製できる。

【００４１】カラーフィルタフィルムの作製も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図２】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図３】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図４】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図５】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図６】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図７】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図８】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図９】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製工
程を示す概略断面図である。

【図１０】本発明の実施例によるカラーフィルタの作製
工程を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 透明絶縁性基板 ２ 金属Ａ薄膜 ３ 赤色（Ｒ）トナー ４、８ 金属Ｂ薄膜 ５ 緑色（Ｇ）トナー ６ 青色（Ｂ）トナー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明絶縁基板上に金属薄膜で導電層を形
   成し、該金属薄膜を部分的にフォトリソグラフィ処理で
   除去して非導電パターンとすることで選択的に導電パタ
   ーンと非導電パターンとを形成し、該非導電パターン上
   にコロナ帯電を行ない、カラートナーを用いて帯電パタ
   ーンを現像し、焼付けることを特徴とするカラーフィル
   タの作製方法。
2. 【請求項２】さらに、前記金属薄膜およびカラートナー
   上に他の金属薄膜を形成し、該積層された金属薄膜を部
   分的にフォトリソグラフィ処理で除去して選択的に非導
   電パターンを形成し、該非導電パターン上にコロナ帯電
   を行ない、前記カラートナーとは異なる色のカラートナ
   ーを用いて帯電パターンを現像し、焼付ける工程を１回
   または複数回行なう工程と、 前記カラートナー上に形成された前記他の金属薄膜を除
   去する工程とを含む多色フィルタを形成するための請求
   項１記載のカラーフィルタの作製方法。