JP3243855B2

JP3243855B2 - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP3243855B2
Application number: JP25923292A
Authority: JP
Inventors: 淳佐々木; 英三郎渡辺; 典十郎増井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JPH06109910A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】電子写真方式によってカラートナ
ーをパターン状に付着させることを複数回繰り返して固
体撮像素子、液晶表示装置等に登載されるカラーフィル
タを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に用いるカラーフィルタの
製造方法は数多く提案されいくつかの方法が実用化され
ている。

【０００３】例えば、透明基板上に感光性樹脂を塗布し
常法に従って所望のパターンを形成し、該パターンを例
えばレッドに染色、以下同様にしてグリーン、ブルーを
形成してカラーフィルタを製造する方法（これを染色法
という）がある。このほかには、予め顔料や染料等の色
素を分散した感光性樹脂を使用して、常法に従って所望
のパターンを形成し、グリーン、レッド、ブルーの着色
パターンを順次形成する方法（これを着色樹脂法とい
う）、透明基板上に透明導電体層からなる所望パターン
を形成したのち、着色すべきパターンにのみ通電しなが
ら電着して着色パターンを形成する方法（これを電着法
という）、オフセット印刷等によってカラーフィルタを
製造する方法（これを印刷法という）などが提案されて
いる。

【０００４】従来から実用化されているカラーフィルタ
の製造方法のうち、染色法及び着色樹脂法は感光液の塗
布、ソフトベーク、露光、現像、染色（着色樹脂法では
染色工程を含まない）ハードベークを３回乃至４回繰り
返してレッド、グリーン、ブルー（ブラック）からなる
カラーフィルタを製造する。ここで、感光液の塗布及び
そのソフトベーク、ハードベークは比較的長時間を要し
工程が長くなる。また、大型の基板に順次感光液を均一
に塗布していくことは困難である。

【０００５】電着法では、透明基板上に透明導電体層と
してＩｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（以下ＩＴＯと
いう）が一般に多用される。前記ＩＴＯを成膜して色パ
ターンにあわせて微細加工したのち、各色ごとに前記Ｉ
ＴＯに通電して色材を電着する。したがって、ＩＴＯは
端子部で導通をとるために同色の画素同士が接続してい
なければならず、画素形状や画素配列に制約が生じる。
又、異なる色間ではＩＴＯは導通してはならず、ＩＴＯ
のパターン化には高度な微細加工技術が必要である。印
刷法は、感光液の塗布、露光、現像といった所謂フォト
リソグラフィーの必要がなく製造工程は比較的短い。し
かし、パターンの形状や位置精度を高度に維持しなけれ
ばならず、特殊な印刷技術が必要である。

【０００６】そこで、より簡便なカラーフィルタ製造方
法として、電子写真方式によるカラーフィルタの製造に
関する方法が、特開昭４８−１６５２９号公報、特開昭
５６−６９６０４号公報、特開昭５６−１１７２１０号
公報、特開昭６３−２３４２０３号公報に示されてい
る。

【０００７】これらの方法に於いては、透明基板上に導
電体層と感光体層を設け（以後これを光導電体とい
う）、光導電体表面に帯電を行う工程と、露光により非
画素部分の電荷を除去し（反転現像法の場合は画素部の
電荷を除去する）潜像パターンを形成する工程と、画素
部分の潜像にトナーを付着させる現像工程を、レッド、
グリーン、ブルーのトナーを用い３回もしくは、ブラッ
クを加えて４回繰り返してカラーフィルタを作製してい
る。

【０００８】さらに詳述すると、所定のマスクを介して
露光を行い電荷による画素潜像パターンを形成する。そ
の後、カラーフィルタの画素となる液体着色トナーを適
当量付着させること、及び非画素部への地汚れを抑える
ために潜像電位から演算して現像槽対極に設けられた電
極にバイアス電位を印加する。画素潜像電位に対して現
像バイアスを可変させることにより、画素濃度の調整を
行うことを目的としている。この後に、該光導電体を前
記現像槽へ浸漬し、レッド、グリーン、ブルーの液体ト
ナーを用い３回、もしくはブラックを加えて４回繰り返
し、画素部分の潜像電荷（反転現像の場合は電荷を除去
した部位）に液体トナーを付着させてカラーフィルタを
作製している。ここで、現像方法には上述のように感光
体層上の潜像に対し逆極性の電荷を持つトナーを使用す
る正現像法と同極性の電荷を持つトナーを使用する反転
現像法がある。入色すべき画素部分に該当する部位の電
荷を除去し、この除去された部位に同極性のトナーを付
着させる反転現像方法が、画素入色が進行し感光体層上
に占めるトナー層の割合が増えても、所望の画素潜像パ
ターンが得られ易く有利である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電子写真方式によるカ
ラーフィルタの製造方法においては、光導電体表面を帯
電させた後に、所定のマスクを介して露光を行い、画素
部分の電荷を除去する工程がある。この工程に続いて、
帯電電位と同極性の電荷を持つ所定の液体トナーによっ
て現像を行う。２色目以降の画素形成については、既に
形成されている画素パターンを含めて、光導電体表面を
帯電し、次色として形成されるべき画素に該当する部位
の電荷を露光によって除去し同極性トナーを付着させ現
像を行う。この工程を繰り返して３色乃至ブラックを含
めた４色のカラーフィルタを作製する。しかし、この繰
り返し工程が進行するにしたがって、感光体層上に占め
るトナー層（カラーフィルタ画素パターン）の割合が増
えると、次色形成のために施すコロナ帯電電位が色別で
異なるという現象が生じる。特に３色目、４色目入色時
はこの現象が大きく、露光によって画素部の電荷を除去
し潜像形成すると、隣接するトナー層別で電位勾配が異
なる結果となる。この状態で現像後工程を施すと、画素
パターン形状の歪み、画素パターン断面形状の凹凸、濃
度の不均一、濃度不足となって現れ、カラーフィルタに
望まれる色分光、高精細パターンが得られなくなるとい
う問題が生じていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、本発明で
は、透明基板上に透明導電体層と透明感光体層が設けら
れた光導電体の表面へ帯電を行う工程と、露光で電荷に
よる静電潜像パターンを形成する工程と、静電潜像パタ
ーンへ着色トナーを付着させる現像工程とを含む電子写
真カラーフィルタの製造方法であって、第一色目に体積
抵抗値が１０²Ωｃｍ以上の高絶縁性のブラックマトリ
ックスパターンを形成するか、画素間に透明な高絶縁性
材料を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造
方法である。

【００１１】

【作用】本発明に係わるカラーフィルタの製造方法は、
第１色目に遮光用のブラックマトリックスパターンを形
成するもしくは、画素間に別な高絶縁性材料を形成する
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。本
方法によれば、画素入色が進行するに従って感光体上に
占めるトナー層の割合が増えて、次色形成のために施す
帯電電位が色別に異なる現象が生じても、露光によって
電荷を除去した部位に隣接するパターンは、常にブラッ
クマトリックスパターン等の高絶縁性材料となる。

【００１２】すなわち、最終画素を入色する場合にも、
露光によって電荷を除去した部位は周囲を帯電したブラ
ックマトリックスパターン等の高絶縁性材料に囲まれて
いることになる。このため一連の画素入色を一様な潜像
電位状態で現像できることになる。この結果、入色順の
影響によって生じる、画素パターン形状の歪み、画素パ
ターン断面形状の凹凸、濃度の不均一、濃度不足という
問題が表れず、カラーフィルタに望まれる色分光、高精
細パターンを容易に得ることが可能になる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明のカラーフィルタの製造方法を図面
を用いて詳細に説明する。なお、図面には負帯電のトナ
ーを用いた場合の反転現像を用いた画像形成方法を示し
ているが、本発明は、この図面によって限定されるもの
ではなく、正帯電トナーを用いて光導電体に正帯電を行
うことによる反転現像でも良い。

【００１４】本発明に用いる光導電体４の一例を図１に
示す。光導電体４とは、透明基板１表面に透明導電体層
２と、さらに上層に透明な感光体層３を形成した３層構
造のものをいう。透明基板１の材質としては、特に限定
するものではないが一般には低膨張ガラスが用いられ、
本製造では石英ガラスを用いた。

【００１５】透明基板１上に形成される透明導電体層２
にはＩＴＯを使用したが、特にこれに限定されることは
なく、無機金属導電膜、無機金属酸化物導電膜、四級ア
ンモニウム塩等の有機導電膜等が使用可能である。この
ような透明導電体層２は、透明基板１上に蒸着法、スパ
ッタリング法、ＣＶＤ法、コーティング、めっき、ディ
ッピング、電解重合法等により形成される。

【００１６】透明な感光体層３は可視光域に吸収を持た
ないものであれば特に限定されるものではないが、有機
系感光体が塗工性などから好ましく、ここではポリ−Ｎ
−ビニルカルバゾール（亜南香料（株）アナン製商品
名ツビコール２１０）を使用した。上記ＩＴＯ付きガラ
ス基板上へポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール２００重量部
をシクロヘキサノン８００重量部に溶解してワイヤーコ
ータにて３μｍの厚さに塗布した。続いて６０℃のオー
ブンにて３０分間乾燥したのち１５０℃のオーブンにて
３０分間硬化を行って光導電体４とした。

【００１７】次いで図２に示す様に、コロナ放電用電源
５に接続した帯電器６へ−６ｋＶを印加し、光導電体４
に負のコロナ放電を行い、全面に負帯電を行った。な
お、その際には光導電体４中間に位置する導電体層２は
アース７へと接続されている。帯電の終了した光導電体
上の上から、図３に示す様にブラックマトリックスパタ
ーンのクロムマスク８を介して紫外光９で露光を行い、
画素部分の電荷を除去した。結果、電位は図４に示す様
になる。

【００１８】続いて特開昭６２−２６９１０１号公報記
載の環化ゴムとハロゲン含有メタクリレートの反応によ
り得られた白色ラテックスに黒色着色剤（東京色材社製
商品名Ｎｏ２ＳｕｐｅｒＢｌａｃｋ）を分散させ
て、イソパラフィン系溶媒（エッソ化学社製商品名ア
イソパーＧ）を加え作成した負帯電のブラックトナー液
中に上記光導電体を浸漬して反転現像を行う事で、図５
に示す様に第一色目にブラックマトリックスパターン１
０を形成した。ここで、形成されたブラックマトリック
スパターンの体積抵抗値を測定したところ、１０² Ωｃ
ｍ³ 以上であった。

【００１９】次にブラックマトリックスパターン画素が
形成された光導電体を再度負帯電して、例えば、２色目
としてレッドを入色できるように画素用マスク１１の位
置合をあわせて、図６の様に露光を行い、２色目に該当
する画素部分の電荷を除去した。この隣接するブラック
マトリックス上の帯電電位と、露光によって電荷の除去
された画素部を電位０としたときの未露光部の電位ポテ
ンシャルＶ（Ａ）を図７に示した。この後、負帯電のレ
ッドトナー液へ浸漬現像し、図８の様にレッド画素１４
を形成した。

【００２０】続いて同様に帯電を行い図９の様に露光
し、図１０に示すような電位Ｖ（Ａ）を形成して、現像
工程を行い、図１１の様に負帯電グリーントナーを付着
させグリーン画素１５を形成した。さらに、最終画素と
なるブルーについてブラックマトリックス、レッド、グ
リーン形成済み光導電体４を帯電し、図１２の様に画素
用マスク１１を介して露光し、ブルー画素部の電荷を除
去した。

【００２１】この時の、光導電体上の帯電電位状態を図
１３に示した。露光によって除去したブルーとなるべき
画素部は、周囲を帯電したブラックマトリックスパター
ンに囲まれていることになるため、第２色目のレッド、
第３色目のグリーン画素上で帯電電位が異なっていて
も、ブラックマトリックスパターン上の帯電電位とで電
位Ｖ（Ａ）を司ることが可能になる。この後、ブルート
ナー液へ浸漬してブルー画素１６を形成した。

【００２２】すべての工程が終了し、製造されたカラー
フイルタを図１４に示した。パターン形状状態、濃度に
ついて観察したところ、形状の歪み、画素パターン断面
形状の凹凸、濃度の不均一、濃度不足という問題は見ら
れず、カラーフィルタに望まれる色分光特性、高精細パ
ターンを得ることができた。

【００２３】（比較例１）実施例と同様の光導電体４を
用い、コロナ帯電器を使って−６ｋＶを印加し、光導電
体上に負のコロナ放電を行い帯電を行った。帯電の終了
した光導電体上の上から図１５の様にマスクを介して露
光を行い、図１６の様に画素部分の電荷を除去し、続い
て実施例と同様な負帯電のレッドトナー液中に上記光導
電体を浸漬して図１７の様に第一色目としてレッド画素
１４の形成を行った。

【００２４】次に、再度負帯電を行い、図１８の様にレ
ッド画素に隣接する第２色目が形成されるべき部位にマ
スクの位置を合わせて露光を行い、図１９の様に電荷を
除去して、負帯電のグリーントナー液を用いて現像を行
い第２色目として図２０の様にグリーン画素１５を形成
した。図１９に示したようにレッド画素１４上での電位
は感光体層上の電位より高電位に帯電していることがわ
かり、感光体側での電位Ｖ（Ｐ）とレッド側での電位Ｖ
（Ｒ）とに差が生じている。続いて、レッド、グリーン
形成済みの光導電体に、さらに負帯電を行い、第３色目
としてブルー画素が形成されるべき部位を図２１の様に
露光し電荷を除去した。

【００２５】この時の電位ポテンシャルの状態を図２２
に示したが、グリーン画素１５とレッド画素１４に囲ま
れた、ブルー画素の電位ポテンシャルは、レッド画素側
で低い電位Ｖ（Ｒ）で、グリーン画素側で高い電位Ｖ
（Ｇ）となっており、不均一な電位分布になっている。
ここでごくわずかに感光体部の電位Ｖ（Ｐ）が介在して
いるが、画素上の電位よりも低いために画素形成のため
の電位としてほとんど関与していなかった。この電位ポ
テンシャル状態の光導電体を、実施令と同様にブルート
ナー液へ浸漬してブルー画素１６を形成した。レッド、
グリーン、ブルーの３色が形成されたカラーフィルタを
図２３に示したが、ブルー画素は電位差の高いレッド隣
接側で画素膜厚が厚く、電位差の低いグリーン隣接側で
画素膜厚が薄くなっており、外観形状は歪み、パターン
断面は凹凸状となっていた。分光透過率測定結果から
も、濃度の不均一、濃度不足という問題が生じており、
カラーフィルタに望まれる色分光特性、高精細パターン
を得ることはできなかった。

【００２６】加えて、帯電、露光、現像工程を行いカラ
ー画素間にブラックマトリックスを形成したが、ブラッ
クマトリックスパターンも形状の歪んだ、濃度の不均一
な画素となっていた。

【００２７】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造方法によ
り、画素入色が進行するに従っても、帯電、露光工程に
よって形成される静電潜像電位ポテンシャルを一様に確
保できるために、色分光特性、高精細パターンの良好な
カラーフィルタを電子写真方式によって容易に製造する
ことができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタ用光導電体に係る一実
施例の断面図である。

【図２】図１の光導電体に帯電させる工程の断面図であ
る。

【図３】図２に露光する工程の断面図である。

【図４】図３の露光による表面電位分布図である。

【図５】図３のブラックマトリックスパターン完成後の
断面図ある。

【図６】図５に露光する工程の断面図である。

【図７】図６の露光による表面電位分布図である。

【図８】図６のレッド画素完成後の断面図ある。

【図９】図８に露光する工程の断面図である。

【図１０】図９の露光による表面電位分布図である。

【図１１】図１０のグリーン画素完成後の断面図ある。

【図１２】図１１に露光する工程の断面図である。

【図１３】図１２の露光による表面電位分布図である。

【図１４】図１３のカラーフィルタ完成後の断面図あ
る。

【図１５】従来の光導電体に露光する工程の断面図であ
る。

【図１６】図１５の露光による表面電位分布図である。

【図１７】図１６のレッド画素完成後の断面図ある。

【図１８】図１７に露光する工程の断面図である。

【図１９】図１８の露光による表面電位分布図である。

【図２０】図１９のグリーン画素完成後の断面図ある。

【図２１】図２０に露光する工程の断面図である。

【図２２】図２１の露光による表面電位分布図である。

【図２３】図２２のカラーフィルタ完成後の断面図あ
る。

【符号の説明】

１透明基板２透明導電体層３電子写真感光体層４光導電体５コロナ放電用電源６帯電器７アース８クロムマスク９紫外光１０ブラックマトリックスパターン１１画素用クロムマスク１４レッド画素１５グリーン画素１６ブルー画素Ｖ（Ａ）未露光部の電位ポテンシャルＶ（Ｐ）感光体上の電位ポテンシャルＶ（Ｒ）レッド画素の電位ポテンシャルＶ（Ｇ）グリーン画素の電位ポテンシャル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 - 5/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に透明導電体層と透明感光体層
が設けられた光導電体の表面へ、帯電を行う工程と、露
光により静電潜像パターンを形成する工程と、静電潜像
パターンへ着色トナーを付着させる現像工程とを含む工
程により一色の画素を形成する工程を複数回繰り返すカ
ラーフィルタの製造方法において、画素を形成する前に
予め、前記一色の画素を形成する工程と同様の工程によ
り画素間に体積抵抗値が１０²Ωｃｍ以上の高絶縁性パ
ターンを形成することを特徴とするカラーフィルタの製
造方法。
【請求項２】高絶縁性パターンが高絶縁性ブラックマト
リックスパターンであることを特徴とする請求項１記載
のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】高絶縁性パターンが透明な高絶縁性パター
ンであることを特徴とする請求項１記載のカラーフィル
タの製造方法。