JPH06250010A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造がより簡便になり製造時間も短い方法でカ
ラーフィルタを製造出来るという電子写真方式が有する
特徴を維持しており、且つ透明性や色分光特性を損なう
前記透明導電層が不要なカラーフィルタとその製造方法
を提供する。 【構成】絶縁性の透明支持体、透明光導電体層、導電性
の遮光パターンそしてカラーフィルタ用着色画素を具備
しており、光導電体層上に導電性材料を用いて遮光パタ
ーンを形成しておき、以降の静電潜像パターンを形成す
る工程では、該遮光パターンよりアースを確保しておく
こと特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置、固体撮
像素子等に用いるカラーフィルタに係わり、さらに言及
すれば、光導電体上に形成した静電潜像に応じてカラー
トナーを付着させることを複数回繰り返して作製すると
いう、いわゆる電子写真方式によるカラーフィルタの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等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。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
をレッドに染色し、同様にして、以下グリーン及びブル
ーを染色することにより、カラーフィルタを製造する染
色法があり、また、予め顔料を分散した感光性樹脂を使
用して、常法に従ってレッド・グリーン・ブルーの画素
を順次形成する顔料分散法や、透明基板上に透明導電膜
による所望のパターンを形成した後、着色すべきパター
ンにのみ通電しながら、顔料を分散させた帯電樹脂を電
着させて画素を形成する電着法、オフセット印刷等によ
って画素を形成する印刷法がある。前記の方法以外に
も、真空蒸着によって画素を基板上に形成する方法、カ
ラー写真の様にハロゲン化銀乳化剤によって画素を形成
する方法等がある。

【０００３】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
布及びその焼成が比較的長時間を要し工程が長くなりが
ちである。また、電着法においては、透明導電膜の同色
用パターンが異色用パターンと導通することなく互いに
接続していなければならず、画素形状や配列に制約が生
じるだけでなく、透明導電膜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・現像等のフォトリソグラフィ工程の必要がなく製造
工程が比較的短いものの、パターン形状や位置精度を高
度に維持しなければならず、特殊な印刷技術を要する。

【０００４】そこで、より簡便なカラーフィルタの製造
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。

【０００５】電子写真方式によるカラーフィルタは、光
導電体を帯電させた後に、所定のマスクを介して露光を
行うことにより露光部の電荷を除去して静電潜像パター
ンを形成し、電荷をもつ各カラーのトナーが分散された
現像液を用いて現像するという工程で製造される。この
為に、比較的簡便に製造出来、製造に要する時間も短
く、また大画面用のカラーフィルタの製造にも適してい
る等から注目されている。

【０００６】しかし、前記露光の際に露光部の電荷を除
去する為には、予め光導電体層の下にＩＴＯ等の透明導
電体層を形成しておき、その導電体層を通じてアースを
とっておく必要があった。

【０００７】さらに、前記導電体層は、電子写真方式に
より製造した後にはカラーフィルタにとって不必要であ
るばかりか、可視光に対しては完全には透明でないこと
からカラーフィルタの透過率を下げるという短所もあ
り、この為に色分光特性に影響を与えていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、比較的に短時間で簡便に製造
が出来、また大画面用のカラーフィルタの製造にも適し
ている等の前記電子写真方式の特徴を確保しているうえ
で、且つ透明性を損なう前記透明導電層が不要なカラー
フィルタとその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為に
本発明が提供する手段とは、すなわち、透明支持体上に
カラーフィルタ用着色画素が設けられたいわゆるカラー
フィルタにおいて、絶縁性の透明支持体、透明光導電体
層、導電性の遮光パターン、そしてカラーフィルタ用着
色画素、以上を具備していることを特徴とするカラーフ
ィルタである。

【００１０】そして好ましくは、前記導電性の遮光パタ
ーンの材料が、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭
化物、あるいはカーボン系材料のうちのいずれかである
ことを特徴とする前記のカラーフィルタである。

【００１１】特には、前記カラーフィルタ用着色画素
が、レッド、グリーン、そしてブルー、の三色からなる
ことを特徴とする前記のカラーフィルタである。

【００１２】あるいは、支持体上に設けられた光導電体
層に対して帯電を行う工程、該光導電体層に対して選択
的に露光を行うことにより静電潜像パターンを形成する
工程、該静電潜像パターンに応じてトナーを付着させる
ことにより現像を行う工程、少なくとも以上の工程を経
てカラーフィルタ用着色画素を形成するカラーフィルタ
の製造方法において、該光導電体層上に導電性材料を用
いて遮光パターンを形成しておき、以降の静電潜像パタ
ーンを形成する工程では、該遮光パターンよりアースを
確保しておくことを特徴とするカラーフィルタの製造方
法である。

【００１３】本発明に係わるカラーフィルタおよびその
製造方法は、従来の技術である前記染色法、電着法ある
いは顔料分散法等との比較で大別するといわゆる電子写
真方式に属するものである。

【００１４】ところで、電子写真方式による通常の場合
には、透明支持体上に、透明導電層、透明光導電体層、
遮光パターンそしてカラーフィルタ用着色画素がある。
つまり、透明支持体と透明光導電体層との間には透明導
電層が存在していた。しかし、本発明では、透明支持体
と透明光導電体層との間に透明導電層が存在していな
い。

【００１５】尚、カラーフィルタ用着色画素としては各
様のものが適応出来、一般的であるＲＧＢ（レッド、グ
リーン、ブルー）が好ましいが、これ以外でも好ましい
適応が可能である。例えば、ＹＭＣ（イェロー、シア
ン、マゼンタ）でも好ましい結果が得られる。また、前
記遮光パターンとは、遮光性と所定のパターン形状を有
する層であり、いわゆるブラックマトリックスやブラッ
クストライプと称されるものがこれにあたる。

【００１６】以下に本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。

【００１７】まず、本発明に使用するカラーフィルタの
基体についてであるが、本発明に使用する基体は、まず
支持体１上に光導電体層２を設け、さらに該光導電体層
２上にブラックマトリクス層３を設けた構造を有してい
る。支持体１としては、透明性を有し且つ支持体として
の機械的強度を有することが必要であるため、ガラス或
いは有機高分子化合物を用いる。光導電体層２として
は、光導電性及び透明性を有するＰＶＫ（ポリビニルカ
ルバゾール）等を、スピンコート法等で前記支持体１上
に形成したものを用いる。そして、ブラックマトリクス
層３としては、導電性を有する金属のＣｒ（クロム）や
Ａｌ（アルミニウム）等が好ましい。また、導電性と遮
光性とが得られれば金属酸化物、金属窒化物、金属炭化
物、あるいはカーボン系材料、を単体で使用したり、あ
るいは金属層の表面にこれらの金属酸化物、金属窒化
物、金属炭化物、あるいはカーボン系材料の層を設けて
使用しても良い。形成する際には、例えば蒸着法やスパ
ッタリング法が効率が良いが、所定の厚さと形状とに形
成出来れば、方法自体はどれでも差し支えない。

【００１８】尚、本発明の様に金属でブラックマトリク
スを形成した場合、その遮光性の高さから、従来のブラ
ックトナーを使用する場合と比べ、実施例の様に１／１
０程度の約０．１μｍ位まで膜厚を薄くしても差し支え
なくその機能を持たせることが可能である。

【００１９】次に、本発明に使用する電子写真方式カラ
ーフィルタの製造工程について説明する。

【００２０】まず、帯電器４を用い、前記基体表面を使
用するトナーの帯電電荷の極性と反対の極性の電位数百
Ｖ程度に帯電させる（図１参照）。前記帯電工程終了
後、第１色目画素部分を遮光したパターンを有するマス
ク（ブラックマトリクス部は導電性により帯電されず遮
光してもしなくてもよい）を介して、紫外線ランプ６で
露光を行い（図２参照）、第１色目の画素の静電潜像パ
ターンを形成する。前記静電潜像形成後、基体を第１色
目の画素用の現像液であるトナー分散液７に数秒間浸漬
し現像する（図３参照）。現像終了後、トナーをさらに
凝集させ、定着させるためにベーキング処理を施し、第
１色目の画素８の形成を終了する（図４参照）。

【００２１】以下、同様の工程で第２色目以降の各画素
の形成を順次行い、電子写真方式によるカラーフィルタ
を完成させる（図５参照）。

【００２２】

【作用】本発明に係わるカラーフィルタおよびその製造
方法によると、透明支持体上に光導電体層が直接に設け
られ、さらに該光導電体層上には特に導電性を有する遮
光パターンが設けられる。つまり、カラーフィルタとし
ての透明性やさらには色分光特性を損なう透明導電層が
無い。

【００２３】また、光導電体層では露光により電荷が励
起されるが、この励起された電荷と帯電していた電荷と
が電気的に中和し、その際に余分な電荷が残る。従来の
技術では、この余分な電荷を除去する通路としての役割
を透明導電層が受け持っていた。一方、本発明では帯電
後に行なう選択的な露光を行なう工程において、前記導
電性材料よりなる遮光パターンからアースを確保してお
くことにより、前記の余分な電荷を除去することが出来
る。

【００２４】

【実施例】ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（アナン製、
商品名：ツビコール２１０）１００重量部を、シクロヘ
キサノン９００重量部に溶解して光導電体層用の母液と
した。この母液をソーダガラス基板に、スピンコート法
で塗布した後、オーブンを用い１５０℃で３０分間乾燥
を行い、約２μｍの厚さの光導電体層を形成した。

【００２５】次に前記光導電体層上に、Ａｌを約０．１
μｍ程度の厚さで蒸着し、最小幅約２５μｍのマトリク
スパターンにフォトエッチングし、ブラックマトリクス
像を形成して、カラーフィルタ用基体を完成させた。

【００２６】次に、コロナ帯電器に６ｋＶの高電圧を印
加し、光導電体層表面を−５００Ｖ程度に帯電させた。
帯電工程終了後、ブラックマトリクス層のアースを確保
しつつ、前記基体上に第１色画素形成部のみを遮光した
パターンのマスクを介して、露光を行い（ブラックライ
ト、波長３６５ｎｍ、露光時間５秒）、静電潜像パター
ンを形成した。

【００２７】続いて、バインダ樹脂の白色ラテックスに
赤色着色剤を分散させ、粒径０．５μｍ程度のレッドト
ナーにしたものに、イソパラフィン系溶媒（エッソ化学
製、商品名：アイソパーG ）を加え作製した正帯電レッ
ドトナーの現像液を調整し、前記レッドトナー分散液に
浸漬し現像を行い、レッド画素を形成した。

【００２８】次にトナーをさらに凝集させ、定着させる
ために１５０℃で１時間ベーキング処理を施し、レッド
画素の形成を終了した。以下同様に、グリーン・ブルー
の各画素及びブラックマトリクス像の現像を行った結
果、従来の発明（図６参照）とは異なり、支持体である
ガラス基板とその上の光導電体層の間に、ＩＴＯ等の導
電体層を設けていない為に、可視光の範囲で透過率が従
来のものよりも約５％程度向上した良好なカラーフィル
タが得られた（図５参照）。

【００２９】

【発明の効果】以上に述べてきたように本発明によれ
ば、ガラス等の支持体と光導電体層との間に導電体層を
設けなくとも、光導電体層上に導電性の遮光パターンを
設け、且つ帯電後の露光時にアースを確保しておくこと
で、露光時に前記導電体層が果たしていた光導電体層の
露光部の電荷の除去の役割を、前記遮光パターンに持た
せることを可能にした。

【００３０】さらに、前記導電体層の設ける必要がない
ことで、光の透過率を高めることが可能となり、カラー
フィルタの色分光特性を従来より向上できた。

【００３１】すなわち、比較的に短時間で簡便に製造が
出来、また大画面用のカラーフィルタの製造にも適して
いる等の前記の電子写真方式の特徴を確保しているうえ
で、且つ透明性を損なう前記透明導電層が不要なカラー
フィルタとその製造方法を提供することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法に係わる一
実施例について、断面図を用いて概略の工程を示す説明
図である。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法に係わる一
実施例について、断面図を用いて概略の工程を示す説明
図である。

【図３】本発明のカラーフィルタの製造方法に係わる一
実施例について、断面図を用いて概略の工程を示す説明
図である。

【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法に係わる一
実施例について、断面図を用いて概略の工程を示す説明
図である。

【図５】本発明のカラーフィルタに係わる一実施例につ
いて、概略の断面構造を示す説明図である。

【図６】従来のカラーフィルタに係わる一例の断面構造
を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・支持体 ２・・・光導電体層 ３・・・ブラックマトリクス層 ４・・・帯電器 ５・・・マスク ６・・・紫外線ランプ ７・・・第１色目トナー分散液 ８・・・画素 ９・・・導電体層 10・・・従来のトナーによるブラックマトリクス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明支持体上にカラーフィルタ用着色画素
   が設けられたいわゆるカラーフィルタにおいて、絶縁性
   の透明支持体、透明光導電体層、導電性の遮光パター
   ン、そしてカラーフィルタ用着色画素、以上を具備して
   いることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 【請求項２】前記導電性の遮光パターンの材料が、金
   属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、あるいはカ
   ーボン系材料のうちのいずれか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。
3. 【請求項３】前記カラーフィルタ用着色画素が、レッ
   ド、グリーン、そしてブルー、の三色からなることを特
   徴とする請求項１乃至２記載のカラーフィルタ。
4. 【請求項４】支持体上に設けられた光導電体層に対して
   帯電を行う工程、該光導電体層に対して選択的に露光を
   行うことにより静電潜像パターンを形成する工程、該静
   電潜像パターンに応じてトナーを付着させることにより
   現像を行う工程、少なくとも以上の工程を経てカラーフ
   ィルタ用着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法
   において、該光導電体層上に導電性材料を用いて遮光パ
   ターンを形成しておき、以降の静電潜像パターンを形成
   する工程では、該遮光パターンよりアースを確保してお
   くことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。