JPH11305026A - カラーフィルターの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色材及びパターン形状の制約が少なく、多量
の廃液の発生や製造コストの点で不利なフォトリソ工程
を行うことなく、色にじみの少ない高精細パターンのカ
ラーフィルタを製造することができるカラーフィルタの
製造方法及び装置を提供する。 【解決手段】 液容器２内の絶縁性を有する液体の色材
１を帯電装置で霧状にして帯電し、該霧状の色材１’と
逆極性に帯電した透明基板３上に、所定の開口パターン
を有し且つ色材１’と同極性に帯電したマクス５を密着
させ、チャンバー４に保持された霧状の色材１’をマク
ス５の開口部に露出した透明基板３の表面に付着させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータやカラーテレビ等のカラー液晶ディスプレイに用
いるカラーフィルターの製造方法及び装置に係り、詳し
くは、従来方法に比して製造工程が少なく低コストで製
造可能なカラーフィルターの製造方法及び装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のカラーフィルターの製造
方法として、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法等が
知られている。最も多く利用されている顔料分散法で
は、顔料を分散した感光樹脂を透明基板に塗布した後、
フォトマスクを通して露光及び現像を行うことにより、
単色のフィルターパターンを得る。この工程を３回くり
返してＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の
カラーフィルター層を透明基板上に形成する。

【０００３】また、染色法では、感光剤を添加した被染
色材料である高分子材料を透明基板上に塗布した後、フ
ォトマスクを通して露光及び現像を行い、得られたパタ
ーンを染色漕に浸漬することにより、単色のフィルター
パターンを得る。この工程を３回くり返してＲ、Ｇ、Ｂ
のカラーフィルター層を透明基板上に形成する。

【０００４】また、印刷法では、顔料等の色材を分散さ
せた低粘性の塗料を、印刷マスクを用いて透明基板上に
塗布した後、該塗料の溶媒を加熱して蒸発させることに
より、単色のフィルターパターンを得る。この工程を３
回くり返してＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター層を透明基
板上に形成する。

【０００５】また、上記電着法では、透明基板に３色分
の透明電極パターンを形成する。そして、有色の有機メ
ッキ材料を含むメッキ漕の中で対応する１色分の電極に
電圧を印加し、電解メッキにより単色の有機薄膜を形成
する。この工程を３回くり返してＲ、Ｇ、Ｂのカラーフ
ィルター層を透明基板上に形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
製造方法のうち顔料分散法及び染色法は、複数回のフォ
トリソ工程を行なっているため、製造コストが高くな
り、レジスト材等を含む廃液が増えて地球の環境保全と
いう観点からも好ましくない。また、上記印刷法は、低
粘性の塗料を塗布しているため、色のにじみが発生しや
すいという不具合があった。更に、にじみ等のカラー間
の不具合を視覚的に低減するため、ブラックマトリック
スの面積を広く設定する必要があり、輝度が低減してし
まうという不具合もあった。また、上記電着法は、本方
法に適する各色の色材（有機メッキ材）の種類が少な
く、形成されるパターン形状も限定されるといわれてい
る。更に、少なくとも１回のフォトリソ工程を行うた
め、上記顔料分散法及び染色法ほどではないが、製造コ
ストが高くなり、レジスト材等を含む廃液が増えて地球
の環境保全という観点からも好ましくない。

【０００７】なお、インクジェット方式により３色のイ
ンク滴を透明基板に付与してパターンを形成するカラー
フィルターの製造方法（例えば、特開平７−７２３２５
号公報参照）も提案されているが、このインクジェット
方式を用いた製造方法では、直径が数十μm程度のイン
ク滴をパターン形成に用いているため、フィルター層の
面方向の寸法を数μm以下の精度で形成したり、該フィ
ルター層の厚みを数μm程度に精度よく制御したりする
ことが難しかった。

【０００８】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、従来の方法及び装置に比して、色
材及びパターン形状の制約が少なく、多量の廃液の発生
や製造コストの点で不利なフォトリソ工程を行うことな
く、色にじみの少ない高精細パターンのカラーフィルタ
ーを製造することができるカラーフィルターの製造方法
及び装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、絶縁性を有する液体の色材を霧
状にして帯電し、該色材の帯電極性と逆極性に帯電した
透明基板上に、所定の開口パターンを有し且つ該色材の
帯電極性と同極性に帯電したマクスを密着させ、該霧状
の色材を該マクスの開口部に露出した該透明基板の表面
に付着させる絶縁性を有する液体の色材を霧状にして帯
電し、該色材の帯電極性と逆極性に帯電した透明基板上
に、所定の開口パターンを有し且つ該色材の帯電極性と
同極性に帯電したマクスを密着させ、該霧状の色材を該
マクスの開口部に露出した該透明基板の表面に付着させ
ることを特徴とするものである。

【００１０】この請求項１のカラーフィルターの製造方
法では、帯電した霧状の色材を、同極性帯電のマクスの
開口部に露出した逆極性帯電の透明基板の表面に、静電
気力で付着させることにより、該透明基板上に単色のパ
ターンを形成する。この単色パターンの形成を所望の色
の分だけ繰り返すことにより、該透明基板上に複数色の
パターンを形成することができる。

【００１１】請求項２の発明は、絶縁性を有する液体の
色材を霧状にして帯電し、透明基板の表面を所定のパタ
ーンに対応させて該色材の帯電極性と逆極性に選択的に
帯電し、該霧状の色材を該透明基板の該逆極性に帯電し
た部分に選択的に付着させることを特徴とするものであ
る。

【００１２】この請求項２のカラーフィルターの製造方
法では、帯電した霧状の色材を、透明基板の選択的に逆
極性帯電された部分に付着させることにより、該透明基
板上に単色のパターンを形成する。この単色パターンの
形成を所望の色の分だけ繰り返すことにより、該透明基
板上に複数色のパターンを形成することができる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は２のカラ
ーフィルターの製造方法において、上記帯電した霧状の
色材を、上記透明基板に向けて電界により誘導すること
を特徴とするものである。

【００１４】この請求項３のカラーフィルターの製造方
法では、上記帯電した霧状の色材を、透明基板に向けて
電界により誘導することにより、該色材の該透明基板へ
の付着を促進させる。

【００１５】請求項４の発明は、絶縁性を有する液体の
色材を収容する液容器と、該液容器内に収容された色材
を霧状にして帯電する帯電霧状化手段と、該液容器から
生じた霧状の色材を保持し且つ透明基板側に開口を有す
るチャンバーとを設け、所定の開口パターンを有するマ
スクを該透明基板に密着させ、該透明基板を該色材の帯
電極性とは逆極性に帯電し、該マスクを該色材の帯電極
性と同極性に帯電しておくことを特徴とするものであ
る。

【００１６】この請求項４のカラーフィルターの製造装
置では、液容器内の絶縁性を有する液体の色材を、帯電
霧状化手段で霧状化して帯電する。液容器から生じた霧
状の色材は、透明基板側に開口を有するチャンバーに保
持される。そして、チャンバー内の帯電した霧状の色材
を、同極性帯電のマクスの開口部に露出した逆極性帯電
の透明基板の表面に付着させることにより、該透明基板
上に単色のパターンを形成する。この単色パターンの形
成を所望の色の分だけ繰り返すことにより、該透明基板
上に複数色のパターンを形成することができる。

【００１７】請求項５の発明は、絶縁性を有する液体の
色材を収容する液容器と、該液容器内に収容された色材
を霧状にして帯電する帯電霧状化手段と、該液容器から
生じた霧状の色材を保持し且つ透明基板側に開口を有す
るチャンバーとを設け、該透明基板を、所定のパターン
に対応させて該色材の帯電極性と逆極性に選択的に帯電
しておくことを特徴とするものである。

【００１８】この請求項５のカラーフィルターの製造装
置では、液容器内の絶縁性を有する液体の色材を、帯電
霧状化手段で霧状化して帯電する。液容器から生じた霧
状の色材は、透明基板側に開口を有するチャンバーに保
持される。そして、チャンバー内の帯電した霧状の色材
を、透明基板の選択的に逆極性帯電された部分に付着さ
せることにより、該透明基板上に単色のパターンを形成
する。この単色パターンの形成を所望の色の分だけ繰り
返すことにより、該透明基板上に複数色のパターンを形
成することができる。

【００１９】請求項６の発明は、請求項４又は５のカラ
ーフィルターの製造装置において、上記帯電霧状化手段
として、該液容器内に収容された液体の色材の表面部
を、該色材が重力に打ち勝って霧状化し得る程度の帯電
量まで帯電する帯電手段を設けたことを特徴とするもの
である。

【００２０】この請求項６のカラーフィルターの製造装
置では、液容器内に収容された液体の色材の表面部を帯
電手段で上記所定の帯電量まで帯電することにより、該
液体の色材の一部を霧状にして帯電する。

【００２１】請求項７の発明は、請求項４又は５のカラ
ーフィルターの製造装置において、上記帯電霧状化手段
として、該液容器内に収容された色材の一部を霧状化す
る霧状化手段と、該霧状化した色材を帯電する帯電手段
とを設けたことことを特徴とするものである。

【００２２】この請求項７のカラーフィルターの製造装
置では、霧状化手段で液容器内に収容された色材の一部
を霧状化した後、該霧状化した色材を帯電手段で帯電す
ることにより、帯電した霧状の色材を発生させる。

【００２３】請求項８の発明は、請求項４又は５のカラ
ーフィルターの製造装置において、上記チャンバーの上
記透明基板に面する開口に、上記霧状の色材が通過する
通過孔を有し該色材の帯電極性とは逆極性の電圧を印加
したグリッド電極を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００２４】この請求項８のカラーフィルターの製造装
置では、チャンバーの透明基板に面する開口に設けた上
記グリッド電極により、帯電した霧状の色材を該透明基
板に向けて電界により誘導することにより、該色材の該
透明基板への付着を促進させる。

【００２５】請求項９の発明は、請求項４又は５のカラ
ーフィルターの製造装置において、上記チャンバー内の
蒸気圧を調整する蒸気圧調整手段を設けたことを特徴と
するものである。

【００２６】この請求項９のカラーフィルターの製造装
置では、蒸気圧調整手段でチャンバー内の蒸気圧を調整
することにより、霧状の色材に帯電された電荷量が低下
しないようにするとともに、該色材が乾燥しないように
する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形
態に係る３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のパターンからなるカラー
フィルターの製造装置の概略構成図である。本製造装置
は、絶縁性を有する液体の色材１を収容する液容器２
と、該液容器２内に収容された色材１を霧状にして帯電
する帯電霧状化手段としての帯電装置、該液容器２から
生じた霧状の色材１’を保持し且つ透明基板３側に開口
４’を有するチャンバー４とを備えたユニットを、各色
に対応して３組備えている。なお、一つのチャンバーを
共用して液容器等を切り替えて用いるように構成しても
よい。

【００２８】上記チャンバー４の開口４’に面するよう
に配置された透明基板３には、所定の開口パターンを有
するマスク５を密着させている。図１（ｂ）に示すよう
に、透明基板３は色材１’の帯電極性とは逆極性に帯電
し、マスク５は色材１’の帯電極性と同極性に帯電して
おく。図示の例では、霧状の色材１’がマイナスに帯電
されるため、透明基板３をプラスにマスク５をマイナス
に帯電している。

【００２９】上記絶縁性を有する色材１としては、例え
ば、湿式の電子写真方式のカラー画像形成装置で使用さ
れている色材を用いることができ、絶縁性及び帯電性を
有していればよい。この色材１の光学的な特性として
は、色材の各粒子が特定の波長帯の光を反射したり、透
過したりするものであればよく、各色材で形成されるフ
ィルター層を通過する光がそれぞれ、例えば赤色、緑色
及び青色の３色の光になるようにする。

【００３０】上記液体の色材１を帯電して霧状化する帯
電装置としては、液容器２内の色材１の上部及び下部に
配設された帯電電極６ａ，６ｂと、該帯電電極に直流の
高電圧を印加する電源７とを備えたものを使用してい
る。この電圧としては、例えば数十ｋＶの直流電圧を液
面側の帯電電極６ａがマイナスになるように印加する。
この電圧印加で色材１の表面部が電荷注入によりマイナ
スに帯電し、同極性に帯電した液粒子同士の反発力によ
り、該色材１の一部が重力及び分子間力に打ち勝って液
的爆発が生じ、該色材が霧状化する。

【００３１】上記チャンバー４の透明基板３に面する開
口４’には、上記霧状の色材１’が通過する通過孔を有
するグリッド電極８を取り付けている。このグリッド電
極８には、色材１’の帯電極性とは逆極性（図示の例で
はプラス）の直流電圧を電源９から印加している。この
グリッド電極８で発生する電界により、帯電した霧状の
色材１’を透明基板３に向けて誘導し、該色材１’の透
明基板３への付着を促進させている。

【００３２】上記構成のカラーフィルターの製造装置に
おいて、上記帯電装置でマイナス帯電して霧状となった
赤色の色材１’はチャンバー４内を通り、グリッド電極
７で形成された電界により加速され、マスク５が密着し
た透明基板３に到達する。図１（ｂ）に示すように、透
明基板３に近づいてきた霧状の色材１’はマイナスに帯
電しているので、同極性に帯電したマスク５には付着せ
ず、透明基板３のマスク開口部に露出したプラス帯電の
表面に付着して、赤のパターンが形成される。以上の工
程を、緑色及び青色についても繰り返すことにより、透
明基板３には３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーパターンが
形成される。

【００３３】以上、本実施形態によれば、パターン形成
用の色材１およびマスク５がそれぞれ絶縁性のものおよ
び帯電可能なものであればいいので、有機メッキ材を用
いる電着法に比して色材及びパターン形状の制約が少な
い。また、フォトリソ工程がないので、顔料分散法及び
染色法等に比して多量の廃液が発生することもなく且つ
低コスト化を図ることもできる。更に、帯電した色材１
を静電気力により透明基板３上に付着させているので、
粘性の低い塗料を用いた印刷法に比して色にじみの少な
いカラーフィルターを製造することができる。

【００３４】また、本実施形態によれば、液容器２内に
収容された液体の色材１の表面部を帯電するという簡易
な構成で色材１の帯電を及び霧状化を同時に行うことが
できる。

【００３５】なお、上記実施形態では、液容器２の底面
上に一方の帯電電極６ｂを配置しているが、図２に示す
ように液容器２の一部２ａを導電性材料で形成し、帯電
電極の一つとして用いるように構成してもよい。

【００３６】また、上記実施形態では、透明基板３の色
材付着面が水平方向を向くようにチャンバー４を構成し
ているが、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように上記透明
基板３の色材付着面が鉛直方向下側又は鉛直方向上側を
向くようにチャンバー４を構成してもよい。

【００３７】また、図３（ａ）に示すように色材１の液
面側の帯電電極６ａとして、開口６ｃを有するものを用
いてもよい。この場合は、色材１の霧状化をより効率的
に行うことができる。

【００３８】また、上記実施形態では、液容器２内の液
体の表面部を帯電することにより色材１を帯電するとと
もに霧状化しているが、帯電手段及び霧状化手段を個別
に設けてもよい。この場合には、色材１の霧状化条件及
び帯電条件の制御を容易に行うことができる。例えば、
霧状化手段として液容器２内に浸漬した超音波振動子を
用い、帯電手段としてチャンバー４内に所定の電圧を印
加した電極を配置してもよい。

【００３９】また、上記実施形態において、チャンバー
４内の蒸気圧を調整する蒸気圧調整手段を設けることが
望ましい。このように蒸気圧を調整することにより、霧
状の色材１’に帯電された電荷量の低下を抑えるととも
に、該色材１’の乾燥を防止することができるので、透
明基板３上の色材によるパターン形成をより安定に行う
ことができる。この蒸気圧調整手段は、例えば、蒸気圧
調整用の液体を霧吹き状に噴射するノズルを用いたもの
や、蒸気圧調整用の液体を超音波で霧状にするものや、
蒸気圧調整用の液体をヒータで加熱して蒸気を発生させ
るもの等を用いて構成することができる。上記蒸気圧調
整用の液体としては、炭化水素系の化合物等の絶縁性を
有するものが好ましく、例えば上記色材１の溶媒を用い
ることができる。また、この蒸気圧調整用の液体として
引火しやすいものを用いた場合は、チャンバー４内を窒
素ガス等の不活性ガスの雰囲気にすることが望ましい。

【００４０】また、上記実施形態では、霧状化した色材
１’と同極性に帯電したマスク５を用いているが、この
マスク５を用いる代わりに、図４（ａ）に示すように透
明基板３を所定のパターンに対応させて該色材１’の帯
電極性と逆極性に選択的に帯電してもよい。この場合に
は、透明基板３の帯電した部分３’のみに上記帯電した
霧状の色材１’を付着させることができる。このように
マスク５を用いないで色材１’を選択的に付着させるこ
とができるので、例えば図４（ｂ）に示す格子状のブラ
ックマトリックス１０のようにマスクの形成が難しい場
合でも、パターンの形成が可能となる。本例における透
明基板３としては、少なくとも上記色材を付着させる表
面部が感光材料等の帯電可能な材料で形成されたものを
用いる。また、この透明基板３を選択的に帯電する手段
としては、一様帯電した後ポリゴンミラーを用いて光ビ
ームをスキャンする手段や、真空中で電子ビームを選択
的に照射する手段などを採用することができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１乃至９の発明によれば、パター
ン形成用の色材が絶縁性及び帯電性を有するものであれ
ばいいので、有機メッキ材を用いる電着法に比して色材
及びパターン形状の制約が少ない。また、フォトリソ工
程がないので、顔料分散法及び染色法等に比して多量の
廃液が発生することもなく且つ低コスト化を図ることも
できる。更に、帯電した色材を静電気力により透明基板
上に付着させているので、粘性の低い塗料を用いた印刷
法に比して色にじみが少ない。しかも、インクジェット
方式を採用したものに比して高精細パターンのカラーフ
ィルターを製造することができるという効果がある。

【００４２】特に、請求項２の発明によれば、マスク形
成が難しい格子等の形状をしたパターン形成が可能とな
る。

【００４３】特に、請求項３及び８の発明によれば、上
記帯電した霧状の色材を、透明基板に向けて電界により
誘導することにより、該色材の該透明基板への付着を促
進させているので、該透明基板にカラーパターン形成を
効率的に行うことができるという効果がある。

【００４４】また特に、請求項６の発明によれば、液容
器内に収容された液体の色材の表面部を帯電するという
簡易な構成で色材の帯電を及び霧状化を同時に行うこと
ができるという効果がある。

【００４５】また特に、請求項７の発明によれば、色材
の霧状化及び帯電をそれぞれ個別の手段で行っているの
で、色材の霧状化条件及び帯電条件の制御を容易に行う
ことができるという効果がある。

【００４６】また特に、請求項９の発明によれば、霧状
の色材に帯電された電荷量の低下を抑えるとともに、該
色材の乾燥を抑えているので、透明基板上の色材による
パターン形成を安定に行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るカラーフィ
ルターの製造装置の概略構成図。（ｂ）は、霧状の色材
の透基板への付着の様子を示す説明図。

【図２】同カラーフィルターの製造装置の変形例に係る
帯電電極の概略構成図。

【図３】（ａ）は、変形例に係るカラーフィルターの製
造装置の概略構成図。（ｂ）は、他の変形例に係るカラ
ーフィルターの製造装置の概略構成図。

【図４】（ａ）は、他の実施形態に係るカラーフィルタ
ーの製造方法における霧状の色材の透基板への付着の様
子を示す説明図。（ｂ）は、同製造方法で形成可能な透
明基板上のブラックマトリックスの平面図。

【符号の説明】

１ 液状の色材 １’ 霧状の色材 ２ 液容器 ２ａ 液容器の帯電電極を兼ねた底板 ３ 透明基板 ４ チャンバー ５ マスク ６ａ，６ｂ 帯電電極 ７ 色材帯電用の電源 ８ グリッド電極 ９ グリッド電極用の電源 １０ ブラックマトリックス

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性を有する液体の色材を霧状にして帯
   電し、該色材の帯電極性と逆極性に帯電した透明基板上
   に、所定の開口パターンを有し且つ該色材の帯電極性と
   同極性に帯電したマクスを密着させ、該霧状の色材を該
   マクスの開口部に露出した該透明基板の表面に付着させ
   ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】絶縁性を有する液体の色材を霧状にして帯
   電し、透明基板の表面を所定のパターンに対応させて該
   色材の帯電極性と逆極性に選択的に帯電し、該霧状の色
   材を該透明基板の該逆極性に帯電した部分に選択的に付
   着させることを特徴とするカラーフィルターの製造方
   法。
3. 【請求項３】請求項１又は２のカラーフィルターの製造
   方法において、 上記帯電した霧状の色材を、上記透明基板に向けて電界
   により誘導することを特徴とするカラーフィルターの製
   造方法。
4. 【請求項４】絶縁性を有する液体の色材を収容する液容
   器と、該液容器内に収容された色材を霧状にして帯電す
   る帯電霧状化手段と、該液容器から生じた霧状の色材を
   保持し且つ透明基板側に開口を有するチャンバーとを設
   け、 所定の開口パターンを有するマスクを該透明基板に密着
   させ、 該透明基板を該色材の帯電極性とは逆極性に帯電し、該
   マスクを該色材の帯電極性と同極性に帯電しておくこと
   を特徴とするカラーフィルターの製造装置。
5. 【請求項５】絶縁性を有する液体の色材を収容する液容
   器と、 該液容器内に収容された色材を霧状にして帯電する帯電
   霧状化手段と、 該液容器から生じた霧状の色材を保持し且つ透明基板側
   に開口を有するチャンバーとを設け、 該透明基板を、所定のパターンに対応させて該色材の帯
   電極性と逆極性に選択的に帯電しておくことを特徴とす
   るカラーフィルターの製造装置。
6. 【請求項６】請求項４又は５のカラーフィルターの製造
   装置において、 上記帯電霧状化手段として、該液容器内に収容された液
   体の色材の表面部を、該色材が重力に打ち勝って霧状化
   し得る程度の帯電量まで帯電する帯電手段を設けたこと
   を特徴とするカラーフィルターの製造装置。
7. 【請求項７】請求項４又は５のカラーフィルターの製造
   装置において、 上記帯電霧状化手段として、該液容器内に収容された色
   材の一部を霧状化する霧状化手段と、該霧状化した色材
   を帯電する帯電手段とを設けたことことを特徴とするカ
   ラーフィルターの製造装置。
8. 【請求項８】請求項４又は５のカラーフィルターの製造
   装置において、 上記チャンバーの上記透明基板に面する開口に、上記霧
   状の色材が通過する通過孔を有し該色材の帯電極性とは
   逆極性の電圧を印加したグリッド電極を設けたことを特
   徴とするカラーフィルターの製造装置。
9. 【請求項９】請求項４又は５のカラーフィルターの製造
   装置において、 上記チャンバー内の蒸気圧を調整する蒸気圧調整手段を
   設けたことを特徴とするカラーフィルターの製造装置。