(57)【要約】【課題】透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンが同時に形成されたカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ製造装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＹＭＣＢｋの４色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラムの表面上に形成するための電子写真方式の４組のパターン形成部を備えている。パターン形成部は、感光体ドラムを有しその周囲には、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写ローラと、クリーナ、ドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプとが、感光体ドラムの回転方向に沿って順に配設されている。搬送ベルト２０には、供給機構３０と定着装置４０が配設され、搬送されたフィルムは、搬送ベルト２０から連続して定着装置４０を通って延びた搬送路を搬送し、定着装置４０を通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンが同時に形成されたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記着色パターンおよび前記不透明黒色パターンはデジタルカラー電子写真法を用いて形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、半透明着色パターンおよび不透明黒色パターンを電子的な図形情報として発生させるパターン発生部と、
前記電子的な図形情報を受信し、受信した当該図形情報のパターンに基づいてデジタルカラー電子写真法により形成するパターン形成部とからなる装置により形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記着色パターン及び不透明黒色パターンの厚さが略等しい厚さであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記パターン発生部はＣＡＤ装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
前記パターン形成部はタンデム式デジタルカラープリンタ装置であることを特徴とする請求項２または３記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
着色パターン及び不透明黒色パターンをデジタルカラー電子写真法により透明プラスチックフィルムの表面に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８】
請求項１から６のいずれか１項に記載のカラーフィルタをデジタルカラー電子写真法により形成することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピュータ、パチンコ遊戯台等に使用されているカラー液晶ディスプレイなどのカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ製造装置に関し、特にカラー電子写真法を応用したブラックマトリックス型のカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶ディスプレイの研究開発は拡大の一途をたどり、カラー液晶ディスプレイの市場は大きく拡大している。カラー液晶ディスプレイを構成する部材が占める価格の割合をみると、カラーフィルタは他の構成部材に比べ高価であり、カラーフィルタの製造コストの削減は、妥当な価格の液晶表示パネルを提供するためのキーポイントであるといわれている。
【０００３】
従来では、カラーフィルタとしての要求特性を満たしつつ安価なカラーフィルタを製造するための方法が種々試みられている。
【０００４】
例えば特許文献１では、プラスチック基材フィルム上に配置されている感光性の黒色樹脂材料層をカラーフィルタ用透明基板上に転写し、その後、黒色樹脂材料層に光を照射して所望のパターンを有するブラックマトリックスを形成することによって、安価なカラーフィルタを製造する方式が提案されている。
【０００５】
一般に、ブラックマトリックスの形成方法は通常、真空蒸着やスパッタリング等の方法で基板全面に酸化クロム等の金属膜を形成した後、感光性レジストを塗布して、露光・現像、エッチング、レジスト剥離を経て必要な部分にのみ金属膜を残してブラックマトリックスを形成している。
【０００６】
また一般に、カラーフィルタは、透明基板上に形成されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の三原色の画素を一絵素とする多数の絵素から構成されている。また、色の異なる各画素間には、一般に、表示コントラストを高めるために、一定の幅を有する遮光領域が設けられているが、通常、この遮光領域は黒色であることからブラックマトリックスと呼ばれている。
【０００７】
次に、カラーフィルタの製造方法においては、着色画素部の形成を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した可染媒体層を染色する染色法、顔料が分散されている感光性組成物を用いる顔料分散法、パターニングした電極を利用した電着法等で行っている。
【０００８】
例えば特許文献２では、上記したパターニングした電極を利用して紫外線吸収層が透明電極と同一の形状になるようにカラーフィルタを製造する方式が提案されている。
【０００９】
また特許文献３では、電極取り出し穴を形成する電極巾から電極取り出し穴を引いた値がプラスチックフィルム基板の伸縮変動巾より小さい範囲のものであるプラスチックカラーフィルタを製造する方式が提案されている。
【００１０】
また特許文献４では、プラスチックフィルム基板上に精密なアライメントなしに、ブラックマトリックスを有するプラスチックカラーフィルタを製造する方式が提案されている。
【００１１】
さらに特許文献５では、フィルムなどの長尺基板を切断することなく、成膜することができ、連続生産において、より確実な電気的な接続をとることができるカラーフィルタを製造する方式が提案されている。
【００１２】
その他、低コストの製造方法としてインクジェット記録方式を利用する方法がある。即ち、インクジェット記録方式では、着色面積および着色パターンを任意に設定することによって所望の位置に所望の色のインクを付与することが簡単にできるため、この方式を利用すれば、カラーフィルタの着色画素を簡易に短時間で形成することが可能になる。
【特許文献１】特開平１０−１９７７１１号公報
【特許文献２】特許第３４１５０２４号公報
【特許文献３】特開平１１−８４３６７号公報
【特許文献４】特開平１１−１４９０１２号公報
【特許文献５】特開２０００−６６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の方法では、金属を蒸着するための高価な真空装置が必要であり、特に、大面積のカラーフィルタ用基板を得ようとすると大型な装置が必要であるので格段にコストが増大する。
【００１４】
また、製造工程上、高価なレジストを要する上に、レジスト塗布、マスク露光、現像、ベーキング、エッチング、レジスト剥離といった複雑な工程が必要なため、製造コストがかかる。また、従来の方法では、ブラックマトリックスと着色画素部との位置合わせに、高度の精度を必要とするため、この点でもかなりの製造コストがかかるという問題もある。
【００１５】
また、透明基板上に予め染色可能媒体層を形成し、この層に黒色染料を用いて染色する方法によりブラックマトリックスを形成する場合には、単品で黒色に染めるよい染料が得られていないため、２から３色の染料を混ぜて黒色に染めている。この黒色染色は色むらができ易く、且つ、この場合にも十分満足する黒色が得られないという問題がある。
【００１６】
また、カーボンブラックや黒色の配合染料等を含む印刷インキを用い、印刷方法によりブラックマトリックスを形成する方法の場合、印刷法では微細な加工が難しく、十分な精度のものが得られない。
【００１７】
また、黒色顔料が分散されている感光性樹脂組成物を使用し、リソグラフ法により基板上にブラックマトリックスを形成する方法によれば、十分な加工精度が得られ、工程も、樹脂塗布、仮硬化、マスク露光、現像、リンス、本硬化というように、金属クロムを利用した場合に比べて短いため安価な製造が可能である。しかし、基板上に黒色感光性樹脂組成物を塗布する際に、スピンコートを用いるので、感光性樹脂組成物材料の９５％以上が飛び散ってしまい、材料の使用効率が３〜５％と非常に悪いなどの問題がある。
【００１８】
さらに、簡易なブラックマトリックスの形成方法として、シート転写法がある。シート転写法は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色画素部を作る技術として知られている。この方法では、先ず、基材フィルム上に形成されている赤、緑または青の画素形成材料層を透明基材上に転写した後、これらの画素形成材料層を用いて各画素を形成した後、その上に黒色のフォトレジストを塗布して、先に形成した画素部をマスクとして利用し、基板の裏面側より露光することによって画素部以外の領域のフォトレジストを露光し、その後、現像、リンスして、ブラックマトリックスを形成する。
【００１９】
しかし、この方法では、各色の画素パターンの形成に際し、夫々フォトマスクを用い、露光、現像、リンスする工程を３回繰り返す必要があり、カラーフィルタの製造方法の根本的なコストダウンにつながっていない。
【００２０】
そこで本発明は、上述した課題を解決するために、透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンが同時に形成されたカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ製造装置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】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンが同時に形成されたカラーフィルタであることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラーフィルタにおいて、前記着色パターンおよび不透明黒色パターンはデジタルカラー電子写真法を用いて形成されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のどちらか１項に記載のカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタは、半透明着色パターンおよび不透明黒色パターンを電子的な図形情報として発生させるパターン発生部と、前記電子的な図形情報を受信し、受信した当該図形情報のパターンに基づいてデジタルカラー電子写真法により形成するパターン形成部とを有する装置により形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のカラーフィルタにおいて、前記着色パターンおよび不透明黒色パターンの厚さが略等しい厚さであることを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のカラーフィルタにおいて、前記パターン発生部はＣＡＤ装置であることを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項２または３のどちらか１項に記載のカラーフィルタにおいて、前記パターン形成部はタンデム式デジタルカラープリンタ装置であることを特徴とする。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、着色パターンおよび不透明黒色パターンをデジタルカラー電子写真法により透明プラスチックフィルムの表面に形成するカラーフィルタの製造方法であることを特徴とする。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載のカラーフィルタをデジタルカラー電子写真法により形成するカラーフィルタ製造装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンが同時に透明フィルム上に印刷し、同時に形成されたカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ製造装置を提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本実施形態では、簡易に着色パターンおよびブラックマトリックスを形成することを可能とすることによって、カラーフィルタの製造方法の根本的なコストダウンを達成し、優れた特性の安価なカラーフィルタを提供することを目的とする。
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明を実施形態により詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態のカラーフィルタは、透明プラスチックフィルムの表面に、光の３原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）または、色の３原色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）の着色パターンと、ブラックマトリックスである不透明黒色パターンを同時にデジタルカラー電子写真法により形成されたことを特徴としている。
【００３３】
本実施形態のカラーフィルタの製造方法は、着色パターンおよび不透明黒色パターンを電子的な図形情報として発生させるパターン発生部としてのＣＡＤ装置と、該電子的な図形情報を受信して、デジタルカラー電子写真法によりパターン形成するパターン形成部としての画像形成装置（たとえば４連タンデム式デジタルカラープリンタ）を有することを特徴としている。
【００３４】
まず本実施形態のカラーフィルタの製造に適用される製造装置を図１により説明する。
【００３５】
図１に、本実施形態のカラーフィルタの製造に使用されるパターン形成装置として、４連タンデム方式のフルカラープリンタの構成の概略を示す。
【００３６】
このプリンタは、色の表現方式であるＹ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の４色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ（パターン担持体）の表面上に形成するための電子写真方式の４組のパターン形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（パターン形成手段）を備えている。
【００３７】
これらパターン形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各パターン形成部を通してフィルム（基材）を搬送するための搬送ベルト２０が張架されている。
【００３８】
各パターン形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、搬送ベルト２０にそれぞれ転接配置され、フィルム（基材）は搬送ベルト２０の表面に静電的に吸着される。
【００３９】
４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、同じ構造を有する。よって、説明上、フィルム（基材）の搬送方向最上流側に配設されたイエロ用のパターン形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用のパターン形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋはパターン形成部１０Ｙと同様にして形成されるので、それらの説明を省略する。
【００４０】
パターン形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト２０に転接された感光体ドラム１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙと、帯電されたドラム１Ｙ表面を色分解されたパターン信号に基づいて露光しドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙと、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロトナーを供給して現像する現像装置４Ｙと、現像したトナー像を搬送ベルト２０を介して搬送されるフィルム上に転写する転写ローラ５Ｙ（転写装置）と、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプとが、感光体ドラム１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。
【００４１】
搬送ベルト２０の図中右下方には、フィルムを搬送ベルト２０上に供給するための供給機構３０が配設されている。
【００４２】
搬送ベルト２０の図中左側には、定着装置４０（図２に詳述する）が配設されている。搬送ベルト２０によって搬送されたフィルムは、搬送ベルト２０から連続して定着装置４０を通って延びた搬送路を搬送し、定着装置４０を通過する。
【００４３】
図２に示すように、定着装置４０は、搬送されたフィルムの表面上に各色のトナー像が転写された状態のフィルムを加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融してフィルム上に定着させる（この図では、詳細は省略）。本実施形態では、このように、透明基材上に電子写真方式を用いて同時に定着させてカラーフィルタを製造している。また、定着装置４０の搬送経路下流側に排出ローラを介してフィルムを排出する。
【００４４】
次に、図２を用いて本実施形態のパターン形成部における構成断面における定着装置４０の構成とその動作について詳述する。
【００４５】
図２に示すように、定着装置４０は、支持ローラ４２と、この支持ローラ４２に対向する定着補助ローラ４４とに張架・支持された無端状の定着ベルト４１と、この定着ベルト４１を加熱する加熱手段と、前記定着ベルト４１を介して定着補助ローラ４４に圧接しニップ部を形成する加圧ローラ４３と有している。定着ベルト４１は少なくとも発熱層を有し、さらに加熱制御部４５と、給電電極４６と、サーミスタ４７とを有する抵抗加熱装置である。発熱層は、前記定着ベルトの両端部円周上に電気的に暴露されており、ここに、例えばブラシ状電極のような給電電極４６が接触して導通・給電することができるようになっている。これにより定着ベルト全面に渡って加熱することができる。
【００４６】
使用トナーは、従来技術により公知である環化ゴムとハロゲン含有メタクリレートの反応より得られた白色ラテックスに赤色着色剤（保土谷化学工業株式会社製、商品名SpilionRed GRLH）を分散させ、イソパラフィン系溶媒（エッソ化学株式会社製、商品名アイソパーＧ）を加えて作製した負帯電Ｒ（レッド）トナーおよび同様の方法で保土谷化学株式会社製SpilionBlue GRLH Special 、Spilion Green 3 GNH Special を用いて作製した負帯電Ｂ（ブルー）トナーと負帯電Ｇ（グリーン）トナー、または他の電子写真用の粉砕トナーあるいは重合トナーでも良い。
【００４７】
使用フィルムは、ポリエステル材質（たとえばＰＥＴなど）で厚みは特に制限されないが、たとえば０．１ｍｍ程度の無色透明フィルムを用いて製造可能であるが、他の材質であっても良い。
【００４８】
このような装置とフィルム基板と色素混合トナーを用い、通常の画像形成装置で使用される公知の工程を経ることにより、カラーフィルタを形成するための画像情報は、たとえば図３に示すように、ＣＡＤ（ＣＡＤ作成用のプログラムがインストール等されたコンピュータ５１）などにより作成されたカラーフィルタの画像データを第２の画像形成装置であるパターン形成部５２（カラーフィルタ製造装置）に入力し、この入力されたカラーフィルタに関する情報により、フィルム基板上には所望の色調に応じて３原色のパターンと、ブラックマトリックスが印刷される。しかも、定着機構により加熱加圧されるためパターンの厚さが均一になるため、液晶、ＰＤＰなどを含めた表示素子、表示デバイスのフィルタとして、簡単な工程により製造された、カラーフィルタを提供することができる。
【００４９】
このような製造装置を用いて得られたカラーフィルタの例を図４に示す。
【００５０】
図４に示すように、本実施形態のカラーフィルタはプラスチック基材６１上に、光の３原色にそれぞれ対応したエリア６２ａ（Ｒ：赤）、６２ｂ（Ｇ：緑）、６２ｃ（Ｂ：青）と、ブラックストライプ領域６３とをその表面に設けられた構成となっている。
【００５１】
本実施形態では、カラーフィルタの画像データは現実のカラーフィルタを読取装置でそれぞれの原色で読取って作成しても良いし、また、ＣＡＤなどの機能を有する第１の画像形成装置（コンピュータ５１）を用いてカラーフィルタを設計し、得られたカラーフィルタの画像データを用いてカラーフィルタを第２の画像形成装置であるパターン形成部５２により製造することもできる。
【００５２】
また、透明プラスチックフィルムの表面に着色パターンおよび不透明黒色パターンを同時に透明フィルム上に印刷し、着色パターンおよび不透明黒色パターンをデジタルカラー電子写真法により形成したことを特徴とするカラーフィルタにより、透明フィルムの表面に所定の３原色のパターンとブラックマトリックスパターンが同時に透明フィルム上に印刷され、均一な厚さのカラーフィルタが形成されるため、カラーフィルタとしての重要な品質である光透過率の低下がなく、従来のカラーフィルタがもつ分光特性そして色度特性までをも大きく損なわせてしまうという欠点、素子のしきい電圧が上昇するという欠点、および立ち上がりの急峻さを著しく損なうという欠点を解消することが可能となる。
【００５３】
また、従来のカラーフィルタの場合に行われていた転写効率を上げるための透明導電膜の形成の必要がなく、従来の製造方法で必要としていたフォトリソグラフィ工程を省くことができ、フォトマスクの高精度な位置決めが不要となるため、製造時間の短縮が可能となる。また、高価なフォトマスクを必要としないため、安価に製造できる。
【００５４】
また、ＣＡＤシステムで作図作業と同時に発生させた電子的な図形データを送受信して、４連タンデム式デジタルカラープリンタシステムで即座にパターン形成できるため、短時間で高品質のカラーフィルタを得ることができる。
【００５５】
さらに、プリント配線板の製造において、レジストパターン形成を、フィルム状フォトマスクを用いた密着露光によって行う時に使用するフォトマスクの製造に応用できるという効果を生むことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態のパターン形成部における構成断面を示す図である。
【図２】本実施形態のパターン形成部における定着装置の断面を示す図である。
【図３】本実施形態の製造システムの構成例の概略斜視を示す図である。
【図４】本実施形態によって製造されるカラーフィルタの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ    感光体ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ    帯電装置
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ    露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ    現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ    転写ローラ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋ    クリーナ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ    パターン形成部
２０    搬送ベルト
３０    供給機構
４０    定着装置
４１    定着ベルト
４１ｂ    発熱層
４２    支持ローラ
４３    加圧ローラ
４４    定着補助ローラ
４５    加熱制御部
４６    給電電極
４７    サーミスタ
５１    図形データ発生部（ＣＡＤ：第１の画像形成装置）
５２    パターン形成部（４連タンデム式デジタルフルカラープリンタ：第２の画像形成装置）
６１    フィルム基板
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ    ３原色着色パターン
６３    不透明黒色パターン（ブラックマトリクス）
【図１】
2008020559.tif 000003
【図２】
2008020559.tif 000004
【図３】
2008020559.tif 000005
【図４】
2008020559.tif 000006