JP2592206B2 - カラーフィルターアレイ素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、染料の汚れ（スメア）
や濃度ロスを防止するために、カラーフィルターアレイ
のかたちをした画像形成熱染料転写受容素子にポリビニ
ルアルコール層とバリヤー層を順次コーティングする方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラービデオカメラで電気的につ
くり出される画像をプリントすることを目的とする熱転
写系が開発された。開発された方法のひとつによれば、
まずカラーフィルターによって電気的な画像の色を分け
て、それぞれの色の画像を電気信号に変換する。その
後、これらの電気信号からシアン、マゼンタおよびイエ
ローの電気信号をつくり出して、これらの電気信号をサ
ーマルプリンターへ送る。サーマルプリンターにおいて
プリントするために、シアン、マゼンタおよびイエロー
の染料供与素子を染料受容素子に重ね合わせておく。こ
の重ね合わせた２つの素子をサーマルプリントヘッドと
熱盤ローラーとの間に挿入し、染料供与シートの裏側か
ら線形サーマルプリントヘッドによって熱を与える。サ
ーマルプリントヘッドは多くの加熱素子からなってお
り、シアン、マゼンタおよびイエローの信号に応じて断
続的に熱を発する。こうして、画面上の画像に対応した
カラーハードコピーが得られる。この工程およびこの工
程を実施するための装置は米国特許第４,６２１,２７１
号にさらに詳しく記載されている。

【０００３】電気信号を用いて熱的手段によって画像を
形成する方法として、サーマルプリントヘッドの代わり
にレーザーを使用する方法もある。この方法では、レー
ザーの波長に強力な吸収を示す物質を含有する供与素子
シートを使用する。供与素子を照射したとき、この吸収
物質は光エネルギーを熱エネルギーに変換し、真近にあ
る染料を蒸発温度に加熱して受容素子に転写する。吸収
物質は染料の下に存在させても、染料と混合して使用し
てもよい。レーザービームは、原像の形と色を表す電気
信号によって変調し、画像を描くために受容素子への転
写が必要とされる場所の染料のみを加熱し転写する。こ
の工程の詳細は英国特許第２,０８３,７２６Ａ号明細書
に記載されている。

【０００４】液晶表示素子は、電子計算機、時計、家庭
用具、オーディオ機器などのデジタル表示用素子として
知られている。液晶表示素子は、ディスプレイターミナ
ルのためのブラウン管に代わるものとして開発されたも
のである。同じスクリーンエリアで比較した場合、液晶
表示素子はブラウン管よりも占有面積が小さくてすむ。
また、一般に消費電力も少なくてすむ。

【０００５】このようなモノクロの表示素子にカラー表
示能を持たせることが必要とされている。とくに光電管
表示素子、固定電気表示素子やテレビ像表示素子などの
様々な機器を使用した周辺ターミナルの場合に、その必
要性が高い。カラーフィルターアレイ素子を用いたカラ
ー表示素子をこれらのデバイスに適用するために、様々
な試みがなされてきた。しかし、従来試みられた液晶表
示素子用カラーアレイ素子はいずれも、使用者のニーズ
を完全に満たすものではなかった。

【０００６】カラー表示能を有し、商業的に入手可能
な、液晶表示素子に使用するカラーフィルターアレイ素
子として、加法混色の原色であるレッド、グリーンおよ
びブルー染料からなるモザイクパターンのゼラチン層を
表面に有する透明な支持体がある。この素子は、写真平
板法を使用して得られる。このようなカラーフィルター
アレイ素子を製造するためには、ゼラチン層を増感し、
モザイクパターンの一色用のマスクに露光し、現像して
露光した部分のゼラチンを硬化して、洗浄して非露光
（架橋していないゼラチン）を除去することによってゼ
ラチンのパターンをつくり、これをさらに所望の色で着
色する操作が必要である。また、この素子を再度コーテ
ィングして、他の２つの色についても上記の工程を繰り
返す必要もある。このような労働集約型の製造方法は、
慎重な整合を要すとともに、時間と費用がかかるもので
ある。この工程の詳細は、米国特許第４,０８１,２７７
号明細書にさらに記載されている。米国特許第４,７８
６,１４８号明細書には、さらに特定の顔料を用いたカ
ラーフィルターアレイ素子が開示されている。

【０００７】カラー液晶表示素子は、液晶材料で充填し
た密封キャビティを画定する２つの隔離ガラスパネルを
有するのが普通である。液晶表示素子が活発に機能する
ように、このガラスパネルの一方の表面に透明な電極
（この電極はパターン化されていてもされていなくても
よい）が取り付けられ、もう一方のガラスパネル表面に
方向付け可能な電極を取り付ける。電極はそれぞれ、ひ
とつの画素またはピクセルエリアに対応した表面エリア
を有する。カラー表示素子にしたい場合には、例えば、
赤色、緑色、青色のエリアを有するカラーフィルターア
レイをそれぞれのピクセルとともに配列する必要があ
る。表示する像によって、表示操作中に１以上のピクセ
ル電極を活性化してそれぞれ無発光、全発光または部分
発光させ、そのピクセルにつけられたカラーフィルター
エリアを通す。これによって、とりつけられたカラーフ
ィルターエリアを通した光が形成する色の集合体を像と
して見ることができる。

【０００８】このような液晶表示素子を形成するとき、
その液晶表示素子に使用するカラーフィルターアレイ素
子は、比較的苛酷な加熱や処理工程を経て製造されるこ
とがある。例えば、透明層（酸化インジウム錫ＩＴＯな
ど）をカラーフィルターアレイ上に通常真空スパッタリ
ングして硬化し、エッチングによりパターン化する方法
をとることがある。この工程の温度は、２００℃にも達
し、処理時間は１時間以上に及ぶ。その後、例えばポリ
イミドなどの液晶用高分子整合薄層でコーティングし
て、高温で数時間処理したりする。これらの処理工程
は、多くのカラーフィルターアレイ素子に悪影響を及ぼ
すものである。とくにゼラチンマトリックスには極めて
悪い影響が及ぶ。

【０００９】特開昭６２−９７８８８号には熱転写記録
法が開示されている。この方法では、染料が保存中に他
の表面に転写しないようにするために熱転写した像の上
にポリビニルアルコール層をコーティングすることが記
載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この従来法によれば、
カラーフィルターアレイを製造する上での染料のスメア
を改善することができることが確認されている。しか
し、この方法には、染料濃度が望ましい程度に高くない
という問題がある。

【００１１】そこで本発明は、熱転写した像の上にポリ
ビニルアルコール層をコーティングすることによって、
転写像の染料濃度が高くてスメアーが改善されているカ
ラーフィルターアレイを製造する方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】これをはじめとする目的
は、本発明の方法を提供することによって解決された。
本発明のカラーフィルターアレイ素子の製造方法は、下
記の工程からなる。

【００１３】（ａ）染料層を表面に有する支持体を含む
染料供与素子を画像に対応させて、すなわち、像状に加
熱し、その際、カラーフィルターアレイを構成する繰り
返しの着色剤パターンが形成されるような手法で前記像
状加熱を行い、 （ｂ）前記染料層の一部を、高分子染料像受容層を上方
に有する支持体を含む染料受容素子へ転写し、よって、
前記カラーフィルターアレイを形成し、 （ｃ）前記カラーフィルターアレイにポリビニルアルコ
ール層をコーティングし、 （ｄ）前記ポリビニルアルコール層に高分子バリヤー層
をコーティングし、そして （ｅ）前記カラーフィルターアレイを加熱して、前記染
料像受容層中に前記染料をさらに拡散せしめる工程。本
発明の方法において、いかなるポリビニルアルコールで
も用いることができ、例えば、エアープロダクツ社から
商業的に入手可能なＶｉｎｏｌ ５４０^TMなどを挙げる
ことができる。

【００１４】また、本発明におけるバリヤー層には、染
料を溶解しないために染料がすべて像受容層方向に向か
って拡散するような高分子材料を使用しうる。例えば、
ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ビニル
ポリマー、ビニルピロリドン／トリアセテートまたはエ
ポキシドなどの架橋可能な組成物を挙げることができ
る。一方、バリヤー層に染料像受容材料を用いるのも好
ましい態様である。この場合には、ポリビニルアルコー
ル層を通して拡散してきた染料はすべてこの第二の染料
像受容層に捕獲されることになる。この層の厚さは染料
を保持するのに十分な厚さでなければならない。

【００１５】本発明の方法によって製造されるカラーフ
ィルターアレイ素子は、好ましくはレッド、グリーンお
よびブルーからなる加法混色の原色からなるモザイクパ
ターンのような、高分子染料像受容層中の繰返し色パタ
ーンからなる。

【００１６】モザイクセットの大きさは、視点からの距
離に依存するので本発明にとって制限的ではない。概し
て、セットの個々のピクセルは約５０から約６００μm
であり、すべて同じ大きさにする必要はない。

【００１７】液晶表示素子は、通常はガラスなどの基材
上に酸化インジウム錫をコーティングした２つの透明電
極の間に素子の操作温度では液晶状態にある材料を入
れ、電極に電流を流すことによって作動させる。配向層
は、２つの基材上に存在する透明電極層上に調製し、液
晶分子を配向して基材間でツイスト（例えば９０°）さ
せる。セルの一表面から他表面へ偏光を通すと、偏光の
偏光面はツイストした液晶組成物の間を通ることによっ
て９０°回転する。セルの特定電極に電場をかけること
によって液晶はツイストし、特定電極間のセルの位置に
て一時的に離れる。セルの各側面に偏光体を使用した場
合は、偏光が透過するか否かは電場をかけるか否かによ
って決まる。

【００１８】上記の高分子配向層には、液晶技術の分野
で通常用いられているものであればいかなるものでも使
用することができる。例えば、ポリイミド、ポリビニル
アルコールやメチルセルロースなどを使用することがで
きる。

【００１９】上記した透明な導電性層もまた、液晶技術
の分野で通常用いられているものである。このような層
の材料は、酸化インジウム錫、酸化インジウム、酸化
錫、カドミウム錫などを包含する。

【００２０】本発明のカラーフィルターアレイ素子を形
成するのに使用する染料像受容層には、例えば米国特許
第４,６９５,２８６号、同第４,７４０,７９７号、同第
４,７７５,６５７号や同第４,９６２,０８１号に記載さ
れるポリマーを使用することができる。中でも、ガラス
転移温度が約２００℃以上であるものを使用するのが好
ましい。また、４,４'−（ヘキサヒドロー４,７−メタ
ノインダン−５−イリデン）ビスフェノールなどのメチ
レン置換ビスフェノールＡも好ましい。概して、約０.
２５から約５mg/m²で使用すれば良好な結果が得られ
る。

【００２１】本発明の方法に使用する染料受容素子の支
持体は、ポリ（エーテルスルホン）などの透明フィル
ム、ポリイミド、セルロースアセテートなどのセルロー
スエステル、ポリ（ビニルアルコールーコーアセター
ル）やポリ（エチレンテレフタレート）などを使用する
ことができる。本発明の方法に使用する染料受容素子の
支持体は、バライタ−コーティングペーパ−などの反射
支持体、ホワイトポリエステル（白色顔料を混入したポ
リエステル）、アイボリーペーパー、コンデンサーペー
パ−、ｄｕＰｏｎｔ Ｔｙｖｅｋ^TMなどの合成紙を用い
ることができる。好ましい材料は、ボラックスガラス、
ボロシリケートガラス、クロミウムガラス、クラウンガ
ラス、フリントガラス、ライムガラス、カリガラス、シ
リカーフリントガラス、ソーダガラス、亜鉛−クラウン
ガラスなどのガラスであるのが好ましい。中でも、ボロ
シリケートガラスを用いるのが好ましい。

【００２２】本発明のカラーフィルターアレイ素子を形
成するのに使用する染料供与素子は、表面に染料層を有
する支持体からなる。染料としては、熱によって本発明
のカラーフィルターアレイ素子に転写することができる
ものであればいかなる染料や混合物でも使用することが
できる。特に下記の昇華性染料を用いれば良好な結果が
得られる。

【００２３】

【化１】マゼンタ

【化２】マゼンタ

【化３】イエロー

【化４】イエロー

【化５】シアン

【化６】シアン また、米国特許第４,５４１,８３０号、同特許第４,５
４１,８３０号、同特許第４,６９８,６５１号、同特許
第４,６９５,２８７号、同特許第４,７０１,４３９号、
同特許第４,７５７,０４６号、同特許第４,７４３,５８
２号、同特許第４,７６９,３６０号および同特許第４,
７５３,９２２号に記載される染料を用いても良好な結
果が得られる。場合によっては、上記の減法混色の原色
染料をそれぞれ適当に混合して、所望のレッド、ブルー
およびグリーンの加法混色の原色にしてもよい。これら
の染料は染料層中で混合してもいし、別個の染料層中に
コーティングした場合には連続して転写してもよい。使
用量は約０.０５から約１g/m²にすることができる。

【００２４】イメージング染料と場合によっては赤外線
吸収物質とを染料供与素子の高分子結合剤中に分散す
る。その高分子結合剤としては、セルロース誘導体（例
えば、セルロースアセテートヒドロジェンフタレート、
セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオ
ネート、セルロースアセテートブチレート、セルロース
トリアセテート）、ポリカーボネート、ポリ（スチレン
ーコーアクリロニトリル）、ポリ（スルホン）やポリ
（フェニルオキシド）などを使用することができる。高
分子結合剤の使用量は、約０.１から約５ｇ／ｍ²とする
ことができる。

【００２５】本発明の工程において、染料を染料供与素
子から染料受容素子へ転写するためにさまざまな方法を
用いることができる。例えば、カーボンブラックや光吸
収染料などのエネルギー吸収材料を含有する染料供与素
子に対する強度閃光法を用いることができる。この供与
素子は、光耐性材料とデッチングすることによって形成
した格子パターンを有するミラーと組み合わせて用い
る。この方法については、米国特許第４,９２３,８６０
号に詳しく記載されている。

【００２６】染料を染料供与素子から染料受容素子へ転
写する方法として、加熱エンボスローラーを用いる方法
がある。この方法については、米国特許第４,９７８,９
５２号に詳しく記載されている。

【００２７】本発明のもう１つの態様において、上記し
た像状加熱の工程は、染料層とレーザー吸収材料を表面
に有する支持体を含む染料供与素子を使用して、レーザ
ーを用いることによって行われる。この像状加熱は、複
数の着色剤から構成される繰り返しのモザイク状パター
ンが形成されるような手法を用いて実施される。

【００２８】レーザーエネルギーまたは上述の強度閃光
を吸収する材料であればいずれの材料でも使用すること
ができる。例えば、当業者に周知のカーボンブラックや
非揮発性赤外線吸収染料や顔料を用いることができる。
中でも、米国特許第４,９７３,５７２号に記載されるシ
アニン赤外線吸収染料や、米国特許第４,９４８,７７７
号、同第４,９５０,６４０号、同第４,９５０,６３９
号、同第４,９４８,７７６号、同第４,９４８,７７８
号、同第４,９４２,１４１号、同第４,９５２,５５２号
または同第４,９１２,０８３号に記載される材料を用い
るのが好ましい。照射したレーザーは、染料層中に吸収
されて分子内変換として知られる分子作用によって熱エ
ネルギーに変換される。このように、有用な染料層が得
られるか否かは、色相、転写性やイメージング染料の強
度のみならず、染料層が照射光を吸収する能力やそれを
熱に変換する能力にも依存している。赤外線吸収材料
は、染料層そのものの中に含ませてもよいし、染料層と
は別の層の中に含ませてもよい。

【００２９】染料を染料受容素子に転写した後、カラー
フィルターアレイの像を加熱して染料を染料受容層中に
さらに拡散して像を安定化してもよい。この操作は、輻
射熱を用いたり、加熱ローラーと接触することによって
行うことができる。拡散工程を経ることによって、像の
光による褪色や磨耗を防ぎ、染料が結晶化するのを防ぐ
ことができる。

【００３０】

【実施例】以下に実施例を記載するが、本発明の内容は
下記の実施例によってなんら制限を受けるものではな
い。

【００３１】（実施例１）ゼラチンで下塗りした透明な
厚さ１７５μmのポリ（エチレンテレフタレート）の支
持体上に、セルロースアセテートプロピオネート（２.
５％アセチル、４６％プロピオニル）結合剤（０.２７
ｇ／ｍ²）中に分散した上記の第１マゼンタ染料（０.３
０ｇ／ｍ²）と下記のイエロー染料（０.２５ｇ／ｍ²）
からなる染料層を、１−プロパノール、ブタノン、トル
エンおよびシクロペンタノンの混合溶媒からコーティン
グしてレッド染料供与素子を調製した。染料層には、微
粉砕してサブミクロンの粒子にしたＲｅｇａｌ ３００
Ｃａｒｂｏｎ^TM（キャボット社）（０.２２ｇ／ｍ²）、
Ｆｌｕｏｒａｄ ＦＣ−４３１^TM分散剤（３Ｍ社）（０.
０１ｇ／ｍ²）およびＳｏｌｓｐｅｒｓｅ ２４００^TM分
散剤（ＩＣＩ社）（０.０３ｇ／ｍ²）も含有させた。

【００３２】

【化７】イエロー染料 下記のシアン染料（０.２８ｇ／ｍ²）と上記のイエロ−
染料（０.２６ｇ／ｍ²）との混合物を用いる点を除いて
上記の製造工程と同一の操作を行うことによって、グリ
ーン染料供与素子を調製した。

【００３３】

【化８】シアン染料 下記のブルー染料（０.４７ｇ／ｍ²）を単独で用いる点
を除いて上記の製造工程と同一の操作を行うことによっ
て、ブルー染料供与素子を調製した。

【００３４】

【化９】ブルー染料 厚さ１.１ｍｍの平らな表面を有するボロシリケートガ
ラス上に、下記の層をスピンコーティングすることによ
って染料受容素子を調製した。

【００３５】１）メタノール−水の混合溶媒に溶解し
た、ｄｕＰｏｎｔ ＶＭ−６５１接着促進剤１％溶液の
下塗層（０.５４ｇ／ｍ²に相当する厚さ０.５μmの層） ２）米国特許第４,９６２,０８１号に記載されるように
エチルベンゾエートからコーティングした４,４'−（ヘ
キサヒドロー４,７−メタノインデン−５−イリデン）
ビスフェノール（２.５ｇ／ｍ²）の受容層 コーティング後、受容層プレートをオーブン中で６０℃
に加熱して残っている溶媒を除去した。

【００３６】上記の染料供与素子はそれぞれ別々に染料
受容素子と重ね合わせてイメージングした。熱エネルギ
ー源としてＭｅｃａｂｌｉｔｚ Ｍｏｄｅｌ ４０２
^TM（メッツＡＧ社）の電子閃光機器を用いて、染料供与
素子の上方４０ｍｍのところに設置した。機器からのエ
ネルギーを２５ｘ５０ｍｍのエリアに集中させるために
４５度のミラーボックスを用いた。染料転写全エリアを
マスクして１２ｘ４０ｍｍにした。閃光機器を一回閃光
して０.５以上の転写ステータスＡ透過濃度を有する像
を形成した。このプリント工程を他の供与素子について
も行って、それぞれの受容素子上にレッド、グリーンお
よびブルー染料各々のエリアを形成した。

【００３７】カラーフィルターアレイ像は、サンドウィ
ッチ構造の中に挟みつけた。このサンドウィッチ構造
は、水性溶液からＶｉｎｏｌ ５４０^TM（ポリビニルア
ルコール）（０.３ｇ／ｍ²）の上塗層をスピンコーティ
ングし、その上にシクロヘキサノンから染料受容層と同
一のポリマー（４,４'−（ヘキサヒドロー４,７−メタ
ノインデン−５−イリデン）ビスフェノールのポリカー
ボネート）（２.５ｇ／ｍ²）をコーティングした。

【００３８】ポリビニルアルコール層はイメージングし
たパターンがスメアするのを防ぐことができる。同一の
イメージング染料パターンを有するがポリビニルアルコ
ール層は有しない対照受容素子をポリカーボネート受容
層でコーティングしようとしたところ、染料パターンが
完全にスメアしてレッド、グリーン、ブルーのエリアが
判別不能になった。

【００３９】サンドイッチ構造は染料を捕獲してそこに
閉じ込めるように働き、したがって、引き続く加熱工程
中での染料の拡散は、頂部あるいは底部のいずれかの像
受容層に対してのみに制限されたものとなる。染料は、
そのために、周囲雰囲気によって失われたりその有害な
作用を受けたりすることがない。ポリビニルアルコール
層の単独では染料のロスを防ぐのには不十分である。加
熱後の染料濃度のロスを評価するために、ポリビニルア
ルコール層とポリカーボネート層を有する画像形成後の
像受容素子を２７０℃で３分間加熱した。ポリビニルア
ルコール層のみを有する対照用画像形成像受容素子を同
様な手法で加熱した。レッド、グリーン、ブルーエリア
それぞれについて、マイクロデンシトメーターのステー
タスＡ濃度を読みとった。

【００４０】 第１表 ステータスＡ濃度 ポリビニルアルコールの ポリビニルアルコール／ オーバーコートのみ ポリカーボネートの二重 オーバーコート （対照用受容素子） （本発明の受容素子） ─────────────────────────────────── レッド染料エリア １．０（Ｇ） ２．１（Ｇ） １．０（Ｂ） ２．０（Ｂ） グリーン染料エリア ０．９（Ｒ） １．８（Ｒ） ０．９（Ｂ） ２．２（Ｂ） ブルー染料エリア ０．３（Ｒ） ０．５（Ｒ） ０．５（Ｇ） １．１（Ｇ） ─────────────────────────────────── 上記のデータは、単一のポリビニルアルコール層しか有
しない対象用受容素子よりも、２つの保護層を有する受
容素子の方が染料をより良好に保持していることを示し
ている。

【００４１】

【発明の効果】本発明にしたがって熱染料転写像をポリ
ビニルアルコール層でコーティングすることによって、
従来の素子よりもかなり濃度が高くて染料のスメアが少
ないカラーフィルターアレイ素子を提供することができ
る。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−296303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−166607（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−293703（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−176708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−285402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97888（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277589（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−194765（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーフィルターアレイ素子を製造する
   ためのものであって、下記の工程： （ａ）染料層を表面に有する支持体を含む染料供与素子
   を像状に加熱し、その際、カラーフィルターアレイを構
   成する繰り返しの着色剤パターンが形成されるような手
   法で前記像状加熱を行い、 （ｂ）前記染料層の一部を、高分子染料像受容層を表面
   に有する支持体を含む染料受容素子へ転写し、よって、
   前記カラーフィルターアレイを形成し、 （ｃ）前記カラーフィルターアレイにポリビニルアルコ
   ール層をコーティングし、 （ｄ）前記ポリビニルアルコール層に高分子バリヤー層
   をコーティングし、そして （ｅ）前記カラーフィルターアレイを加熱して、前記染
   料像受容層中に前記染料をさらに拡散せしめること、を
   含んでなることを特徴とするカラーフィルターアレイ素
   子の製造方法。