JPH02210403A - 熱転写カラーフィルターアレイ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液晶デイスプレィ等の様々な装置に適用するこ
とができる熱転写したカラーフィルターアレイ素子に関
する。

近年、カラービデオノＪ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。開発された方法の一つによれば、まず色フィルタ
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
出して電気信号を熱転写器へ送る。熱転写器において、
シアン、マゼンタおよびイエローの染料供与素子はプリ
ンｉ・するために染料受容素子に近接して設置されてい
る。線形熱転写ヘッドが染料供与シートの裏面から熱を
与えるように、これら二つの素子を熱転写ヘッドと熱盤
ローラーとの間に挿入する。

線形熱転写ヘッドは加熱素子を数多く有しており、シア
ン、マゼンタおよびイエローの電気信号に応じて各々継
続的に加熱される。このようにして、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ブラウンスタイン（Ｂ
ｒｏｗｎｓＬｅｉｎ）の「熱プリント装置操縦法および
そのための装置」と題する米国特許第４，６２１，２７
１号（１９８６年１１月４日付）にさらに詳しく記載さ
れている。

電子計算機、時計、家庭電化製品、オーディオ装置など
におけるディジタル表示用として液晶表示装置が知られ
ている。この種の単色表示装置、特に光電管表示、固定
式電子表示またはＴＶ画像表示を伴う各種装置を用いる
周辺端末機などの用途にカラー表示性を取り入れること
が要望されている。カラーフィルターアレイ素子を用い
てこれらの装置にカラー表示を取り入れる各種の試みが
なされてきた。しかし、これまで提示された液晶表示用
カラーアレイ素子はいずれも、利用者の要望をすべてみ
たすことには成功していない。

カラー表示用液晶表示装置に用いられている市販のカラ
ーフィルターアレイ素子の１つは、写真平板法により得
られるモザイクパターン状の加法混色用原色である赤、
緑および青を有する染料を含むゼラチン層を保有する透
明な支持体である。

この種のカラーフィルターアレイ素子を形成するために
は、ゼラチン層を増感し、モザイクパタンの色のうちの
１種についてのマスクに対し露光し、現像して露光領域
のゼラチンを硬化させ、そして非露光（非架橋）ゼラチ
ンを洗浄除去する。

こうしてゼラチンのパターンが得られ、次いでこれを目
的の色をもつ染料で着色する。次いでこの素子を再被覆
し、上記の工程を反復して他の２色を得る。この方法は
多数の労働集約型工程を含み、慎重な整合を必要とし、
時間を要し、かつ著しく経費がかかる。この方法の詳細
は米国特許第４゜０８１．２７７号に記載されている。

さらに、液晶表示装置に用いるカラーフィルターアレイ
素子は製造中にかなり過酷な加熱および処理工程を経る
可能性がある。たとえば透明な電極層、たとえはインジ
ウムスズ酸化物は通常はカラーフィルターアレイ素子上
に真空スパッターされる。これは２００°Ｃに及ぶ温度
で１時間以上行われるであろう。これに続いて液晶用の
薄い整合層、たとえばポリイミドで被覆する。用いる整
合層に関係なく、液晶と接触するこの層の表面仕上げは
きわめて重要であり、研磨を要するか、または高められ
た温度で数時間の硬化を要する。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、特にゼラチンマトリ
ックスを含むものにとって極めて有害である。

液晶表示装置用カラーフィルターアレイ素子を得るだめ
の他の方法は、特許６１−０７２２０３号に記載されて
いる。この明細書には染料熱転写ユニットの染料受容層
に導電性微粉末を使用し、染料供与素子にフレーク状粉
末と球状粉末の混合導電性微粉末を使用することにより
カラーフィルターアレイ素子を製造することが示されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記先行技術によるフィルターアレイ素子を液
晶表示装置に用いることについては、フィルターアレイ
素子自身の染料が液晶材料と直接接触する点で問題があ
る。この種の装置における染料は液晶材料と混合して、
見える画像の色の損失を生じる傾向にある。

本発明の目的は、従来より安価で容易に製造することが
できる鮮鋭度の優れた高品質カラーフィルターアレイ素
子を提供することにある。また、本発明の目的は、液晶
表示装置の製造工程における処理や加熱に耐えることが
できるであろうカラーフィルターアレイ素子を提供する
ことにもある。

（課題を解決するための手段） 上記の課題が本発明によって解決された。本発明は、１
５０°Ｃより高いＴｇを有する架橋高分子結合剤中に色
素の繰り返しモザイクパターンからなる熱転写像を表面
に有する透明な支持体を有する素子であって、前記結合
剤は前記像の転写後架橋したものである熱転写したカラ
ーフィルターアレイ素子を含む。

本発明の好ましい形態においては、モザイクパターンは
一組の赤、緑および青の加法混色用原色からなる。

本発明の他の好ましい形態においては、原色の各領域お
よび原色の各組が、不透明領域、たとえば黒色の格子線
により違いに分離されている。これによって色の再現が
改良され、表示された画像におけるフレアが減少するこ
とが認められた。

モザイクセットの寸法は視覚距離に依存するので、決定
的ではない。一般には該セットの各ビクセル（モザイク
素子）は約５０〜約６００μｍである。これらは同一寸
法である必要はない。

本発明の好ましい形態においては、カラーフイルターア
レイ素子を形成する染料の反復モザイクパターンは均一
な正方形の直線状反復領域からなり、下記のように１色
か対角線状に配置される。

＼　　　　　＼ 他の好ましい形態においては、上記正方形が約１００μ
ｍである。

前記のように、本発明のカラーフィルターアレイ素子は
各種表示装置、たとえば液晶表示装置に用いられる。こ
の種の液晶表示装置は、たとえば英国特許第２，１５４
．，３５５号、第２，１３０，７８０号、第２，１６２
，６７４号および第２，１６１．９７１号に記載されて
いる。

本発明で用いられる高分子結合剤は、たとえば上おのよ
うに架橋するポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエ
ステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリルまたはそれ
らの混合物もしくはコポリマーからなる。高分子結合剤
は意図する目的に有効ないかなる量で存在してもよい。

一般に約０゜２５〜約５ｇ／ｍ２の濃度で良好な結果が
得られる。

Ｔｇが１５０°Ｃより高い架橋高分子は、液晶デイスプ
レィ装置の製造に必要な過酷な加熱、処理工程に対する
カラーフィルターアレイ素子の耐性をよりよくすること
ができる。このような架橋高分子結合剤の例として、エ
ポキシ樹脂（たとえば２価のアミン化合物または樹脂、
ブチル化ウレア、メラミンまたはベンゾグアナミン樹脂
またはフェノール付加物と反応するもの）、不飽和ポリ
エステル（たとえば有機パーオキシドと反応するもの）
、フェノール樹脂（たとえばアルデヒドと反応するもの
）、アルキド樹脂（たとえばブチル化ウレア、メラミン
またはペンジグアミン樹脂）またはポリウレタン（たと
えはジイソシアネートと反応するもの）といった、層中
または層に適用する他の物質と反応して架橋しうる高分
子：および光反応開始剤または光増感剤の存在下で光照
射することによって架橋しうる高分子系が挙げられる。

後者の部類に属するものの例が、ジョーンウイリイーア
ンドザンズ、ヂチェスター、英国から１９８２年に出版
されているロッフィーの「７オトポリメリゼーシヨンオ
ーブサーフイス　コーテインダス」に記載されている。

具体的には、高分子、不飽和高分子として、ポリアミド
、ポリビニルアセクール、シンナモイル基を有する高分
子、エポキシ樹脂およびポリウレタンおよび光増感剤と
してベンゾイン、アセトフェノン、ペンツフェノンおよ
びキノン等の芳香族カルボニル化合物やアリールジアソ
ニウム化合物や金属カルボニル等が挙げられる。光架橋
性高分子物質として価値ある部類は、パーブリックとワ
ーグナーの英国特許第２，１０６．５２２Ｂ号にお載さ
れている。具体的には、エポキシ、カルボニル、ヒドロ
ギン、３級アミノ、モルホリノ、不飽和含窒素複素環、
メルカプト等の非核原子団やヘンゼンクロムトリカルボ
ニル等の照射感応性金属カルボニル化合物が挙げられる
。

カラーフィルターアレイ素子用支持体は透明な材料、た
とえばボリノノーポイ、−ト、ポリエチレンテレフクレ
ー１−１酢酸セルロース、ポリスチレンなどのいずれで
あってもよい。好ましい形態においては、支持体はガラ
スである。

本発明においてカラーフィルターアレイ素子音形成する
ために用いられる染料供与素子は染料層を保有する支持
体からなる。本発明のカラーアレイ素子の染料画像受容
層へ熱の作用により転写しうる限り、いかなる染料また
は染料混合物をも染料層に使用できる。たとえは以下の
昇華性染料または米国特許第４，５４１，８３０号に記
載される染料のいずれをもちいても良好な結果が得られ
た。上記の昇華性染料を各種の組み合わせで用いて、目
的とする赤、青および緑の加法混色用原色を得ることが
できる。これらの染料を染料層内で混合するか、または
別個の染料層状で被覆されている場合は順次転写するこ
とができる。染料は約０．０５〜約Ｉ　Ｋ／ｍ２の付着
量で使用できる。

染料供与素子中の染料は好ましくは高分子結合剤、たと
えばセルロース誘導体、たとえば酢酸フタル酸水素セル
ロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、トリ酢
酸セルロース；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）またはポリ（
フェニレンオキシド）に分散させる。結合剤は約０．１
〜約５　ｇ／ｍ”の付着量で使用できる。

染料供与素子の染料層は支持体上に塗布されるか、また
はグラビア法などの印刷法によりこれに印刷しうる。

染料供与素子の支持体としては、寸法安定性であり、か
つ熱転写法の熱に耐え得る限り、いかなる材料も使用で
きる。

染料供与体から透明な支持体へ染料を転写して本発明の
カラーフィルターアレイ素子を形成するためにさまざま
な方法を適用することができる。

たとえば、カーボンブラック等のエネルギー吸収材料ま
たは非昇華性光吸収染料を有する染料供与体を用いて高
強度光照射法を適用してもよい。このような染料供与体
は、ホトレジスト材料でエツチングすることによって作
ったグリッドパターンを有するミラーとともに使用して
もよい。この方法は本出願と同日に出願したシモンズの
「光のフラッシュを用いてカラーフィルター配列を製造
する方法」に詳しくお載されている。

染料供与体から透明な支持体上に染料を転写して本発明
のカラーフィルターアレイ素子を形成する方法としてこ
の他に、本出願と同日に出願したシモンズの「加熱エン
ボス面の使用によるカラーフィルターアレイ素子の製法
」に詳しく記載されている加熱したエンボスローラーを
使用してもよい。

染料を受容層に転写した後、画像を安定化するために染
料を染料受容層中へざらに６酸させる処理を行ってもよ
い。これは輻射加熱、溶剤蒸気により、または兼ねるロ
ールとの接触により行うことができる。融着工程は露光
された際に画像が退色し、また表面が摩耗するのを防止
する補助となり、かつ染料の結晶化を防止する傾向を示
す。溶剤蒸気融着法を熱融着法の代わりに採用してもよ
い。

以下に本発明を説明するために実施例を提示する。

実施例１：先便膜化した高分子結合剤 本実施例では、繰り返しモザイクパターンの染料供与体
から受容体へ染料を転写する手段を提供するために、パ
ターン化したミラーを準備した。

ジメチルホルムアミドとシクロヘキサノン（３：ｌ）の
混合物で９５℃にて１５分間処理することによって、市
販の銀を塗ったガラスのミラーの裏からラッカーを除く
ことによって、パターン化したガラスのミラーを作った
。次にむきだしになった金属表面をいくらかのコダック
・マイクロ・レジスト７４７Ｒで塗布し、薄いフィルム
が残るように過剰量を流し去った。−これを乾燥し、希
望のパターンのマスクを通して曝し、約２分間コダック
・マイクロ・レジスト現像液中で現像し、１５分間コダ
ック・マイクロ・レジストリンス中ですすぎ、そしてＦ
ｅＣ１，・６Ｈ２０の４００ｇ／ｌの溶液中で腐食させ
て、反射面の領域を除き、縁の長さが３００μｍの透明
な正方形の配列を得た。

各正方形は配列の１つの斜線にそって次の正方形の各に
接しており、配列の垂直軸に沿って接近する透明な正方
形から横方向に６００μｍだけ離れている。

シアン、マゼンタおよびイエロー染料供与体を、６μｍ
のポリ（エチレンテレフタレート）の支持体上にブタノ
ン溶媒中の下記の組成物を塗布することによって製造し
た。

炭素分散体 以下の組成物を２０間ボールミルした：カーポンブラッ
ク （ツーガル３００Ｒ−キヤポント社）　　２．４ｇエチ
ルセルロース　　　　　　　　　　０．９ｇブタノン　
　　　　　　　　　　　　　　６０ｍ１イ工ロー組成物 上記のイエロー染料　　　　　　　０．２５　ｇ７ｍ２
カーボンブラック分散体　　　　　０．７６　＠／ｍ２
セルロースアセテート プロピオネート０．３０ｇ／ｍ２ マゼンタ組成物 上記のマゼンタ染料　　　　　　　０．２０　ｇ７ｍ２
カーボンブラック分散体　　　　　０．５８　ｇ７ｍ２
セルロースアセテート プロピオネート　　　　　　　　　　０　、３０　ｇ／
ｍ２シアン組成物 上記のシアン染料　　　　　　　　０．３９　ｇ／ｍ”
カーボンブラック分散体　　　　　１．１７　ｇ／ｍ２
セルロースアセテート フロビオネート０．５８ｇ／ｍ２ 染料受容体は、ガラスのプレートに架橋しうる高分子を
適用することによって製造した。架橋剤を適用していな
いものど、光照射によって架橋するクロムカルボニル剤
を適用したものの２種類の染料受容体を製造した。

非硬化受容体 本受容体は、メタクリル酸メチル／メタクリル酸コポリ
マー（重量比８８：１２）の９：ｌアセトンニメタノー
ル溶液（３％）をプレートに適用することによって製造
した。過剰量は注ぎ出し、乾燥して、厚さ約３μｍの乾
燥フィルムを製造した。

硬化受容体 本受容体は、高分子溶液に０．１％のベンゼンクロムト
リカロポニルを添加した点を除き上記と同様の方法によ
って製造した。

イエロー供与体を染料受容体の表面に重ね合わせた。パ
ターン化したガラスのミラーを供与体部材のポリ（エチ
レンテレフタレート）支持体上に設置し、ミラーのパタ
ーン化した面を支持体と接触させた。このアセンブリー
を真空フレーム内に設置して、真空フレームカバーシー
トをアセンブリーにかぶせ、真空にしてアセンブリーを
密着させた。次にアセンブリーを下記のように７う・ン
ンユに曝した。ミラーの透明な窓の領域では、強力な光
が染料供与体にむかって通過した。染料供与体内の炭素
は、強力光エネルギーを熱エネルギーに変えて、染料な
選択的に転写した。

メカブリッッ（ＭｅｃａｂｌｉｔｚＲ）モデル４５（メ
カブリッツ社）の７．５ｘ４．５ｃｍの窓を長さ６ｃｍ
のミラーホックスに取り付けて、出口を４．５ｘ４゜５
ｃｍに減じた。フラッシュ装置を、パターン化シたガラ
スミラーに対してミラーボックスの窓に取り付け、フラ
ッシュは十分な強度でたいた。アセンブリーを分離する
と、イエロー染料がミラーの透明領域に相当する正方形
配列パターン状に、カラス板の塗布面に転写されたのか
見られた。

この工程をマゼンタ染料およびシアン染料供与体につい
ても、各々３００μｎ〕ずらしたパターン化したガラス
ミラーで繰り返した。１．５０　’Ｏの金属プレートを
もちいて全体を加熱することによって、染料は受容層に
深く浸透した。Ｍ機銃的観察によって、プレートには、
エツジ長さ約３００μｍのイエロー、マゼンタおよびシ
アンの正方形パ・／チのアレイが確認された。

２つの転写した染料か重ね合うように移動したパターン
化したミラーで本工程を繰り返し、各々のモザイクパタ
ーンの添加色を作り出した。このようにして、イエロー
およびシアンの重ね合わせによってグリーンフィルター
パッチ、マゼンタおよにシアンの重ね合わせによってブ
ルーフイルターパッチ、マゼンタおよびイエローの重ね
合わせによってレッドフィルターパッチを作り出した。

染料を受容ガラスプレートに転写した後、これらを１７
０°Ｃで３０分間加熱し、フィルターパタンを顕微鏡で
調べた。

未光受容体における転写染料フィルターパターンは、加
熱工程の後、染料の拡散により、フィルターの線方形の
縁が軟化していることが観察されｊこ　。

染料を硬化受容体へ転写した後、層をＨ光に曝し、１０
ｃｍの間隔を保った８ワツトの蛍光紫外線灯に１５分間
曝すことによって援助して光分解を行い架橋すなわち硬
化させた。上記の１７０　″Ｏ熱処理の後、フィルター
の正方形の縁は、未硬化の比較例のものと比べて有意に
よりシャープであることが観察された。

層の硬化は、層をメタノールに浸したティッシュで拭く
ことによって確認した。硬化層はこの処置を行っても除
去されないが、未硬化層は拭きとられた。

実施例２：熱硬化した高分子結合剤 本実施例の受容層は、アラルダイト（Ａｒａｌｄｉｔｅ
）ＧＴ６０９９”エポキシ樹脂（チバガイギーブラクチ
クス、ダックスフオード、ケンブリッジ、英国から販売
）（高ヒドロキシ含有の固形ビスフェノールＡエポキシ
樹脂）およびイソブチル化ブチル樹脂であるＢＥ６７ｇ
（プリチッシュインダストリアルプラスチックス社、ワ
ーレイ、ウェストミツドランド、英国より販売）との混
合物を含有する。触媒として微量のリン酸を添加した。

層は以下の組成で構成した。

以下の溶液を調製した： アラルダイトＧＴ６Ｑ９９ （１０％ブタノン溶液）　　　　　　　１．０ｍｌＢＥ
６７ｇ　（１０％ブタノン溶液）　　０．３ｍｌブタノ
ン　　　　　　　　　　　　　　０．５ｍ１Ｏ，１％ポ
リリン酸ブタノン溶液　　　０．１ｍｌ溶液をガラスプ
レート上に注ぎ、均一に広げて過剰量を注ぎ出した。で
きた薄層を乾燥して、透明な厚さ約３ｆｉｍの乾燥フィ
ルムとした。

マゼンタ染料をパターンを受容層に実施例１と同様にし
て転写した。できたパターンを１４０°Ｃオーブンで３
０分間加熱して、層内に染料を分散し、受容層に架橋し
た。

このパターンを１７０°Ｃで３０分間加熱することによ
って熱的安定性を試験した。その結果、染料パターンは
完全なままであり、３００ｆｉｍ四方のエツジにほんの
わずかな分散がみられたにすぎなかった。

実施例３：熱硬化し高分子結合剤 一１９＝ 以下の塗布溶液中のテレフタル酸、ネオペンチルグリコ
ールおよびトリメリット酸からＰ２５０４　Ｒ（Ｓｃａ
ｄｏ　Ｎ４．オランダ）ポリエステル樹脂アラルダイト
ＧＴ６０９９Ｒエポキシ樹脂を用いる点を除き実施例２
と同一の操作を繰り返した：アラルダイトＧＴ６０９９ （１０％ブタノン溶液）　　　　　　　０．８ｍｌＥ６
７Ｂ （ブタノン溶液中１０％固形分）　　０．４ｍ１Ｐ２５
０４ポリエステル （５％ブタノン溶液）　　　　　　　　１．２ｍ１Ｏ１
１％ポリリン酸ブタノン溶液　　　０．１ｍｌ結果は、
実施例２と同様に、３０分経過後もフィルターパターン
は良好に雑持されていた。

（発明の効果） 本発明によって、鮮鋭度の優れた高品質のカラーフィル
ターアレイ素子が従来より安価で製造することができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １５０℃より高いＴｇを有する架橋高分子結合剤中に色
   素の繰り返しモザイクパターンからなる熱転写像を表面
   に有する透明な支持体を有する素子であって、前記結合
   剤は前記像の転写後架橋したものである熱転写したカラ
   ーフィルターアレイ素子。