JPH0234803A - カラーフィルターとその製造方法 - 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】

この発明は、カラーフィルター部とブラックマスク部と
が同一平面上に形成され、ブランクマスク部の色が黒色
できわめて遮光性の高いカラーフィルターとその製造方
法に関する。

【従来の技術】

従来、液晶デイスプレィなどに用いられるカラーフィル
ターにおいて、高コントラストの画像を得るには、画素
と画素との間隙を埋めるための遮光性を有するブラック
マスクを形成することが良好であるとされてきた。この
ようなブラックマスクとしては、−ａ的に次の２種類の
ものが知られている。 （１）黒色インキを用いて、透明基板上の遮光すべき部
分にブラックマスクを印刷したもの。 （２）クロムなどの金属薄膜をスパッタリング法や蒸着
法によって透明基板上に全面的に形成し、その後、金属
薄膜上に感光性レジストを塗布しマスクを介して露光、
現像を行うことによって遮光すべき部分にレジストを形
成し、エツチングによって不要な部分を除去してブラン
クマスクを形成したもの。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、（１）のブラックマスクは、印刷法によって形
成するため、２００μｍ以下の微細なパターンを形成す
ることは困難である。また、十分な遮光性を得るために
は、インキ層の厚みが２〜３μｍ以上必要となるため、
カラーフィルターの表面に凹凸を残すこととなる。 また、（２）のブランクマスクは、蒸着法やスパッタリ
ング法によって形成するため、真空装置が必要となる。 また、エソチング工程が必要で量産性に欠ける。また、
その色は金属光沢を呈したものとなる。また、エツチン
グは環境汚染や資源の浪費という観点からも好ましくな
い。 さらに、（１）および（２）のフ゛ランクマスクは、フ
゛ラックマスクを形成するのに位置合わせが必要である
。カラーフィルター層の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）
の各色およびブランクマスクは、正確に位置合わせして
形成する必要がある。しかし、カラーフィルターの各色
のパターンとブラックマスクのパターンとを、ピンチお
よびパターン寸法を正確に一致させなければならないと
いう困難さがあった。 この発明の目的は、以上のような問題点を解決し、微細
なパターンを有し、表面が平滑で遮光性が高いカラーフ
ィルターと、そのカラーフィルターを容易に製造する方
法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

この発明は、あらかしめ染料を部分的に吸着させた多孔
性無機透明層を銅より貴なる金属のメッキ浴に浸漬する
と、先に染料を吸着している部分にはメッキされずそれ
以外の部分のみにメッキされ、また多孔性無機透明層中
にメッキされる金属粒子を含む部分は黒色を呈し、また
表面にメッキされる金属光沢部分は拭き取り操作によっ
て簡単に剥離することができることを発見したことによ
って完成したものである。 すなわちこの発明のカラーフィルターは、透明基板上に
形成された多孔性無機物質からなる無機透明層に、染料
を染着することによりカラーフィルター部が形成され、
そのカラーフィルター部の間隙に、銅より貴なる金属を
化学メッキすることによりブラックマスク部が形成され
ているように構成した。 また、この発明のカラーフィルターの製造方法は、透明
基板上に形成された多孔性無機物質からなる無機透明層
に、染料でカラーフィルター部をブランクマスクを形成
したい部分を除いて形成し、次いで銅より貴なる金属の
化学メッキ浴に浸漬して化学メッキを行ったのち金属光
沢部を除去してカラーフィルター部の間隙にブラックマ
スク部を得るように構成した。 図面を用いてこの発明をさらに詳しく説明する。 第１図はこの発明のカラーフィルターの製造工程を示す
断面図である。１は透明基板、２は無機透明層、３はカ
ラーフィルター部、４はブラックマスク部、５は金属光
沢部である。 まず、透明基板１の表面に無機透明Ｎ２を形成する（第
１図ａ参照）。透明基板１としては、液晶デイスプレィ
などの各種表示装置に用いられるものでよく、ソーダラ
イムガラス・アルミノシリケートガラス・ボロシリケー
トガラス・ホウケイ酸ガラスなどの透明なガラス板を用
いるとよい。 このような透明基板１上に無機透明層２を形成する方法
としては、以下に示すゾルゲル法の利用が適している。 すなわち、一般弐Ｍ（０１，（ＯＲ，）、ｌＸ、、Ｙ９
・・・■　（ただし、１式中、Ｈはマグネシウム・カル
シウム・ジルコニウム・チタニウム・ハフニウム・ゲル
マニウム・イツトリウム・アルミニウム・ガリウム・ス
ズ・ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも一つの元
素を示す、　Ｒ１およびＲ２はそれぞれ水素原子・アル
キル基・アシル基を示し、それらは同一であっても異な
っていてもよい、Ｘ・Ｙはそれぞれ水素原子・塩素原子
または水酸基を示し、それらは同一であっても異なって
いてもよい。＠−ｎ’ｐ’ｑは０〜８の整数でありかつ
ｓ＋ｎ＋ｐ＋ｑはＨの原子価に等しい。）で表わされる
化合物から生成したゾルを透明基板１に塗布し、焼成す
ることにより無機透明Ｎ２を得る方法である。 一般式Ｉで示される化合物の例としては、テトラエチル
シリケート・アルミニウムトリイソプロポキシド・チタ
ンテトラブトキシド・ジルコニウムテトラブトキシドあ
るいはこれらの部分加水分解物などがある。また、ゾル
は必要量の水、および塩酸・硫酸・硝酸・酢酸などの加
水分解の触媒、およびアルコールなどを含むものである
。このゾルを透明基板１上に塗布する方法には、バーコ
ーティング法・ロールコーティング法・スピンナーコー
ティング法・デインピング法などの方法がある。上記し
たようなゾルを透明基板１上に塗布したのち乾燥し、３
００〜６００°Ｃの温度で焼成することにより無機透明
層２を得ることができる。 このようにして形成された無機透明Ｎ２は透明であり、
かつ数ｎｍ〜１１００ｎ程度の大きさの多数の微細孔を
有した多孔質であり、またその表面粗さは０．１μｍ以
下にすることができる。したがって、無機透明Ｎ２の表
面は平滑であり、かつ高い吸着能を有するものであり、
この微細孔が染料の染着孔や金属粒子の析出孔として機
能する。なお、無機透明層２はその透明性・表面硬度・
染料受容性などを考慮すると、その層厚は０．５〜１０
μｍ１好ましくは１．０〜５．０μｍのものが望ましい
。これは無機透明層２の層厚が上記より大きくなると無
機透明層２が白化して不透明となったり、またクランク
が発生しやすく、また反対に層厚が小さくなると無機透
明層２の染料受容性が減少し、充分な染着濃度が得られ
なくなるためである。 次いで、無機透明層２を染料によって染色し、カラーフ
ィルター部３を形成する（第１図す参照）。 カラーフィルター部３には、染料として昇華性染料や熱
溶融蒸気化する染料などを用いることができ、具体的に
は分散染料、金属を含まない油溶性染料もしくはカチオ
ン染料などの単独あるいは混合物を用いる。 染料を微細孔に染着させカラーフィルター部３を形成す
るには、染料を含有するインキを用いて染料が微細孔中
に熱移行するような温度で加熱する。加熱条件は染料の
種類によって異なるものであるが、たとえば１００〜３
００’Ｃにおいて数秒〜６０分間常圧下もしくは減圧下
で加熱すればよい、染料を無機透明層２中にパターン化
して染着させるための手段としては、たとえば、メタル
マスク法（カラーパターンの形状の窓部を有する金属板
を無機透明層２上に置き、染料を含むインキ層を有する
転写シートをその上に置き、加熱することによって染料
を無機透明層２に染着させる方法）や昇華転写法（染料
を用いてカラーパターンを形成した転写材を無機透明層
２上に重ね合わせ、加熱し染料を染着させる方法）、直
接印刷法（染料を含むインキを用いて無機透明層２上に
直接印刷し、加熱することによって無機透明Ｎ２に染着
させ、その後不要のインキ層を除去する方法）などの方
法が用いられる。 この際、後の工程でブラックマスク部４を形成できるよ
うに、各色パターン間に間隙を開けておく。 次に、カラーフィルター部３の各色の境目にブラックマ
スク部４を化学メッキにより形成する（第１図ｃ　−ｄ
参照）。 化学メッキは、銅より貴なる金属で行われる。 化学メッキは公知の方法を用いて行うことができ、たと
えば「無電解メッキＪ　（神戸徳藏著）によれば、銀メ
ッキ浴として以下に示す１液と２？ｆｌを１：１に混合
したものを用いることができる。 １液： 硝酸銀　　　　　　　　　　　２０ｇ アンモニア水　　　　　　　　適量 水　　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｄ２液
： 酒石酸ナトリウムカリウム １００　ｇ　／３００ｄ 水を加えて　　　　　　全量７００ｄ 上記の銀メッキ浴にカラーフィルター部３が形成された
透明基板ｌを、３０秒〜５分間浸漬した後引き上げるこ
とにより、カラーフィルター部３の各色の境目にブラッ
クマスク部４および金属光沢部５が形成される（第１図
Ｃ参照）。 銅より貴なる金属としては、金・銀・パラジウム・白金
・ロジウム・ルテニウムがある。ここで、銅より貴なる
金属を用いて化学メッキを行なう理由は、メッキ後、金
属光沢を呈している部分５の除去が容易で、かつ除去後
、下地の黒色部であるブラックマスク部４の光学濃度が
３．０以上を示ｊ７、遮光性に優れるからである。 次いで、金属光沢部５を除去して、ブラックマスク部４
を有したカラーフィルターが完成する（第１図Ｃ参照）
、金属光沢部５を除去するには、たとえば、布・祇・ゴ
ムヘラなどの柔らがいものを用いて無機透明層２の表面
上に析出した金属光沢部５を拭き取ればよい。 この操作により、金属光沢部５のみが剥離し、下の無機
透明層２の中に含浸したブラックマスク部４は影響を受
けずに残る。このようにして形成されたブラックマスク
部４は、透明基板のどちら側からみても完全な黒色であ
り、金属光沢はいっさい呈しておらず、ブランクマスク
として最適のものである。また、得られたブラックマス
ク部４の断面を光学顕微鏡で調べた結果、無機透明Ｎ２
の表面から最深部の透明基板ｌとの界面まで黒色が浸透
していた。 なお、必要に応してブラックマスク部４が形成された無
機透明層２上に、オーバーコート層を形成してもよい。 このオーバーコート層の材料としてはアクリル系樹脂、
メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、不
飽和ポリエステル系樹脂、イソシアヌレート系樹脂、ポ
リイミド系樹脂または紫外線硬化性樹脂などの硬質で透
明性に優れた樹脂を用いることができる。このような樹
脂を無機透明Ｎ２上に塗布したのち硬化させる。 このほか、ケイ酸ナトリウムやケイ酸リチウムなどの無
機材料を塗布し、加熱することによってもオーバーコー
ト層を形成することができる。このオーバーコート層は
、無機透明層２の微細孔中に染着された染料分子の拡散
を防ぎ、また不必要な物質による汚染を防ぎ、しかもカ
ラーフィルター表面の平滑性を向上させることにも効果
を存する。 なお、この発明のカラーフィルターを後工程において透
明電極で覆う場合、透明電極を構成する物質と密着性に
優れた物質を用いてオーバーコート層を形成すると、カ
ラーフィルターと透明電極との密着性の向上に大きく寄
与する。ｉ３明電極はオーバーコート層を部分的あるい
は全面的に覆うように形成される。

【作用】

透明基板１上に形成された多孔性無機物質からなる無機
透明層２に、カラーフィルター部３が染料を染着するこ
とにより形成される。 次いで行なわれる化学メッキ工程において、ブランクマ
スクを形成したい部分にメッキが行なわれる。　無機透
明層２のカラーフィルター部３にはすでに染料が吸着し
ているので、メッキ液が浸透せず、メッキが成長するこ
とがない。 したがって、あらかじめブラックマスク部４以外にカラ
ーフィルター部３を形成し、次いでメッキを行なうこと
によって、ブラックマスク部４を形成するのに何らパタ
ーン化を行なうことなくカラーフィルター部３があたか
もマスクのように作用してブラックマスクを形成するこ
とができる。

【実施例】

１止桝上 アルミニウムイソプロポキシドを加水分解・縮重合する
ことによって得られた透明なゾル液を、洗浄・乾燥した
ホウケイ酸ガラス基板上に、バーコーターを用いて塗布
した。これを７０゛Ｃにて乾燥後、４５０°Ｃにて焼成
し無機透明層を得た。 無機透明層にＲＧＢの３色の染料でストライブ状に染色
してカラーフィルター部を形成した。この際、各色の間
にブランクマスク用の間隙を設けておいた。 次いで、このガラス基板を以下に示す銀メッキ液（Ｈｆ
ｆｌ：２液−１：１で混合したもの）に２分間浸漬した
。 １液： 硝酸銀　　　　　　　　　　　　２０ｇアンモニア水　
　　　　　　　　適量 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｍ
１００Ｏ液 酒石酸ナトリウムカリウム１００ｇ／３０（ｌｄ水を加
えて　　　　　　　　全量７００ｄメンキ液からガラス
基板を引き上げた後、水浴中で無機透明層表面に形成さ
れた金属光沢部を布で拭き取って除去した。このように
することによって、ストライプ状に形成されたカラーフ
ィルター部の間隙に、ブランクマスク部が形成され、カ
ラーフィルターが得られた。 なお、得られたブラックマスク部の光学濃度は４．０以
上を示した。 夫將阻ｌ 実施例１と同様にカラーフィルター部を形成したガラス
基板を以下に示す銀メッキｆｉ　（１ｆ！ｊ、：　２液
−１：ｌで混合したもの）に２分間浸漬した。 ｌ液： 硝酸銀　　　　　　　　　　　　３．５ｇアンモニア水
　　沈澱を再溶解する量 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０ｍ！
水酸化ナトリウム　　　　　２．５ｇ／６（１ｍｆ２液
： ぶどう糖　　　　　　　　　　　４５ｇ酒石酸　　　　
　　　　　　　　　４ｇアルコール　　　　　　　　　
　１００ｍ１水　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１０００１１１メンキ液からガラス基板を引き上げた後
、実施例Ｉと同様にして金属光沢部を除去し、カラーフ
ィルターを完成した。 なお、得られたブラックマスク部の光学濃度は４．０以
上を示した。 実」１例Ｊ− 実施例１と同様にカラーフィルター部を形成したガラス
基板を以下に示す金メンキ？＆（ｌ液：２液＝３ニアで
混合したもの）に１０分間浸漬した。 ｉｔＬ： 塩化金　　　　　　　　　　　　１０ｇ塩化ナトリウム
　　　　　　　　　５ｇ水　　　　　　　　　　　　　
　　　　　８００＃１１２液： 酒石酸　　　　　　　　　　　２２．５ｇ水酸化ナトリ
ウム　　　　　　　３００ｇエチルアルコール　　　　
　　３８〇−水　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　６００蔵メンキ液からガラス基板を引き上げた後、実
施例１と同様にして金属光沢部を除去し、カラーフィル
ターを完成した。 なお、得られたブランクマスク部の光学濃度は２．８を
示した。

【発明の効果】

この発明のカラーフィルターは、多孔性無機物質からな
る無機透明層中に、カラーフィルター部とブラックマス
ク部とが形成されたものであるので、カラーフィルター
表面に段差がなく平滑性に優れたものである。また、こ
のブラックマスク部は無機透明層中に金属粒子を析出さ
せることによって形成されたものであるので、遮光性に
優れたものである。 また、この発明のカラーフィルターの製造方法は、無機
透明層に形成したカラーフィルター部をあたかもマスク
のように作用させてブラックマスク部を形成するので、
見当合わせをしないでブラックマスク部を形成すること
ができ、カラーフィルターを少ない工程で容易に得るこ
とができる。 また、このフ゛ランクマスク部は、カラーフィルり一部
の間隙を埋めるように形成されるので、精密なパターン
であっても容易に得ることができる。 さらに、ブラックマスク部は、銅より貴なる金属の化学
メッキによって形成されるので、大がかりな真空蒸着機
や種々な問題点を有する工、チング工程を必要とせず、
容易な工程で量産性よく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のカラーフィルターの製造工程を示す
断面図である。 ■・・・透明基板、２・・・無機透明層、３・・・カラ
ーフィルター部、４・・・ブランクマスク部、５・・・
金属光沢部。 特許出願人　日本写真印刷株式会社 第 図 １・・・透明基板 ２・・・無機透明層 ３・・・カラーフィルター部 ４・・プラックマスク部 ５・・・金属光沢部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板（１）上に形成された多孔性無機物質から
   なる無機透明層（２）に、染料を染着することによりカ
   ラーフィルター部（３）が形成され、そのカラーフィル
   ター部（３）の間隙に、銅より貴なる金属を化学メッキ
   することによりブラックマスク部（４）が形成されてい
   ることを特徴とするカラーフィルター。 ２、無機透明層（２）が、一般式 Ｍ（ＯＲ＿１）＿ｍ（ＯＲ＿２）＿ｎＸ＿ｐＹ＿ｑ・・
   ・ I （ただし、 I 式中、Ｍはマグネシウム・カルシウ
   ム・ジルコニウム・チタニウム・ハフニウム・ゲルマニ
   ウム・イットリウム・アルミニウム・ガリウム・スズ・
   ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を
   示す。Ｒ１およびＲ２はそれぞれ水素原子・アルキル基
   ・アシル基を示し、それらは同一であっても異なってい
   てもよい。Ｘ・Ｙはそれぞれ水素原子・塩素原子または
   水酸基を示し、それらは同一であっても異なっていても
   よい。ｍ・ｎ・ｐ・ｑは０〜８の整数でありかつｍ＋ｎ
   ＋ｐ＋ｑはＭの原子価に等しい。）で表わされる化合物
   から生成したゾルを塗布し焼成することにより得られた
   ものである請求項１記載のカラーフィルター。 ３、銅より貴なる金属が、金・銀・パラジウム・白金・
   ロジウム・ルテニウムからなる群より選ばれた少なくと
   も一つの元素である請求項１記載のカラーフィルター。 ４、透明基板（１）上に形成された多孔性無機物質から
   なる無機透明層（２）に、染料でカラーフィルター部（
   ３）をブラックマスクを形成したい部分を除いて形成し
   、次いで銅より貴なる金属の化学メッキ浴に浸漬して化
   学メッキを行ったのち金属光沢部（５）を除去してカラ
   ーフィルター部（３）の間隙にブラックマスク部（４）
   を得ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。