JPH0363603A - 熱転写カラーフィルターアレイ素子用グリッドラインの製法 - 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） 本発明は、液晶デイスプレィなどに広く用いられる熱転
写用カラーフィルターアレイ素子用グリッドラインの製
法に関する。

（従来技術） 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
トするために染料受容素子に近接して設配されている。

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（
Ｂｒ＋＋ｖｍｓｔｅｉｍ）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，
２７１号（１９８６午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、モザイクパターンの色のうち
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。この工程の詳細
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魁理工程を経る
可能性がある。たとえば透明な電極層、たとえばインジ
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℃といった温度
で１時間以上行われるであろう。これに続いて液晶用の
整合層、たとえばポリイミドで被覆する。整合層を使用
しても、液晶と接触している層の表面は重要で、高温で
数時間硬化したり摩擦したりすることが要求されること
がある。この工程はゼタチンマトリックスに代表される
多くのカラーフッイルターアレイ素子を損なう危険性が
大きい。

不透明グリッドラインは、通常モザイク素子またはカラ
ーパッチを違いに分離して、色の汚染や光のフレアが生
じないようにするためにカラーフィルターアレイ素子に
使用される。

（発明が解決しようとする課題） 従来法によれば、グリッドラインはグリッドパターンを
画定する写真マスクを通してクロミウムオキシドを基質
上に蒸発させることによって作られていた。しかし、こ
の方法によって作られたグリッドラインを熱的方法によ
って得られたカラーフィルターアレイ素子に適用すると
きには、グリッドラインの高さがカラーフィルターアレ
イの各素子の厚さに比べて低すぎる（例えば１メ鳳未満
）という問題がある。熱転写したカラーフィルターアレ
イ素子においては、モザイク素子またはカラーパッチは
厚さ約２ｊ鳳であり、グリッドラインは染料がひとつの
モザイクパターンまたはカラーパッチから他へ移動する
のが妨げられることはない。

また、液晶デイスプレィに使用されるカラーフィルター
アレイ素子は染料混合問題をさらに悪化させるような上
記のも理工程や苛酷な加熱をへるということも考慮され
なくてはならない。

そこで、本発明はこれらの問題を解決した熱的工程によ
って得られるカラーフィルターアレイ素子用グリッドラ
インの製法を提供することを目的とする。また、本発明
はかかるグリッドラインの製法を用いて熱転写カラーフ
ィルターアレイ素子を得ることをも目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的は本発明によって達成された。本発明のカラ
ーフィルターアレイ素子用不透明グリッドラインの製法
は、 ａ）支持体上にコーティングした非硬化ゼラチン−ハロ
ゲン化銀エマルジョンからなる写真素子にグリッドパタ
ーンを画定するマスクを通して光をあてる工程（前記エ
マルジョンは総乾燥重量で０　、５　区７ｍ”以上の被
覆量でコーティングされている）； ｂ）タンニング現像液を用いて前記素子を現像すること
によって、グリッドラインの照射エリアを現像する工程
： Ｃ）前記素子上のグリッドラインパターンから出た非現
像エマルジョンを洗い去る工程；ｄ）前記素子を乾燥し
て、前記支持体上の高さが０．３メ鳳より高い硬イしゼ
ラチン中の銀の不透明ラインによって分割される前記支
持体上のオープンセルを形成する工程； からなる。

本発明の好ましい実施態様においては、不透明ラインの
幅は約１０−６０１鵬であって、モザイクパターンの中
心線同士の距離がＺｏｏ−６００＃ｍである。また、本
発明の他の好ましい実施態様では、さらに ｄ）セル素子を高分子染料受容層でコーティングする工
程； Ｃ）各染料を熱転写して、高分子結合剤中の染料の繰り
返しモザイクパターンからなるカラーフィルターアレイ
素子を形成する工程（そのパターンはグリッドパターン
の不透明ラインによって仕切られたカラーバッチからな
る）： からなる。

本発明で使用するゼラチン−ハロゲン化銀エマルジョン
は写真工学の分野で使用される通常の非硬化エマルジョ
ンである（例えば、ＭｅｅとＪｓｍｅｓ。

”Ｔｋｅ　Ｔｋｅ＊ｒｙ　＠ｆ　ｌｋｅ　Ｐｋｏｔｏｇ
ｒｍｐｋｉｃ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　。

３版（１９６６年）　、ＭａｃＭｉｌｌｘｍ社、３０４
−３０５頁）。エマルジョンは総乾燥重量で０．４−２
０１７ｍ”、好ましくはｔ−１０ｇ／″でコーティング
する。

本発明で使用するタンニング現像液は、上記のＭｅｅら
の文献に記載されるような当業者に周知のものを使用で
きる。例えば、タンニング現像剤としてピロガロール、
カテコール、ヒドロキノン、Ｍｏ・ｌｌ′などを用いる
ことができる・。

熱転写工程によって得られるカラーフィルターアレイ素
子中のモザイクパターンは、レッド、グリーンおよびブ
ルーの加法混色の原色からなる。

本発明の別の好ましい実施態様においては、各原色や複
数の原色のセットは、黒イグリッドラインなどの不透明
領域によって分離される。この系は、色の再生を改善し
て、デイスプレィされた像の７レアを減する。

本発明の工程によって得られる熱転写カラーフィルター
アレイ素子中のモザイクセットの大きさは、視点距離に
依存するため普通は限定的ではない。

概して、セットの個々のビクセルは５０〜６０００であ
る。しかし、すべてが同じ大きさでなくてはならないこ
とはない。

本発明では、カラーフィルターアレイ素子を形成する染
料の繰り返しモザイクパターンは、以下のように対角線
方向にひとつの色が配列している均一、四角、直線状の
繰り返しエリアからなるものが好ましい。

＼　　　　＼ また、上記のスクエアは約１００ハであるのが好ましい
。

上述のように、本発明のカラーフィルターアレイ素子は
、液晶デイスプレィなどの様々なデイスプレィに使用さ
れる。このような液晶デイスプレィは、例えば英国特許
第２，１５４，３５５号、第２．１３０，７８１号、第
２，１６２，６７４号および第２，１６１，９７１号に
記載されている。

本発明の染料像受容層中に使用する高分子結合剤として
、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これらの混合物
やコポリマーなどを用いることができる。好ましいのは
、シモンズの特開昭６４−２７１４１６　（１９８９午
１０月１８日出願）に記載されるような架橋可能なもの
である。

高分子結合剤は所期の目的を達成する量で使用すること
ができる。概して、約０．２５−約５ｇ／ｌで使用する
と良好な結果が得られる。

ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃より高い架橋結合剤
を使用することによって、液晶デイスプレィを形成する
のに必要な処理工程や苛酷な加熱に対するカラーフィル
ターアレイ素子の抵抗性を高めることができる。

本発明の工程によって製造するカラーフィルターアレイ
素子用透明支持体には、ポリカーボネート、ポリエチレ
ンテレフタレート、セルロースアセテート、ポリエチレ
ンテレフタレート、セルロースアセテート、ポリスチレ
ンを使用することができる。好ましいのはガラスである
。

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。染料層中には、熱によって本発明のカラーフィ
ルターアレイ素子の染料像受容層に転写することができ
るものであればいかなる染料を使用してもよい。特に下
記の染料を使用した場合は良好な結果が得られる。

また、米国特許第４，５４１，８３０号に記載されるい
ずれの染料を用いても良好な結果が得られる。

上記の昇華性染料−を組み合わせることによって、所望
のレッド、ブルーおよびグリーン加法原色を得ることが
できる。染料は染料層内で混合してもよいし、別の染料
層にコーティングして転写してもよい。レッド、グリー
ンおよびブルー染料は、像受容素子に転写するために染
料供与体に存在させることもできる。染料の被覆量０．
０５〜１ｇ／ｌとすることができる。

染料供与素子中の染料は高分子結合剤中に分散させるの
が好ましい。高分子結合剤としては、例えば、セルロー
スアセテートヒドロジエンフタレート、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
といったセルロース誘導体；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）などが挙げられる。

これらの結合剤の被覆量は、０．１〜５ｇ／ｌとするこ
とができる。

染料供与素子の染料層は、支持体上にコートしてもよい
し、グラビア法などのプリント技法によってプリントし
てもよい。

等方安定性があって熱転写工程の熱に耐え得るものであ
れば、染料供与層の支持体として使用する材料は制限さ
れない。例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）など
のポリエステル；ポリアミド；ポリカーボネート；グラ
シン紙；コンデンサー紙：セルロースエステル；フルオ
リンポリマー；ポリエーテル；ポリアセタール；ポリオ
レフィンやポリイミドなどを使用することができる。支
持体の厚みは一般に２−３０４ｍである。また、支持体
は所望により下塗り層をコートルてもよい。

本発明の染料供与素子はシート状であっても連続ロール
またはリボンであってもよい。

本発明のカラーフィルターアレイを形成するために行う
、染料供与体から透明な支持体への染料の転写には、様
々なエネルギー供給方法を使用することができる。例え
ば、熟プリントヘッドを使用することもできる。また、
カーボンブラックや非昇華性光吸収染料などのエネルギ
ー吸収物質を有する染料供与体に対する高密度光閃光技
術も用いることができる。この方法はシモンズらの特願
平１−２７１，４１８号明細書（１９８９年１０月１８
日出願）に記載されている。

染料を染料供与体から透明な支持体へ転写して本発明の
カラーフィルターアレイを形成する方法は、この他にシ
モンズの特願平１−２１７，４１７号明細書（１９８９
年ｌＯ月１８日出願）に詳しく記載される加熱エンボッ
シングローラーを使用する方法もある。

染料を受容体へ転写した後、像を安定化するために染料
をさらに染料受容層中へ拡散させる処理を施してもよい
。これは、輻射熱、溶媒蒸気または加熱ローラーに接触
することなどによって行うことができる。融解は光に対
する退色や像の表面摩耗防止、染料の結晶化防止に役立
つ。溶媒融解は熱融解の変わりに用いることができる。

本発明をさらに説明するために以下に実施例を挙げる。

実施例 ガラスのプレートに低速でブルー感応性臭化ヨウ化ｆｆ
ｉ写真エマルジョンをコーティングして、銀被覆量４ｇ
／ｌ、ゼラチン被覆量２　、５　ｔ／ｖａ”、厚さ約３
ｆｉａとした。硬膜剤は使用しなかった。

不透明スクエアのパターンを画定する透明グリッドライ
ンの２次元パターンを有する写真用ネガを通して、該プ
レートに光照射した（ライン幅５０メ麿でエツジの長さ
が３００７１朧のスクエアグリッドを形成）。このプレ
ートにタンニング現像工程を行った。プレートには以下
の処理を施した。

ａ）室温で亜硫酸ナトリウム水溶液（１０１／ｌ）に１
０秒間浸漬した。

ｂ）２１’Ｏにおいて下記のタンニング現像液内で２０
秒間現像した。

ピロガロール　　　　２　　　　　ｇ７１メトール　　
　　　　０．６７ 亜硫酸ナトリウム　　２．６７ 硫酸ナトリウム　ｉｏ。

炭酸ナトリウム　　３３ 態化カリウム　　　　２゜６７ Ｃ）ａ）の溶液内で１０秒間リンスした。

ｄ）非照射エリアのエマルジ曹ンがプレート上のグリッ
ドの像から洗い流されるまで４０℃において緩やかに撹
拌した硫酸ナトリウム溶液（ｌｉ／Ｉ）で洗浄した。

ｅ）ｂ）の溶液内で洗浄した。

ｆ）乾燥した。

プレートを顕微鏡で観察したところ、エツジが約３００
Ｊ１の微細で硬化した不透明なゼラチングリッドを示し
、プレートの表面上の浅い透明スクエアセルのアレイ素
子を形成する、プレート表面上のレリーフ内に発現した
。

塩化ビニル／酢酸ビニルコポリマーの５％ブタノン溶液
をプレート表面に適用し過剰量を除去して乾燥すること
によって、染料像受容層を形成する各セル内のポリマー
層を形成した。

厚さ６メ重のポリ（エチレンテレフタレート）の指示体
上に下記の組成物をブタノンからコーティングすること
によってイエロー染料供与シートを製造した。使用に先
立ってブタノン中でカーボンをボールミルした。

イエロー組成物 下記のイエロー染料 カーボンブラック （Ｒｅｕｌ　３１１０”−Ｃａｂｉｔ社）セルロースア
セテート プロピオネート イエロー染料−２ ０，２５ｔ／ｍ” ０．７６ ０．３８ 上記のガラスプレートのセルに繰り返しモザイクパター
ン中の染料供与体から染料を転写する手段を提供するた
めに、パターンミラーを製造した。

パターンガラスミラーは、市販のガラス銀ミラーをジメ
チルホルムアミド ：１）との混合物で９５℃において１５分間処理するこ
とによって、その裏面からラッカーを除去することによ
って製造した。ラッカーを除去した金属表面に所定量Ｋ
ｏｄ轟ｋ　Ｍｉｃｒｏ　Ｒｅｓｉｓｔ　７４７”７　オ
ドレジストをコーティングして過剰量を注ぎ出すことに
よって薄いフィルムを製造した。その後、これを乾燥し
て、所望のパターンのマスクを通して照射し、Ｋｏｄｉ
ｋ　Ｍｉｃｒｏ　Ｒｅ５ｉｓｔ”現像液中で約２分間現
像した。そして、ＦｅＣ１１８１１１０溶液（４００ｇ
／り中で蝕刻してミラーした表面のエリアを除去してエ
ツジ長３００ハの透明なスクエアのアレイを製造した。

各スクエアはアレイの１対角線に沿って次のスクエアの
コーナーに接触し、アレイの垂直軸に沿って隣接する透
明スクエアから横へ１００Ｊｉ分離した。

上で製造したイエロー染料供与シートをガラスプレート
のグリッド上に設置し、グリッドに面してコーティング
した。パターンミラーを供与シートの頂部に設置してメ
タライジングした。このアセンブリを水平照明スクリー
ン上に設置して１０倍のレンズを用いてミラーを透明ウ
ィンドー（３００Ｊｆｆｉスクエア）がグリッドのスク
エアに一致するように設置した。各構成物をクランプし
て、アセンブリを下記のように閃光照射した。ミラーの
透明パターン−スクエアエリアを通して、強度の光を供
与体まで到達させた。染料供与体のカーボンは強度の光
エネルギーを熱エネルギーに変換して染料を選択的に転
写した。

Ｍ＠ｃａｂｌｉｔｚ”　Ｍ＋ｄｅｌ　４５　（Ｍｔｔｘ
　ＡＧ社）の７．５ｘ４．５Ｃ鵬のウィンド一番こ長さ
６ｃｍのミラーボックスを設置し、出口孔を４．５ｘ４
．５ｃｍに絞った。

フラッシュ系にパターンガラスに対してミラーボックス
のウィンドーを設置して、最大強度でフラッシュを発し
た。アセンブリを分離した直後においては、イエロー染
料のスクエアを不透明なブラックグリッドのスクエアの
１７３に転写したように観察された。

上記の工程をイエロー染料供与シートの場合と同様に、
マゼンタおよびシアン染料供与シートを用いて行った。

使用したマゼンタおよびシート染料組成物は以下に示す
通りである。ミラーおよびグリッドパターンはイエロー
、マゼンタ、シアン染料の順に隣接して並べた。このプ
レート全体を加熱して染料を高分子層内に拡散させ、４
％ゼラチン水溶液で７０−コーティングし過剰量を注ぎ
出して乾燥した。

マゼンタ組成物 上記のマゼンタ染料　　　　０．２０客７１カーボンブ
ラツク （Ｒｅｒｉｌ　３０Ｇ’−Ｃｉｂｏｔ社）　　０．５８
セルロースアセテート プロビオネート　　　　　０．３０ シアン組成物 上記のシアン染料　　　　　０．３９　ｔ／ｍ”カーボ
ンブラック （ＲｅＨｌ　３００”−Ｃｉｂ＋を社）　　　１．１７
セルロースアセテート プロビオネート　　　　　　０．５８ 塩化ビニル／酢酸ビニルフボリマーでコーティングした
ガラスプレート上に同様のフィルターアレイ素子を製造
した。ただし、対照用にするためグリッドは使用せず、
またゼラチンのコーティングも行わなかった。

これら２１１類のアレイを１７０℃に３θ分間維持して
熱転写性を試論した。顕微鏡試験の結果グリッドを使用
しない対照用プレート上のアレイ素子には過度の拡散が
見られ染料パターンもかなり劣化していた。一方、グリ
ッドを用いたプレート上のアレイ素子は無傷のままであ
り、染料の各スは３００ハ内に維持され、カラーモザイ
クも定位置によく画定されていた。

（発明の効果） 本発明によって、従来技術の問題点を解決した熱的工程
によって得られるカラーフィルターアレイ素子用グリッ
ドラインの製法が提供された。また、本発明のグリッド
ラインの効果的な製法によって、熱転写カラーフィルタ
ーアレイ素子を製造することが可能になった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）支持体上にコーティングした非硬化ゼラチン−ハロ
   ゲン化銀エマルジョンからなる写真素子にグリッドパタ
   ーンを画定するマスクを通して光をあて（前記エマルジ
   ョンは総乾燥重量で０．５ｇ／ｍ＾２以上の被覆量でコ
   ーティングされている）； ｂ）タンニング現像液を用いて前記素子を現像すること
   によって、グリッドラインの照射エリアを現像し； ｃ）前記素子上のグリッドラインパターンから出た非現
   像エマルジョンを洗い去り； ｄ）前記素子を乾燥して、前記支持体上の高さが０．３
   μｍより高い硬化ゼラチン中の銀の不透明ラインによつ
   て分割される前記支持体上のオープンセルを形成する； 各工程からなるカラーフィルターアレイ素子用不透明グ
   リッドラインの製法。