JPH049001A - カラーフィルターの製造方法及びそれを用いた電気光学表示素子 - 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、カラーフィルターの製造方法及びそれを用い
た電気光学表示素子に関するものである。

［従来の技術］ 従来の液晶表示素子等の電気光学表示素子に使用するカ
ラーフィルターの製造方法としては、フォトリングラフ
ィによって形成したゼラチン等の親水性高分子のレリー
フに染色するいわゆる染色法、色素を含むレジストのバ
ターニングによるレジスト法、各色をスクリーン印刷、
オフセット印刷等で印刷する印刷法、各色の荷電粒子を
基板上の電極上に堆積させる電着法などが知られている
。

［解決しようとする課題］ しかしながら染色法、レジスト法は、いずれも塗布、プ
リベーク、露光、現像、ボストベークを各色について繰
返すため、工程が複雑であり、歩留りも悪い。

また、電着法も、カラーフィルター作製用のパターンを
もつ透明電極の設置を必要とし、電着工程を各色につい
て繰り返さなければならず、−層工程が複雑である。

さらにいずれの方法にしても、複数色からなるカラーフ
ィルターを製造する際に、各色ごとに基板上に形状する
ため、カラーフィルター層の厚みが一定せず、また各色
パターンが重なって、十分な平坦性が得られにくい欠点
があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の課題を解決すべくなされたものであり、
カラーフィルターを構成する複数種の色素と光重合性樹
脂を封入したカプセルであって、その色素に対応した特
定の波長域の光の照射を受けることによりその内部が硬
化するカプセルを含むスラリーを転写体上に塗布する工
程と、上記特定の波長域の光によりパターン化された露
光を行ない、選択的にカプセル内を硬化せしめる工程と
、上記転写体を基板上に転写する工程と、からなること
を特徴とするカラーフィルターの製造方法を提供するも
のであり、特にカラーフィルターを構成する複数種の色
素をそれぞれ光重合性樹脂及びその色素ごとに対応した
特定の波長域の光で機能する光重合開始剤とともに封入
したカプセルを含むスラリーを転写体に塗布する工程と
、上記特定の波長域の光によりパターン化された露光を
行ない、露光の波長で機能する光重合開始剤をふくむカ
プセルの内部を硬化せしめる工程と、上記転写体を基板
上に転写する工程と、からなることを特徴とするカラー
フィルターの製造方法及びカラーフィルターを構成する
複数種の色素をそれぞれ光重合性樹脂及び光重合開始剤
とともにその色素ごとに対応した特定の波長域の光のみ
を透過するカプセル壁の内側に封入したカプセルを含む
スラリーを転写体上に塗布する工程と、−上記特定の光
の波長によりパターン化された露光を行ない、露光の波
長の光を透過するカプセル壁からなるカプセルの内部を
硬化せしめる上程と、上記転写体を基板上に転写する工
程と、からなることを特徴とするカラーフィルターの製
造方法を提供するものである。又、こ第１らのカラーフ
ィルターの製造法を用いた電気丸字素子を提供するもの
である。

ここで、色素に対応した特定の波長域とは、色素ごとに
決まっておねば良く、必ずし２もその色素の色と同じ波
長を指すものではない。

［作用］ 本発明に係るカラーツーイルターの製造方法の１つの例
においては、カラーフィルターを構成する復数の色素を
そオ］ぞ第１、光重合性樹脂及び、その色素ごとに対応
した特定の光の波長で機能−４る光重合開始剤とともに
封入したカプセルからなるスラリーをフィルム上に転写
紙、転ｈロール等の転写体に塗布し、上記の光の波長に
よりパターン化された露ゲ（を行なった後、基板上に転
写する。簡単のためＲ，Ｂ２色のカラーフィルターの場
合について、以下説明を行なうど、Ｒ用の色素を光重合
性樹脂及び、特定の光波長λ１で機能する光重合開始剤
とともにカプセルに封入し、一方、Ｂ用の色素を光重合
性樹脂及び、特定の光波長λ２で機能する光重合開始剤
とともに別のカプセルに封入する。そして、これらのカ
プセルを適当なビヒクルと共に混合し、スラリー化した
ものを転写体に塗布する。ここで、Ｒのカラーフィルタ
ー層を形成したい部分にｉ；Ｊ：　、、Ｊｚ記の波長え
、で、Ｂのカラーフィルター層を形成したい部分には−
Ｆ記の波長λ１で露光すれば、Ｒのカラーフィルター層
を形成したい部分はＲ用色素を含むカプセルか硬化、逆
にＢのフィルター層を形成したい部分はＲ用色素を含む
カプセルが硬化し、この転写体を基板上に転写ずねば、
転げ時の加圧により未硬化のカプセルが破砕することに
より、Ｒのカラーフィルター層を形成したい部分にＲの
色素層が、Ｂのカラーフィルター層を形成したい部分に
Ｂの色素層が形成できる。

また、本発明の別の例において、光重合開始剤を色素ご
とに対応した特定の波長で機能するようにするのではな
く、カプセル壁材を、色素ごとに対Ｆ、ｔ、した特定の
波長域の光のみを透過するようにしても色ごとに選択的
にカプセルを硬化せしめることができる。その作用は先
の例と同様である。

「実施例］ 本発明に係る製造す法の１実施例に基いて、その概念的
側面図の第１図を参照しながら、以ト詳細に説明する。

第１図で１は転写体たるフィルム、２はカプセル、３は
マスク、４は基板、５は転写用ローラーである。

まず、光硬化性樹脂と、複数種の色素と、該複数種の色
素に対応した光の波長で機能する光重合開始剤とを含む
カプセル２からなるスラリーをフィルム１上に印刷等の
方法で塗布する（第１図（ａ））。このフィルムは、基
板」−にカラーフィルター層であるインキを転写により
供糸合するインキトナーフィルム（ＩＤＦ）どして機能
する。

本発明の光硬化性樹脂としては、一般に光重合性モノマ
ー、および／またはプレポリマーとして公知のものを使
用することができる。

まず、光重合性モノマーの例としては人別してラジカル
重合性、およびカチオン重合性のモノマー及び／又はプ
レポリマーがあげられる。

又、本発明の光硬化性樹脂は熱転写温度で未露光部は液
状であり、露光により硬化した後は固体であることが好
ましい。

本発明で用いられる色素は大別して顔料染料のいずれを
用いることもでき、顔料としては、アゾ系、フタロシア
ニン系、インシュ系アントラキノン系□、ペリレン系、
ジオキザジン系、キナクリドン系、イソインドリノン系
、フタロン系、金属錯体系、あるいはこれらの混合物が
用いられる。

染料は一般に耐熱性、耐光性のあるものであれば種々の
ものを用いることができる。そのようなものとしては、
アルコール等の極性溶媒に可溶ないわゆる可溶なフタロ
シアニンをあげることができる。これは一般には、フタ
ロシアニン骨格に、アルキル基その他の基の置換基を導
入したものである。

光重合開始剤は色素に対応した光の波長で、機能するも
のが用いられ、色素と一緒にカプセル中に封入される。

光開始剤は、お互に感度のある波長領域の重ならない複
数のセットの開始剤が用いられる。

このような開始剤の組合せとしては、イソブチルベンゾ
インエーテル（２４０〜２７０ｎｍ）、ベンゾインメチ
ルエーテル（３００〜３８０ｎｍ）のセットが例として
あげられる。こうした感度のある波長領域を広げるため
に、光増感剤をカプセル中に封入することが有効である
。そのような増感剤としてはメロシアニン色素、アリー
ルケトン類。

ケトクマリン類をあげることができる。

本発明におけるカプセル壁材物質としては、フィルム上
にカプセルを含むスラリーを印刷法等で塗布してもこわ
れない程度で、かつ通常のを転写を行なうことにより、
こわれる程度の強度のものであれば、何でも良い。具体
的には水溶性の高分子物質や、各種脂肪酸エステル等の
界面活性剤等を挙げることができる。

カプセル化する方法としては壁材物質を界面重合する方
法、壁材分質の溶液をカプセル芯材となる光硬化性樹脂
は硬化させないような光により、或いは冷却により硬化
させるときの溶液分離によりカプセル化する方法、芯材
となる光硬化性樹脂及び色素等と壁材物質とを他の溶媒
中に分散させておき、溶媒を蒸発させてカプセル化する
方法等がとれる。このうち、本発明では生産性等から溶
液分離法によるのが最も好ましい。

カプセルの径は０，１〜１０μｍ程度が好ましい。

各色に対応したカプセルが用意され、それがビヒクル中
に均一に混合し、スラリー状とされプラスチックのフィ
ルムに印刷などの方法により塗布される。ビヒクルとし
ては、通常バインダーと溶剤を混合したものが用いられ
る。このバインダーとしては、フィルム上でカプセルを
一時的に保持できる程度の粘度のもの、即ち、高沸点溶
剤或いは樹脂が挙げられる。具体例としては、フタル酸
エステル、ポリプロピレングリコール、変成セルロース
類等がある。また、溶剤としては低〜中沸点溶剤で、具
体的にはアルコール類、水、塩素化炭化水素、セロソル
ブ等がある。

転写体は転写紙、フィルム、転写板、転写ロール等公知
の転写体が使用できる。その代表例としてのフィルムと
しては通常のポリエチレンテレフタレート等のフィルム
で転写に耐えるものであれば何でも良い。

次に、上述した複数種の色素に対応する波長によりパタ
ーン化された露光を行なう（第１図（ｂ））。このとき
、例えば、簡単のため、赤色と青色２色のカラーフィル
ターを形状することを例にとれば、赤色のカラーフィル
ターを形成する部分は青色の色素を含むカプセルが硬化
するような露光を行ない、逆に青色のカラーフィルター
を形成する部分は赤色の色素を含むカプセルが硬化する
ような露光を行なう。即ち、形成しようとする色に対応
する色素を含むカプセル以外のカプセル内が硬化するよ
うな波長特性をもつ光により露光をする。これにより、
形成しようとする色に対応する色素を含むカプセル以外
のカプセル内が硬化し、カラーパターンの潜像が形成さ
れる。

フィルム１には、図のようにフォトマスク３を介在して
、ランプのような平面光源でパターン露光するか、ある
いは、レーザーで、ピットバイピットに露光することに
よりパターンの潜像を形成する。

このような光源の波長は、前記、開始剤、および増感剤
の感度領に対応した波長が選ばれる。そのために平面光
源は分光して逐次照射してもよいが、該波長に対応した
透過性のあるパターン化されたフォトマスク、即ちカラ
ーフィルターを用いて、１回でパターン露光を完ｒする
ことも可能である。このように１図でバタン露光を行な
えば、カラーフィルターパターンの境界が重なったり、
隙間かあいたりすることかなく、カラーフィルターの平
坦性を向上する上で、棒めて好まし２い。

露光が終了したフィルムは所定の基板４土に転写用ロー
ラー５等で圧力をかけ、転写される（第１図（Ｃ））。

転写は通常の熱転写で行なうことがａ７まし、い。この
時、形成しようとする色に回心する色素を含むカプセル
は硬化していないため、転写時に破砕し、基板上にその
色のみ転′５゛することができる。

本発明の１実施例では、光硬化性樹脂および複数の色素
と異なる開始剤の組合せが独立し５たマイクロカプセル
内に閉じ込められており、１つの波長に対し重合するカ
プセルは他の波長では硬化し２ない。このため、カラー
フィルターのようにカラートッドに対応したモザイク１
メ、のパターンが極めて短い工程で製造できる。

又、請求項３に係るカラーフィルターの製造方法につい
ては、先の実施例のように色素ごとに対応した光の波長
で機能する光重合開始剤を用いる代わりに、カプセル壁
材を色素ごとに対応した特定の波長域の光のみを透過す
るものにする。具体的には前述のカプセル壁材をやはり
前述の染料、顔料により着色することにより、行なえる
。この場合は、必ずしも光重合開始剤については波長の
波長域の光の照射を受けることにより機能するものでな
くともよい。

このように得られるカラーフィルターは生産性が高い上
、基板上に各色を１度に転写により形成するため、平坦
性が高く、液晶表示素子等の電気光学表示素子用のカラ
ーフィルターとして使用するのに、きわめて適している
。

以下、その態様を、液晶表示素子を例にとり説明する。

第２図は液晶表示セルの構成を示す断面図であり、基板
１１の上にカラーフィルター層８及び電極７を形成し、
さらに配向１１ｉ９を設Ｇづて配置　５ 向膜面を相対向さゼて、周辺部をシール材６でシールし
２、内側に液晶１０を封入したものであり、通常は、セ
ルの両側に偏光膜を配置し、電極に電圧を印加する手段
を設けて使用する。

この基十反としては、ガラス、プラスデック等の透明基
板が使用でき、その表面には酸化インジウム錫（Ｉ　Ｔ
ｏ）　、　ＳｎＯ２等の透明電極が形成さｔｉでいる。

もちろん、この透明電極に低抵抗の金属リードを併設し
またり、絶縁膜等を形成しマーあってもよい。第２図に
おいては、カラーフィルター層は電極の下に配置されて
いるが、電極の−１−に配置することも可能である。

イト１シ、本発明のカラーフィルターの製造ノコ法によ
るカラーフィルターは平坦性が高いため、電極の下にカ
ラーフィルターを設けても電極の凹凸が少ない。従って
電極の下にカラーフィルクーを設ける態様に本発明の製
造方法に係るカラーフィルターは、より適し、ていると
言える。

この場合は、カラーフィルター層の土に石′機樹脂等か
らなる平坦化層を設り、さらにその十に電極を設けるこ
とが好ましい。

この電極イ」き基板の表面には、配向膜が形成されてい
るが、この配向制御方法としては、ボッイミド、ポリア
ミド　ポリビニルアルコール等の有機高分子膜を印刷法
やスピナー法で形成し、こオ］をラビングする方法、斜
め蒸着法等公知の配向制御法が使用できる。

また、この配向膜とセル内面の遮光膜または電極との間
の絶縁性を向上させるために、ＳｉＯ２，ＴｉＯ３等の
絶縁膜を挟持するようにしてもよい。

シール材は、通常のエポキシ樹脂、シリコン樹脂等のシ
ール材でよく、通常はその一部に開口部を形成しておき
、セル化して後、その間１１部から液晶を注入し、その
開口部を封止す第１はよい。

その一対の偏光膜の偏光軸は、通常のネガ型表示の液晶
表示素子の場合と同様にほぼ平行に配置されてもよいし
、通常のポジ型表示の液晶表示素子の場合と同様にほぼ
直交するように配置されてもよい。

電極に電圧を印加する駆動手段としては、通常の液晶表
示装置に使用される駆動手段が使用でき、通常しきい値
以上の交流電圧を供給できる駆動手段が用いられる。

このほか、基板を偏光膜基板としたり、基板の外面にタ
ッチスイッチ、紫外線カツトフィルター、無反射フィル
ターを積層したりしてもよく、さらに本発明の製造方法
に係るカラーフィルターを液晶表示セルの外部に積層し
ても良い。

［発明の効果］ 本発明のカラーフィルターの製造方法によれば、色素の
層を基板上に一度に転写することにより、液晶表示素子
等の電気光学素子用に適した平坦性の良いカラーフィル
ターを短い工程で、歩留り良く、得ることができる。ま
た請求項４に係る発明によれば、各色を一度に露光する
ために、色の重なり、隙間が防止でき、より平坦性の高
いカラーフィルターを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概念的側面図であり、第
２図は液晶表示セルの構成を示す断面図である。 １：フィルム ２：カプセル ３：フォトマスク ４：基板 ５：転写用ローラー ８：カラーフィルター層 ２す （ａン 吊　ｌ　　図 手続補正書 （方式） ％式％ １、事件の表示 平成　２年特許願第　４７１４６号 ２、発明の名称 カラーフィルターの製造方法及びそれを用いた電気光学
表示素子 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都文京区湯島３丁目１４番９号名　称　
　オプトレックス株式会社 平成３年８月２７日（発送臼） ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の項目 ７、補正の内容

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラーフィルターを構成する複数種の色素と光重
   合性樹脂を封入したカプセルであって、その色素に対応
   した特定の波長域の光の照射を受けることによりその内
   部が硬化するカプセルを含むスラリーを転写体上に塗布
   する工程と、上記特定の波長域の光によりパターン化さ
   れた露光を行ない、選択的にカプセル内を硬化せしめる
   工程と、 上記転写体を基板上に転写する工程と、 からなることを特徴とするカラーフィルターの製造方法
   。
2. （２）カラーフィルターを構成する複数種の色素をそれ
   ぞれ光重合性樹脂及びその色素ごとに対応した特定の波
   長域の光で機能する光重合開始剤とともに封入したカプ
   セルを含むスラリーを転写体に塗布する工程と、 上記特定の波長域の光によりパターン化された露光を行
   ない、露光の波長で機能する光重合開始剤をふくむカプ
   セルの内部を硬化せしめる工程と、 上記転写体を基板上に転写する工程と、 からなることを特徴とするカラーフィルターの製造方法
   。
3. （３）カラーフィルターを構成する複数種の色素をそれ
   ぞれ光重合性樹脂及び光重合開始剤とともにその色素ご
   とに対応した特定の波長域の光のみを透過するカプセル
   壁の内側に封入したカプセルを含むスラリーを転写体上
   に塗布する工程と、 上記特定の光の波長によりパターン化された露光を行な
   い、露光の波長の光を透過するカプセル壁からなるカプ
   セルの内部を硬化せしめる工程と、 上記転写体を基板上に転写する工程と、 からなることを特徴とするカラーフィルターの製造方法
   。
4. （４）露光は、パターン化されたカラーフィルターを通
   して行なうことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項
   記載のカラーフィルターの製造方法。
5. （５）請求項１〜４いずれか１項記載の製造方法で製造
   されたカラーフィルター上に必要に応じて平坦化層を形
   成し、さらにそのうえに電極を形成してなることを特徴
   とするカラーフィルター付電極基板。
6. （６）請求項１〜４いずれか１項記載の製造方法で製造
   されたカラーフィルター上に必要に応じて平坦化層を形
   成し、さらにそのうえに電極を形成することを特徴とす
   るカラーフィルター付電極基板の製造方法。
7. （７）電極を表面に有する一対の基板間に電気光学媒体
   を挟持してなる電気光学素子であって、請求項１〜４い
   ずれか１項記載のカラーフィルターの製造方法により製
   造されたカラーフィルターを備えたことを特徴とする電
   気光学表示素子。
8. （８）電気光学媒体が液晶であることを特徴とする請求
   項７記載の電気光学表示素子。