JPH0553006A - カラーフイルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】色素吸着層を設けた透明基板と所定の色の昇華
性色素の皮膜を有するキャリヤフィルムとを色素吸着層
側と昇華性色素の皮膜側を対向密着させ、所定のパター
ンを有するフォトマスクをキャリヤフィルム上に配置
し、次いでフラッシュ露光して光が照射される箇所の昇
華性色素を色素吸着膜に転写し、次いで必要な色の昇華
性色素について同様な工程を繰り返してカラーフィルタ
ーを製造。 【効果】本発明方法は、フラッシュ露光であるので瞬
時に色素の転写ができ、フォトマスク全体にわたって
均一な露光が可能であり、フォトマスクの歪の影響を
受けない、露光装置が安価にできる、従来法に比較
して工程・露光装置が簡単である、等の特長を有し、カ
ラーフィルターを安価に、かつ大量に製造することが可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示装置に使
用する精度の優れたカラーフィルターを安価、且つ大量
に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、テレビジョン、パソコン等のカラ
ー表示装置として陰極線管（ＣＲＴ）が主流を占めてい
るが、大きく、かつ重いという欠点があるため、徐々に
カラー液晶表示装置（カラーＬＣＤ）に変わりつつあ
り、小型の液晶テレビジョン、液晶表示のノート型パソ
コン等が最近市販されている。

【０００３】これらのカラー液晶表示装置に使用されて
いるカラーフィルターは通常リソグラフィー技術を利用
した染色法、顔料分散法により製造されている。しか
し、染色法はいずれもガラス等の透明基板上にレジスト
を塗布し、次いで露光、現像して例えば赤色に着色する
部分のレジストを残し、次いでその部分を染色して赤色
のフィルター部を作製し、その後、青色および緑色につ
いてもそれぞれ同様にレジスト塗布、露光、現像、着色
の工程を繰り返して行う必要があるため、製造コストが
高くなる欠点がある。また顔料分散法においては前もっ
て所定の色、例えば赤色に着色されたレジストを用い、
レジスト塗布、露光、現像を行って赤色のフィルター部
を作製し、その後、他の色に着色されたレジストを用
い、前記と同様な工程を繰り返す必要があり、染色法と
同様な欠点を有している。

【０００４】また、最近において、色素吸着膜を設けた
透明基板と色素の皮膜を有する透明キャリヤフィルムと
を色素吸着膜側と色素の皮膜側を対向密着させ、所定の
パターンを有するフォトマスクを透明キャリヤフィルム
上に配置し、次いでレーザー光を照射して光が照射され
る箇所の色素を色素吸着膜に転写し、次いで必要な色の
色素について同様な工程を繰り返すことによりカラーフ
ィルターを製造する方法が特開昭62−178202号公報に提
案されている。この方法は上記の染色法および顔料分散
法に比較して複雑な工程を繰り返す必要がないため、比
較的低コストにカラーフィルターを製造することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーザー露光による色素転写法においてはレーザー光が
細いビーム状であり、広い面積を同時に照射することが
不可能なため、レーザービームをフォトマスク上全体に
走査して照射する方法しか採用できない。そのため露光
に長時間を要したり、レーザービームの周囲付近におい
ては走査ビームが重なり、フォトマスク上の同じ箇所が
２度露光されたり、また走査ビームが重ならない場合、
露光されない箇所が生じたり、さらにレーザービームの
中心と周囲では光の強度が異なるため、フォトマスク全
体にわたって均一に露光するのが困難で転写にむらを生
じ易いという問題がある。また走査する機構等に極めて
精密さを必要とし、また振動によりビームがずれたりし
ないようにする機構も必要となり、照射装置のコストが
非常に高いという問題もある。さらにこの方法ではフォ
トマスクに局部的な歪が発生し、結果的に出来上がった
カラーフィルターの精度に影響が出る。また、全面を走
査するのに一定の時間がかかるため、フォトマスク全体
に歪が生じることによってもカラーフィルターの精度に
悪影響を及ぼす。

【０００６】本発明の目的は、上記の実情に鑑み鋭意検
討の結果見出されたもので、製造コストが低く、且つ大
量生産に適したカラーフィルターの製造法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、色
素吸着膜を設けた透明基板と所定の色の昇華性色素の皮
膜を有するキャリヤフィルムとを色素吸着膜側と昇華性
色素の皮膜側を対向密着させ、所定のパターンを有する
フォトマスクをキャリヤフィルム上に配置し、次いでフ
ラッシュ露光して光が照射される箇所の昇華性色素を色
素吸着膜に転写し、次いで必要な色の昇華性色素につい
て同様な工程を繰り返す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ことにある。ここでフラッシ
ュ露光とは広域の面を同時に極く短時間で露光すること
を意味する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明についてより具体的に説明す
る。図１は本発明の製造法を説明するための各要素の配
置を示す断面の模式図である。

【０００９】本発明において用いられる透明基板１とし
てはポリカーボネート等の透明樹脂、ガラス等が挙げら
れるが、耐熱性の点でガラス基板が好ましい。

【００１０】また、透明基板１上に色素吸着層２を設け
るが、材料としては設けても透明性を極端に低下させな
いものが好ましく、用いる色素に対する吸収性が優れた
樹脂の薄膜や比表面積の大きい酸化アルミニウム等、無
機材料の薄膜等が好ましい。また、その厚みは特に限定
されないが、通常は０．１〜１０μｍ程度の範囲であ
る。該膜の製膜法としてはスパッタ法、蒸着法、フィル
ム貼合法、塗布法等公知の方法が採用できる。

【００１１】一方、キャリヤフィルム４としてはポリカ
ーボネート、ポリ−４−メチル−ペンテン−１、アクリ
ル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレー
ト、等の樹脂フィルムが用いられるが、透明フィルム、
または黒色等に着色された光吸収性のフィルムが好まし
い。キャリヤフィルム４の厚みは特に限定されるもので
はないが、通常１０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１０μｍ
〜１００μｍ程度である。また、透明フィルムと昇華性
色素の皮膜３の間に例えばカーボンブラックを分散させ
た樹脂薄膜等の光吸収層（図示せず。）を設けるのも好
ましい例である。透明フィルムを使用する場合はフラッ
シュ露光により直接色素が加熱されて昇華し、また、光
吸収性のフィルムを使用したり、光吸収層を設けた場合
は該フィルムまたは光吸収層が加熱され、その熱により
色素が加熱されて昇華し、色素吸着層２上に色素が転写
される。光吸収性のフィルムまたは光吸収層を設けたフ
ィルムの方が光の吸収効率が高くなる。光吸収層を設け
る場合、その厚みは特に限定されないが、通常０．１〜
１０μｍ程度である。

【００１２】キャリヤフィルムの上に昇華性色素の皮膜
３を設けるが、昇華性色素としては光の三原色となるそ
れぞれ赤色、緑色および青色を透過する３種の色素を使
用する。これらの色素は昇華性であれば染料でも顔料で
もよく、また２種以上の色素を混合して調製したもので
もよい。例えば、特開昭60−131293、特開昭64−77584
号公報、特開昭60−239289号公報、特開平２−258298号
公報等に記載の転写用色素を適宜組合せ、混合して上記
の色に調製したものでもよい。

【００１３】キャリヤフィルム４上へ色素皮膜３を設け
る方法としては色素の種類にもよるので種類に応じて適
宜選べばよいが、蒸着法により、または液状媒体に色素
を溶解、もしくは分散させたものをキャリヤフィルム上
に塗布し、乾燥することにより皮膜を設けるのが一般的
である。なお、媒体に有機溶媒を使用する場合はキャリ
ヤフィルムを溶解ないし膨潤させないことが必要である
のでそのようなキャリヤフィルムと有機溶媒の組合せを
考慮する必要がある。

【００１４】色素被膜３の厚さは製造しようとするカラ
ーフィルターの各色部位の色濃度を実現するのに必要且
つ十分な厚さにし、露光部位の色素の全量を昇華・転写
させるのが望ましい。そうすることにより露光に多少の
強弱や不均一があっても最小光量全量転写に必要な光量
に達していれば転写される色素の量を均一にすることが
可能になる。すなわち、多少露光を過度に行ったとして
も、あるいは露光過度の部分があったとしても所定量以
上の色素の転写は起こらない。

【００１５】次いで上記のようにして色素吸着層２を設
けた透明基板１と所定の色の昇華性色素の皮膜３を有す
るキャリヤフィルム４とを色素吸着層２側と昇華性色素
の皮膜３側を対向密着させ、所定のパターン、すなわ
ち、例えば赤色色素を使用した場合は透明基板の赤色と
なる部分に対応する箇所が露光されるように微細なパタ
ーンを設けたフォトマスク５をキャリヤフィルム４上に
配置し、フォトマスク全面にフラッシュ露光する。フラ
ッシュ光によりフォトマスクを介して光が照射された箇
所の昇華性色素は光が照射された熱で瞬間的に昇華し、
図２に示すように相対向している色素吸着層の所定箇所
に吸着することにより転写された色素６が形成される。
フォトマスク５はフォトリソグラフィー用に広く用いら
れる方式のガラス基板上に金属薄膜で所定のパターンを
設けたものが使用されるが、非露光部位のフラッシュ光
を反射するタイプのものを使用する。

【００１６】露光・転写後は出来るだけ速やかに透明基
板１とキャリヤフィルム４を引き離すのが望ましい。引
き離しが遅くなると熱や色素の拡散によって解像度が劣
化するおそれがある。露光後１秒以内、好ましくは０．
２秒以内に引き離すのが望ましい。

【００１７】フラッシュ露光に用いる光源はキャリヤフ
ィルムが透明な場合は各色素の吸収波長に対応する波長
の光を出すものが好ましいが、キャリヤフィルムが光吸
収フィルムまたは光吸収層を有するものを使用する場合
やフォトマスクとキャリヤフィルムとの間に光吸収フィ
ルムを配置する場合は制限されない。また、できるだけ
短い時間に大きなエネルギーを発生する光源が好まし
く、発光時間は通常０．１秒以下のものが用いられる。
例えば写真撮影に使用されるマグネシウムフラッシュラ
ンプ、キセノンストロボランプ等のフラッシュランプが
挙げられる。露光にあたってはランプの発光強度と露光
面積を考慮して、１個または複数個のフラッシュランプ
を縦・横に並べて好ましくは全面を一括露光するが、ま
た場合によっては数個所の領域に分けることも可能であ
る。また、強力な連続光源を用い、シャッターの開閉に
よりフラッシュ露光することも可能である。またさら
に、透明のキャリヤフィルムを用いる場合は、上記光源
とフォトマスクの間に使用する昇華性色素の吸収波長を
通過させるフィルターを設けてもよい。

【００１８】露光の際のエネルギーは余り小さいと色素
の転写率が低く、一方、余り強すぎると、色素の転写が
所定箇所以上に広くなったりして転写が不均一になるの
で、色素の種類、光源のエネルギー、発光時間、発光波
長、光源とフォトマスクの距離等により適切な範囲があ
るのでこれらを考慮して適宜決めることが好ましい。

【００１９】露光は大気中で行うことができるが、色素
皮膜と色素吸着層の密着部分を減圧または真空、例えば
１０Ｔｏｒｒ程度以下の減圧または真空にすると色素の
転写効率が向上するので好ましい。

【００２０】各色あるいは３色を転写後、色素を色素吸
着層に定着させる処理を行うこともできる。色素と色素
吸着層の性質に応じ、熱、光、被覆等の物理的な手法で
定着させることもできるし、薬品等により色素と色素吸
着層の間に化学反応を行わせることによって定着を行う
こともできる。また、色素吸着層に予め色素との化学反
応性を賦与しておくこともできる。

【００２１】上記の工程の後、他の色の色素についても
同様にキャリヤフィルム上に皮膜を設け、これと前記の
別の昇華性色素が所定箇所に吸着した透明基板とを前の
工程と同様に対向密着させる。次いで別のフォトマスク
を用意し、前の工程と同様にフラッシュ露光して前工程
の色素とは別の色素吸着層の所定箇所に色素を吸着さ
せ、転写を行う。転写後、フォトマスク、キャリヤフィ
ルムを取り去ることにより、図２に示すように透明基板
１の色素吸着層２上の所定の箇所に色素が吸着した、カ
ラーフィルターが得られる。次いでさらに別の色素につ
いても同様に行って最終的に光の三原色の色素がマトリ
ックス状に配置されたカラーフィルターを製造すること
ができる。

【００２２】なお、色素吸着層に予め、転写される各色
素の境界となる部分に公知の方法でブラックマトリック
スを設けたり、また各色素を吸着させた後、各色素の境
界にブラックマトリックスを設けることもできる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法は、フラッシュ露光であ
るので瞬時に色素の転写ができる。フォトマスク全体
にわたって均一な露光が可能である。瞬時に全面を露
光・加熱するので熱によるフォトマスクの歪の影響を受
けない。露光装置が安価にできる。染色法、顔料分
散法に比較して工程が簡単である。等の多大な特長を有
し、カラーフィルターを安価に、かつ大量に供給するこ
とが可能であり、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための各要素の配置
を示す断面の模式図である。

【図２】一色素の転写後のカラーフィルターの断面の模
式図である。

【符号の説明】

１・・透明基板 ２・・色素吸着層 ３・・昇華性色素の被膜 ４・・キャリヤフィルム ５・・フォトマスク ６・・転写された昇華性色素皮膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】色素吸着層を設けた透明基板と所定の色の
   昇華性色素の皮膜を有するキャリヤフィルムとを色素吸
   着層側と昇華性色素の皮膜側を対向密着させ、所定のパ
   ターンを有するフォトマスクをキャリヤフィルム上に配
   置し、次いでフラッシュ露光して光が照射される箇所の
   昇華性色素を色素吸着膜に転写し、次いで必要な色の昇
   華性色素について同様な工程を繰り返すことを特徴とす
   るカラーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】キャリヤフィルムが光吸収フィルムである
   請求項１のカラーフィルターの製造方法。
3. 【請求項３】キャリヤフィルムと昇華性色素の皮膜の間
   に光吸収層を設ける請求項１のカラーフィルターの製造
   方法。