JPS60159803A - 色分離フイルタおよびその製造方法 - 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】 発明の技術分野 本発明は、色分離フィルタならびにその製造方法に関し
、さらに詳しくはフルカラー液晶表示装置、撮像管１式
カラーカメラ、固体カラーカメラ、カラーファクシミリ
などに用いられる、複数色の透明着色インキ層を有する
色分離フィルタならびにその製造方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 近年家庭用カラービデオカメラに対する関心が急速に高
まシつつある。家庭用カラービデオカメラは、小型であ
ること、軽量であることそして高価でないことが要求さ
れており−このため２種または３種以上の色相を異にす
る極めて微細なストライプが透明基板上に設けられた色
分離フィルタを撮像管に装着した単管式カラービデオカ
メラが用いられている。また同様の目的で、カラービデ
オカメラの固体撮像素子の受光面上に直接密着するよう
にして色分離フィルタを設けた固体カラービデオカメラ
も提案さ扛でいる。さらに光電変換素子であるラインセ
ンサ、エリアセンサなどの固体撮像素子の受光面に直接
あるいは間接的に色分離フィルタを形成する方式も提案
されている。固体撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ−
ＣＩＤ、ＣＰＤ　などが用いられている。

一方、液晶表示装置においても、表示される画像のカラ
ー化に対する関心が高まっておシ、そのための１つの方
法として、平行な一対の透明電極間に液晶材料を封入し
、透明電極を不連続な微細区域に分割するとともに、こ
の透明電極上の微細区域のそれぞれに赤、青、緑のいず
れか１色から選ばれたカラーを交互にパターン状に設け
る方式あるいは基板上に色分離フィルタを形成した後透
明電極を設ける方式が提案されている。

このようにカラービデオカメラあるいはカラー液晶表示
装置などに用いられる色分離フィルタは、色相の異なる
２種または３種以上の色に着色された極めて微細な領域
を透明基板あるいは固体撮像索子上に設けることによっ
て形成さ几ている。

一般に上記のような色分離フィルタとしては一感光性樹
脂をパターン状に硬化させ、得られた透明樹脂を所望の
色の染料で着色させた着色画像全利用するタイツ−のも
のが多く用いられてぎた。このような着色画像は、分光
特性の選択に際して自由度が大きくしかも製造コストが
低いという利点があるが、耐熱性、耐光性などの物性面
で劣るとい、う欠点があった。

このような欠点を解決するため、複数色の透明着色イン
キ層をパターン状に組み合わせて備えた色分離フィルタ
が提案されておシ、このような色分離フィルタにおいて
は、分光特性の選択に際して自由度が太きぐ、しかも製
造コストがあまシ高くないという利点がある。しかしな
がら、このような色分離フィルタにおいては、基板主表
面上に第１透明着色インキ層ならびに場合によっては混
色防止用透明樹脂保護膜を形成した後に、第２透明着色
インキ層、第３透明着色インキ層・川・・を形成してお
り、透明着色インキ層および前記保護膜はある程度の膜
厚を有しているため、第２透明着色インキ層、第３透明
着色インキ層・・・・・けすでに段差の生じている平面
に設けなければならない。

すでに段差が生じている平面上に透明着色インキ層を設
ける場合は、平坦な面上に透明着色インキ層を設ける場
合と比較して、透明着色インキ層を精密に制御さ扛た寸
法ならびて位置に形成することは著しく困難になってい
た。

また、色分離フィルタにおいて透明着色インキ層間に段
差があると、この部分で光の直進性が阻げられ、色分離
フィルタの分光特性の低下が生じていた。

発明の目的ならびにその概要 本発明は、上記のような従来技術に伴なう技術的欠点を
解決しようとするものであって、以下のような目的を有
する。

（ａ）　複数色のパターン状透明着色インキ層を有する
にもかかわらず、＠接する透明着色インキ層間に段差が
生ずることなく、したがって優れた分光特性を有する色
分離フィルタを提供すること。

（ｂｌ　基板主表面上に、複数色のハターン状透明着色
インキ層を形成するに際して、いずれの色の透明着色イ
ンキ層も段差の生じていない実質上平坦な基板主表面上
に形成することができ、したがっていずれの透明着色イ
ンキ層も精密に制御された寸法ならびに位置に容易に形
成しうる色分離フィルタの製造方法を提供すること。

本発明に係る色分離フィルタは、基板主表面にパターン
状に形成された凹部のそれぞれに複数色の透明着色イン
キ層が規則的に配列されるように、各単一色の透明着色
インキ層が基板主表面とほぼ同一平面上にまで設けられ
ていることを特徴としておシ、必要に応じて、この透明
着色インキ層上には透明樹脂保護膜が設けられ９ていて
もよい。

また、本発明に係る色分離フィルタの製造方法は、以下
のような工程（ａｌ〜（ｆ）からなっている。

工程（ａ）二基根土表面上に、凹部形成用開口部が設け
られたレジストパターンを形成する工程 工程（ｂ）　：　Ｍ記しジストパターンで被覆された基
板主表面をエツチングして、基板主表面にパターン状の
凹部を形成する工程 工程（Ｃ）：基板主表面上のパターン状凹部内に第１透
明着色インキ層を基板主表面とほぼ同一平面上にまで設
ける工程 工程（ｄ）：必要に応じて、第１透明着色インキ層上に
透明樹脂保護膜を形成した後、基板主表面を研摩して、
基板主表面上から突出している部分を除去する工程 工程（ｅ）：工程（ａｌ〜（ｄ）を繰シ返して、基板主
表面上に一第２透明着色インキ層ならびに必要に応じて
透明樹脂保護膜層を設ける工程工程（ｆ）：必要に応じ
て、さらに工程（ａｌ〜（ｄ）を繰り返して、第３透明
着色インキ層、ならびに必要に応じて透明樹脂保護膜層
、第４透明着色インキ層ならびに必要に応じて透明樹脂
保護膜層・・・・・・を設ける工程。

３、発明の詳細な説明 以下一本発明を図面に示す好ましい具体的態様について
説明する。

本発明に係る色分離フィルタ１は、第１図に示−（ｘ’
）ｖｃ、パターン状に形成された凹部３を有する基板２
と、この凹部３のそれぞれに、複数色の透明着色インキ
層が規則的に配列されるように、各単一色の透明着色イ
ンキ層が基板平面とほぼ同一面上にまで設けられてなる
透明着色インキ層４とからなシ、場合によっては、透明
着色インキ層４上には、透明樹脂保護膜５が設けられて
いてもよい。複数色の透明着色インキ層４は、たとえば
赤色の第１透明着色インキ層４ａと、緑色の第２透明着
色インキ層４ｂと、青色の第３透明着色インキ層４ｃと
から構成されている。

複数色の透明着色インキ層４の互いの位置関係の一例を
、第２図（ａＪ　、　（ｂ）および（Ｃ）に示す。第２
図（ａ）に示すように、複数色の透明着色インキ層４ａ
。

４ｂおよび４ｃは互いに平行なストライプ状であっても
よく、あるいは第２図（ｂ）に示すように複数色の透明
着色インキ層４ａおよび４ｂは、たとえハ２３〜２５°
程度の角度をつけて互いにクロスされたクロスストライ
プ状であってもよい。また第２図（Ｃ）に示すように、
複数色の透明着色インキ層４ａおよび４ｂは互いにレン
ガ積みされたようなモザイク状に形成されていてもよい
。

次に本発明に係る色分離フィルタの製造方法を図面に言
及しながら説明する。

ます、基板２の主表面上に、當法に従ってホトレジスト
６を全面的に塗布しく第３図（ａ）参照）。

次いで凹部３に対応する開口部を有するマスクを介して
パターン露光した後現像して、基板２上にレジストパタ
ーン６を形成する（第３図（ｂ）参照）。

この際、基板２としては、ソーダライムガラス、ホウ珪
酸ガラス、アルミナホウ珪酸ガラス、石英ガラス、合成
石英板、光学用樹脂板、透明樹脂フィルムなどの透明基
板あるいはセラミック板、金属板、固体撮像素子などを
用いることができる。

固体撮像素子としては、ＣＣＩＩ　ＭＯＳ、ＢＢＤ、Ｃ
ＩＤ、ＣＰＤなどが用いられうる。

また、基板２の主表面上にレジストパターン６を形成す
る場合に、ホトレジストを用いる代わシに、基板主表面
上にクロム、ニッケル、銅、金、銀、アルミ、タンタル
、チタンなどの金属薄膜を全面的に被着させ、次いでこ
の金属薄膜上にホトレジストを全面的に塗布した後、パ
ターン露光および現像を行なってパターン状のホトレジ
ストを形成し、次にこのパターン状のホトレジストヲ用
いて金属薄膜をエツチングした後ホトレジストバタ、−
ンを除去すれば、金属製のレジストパターン６が得られ
る。

次に、このようにしてレジストパターン６で被覆された
基板主表面をエツチングして、基板２のレジスト開口部
にパターン状の凹部′３を形成した後レジストを除去す
る（第３図（Ｃ）参照）。この凹部３の深さは、０．７
〜１．６μｍｎであることが好ましい。

また別法として、基板主表面上に凹部を形成するには、
上記のようなレジストを用いたエツチング法のほかに、
レーザー加工による方法、超音波加工による方法、放電
加工による方法、イオンビーム加工による方法、イオン
ビーム加工による方法、電子ビーム加工による別法、ド
リル加工による方法などの物理的加工方法も用いること
もできる。

次に、基板主表面上にパターン状に形成された凹部３内
に、第１透明インキ層４ａを基板主表面とほぼ同一平面
上にまで設ける。このためには、以下に説明するような
透明着色インキ組成物を、基板の凹部３内に過剰ぎみに
流し込んだ後にスキージングし、次いで室温に１時間程
度放置して乾燥させればよい。この乾燥工程は、加熱し
ながら行なうこともでき、たとえば７０〜９０℃の温度
に１０分間程度保つことによって行なってもよい。また
、電子ビーム硬化型の着色インキを基板の凹部３に過剰
ぎみに流し込んだ後にスキージングし、次いで電子ビー
ム（加速電圧１５０〜１８０ｋＶ、１〜５Ｍ、ＲＡＤ、
窒素雰囲気）を照射して硬化させてもよい。

透明着色インキ組成物は、（ａｌ有機顔料、無機顔料、
カーボンブラックあるいは体質顔料からなるいわゆる色
特性を与える顔料と、（ｂｌ場合によって添加される蛍
光顔料あるいは染料などの色料と、（Ｃ１乾性油、アル
キッド、可塑剤、浴剤、天然樹脂（たとえばロジン、ク
エラックなど）、あるいは合成樹脂（たとえばロジン変
性フェノール樹脂、ポリアマイド樹脂、塩化ビニル・酢
酸共重合体、合成ゴム誘導体など）からなるビヒクルを
主原料としている。これに、必要に応じて、印刷機上の
適性調整剤、乾燥調整剤、塗膜物性改良剤などの助剤を
さらに添加し、顔料あるいは色料金充分にビヒクル中に
均一に分散させるため、ボールミル処理あるいはロール
ミル処理して、透明着色インキ組成物が調製される。

ビヒクルは、顔料の分散媒であシ、流動性を支配し、さ
らに、乾燥と密着性に寄与している。

助剤は、印刷インキが具備すべき適性を与え、コントロ
ールする目的で添加されるもので、使用目的による機能
に対応する性能を与えるために選択し添加する。具体的
には流動特性に関する助剤、乾燥に関する助剤、加工適
性に関する助剤がある。

特に、乾燥助剤としては、ドライヤーを添加する。ドラ
イヤーとしては、Ｃｏ、　Ｍｎ−Ｐｂ　すどの金属石け
んが用いられ、脂肪酸基としては、オクテン酸、ナフテ
ン酸、あまに油酸などが主に用いられる。

乾燥抑制剤としては、インキの皮張シ防止およびシツク
ニング防止を目的として、オイゲノールやハイドロキノ
ンなどのフェノール系と、メチルエチルクトオキシムな
どのオキシム系の化合物が用いられる。

粘弾性調整剤としては、ワックス類が用いられ、インキ
皮膜の改良のために耐スクラッチ剤あるいは滑剤が添加
される。耐スクラッチ剤は、主として低分子量のポリエ
チレンが、滑剤はパラフィン系ワックス、アマイドワッ
クスなどが用いられる。

また、透明着色インキ組成物としては、熱硬化反応性の
無溶剤性印刷インキ組成物も用いられる。

このインキ組成物の硬化反応は−Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅ
ｒ反応などを含む多様な反応の組合せが考えられるが、
基本的には、 ｉ）Ｏ’ＨまたはＣ０ＯＨを含む不飽和ポリエステル類
とアミン樹脂系との縮重合反応 １１）エポキシ樹脂とアミノ樹脂の系のような架橋反応 １１１）飽和ポリエステルと不飽和モノマーの系のよう
なラジカル重合反応 ０３種類に大別される。

この場合ビヒクルとして使用される樹脂類としては、飽
和及び不飽和のポリエステル、変性ポリエステル、アル
キッドおよび変性アルキッド樹脂のようなポリエステル
類、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデ
ヒド樹脂、ブチル化アミノ樹脂のようなアミン樹脂、多
価フェノールとエピクロルヒドリンから合成されるエポ
キシ樹脂やポリエーテル類などが用いられる。

また活性モノマーとしては、アクリル酸およびメタクリ
ル酸のエステル、スチレン、マレイン酸エステル、アリ
ルエステルなどが用いられる。

このインキ素材に速乾性を与える目的で、それぞれの反
応に応じた重合促進剤あるいは触媒が添加されるが、こ
れには有機過酸化物、金属ドライヤーなどの促進剤ある
いは有機および無機の各種触媒が用いられる。

無溶剤性印刷インキ組成物の他の一つは、紫外線硬化性
インキ組成物である、この印刷インキ組成物の硬化反応
は、モノマーやポリマー類の光重合反応に属し、 １）ジアゾ、アジド化合物などの光分解反応ｉＤ珪皮酸
塩類のような光二重化反応 １１１）ビニル化合物類の光重合反応 ０３種類に大別される。

このうち印刷インキに応用される反応はｆｉｉｉ）の光
重合反応で光重合開始剤の添加が必要である。付加重合
性を有する不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ア
ルキッド樹脂、変性エポキシ樹脂。

各種ポリエステル樹脂のプレポリマーと、このプレポリ
マーと相溶性をもち、かつ共重合性を有する各種のモノ
置換エチレンおよび１，１ジ置換エチレンとその誘導体
と、光重合開始剤とが肉練製造される。−例として紫外
線硬化性印刷インキの組成を示す。

その他、触媒硬化型のインキや電子ビーム硬化型のイン
キもある。

次に、上記のようにして得られた第１透明着色インキ層
上４ａに、必要に応じて、透明な樹脂からなる透明樹脂
保護膜５を形成した後、基板主表面を研摩して、基板主
表面上から突出している部分たとえばレジストパターン
第１透明着色インキ層あるいは透明樹脂保護膜５を除去
する。この工程は、常に行なわなければならない工程で
はないが、これを行なうことによって、第２透明着色イ
ンキ層をより一層平坦な基板主表面に設けることができ
るようになるため、精密に制御された寸法ならびに位置
に容易に形成することができるようになる。

次に、基板の凹部３内に第１透明着色インキ層４ａが形
成され、しかもその表面が実質上平坦に保たれている基
板主表面上に、再度上記の操作を繰り返して、第１透明
着色インキ層４ａとは異なる色調を有する第２透明着色
インキ層４ｂを形成次に、３種以上の色に着色された着
色画像を基板に設けたい場合には、さらに上記の操作を
繰り返えして、第３透明着色インキ層４ｃを形成する（
第３図（ｆＪ参照）。

発明の効果 本発明に係る色分離フィルタは、基板主表面にパターン
状に形成された凹部のそれぞれに、複数の透明着色イン
キ層が規則的に配列されるように、各単一色の透明着色
インキ層が基板主表面とほぼ同一平面上にまで設けられ
ているので、以下のような効果を有する。

（ａｌ　複数色のパターン状透明着色インキ層を有する
にもかかわらず、隣接する着色インキ層間に段差が生ず
ることなく、したがって優れた分光特性を有する色分離
フィルタが得られる。

（ｂ）　基板主表面上に、複数色のパターン状透明着色
インキ層を形成するに際して、いずれの透明着色インキ
層も段差の生じていない実質上平坦な基板主表面上に形
成することができ、したがっていずれの透明着色インキ
層も精密に制御された寸法ならびに位置に容易に形成し
うる色分離フィルタの製造方法が提供される。

（ｃ）耐熱性ならびに耐光性に優れた色分離フィルタが
得られる。

以下、本発明を実施例によシ説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 直径４インチ、厚さ１．５　ｍｍのソーダライム基板を
１０％界面活性剤水溶液でよく洗浄し、その後水洗して
、インプロパツールで２回洗浄した後、フレオン蒸気で
置換乾燥して、更に１００℃で熱風乾燥した。この基板
表面の全面に、５℃で３０センチボイズの粘度を有する
ネガ型レジスト（ＴＰＲ５東京応化製）を１．０μｍの
膜厚で塗布した後、オーブンにて９０℃の温度で３０分
間プリベーク処理をした。

レジスト膜上に、マスクとしてＨＲＰ乾板（コダック社
製）を載置して、キセノンランプ罠て露　。

光面で８万ルツクスであるようにして９０秒間パターン
露光した。次いでＴＰＲ現像現像液束京応化製）により
現像して一未露光部を選択的に除去して基板上にレジス
トパターンを形成した後、オープンにて１６０〜１８０
℃の温度でω分間ボストベーク処理をした。

次に、レジストパターンにより被覆された基板を、ガラ
艮のエツチング液（ＭＡＸ−７０１１Ｇ、東京凹部を形
成し、次いでレジストパターンを除去した。

このようにして基板主表面上に形成された凹部内に、酸
化重合型の透明着色インキ組成物（ＮＳＳＲアカ、諸星
インキ（株）製）を過剰ぎみに流し込んだ後にスキージ
ングし、次いで室温で１時間程度放置して、透明着色イ
ンキ組成物を硬化させて、第１透明着色インキ層を形成
した。

次に、基板主表面上に、透明アクリル樹脂（ＳＥ−５１
０２、三菱レーヨン（株）製）を１５０Ｏｒｐｍで回転
塗布し、１２０〜１３０℃で（９）分間加熱処理を加え
て透明樹脂保護膜を形成した。

次に、基板主表面を５ｐｅｅｄ　Ｆａｍ社製の回転研摩
機により研摩して、基板主表面の凹部以外の表面に付着
している物質たとえばレジストパターン、透明着色イン
キ層あるいは透明樹脂保護膜を除去した。

次に、上記のホトレジスト塗布以後の工程を、Ｎ５ＳＲ
アカに代えて、同じく酸化重合型のＮ５ＳＲアイ（諸星
インキ（株）製）を用いた以外は、繰シ返Ｌ７て、第２
透明着色インキ層を、第１透明着色インキ層に隣接して
設けた。そして、その上に透明樹脂保護膜層を透明アク
リル樹脂ＳＥ−５１０２（三菱レーヨン（株）製）で形
成した。

次に、さらりこ上記のホトレジスト塗布以後の工程を−
Ｎ　Ｓ　Ｓ　Ｒアカに代えて、同じく酸化重合型のＮ５
ＳＲキイー（諸星インキ（株）製）を用いた以外は繰υ
返して、第３透明着色インキ層を、第１透明着色インキ
層と第２透明着色インキ層とに狭まれるように設けて、
その上に透明樹脂保護膜層を、透明アクリル樹脂ＳＥ−
５１０２（三菱レーヨン（株）製）で形成して、本発明
に係る色分離フィルタを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る色分！フィルタの断面図であシ、
第２図（ａＪ　＋　ｆｂ）および（ｃ）は本発明に係る
色分離フィ元夕の複数色の着色画像の互いの関係の一例
を示す図であシ、第３図（ａｌ〜（ｆ）は本兄明に係る
色分離フィルタの製造工程を示す断面図である。 １・・・色分離フィルタ、２・・・基板、３・・・凹部
、４・・・着色画像、５・・・透明樹脂保護税、６・・
・レジスト。 出願人代理人　猪　股　清 第１図 第２図 （Ｃ） 第３図 （０） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １基板上表面にパターン状に形成された凹部のそれぞれ
   に、複数の着色画像が規則的に配列されるように、各単
   一色の透明着色インキ層が基板主表面とほぼ同一平面上
   にまで設けられていることを特徴とする色盆離フィルタ
   。 ２以下の工程（ａ）〜（ｆ）を含むことを特徴とする色
   分離フィルタの製造方法： 工程（ａ）二基板上表面上に、凹部形成用開口部が設け
   られたレジストパターンを形成す る工程 工程（ｂ）：前記レジストパターンで被覆された基板主
   表面をエツチングして、基板主表 面にパターン状の凹部を形成する工程 工程（Ｃ）二基板上表面上のパターン状凹部内に第１透
   明着色インキ層を基板主表面とほ ぼ同一平面上にまで設ける工程 工程（ｄ）：必要に応じて、第１透明着色インキ層上に
   透明樹脂保護膜を形成した後、基 板主表面を研摩して、基板主表面上か ら突出している部分を除去する工程 工程（ｅ）：工程（ａ）〜（ｄ）を繰シ返して、基板主
   表面上に、第２透明着色インキ層をパター ン状に設ける工程 工程（ｆ）：必要に応じて、さらに工程（ａｌ〜（ｄｌ
   を繰シ返して、第３透明着色インキ層、第 ４透明着色インキ層・・・・・・・・・を設ける工程。