JPS60208280A - 着色画像の形成法 - 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、透明な着色画像の形成法に関し、さらに詳し
くは、カラー液晶表示装置、カラーファクシミリ、３管
式または単管式カラービデオカメラ、固体力ラービデオ
カメジなどに装着されるカラーフィルタあるいはステン
ドグラスなどに用いられる透明な着色画像の形成法に関
する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 近年家庭箱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、軽量であると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３８１以上の色相を異に
する極めて微細なストライブが透明基板上に設けられた
カラーフィルター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１１ている。筐た同様の目的で、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５ＶＣしてカラーフィルターを設けた固体カラービ
デオカメラも提案されている。

一方、液晶表示装置におしても、表示される画像のカラ
ー化に対する関心が高繁っており、そのための７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７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ｂＶｉ基板基板力ラーフィルタを形成した後
透明電極を設ける方式などが提案されている。

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カラーフィルターけ、色相の異な
るηＩ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１ｗ１ｄ固体撮像素子上忙設けることに
よって形成されている。

一般に、微細な領域を色相の異なる２種または３種以上
の色に着色するには、透明な着色画像（画素）を形成し
うる感光性樹脂が用いられている。

従来、感光性樹脂により２極または３檎以上の透明着色
画像を形成するには、まずポリビニルアルコール、ポリ
ビニルピロリドン、ゼラチン、カゼイン、グリユーなど
の親水性樹脂に、感光材として重クロム酸塩、クロム酸
塩あるいはンアゾ化合物などが添加さｉｔてなる感光性
樹脂を、透明基板あるいは固体撮像素子などの支持体上
に塗布して透明感光性樹脂層を形成する。仄すで、この
感光性樹脂層上に所定形状の開ロバターンを有するマス
クを載置し、露光および現像を行なって第１樹脂層を形
成し、この第１樹ｌＩａ層を所望の染料で染色して第７
透明着色画像を形成する。次に、この第１透明着色画ｍ
ＪｃＫ、染料の移行を防止するために、疎水性樹脂から
なる透明な防染用樹脂膜を形成した後、第１透明着色画
像の形成法と同様ドして第２透明着色画像を形成する。

上記の操作を繰シ返すことによって、一種または３極以
上の色に着色された透明着色画像が支持体−晋痛成され
る。

ところが上記の方法によれば、各色ととに感光性樹脂層
を所定形状にバターニングしなければならず、しかも各
色ごとに透明な防染用樹脂膜を形成しなければ、複数色
の透明着色画像を設けることができないため、製造工程
が極めて煩雑であるという欠点がある。さらに、ある種
のカラーフィルターは、その使用中に加熱される場合が
あるが、上記方法では染料を用いて透明画像が着色され
ているため、得られるカラーフィルターの耐光性あるい
は耐熱性には限界があり、この点で満足のい（ものでは
ながった。

また、上記の方法によれば、透明基板上に設けられる着
色画像層の膜厚がかなり厚いため、たとえばカラー液晶
表示装置などにこの着色画像を用いると、電圧降下現象
が大きく認められるという問題点があった。

発明の目的ならびにその概要 本発明は、従来技術に伴なう±６己のような欠点あるい
は問題点を一挙に解決しようとするものであり、以下の
ような目的を有する。

（ａ）　カラーフィルターなどのように、２檎または３
種以上に着色された透明着色画像を隣接して支持体上に
設ける際に、各色ごとに感光性樹脂層を所定形状にバタ
ーニングする必要がなく、しかも各色ごとに透明な防染
用樹脂膜を形成する必要がなく、シたがって製造工程を
簡略化しうる透明な着色画像の形成法を提供すること。

（ｂ）　耐熱性ならびに耐光性に優れた透明な着色画像
を提供しうる透明な着色画像の形成法を提供すること。

（Ｃ）　着色画像層の膜厚を小さくすることが可能な透
明な着色画像の形成法を提供すること。

上記のような目的をｌ成するため、本発明に係る透明な
着色瞳像の形成法は、支持体上に導電膜を所定のパター
ン形状に形成し、次いで粒径／μｍ以上の粒子が全粒子
の１０重−］Ｓ以下であるような粒径分布を有する顔料
を分散させた分散媒中での電気泳動電着により所定形状
にパターン化された導電膜上に顔料を電着させて透明な
着色画像を形成し、さらに必要に応じて上記操作を複数
回繰り返して複数色の透明な着色画像を形成することを
特徴としている。

本発明にて得られる透明な着色画像を、カラー液晶表示
装置に用いる場合には、支持体および導電膜は透明であ
ることが好ましい。

従来、ある種の顔料を支持体上に付着させてなる着色物
品は知られているが、そこで用いられている顔料の粒径
は、本発明のそれと比較して著しく大きいため透明性が
不充分であって、マスキングなどの用途にしか使用され
ておらず、たとえカラーフィルターなどに使用したとし
ても透過率が低いため充分な感度を有するものに得られ
ない。

また、従来、支持体上忙顔料を付着させる場合、七〇粒
径をどの範囲圧制御すれば得られる着色画像の透明性が
高めら九るということは知られておらず、しかもどうす
れは、支持体上に付着される顔料の粒径を、得られる着
色画像の透明性が満足できる程度圧制御することができ
るかけ知られていなかった。

本発明は、特定の粒径分布を有する顔料を分散させた分
散媒中で、電気泳動電着によって支持体上に着色層を形
成するようにすれば、光の散乱による光透過率の低下が
抑えらｉｔ、４４られる着色画像の透明性が実用に耐え
る程度に光分に太きくなるという事実を見出したことに
基づｂている。

３、発明の詳細な説明 本発明における着色画像は、支持体上に所定のパターン
状に形成された導電膜上に、この導電膜のパターンに対
応して顔料を電気泳動電着により電着して形成されるが
、支持体および導［１！Ｊは透明であることが好ましく
、以下の説ｐ＜おいては、透明支持体および透明導電膜
が設けられた場合について主として説明する。

このような支持体としては、パイレックスガラス、石英
ガラス、合成石英板、光学用樹脂板、透明樹脂フィルム
などの透明支持体あるいはプラウ：ｙ’ｌｌ基板、固体
撮像素子などがｍ５られうる。

この透明支持体上に、まず透明導１１Ｌ膜が、蒸着法あ
るいはスパッタリング法などの成膜法によシＯ，ＯＳ〜
シ！μｍの膜厚で積層される。透明導電膜上Ｓｎ０２）
、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などが用いられる
。

次いでこの透明導電膜上明 ン化されるが、この際マスキング材料としては、ＡＺ−
／Ｊｊ（７（ポジ型レジスト、ヘキスト社製）、ＦＨＰ
Ｒ（ポジ型しジス）、’ｌ１士薬品工業→などのホトレ
ジストが用いられ、またエツチング液としてｒｉ塩化鉄
系工／チンダ液、塩酸、フッ化アンモニウムと硝酸との
混合液、塩酸と硝酸との混合液などが用いられる。

次に、パターン化さ１１だ透明導電膜が設けられた透明
支持体は、顔料が分散された分散媒中に浸漬され、所定
位置のパターン化された透明導電膜上に顔料が電着され
、透明な着色画１象が形成される。

本明細書において「顔料Ｊとは、有機溶剤あるいは水に
離溶性である着色粉末を意味し、有機顔料および無機顔
料を含めて意味する。なお、ある種の染料は、有機溶剤
あるいは水に嬌溶性であるものがあり、この種の染料は
本発明における［顔料Ｊとして用いることができる。

有機顔料としては、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合
アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサ
ジン系、インインドリノン系、アントラキノン系、ペリ
ノン系、チオインジコ系、ペリレン系、あるいはこれら
の顔料の混合物が用いられうる。

無機顔料としては、ミロリブルー、黄鉛、カドミウムエ
ロー、黄色酸化鉄、クロムバーミリオン、酸化鉄、ベン
ガラ、カドミウムレッド、アンチモン朱、コバルト紫、
マンガン紫、群青、紺青、コバルトブルー、センリアン
プルー、クロムクリーン、ジンクグリーン、ビリアジン
、エメラルドグリーン、コバルトグリーンなどが用いら
れうる。

上記顔料は、粒径／μｍ以上の粒子が全顔料粒子の１０
０重量％以下好ましくけ５重量％以下、さらに好筐しく
は２重量％以下であるような粒径分布を有して込ること
が好筐しい。粒径／μｍ以上の粒子が全顔料粒子の７０
重世係を越えると、光の散乱など釦よって光の透過率が
低下するため好ましくない。同時に１本発明に用いられ
る顔料は、粒径０．０／　〜０，７７４ｍ　、好ましく
は０．０　／　Ａ−０，３Ａｍの粒子が全顔料粒子の２
０重産チ以上、好ましくは３ｏ重量％以上、さらに好ま
しくはｙ重ｉ［以上であるよ５な粒径分布を有して込る
ことが１ましｂ０顔料が分散される分散媒としては、有
機溶剤または水あるｂはこれらの混合物が周込られうる
。

これらのうち、有機溶剤が好普しく、具体的にけ、アセ
トン、石油エーテル、トルエン、キシレン、トリクレン
、ヘキサン、ｎ−ブチルアルコールなどが挙げられる。

顔料と分散媒とけ、重量比で０．／：１００ないしＪＱ
：１００の割合で用いられる。なお、この分散系に非イ
オン界面活性剤などの界゛面活性剤を添加してもよい。

この顔料をパターン化された透明導電膜上忙電着させる
に際して、顔料が分散媒中で負に帯電する場合には、透
明導′＃ｉＬ膜は陽極に接続され、対向電極としては白
金ｉｔ極あるいはステンレスなどが用いられる。陽極と
陽極との間の電極間隔は、／〜３０ｍｍ程度であり、印
加電圧は３０−！００Ｖ程度であυ、電界の強さＶｉｉ
ｏ−ｓｏｏｖ７（至）に調節される。

また、顔料が分散媒中で正に帯電する場合には、透明導
電膜は電極に接続され、対向電極としては前記のものが
用いられる。

このようにして、パターン化された透明電極上ＫＯ１２
〜／、　ｊ　、μｍの膜厚を有する透明な着色画像が形
成される。この値は、感光性樹脂膜を用いた場合の着色
画像の膜厚がはｔ？λμｍ程反であるのと比較して、か
なり小さｂｏ 上記のような操作を複数回繰シ返すこと忙よって、複数
色の透明な着色画像をパターン化された透明導電膜上に
形成することができる。

このような操作により、透明導電膜上に顔料が電着され
てなる透明な着色画像が形成されるが、この透明な着色
画像を液晶表示装置に用いる場合には、さらにこの着色
画像上にポリイミドなどの配向層を設けることもできる
。

本発明に係る透明な着色画像は、特に液晶表示装置ｉＩ
Ｋ用いられる場合に効果的である。というのは、液晶表
示装置の場合には、透明な着色画像の背面から光が照射
され、また着色画像上にポリイミド膜なとの配向層が熱
硬化法あるいは光硬化法などにより設けられるため、着
色画像の耐光性および耐熱性が要求されるが、本発明に
係る透明な着色画像は＃Ａ科から構成されておシ、顔料
は耐光性および耐熱性に優れているからである。

本発明により得られる透明な着色画像に１．２００℃程
度で／時間程度加熱処理を加えても、その分光透過率特
性はほとんど変化せず、優れた耐熱性を有している。な
お、一般の染料によって染色された着色Ｉ［ｉＩｌ像は
、−００℃で数十分ＩＢｌ加熱されると太きく退色する
。

また本発明によシ得られる透明な着色画像は、カーボン
アークランプでＪ時間程度まで光照射しても色相の変化
は認められず、優れた耐光性を有している。

発明の効果 本発明に係る透明な着色画像の形成法は、支持体上に導
電膜な所定のパターン状に形成し、次いで顔料が分散さ
れたり分散媒中での電気泳動電着によシ、所定位置の導
電膜上に顔料を電着させて透明な着色画像を形成してお
り、以下のような効果を有する。

（＆）顔料が有機溶剤あるいは水に不溶性あるいは離溶
性であるため、各色ごとに透明な防染用樹脂膜な形成す
る必要がない。

（ｂ）　透明な着色画像は、パターン化された導電膜上
に電気泳動電着によシバターン化されて電着されるため
、各色ごとに感光性樹脂膜を所定形状にバターニングす
る必要がない。

（Ｃ）　着色画像は顔料により形成されているので、染
色により着色さｎた従来の涜色画像と比較して、耐熱性
ならびに耐光性に優れている。

（ｄ）　着色画像は電気泳動゛電着法により形成されて
いるため、着色画像層の膜厚を小さくすることが可能で
ある。

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

実施例／ ／、／膜厚のパイノックスガラス基板に、インジウム−
スズ酸化物（Ｉｎ２Ｏ３り！％、　５ｎ０２　ｊ　％　
）のターゲットを用いてスパッタリング法により１００
Ａの膜厚に透明導電膜を成膜した後、ポジレジストであ
るＡ　Ｚ　−／３１０　（ヘキスト社製）を塗布後所定
パターンを用いてパターン露光し、次いで現像しべ一′
キングした後、塩化鉄のエツチング液で透明導電膜をエ
ツチングした。その後レジストを剥膜して所定パターン
の透明導電膜をガラス基板上に形成した。次に赤色顔料
であるＢＧ　Ｒｅｄ　ＲＣｏｎｅ　（大日本インキ■＃
）とトルエンとプライオライＣＭＳ　（グツドイヤー社
製）とを、１０　：　ｔｏ。

：ｊ（重量比）の割合で混合した後、ボールミルで、１
９時間以上分散化し、得られた分散物と石油系溶剤であ
るアイソパーＨ（エッソ社製）とを７二♂０（重量比）
の割合で分散させて赤色分散媒を作製した。次に所定形
状にエツチングされた透明導電膜をこの分散液中に浸漬
し、電極端部を陽極に接続した後、陰極に白金電極を用
いて上記赤色分散媒中で電極間隔を、２朋として１００
Ｖの電圧を印加して、赤色顔料を所定電極上に電気泳動
電着法により０．７μｍの膜厚で電着した後、これを／
ｊＯ’ｃ、？に）ｍｉｎ加熱して乾燥し第１色目の赤色
画像を形成した。

この赤色画像中での顔料の粒径分布をＣｏｕｌｔｅｒＮ
ＩＩ−サブミクロン粒子アナライザーにょシ分析した結
果平均粒径は０．３μｍであり、ｏ、５μｍ以上の粒径
な有する粒子は全粒子の３％以下であ−た。

次に緑色顔料であるフタロシアニングリーン（大日精化
■製）とトルエンとプライオライＯＭＳとを／２　：　
１００　：　ｊ　（重量比）の割合で混合した後ボール
ミルでユダ時間分散化し、得られた分散物とアイソパー
Ｈとを／　：　１０　（重量比）の割合で混合分散して
緑色分散媒を作製した。次に赤色色要素を形成した場合
と同様の方法により０．７μｍの膜厚に緑色画像を電着
しこれを／ｊＯ”ｃ３０ｍｒｎ加熱して第２色目の緑色
画像を形成した。

この緑色画像中の粒径分布を同様にして分析したところ
０．５μｍ以上の粒径を有する粒子は全粒子の３チ以下
であった。

さらに青色顔料であるインダンスレンブル−（三井東圧
■製）とトルエンとブライオライＯＭＳとを、ｒ’、ｔ
ｏｏ：ｒ＜重量比）の割合で混合した後ボールミルで３
時間分散化させ、得られた混合物とアイソパーＨとをｌ
−ざＯ（重量比）の割合で混合分散して青色分散媒を作
製し、上記と同様にして０．７μｍの膜厚に青色＆像を
電着し、これを１６０℃３０ｍ１ｎ加熱して第３色目の
青色画像を形成した。

同様にしてこの青色画像中の顔料の粒径分布を分析した
ところ０．ｊｔμｍ以上の粒径な有する粒子は全粒子の
３−以下であ−た。

このようにして本発明の着色画像を形成した。

次にポリイミド樹脂であるフォトニース（束Ｖ■製）を
上述のようにして得られた着色画像上に０．３μｍの膜
厚で塗布した後、１１Ｏ’Ｃ，／ｂｒ加熱硬化しラビン
グ処理をして、所定対向電極と組み合わせてシールした
後、液晶を注入してフルカラー液晶表示位置を作製した
。得られたフルカラー液晶表示装置は良好なカラー画像
を提供した。

実施例コ 実施例１と同様にして所定形状にパターン化された透明
導電膜を形成した後、赤色顔料（クロモフタルレッドＢ
ＲＮ（チバガイギー社製））をアセトンに分散させ電極
間隔を１０ＩｕＩとして３００　Ｖの直流電圧を印加し
てθ、！μｍの膜厚に電気泳動Ｘ着により赤色顔料を電
着し１１０°Ｃ３０ｍｉｎ加熱して第１色目の赤色画像
を形成した。次に緑色顔料であるジオノールグリーン２
Ｙ−３０ノ（東洋インキ製造■製）をアセトンに分散さ
せ電極間隔を／□ｍｌとして弘ＯＯ■の直流電圧を印加
して０，１μｍの膜厚に緑色顔料を電着して、これを／
ざＯ℃３ｏｍＩｎ加熱して第２色目の緑色画像を形成し
た。次に青色顔料（クロモブルーＡＪＲ（チバガイギー
社製））トアセトンに分散させ電極間隔を１０ｕとして
３００　Ｖの直流電圧を印加して０．ｊμｍｒｖ膜厚に
青色顔料を電着し、これをｉｒｏ’ｃ：ｔｏｒｎｔｎ加
熱して、第３色目の青色画像を形成して、本発明の着色
画像を得た。

本実施例で用いた顔料の粒径分布をＣｏη１ｔｅｒ　Ｎ
グサブミクロン粒子アナライザーにより分析した結果０
．０１−０．３μｍの粒径な有する粒子は全粒子の２０
チであつた。

この青色画像をフルカラー液晶表示装置に適用したとこ
ろ良好なカラー画像が得られた。

出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　支持体上に導電膜を所定のパターン形状に形成し
   、次いで粒径／μｍ以上の粒子が全粒子の７０重量％以
   下であるような粒径分布を有する顔料を分散させた分散
   媒中での電気泳動電着によシ所定形状にパターン化され
   た導電膜上に顔料を電着させて透明な着色画像を形成し
   、さらに必要に応じて上記操作を複数回繰り返して複数
   色の透明な着色画像を形成することを特徴とする、着色
   画像の形成法。 コ、　前記顔料が、粒径１μｍ以上の粒子が全粒子の！
   重ｉ％以下であるような粒径分布を有する、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３、　前記顔料が、粒径１μｍ以上の粒子が全粒子の／
   ７１７３！蓋チ以下であシ、かつ、粒径０．０７〜０．
   ７μｍの粒子が全粒子の２０重ｊ１％以上であるような
   粒径分布を有する、特許請求の範囲第７項に記載の方法
   。 グ、　前記顔料が、粒径／μｍ以上の粒子が全粒子のｊ
   ｉＬＨｓ以下であり、かつ、粒径０．０７〜０．７μｍ
   の粒子が全粒子のＪ（Ｊｆｌｂ以上であるような粒径分
   布を有する、特許請求の範囲第１項に記載の方法口