JPS6093401A - 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】 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、固体カラービデオ
カメラ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。

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
まりつつある。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萬価でないことが要求さ
れており、このため２種ま′たは３棟以上の色相を異に
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
カラーフィルターを′ＷＬ涼管ｆｃ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り、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
れが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カ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素子上に設けることによ
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２ｍまたは３種以上の透明着色
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
塩あるいはジアゾ化合物などが添加されてなる感光性樹
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。次いで、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樹脂層を所望の染料で染色して第１透明着
色画像を形成する。次に、この第１透明着色画像上に、
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
法と同様にして第２透明着色画像を形成する。上記の操
作を繰り返すことによって、２棟または３種以上の色に
着色された透明着色画像が支持体上形成される。

ところが上記の方法によれば、各色ごとに感光性樹脂層
を所定杉林にＪＲ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熱性あるいは
耐光性には限界があり、この点で満足のいくものではな
かった。

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１１１の膜厚にばらつきが生じ、たとえばカラー
液晶表示装置などＫこの着色画１＃！を用いると、各色
ごとに電圧降下現象にばらつきが生ずるという問題点が
めった。

発明の目的ならびにその概要 本発明は、従来技術に伴なう上記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）　カラーフィルタなどのように２種または３種以
上に着色された透明着色画像をＷ４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パター
ニングする必要がなく、シ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）着色画像層の膜厚のばらつきが小さく、シたがっ
て液晶表示装置に用いた場曾に電圧降下にばらつきの小
さい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達成する本発明に係る着色画像の形
成法は、支持体上に導電膜を所だのパターン状に形成し
、次にこの上にアルミニウム層を積層した後これを陽極
酸化して酸化アルミニウム層に転換し、次いで顔料が分
散された分散媒中での電気泳動鑞着により、前記酸化ア
ルミニウム上に導電膜のパターンに対応して顔料をパタ
ーン状に電増させて着色画像を形成し、さらに必要に応
じて上記操作を複数回ｄり返して４）Ｊ数色の着色画像
をパターン状に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。

３、発明の詳細な説明 本発明における着色画像は、透明であって、支持体上に
所定のパターン状に形成された導電膜上に、アルミニウ
ム層を積層した鎌これを陽極酸化して酸化アルミニウム
層に転換し、次いでこの酸化アルミニウム層上に、前記
導電膜のパターンに対応して顔料を陽気泳動電着により
成層して形成されるが、支持体および導電膜は透明であ
ることが好ましく、以下の説明に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。

以下本発明に係る着色画像の形成法を図面を参照しなが
ら説明する。

まず、第１図に示すように、支持体１上に透明導電膜２
が、蒸着法あるいはスパッタリング法などの成膜法によ
り、０．５〜２．５μｍの膜厚で積層される。

このような支持体１としては、ソーダライムガラス、ノ
ぞイレツクスガラス、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に加えてブ
ラウン管基板、ＰＰＰなどの能動素子、カラーファクシ
ミリ用センサ、固体撮像素子などが用いられうる。また
、透明導電膜２としては、酸化イン・ノウム（Ｉｎ２０
３）、酸化スズ（Ｓ　ｎ　Ｏ２）、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は、常法に従って第２図に示すよ
うにパターン化されるが、この際マスキング材料として
は、ＡＺ−１３５０（ポジ゛型レジスト、ヘキスト社製
）、ＦＨＰＲ（ポジ型レジスト、富士薬品工業）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は塩
化鉄系エツチング液、塩酸、フッ化アンモニウムと硝酸
との混合液などが用いられる。

次に、第３図に示すように、パターン化された透明導電
膜２が設けられた透明支持体１上に、透明導電膜２が設
けられていない部分上をも含めて、アルミニウム層３が
０．３〜２．０μｍ１好ましくは０．５〜１．０μｍの
膜厚で、真空蒸着法あるいはスパッタリング法などの成
膜法により蒸着される。

層の透明性が低下するため好ましくなく、また前記膜厚
が０．３μｍ未満では、充分な着色濃度が得られないた
め好ましくない。

次に、このようにして積層されたアルミニウム層は、常
法に従って、硫酸浴、無水クロム酸浴、シュウ酸浴など
の酸性浴中で該アルミニウム層を陽極とし、これと陰極
との間に２〜３０Ｖ程度の直流醋圧が印加されて陽極酸
化され、酸化アルミニウム層４に転換される。この陽極
酸化は、５〜３０重量％の硫酸浴中で約５ｖ程度の直流
電圧を印加し、５〜３０分間程度行なわれることが好ま
しい。

次に、このようにしてパターン化された透明導電膜およ
び酸化アルミニウム層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、酸化アルミニウム層
上に、透明導電膜のパターンに対応して、顔料が電気泳
動電着法により電着され、透明な着色画像が形成される
。

本明細書において「顔料」とは、有機溶剤あるいは水に
難溶性である着色粉末を意味し、有機顔料および無機顔
料を含め工意味する。なお、ある種の染料は、有機溶剤
あるいは水に難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」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、不治性アゾ系、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、イソインドリノン系、アント２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′いられつる。

無機顔料としては、ミロリブルー、酸化鉄、コ・９ルト
紫、マンガン紫、群青、紺青、コバルトゾル−、セルリ
アンブルー、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。

顔料が分散される分散媒としては、有機溶剤または水あ
るいはこれらの混合物が用いられうる。

これらのうち、有機溶剤が好ましく、具体的にはアセト
ン、石油エーテル、トルエン、キシレン、トリクレン、
ヘキサ／、ｎ−ブチルアルコールなどが挙げられる。顔
料と分散媒とは、重量比で０．１：１００ないし３０　
：　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。

この顔料を酸化アルミニウム層上にノぐターン状に電着
させるに際して、顔料が分散媒中で具に帯電する場合に
は、透明導電膜は陽極に接続され、対向電極としては白
金電極あるいはステンレスなどが用いられる。陽極と陰
極との間の電極間隔は、１〜３０　ｍｍ程度であり、印
加電圧は５０〜５００■程度であり、゛邂界の強さはｌ
Ｏ〜５００Ｖ／ａｍ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、透明導電膜は陰極に接続さ
れ、対向−極としては前記のものが用いられる。

このようにして、酸化アルミニウム層上に、透明導電膜
のパターンに対応して０．３〜２細の膜厚を有する透明
な着色画像が形成される。なお顔料はほぼ全量が酸化ア
ルミニウム層の細孔中に入り込み、したがって着色画像
の膜厚はほぼ酸化アルミニウム層の膜厚に対応している
。

上記のような操作、矢−複数回繰り返すことによって、
第４図に示すように、複数色（たとえば赤、青、緑）の
透明な着色画像をパターン化して酸化アルミニウム層上
に形成することができる。

このような操作により、酸化アルミニウム層上に顔料が
電着されてなる透明な着色画１象が形成される。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。

場合によっては、酸化アルミニウム層上にポリイミドな
どの配向層を設ける前に、酸化アルミニウム層に封孔処
理を加えてもよい。この封孔処理は、酸化アルミニウム
を、たとえば酢酸ニッケル、酢酸コノマルトおよびホウ
酸が含まれる封孔浴中に５０〜８０℃の温度に保って浸
漬することにより行なわれる。

透明な着色画像が設けられた酸化アルミニウムの封孔処
理を行なうことによって、着色画像の耐熱性、耐溶剤性
ならびに耐熱性がさらに向上するという効果が認められ
る。

本発明に係る透明な着色画像は、特に液晶表示装置に用
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どの配向層が熱硬化
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
顔料から構成されており、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、２００℃程度
で２時１川程度加熱処理を加えても、その分光透過率物
性はほとんど変化せず、優れた耐熱性ケ有している。な
お、一般の染料によって染色された着色画像は、２００
℃で数十分間加熱されると大きく退色する。

また、本発明により得られる透明な着色画像は、カーボ
ンアークランゾで力持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
電膜を所定の〉ぞターン状に形成し、次いでこの上にア
ルミニウム層を積層した後これを陽極酸化して酸化アル
ミニウム層に転換し、この酸化アルミニウム層上に前記
導電膜のパターンに対応して顔料を電気泳ＩＩｔｌ］亀
着により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を形成
する必要がない。

（ｂ）　透明な着色画像は、酸化アルミニウム上に前記
導電膜のパターンに対応して゛電気泳動電着により電着
されるため、各色ごとに感光性係（脂膜を所定形状にパ
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
により着色された従来の着色画像と比較して、耐熱性な
らびに耐光性に優れている。

（ｄ）　着色画１象は眠気泳動電着法により形成されて
いるため、着色画像層の各色間の膜厚のばらつきを小さ
くすることが可能である。

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

実施例１ １．１重厚のパインックスガラス基板に、インジウム−
スス酸化物（Ｉｎ２０３９５％　！　５ｒｔ０２５％）
のターゲットを用いてスノξツタリング法により８００
スの膜厚に透明導電膜を成膜した。次に、ポジンジスト
であるＡＺ−１３５０（ヘキスト社製）を透明４畦膜上
に塗布した後、所だノミターンを用いてパターン露光し
、次いで現像しベーキングした後、塩化鉄のエツチング
液で透明感′眠膜をエツチングした。その後レジストを
剥離して所定・ぞターンの透明導電膜をガラス基板上に
形成した。次に、・ソターン状の透明導電膜が設けられ
たガラス基板上に、全面にわたって、アルミニウム層を
真空蒸着法により０．８μｍの膜厚で積ノーシた。次い
で、このアルミニウム層を陽極とし、硫酸５重、ｌｉ％
の硫酸浴中で直流電圧６■を印加して１５分ｌ１１１陽
極酸化を行なった。次に赤色顔料であるＢＧ　Ｒｅｄ　
ＲＣｏｎｅ（大日本インキ■製）とトルエンとプライオ
ライＣＭＳ　（グツｒイヤー社製）とｔ、１０　：　１
００　：５（重量比）の６０合で混合した後、ボールミ
ルでＵ時間以上分散化し１、得られた分散物と石油系浴
剤であるアイツノξ−Ｈ（エッソ社製）とｅ　１　：　
８０が設けられたガラス基板をこの分散液中に没直し、
透明ａ極端部を陽極に接ｊつヒした後、１繍極に白金電
極？用いて上記赤色分散媒中で電極間隔全２ｍｍとして
１００ｖの電圧を印加して、赤色顔料を電気泳動１区層
法により、０．８μｍの陽極酸化アルミニウム上に陽極
が接続された透明導電膜のパターンに対応してＩｌｉ！
ｓした。そしてこれｋ　１５０’Ｃ３０ｒｎｉｎ加熱し
て乾燥し第１色目の赤色画像を形成した。

次に緑色顔料であるフンロシアニノグリーン（大日精化
＠製）とトルエンとゾライオライＯＭＳとを１２：　１
００：５　（を量比）の割合で混合した後ボールミルで
Ｕ時間分散化し、得られた分散物とアイソ／ｅ　ｌ（と
’ｋｌ：８０（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、緑色画像を０゜８μｍの陽極酸化アルミニ
ウム上にパターン状に電着し、これ全１５０９０３０ｍ
１ｎ加熱してＪＦｒＪ２色目の緑色画像を形成した。さ
らに青色顔料であるインダンスレングルー（三井東圧■
製）とトルエンとゾライオライＯＭＳとを、８：１００
：５（重量比）の割合で混合した後ボールミルで冴時間
分散化させ、得られた混合物とアイソパーＨとｋｌ：８
０（重量比）の割合で混合分散して青色分散媒を作製し
、上記と同様にして青色画像を０．８μｍの陽極酸化ア
ルミニウム上にノミターン状に電着し、これｔ−１５０
℃３０ｍ１ｎ加熱して第３色目の青色画像を形成した。

このようにして本発明の着色画像全形成した。

次にポリイミド樹脂であるフォトニース（東し＠製）を
上述のようにして得られた着色画像上に０．３μｍの膜
厚で塗布した陵、１８０℃ｌｈｒ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装置を作製した。得
られたフルカラー液晶表示袈１猷は良好なカラー画１＆
ヲ提供した。

実施例２ 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
導電膜會形成した後、膜厚０．５μｍのアルミニウム層
ｆ！：積層し仄いてこれを陽換眠化して酸化アルミニウ
ム層に転換した。その後赤色顔料（クロモ７タルレツド
ＢＲＮ（チバガイギー社製））をアセトンに分散させ一
極間隔を１０　ｍｍとして３００■の直流重圧全印加し
て、畦気泳動亀看により赤色顔料を０．５μｍの酸化ア
ルミニウム上に透明導電膜のパターンに対応してｌａノ
ｇ　Ｌ、１８０℃３０ｍ１ｎ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リオノールグリーン
２Ｙ−３０１（東洋インキ製造■製）をアセトンに分散
させ、電極間隔を１０　ｍｍとして４００　Ｖの直流電
圧全印加して、緑色顔料を０．５μｍの酸化アルミニウ
ム上に透明電導膜のパターンに対応して′成端して、こ
れｆ：１８０℃３０　ｍ　ｉ　ｎ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Ａ３Ｒ
（チバガイギー社製）とアセトンに分散させ、電極間隔
を１０＋ｎｍとして３００ｖの直流電圧を印加して青色
顔料を０．５μｍの酸化アルミニウム上に透明導電膜の
パターンに対応してＴＩＬ看し、これヲ１８０°Ｇ　３
０ｍ１ｎ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。

この青色画鐵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。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２ｉｔｓｚ君３図および第４図は、本発明に
係る着色画像の製造工程を示す概要断面図である。 １・・・基板、２・・・導電膜、３・・・アルミニウム
層、４・・・酸化アルミニウム層。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持体上に導電膜を所定のパターン状に形成し、次
   にこの上にアルミニウム層を積層した後これを陽極酸化
   して酸化アルミニウム層に転換し、次いで顔料が分散さ
   れた分散媒中での電気泳動電着により、前記酸化アルミ
   ニウム層上に導電膜のパターンに対応して顔料を／ｅタ
   ーン状に電着させて着色画像を形成し、さらに必要に応
   じて上記操作ｔ−ａ数回繰り返して複数色の着色画像を
   パターン状に形成することを特徴とする着色画像の形成
   法。 ２、支持体が透明支持体であり、しかも導′ｄＬ膜が透
   明導電膜である特許請求の範囲第１項に記載の着色画像
   の形成法。