JPS62178202A

JPS62178202A - カラ−フイルタ−の製造方法

Info

Publication number: JPS62178202A
Application number: JP61020405A
Authority: JP
Inventors: Takao Sumi; 角　孝夫; Norimichi Hiratani; 平谷　典理; Yoshihide Inako; 吉秀稲子; Masahiro Nishida; 昌弘西田
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1986-01-31
Publication date: 1987-08-05

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、各種表示装置において用いられるカラーフィ
ルターの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは
、種々の表示装置においてカラー表示を可能とするため
の高物性・高精度カラーフィルターの製造方法に関する
ものである。

〈従来の技術〉近年、卓上電子計算機、電子時計等におけるディジクル
表示用として、あるいは計測、計装機器、家庭用電子機
器、音響機器等におけるアナログ表示用として、液晶表
示装置が多く利用されている。

特に、最近は各種機器の周辺端末表示用として、さらに
自動車内における各種計器、電話機、テレビ受像機にお
ける表示用として液晶表示装置のカラー化に対する要望
が増加しつつある。この要望に応じるべく種々のカラー
液晶表示装置が提案され、そのうちあるものは既に実用
化されている。

従来、カラー表示を可能とするために液晶表示装置に適
用されるカラーフィルターの製造方法としては、透明基
板上に形成したゼラチン層または樹脂層をフォトリソグ
ラフィー法により染色する方法が公知である。

しかし、この方法は、製造工程が煩雑であること、カラ
ーフィルターの物性が劣ること等の理由から需要者にお
いて十分に満足し得る方法とはいえなかった。

そこで本発明者らは、鋭意研究の結果、物性に優れまた
鮮明なパターンエツジを有するカラーフィルターの製造
方法を発明した。すなわち、この方法は、透明基板上に
活性アルミナまたは活性シリカの少なくとも１以上から
なる活性膜層を形成し、該活性膜層上に所定のパターン
孔を有するレジストマスクを載置する工程、その上に昇
華性染料または／および熱溶融蒸気化する染料を含むイ
ンキ層を有する転写シートを載置する工程、加熱により
前記インキ層中の染料を気体状態で前記活性膜層に移行
させて染着させる工程、次いで前記転写シートおよびレ
ジストマスクを除去する工程からなる諸工程を必要な色
数に応じて繰り返し行うことによって、前記レジストマ
スクのパターン孔に対応したパターンを前記活性膜層に
順次形成し、最後に前記活性膜層の微細孔の上部を封孔
するためのオーバーコート層を設けてカラーフィルター
を製造する方法である。

〈発明が解決しようとする問題点〉この方法によれば、前記したフォトリソグラフィー法に
よる従来法の欠点は解決することができたが、次のよう
な新たな問題点が生じたのである。

すなわち、前記染料は、抵抗ヒーター等の加熱手段によ
り加熱されて昇華または／および熱溶融蒸気化し、所定
の染色パターンを形成するものであるから、この加熱の
際、レジストマスクや透明基板の熱膨張による歪みを生
じ、精度に大きな悪影響を及ぼした。また、使用する染
料は、昇華または蒸気化が容易であることが好ましいも
のであるから、染料選択範囲が狭められ、染着性や熱安
定性等に優れた染料の使用が不可能となり、カラーフィ
ルターの物性低下の要因となっていた。そこで、これら
の問題を解決するために、膜厚の薄いレジストマスクの
使用を試みた。しかし、強度不足のためレジストマスク
の破損等が起こり、耐久性に問題があった。

く問題点を解決するための手段〉本発明者らは、前記した従来法の問題点に鑑み、鋭意研
究の結果、高精度パターンおよび優れた物性を有するカ
ラーフィルターを生産性よく製造することに成功し、本
発明を完成するに至ったものである。すなわち本発明は
、透明基板上に′活性アルミナまたは活性シリカの少な
くとも１以上からなる活性膜層を形成し、該活性膜層に
昇華性染料または／および熱溶融蒸気化する染料を含む
インキ層を存する転写シートと所定のパターン孔を有す
るレジストマスクとを用いて前記レジストマスクのパタ
ーン孔に対応した染色パターンを形成し、最後に前記活
性膜層の微細孔の上部を封孔するためのオーバーコート
層を設けてカラーフィルターを製造する方法において；
前記染色パターンを形成する工程が、必要な色数に応じ
て次の諸工程を繰り返し行うようにしたカラーフィルタ
ーの製造方法であり、その諸工程が次に記載するｔａ＋
〜（ｄ）の工程とｔｅｌ〜ｆｈｌの工程の２通りの方式
からなることを特徴とする。

（ａｌ活性膜層上に転写シートを載置する工程、山）前
記転写シート上にレジストマスクを載置する工程、ｆｃ
ｌレーザを照射することにより転写シートのインキ層中
の染料を前記活性膜層に移行させて染着させる工程、Ｔ
ｄ＋前記レジストマスクおよび転写シートを除去する工
程。および、（ｃｌ活性膜層上にレジストマスクをｉｌ
Ｈする工程、（ｆｌ前記レジストマスク上に転写シート
をｉ！置する工程、＋ｇｌレーザを照射することにより
転写シートのインキ層中の染料を前記活性膜層に移行さ
せて染着させる工程、（ｈｌ前記転写シートおよびレジ
ストマスクを除去する工程。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

なお、図面は図示を明瞭にするため構成要素の相対的寸
法関係を無視して誇張して描いである。

第１図を参照すると、透明基板１と、その上に形成され
た活性膜層２と、活性膜層２の多数の微細孔６内に染料
７が染着して形成された染着パターンと、活性膜層２上
のオーバーコートＮ５とが示されている。

本発明に使用する透明基板１としては、一般に液晶表示
装置に使用されている材料でよ（、通常はガラス板を用
いるとよい。

前記した透明基板１上に、活性アルミナまたは活性シリ
カの少なくとも１以上からなる活性膜層２を形成する。

この活性膜層２を形成するには、まず透明基板１の表面
に、コロイド性アルミナまたはコロイド性シリカあるい
は両者の混合物を塗布し、乾燥した後、３５０〜８５０
℃で１０〜１８０分間焼成すればよい。このようにして
得た活性膜層２は、透明でありかつ多数の微細孔６が形
成されており、これが染着層となる。なお、活性膜Ｎ２
は、その透明性・表面硬度・染料受容性等を考慮すると
０゜５〜ＩＯμｍ、好ましくは１．５〜５．０μｍの層
厚のものが望ましい。これは、活性膜層２の層厚が厚く
なると白化して不透明となりやすく、また反対に膜厚が
薄くなると染料受容性が減少し、染着濃度が得られなく
なるためである。

本発明において前述の透明基板１上に形成された活性膜
層２上に染色パターンを形成する工程としては、次の２
通りの方式がある。

第１の方式は、活性膜Ｎ２上に転写シート３を＠置し、
その上にレジストマスク４を載置し、その上からレーザ
を照射する方式である（第２図参照）。第２の方式は、
活性膜層２上にレジストマスク４を載置し、その上に転
写シート３を載置し、その上からレーザを照射する方式
である（第３図参照）。

まず、第１の方式について説明する。

第１の方式においては先ず、前記活性膜層２上に転写シ
ート３を載置する。この転写シート３は、後述するレー
ザーを透過させるベースシート３ａと、染料とバインダ
ー等によるインキ層３ｂとを最低限必要な層構成として
含むものである。この場合の染料としては、昇華性染料
または／および熱溶融蒸気化する染料であり、具体的に
は分散染料、金属を含まない油溶性染料、カチオン染料
等がある。

また、ベースシート３ａとしてはレーザを透過すること
が必要であり、石英ガラスシート等が好適である。さら
に染料インキ層３ｂには、レーザを良（吸収する材料を
含有させ、かつ染料自体も発熱しやすい構造のものを選
択する方がよい。たとえば、多くのアミノ基やニトロ基
がついているアントラキノン系染料等が好ましい。

次に前記転写シート３上にレジストマスク４を載置する
。前記レジストマスク４は、レーザを反射する材料であ
り、所定のパターン孔４ａの加工が可能なものならば何
でもよく、具体的には、金・恨・銅・亜鉛・ニッケル・
アルミニウム（全て反射率が９５％以上）からなるもの
が最適である。その膜厚は、０．００５〜０．５ｍｍで
あり、好ましくは０゜００７〜０．０５ｍｍ程度である
。前記した所定のパターン孔４ａは、エレクトロホーミ
ングやケミカルエツチング・放電加工等により形成され
る。目的物がドツトタイプのカラーフィルターである場
合には、十分に微細なパターン孔精度を有するものでな
ければならない。

次に前記レジストマスク４の上方がらレーザを照射する
。前記レーザは、λ＝１０−６〜１０−　’　ｍの波長
のものを用い、好ましくは、λ＝０．９Ｘ１０−６〜１
．１Ｘ１０−５ｍの波長のものを用いる。

なお、レーザの照射を減圧雰囲気下で行うことにより、
水蒸気・ＣＯｚの吸収による効率低下を防ぐことが可能
であり、エネルギー効率の点で優れている。

このようにすることによって、レーザはレジストマスク
４のパターン孔４ａに対応する部分にのみ転写シート３
に照射され、それにより前記パターン孔４ａに対応した
部分のみ染料が移行し、前記活性膜層２上に染着する。

その後、前記転写シート３およびレジストマスク４を除
去する。

次に前記諸工程を必要な色数に応じて繰り返して行う。

なお、前記レジストマスク４の除去は、透明基板ｌ上の
所定位置に移動するようにしてもよい。

このようにすることにより、前記レジストマスク４のパ
ターン孔４ａに対応した染色パターンを順次形成するこ
とができる。

最後に、前記活性膜層２の微細孔６の上部を封孔するた
めのオーバーコート層５を公知の手段により形成する（
第１図参照）。

前記オーバーコート層５は、アクリルやメラミン・エポ
キシ・シリコン系高分子・ポリイミド等の硬質で透明性
の高い樹脂を前記活性膜層２の微細孔上に塗布した後、
樹脂が硬化するような温度で加熱することにより形成す
る。この他、珪酸ソーダやリチウムシリケート等の無機
材料の塗布・加熱によって得られたオーバーコート層は
、活性膜層の微細孔中に補足された染料分子の再蒸気化
を防ぎ、不必要な物質による汚染を防ぎ、しがち表面の
平滑性を向上させることに役立つものである。

なお、本発明によって得られたカラーフィルターのオー
バーコートＮ５に後の工程において所望のパターンを呈
する透明導電膜を形成するために、このオーバーコート
層５を透明導電膜を構成する物質に対して密着性に優れ
た物質で構成するのが望ましい。

次に、第２の方式について説明する。

第２の方式が前記第１の方式と異なる点は、転写シート
３とレジストマスク４とを載置する順序が逆になること
のみである。

これにより、レジストマスク４のパターン孔４ａに対応
する部分のみの染料が移行し、それにより前記レジスト
マスク４のパターン孔４ａに対応した染色パターンを順
次形成することができる。

第４図は、上記構成のカラーフィルター１４を液晶表示
装置に使用した例を模式的に示す、透明基板１０の表面
に透明電１ｒＮ　１１　ａを設け、この表面にスペーサ
ー１２によって形成された空間を介して本発明のカラー
フィルター１４を対向配置し、このカラーフィルター１
４に透明電極１１ｂを設け、空間に液晶１３を封入する
。基板１０およびカラーフィルター１４の外面にはそれ
ぞれ偏光板１５を配置する。なお、透明電極１１ａおよ
びｌｌｂの上面にはそれぞれ配向膜１６を設ける。

〈実施例〉アルカリ洗浄した透明ガラス板の片面にアルミナゾルを
スプレーコートし、７０℃で１０分間乾燥した後５５０
℃で４５分間焼成し、ガラス板上に膜厚約２μｍの活性
膜層を得た。

一方、下記の配合成分からなるインキを各々調製した。

■赤インキ赤染料　　　　　　　　　　　　５部体質顔料　　　　　　　　　　　３部セルロース樹脂　　　　　　　　１５部アクリル樹脂　
　　　　　　　　５部酢酸ブチルエステル　　　　　　６０部Ｍ［ＢＫ　　　
　　　　　　　　　　　１２部■青インキ青染料　　　　　　　　　　　　５部体質顔料　　　　　　　　　　　３部セルロース樹脂　　　　　　　　１５部アクリル樹脂　
　　　　　　　　５部酢酸ブチルエステル　　　　　　６０部ＭＩＢＫ　　　
　　　　　　　　　　　１２部■緑インキ緑染料　　　　　　　　　　　　５部体質顔料　　　　　　　　　　　３部セルロース樹脂　　　　　　　　１５部アクリル樹脂　
　　　　　　　　５部酢酸ブチルエステル　　　　　　６０部ＭＩＢＫ　　　
　　　　　　　　　　　　１２部前記インキを用い、そ
れぞれ石英ガラスシート上に、ロールコータ−でインキ
層を形成し、３色の転写シートを準備した。

また一方、所定のドツト抜きパターンを有する銅のレジ
ストマスク　（膜厚３０μｍ）を準備した。

次に、第１の方式では、上記レジストマスクをレーザレ
ジストマスクとして使用し、活性膜層上に赤色転写シー
トを密着させた上に上記マスクを密着させ上方からＣＯ
ｔレーザ（波長約１．０６　Ｘ　１０−５ｍ）を０．５
秒間照射した。その後、転写シートおよびマスクを除去
すると所望の赤ドツトパターンが染色形成された。この
工程を他２色についても繰り返すことにより、所望のＲ
ＧＢドツトパターンをもつガラス板が得られた。

また、第２の方式では上記レジストマスクを染料レジス
トマスクとして使用し、活性膜層に密着させ、さらに染
料転写シートを密着させ、ＣＯ□レーザ（波長約１．０
６ｘｌＯ−５ｍ）を１秒間照射することにより、所望の
ドツトパターンを染色形成し、他の２色についてもマス
クを所定の位置へ移動させ同様に染色形成することによ
り所望のＲＧＢドツトパターンをもつガラス板が得られ
た。

最後にこの染色ガラスの活性膜層上にメラミン樹脂から
なるコート剤をオーバーコートして１８０℃１５分間の
乾熱処理を行ワた。このようすることによって所望のＲ
ＧＢドツトカラーフィルターを得た。

〈発明の効果〉本発明に係るカラーフィルターの製造方法は、以上のよ
うな構成からなるものであるので、次の通りの効果を得
ることができる。すなわち、レーザを利用して染料を移
行させ染着させるものであるので、レジストマスクや透
明基板が加熱されることなく処理できる。従って、レジ
ストマスクや透明基板の膨張による歪みがなくて寸法再
現性が高くなり、また均一でムラのない染色パターンを
有するカラーフィルターを得ることができる。

また、使用する染料は、加熱による昇華または蒸気化が
容易なものに限定されないので、染料選択範囲が拡大し
、染着性や熱安定性等に優れた染料の使用が可能となり
、優れた物性のカラーフィルターを得ることができる（
例えば、融解温度が２００℃以上で、気化温度が２５０
℃以上である物性の優れた高温蒸気化性の染料を室温下
、０．５秒間で染着させることができる。）さらに、レジストマスクの物理的な強度を必要としない
ので、膜厚の薄いレジストマスクの使用が可能となり、
精度の向上を図ることができる。

従って、本発明に係るカラーフィルターは、液晶表示装
置その他の表示装置のカラーフィルターとして極めて有
効に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るカラーフィルターの一実施例を示
す模式的拡大縦断面図、第２図および第３図は本発明に
係る製造方式を示す模式的断面図、第４図は本発明に係
るカラーフィルターを液晶表示装置に使用した例を模式
的に示す断面図である。図中、１・・・透明基板２・・・活性膜層３・・・転写シート３ａ・・・ベースシート３ｂ・・・インキ層４・・・レジストマスク４ａ・・・パターン孔５・・・オーバーコート層６・・・微細孔７・・・染料１０・・・基板１１ａ、ｌｌｂ・・・透明電極１２・・・スペーサー１３・・・液晶１４・・・カラーフィルター１５・・・偏光板１６・・・配向膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明基板上に活性アルミナまたは活性シリカの少
なくとも１以上からなる活性膜層を形成し、該活性膜層
に、昇華性染料または／および熱溶融蒸気化する染料を
含むインキ層を有する転写シートと所定のパターン孔を
有するレジストマスクとを用いて前記レジストマスクの
パターン孔に対応した染色パターンを形成し、最後に前
記活性膜層の微細孔の上部を封孔するためのオーバーコ
ート層を設けてカラーフィルターを製造する方法におい
て；前記染色パターンを形成する工程が、必要な色数に応じ
て次の諸工程を繰り返し行うようにしたことを特徴とす
るカラーフィルターの製造方法。（ａ）活性膜層上に転写シートを載置する工程、（ｂ）
前記転写シート上にレジストマスクを載置する工程、（ｃ）レーザを照射することにより転写シートのインキ
層中の染料を前記活性膜層に移行させて染着させる工程
、（ｄ）前記レジストマスクおよび転写シートを除去する
工程。
（２）レーザの波長がλ＝０．９×１０＾−＾６〜１．
１×１０＾−＾５ｍであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載のカラーフィルターの製造方法。
（３）透明基板上に活性アルミナまたは活性シリカの少
なくとも１以上からなる活性膜層を形成し、該活性膜層
に昇華性染料または／および熱溶融蒸気化する染料を含
むインキ層を有する転写シートと所定のパターン孔を有
するレジストマスクとを用いて前記レジストマスクのパ
ターン孔に対応した染色パターンを形成し、最後に前記
活性膜層の微細孔の上部を封孔するためのオーバーコー
ト層を設けてカラーフィルターを製造する方法において
；前記染色パターンを形成する工程が、必要な色数に応じ
て次の諸工程を繰り返し行うようにしたことを特徴とす
るカラーフィルターの製造方法。（ｅ）活性膜層上にレジストマスクを載置する工程、（
ｆ）前記レジストマスク上に転写シートを載置する工程
、（ｇ）レーザを照射することにより転写シートのインキ
層中の染料を前記活性膜層に移行させて染着させる工程
、（ｈ）前記転写シートおよびレジストマスクを除去する
工程。
（４）レーザの波長がλ＝０．９×１０＾−＾６〜１．
１×１０＾−＾５ｍであることを特徴とする特許請求の
範囲第３項に記載のカラーフィルターの製造方法。