JPS6223283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、基板の表面を多色着色せしめた着色
体の製造方法に関する。さらに詳しくは微細なパ
ターンを有する多色表面着色体の製造方法に関す
る。

従来の多色表面着色体の製造方法としては、い
わゆるステイニングと称する金属イオンの表面拡
散による着色法や、低融点ガラスフリツトなどを
利用した印刷焼成による着色法、あるいは有機高
分子結合剤を含む着色剤（インキ）を印刷する方
法等が知られている。

しかしながら、これらの方法には一長一短があ
り、例えば印刷を利用して着色する方法の場合
は、着色層の凹凸が激しくかつ透明性等に欠け、
良好な着色体とは言い難い。また上記ステイニン
グ法では表面状態はそのまま維持されるが、強熱
を用いたりして工程が複雑であることと、着色色
相の任意性に欠けるなどの欠点がある。さらに微
細なパターンの多色化という点では、いづれも精
度が低く、せいぜい数百μｍ程度が限界であり、
色相の異なる部分の境界領域では両色相が混色し
てしまうなど問題が多い。

その中で、陽極酸化アルミニウム膜を着色する
ことにより表面着色体を得る方法が、着色層の平
坦度、着色色相の任意性、簡便さ等の点で優れて
おり、その応用範囲も拡大されている。この方法
は、基板上にアルミニウム薄膜層を形成し、次い
で陽極酸化法によつて該薄膜層を陽極酸化アルミ
ニウム薄膜層に転換したのち、該陽極酸化アルミ
ニウム層を有機又は無機着色剤によつて着色し、
次いで封孔処理することによつて、極めて簡便に
表面着色体を得るものである。

しかしこの方法も、多色の着色パターンを得る
ためには、フオトレジスト法、昇華性染料を用い
た加熱昇華転写法等を利用する必要があり、前者
は着色色相の数だけフオトリングラフイーの工程
を通さなければならないため、工程が極めて複雑
となり、簡便さという長所が失われてしまう。ま
た後者の方法は、昇華性染料を用いなければなら
ないため着色色相が制限されること、さらに微細
パターンが困難などの欠点を有する。

本発明は、上記欠点に鑑みなされたものであ
り、陽極酸化アルミニウム膜を用いた表面着色体
の製造方法の利点を失わずに、粗いパターンから
微細パターンまで、また着色色相の数に関係な
く、高精度且つ簡便に多色表面着色体を製造する
方法を提供するものである。

本発明の工程の既略を以下に述べる。

まず、基板上全面に亘つてAl膜をスパツタリ
ングあるいは真空蒸着等によつて形成し、この
Al膜を第１図に示した様に希望するパターンで
ドライエツチングあるいはケミカルエツチングす
る。次にこうしてパターニングしたAl膜を希望
に応じて選択して電極を接続し、陽極酸化浴中で
陽極酸化すれば、電極につながれたAl膜のみを
酸化アルミニウム膜とすることができる。この酸
化アルミニウムは可視部の光に対して非常に高い
透過率を示し、また、種々の方法によつて着色す
ることができる。そこで、上記の様に選択的に
Al膜を陽極酸化して作製した酸化アルミニウム
膜のみを着色し、他の陽極酸化されなかつた部分
は着色せずに残しておくことが可能である。従つ
て、この選択的な陽極酸化および着色の工程を繰
り返すことにより、容易に多色表面着色体を得る
ことができ、フオトレジスト法における複雑な工
程を経ることなく、また、昇華性染料を用いた加
熱昇華転写法における着色色相が制限をうけ、さ
らに微細パターンが困難であるという欠点もな
く、粗いパターンから微細なパターンまで着色色
相の数に関係なく、高精度且つ簡便に多色表面着
色体を作製することができる。

以下、実施例に基づき本発明を詳述する。

多色表面着色体の製造方法 第１工程 Al膜の作製 基板２（第２図参照）の上に、スパツタリング
によつてAl膜を全面に２μｍの膜厚で形成す
る。なお、真空蒸着によつてAl膜を形成しても
よい。

第２工程 パターンのエツチング 第１図および第２図に示した様に、上記工程に
よつて基板２上全面に形成されたAl膜を４つの
部分ａ，ｂ，ｃ，ｄに分割するように、ドライエ
ツチングあるいはケミカルエツチングする。この
ときAl膜ａ，ｂ，ｃ，ｄは完全に電気的に絶縁
されている必要がある。

第３工程 陽極酸化 第１図において、ａを赤色、ｂを緑色、ｃを青
色、ｄを黄色に着色する場合を考える。まず、こ
れら４色のうち最初に着色したい色を例えば赤色
とすると、ａのみを選択してAl膜に電極を接続
し、15wt％硫酸水溶液中、陰極に陽極のAl膜と
同等もしくはそれ以上の面積をもつたPt板を用い
た室温で＋4.0〜＋5.0Vの定電圧で陽極酸化を行
ない、Al膜の表面を約１μｍの厚さで酸化アル
ミニウム膜に変換する。膜厚１μｍの酸化アルミ
ニウム層を得るのに約40分を要する。なお、陽極
酸化浴としては上記硫酸浴以外に、無水クロム酸
浴、シユウ酸浴、リン酸浴等が使用できる。

第４工程 着色 次に、ａのAl膜のみを選択的に陽極酸化した
基板２を赤色酸性染料、Alizarine Rubinol 3Gの
酸性浴に数分間浸漬することにより、ａの表面に
形成された酸化アルミニウム膜を赤色に着色す
る。この時、ｂ，ｃ，ｄの表面にはAl膜が酸化
されることなく完全に残つているので、ｂ，ｃ，
ｄの部分はこの工程で着色されることはない。

第５工程 封孔処理 赤色に着色したａの部分の陽極酸化皮膜を、水
蒸気中で封孔処理する。こうして着色後封孔処理
した陽極酸化皮膜は、以後の工程において残りの
部分ｂ，ｃ，ｄのAl膜を陽極酸化し、続いて着
色しても、脱色の進み具合は小さいし、また他の
色で再び染色されることもない。さらに、この封
孔処理によつて表面着色体の耐薬品性、耐熱性、
耐光性も向上することがわかつた。なお、封孔処
理として酢酸ニツケル封孔、沸騰水封孔等の方法
を用いても良好な結果が得られる。

第６工程 ｂを緑色に着色 次に、第３，４，５工程と同じ操作を繰り返し
て、ｂのAl膜のみを選択的に陽極酸化し表面を
酸化アルミニウム膜とし、緑色酸性染料、
Aluminum Green GLWの酸性浴に浸漬すること
により緑色に着色し、続いて封孔処理をする。

第７工程 ｃを青色に着色 上記工程と同様に、ｃのAl膜のみを選択的に
陽極酸化し表面を酸化アルミニウム膜とし、青色
酸性染料、Aluminum Blue LLWの酸性浴に浸漬
することにより青色に着色し、続いて封孔処理を
する。

第８工程 ｄを黄色に着色 上記工程と同様に、ｄのAl膜のみを選択的に
陽極酸化し、表面を酸化アルミニウム膜とし、黄
色酸性染料、Quinoline Yellow Ｓの酸性浴に浸
漬することにより黄色に着色し、続いて封孔処理
をする。

こうして、第１図に示したように、赤、緑、
青、黄の４色でぬり分けられた多色表面着色体が
完成する。なお、上記第４，６，７，８工程で用
いる染料としては、上記酸性染料の他に種々の酸
性染料が使用でき（染料便覧、丸善参照）、無機
染料ももちろん使用できる。また、油溶染料、 Sumiplast Turquoise Blue Ｂ， Sumiplast
Red FBのクロロホルム溶液を用いても良好な着
色ができた。

多色カラーフイルターの製造方法 第１工程 透明電極の作製 透明ガラス基板５（第３図および第４図参照）
の上に、SnO₂またはITOの薄膜を作製し、透明
電極とする。

第２工程 Al膜の作製 上記工程で作製した透明電極４の上に、スパツ
タリングによつてAl膜を全面に１〜２μｍの厚
さで形成する。

第３工程 パターンのエツチング 第３図および第４図に示した様に、ストライプ
幅50μｍ、ストライプ間隔20μｍのパターンに、
Al膜および透明電極をドライエツチングあるい
はケミカルエツチングする。

第４工程 陽極酸化 ストライプ３ａを赤色、３ｂを緑色、３ｃを青
色に着色する場合を考える。まず、これら３色の
うち最初に着色したい色を例えば赤色とすると、
ストライプ３ａのみを選択して透明電極および
Al膜に電極を接続し、15wt％硫酸水溶液中、陰
極に陽極のAl膜と同等もしくはそれ以上の面積
もつたpt板を用い室温で＋4.0〜＋5.0Vの定電圧
で陽極酸化を行ない。透明電極上のAl膜をすべ
て、透明な酸化アルミニウム膜とする。陽極酸化
が完結してAl膜が透明な酸化アルミニウム膜と
なるのに要する時間は、Al膜の膜厚によつて異
なるが約30〜60分である。こうして、ストライプ
３ａの部分のみが透明となり、他のストライプ３
ｂおよび３ｃは不透明なAl膜として残る。

第５工程 着色 次に、上記のストライプ３ａのAl膜のみを選
択的に陽極酸化した透明ガラス基板５を赤色酸性
染料、Alizarine Rubinol 3Gの酸性浴に数分間浸
漬することにより、ストライプ３ａの表面に形成
された透明な酸化アルミニウム膜を赤色に着色す
る。

第６工程 封孔処理 赤色に着色したストライプ３ａの陽極酸化皮膜
を水蒸気中で封孔処理する。

第７工程 ストライプ３ｂを緑色に着色 次に第４，５，６工程と同じ操作を繰り返し
て、ストライプ３ｂのAl膜のみを選択的に陽極
酸化し透明な酸化アルミニウム膜とし、緑色染
料、Aluminum Green GLWの酸性浴に浸漬する
ことにより緑色に着色し、続いて封孔処理をす
る。

第８工程 ストライプ３ｃを青色に着色 上記工程と同様に、第４，５，６工程と同じ操
作を繰り返してストライプ３ｃのAl膜のみを選
択的に陽極酸化し透明な酸化アルミニウム膜と
し、青色酸性染料、Aluminum Blue LLWの酸性
浴に浸漬することにより青色に着色し、続いて、
封孔処理をする。こうして、赤、緑、青の３色の
ストライプ状カラーフイルターが完成する。

なお、上記、実施例において、希望する多色表
面着色体あるいは多色カラーフイルターのパター
ンが粗い時には、Al膜、あるいは透明電極とAl
膜のパターニングの工程、すなわち実施例にお
いては第１，２工程、実施例においては第１，
２，３工程を、それぞれ以下に述べる様な工程に
置き換えることが可能である。つまり、基板の上
に希望するパターンと同一のメタルマスクを重ね
合わせ、スパツタリング等によつてAl膜、また
はITO透明電極およびAl膜を形成すれば、エツチ
ングの工程を経ることなく、望みのパターをもつ
たAl膜、またはITO透明電極およびAl膜を作製
することができる。

以上述べた様に、本発明の製造方法を用いれば
次の２つの効果が期待できる。

(1) 実施例で述べた様に、陽極酸化アルミニウ
ム膜の利点である着色層の平坦度および着色色
相の任意性等を失わずに、粗いパターンから微
細パターンまで、また着色色相の数に関係な
く、高精度かつ簡便に多色表面着色体を製造す
ることができる。

(2) 実施例で述べた様に、透明電極上にAl膜
を作製し陽極酸化して得られた酸化アルミニウ
ム膜は、透明基板上のAl膜を陽極酸化して得
られた酸化アルミニウム膜の様に透明度が劣る
という欠点がなく、可視部の光に対して極めて
高い透過率を示す。従つて、陽極酸化アルミニ
ウム膜の利点を失うことなく、粗いパターンか
ら微細なパターンまで、着色色相の数に関係な
く、高精度かつ簡便に多色カラーフイルターを
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、基板上にパターニング
したAl膜を示す。第３図および第４図は、透明
ガラス基板上にストライプ状にパターニングした
多色カラーフイルターを示す。 １……Al膜、２……基板、３……カラフイル
ター、４……透明電極、５……透明ガラス基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に複数に分割された所望形状のパター
   ニングを施したアルミニウム薄膜を形成し、しか
   る後、この複数に分割されたアルミニウム薄膜を
   選択的に陽極酸化、着色の工程を繰り返すことを
   特徴とする多色表面着色体の製造方法。 ２ 上記基板の表面に透明電極膜を形成し、次に
   アルミニウム薄膜を形成することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の多色表面着色体の製造
   方法。