JPH01106015A - カラーフィルターの製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、液晶表示装置などの各種表示装置に用いら
れる彩度が高いカラーフィルターを効率よくかつ経済的
に製造することのできる製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 本発明者らは、先にカラーフィルターの製造方法として
、（ａ）透明基板上に金属酸化物による活性膜層を設け
る工程、（ｂ）着色材を含むインキにてインキ層を設け
る工程、（ｃ）着色材を活性膜層中に熱移行させること
により活性膜層を着色する工程、（ｄ）インキ層を除去
する工程からなる方法（特願昭、６２−１６２９２２・
６２−１６７４３６号）を発明した。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記したカラーフィルターの製造方法は、着色
材を活性膜層中に熱移行させる工程において、インキ層
中の着色材が活性膜層中に移行するだけでなく、インキ
層表面の着色材が空中に飛散するために着色の効率が悪
いものであった。通常カラーフィルターに用いられる着
色材は、分光特性や耐久性などの特性が要求されるため
、きわめて高価なものである。そのため、必要以上の着
色材を消費することは、カラーフィルターのコストアッ
プにつながるものであった。また、着色材が空中に飛散
することは、カラーフィルターの機油性にも悪影響を及
ぼすものであった。つまり、飛散した着色材が他の着色
部を汚染し、カラーフィルターの彩度が低下するもので
あった。さらに、着色材の飛散を抑制するために無風状
態で熱移行を行なう必要があり、その結果生産性が悪く
なるなどの問題点があった。

この発明の目的は以上のような問題点を解決し、彩度が
高いカラーフィルターを効率よくかつ経済的に製造する
方法を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、以上の目的を達成するために、次のように
構成した。すなわちこの発明のカラーフィルターの製造
方法は、透明基板上に金属酸化物による活性膜層を設け
、次いで着色材を含むインキにてインキ層を設け、次い
で防染層を設け、次いで着色材を活性膜層中に熱移行さ
せることにより活性膜層を着色し、次いでインキ層およ
び防染層を除去するように構成した。

図面を用いてこの発明をさらに詳しく説明する。

第１図はこの発明のカラーフィルターの製造途中を示す
断面図、第２図はこの発明によって得られるカラーフィ
ルターの一実施例を示す断面図である。１は透明基板、
２は活性Ｍ４Ｐｍ、３はインキ層、４は防染層、５はブ
ラックマトリクス、６は着色部である。

透明基板１としては、液晶表示装置などの各種表示装置
に用いられるものでよく、通常はガラス板または合成樹
脂板や合成樹脂フィルムを用いることができる。

この透明基板ｌ上に、活性アルミナや活性シリカなどの
金属酸化物による活性膜層２を形成する。

活性膜層２を形成するには、まず透明基板１の表面にコ
ロイド性アルミナやコロイド性シリカ、または有機金属
化合物のゾル状溶液などを塗布し、乾燥した後、３５０
〜８５０℃で１０〜１８０分間焼成すればよい。このよ
うにして形成された活性膜層２は透明でありかつ多数の
微細孔が形成されている。この微細孔が着色材の着色孔
として機能する。なお、透明性・表面硬度・着色材受容
性などを考慮すると、活性膜層２の層厚は０．５〜１０
μｍ、好ましくは１．５〜５．０μｍのものが望ましい
。これは活性膜層２の層厚が大きくなると白化して不透
明となりやすく、また反対に層厚が小さくなると着色材
受容性が減少し、十分な着色濃度が得られなくなるため
である。

次に、活性膜層２上にインキ層３を形成する。

インキ層３の形成方法としては、活性膜層２上にインキ
層をパターン化して積層できる方法であればどのような
方法でもよく、印刷法あるいはスプレー法・ディッピン
グ法・手描き法・インクジェット法などを適宜用いるこ
とができる。インキとしては、たとえば印刷法を用いた
場合、着色材とバインダーの混合物を用いる。着色材と
しては、昇華性染料・熱溶融蒸気化する染料や顔料など
を用いると効果的である。具体的には分散染料、金属を
含まない油溶性染料、カチオン染料などを単独あるいは
混合物として用いる。バインダーは、着色材と均一に混
合して着色材の分離や凝集を発生させず、着色材などを
混合したとき印刷適性が優れているものを用いる。この
ようなバインダーとしては、ポリメチルメタアクリレー
ト樹脂・塩ビ酢ビ共重合樹脂・ポリオレフィン樹脂・各
種セルロース樹脂などの熱可塑性樹脂、アルキッド樹脂
・ロジン変性フェノール樹脂などとアマニ油・大豆油な
どの乾性油あるいは半乾性油とを混合した酸化重合型樹
脂、メラミン樹脂・エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂、
ウレタン樹脂などの２液硬化型樹脂、ポリエステルアク
リレート樹脂・ウレタンアクリレート樹脂・ロジン変性
アクリレート樹脂などの紫外線硬化型樹脂、あるいはこ
れらの混合物などを使用することができる。さらに必要
に応じて、溶剤・分散剤・凝集防止剤・レベリング剤・
ドライヤー・乾燥抑制剤などをこのインキ中に加えても
よい。特に、溶剤はインキの粘度調整に効果があるだけ
でなく、着色材によっては染着の着色材キャリアーとし
ての効果がある。したがって、溶剤を使用することによ
り、比較的容易に高濃度の着色を可能にする。

インキ層３のパターンは、カラーフィルターの用途に応
じてその形状を適宜設計する。たとえばドツトパターン
の場合は、インキ層３の各パターンが、後に形成される
透明電極のパターンと正確に一致するような位置に形成
されるものである。

また、インキ層３のパターンが赤・青・緑の光の三原色
である場合には、このカラーフィルターを用いた表示装
置はフルカラーを表現することができる。

次に、インキ層３上に全面に防染層４を形成する。防染
層４としては、着色材の飛散を防ぐ物理防染層、あるい
は着色材を吸着する吸着防染層などがある。物理防染層
としては、ポリビニルアルコール・メチルセルロース・
カルボキシメチルセルロース・ポリビニルピロリドン・
アルギン酸・アラビアゴム・ダンマルガム・プリチッシ
ュガムなどを用いる。物理防染層は、着色材が通過し得
るような微細孔を有しない、あるいはそのような微細孔
が少ない樹脂組成物により、着色材の飛散を防ぐので、
層厚が大きいはど防染効果が大きくなるが、工業的な実
用性を考慮すると、０．５〜５０μｍの層厚が適当であ
る。また、吸着防染層としては、表面に微細孔を有する
活性炭・酸性白土・ベントナイトなどの物質をバインダ
ー中に分散させ、微細孔に着色材を物理吸着させるもの
、あるいは酢酸銅・ギ酸銅・硫酸銅・燐酸銅などの金属
塩をバインダーに溶解・分散させ、金属塩と染料とをキ
レート結合させるものなどがある。防染層４を形成する
方法としては、必要な膜厚を有する均一な塗膜を形成で
きるものであれば何でもよく、たとえば印刷法・スプレ
ー法・ディッピング法・手描き法などを用いることがで
きる。

次に、インキ層３中の着色材を活性膜層２中の微細孔へ
熱移行させ着色する。加熱条件は、着色材の種類によっ
て異なるものであるが、たとえば１００〜３００℃にお
いて数秒〜６０分間加熱すればよい。

このようにすることによって、活性膜層２に着色部６を
形成する。

次に、必要により活性膜層２を封孔する。封孔すること
により活性膜層２の微細孔中に吸着された着色材の溶出
を防止することができ、また不必要な物質による汚染を
防ぐことができる。封孔の方法としては、たとえば９０
℃以上の温水、あるいは９０℃以上の酢酸ニッケル水溶
液中に浸漬し封孔する方法や、スチームで封孔する方法
などがある。

なお、活性膜層２上にインキ層３や防染層４などが形成
されていても、水の分子はこれらを通過して活性膜層２
の微細孔を封孔できるものである。

次に活性膜層２上に形成された不要なインキ層３および
防染層４を除去する。除去方法としては、水または溶剤
剥膜、あるいは酸・アルカリ剥膜なとインキ層３および
防染層４に応じた除去方法を用いればよい、さらに、必
要に応じて超音波剥膜やブラッシング剥膜などを行なっ
てもよい、このようにしてインキ層３および防染層４と
を除去することによりカラーフィルターが得られる。

なお、この発明のカラーフィルターにおいてより高いコ
ントラストを得るために、ブラックマトリクスを設けて
もよい、ブラックマトリクスを形成する方法としては、
メツキ・蒸着・スパッタリングなどの方法により金属薄
膜層を形成し、リフトオフまたはエツチングによりパタ
ーン化する方法がある。ブラックマトリクスの形成工程
は、インキ層３を設ける工程の前でもよく、インキ層３
を設けたのち防染層４を設ける工程の前でもよく、また
インキ層３および防染層４を除去する工程の後でもよい
。

また、この発明によって製造されたカラーフィルターを
透明電極で部分的にあるいは全面的に後工程にて覆う場
合、必要に応じてカラーフィルター上にオーバーコート
層を形成すると、カラーフィルターと透明電極との密着
性の向上に大きく寄与し、またカラーフィルター表面の
平滑性をさらに向上させることができる。

オーバーコート層としては、アクリル系樹脂あるいはメ
ラミン系樹脂・エポキシ系樹脂・シリコン系樹脂・不飽
和ポリエステル系樹脂・イソシアヌレート系樹脂・ポリ
イミド系樹脂・紫外線硬化性樹脂などのうち、硬質で透
明性に優れた樹脂を単一あるいは２種以上の混合物もし
くは共重合体として用いればよい。このように透明電極
と密着性に優れた樹脂を活性膜層２上に塗布し、硬化さ
せてオーバーコート層を形成する。このほか、珪酸ナト
リウムや珪酸リチウムなどの無機材料を活性膜層２上に
塗布し、加熱することによってもオーバーコート層を形
成することができる。

〈実施例〉 以下にこの発明の実施例について説明する。

アルカリ洗浄した透明ガラス板の片面にアルミナゾル−
２００（日産化学工業社製）をスプレーコートし、７０
℃で５分間乾燥したのち、５５０℃で３時間焼成し、ガ
ラス板上に２μｍのＮＪＮを有する活性膜層を形成した
。

次に、活性膜層上に下記の組成からなる赤・青・緑の各
着色インキにて０．３５ｎ＋ｍ幅のストライプパターン
を印刷した。

エチルセルロースＮ−７（重量部） （バーキュレス社製）１５部 エチルセルロースＮ−２２ （バーキュレス社製）　　　　　５部 染料（赤または青または緑）　　　　　５部ブチルセロ
ソルブ　　　　　　　　　４５部ツルペッツ１５０　　
　　　　　　　　　３０部この上に全面に防染層として
ポリビニルアルコールを厚さ２μｍ設けた。１８０℃に
て１０分間加熱し、活性膜層を着色した後、インキ層お
よび防染層をアセトンにて除去し、色濃度・色純度に優
れたカラーフィルターを得た。

〈発明の効果〉 この発明のカラーフィルターの製造方法は、着色材が空
中へ飛散しないので、着色の効率がよい。

そのため、必要以上の着色材を消費することなく、経済
的である。また、飛散した着色材が他の着色部を汚染す
ることがないので彩度の高いカラーフィルターを得るこ
とができる。さらに、空中への着色材の飛散がないため
、無風状態での加熱を必要とせず、そのため生産性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のカラーフィルターの製造途中を示す
断面図、第２図はこの発明によって得られるカラーフィ
ルターの一実施例を示す断面図である。 １・・・透明基板、２・・・活性Ｈ層、３・・・インキ
層、４・・・防染層、５・・・ブラックマトリクス、６
・・・着色部。 特許出願人　日本写真印刷株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次のａからｅの工程を順次行なうことを特徴とするカラ
   ーフィルターの製造方法。 （ａ）透明基板（１）上に金属酸化物による活性膜層（
   ２）を設ける工程。 （ｂ）着色材を含むインキにてインキ層（３）を設ける
   工程。 （ｃ）防染層（４）を設ける工程。 （ｄ）着色材を活性膜層（２）中に熱移行させることに
   より活性膜層（２）を着色する工程。 （ｅ）インキ層（３）および防染層（４）を除去する工
   程。