JPH03156403A - カラーフィルター製造方法 - 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〕 本発明は、ガラス等の透明基板上に印刷法により着色パ
ターンを形成する方式のカラーフィルター製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

カラーフィルターは、液晶カラーテレビ、液晶カラーデ
イスプレィやカラービデオカメラ等に用いられている。

従来、このカラーフィルターは染色法、分散法等によっ
て製造されていた。まず、染色法について説明すると、
透明ガラス基板上にゼラチン、カゼイン、ＰＶＡ等の親
水性樹脂に重クローム酸塩等の感光剤を添加し、スピン
コード法によって塗布した後、一定パターンのマスクを
介して露光、現像し、染料により染色して第１カラー層
を形成する０次いで、防染層を設けた後に第２層、第３
層を同様に形成して赤、青、緑の３原色カラー層を得る
多層法の他に、連続型もしくは分離型単層法と呼ばれる
ものがあるが、これらの方法は製造工程が複雑で、コス
ト高になる上、耐熱性及び耐光性に劣る欠点がある。

分散法は透明感光性樹脂に着色剖として染料、有機顔料
、無機顔料を分散させた感光液をガラス基板に塗布した
後、フォトリソグラフィ技術を利用してカラーパターン
を形成するもので、寸法精度、パターンの微細化等の点
で高精度なカラーフィルターが得られる半面、工程が複
雑であるため、低コスト化が困難である。

このような背景から低コスト化と同時に量産化、大型化
を図る可能性を持つ製造方法として印刷法に依るカラー
フィルター製造方法が提案されている。

しかしながら、印刷法によると、画素の太りゃ細り、形
状の不均一、平滑性の不足（膜厚の不均一）、ピンホー
ルの発生により版の画素サイズそのままをガラスに再現
するのが困難である。特に赤、緑、青の３原色の各画素
の膜厚が均一で平滑であることが要求されているが、ゴ
ムブランケットからガラスにインキを転移させる際に、
インキ同士の分裂によりブランケット上のインキの何割
かがガラスに転移し、この分裂後のインキによって得ら
れた画素の表面はインキの粘性率、弾性率の大きさやガ
ラスとインキの濡れ不足とに関係して平滑にならないと
いう問題がある。

この平滑化の問題を解決するため、第１の方法として、
印刷インキにより透明基板のフィルターパターン上に着
色インキ被膜を形成し、この被膜をそのインキ溶剤蒸気
を密封した雰囲気内に入れ、インキ被膜に対して初期の
印刷インキの持つ流動性を付与して平滑化する方法が提
案されている（特開昭６２−２３１７８６号公報参照）
。

第２の方法として、電子線硬化型もしくは紫外線硬化型
印刷インキを用いてパターン状に着色インキ被膜を形成
し、この被膜が硬化する前にフィルムを重ね合わせてプ
レスして平滑にし、電子線もしくは紫外線を照射して硬
化させた後これを剥離する方法が提案されている（特開
昭６２−２８０８０４号公報参照）。

第３の方法として、透明基板上にシランカップリング剤
の単分子層を形成し、このガラス表面処理によりインキ
とガラスとの濡れを助長させるものも提案されている（
特開昭６３−２３７００２号公報参照）。

更に、第４の方法として、所定温度に加熱したロールを
印刷インキ面に当てて平滑化する方法が提案されている
。

また、第５の方法として印刷時にガラス面を加熱して平
滑化を図るという方法もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１の方法によると、インキを用いた溶剤雰囲気中に印
刷した基板を入れるという別工程があるため、この方法
自体がコスト上昇に繋がるという問題を有している。

第２の方法においては、印刷インキとして紫外線硬化型
もしくは電子線硬化型のものに制約されてしまうという
問題がある。

第３の方法は、フィルター形成後、保護膜としての役割
を持つオーバープリントフェスのトラッピング不良を起
こしたり、電導膜との密着不良を起こす欠点を有してい
る。

更に、第４の方法によると、ロール面にインキが熱融着
し、これにより不良率がアップするという問題がある。

また、第５の方法によると、−色目は効果的であるが、
加熱によるガラスの膨張の結果、二色口、三色口の見当
精度が悪いという問題がある。

他方、インキ素材が及ぼす画素の平滑性について検討し
てみると、カラーフィルターは温度が２５℃近辺に保持
されているクリーンルーム内にて製造されるのが一般的
であって、この温度で平版の地汚れや凹版でのひげの発
生がなく、かつ良好な画像の再現性や画素の平滑性の得
られるこ七が要求されているが、平版オフセット印刷と
して水なし平版（東し　ＴＡＰ版）を用いた場合に発生
する版面の汚れを防止するためには、インキ素材の選択
とともに、その粘弾性が極めて重要であって、５０Ｐａ
、　、３０Ｐａ−ｓ　（２５℃）以上の貯蔵弾性率、動
的粘性率を持つインキを選択して使用することが望まし
いとされている。

また、凹版オフセント印刷によるカラーフィルターの製
造においては、−船釣処理フィルムに用いられる商業印
刷インキとは異なり、粘性率、弾性率がともに高くない
と、ガラスへの転移が好ましくなく、ピンホールの多い
画素が形成されるため、いわゆる「硬いインキ」が用い
られている。

このため、２５℃近辺の温度における印刷では、インキ
の流動性が低く、形成された画素は凹凸もしくは凸状を
有し、平滑な膜を得ることは非常に困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、印刷インキに用いたビヒクルもしくは
印刷インキと相溶するビヒクルを用いたオーバープリン
トワニスを赤、緑、青の画素に印刷し、もって各画素の
平滑性を得るとともに、オーバプリントフェス素材の使
用に制限を与えることなく、しかも低コストのカラーフ
ィルター製造方法を提供するにある。

また、本発明は、オーバプリントした透明基板を３０℃
乃至５０℃の温度で加熱し、もって各画素をより一層平
滑化し得るカラーフィルター製造方法を提供するにある
。

さらに、本発明は、カラーフィルターを製造するに際し
平版オフセットもしくは凹版オフセント印刷法を用い、
もって画素形成用の印刷インキの選択使用範囲に制限を
与えることのないガラ−フィルター製造方法を提供する
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴とするところは、印刷法により透明基板上
に印刷インキを用いてフィルターパターン状に着色被膜
を形成してカラーフィルターを製造する方法において、
赤、緑、青をそれぞれ一色ずつ印刷して画素を形成する
毎に、印刷インキに用いたビヒクルもしくはこのインキ
に相溶するビヒクルを用いたオーバープリントワニスを
画素に印刷して平滑性を得るようにした点にある。

また、本発明の特徴とするところは、オーバープリント
ワニスを印刷した透明基板を、３０℃乃至５０℃の温度
で加熱する点にある。

さらに、本発明の特徴とするところは、平版オフセント
法もしくは凹版オフセット法で印刷する点にある。

〔作用〕

印刷インキを用いて赤、緑、青をそれぞれ一色ずつ印刷
して各画素を形成する毎に、この画素に対し、このイン
キに用いたビヒクルもしくはインキに相溶するビヒクル
を用いたオーバープリントワニスを印刷し、これにより
インキの成分がオーバープリントワニスに相溶してイン
キ粘度が低下し、流動を起こさせて画素を平滑化する。

また、このようにしてオーバープリントした透明基板を
３０℃乃至５０℃の温度で加熱し、インキの粘度を低下
させて流動を起こし、画素をより一層平滑化する。

更に、平版オフセットもしくは凹版オフセント印刷法に
より画素を印刷し、この上に同様な印刷法によりオーバ
ープリントワニスを印刷する。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明は、図示しない平版オフセット、好ましくは水な
し平版オフセント印刷もしくは凹版オフセント印刷によ
り、ガラス基板１上に図面布から左方向に図示しない円
圧式の転写用ブランケットを回転させながら移動させて
、例えばまず赤の印刷インキにより赤の画素をモザイク
状もしくはストライプ状に印刷してフィルターパターン
状に印刷すると（第１図（Ａ）　）、印刷終了側である
赤の画素の着色被膜２の図面左側端部にインキの盛り上
がり部分３が発生する。次いで、これに使用した印刷イ
ンキのビヒクルもしくはこのインキに相溶するビヒクル
を用いたオーバープリントワニス４により、赤の画素に
オーバープリントする（第１図（Ｂ））、これにより、
赤の画素の着色被膜２とオーバープリントワニス４との
境界面において、印刷インキの成分がオーバープリント
ワニス４に相溶してインキ粘度が低下し、画素表面に流
動が生起され、これによりインキの盛り上がり部分３が
低い部分に流動し、着色被膜２が平滑になり画素の表面
が平滑化する（第１図（Ｃ））。

これに伴って、オーバープリントワニス４も平滑になる
。

このような処理を行った後、上記した印刷法により緑の
画素の着色被膜を形成し、この画素に上記したように緑
の印刷インキに使用したビヒクルもしくはこのインキに
相溶するビヒクルを用いたオーバープリントワニスを印
刷する処理を行う。

次いで、同様にして青の画素を印刷し、これに対し同様
にオーバープリントワニスを印刷してカラーパターンを
形成する。

ここに用いられる印刷インキには、一般に用いる平版オ
フセット用、もしくは凹版オフセット用のインキ組成物
のすべてが適用されるものであるから、この限りにおい
てインキ素材の選択使用には何ら制限を与えるものでは
ない。

同様に、オーバープリントワニスには、使用した印刷イ
ンキと同一組成のビヒクルもしくはこのインキと相溶の
ものであればよく、素材の選択制限を何ら与えることな
く使用することが可能となる。

このようにして形成された基板を３０℃乃至５０°Ｃと
いう低い温度で所定時間加熱すると、インキ成分のオー
バープリントワニスに対する相溶化、インキ粘度の低下
及び流動化が一層促進され、画素の表面が一層平滑化す
る。

しかしながら、５０°Ｃを超える温度で加熱すると、画
素が太るとともに、インキのような高濃度分散体では流
動性が低下するので、上限温度はこれ以下の温度にする
ことが必要条件である。

そして、２５°Ｃ近辺で印刷適性を持ら、流動性の特徴
を最大限に生かせる温度幅は上記したよう３０℃乃至５
０℃であるが、望ましくは３５℃乃至４５℃である。

なお、上記した加熱時間は、インキとオーバープリント
ワニスの特性によりそれぞれ相違するため、一義的に設
定するこては出来ないが、形成された画素の平滑度を予
め、表面粗さ測定装置の一種であるマイクロシリサーフ
で測定して適宜設定すればよい。

このような熱処理後、熱硬化型のインキとオーバープリ
ントワニスを使用した場合には、オーバープリントした
基板を通常の乾燥条件である１９０℃の温度で適宜の時
間加熱して硬化させ、また、紫外線あるいは電子線硬化
型のインキとオーバープリントワニスを使用した場合に
は、紫外線もしくは電子線を照射して硬化させて、オー
バープリントワニスを保護膜とする乾燥被膜を形成して
カラーフィルターを形成する。

以下に説明する実施例及び比較例においては、画素パタ
ーンの寸法はメーカーやカラーフィルターを用いるテレ
ビ又はデイスプレーの種別毎に相違するものであるが、
ここではＤＮＰの標準板１９０Ｘ３１０μＭのものを用
い、インキ層の厚さについては、インキ濃度に応じて０
．８乃至３μｍ１オ一バープリントワニス層の厚さにつ
いては１乃至２μｍにして実験した。

実施例１ 水なし平版用緑インキ　ＮＳ　　ＣＦ　　緑（諸星イン
キ製）を用いて、ガラス基板上にパターンを平版オフセ
ット印刷により印刷した後、版をそのままにして、印刷
機のロール、版、ブランケットを洗浄し、ＮＳ　　ＣＦ
　　１３に用いたビヒクル（アルキッド樹脂　９５：目
方　５号ソルベント５）を用いてオーバープリントした
。この印刷されたガラス基板を４０℃、５分間加熱した
後、１９０℃で１０分間加熱硬化して乾燥被膜を得た。

実施例２ 凹版用緑インキ　ＧＭＭ　　ＣＦ　　緑（諸星インキ製
）を用いて、ガラス基板にパターンを凹版オフセント印
刷により印刷した。この後、版を装着したまま印刷機を
洗浄し、ＧＭＭ　　ＣＦ　　緑に用いたビヒクルを用い
て製造したオーバープリントワニス（２−ブトキシ−メ
チルメラミン　９５：マイクロシリカ５）を用いてオー
バープリントした。この印刷されたガラス基板を４０℃
で１０分間加熱した。この後、通常の乾燥条件である１
９０℃で２０分間熱硬化し、乾燥被膜を得た。

比較例１ 水なし平版インキ　Ｎ５ＣＦ　　緑を用いてガラス基板
上に実施例１と同一のパターンを印刷した。この印刷さ
れたガラス基板を１９０°Ｃで１０分間熱硬化して乾燥
被膜を得た。

比較例２ 水なし平版インキ　ＮＳ　　ＣＦ　　緑を用いてガラス
基板上に実施例１のパターンを印刷した。この基板を３
５℃で５分間加熱し、その後通常の熱硬化条件である１
９０℃で２０分加熱した。

比較例３ 水なし平版インキ　ＮＳ　　ＣＦ　　緑を用いてガラス
基板上に実施例１と同一のパターンを形成した。その後
、版を装着したまま、印刷機のローラ、版、ブランケッ
トを洗浄し、実施例１に用いたオーバープリントワニス
を用いてオーバープリントした。このガラス基板を通常
の乾燥条件である１９０℃で１０分間加熱乾燥した。

比較例４ 凹版インキ　ＧＭＭ　　ＣＦ　　緑を用いてガラス基板
上に実施例２と同一のパターンを印刷した。

この印刷されたガラス基板を４０℃で１０分間加熱した
。その後、通常の乾燥条件である１９０℃で２０分加熱
硬化し、乾燥被膜を得た。

印刷効果は、光学顕微鏡により拡大撮影して画素の形状
を観察し、平滑度についてはマイクロタリサーフにより
、形成された画素１個ずつ凹凸を確認した。

表にその結果を示す。

なお、上記の表において、平滑度については２μｍの膜
厚で±０．２μｍの幅を限界にし、これ以下を優良、こ
れを超えるものを良と定義して判定した。　また、画素
形状の良、不良については、顕微鏡写真によりひげの発
生、ピンホールの発生または画素の太り、細りを観察し
て判定したもので、太り、細りについてはブラックスト
ライプより細くても、太くても不良と判定した。詳述す
ると、ブランクスドライブの線幅が２０μｍであれば、
横方向の太りが１９０＋２０μｍ＝２１０μｍ以上ある
場合には不良、縦方向が３１０＋２０μｍ＝３３０μｍ
以上ある場合を不良とした。また、ひげもブラックスト
ライプからはみ出すものは不良と判定した。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、赤、緑、青をそれぞ
れ一色ずつ印刷して画素を形成する毎に、画素にその印
刷インキに用いたビヒクルもしくは印刷インキ成分が相
溶するビヒクルを用いたオーバープリントワニスを印刷
するように構成したので、オーバプリントにより、イン
キの成分がオーバープリントワニスと相溶し、インキ粘
度が低下して流動を起こし、画素を平滑化することが可
能になり、しかも画素の上にオーバープリントワニスを
印刷する方法であるため、低コストにてカラーフィルタ
ーを製造することが出来る他、オーバープリントワニス
としてインキに用いたビヒクルもしくはインキに相溶す
るビヒクルを用いるものであるため、この限りにおいて
オーバプリントワニス素材の選択使用に制限を与えるこ
とがなくなり、使用範囲を大幅に拡げ得るという顕著な
効果を奏する。

また、本発明によれば、オーバープリントワニスにより
印刷された基板を３０℃乃至５０℃の温度で加熱するよ
うに構成したので、インキ成分のオーバープリントワニ
スに対するより一層の相溶化、インキ粘度の低下及び流
動化が促進され、このため画素のより一層の平滑化が得
られるという優れた効果を奏する。

更に、本発明によれば、平版オフセット印刷法もしくは
凹版オフセット印刷法により印刷するように構成したの
で、カラーフィルターの製造に当たっては、平版オフセ
ント及び凹版オフセットに使用し得るインキ組成物のす
べてを用いることが可能となり、このため画素形成用の
インキの選択使用範囲が何ら制限を受けることがないと
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の方法を適用して画素
が平滑化される過程を示すもので、同図（Ａ）はガラス
基板に印刷した赤の画素の着色被膜の側面図、同図（Ｂ
）は着色被膜にオーハープリントフェスを印刷した側面
図、同図（Ｃ）は平滑化した着色被膜の側面図である。 ■・・・ガラス基板、２・・・赤の画素の着色被膜、３
・・・着色被膜の盛り上がり部、４・・・オーバプリン
トフェス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕印刷法により透明基板上に印刷インキを用いてフ
   ィルターパターン状に着色被膜を形成してカラーフィル
   タを製造する方法において、赤、緑、青をそれぞれ一色
   ずつ印刷して画素を形成する毎に、該画素に上記印刷イ
   ンキに用いたビヒクルもしくは該印刷インキに相溶する
   ビヒクルを用いたオーバープリントワニスを印刷して画
   素を平滑化することを特徴とするカラーフィルター製造
   方法。 〔２〕オーバープリントワニスを印刷した透明基板を、
   ３０℃乃至５０℃の温度で加熱することを特徴とする請
   求項〔１〕記載のカラーフィルター製造方法。 〔３〕印刷法が平版オフセット印刷法もしくは凹版オフ
   セット印刷法であることを特徴とする請求項〔１〕記載
   のカラーフィルター製造方法。