JPH05297212A - カラーフィルタの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、比較的小さい加圧力、あるいは比
較的高速度で自動的に平滑度のすぐれた着色インク被膜
を有するカラーフィルタを製作するための製造装置を提
供することを目的とする。 【構成】この発明は、着色インク被膜23が付着された基
板21を支持する加熱定盤31と、これに対向して配置され
インク被膜を加熱加圧する加熱加圧ローラ32と、インク
被膜と加熱ローラとの間に介在される薄い樹脂フィルム
34と、加熱ローラの一方側に配置された制動装置を有す
る樹脂フィルム供給ロール35と、他方側に配置されたト
ルクモータ駆動の樹脂フィルム巻取りロール39と、イン
ク被膜面に樹脂フィルムを密着させた状態を維持すると
ともにこの樹脂フィルムをインク被膜面から剥離するフ
ィルム上下動制御ローラ37,38 とを具備するカラーフィ
ルタの製造装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば液晶表示装置
などに使用されるカラ−フィルタの製造装置に関わり、
特にその透光性基板上に直接または他の層を介して付着
された種々のパターン状の着色カラーインク被膜を平滑
化するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−液晶表示装置の構造は、液晶層を
挾んで一方の面側にカラ−フィルタが配置される。この
カラ−フィルタを製造する方法の一つとして、印刷法が
ある。この印刷法は、透明ガラス基板の表面に、顔料及
び樹脂溶剤中に分散させた着色カラーインクを、所定パ
ターンに印刷する方法であり、低コスト化、量産性に富
む製造方法である。

【０００３】すなわちこの印刷法は、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の着色インクを、円圧式の転写用ブラ
ンケットを装備した凹版オフセット印刷機により、透明
ガラス基板上に所望パタ−ン状に印刷する。印刷をして
乾燥させた状態の断面を図１１に示す。まず、ガラス基
板21の表面に黒色の光遮断層22をマトリックス状に被着
させる。次に、主として光遮断層22のない領域の１群
に、転写用ブランケットを回転させながら移動させて赤
の着色インク被膜Ｒを印刷する。続いて、光遮断層のな
い隣の領域群に、緑の着色インク被膜Ｇを、さらに続い
て青の着色インク被膜Ｂを、それぞれ印刷する。こうし
て３原色の着色インク被膜23をガラス基板上に印刷した
状態では、同図に示すように、被膜面が各色の画素内で
円弧状になる。つまり、各着色インク被膜の境界付近で
膜厚が最小となり、中央部分で膜厚が最大となる。

【０００４】このままでは、色むらを生じたりして、高
品位のカラ−液晶表示が得られない。そのため、着色カ
ラーインク被膜23の表面を、図１２に示すように平滑化
する必要がある。従来、このようなインク被膜面を平滑
化する方法の一つとして、特開昭６１−３１２２号公報
に開示されるような、微粒子を含むラッピングフィルム
で着色インク被膜面を研磨して平滑化する方法がある。
また、別の方法として、特開昭６３−２１６０２８号公
報、あるいは特開平１−１６７８０７号公報に開示され
るような、ゴム又は鏡面仕上げした金属製のローラで、
加熱、加圧して着色インク被膜の凸部を潰して平滑化す
る方法がある。

【０００５】さらにまた、カラーフィルタの着色インク
被膜側を直接又はこれらに付着しにくいフィルムを介し
て平板又は平面定盤に当て、ガラス基板側からプレス用
のローラ又は定盤で加圧して平滑化する方法が、特開平
２−２５１８１６号公報、あるいは特開昭６２−２８０
８０５号公報などに開示されている。これは、図１３に
示すように、定盤24の上に支持プレート25を置き、その
上にフィルムシート26を置き、ガラス基板21に印刷した
着色インク被膜23をフィルムシート26に密着させ、上か
ら加圧ローラ27で押し潰す方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のうち後者の方法
では、着色インク被膜面の全面にほぼ均等な圧力が加わ
り、全面が均等に平滑化されやすいという利点がある。
しかしながら、着色インク被膜が形成されたガラス基板
を介してプレス圧力を加えるので、ガラス基板が破損し
ない範囲の比較的小さい加圧力に止める必要がある。と
くにプレスローラで加圧する場合には、ガラス基板の破
損が生じやすいので、さらに小さい圧力に止める必要が
ある。ガラス基板の上に平坦な定盤を当てて圧力を加え
る方法は、基板の破損を生じ難いので都合がよいが、全
面にわたって必要十分な潰し量を得るための加圧力が相
当大きい値となってしまう。したがって、これらの方法
によると、各カラーインク被膜の間に潰し切れない隙間
が残りやすい。このような隙間が残ると、液晶表示装置
として組み立てた場合に、電極形成用薄板ガラス、ある
いは偏光板ガラス等の他の基板との貼り合わせ面に空隙
や気泡が出来たり、ガラス同士の平行均一な粘着が不可
能になる。又、フィルタ基板に付着されている着色イン
ク被膜上に、直接又はオ−バ−コ−ト層を介して透明導
電膜であるＩＴＯ被膜（インジウム−錫の酸化膜）をス
パッタ等で形成した場合に、着色インク被膜面に凹凸が
あると、被膜の厚い部分でスパッタ形成被膜が不充分に
なったり、スパッタ被膜が形成されずに断線を生じやす
い。このようにカラー液晶表示装置の製造や特性に支障
が生じやすい。さらにまた、着色インク被膜面の凹凸に
よる光拡散現象によって、透過性が損なわれたり、その
他の光学的損失等が発生する。 このような各着色イン
ク被膜間の隙間を完全に無くするためには、さらに高い
プレス圧力を必要とし、あるいは相当長い加圧時間が必
要である。それは、着色インク被膜の温度管理や粘度管
理が繁雑となるなど、生産効率上の難点になる。また、
定盤と着色インク被膜との間に付着しにくいフィルムを
介在することは、それ自体有効であるが、各着色インク
被膜間の凹部に存在する空気が局部に残りやすく、その
気泡により着色インク被膜中に空洞が生じたり、表面に
凹凸が生じたり、あるいは無理な空気の排出によるすじ
状の凹凸が生じやすいという不都合が考えられる。さら
に、フィルムを着色インク被膜面から剥離する際、着色
インク被膜面に皺やすじが生じないように剥離すること
が容易でない。こうして、従来の製造方法および製造装
置には、少なからず利点がある反面、上述のような改善
すべき点がある。

【０００７】この発明は、比較的小さい加圧力、あるい
は比較的高速度で自動的に平滑度のすぐれた着色インク
被膜を有するカラーフィルタを製作するための製造装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、着色カラー
インク被膜が付着された透光性基板の裏面側を支持する
加熱定盤と、この加熱定盤の基板支持部に対向して配置
され基板面上のインク被膜を加熱及び加圧しながら回転
するように設けられた加熱加圧ローラと、加熱定盤に支
持される基板面上のインク被膜と加熱加圧ローラとの間
に供給される薄い樹脂フィルムと、加熱ローラを挟んで
一方の側に配置され且つ制動装置を有する樹脂フィルム
供給ロールと、加熱加圧ローラを挟んで他方の側に配置
され且つトルクモータで駆動される樹脂フィルム巻取り
ロールと、基板上のインク被膜面に樹脂フィルムを密着
させた状態を所定時間維持するとともにその後にこの樹
脂フィルムをインク被膜面から剥離するために移動可能
に設けられたフィルム上下動制御ローラとを具備するカ
ラーフィルタの製造装置である。

【０００９】

【作用】この発明のカラーフィルタの製造装置によれ
ば、比較的小さい加圧力で平滑度のすぐれたカラーイン
ク被膜面を得ることができる。とくに、インク被膜の全
面を平滑化した後に平滑化インク被膜面の全面から樹脂
フィルムを自動的に剥離することにより、インク被膜面
に皺やすじ状の痕跡を生じさせることなく自動的に平滑
性のすぐれたカラーインク被膜面が得られる。

【００１０】

【実施例】以下その実施例を図面を参照して説明する。
なお、同一部分は同一符号であらわす。まず、図１によ
りこの製造装置の構成を説明する。図示しない搬送装置
の上に加熱定盤31が置かれ、この加熱定盤の上にカラー
フィルタ20の着色インク被膜23が印刷されたガラス基板
21が載せられる。ガラス基板21及び着色インク被膜22
は、加熱定盤31により加熱される。カラーフィルタ20の
上方に、加熱加圧ローラ32が、矢印Ｆａのようにエアシ
リンダ33により上下動可能に、また矢印Ｆｂのように回
転可能に配置されている。そして、これらカラーフィル
タ20と加熱加圧ローラ32との間に、樹脂フィルム34が供
給介在され、矢印Ｆｃのように搬送される。そのため、
加熱加圧ローラ32を挟んで一方の側に樹脂フィルム供給
ロール35、及びアイドルローラ36が配置されている。樹
脂フィルム供給ロール35は、制動装置36を有している。
また、加熱加圧ローラ32を挟んで他方の側に、第１のフ
ィルム上下動制御ローラ37、第２のフィルム上下動制御
ローラ38、及び樹脂フィルム巻取りロール39を配置して
ある。第１のフィルム上下動制御ローラ37は、１個の回
転可能ローラと、これを矢印Ｆｄの如く上下動制御する
エアシリンダ40とを備えている。第２のフィルム上下動
制御ローラ38は、２個の回転可能密着ローラと、これを
矢印Ｆｅの如く上下動制御するエアシリンダ41とを備え
ている。さらに、樹脂フィルム巻取りロール39は、後述
のようにシーケンス制御されるトルクモータ42により駆
動されるようになっている。なお、第２のフィルム上下
動制御ローラ38は２個の回転可能密着ローラの間に樹脂
フィルムが巻き付けられて、巻取りロール39にフィルム
を送る機能を有している。これら第１、及び第２のフィ
ルム上下動制御ローラ37,38 は、カラーフィルタ20のイ
ンク被膜面を平滑化し終った段階で、エアシリンダ40,4
1 により点線で示すように上方に持上げられ、樹脂フィ
ルム34のたるみを防止するとともにこの樹脂フィルムを
インク被膜面から一気に剥離する機能を有する。

【００１１】この装置を用いてカラーフィルタの着色イ
ンク被膜面を平滑化する主要な状態を、図２により説明
する。まず、一辺が３０ｃｍの正方形で、厚さが１．１
ｍｍの透明ガラス基板21の一方の面上に、クロムからな
る光遮断層22をマトリックス状に形成した。次に、基板
表面を洗浄した後、凹版オフセット印刷機により、顔料
及び溶剤を含むエポキシ樹脂系ワニスを主体とする着色
インクを用い、凹版を使用して凹セルパタ−ンに従って
ストライプ状の着色インク被膜23を基板面上に印刷し
た。着色インク被膜23は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色を順次印刷した。すると、各着色インク
被膜Ｒ、Ｇ、Ｂは、粘弾性があるため、中央付近の印刷
方向の後端側に少し偏った部分が山形に盛り上がった状
態となる。この頂上付近の膜厚は、４〜５μｍである。

【００１２】この着色インク被膜23を形成した後、８５
〜１０５℃の範囲の、着色インク被膜の熱硬化が起らな
い温度で乾燥し、溶剤を除去した。この溶剤除去量は、
着色インクに当初添加した溶剤量の６０％以上、より好
ましくは８０％以上である。この溶剤除去量が６０％以
下であると、後の着色インク被膜の平滑化の際、溶剤の
蒸発による発泡で気泡の流れ込みが起こる場合があるの
で、上記の範囲とした。次に、印刷、乾燥を終えたカラ
ーフィルタ20のガラス基板21を、加熱定盤31の上に、そ
の着色インク被膜23を上向きにして載せた。加熱定盤31
には、加熱ヒータ31a を埋設してあり、その表面を８５
〜１０５℃の範囲の温度に設定してある。なお、この加
熱定盤31には図示しないガラス基板吸引用の真空チャッ
クが設けられている。加熱加圧ローラ32には、同様に加
熱ヒータを内蔵してあり、その表面温度を８０〜１０５
℃の範囲の温度に設定してある。この加熱加圧ローラ32
は、直径が１２ｃｍで、表面のＪＩＳ−Ａ硬度が８０、
表面粗さＲａが０．１μｍ以下のシリコンゴムである。
なお、ロ−ラ表面の硬度は、着色インク被膜中の樹脂成
分の硬度にもよるが、硬度４０以上９０以下が好まし
い。硬度が４０より低いと、インク被膜の表面粗さを
０．１μｍ以下に平滑化することが困難となる。又、硬
度が９０よりも高いと、ガラス基板が破損しやすくなっ
てしまう。樹脂フィルム34は、厚さが３０〜８０μｍの
範囲、例えば５０μｍのポリエチレンテレフタレ−ト
（以下、ＰＥＴと記す）製のフィルム母材34a の図示下
面に、着色インク被膜に付着し難いシリコン系の離型剤
34b を１μｍ以下、例えば数千オングストロームの厚さ
に塗布したものである。

【００１３】そして、カラーフィルタ20の着色インク被
膜23は、軟化点近くの温度に上下から加熱され、加熱加
圧ローラ32により所定圧力で押し潰されて行く。この着
色インク被膜は、着色インク被膜と、加熱加圧ローラと
の間に樹脂フィルム34がを介在され、ストライプ状の着
色インク被膜をパタ−ン方向、すなわちその長手方向に
向けて連続的に平滑化される。この平滑化工程では、樹
脂フィルム34を平滑化すべき着色インク被膜面に対して
所定角度をもって斜め方向となるようにしてあり、それ
によって、着色インク被膜23の凹みに存在する空気は、
スムースに押し出されながら、インク被膜が加熱加圧ロ
ーラ32で平滑化されて行く。

【００１４】加熱加圧ローラにより平滑化した後方にお
いては、樹脂フィルム34が平滑化された着色インク被膜
23a の面上に密着して添わした状態を維持するようにな
っている。それによって着色インク被膜面を保温して温
度のむらを生じさせず、且つ後の剥離工程で被膜面に皺
やすじ状の痕跡が生じないようにする。なお、加熱加圧
ローラ32による加圧力（線圧）は、１０〜１５Ｋｇ／ｃ
ｍであり、送り速度は１５〜３０ｃｍ／分の範囲とし
た。

【００１５】次に、この装置による平滑化の順序を、図
３乃至図９により説明する。まず、図３に示すように、
カラーフィルタ20の着色カラーインク被膜23が印刷され
たガラス基板21を、加熱定盤31の上に、真空吸着して予
熱しながら矢印Ｆｇのように進行させた。この加熱定盤
31が加熱加圧ローラ32の下に到達するまでは、このロー
ラ32及び両フィルム上下動制御ローラ37,38 は、上方の
位置にある。そして、加熱定盤31が加熱ローラ32の手前
近くにさし掛かった時点Ａ（図９参照、以下同じ）で、
巻取りロール39が回転駆動され、樹脂フィルム34を図の
右方向に搬送する。それによって、樹脂フィルムの未使
用の剥離剤の面が、平滑化すべき着色インク被膜23の上
に対面する。

【００１６】次に、加熱定盤31が加熱加圧ローラ32の下
に達したＢ時点で、図４に示すように、加熱ローラ32及
び両フィルム上下動制御ローラ37,38 は、元の位置から
矢印Ｆｄ，Ｆｅの如く下降し、Ｃ時点から加熱加圧ロー
ラ32が矢印Ｆａのように所定圧力で着色インク被膜23を
押し潰しながら回転移動して、着色インク被膜面を平滑
化して行く。その間、樹脂フィルム34は、加熱定盤31の
移動、及び加熱加圧ローラ32の回転と一緒に図の右方向
に移動する。樹脂フィルム34には、送りロール35の制動
装置36、及び巻取りロール39のトルクモータ42によっ
て、適当な張力が加えられており、フィルムの熱膨張を
吸収し、且つたるみが生じないようになっている。送り
ロール35の側において、着色インク被膜面と樹脂フィル
ムとの間に存在する気泡は、後方すなわち送りロール側
に押し出されながら、平滑化される。この平滑化工程
は、図２に対応している。

【００１７】そして、図５に示すように、着色インク被
膜の全面を平滑化する。フィルム上下動制御ローラ37に
よって、全面の平滑化が終了するまで平滑化されたイン
ク被膜面に樹脂フィルムが密着された状態が保たれる。

【００１８】次に、ガラス基板面上の着色インク被膜23
を全面にわたって平滑化し終わった後、Ｄで示す時点に
おいて、図６に示すように、両フィルム上下動制御ロー
ラ37,38 をエアシリンダにより矢印Ｆｄ，Ｆｅの如く押
し上げる。それによって、樹脂フィルム34を着色インク
被膜面の一端部から加熱加圧ローラ側の他端部にかけて
斜め上方向に強く引張り、平滑化インク被膜面の全面か
ら剥離する。この樹脂フィルムの剥離速度は、着色イン
ク被膜面の剥離して行く方向の距離１ｍ当たり、２秒乃
至５０秒の範囲で行うように制御すると、平滑化した着
色インク被膜面にすじ状の痕跡が残らず、良好な結果が
得られた。

【００１９】こうして、樹脂フィルムの剥離を行った後
の時点Ｇで、図７に示しすように、両フィルム上下動制
御ローラ37,38 を持上げて元の位置に戻すとともに、加
熱加圧ローラ32を上昇させ、平滑化を完了する。平滑化
された着色インク被膜13の厚さは、２．８μｍであっ
た。そして、図８に示すように、加熱定盤31をもとに戻
し、平滑化したカラーフィルタを取り外し、次のカラー
フィルタの平滑化処理を行う。このような操作は、周知
のマイクロコンピュータを使用したシーケンス制御装置
により、自動制御される。そして、比較的速い処理速度
で、量産ができる。こうして平滑化処理が終わったカラ
ーフィルタは、２００〜２５０℃で数時間加熱され、着
色インク被膜の熱硬化が行われる。さらに着色インク被
膜の上に直接又はオ−バ−コ−ト層を介して液晶表示装
置の対向電極となるＩＴＯ膜が形成される。

【００２０】図１０に示す実施例は、加熱定盤31を移動
させないで固定しておき、その上方に配置した加熱加圧
ローラ32を回転移動させて、ガラス基板上の着色インク
被膜を平滑化する装置である。この平滑化工程では、樹
脂フィルム34を巻取りロール39にほとんど巻取らない
で、加熱加圧ローラ32で踏みつぶして行くようになって
いる。そして、平滑化した後の着色インク被膜面に対し
ては、フィルム上下動制御ローラ37により着色インク被
膜の面の延長上に位置して被膜面にフィルムが密着した
ままの状態を保つようになっている。全面の平滑化処理
が終了した後、前述の実施例と同様に、樹脂フィルムを
着色インク被膜面の一端部から加熱加圧ローラ側の他端
部にかけて斜め方向に引張り瞬時的に剥離するように構
成されている。

【００２１】なお、着色インク被膜のパターンは、スト
ライプ状に限らず、各色の画素が長方形の規則的な整列
パターンでもよく、その場合も色画素の長手方向に加熱
ローラを回転させて平滑化し、且つその方向に樹脂フィ
ルムを剥離することが望ましい。あるいは、正方形、又
は円形の各色画素のパターンであってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の製造装置
によれば、比較的小さい加圧力で平滑度のすぐれたカラ
ーインク被膜面を得ることができる。とくに、インク被
膜の全面を平滑化した後に平滑化インク被膜面の全面か
ら樹脂フィルムを自動的に剥離することにより、インク
被膜面に皺やすじ状の痕跡を生じさせることなく自動的
に平滑性のすぐれたカラーインク被膜面が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１の装置による平滑化工程での主要部を示す
拡大斜視図である。

【図３】図１の装置の動作を示す初期段階の概略側面図
である。

【図４】図３の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図５】図４の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図６】図５の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図７】図６の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図８】図７の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図９】図３乃至図８に示した工程における各部材の連
続動作を示す図である。

【図１０】この発明の他の実施例を示す概略側面図であ
る。

【図１１】一般的なカラーフィルタの着色インクの印刷
後の状態を示す拡大断面図である。

【図１２】着色インク被膜を平滑化した状態を示す拡大
断面図である。

【図１３】従来の装置の例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

21…透光性基板、23…着色カラーインク被膜、31…加熱
定盤、32…加熱ローラ、34…樹脂フィルム、35…樹脂フ
ィルム搬送装置、37,38 …フィルム上下動制御ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の面に直接又は他の層を介して着色
   カラーインク被膜が付着された透光性基板の裏面側を機
   械的に支持する加熱定盤と、 この加熱定盤の基板支持部に対向して配置され前記基板
   面上のインク被膜を加熱及び加圧しながら回転するよう
   に設けられた加熱加圧ローラと、 上記加熱定盤に支持される基板面上のインク被膜と加熱
   加圧ローラとの間に供給される薄い樹脂フィルムと、 上記加熱加圧ローラを挟んで一方の側に配置され且つ制
   動装置を有する樹脂フィルム供給ロールと、 上記加熱ローラを挟んで他方の側に配置され且つトルク
   モータで駆動される樹脂フィルム巻取りロールと、 前記基板上のインク被膜面に樹脂フィルムを密着させた
   状態を所定時間維持するとともにその後に該樹脂フィル
   ムをインク被膜面から剥離するために移動可能に設けら
   れたフィルム上下動制御ローラとを具備することを特徴
   とするカラーフィルタの製造装置。