JPH07140318A - カラーフィルタの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタの製造方法に関し、製造工数
の減少によるコスト低減を目的とする。 【構成】 ガラス基板（３）の上に、感光性をもつ高分
子よりなる被着色材料を被覆した後、該被着色材料の選
択露光および現像を行なって、カラーフィルタの複数色
の着色部となる複数の被着色高分子膜（８）を同時にパ
ターン形成する工程と、パターン形成された前記複数の
被着色高分子膜（８）の各々に所定の色の着色材料を付
着する工程と、前記複数色の着色材料により前記被着色
高分子膜（８）を着色し、複数色の前記被着色高分子膜
（８）を同時に形成する工程と、を含むことを特徴とし
てカラーフィルタの製造方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルタの製造方
法に関する。液晶表示パネルにおけるカラーフィルタは
光源側の透明基板の上に設けられ、この上にオーバコー
ト層を介して透明電極がパターン形成されている。こゝ
で、カラーフィルタは赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の
三原色のフィルタで構成されており、液晶パネルに設け
られている各画素に対応して各原色フィルタが設けられ
ているので、背面に白色光源を置くことによりカラーＣ
ＲＴと同様に加法混色によるカラー表示を行なうことが
できる。

【０００２】さて、カラー液晶パネルに用いられるカラ
ーフィルタの製造方法としては写真蝕刻法（フォトリソ
グラフィ），印刷法，染色法，顔料分散法など各種のも
のがあるが、本発明は染色法と印刷法とを組み合わせた
新しい方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】カラーフィルタは透明基板として一般に
ガラス基板を用い、この上にクローム（Cr) 金属膜を用
いてブラックマトリックスを形成し、この空間領域に
赤，緑，青のレジストまたはインキをパターン形成する
ことにより構成されている。

【０００４】すなわち、ガラス基板上にスパッタ法によ
りCrの薄膜を形成し、これに写真蝕刻技術を用いてパタ
ーン形成を行って、光を通さないストライプ状パターン
がそれぞれ直角に交差しているブラックマトリックス
（遮光層) を作り、この隙間の開口領域に写真蝕刻技術
を用いて着色顔料レジストを順次にパターン形成した
り、或いはオフセット印刷法を用いて赤，緑，青のイン
キを順次に印刷してフィルタが作られている。

【０００５】こゝで、写真蝕刻法はブラックマトリック
スがパターン形成してあるガラス基板上に一色目の顔料
レジストを塗布して乾燥させた後、密着露光を行なって
選択的に露光せしめ、現像を行なって一色目のフィルタ
パターンを形成するもので、この工程を二色目および三
色目の顔料レジストに繰り返し行なうことによりカラー
フィルタを形成するものである。この写真蝕刻法はパタ
ーン精度がよいためにカラーフィルタの形成には適する
ものゝ、工程が嵩むためにコストが上昇すると云う問題
がある。

【０００６】また、印刷法はオフセット印刷法とも言わ
れており、ブラックマトリックスがパターン形成してあ
るガラス基板上の開口領域に一色目，二色目，三色目と
選択的にインキを印刷するもので、工程が簡単であり、
量産には適するものゝ、基板がガラスであることからイ
ンキが滲み込まず、そのため加熱または紫外線照射を行
なってインキを硬化させない限り揺粘性（Thixotropy)
が保たれている。そのため、一色目のパターンを印刷し
た後、二色目のパターンを印刷すると、一色目のパター
ンにブランケットローラが触れてパターンが破壊してし
まう。そこで、印刷毎にインキの硬化処理を行なう必要
があり、面倒であった。

【０００７】また、染色法はゼラチン，カゼインなどの
天然高分子材料やポリピニルアルコール，ポリビニルピ
ロリドンなどの合成高分子材料に重クロム酸を加えて感
光性ネガ型レジストを作り、このレジストをスピンコー
ト法を用いてブラックマトリックスがパターン形成して
あるガラス基板に塗布して後、選択露光を行なって開口
領域に無色のレジストパターンを形成する。

【０００８】次に、染料を溶してある水溶液に浸して染
色を行なうが、この際に他の色との混色を避けるために
防染処理を行い、これを三回繰り返えして赤，緑，青の
フィルタを形成するものであるが、工程が嵩むためるコ
スト上昇に繋がると云う問題がある。

【０００９】また、顔料分散法は染色法と同様な感光性
ネガ型樹脂の中に赤，緑，青の何れかの顔料を分散した
レジストを作り、これをブラックマトリックスがパター
ン形成してなるガラス基板上にスピンコートし、乾燥さ
せた後、ポリビニルアルコールを酸素遮断膜として塗布
した後、選択露光を行なって後に水または弱アルカリ水
溶液で現像して一色のカラーフィルタが得られ、この操
作を三回繰り返すことにより三色のカラーフィルタが得
られているが、先と同様に工数が嵩むことから、コスト
上昇に繋がると云う問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上記したようにカラ
ーフィルタの製法としては写真蝕刻法，印刷法，染色
法，顔料分散法など各種の方法が実用化されているが、
何れも工数が嵩んでいる。そこで、処理工数の少ない製
造方法を実用化して製造コストを低減することが課題で
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は複数色の着
色材料を被着色高分子膜に転写する転写用樹脂凸版を備
えてワンウエイ機構をもつ版胴（15）と、転写用樹脂凸
版に複数色の着色材料をそれぞれ供給して展色する展色
部と、転写用樹脂凸版により着色樹脂が転写される前記
被着色高分子膜が形成されたガラス基板を載置して位置
決めするステージ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を用い、ガラス基板の上に、感光性
をもつ高分子よりなる被着色材料を被覆した後、被着色
材料の選択露光および現像を行なって、カラーフィルタ
の複数色の着色部となる複数の被着色高分子膜を同時に
パターン形成する工程と、パターン形成された複数の被
着色高分子膜の各々に所定の色の着色材料を付着する工
程と、複数色の着色材料により被着色高分子膜を着色
し、複数色の被着色高分子膜を同時に形成する工程とを
含むことを特徴としてカラーフィルタの製造方法を構成
することにより解決することができる。

【００１２】

【作用】本発明はカラーフィルタの製造工程を短縮する
方法として染色法と印刷法の利点を兼ね備えたものであ
る。

【００１３】すなわち、本方法はブラックマトリックス
が形成されているガラス基板の開口領域に染色法と同じ
方法で透明なレジストよりなる被着色高分子膜を作り、
この被着色高分子膜に赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の
カラーフィルタを印刷する転写用樹脂凸版を一個づつ計
三個備えてワンウエイ機構の版胴をもつ印刷機を用いて
順次にＲ，Ｇ，Ｂの染料または顔料を印刷し、その後に
加熱することにより染料または顔料を被着色材料中に拡
散させることによりカラーフィルタを得るものである。

【００１４】図１はこの工程を示す断面図であって、先
に記したようにゼラチン，カゼインなどの天然高分子材
料やポリピニルアルコール，ポリビニルピロリドンなど
の合成高分子材料に重クロム酸を加えて感光性ネガ型レ
ジスト１を作り、このレジスト１をスピンコート法を用
いてブラックマトリックス２がパターン形成してあるガ
ラス基板３に塗布する。（以上同図Ａ） 次に、溶剤を乾燥させた後にマスク４を用いる紫外線５
の選択露光を行なってブラックマトリックス２の間の開
口領域６を感光させ、（以上同図Ｂ）、次に、水または
弱アルカリ水溶液を用いて現像することによりブラック
マトリックス２の間の開口領域６の上に無色の被着色高
分子膜８をパターン形成する。（以上同図Ｃ） 次に、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを印刷する転写用樹
脂凸版を一個づつ計三個備えてワンウエイ機構の版胴を
もつ印刷機を用い、ステージ上に正確に位置決めしてあ
るガラス基板３上の被着色高分子膜８に三色の内の一
色、例えばＲの転写用樹脂凸版９を印刷し（以上同図
Ｄ）、被着色高分子膜８にＲの染料または顔料10を転写
する。（以上同図Ｅ） なお、この工程図では省略されているが、版胴の回転に
より次の進行方向の画素の被着色高分子膜にはＧの染料
または顔料11が転写され、更に、版胴の回転により次の
進行方向の画素の被着色高分子膜にはＢの染料または顔
料12が転写される。

【００１５】次に、版胴を元の位置に戻した後、版胴の
ニュートラル部の位置を調整してＧの転写用樹脂凸版と
Ｇを転写する被着色高分子膜８との位置を一致させた
後、先と同様に印刷してＧを転写し、また、同様にして
隣の被着色高分子膜８にＢを転写する。（以上同図Ｆ） 次に、ガラス基板３の加熱を行なって被着色高分子膜８
に転写した染料または顔料10，11，12を拡散浸透させる
ことによりカラーフィルタを得るものである。（以上同
図Ｇ）

【００１６】

【実施例】厚さが1.1mm で大きさが300mm 角の硼硅酸ガ
ラスよりなるガラス基板１の上にスパッタ法により金属
Crを1500Åの厚さに膜形成した後、写真蝕刻技術を用い
て幅40μm で繰り返しピッチが110 μm のブラックマト
リックス２を形成した。

【００１７】次に、被着色高分子膜の作り方としてはゼ
ラチンを被着色材料とし、これに重クロム酸を加えて一
昼夜攪拌して感光性をもち透明なネガ型レジストを作っ
た。また、印刷する着色材料として、染料を用いる場
合、Ｒはカヤノールミーリングレッド，Ｇはカヤノール
ミーリングブリリアントグリーン，Ｂはカヤノールミー
リングターキスブルーを用い、また、顔料を用いる場合
はＲはピグメントレッド177,Ｇはピグメントグリーン3
6，Ｂはピグメントレッド15-6を用い、エチルセルソル
ブアセテートを溶剤として粘度調節した。

【００１８】次に、本発明において使用する印刷機の構
成は図２に示すように凸版印刷を行なうローラと、着色
材料を凸版に供給する展色部と被着色高分子膜がパター
ン形成されている基板を載置するステージ部とから構成
されている。

【００１９】そして、印刷を行なうローラは版胴15の上
にＲを印刷する転写用樹脂凸版（以下略してＲ用凸版）
16，Ｇを印刷する転写用樹脂凸版（以下略してＧ用凸
版）17, Ｂを印刷する転写用樹脂凸版（以下略してＢ用
凸版）18をそれぞれ等間隔に配置して形成されており、
例えばＲ用凸版16には図３に示すように一枚のガラス基
板上に形成されているブラックマトリックスの開口部の
うち、Ｒを印刷する微少な凸版19が多数設けてあり、ま
た、Ｇ用凸版17はその凸版19の位置をそれぞれ１ピッチ
づつずらせて形成してある。

【００２０】また、展色部にはＲ展色部20，Ｇ展色部2
1，Ｂ展色部22があって、ローラに設けてあるＲ，Ｇ，
Ｂ各凸版に対応しており、各色の染料または顔料を供給
するディスペンサと展色板上に展色するスキージとを備
えて形成されていて、ローラの回転に従って順次にＲ，
Ｇ，Ｂ各凸版に染料または顔料を供給する。

【００２１】次に、ステージ部は第１ステージ24，第２
ステージ25，第３ステージ26から構成されており、この
図の場合、第１ステージ24に載置してある第１の基板28
にはＲ用凸版16からＲが転写され、順次、第２ステージ
25に載置してある第２の基板29にはＧ用凸版17からＧが
転写され、また、第３ステージ26に載置してある第３の
基板30にはＢ用凸版18からＢが転写される。

【００２２】図４の左側に示す一回目の印刷はこのよう
にしてガラス基板上にＲ，Ｇ，Ｂの染料または顔料を横
一列に配列して印刷した状態を示しており、基板毎に一
ピッチづつずれてパターン形成される。

【００２３】次に、ローラを元の位置に戻すと共に、展
色部とステージ部との間にあるニュートラル部32の間隔
を調節して第１ステージ24の上に載置してある第１の基
板28にＧ用凸版17が対応するようにして２回目の印刷を
行なえば図４の右側に示すように第１の基板28のＲパタ
ーンに隣接してＧパターンを転写することができ、ま
た、第２の基板29のＧパターンに隣接してＢパターンを
転写することができる。

【００２４】このように基板上にパターン形成されてい
る被着色高分子膜の上にＲ，Ｇ，Ｂの転写が行なわれる
が、この基板を80℃に加熱して染料または顔料を拡散さ
せることによりカラーフィルタを作ることができる。

【００２５】なお、本発明に係るカラーフィルタの形成
方法において、被着色高分子膜に転写する染料または顔
料よりなるパターンは被着色高分子膜に較べて一回り小
さく形成しておくと混色を無くする点で有利である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれは、カラーフィルタの製造
に当たって製造工数を減らすことができ、これによりカ
ラーフィルタのコスト低減を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る工程を示す断面図である。

【図２】 本発明において使用する印刷機の動作を示す
断面図である。

【図３】 Ｒ色凸版の平面図である。

【図４】 Ｒ，Ｇ，Ｂパターンの印刷順序を示す平面図
である。

【符号の説明】

１ レジスト ２ ブラックマトリックス ３ ガラス基板 ６ 開口領域 ８ 被着色高分子膜 ９ Ｒの転写用樹脂凸版 10 Ｒの染料または顔料 11 Ｇの染料または顔料 12 Ｂの染料または顔料 15 版胴 16 Ｒ用凸版 17 Ｇ用凸版 18 Ｂ用凸版 20 Ｒ展色部 21 Ｇ展色部 22 Ｂ展色部 24 第１のステージ 25 第２のステージ 26 第３のステージ 28 第１の基板 29 第２の基板 30 第３の基板 32 ニュートラル部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板（３）の上に、感光性をもつ
   高分子よりなる被着色材料を被覆した後、該被着色材料
   の選択露光および現像を行なって、カラーフィルタの複
   数色の着色部となる複数の被着色高分子膜（８）を同時
   にパターン形成する工程と、 パターン形成された前記複数の被着色高分子膜（８）の
   各々に所定の色の着色材料を付着する工程と、 前記複数色の着色材料により前記被着色高分子膜（８）
   を着色し、複数色の前記被着色高分子膜（８）を同時に
   形成する工程と、 を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 複数色の着色材料を被着色高分子膜
   （８）に転写する転写用樹脂凸版（16，17，18）を備え
   てワンウエイ機構をもつ版胴（15）と、 該転写用樹脂凸版（16，17，18）に複数色の着色材料を
   それぞれ供給して展色する展色部（20，21，22）と、 前記転写用樹脂凸版（16，17，18）により前記着色樹脂
   が転写される前記被着色高分子膜（８）が形成されたガ
   ラス基板（28，29，30) を載置して位置決めするステー
   ジ（24，25，26）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。