JPH10260308A - カラーフィルター及びその製造法 - Google Patents

カラーフィルター及びその製造法

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JPH10260308A
JPH10260308A JP6682897A JP6682897A JPH10260308A JP H10260308 A JPH10260308 A JP H10260308A JP 6682897 A JP6682897 A JP 6682897A JP 6682897 A JP6682897 A JP 6682897A JP H10260308 A JPH10260308 A JP H10260308A
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JP6682897A
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Nobumasa Oshima
信正 大島
Nobuhide Nakajima
宣英 中島
Akinari Tsuji
明成 辻
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MITSUMURA INSATSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 黒色樹脂遮光層のような膜厚の大きい遮光層
を用いるカラーフィルターにおいてR,G,Bの各着色
層境界部の盛上りを大幅に低減し、避けることは困難で
あった。 【解決手段】 透明基板1上の遮光層2パターンの間隙
部に遮光層2より厚い透明層を設け、その上に遮光層2
の上部で互いに接合する所要の光学特性を有する各着色
層3を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカラー液晶などのフ
ラットパネルディスプレイに用いるカラーフィルターと
その製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス、プラスチックなどの透明基板上
に各画素間の遮光層を形成し、その上にカラーフィルタ
ーとして必要な光学特性を有するR,G,Bの各着色層
を所要パターン状に形成するカラーフィルターにおいて
は、その形成法として顔料分散法、染料分散法、電着
法、印刷法などが一般に用いられている。これらの方法
で形成されたR,G,B各画素の表面平滑性が液晶セル
の表示特性の点で不十分な場合には、必要に応じてその
上に透明樹脂をスピンコートなどで塗布して平滑層を形
成する。
【0003】遮光層としてはクロム、クロム酸化物をス
パッタなどで薄膜形成し、これをフォトエッチングによ
り所要パターンとするのが一般的で、その膜厚は0.1
μm程度である。ところがこの材料が高価なのでコスト
ダウンのために、最近代替としてカーボン分散樹脂層が
用いられている。カーボンを樹脂中に均一分散した材料
は顔料分散法、フイルム転写法、印刷法などによって塗
膜、パターン形成されるが、光学的遮光特性を満足する
には1μm程度の膜厚が必要になる。そのために図9
(b)に示すように基板1表面と遮光層パターン2表面
との間に1μm程度の段差が生じる。これは従来の図9
(a)に示す薄膜遮光層の場合の10倍に相当し、この
差がその基板1、2上に形成するR,G,Bの着色層3
の表面平坦性に悪影響する。各色の接合部すなわち遮光
層2の上の部分で盛上り4が生じ、極端な場合は突起を
生じ平坦性を損なう。
【0004】そこでR,G,B層を形成した後、その表
面を研磨したり透明樹脂による平滑層5を設けるなどの
対策が実用化されている。しかしこのような平滑層を形
成しても遮光層の上の部分で凸部6を生じる傾向は解消
されず、その解決のために余分な材料、煩雑な工程を要
しコストアップの原因になっている。特にカラーフィル
ターの形成法として図8に示すようにR,G,B3色の
インキを相互間に一定間隙を設けて同時に印刷し、これ
を上から非転移性物質例えばシリコンシート層13を介
してプレス加圧12してその間隙の中間点で隣接する各
色のインキが付合わされてパターン形成する方法におい
てこの段差の影響が特に著しい。即ち段差が大きいとプ
レスによって間隙部に押出されるインキがスムースに流
動し難く、図8(b)に示すように遮光層の上に大きく
盛上り平滑層を形成してもその影響が残り平坦性が不十
分になり易い。
【0005】このような盛上りを低減する手段として遮
光層パターンの上から全面に透明樹脂を塗布して段差を
少なくしたり(特開平7−294723)、さらにその
表面を研磨し遮光層と面一表面にする(特開平7−28
7112)などの基板表面を平坦化する技術が提案され
ているが画像としての表示特性に対する要求が厳しい場
合にはまだ不十分である。
【0006】またプレス時の版へのインキ付着を避ける
のに一般にシリコン系材料が用いられるので、形成され
たR,G,B着色層表面にシリコンが付着して残る。こ
れを洗浄除去するのに強力な洗剤と煩雑な工程を要し、
特性への影響対策も必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のよう
にカーボン分散樹脂層のような厚膜の遮光層を用いたカ
ラーフィルターとその製造法においてはいづれの製造法
でもその遮光層の上の各着色層の接合部分で凸部を生じ
る傾向が特に大きく、これはなかなか解消できない問題
があった。
【0008】本発明はかかる問題点を容易に解決できる
ようにしたカラーフィルターとその製造法を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のカラーフィルターの構成は透明基板上の遮
光層パターンの間隙部に遮光層より厚い透明層を設け、
その上に遮光層の上部で互いに接合する所要の光学特性
を有する各着色層を設けたことを特徴とする。又本発明
のカラーフィルターは透明基板と該透明基板上に所要の
パターン状に形成される樹脂遮光層と、該遮光層間の間
隙部に遮光層より厚く形成される透明厚膜層と、該透明
厚膜層上をそれぞれ覆って端部の境界が、前記遮光層の
上部で接合するR,G,Bの各着色層とからなることを
特徴とする。
【0010】更に前記着色層の上部に透明樹脂の平滑層
を形成したことを特徴とする。次に本発明の製造法は透
明基板上に樹脂遮光層を所要パターン状に形成する遮光
層形成工程と、遮光層上に硬化後の膜厚が遮光層より厚
くなる透明光硬化樹脂層を有する透明光硬化樹脂フイル
ムを圧接するフイルム圧接工程と、透明基板の背面から
光露光して透明光硬化樹脂層を硬化させる硬化工程と、
硬化した透明光硬化樹脂層を遮光層間に押込むプレス工
程と、透明光硬化樹脂フイルムの支持フイルムを剥離し
て遮光層上の未硬化樹脂層を除去する未硬化樹脂除去工
程と、硬化した透明光硬化樹脂層を本硬化して凹型の透
明基板を形成させる基板完成工程と完成された凹型の透
明基板上にR,G,Bの各着色層を形成する形成工程と
からなることを特徴とする。
【0011】又前記形成された着色層に透明光硬化樹脂
層を有する透明光硬化樹脂フイルムを圧接するフイルム
圧接工程と、圧接したフイルムをフイルムの上面から光
露光して透明光硬化樹脂層を硬化させて着色層の上部に
透明光硬化樹脂層の平滑層を形成させる平滑層形成工程
とからなることを特徴とする。更に前記完成された遮光
層上が凹型の透明基板上にR,G,Bの各インキを相互
間隙を設けて所要パターンに同時印刷する着色層印刷工
程と、印刷された着色層を非転移性物体を介して均一に
加圧するプレス工程により着色層を形成することを特徴
とする。
【0012】更に前記完成された遮光層上が凹型の透明
基板上にR,G,Bの各インキを相互間隙を設けて所要
パターンに同時印刷する着色層印刷工程と、その上に透
明光硬化樹脂層を有する透明フィルムの樹脂層が印刷着
色層に接するように圧接してそのフィルムを介して加圧
するプレス工程と、該フィルム上面から光照射して透明
光硬化樹脂層を硬化させたのち透明フィルムを剥離して
平滑層を得る平滑層形成工程からなることを特徴とす
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を示す。図1
は本発明の第1実施例のカラーフィルターの構成を示
し、該カラーフィルターは厚さ1.1mm、縦横320
×400mmのガラス又はプラスチックなどの透明基板
1と該透明基板1上に黒色顔料を用いて顔料分散法など
によって厚さ1μm、巾20μm、間隔90μmに形成
される樹脂遮光層に代表される厚膜遮光層2と、該樹脂
遮光層2間の間隙部に遮光層2より0.1〜0.3μm
厚く形成される透明樹脂層7と、該透明樹脂層7上をそ
れぞれ覆って端部の境界が、前記樹脂遮光層2の上部で
接合するR,G,Bの各着色層3とからなる。
【0014】ここで用いる遮光層は樹脂遮光層に限らず
遮光性が十分得られればゾルゲル法などで形成される黒
色SiO2 などの無機質の膜でもよい。またその間隙部
に形成する透明樹脂層も透明厚膜が得られればガラス質
などの無機材料で形成してもよい。いづれにしても遮光
層部分即ち各着色層の接合部分が従来法で生じる盛り上
がり量を吸収できるだけ凹型形状になった基板が得られ
れば如何なる材料・方法でも適用できる。
【0015】図2は本発明の第2実施例のカラーフィル
ターの構成を示し、該カラーフィルターは前記各着色層
3上に透明樹脂により1〜2μm程度の平滑層5を形成
したものである。次に本発明の製造法の1例として黒色
樹脂遮光層と透明UV硬化樹脂層を形成する場合につい
て説明する。
【0016】図3(a)に示すように厚さ1.1mm、
縦横320×400mmガラス又はプラスチックなどの
透明基板1上に顔料分散法、転写法、電着法、印刷法な
どによって巾20μm、間隔90μm,厚さ1μmの遮
光層2を形成し、次にその上に支持フイルム8−2とU
V硬化樹脂層8−1とからなる市販のアクリルスチレン
系透明UV硬化樹脂フイルムシート8をラミネータなど
を用いて均一に圧接する。このフイルムシート8は硬化
後の膜厚が遮光層2の膜厚よりも0.2〜0.3μm厚
くなるものを用いる。この厚さの差は次に形成する着色
層3の材料、形成法などとの関連で結果的に平坦な着色
層3が得られる値を選択する。
【0017】次に図3(b)に示すように透明基板1の
背面からUV照射9する。すると既に設けられている遮
光層2がUV露光のパターンマスクとなり遮光層2のな
い部分のUV硬化樹脂層8−1のみが硬化し、硬化部分
10を形成し、遮光層2のある部分のUV硬化樹脂層8
−1は未硬化部分11としてそのまま残る。次に図3
(c)に示すように支持フイルム8−2を透明基板1上
にプレスにて平行に均一加圧12し、硬化部分10を遮
光層2の間隔部に押込み、次に図3(d)に示すように
支持フイルム8−2を剥離して遮光層2の表面などの不
要未硬化部分11をアルカリ現象で除去し、本硬化する
ことにより遮光層2の表面部分が0.2〜0.3μm低
い凹型の透明基板1を形成する。
【0018】かく形成された凹型の透明基板1の表面状
態の実測データチャートを図4に示す、図中Bは遮光
層、Wは透明層である。この凹型基板上には、一般に用
いられるフォトリン法を応用した顔料分散法、電着法、
印刷法などによってR,G,B着色層を形成すると図1
に示すような平坦な着色層表面が得られる。
【0019】何れの方法に適用しても本発明の凹型基板
形状の効果は明らかで従来の図9(b)のような盛り上
がりは認められなかった。従来効率的な印刷法として図
8(a)に示すように遮光層2を設けた透明基板1に
R,G,Bの着色層3′をその混色を避けるために相互
間に一定間隔を設けて印刷し、これを非転移性物質、例
えばシリコンシート層13を介してプレスにて均一加圧
12すると互いに横方向に押し出されて図8(b)に示
すように中間点で接合すると同時に表面を平坦化する方
法が実用化されている。
【0020】しかし、この方法の場合遮光層2の厚さの
影響が他の方式よりも大きく接合部の盛り上がりは避け
られなかった。そこで本発明により形成した凹型基板1
を用いて、この方法でR,G,B着色層を形成すると図
5(a)(b)のように盛り上がりのない平坦性の優れ
た結果が得られた。
【0021】この効果を明らかにするため図6に従来例
(図8)と本発明(図5)における表面状態の測定チャ
ートを示す。図7は図5の印刷された着色層の他の加圧
手段を示すもので、一定間隔をもって印刷された着色層
上に支持フイルム8−2とUV硬化透明樹脂層8−1と
からなるUV硬化樹脂フイルムシート8を支持フイルム
8−2側を上にして重ね、表面が平滑なガラスなどの透
明板14を載せ、60℃前後に加温してフレスにて均一
加圧12し、圧着した透明板14側から50mj/cm
3 程度のUV照射を行いUV硬化樹脂層8−1を硬化さ
せた後、透明板14を除き支持フイルム8−2を剥離す
ることにより図7(b)に示すように着色層3の上に表
面が平坦な平滑層8−1を有するカラーフィルターが得
られる。
【0022】以上、光硬化性樹脂として最も実用的なU
V硬化樹脂を代表例として説明したが、材料特性と硬化
の工程条件に応じて他の光硬化性樹脂も当然選択使用で
きる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は透明基板
と、該透明基板上に所要のパターン状に形成される遮光
層と、該遮光層間の間隙部に遮光層より厚く形成される
樹脂などの透明厚膜層と、該透明厚膜層上をそれぞれ覆
って端部の境界が前記遮光層の上部で接合するR,G,
Bの各着色層とからなるものであるから、黒色樹脂遮光
層のように膜厚の大きい遮光層を必要とするカラーフィ
ルターにおいてもR,G,B各着色層境界部の盛上りが
大幅に低減でき、特に基板、遮光層、透明厚膜層の構成
条件、製造条件などを最適化すれば、如何なる製造法に
よるカラーフィルターでも極めて表面が平坦なR,G,
B着色層が得られ、煩雑な研磨工程が不要になり、その
上に形成する平滑層も薄膜化でき用途によっては省略も
可能になる。
【0024】また3色同時印刷・プレス方式によるR,
G,B着色層形成法において、透明な光硬化樹脂フイル
ムシートを介してプレスし、そのまま樹脂層を光硬化し
て平滑層とすることによって、プレス時の転移性物質に
よる汚染の心配もなくなり目的に最適なプレス材料、方
法が選択できる。しかも軟化した樹脂が着色層の表面形
状に沿って流動した状態で硬化し、一方表面側は支持フ
イルムの表面平滑性、平面性によって規定されるので、
従来のスピンコートのような材料ロスもなく容易に優れ
た平滑層が得られる。
【0025】さらにカラー着色層を形成する基板の表面
形状状態が本発明によて規定されるので、ガラス基板自
体の表面を従来のように高レベルの研磨をする必要がな
くなりコストダウンにも貢献できる。これらの技術は個
々に従来の技術、工法と組み合わせても有効であり、ま
た本実施例のように総合的に組み合わせれば一層効果的
である。さらに本発明は一般に商品化、市販されている
透明光硬化樹脂フイルムシートを応用して工業的に実用
化が容易であり、いづれのカラーフィルターの製造法に
おいても有効であり、その結果カラーフィルターを用い
る各種画像表示装置の特性および品質を向上しまた生産
性向上にも貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す断面図である。
【図3】本発明の基板の製造法を示す説明図である。
【図4】本発明の基板の表面状態を示す測定チャート図
である。
【図5】本発明の着色層の製造法を示す説明図である。
【図6】従来例と本発明の着色層の表面状態を示す測定
チャート図である。
【図7】本発明の着色層と平滑層を同時形成する製造法
を示す説明図である。
【図8】従来の着色層の製造法を示す説明図である。
【図9】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】 1 透明基板 2 遮光層 3 着色層 5 平滑層 7 透明樹脂層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上の遮光層パターンの間隙部に
    遮光層より厚い透明層を設け、その上に遮光層の上部で
    互いに接合する所要の光学特性を有する各着色層を設け
    たカラーフィルター。
  2. 【請求項2】 透明基板と該透明基板上に所要のパター
    ン状に形成される樹脂遮光層と、該樹脂遮光層間の間隙
    部に遮光層より厚く形成される透明樹脂層と、該透明樹
    脂層上をそれぞれ覆って端部の境界が、前記樹脂遮光層
    の上部で接合するR,G,Bの各着色層とからなる請求
    項1記載のカラーフィルター。
  3. 【請求項3】 前記着色層の上部に透明樹脂の平滑層を
    形成したことを特徴とする請求項1記載のカラーフィル
    ター。
  4. 【請求項4】 透明基板上に樹脂遮光層を所要パターン
    状に形成する遮光層形成工程と、遮光層上に硬化後の膜
    厚が遮光層より厚くなる透明光硬化樹脂層を有する透明
    光硬化樹脂フイルムを圧接するフイルム圧接工程と、透
    明基板の背面から光露光して透明光硬化樹脂層を硬化さ
    せる硬化工程と、硬化した透明光硬化樹脂層を遮光層間
    に押し込むプレス工程と、透明光硬化樹脂フイルムの支
    持フイルムを剥離して遮光層上の未硬化樹脂層を除去す
    る未硬化樹脂除去工程と、硬化した透明樹脂層を本硬化
    して凹型の透明基板を形成させる基板完成工程と、完成
    された凹型の透明基板上にR,G,Bの各着色層を形成
    する着色層形成工程とからなることを特徴とするカラー
    フィルターの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記形成された着色層に透明光硬化樹脂
    層を有する透明光硬化樹脂フイルムを圧接するフイルム
    圧接工程と、圧接したフイルムをフイルムの上面から光
    露光して透明光硬化樹脂層を硬化させて着色層の上部に
    透明樹脂層による平滑層を形成させる平滑層形成工程と
    からなる請求項4記載のカラーフィルターの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記完成された遮光層上が凹型の透明基
    板上にR,G,Bの各インキを相互間隙を設けて所要パ
    ターンに同時印刷する着色層印刷工程と、印刷された着
    色層を非転移性物体を介して均一に加圧するプレス工程
    により着色層を形成する請求項4記載のカラーフィルタ
    ーの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記完成された遮光層上が凹型の透明基
    板上にR,G,Bの各インキを相互間隙を設けて所要パ
    ターンに同時印刷する着色層印刷工程と、その上に透明
    光硬化樹脂層を有する透明フイルムの樹脂層が印刷着色
    層に接するように圧接してそのフイルムを介して加圧す
    るプレス工程と、該フイルム上面から光照射して透明光
    硬化樹脂層を硬化させたのち透明フイルムを剥離して平
    滑層を得る平滑層形成工程からなる請求項4記載のカラ
    ーフィルターの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100511579B1 (ko) * 2001-12-11 2005-09-02 세이코 엡슨 가부시키가이샤 전기 광학 장치용 기판과 그 제조 방법, 전기 광학 장치와그 제조 방법 및 전자 기기
JP2008012902A (ja) * 2006-06-30 2008-01-24 Lg Phillips Lcd Co Ltd 平坦化層を有する基板の製造方法
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JPWO2017217053A1 (ja) * 2016-06-17 2019-01-31 シャープ株式会社 画像撮像装置およびフィルタ

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