JPH10319227A

JPH10319227A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH10319227A
Application number: JP13237997A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ochi; 淳越智; Akitaka Kimura; 昭孝木村; Jun Nishibayashi; 純西林
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルタ層の表面の平坦性に優れ、画像品質
の良好なカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】透明基板の表面にインキ塗膜を形成した
後、このインキ塗膜の表面のみを硬化させ、次いで平坦
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶カラーディス
プレイ等に用いられるカラーフィルタの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ブラウン管等に代わる表示デバイスとし
て用いられている液晶カラーディスプレイは、カラーフ
ィルタを用いてカラー表示を実現している。このカラー
フィルタは、赤(R) 、緑(G) および青(B) の３色のパタ
ーン化されたフィルタ層を透明基板上に形成したもので
ある。

【０００３】液晶カラーディスプレイの液晶パネルにお
いては、カラーフィルタの表面に透明電極（ＩＴＯ膜）
が形成され、さらにその表面に液晶層が形成されている
が、フィルタ層の表面に微細な凹凸が存在するとＩＴＯ
膜の被膜が不十分になって断線が生じたり、液晶層の厚
みが不均一になって画像表示にムラが生じるといった問
題が生じる。また、フィルタ層の表面の凹凸によって光
が拡散し、カラーフィルタの光透過性が低下するという
問題も生じる。このため、カラーフィルタの表面は、極
めて平坦に形成されていることが要求される。

【０００４】従来より、カラーフィルタの製造にはフォ
トリソ法が用いられているが、この方法は高価なフォト
レジストが多量に必要であったり、スピンコーターライ
ン等の製造設備が高価であるため、製造コストが高くな
るという問題があった。そこで近年、製造工程が簡単で
量産性に優れている印刷法を用いることにより、カラー
フィルタの低コスト化を図ることが検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】印刷法によれば、赤
(R) 、緑(G) および青(B) の３色のインキを透明基板上
に印刷し、得られたインキ塗膜を加熱乾燥することによ
ってフィルタ層が形成される。しかし、印刷法によって
透明基板２の表面に形成されたインキ塗膜１には、図１
にその断面を示すように、赤色インキ塗膜１Ｒ、緑色イ
ンキ１Ｇおよび青色インキ１Ｂの各色毎に盛り上がって
おり、インキ塗膜１全体の表面に凹凸が生じている。従
って、印刷法で得られたカラーフィルタを実用に供する
には、インキ塗膜１の表面に平坦化処理を施す必要があ
る。

【０００６】インキ塗膜は、一旦硬化してしまうと変形
させるのが困難になることから、フィルタ層の平坦化
は、インキ塗膜が硬化して粘性を失ってしまう前に行う
必要がある。しかしながら、未硬化のインキ塗膜にロー
ラ等で圧力を加えると、印刷によって形成されたインキ
膜の形状が必要以上につぶれてしまい、パターンの直線
性が失われるなど、パターン形状の劣化といった問題が
生じたり、インキが剥離してローラ等に付着し、インキ
膜厚が不十分になったり、かえって表面の凹凸が増幅し
てしまうといった問題が生じる。

【０００７】一方、表面がシリコーン等の表面エネルギ
ーの低い素材からなるローラを用いたり、表面エネルギ
ーの低い素材からなるシート等を介して、インキを平坦
化させる方法が提案されているが、この方法でもローラ
やシート等へのインキの付着を防止する効果は不十分で
ある。また、インキ塗膜の平坦化処理は、インキが粘性
を保っている未硬化の状態で行う必要があるものの、こ
の状態ではインキ膜の表面に空気中のチリ等のゴミが付
着しやすく、その結果、カラーフィルタの画像品質が低
下してしまうため、取扱や保管方法について考慮する必
要があった。

【０００８】そこで、パターン形状の劣化やインキの剥
離を防止しつつ表面を平坦化することができ、かつイン
キ塗膜の表面へのゴミの付着を防止することのできる方
法が求められている。本発明の目的は、フィルタ層の表
面の平坦性に優れ、画像品質の良好なカラーフィルタの
製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、透明基板の表
面にインキ塗膜を形成した後、このインキ塗膜の表面の
みを硬化させ、次いで平坦化するときは、フィルタ層の
表面の平坦性に優れ、画像品質の良好なカラーフィルタ
が得られるという新たな事実を見出し、本発明を完成す
るに至った。

【００１０】本発明によれば、平坦化処理の際にインキ
塗膜の表面部分は硬化して、粘性が失われているため、
パターンの形状が劣化したりインキが剥離することがな
い。一方、インキ塗膜の内部は硬化しておらず、十分な
粘性を保持していることから、ローラ等で圧力を加える
ことによって平坦化させることができる。また、インキ
塗膜の表面が粘性を失うことにより、平坦化処理を経て
インキ塗膜を完全に硬化させるまでの間に、インキ塗膜
の表面に空気中のチリ等のゴミが付着するのを防止でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明においては、まずフィルタ
層の色に応じて着色したインキを透明基板上に印刷して
インキ塗膜を形成する。次に、このインキ塗膜の表面の
みを硬化させた後、インキ塗膜に平坦化処理を施す。平
坦化処理後、インキ塗膜を加熱乾燥させて完全に硬化さ
せることによって、カラーフィルタが得られる。

【００１２】本発明のカラーフィルタの製造方法におい
て、インキ塗膜に平坦化処理を施す際のインキ塗膜表面
の硬化の程度としては、インキ塗膜の組成、インキ塗膜
の粘性、平坦化処理に用いるローラやシート等とインキ
塗膜との親和性などに応じて設定される。通常、平坦化
処理に用いるローラやシートなどにインキが付着するこ
とがない程度に、インキの粘着性が失われていればよ
い。

【００１３】インキ塗膜の表面のみを硬化させるには、
インキ塗膜が完全に硬化しないように、加熱温度および
加熱時間を調節して加熱すればよい。インキ塗膜の加熱
方法としては、例えば(1) 炎であぶる、(2) 赤外線（Ｉ
Ｒ）ランプを照射する、(3)紫外線（ＵＶ）ランプを照
射する、(4) 温風を吹きつけるといった方法があげられ
る。以下、各々の方法について詳細に説明する。

【００１４】(1) 炎であぶるこの方法は、透明基板上に形成されたインキ塗膜をバー
ナー等の炎にかざして遠火で加熱する方法である。前記
バーナーとしては、例えばプロパン、ブタン、アセチレ
ン等のガスバーナーが使用できる。使用するガスバーナ
ーなどの種類、炎の温度、バーナーの火口からインキ塗
膜までの距離、炎であぶる時間などのインキ塗膜の加熱
条件は、インキ塗膜の組成、塗膜の厚さ等によって設定
される。従って、インキ塗膜の加熱条件は特に限定され
るものではないが、一般に、加熱処理時のインキ塗膜の
表面温度が１００〜２００℃となるように、かつ加熱時
間が透明基板１枚（３６０ｍｍ×４６０ｍｍ程度）当た
り５〜６０秒程度となるように設定される。

【００１５】この方法を用いたときは、インキ塗膜を印
刷形成した直後からその表面のみを硬化させるまでの間
に付着したチリ等のゴミを焼却、除去できるといった副
次的効果が得られる。 (2) 赤外線（ＩＲ）ランプの照射この方法は、透明基板上に形成されたインキ塗膜に赤外
線ランプを照射して加熱する方法である。すなわち、赤
外線の照射によって生じる熱によってインキを硬化させ
ることから、インキ塗膜を形成する樹脂が赤外線硬化型
樹脂である必要はない。

【００１６】赤外線ランプの種類としては、遠赤外線、
近赤外線等の種々のものが使用可能である。赤外線の強
度、照射時間等のインキ塗膜の加熱条件は、前述と同様
に、インキ塗膜の組成、塗膜の厚さ等によって調整され
る。なお、加熱処理時のインキ塗膜の表面温度や加熱時
間等は特に限定されないものの、一般には、前述と同様
な範囲で設定される。

【００１７】(3) 紫外線（ＵＶ）ランプの照射この方法は、透明基板上に形成されたインキ塗膜に紫外
線ランプを照射して加熱する方法である。この方法も、
上記赤外線の照射と同様に、紫外線ランプを単に熱源と
して使用していることから、インキ塗膜を形成する樹脂
が紫外線硬化型樹脂である必要はない。

【００１８】紫外線ランプの種類としては、低圧水銀ラ
ンプ、高圧水銀ランプなどの種々のものが使用可能であ
る。紫外線の強度、照射時間等のインキ塗膜の加熱条件
は、前述と同様に、インキ塗膜の組成、塗膜の厚さ等に
よって調整される。なお、加熱処理時のインキ塗膜の表
面温度や加熱時間等は特に限定されないものの、一般に
は、前述と同様な範囲で設定される。

【００１９】(4) 温風を吹きつけるこの方法は、透明基板上に形成されたインキ塗膜に温風
（または熱風）を吹きつけて加熱する方法である。温風
を吹きつける速度は特に限定されないが、温風の圧力に
よってインキ塗膜の形状が変化しないように調整する必
要がある。

【００２０】温風の温度、温風を吹きつける時間等のイ
ンキ塗膜の加熱条件は、前述と同様に、インキ塗膜の組
成、塗膜の厚さ等によって調整される。なお、加熱処理
時のインキ塗膜の表面温度や加熱時間等は特に限定され
ないものの、一般には、前述と同様な範囲で設定され
る。本発明において、インキ塗膜を平坦化する方法とし
ては、例えば図２に示すように、透明基板２の表面に形
成されたインキ塗膜１の表面をローラ３にて加圧する方
法や、図３に示すように、平板状のシート４を介して、
インキ塗膜１の表面をローラ３にて加圧するといった方
法があげられる。

【００２１】上記ローラ、シート等は、その表面にイン
キが付着するおそれを完全に除去するために、表面エネ
ルギーが低いことが好ましい。従って、上記ローラ、シ
ートなどの表面には、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が
用いられる。上記ローラは、ステンレス、鉄、アルミニ
ウム等の金属製であってもよく、この場合、その表面を
メッキ処理したもの、さらにその表面を研磨によって平
坦化したものが好ましい。また、上記ローラはセラミッ
クス製であってもよく、この場合、その表面に金属を蒸
着させたもの、さらにその表面を研磨によって平坦化し
たものが好ましい。

【００２２】上記ローラで加圧する際には、常に一定の
荷重がインキ塗膜にかかることが必要である。従って、
透明基板表面の微細な凹凸、反り、たわみ、または透明
基板を保持する台盤のたわみ、ブレ等に対してローラが
追従し得るように、例えばローラの両端を保持する箇所
にエアシリンダ等の機構を設けるのが好ましい。インキ
塗膜の平坦化処理の程度としては、インキ塗膜の表面粗
さ（例えば、十点平均粗さＲ_Z）等で評価する方法があ
る。通常、インキ塗膜の表面は、十点平均粗さＲ_Z（Ｊ
ＩＳＢ０６０１）で０．０１〜０．１５、好ましく
は０．０１〜０．１０μｍの範囲であればよい。

【００２３】本発明に用いられるインキは、バインダー
樹脂と顔料とを含むビヒクルである。バインダー樹脂と
しては、透明性、耐熱性、耐光性、耐溶剤性、耐薬品
性、透明基板に対する接着性、顔料の分散性などの諸特
性に優れたものであるのが好ましく、例えばポリエステ
ル−メラミン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、エポ
キシ−メラミン樹脂などがあげられる。これらの樹脂
は、単独でまたは２種以上を混合させて使用される。ま
た、上記樹脂中に、樹脂の硬化速度を調整することを目
的として、酸触媒等の硬化触媒を適宜含有させてもよ
い。

【００２４】上記顔料としては、フィルタ層の所望の色
に応じて、例えばアンスラキノン系等のレッド顔料、ハ
ロゲン化フタロシアニン系等のグリーン顔料およびフタ
ロシアニン系等のブルー顔料から適宜選択して用いられ
る。また、カラーフィルタ用インキの分光特性を調整す
るために、赤色および緑色のインキにはイソインドリン
系、イソインドリノン系等のイエロー顔料を、青色のイ
ンキにはジオキサジン系等のバイオレット顔料をそれぞ
れ配合してもよい。

【００２５】上記インキの総重量に対する上記顔料の配
合割合は、使用する顔料、インキに求められる分光特
性、インキの印刷適性等に応じて設定される。また、上
記インキの粘度は、分光特性に応じた顔料の配合割合
と、印刷適性との兼ね合いで設定される。例えば本発明
のインキを凹版オフセット印刷法に用いる場合、インキ
の粘度は１０〜３０，０００ポアズ（Ｐ）、好ましくは
５００〜１０，０００ポアズに設定するのが適当であ
る。インキの粘度が前記範囲から外れると、ドクタリン
グ時のインキのかき取りのムラ、印刷されたパターンの
形状の乱れ具合など悪影響が生じ、印刷適性が劣化する
おそれがある。

【００２６】本発明に用いられる透明基板としては、波
長４００〜７００ｎｍの光に対する透過率が高いものが
好ましく、例えばノンアルカリガラス、ソーダライムガ
ラス、低アルカリガラス等のガラス基板や、ポリエーテ
ル、ポリスルホン、ポリアリレート等のフィルムが好適
に用いられる。カラーフィルタの製造に用いられる印刷
法としては、通常、水無し平版オフセット印刷法と凹版
オフセット印刷法があげられるが、印刷ラインの直線性
やインキ膜厚の均一性などの観点から、凹版オフセット
印刷法が好適に用いられる。

【００２７】凹版オフセット印刷法では、凹版の凹部に
カラーフィルタ用インキを充填し、次いでこのインキを
一旦ブランケットの表面に転移させた後、さらにインキ
を透明基板の表面に転移させることによって印刷が行わ
れる。上記印刷に用いられる凹版としては、基板とし
て、例えばソーダライムガラス、ノンアルカリガラス、
石英ガラス、低アルカリガラス、低膨張ガラス等のガラ
ス；フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル
スルホン樹脂、ポリメタクリル樹脂等の樹脂；ステンレ
ス、銅、低膨張合金アンバー等の金属等を用いたものが
あげられる。中でも、ソーダライムガラス等の軟質ガラ
スを用いるのが、微細なパターンを高精度で再現するう
えで好ましい。

【００２８】凹版の凹部は、フィルタ層のパターンに応
じて作製されたものである。凹部の深さは、通常１〜１
５μｍ、好ましくは５〜１０μｍの範囲で、フィルタ層
の厚みに応じて設定される。前記パターンの形状として
は、例えばストライプパターンがあげられる。パターン
の幅（すなわち凹部の幅）は、カラーフィルタの大きさ
によって異なるが、一般に、５〜７０μｍ、好ましくは
１０〜３０μｍの範囲で設定される。

【００２９】上記印刷に用いられるブランケットとして
は、例えばプラスチックフィルム等の支持体の表面にシ
リコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｎ
ＢＲ）等のゴムからなる表面ゴム層を担持させた従来公
知のものがあげられる。また、前記表面ゴム層と支持体
との間または前記支持体の裏面には、多孔質のスポンジ
層を設けてもよい。前記スポンジ層の発泡率等はブラン
ケットの印刷特性を考慮して設定される。

【００３０】ブランケットの表面ゴム層は、フィルタ層
（インキ塗膜）の表面の平坦性をより良好なものとする
ため、その表面が平滑であるのが好ましい。例えばブラ
ンケットの表面粗さが０．５μｍ以下、特に０．３μｍ
以下であるのが適当である。また、表面ゴム層として、
硬度（ＪＩＳＫ６２５３_-1988所載のスプリング硬
度Ｈ_S，ＪＩＳＡ）が２０〜８０、特に４０〜６０で
あるシリコーンゴムを用いたときは、インキの転移が良
好で、凹版から転移されたインキを透明基板の表面に完
全に転移させることができる。また、ブランケットと透
明基板とでインキが分断されないため、ラインのエッジ
がシャープになるという効果がある。この効果は、パタ
ーンの線幅が５０μｍ以下であるファインパターンの印
刷において顕著である。

【００３１】上記シリコーンゴムとしては、例えばミラ
ブルシリコーンゴム、ＲＴＶシリコーンゴム、電子線硬
化型シリコーンゴム等を用いることができる。また、シ
リコーンゴムの硬度を前記範囲に調整するため、シリコ
ーンオイルやシリコーンゲル等を適宜配合してもよい。
透明基板の表面に印刷されたインキは、前述したよう
に、その表面のみを硬化して平坦化処理を施した後、さ
らに、通常１８０〜２５０℃で３０〜１８０分間、好ま
しくは２００〜２３０℃で５０〜８０分間加熱乾燥する
ことによって完全に硬化される。このようにして、透明
基板の表面にフィルタ層を形成したカラーフィルタが得
られる。

【００３２】

【実施例】

（インキ塗膜の形成）メラミン系熱硬化性樹脂、着色顔
料およびジエチレングリコールモノブチルエーテルアセ
タート（溶剤）を混合、攪拌して、赤色(R) 、緑色(G)
および青色(B) のカラーフィルタ用インキを調製した。
なお、前記各色のインキは、粘度が約１０００ポアズと
なるように調整した。

【００３３】次いで、上記各色のカラーフィルタ用イン
キを用いて、凹版オフセット印刷法により、上記３色の
インキを順に印刷し、各色毎に線幅１００μｍ、厚さ５
μｍのストライプパターンからなるインキ塗膜を形成し
た。上記印刷は、通常の平台印刷機を用いて、凹版オフ
セット印刷法にて行った。凹版には、線幅１２０μｍ、
深さ８μｍの凹部が３００μｍ間隔で形成されたノンア
ルカリガラス製のものを使用した。ブランケットには、
住友ゴム工業（株）製のシリコーンブランケット（厚さ
１ｍｍ、シリコーンゴムのスプリング硬度Ｈ _S（ＪＩＳ
Ａ）５０度）を使用した。透明基板には、ノンアルカ
リガラス（コーニング社製の型番＃７０５９、厚さ１．
１ｍｍ、３６０ｍｍ×４６０ｍｍ）を使用した。

【００３４】（インキ塗膜の平坦化処理）実施例１前述の印刷によって得られたインキ塗膜の表面をブタン
ガスバーナー（約６００℃）で加熱し、インキ塗膜の表
面部分のみを硬化させた。なお、上記加熱処理において
は、炎がインキ塗膜に直接接触しないようにするととも
に、インキ塗膜の表面温度が約１８０℃となるように火
口とインキ塗膜との距離を調節した。加熱時間は透明基
板１枚当たり約６０秒間であった。

【００３５】ガスバーナーによる加熱後、７分間放冷
し、インキ塗膜の表面を金属ローラにて、約２０ｋｇ重
で加圧しながら、平坦化処理を施した。上記実施例１で
は、ロールの表面にインキが付着せず、インキ塗膜を十
分に平坦化することができた。また、インキ塗膜を印刷
形成した後、その表面を硬化させるまでに付着したゴミ
が焼成され、除去されるとともに、インキ塗膜表面の硬
化後におけるゴミの付着を防止できた。

【００３６】実施例２ガスバーナーに代えて、赤外線ランプを用いて加熱した
ほかは、実施例１と同様にして、インキ塗膜の表面部分
のみを硬化させた。なお、前記赤外線ランプには遠赤外
線ランプ（出力１０００ｋＷ）を使用した。上記加熱処
理においては、インキ塗膜の表面温度が約１８０℃とな
るように赤外線ランプとインキ塗膜との距離を調節し
た。加熱時間は透明基板１枚当たり約３０秒間であっ
た。

【００３７】赤外線ランプによる加熱後、７分間放冷
し、実施例１と同様にして平坦化処理を行った。上記実
施例２では、ロールの表面にインキが付着せず、インキ
塗膜を十分に平坦化することができた。また、インキ塗
膜表面の硬化後におけるゴミの付着を防止できた。

【００３８】実施例３ガスバーナーに代えて、紫外線ランプを用いて加熱した
ほかは、実施例１と同様にして、インキ塗膜の表面部分
のみを硬化させた。なお、前記紫外線ランプには、低圧
水銀ランプ（出力１０００ｋＷ）を使用した。上記加熱
処理においては、インキ塗膜の表面温度が約８０℃とな
るように紫外線ランプとインキ塗膜との距離を調節し
た。加熱時間は透明基板１枚当たり約１２０秒間であっ
た。

【００３９】紫外線ランプによる加熱後、７分間放冷
し、実施例１と同様にして平坦化処理を行った。上記実
施例３では、ロールの表面にインキが付着せず、インキ
塗膜を平坦化することができた。なお、平坦化の効果は
実施例１〜２よりも低かったものの、実用上の問題は生
じなかった。また、インキ塗膜表面の硬化後におけるゴ
ミの付着を防止できた。

【００４０】実施例４ガスバーナーに代えて、温風による加熱処理を行ったほ
かは、実施例１と同様にして、インキ塗膜の表面部分の
みを硬化させた。なお、上記加熱処理において、温風の
温度は約２２０℃に設定した。加熱時間は透明基板１枚
当たり約３０秒間であった。

【００４１】温風による加熱後、７分間放冷し、実施例
１と同様にして平坦化処理を行った。上記実施例４で
は、ロールの表面にインキが付着せず、インキ塗膜を平
坦化することができた。なお、平坦化の効果は実施例１
〜２よりも低かったものの、実用上の問題は生じなかっ
た。また、インキ塗膜表面の硬化後におけるゴミの付着
を防止できた。

【００４２】比較例インキ塗膜の表面部分を硬化させずに、平坦化処理を行
った。なお、平坦化処理の操作は実施例１と同様にして
行った。上記比較例１では、ロールの表面にインキが付
着したため、インキ塗膜の平坦化が不十分になった。従
って、このインキ塗膜を完全に硬化させて得られたカラ
ーフィルタは実用に適さなかった。また、インキ塗膜表
面へのゴミの付着を防止できなかった。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
フィルタ層の表面の平坦性に優れ、画像品質の良好なカ
ラーフィルタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】印刷法で形成されたインキ塗膜の断面を示す模
式図である。

【図２】インキ塗膜の平坦化処理の一例を示す模式図で
ある。

【図３】インキ塗膜の平坦化処理の他の例を示す模式図
である。

【符号の説明】

１インキ塗膜２透明基板３ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の表面にインキ塗膜を形成した
後、このインキ塗膜の表面のみを硬化させ、次いで平坦
化することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。