JPH11142636A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の製造方法では、ガラス基板に対するカ
ラーインク層の転写性が十分ではなかった。 【解決手段】 ガラス基板１に対してシランカップリン
グ材１１を用いて表面処理を行なうことにより、ガラス
基板１とシランカップリング材とが強固に結合される。
次いで、この被転写基板１０にカラーフィルムシート５
０が設けられたカラーインク層２を密着させ、レーザー
照射装置７によりカラーインク層２を加熱、溶融する。
その結果、シランカップリング材１１はこの溶融したカ
ラーインク層２に対しても強固に結合されるようになる
ため、カラーインク層２が確実にガラス基板１に転写さ
れるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラータイプの液
晶表示装置に使用されるガラス基板などへのカラーフィ
ルタの製造方法に関し、特にガラス基板などに対するカ
ラーインク層の転写性を向上させたカラーフィルタの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来より使用されているカラー
フィルムシートを用いたカラーフィルタの製造方法を示
す断面図である。図４に示すカラーフィルムシート５０
は、ベースフィルム３に、光熱変換層４およびカラーイ
ンク層２が順に形成されている。前記ベースフィルム３
はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる
樹脂を延伸したものが使用される。また、カラーインク
層２は樹脂製のバインダに顔料などを添加したものが使
用される。また、光熱変換層４は樹脂製のバインダにカ
ーボン粉などを添加したものが使用され、光エネルギー
を吸収して熱エネルギーに変換する機能を有している。

【０００３】図４に示されているように、ガラス基板１
上に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのカラ
ーインク層２を有するカラーフィルムシート５０が設置
されて転写が行われる。このカラーフィルムシート５０
の上方からレーザー光などの光エネルギーが局所的に照
射されると前記光熱変換層４が発熱する。この熱により
カラーインク層２が溶融してガラス基板１に付着する。
その後にカラーフィルムシート５０を引き剥がすことに
より、ガラス基板１上にカラーインク層２の転写層２ａ
が形成される。

【０００４】前記カラーフィルムシート５０を用いて、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のカラーインク層２を順番に転写する
ことにより、図３に示すように、ガラス基板１上に各色
が順番に配置されたカラーフィルタが形成される。上記
のカラーフィルタの製造方法は、湿式のエッチングプロ
セスによる製造方法に比べて余分な薬液、ユーティリテ
ィを必要としないため材料費が安く、またエネルギー効
率が良いことなど多くの長所がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カラーフィルタの製造方法では、そのカラーフィルタの
加工処理速度を極限にまで高めようとすると、加熱→溶
融→転写→剥離までの一連の工程が、マイクロ秒〜ミリ
秒の速度で安定して処理されなければならない。特に、
溶融→転写工程においてカラーインク層２が強固にガラ
ス基板に固着されている必要がある。しかし、上記のよ
うな加工処理速度の高速化を行なう場合、以下に示す欠
点があった。

【０００６】高速でカラーフィルタの加工すなわちカ
ラーインク層２の転写を行なうと、カラーインク層２と
ガラス基板１との密着性が低下し、図３に示す微細なド
ットパターンがきれい且つ確実に転写されなかった。す
なわち、高速で剥離工程を行なうと、カラーインク層２
とベースフィルム３側との密着性が、カラーインク層２
とガラス基板１側との密着性よりも勝ってしまい、転写
されるべきカラーインク層２が転写されずにベースフィ
ルム３側に残りやすくなる。 また、カラーインク層２の表面に粘着性を向上させる
ための処理層を設けると、カラーインク層２がガラス基
板１に粘着しやすくなるが、この場合には、カラーフィ
ルムシートの保存の際に表面の粘着性を長期間安定させ
て維持することが困難である。 カラーインク層２に密着性を上げるためのバインダ成
分を含有させると、熱転写性に悪影響を及ぼすことがあ
った。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり保存安定性および熱転写性を損なうこと
なくガラス基板等の被着色支持体に対して高速でカラー
インク層の転写加工を行なうことができるカラーフィル
タの製造方法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】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、熱溶融性のカラーインク層を有するカラ
ーフィルムシートを被着色支持体に密着させ、前記カラ
ーフィルムシートを加熱して被着色支持体に前記カラー
インク層を転写するカラーフィルタの製造方法におい
て、前記被着色支持体に、被着色支持体とカラーインク
層との間に両者を結合する中間層が介在していることを
特徴とするものである。

【０００９】上記手段では、被着色支持体に中間層を設
けることにより、被着色支持体とカラーインク層との密
着性が向上し、カラーフィルタを高速処理加工した場合
でも微細且つきれいな転写形状を有するカラーフィルタ
が確実に形成される。

【００１０】上記手段においては、前記中間層が、被着
色支持体とカラーインク層とに親和性を有するシランカ
ップリング材により形成されていることが好ましい。

【００１１】例えば、前記被着色支持体がガラス基板な
どの無機材料で形成されていると、シランカップリング
材中の加水分解性の置換基と、ガラス基板などの無機材
料とが反応して結合し、さらにはシランカップリング材
中の有機材料と結合しやすいエポキシ基などと、カラー
インク層の有機質とが反応して結合する。よって、被着
色支持体とカラーインク層とが強固に結合される。

【００１２】また、前記中間層が、被着色支持体とカラ
ーインク層とに粘着性を有する熱可塑性樹脂により形成
されていることが好ましい。この場合、前記中間層が、
溶液の状態で被着色支持体に塗布されて薄膜される。

【００１３】上記手段により、被着色支持体に非常に薄
い膜を形成することができ、特にシランカップリング材
を使用することが、塗膜を薄く且つ容易に形成できる点
で好ましい。

【００１４】また、前記シランカップリング材の場合に
は、５０〜１０００オングストロームの層厚で形成さ
れ、また熱可塑性樹脂の場合には、１００オングストロ
ーム〜５マイクロメートルの層厚で形成されることが好
ましい。

【００１５】上記のように、層厚を非常に薄く形成する
ことができるため、液晶表示セルの薄型化を損なうこと
なく形成することができる。

【００１６】本発明の製造方法により形成されたカラー
フィルタを有する被着色支持体は、ガラス基板や高分子
透明フィルムなどであるが、例えばカラーフィルタが形
成されたガラス基板と、他方の基板と微小ギャップを介
して平行に配置され、そのギャップ内に液晶材料が封入
されて液晶セルを構成する。この液晶セルが、液晶表示
装置に搭載される。

【００１７】上記手段により、被着色支持体上にカラー
フィルタを形成する際の工程を簡略化することができ、
且つ被着色支持体にカラーインク層を確実且つきれいに
転写することができることによって、不良率を減少させ
ることができ、コストの削減を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタの製造方
法を図面を参照して説明する。図１は、被着色支持体と
してのガラス基板１と中間層１１との積層状態を示す断
面図、および前記したカラーフィルムシート５０の断面
図を示している。図１に示すカラーフィルムシート５０
は、図４で示したように、ベースフィルム３に光熱変換
層４とカラーインク層２とが積層されている。ベースフ
ィルム３はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など
の樹脂を延伸したものを熱処理して応力を緩和したもの
が使用される。また、光熱変換層４はエポキシ系樹脂等
にカーボン粉を添加したものが使用され、光を吸収して
熱エネルギーに変換する機能を備えている。また、カラ
ーインク層２はエポキシ系樹脂等にインクや顔料（シア
ンなど）を混入させたものが使用される。各カラーフィ
ルムシート５０毎に、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの色のカラ
ーインク層２が形成されている。

【００１９】図１に示す前記被転写基板１０は、ガラス
基板１の上面に中間層１１が形成されている。なお、前
記被着色支持体としては、ガラス製の基板に限られず無
定形の高分子透明フィルムなど他の材質で形成された基
板であっても適用することができる。前記中間層１１
は、ガラス基板１およびカラーインク層２の両者と親和
性、すなわち密着性を有する材料で表面処理されてい
る。特に、この中間層１１は、ガラス基板１側に転写さ
れる前に、加熱されて軟化したカラーインク層２の状態
に対して親和性を示すような材料を選択することが好ま
しい。このような中間層１１としては、シランカップリ
ング材あるいは熱可塑性樹脂が使用される。

【００２０】前記シランカップリング材は、無機系のガ
ラス基板１と有機系のカラーインク層２との両者に親和
性を有する有機けい素化合物であり、例えばＸ−Ｓｉ−
Ｙで示されるものが使用される。この場合、Ｘはハロゲ
ンなどの加水分解性の置換基であり、Ｙはビニル基、エ
ポキシ基等である。すなわち、前記Ｘの基がガラス基板
１の無機質と加水分解反応して化学結合し、前記Ｙの基
がカラーインク層２中の有機質と化学結合し、よって両
者の結合がより強固なものとなる。また、前記シランカ
ップリング材は、非常に薄い層を形成することができる
という特徴を有しており、例えば１％程度の低濃度のア
ルコール溶液とし、ガラス基板１をディッピングするこ
とにより形成される。

【００２１】この場合、前記シランカップリング材の層
厚は、５０〜１０００オングストロームとすることが好
ましく、さらには５０〜５００オングストロームとする
ことが好ましい。層厚を厚く形成しすぎると、通常行わ
れている基板の薄型化を損なってしまい好ましくない。
一方、中間層１１として使用される前記熱可塑性樹脂
は、ガラス基板１とカラーインク層２との両者に粘着性
を有する材料で形成されており、例えばポリエチレン
系、ビニール系の樹脂を有機溶剤などに溶かして溶液の
状態として塗布される。この場合、μｍオーダー以下の
層厚でガラス基板１上に塗布されることが取扱い性の面
において好ましい。

【００２２】前記熱可塑性樹脂の層厚は、１００オング
ストローム〜５マイクロメートルとすることが好まし
く、さらには１０００オングストローム〜２マイクロメ
ートルとすることが好ましい。なお、この層厚を２〜２
０マイクロメートル程度にした場合、Ｒ（赤）→Ｇ
（緑）→Ｂ（青）という多色の処理工程おいて、転写前
の密着性を向上させることができる。いわゆるカラーフ
ィルタ形成時に、ガラス基板１側にカラーフィルムシー
ト５０が押圧された場合、その加圧に対するクッション
層として作用することができる。

【００２３】上記のような中間層１１を有するガラス基
板１に対して、前記カラーフィルムシート５０を、カラ
ーインク層２が密着するように配置し、ベースフィルム
３の上方からレーザー照射装置７（図４参照）を使用し
てレーザー光を局所的に照射する。この場合、レーザー
光の照射によりカラーインク層２が溶融されると、発熱
しているカラーインク層２と中間層１１とが結合され、
カラーインク層２がガラス基板１上に転写される。一
方、レーザー光が照射されない部分は、カラーインク層
２の溶融が起こらず発熱しないため、よってカラーイン
ク層２と中間層１１とは結合せず、カラーインク層２は
ベースフィルム３側に残る。したがって、ガラス基板１
上には、エッジパターンのきれいなカラーインク層２が
形成される。

【００２４】なお、前記のレーザー照射装置７は、半導
体素子を備えたものを使用することが、制御の点、取扱
いの点および光熱変換層４のレーザー光の吸収性の点に
おいて好ましい。このレーザー照射装置７としては、例
えば半導体素子から発射されたレーザー光をミラーで反
射させながら照射点まで導く方法、あるいは複数の半導
体素子を用いてこれらと照射点とを光ファイバでつない
だものを使用する方法などを挙げることができる。ま
た、照射点ではレーザー光が集光レンズにより集光され
てカラーフィルムシート５０に照射される。また、上記
のような半導体素子を使用したレーザー照射装置７を使
用することにより、光熱変換層４が吸収しやすい波長の
光を照射することができ、したがって光から熱への変換
効率の高い処理を行なうことができるものである。

【００２５】以上説明した方法により、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３種類のカラーフィルムシート５０
のカラーインク層２が順次密着、加熱、溶融、転写、そ
して剥離されて、ガラス基板１に転写される。その結
果、図３に示すようにＲ，Ｇ，Ｂが所定のパターンで配
列されたカラーフィルタ２１を有するガラス基板１を得
ることができる。また、本発明の他の実施の形態として
は、ガラス基板１側に粘着層を薄く設けてもよい。この
ときの粘着層としては、例えばエラストマー、ロジン
（松脂）などが挙げられる。

【００２６】また、他の粘着層としては、カラーインク
層２がレーザー照射装置７により加熱、溶融されると、
カラーインク層２とガラス基板１との密着性がよくなる
材料を使用することが好ましい。この方法は、ガラス基
板１側、またはカラーインク層２側あるいはその表面
に、粘着性を持たせることにより行なうことができる。
このような加熱により粘着力が強くなるものとしては、
例えば熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との混合物、具体的
にはスチレン系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物が好ま
しい。さらに、他の実施の形態としては、Ｓｉ（けい
素）の微粉末をエポキシ樹脂等に添加し、これをガラス
基板１に塗布してもよい。

【００２７】また、本発明の製造方法による液晶表示装
置は、図３に示すように、被転写基板１０上に各色のカ
ラーフィルタが形成された後に、色と色との隙間を遮光
するためのブラックマトリクスＢＬが形成される。この
ブラックマトリクスＢＬは、クロム薄膜を成膜し、フォ
トリソグラフィー技術を用いてパターニングすることに
より形成される。このようにしてカラーフィルタ２１が
形成されたガラス基板１と、他の透明電極８ｂが形成さ
れたガラス基板１とが貼り合わされ、両基板のギャップ
内に液晶材料９が封入されて液晶セルが構成される。

【００２８】また、図２は、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）タイプのＬＣＤを示した
ものである。図２に示すように、被転写基板１０の表面
には、カラーフィルタ２１および透明な保護膜１２が順
番に形成され、さらに前記保護膜１２上に透明電極８ａ
が形成され、他方では透明電極８ｂが形成されたガラス
基板１が用いられて液晶セルが形成されている。なお、
図示していないが、透明電極８ａ，８ｂの表面には、液
晶材料９を配向させるための配向膜を形成することがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造方法は、
ガラス基板などの被着色支持体に表面処理を施すことに
より、高速において転写加工した場合でも、カラーフィ
ルタのパターンの精度および形状が確保でき、しかもカ
ラーインク層自体には添加または表面処理が施されてい
ないため、カラーインク層の保存安定性が良好であって
長期間の保存に対しても熱転写性は悪化しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルムシートおよびガラス基板の積層
状態を示す断面図、

【図２】液晶表示セルの断面図、

【図３】カラーフィルターの配置状態を示す平面図、

【図４】従来のカラーフィルムシートとガラス基板との
積層状態を示す断面図、

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ カラーインク層 ３ ベースフィルム ４ 光熱変換層 ７ レーザー照射装置 １０ 被転写基板 １１ 中間層 ５０ カラーフィルムシート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱溶融性のカラーインク層を有するカラ
   ーフィルムシートを被着色支持体に密着させ、前記カラ
   ーフィルムシートを加熱して被着色支持体に前記カラー
   インク層を転写するカラーフィルタの製造方法におい
   て、 前記被着色支持体に、被着色支持体とカラーインク層と
   の間に両者を結合する中間層が介在していることを特徴
   とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記中間層が、被着色支持体とカラーイ
   ンク層とに親和性を有するシランカップリング材により
   形成されている請求項１記載のカラーフィルタの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記中間層が、被着色支持体とカラーイ
   ンク層とに粘着性を有する熱可塑性樹脂により形成され
   ている請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記中間層が、溶液の状態で被着色支持
   体に塗布されて薄膜される請求項１ないし３のいずれか
   に記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 前記シランカップリング材が、５０〜１
   ０００オングストロームの層厚で形成されている請求項
   ２または４記載のカラーフィルタの製造方法。
6. 【請求項６】 前記熱可塑性樹脂が、１００オングスト
   ローム〜５マイクロメートルの層厚で形成されている請
   求項３または４記載のカラーフィルタの製造方法。