JP2000180619A

JP2000180619A - カラ―フィルタの製造方法

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Publication number: JP2000180619A
Application number: JP37595198A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Betsumiya; 一郎別宮; Kazumi Arai; 和己新井; Tatsuhiko Murai; 達彦村井; Tadahiro Furukawa; 忠宏古川
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1998-12-19
Filing date: 1998-12-19
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: JP4281930B2

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタ層３０をガラス基板１０側から
プラスチックフィルム５０側に転写するに際し、転写時
点の温度をカラーフィルタを含む機器のその後の使用時
の温度にできるだけ近付けるようにする。【解決手段】転写のための接着剤層４０を光硬化型の接
着剤で構成することにより、転写時に光照射を含む硬化
処理を行う。光照射による硬化は、熱硬化などの他の硬
化方法に比べて温度上昇が小さい。しかし、その硬化処
理に伴う接着剤層４０の温度変化を所定範囲に抑えるこ
とにより、色パターン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃの転写前
後の寸法変化を抑制する。温度上昇を抑える手段とし
て、紫外線等の光照射のための光学系の熱の発生を抑え
る方法、あるいは、接着剤層４０の側を冷却する方法の
少なくともいずれかの方法を適用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラスチックフ
ィルム上に色パターンを含むカラーフィルタ層を備える
カラーフィルタを製造する方法、特に、転写を利用した
カラーフィルタの製造技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】カラー液晶表示装置に用いるカラーフィ
ルタは、一般に、透明なガラス基板の上に、たとえば原
色系の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）や、補色系の黄
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）などの複数の色
の色パターンを含むカラーフィルタ層を備える。カラー
フィルタのそうした基本的な構成は、透過タイプあるい
は反射タイプのいずれのタイプのカラーフィルタであ
れ、また、印刷法、フォトリソグラフィ法、電着法、転
写法などいずれの製法によるものであっても同様であ
る。

【０００３】カラーフィルタの基材あるいは基板として
のガラスは、表面平滑性、光透過性、表示に要するその
他の特性の面ですぐれている。しかし、ガラスは厚みを
薄くすると、割れやすいなどという難点も併せもつ。し
たがって、耐衝撃性や小型軽量化を重視する携帯用の機
器に対する表示に用いる場合などには、ガラス基板を用
いたカラーフィルタの欠点が目立つようになる。

【０００４】発明者らは、そうしたガラス基板に起因す
る問題を解消するために、プラスチックフィルムを基板
としたカラーフィルタに着目し開発を企てた。プラスチ
ックフィルムは薄く、しかも、耐衝撃性に優れているか
らである。しかし、そうした利点がある反面、プラスチ
ックフィルムはガラスに比べて耐熱性や耐薬品性、さら
には温度湿度による伸縮の点で劣り、カラーフィルタの
製造プロセスに制約を受けるという問題がある。そこ
で、先願である特願平１０−２２５３２０号（出願日：
平成１０年７月２４日）は、プラスチックフィルムに起
因する制約を配慮し、転写法を利用したカラーフィルタ
の製造技術を提案した。すなわち、色パターンを含むカ
ラーフィルタ層を、プラスチックフィルムに比べて熱伸
縮性の小さい基板（たとえばガラス等）上に形成する第
１工程と、その第１工程の後、そのガラス等の基板上の
カラーフィルタ層を接着剤層を介してプラスチックフィ
ルム上に転写する第２工程とを備える技術である。そう
した技術によれば、複数の色の色パターンを含み、相互
に位置合わせが必要な処理を、ガラス等の基板に対する
第１工程に集中させることによって、カラーフィルタ層
の製造工程において使用する薬品や加熱処理等の制限を
緩和することができ、しかも、プラスチックフィルムの
熱伸縮性に起因する悪影響（パターン精度および位置合
わせ精度を低下させるという問題）を回避することがで
きる。また、第２工程において、カラーフィルタ層の複
数の色パターンをプラスチックフィルム上に同時に転写
させるため、第１工程による高い精度をそのままプラス
チックフィルム側に移すことができる。

【０００５】

【発明の解決すべき課題】しかし、その後さらに検討し
たところ、ガラス等の基板上のカラーフィルタ層を接着
剤層を介してプラスチックフィルム側に転写するとき、
その転写時点と転写を終えた時点（たとえば、カラーフ
ィルタを含む機器の使用時点）との温度差が新たな問題
を生じるおそれがあることが判明した。温度差は、プラ
スチックフィルムの伸縮を生じ、特に、転写時点の温度
は転写後の温度に比べて高いので、プラスチックフィル
ムは縮み、その縮みに応じてプラスチックフィルム上の
色パターンが引っ張られてパターン自体に寸法変動を生
じる。この発明は、転写処理を特定化させることによ
り、転写時点の温度をカラーフィルタを含む機器のその
後の使用時の温度にできるだけ近付けるようにすること
を目的とする。また、この発明は、転写によって得るカ
ラーフィルタ層の表面をできるだけ平滑にすることを他
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では、転写のた
めの接着剤層を光硬化型の接着剤で構成することによ
り、転写時に光照射を含む硬化処理を行い、さらに、そ
の硬化処理に伴う接着剤層の温度変化を所定範囲に抑え
ることにより、色パターンの転写前後の寸法変化を抑制
するようにする。ここで、転写用の光硬化型の接着剤と
しては、紫外域から可視域まで、たとえば２００ｎｍ〜
７００ｎｍの範囲にわたって光硬化する各種のものを利
用することができる。こうした接着剤としては、本来の
接着性のほか、透明性にすぐれていることは勿論のこ
と、さらに、無溶剤の状態で液状であることが要求され
る。後者は、接着剤層を各種の塗布手段によって平滑に
形成する点からの要求であるが、そのためにどうしても
接着剤の中にはモノマー成分が多く含まれる。光硬化型
の接着剤としては、ラジカル重合型とカチオン重合型と
があり、ラジカル重合型では、光重合開始剤が光を吸収
してラジカル種を生成してモノマーに付加し、連鎖重合
が進行してポリマーとなり高分子化し、また、カチオン
重合型では、光重合開始剤が光を吸収してカチオンを発
生し、このカチオンが触媒となりモノマーが重合してポ
リマーとなり高分子化する。ラジカル重合型のものは、
ラジカルの寿命が短く、どうしても未反応モノマー成分
が残留する傾向があり、モノマー成分が外部に溶出して
接着性に影響を与える等、信頼性の点で劣るおそれがあ
る。それに対し、カチオン重合型の接着剤は、光照射後
も重合が進行するため、未反応物が残らず、良好な信頼
性を得ることができる。したがって、接着剤としては、
カチオン重合型のものが最適である。

【０００７】また、光照射による硬化は、熱硬化などの
他の硬化方法に比べて、硬化処理時の温度上昇は小さい
が、この種のカラーフィルタのパターンにとっては、さ
らに、温度上昇を抑制する対策が必要である。硬化処理
に伴う接着剤層の温度上昇を抑える手段として、紫外線
等の光照射のための光学系の熱の発生を抑える方法、あ
るいは、接着剤層の側を冷却する方法の少なくともいず
れかの方法を適用することができる。また、転写時の光
照射を、色パターンに温度上昇による寸法変化が起こら
ない程度に接着剤層を仮硬化させる仮硬化のための第１
の光照射と、その第１の光照射の後で第１の光照射時の
照射強度よりも大きな照射強度で行う本硬化のための第
２の光照射との二段にわたって行う方法も有効である。
通常、転写時の接着剤層の温度変化は、次の関係式を満
たす範囲にすべきである。 ΔＬ×ΔＴ＜５×１０-⁴ ここで、ΔＬは、ガラス等の基板の温度線膨脹係数Ｌ１
とプラスチックフィルムの温度線膨脹係数Ｌ２との差で
あり、また、ΔＴは、転写時の硬化処理に伴う接着剤層
の温度上昇である。たとえば、ソーダライムガラスの線
膨張係数は１０×１０-⁶であり、ポリカーボネートの線
膨張係数は５×１０-⁵であり、カラーフィルタを含む機
器の使用温度を室温の２３℃とすると、接着剤層の硬化
処理温度を１０．５℃から３５．５℃の範囲にすべきで
ある。

【０００８】

【実施例】以下、添付の図面に示す実施例を参照しなが
ら、この発明の内容をさらに具体的に説明する。まず、
図１に示すように、洗浄したガラス基板１０を用意す
る。ガラス基板１０の厚さは０．７〜１．１ｍｍ程度で
あり、全体として剛性をもっている。このガラス基板１
０は、その表面に転写すべきカラーフィルタ層３０を支
持する基板であるため、良好な表面平滑性、たとえば暗
室下５０００Ｌｕｘの明るさの反射光で目視により観察
した時にキズや突起等が見えない程度の表面平滑性（基
板表面の外観規格）をもっていることが望ましい。

【０００９】そうしたガラス基板１０の一面全体に、図
２に示すように、保護層と剥離層とを兼ねた剥離層兼保
護層２０を形成する。剥離層兼保護層２０の特性として
は、色パターンなどの形成時の環境に耐える素材であ
り、安定してガラス基板１０に密着し、しかも、転写時
には、適度の剥離性と形状保持性を示し、さらに、透明
電極の成膜に耐え、かつ、液晶に溶け出さないことが要
求される。また、透明性にすぐれていることも大事であ
る。好適な素材はポリイミドであり、スピンコートやロ
ールコートなどを利用して塗布形成することができる。
その厚さは、たとえば１〜５μｍであり、実験による
と、その上に形成するカラーフィルタ層３０に比べて４
倍以上の厚さにするのが好ましい。剥離層兼保護層２０
は、転写を容易にするだけでなく、カラーフィルタ層３
０の表面を平滑化する機能をもち、厚さが大きくなるほ
ど平滑化の上で有利である。

【００１０】次いで、図３に示すように、剥離層兼保護
層２０の上にイエロー、マゼンタ、シアンの色パターン
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃを含むカラーフィルタ層３０を
フォトリソグラフィ法によって形成する。色パターン３
０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃの材料として、染料あるいは顔料
などの着色剤をポリイミド樹脂溶液に溶解あるいは分散
させた公知の塗布材料を用いることができる（たとえ
ば、特開平１０−１７０７１６号）。各色パターンはス
トライプ形状であり、その幅は５０〜２００μｍであ
り、隣り合う色パターンの間の距離は５〜２０μｍであ
る。また、カラーフィルタ層３０は、反射型のものであ
り、その厚さがたとえば０．５μｍほどであり、他の層
に比べて非常に薄い。

【００１１】さらに、図４に示すように、カラーフィル
タ層３０の上を全体的に覆うように、接着剤層４０を塗
布によって形成する。接着剤層４０としては、紫外線硬
化型であり、カチオン重合型のもの、たとえば、エポキ
シ系の紫外線硬化型接着剤（旭電化工業株式会社製のＵ
Ｖ硬化樹脂ＫＲ５００）を用いる。塗布の厚さは、５〜
２０μｍ程度であり、充分な接着強度を得ることがで
き、透過率を失わない薄さをもつ値に設定する。

【００１２】この後、図５に示すように、接着剤層４０
の側に、ポリエーテルスルホン基板からなるプラスチッ
クフィルム５０を配置し、カラーフィルタ層３０などを
ガラス基板１０側からプラスチックフィルム５０側に転
写する。この転写処理に際しては、プラスチックフィル
ム５０側から紫外線を照射するが、併せて、照射に伴う
接着剤層４０の側（硬化対象物）の温度上昇を積極的に
抑え、できるだけ常温に近い温度にする。この温度コン
トロールの手法として、ａ．冷却風を硬化対象物に送風
する方法、ｂ．紫外線照射の光源と硬化対象物との間
に、熱線遮蔽用の光学カットフィルタを挿入する方法、
ｃ．紫外線照射の光源と硬化対象物との間に、遮蔽用光
学フィルタとして、紫外線硬化型の接着剤の感光波長域
（３６５ｎｍ）を透過し、その他の波長域に吸収帯をも
つもの、たとえば転写対象のプラスチックフィルム５０
やカラーフィルタ層３０を形成したガラス基板１０と同
一材質のものなどを挿入する方法、などを組み合わせて
適用することができる。

【００１３】この点、こうした温度コントロールをしな
いで紫外線照射および転写を行ったとき、紫外線照射に
よる硬化前のパターン寸法が１００．０００ｍｍであ
り、硬化後に転写した後のパターン寸法は９９．８６６
ｍｍであり、転写前後におけるパターン寸法の変化率
は、１．３×１０-³であった。それに対し、アルミニュ
ームプレートの上に硬化対象物を載せ、紫外線照射の光
源と硬化対象物との間に３ｍｍの厚さの石英基板を配置
し、紫外線照射による硬化を行ったとき、硬化前のパタ
ーン寸法が１００．０００ｍｍであり、硬化後に転写し
た後のパターン寸法は９９．９７３ｍｍであり、転写前
後におけるパターン寸法の変化率は、２．７×１０-⁴と
なった。また、アルミニュームプレートの上に硬化対象
物を載せ、紫外線照射の光源と硬化対象物との間に、転
写対象と同一のポリエーテルスルホン基板を配置し、紫
外線照射による硬化を行ったとき、硬化前のパターン寸
法が１００．０００ｍｍであり、硬化後に転写した後の
パターン寸法は９９．９８７ｍｍであり、転写前後にお
けるパターン寸法の変化率は、１．３×１０-⁴となっ
た。なお、こうした転写処理は、常温の環境下で行い、
しかも、転写前後における温度変化を前記した所定範囲
に抑えるようにした。また、転写後のカラーフィルタ層
３０の表面は０．１μｍ以下の良好な平滑性をもってい
た。

【００１４】また、別の手法として、紫外線照射を仮硬
化と本硬化との二段にわたって行う方法を適用すること
ができる。仮硬化では、温度上昇による寸法変化が起こ
らない程度に比較的低いエネルギーでの照射を行い、そ
の後の本硬化において、より高いエネルギーも照射によ
って硬化を完全に行う。仮硬化においては、必要波長の
みを選択的に反射するコールドミラーを利用するなど間
接光のみで照射を行うなど、硬化に必要な波長の光量を
犠牲にしても必要波長以外の光量を極力抑えることによ
って、硬化対象物の温度上昇を有効に抑える。たとえ
ば、照射量が７ｍＷ／ｃｍ²×４分間の仮硬化を行った
後で、１０００ｍＪ／ｃｍ²の本硬化の照射を行う。こ
の点、紫外線照射のための電源回路を電気的にコントロ
ールすることによって、温度上昇を抑えた状態での仮硬
化、そして、樹脂を完全硬化させるための本硬化と、仮
硬化と本硬化とを継続して行うこともできる。勿論、硬
化に必要な照射量が小さい接着剤の場合には、二段では
なく、一回の照射によって硬化処理を行うこともでき
る。

【００１５】なお、プラスチックフィルム５０として
は、前記したポリエーテルスルホンのほか、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、塩化ビニール、ナイロン、ポリ
アリレート、アクリル、ポリイミド等を適用することが
できる。また、プラスチックフィルム５０は、シート
（枚葉）、ロールのいずれの形態でも用いることがで
き、好ましい厚さは０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。
したがって、ここでいうプラスチックフィルムは、いわ
ゆるフィルムやシートを含むシート状の部材を包含する
概念である。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱伸縮性の小さいガラス基板を示す断面図であ
る。

【図２】ガラス基板上に剥離層兼保護層を形成した状態
を示す断面図である。

【図３】剥離層兼保護層の上にカラーフィルタ層を形成
した状態を示す断面図である。

【図４】カラーフィルタ層の上に接着剤層を塗布した状
態を示す断面図である。

【図５】転写の際の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ガラス基板２０剥離層兼保護層３０カラーフィルタ層４０接着剤層５０プラスチックフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村井達彦東京都文京区小石川４丁目14番12号共同印刷株式会社内 (72)発明者古川忠宏東京都文京区小石川４丁目14番12号共同印刷株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA64 BA66 BB02 BB15 BB42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルム上に色パターンを
含むカラーフィルタ層を備えるカラーフィルタを製造す
る方法であって、前記カラーフィルタ層を前記プラスチ
ックフィルムに比べて熱伸縮性の小さい基板上に形成す
る第１工程と、その第１工程の後、その基板上のカラー
フィルタ層を接着剤層を介して前記プラスチックフィル
ム上に転写する第２工程とを備え、前記接着剤層を光硬
化型の接着剤で構成することにより、前記転写時に光照
射を含む硬化処理を行い、さらに、その硬化処理に伴う
前記接着剤層の温度変化を所定範囲に抑えることによ
り、前記色パターンの転写前後の寸法変化を抑制するよ
うにしたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記光硬化型の接着剤は、カチオン重合
型の接着剤である、請求項１のカラーフィルタの製造方
法。
【請求項３】前記硬化処理に伴う前記接着剤層の温度
上昇を抑える手段として、前記光照射のための光学系の
熱の発生を抑える方法、前記接着剤層の側を冷却する方
法の少なくともいずれかの方法を適用する、請求項１の
カラーフィルタの製造方法。
【請求項４】前記転写時の光照射を、前記色パターン
に温度上昇による寸法変化が起こらない程度に前記接着
剤層を仮硬化させる仮硬化のための第１の光照射と、そ
の第１の光照射の後で第１の光照射時の照射強度よりも
大きな照射強度で行う本硬化のための第２の光照射との
二段にわたって行う、請求項１のカラーフィルタの製造
方法。
【請求項５】前記転写前のカラーフィルタ層は、前記
基板の一面上、剥離層兼保護層の上に位置する、請求項
１のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】前記転写時の前記接着剤層の温度変化
は、次の関係式を満たす範囲にある、請求項１のカラー
フィルタの製造方法。 ΔＬ×ΔＴ＜５×１０-⁴ ここで、ΔＬは、前記基板の温度線膨脹係数Ｌ１と前記
プラスチックフィルムの温度線膨脹係数Ｌ２との差であ
り、また、ΔＴは、前記転写時の硬化処理に伴う前記接
着剤層の温度上昇である。