JP2005078052A - プラスチック基板カラーフィルタ製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プラスチック基板カラーフィルタ製造方法の提供。
【解決手段】 押出成形方式で複数の凹溝を具えたプラスチック基板を形成し、並びにカラーフィルタの赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）を確定する三原色ホトレジスト液をインクジェット方式で前述のプラスチック基板の凹溝中に注入して、伝統的な技術の複数回のリソグラフィー工程の問題を解決し、有効に工程を短縮し、且つ大面積のプラスチック基板カラーフィルタの製造に適用する。
【選択図】 図４
【解決手段】 押出成形方式で複数の凹溝を具えたプラスチック基板を形成し、並びにカラーフィルタの赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）を確定する三原色ホトレジスト液をインクジェット方式で前述のプラスチック基板の凹溝中に注入して、伝統的な技術の複数回のリソグラフィー工程の問題を解決し、有効に工程を短縮し、且つ大面積のプラスチック基板カラーフィルタの製造に適用する。
【選択図】 図４
Description
本発明は一種のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法に係り、特に、カラーホトレジストをインクジェット方式でプラスチック基板に形成された凹溝中に注入するカラーフィルタ製造方法に関する。
軽量、薄型、節電、無輻射、フルカラー化可能な特色により、液晶ディスプレイは携帯型パーソナルコンピュータ、テレビジョン、電子ゲーム機、電子辞書、計算機、カーナビゲーションシステム及び携帯電話のスクリーンに応用され、特に平面モニタシステムにあって、液晶ディスプレイは発展の主流となっている。液晶ディスプレイの現出する美しく、迫真で、鮮やかな画面の鍵を握る部品はカラーフィルタであり、カラーフィルタは制限のない発展の潜在力を有している。現在カラーフィルタの需要が最大の市場はノートブック型コンピュータの市場であり、特に、大面積、低汚染、低コストのカラーフィルタが求められている。
周知のカラーフィルタの製造は、ホトレジスト工程の採用が主流であり、それは、（１）赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）ホトレジストの塗布、（２）間隙アライメント露光（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、（３）現像（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）の三つのステップを具えている。そのうちホトレジスト塗布技術の発展には注目すべきものがあり、例えばスピンコーティング法がある。しかし、伝統的なスピンコーティング法の最大の欠点は材料の使用率が非常に低く、約１〜２％程度であり、且つ複数のリソグラフィー工程を行なわねばならず、このため基板の磨損を形成しやすく化学溶剤との接触の機会も増加する。
また、もう一つの技術は大日本印刷（ＤＮＰ）社により提供されたもので、ガラス基板上にインクジェット方式でカラーフィルタを製作する、というものである。この方法はスピンコーティング法の材料の使用率が低い問題を解決するが、各色のホトレジスト間の混色問題を防止するため、各ホトレジスト間に隔離層（ｂａｎｋ）を製作する必要がある。しかし、この隔離層はリソグラフィー工程に進入しなければ形成できず、その工程中に使用する化学溶剤が基板に対して破壊を形成しやすい。さらに、インクジェット方式でカラーフィルタを製作すると、ホトレジストが直接基板の平面に噴射されるが、基板表面張力がホトレジストの凝集力より小さいため、その塗布性が低くなる。
各種カラーフィルタの製造方法の欠点を改善するため、本発明は新たなカラーフィルタの製造方法を提供する。それは、プラスチック基板にカラーフィルタを製造するのに適用される方法である。プラスチック基板はガラス基板に較べて化学物質の化学物質の侵食に耐えられず、ゆえに伝統的にリソグラフィー工程を利用してカラーフィルタを製造する時には、複数種類の化学液の使用のためにプラスチック基板に傷害を形成してカラーフィルタの品質に影響が生じた。このためプラスチック基板を利用してカラーフィルタを製造する時には、無侵食性の溶液を選択してリソグラフィー工程を行なわねばならないが、そうすると製造コストが増加する。ゆえに、本発明は、プラスチック基板に多くのリソグラフィー工程を行なうことなく、カラーフィルタの製作を完成できるようにすることを目的としている。
請求項１の発明は、押出成形されてなりホトレジストを収容する複数の凹溝を具えたプラスチック基板を提供し、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト液をインクジェット方式で前述のプラスチック基板の凹溝中に注入して赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストを形成し、黒色ホトレジスト液をインクジェット方式で注入し並びに黒色ホトレジストを形成し、プラスチック基板の最上層に平坦な保護層を塗布形成することを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板上表面の赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト外の空間に形成されたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板の底部に設けられた凹溝中に形成され、この底部の凹溝の位置が赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの位置する凹溝の位置とずれた位置とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が平坦な底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が凹凸のある底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項８の発明は、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、
上表面にホトレジストを収容する複数の凹溝を具えたプラスチック基板を押出成形する工程と、
赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト液をインクジェット方式で該プラスチック基板の凹溝に注入し並びに充満させて赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストを形成する工程と、
プラスチック基板の最も上層に平坦な保護層を塗布する工程と、
を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板上表面の赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト外の空間に形成されたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板の底部に設けられた凹溝中に形成され、この底部の凹溝の位置が赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの位置する凹溝の位置とずれた位置とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が平坦な底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が凹凸のある底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項８の発明は、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、
上表面にホトレジストを収容する複数の凹溝を具えたプラスチック基板を押出成形する工程と、
赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト液をインクジェット方式で該プラスチック基板の凹溝に注入し並びに充満させて赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストを形成する工程と、
プラスチック基板の最も上層に平坦な保護層を塗布する工程と、
を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法としている。
本発明によると、転写技術により、複数の凹溝を具えたプラスチック基板を形成し、さらにインクジェット方式で三原色ホトレジストをそれぞれ前述の基板の凹溝中に注入し、その後、平坦層の塗布を行なう。この工程の特徴は、この基板の一体成形により、容易に大面積のカラーフィルタの製作を実現できることである。且つリソグラフィー工程を必要とせず、基板に対する傷害及び化学溶剤の環境に対する汚染を防止できる。また、凹溝へのホトレジスト注入の方式は、既知のインクジェット方式の表面張力により引き起こされる塗布性不良の弊害を解決する。本発明の提供する技術は、製造工程が簡単で、製造コストが低い条件の下で、十分にプラスチック基板でカラーフィルタを製作する目的を達成する。
本発明のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法中に使用されるプラスチック基板は、転写技術を利用して形成され、プラスチック基板を転写形成可能な雌型は、ＬＩＧＡエレクトロフォーミングにより形成される。このＬＩＧＡ技術によると、リソグラフィーで必要な図形を画定し、続いて電気堆積（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、エレクトロフォーミング（Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）、及び電気めっき及びマイクロ射出成形（Ｍｉｃｒｏ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）により、図１に示される三つの凸塊エリア１０１、１０２、１０３を具えた雌型１０を形成する。
本発明のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法は、先ず図２に示されるように、雌型１０の三つの凸塊エリア１０１、１０２、１０３を利用し、これら凸塊エリア１０１、１０２、１０３に対応する三つの凹溝２１、２２、２３を具えたプラスチック基板２０を押出成形する。成形されたプラスチック基板２０は図３に示されるとおりである。続いて、上述の押出成形されたプラスチック基板２０の三つの凹溝２１、２２、２３中にインクジェット方式により、順に、或いは同時に赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のカラーホトレジスト液を注入し並びに充満させる。これは図４に示されるとおりである。
上述の凹溝中に、注入され並びに成形されたホトレジスト３１、３２、３３は図５に示されるようであり、表面張力の作用により、注入されたホトレジスト表面はプラスチック基板２０表面より高く突出する円弧状表面３４を形成する。このような現象を克服するため、プラスチック基板の凹溝を設けた面に、粗面、例えば複数の凹孔を具えた表面を形成し、これにより成形後のホトレジスト３１、３２、３３の突出高度を減らし、並びにその上端に水平表面３５を形成させる。これは図６に示されるとおりである。
本発明のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法によると、続いて、図７に示されるように、黒色ホトレジスト５０を同様にインクジェット方式でプラスチック基板３０の情報の各ホトレジスト３１、３２、３３間の空隙に注入する。最後に、各ホトレジスト３１、３２、３３及び黒色ホトレジスト５０の上方を保護層４０で被覆すれば、図８に示されるように、本発明のカラーフィルタの製作が完成し、本発明は全透過型或いは全反射型のカラーフィルタの製作に分けられる。
本発明の上述のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法のうち、黒色ホトレジスト５０は各カラーホトレジスト３１、３２、３３の突出端の同側に分布し、これは図７、８に示されるとうりである。本発明の別の実施構造によると、黒色ホトレジストは前述のカラーホトレジスト３１、３２、３３の突出端の反対側に設けられる。図９に示されるように、プラスチック基板３０の底部には複数の凹溝３６が設けられ、これら複数の凹溝３６は各カラーホトレジスト３１、３２、３３の間隙に対応するプラスチック基板３０の底部に設けられている。前述の黒色ホトレジストの成形方式と同様に、該凹溝３６中に黒色ホトレジスト５１を注入並びに充満させ、プラスチック基板３０の上表面の各カラーホトレジスト３１、３２、３３間を保護層４１で充満し、図１０に示されるようにする。
前述の本発明のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法は、全反射或いは全透過型カラーフィルタの製作のほか、半透過型カラーフィルタの生産に応用できる。図１１は、雌型の構造形状を改変して押出成形された異なる深さの凹溝を具えたプラスチック基板６０を示す。このプラスチック基板６０中、各凹溝６１、６２、６３中に凸塊６１１、６２１、６３１があり、前述のホトレジスト注入工程により、該プラスチック基板６０の各凹溝６１、６２、６３中に充満された各カラーホトレジスト３１”、３２”、３３”とその周囲に充満された黒色ホトレジスト５２及びさらにその上方の保護層４２が形成される。これは図１３に示されるとおりである。上述の各凹溝６１、６２、６３の底面には高度差が形成され、これにより光線が各ホトレジスト３１”、３２”、３３”を通過する時に、異なる程度の反射効果を発生し、これにより半透過式のカラーフィルタが形成される。該半透過型カラーフィルタは携帯電話、屋外広告等のディスプレイ等、その周囲の光源輝度が常に変化したり、はっきりとスクリーン内容を識別できる能力を具備することが要求される場合に常用される。
図１３は本発明の前述の図１０の技術に基づき、黒色ホトレジスト５３をプラスチック基板６０’の底部に形成している。
総合すると、本発明のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法は現在のカラーフィルタの製造技術を進歩させ、且つその出願前に公開されていない技術であり、特許の要件に符合する。なお、以上の実施例に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
１０ 雌型
１０１、１０２、１０３ 凸塊エリア
２０、３０、３０’、６０、６０’ プラスチック基板
２１、２２、２３ 凹溝
２４ 粗面
３１、３１’、３１” ホトレジスト
３２、３２’、３２” ホトレジスト
３３、３３’、３３” ホトレジスト
３４ 円弧状表面
３５ 水平表面
３６ 凹溝
４０、４１、４２、４３ 保護層
５０、５１、５２、５３ 黒色ホトレジスト
６１、６２、６３ 凹溝
６１１、６２１、６３１ 凸塊
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２０、３０、３０’、６０、６０’ プラスチック基板
２１、２２、２３ 凹溝
２４ 粗面
３１、３１’、３１” ホトレジスト
３２、３２’、３２” ホトレジスト
３３、３３’、３３” ホトレジスト
３４ 円弧状表面
３５ 水平表面
３６ 凹溝
４０、４１、４２、４３ 保護層
５０、５１、５２、５３ 黒色ホトレジスト
６１、６２、６３ 凹溝
６１１、６２１、６３１ 凸塊
Claims (10)
- 押出成形されてなりホトレジストを収容する複数の凹溝を具えたプラスチック基板を提供し、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト液をインクジェット方式で前述のプラスチック基板の凹溝中に注入して赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストを形成し、黒色ホトレジスト液をインクジェット方式で注入し並びに黒色ホトレジストを形成し、プラスチック基板の最上層に平坦な保護層を塗布形成することを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板上表面の赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト外の空間に形成されたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、黒色ホトレジストがプラスチック基板の底部に設けられた凹溝中に形成され、この底部の凹溝の位置が赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの位置する凹溝の位置とずれた位置とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が平坦な底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項１記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストの形成される凹溝が凹凸のある底面を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- プラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、
上表面にホトレジストを収容する複数の凹溝を具えたプラスチック基板を押出成形する工程と、
赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジスト液をインクジェット方式で該プラスチック基板の凹溝に注入し並びに充満させて赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色のホトレジストを形成する工程と、
プラスチック基板の最も上層に平坦な保護層を塗布する工程と、
を具えたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。 - 請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が平滑な表面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
- 請求項８記載のプラスチック基板カラーフィルタ製造方法において、凹溝周囲のプラスチック基板表面が粗面とされたことを特徴とする、プラスチック基板カラーフィルタ製造方法。
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