JP2005274826A - カラーフィルター基板、その積層体及びその利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置等に用いるカラーフィルター基板を傷、破損から守り、保管、移送に有利なカラーフィルター基板を提供する。
【解決手段】 ガラス基板の表面にブラックマトリックス、着色層、透明電極及びスペーサー等の基本構成を形成させたカラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性保護層を設け、保護層を設けたカラーフィルター基板を複数枚積層して、輸送に便利な積層体とする際に、カラーフィルター基板の着色層側の保護層と、カラーフィルター基板の裏面とが接するように積層させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられ、保管、移送時に有利なカラーフィルター基板、その積層体及びその利用方法に関するものである。

通常、カラーフィルター基板は、ガラス基板表面にブラックマトリックス、着色層、透明導電膜層及びスペーサー等の突起物を形成した状態で保管、移送される。

従来、カラーフィルター基板を保管、移送する際は、カラーフィルター基板表面を傷や破損から守るため、カラーフィルター基板同士が接触しないように、カラーフィルター基板を所定間隔で並列収納できる、箱形の収納容器を用いていた。
特開２００２−２６４９９２号公報

しかしながら、最近では、より大型のカラーフィルター基板の製造が要求されており、これらを従来と同様に所定間隔で収納すれば、より大きな、収納容器、収納スペースが必要となり、また、輸送により割れやすくなり、現実には、前記のような収納容器を用いて、保管、移送するのは困難である。

そこで、これらの問題点を解消する方法として、本願出願人は先にカラーフィルター基板の表面全面に輸送後に除去可能な保護層を形成させることを提案した。しかしながら、その後の検討により、カラーフィルター基板の着色層側の面に保護層を全面形成する場合、汎用の剥離方法では完全な剥離は困難であり、液晶表示装置用の表示領域でおいて残渣が発生してしまうと、表示特性の信頼性が大きく低下してしまう懸念がある。

本願発明は、カラーフィルター基板を搬送時の傷、破損から守り、大型のカラーフィルター基板でも、移送に有利であり、また、使用した保護層が除去後にカラーフィルター表面に残存しない、表示特性の信頼性の高いカラーフィルター基板、その積層体及びその利用方法を提供するものである。

本発明は、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性保護層を形成することを特徴とするカラーフィルター基板であり、第２の発明は、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成したカラーフィルター基板を複数枚積層させてなることを特徴とする積層体であり、第３の発明は、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成したカラーフィルター基板を複数枚積層させてなる積層体であって、隣り合うカラーフィルター基板の間に離間体を介在させることを特徴とする積層体である。
また、第４の発明は、第１の地点で、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成させる工程と、前記保護層を設けたカラーフィルター基板を、隣り合う２枚のカラーフィルター基板は、一方のカラーフィルター基板の前記保護層と他方のカラーフィルター基板の裏面とが接するように、複数枚積層させて積層体を形成させる工程と、前記第１の地点で形成させた積層体を、前記第１の地点から第２の地点へ搬送する工程と、前記第２の地点で、前記カラーフィルター基板の保護層を除去する工程とを具備することを特徴とするカラーフィルター基板の利用方法であり、第５の発明は、第１の地点で、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成させる工程と、前記保護層を設けたカラーフィルター基板を、隣り合うカラーフィルター基板の間に離間体を介在させながら、複数枚積層させて積層体を形成させる工程と、前記第１の地点で形成させた積層体を、前記第１の地点から第２の地点へ搬送する工程と、前記第２の地点で、前記カラーフィルター基板の保護層を除去する工程とを具備することを特徴とするカラーフィルター基板の利用方法である。

本発明のカラーフィルター基板、その積層体及びその利用方法は、搬送効率がよく、カラーフィルター基板膜面の傷や欠損等のダメージを回避することができ、更に、保護層除去後のカラーフィルター基板は、カラーフィルター表面に保護層の残存がなく、液晶表示装置の表示信頼性が向上する。

本発明に用いるカラーフィルター基板は、製造方法に特に制限はなく、基本構成として、ガラス基板上に、表示部として、ブラックマトリックス、着色層、透明電極及びスペーサー等の突起物を形成させた液晶表示装置等に用いられるカラーフィルター基板である。

本発明は、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に選択的に保護層を設ける。保護層の形状や設ける位置について特に限定するものではなく、作業性や複数枚積層する際の安定性等を考慮して選択すればよい。本発明では、保護層を表示部以外の領域に設けることにより、表示部への保護層の残査発生を回避することができる。
図１〜図４に、本発明のカラーフィルター基板の一例の平面図を示す。本発明のカラーフィルター基板１は、複数の表示部５を有している。図１は、カラーフィルター基板１の表示部５以外の領域に柱状の保護層３を一定の間隔をあけて複数設ける。図２は、カラーフィルター基板１の表示部５以外の領域に、表示部５を囲んだ形状で保護層３を設ける。図３、図４は、カラーフィルター基板１の表示部５以外の領域に、縦方向または横方向に表示部５を仕切る様に、複数の保護層３を設ける。

本発明の保護層は、ある程度の厚みがあることが好ましい。保護層の厚さが足りない場合、カラーフィルター基板を複数枚積層した際に、上に重ねたカラーフィルター基板が撓んで表示部に接触し、表示部を傷つけるので好ましくない。
また、本発明の保護層は一時的な保護であることから後で比較的簡単に除去できるものであることが必要である。

本発明の保護層は、水溶性樹脂、アルカリ可溶性樹脂又は有機溶剤可溶性樹脂からなる。水溶性樹脂は、部分ケン化ポリ酢酸ビニル（一般に「ポリビニルアルコール」と称されることから、以下、「ポリビニルアルコール」という）、水酸基を有するアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等のいずれかを主成分として好適に使用でき、アルカリ可溶性樹脂は、側鎖に水酸基及びカルボン酸基を有するアクリル共重合体又は、水酸基及びカルボン酸基変性エポキシ・ウレタン・ポリエステルアクリレート等が好適に使用できる。本発明で特に好ましいのは、ポリビニルアルコールである。

また、保護層として前記水溶性樹脂、アルカリ可溶性樹脂又は溶剤可溶性樹脂を用いる際、樹脂層中に空隙を含ませてもよい。本発明でいう空隙は、前記水溶性樹脂、アルカリ可溶性樹脂や溶剤可溶性樹脂にエアーアトマイジングノズル等で気泡を入れることにより得ることができる。また、ウレタンなどの内部に気泡を有する樹脂、中空樹脂ビーズを分散させた樹脂等を使用することができる。
樹脂層中に空隙を含ませることにより、保護層を除去する際、液の浸透がよくなり、除去が容易になる。また、比重が下げられるので、材料コストが削減できる。

本発明の保護層の形成方法は、特に限定するものではなく、インクジェット・ディスペンサー・スプレーによる吹きつけ、オフセット印刷・グラビア印刷・スクリーン印刷等の方法が使用可能である。

本発明の保護層の厚さは、カラーフィルター基板を保護できれば特に制限するものではないが、１０〜５００μｍが好ましく、特に好ましくは５０〜１００μｍである。

本発明の積層体は、本発明の保護層を設けたカラーフィルター基板を複数枚積層させる。
図５は、本発明の積層体の一例を示す説明図であり、複数枚の図１に示した本発明のカラーフィルター基板１を、複数枚積層させている。また、図６は、本発明の積層体の他の一例を示す説明図であり、複数枚の図１に示した本発明のカラーフィルター基板１を、離間体１１を介して複数枚積層させている。

本発明の積層体において、カラーフィルター基板の裏面に保護層として、粘着フィルム又は溶剤可溶性のコーティング層を設けることが好ましい。また、隣り合うカラーフィルター基板の間に紙または樹脂フィルムを離間体として挟んでも良い。尚、前記裏面の保護層は、搬送後、除去可能であることが必要である。

前記粘着フィルムは、基材表面に粘着剤を有するフィルム又は基材と粘着剤との共押しフィルムが用いられる。本発明で用いる基材は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート等であり、粘着剤は、ゴム系又はアクリル系である。特に好ましくは、基材がポリエチレンであり、粘着剤がゴム系である。

前記裏面の保護層としてのコーティング層は、水溶性樹脂、アルカリ可溶性樹脂又は有機溶剤可溶性樹脂からなる。水溶性樹脂は、ポリビニルアルコール、水酸基を有するアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が好適に使用でき、アルカリ可溶性樹脂は、側鎖に水酸基及びカルボン酸基を有するアクリル共重合体又は、水酸基及びカルボン酸基変性エポキシ・ウレタン・ポリエステルアクリレート等が好適に使用できる。

本発明の裏面の保護層としてのコーティング層の厚さは、特に制限するものではないが、保護性能の面から１０〜５００μｍが好ましく、特に好ましくは５０〜１００μｍである。

前記離間体は、紙または樹脂フィルムである。本発明で用いる紙は、中性紙が特に好ましく、中性紙はｐH６．５〜７．０（pH測定は、ＪＩＳＰ８１３３による）である。また、不織布も好適に使用できる。本発明で用いる樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール又はセルロースからなるものが好適に使用でき、特に好ましくは、ポリエチレンである。

離間体の厚さは、特に制限するものではないが、性能面を考慮すると、紙の場合は、２５〜５０ｇ／m²が好ましく、特に好ましくは５０ｇ／m²程度であり、樹脂フィルムの場合は、２５〜１００μｍが好ましく、特に好ましくは５０μｍ程度である。

離間体の大きさは、カラーフィルター基板と同程度かやや大きい程度でよい。特に望ましくは、離間体の縦または横の長さの一方がカラーフィルター基板より大きく、他方がカラーフィルター基板より小さいものであり、これにより、積層体とした際に、離間体の一辺がカラーフィルター基板からはみ出ることになり、梱包、開梱時の作業性が良好になる。

次に、本願発明のカラーフィルター基板の利用方法について、説明する。
カラーフィルター基板は、通常ガラス基板上に、ブラックマトリックス、着色層、透明電極及びスペーサー等の突起物を形成させた状態で、液晶表示装置メーカーに搬送される。

本発明は、カラーフィルター基板を製造する第１の地点で、ガラス基板上に、ブラックマトリックス、着色層、透明電極及びスペーサー等の突起物を形成させた後、カラーフィルター基板の着色層の表示部以外の領域に本発明の保護層を設け、必要に応じてカラーフィルター基板の裏面に保護層を設け、前記保護層を設けたカラーフィルター基板を積層させて本発明の積層体として、第２の地点に搬送し、第２の地点で、保護層の除去を行う。

本発明でいう第１の地点は、カラーフィルター基板を製造する工場、あるいはそれに隣接する敷地等を含む概念であり、第２の地点は、液晶表示装置メーカー等のカラーフィルター基板を利用して製品とする工場あるいはそれに隣接する敷地等を含む概念である。

本発明の保護層の除去方法は、保護層の種類により異なる。

保護層が、水溶性樹脂層の場合は、除去は保護層を水で洗浄することにより行う。

保護層が、アルカリ可溶性樹脂層の場合は、除去は保護層をアルカリ性水溶液で洗浄することにより行う。アルカリ性水溶液は、水酸化カリウム水溶液を用いることが特に好ましい。

保護層が、有機溶剤可溶性樹脂層の場合は、除去は有機溶剤で洗浄することにより行う。

保護層が、粘着フィルムの場合は、除去は剥離することにより行う。

本発明で行う、水、アルカリ性水溶液又は有機溶剤による洗浄の方法は、特に限定するものではなく、洗浄液中に浸漬して行うディップ洗浄、洗浄液をシャワーし、ロールブラシやカップブラシを用いるブラシ洗浄、高圧スプレーによるスプレー洗浄又は超音波洗浄等が可能である。

以下、実施例に基づいて、詳細に説明する。
縦１５００ｍｍ、横１８００ｍｍのガラス上に形成されたカラーフィルター基板の着色層側に、日本合成化学工業(株)製ポリビニルアルコール（ゴーセノールＮＫ−０５（平均重合度５００、ケン化度７１．０〜７５．０モル％）１０重量％水溶液を図１に示したそれぞれの位置にシリンジを用いて滴下し、その後１００℃に設定したオーブン中で3０分間乾燥し、厚さ約１００μｍの着色層側保護層を得た。次に、裏側の保護層として、(株)サンエー化研製ＨＰ−２５（ＰＥ／ゴム系粘着剤）をカラーフィルター基板のガラス面にラミネートした。
着色層側に保護層が設けられ、ガラス面をラミネート保護されたカラーフィルター基板２００枚を、垂直状態から１５度傾斜させた状態で収納できる専用パレットに、着色層側保護層とラミネート保護された裏面とが接するようにしながら、収納した。
その後、外気との遮断および荷崩れを防ぐ目的でストレッチフィルム巻き、カラーフィルター基板輸送のための積層体とし、搬送を行った。
これにより、カラーフィルター基板の梱包効率を向上させると共に輸送中のカラーフィルター基板の動きを制約することができ、輸送中の振動等によるワレといった基板への影響を避けることができた。
続いて、裏面の保護層を剥離し、さらに着色層側保護層を純水洗浄により剥離することにより、保護層の除去を行った。
その後基板を観察したところ、カラーフィルター表面に傷や汚れは発生していなかった。
保護層除去後に、保護層によるカラーフィルター表面への影響を調べるため、カラーフィルター基板の濡れ性を次の方法で測定した。
カラーフィルター基板膜面にＮ−メチルピロリドン／γ―ブチロラクトン=1／1（重量比）からなる混合溶剤を滴下し、滴下２秒後における接触角を測定したところ、２．５°であった。尚、比較のため、保護層を形成していないカラーフィルター基板(参照基板)表面の濡れ性を、同様にして測定した場合の接触角は２．５°であった。濡れ性が低下していないことから、着色層側保護層が完全に剥離できていることがわかる。

実施例１における着色層側保護層の厚さを５０μｍとした以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルター基板に保護層を形成させ、積層体として搬送を行った。
その後、裏面の保護層を剥離し、コーティング層を純水洗浄することにより、保護層の除去を行った。その後基板を観察したところ、カラーフィルター表面に傷や汚れは発生していなかった。
保護層除去後に、カラーフィルター基板の濡れ性を実施例１と同様の方法で測定したところ、接触角は２．５°であった。保護層を形成していないカラーフィルター基板(参照基板)表面の濡れ性を測定した場合の接触角は２．５°であったことから、濡れ性は低下しておらず、着色層側保護層が完全に剥離できていることがわかる。

実施例１における着色層側保護層の厚さを９μｍとした以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルター基板に保護層を形成させ、積層体として搬送を行った。
その後、裏面の保護層を剥離し、コーティング層を純水洗浄することにより、保護層の除去を行った。その後基板を観察したところ、カラーフィルター基板膜面の一部において、カラーフィルター層の欠損が確認された。

実施例１における着色層側保護層の厚さを５μｍとした以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルター基板に保護層を形成させ、積層体として搬送を行った。
その後、裏面の保護層を剥離し、コーティング層を純水洗浄することにより、保護層の除去を行った。その後基板を観察したところ、カラーフィルター基板膜面の一部において、カラーフィルター層の欠損が確認された。

［比較例１］
縦１５００ｍｍ、横１８００ｍｍのガラス上に形成されたカラーフィルター基板の着色層側に、日本合成化学工業(株)製ゴーセノール（ＮＫ−０５）１０重量％水溶液をロールコーターにて基板全面に塗布後、１００℃に設定したオーブン中で3０分間乾燥し、厚さ約５μｍのコーティング層からなる保護層を得た。次に、裏側の保護層として、(株)サンエー化研製ＨＰ−２５（ＰＥ／ゴム系粘着剤）をカラーフィルター基板のガラス面にラミネートした。
該コーティング層で着色層面を保護され、ガラス面をラミネート保護されたカラーフィルター基板２００枚を、垂直状態から１５度傾斜させた状態で収納できる専用パレットに、コーティング層で保護された着色層面とラミネート保護された裏面とが接するようにしながら、収納した。
その後、外気との遮断および荷崩れを防ぐ目的でストレッチフィルム巻き、カラーフィルター基板輸送のための積層体とし、搬送を行った。
これにより、カラーフィルター基板の梱包効率を向上させると共に輸送中のカラーフィルター基板の動きを制約することができ、輸送中の振動等によるワレといった基板への影響を避けることができた。
続いて、裏面の保護層を剥離し、さらにコーティング層を純水洗浄により剥離することにより、保護層の除去を行った。
その後基板を観察したところ、カラーフィルター表面に傷や汚れは発生していなかった。
保護層が剥離された基板の濡れ性を、実施例１と同様にして測定した。その結果、接触角は参照基板の場合では約２．５°であったのに対し、比較例で使用した基板では約８．１°であった。濡れ性が低下していることから、コーティング層が完全に剥離できていないことがわかる。

本発明のカラーフィルター基板の一例を示す平面図である。 本発明のカラーフィルター基板の一例を示す平面図である。 本発明のカラーフィルター基板の一例を示す平面図である。 本発明のカラーフィルター基板の一例を示す平面図である。 本発明の積層体の一例を示す説明図である。 本発明の積層体の一例を示す説明図である。

符号の説明

１………カラーフィルター基板
３………保護層
５………表示部
７………ガラス基板
１１………離間体
２１………積層体

Claims (21)

1. カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成することを特徴とするカラーフィルター基板。
2. 前記保護層の厚さが、１０〜５００μｍである請求項１記載のカラーフィルター基板。
3. 前記保護層が、水溶性樹脂からなる請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルター基板。
4. 前記水溶性樹脂は、部分ケン化ポリ酢酸ビニルを主成分とする、請求項３に記載のカラーフィルター基板。
5. 前記水溶性樹脂は、水酸基を有するアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂のいずれかを主成分とする、請求項３記載のカラーフィルター基板。
6. 前記保護層が、有機溶剤可溶性樹脂からなる請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルター基板。
7. カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成したカラーフィルター基板を複数枚積層させてなることを特徴とする積層体。
8. カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成したカラーフィルター基板を複数枚積層させてなる積層体であって、隣り合うカラーフィルター基板の間に離間体を介在させることを特徴とする積層体。
9. 前記保護層が、水溶性樹脂からなる請求項７又は請求項８に記載の積層体。
10. 前記水溶性樹脂は、部分ケン化ポリ酢酸ビニルを主成分とする、請求項９に記載の積層体。
11. 前記水溶性樹脂は、水酸基を有するアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂のいずれかを主成分とする、請求項９記載の積層体。
12. 前記保護層が、アルカリ可溶性樹脂からなる請求項７又は請求項８に記載の積層体。
13. 前記アルカリ可溶性樹脂は、側鎖に水酸基及びカルボン酸基を有するアクリル共重合体又は、水酸基及びカルボン酸基変性エポキシ・ウレタン・ポリエステルアクリレートのいずれかを主成分とする、請求項１２記載の積層体。
14. 前記保護層が、有機溶剤可溶性樹脂からなる請求項７又は請求項８に記載の積層体。
15. 前記離間体は、紙または樹脂フィルムである請求項８に記載の積層体。
16. 前記離間体は、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンである請求項１５に記載の積層体。
17. 第１の地点で、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成させる工程と、前記保護層を設けたカラーフィルター基板を、隣り合う２枚のカラーフィルター基板は、一方のカラーフィルター基板の前記保護層と他方のカラーフィルター基板の裏面とが接するように、複数枚積層させて積層体を形成させる工程と、
    前記第１の地点で形成させた積層体を、前記第１の地点から第２の地点へ搬送する工程と、
    前記第２の地点で、前記カラーフィルター基板の保護層を除去する工程とを具備することを特徴とするカラーフィルター基板の利用方法。
18. 第１の地点で、カラーフィルター基板の着色層側の表示部以外の領域に、選択的に溶剤可溶性の保護層を形成させる工程と、前記保護層を設けたカラーフィルター基板を、隣り合うカラーフィルター基板の間に離間体を介在させながら、複数枚積層させて積層体を形成させる工程と、
    前記第１の地点で形成させた積層体を、前記第１の地点から第２の地点へ搬送する工程と、
    前記第２の地点で、前記カラーフィルター基板の保護層を除去する工程とを具備することを特徴とするカラーフィルター基板の利用方法。
19. 前記保護層が水溶性樹脂からなり、前記保護層を除去する工程は、水で洗い流すことを特徴とする請求項１７又は請求項１８記載のカラーフィルター基板の利用方法。
20. 前記保護層がアルカリ可溶性樹脂からなり、前記保護層を除去する工程は、アルカリ性水溶液で洗い流すことを特徴とする請求項１７又は請求項１８記載のカラーフィルター基板の利用方法。
21. 前記保護層が共に有機溶剤可溶性樹脂からなり、前記保護層を除去する工程は、有機溶剤で洗い流すことを特徴とする請求項１７又は請求項１８記載のカラーフィルター基板の利用方法。

Images