JP2007033929A - カラーフィルタ基板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精細で高分解能の画素を備えていて解像度が極めて高いカラーフィルタ基板を簡単にかつ低コストに製造することのできるカラーフィルタ基板の製造装置を提供すること。
【解決手段】 中間転写ロール１１と、カラーフィルタ３を形成する素材を前記中間転写ロール１１に熱転写形成する第１熱転写手段１２と、前記中間転写ロール１１に形成された前記カラーフィルタ３を透明基板の上面に熱転写する第２熱転写手段１３とを有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、カラーフィルタ基板の製造装置に係り、特に熱転写方式によってカラーフィルタ基板を製造するカラーフィルタ基板の製造装置に関する。

一般に、液晶表示素子用のカラーフィルタ基板は液晶表示素子をカラー化するための部材であり、ガラスあるいは透明樹脂等の透明基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色からなる色画素を着色して形成されている。また、必要に応じて各色画素の間に黒色のブラックマトリクスを形成している。

従来においては、これらの色画素やブラックマトリクスを、フォトリソ方式やインクジェット方式によって製造していた（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平０５−０２７１１５号公報 特開平０５−２７３４０７号公報 特開平０９−０４３４１４号公報 特開平１０−１０４４１５号公報

しかしながら、色画素やブラックマトリクスをフォトリソ方式やインクジェット方式によって製造する場合においては、インクジェット方式では各色のインクが交じり合わない様に隔壁を形成したり、表面張力によってインク厚が均一になりにくいという課題があった。また、フォトリソ方式は工程管理が複雑であって、製造コストが非常に高いという不都合があった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、本発明は高精度で信頼性の高いカラーフィルター基板を簡単にかつ低コストに製造することのできるカラーフィルタ基板の製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造装置の特徴は、中間転写ロールと、カラーフィルタを形成する素材を前記中間転写ロールに熱転写形成する第１熱転写手段と、前記中間転写ロールに形成された前記カラーフィルタを透明基板の上面に熱転写する第２熱転写手段とを有することを特徴とする。
本発明のカラーフィルタ基板の製造装置によれば、第１熱転写手段によって中間転写ロールに予め形成したカラーフィルタを第２熱転写手段によって透明基板に転写することができ、予め高精度に形成された熱転写インクを高い信頼性でしかもコストも低廉なカラーフィルタ基板を製造することができる。

また、本発明の他のカラーフィルタ基板の製造装置は、前記第１熱転写手段が前記カラーフィルタを形成する素材を前記中間転写ロールに熱転写形成するヘッドユニットを前記中間転写ロールの回転方向に複数設けて形成されていることを特徴とする。

本発明の他のカラーフィルタ基板の製造装置によれば、複数のヘッドユニットによりカラーフィルタを形成する素材を中間転写ロールに順に熱転写形成することができ、より高精細なカラーフィルタ基板を得ることができる。

また、本発明の更に他のカラーフィルタ基板の製造装置は、前記カラーフィルタを形成するオーバーコート層となる剥離受容層を前記中間転写ロール体に熱転写形成するヘッドユニットと、前記剥離受容層の上に前記カラーフィルタを形成するインク層を熱転写形成するヘッドユニットであることを特徴とする。

本発明さらにの他のカラーフィルタ基板の製造装置によれば、ヘッドユニットによって中間転写ロールの表面にカラーフィルタを形成するオーバーコート層となる剥離受容層を熱転写形成することができ、この剥離受容層の上にヘッドユニットによってカラーフィルタを形成するインク層を熱転写形成し転写
する事でカラーフィルターを形成するインクとオーバコートを同時に形成することができる。

また、本発明のさらに他のカラーフィルタ基板の製造装置は、熱転写手段が並列配置された複数の発熱素子の並列方向に対する直行方向に延びる形状に前記カラーフィルタを形成することを特徴とする。

本発明のさらに他のカラーフィルタ基板の製造装置によれば、並列配置された複数の発熱素子によってカラーフィルタを発熱素子の並列方向に対する直行方向に延びる形状に形成することができ、より高精細な複数のカラーフィルタ基板を発熱素子の並列方向に対する直行方向に延びる列方向に列単位で形成することができる。

以上述べたように、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造装置によれば、高精細で信頼性の高いカラーフィルタ基板を簡単にかつ低コストに製造することができる。

以下、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造装置の実施形態を図１から図５を参照して説明する。

図１から図４は本発明のカラーフィルタ基板の製造装置によって製造されるカラーフィルタ基板の実施形態を示し、図５は本発明のカラーフィルタ基板の製造装置の実施形態を示している。

本実施形態のカラーフィルタ基板の製造装置によって製造されるカラーフィルタ基板は図１から図４に示すように形成される。

具体的には、図１（ａ）に示すように、大きな矩形状のマザー基板１を形成する透明基板の１例としてのガラス基板２の上面に複数のカラーフィルタ３をｍ行×ｎ列（本実施形態においては６行×６列）の状態に整列させて形成し、その後にマザー基板１を個別の複数のカラーフィルタ基板４に切断分離して、同図（ｂ）のような１個のカラーフィルタ基板４を形成するものである。

各カラーフィルタ基板４は、例えば図１（ｂ）の拡大部分断面図を示す図２および図２の部分拡大平面を示す図３に示すように、ガラス基板２の上面にカラーフィルタ３が形成されており、このカラーフィルタ３はガラス基板２の上面にインク層５を熱転写形成し、さらにインク層５の上にオーバーコート層６を熱転写形成することにより形成される。このインク層５は色画素を形成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色からなる画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、更にはブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス用インク７ＢＫを用いて形成される。図２および図３の実施形態はインク層５として画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを列方向に延びるように形成した例である。この場合、各画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを熱転写するために設けたサーマルヘッド８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの発熱素子９を部分的に発熱させて、ガラス基板２を列方向に相対移動させて、並列配置されている複数の発熱素子９によってカラーフィルタ３のインク層５を発熱素子９の並列方向に対する直行方向（列方向）に延びる形状に形成するようにしている。

ブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス用インク７ＢＫを用いる場合には、例えば図４に示すように、各画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを複数の発熱素子８（例えば３個）連続して発熱させ形成し、隣接する部分の１箇所にブラックマトリクス用インク７ＢＫをそれぞれ形成するとよい。

なお、図２から図４の実施形態においては、インク層５を形成する画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ等を、列方向に延びるように形成しているが、各画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ等を行方向に延びるように発熱素子９を発熱させるようにして形成してもよい。

次に、図５により本実施形態のカラーフィルタ基板の製造装置を説明する。

本実施形態のカラーフィルタ基板の製造装置１０は図４に示す各画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫを用いてカラーフィルタ基板４を製造する場合を示す構成図である。

本実施形態の製造装置１０は、中間転写方式によってカラーフィルタ３をガラス基板２に転写して、カラーフィルタ基板４を形成するものである。

中間転写に供される中間転写ロール１１は、金属製の円筒状のロールであり、表面を鏡面仕上げされている。この中間転写ロール１１の軸方向長さは、マザー基板１の幅（行方向の長さ）と同等に形成されている。また、中間転写ロール１１の外周部分には、カラーフィルタ３を形成する素材を中間転写ロール１１に熱転写形成する第１熱転写手段１２と、中間転写ロール１１に形成されたカラーフィルタ３を透明基板の１種であるガラス基板２の上面に熱転写する第２熱転写手段１３とが配置されている。

第１熱転写手段１２は、カラーフィルタ３を形成する素材を中間転写ロール１１に熱転写形成するヘッドユニット１４を中間転写ロール１１の回転方向に複数設けて形成されている。これらのヘッドユニット１４は、カラーフィルタ３を形成するオーバーコート層６となる剥離受容層１５を中間転写ロール１１に熱転写形成する剥離受容層用のヘッドユニット１４Ａと、剥離受容層１５の上にカラーフィルタ３を形成するインク層５を順に熱転写する４個の第１ヘッドユニット１４Ｒ、第２ヘッドユニット１４Ｇ、第３ヘッドユニット１４Ｂ、第４ヘッドユニット１４ＢＫとによって形成されている。

剥離受容層用のヘッドユニット１４Ａには、剥離受容層１５が剥離自在に塗布された剥離受容層リボン１６が内臓されている。剥離受容層１５の素材は例えばアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂である。剥離受容層リボン１６は、一対のリボンロール１７に巻回されており、複数のリボンガイドローラ１８に案内されながら、剥離受容層１５の塗布面が中間転写ロール１１に対向して搬送されるように配設されている。

さらに、インク層５用の各ヘッドユニット１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、１４ＢＫには、それぞれ異なる色彩の画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫが塗布されたインクリボン１９（構成が同一のため同一符号を用いる。以下同じ）を有している。各インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、７ＢＫは、第１熱転写手段１２および第２熱転写手段１３部分における熱転写温度（最高約２５０℃程度）に耐えるために耐熱インクにより形成されており、また、第２熱転写手段１３部分におけるオーバーコートすることによる平滑性を確保するために１〜５μｍの厚さに形成されている。各インクリボン１９は、それぞれ一対のインクリボンロール２０に巻回されており、複数のリボンガイドローラ２１に案内されながら、それぞれ画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫの塗布面が中間転写ロール１１に対向して搬送されるように配設されている。

さらに、各ヘッドユニット１４Ａ、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、１４ＢＫは、それぞれサーマルヘッド８Ａ、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫを有しており、中間転写ロール１１の回転方向と直行方向（軸方向と平行）に配置されている。各サーマルヘッド８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫは、１個のカラーフィルタ３の幅寸法に対応する長さ（行方向の長さ）に形成されており、各サーマルヘッド８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫにおける各インクリボン１９に対向する位置には、カラーフィルタ３の幅寸法に対応するような複数の発熱素子９がライン状に並列配置されている。本実施形態においては、各発熱素子９の幅寸法を２５μｍとして、約１０００ｄｐｉの高精細配置とされて形成されている。

第２熱転写手段１３は、ガラス基板２を狭持する加熱ロール２２と中間転写ロール１１とにより形成されている。一方の加熱ロール２２は下方からガラス基板２を通して中間転写ロール１１に形成されているカラーフィルタ３部分を加熱するものである。他方の中間転写ロール１１はカラーフィルタ３部分をガラス基板２に熱転写するための圧力を付与するものである。

次に、本実施形態によるカラーフィルタ基板４の製造装置１０の作用、即ちカラーフィルタ基板４の製造方法を説明する。

第１熱転写手段１２に対して図４に示すパターンのカラーフィルタ３を形成する記録データが入力されると、まず、中間転写ロール１１の回転を開始させると同時に、各ヘッドユニット１４Ａ、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、１４ＢＫの各サーマルヘッド８Ａ、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫをダウンさせて、各サーマルヘッド８Ａ、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫと中間転写ロール１１とを各リボン１６，１９を介して圧接させる。

そして、剥離受容層用のヘッドユニット１４Ａにおいては、サーマルヘッド８Ａの全部の発熱素子９を発熱させて、剥離受容層リボン１６から剥離受容層１５を中間転写ロール１１の上面に転写させる。

続いて、インク層５用の各サーマルヘッド８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫの所定の発熱素子９（本実施形態においては図４の画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫの配置に対応する発熱素子９）を発熱させて中間転写ロール１１上の剥離受容層１５の表面の所定部分に画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫを転写する。

さらに説明すると、３個の画素用インク７Ｒ、１個のブラックマトリクス用インク７ＢＫ、３個の画素用インク７Ｇ、１個のブラックマトリクス用インク７ＢＫ、３個の画素用インク７Ｂ、１個のブラックマトリクス用インク７ＢＫの行方向の配列を繰り返すように各サーマルヘッド８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫの発熱素子９を発熱させる。これにより画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂおよびブラックマトリクス用インク７ＢＫを用いたインク層５が１個のカラーフィルタ３の列方向に連続形成される。各インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、７ＢＫのカラーフィルタ３としての印刷開始位置の頭出しは図示しないセンサによって位置合わせをすることによって各発熱素子９に通電することにより行われる。１個分のカラーフィルタ３の列方向の長さのインク層５の形成が終了すると、次のカラーフィルタ３の印刷開始まで各サーマルヘッド８Ａ、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫを所定時間アップさせて印刷を中止し、その後次のカラーフィルタ３の印刷開始位置において再度各サーマルヘッド８Ａ、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８ＢＫをダウンさせて同様にしてインク層５の形成を行う。

また、各インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、７ＢＫの熱転写に際して、１個のインクを剥離受容層１５に熱転写した後に所定の乾燥時間経過後に隣のインクを熱転写させる場合には、１個のインクをカラーフィルタ３の列方向の全長に亘って剥離受容層１５に熱転写させ、その後中間転写ロール１１を逆回転させて元に戻し、次に隣のインクをカラーフィルタ３の列方向の全長に亘って剥離受容層１５に熱転写させるようにして形成するとよい。図４のパターンのカラーフィルタ３を形成する場合には、はじめに３個の画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂをブラックマトリクス用インク７ＢＫの部分を除いて同時に熱転写し、その後にブラックマトリクス用インク７ＢＫを熱転写するとよい。

このようにして中間転写ロール１１の上面に順に形成された剥離受容層１５およびインク層５からなるカラーフィルタ３が第２熱転写手段１３の位置まで進行すると、加熱ロール２２と中間転写ロール１１とによってガラス基板２、インク層５および剥離受容層１５が所定圧力をもって狭持されるとともに約２５０℃に加熱される。これによりインク層５がガラス基板２の上面に熱溶着され、剥離受容層１５を形成する熱硬化性の樹脂がアニール処理を施されることにより熱硬化される。その後、熱硬化された剥離受容層１５が中間転写ロール１１より剥離されてガラス基板２の上面にカラーフィルタ３として転写され、中間転写ロール１１より剥離された剥離受容層１５はオーバーコート層６となる。このオーバーコート層６は、中間転写ロール１１の表面の平滑性を転写されてその表面が極めて粗度の低い平滑性を備えたものとなる。これにより、ガラス基板２の上面にカラーフィルタ３が形成されたカラーフィルタ基板４が得られる。

このようにして形成されるカラーフィルタ３をマザー基板１の１列分の個数をガラス基板２の上面にカラーフィルタ３の列方向に順に形成する。

１列分の個数のカラーフィルタ３を形成した後には、ガラス基板２と製造装置１０とを次の隣の列のカラーフィルタ３の位置まで相対移動させる。その後に、次の列のカラーフィルタ３を前記と同様にして形成する。

このようにして全ての列のカラーフィルタ３をガラス基板２に形成することによりマザー基板１が形成される。

その後、マザー基板１をカラーフィルタ３の列行方向に切断分離することにより１個単位のカラーフィルタ基板４が製造される。

このようにして形成されたカラーフィルタ基板４は、サーマルヘッド８の発熱素子９の大きさを例えば２５μｍピッチ角の小さいサイズに形成してインク層５を熱転写によって形成することができるので、高精細で信頼性が高く、更にコストも低廉なカラーフィルタ基板となる。

本発明のカラーフィルタ基板の製造装置１０によれば、高精細で信頼性が高いカラーフィルタ基板４を簡単にかつ低コストに製造することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

例えば、ブラックマトリクス用インク７ＢＫを他の画素用インク７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの前に剥離受容層１５に熱転写さえるようにしてもよい。

（ａ）は本発明に係るカラーフィルタ基板を多数形成したマザー基板を示す平面図、（ｂ）は１個のカラーフィルタの平面図 図１（ｂ）の２−２線に沿った拡大部分断面図 本発明に係るカラーフィルタのパターンの１例とサーマルヘッドの関係を示す部分平面図 本発明に係るカラーフィルタのパターンの他の例を示す図３と同様の図 本発明に係るカラーフィルタ基板の製造装置の１実施形態を示す構成図

符号の説明

１ マザー基板
２ ガラス基板
３ カラーフィルタ
４ カラーフィルタ基板
５ インク層
６ オーバーコート層
１０ カラーフィルタ基板の製造装置
１１ 中間転写ロール
１２ 第１熱転写手段
１３ 第２熱転写手段
１４Ａ、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、１４ＢＫ ヘッドユニット
１５ 剥離受容層
２２ 加熱ロール

Claims (4)

1. 中間転写ロールと、カラーフィルタを形成する素材を前記中間転写ロールに熱転写形成する第１熱転写手段と、前記中間転写ロールに形成された前記カラーフィルタを透明基板の上面に熱転写する第２熱転写手段とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造装置。
2. 前記第１熱転写手段は、前記カラーフィルタを形成する素材を前記中間転写ロールに熱転写形成するヘッドユニットを前記中間転写ロールの回転方向に複数設けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造装置。
3. 前記ヘッドユニットは、前記カラーフィルタを形成するオーバーコート層となる剥離受容層を前記中間転写ロール体に熱転写形成するヘッドユニットと、前記剥離受容層の上に前記カラーフィルタを形成するインク層を熱転写形成するヘッドユニットであることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板の製造装置。
4. 熱転写手段は、並列配置された複数の発熱素子の並列方向に対する直行方向に延びる形状に前記カラーフィルタを形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造装置。
   

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