JP2007078805A - Method of fabricating color filter with flat surface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に使用するカラーフィルタの低コスト製法に係り、特にIPS(In-Plane Switching)型液晶表示装置に使用して好適な表面が平坦なカラーフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a low-cost manufacturing method of a color filter used in a liquid crystal display device, and more particularly to a method of manufacturing a color filter having a flat surface suitable for use in an IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal display device.
液晶テレビが最近急速に普及し始め、画面サイズが大型化すると共に、表示画像の品質の向上や低価格化が厳しく要求されている。
表示画像の品質については、TN型液晶表示装置よりも表示コントラスト比特性の視野角依存性が少ない、液晶材料の複屈折効果を利用した液晶表示装置として、特に、特許文献1に開示されているようなIPS型液晶表示装置の開発が、盛んにすすめられている。IPS型の場合、電界分布の均一化の目的や、不純物拡散の防止の目的で、フォトリソ法で形成したカラーフィルタの表面にオーバーコート層を形成することが一般的である。
Recently, liquid crystal televisions have begun to spread rapidly, and the screen size has increased, and there has been a strict demand for improvement in display image quality and price reduction.
Regarding the quality of the display image, it is disclosed in
一方、低コスト化については、液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタについては、従来法であるフォトリソ法が高コストであるとして、インクジェット法で色材インクを充填する製法が低コスト化に有望であるとして検討されている。しかし、ブラックマトリクス(BM:画素間の遮光部)部を形成する方法がフォトリソ法であるかぎり、大幅な低コスト化は難しい。このBMを低コストで形成する方法として、転写法が提案されている。 On the other hand, for cost reduction, for color filters used in liquid crystal displays, a photolithographic method, which is a conventional method, is expensive, and a method of filling color material ink with an ink jet method is promising for cost reduction. As being considered. However, as long as the method of forming the black matrix (BM: light shielding portion between pixels) is the photolithography method, it is difficult to significantly reduce the cost. As a method for forming the BM at a low cost, a transfer method has been proposed.
凹部に充填した材を硬化し、接着剤を介して目的とする基板へ転写する方法を、ここでは転写法と呼ぶ。BMを転写法で形成する方法としては、例えば特許文献2には、(1)BM部に対応した凹部を有する転写用凹版を使用し、(2)インクジェット法等で凹部にBM材料を充填してBM層を形成し、(3)次に凹版上に樹脂層を形成し、(4)BM層と樹脂層とを一体的に凹版から剥離してBMを形成する方法が開示されている。その後、BM層と樹脂層とで形成された凹部に色材インクを充填して、カラーフィルタを形成している。BM層と樹脂層とは、インクジェットで色材インクをインキングした際に、色材インクが所定の領域外へ拡がってしまうことを防止するために土手の役割を果たしている。この土手の高さはインクジェットインクが溢れでない高さが必要であるが、インクジェット用色材インクの溶剤分は通常80%以上なので、溶剤が揮発した後には、CF層の厚さは1/5以下に薄くなるので、BM部の高さは必要以上に高くなってしまう。BM部の高さをできる限り低くするために、例えば特許文献3,4等ではBM材の表面を撥インク性にして、インクジェットインキングの際にBM部の高さ以上にインクジェットインクを充填することができるようにしている。 A method of curing the material filled in the recesses and transferring the material to the target substrate through an adhesive is referred to herein as a transfer method. As a method of forming a BM by a transfer method, for example, in Patent Document 2, (1) a transfer intaglio having a recess corresponding to the BM portion is used, and (2) a BM material is filled in the recess by an inkjet method or the like. (3) Next, a resin layer is formed on the intaglio, and (4) a BM is formed by peeling the BM layer and the resin layer together from the intaglio. After that, the color material ink is filled in the concave portion formed by the BM layer and the resin layer to form a color filter. The BM layer and the resin layer play a role of a bank in order to prevent the color material ink from spreading outside a predetermined region when the color material ink is inked by ink jetting. The height of the bank needs to be a height at which the inkjet ink does not overflow. However, since the solvent content of the color ink for inkjet is usually 80% or more, the thickness of the CF layer is 1/5 after the solvent is volatilized. Since it becomes thinner below, the height of the BM portion becomes higher than necessary. In order to make the height of the BM portion as low as possible, for example, in Patent Documents 3 and 4, etc., the surface of the BM material is made ink repellent, and ink jet ink is filled more than the height of the BM portion at the time of ink jet inking. To be able to.
本願発明者らは、この方法を改良し、転写用凹版を可撓性とし、またその構造、組成等、BM材について特願2004−277190において、大型カラーフィルタ用に使用することができるBMの作成方法を提案した。
しかし、このようにしても溶剤が揮発した後には、BMの高さはCF部(色部)の高さよりかなり高くなり、オーバーコート層を、フォトリソ法によるCF作成の場合のようにCF層の上に塗布して形成しても、IPS用CFに要求される平滑な表面は得られなかった。その理由は塗布したオーバーコート層の厚さが少なくともCF部とBM部で異なるので、たとえ初めに平坦に塗布したとしても、溶剤が揮発した後には、表面に凹凸が発生してしまうからである。
この点については、例えば特許文献5には表面の平坦化に優れたオーバーコート層の組成が開示されている。しかし、インクジェット法で形成するカラーフィルタの場合のBM部とCF部の段差は1〜3μm程度であり、このような平坦化に優れたオーバーコート材であっても、IPS用CFに要求される表面平坦性(通常は<0.1μm)を達成することが難しかった。
The inventors of the present application have improved this method, making the intaglio plate for transfer flexible, and regarding the structure and composition of the BM material in Japanese Patent Application No. 2004-277190. A creation method was proposed.
However, even if the solvent is volatilized in this way, the height of the BM becomes considerably higher than the height of the CF portion (colored portion), and the overcoat layer is made of the CF layer as in the case of CF formation by photolithography. Even if it was formed by coating on top, the smooth surface required for IPS CF was not obtained. The reason is that the thickness of the applied overcoat layer differs at least between the CF part and the BM part, so that even if it is applied flat at the beginning, after the solvent is volatilized, irregularities occur on the surface. .
In this regard, for example, Patent Document 5 discloses a composition of an overcoat layer excellent in surface flattening. However, the step between the BM portion and the CF portion in the case of a color filter formed by the ink jet method is about 1 to 3 μm, and even such an overcoat material excellent in flattening is required for the IPS CF. It was difficult to achieve surface flatness (usually <0.1 μm).
一方、表面が平坦なカラーフィルタの製法がいくつか提案されている。特許文献6には、転写用平坦基板の上にフォトリソ法でBMとCFを形成し、接着剤を使用してカラーフィルタ用ガラス基板へ転写する方法が開示されている。 On the other hand, several methods for producing a color filter having a flat surface have been proposed. Patent Document 6 discloses a method in which BM and CF are formed on a transfer flat substrate by a photolithography method and transferred to a color filter glass substrate using an adhesive.
また、特許文献7,8には、プレス法で「凸部+底辺部」を形成し、インクジェット法等で各色材インクを凸部で区画された所定の凹部へ充填し、次に接着剤を使用して「凸部+底辺部」とその上の部分を一体的に転写用平坦基板(基台)から剥離する方法が開示されている。この方法の問題点は、凸部は底辺部と同一材であるので、凸部に遮光性を持たせることが難しい点であった。凸部に遮光性を持たせるためには、プレスによって形成された凸部を遮光性の物質を浸透させるか、あるいは凸部上部に遮光性のパターンを重ねる方法が考えられるが、撥インク性であることが必要であることもあり、難しい。 Further, in Patent Documents 7 and 8, “convex part + bottom part” is formed by a press method, and each color material ink is filled into a predetermined concave part defined by the convex part by an ink jet method or the like, and then an adhesive is applied. A method is disclosed in which a “convex portion + bottom side portion” and a portion on the “convex portion + bottom side portion” are peeled integrally from a transfer flat substrate (base). The problem with this method is that the convex portion is made of the same material as the bottom portion, and thus it is difficult to provide the convex portion with light shielding properties. In order to impart light-shielding properties to the convex portions, a method of infiltrating the light-shielding substance into the convex portions formed by pressing, or a method of superimposing a light-shielding pattern on the upper portions of the convex portions can be considered. Sometimes it is necessary and difficult.
さらに、特許文献9には、原盤(本願での転写用平坦基板)の上に下地層を設け、その上に形成したBM部、CF部を、接着剤を使用してカラーフィルタ用基板へ下地層の部分から転写する方法を開示している。 Further, in Patent Document 9, a base layer is provided on a master (a flat substrate for transfer in the present application), and a BM portion and a CF portion formed thereon are lowered onto a color filter substrate using an adhesive. A method of transferring from a portion of the formation is disclosed.
また、液晶表示装置においては、液晶層の厚さをスペーサで規定している。従来はいわゆるビース球で規定していたが、最近では、フォトリソ法で形成した感光性樹脂のスペーサが使用されるようになっている。IPS方式の液晶表示装置では、液晶の厚さとそのムラの仕様値は通常のTN方式の場合より厳しい。この感光性樹脂のスペーサは、通常はカラーフィルタ部を形成した後、ITOを成膜するが、その後に形成されている。このため、工程が多くなり、高コストの原因の一つであった。
BM部自体を転写法で作成する方法は低コストの製法として有望であるが、転写法で形成したBMを使用する場合にCF表面を平坦にする方法は知られていない。本願発明の目的は、CF表面を平坦にする方法を提供することである。また、BM部を転写法で形成するカラーフィルタにおいて、いわゆるフォトスペーサを低コストで形成する方法を提供することである。 A method of creating the BM portion itself by the transfer method is promising as a low-cost manufacturing method, but a method of flattening the CF surface when using a BM formed by the transfer method is not known. An object of the present invention is to provide a method for flattening the CF surface. Another object of the present invention is to provide a method for forming a so-called photo spacer at a low cost in a color filter for forming a BM portion by a transfer method.
請求項1に記載の発明は、
少なくとも以下の工程を順に行うことを特徴とするカラーフィルタの作成方法である。
(1)BMパターンに対応する凹部を有する可撓性の転写用凹版の該凹部にBM材を充填し、硬化する工程。
(2)前記BM材を充填した前記転写用凹版と転写用平坦基板を向かい合わせ、間に硬化性のオーバーコート材を挟み込む工程。
(3)前記オーバーコート材を硬化した後に、前記オーバーコート材と前記BM材を一体的に前記転写用凹版から前記転写用平坦基板に転写する工程。
(4)前記転写用平坦基板に転写された前記BM材と前記オーバーコート材とで形成された凹状の各区画へ、所定のカラーフィルタ用色材インクを充填し、硬化する工程。
(5)前記転写用平坦基板上の硬化した前記色材インク側とカラーフィルタ用基板を合わせ、間に無溶剤型感光硬化透明接着剤を挟み込み、該接着剤を露光硬化する工程。
(6)前記カラーフィルタ用基板と前記転写用平坦基板を端部から引き剥がして、硬化した前記色材インクと硬化した前記接着剤が一体化したものを前記カラーフィルタ用基板側へ転写する工程。
The invention described in
A color filter creating method characterized in that at least the following steps are sequentially performed.
(1) A step of filling the concave portion of the flexible intaglio plate having a concave portion corresponding to the BM pattern with a BM material and curing it.
(2) A step of facing the transfer intaglio filled with the BM material and the transfer flat substrate and sandwiching a curable overcoat material therebetween.
(3) A step of transferring the overcoat material and the BM material integrally from the transfer intaglio to the transfer flat substrate after curing the overcoat material.
(4) A step of filling a predetermined color filter color material ink in each of the concave sections formed by the BM material and the overcoat material transferred to the transfer flat substrate, and curing.
(5) A step of aligning the cured color material ink side on the flat transfer substrate and the color filter substrate, sandwiching a solventless photosensitive curing transparent adhesive therebetween, and exposing and curing the adhesive.
(6) A step of peeling the color filter substrate and the transfer flat substrate from the end, and transferring the cured color material ink and the cured adhesive integrated to the color filter substrate side. .
請求項2に記載の発明は、
前記可撓性の転写用凹版の凹部にBM材を充填する方法が、裏面より露光することができる転写用凹版を使用し、かつ露光量を調整することによって、BMの厚さを所望の厚さにすることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの作成方法である。
The invention described in claim 2
The method of filling the recesses of the flexible transfer intaglio with the BM material uses a transfer intaglio that can be exposed from the back side, and adjusts the exposure amount to adjust the BM thickness to a desired thickness. The method for producing a color filter according to
請求項3に記載の発明は、
前記転写用平坦基板として、スペーサ形成部付きの転写用平坦基板を使用することを特徴とする請求項1あるいは2に記載のカラーフィルタの作成方法である。
The invention according to claim 3
3. The method for producing a color filter according to
請求項4に記載の発明は、
前記オーバーコート材が、無溶剤UV硬化型であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカラーフィルタの形成方法である。
The invention according to claim 4
The method for forming a color filter according to
請求項5に記載の発明は、
前記工程(4)に引き続いて、前記色材インクを充填した後、インクが柔軟なうちにプレスして、色材インクの表面を平坦化し、次に固化する工程を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のカラーフィルタの形成方法である。
The invention described in claim 5
Following the step (4), after the color material ink is filled, the step of pressing the ink while it is flexible to flatten the surface of the color material ink and then solidify is performed. Item 5. A method for forming a color filter according to any one of
請求項1の発明によれば、BM層を転写法で作成し、そのBM層の間に個別にカラーフィルタ用インクをインキングする方法でカラーフィルタを製造しても、表面が完全に平坦なカラーフィルタを作成することができる。この場合、BM形成用の転写用凹版と転写用平坦基板が可撓性であることによって、剥離工程を円滑に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, even when a color filter is manufactured by a method in which a BM layer is formed by a transfer method and the color filter ink is individually inked between the BM layers, the surface is completely flat. Color filters can be created. In this case, since the intaglio for transfer for forming the BM and the flat substrate for transfer are flexible, the peeling process can be performed smoothly.
請求項2に記載の発明によれば、BM材の厚さを裏面露光の光量を調整することによって、高精度で所望の厚さにすることができる。 According to invention of Claim 2, the thickness of BM material can be made into desired thickness with high precision by adjusting the light quantity of back surface exposure.
請求項3の発明によれば、厚さ精度に優れたフォトスペーサ(カラムスペーサ)を平滑なオーバーコート層を形成するのと同時に形成することができる。オーバーコート材用接着剤を使用すればカラーフィルタ表面はオーバーコート層として必要な特性を具有したものとなる。 According to the invention of claim 3, the photo spacer (column spacer) having excellent thickness accuracy can be formed simultaneously with the formation of the smooth overcoat layer. If an adhesive for overcoat material is used, the surface of the color filter has characteristics necessary for an overcoat layer.
請求項4の発明によれば、貼合せ硬化の工程を短時間にすることができる。 According to invention of Claim 4, the process of bonding hardening can be made into a short time.
請求項5の発明によれば、色材層の厚さムラを低減することができる。撥インク材の選定や撥インク材のブリード対策のなどの厚さムラ対策を軽減することができる。 According to the invention of claim 5, unevenness in the thickness of the color material layer can be reduced. Thickness unevenness countermeasures such as selection of ink repellent materials and measures against bleeding of ink repellent materials can be reduced.
先ず、本発明の方法による表面が非常に平坦な(請求項1に記載の)カラーフィルタの形成方法を図1、2に基づいて、以下に述べる。
図1(1):転写用凹版の凹部は所望のBMパターン他に対応した凹部を有する。この転写用凹版へUV硬化性のBM材を遮光層(凸部)より低く充填する。溶剤を揮発させた後にUV硬化する。ここで、BM材を充填する方法としては、例えば、特願2004−277190に開示されている方法がある。
よく知られている方法であるが、CF材(色材インク)をインクジェット法で充填するのに好都合であるように、土手となるBMは撥インクジェット用CFインク性を付与したものを使用する。なお、転写用凹版の構造と材質、および凹部へのBM材の充填方法は、後述する。
First, a method for forming a color filter having a very flat surface (according to claim 1) according to the method of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 (1): The concave portion of the intaglio plate for transfer has a concave portion corresponding to a desired BM pattern and the like. The intaglio plate for transfer is filled with a UV curable BM material lower than the light shielding layer (convex portion). After the solvent is volatilized, UV curing is performed. Here, as a method of filling the BM material, for example, there is a method disclosed in Japanese Patent Application No. 2004-277190.
Although it is a well-known method, a BM serving as a bank uses a CF ink-repellent property for ink-repellent ink jet so as to be convenient for filling a CF material (color material ink) by an ink jet method. The structure and material of the transfer intaglio and the method of filling the recess with the BM material will be described later.
図1(2):図1(1)で作成したBMを充填した転写用凹版と転写用平坦基板との間にオーバーコートとしての機能を有する親インクジェット用CFインク性のあるUV硬化型接着剤(オーバーコート接着剤)を所定の厚さになるように、例えばロールプレスで、挟み込む。転写用平坦基板の材質と構造については後述する。 FIG. 1 (2): CF curable adhesive with CF ink property for parent ink jet having a function as an overcoat between the transfer intaglio filled with BM prepared in FIG. 1 (1) and a flat substrate for transfer The (overcoat adhesive) is sandwiched by, for example, a roll press so as to have a predetermined thickness. The material and structure of the transfer flat substrate will be described later.
図1(3):転写用平坦基板側からUV光を照射してオーバーコート接着剤を硬化する。 FIG. 1 (3): UV light is irradiated from the transfer flat substrate side to cure the overcoat adhesive.
図1(4):引き剥がし時、転写基板は平坦な状態が、欠陥発生対策や、寸法精度確保のために好ましい。そのため、真空吸着定盤等で平坦に固定する。転写用平坦基板を固定し、転写用凹版を端部から持ち上げて、ひきはがすと、撥インクジェットインク性BM材はオーバーコート接着剤を介して転写用平坦基板側へ転写する。 FIG. 1 (4): When peeling off, it is preferable that the transfer substrate is flat to prevent defects and to ensure dimensional accuracy. Therefore, it is fixed flat with a vacuum suction surface plate or the like. When the transfer flat substrate is fixed, the transfer intaglio is lifted from the end, and peeled off, the ink-repellent ink-repellent BM material is transferred to the transfer flat substrate side via the overcoat adhesive.
図2(5):BM材の間にインクジェット装置でCF用の色材インクを充填する。
撥インク性BM材を使用しているので、CF用の色材インクはBM材の高さ以上に充填することができる。
FIG. 2 (5): CF color material ink is filled between BM materials by an ink jet apparatus.
Since the ink repellent BM material is used, the CF color material ink can be filled more than the height of the BM material.
図2(6):CF材が充填されたものとカラーフィルタ用ガラス基板の間に無溶剤型UV硬化性接着剤をロールラミネータ等で所定の厚さで挟み込み、貼り合わせた状態にする。 FIG. 2 (6): A solventless UV curable adhesive is sandwiched between a material filled with a CF material and a glass substrate for a color filter with a roll laminator or the like at a predetermined thickness and bonded.
図2(7):カラーフィルタ用ガラス基板側からUVを照射して、無溶剤型UV硬化性接着剤を硬化する。 FIG. 2 (7): UV is irradiated from the color filter glass substrate side to cure the solventless UV curable adhesive.
図2(8):カラーフィルタ用ガラス基板を真空吸着等で固定して、転写用平坦基板を端部より撓ませながら持ち上げると、転写用平坦基板とオーバーコート層用UV硬化接着剤層の間が剥離する。
このようにして、表面が完全に平坦なオーバーコート層を形成することができる。
Fig. 2 (8): When the glass substrate for the color filter is fixed by vacuum suction or the like, and the flat substrate for transfer is lifted while being bent from the end, the space between the flat substrate for transfer and the UV curable adhesive layer for the overcoat layer Peels off.
In this way, an overcoat layer having a completely flat surface can be formed.
スペーサを同時に形成する方法を図3、4に基づいて、以下に述べる。
図3(1):図1(1)と同じ方法でBM形成用転写用の転写版の凹部へ撥CFインク性BM材を充填する。
図3(2):図1(2)では転写用平坦基板を使用したが、代わりにスペーサ形成用凹部付きの転写用基板を使用する。このスペーサ形成用凹部付きの転写用基板の作成方法は後述する。図1(2)と同様にして、図3(1)でBM材を充填したBM形成用転写用凹版とスペーサ形成用凹部付き転写用基板の間にオーバーコート層用兼スペーサ用の透明無溶剤UV硬化型接着剤を挟み込む。接着剤は硬化してオーバコート層になるので、厚さは所定の厚さになるように、例えばロールプレス等で調整しながら挟み込む。接着剤は転写用凹版のスペーサ形成用の凹部に入り込むが、スペーサ用凹部に気泡が残らないように挟み込む必要がある。そのため、例えば真空ラミネータを使用することが好ましい。その後、転写用基板側からUVを照射して接着剤を硬化する。
図3(3):転写用基板と転写用凹版を引き剥がす。引き剥がしは図1(4)と同様に行う。
図3(4):色材R,G,Bを例えばインクジェット法で、所定の画素部(凹部隙間)へ充填する。
図4(5):画素間に充填されたカラーフィルタ用インクは、溶剤を含んでいる状態では柔軟であるが、適当に柔軟な状態になった時にプレスして、色材層の厚さを平坦化する。プレスの方法は、表面が離型性の、例えばシリコーンゴムやフッ素樹脂で被覆されているロールで端から順次加圧する方法や、平プレスや水圧プレスでクッション材としてシリコーンゴム板を挟んで加圧する方法等がある。なお、この工程はスペーサを形成しない場合、つまり図2の(5)と(6)の間にも行うことができる。
図4(6):色材を充填した転写用基板とカラーフィルタ用ガラス基板の間に無溶剤UV硬化型透明接着材を挟み込む。
図4(7):カラーフィルタ用ガラス基板側からUVを照射して、接着剤を硬化する。
図4(8):転写用(平坦)基板とカラーフィルタ用ガラス基板を引き剥がすと、転写用(平坦)基板とオーバーコート層の間で剥離が発生する。スペーサ部もオーバーコート層側に転写する。この後、加熱処理等の所要の処理を行って、カラーフィルタが完成する。
A method for forming the spacers simultaneously will be described below with reference to FIGS.
FIG. 3 (1): CF repellent BM material is filled into the recesses of the transfer plate for BM formation transfer in the same manner as in FIG. 1 (1).
FIG. 3 (2): In FIG. 1 (2), a transfer flat substrate is used, but instead a transfer substrate with a spacer forming recess is used. A method for producing the transfer substrate with the spacer forming recess will be described later. In the same manner as in FIG. 1 (2), the transparent non-solvent for the overcoat layer and spacer between the BM forming transfer intaglio filled with the BM material in FIG. 3 (1) and the transfer substrate with the spacer forming recess. Insert a UV curable adhesive. Since the adhesive is cured to become an overcoat layer, the adhesive is sandwiched while being adjusted by, for example, a roll press so that the thickness becomes a predetermined thickness. The adhesive enters the recess for forming the spacer of the intaglio plate for transfer, but it is necessary to sandwich the adhesive so that no bubbles remain in the recess for spacer. Therefore, it is preferable to use a vacuum laminator, for example. Thereafter, the adhesive is cured by irradiating UV from the transfer substrate side.
FIG. 3 (3): The transfer substrate and the transfer intaglio are peeled off. The peeling is performed in the same manner as in FIG.
FIG. 3 (4): Color materials R, G, and B are filled into a predetermined pixel portion (concave gap) by, for example, an inkjet method.
FIG. 4 (5): The color filter ink filled between pixels is flexible when it contains a solvent, but when it is in an appropriate flexible state, it is pressed to reduce the thickness of the color material layer. Flatten. The pressing method is a method in which the surface is releasable, for example, by sequentially pressing from the end with a roll coated with silicone rubber or fluororesin, or by pressing a silicon rubber plate as a cushioning material with a flat press or a hydraulic press. There are methods. This step can also be performed when no spacer is formed, that is, between (5) and (6) in FIG.
FIG. 4 (6): A solvent-free UV curable transparent adhesive is sandwiched between a transfer substrate filled with a color material and a color filter glass substrate.
FIG. 4 (7): UV is irradiated from the color filter glass substrate side to cure the adhesive.
FIG. 4 (8): When the transfer (flat) substrate and the color filter glass substrate are peeled off, peeling occurs between the transfer (flat) substrate and the overcoat layer. The spacer portion is also transferred to the overcoat layer side. Thereafter, necessary processing such as heat treatment is performed to complete the color filter.
次に、本発明で使用する各部材について以下に述べる。
図1(1)は本発明に使用する転写用凹版の断面概略図であるが、支持基板としては、寸法精度の仕様を満足させ得るものとして、カラーフィルタ用ガラス基板や、それと熱膨張率がほぼ一致する鉄−ニッケル42合金がある。また、熱膨張率が0に近い石英硝子やインバーがある。転写時に曲がってくれることが剥離工程を円滑に行うために好ましい。可撓性を有する厚さならばよいが、石英ガラスやカラーフィルタガラス基板の場合には厚さが0.7〜5mmのものがよい。カラーフィルタ用ガラス板が大型になっても入手が容易であるので好ましい。その場合、厚さは0.7mmであるが、大型になって強度が不足する場合には、プラスチックフィルムを貼りあわせて、補強する。
離型層としては、BM用インクが内部に充填できる程度に親インク性であることが必要である。ただし、BM用インクには、カラーフィルタ用のインクに対して反発性を付与するため、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂の表面エネルギーを低下させる界面活性剤を添加するので、離型層にシリコーン樹脂やフッ素樹脂の界面活性剤を添加したり、表面コートしたとしても、一応の濡れ性をうることができる。
凸部はフォトレジストを使用して形成することができる。撥インク性を付与するには、フォトレジストへ撥インク剤を添加するか、あるいは凸部パターンを形成した後に表面に撥インク性のある物質、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、を塗布し、硬化する。また、パターンメッキで金属の凸部を形成してもよい。クロムメッキは硬度が高く、撥インク性もあるので好ましい。
なお、先に凸部を形成して、後から離型層や表面の撥インク層を形成してもよい。
Next, each member used in the present invention will be described below.
FIG. 1 (1) is a schematic cross-sectional view of a transfer intaglio used in the present invention. As a support substrate, a glass substrate for a color filter, and a coefficient of thermal expansion, which can satisfy the specification of dimensional accuracy, are shown. There is a nearly matching iron-nickel 42 alloy. In addition, there are quartz glass and invar whose thermal expansion coefficient is close to zero. It is preferable to bend at the time of transfer in order to smoothly perform the peeling process. A thickness having flexibility is sufficient, but in the case of quartz glass or a color filter glass substrate, a thickness of 0.7 to 5 mm is preferable. Even if the glass plate for a color filter becomes large, it is preferable because it can be easily obtained. In that case, the thickness is 0.7 mm, but when the size becomes large and the strength is insufficient, a plastic film is bonded and reinforced.
The release layer needs to be ink-philic to such an extent that the BM ink can be filled inside. However, in order to impart resilience to the color filter ink, for example, a surfactant that lowers the surface energy of the silicone resin or fluororesin is added to the BM ink. Even if a fluororesin surfactant is added or the surface is coated, it is possible to obtain temporary wettability.
The convex portion can be formed using a photoresist. In order to impart ink repellency, an ink repellant is added to the photoresist or a convex pattern is formed, and then an ink repellant substance such as silicone resin or fluororesin is applied to the surface and cured. . Moreover, you may form a metal convex part by pattern plating. Chrome plating is preferable because of its high hardness and ink repellency.
Note that the convex portions may be formed first, and the release layer and the ink repellent layer on the surface may be formed later.
スペーサ同時形成用の転写基板の作成方法を図5に示す。ガラス基板を使用した理由は、ガラス基板を通してUV露光するためであって、請求項1で使用する転写用平坦基板の場合と同じである。UV硬化性離型材としては、アクリル樹脂系の感光硬化性のものを使用することができる。この方法によれば、スペーサ形成用の凹部の深さは、UV硬化性離型材の塗布厚になるので、高精度である。なお、スペーサの形状は通常円筒状であって、サイズは直径数μm、高さ2〜5μm程度である。
なお、図3(2)では、転写用平坦基板のスペーサ部には、オーバーコート用樹脂が入り込む。しかし、オーバーコート用の樹脂がスペーサとして不適当である場合には、初めに転写用平坦基板のスペーサ用の穴にスペーサとして適した材料を充填しておいてから、図3(2)の工程を行うのがよい。その材料がUV硬化性である場合には、硬化はオーバーコート層の硬化と同時に行うことができるが、UV硬化性でない場合には、充填した後に硬化しておいて、図3(2)の工程を行う。
FIG. 5 shows a method for producing a transfer substrate for simultaneous spacer formation. The reason for using the glass substrate is to perform UV exposure through the glass substrate, and is the same as that of the flat substrate for transfer used in
In FIG. 3B, the overcoat resin enters the spacer portion of the transfer flat substrate. However, if the overcoat resin is inappropriate as a spacer, the material for the spacer is first filled in the spacer hole of the flat substrate for transfer, and then the process of FIG. It is good to do. When the material is UV curable, the curing can be performed simultaneously with the curing of the overcoat layer. However, when the material is not UV curable, the material is cured after filling, and is cured as shown in FIG. Perform the process.
転写用凹版へBM用インクを充填する方法の例を図6に示す。図6(1)はドクターを使用して、転写用凹版の凹部へBM用インクを充填する方法である。BM用インクとしては、無溶剤型、または低溶剤型で、固化、硬化後の体積減少が少ないものが適している。ドクターで埋め込んでも、転写用凹版の凸部にBM用インクが残ってしまうことを防止するために、凸部表面をクロムメッキ面等の硬度の高い面として、高圧力でドクターを移動するか、あるいは凸部表面をシリコーン樹脂やフッ素樹脂でコートしてBM用インクに対する撥インク性を高くする。
図6(2)は転写用凹版として裏面露光が可能なものを使用する。すなわち、支持基板として、カラーフィルタ用ガラス基板や石英ガラス板を使用して、裏面から露光することを可能とする。実際問題として、転写用凹版の支持基板としてカラーフィルタ用ガラス基板は熱膨張率の点からもまた、大サイズ対応が容易である点からも非常に好ましい材料である。
離型層も裏面露光光をある程度以上透過するものであることが必要である。実際の材料としては、透明プラスチックフィルム、例えばポリプロピレン、ポリシクロオレフィン、透明ポリイミド、およびUV硬化アクリル樹脂系のものがその上に凸部を形成することが容易であるので好ましい。UV硬化アクリル樹脂系のものは、UV硬化後に150〜250℃、5〜30分間程度の熱処理を行うことによって、充分な剥離性が得られる。凸部は遮光性のフォトレジストを使用して形成することができる。例えば、BM用インクに撥インク剤を0.01〜1%程度添加したものを使用することができる。アクリル樹脂系のBM用インクであれば、150〜250℃、5〜30分間程度の熱処理を行うことによって、同じBM用インクを充填し、硬化した状態のものに対して、離型性を有する。また、下地の離型層に対して接着する。
この裏面露光用転写用凹版にBM用インクを充填する方法は、図6(2)2)に示したように、BM用インクを版表面全体に塗布する。塗布方法としては、ロールコート、スリットコート、スピンコート等の方法使用することができる。溶剤が揮発した後に、裏面から露光する。すると、遮光部がない部分は所望のBMパターンに対応する部分であるが、そこが露光量に応じて硬化する。BM材の厚さが所望の厚さに達するまで裏面より露光する。露光しても、遮光部上のBM用インクは硬化しない。現像すると、硬化したBM用インクが版の凹部に残り、他は除去される。裏面露光法に利点は、硬化するBM用インクの厚さは塗布したBM用インクの厚さではなく、露光量によって決定される点である。大面積になると均一の厚さに塗布することは難しくなるが、露光量を均一にすることは容易である。
図6(3)に示した方法は、1)凸部の上に除去可能な被覆層を形成し、2)BM用インクを全面に塗布し、乾燥した後に、全面から露光して、BM用インクを硬化する。3)被覆材を除去すると、凹部にBM用インクの硬化物が充填される、という方法である。被覆層の材質には、水溶性樹脂(PVA、セルロース樹脂系等)、シリコーン樹脂やフッ素樹脂、UV硬化したBM用インクを溶解しない溶剤に溶解する樹脂等がある。凸部表面だけを被覆方法としては、裏面露光法、熱転写法、粘着転写法等がある。シリコーン樹脂やフッ素樹脂は、硬化したBM用インクを転写しても、版側に残り、何度も使用することができるので好都合である。BM用インクとしては、感光硬化するものでもよいが、熱硬化型、2液硬化型のものでもよい。
An example of a method of filling the transfer intaglio with BM ink is shown in FIG. FIG. 6 (1) shows a method of filling BM ink into the recesses of the transfer intaglio using a doctor. As the BM ink, a solventless type or a low solvent type, which has a small volume reduction after solidification and curing, is suitable. In order to prevent the BM ink from remaining on the convex part of the transfer intaglio, even if it is embedded with a doctor, the convex part surface is made to be a hard surface such as a chrome plated surface, or the doctor is moved with high pressure, Alternatively, the surface of the convex portion is coated with a silicone resin or a fluorine resin to increase the ink repellency with respect to the BM ink.
In FIG. 6 (2), a transfer intaglio that allows backside exposure is used. That is, using a color filter glass substrate or a quartz glass plate as the support substrate, it is possible to expose from the back surface. In practice, a glass substrate for a color filter as a supporting substrate for an intaglio plate for transfer is a very preferable material from the viewpoint of the coefficient of thermal expansion and the ability to easily cope with a large size.
The release layer also needs to transmit the back exposure light to some extent. As the actual material, a transparent plastic film such as polypropylene, polycycloolefin, transparent polyimide, and UV-curing acrylic resin-based material is preferable because it is easy to form a convex portion thereon. A UV-curable acrylic resin-based resin can be sufficiently peeled by performing a heat treatment at 150 to 250 ° C. for about 5 to 30 minutes after UV curing. The convex portion can be formed using a light-shielding photoresist. For example, an ink for which about 0.01 to 1% of an ink repellent agent is added to BM ink can be used. If it is an acrylic resin-based BM ink, it has a releasability with respect to a state in which the same BM ink is filled and cured by performing a heat treatment at 150 to 250 ° C. for about 5 to 30 minutes. . Also, it adheres to the underlying release layer.
As shown in FIG. 6 (2) 2), the BM ink is applied to the entire surface of the plate as a method of filling the intaglio plate for transfer for backside exposure with BM ink. As a coating method, methods such as roll coating, slit coating, and spin coating can be used. After the solvent is volatilized, exposure is performed from the back side. Then, the portion without the light shielding portion is a portion corresponding to a desired BM pattern, but the portion is cured according to the exposure amount. Exposure from the back side until the thickness of the BM material reaches the desired thickness. Even when exposed, the BM ink on the light-shielding portion does not cure. When developed, the cured BM ink remains in the recesses of the plate, and the others are removed. The advantage of the back exposure method is that the thickness of the BM ink to be cured is determined not by the thickness of the applied BM ink but by the exposure amount. When the area is large, it is difficult to apply a uniform thickness, but it is easy to make the exposure amount uniform.
In the method shown in FIG. 6 (3), 1) a removable coating layer is formed on the convex portion, 2) BM ink is applied to the entire surface, dried, and then exposed from the entire surface. Cure the ink. 3) The method is such that when the covering material is removed, the concave portion is filled with a cured product of BM ink. Examples of the material of the coating layer include water-soluble resins (PVA, cellulose resin, etc.), silicone resins and fluororesins, resins that dissolve in solvents that do not dissolve UV cured BM ink, and the like. Examples of the method for covering only the surface of the convex portion include a back exposure method, a thermal transfer method, and an adhesive transfer method. Silicone resin and fluororesin are advantageous because they can remain on the plate side even after the cured BM ink is transferred and can be used many times. The BM ink may be photosensitively curable, but may be thermosetting or two-component curable.
転写用平坦基板は支持基板と離型層よりなる。支持基板は接着性を有するオーバーコート材としてUV硬化性のものを使用する場合にはUV透過性であることが必要であり、熱膨張の点から、室温付近の熱膨張がほとんどない石英ガラスを使用するか、または、カラーフィルタ用ガラス基板を使用して作業温度付近の熱伸縮を同一にすることが寸法精度を高くするために好ましい。特に後者はカラーフィルタ基板の大型化に対応することができるので好ましい。引き剥がし時に可撓性であることが非常に好ましいが、カラーフィルタ用ガラス板は厚さが現在0.7mmなので、可撓性については問題ない。一方、破損については例えば合わせガラスに使用されている補強方法によって対処する。
転写用平坦基板は接着剤との適度の接着力および適度の離型性が必要であるので、離型材層を表面に形成する。実際問題としては、この転写した層を、さらに一度接着剤を使用して転写するので、接着強度が後の接着剤を使用した転写よりも高くてはならない。
すなわち、本発明の方法では、離型工程が2回あるので、最初の転写用凹版からの離型工程での離型に要する剥離力が2回目の転写用凹版平坦基板からの離型工程での離型に要する剥離力よりかなり低いことが必要である。ここで、最初の離型では、BM材として適した材料であることが必要であり、2回目の離型では、オーバーコートに適した材料であることが必要であり、離型性を中心に考えることが難しい。従って、転写用凹版と転写用平坦基板の離型性と接着材の接着力の3者を調整し、接着剤の接着力>転写用凹版の離型層の接着力>転写基板の離型層の接着力、とする必要がある。そのためには、転写用凹版の離型層としては、充填し固化するBM材に対する離型性が高いものが必要である。転写用凹版ではシリコーン樹脂、フッ素樹脂を表面に被覆して離型層とすることが好ましい。
The transfer flat substrate includes a support substrate and a release layer. The support substrate must be UV transmissive when using an UV curable overcoat material with adhesive properties. From the viewpoint of thermal expansion, quartz glass with almost no thermal expansion near room temperature is used. It is preferable to use a glass substrate for a color filter or to make the thermal expansion and contraction near the working temperature the same in order to increase the dimensional accuracy. In particular, the latter is preferable because it can cope with an increase in the size of the color filter substrate. Although it is highly preferable that it is flexible at the time of peeling, the glass plate for the color filter has a thickness of 0.7 mm at present, so there is no problem with flexibility. On the other hand, breakage is dealt with by a reinforcing method used for laminated glass, for example.
Since the transfer flat substrate requires an appropriate adhesive force with an adhesive and an appropriate release property, a release material layer is formed on the surface. As a practical matter, since the transferred layer is transferred once using an adhesive, the adhesive strength should not be higher than the transfer using a later adhesive.
That is, in the method of the present invention, since there are two mold release steps, the peeling force required for the mold release in the mold release step from the first transfer intaglio is the second mold release step from the transfer intaglio flat substrate. It is necessary to be considerably lower than the peeling force required for mold release. Here, in the first mold release, it is necessary to be a material suitable as a BM material, and in the second mold release, it is necessary to be a material suitable for an overcoat. Difficult to think. Therefore, adjusting the three factors of the mold release property of the transfer intaglio and the transfer flat substrate and the adhesive strength of the adhesive, the adhesive strength of the adhesive> the adhesive strength of the release layer of the transfer intaglio> the release layer of the transfer substrate It is necessary to have an adhesive strength. For this purpose, the release layer of the intaglio plate for transfer needs to have a high release property for the BM material to be filled and solidified. In the intaglio plate for transfer, it is preferable to cover the surface with a silicone resin or a fluororesin to form a release layer.
BM材は通常のカーボンブラックやチタンブラックを黒色遮光材として使用している感光硬化性のものを使用することができる。インクジェット用CFインクに対する撥インク性を付与するには、一般に使用されているもの、例えば特開2004―45910、特開2004−177948,特開2005−60515に記載されているアクリル−シリコーン共重合体等を使用する。画素毎へのCFインクのインキング方法としては、インクジェット法以外にノズル法がある。本発明の方法で形成したBMはノズル法に対しても使用することができる。また、その場合の撥インク剤はインクジェット法に使用するものを使用することができる。 As the BM material, a photosensitive curable material using normal carbon black or titanium black as a black light shielding material can be used. In order to impart ink repellency to the ink-jet CF ink, commonly used ones such as acrylic-silicone copolymers described in JP-A-2004-45910, JP-A-2004-177948, JP-A-2005-60515 are used. Etc. As an inking method of CF ink for each pixel, there is a nozzle method in addition to the ink jet method. The BM formed by the method of the present invention can also be used for the nozzle method. Moreover, the ink repellent agent in that case can use what is used for an inkjet method.
オーバーコート材としては、通常は、例えば特許文献5に記載されているように、熱硬化性で溶剤を含む組成であるが、本発明に使用するUV硬化性の場合には無溶剤組成であることが非常に好適である。それを得る方法は、基本的には通常に使用されているものの組成について、ポリマー成分をオリゴマー成分やモノマー成分に変更し、また感光性を付与するために光反応開始剤を添加することで、無溶剤型に変更することができる。さらに、このオーバーコート材はインクジェット用CFインクに対して親インク性であることが好ましい。特許文献5に記載されているものは親インク性である。 The overcoat material is usually a thermosetting and solvent-containing composition as described in, for example, Patent Document 5, but in the case of the UV curable composition used in the present invention, it is a solvent-free composition. Is very suitable. The method of obtaining it is basically changing the polymer component to an oligomer component or monomer component for the composition of what is usually used, and adding a photoinitiator to impart photosensitivity, It can be changed to a solventless type. Further, this overcoat material is preferably ink-philic with respect to the ink-jet CF ink. What is described in Patent Document 5 is ink-philic.
オーバーコート材に対する離型層、すなわち転写用平坦基板の離型層、としては、クロム硬化PVA、アクリル樹脂系、アクリルメラミン樹脂系等がオーバーコート層の表面を汚染することがなく好適である。一方、離型性の高いシリコーン樹脂やフッ素樹脂は転写用凹版の離型の際の剥離強度と同等あるいは、より低くなるので使用することは難しい。また、オーバーコート層の汚染の恐れがある。 As the release layer for the overcoat material, that is, the release layer of the flat substrate for transfer, a chromium-cured PVA, an acrylic resin system, an acrylic melamine resin system, or the like is preferable because it does not contaminate the surface of the overcoat layer. On the other hand, a silicone resin or fluororesin having a high releasability is difficult to use because it is equal to or lower than the peel strength at the time of releasing the intaglio for transfer. Further, there is a risk of contamination of the overcoat layer.
カラーフィルタ基板へ転写するための接着剤は、無色であり、カラーフィルタ用ガラスへの接着強度が高く、カラーフィルタの耐性テストに耐えられるものが必要である。無溶剤タイプのものが、工程上非常に好ましい。さらに、加熱硬化性や2液混合硬化性であってよいが、UV硬化無溶剤型であることが好ましい。実際の組成としては、アクリル系の無溶剤UV硬化型のものがある。例えば特開2000-136354号公報に開示されているものが、硬化不要の部分を露光しないで、アルカリ現像液で除去することができるので好ましい。 The adhesive for transferring to the color filter substrate must be colorless, have high adhesive strength to the color filter glass, and can withstand the color filter resistance test. The solventless type is very preferable in the process. Furthermore, it may be heat curable or two-component mixed curable, but is preferably a UV curable solventless type. As an actual composition, there is an acrylic solventless UV curable type. For example, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-136354 is preferable because it can be removed with an alkaline developer without exposing a portion that does not require curing.
Claims (5)
(1)BMパターンに対応する凹部を有する可撓性の転写用凹版の該凹部にBM材を充填し、硬化する工程。
(2)前記BM材を充填した前記転写用凹版と転写用平坦基板を向かい合わせ、間に硬化性のオーバーコート材を挟み込む工程。
(3)前記オーバーコート材を硬化した後に、前記オーバーコート材と前記BM材を一体的に前記転写用凹版から前記転写用平坦基板に転写する工程。
(4)前記転写用平坦基板に転写された前記BM材と前記オーバーコート材とで形成された凹状の各区画へ、所定のカラーフィルタ用色材インクを充填し、硬化する工程。
(5)前記転写用平坦基板上の硬化した前記色材インク側とカラーフィルタ用基板を合わせ、間に無溶剤型感光硬化透明接着剤を挟み込み、該接着剤を露光硬化する工程。
(6)前記カラーフィルタ用基板と前記転写用平坦基板を端部から引き剥がして、硬化した前記色材インクと硬化した前記接着剤が一体化したものを前記カラーフィルタ用基板側へ転写する工程。 A method for producing a color filter, comprising performing at least the following steps in order.
(1) A step of filling the concave portion of the flexible intaglio plate having a concave portion corresponding to the BM pattern with a BM material and curing it.
(2) A step of facing the transfer intaglio filled with the BM material and the transfer flat substrate and sandwiching a curable overcoat material therebetween.
(3) A step of transferring the overcoat material and the BM material integrally from the transfer intaglio to the transfer flat substrate after curing the overcoat material.
(4) A step of filling a predetermined color filter color material ink in each of the concave sections formed by the BM material and the overcoat material transferred to the transfer flat substrate, and curing.
(5) A step of aligning the cured color material ink side on the flat transfer substrate and the color filter substrate, sandwiching a solventless photosensitive curing transparent adhesive therebetween, and exposing and curing the adhesive.
(6) A step of peeling the color filter substrate and the transfer flat substrate from the end, and transferring the cured color material ink and the cured adhesive integrated to the color filter substrate side. .
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2005
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