JP2012208436A

JP2012208436A - 表示装置用カラーフィルタの製造方法

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Publication number: JP2012208436A
Application number: JP2011075930A
Authority: JP
Inventors: 優一郎 ▲高▼島; Yuichiro Takashima; Yuichi Matsumoto; 雄一松本; Takashi Suzuki; 剛史鈴木
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】可撓性透明基板の上にカラーフィルタのパターンが形成された表示装置用カラーフィルタを、寸法精度良く、大量に製造する方法を提供する。
【解決手段】連続的に繰り出される搬送キャリア上へ枚葉形状の可撓性透明基板を仮固定する工程と、仮固定された可撓性透明基板の表面にカラーパターンを形成する工程と、カラーパターンが形成された可撓性透明基板を加熱処理する工程と、加熱処理された可撓性透明基板と搬送キャリアとを分離する工程とを備える製造方法により表示装置用カラーフィルタを製造した。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置用カラーフィルタの製造方法に関し、より詳細には可撓性透明基板の上にカラーパターンが形成された表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。

従来から、液晶表示装置、分散媒溶液と電荷を帯びた電気泳動粒子とを充填した電気泳動表示（電子ペーパー）装置等の表示デバイスは、テレビや携帯電話、多機能携帯端末、電子ブックリーダー、電子看板等において利用されており、その用途は今後さらに拡大することが見込まれている。

これらの表示デバイスをフルカラー表示するために、数百μｍ程度のガラス基板に形成されたカラーフィルタが用いられてきた。また近年では、ガラス基板をフィルムへ置き換えた表示デバイスが製品化されている。表示デバイスの支持体をガラスからフィルムへと置き換えることで、ガラスを用いた場合と比較して、これまでにない軽量化や強靭化、薄型化が可能となり、また、ロールツーロール加工等による低コスト化を図ることが可能となる。

従来のこれらのカラーフィルタの製造方法として、特許文献１にて開示されたものがある。特許文献１に記載のカラーフィルタの製造方法では、インキ剥離性のフィルム基材上に形成した画像パターンの予備乾燥インキ膜を、ロールツーロールで供給される可撓性のある長尺で帯状の被印刷基材表面上に転写する構成である。高精細の画像パターンを連続的に効率良く形成できる。

特開２００８−１０５４００号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、予備乾燥インキ膜を被印刷基材に転写後に、予備乾燥インキ膜からなる画像パターンを乾燥させるために、被印刷基材は熱乾燥して加熱処理される。被印刷基材はロールツーロールで供給されるので、所定の張力がかかっている。フィルムやシートで構成される被印刷基材は、張力がかけられながら併せて加熱されるので大きく伸縮して寸法変化を生じやすい。被印刷基材に寸法変化が生じると、微細なパターンである画像パターンに位置ずれが発生するという不都合があった。

本発明の目的は、可撓性透明基板の上にカラーフィルタのパターンが形成された表示装置用カラーフィルタを、寸法精度良く、大量に製造する方法を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。

本発明は、表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
そして、連続的に繰り出される搬送キャリア上へ枚葉形状の可撓性透明基板を仮固定する工程と、仮固定された可撓性透明基板の表面にカラーパターンを形成する工程と、カラーパターンが形成された可撓性透明基板を加熱処理する工程と、加熱処理された可撓性透明基板と搬送キャリアとを分離する工程とを備えることを特徴とする。

また、可撓性透明基板が少なくともプラスチックからなることを特徴とする。

また、搬送キャリア上への可撓性透明基板の仮固定に粘着剤を用いることを特徴とする。

また、搬送キャリア上への可撓性透明基板の仮固定に紫外線照射、通電、加熱、浸水の少なくとも１つ以上の処理にて剥離性を発現する接着剤を用いることを特徴とする。

そして、可撓性透明基板の少なくとも片面に、透明なガスバリア層を設けたことを特徴とする。

本発明は、上述の特徴を有することから、下記に示すことが可能となる。

すなわち、表示装置用カラーフィルタの製造方法において、連続的に繰り出される搬送キャリア上へ枚葉形状の可撓性透明基板を仮固定する工程と、仮固定された可撓性透明基板の表面にカラーパターンを形成する工程と、カラーパターンが形成された可撓性透明基板を加熱処理する工程と、加熱処理された可撓性透明基板と搬送キャリアとを分離する工程とを備えるので、表示装置用カラーフィルタを寸法精度良く、大量に製造できる。すなわち、ロールツーロールで供給される搬送キャリアは張力がかけられながら併せて加熱されるが、可撓性透明基板は単に加熱させるだけであり、寸法変化を小さくすることができる。

また、可撓性透明基板が少なくともプラスチックからなるので、安価で軽量や強靭、薄型なカラーフィルタを製造することができる。

また、搬送キャリア上への可撓性透明基板の仮固定に粘着剤を用いるので、基板固定性能および再剥離性能が確保され、寸法精度をより高めることができる。

また、搬送キャリア上への可撓性透明基板の仮固定に紫外線照射、通電、加熱、浸水の少なくとも１つ以上の処理にて剥離性を発現する接着剤を用いるので、可撓性透明基板と搬送キャリアを分離する際にかかるストレスが低減され、寸法精度をより高めることができる。

そして、可撓性透明基板の少なくとも片面に、透明なガスバリア層を設けたので、吸湿・放湿による基板伸縮を抑制することが可能となり、寸法精度をより高めることができる。

本発明の一実施形態である表示装置用カラーフィルタの製造方法に用いられる製造装置の概略図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である表示装置用カラーフィルタの製造方法に用いられて好適な製造装置を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態の製造装置は、転写パターン作成部１００と透明基板搬送部１とを備える。透明基板搬送部１を説明する前に、まず転写パターン作成部１００について説明する。

転写パターン作成部１００はフィルム基材巻き出し部１０１、インキ塗工部１０３、インキ予備乾燥部１０４、インキ除去部１０５、印刷部１０８、フィルム基材巻き取り部１１０を備える。

フィルム基材巻き出し部１０１はインキ剥離性のフィルム基材１０２が巻かれた巻き取りロールであり、フィルム基材１０２を製造装置に送り出す。送り出され搬送されたフィルム基材１０２は、インキ塗工部１０３でダイコータによりパターンが塗工され、表面にインキ塗膜が形成される。

インキ予備乾燥部１０４はホットプレートからなる乾燥部を有し、インキ予備乾燥部１０４に搬送されたフィルム基材１０２上に形成されたインキ塗膜は、予備乾燥されて予備乾燥インキ膜となる。

インキ除去部１０５には、可動ステージに樹脂製またはガラス製のインキ除去用凸版１０６が吸着により装着されている。インキ除去用凸版１０６の凸部は、フィルム基材１０２上の予備乾燥インキ膜の画像部である転写パターン以外の部分の非画像部と対応した形状をしている。インキ除去部１０５に搬送されたフィルム基材１０２上の予備乾燥インキ膜をインキ除去用凸版１０６に近づけた後、インキ除去用ローラ１０７により荷重がかけられることにより、インキ除去用凸版１０６の凸部と接した予備乾燥インキ膜の非画像部の部分は、凸版に転移して除去される。

印刷部１０８には、後述する可撓性透明基板４が固定されている。印刷部１０８に搬送されたフィルム基材１０２上の画像部である転写パターンは、可撓性透明基板４とわずかな隙間をあけて配置され、フィルム基材１０２の上から印刷用ローラ１０９を回転させながら印圧される。次に、フィルム基材１０２を可撓性透明基板４から剥がすことにより、転写パターンは可撓性透明基板４上に転写される。

転写パターンが剥がされたフィルム基材１０２はフィルム基材巻き取り部１１０によって巻き取られる。なお、フィルム基材１０２の搬送をするのは、フィルム基材１０２を両面から２つのローラで挟んで駆動してもよいし、フィルム基材巻き取り部１１０により巻き上げることにより搬送してもよい。

また、カラーフィルタの微細パターンを形成する場合等、多色で印刷するときには、図示しない他の複数のインキ塗工部１０３を設けて塗工する構成としてもよいし、その場合、図示しない他の複数のインキ予備乾燥部１０４を設ける構成としてもよい。

次に、透明基板搬送部１について説明する。透明基板搬送部１は搬送キャリア巻き出し部２、印刷部１０８、透明基板乾燥部５、透明基板剥離部６、搬送キャリア巻き取り部７を備える。なお、図１におけるロールまたはローラは、可撓性透明基板４に比して小さな径となっているが、図１は概念図であって、ロールまたはローラは目的に応じ、十分に大きな径をしているものとする。

搬送キャリア３は可撓性の帯状で長尺のフィルムまたはシートからなり、その一方の面上に可撓性透明基板４が所定間隔毎に仮固定されている。

搬送キャリア巻き出し部２は、可撓性透明基板４を仮固定した搬送キャリア３が巻かれた巻き取りロールであり、この搬送キャリア３を印刷部１０８の方に送り出す。

印刷部１０８まで搬送された搬送キャリア３上の可撓性透明基板４は、図示しない固定手段により印刷部１０８の位置で固定され、前述したようにフィルム基材１０２上の画像部である転写パターンが可撓性透明基板４上に転写される。

透明基板乾燥部５はホットプレートからなる乾燥部を有し、搬送キャリア３により搬送された転写パターンが転写された可撓性透明基板４を熱乾燥する。

透明基板剥離部６は図示しない透明基板保持手段を有し、可撓性透明基板４のみを保持することにより、搬送キャリア３から可撓性透明基板４を剥離するようにして引き離す。

可撓性透明基板４が剥がされた搬送キャリア３は搬送キャリア巻き取り部７によって巻き取られる。なお、搬送キャリア３の搬送をするのは、搬送キャリア３を両面から２つのローラ等で挟んで駆動してもよいし、搬送キャリア巻き取り部７により巻き上げることにより搬送してもよい。

このようにして、画像部である転写パターンが印刷された可撓性透明基板４、すなわち表示装置用カラーフィルタが得られる。

上述した可撓性透明基板４には公知の材料を用いることが可能である。透明とは可視光である波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内で透過率が７０％以上であることである。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロース、エポキシ樹脂等のフィルムや、ガラス等の無機物と前述したものに代表されるようなプラスチックとの複合材料をフィルム状に加工したもの等を用いることができる。可撓性や耐候性、製造工程における耐熱性・耐溶剤性等を考慮し、適宜選択して用いられる。

また、可撓性透明基板４には予め片面もしくは両面に透明ガスバリア層を設けてもよい。ガスバリア層を設けることで液晶や分散媒溶液と電荷を帯びた電気泳動粒子等の表示層を水蒸気から保護することができる。また、両面にガスバリア層を設けることで、可撓性透明基板内への水蒸気の侵入を防ぐことができ、より寸法精度を向上させることができる。

透明ガスバリア層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、有機ガスバリア膜等から適宜選択して用いることができ、蒸着法、スパッタリング法、化学的性気相成長法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、ゾル‐ゲル法、各種塗布法等により形成できる。

透明ガスバリア層は単層でもよいが、そのガスバリア性の向上や光線透過率や屈折率等の光学的性能を所望の値にするために複数の無機層および有機層を積層してもよい。

搬送キャリア３には公知の材料を用いることができる。各種金属や上記に掲げたプラスチックやゴム等のフィルム、シートから、可撓性や耐候性、製造工程における耐熱性・耐溶剤性等を考慮し、適宜選択して用いる。搬送キャリア３には線膨張係数が低く、高ヤング率の材料を用いることが好ましい。

搬送キャリア３の形態は巻出しから巻取りへと繰り出されるロールツーロール方式の形状でもよいし、無端のキャタピラ状のエンドレス形状としてもよい。いずれの形状にするかは、搬送キャリアへの仮固定に用いる粘着剤や接着剤の材料、また、搬送キャリア３のパスラインやパスの長さ、搬送機構や再利用の可能性等を考慮し適宜選択できる。

搬送キャリア３と可撓性透明基板４の仮固定に用いる粘着剤および接着剤には公知の材料を用いることができる。たとえば、ゴム系、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系等の材料を用いることができる。粘着力、カラーフィルタ製造工程における耐熱性、粘弾性等を考慮し適宜選択することが好ましい。また、紫外線照射や、通電、加熱、浸水により剥離性を発現する接着剤を用いることにより可撓性透明基板４にストレスをかけることなく、搬送キャリア３との分離ができる。この場合、再接着性を失うため適宜選択して用いる。

粘着剤および接着剤は搬送キャリア３の全面に形成されていてもよいし、可撓性透明基板４を仮固定する領域にのみ形成されていてもよい。粘着剤もしくは接着剤を形成した搬送キャリア３が再利用される場合や、キャタピラ状のエンドレス形態である場合は、全面に形成されていることが好ましい。

搬送キャリア３に可撓性透明基板４を仮固定する際にはラミネート、真空ラミネート等公知の方法を用いることができる。

インキ塗膜としてのカラーフィルタ層は公知の方法にて形成することもできる。具体的には、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷等の各種印刷法等からパターン解像度や基材の耐性等を考慮し適宜選択して用いる。また、各種形成方法を選択した後には、加熱や紫外線照射の有無等、工程に応じて上記粘着剤および接着剤の材料を選択することが好ましい。

カラーフィルタ層を形成する工程においては、複数色の着色層を形成する場合、各色形成工程間や工程内において必要に応じて搬送キャリアと可撓性透明基板を分離してもよいし、全てを連続処理としても構わない。カラーフィルタ層を形成する方法や、形成する装置の機構等に応じて適宜選択する。

以上、説明したように、本実施形態では、転写後に搬送キャリア３は熱乾燥により加熱処理される。搬送キャリア３はロールツーロールで構成されるので、所定の張力がかかっている。しかし、被印刷基材である可撓性透明基板４は、搬送キャリア３に仮固定されているので、ロールツーロールによる張力が直接にはかからない。搬送キャリア３は張力がかけられながら併せて加熱されるが、可撓性透明基板４は単に加熱されるだけであり、可撓性透明基板４の寸法変化を小さなものにすることができる。以上のような工程で製造することにより、カラーパターンが形成された可撓性基板を、寸法精度良く、大量に製造できる。

なお、本発明の表示装置用カラーフィルタの製造方法は、上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。一例として、上述した実施形態ではカラーフィルタを形成する場合について説明したが、これに限定されず、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）の発光層、薄膜トランジスタ、静電容量型タッチパネル用透明導電膜（ＩＴＯ）を形成する場合等の微細パターンが形成された可撓性基板の製造にも用いることができる。

本発明を更に詳しく説明するために以下に実施例を上げるが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

図１に示す装置を用いて、カラーパターンが形成された可撓性透明基板４を製造する工程を説明する。ここでは、カラーパターン形成におけるブラックマトリクス部分の形成工程以後の工程のみを説明する。すなわち、フィルム基材１０２の上には、図示されない他の複数のインキ塗工部１０３と他のインキ予備乾燥部１０４によって、すでにカラーパターンの色フィルタ部分の予備乾燥インキ膜がフィルム基材１０２の上に形成されているものとする。

可撓性透明基板４としては片面に酸化珪素バリア膜をスパッタリング法により形成したポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ：３００ｍｍ×３００ｍｍ×１００μｍ厚）を用いた。

搬送キャリア３としてはロール状のポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳ：３００ｍｍ×２００ｍ×１００μｍ厚）表面に厚さ３０μｍのシリコーンゴム粘着剤層を形成したものを巻出し部より連続的に繰り出して用いた。

カラーフィルタインキとしてはメタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部を、乳酸ブチル３００部に溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加えて７０°Ｃにて５時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。アクリル共重合樹脂を樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡＣ）で希釈し、アクリル共重合樹脂液とした。このアクリル共重合樹脂液８０．１ｇに対し、カーボンブラックを３５．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加し、３本ロールにて混練し、黒色着色ペーストを得た。さらにこれら着色ペーストにプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、を加え、顔料濃度が２３〜３５％になるよう調整し、レベリング剤としてメガファックＦ−４８３ＳＦ（登録商標：ＤＩＣ社製）を０．２重量部添加して黒色インキを作製した。

インキ剥離性のフィルム基材としては、基材厚約１００μｍのシリコーン系離型ポリエステルフィルム：Ｋ１５０４（５００ｍｍ×２００ｍ×１００μｍ厚：東洋紡績（株）製）を用いた。

版としては、３００ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのガラスをウェットエッチングし、カラーフィルタ（１０インチ、２００ｐｐｉ）におけるブラックマトリクスのパターンを使用した。

上記材料を用いて下記のようにして図１の装置により製造した。

フィルム基材巻き出し部１０１より供給される搬送キャリア３上へ可撓性透明基板４をＰＥＴ（ポリエチレンナフタレート）フィルムラミネート法により貼り合わせ、仮固定した。

図１に示すように、インキ剥離性のフィルム基材１０２上へ、インキ塗工部１０３のダイコータにて乾燥膜厚が１．０μｍとなるように黒色インキを塗布した。これをインキ予備乾燥部１０４に設けられた４０°Ｃホットプレート上で３０秒乾燥を行った。以上の工程により、カラーパターンの色フィルタ部分の予備乾燥インキ膜が形成されているフィルム基材１０２の上に、さらにブラックマトリクス部分を形成し、フィルム基材１０２上にブラックマトリクス付きカラーパターンの予備乾燥インキ膜を設けた。

つぎに、ブラックマトリクス付きカラーパターンがインキ除去部１０５のパターン除去部ステージ上に設置されるまで搬送を行った後、さらに１２０秒待機した。

あらかじめインキ除去部１０５に設置しておいたガラス版に、ゴムローラからなるインキ除去用ローラ１０７によりブラックマトリクス付きカラーパターンを押し当て非画像部を除去した。

印刷部１０８に搬送して、ブラックマトリクス付きカラーパターンを可撓性透明基板４の表面にゴムローラからなる印刷用ローラ１０９でフィルム基材１０２の上から押し当て、印圧した。その後、フィルム基材１０２と可撓性透明基板４とを剥がすように分離することにより、可撓性透明基板４の表面にブラックマトリクス付きカラーパターンを転写をした。

透明基板乾燥部５に設けられたホットプレートにて９０°Ｃ１０分間乾燥し、透明基板剥離部６において搬送キャリア３から可撓性透明基板４を剥離し、ブラックマトリクス付きカラーパターンが形成された可撓性透明基板４を得た。

搬送キャリア３としてロール状のポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳ：３００ｍｍ×２００ｍ×１００μｍ厚）の表面に熱剥離シートであるリバアルファＮｏ．３１９５（登録商標：日東電工（株）製）をラミネートしたものを搬送キャリア巻き出し部２より連続的に繰り出して用いた。

上記の搬送キャリア３を用い、実施例１と同様の材料、方法にてブラックマトリクス付きカラーパターンを可撓性透明基板４へ転写した。

つぎに、透明基板乾燥部５に設けられたホットプレートにて９０°Ｃ１０分間の加熱を行い、搬送キャリア３と可撓性透明基板４を剥離することで、ブラックマトリクス付きカラーパターンが形成された可撓性透明基板４を得た。

１透明基板搬送部
２搬送キャリア巻き出し部
３搬送キャリア
４可撓性透明基板
５透明基板乾燥部
６透明基板剥離部
７搬送キャリア巻き取り部
１００転写パターン作成部
１０１フィルム基材巻き出し部
１０２フィルム基材
１０３インキ塗工部
１０４インキ予備乾燥部
１０５インキ除去部
１０６インキ除去用凸版
１０７インキ除去用ローラ
１０８印刷部
１０９印刷用ローラ
１１０フィルム基材巻き取り部

Claims

可撓性透明基板の表面にカラーパターンが形成されてなる表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
連続的に繰り出される搬送キャリア上へ枚葉形状の前記可撓性透明基板を仮固定する工程と、
仮固定された前記可撓性透明基板の表面に前記カラーパターンを形成する工程と、
カラーパターンが形成された前記可撓性透明基板を加熱処理する工程と、
加熱処理された前記可撓性透明基板と前記搬送キャリアとを分離する工程と
を備えることを特徴とする表示装置用カラーフィルタの製造方法。
前記可撓性透明基板が少なくともプラスチックからなる
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
前記仮固定工程において、前記搬送キャリア上への前記可撓性透明基板の仮固定に粘着剤を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
前記仮固定工程において、前記搬送キャリア上への前記可撓性透明基板の仮固定に紫外線照射、通電、加熱、浸水の少なくとも１つ以上の処理にて剥離性を発現する接着剤を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
前記可撓性透明基板の少なくとも片面に、透明なガスバリア層を設ける工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。