JP3250360B2 - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、版から基板上へブラン
ケットロールによりインキを転写することを色数だけ繰
り返することからなるカラーフィルターの製造方法に係
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラーフィルタの製造方法とし
て、版から基板上へブランケットロールによりインキを
転移することを色数だけ繰り返すことは公知技術であ
る。そこで使用されている技術は、同一架台上に設けら
れた版定盤、基板定盤上に載置された版、基板に順次ブ
ランケットロールが回転しながら接触することにより、
版によってパターン形成されたインキを、そのパターン
のまま基板に転移させるものである。その場合、ブラン
ケットロールは専ら回転および上下動が可能な構成とな
っており、架台は印刷方向に直線運動可能になっている
構造の印刷機、およびブランケットロールが印刷方向に
回転移動し、架台は専ら上下動が可能な構成となってい
る構造の印刷機が使用されている。いずれの場合におい
ても、架台の移動速度やブランケットロールの移動速度
を一回の印刷工程内で変化させることは、印刷品質を向
上させるために行われることがあるが、印刷寸法を制御
するために行われることはなかった。ここで、印刷寸法
とは印刷パターンの２点間の距離を指し、印刷寸法誤差
とは、その距離の所定値、設計値に対しての誤差をい
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の製造
方法では、ある程度の印刷寸法精度で妥協していた。特
に、印刷条件を多少変化させると印刷方向の印刷寸法が
数十μｍ程度変化することはしばしば発生する。その原
因が明確ではなく、公知文献としては後述する特許出願
が存在するのみである。実際に印刷寸法精度をカラーフ
ィルタの仕様値内に納めるためには、印刷担当者の高度
な職人的技能が必要であった。また実際は、カラーフィ
ルタの仕様自体を印刷の現状の程度に適合させるため
に、以下のような工夫が行われている。すなわち、カラ
ーフィルタ自体の仕様を印刷の現状の程度に適合させる
ため、現状では遮光部として用いるブラックストライプ
の巾を広くする手段が用いられている。カラーフィルタ
のブラックストライプは、各色の画素の隙間から光が漏
れたり、ある画素からの光が隣接している画素に漏れた
りして、コントラストが低下することを防止するため
に、遮光部として設けられているが、その巾を印刷寸法
誤差に見合った分だけ必要な巾より広く設計することが
行われている。例えば、図６の様な所望印刷位置３１で
ある場合に、限界印刷位置３２まで印刷がずれることが
想定される場合、遮光部２２の巾を少なくとも、その所
望印刷位置３１と限界印刷位置３２との距離の２倍に設
定していた。

【０００４】結果、この方法では、遮光部２２の巾を印
刷位置ずれの許容巾以下にすることができないため、遮
光部の専有面積が大きくなり、画素部分の開口面積が狭
くなり、バックライトの明るさが同じでも、画面の輝度
が低下していた。例えば、図６の場合、ピッチ２５０μ
ｍで遮光部２２の巾が現行の４０μｍである場合の開口
率は、（２５０−４０）／２５０＝０．７０で７０％で
あるが、同じピッチで遮光部の巾を２０μｍにした場合
の開口率は、（２５０−２０）／２５０＝０．８５で８
５％となる。このため、いわゆるデルタ配列を呼ばれて
いて、図２、３に示したように、いずれの方向にも方向
にも同一色が並ばない画素配列のカラーフィルタについ
て、印刷技術を用いるのは得策でなかった。実際には、
印刷技術は図４、５の様な透明基板２１の上に画素２３
がＲＧＢの３色が平行して設けられているストライプ型
カラーフィルタの製造に使用されていた。

【０００５】また、開口率の低いカラーフィルタを用い
たディスプレイパネルでは、低開口率による輝度低下を
補うために、バックライトの明るさを強くする必要があ
るが、これによる消費電力が大きくなったり、温度上昇
による部材の劣化が速くなる等の問題が生じる。ところ
で、これまで述べてきた問題の根本原因である印刷パタ
ーンの寸法ずれを減少させる方法としては、特開平５−
６９６５０号公報、特開平５−６９６５１号公報の技術
が公知である。この技術は、版と被印刷体との相対的な
高さ、または傾斜を変化させることにより、印刷パター
ンを伸縮させるものであり、具体的には特開平５−６９
６５０号公報請求項１並びに２記載の技術により、印刷
方向に垂直な方向に微小拡大し、特開平５−６９６５０
号公報請求項３並びに４記載の技術により、印刷方向に
微小拡大し、特開平５−６９６５１号号公報請求項２並
びに４記載の技術により、印刷方向に微小縮小するもの
である。

【０００６】しかしながら、この技術によるパターン寸
法の調整可能範囲はたかだか１０〜２０μｍであり、先
に記したように印刷パターンの寸法ずれは、実際にはこ
の調整範囲を越える場合も多く、その場合には調整可能
範囲に納めるために職人芸的な調整技能を必要としてい
た。

【０００７】本発明は上記の課題を解決するものであっ
て、印刷方向の印刷パターンの寸法ずれを確実に補正す
ることができる方法を提供することによって、カラーフ
ィルタの画素面積を広く取ることができる。つまり遮光
部の専有面積が小さいカラーフィルタの製造を確実に行
うことができるようにすることを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、版から基板上へブランケットロールによりインキ
を転移することを色数だけ繰り返すことからなるカラー
フィルタの製造方法において、版上における前記ブラン
ケットロールの移動速度を一定値に固定した後、基板上
における前記ブランケットロールの移動速度を印刷方向
の印刷パターンの寸法の実際の印刷結果に基づいて規定
することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供
するものである。このときの版は、凸版、平凹版、平
版、平凸版等の種々の版を用いることが可能である。こ
のうち凹版は、膜厚を所望の範囲にするのに適してい
る。また、平凹版は、その製造コストで優位にある。ま
た、移動に関してはブランケットロールが移動する、版
または基板が移動する、その両方が移動するのいずれで
もよい。また、カラーフィルタの色数については、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の他、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼ
ンタ）、Ｃ（シアン）でもよく、その混合でもよい。さ
らに、黒色を含むものであっても、含まないものであっ
ても良い。そのカラーフィルタは、ガラス等の透明基板
上の直接設けるものであってもよいが、基板に金属、合
金、金属酸化物、黒色インキ、黒色レジスト等の遮光層
が設けられているもの、透明電極等が設けられているも
の、ＴＦＴ等の能動素子が設けられているのも等でもよ
いが、透明基板以外の、例えば撮像素子素子等の光電変
換素子や、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ等の
各種光学素子に適用させるのもでも良い。なお、ブラン
ケットの性能は、少なくともその表面を版上のインキに
接触もしくは加圧接触させると、インキをブランケット
の表面上に転移するものであり、おなじく、ブランケッ
トを基板上に接触または加圧接触すると、その上のイン
キを基板へ転移する性能をもったものである。

【０００９】まず版上のブランケットロールの移動速度
を、インキの粘度、印刷圧力、ブランケットの種類等の
印刷条件を勘案して決定し、次に実際に印刷しながら、
インキの粘度や、印刷圧力等の条件を再調整し、最後に
基板上でのブランケットの移動速度を種々変化させて印
刷し、印刷方向の印刷寸法を測定し、その結果をもとに
印刷方向の印刷寸法が所望の範囲内に入る基板上のブラ
ンケット移動速度を推定し、最後にテストによって決定
する。こうすれば、印刷条件によって敏感に変化する印
刷寸法を、所望の値に制御することができる。これは、
特に版上でのインキ転移特性条件が、基板上よりも厳し
い場合に使用して好適である。

【００１０】

【００１１】また別の方法は、ブランケットロールによ
り、版から基板上へインキを転移することを色数だけ繰
り返すことからなるカラーフィルタの製造方法におい
て、基板上における前記ブランケットロールの移動速度
を一定値に固定した後、版上における前記ブランケット
ロールの移動速度を印刷方向の印刷パターンの寸法の実
際の印刷結果に基づいて規定することを特徴とするカラ
ーフィルタの製造方法を提供するものである。すなわ
ち、まず基板上におけるブランケットロールの移動速度
を、インキの粘度、印刷圧力、ブランケットの種類等の
印刷条件を勘案して決定し、次に実際に印刷しながら、
インキの粘度や、印刷圧力等の条件を再調整し、最後に
基板上でのブランケットの移動速度を種々変化させて印
刷し、印刷方向の印刷寸法を測定し、その結果をもとに
印刷方向の印刷寸法が所望の範囲内に入るように基板上
のブランケット移動速度を決定する。こうすれば、印刷
条件によって敏感に変化する印刷寸法を、所望の値に制
御することができる。これは、特に基板上でのインキ転
移特性条件が、版上よりも厳しい場合に使用して好適で
ある。インキの転移特性条件が版と基板のどちらのほう
が厳しいかは、主として、版の種類と基板表面の種類の
組み合わせによって、決まる。

【００１２】好ましくは、請求項１または２記載の要件
に加え、ブランケットロールの移動速度を基板上、版上
何れでも５ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒の範囲内で規定す
ることを特徴とする製造方法を提供するものである。版
上、基板上いずれにおいても、ブランケットの移動速度
が５ｍｍ／秒より遅い場合は、印刷パターン周辺部のイ
ンキの厚さが中央部より厚くなり、１画素内のフィルタ
特性が一様でなくなり、カラーフィルタとしての特性が
低下した。また、周辺部のぎざつきが多くなり隣接する
画素のインキと重なる事態になる場合もあった。カラー
フィルタはインキの厚さの均一性が要求されているが、
その仕様を満足させられない場合もあった。いずれの現
象も、インキのつぶれに起因すると思われる。一方、版
上、基板上のいずれにおいても２００ｍｍ／秒以上の移
動速度では、ピンホールの発生が多かった。その原因
は、インキが転移、転移する際に、糸を引く状態が発生
するが、移動速度が速い場合には、凸凹のインキがレベ
リングする時間がないことにあると考えられる。

【００１３】好ましくは、請求項１から３のいずれかに
記載の要件に加え、版上のブランケットロールの移動速
度が基板上の前記ブランケットロールの移動速度の３倍
ないし１／３の範囲内であることを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法を提供するものである。一般に、ブラ
ンケットの移動速度を変えると、印刷品質が変化する。
印刷品質が仕様を満足しなくなると、インキ粘度、印刷
圧力等の印刷条件を再調整する必要が生じる。しかし、
この範囲内の変化なら、インキ粘度を再調整しなくて
も、カラーフィルタの仕様を満足する印刷が可能であっ
た。また、通常の印刷寸法ずれに対処するには、この範
囲の印刷速度変化で対応できることがわかった。好まし
くは、請求項１から４のいずれかに記載の要件に加え、
印刷機として円圧型オフセット印刷機を使用することを
特徴とする製造方法を提供するものである。ブランケッ
ト胴が円筒形であれば、移動速度制御が容易だからであ
る。

【００１４】

【作用】ブランケットの移動速度を版上と基板上で変え
ると、印刷パターンの印刷方向の寸法が変化する。ま
た、印刷パターンの寸法はその他の印刷条件によっても
変化するが、本発明のように、他の印刷条件を定めた後
に、ブランケットの移動速度を定めることにより、印刷
パターンの印刷方向の寸法を正確に制御することができ
る。また、その速度を定める際に、ブランケットの移動
速度と印刷パターンの寸法の関係を予備実験により求め
た結果を使用するので、速度を定めることを効率よく行
うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しつつ詳細を実施例にて示
すが、本実施例が本発明を拘束するものではない。

【００１６】図１は、本発明に用いる印刷機の斜視図で
ある。本実施例に用いた印刷機は、紅羊社のエクターＬ
ＣＤ印刷機であり、架台１１上に版定盤１４、印刷定盤
２０、インキングユニット１５、が各々固定されてい
る。この上を円筒形のブランケット胴１７が転がりなが
ら回転可能に移動可能になっている。このブランケット
胴１７は、インキングローラー１５と共にキャリッジ１
６により支えられる構造になっている。キャリッジ１６
は、架台１１の側面でボールネジにカイドされながら架
台１１に設けられている駆動スクリュー１８の回転量に
応じて移動できる構造になっている。さらに、ブランケ
ット胴１７の上下を可能にするために、胴入れレバー１
９が備えられている。この胴入れレバー１９を上下する
ことにより、ブランケット胴１７のブランケットを版定
盤１４や印刷定盤２０に接触させたり、離したりするこ
とができる。なお、この駆動スクリュー１８はサーボモ
ーターにより回転するものであり、これにより架台１１
の位置や移動速度を任意に制御する構造になっている。
勿論、版定盤１４、印刷定盤２０、インキングユニット
１５、が必ずしも互いに固定されている必要はない。ま
た、本実施例ではインキングローラー１５と共にブラン
ケット胴がキャリッジ１６全体として移動する仕組みに
なっているが、架台自体が移動する構造や、互いに移動
する構造であってもよい。また上下方向には、ブランケ
ット胴が移動する構造になっているが、架台が移動する
構造や、互いに移動する構造であってもよい。以上の様
にオフセット印刷が位置合わせが可能で、かつブランケ
ットロールの相対速度を版上と基板上とで相違させるこ
とが可能な印刷機であれば種類を問わないが、一般的に
そのようにブランケットロールの相対速度を任意に変化
可能な構造になっていない場合は、その駆動モーター等
を工夫し、例えば、モーターをサーボモーターに取り替
える等の手段を用いたものでも良い。

【００１７】ブランケット胴には、ステンレス、鉄、銅
や各種合金等の金属製の円柱形状のシリンダーにブラン
ケットが巻かれている。その両端は、シリンダーに設け
られている締め具により固定されている。ブランケット
としては、Ｓ−７４００（金陽社製 商品名）を用い
た。

【００１８】一方、版定盤には爪で固定された版が乗っ
ている。版は、ＴＡＰ版（東レ株式会社製 商品名）を
用いたが、湿し水有り、湿し水なしに係わらず、ＰＳ
版、多層版など種々のオフセット印刷用の版を用いる事
が可能である。

【００１９】以下、この印刷機を用いてカラーフィルタ
を製造する方法を述べる。印刷工程に投入される前のカ
ラーフィルタ用透明基板２１は、４５０ｍｍ×４５０ｍ
ｍ×１．１ｍｍのガラス板の表面にクロムを蒸着、スパ
ッタ等の方法で０．１μｍ膜付けしたのち、クロム層を
パターン腐食することにより、パターン化し遮光部２２
を製作したものである。この遮光部２２のパターンは、
最終的に遮光部となるべき位置に形成してある。この場
合の別な色の画素同志の間隔となるべき遮光部の最小線
巾は、４０μｍであった。（ピッチａが１４０μｍの場
合）。この透明基板２１を印刷定盤２０上に遮光パター
ンを上向きにして載せて固定する。この場合の透明基板
２１の固定方法は、爪により固定しているが、吸引装置
やホルダー方式による固定方法を用いるものであっても
よい。このように透明基板を固定した後、固定インキン
グユニット１２により供給されるインキを、インキング
ローラ１５により版定盤１４上に固定されている版上に
供給する。版には印刷すべきカラーフィルタのパターン
がインキ受容部として形成されている。なお、版は版定
盤１４上に爪により固定されているが、吸引等の他の固
定方法によるものであっても構わない。インキングロー
ラ１５により版にインキを供給すると、版のインキ受容
部のみにインキが転移する。

【００２０】さらに、このように版の上にインキがパタ
ーン上に乗った状態で、ブランケット胴１７の回転とキ
ャリッジ１６の移動により接触しながらスリップなしに
ブランケットが移動すると、版上のインキの一部がブラ
ンケットに転移する。ブランケットは透明基板２１上に
遮光部２２が設けられているガラス基板に対して、ブラ
ンケット胴１７の回転とキャリジ１６の移動により、接
触しながら移動する。すると、ブランケットに転移した
インキは、大部分がガラス基板に転移する。

【００２１】以上の様な印刷手段につき、先ず赤色
（Ｒ）のパターンを、標準的な印刷圧としてニップ巾８
ｍｍで印刷したところ、ブランケットからガラス基板へ
の転移速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃと固定し、版からブラ
ンケットへの転移速度を変化させた場合、図７に示した
様に、印刷パターンの寸法が伸縮した。伸縮がゼロと推
定される版上のブランケット移動速度は２２５ｍｍ／ｓ
ｅｃである。実際にこの速度で印刷した所、±５μm 以
内の寸法ずれで印刷できた。なお、印刷方向に垂直な方
向の印刷パターンの寸法ずれは、ブランケットの移動速
度を種々変化させても±５μm 以内であった。この結
果、適切な印刷が赤色（Ｒ）のパターンにおいて達成で
きた。

【００２２】なお、この場合のブランケットの移動速度
すなわち回転速度を調整するためには変速装置を用いる
等の手段をとるものであってもよいが、本実施例では調
節の容易性の観点からサーボモータとした。また、転移
とは、ブランケットから基板へのインキの移動を表あわ
し、転移とは版からブランケットへのインキの移動の際
に使用することにする。このガラス基板の上に設けられ
た赤色（Ｒ）のインキパターンを硬化した後、次に緑色
（Ｒ）のパターンを印刷した。当初、ブランケットから
ガラス基板へのインキの転移速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ
としたが、ピンホールが発生して適切な印刷ができなか
った。このため、ブランケットからガラス基板への転移
速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとした。その状態で、版から
ブランケットへの転移速度を変化させた場合、印刷方向
の伸縮が０であるのは、７５ｍｍ／ｓｅｃという実験結
果を得たので、この条件で印刷を行い、乾燥した。±５
μm 以内の寸法ずれで印刷できた。なお、実験において
転移速度を２０ｍｍ／ｓｅｃとした場合は、インキパタ
ーンにつぶれが発生して、インキの周辺部が厚くなり、
また周辺のインキパターンにぎざつきが発生した。ま
た、２００ｍｍ／ｓｅｃとした場合は、ピンホールの発
生が非常に多かった。３０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／
ｓｅｃの範囲で良好な印刷パターンがえられた。次に、
このガラス基板に、青色（Ｂ）のパターンを、同様な手
段で条件を定めた後に印刷し、±５μm 以内の寸法ずれ
で印刷できた。遮光部のパターンの巾は２５μm であっ
たが、余裕をもって印刷することができた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラーフ
ィルタ製造方法によれば、印刷方向の印刷パターンの寸
法誤差を補償する方法を採っているため、遮光部の巾を
狭くすることが可能になり、開口率を高くすることが可
能になり、バックライト等の輝度を低くしても、画面の
明るさを維持することができるようになった。そのた
め、消費電力を軽減できたり、部材の耐熱温度を低く取
ったり、電源回路を容易に構成することができるように
なった。このため、染色タイプ、顔料分散タイプのカラ
ーフィルターの開口率に匹敵することが可能となった。
実際の生産においては、従来、名人芸的な要素が強かっ
た印刷方向の印刷パターン寸法の調整が、誰にでも可能
になった。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る凹版印刷装置の斜視図である。

【図２】本発明によるカラーフィルターの完成平面図で
ある。

【図３】図２のカラーフィルターのβ−β線による断面
図である。

【図４】従来の製造方法によるカラーフィルターの完成
平面図である。

【図５】図４のカラーフィルターのα−α線による断面
図である。

【図６】印刷精度の説明平面図である。

【図７】版上でのブランケットの速度を変化させたとき
の画素の伸縮割合を示すグラフ

【符号の説明】

１１ 架台 １２ インキングユニット １３ 駆動ラック １４ 版定盤 １５ インキングローラー １６ キャリッジ １７ ブランケット胴 １８ 駆動スクリュー １９ 胴入れレバー ２０ 印刷定盤 ２１ 透明基板 ２２ 遮光部 ２３ 画素 ３１ 所望印刷位置 ３２ 限界印刷位置 Ｒ 赤色画素 Ｇ 緑色画素 Ｂ 青色画素

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−100111（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−69650（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−69651（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−177111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 101 B41F 17/14 B41M 1/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブランケットロールにより、版から基板上
   へインキを転移することを色数だけ繰り返すことからな
   るカラーフィルタの製造方法において、版上における前
   記ブランケットロールの移動速度を一定値に固定した
   後、基板上における前記ブランケットロールの移動速度
   を印刷方向の印刷パターンの寸法の実際の印刷結果に基
   づいて規定することを特徴とするカラーフィルタの製造
   方法。
2. 【請求項２】ブランケットロールにより、版から基板上
   へインキを転移することを色数だけ繰り返すことからな
   るカラーフィルタの製造方法において、基板上における
   前記ブランケットロールの移動速度を一定値に固定した
   後、版上における前記ブランケットロールの移動速度を
   印刷方向の印刷パターンの寸法の実際の印刷結果に基づ
   いて規定することを特徴とするカラーフィルタの製造方
   法。
3. 【請求項３】ブランケットロールの移動速度を基板上、
   版上何れでも５ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒の範囲内で規
   定することを特徴とする請求項１または２記載のカラー
   フィルタの製造方法。
4. 【請求項４】版上のブランケットロールの移動速度が基
   板上の前記ブランケットロールの移動速度の３倍ないし
   １／３の範囲内であることを特徴とする請求項１から３
   のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】印刷機として円圧型オフセット印刷機を使
   用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
   載のカラーフィルタの製造方法。