JP4918765B2 - 凹版の製造方法および印刷方法 - Google Patents
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Description
液晶カラーフィルターは、パターン化された赤・緑・青の3色、及びこれに黒を加えた4色からなる着色層が透明基板上に形成されたものである。この着色層は、従来より感光性顔料分散レジストをフォトリソ処理によって形成されているが、近年、液晶カラーフィルター(CF)の低コスト化を実現する為、印刷法によって形成することが提案されている。
印刷法には、凹版にインキを塗布、スキージで不要なインキを除去し、凹版内に残ったインキをオフセットブランケットに転写し、被印刷基板に印刷する方法(例えば、特許文献1参照。)や、オフセットブランケットにインキを塗布、凹版で不要なインキを除去し、オフセットブランケットに残ったインキを被印刷基板に印刷する印刷法(本明細書では、この印刷法を「反転印刷法」と称す。)が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
画面が大型化する中でカラーフィルター内に配置されているパターンサイズも、BMやRGBの画素パターン・合わせ基準マークの様な数μm程度の細線から、遮光用額縁パターンのような数mm程度の大パターンまで混在するようになっており、反転印刷用の凹版を製版する上で様々な寸法のパターンを同一の刷版上に配置する必要がある。
これらの様々な寸法のパターンをオフセットブランケットから凹版へ転写する場合、版深が浅いとオフセットブランケットのニップ圧により凹部の底にオフセットブランケットが接触する現象が認められる。この現象を回避する方策として、凹部の開口寸法が大きいパターンでは版深を深く設計する方法をとっている。
硝子凹版のウェットエッチングによる製造方法では、硝子のウェットエッチング時のサイドエッチ量に対する深さ方向の削れ量の比(=EF)が1である為、所望の版深を形成する際、ウェットエッチング時のサイドエッチにより、金属マスクの端部がオーバーハングし、フッ酸等の硝子エッチング液の液流により硝子と金属マスクの界面で剥離し、形成された硝子凹版のトップ形状が悪化する現象が認められる。
(EF:エッチングファクター)=(深さ方向の削れ量)/(サイドエッチ量)
(1)硝子基板に応力0.7×108N/m2以下のCr膜をスパッタにて形成する工程
(2)前記硝子基板に感光性材料層を形成し、フォトリソ処理により前記Cr膜をパタニングする工程
(3)前記Cr膜の開口部にたいし前記硝子基板のウエットエッチングを加工版深の途中迄行う工程
(4)前記硝子基板のウエットエッチングによる生じた前記Cr膜のオーバーハング部を、前記Cr膜のパタニング液で溶解除去する工程
(5)前記硝子基板を加工版深20μm以下までウエットエッチングする工程
(6)前記感光性材料層、前記Cr膜を除去する工程
上記(1)〜(6)の工程を具備することを特徴とする凹版の製造方法である。
図1に従来工法で製版した際の、金属膜の引っ張り応力により金属膜が界面剥離し、硝子の異常エッチングの進行している図と、こうして形成された硝子凹版の俯瞰で見た部分断面図を示す。
図2にオフセットブランケットと刷版及びカラーフィルター用硝子基板の反転印刷CFの印刷プロセスの説明図を示す。
図3に応力調整した金属膜を用い、硝子のウェットエッチング処理で硝子凹版を形成した製版工程を示す。金属膜にスパッタCr膜を使用し、版深が浅い為 1回の硝子のウェットエッチング処理により硝子凹版を形成した製版工程の説明図である。
図4に応力調整した金属膜を用い、硝子のウェットエッチング処理で硝子凹版を形成した製版工程を示す。金属膜にスパッタCr膜をマスキング層を使用し、硝子のウェットエッチング処理の途中でオーバーハングしたCr膜を溶解除去したのち再度硝子のウェットエッチング処理することにより硝子凹版を形成した製版工程の説明図である。
金属膜の応力が引っ張り応力が強くなると、オーバーハングした金属膜と硝子の界面で金属膜が剥離し、剥離した金属膜の下で硝子の異常エッチが進行する現象が認められる。
またマスキング層の形成膜厚としては、マスキング性、結晶性の観点より2000Å以上が望ましい。
下表にクロム膜の応力と硝子凹版の形状の関係をしめす。
請求項2の発明はこれに係るもので、硝子エッチングによりオーバーハング状になった金属膜を硝子エッチングの途中で溶解除去することにより、硝子と金属膜の界面で膜剥離の発生を抑制することを目的とするもので、加工版深が深くなるに伴い、金属膜のオーバーハング量が増加する為、硝子エッチング途中のオーバーハングした金属膜の溶解除去は必要により1回以上行えば良い。
印刷CFでは、カラーフィルター基板と対向電極基板のトータルピッチの制御方法はフォトリソ処理の場合と同じである。
カラーフィルター基板のトータルピッチの制御には、刷版のトータルピッチの制御が重要となってくる。
刷版のトータルピッチを制御する方法としてはカラーフィルター基板に近い熱膨張率の材料を使用することが望ましい。現状、液晶カラーフィルターに使用される硝子基板熱膨張率は3×10-6cm/cm/℃程度であり、1000mmの基板サイズで1℃温度が変化すると3ミクロン硝子基板の長さが変化する。液晶ディスプレイの要求仕様である±3ミクロンを保証する為には、刷版のベース基材とカラーフィルター基板トータルピッチの差は±1.5ミクロン以下で制御する必要があり、熱膨張率の差として15×10-7cm/cm/℃以下であることが望ましい。
熱膨張率がカラーフィルター基板に近い材料としては、液晶ディスプレイに使用されている低膨張硝子を選定すれば良い。
刷版用基材として、低膨張硝子基板620×750×0.7mmt(コーニング社製1737硝子熱膨張率:3.8×10−6cm/cm/℃)を使用した。
図3(a)DCマグネトロンスパッタ、DC800W、Ar/N2=10/5sccmにて応力は4.2×108N/m2のCr膜32を厚さ2000Åで形成した。Cr膜32を形成した基板31に、ポジ形感光性レジスト33を1.5μmのスピンレスコーターにて塗布形成した。
図3(b)前記ポジ型感光性レジスト33を露光用フォトマスク37にて、±0.5℃に温度制御された露光機(トプコン社製)を用いて露光処理した。
図3(c)露光後、アルカリ系の現像液でポジ型感光性レジスト33現像処理し、凹パターンに相当する開口部34を形成した。現像後 感光性レジストの密着性を向上させる為にホットプレートにて130℃×3min追加熱処理を行った。
図3(d)ポジ型感光性レジスト33の開口部34より、硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするCr用エッチング液で処理し凹パターンに相当する開口部35を形成した。
図3(e)前記基板をフッ酸を主成分とする硝子エッチング液で処理し、凹形状36を形成した。
図3(f)凹形状形成後、アルカリ系の処理液で感光性レジストを除去した後、Cr用エッチング液でCr膜を溶解除去し硝子凹版30を得た。
また、この刷版を用いて低膨張硝子基板550×650×0.7mmt(コーニング社製1737硝子熱膨張率:3.8×10−6cm/cm/℃)に印刷した色パターンは、パターン寸法の面内バラツキが±0.5μm、ラインパターンの中抜け無く、トータルピッチ±2μmで制御することが出来た。
刷版用基材として、低膨張硝子基板620×750×0.7mmt(コーニング社製1737硝子熱膨張率:3.8×10−6cm/cm/℃)を使用した。
図4(a)DCマグネトロンスパッタ、DC800W、Ar/N2=10/3sccmにて成膜した後、150℃×30min熱処理を行い応力0.7×108N/m2のCr膜42を厚さ2000Åで形成した。Cr膜42を形成した基板41に、ポジ形感光性レジスト43を1.5μmのスピンレスコーターにて塗布形成した。
図4(b)前記ポジ型感光性レジスト43を露光用フォトマスク48にて、±0.5℃に温度制御された露光機(トプコン社製)を用いて露光処理した。
図4(c)露光後、アルカリ系の現像液でポジ型感光性レジスト43現像処理し、凹パターンに相当する開口部44を形成した。現像後 感光性レジストの密着性を向上させる為にホットプレートにて130℃×3min追加熱処理を行った。
図4(d)ポジ型感光性レジスト43の開口部44より、硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするCr用エッチング液で処理し凹パターンに相当する開口部45を形成した。
図4(e)前記基板をフッ酸を主成分とする硝子エッチング液で、狙い版深の1/2迄 処理し凹形状46を形成した。
図4(f)ポジ型感光性レジスト46の開口部より、硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするCr用エッチング液で処理し、硝子エッチングで生じたCr膜のオーバーハング部を溶解除去した。
図4(g)前記基板をフッ酸を主成分とする硝子エッチング液で処理し、狙い版深の凹形状47を形成した。
図4(h)凹形状形成後、アルカリ系の処理液で感光性レジストを除去した後、Cr用エッチング液でCr膜を溶解除去し硝子凹版40を得た。
また、この刷版を用いて低膨張硝子基板550×650×0.7mmt(コーニング社製1737硝子熱膨張率:3.8×10−6cm/cm/℃)に印刷した色パターンは、パターン寸法の面内バラツキが±0.5μm、ラインパターンの中抜け無く、トータルピッチ±2μmで制御することが出来た。
12,32,42・・・金属膜
13,33、43・・・感光性材料層
34、35,44,45、46・・・開口部パターン
36、47・・・凹形状
10、20,30、40・・・印刷用刷版
22・・・印刷インキ
23・・・オフセットブランケット
24・・・オフセットブランケット胴
25・・・インキパターン
26・・・硝子基板
37、48・・・露光用フォトマスク
14・・・硝子異常エッチ部
Claims (2)
- (1)硝子基板に応力0.7×108N/m2以下のCr膜をスパッタにて形成する工程
(2)前記硝子基板に感光性材料層を形成し、フォトリソ処理により前記Cr膜をパタニングする工程
(3)前記Cr膜の開口部にたいし前記硝子基板のウエットエッチングを加工版深の途中迄行う工程
(4)前記硝子基板のウエットエッチングによる生じた前記Cr膜のオーバーハング部を、前記Cr膜のパタニング液で溶解除去する工程
(5)前記硝子基板を加工版深20μm以下までウエットエッチングする工程
(6)前記感光性材料層、前記Cr膜を除去する工程
上記(1)〜(6)の工程を具備することを特徴とする凹版の製造方法。
- 請求項1の凹版の製造方法で製造した凹版を使用する印刷方法であって、前記凹版のベースとなる基材の熱膨張率と印刷パターンを転写される基板の熱膨張率との差が15×10−7cm/cm/℃以下であることを特徴とする印刷方法。
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