JP5482361B2 - パターン形成体の製造方法およびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタおよび配線パターン等の各種の用途に使用可能な、プラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体の製造方法に関する。

近年、液晶表示素子の薄型軽量化および耐衝撃性の向上等が目指されており、カラーフィルタ、ＴＦＴアレイ等を構成する基材として、従来使用されてきたガラス基板の代わりに可撓性を有するプラスチック基板を用いる試みがなされている。プラスチック基板をこのような基材に用いた場合、基材上に所望の精度で例えば、着色層およびブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタと、ＴＦＴ電極が形成されたＴＦＴ電極側基板とを貼り合わせる際に、それぞれの寸法精度に問題があり、精度良く貼り合わせることが困難であるといった問題があった。具体的には、プラスチック基板上に着色層、ブラックマトリックスが形成される工程において、フォトリソグラフィー法やインクジェット法等の微細加工手段を用いてパターンが形成されるが、その工程中に熱や水分等の影響を受けたプラスチック基板の寸法が変化してしまい、形成されるカラーフィルタの精度が損なわれるため、ＴＦＴ電極側基板との間で寸法が合わないといった問題があった。

これに対して、例えば、特許文献１においては、プラスチック基板の加熱脱水後から露光開始までの時間を運搬手段により管理し、かつ、温度・湿度を調整することによって、プラスチック基板の寸法を再現性良く制御するパターン形成方法が開示されている。

しかしながら、この方法では、精密な時間管理が必要であり、運搬が停止した場合等に寸法がずれてしまうといった問題があった。

一方、例えば、特許文献２においては、プラスチック基板を乾燥後、高温高湿環境下に放置し、所定の温湿度環境における平衡吸水量の±１０％以内の吸水量となるように吸湿処理を行うことによって、プラスチック基板の寸法を制御するパターン形成体の製造方法が開示されている。

しかしながら、この方法では、吸水量のばらつきが大きいことや、吸湿処理が長時間かかることや、所望の吸水量以上に吸湿する可能性があるといった問題があった。

特開２００３−１７７５５１号公報 特開２００３−６６４２３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、上記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上にパターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。

本発明によれば、特定の吸水量となるまで脱水したプラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、パターン形成のタイミングの時間管理が不要となる。また、支持基板から取り外した後の工程でプラスチック基板が水分を吸湿もしくは脱湿しても、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。

上記発明においては、上記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましい。このような支持基板は、温度および湿度寸法変化が極めて少ないため、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。

上記発明においては、上記脱水工程では、下記式（１）：
吸水寸法変化量［μｍ／１００ｍｍ］＝吸水寸法変化率［μｍ／１００ｍｍ／Δｗｔ％］×吸水量差［Δｗｔ％］ （１）
（ここで、吸水寸法変化率は、プラスチック基板の吸水量差に対する寸法変化量の割合を表し、プラスチック基板の材質に固有の値である。）
を用いることにより、上記特定の吸水量とした際の寸法が所定の範囲内となるように、吸水量が制御されることが好ましい。常温常湿雰囲気（例えば、２５℃、４５％ＲＨ）下におけるプラスチック基板の吸水量と上記特定の吸水量との吸水量差が一定の範囲内となるようにプラスチック基板の吸水量を制御することで、支持基板から取り外した後の常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板を所望の寸法に出来るとともに、プラスチック基板毎の寸法ばらつきを一定の範囲内とすることができるからである。

上記発明においては、上記貼合工程における上記プラスチック基板の温度が、常温であることが好ましい。貼合工程の環境温度と、支持基板からプラスチック基板を取り外した後の環境温度との温度差による寸法ずれに対する補正を行う必要がないからである。

上記発明においては、上記支持基板が、ガラス基板であることが好ましい。熱や温度に対する寸法変化がより少なく、また、後工程において使用される処理液等に対する耐性が高いからである。また、汎用性の高いガラス基板パネルの製造装置を用いて、プラスチックパネルを製造することができる。

また、本発明は、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、上記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板に仮固定された上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有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。

本発明によれば、特定の吸水量となるまで脱水した透明なプラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、着色層のパターンを形成するタイミングの時間管理が不要となる。また、支持基板から取り外した後の工程でプラスチック基板が水分を吸湿もしくは脱湿しても、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。

上記発明においては、上記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましい。このような支持基板は、温度および湿度寸法変化が極めて少ないため、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。

本発明においては、湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができるという効果を奏する。

本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。

以下、本発明のパターン形成体の製造方法およびカラーフィルタの製造方法について、詳細に説明する。

Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、上記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板に仮固定された上記プラスチック基板上にパターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。

このような本発明のパターン形成体の製造方法について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示されるように、プラスチック基板１を特定の吸水量となるまで脱水する（脱水工程）。次に、図１（ｂ）に示されるように、粘着層２が塗布された支持基板３上にプラスチック基板１を貼り合わせて仮固定する（貼合工程）。この支持基板３は、温度および湿度寸法変化がプラスチック基板１よりも少ない。続いて、図１（ｃ）に示されるように、プラスチック基板１上にパターン４を形成し（パターン形成工程）、支持基板３から取り外すことで、図１（ｄ）に示されるようなパターン形成体１０を得る。

本発明によれば、特定の吸水量となるまで脱水したプラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、これにより、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、パターン形成のタイミングの時間管理が不要となる。また、支持基板から取り外した後の工程でプラスチック基板が水分を吸湿もしくは脱湿しても、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。例えば、支持基板から取り外したパターン形成体と別のパターン形成体とを貼り合わせる際に、これらのパターン形成体間において、プラスチック基板の寸法変化によるパターンのずれが生じないため、パターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも脱水工程、貼合工程およびパターン形成工程を有するものであり、必要に応じて他の任意の工程が用いられても良いものである。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、工程ごとに説明する。

１．脱水工程
まず、本発明における脱水工程について説明する。本発明における脱水工程は、プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する工程である。

本発明におけるプラスチック基板は、本発明により得られるパターン形成体において、後述するパターンを支持するものである。上記プラスチック基板は、プラスチック材料からなるものであれば、特に限定されるものではなく、本発明により製造されるパターン形成体の用途等に応じて、任意のプラスチック材料からなる基板を用いることができる。このようなプラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ノルボルネン系樹脂、アリルエステル樹脂等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。

また、本発明におけるプラスチック基板の湿度膨張係数としては、２０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。貼合工程における湿度のバラツキによる寸法のバラツキが少なく、取り扱いが容易となるからである。

また、本発明におけるプラスチック基板の線膨張係数としては、２０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。貼合工程における温度のバラツキによる寸法のバラツキが少なく、取り扱いが容易となるからである。

また、本発明におけるプラスチック基板の厚さとしては、１μｍ〜１ｍｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることがより好ましく、５０μｍ〜２５０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。プラスチック基板の厚さが上記範囲よりも厚すぎると、フレキシブル性が損なわれ、割れやすくなり、上記範囲よりも薄すぎると、こしが無くなり、各工程における取り扱いが困難になるからである。

なお、本発明に用いられるプラスチック基板は、単一層からなる構成であっても良く、あるいは、複数の層が積層された構成を有するものであっても良い。

本工程においては、プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する。ここで、「特定の吸水量となるまで脱水する」とは、通常、常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板の吸水量よりも少ない吸水量にすることをいう。具体的な脱水方法としては、加熱脱水、減圧脱水等を挙げることができる。

中でも、本発明においては、加熱脱水が好ましく、すなわち、脱水工程が熱処理工程であることが好ましい。熱処理は短時間で脱水可能で、実行しやすいからである。また、脱水工程後のプラスチック基板が絶乾状態であることが好ましい。絶乾状態では、それ以下に吸水量が下がり過ぎることがないため、脱水処理時間管理が容易かつ再現性高くプラスチック基板の寸法を安定化させることができ、支持基板から取り外した後の常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板の寸法精度を制御しやすいからである。また、絶乾処理を施すことにより、プラスチック基板を最も収縮した状態にすることができ、その最も収縮したプラスチック基板を基準としてパターンを形成することで、高い寸法精度でのパターン形成が可能となる。なお、「絶乾状態」とは、吸水量が０ｗｔ％である状態をいうが、実際の測定に際しては、測定までの吸水や測定誤差を考慮する必要がある。したがって、本発明における「絶乾状態」とは、吸水量が０．０４０ｗｔ％以下である状態であり、好ましくは０．０２０ｗｔ％以下である状態とする。

本工程では、下記式（１）：
吸水寸法変化量［μｍ／１００ｍｍ］＝吸水寸法変化率［μｍ／１００ｍｍ／Δｗｔ％］×吸水量差［Δｗｔ％］ （１）
（ここで、吸水寸法変化率は、プラスチック基板の吸水量差に対する寸法変化量の割合を表し、プラスチック基板の材質に固有の値である。）
を用いることにより、上記特定の吸水量とした際の寸法が所定の範囲内となるように、吸水量が制御されることが好ましい。常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板の吸水量と上記特定の吸水量との吸水量差が一定の範囲内となるようにプラスチック基板の吸水量を制御することで、支持基板から取り外した後の常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板を所望の寸法に出来るとともに、プラスチック基板毎の寸法ばらつきを一定の範囲内とすることができるからである。

プラスチック基板毎の寸法バラツキは小さければ小さいほど好ましく、例えば、対向基板とのアライメント貼合工程における画素ずれを防ぐために、±５μｍ／１００ｍｍ以内であることが好ましい。そのために（１）式より、プラスチック基板毎の吸水量バラツキを（±５÷吸水寸法変化率）ｗｔ％以内とすることが好ましい。

本工程における加熱温度としては、プラスチック基板のガラス転移点未満の温度であることが好ましく、具体的には、ガラス転移点から１０℃〜５０℃低い温度であることが好ましい。プラスチック基板をガラス状態とすることで、プラスチック基板の軟化を防ぎ、形状変化による大きな寸法変化を防止することができるからである。また、加熱温度は、単一の温度である必要はなく、段階的に昇温あるいは降温する設備を用いて調節しても良い。このような設備を用いることで、プラスチック基板の熱歪みを減らすことができる。

また、本工程における加熱時間としては、所望の吸水量となるようにプラスチック基板を加熱脱水することができれば、特に限定されるものではなく、加熱温度等に応じて、適宜選択されることが好ましい。

本工程における加熱時の雰囲気としては、プラスチック基板が劣化されるものでなければ、特に限定されるものではなく、例えば、大気（空気）雰囲気；窒素雰囲気およびアルゴン雰囲等の不活性ガス雰囲気；真空等を挙げることができる。
また、本工程における加熱手段としては、所望の吸水量となるようにプラスチック基板を加熱脱水することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、温風加熱炉、赤外線加熱炉、ホットプレート、および加熱ロール等を挙げることができる。

２．貼合工程
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。

本工程は、上述した脱水工程後、所定の温湿度雰囲気下でプラスチック基板の温度を常温まで冷却した後に即座に行われることが好ましい。水分の吸湿によるプラスチック基板の寸法伸長を抑制することができるからである。

本発明においては、本工程における上記プラスチック基板の温度が、常温であることが好ましい。貼合工程の環境温度と、支持基板からプラスチック基板を取り外した後の環境温度との温度差による寸法ずれに対する補正を行う必要がないからである。したがって、本工程における雰囲気温度としては、常温であることが好ましい。

また、本工程における雰囲気湿度としては、プラスチック基板が絶乾状態の場合、低ければ低いほど好ましく、例えば、４５％以下であることが好ましく、０％であることがより好ましい。水分の吸湿によるプラスチック基板の寸法伸長を抑制することができるからである。

本工程においては、このように、脱水工程の直後にプラスチック基板を常温低湿度雰囲気下で保持し、プラスチック基板の温度を常温まで低下させた後、プラスチック基板を後述する支持基板上に仮固定することが好ましい。

本工程に用いられる支持基板は、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ないものである。具体的には、上記支持基板の線膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。
また、上記支持基板の湿度膨張係数は、１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。
支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数をそれぞれ上記範囲内とすることで、支持基板の温度および湿度寸法変化を極めて少なくすることができ、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。

また、上記支持基板は、耐熱性を有することが好ましい。具体的には、上記支持基板の耐熱性は、水や溶剤を揮発させるための乾燥処理における耐熱性を有する１１０℃以上であることが好ましく、形成されたパターンと基板との密着性を上げるためのポストベーク処理における耐熱性を有する１５０℃以上であることがより好ましく、信頼性向上のためのポストベーク処理における耐熱性を有する２５０℃以上であることがさらに好ましい。支持基板が上記範囲内の耐熱性を有することで、高温下でもプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるからである。

本工程に用いられる支持基板としては、上述したように、温湿度による寸法変化が小さく、かつ、耐溶剤性・耐アルカリ性等の耐薬品性に優れたものであれば、特に限定されるものではないが、通常は、無機物系の材料が用いられた基板が好ましい。このような支持基板としては、例えば、ガラス基板、金属基板、セラミック基板等を挙げることができる。上記支持基板にプラスチック基板を貼合することにより、熱または水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法の伸長・収縮を防止でき、パターン形成のタイミングの時間管理が容易となる。

中でも、本発明に用いられる支持基板としては、ガラス基板が好ましい。ガラス基板は、熱や湿度に対する寸法変化がより少なく、また、後工程において使用される処理液等に対する耐性が高いからである。さらに、ガラス基板を支持基板として用いることで、汎用性の高い既存のガラス基板パネルの製造装置を用いて、低投資かつ低コストでプラスチックパネルを製造することができる。

また、上記支持基板の厚さとしては、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることがより好ましい。支持基板をこのような厚さにすることで、ガラス基板パネルの製造装置を使用することができるからである。

本工程において、上記プラスチック基板を上記支持基板上に仮固定する方法としては、上記プラスチック基板単独での伸縮が生じないように、上記プラスチック基板の全面を上記支持基板上に仮固定できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、図１（ｂ）に示されるように、プラスチック基板１と支持基板３との間に、粘着材からなる粘着層２を形成して、仮固定する方法等を挙げることができる。このように、プラスチック基板を支持基板上に仮固定することで、以降の工程での温湿度変化によるプラスチック基板の寸法変化を支持基板のものと同様とすることができるので、表示欠陥を起こさない程度に抑制することができる。

本工程に用いられる粘着材としては、プラスチック基板および支持基板を強力に固定でき、かつ、プラスチック基板から取り外し可能でプラスチック基板に残らないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム、アクリル系粘着材等を挙げることができる。

本工程に用いられる粘着層の膜厚としては、プラスチック基板と支持基板とを所望の程度に仮固定できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜２００μｍの範囲内であることがより好ましく、２０μｍ〜１００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

３．パターン形成工程
次に、本発明におけるパターン形成工程について説明する。本発明におけるパターン形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上にパターンを形成する工程である。

本工程において形成されるパターンは、所望の機能性部として形成されるものであり、後述するパターン形成体の用途等に応じて、適宜選択されるものである。機能性部の具体例としては、カラーフィルタにおける着色層、回路基板における導電層や絶縁層等を挙げることができる。

本工程における具体的なパターン形成方法としては、所望のパターンが寸法精度高く形成されたパターン形成体を得ることができれば、特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法およびインクジェット法等、一般的に公知の方法を用いることができるため、ここでの記載は省略する。

４．その他の工程
本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも上記脱水工程、上記貼合工程および上記パターン形成工程を有する製造方法であるが、必要に応じて、その他の工程を有していても良い。その他の工程としては、例えば、支持基板から取り外したパターン形成体と他の部材とを貼り合わせて積層させる積層工程等を挙げることができる。

上記積層工程においては、上記積層工程の温湿度雰囲気下におけるプラスチック基板の寸法を計算してプラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体を用意し、上記パターン形成体を支持基板から取り外して、他の部材と貼り合わせることで、パターンの重ね合わせ精度が高い積層体を得ることができる。例えば、常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板の寸法を計算してプラスチック基板上にパターンが形成されたカラーフィルタおよびＴＦＴ電極側基板を、それぞれ支持基板から取り外し、両者を常温常湿雰囲気下で貼り合わせることにより、パターンずれがなく高精細な積層体を寸法精度良く得ることができる。

５．パターン形成体
本発明のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが寸法精度良く形成されたパターン形成体を得ることができる。また、パターンを多層重ねる工程ごとに、上記脱水工程および上記貼合工程をプラスチック基板に施すことで、寸法の再現性が高く、重ね合わせ精度の高い積層パターン形成体を得ることができる。

本発明のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体の用途としては、例えば、カラーフィルタ、ＴＦＴアレイ、プリント基板等を挙げることができる。
また、上記パターン形成体の構成としては、少なくとも、プラスチック基板と、プラスチック基板上に形成された所望のパターンとを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とするパターン形成体の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。

Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、上記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。

このような本発明のカラーフィルタの製造方法について、図を参照しながら説明する。図２は、本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。まず、図２（ａ）に示されるように、プラスチック基板１を特定の吸水量となるまで脱水する（脱水工程）。このプラスチック基板１は、透明なプラスチック基板である。次に、図２（ｂ）に示されるように、粘着層２が塗布された支持基板３上にプラスチック基板１を貼り合わせて仮固定する（貼合工程）。この支持基板３は、温度および湿度寸法変化がプラスチック基板１より少ない。続いて、図２（ｃ）に示されるように、プラスチック基板１上に遮光部５のパターンを形成し（遮光部形成工程）、さらに、図２（ｄ）に示されるように、プラスチック基板１上に複数の着色層６のパターン（図２においては、赤色着色層６Ｒ、緑色着色層６Ｇおよび青色着色層６Ｂ）を形成する（着色層形成工程）。支持基板３から取り外すことで、図２（ｅ）に示されるようなカラーフィルタ１１を得る。

本発明によれば、特定の吸水量となるまで脱水した透明なプラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、着色層のパターンを形成するタイミングの時間管理が不要となる。また、支持基板から取り外した後の工程でプラスチック基板が水分を吸湿もしくは脱湿しても、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。このように、本発明により得られるカラーフィルタは、プラスチック基板の寸法ずれが少ないため、表示ムラおよび表示抜け等の表示欠陥を抑制できる。

本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも脱水工程、貼合工程および着色層形成工程を有するものであり、必要に応じて他の任意の工程が用いられても良いものである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について、工程ごとに説明する。

１．脱水工程
まず、本発明における脱水工程について説明する。本発明における脱水工程は、透明なプラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する工程である。

本発明におけるプラスチック基板は、透明なプラスチック基板であり、本発明により得られるカラーフィルタにおいて、後述する着色層を支持するものである。このようなプラスチック基板としては、可視光に対して透明なプラスチック材料からなるものであれば、特に限定されるものでなく、本発明により製造されるカラーフィルタの用途等に応じて、任意のプラスチック材料からなる基板を用いることができる。上記プラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。

上記プラスチック基板の性質等および本工程の詳細については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．貼合工程
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記脱水工程後の上記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。本工程の詳細については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

３．着色層形成工程
次に、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に着色層のパターンを形成する工程である。

本工程において形成される着色層は、通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３色といった複数色のカラーパターンで形成されるものである。各色の着色層は、画素に対応して規則的に配列される。着色層の配列としては、各色の着色層が巨視的に見て平均的に配列されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等を挙げることができる。また、着色面積は任意に設定することができる。なお、本工程においては、画素を画定する遮光部が予め形成されたプラスチック基板上に上記着色層を形成しても良く、上記着色層と同様に上記遮光部をプラスチック基板上に形成しても良い。

本工程において形成される着色層の膜厚としては、着色層の色に応じて異なるものではあるが、具体的には０．５μｍ〜３．０μｍの範囲内で設定することができる。

本工程において、上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する方法としては、所望の厚みの着色層を混色無く形成することができる方法であれば、特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法やインクジェット法等、一般的に公知の方法を用いることができるため、ここでの記載は省略する。

４．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも上記脱水工程、上記貼合工程および上記着色層形成工程を有するものであるが、必要に応じて、その他の工程を有していても良い。その他の工程としては、例えば、上記着色層および上記遮光部を覆うようにオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程、および、上記オーバーコート層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程等を挙げることができる。これらの工程は、上記着色層形成工程後に、支持基板からパターン形成体を取り外してから行っても良く、支持基板にパターン形成体を仮固定したまま行っても良い。上記その他の工程については、一般的なカラーフィルタの製造時に行われている工程と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。

５．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタは、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、複数色の着色層のカラーパターンが寸法精度高く形成されたカラーフィルタを得ることができる。

本発明のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタの用途としては、例えば、液晶表示素子、有機ＥＬ表示素子、プラズマディスプレイ、電子ペーパーディスプレイ等に用いることができる。中でも、液晶表示素子に好適に用いられる。
上記カラーフィルタの構成としては、少なくとも、透明なプラスチック基板と、透明なプラスチック基板上に形成された着色層とを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とする画像表示素子の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に、カラーフィルタの製造方法を実施例として示し、本発明をさらに具体的に説明する。

［実施例］
プラスチック基板として、ガラス転移点が１５５℃であり、ガラス転移点以下における線膨張係数および湿度膨張係数が、それぞれ１３ｐｐｍ／℃および１１ｐｐｍ／％ＲＨであり、３００ｍｍ×４００ｍｍ（０．２ｍｍｔ）サイズのＰＥＮフィルムを準備した。上記プラスチック基板の吸水量をＪＩＳ法 Ｋ７２０９に基づき、１１０℃のオーブン乾燥による絶乾吸水量および２３℃の水浸漬による飽和吸水量を測定し、それぞれの状態の寸法を測定した。

プラスチック基板の吸水寸法変化率は、１６０μｍ／１００ｍｍ／Δｗｔ％であることが確認された。また、プラスチック基板の寸法のバラツキを±５μｍ／１００ｍｍ以内とするためには、プラスチック基板の特定の吸水量のバラツキを±０．０３１ｗｔ％以下とする必要があることが確認された。

まず、温風加熱炉を用いて、プラスチック基板を１１０℃で１時間加熱することにより、プラスチック基板の脱水を行った。

１１０℃で１時間以上加熱することで、プラスチック基板の吸水量が０．０３０ｗｔ％以下となり、プラスチック基板の絶乾状態の寸法からの寸法変化量が５μｍ／１００ｍｍ以内となったことが確認された。

支持基板として、ガラス転移点が７０５℃であり、ガラス転移点以下における線膨張係数および湿度膨張係数が、それぞれ３．８ｐｐｍ／℃および０ｐｐｍ／％ＲＨであり、３００ｍｍ×４００ｍｍ（０．７ｍｍｔ）サイズの無アルカリガラスを準備した。
次に、上記熱処理を施したプラスチック基板を、２３℃まで即座に冷却し、２３℃、４５％ＲＨの雰囲気下で、シリコーンゴムを粘着材として用いて、上記支持基板に貼合した。

続いて、上記貼合したプラスチック基板を水系で洗浄した。その後、遮光部形成用ネガ型レジスト材（感光性材料）をスピンナー方式によりプラスチック基板上に１μｍの厚さで塗布し、この遮光部形成用レジスト材を１１０℃で２分間乾燥させた。

次に、遮光部のパターンに従い、上記プラスチック基板上に塗布した上記遮光部形成用レジスト材を露光した。このとき、プラスチック基板上には、後に重ねて形成する各色のカラーフィルタを形成する際の位置合わせに利用するためのアライメントマークを形成した。

次に、上記プラスチック基板上における上記遮光部形成用レジスト材の現像を行った。これにより、プラスチック基板上には、遮光部のパターンが形成された。

続いて、赤のカラーフィルタＲ、緑のカラーフィルタＧおよび青のカラーフィルタＢを、上記と同様の工程により形成した。上記カラーフィルタを形成する際には、アライメントマークを使用して、精密な位置合わせを行った。

以上のようにして、カラーフィルタを形成することができた。上記方法を用いて、３００ｍｍ×４００ｍｍサイズのプラスチック基板上に積層パターンを形成することにより、各層のパターニング位置精度を、±５μｍ／１００ｍｍ以内にすることができた。

１ … プラスチック基板
２ … 粘着層
３ … 支持基板
４ … パターン
５ … 遮光部
６ … 着色層
６Ｒ … 赤色着色層
６Ｇ … 緑色着色層
６Ｂ … 青色着色層
１０ … パターン形成体
１１ … カラーフィルタ

Claims (7)

1. プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、
   前記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、
   前記脱水工程後の前記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が前記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、
   前記支持基板上に仮固定された前記プラスチック基板上にパターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
2. 前記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
3. 前記脱水工程では、下記式（１）：
   吸水寸法変化量［μｍ／１００ｍｍ］＝吸水寸法変化率［μｍ／１００ｍｍ／Δｗｔ％］×吸水量差［Δｗｔ％］ （１）
   （ここで、吸水寸法変化率は、プラスチック基板の吸水量差に対する寸法変化量の割合を表し、プラスチック基板の材質に固有の値である。）
   を用いることにより、前記特定の吸水量とした際の寸法が所定の範囲内となるように、吸水量が制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法。
4. 前記貼合工程における前記プラスチック基板の温度が、常温であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
5. 前記支持基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
6. 透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、
   前記プラスチック基板を特定の吸水量となるまで脱水する脱水工程と、
   前記脱水工程後の前記プラスチック基板を、温度および湿度寸法変化が前記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、
   前記支持基板上に仮固定された前記プラスチック基板上に前記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
7. 前記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法。

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