JPH01213603A - 印刷カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は印刷カラーフィルタの製造方法に係り、更に詳
しくは混色が発生せず、精度の良い分光特性が得られる
カラーフィルタを簡単にかつ歩留り良く量産できる印刷
カラーフィルタの製造方法に関する。

（従来の技術） 最近液晶表示素子は赤色、緑色及び青色の原色を使用し
たカラーフィルタの採月によりカラー化が進み、小型の
液晶テレビに応用されている。このカラーフィルタの製
造方法は、透明ガラス基板表面に塗付した感光性基質に
フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐ
ｈｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）法を施してパターンを形成後、
カラーフィルタを構成する色相即ち赤色、緑色及び青色
染料により染色することにより所定の位置に多色パター
ンを形成するのが一般的である。

この方法を第１１図ａ　”　ａにより説明する。先ず第
１１図ａに示すようにガラスのように光学的に透明な基
板５０表面には、感光性を持ちゼラチン、カゼインなら
びにポリビニールアルコールのように染色可能な感光性
樹脂溶液をスピンナ等により均一に塗付後乾燥する。

次にストライプ状やモザイク状のマスクを介して１色目
のパターン部分５１のみを光硬化させ、引続き現像列理
を行ってレジストパターンを形成する。更にこのレジス
トパターンを１色目の染料で染色し、洗浄乾燥してから
レジストパターン以外に付着した染料を除去してから再
度乾燥して１色目の着色パターンを得る。

この表面には混色防止のためにアクリル樹脂等の合成樹
脂溶液もしくはディスバージョンを積層して透明な保護
膜５２を全面に形成する。

次に第１１図すに示すように１色目に使用した感光性樹
脂を保護膜５２表面に積層塗付更に乾燥後、マスクを介
して２色目のパターン部分５３だけに光硬化、現像処理
を施してレジストパターンを形成する。そしてこのレジ
ストパターンを２色目の染料で染色、水洗及び乾燥して
、その表面に透明な第２保護膜５４を形成する。

更に同様の方法で第１１図Ｃに明らかにしたように、１
色目に用いた感光性樹脂を第２図保護膜５４表面に被覆
、乾燥してから、マスクを介して３色目のパターン部分
５５だけを光硬化、現像処理を行ってレジストパターン
を形成する。

そしてこのレジストパターンを３色目の染料で染色し、
水洗乾燥後その表面全面に透明な第３保護膜５６を形成
してカラーフィルタが得られる。

他の製造方法としては電着法と印刷法が知られている。

電着法は透明基板表面に透明導電膜を付着後フォトリソ
グラフィ法でパターニングして、必要な色相分をこのよ
うな電着とその付着強度の強化する工程を繰返して形成
する。

一方印刷法ではカラーフィルタ用パターンを持つ刷版に
インクを塗り、−度ブランケットにパターンを転写して
得られる転写パターンを別途用意する透明基板表面に印
刷している。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 前述のカラーフィルタの製造方法の中、フォトリソグラ
フィ法を利用して感光性基質を染色する方法は露光、現
像及び染色の工程として色相分だけ必要で工数が多くな
る。

電着法にあっては透明導電膜のパターニングとエツチン
グ実施後、色相分だけ電着とその付着強度の強化の繰返
しの工程が要るので、これも工数が多くなる。

印刷法では画素数が多くまた画素が小さく複雑なパター
ンになると、隣接するパターン同志が重なり合ったりあ
るいはパターンが寸法通りに形成できず、精度の点では
フォトリソグラフィ法及び電着法に劣る欠点がある。

このように３種の製法は夫々欠点があり、印刷法はフォ
トリソグラフィ法より短時間で色付けができスループッ
トがあがる利点があるものの、肝心の寸法精度と位置精
度が劣る難点がある。

本発明はこのような事情に鑑みて完成された新規な印刷
カラーフィルタの製造方法に関し、特に精度の良いカラ
ーフィルタを簡単にしかも量産に適した製造方法を提供
するものである。

（課題を解決するための手段） この目的は達成するのに本発明では、透明基板表面に単
一色及び複数色からなるグループから選定する単色パタ
ーンならびに遮光パターンを交互に形成して分離する印
刷カラーフィルタを製造するに当たって、印刷プロセス
での誤差を補正した刷版によりこの遮光パターンを形成
する手法を採用する。

（作　用） このように本発明では印刷法の欠点を改善したものであ
り、具体的には準備した着色容易な基板表面に黒色の遮
光パターン、赤色、緑色及び青色パターンを２回の印刷
工程により精度良く形成でき、従来法に比ベニ数を大幅
に減らすものであり、液晶カラーテレビ用フィルタを安
価に製造可能とするものである。

本発明に係る印刷法では前述のように、予め印刷プロセ
スで生じる誤差を刷版で補正するのが特徴であるが、こ
の刷版としては凸版、凹版更に平版が適用可能である。

この刷版の製造にはイ、アルミ板表面に感光液（ポリビ
ニール　アルコールＰＶＡに重クロム酸アンモニウムを
添加した液）を塗付後、露光硬化更に現像してアルミ板
を腐蝕する方法 ロ、アルミ板表面にジアゾニュウム塩を塗付後。

露光硬化更に現像してアルミ板を腐蝕する方法ハ、アル
ミ板表面に感光性樹脂（例えば桂皮酸のポリビニール　
アルコールＰＶＡエステル）を塗付後、露光硬化更に現
像してアルミ板を腐蝕する方法 があり、フィルム原版もしくはガラス原版のパターンを
刷版表面に焼付けて、所定のパターンを形成するのが一
般的である。

しかし、本発明ではこの刷版にパターン形成時にその直
線部が加圧力により外側に膨らむ現像に着目して、この
直線部を曲線部で構成するのが特徴であり、このアルミ
板からなる刷版に形成したパターンは印刷機のローラに
巻付けるか、又は平板として使用する。

更にアルミ板表面に形成するパターンをガラス基板１石
英板もしくは透明な合成樹脂表面に転写して、ストライ
プ状ならびにデルタ状のパターンが形成できる。

そして本発明における遮光パターンで分離された単色パ
ターンは単一もしくは複数の矩形を組合わせた形状をし
ており、各矩形の周囲を構成する短辺中の一辺の長さを
Ｘ、長辺中の一辺の長さをｙ、中心の座標を（ｘ、ｙ）
　＝　（０，０）とした時、遮光パターンの短辺と長辺
が夫々Ｘバｘ／２）　＋ｙ／（ｙ／２）　＝　１で示さ
れる楕円式座標（０□、ｙ）と（Ｏｘ−ｙ）で囲まれた
曲線、及び座標（ｘ、　Ｏ）と（−ｘ、　Ｏ）で囲まれ
た曲線の組合わせで得られる刷版を使用して形成するも
のである。

（実施例１） 第１図ａ、ｂ、第２図ａ、ｂ第３図ならびに第４図によ
り本実施例を詳述するが、第１図ａ、ｂに印刷カラーフ
ィルタ用ガラスマスクの平面図、第２図ａ、ｂに印刷カ
ラーフィルタの刷版断面図、第３図は刷印カラーフィル
タ用製造装置の断面図そして第４図は印刷カラーフィル
タの平面図を示す。

第１図ａにあるようにガラス基板８表面に２辺が２５０
ｍ　Ｘ　２００．ｃａｎに形成した矩形の赤色パターン
９゜緑色パターン１０．青色パターン１１をデルタ状に
配置し、隣接する矩形間にはパターンを遮光するのに第
１図すに示す黒色パターン１２を設置した。この各パタ
ーン９　、１０．１１．１２は以下のような手法で形成
する。

第２図ａに明らかなように厚さ０．３ｍのアルミニウム
板１３表面にジアゾニウム塩を基材とする有機感光剤を
添加した樹脂１４を約１ｊｍ塗付し、次にガラス基板に
形成した赤色パターン９をアルミニウム板１３に露光し
樹脂１４を硬化後、現像処理を行って露光硬化した樹脂
１４を除去し、第２図すにあるように最終工程としてこ
の処理を終えたアルミニウム板１３を硝酸に浸漬腐蝕し
て赤色パターン用凹版１５を形成する。緑色パターン用
及び青色パターン用凹板１６．１７も同様な工程で形成
する。

なお第１図すに示すように黒色パターン１２では赤色パ
ターン９．緑色パターン１０．青色パターン１１の形状
は矩形とせず外側を凹状に形成した。

つまり２５０ＩＩａＸ　２００ｔｍの矩形の中心座標を
（ｘ、ｙ）＝（０，０）とした時、矩形の長辺はｘ／（
１００，ｃｍ）◆ｙ／（１２５ＩＩｍ）＝１で表わされ
る楕円式の（０，ｙ）から（Ｏｓ−ｙ）で囲まれた曲線
で、短辺は楕円式の（ｘ、　０）から（−Ｘ。

Ｏ）で囲まれた曲線で形成した。

この黒色パターン１２をガラス基板８の表面に形成する
が、その方法は赤色パターン９と同様に、アルミニウム
板１３表面にジアゾニウム塩を基材とする有機感光剤を
添加した樹脂を塗付して黒色パターン１２を露光、焼付
後、現像処理により不要な樹脂１４を除去し、バターニ
ングされた樹脂１４が塗付されたアルミニウム板１３を
硝酸に浸漬することにより露出したアルミニウム板を腐
蝕して黒色パターン用凹版１８シた。

このように各色刷版には凹版を適用したが、凸版もしく
は平版を使用しても良いのは前述の通りである。

第３図には印刷カラーフィルタの製造装置が明らかにさ
れており、各色の刷版は版胴１９．２０．２１゜２２に
巻付けるが、その概略を以下に説明する。

図から明らかなようにこの装置は架台７０に設置する金
属ステージ３５．３６にはガラス基板３７．３８をその
表面に配置し、更にブランケット３３．３４を設置した
断面球状のゴムローラ３１．３２を積層配置する。更に
いずれも断面球状に形成された部品を互いに隣接して配
置する。即ちゴムローラ３１．３２、版胴１９．２０．
２１．２２圧胴２７．２８．２９．３０及びインキロー
ラ２３．２４．２５．２６をこの順に設置する。

この圧Ｍ２１．２８．２９．３０はインキローラ２３〜
２６から受けたインキを加圧してのばす役割を果たす版
胴１９．２０．２１．２２に移し、ゴムローラ３１．３
２の外周にゴム製のブランケット３３．３４が巻付けら
れたゴムローラ３１．３２には版胴１９．２０．２１．
２２に転写されたパターンが再び転写され、更にこの転
写パターンは金属ステージ３５．３６に隣接し、かつ積
層して配置したガラス基板３７．３８に転写される。

この印刷の制御は各色のインキローラ２３．２４．２５
゜２６、各色Ｊ］Ｍ１９．２０．２１．２２更にゴムロ
ーラ３１．３２の回転速度と加圧力を変えて行う。

更に金属ステージの送り速度も変えられるように形成し
である。

第３図に示した装置を用いた印刷カラーフィルタの製造
方法は次の通りである。即ち、インキローラ２３と圧胴
２７を介して、第１図（ｂ）に示したような印刷プロセ
スでの誤差を補正したパターンを持つ版ｗｉ４１９に黒
色インキが被着し、第３図での金属ステージ３５上にき
たガラス基板にゴムローラ３１を介して黒色パターンが
印刷される。続いて、同様にインキローラ２４．２５．
２６と圧胴２Ｂ、　２９．３０を介して、所定のパター
ンを持つ版胴２０．２１．２２に夫々赤色、緑色及び青
色のインキが被着することにより、今度は第３図での金
属ステージ３６上に移動したガラス基板に面接触する直
前のゴムローラ３２には赤色、緑色ならびに青色が合わ
さったパターンが形成されている。この結果、既に黒色
パターンが印刷されたガラス基板に、ゴムローラ３２を
介して赤色、緑色ならびに青色が印刷される。

なおこの際には、赤、緑、青及び黒色パターンの版Ｍ１
９．２０．２１．２２パターンはほぼ忠実にゴムローラ
３１．３２へ転写される。従ってゴムローラ３１゜３２
からガラス基板３７．３８への転写時にはゴムローラの
加圧力が弱いと、転写パターンの一部がかすれたり色の
濃淡が生じる。

この為に、この時にはゴムローラ３１．３２の加圧力を
高くして、接触部分ではゴムローラ３１．３２が押しつ
ぶされてガラス基板３７．３８とは面接触状態となる。

このゴムローラ３１．３２への１転写パターンに注目す
ると、パターンが外側に広がってガラス基板３７．３８
に印刷されたパターンの直線部分は曲線に形成される。

しかし、本実施例では黒色パターンを最初にガラス基板
３７．３８に印刷しているので、赤、緑、青色のパター
ンの寸法精度は黒色パターン印刷時に決定する。

ゴムローラ３１．３２と金属ステージの速度、ローラの
加圧力及びインキの粘度の調整により、黒色パターンの
印刷精度を設計値に対して＋５Ｊｆｆｉ〜＋８−に押え
られ、黒色パターン１２で規定される赤、緑、青、色パ
ターン９　、１０．１１の端で構成する４辺を直線状に
形成することができた。

第４図には黒色パターン３９、赤色パターン４０、緑色
パターン４１、青色パターン４２の４色で形成した印刷
カラーフィルタ４３を示した。

以上の実施例では凹版刷版を使用したが、前述のように
凸版や平版でもローラと金属ステージの速度、ローラの
加圧力ならびにインキの粘度を最適化することにより黒
色パターンを設計値に対して前述の誤差範囲内に抑制す
ることができる。

（実施例２） 第７図に本実施例に係る印刷カラーフィルタの上面図を
、第５，６図にガラスマスクの上面図を示す。

この印刷カラーフィルタは単色パターンの２辺が１５０
ｇ　Ｘ　１５０ｍ正方形を４５度傾けた形状で、ガラス
基板に対して対角方向に赤色パターン４５．緑色パター
ン４６．青色パターン４７を配置した。この各色パター
ンは遮光用の黒色パターン４８で分離した。

この各色パターンでも凸版を形成後、黒色パターン用凸
版を温飯１９に、赤色パターン用凸版を温飯２０に、緑
色パターン用凸版を温飯２１に、青色パターン用凸版を
温飯２２に巻付けて印刷した。この場合ローラの加圧力
、インキの粘度及びローラと金属ステージの速度を最適
化することで印刷寸法値を設計値に対して＋８〜＋１０
−の精度で形成できた。

第７図に示す印刷カラーフィルタ５３は赤色パターン４
５．緑色パターン４６．青色パターン４７及び黒色パタ
ーン４９の４色で形成されたブラックマトリックスを持
つ３原色カラーフィルタである。

実施例１とこの実施例２での刷版は遮光パターンで分離
した単色パターンが矩形を示したが、ひし形、平行四辺
形の単色パターンでも遮光パターンの刷版で補正すると
精度良く多色印刷カラーフィルタが得られる。

（実施例３） この実施例で得られる印刷カラーフィルタを第１０図、
ガラスマスクを第８図と第９図に示す。

この実施例では複数の矩形を組合わせた単色パターンに
よるもので、２辺が２００　Ｘ　１５０１１ｍと１００
×５０−の矩形赤色パターン５４、緑色パターン５５、
青色パターン５６を三角に配置し、遮光パターン５７に
より各色を分離した。

第３図に示した印刷カラーフィルタの製造装置を使用し
て透明なガラス基板５８表面に赤色パターン５９．緑色
パターン６０、青色パターン６１、遮光パターン６２で
構成する多色の印刷カラーフィルタ６３を形成した。こ
の印刷条件を最適化することで各色パターンの精度を設
計値に対して÷５ＩＪ１ａ〜＋１０ｐの範囲で形成でき
、しかも色むらの無い均一性に富んだカラーフィルタが
得られた。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することは可能で
ある。前述の実施例では、遮光パターンで分離された単
色パターン１個と単色パターン２個の組合わせについて
述べたが、単色パターンが２個を越えて形成しても差支
えない、更に複数の矩形が点接触により組合った形状で
も良いし、複数の矩形と平行四辺形の組合わせ、更に又
複数の単色パターンの平行四辺形の組合わせも適用可能
である。

〔発明の効果〕

このように本発明ｌこ係わる印刷カラーフィルタの製造
方法ではガラス基板表面に遮光パターンで区切られた領
域を精度良くしかも簡単に形成できる。この遮光パター
ンで区切られた領域を任意の単色で着色して多色パター
ンを形成したので、混色なくその１少ない工数で得られ
て製造に要する時間を大幅に短縮して、生産性の向上を
もたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂと第５．６，８．９図は本発明に係わる印
刷カラーフィルタ用ガラスマスクの上面図、第２図ａ、
ｂは印刷カラーフィルタ版胴の断面図、第３図は印刷カ
ラーフィルタ用製造装置の概略を示す断面図、第４．７
．１０図は印刷カラーフィルタの上面図、第１１図は従
来の印刷カラーフィルタの製造工程を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透明基板表面に単一色及び複数色からなるグループか
   ら選定する単色パターンならびに遮光パターンを形成す
   る印刷カラーフィルタを製造するに当たって、印刷プロ
   セスでの誤差を補正した刷版によりこの遮光パターンを
   形成することを特徴とする印刷カラーフィルタの製造方
   法