JPH03116003A - カラーフィルター製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーフィルターの製造方法に関し、特に、
フィルター表面の平滑化が要求される液晶用カラーフィ
ルターを印刷法により形成する場合の着色被膜平滑化方
法に関する。

〔従来の技術〕

液晶用カラーフィルターは、現在、フォトリソグラフィ
ー法、電着法、印刷法等により製造されている。中でも
、印刷法は、低コスト、高スルーブツトが期待できるた
め、注目を浴びている。

しかし、印刷法においては、印刷によって形成した着色
層の画素の断面形状は、第３図に１例を示したように、
高さが３〜４μｍないし数μｍ程度の山形となり、保護
層塗布後の液晶用カラーフィルターに要求されるサブミ
クロンオーダーかそれ以下の表面平滑性を得ることが著
しく困難となる。また、例えば３１０μｍＸ２５０μｍ
の長方形の印刷画素の中心とその角層辺部との分光透過
特性を示す第４図から明らかなように、着色層の画素の
断面形状が第３図に示すような山形の膜厚分布をとるこ
とに起因して、１画素内において分光透過率のバラツキ
が発生する。

上記の山形の膜厚分布をとることの問題点を解決するた
めに、従来の技術としては、例えばシリコーン樹脂等の
表面エネルギーの低い素材で表面をコーティングしであ
るシートを、印刷機のブランケット胴に装着して、印刷
着色層のインキが未乾燥の間に印刷着色層にこのシート
を物理的にプレスし、印刷画素の断面形状を台形にして
着色層表面を平滑化する方法が知られている（例えば、
特開昭６２−２８０８０５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の技術においては、印刷画素の断面形状を台
形にする点においては優れているが、プレス方向に画素
サイズが大きくなってしまうという問題点がある。

また、液晶用カラーフィルターにおいては、数μｍオー
ダーの異物の混入も問題となるが、上記の従来技術にお
いては、物理的プレスの際に、未乾燥の着色層表面とプ
レス部材表面が接触してしまうことから、異物の混入に
より欠陥が発生するという問題点がある。プレス法によ
って着色層表面を平滑にする従来の方法は、接触により
プレスするので、異物混入を完全に排除することに本質
的な困難が伴う。

〔課題を解決するための手段〕

上記の従来技術の問題点を解決すべく種々研究の結果、
ガラス基板に着色層を印刷後、インキ被膜が未乾燥であ
る間に、そのガラス基板をインキ樹脂と相溶性を有する
溶媒蒸気雰囲気中で加熱すると、着色層画素インキ被膜
断面が接触工程を経ることなく自己レベリングにより平
坦化することによって、上記問題点を解決し得ることを
見出１゜て本発明を完成したものである。

すなわち、本発明のカラーフィルター製造方法は、基板
に着色層を印刷後、インキ被膜が未乾燥の間に、その基
板をインキ樹脂と相溶性を有する溶媒蒸気雰囲気中で加
熱して、インキ樹脂の自己レベリングにより平坦化する
ことを特徴とするものであり、インキ樹脂として酸化重
合型のものを用いる場合、雰囲気中の酸素を窒素で置き
換えて加熱することが望ましく、インキ樹脂としてＵＶ
硬化型のものを用いる場合、酸素を含む雰囲気中で加熱
することが望ましい。

〔作用〕

本発明のカラーフィルター製造方法は、加熱によって印
刷着色層被膜インキの粘度が低下して流動性が増大する
効果と、インキ樹脂と相溶性を有する溶媒蒸気雰囲気中
に着色層印刷ガラス基板を設置することによって、溶媒
蒸気成分がインキ被膜中へ浸透して、印刷着色層被膜イ
ンキの流動性が増大し、また、加熱時の乾燥が抑制され
る効果とが相乗作用をして、印刷インキ被膜が自ら平ら
になる自己レベリング作用により平坦化する現象を利用
しているものである。

〔実施例］ 以下に、本発明の実施例について、図面を参照にして詳
細に説明する。

まず、使用する装置について述べる。第１図は、印刷し
た着色層を溶媒蒸気中で加熱処理するための装置の断面
図である。装置本体は、ペルジャー３とフランジ４から
成り立っており、両者の間に配置したＯリング５によっ
て装置本体内の気密性が保たれるようになっている。フ
ランジ４を通して溶媒及び窒素ガス導入用のバイブロと
排気用のパイプ７が連通している。溶媒及び窒素ガス導
入用のバイブロには、バルブ１０を経て窒素ガスボンベ
９が、また、バルブ１１を経て溶媒アンプル１２が連結
されている。また、排気用のバイブ７には、バルブ１３
を経てロータリーポンプ１４が連結されており、バルブ
１３とロータリーポンプ１４の間にはリークバルブ１９
が設けられている。

排気用パイプ７のバルブ１１＠方において、バルブ１５
を経て溶媒トラップ１６に連通ずる配管が分岐しており
、溶媒トラップ１６は溶媒排気用ダク）１７に接続され
ている。なお、排気用バイブ７には真空ゲージ２０が設
けられている。そして、溶剤アンプル１２、ペルジャー
３、フランジ４、及び、印刷基板処理時に溶媒蒸気が封
入される配管部分には、図示のように、ヒーター８が設
けられている。

このような装置を用いて、次のような処理を行う。

■　着色インキで印刷したガラス基板ｌを、フランジ４
上に設けた基板加熱台２の上にセットする。基板加熱台
２はヒーターを内蔵しており、その表面温度は熱電対で
検出するようになっている。

基板加熱台２は、装置本体のフランジ４に例えば４本の
セラミック製の棒１８で固定されているので、本体フラ
ンジ４の温度に関わりなく、２００〜２５℃の間で任意
の温度に設定できるようになっている。

■　本体フランジ４に−゛ルジヤーをセットした後、印
刷したインキの種類（（ａ）酸化重合型、（ｂ）ＵＶＦ
ｆ！化型）に応じて、以下の操作を行う。

（ａ）酸化重合型 バルブ１３を開け、ロータリーポンプ１４を動作させて
、ペルジャー３内の空気を排気する。この時、同時に、
バルブ１０をわずかに開き、窒素ガスボンベ９より窒素
ガスをペルジャー３内に送り込み、装置内の酸素成分と
完全に置換する。この時、他のバルブ１１．１５．１９
は完全に閉じた状霊にしておく。

ペルジャー３内が窒素で置換されたら（約１分後）、バ
ルブ１０を閉じ、装置内を１０　ａ＋ｍＴｏｒｒ程度ま
で排気し、バルブ１３を閉じる。装置内の圧力は、真空
ゲージ２０によって測定する。バルブ１３を閉じた後、
ロータリーポンプ１４を止め、バルブ１９を開け、ポン
プ１４内をリークしておく。

ら）ＬＩＶＦｆＩ！化型 バルブ１３を開け、ペルジャー３　内’ｒ　ｌ　ＯａＴ
。

ｒ「程度ま＝排気する。この時、他のバルブｌｏ、１１
．１５．１９は閉じており、窒素置換は行わない。ペル
ジャー３内が、ｌ　ＯｍｍＴｏｒｒ程度まで排気された
ら、バルブ１３を閉じ、ロータリーポンプ１４を伴出し
て、リークバルブ１９を開ける。

■　バルブ１１を開き、溶媒アンプル１２内の溶媒蒸気
をペルジャー３内に導入する。

溶剤アンプル１２、ペルジャー３、フランジ４、及び、
印刷基板処理時に溶媒蒸気が封入される配管部分には、
ヒーター８が装置されており、任意の温度にコントロー
ルすることができるようになっている。そのため、任意
の溶媒蒸気圧が得られ、部分的な溶媒蒸気圧低下、溶媒
蒸気の結露を防ぐことができるようになっている。

この時、基板加熱台２は適当な温度（８０〜１１Ｏ℃程
度）になっており、印刷基板１は溶媒蒸気中で加熱処理
され、印刷着色層画素断面形状は、自己レベリングによ
り平坦化する。

■　一定時間（１０〜６０分）の処理が終わったら、バ
ルブ１１を閉じ、バルブ１０とバルブ１５を開き、窒素
ガスによりペルジャー３内の溶媒蒸気を排気する。溶媒
蒸気は、氷水で０℃に冷却した溶媒トラップ１６中で液
化、回収される。回収しきれなかった溶媒蒸気成分は、
溶媒排気ダク）１７へ排気される。

■　ペルジャー３内の溶媒蒸気を十分に窒素で接置した
後、バルブ１０とバルブ１５を閉じて、ペルジャー３を
開け、ガラス基板ｌを取り出す。

その後、ガラス基板ｌを大気中で、１９０℃に加熱して
、３０分間ベーキングして硬化させる。

３色の画素を形成する場合は、上記の各工程を３回繰り
返す。

以上で処理は終了する。

次に、実際の処理条件と結果について述べる表１に、代
表的な処理条件を示す。

上記条件で、着色層印刷基板を処理した結果、例えば第
３図に示すように、着色層断面の幅が２００μｍで、中
央部の膜厚が３〜４μｍ、周辺部（画素の縁から２０μ
ｍ内部）の膜厚が１〜１゜５μｍであった断面形状が、
例えば第２図に示すように、処理後、中央部で２〜２．
５μｍ、周辺部で１．５〜２μｍとなり、印刷着色層断
面が平坦化した。また、処理前に印刷画素中にピンホー
ルが存在する場合にも、処理後、ピンホール密度が減少
することが確認できた（１例をあげると、長径１０μｍ
以上のピンホール密度が０．７個／１画素であったサン
プルが、０．２個／１画素程度に減少した。）。

本発明において、上記のように印刷着色層断面が平坦化
する理由は定かではないが、まず、インキの粘度は大き
く温度に依存しているため、印刷インキ被膜が未乾燥で
ある間にこれを加熱するので、インキ粘度が下がり流動
性が増して自己レベリングするものと思われる。例えば
、１０℃の温度で９５，０００ρｏｉｓｅのＬ型詰性を
示すインキは、２０℃の温度では２．　０００ｐｏｉｓ
ｅとなり、１０℃の温度差で粘度が１１５０に低下して
しまっている。したがって、８０〜１１０℃に加熱した
場合の粘度は、著しく低下して流動性を増していると考
えられる。

また、一般に、酸化重合型のインキを印刷後、酸素存在
下（空気中）で加熱すると、ビヒクル中の油成分の蒸発
、樹脂の酸化重合により硬化する。

したがって、酸素を窒素で置換した後、ビヒクル中の樹
脂と相溶性を有し油成分と類似の性ｆｆ（極性、官能基
、ソルビリイテイバラメーター）を持つ溶媒の蒸気中で
インキ被膜を加熱すると、酸化重合が最小限におさえら
れる。加えて、溶媒蒸気成分がインキ被膜中へ浸透して
流動性が増大し、また、乾燥が抑制されることとあいま
って、加熱によるレベリング効果が最大限に７′揮され
るものと思われる。

次に、ＵＶ硬化型インキの場合についてであるが、ＵＶ
硬化インキも空気中での加熱により、ビヒクル中のモノ
マーあるいはオリゴマーの一部が熱重合を生じる。ただ
し、この場合空気中の酸素がラジカルの重合禁止剤とな
るため、Ｕｖインキ被膜を加熱して自己レベリングしよ
うとする場合は、酸素が存在している方が有利となる。

他の面については、酸化重合型インキと同様、溶媒蒸気
のインキ被膜中への浸透による流動性の増大及び乾燥の
抑制効果と、加熱によるレベリングの効果とにより、印
刷画素断面形状が平坦化されるものと考えられる。

〔発明の効果〕

本発明のカラーフィルター製造方法によれば、インキ被
膜が未乾燥の間に、基板をインキ樹脂と相溶性を有する
溶媒蒸気雰囲気中で加熱処理することにより、印刷着色
層の画素断面形状が自己レベリング効果により平坦化す
るので、その後にカラーフィルター表面をＯＰ塗布等に
よって平滑化しようとする場合の容易さが増す。

また、このような処理によって、画素内の膜厚の均一性
が高くなるため、画素中央と画素周辺の分光のバラツキ
が小さくなる。

加えて、処理前に比べ、ピンホール（白ぬけ欠陥）の密
度が大きく減少する。

さらに、本発明が従来の物理的プレス法に比して最も優
れている点は、処理の全工程を非接触で、しかも、密閉
した系内で行えるため、クリーン化が容易に行えること
である。

また、従来の物理的プレス法のようにプレス方向に画素
サイズが延びて大きくなってしまうという問題も起きな
い。

本発明のカラーフィルター製造方法は、ブラック感材を
使用し、フォトリソグラフィー法でブラックマトリック
スを形成する場合、膜厚ｌ〜２μｍ程度のブラックマ）
　ＩＪフックス堤防の役割をするため、より効果が大き
くなる。

本発明は、以上のような多くの利点を有するもＣ′であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の印刷基板を溶媒蒸気中で加熱処理する
ための装置の断面図、第２図は本発明の方法による処理
によって自己レベリングした着色画素の１例の断面形状
を示す図、第３図は処理をしない場合の断面形状を示す
図、第４図は処理をしない場合の着色画素内の分光透過
特性のバラツキを説明するための図である。 ■・・・着色層印刷後のガラス基板、２・・・基板加熱
台、３・・・ペルジャー、４・・・フランジ、５・・・
０リング、６・・・溶媒及び窒素ガス導入用のパイプ、
７・・・排気用のバイブ、８・・・ヒーター、９・・・
窒素ガスボンベ、ＩＯ・・・バルブ、１１・・・バルブ
、１２・・・溶媒アンプル、１３・・・バルブ、１４・
・・ロータリーポンプ、１５・・・バルブ、１６・・・
溶媒トラップ、１７・・・溶媒排気用ダクト、１８・・
・セラミック麺棒、１９・・・リークバルブ、２０・・
・真空ゲージ出　　願　　人　大日本印刷株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板に着色層を印刷後、インキ被膜が未乾燥の間
   に、その基板をインキ樹脂と相溶性を有する溶媒蒸気雰
   囲気中で加熱して、インキ樹脂の自己レベリングにより
   平坦化することを特徴とするカラーフィルター製造方法
   。
2. （２）インキ樹脂として酸化重合型のものを用い、雰囲
   気中の酸素を窒素で置き換えて加熱することを特徴とす
   る請求項１記載のカラーフィルター製造方法。
3. （３）インキ樹脂としてＵＶ硬化型のものを用い、酸素
   を含む雰囲気中で加熱することを特徴とする請求項１記
   載のカラーフィルター製造方法。