JPH04361203A - カラーフィルターの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＣＤ（液晶カラーディ
スプレイ）等に用いられるカラーフィルターの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー画像表示素子としてＬＣＤ
が用いられている。ＬＣＤの構造は、例えば２枚の透明
電極等の間に液晶をサンドイッチ状にした液晶セルをシ
ャッターとして用い、液晶セルの間もしくは液晶セルに
カラーフィルターを重ねて形成されているものである。 上記カラーフィルターは、通常、透明基材上に加色混合
の３原色として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）からな
る画素がマトリクス状に設けられている。従来、このカ
ラーフィルターの製造方法として、 １）ガラス等のカラーフィルター基材上にフォトレジス
ト方法により、直接、画素（赤、緑、青）のパターンを
形成して、形成した画素パターンに染色法により着色す
る方法（例えば、特開昭５９−１９３４２３、特開昭６
０−２３７４０３等）。 ２）仮支持体上にフォトレジスト法により赤、緑及び青
の画素をそれぞれ設けた転写箔を製造し、カラーフィル
ター基材に上記の転写箔上の画素を転写して形成する方
法（例えば特開昭６１−２３３７０４等）。 ３）カラーフィルター基材表面に染料を転写させる層（
活性層）をコーティングして形成し、昇華性染料を画素
のパターンを設けたマスクを介して活性層に転写して画
素を形成する昇華転写法（例えば特開昭６０−２５４０
０１、特開昭６２−１７１８２０２等）。 ４）サーマルヘッドを用いた転写により多孔質層へ顔料
を浸透させ基材表面に画素を形成する方法（特開昭６１
−２２１７０２）。 等の種々の方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法は、種々の問題点があった。例えば１）の
方法は、画素のパターン形成にフォトレジスト方法を用
いているが、フォトレジスト工程はレジスト液の塗工、
乾燥、画素パターンの形成、現像等の工程が必要であり
、工程が長く製造時間が長時間になり、更に染色方法は
不良品の発生率が高く製品のロスが多く、製造効率が悪
いと言う問題点があった。また２）の方法は転写方法に
よるため、１）の方法と比べ、カラーフィルター基材上
に画素層を転写する工程におけるロスは少ないが、転写
箔の製造をフォトレジスト方法により行っているため、
転写箔製造工程の生産効率が低く、全体として製造効率
が悪い。また、３）の方法は、カラーフィルター基材の
表面に活性層をコーティングする工程があるために製造
工程が煩雑になり、更に染料を昇華転写する場合、画素
の精度を上げるためにはマスクと活性層の隙間を著しく
狭める必要があり、マスクの隙間を狭めると、マスクと
コーティング層が接触して表面が傷ついたり基材の割れ
が発生する虞れがあるため、マスクとの隙間を小さくす
るのに限界があり、ある一定以上の精度を出すのが困難
で、画素形成の精度が低いという問題点があった。 また４）の方法は、転写スピードが遅いため生産性が低
く、転写サイズに限界があるという問題があった。本発
明は上記従来技術の欠点を解消するためになされたもの
で、精度の高い画素を形成可能であり、且つ製造効率の
高いカラーフィルターの製造方法を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明カラーフィルター
の製造方法は、カラーフィルターを転写箔を用いた転写
方法で製造する方法において、転写箔が耐熱性を有する
基材フィルム上に画素層、接着剤層を順次積層してなり
、且つ上記接着剤層が熱溶融し加熱により硬化可能な材
質から形成されており、上記転写箔をカラーフィルター
基材表面に接着剤層が接するように積層して、画素パタ
ーンを形成した版を加熱押圧し、画素パターン状に接着
剤層を熱溶融させて画素層を熱転写してカラーフィルタ
ー基材に接着させた後完全に硬化させる方法である。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図面は本発明の１実施例を示し、図１は本発
明製造方法を示す説明図であり、図３は本発明製造方法
によって製造したカラーフィルターの１例を示す断面図
である。

【０００６】図１に示すように本発明カラーフィルター
の製造方法は、転写箔１を用いた転写方法による製造方
法である。転写箔１は、耐熱性を有する基材フィルム２
表面に画素層３、接着剤層４を順次積層してなる転写層
５を有し、且つ上記接着剤層４が熱溶融し加熱により硬
化可能な材質から形成されている。カラーフィルター１
の製造は、先ず上記転写箔１をカラーフィルター基材６
表面に接着剤層４が接するように積層して所望の接着剤
層４を加熱し熱溶融させて画素層３を含む転写層５を熱
転写して、基材フィルム２を剥離すると画素パターン１
０の部分のみの画素層８がカラーフィルター基材６に接
着して、画素パターン１０以外の部分は基材フィルム２
とともに剥離する。

【０００７】図３に示すように上記の転写を、例えば赤
の画素層を形成した転写箔を用い、赤の画素パターンの
版を用い転写を行ったならば、次いで緑及び青のそれぞ
れの画素について転写箔と版を用いて合計３回の転写を
行ない、赤画素層３１、緑画素層３２及び青画素層３３
層を形成することで、カラーフィルター４０が形成され
る。尚、各色の画素の転写順序は、上記の順序に限らず
、任意の順序に行ってよい。

【０００８】所望の接着剤層４及び画素層３のみをカラ
ーフィルター基材６へ熱転写する方法は、所望の画素パ
ターン１０を凸部として形成した平版又はロール版等の
版１１を用い、アップダウン転写又はロール転写により
行うことができる（図１はロール転写の態様を示す）。 上記の版１１に形成される画素パターン１０の１個の大
きさは、５０〜１５０μｍ程度に形成するのが好ましい
。又、版１１の材質は画素パターン１０を形成可能なも
のであれば特に限定されず、金属、プラスチック、セラ
ミック等を用いることができるが、熱伝導率の良さ、形
状再現性の良好さ、使用中に変形しにくい、耐熱性、コ
スト等の点から銅、鉄、等の金属が好ましい。

【０００９】図２はロール版１１の画素パターン１０の
一部分を拡大した断面図であり、画素パターン１０の形
状は、図２に示すエッジ部１２のＲが０．３μｍ以下の
半径となるように形成することが好ましい。即ち、上記
の形状に版１１を形成することにより転写箔を更に正確
に加圧することができるため、転写精度が向上して、画
素の精度のより高いカラーフィルターを製造することが
できる。また、各画素（赤、緑、青）毎の版１１の位置
合わせの精度は±３０μｍ以内にすることが好ましい。 位置合わせの精度を上記のようにするためには、Ｘ−Ｙ
方向でピン、バキュームクランプ等の利用、あるいはレ
ーザーセンサー等を用いれば良い。

【００１０】画素層３を転写する場合の転写条件は、転
写箔の接着剤に使用する樹脂により適宜決めればよく、
通常の転写箔により転写を行う場合の条件に準じて行う
ことができる。例えば接着剤層にＴｇ６０°Ｃのアクリ
ル樹脂を用いた場合、温度が２１０°Ｃ、圧力が５０ｋ
ｇ／ｃｍ２　、時間が２秒間程度の条件である。また、
転写後の加熱は接着剤層の樹脂を完全に硬化させるため
に行うのものであり、樹脂の材質に応じて適宜行うこと
ができる。また、特別に加熱をおこなわなくとも、例え
ば保護層の養生、硬化を行う場合、或いは該接着材層を
ブロックイソシアネート架橋型として転写時の加熱でイ
ソシアネートのブロックを解除する方式等の加工を転写
後に行う場合には、その加工時の熱を利用することもで
きる。 一般には、

【００１１】転写箔１を形成する基材フィルム２の材質
は、画素層３及び接着剤層４の形成時及び転写加工時に
、寸法変化を生じない程度の耐熱性を有し、画素層３と
剥離性を有するフィルムであればよい。このようなフィ
ルムとしてポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエ
ステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、
ポリエーテルサルフォン、ナイロン、ポリカーボネート
等が挙げられ、厚みが２〜１００μｍ、好ましくは６〜
２５μｍのものが用いられる。基材フィルム２は必要に
応じ表面にアクリル、メラミン、ウレタン、ポリエステ
ル等の耐熱性を有する離型層を設けてもよい。

【００１２】画素層３は、ビヒクルとして耐熱性、耐溶
剤性を考慮して、熱硬化性樹脂あるいは、電離放射線硬
化性樹脂等の樹脂を用い、Ｂ、Ｇ、Ｒ用の各顔料を上記
ビヒクルに分散したものを用いる。顔料は分光特性を考
慮して、ビヒクルに分散させてロールミル等でよく混練
した後、遠心分離してその上澄みを用いるのが好ましい
。顔料の種類は通常カラーフィルターに用いられている
公知の顔料を適宜用いることができる。画素層３の厚み
は０．５〜３μｍに形成することができ、好ましくは１
．０〜１．５μｍである。

【００１３】接着剤層４は、材質に転写時の熱でホット
メルトしてカラーフィルター基材６上へ転写して、転写
時の熱又は後工程で熱硬化又は養生硬化する硬化型樹脂
を用いればよく、このような樹脂として例えばアクリル
系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系
樹脂、又はそれら樹脂の２種類以上の混合物等が挙げら
れる。一つの実施態様として公知の各種ブロックイソシ
アネートをポリオール、不飽和ポリエステル等と混合し
た接着剤を用いて、転写時の熱或いは転写後の加熱によ
って該ブロックイソシアネートのブロックを解除して硬
化させる手法が挙げられる。上記接着剤の熱硬化の形態
としては、■ポリオールとイソシアネートのような主剤
と硬化剤が加熱下で経時に架橋反応等で硬化するものを
用いた接着剤層が未硬化のうちに転写し、しかる後加熱
養生（上記例の場合４０〜６０°Ｃで３〜５日）する。 ■ブロックイソシアネートを硬化剤とするウレタンポリ
エステル等の接着剤層を用いて熱転写し、転写時の熱又
は転写後の加熱養生でイソシアネートのブロックを解除
する。上記ブロックイソシアネートは、トルエンジイソ
シアネートやヘキサメチレンジイソシアネート等のイソ
シーネート及び／又はそれらの付加物をフェノール類、
アルコール類、オキシム類、イミド類等の活性水素化合
物でブロックしたものを使用する。■硬化型樹脂の硬化
剤や触媒の活性がブロックされた潜在性硬化剤（潜在性
触媒）を上記硬化性樹脂中に配合しておいて、加熱によ
り潜在性硬化剤のブロッキングが解除された際に、硬化
作用（又は触媒作用）を発現して上記樹脂を硬化させる
。等が挙げられる。上記■の硬化型樹脂と潜在性硬化剤
の組み合わせとして例えば、硬化型樹脂にメラミン樹脂
、尿素樹脂、アルキッド樹脂を用い、スルホン酸のアミ
ン塩を使用して、加熱によりスルホン酸のブロックを解
除する。上記スルホン酸としてはジノニルナフタレンス
ルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、ｐ−トル
エンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等が挙げ
られる。又、硬化型樹脂としてエポキシ樹脂を用い、ア
ミン類等の硬化剤をマイクロカプセル内に封入したもの
を潜在性硬化剤として組み合わせ、転写後の熱によりカ
プセルを破壊して反応を起こし硬化させる。上記カプセ
ルにはゼラチン、セルロース、電解質ポリマー等が用い
られ、又、カプセル化した硬化剤には、２，４，５，６
−テトラクロル−ｍ−　キシレンα，α′ジアミンの微
粉をセバシン酸クロリドのような非溶媒中に分散して、
硬化剤とカプセル化剤が反応して硬化剤の表面にカプセ
ル膜を形成してマイクロカプセル化したもの等を用いる
こともできる。また、接着剤層４は上記の物性を有する
ものであれば、熱可塑性樹脂でもよい。接着剤層４の厚
みは２〜５μｍ程度に形成され、好ましくは１．０〜２
．０μｍ程度である。上記の画素層３及び接着剤層４を
基材フィルムの上に形成するには、グラビア、シルクス
クリーン、スピンコート、ロールコート等公知の印刷方
法や塗工方法で塗工して必要に応じ加熱して硬化させれ
ばよい。

【００１４】カラーフィルター基材６は、一般にＬＣＤ
等に用いられる基材であればいずれでもよく、例えばク
ロム蒸着層、又はカーボンブラック入りのインキによる
印刷等でブラックマトリクス７を表面に形成したガラス
等が用いられる。また図３に示すようにカラーフィルタ
ー４０の表面を保護するためにアクリル、ポリエステル
、エポキシ等の電離放射線硬化性樹脂等からなる保護層
２１を画素層３の上に形成することもできる。本発明製
造方法によって製造されたカラーフィルターは、ＬＣＤ
用以外にも、ＣＣＤ等の撮像素子、或いは各種偽造・改
竄防止用の印刷物等の用途に使用することができる。

【００１５】以下、具体的実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。 実施例１ （Ａ）転写箔の製造 厚さ１２μｍの２軸延伸ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）フィルムの表面にロールコート法にて赤の画素
層（諸星インキ製：ＭＲ−Ｇ）を２ｇ／ｍ２　ｄｒｙ　
になるように全面に塗工した後、９０°Ｃで３分間乾燥
して画素層を形成した。その後上記画素層の上に熱硬化
タイプアクリル樹脂を２ｇ／ｍ２　ｄｒｙ　になるよう
に塗工した後１００°Ｃで１分間乾燥し接着剤層を形成
して赤色転写箔を製造した。緑色転写箔、青色転写箔を
画素の色を赤から緑、青と代えた以外は上記と同様の方
法及び同様の材質を用いて各々製造した。 （Ｂ）転写箔を用いたカラーフィルターの製造表面をア
ルカリ、酸及び純水で洗浄したソーダライムガラスの表
面に金属クロムのスパッタエッチングでブラックマトリ
クスを設け、該ブラックマトリクスを設けた面と同じ面
に、上記（Ａ）で形成した赤色転写箔を接着剤層がガラ
スと接するようにして積層し該転写箔の上から赤色カラ
ーフィルターパターンを有する版でアップダウン転写を
行い赤色パターンを形成した。転写条件はヘッド表面温
度２００°Ｃ、圧力１００ｋｇ／ｃｍ２　、時間２ｓｅ
ｃ　で転写して転写時の熱で硬化させた。上記同様にし
て緑、青についても転写を行い緑色パターン及び青色パ
ターンをそれぞれ形成した。ガラス基材に画素層を形成
した表面に、ＥＡ−４３００Ｄ（三菱油化製）を１００
重量部にイルガキュアー９０７（チバガイギー製）を２
重量部添加したＯＰニスを用い、１．５ｇ／ｍ２　ｄｒ
ｙ　になるように塗工した後６０°Ｃで１分間乾燥し、
紫外線を１２００ｍＪ／ｃｍ２　（４０５ｎｍ、超高圧
水銀灯）　照射してＯＰニスを硬化してカラーフィルタ
ーを得た。得られたカラーフィルターは分光特性、寸法
精度、耐熱性（１８０°Ｃ×１時間）、耐薬品性に優れ
るものであった。また上記の製造は従来のフォトリソ法
に比べ１／３〜１／４の時間で行うことができた。

【００１６】実施例２ （Ａ）転写箔の製造 厚さ１２μｍの２軸延伸ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）フィルムの表面にロールコート法にて赤の画素
層（諸星インキ製：ＭＲ−Ｇ）を２ｇ／ｍ２　ｄｒｙ　
になるように全面に塗工した後、９０°Ｃで３分間乾燥
して画素層を形成した。その後上記画素層の上に下記組
成のブロックイソシアネートを架橋剤としたウレタン系
組成物（ブロック剤解離温度１２０°Ｃ）を、グラビア
ロールコート法にて４　ｇ／ｍ２　ｄｒｙ　を塗工し、
６０°Ｃで２分間温風乾燥し、接着剤層を形成して赤色
転写箔を製造した。 〔接着剤組成〕 　　・アクリルポリオール（主剤）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００重量部
　　・２、４トルエンジイソシアネートにＰ−クレゾー
ル　　　　を付加して架橋硬化反応をブロックした物　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１０重量部　　・
１、３ジアセトキシテトラブチルジスタノキサン　　　
　　　　　　　０．１重量部　　・メチルエチルケトン
／トルエン＝１／１（重量比）　　　　の混合物（希釈
溶剤）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　塗工適性上必要量次いで、　　緑色転
写箔、青色転写箔を画素の色を赤から緑、青と代えた以
外は上記と同様の方法及び同様の材質を用いて各々製造
した。 （Ｂ）転写箔を用いたカラーフィルターの製造表面をア
ルカリ、酸及び純水で洗浄したソーダライムガラスの表
面に金属クロムのスパッタエッチングでブラックマトリ
クスを設け、該ブラックマトリクスを設けた面と同じ面
に、上記（Ａ）で形成した赤色転写箔を接着剤層がガラ
スと接するようにして積層し該転写箔の上から赤色カラ
ーフィルターパターンを有する版でアップダウン転写を
行い赤色パターンを形成した。転写条件はヘッド表面温
度１５０°Ｃ、圧力１００ｋｇ／ｃｍ２　、５ｓｅｃ　
加圧して、転写時の加熱により該ブロックイソシアネー
トのブロックを解除して、架橋硬化反応を開始させた。 緑、青についても上記と同様にして転写を行い緑色パタ
ーン及び青色パターンをそれぞれ形成した。ガラス基材
に画素層を形成した表面に、エポキシアクリレートを主
体としこれに光増感剤を添加した塗料を２．０ｇ／ｍ２
　ｄｒｙ　になるように塗工した後６０°Ｃで１分間乾
燥し、紫外線を１２００ｍＪ／ｃｍ２　（４０５ｎｍ、
超高圧水銀灯）　照射してＯＰニスを硬化してカラーフ
ィルターを得た。 得られたカラーフィルターは分光特性、寸法精度、耐熱
性（１８０°Ｃ×１時間）、耐薬品性に優れるものであ
った。また上記の製造は従来のフォトリソ法に比べ１／
３〜１／４の時間で行うことができた。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明カラーフィル
ターの製造方法は、転写箔に耐熱性を有する基材フィル
ム上に画素層、接着剤層を順次積層してなり、且つ上記
接着剤層を熱溶融し加熱により硬化可能な材質から形成
し、上記転写箔をカラーフィルター基材表面に接着剤層
が接するように積層して、画素パターンを形成した版を
加熱押圧し、画素パターン状に接着剤層を熱溶融させて
画素層を熱転写してカラーフィルター基材に接着させた
後、転写時の熱か或いは更に加熱を行って完全に硬化さ
せる方法を採用したことにより、従来のカラーフィルタ
ー基材上にフォトリソ法を利用して直接画素パターンを
形成した後染色する染色法、転写箔をフォトリソ法で形
成する転写方法、等と比較してフォトリソ法を転写箔の
製造工程やカラーフィルターの製造工程に使用していな
いために、製品のロスが少なく、製造効率の高い製造方
法である。また、従来のマスクを用いた昇華転写方法と
比較しても、本発明は画素パターンを形成した版により
転写部分を直接押圧するために、マスクを介して行なう
方法のように精度が低下することなく、高い精度で画素
を形成することができる。さらに、従来のサーマルヘッ
ドを用いた転写による方法と比較して、転写箔に熱伝導
等の影響を受け易い材質を使用していないため転写精度
が低下せず、また、ロール、アップダウン方式のように
全面を一度に転写させることができるため転写スピード
も速く、効率よくカラーフィルターを製造することがで
きる。即ち、本発明カラーフィルターの製造方法は、従
来のカラーフィルターの製造方法に比較して、精度が高
いカラーフィルターを非常に効率良く製造することがで
きる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明カラーフィルターの製造方法の１例の１
工程を示す説明図である。

【図２】本発明カラーフィルターの製造方法に用いる版
の一部を示す拡大図である。

【図３】本発明カラーフィルターの製造方法を用いて製
造したカラーフィルターの１例を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　転写箔 ２　　基材フィルム ３　　画素層 ４　　接着剤層 ５　　転写層 ６　　カラーフィルター基材 １０　　画素パターン １１　　版

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　カラーフィルターを転写箔を用いた転
   写方法で製造する方法において、転写箔が耐熱性を有す
   る基材フィルム上に画素層、接着剤層を順次積層してな
   り、且つ上記接着剤層が熱溶融し加熱により硬化可能な
   材質から形成されており、上記転写箔をカラーフィルタ
   ー基材表面に接着剤層が接するように積層して、画素パ
   ターンを形成した版を加熱押圧し、画素パターン状に接
   着剤層を熱溶融させて画素層を熱転写してカラーフィル
   ター基材に接着させた後完全に硬化させることを特徴と
   するカラーフィルターの製造方法。