JPH05100111A

JPH05100111A - カラーフイルター及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05100111A
Application number: JP3334977A
Authority: JP
Inventors: Keiji Miyajima; 恵二宮島; Tatsuo Masaki; 達夫正木; Kiyoshi Masui; 清志増井; Shinya Tachibana; 伸也立花
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】従来問題となっていた工程の長さを簡易な工程
にするとともにカラーフィルターの材質を分光特性の良
くするためのカラーフィルターの製造方法を提供とす
る。【構成】カラーフィルターの製造をするに際して、凹版
にインキを供給し、それをドクターでかいて余分なイン
キを除去したのちブランケットにインキを転移し、その
ブランケット上のインキを更にカラーフィルター基板上
に再転写することでカラーフィルターを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示装置の液
晶セル内に設けると好適なカラーフィルター及びその製
造方法に係り、更に詳細にはＴ・Ｎ（ツィステッド・ネ
マチック）型液晶、あるいはＧ・Ｈ（ゲスト・ホスト）
型液晶等を用いたフルカラー液晶表示装置に適する色分
解用カラーフィルターとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は陰極線管（ＣＲ
Ｔ）カラー表示装置に比較して、薄型軽量であり、色再
現性も遜色ないまでに改良され、かつ、幾つかのパネル
を配列する事により大型ディスプレー装置としても利用
出来るため、各種ディスプレーへの展開が可能であり、
既に実用の段階に至っている。

【０００３】色再現性の優れたフルカラー液晶表示装置
としては各種のものがあるが、その内、カラーフィルタ
ー方式、即ち、液晶セルの内部又は外部にカラーフィル
ターを設け、液晶を光学的シャッターとして利用した方
式が現在のところ、代表的な方式である。

【０００４】図１は、カラーフィルターを使用した液晶
表示装置の一例を示す。光源１として螢光燈等を発した
白色光は偏光子２、透明基板３を通してカラーフィルタ
ー４で三原色に分解される。液晶７は封止材９、配向膜
６及び配向膜８に接して封入され、透明基板１１に支持
された画素電極１０及び、カラーフィルター４に支持さ
れた透明電極５間に印加された電気信号に応じて、偏光
子２液晶７及び検光子１２の作用により光学的シャッタ
ーとして動作し、三原色光は情報化される。カラーフィ
ルター４の各色の大きさは画素電極１０と同一であり、
大型ディスプレーの場合は数ミリメートル角、ハンディ
ー型ディスプレーの場合は数十ミクロンないし数百ミク
ロン角であり、カラーフィルター４は微細加工の可能な
素材から構成されなければならない。

【０００５】本発明のカラーフィルター及びその製造方
法について以下説明する。

【０００６】図１に示すように透明基板３として例えば
ガラス基板、透明樹脂板、透明樹脂フィルム等が適用で
き、カラーフィルター４は通常該透明基板３上に位置
し、更に該カラーフィルター４上に透明電極５が設けら
れる。

【０００７】又、場合によっては該透明基板３上に透明
電極５が位置し、更にその上にカラーフィルター４が設
けられることもある。カラーフィルター４は図１で示さ
れたように例えば赤色フィルター層Ｒ、緑色フィルター
層Ｇ、青色フィルター層Ｂから成る。場合によっては黒
色もしくは不透明の遮光層や無着色層が、上記Ｒ、Ｇ、
Ｂの間に介在して設けられることもある。

【０００８】この様なカラーフィルターはディスプレー
としての色再現性を良好にする為に、厳密な色特性（分
光特性）が要求される。また、高精度の線巾精度、寸法
精度、膜厚精度が要求される。

【０００９】従来の代表的なカラーフィルターの製造方
法について述べる。まず、基板上に樹脂、例えばポリビ
ニルアルコール、フィッシュグリュー、ゼラチン、カゼ
インなどに重クロム酸基やクロム酸基を添加して感光性
を付与し、均一に塗布し、マスク露光法で１色目の色相
部分のみ光硬化させ現像する事で、その他の部分を除去
する。

【００１０】この色相部分に所定の分光特性を有する染
料で染色する。場合によっては次に透明な混色防止層
（一般には“中間層”と称する）を被覆する。２色目、
３色目についても順次同様の工程を繰り返す。

【００１１】また、この結果得られるカラーフィルター
の着色層は、樹脂、例えばポリビニルアルコール、フィ
ッシュグリュー、ゼラチン、カゼインなどに重クロム酸
基やクロム酸基を添加し硬化し所定の分光特性を有する
染料で染色するものよりなる。さらに場合によっては前
記透明な混色防止層（一般には“中間層”と称する）が
設けられている。

【００１２】

【発明が解決しようとする問題点】従来の構成及び製造
方法に於いては、着色層に感光材料を用いる為、それに
起因する不安定要因を免れ得なかった。即わち、染着さ
れ得る樹脂を感光化させる為、安定な材料が得難く、経
時変化を起こしたり、また温度、湿度等の影響も受け易
かった。更には、そうして得られた感光性樹脂パターン
を染色する為、染着によるバラツキもまま生じるという
欠点があった。

【００１３】更には工程が長い為、各工程では比較的歩
留りが良くても、最終的な歩留りは著しく悪くなりがち
であった。また、工程が長い為、製造に要する時間も大
であった。従って、従来法に於いては品質のバラツキも
大きく、コストも高い、という欠点があった。

【００１４】更に、場合によっては透明な混色防止層
（一般には“中間層”と称する）を被覆する必要が生じ
る場合もあった。

【００１５】本発明はかかる状況に鑑み開発したもの
で、高品質、低コストのカラーフィルター及びその製造
方法を供するものである。

【００１６】

【問題を解決する為の手段】本発明に於いては、透明基
板上にオフセット印刷方法により０．５〜１５μｍの厚
さに任意の色数で所望のパターンに設けられた着色層
が、有機顔料の粒度分布が１μｍ以下のものが８０％以
上である事を特徴とするカラーフィルターの構造をと
る。

【００１７】もくしは、透明基板上に凹版オフセット印
刷方法により０．５〜１５μｍの厚さに任意の色数で所
望のパターンに設けられた着色層が、有機顔料の粒度分
布が１μｍ以下のものが８０％以上である事を特徴とす
るカラーフィルターの構造をとる。

【００１８】もくしは、版の画線部にインキを付与する
工程と、版の画線部に付与されたインキを版から転写体
へ転移する工程と、転写体上のインキを基体へ転写する
工程とを有するオフセット印刷方法により、基体上へ顔
料を樹脂中に分散させたものであり該顔料が有機顔料で
かつその粒度分布が１μｍ以下のものが８０％以上であ
る着色層を、任意の色数で、所望のパターンに、０．５
〜１５μｍの厚さに設ける事を特徴とするカラーフィル
ターの製造方法をとる。

【００１９】もしくは、版の画線部にインキを付与する
工程と、版の画線部に付与されたインキを版から転写体
へ転移する工程と、転写体上のインキを基体へ転写する
工程とを有する凹版オフセット印刷方法により、基体上
へ顔料を樹脂中に分散させたものであり該顔料が有機顔
料でかつその粒度分布が１μｍ以下のものが８０％以上
である着色層を、任意の色数で、所望のパターンに、
０．５〜１５μｍの厚さに設ける事を特徴とするカラー
フィルターの製造方法をとることによる各問題点を解決
するものである。

【００２０】

【作用】以下述べることは全ての請求項に関する事であ
る。

【００２１】しかしその内特に請求項１乃至２につき、
感光材料を用いない為、それに起因する不安定要因はな
い。従って品質のバラツキが少なくなった。

【００２２】また、場合により必要となっていた防染膜
を必要としなくなった。

【００２３】また、染色する訳ではないので、色材とし
て有機顔料を用いる事が出来、耐性分光特性の良い有機
顔料を選択する事が可能になり、耐性、分光特性の優れ
たカラーフィルターとする事が可能になった。

【００２４】また、特に請求項３乃至４につき、工程も
印刷を所望の回数繰り返すだけ、という非常に簡単なも
のである為、歩留りも良好であり、カラーフィルターの
製造に要する時間も非常に短時間で済むものである。従
って品質のバラツキが少なく、低コストのカラーフィル
ターの製造を行なえるものである。

【００２５】また、染色する訳ではないので、色材とし
て有機顔料を用いる事が出来、耐性分光特性の良い有機
顔料を選択すれば、耐性、分光特性の優れたカラーフィ
ルターを製造出来るものである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明につき、詳細に説明する。

【００２７】本発明は、版の画線部にインキを付与する
工程と、版の画線部に付与されたインキを版から転写体
へ転移する工程と、転写体上のインキを基体へ転写する
工程とを有するオフセット印刷方法により、基体上へ着
色層を、任意の色数で、所望のパターンに、０．５〜１
５μｍの厚さに設けるものである。

【００２８】版式としては図２で示した様に画線部が凸
である凸版オフセット印刷法、図３で示した様に画線部
が平らである平版オフセット印刷法、図４で示した様に
画線部が凹である凹版オフセット印刷法が挙げられる。

【００２９】そのときの着色層の厚さは、０．５〜１５
μｍの範囲が好ましい。

【００３０】一般に膜厚は薄い方がそのバラツキを押え
易いが、所望の分光特性を得る為の着色層における色材
の含有量が大とならなければならない。

【００３１】他方、０．５μｍ以下の膜厚で所望の分光
特性を得る程、色材の含有量を大にすることは出来難
い。即わち、色材と樹脂のヌレの点から安定したインキ
を得難く、さらに印刷適性のある流動特性が得難い、
又、膜厚１５μｍ以上では膜厚のバラツキが大となりが
ちであり、分光特性へ与える影響が大きく、更には、印
刷形状も不良となり易い。この為にも、顔料の粒が細か
い方が好ましい為、粒度分布が品質向上に関係がある。

【００３２】着色層は、樹脂に有機顔料を分散させたも
のとする。

【００３３】何故ならば、カラーフィルターは、特にセ
ル内部に設けられる場合、透明性、耐光性、耐熱性、耐
薬品性の極めて秀れた特性が要求される。例えば、液晶
セル製造プロセス中、洗浄工程から耐薬品性が、配向膜
形成工程、透明導電膜形成工程、シール材接着工程等か
ら２００℃ないし３００℃の耐熱性が求められる。染料
の場合、この様な耐熱性は一般に求めることは出来な
い。

【００３４】また、ディスプレーとしての寿命の点から
耐光性も要求される。従って色材としては、一般に染料
よりも耐薬品性、耐熱性、耐光性に優れる顔料を、また
分光特性、透明性の点から、その粒度分布が１μｍ以下
のものが８０％以上である有機顔料を用いる事が好まし
いからである。何故なら、粒度分布が１μｍ以下のもの
が２０％以上あると、分光特性、透明性が低下する場合
があるからである。

【００３５】着色層の樹脂としては、耐熱性のある樹脂
が好ましく、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を用いる
とよい。

【００３６】なお、厚さ０．５〜１５μｍの着色層を得
るには、既述した凸版オフセット印刷法、平版オフセッ
ト印刷法、凹版オフセット印刷法の中では凹版オフセッ
ト印刷法が、形状の安定性、印刷皮膜の均一性（即わ
ち、場所による分光特性の安定性）、印刷皮膜の制御の
容易さ（版深を変える事に依って簡単に制御に制御出来
る）に於いて優れている。

【００３７】特にゴム硬度にして８０度以下（ＪＩＳ
ショア−Ａ）の軟質物質により表面被膜した円筒シリン
ダーを転写体とし、版深３０μｍ以下の凹版を用いる事
が好ましい。

【００３８】転写体のゴム硬度が低い場合は、版から転
移されたインキを崩さずに保持したまま被印刷体に転写
させる。転写体のゴム硬度が高い場合、即わち８０度以
上の場合、転移されたインキは被印刷体へ転写された
際、つぶれ気味になり、形状が乱れてしまう。

【００３９】また印刷に於ける印圧について考えてみる
と、印刷に於いては通常印圧は、例えば図５に示す如
く、接触した点を印圧０とし、図６の如く食い込んだ長
さｈを以て、印圧と称する。

【００４０】一般的に印圧は０．０５〜０．２ｍｍ程度
かけられるものだが、通常版盤の精度、円筒シリンダー
の精度、軟質物質の厚み精度、被印刷体（カラーフィル
ターの場合、ガラスが多い）の精度を考えると０．０１
〜０．０２ｍｍ程度のバラツキがある。

【００４１】軟質物質を円筒に巻き、平板を徐々に押し
つけて軟質物質を歪ませていって平版にかかる力を縦軸
に、歪量を横軸にプロットした図でゴム硬度大Ａ、中
Ｂ、小Ｃについて図７に示す。ここで歪量は印圧に相当
する。

【００４２】図７から明らかな様に、ゴム硬度大の場
合、印圧の変化に対し、実際にかかる圧力の変化が大き
い。

【００４３】印圧大ではツブレ気味の印刷となり、印圧
小ではきちんとしたインキの転移が行なえない。

【００４４】０．０１〜０．０２ｍｍ程度の印圧のバラ
ツキが印刷品質に影響を及ぼさない為にはゴム硬度８０
度以下が望ましい。

【００４５】転写体に於ける軟質物質の厚さについて言
及すると、軟質物質の厚さが薄くなると円筒シリンダー
の下地の影響が出て来る為、ゴム硬度を上げるのと同じ
ことになる。十分なインキ膜厚を精度良く移す為にはゴ
ム硬度８０〜１０度の場合、１０〜０．５ｍｍ厚が、１
０度以下の場合５．０〜０．２ｍｍ厚の範囲が適当であ
る。

【００４６】用いる凹版の版深は３０μｍ以下が好まし
い。これ以上深い版深では印刷膜厚が１５μｍ以上にな
り易い、更には、これ以上の版深で１５μｍ以下の印刷
被膜を形成すると、転移率が低い為、バラツキ易い。

【００４７】円筒シリンダー表面被膜材としてゼラチ
ン、ウレタン、シリコーンゴム、天然ゴム、ＳＢＲニト
リルゴム、クロロプレンゴム、プチルゴム、エチレンプ
ロピレンゴム等が有効であるが、シリコーンゴムはイン
キ剥離性が良い為、版からのインキ転移性はやや悪い
が、その後の被印刷体への転移率が甚しく良く、印刷形
状に優れ、印刷安定性も良い。

【００４８】以上述べた如く、本発明は品質のバラツキ
が少なく、低コストの、高品質のカラーフィルター及び
その製造方法を供するものである。

【００４９】以下に実施例を示す。

【００５０】〔実施例１〕ＰＳ版（ポジ型ＰＳ版“ＥＰ
Ｐ”富士写真フィルム株式会社製）に所定のパターンを
焼付け、所定の処理を行なって所望の平版を得た。

【００５１】ブランケットとして、エアーエクセルＳ−
７０００（株式会社金陽社製、厚さ１．９ｍｍ、ゴム硬
度７８度）を用い、オフセット校正機にて印刷を行なっ
た。

【００５２】パターンは線巾３３０μｍ、ピッチ９００
μｍのストライプパターンを用いた。（オーバーラップ
３０μｍ）

【００５３】インキとしては、下記組成のものを調整し
て用いた。

【００５４】赤色インキリォトゲンレッドＧＤ２２．５部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６８）リォノーゲンレッドＲ７．５部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３６）エピコート１００９２５部（油化シェルエポキシ株式会社製エポキシ樹脂）エチルカルビトール４５部

【００５５】緑色インキリォノールグリーン２ＹＳ２０．２５部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６）リォノーゲンエロー３Ｇ７．７５部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１５４）エピコート１００９２６部（油化シェルエポキシ株式会社製エポキシ樹脂）エチルカルビトール４６部

【００５６】青色インキリォノールブルーＥＳ１４．４部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６）リォノーゲンバイオレットＲＬ３．６部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３）エピコート１００９３０部（油化シェルエポキシ株式会社製エポキシ樹脂）エチルカルビトール５２部

【００５７】被印刷体はガラス（ソーダガラス、１．１
ｍｍ厚、日本板硝子株式会社製）とし、まず赤色インキ
を印刷した。

【００５８】次に、版を３００μｍストライプと直角方
向に移動し、緑色インキを印刷した。

【００５９】次に、同様に版を動かし、赤色インキを印
刷した。

【００６０】これを２００℃で１時間加熱した。

【００６１】この様にして得られたカラーフィルターの
分光特性を図８に実線で示す。なお、このときの膜厚は
２〜３μｍであった。

【００６２】このカラーフィルターは耐薬品性もよく、
耐熱性もよいものであった。すなわち、フレオン、ＩＰ
Ａ等に浸漬して１０分間超音波洗浄しても変化は全くな
く、２００℃で５時間加熱しても、図８に一点鎖線で示
す如く、ほとんど変化がなかった。

【００６３】〔実施例２〕銅板上にレジストを塗布し、
焼付、エッチング、クロムメッキを施して所定の凹版を
得た。なお版深は１０μｍである。

【００６４】ブランケットとしてＴＳＥ３５６２（東芝
シリコーン株式会社製、室温硬化型シリコーンゴム）を
０．３ｍｍのアルミ板上に２ｍｍの厚さに形成したもの
を用い、図９に示す様な印刷機にて印刷を行なった。

【００６５】パターンは線巾１２０μｍピッチ３００μ
ｍのストライプパターンで２０μｍオーバラップするも
のを用いた。

【００６６】インキは下記組成のものを調整して用い
た。

【００６７】赤色インキリォトゲンレッドＧＤ（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．
Ｉ．ピグメントレッド１６８）リォノーゲンレッドＲ（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．
Ｉ．ピグメントオレンジ３６）エピコート１００９（油化シェルエポキシ株式会社製エ
ポキシ樹脂）エチルカルビトール

【００６８】緑色インキリォノールグリーン２ＹＳ（東洋インキ製造株式会社製
Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６）リォノーゲンイエロー３Ｇ（東洋インキ製造株式会社製
Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１５４）エピコート１００９（油化シェルエポキシ株式会社製エ
ポキシ樹脂）エチルカルビトール

【００６９】青色インキリォノールブルーＥＳ１４．４部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６）リォノーゲンバイオレットＲＬ３．６部（東洋インキ製造株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３）エピコート１００９３０部（油化シェルエポキシ株式会社製エポキシ樹脂）エチルカルビトール５２部

【００７０】被印刷体はガラス（ソーダガラス、１．１
ｍｍ厚、日本板硝子株式会社製）とし、まず赤色インキ
を印刷した。

【００７１】すなわち、図９によって説明すると、版１
３にインキをかぶせ、ドクター１４にてドクタリングを
施して、版１３の画線部である凹部にインキを詰め、か
つ非画線部のインキ１５を掻き取ってしまう。次に、シ
リンダー１６上に厚さ２ｍｍで巻かれたシリコーンゴム
（前述）１７上に、版との印圧０．１０ｍｍにて圧力を
かけてパターンを写す。

【００７２】この時のシリンダーの回転速度は２０ｍｍ
／ｓｅｃであった。ここで、シリンダー１６は版盤、非
印刷盤側とラックギヤとかみ合って回転する。

【００７３】シリコーンゴム上に転写されたパターン１
８を、次に被印刷体１９へ印圧０．１ｍｍ、回転速度５
０ｍｍ／ｓｅｃにて転写させる。

【００７４】この工程を緑色インキ、青色インキと繰り
返して、所望のカラーフィルターを得た。

【００７５】得られたカラーフィルターは実施例１に示
したものとほぼ同じ分光分布（すなわち図８実線）を示
し、２００℃５時間で加熱しても、図８一点鎖線に示す
如く、ほとんど色の変化は見られなかった。また、フレ
オン、ＩＰＡに浸漬して１０分間超音波洗浄しても変化
は全くなく、耐薬品性にも優れていた。

【００７６】

【発明の効果】本発明によるカラーフィルター及びその
製造方法により、工程が短くなって製造工程全体として
の歩留りが良くなり、製造に要する時間も短縮できた。

【００７７】また更に完成したカラーフィルターについ
ても品質のバラツキが綜合的には少なくなった。

【００７８】また、本製造方法によりカラーフィルター
を製造すると、染色方法を使わない為、種類を問わず顔
料を用いることが出来、カラーフィルターの耐薬品性や
耐熱性や耐候性や分光特性を向上させることが出来る。

【００７９】また、写真工程も含まない為に、樹脂が感
光性である必要もなくなり、温度や湿度等の耐候性や経
時変化にも強い樹脂で作れる様にもなったカラーフィル
ターが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルターを使用した液晶表示装置の断
面図である。

【図２】各種の印刷方式の版のうちの凸版方式を示す断
面図である。

【図３】各種の印刷方式の版のうちの平版方式を示す断
面図である。

【図４】各種の印刷方式の版のうちの凹版方式を示す断
面図である。

【図５】印圧０の状態の印圧のかかり具合を示す側面図
である。

【図６】印圧ｈの状態の印圧のかかり具合を示す側面図
である。

【図７】本発明によるカラーフィルターの軟質物質を歪
ませた時に生ずる歪応力を縦軸に、歪量を横軸にプロッ
トしたグラフである。

【図８】本発明によるカラーフィルターの分光分布曲線
を示す。

【図９】本発明による凹版オフセット印刷法を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１光源２偏光子３透明基板４カラーフィルター５透明電極６配向膜７液晶８配向膜９封止材１０画素電極１１透明基板１２検光子１３版１４ドクター１５掻き取られたインキ１６シリンダー１７シリコーンゴム１８パターン１９被印刷体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立花伸也東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にオフセット印刷方法により
０．５〜１５μｍの厚さに任意の色数で所望のパターン
に設けられた着色層が、有機顔料の粒度分布が１μｍ以
下のものが８０％以上である事を特徴とするカラーフィ
ルター。
【請求項２】透明基板上に凹版オフセット印刷方法によ
り０．５〜１５μｍの厚さに任意の色数で所望のパター
ンに設けられた着色層が、有機顔料の粒度分布が１μｍ
以下のものが８０％以上である事を特徴とするカラーフ
ィルター。
【請求項３】版の画線部にインキを付与する工程と、版
の画線部に付与されたインキを版から転写体へ転移する
工程と、転写体上のインキを基体へ転写する工程とを有
するオフセット印刷方法により、基体上へ顔料を樹脂中
に分散させたものであり該顔料が有機顔料でかつその粒
度分布が１μｍ以下のものが８０％以上である着色層
を、任意の色数で、所望のパターンに、０．５〜１５μ
ｍの厚さに設ける事を特徴とするカラーフィルターの製
造方法。
【請求項４】版の画線部にインキを付与する工程と、版
の画線部に付与されたインキを版から転写体へ転移する
工程と、転写体上のインキを基体へ転写する工程とを有
する凹版オフセット印刷方法により、基体上へ顔料を樹
脂中に分散させたものであり該顔料が有機顔料でかつそ
の粒度分布が１μｍ以下のものが８０％以上である着色
層を、任意の色数で、所望のパターンに、０．５〜１５
μｍの厚さに設ける事を特徴とするカラーフィルターの
製造方法。