JPH08220330A

JPH08220330A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH08220330A
Application number: JP2258095A
Authority: JP
Inventors: Hisao Hoshi; 久夫星; Noboru Mihashi; 登三橋; Hironobu Suda; 廣伸須田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、転写ベース上にカラーフィルタ素子
に加えて透明導電膜も形成し、透明導電膜及びカラーフ
ィルタ素子の両方を他の透明基板上に転写するカラーフ
ィルタの製造方法を提供しようとするものである。【構成】転写ベースに離形層を設ける工程、該離形層の
上に透明導電膜を形成する工程、必要に応じ該透明導電
膜をパターニングする工程、該透明導電膜上に赤色・緑
色・青色等からなるカラーフィルタ素子を所定パターン
状に形成する工程、最上層として接着層を形成する工
程、上記の工程からなる転写ベース上のカラーフィルタ
素子及び透明導電膜を他の透明基板上に転写する工程、
以上の工程を具備することを特徴とするカラーフィルタ
の製造方法。

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
（以下ＬＣＤという）に使用される大型カラーフィルタ
の製造方法に関わり、更に詳細には各種製法にて転写ベ
ース上に形成したカラーフィルタ素子を転写法により任
意の基板に形成するカラーフィルタの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガラス、合成樹脂等の透明基板上に染色
法、顔料分散法、印刷法または電着法等によりカラーフ
ィルタ素子を形成し、更に必要に応じ保護膜を設け、そ
の上に透明電極を形成するＬＣＤ用のカラーフィルタの
製造方法は、公知である。

【０００３】近年、ＬＣＤは大型化の方向にあり、必然
的にカラーフィルタも大型にならざるを得ず、ガラス基
板サイズは数１００ｍｍ角、重量は数１００ｇ迄にも至
っている。かかる大きさと重量では作成作業性が極めて
悪いことは言うまでもない。一方ではガラス厚を薄くし
てＬＣＤの軽量化が望まれているが、ガラス厚を薄くす
ることは作業工程上極めて困難である。何故ならば、例
えばガラスサイズが大きく且つガラス厚が薄くなれば工
程中に破損し易くなり、一旦ガラスが破損すると周囲の
クリーン度を下げ回復までに要する時間と手間は莫大で
ある。さらにガラス基板を収納するキャリヤーはガラス
の撓みも考慮にいれなくてはならず大型になる。ちなみ
に 500mm×600mm ×1.1mm 厚の場合のガラス撓み量は30
mmにもなり、キャリヤーの占める空間は膨大になり作業
性は極端に低下する。

【０００４】またガラス基板上にカラーフィルタを形成
する場合、従来は全ての工程が一枚一枚を対象とする枚
葉処理であるのでスループット向上には自ずから限界が
あり、コストダウン阻害の主要なファクターになってい
る。以上の如く、大型ガラス基板上に直接カラーフィル
タ素子を形成することは、製造上様々な困難を来たすこ
とが避けられない。

【０００５】かかる困難を回避するためのカラーフィル
タ製造方法として、連続処理可能な例えば０．２ｍｍ以
下の金属板または金属箔の帯状物ウエブ上にカラーフィ
ルタ素子を形成し、最終段階でカラーフィルタ素子を透
明基板に転写する方式がある。かかる転写方式ではカラ
ーフィルタ製造時に於ける基板破損の回避と連続加工に
よるスループット向上が可能になる。

【０００６】しかし、ＬＣＤ用のカラーフィルタ素子の
場合、カラーフィルタの形成後に更に液晶駆動用の透明
導電膜を形成する必要があり、この透明導電膜の形成工
程をガラス透明基板に転写されたカラーフィルタの上に
形成するのでは、上述したガラス基板の枚葉処理の問題
点が、逐一再出してしまうものである。ところが、透明
導電膜は硬質で、クラック等が入りやすく、これを転写
方式でガラス基板に転写するには、転写ベースから透明
導電膜が支障なく剥離する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題に
鑑みなされたもので、転写ベース上にカラーフィルタ素
子に加えて透明導電膜も形成し、透明導電膜及びカラー
フィルタ素子の両方を他の透明基板上に転写するカラー
フィルタの製造方法を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、 a.転写ベースに離形層を設ける工程、 b.該離形層の上に透明導電膜を形成する工程、 c.必要に応じ該透明導電膜をパターニングする工程、 d.該透明導電膜上に赤色・緑色・青色等からなるカラー
フィルタ素子を所定パターン状に形成する工程、 e.最上層として接着層を形成する工程、 f.上記の工程からなる転写ベース上のカラーフィルタ素
子及び透明導電膜を他の透明基板上に転写する工程、以上の工程ａ〜ｆを具備することを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法である。

【０００９】以下に図面に基づいて本発明を詳細に説明
する。図２は、本発明のカラーフィルタの製造方法に用
いる転写シートの造り方の一実施例を工程順に示す説明
図である。転写ベース（１）は連続する金属板または金
属箔よりなり板厚は０．１５ｍｍ以下、望ましくは０．
０６ｍｍ〜０．０９ｍｍであり、材質は被転写体である
透明基板（５）と熱膨張率がほぼ等しい金属が好まし
い。ＬＣＤに使われるガラス透明基板は、熱膨張率４０
×１０^-7／℃程度の低膨張率ガラスであるから、用いる
金属としては、鉄〜ニッケル合金、例えば４２合金（ニ
ッケル42重量％、残部鉄）、アンバー（ニッケル36重量
％、マンガン微量、残部鉄）等が熱膨張率１０〜４０×
１０^-7／℃程度であるので、好都合である。鉄〜ニッケ
ル合金は、空気中で錆びにくく、保存性が良い点でも適
している。このような転写ベース（１）の表面は十分平
滑であり、走行安定性を得るためにエッジ部分にパーホ
レーション（案内孔）を設けることができる。

【００１０】離形層（２）は、有機溶剤に耐性を有する
高分子膜で、転写ベース（１）の表面平滑化および転写
に際して透明基板（７）と転写ベース（１）との密着性
を均一に保つための弾性を与える。そのためには膜厚と
して１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。離形層
（２）に活性光吸収機能を持たせる、すなわち４５０ｎ
ｍ以下の光を吸収する色素を添加することにより、カラ
ーフィルタ素子（３）のパターン形成工程の露光時に転
写ベース（１）からのハレーションを防止できる。離形
層（２）は柔軟性を有することが転写適性からは好まし
いが、他方離形層（２）としての本来の特性からする
と、表面が不活性で膜硬度は高いことが望ましい。

【００１１】具体的には耐溶剤性のある水溶性樹脂でカ
ゼイン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセル
ロースを塗布乾燥した膜が、また弾性のある樹脂として
ポリウレタン樹脂、各種ゴム系樹脂の膜があげられる
が、これらの樹脂に限定されるものではない。剥離性を
向上させる目的でシリコーン系、フッ素系界面活性剤を
添加することも有効であり、転写ベース（１）は離形層
（２）と一体化して初めて本来の機能が発現可能とな
る。さらに言えば、図２（Ｂ）に示すように、離形層
（２）に無機系のカップリング剤等を添加しておき、そ
の後、離形層（２）の表面にオゾンを接触させる処理を
行なうことにより表面の有機物を酸化させ、離形層
（２）表面に微量の無機物を析出させることで、より離
形性を向上させることができる。

【００１２】次に図２（Ｃ）に示すように、透明導電膜
（３）を離形層（２）の上に堆積する。透明導電膜
（３）として一般的には酸化インジュウムと酸化錫の混
成物（ＩＴＯ）及び酸化錫が適用でき、電子ビーム加熱
式の真空蒸着法、スパッター蒸着法等で成膜すると良
い。必要に応じ、透明導電膜（３）は公知の手段により
パターニングされ、例えばストライプやマトリックスの
形状とされる。該透明導電膜（３）は通常数10Ω〜数10
0 Ωの面抵抗値を示す。

【００１３】図２（Ｄ）に示すカラーフィルタ（カラー
フィルタ）素子（４）の形成手段としては染色法、顔料
分散法、染料分散法、電着法、印刷法等が適用できる。
染色法は可染性樹脂、例えばゼラチン、低分子量ゼラチ
ン、グリュー、カゼイン等に重クロム酸塩を添加して感
光性樹脂化し、活性光を用いてパターン照射して現像
し、その後アニオン系染料で染色し防染処理を施し、以
下同様の工程により赤色、緑色、青色を形成する。また
アミド基、アミノ基等のカチオン基を有する光感光性を
付与した可染性の合成樹脂を用いて同様のカラーフィル
タ素子（４）を形成することができる。

【００１４】顔料分散法および染料分散法は、予め所望
する色相の顔料もしくは染料を分散した感光性樹脂を塗
布・露光・現像・加熱工程を繰り返してカラーフィルタ
素子を形成する方法である。電着法は、先に形成した透
明導電膜（３）を利用して、コロイド粒子の電気泳動に
より着色料を透明導電膜（３）の上に電着形成すること
でカラーフィルター素子（４）とする。この場合、透明
導電膜（３）の下にある離形層（２）が、絶縁性てある
ことが必要である。印刷法は赤色、緑色、青色インキを
例えば主に平版オフセットあるいは凹版オフセット印刷
方式で順次基板上に印刷することでカラーフィルタ素子
（４）を形成する方法である。カラーフィルタ素子
（４）間には、図１に示すように、遮光層（５）が形成
されていても良い。遮光層（５）は、ＬＣＤの表示コン
トラストの向上に貢献する。透明導電膜（３）が全面に
亘る場合は、導電性・絶縁性いずれの遮光層であっても
形成できる。また透明導電膜（３）がパタニングされて
いる場合は、絶縁性の遮光層（５）が適用できる。

【００１５】次いで図２（Ｅ）に示すように、接着剤層
（６）を形成する。接着剤層（６）はカラーフィルタ素
子上または全面に、膜厚 0.5μm 〜５μm 好ましくは１
μm以下に塗布する。接着層（６）はホットメルト樹
脂、モノマー比率の大きな光硬化性接着剤、嫌気性硬化
反応接着剤、熱硬化型接着剤等が採用できるが、接着前
は乾燥状態が好ましいので、常温で固形状態のホットメ
ルト樹脂、モノマーとポリマーを適宜配合して乾燥時に
は粘着性の発現しない接着剤が好適である。これで転写
シートが完成する。

【００１６】図１に転写工程の実際を模式的に示す。図
によれば、透明基板（７）と転写シートの膜面を接して
加熱・加圧する。しかる後、転写ベース（１）を離形層
（２）の表面より剥離して、上の透明導電膜（３）及び
カラーフィルタ素子（４）を透明基板（７）上に転写す
る。説明が前後したが、透明基板（５）としては、ガラ
ス基板、スイチング素子形成基板、プラスチック基板ま
たは樹脂フィルムを用いることができる。

【００１７】図３に本発明により得られるカラーフィル
タのいくつかの形態を示す。図３(a) は、透明基板
（７）の上に接着層（６）を介してカラーフィルタ素子
（４）と遮光層（５）が形成され、その上に透明導電膜
（３）が全面に積層された形状となっている。実際に
は、カラーフィルタ素子（４）と遮光膜（５）が境界面
で垂直に接するということは困難であり、多くの場合、
両者は、斜め等の不定形状の境界面で接する。平面的に
は、カラーフィルタ素子（４）と遮光膜（５）とは重な
り合っていることが多い。図３(b) の例は、パターン化
されたカラーフィルタ素子（４）および透明導電膜
（３）の間隙に、遮光膜（５）が介在している形態であ
る。この場合、遮光膜（５）は、非導電性のものであ
る。いずれにしても、本発明のカラーフィルタは、その
表面を平滑にすることができる。

【００１８】

【作用】本発明のカラーフィルタ製造方法によると、透
明導電膜（３）及びカラーフィルタ素子（４）が同時に
転写できる。また本発明によるカラーフィルタの表面は
転写ベース表面の平滑性を反映して、完全に平坦であ
り、特に透明導電膜（３）の間にカラーフィルタが介在
している形態であるので液晶の配向作用が極めて優れ
る。また表面平滑性を必要とするスーパーツイステッド
ネマチック液晶用カラーフィルタ、強誘電液晶用カラー
フィルタとして、優れた特性を発現できる。

【００１９】

【実施例】

＜実施例１＞（工程１）0.11mmの圧延４２合金（ニッケル42重量％、
残部鉄）板上に、下記の要領で膜厚90μｍの塗膜を形成
し離形層（２）を得た。該離形層（２）に254nm 、及び
185nm の輝線を有する低圧蛍光灯（250W）を30秒間照射
した。塗布方式；リバースコータ塗液；デスモヘン６５１（バイエル社製商品名）／
デスモジュールＮ−７５（バイエル社製商品名）を重量
比1.2:1 及びフッ素系界面活性剤フロラードＦＣ−１７
０（住友スリーエム社製商品名）を0.005 、チタンカッ
プリング剤チタコートＳ-151（日本曹達（株）製商品
名）を0.01添加したもの。

【００２０】（工程２）該離形層（２）上にスパッタ成
膜装置を用いて膜厚1500ÅのＩＴＯ膜（３）を形成し
た。（工程３）該ＩＴＯ膜上に低分子ゼラチンをディプ塗布
し、乾燥後活性光でパターン露光し水洗後 110℃５分間
乾燥後赤色酸性染料で染色し、１重量％タンニン酸水溶
液及び 0.5重量％吐酒石水溶液でそれぞれ70℃５分間、
60℃５分間浸漬後 110℃５分間乾燥した。同様にして緑
色、青色、黒色（遮光層）を所定の位置にパターン露
光、現像、定着してカラーフィルタ素子（４）を形成し
た。（工程４）ブチルメタクリレート２重量部、アクリルモ
ノマーＭ−３００（東亞合成化学工業（株）製商品名）
８重量部、有機溶剤40重量部、光重合開始剤「イルガギ
ュアー９０７」（チバガイギー社製商品名）0.2 重量部
からなる溶液を塗布して乾燥時２μｍの接着層（６）を
設けた。

【００２１】（工程５）カラーフィルタ素子（４）部及
び周辺アクセサリー部をマスキングして非画線部上の接
着層（６）に365nm における放射エネルギー23mWJ/cm²
の活性光を20秒間照射して光硬化させた。（工程６）上記工程１〜５で形成した転写シートと７０
５９ガラス基板（米国コーニング社製商品名）を洗浄
し、基板と転写シートを相対して 150℃に加熱した２本
ロールで加圧した。その後紫外光を100mJ/cm²照射して
転写ベース（１）を分離した。

【００２２】＜実施例２＞（工程１）0.08mmの圧延鉄板上に下記溶液により塗膜を
形成し 150℃で乾燥して膜厚15μm の離形層（２）を得
た。該離形層（２）に 254nm、および184nm の輝線を有
する低圧蛍光灯(250w)を30秒間照射した。塗布方式；ディップコータ塗液；６重量％ポリビニルアルコール水溶液に0.06
重量％の重クロム酸アンモニウム塩を添加したもの。（工程２）該離形層（２）上にスパッタ成膜装置を用い
て膜厚1500ÅのＩＴＯ膜即ち透明導電膜（３）を形成し
た。次に透明導電膜（３）上にポジ型レジストを塗布
し、常法に従ってパタニング後、上記ＩＴＯ膜をエッチ
ングして所望のパターンを形成した。（工程３）上記透明導電膜（３）上に赤色アクリル系顔
料分散感光材をリバースコータで塗布し、乾燥後活性光
でパターン露光しアルカリ現像液で現像し水洗後 150℃
５分間乾燥した。以下同様にして緑色、青色、黒色を所
定の位置にパターン露光、現像しカラーフィルタ素子
（３）を形成した。アクリル系顔料分散感光材の組成は
以下の処方による。

【００２３】Ａ；顔料１０重量部顔料はカラーインデックス（C.I.）ナンバーで示す。内訳赤色：C.I.赤色顔料177 及びＣＩ黄色顔料139 緑色：C.I.緑色顔料36及びＣＩ黄色顔料139 青色：C.I.青色顔料15 黒色：C.I.黒色顔料７

【００２４】Ｂ；以下の組成からなるアニオン性アクリ
ル共重合体１０重量部メタクリル酸１重量部メチルメタクリレート２重量部ヒドロキシメタクリレート２重量部ブチルメタクリレート２重量部シクロヘキシルアクリレート３重量部

【００２５】Ｃ；多感能アクリルモノマー、アロニック
スＭ−３００（東亞合成化学工業（株）製商品名１０重
量部Ｄ；光重合開始剤「イルガキュアー９０７」 0.5重量部Ｅ；有機溶剤１２０重量部以上Ａ〜Ｅを十分混合練肉してなる光重合型顔料分散感
光材を準備した。

【００２６】（工程４）ブチルメタクリレート３重量
部、アロニックスＭ−３０５（東亞合成化学工業（株）
製商品名）２重量部、アロニックスＭ−４００（東亞合
成化学工業（株）製商品名）５重量部、有機溶剤４０重
量部、光重合開始剤イルガギュアー９０７（チバガイギ
ー社商品名）0.2 重量部からなる溶液を工程２で得られ
たカラーフィルタ素子上に塗布し、乾燥時２μｍの接着
層（４）を設けた。

【００２７】（工程５）カラーフィルタ素子（４）部及
び周辺アクセサリー部をマスキングして非画線部上の接
着層（６）に365nm における放射エネルギー23mWJ/cm²
の活性光を20秒間照射して光硬化させた。（工程６）上記工程１〜５で形成した転写シートと７０
５９ガラス基板（米国コーニング社製商品名）を洗浄
し、基板と転写シートを相対して 150℃に加熱した２本
ロールで加圧した。その後紫外光を100mJ/cm²照射して
転写ベース（１）を分離した。

【００２８】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ製造方法によれ
ば、大型のカラーフィルタを大量に製造する際に障害と
なるカラーフィルタ素子および透明導電膜の製造工程に
おいて、ガラス基板を使用しないので、ガラスの破損に
よるトラブル、またカラーフィルタ素子製造工程を枚葉
処理から連続処理に変更することが可能になり、生産性
が大幅に改善できる。また、本発明のカラーフィルタ製
造方法によれば、カラーフィルタばかりでなく透明導電
膜もともに一括転写できるので、透明導電膜の形成をガ
ラス基板に対して枚葉処理する必要がなくなり、生産性
が大幅に向上できる。さらに、本発明の転写シートに用
いる離形層によれば、剥離性が良好であるので、硬質の
透明導電膜であっても、支障なく転写できる。その他、
本発明により得られるカラーフィルタは、その表面が極
めて平坦且つ平滑なカラーフィルタが製造できる。

【００２９】本発明のカラーフィルタ製造方法による
と、透明基板（７）として板厚0.5mm以下のガラス基板
やフィルム上にカラーフィルタを製造する事ができＬＣ
Ｄの軽量化に貢献できる。電着法カラーフィルタに於い
ては、従来は電着のためのＩＴＯパターンが製造工程の
必要性だけから形成されており、工程の長さ下ＩＴＯに
よる透過率の低下の点で問題があった。本発明のカラー
フィルタ製造方法によれば電着工程で利用されたＩＴＯ
パターンが各色上に転写され、そのままＬＣＤの電極と
して使用されるので極めて優れたカラーフィルタ製造方
法である。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法のうち転写
工程の一実施例を示す説明図。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明のカラーフィルタの
製造方法のうち、転写シートの作成方法の一実施例を工
程順に示す説明図。

【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明のカラーフィルタの
製造方法で作成されたカラーフィルタのふたつの例を示
す説明図。

【符号の説明】

１転写ベース２離形層３透明導電膜４カラーフィルタ素子５遮光層６接着層７透明基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】a.転写ベースに離形層を設ける工程、 b.該離形層の上に透明導電膜を形成する工程、 c.必要に応じ該透明導電膜をパターニングする工程、 d.該透明導電膜上に赤色・緑色・青色等からなるカラー
フィルタ素子を所定パターン状に形成する工程、 e.最上層として接着層を形成する工程、 f.上記の工程からなる転写ベース上のカラーフィルタ素
子及び透明導電膜を他の透明基板上に転写する工程、以上の工程ａ〜ｆを具備することを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法。
【請求項２】離形層が、その中に無機物を含むカップリ
ング剤を添加した樹脂膜であることを特徴とする請求項
１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】離形層の表面をオゾン処理して表面に無機
物を析出させたことを特徴とする請求項１または２記載
のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】転写ベースが、金属板または金属箔である
ことを特徴とする請求項１，２または３記載のカラーフ
ィルタの製造方法。
【請求項５】カラーフィルタ素子が、染色法，顔料分散
法，染料分散法，電着法または印刷法で形成されたこと
を特徴とする請求項１，２，３または４記載のカラーフ
ィルタの製造方法。
【請求項６】カラーフィルタ素子間に遮光層が形成され
たことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載
のカラーフィルタの製造方法。