JPS6285202A - カラ−フイルタ−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】 （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の製造方法に係わり、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）型液晶などを用いたフル
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
の製造方法に関する。

（従来の技術） カラー液晶表示装置は陰極線管（ＣＲＴ）カラー表示装
置に比較して、薄型軽量であり、色再現性も遜色のない
までに改良され、かつ、幾つかのパネルを配列すること
により大型ディスプレー装置としても利用できるため、
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。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、そのうち、カラーフ
ィルタ一方式、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。

第１図は、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ｆｌ）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０υに支持された画素電極ａω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α２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ｔｌｏ＋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−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（，１）は微細加工の可能
な素材から構成されなげればならない。

本発明になるカラーフィルターについて以下説明する。

第１図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、透明樹脂フィルト等が適用でき、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。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）は第１図で示されたように例えば赤色フィルタ
ー履口、緑色フィルタ一層（Ｇ、青色゛フィルタ一層（
１３１から成る。場合によっては黒色もしくは不透明の
遮光層や無情色層が、上記（ｌ（ｌ、（（３、■）の間
に介在して設けられることもある。

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ｋ、高精度の線巾精度、寸法精度、膜厚精
度が要求される。

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、フィッシュクリユー、ゼラチン、カゼインなどに重
クロム酸塩やクロム酸塩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
化させ現像し、その他の部分を除去する。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
工程を繰り返すものである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来法においては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。すなわち、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、湿度等の影響も受は易かった
。さらには、そり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。

さらには工程が長い為、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ってしまいがちで
あった。また、工程が長い為、製造に要する時間も犬で
あった。従って、従来法においては品質のバラツキも太
き（、コストも高い、という欠点があった。

本発明はかかる秋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の製造方法を供′ｔろもので
ある。

（問題を解決する為の手段） 本発明においては、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、０．５〜１５Ｐ
１の厚さに設けるものである。

（作用） 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。また、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す
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。

また、染色するわけではないので、色材として有機顔料
を用いる事が出来、耐性１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。

（実施例） 以下、本発明につき、詳細に説明する。

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、０．５〜１５１ｆｒＬの
厚さに設けるものである。

版式としては画線部が凸である（第２図（ａ））凸版オ
フセット印刷法、画線部が平らである（第２図（ｂ））
平版オフセット印刷法、画線部が凹である（第２図（Ｃ
））凹版オフセット印刷法があげられる。

着色層の厚さは０．５〜１５蝉の範囲が好ましい。

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犬
とならなければならない。０．５１Ｘｎ以下の膜厚で所
望の分光％性を得る程、色材の含有量を犬にすることは
出来難い。すなわち、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時性が得
難い、又、膜厚１５声以上では膜厚のバラツキが犬とな
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。

着色層は、樹脂に染料を溶かし込んだものでもよいし、
あるいは顔料を分散させたものでもよい。

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。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
１１！ｒｒＬ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。

着色層の樹脂としては、耐熱性のあるエポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂等を用いるとよい。

また、厚さ０．５〜１５１ｙｎ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、
凹版オフセント印刷法のなか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（すなわち、場所
による分光特性の安定性）、印刷皮膜の制御の容易さく
版深を変える事に依って簡便に制御に制御出来ろ）にお
いて優れている。

特にゴム硬度にして８０度以下（ＪＩＳ　　ショアーＡ
）の軟質物質により表面被覆した円筒シリンダーを転写
体とし、版深３０座以下の凹版を用いる事が好ましい。

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、すなわち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。

また印刷における印圧について考えてみると、印刷にお
いては通常印圧は、例えば第３図（ａｌに示す如く、接
触した点を印圧０とし、第３図（ｂｌの如くくりこんだ
長さｈをもって、印圧と称する。

一般的に印圧は０．０５〜０．２　ｍｍ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、Ｏ１〜０．０２
ｍ１１程度のバラツキがある。

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をゴム硬度大（８）、中（１３１、
小（ｑについて第４図と示す。ここで歪量は印圧に相当
する。

第４図から明らかな様に、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。

印圧犬ではツブレ気味の印刷となり、印圧少ではきちん
としたインキの転移が行なえない。

０．０１〜０．０２　ｍｒｘ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。

転写体におけろ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、１０〜０．５７Ｉ１１厚が、１０度以下
の場合５．０〜０．２　ＩＩｍ厚の範囲が適当である。

用いる凹版の版深は３０１ｇｎ以下が好ましい。これ以
上深い版深では印刷膜厚が１５−以上になり易い、さら
には、これ以上の版深で１５／Ｅｒ１以下の印刷被模を
形成すると、転移率が低い為、バラツキ易い。

円筒シリンダー表面被覆材としてはゼラチン、ウレタン
、シリコーンゴム、天然ゴム、ＳＢＲニトリルゴム、ク
ロロブレンゴム、ブチルゴム、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よ
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。

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の製造方法を供す
るものである。

以下に実施例を示す。

〔実施例１〕 ＰＳ版（ポジ型２８版”ＥＰＰ’富士写真フィルム■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。

ブランケットとして、エアーエクセＡ／５−７０００（
Ｎ金陽社製、厚さ１．　ｇ　ｆｆ１ｍ、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。

パターンは線巾３３０／ＭＬ、ピッチ９００屡のストラ
イプパターンを用いた。（オーバーラツプ３０−）イン
キとしては、下記組成のものを調整して用いた。

赤色インキ 緑色インキ 青色インキ 被印刷体はガラス（ソーダガラス、ｌ、　ｌ　ｍｌ厚、
日本板硝子■Ｍ）とし、まず赤色インキを印刷した。

次に、版を３００　ｔｙｎストライブと直角方向に移動
し、緑色インキを印刷した。

次に、同様に版を動かし、赤色インキを印刷した。

これを２００℃で１時間加熱した。

この様にして得られたカラーフィルターの分光特注を第
５図に実線で示す。なお、このときの膜厚は２〜３靭で
あった。

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、ＩＰＡ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、第５図に一点鎖線で示す如く、は
とんど変化がなかった。

〔実施例２〕 銅板上にレジストを塗布し、焼付、エツチング、クロム
メッキを施して所定の凹版を得た。なお版深は１０靭で
ある。

ブランケットとしてＴ８Ｅ３５６２（東芝シリコーン■
ｓ、室温硬化型シリコーンゴム）　ヲ０．３龍のアルミ
板上に２１の厚さに形成したものを用で２０１ｇｒＬオ
ーバラップするものを用いた。

インキは下記組成のものを調整して用いた。

赤色インキ 緑色インキ 青色インキ 被印刷体はガラス（ソーダガラス、１．１　ｍｒｉ厚、
日本板硝子■製）とし、まず赤色インキを印刷した。

すなわち、第６図によって説明すると、版０Ｊにインキ
をかぶせ、ドクター０４）にてドクタリングを施して、
版α３の画線部である凹部にインキをつめ、かつ非画線
部のインキ（１９を掻き取ってしまう。次に、シリンダ
ー＜１６＋上に厚さ２朋で巻かれたシリコーンゴム（前
述）ａ７）上に、版との印圧０．１０１１１１１Ｃて圧
力をかげてパターンを写す。この時のシリンダーの回転
速度は２０ｍＮ／Ｓｅｃであった。ここで、シリンダー
〇〇は版盤、被印刷盤側とラックギヤとかみ合って回転
する。

シリコーンゴム上に転写されたパターンα秒を、次に被
印刷体（１９へ印圧Ｑ、　］　Ｉ１１、回転速度５０１
１１１／ＳｅＣにて転写させろ。

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。

得られたカラーフィルターは実施例Ｊに示したものとほ
ぼ同じ分光分布（すなわち第５図実線）を示し、２００
℃５時間で加熱しても、第５図一点鎖線に示す如く、は
とんど色の変化は見られなかった。また、フレオン、Ｉ
ＰＡに浸漬して１０分間超音波洗浄しても変化は全くな
（、耐薬品性にも優れていた。

（発明の効果） 本発明によるカラーフィルターの製造方法により、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、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。

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、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。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラーフィルターを使用した液晶表示装置の一
例を示し、第２図ｆａｌは各種の印刷方式の版のうちの
凸版を、第２図ｆｂｌは平版を、第２図（Ｃ１は凹版を
示し、第３図は印圧のかかり具合を示す図であり、第３
図［ａｌは印圧０の状態を、第３図（ｂｌは印圧りの状
態を示し、第４図は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図を示し、第５
図は分光分布曲線を示し、第６図は本発明による凹版オ
フセクト印刷法を示す。 （１）光源　　　　　　　　　（１１）透明基板（２）
偏光子　　　　　　　　（１２）検光子（３）透明基板
　　　　　　　（１３）版（４）カラーフィルター　　
　　０４）ドクター（５）透明電極　　　　　　　■掻
き取られたインキ（６）配向膜　　　　　　　　αｅシ
リンダー（力液晶　　　　　　　　　　αＤシリコーン
ゴム（８）配向膜　　　　　　　　０８パターン（９）
封子材　　　　　　　　（１！Ｊ被印刷体ｑ■画素電極 ０　０　０　０　０　０　　α−−−４第２図（ａ）　
　　　　　　　９２図（ｂ）第２図（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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、０．５〜１５μｍ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。 ２）着色層が、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あり、かつその粒度分布が、１μｍ
   以下のものが８０％以上である事に特徴を有する特許請
   求の範囲第１項記載のカラーフィルターの製造方法。 ３）版材として凹版を用いる事に特徴を有する特許請求
   の範囲第１項及び第２項記載のカラーフィルターの製造
   方法。 ４）ゴム硬度にして８０度以下（ＪＩＳショアーＡ）の
   軟質物質により表面被覆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に特徴を有する
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載のカラーフィルタ
   ーの製造方法。 ５）軟質物質としてシリコーンゴムを用いる事に特徴を
   有する特許請求の範囲第１項及び第２項及び第３項及び
   第４項記載のカラーフィルターの製造方法。