JP2001318219A

JP2001318219A - カラーフィルタの製造方法

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Publication number: JP2001318219A
Application number: JP2000135816A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Nishimoto; 豊司西本; Yoshinori Osugi; 義則大杉; Katsunori Dochi; 克敬洞地
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置のガラス基板の薄板化傾向を踏ま
えて、ガラス基板を連続帯状に供給し、それにカラーフ
ィルタを形成する処理加工を行なうことによって、生産
スピードの飛躍的向上、劇的なコストダウンを実現でき
るカラーフィルタの製造方法を提供することにある。【解決手段】ガラス板が曲げ応力により破断しない最小
ロール半径より大きな芯軸半径を有する巻き取りロール
より帯状に連続的に供給し、前記の最小ロール半径の曲
率半径と等しいかそれより大なる曲率半径の搬送経路に
前記ガラス帯状物を搬送しながら、ガラス帯状物に対し
て、少なくとも感光性着色組成物の塗布、パターン露
光、現像、加熱定着処理を含む一連のカラーフィルタ製
造工程を施す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】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
を始めとするカラー表示ディスプレイのためのカラーフ
ィルターの製造方法に係わり、特に単位時間当たりの生
産量を飛躍的に増大させることのできるカラーフィルタ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、テレビジョン画面、パ
ーソナル・コンピュータの表示画面、各種モニター表示
装置として多用されている。液晶表示装置のカラー表示
化には透明ガラス基板上に赤、緑、青の色層を微細パタ
ーン状に形成したカラーフィルタを用いることが一般的
である。液晶表示装置の画面大型化、コストダウンの要
請から、液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタ付電極
基板や対向するカラーフィルタ付き電極基板には様々な
工夫がなされている。そのひとつは、基板となるガラス
板を大型化することであり、例えば１ｍ角以上のガラス
基板に対してカラーフィルタを多面付けにて製造するこ
とが行われている。

【０００３】しかし、いくら基板を大型化したところ
で、従来法では、ガラス板一枚一枚に対する処理方法で
あり、これではおのずから製造スピードに制約があり、
コストダウンの実現には限界があった。その理由を列挙
すると、 (1)ガラス板一枚一枚を並べても連続処理は困難。間欠
的な処理になる。 (2)スタート、ストップの繰り返しのため、搬送に加速
時間が必要になるが、均一有効エリアを長くとるには加
速時間を長く取れず、そのため搬送速度もあまり高速に
はできない。 (3)ガラス板一枚一枚の搬送、位置合わせの間接時間が
必要。ということである。

【０００４】また、ガラス板が１ｍ角にも大型化する
と、ガラス板がたわみやすくなり、製造工程上の取扱い
で困難性が増す。このことは製造機械設備にふりかかる
負担が急激に増大し、設備投資額が馬鹿にならないとい
う問題を生じる。従来において、ガラス基板の一枚一枚
に対して、処理加工せざるを得ない理由は、ガラス自体
が屈曲性に欠け、物性的にもろく、割れやすいからであ
る。もしも、ガラスを巻き取りロールから帯状に連続的
に供給し、それに対して処理加工ができるならば、生産
スピードの飛躍的向上、劇的なコストダウンができると
予想される。

【０００５】一方、液晶表示装置用のガラス基板の厚み
は、数年前は 1.1ｍｍ、現時点では0.7ｍｍまで薄くな
っている。これは液晶表示装置の軽量化とガラス材料費
の節約のためであった。しかし、近年になって、液晶表
示装置を構成する２枚のガラス電極基板を一定の間隔に
保つ（この間隙に液晶が封入される）スペーサが、ガラ
スビーズやガラス繊維から有機樹脂の柱や壁に変わりつ
つある。この有機樹脂のスペーサは、都合の良いこと
に、２枚のガラス電極基板と接着性を有するので、液晶
表示装置が構造的にも機械強度的にも強化されることに
なった。したがって、ガラス基板の厚みは、0.63ｍｍか
ら0.50ｍｍ程度まで薄くすることが可能となり、この傾
向は、将来さらに0.30ｍｍ程度まで行くように予想され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
表示装置のガラス基板の薄板化傾向を踏まえて、ガラス
基板を連続帯状に供給し、それにカラーフィルタを形成
する処理加工を行なうことによって、生産スピードの飛
躍的向上、劇的なコストダウンを実現できるカラーフィ
ルタの製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、長
尺状に成形した厚さ0.63ｍｍ〜0.30ｍｍのガラス帯状物
を、ガラスが曲げ応力により破断しない最小ロール半径
より大きな芯軸半径を有する巻き取りロールより帯状に
連続的に供給し、前記の最小ロール半径の曲率半径と等
しいかそれより大なる曲率半径の搬送経路に前記ガラス
帯状物を搬送しながら、ガラス帯状物に対して、少なく
とも感光性着色組成物の塗布、パターン露光、現像、加
熱定着処理を含む一連のカラーフィルタ製造工程を施す
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

【０００８】また本発明は、上記の感光性着色組成物の
塗布、パターン露光、現像、加熱処理を含む一連のカラ
ーフィルタ製造工程を、一色だけ行なうのではなく、カ
ラーフィルタの色数だけ繰り返し連続して行なうカラー
フィルタの製造方法であってもよい。

【０００９】また本発明は、一連のカラーフィルタ製造
工程のあと、各カラーフィルタ毎に断裁するか、あるい
は断裁せずに、巻き取りロールに巻き取るカラーフィル
タの製造方法であってもよい。

【００１０】さらに本発明は、一連のカラーフィルタ製
造工程に先立ち、各色のカラーフィルタ層の間に相当す
る箇所にブラックマトリックス層を形成する請求項１ま
たは２記載のカラーフィルタの製造方法であってもよ
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下に説
明する。ガラス基板を長尺状に成形して円筒形のロール
芯に巻く場合を考える。ガラス基板が割れない最小ロー
ル半径を求める。幅は任意で板厚を 0.5ｍｍの場合を想
定する。曲率半径Ｒとそのその曲がり方向の曲げ応力σ
の関係は次のように表される。

【００１２】

【数１】

【００１３】ここで、Ｅはヤング率、νはポアッソン
比、ｙは板厚の 1/2である。本発明者らは、以前に板厚
0.05ｍｍの米国コーニング社製の商品名「1737Ｆ」ガラ
ス（ヤング率Ｅ＝72.3ＧＰａ、ポアッソン比ν＝0.29）
を、直径１ｍ（曲率半径Ｒ＝ 0.5ｍ）の円筒ロール芯に
巻き付けて支障がないことを知見しており、その時の曲
げたガラス板の裏面に発生する曲げ応力σを求めた。

【００１４】

【数２】

【００１５】すなわち、σの値が 0.00395ＧＰａもしく
はそれ以下ならば、使用するガラス板は割れないのであ
る。これを、板厚 0.5ｍｍに適応し換算すると、曲率半
径Ｒ＝５ｍもしくはそれ以上という値が得られる。上記
の結果は、板厚50μｍのガラス板を半径 0.5ｍのロール
芯に実際に巻き付けた実験結果から類推したものであ
る。すなわち安全情報だけから得られた結果であるか
ら、ロール芯の半径Ｒは大き目に見ている。具体的に
は、ガラス基板の板厚を 0.5ｍｍより薄くするとか、ヤ
ング率Ｅの値を小さくするとか、ガラス自体の粘性を上
げるなどの改良を行なうことにより、例えば曲率半径Ｒ
＝ 2.5ｍもしくはそれ以下の程度まで、実用上の改善が
できるものである。

【００１６】以下さらに本発明の実施の形態を説明す
る。本発明のカラーフィルタの製造方法に用いるガラス
帯状物は、その厚みが薄い程、巻き取ることのできるロ
ール半径を小さくできる。したがって、0.63ｍｍ以下の
厚みが望ましい。しかし、液晶表示装置を組立てたとき
装置としての機械的強度が要請されるから、 0.3ｍｍを
厚みの限度とした。ガラス帯状物の幅は、特に問わな
い。例えば、90ｃｍ幅程度が、ひとつの目安となる。つ
まりは、カラーフィルタの製造ラインがどの程度の幅の
ガラスに対応できるか、という問題である。

【００１７】ガラス基板を巻き取りロールに周回させる
とき、実際には、ガラス基板とガラス基板の間には、軟
質のフィルムや紙、発泡シート等の緩衝材を介挿する形
で、周回するのが、ガラス基板を傷つけないので望まし
い。また、巻き取りロールから引き出したガラス基板
は、カラーフィルタの製造工程ラインに供されるわけで
あるが、その搬送経路には、ガラス基板が曲げ応力によ
り破断しない最小ロール半径と等しいかそれより大なる
曲率半径の搬送経路に通す必要がある。さもなくば、処
理加工途中でガラス基板が割れてしまう。

【００１８】カラーフィルタの一色を形成する工程に
は、少なくとも感光性着色組成物の塗布、パターン露
光、現像、加熱定着処理を含むものであるが、それ以外
に、前処理としてのガラス基板表面の洗浄・乾燥、パタ
ーン露光前のプレベーク、現像後の洗浄、加熱定着処理
後の冷却等の工程がある。これらは、適宜選択して行わ
れるものであることは言うまでもない。

【００１９】また、ガラス基板のカラーフィルタ製造工
程は、各工程の所要時間をなるべく等しい時間に設定す
ることが、各々の処理工程を滞留なく円滑に行なううえ
で望ましい。そうは言っても、所要時間が長くかかると
思われる工程、例えば感光性着色組成物の塗布工程やそ
の塗布膜に対するパターン露光では、その工程の前後
に、ある程度のガラス基板の滞留を許容する緩衝・集積
地帯を設け、連続処理に支障のないように配慮するの
が、実際的である。

【００２０】もちろん、本発明のカラーフィルタの製造
方法にあっては、一色の着色層を形成するだけに限られ
ない。通常のカラーフィルタは、赤、青、緑の三色の着
色層を有するものであるから、一色分の一連の工程を３
連繋いで、カラーフィルタを一挙に製造するものであっ
ても良い。

【００２１】また、カラーフィルタ製造工程の終わり
に、得られたカラーフィルタを回収する形態として、適
当な大きさサイズのカラーフイルタに断裁する場合と、
得られたカラーフィルタを再び巻き取りロールに巻き取
る場合もあり得る。そのどちらを選ぶかは、次工程の液
晶表示装置の製造プロセスにしたがって、選べば良い。

【００２２】さらに、液晶表示装置用のカラーフィルタ
には、前言した赤、青、緑の各着色層以外に、表示のコ
ントラストを上げるために、ブラックマトリックス層が
各着色層の間に設けられているものである。ブラックマ
トリックス層は、無機物質例えば金属クロム、クロム化
合物等の単層もしくは多層膜からなるか、あるいはカー
ボンブラック、二酸化マンガン等の黒色物質を樹脂に分
散した膜でありうる。

【００２３】後者の場合は、樹脂を感光性樹脂化したも
のを用いれば、本発明の製造方法を適用して帯状のガラ
ス板に連続的に形成することもできる。この場合、ブラ
ックマトリックス層と赤・青・緑の３色の着色層を一挙
に形成するため、一色分の一連の工程を４連繋いだ製造
工程ラインとするものである。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を、図面の図１に基づいて、
以下に示す。＜実施例＞芯軸の直径が６ｍ巻き取りロール１に、厚さ
0.5ｍｍの幅 550ｍｍのガラス帯状物２を周回したもの
を用意する。これから、ガラス帯状物２をカラーフィル
タ製造ラインへ供給する。図中３は、巻き取りロール１
に周回されていたガラス基板２の間に介挿された合紙４
を回収しているロール３である。ガラス基板２は、ニッ
プロール５を経て、例えば、遠紫外線照射〜合成洗剤に
よるブラシ洗浄及び純水すすぎ等からなる洗浄装置６、
および水切り乾燥装置７を通り、その表面を清浄にされ
る。

【００２５】次いで、緩衝・集積ロール８を経て、感光
性着色組成物を塗布するための半径３ｍの塗布ベースロ
ール９に至り、ここでダイコーターマシン１０により感
光性着色組成物の塗布を受ける。塗布膜厚は、乾燥時で
0.8 〜1.6 μｍ程度が適当である。図中１１は、押さえ
ロールである。露光前のプレベーク装置１２にて、７０
℃３分間の前乾燥を行ない、光センサー１３を使って、
透過光の強弱を測定して感光性着色組成物の塗布膜厚が
適性かどうかを検査する。

【００２６】次いで、第２緩衝・集積ロール１４を経
て、ガラス基板２は、露光装置１５に導かれる。露光装
置１５は、全面一括露光方式であり、ステップ・アンド
・リピート方式により間欠的にガラス基板２をパターン
露光し、所望の着色パターンを潜像形成する。そのため
の露光量は、用いる感光性着色組成物の種類によって異
なるが、およそ100 〜 200ｍＪ／ｃｍ²程度必要であ
り、露光に要する時間は、30〜60秒間程度である。しか
し、従来のパターン露光工程のように、各ガラス基板を
停止、待機、露光装置への搬入、位置合わせ、露光装置
からの排出等に要する間接時間は、大幅に短縮された。

【００２７】その後、現像装置１６にてアルカリ性水溶
液によるシャワー現像、その後の水洗浄、純水すすぎ等
からなる現像処理を行ない、水切り乾燥のあと、 220
℃、30分間の加熱定着をオーブン装置１７にて行なっ
た。第３緩衝・集積ロール１８を経て、断裁機１９によ
り、カラーフィルタを個別に分離した。図の実施例のよ
うでなく、得られたカラーフィルタを巻き取りロールに
巻き取り、回収することも、本発明の範囲である。

【００２８】図１の実施例では、ただ一色の処理工程で
あるが、同様の製造処理ラインを繋げて、３色あるいは
ブラックマトリックス層を含めた４連製造処理ラインに
てカラーフィルタを製造することもできる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造方法は、
液晶表示装置のガラス基板の薄板化傾向を踏まえて、ガ
ラス基板を連続帯状に供給し、それにカラーフィルタを
形成する処理加工を行なうものである。このような本発
明によれば、生産スピードが飛躍的に向上し、単位時間
あたりの生産数量を例えば５〜10倍程度向上させること
ができるのであり、結果として劇的なコストダウンを実
現できるカラーフィルタの製造方法となりうるものであ
る。

【００３０】また、請求項２の発明によれば、カラーフ
ィルタの一色の着色層作成工程を、３ライン繋げること
により、３色を有するカラーフィルタを一挙に製造する
ことができる。また、請求項３の発明によれば、得られ
たカラーフィルタを、所定の大きさに断裁して、従来の
一枚一枚の液晶表示装置製造ラインに対応できる。

【００３１】また、請求項４の発明によれば、得られた
カラーフィルタを、再び巻き取りロールに巻き取り、連
続・一貫生産ラインの液晶表示装置製造ラインにも対応
できる。さらに、請求項５の発明によれば、三色の着色
層の間にブラックマトリックス層を介在させたカラーフ
ィルタを得ることができる。

【００３２】

【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一実施例
を示す説明図。

【符号の説明】

１巻き取りロール２ガラス帯状物３回収ロール４合紙５ニップロール６洗浄装置７乾燥装置８緩衝・集積ロール９塗布ベースロール 10 ダイコーターマシン 11 押さえロール 12 プレベーク装置 13 光センサー 14 第２緩衝・集積ロール 15 露光装置 16 現像装置 17 オーブン装置 18 第３緩衝・集積ロール 19 断裁機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H025 AB13 DA18 DA20 FA28 2H048 BA11 BA45 BA48 BB02 BB14 BB42 2H091 FA02Y FA35Y FB06 FB08 FC12 FC23 LA12 LA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺状に成形した厚さ0.63ｍｍ〜0.30ｍｍ
のガラス帯状物を、ガラスが曲げ応力により破断しない
最小ロール半径より大きな芯軸半径を有する巻き取りロ
ールより帯状に連続的に供給し、前記の最小ロール半径
の曲率半径と等しいかそれより大なる曲率半径の搬送経
路に前記ガラス帯状物を搬送しながら、ガラス帯状物に
対して、少なくとも感光性着色組成物の塗布、パターン
露光、現像、加熱定着処理を含む一連のカラーフィルタ
製造工程を施すことを特徴とするカラーフィルタの製造
方法。
【請求項２】一連のカラーフィルタ製造工程を、カラー
フィルタの色数だけ繰り返し連続して行なう請求項１記
載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】一連のカラーフィルタ製造工程のあと、各
カラーフィルタ毎に断裁する請求項２記載のカラーフィ
ルタの製造方法。
【請求項４】一連のカラーフィルタ製造工程のあと、巻
き取りロールに巻き取る請求項１または２記載のカラー
フィルタの製造方法。
【請求項５】一連のカラーフィルタ製造工程に先立ち、
各色のカラーフィルタ層の間に相当する箇所にブラック
マトリックス層を形成する請求項１または２記載のカラ
ーフィルタの製造方法。