JPH05281412A - カラーフィルタの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、比較的小さい加圧力、あるいは比
較的高速度で平滑度のすぐれた着色インク被膜を有する
カラーフィルタを製作するための製造方法、およびその
実施に使用する製造装置を提供することを目的とする。 【構成】この発明の製造方法および製造装置は、透光性
基板11の一方の面に付着させた着色カラーインク被膜面
13を平滑化するのに、透光性基板の裏面側を加熱定盤24
で支持するとともに、インク被膜面上に薄い樹脂フィル
ム27を介して加熱ローラ25を押し当ててインク被膜を加
熱しながら加圧して平滑化し、この樹脂フィルムを平滑
化インク被膜面の全面から剥離する方法であり、樹脂フ
ィルムを比較的速く移動させる剥離ローラ35を使用して
剥離する装置を備えており、上記の目的を達成すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば液晶表示装置
などに使用されるカラ−フィルタの製造方法及びその製
造装置に関わり、特にその透光性基板上に直接または他
の層を介して付着された種々のパターン状の着色カラー
インク被膜を平滑化する方法、およびそれを実施するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−液晶表示装置の構造は、液晶層を
挾んで一方の面側にカラ−フィルタが配置される。この
カラ−フィルタを製造する方法の一つとして、印刷法が
ある。この印刷法は、透明ガラス基板の表面に、顔料及
び樹脂溶剤中に分散させた着色カラーインクを、ドット
状又はストライプ状に印刷する方法であり、低コスト
化、量産性に富む製造方法である。

【０００３】すなわちこの印刷法は、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の着色インクを、円圧式の転写用ブラ
ンケットを装備した凹版オフセット印刷機により、透明
ガラス基板上に所望パタ−ン状に印刷する。印刷をして
乾燥させた状態の断面を図８に示す。まず、ガラス基板
11の表面に黒色の光遮断層12をマトリックス状に被着さ
せる。次に、主として光遮断層12のない領域の１群に、
転写用ブランケットを回転させながら移動させて赤の着
色インク被膜Ｒをストライプ状に印刷する。続いて、光
遮断層のない隣の領域群に、緑の着色インク被膜Ｇ、さ
らに続いて青の着色インク被膜Ｂを印刷する。こうして
３原色の着色インク被膜13をガラス基板上に印刷した状
態では、同図に示すように、被膜面が各色の画素内で円
弧状になる。つまり、各着色インク被膜の境界付近で膜
厚が最小となり、中央部分で膜厚が最大となる。

【０００４】このままでは、色むらを生じたりして、高
品位のカラ−液晶表示が得られない。そのため、図９に
示すように、着色カラーインク被膜13の表面13a を平滑
化する必要がある。従来、このようなインク被膜面を平
滑化する方法の一つとして、特開昭６１−３１２２号公
報に開示されるような、微粒子を含むラッピングフィル
ムで着色インク被膜面を研磨して平滑化する方法があ
る。また、別の方法として、特開昭６３−２１６０２８
号公報、あるいは特開平１−１６７８０７号公報に開示
されるような、ゴム又は鏡面仕上げした金属製のローラ
で、加熱、加圧して着色インク被膜の凸部を潰して平滑
化する方法がある。さらにまた、カラーフィルタの着色
インク被膜側を直接又はこれらに付着しにくいフィルム
を介して平板又は平面定盤に当て、ガラス基板側からプ
レス用のローラ又は定盤で加圧して平滑化する方法が、
特開平２−２５１８１６号公報、あるいは特開昭６２−
２８０８０５号公報などに開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のうち後者の方法
では、着色インク被膜面の全面にほぼ均等な圧力が加わ
り、全面が均等に平滑化されやすいという利点がある。
しかしながら、着色インク被膜が形成されたガラス基板
を介してプレス圧力を加えるので、ガラス基板が破損し
ない範囲の比較的小さい加圧力に止める必要がある。と
くにプレスローラで加圧する場合には、ガラス基板の破
損が生じやすいので、さらに小さい圧力に止める必要が
ある。ガラス基板の上に平坦な定盤を当てて圧力を加え
る方法は、基板の破損を生じ難いので都合がよいが、全
面にわたって必要十分な潰し量を得るための加圧力が相
当大きい値となってしまう。したがって、これらの方法
によると、図３に示すように、各カラーインク被膜の間
に潰し切れない隙間が残りやすい。このような隙間が残
ると、液晶表示装置として組み立てた場合に、電極形成
用薄板ガラス、あるいは偏光板ガラス等の他の基板との
貼り合わせ面に空隙や気泡が出来たり、ガラス同士の平
行均一な粘着が不可能になる。又、フィルタ基板に付着
されている着色インク被膜上に、直接又はオ−バ−コ−
ト層を介して透明導電膜であるＩＴＯ被膜（インジウム
−錫の酸化膜）をスパッタ等で形成した場合に、着色イ
ンク被膜面に凹凸があると、被膜の厚い部分でスパッタ
形成被膜が不充分になったり、スパッタ被膜が形成され
ずに断線を生じやすい。このようにカラー液晶表示装置
の製造や特性に支障が生じやすい。さらにまた、着色イ
ンク被膜面の凹凸による光拡散現象によって、透過性が
損なわれたり、その他の光学的損失等が発生する。

【０００６】このような各着色インク被膜間の隙間を完
全に無くするためには、さらに高いプレス圧力を必要と
し、あるいは相当長い加圧時間が必要である。それは、
着色インク被膜の温度管理や粘度管理が繁雑となるな
ど、生産効率上の難点になる。また、定盤と着色インク
被膜との間に付着しにくいフィルムを介在することは、
それ自体有効であるが、各着色インク被膜間の凹部に存
在する空気が局部に残りやすく、その気泡により着色イ
ンク被膜中に空洞が生じたり、表面に凹凸が生じたり、
あるいは無理な空気の排出によるすじ状の凹凸が生じや
すいという不都合が考えられる。こうして、従来の製造
方法および製造装置には、少なからず利点がある反面、
上述のような改善すべき点がある。

【０００７】この発明は、比較的小さい加圧力、あるい
は比較的高速度で平滑度のすぐれた着色インク被膜を有
するカラーフィルタを製作するための製造方法、および
その実施に使用する製造装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、透光性基板
の一方の面に付着させた着色カラーインク被膜面を平滑
化する工程が、透光性基板の裏面側を加熱定盤により機
械的に支持するとともに、インク被膜面上に薄い樹脂フ
ィルムを介して加熱ローラを押し当ててインク被膜を加
熱しながら加圧して平滑化し、その後樹脂フィルムをイ
ンク被膜面の全面から剥離するカラーフィルタの製造方
法である。

【０００９】また、この発明のカラーフィルタの製造装
置は、一方の面に着色カラーインク被膜が付着された透
光性基板の裏面側を機械的に支持する加熱定盤と、この
加熱定盤の基板支持部に対向して配置され基板面上のイ
ンク被膜を加熱及び加圧しながら回転するように設けら
れた加熱ローラと、加熱定盤に支持される基板面上のイ
ンク被膜と加熱ローラとの間に薄い樹脂フィルムを供給
する手段と、基板面上のインク被膜に付着する樹脂フィ
ルムを剥離するフィルム剥離手段とを備えることを特徴
としている。

【００１０】

【作用】この発明のカラーフィルタの製造方法、及び製
造装置によれば、比較的小さい加圧力で平滑度のすぐれ
たカラーインク被膜面を得ることができる。とくに、樹
脂フィルムを介するとは言えこのフィルムは透光性基板
の厚さに比べて極めて薄いので、実質的に加熱ローラで
カラーインク被膜を直接加熱、加圧するのに等しく、カ
ラーインク被膜をほぼ直接軟化点近くに加熱しながら加
圧して押し潰すことができる。したがって、熱効率がよ
く、比較的小さい加圧力で済むので処理速度を高めるこ
とができ、量産性にすぐれている。また、樹脂フィルム
を平滑化すべきカラーインク被膜面に対して斜めに位置
させて加熱ローラでロールするとともに、全面の平滑化
を終了した後に、平滑化インク被膜面の全面から剥離す
ることにより、インク被膜の気泡やそれによる凹凸、あ
るいは皺やすじ状の痕跡がのこらず、高精度の平滑カラ
ーインク被膜面が得られる。

【００１１】

【実施例】以下その実施例を図面を参照して説明する。
なお、同一部分は同一符号であらわす。

【００１２】図１乃至図６に示す実施例は、まず、一辺
が３０ｃｍの正方形で、厚さが１．１ｍｍの透明ガラス
基板11の一方の面上に、クロムからなる光遮断層12をマ
トリックス状に形成した。次に、基板表面を洗浄した
後、凹版オフセット印刷機により、顔料及び溶剤を含む
エポキシ樹脂系ワニスを主体とする着色インクを用い、
凹版を使用して凹セルパタ−ンに従ってストライプ状の
着色インク被膜13を基板面上に印刷した。着色インク被
膜13は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を順次
印刷した。すると、各着色インク被膜Ｒ、Ｇ、Ｂは、粘
弾性があるため、中央付近の印刷方向の後端側に少し偏
った部分が山形に盛り上がった状態となる。この頂上付
近の膜厚は、４〜５μｍである。

【００１３】この着色インク被膜13を形成した後、１０
０〜１５０℃の範囲の、着色インク被膜の熱硬化が起ら
ない温度で乾燥し、溶剤を除去した。この溶剤除去量
は、着色インクに当初添加した溶剤量の６０％以上、よ
り好ましくは８０％以上である。この溶剤除去量が６０
％以下であると、後の着色インク被膜の平滑化の際、溶
剤の蒸発による発泡で気泡の流れ込みが起こる場合があ
るので、上記の範囲とした。

【００１４】次に、印刷、乾燥を終えたカラーフィルタ
のガラス基板を、着色インク被膜面を平滑化するための
平滑化処理装置20に挿着して、平滑化した。平滑化処理
装置20は、基台21上に取付けられたサーボモータ22およ
びボールねじ23を有する送り装置24、この送り装置に載
せられた加熱定盤24を有している。この加熱定盤14が通
過する位置の上方には、加熱および加圧用の加熱ローラ
25が設置されている。また、樹脂フィルム供給装置26が
設けられており、加熱定盤24と加熱ローラ25との間に、
樹脂フィルム27を矢印Fdのように供給できるようになっ
ている。

【００１５】加熱定盤24には、加熱ヒータ28が埋設さ
れ、さらに図示しない真空吸引チャックが設けられてい
る。加熱ローラ25には、同様に加熱ヒータが内蔵されて
おり、昇降できるようになっている。この加熱ローラ25
は、直径が１２ｃｍで、表面のＪＩＳ−Ａ硬度が８０、
表面粗さＲａが０．１μｍ以下のシリコンゴムである。
なお、ロ−ラ表面の硬度は、着色インク被膜中の樹脂成
分の硬度にもよるが、硬度４０以上９０以下が好まし
い。硬度が４０より低いと、インク被膜の表面粗さを
０．１μｍ以下に平滑化することが困難となる。又、硬
度が９０よりも高いと、ガラス基板が破損しやすくなっ
てしまう。樹脂フィルム27は、厚さが３０〜８０μｍの
範囲、例えば５０μｍのポリエチレンテレフタレ−ト
（以下、ＰＥＴと記す）製のフィルム29の図示下面に、
着色インク被膜に付着し難いシリコン系の離型剤30を１
μｍ以下、例えば数千オングストロームの厚さに塗布し
たものである。フィルム供給装置26は、樹脂フィルム27
を自動的に供給するために、加熱ローラ25の図示左斜め
上方に未使用の樹脂フィルム27が巻かれたプラクチック
製のフィルム送りロール31が設置されている。このフィ
ルム送りロール31と加熱ローラ25との間に、フィルムに
付着している異物を除去するためのイオンブロー装置32
および吸引装置33、蛇行防止用ロ−ラ34が設けられてい
る。これらは、樹脂フィルム供給部を構成している。フ
ィルム送りロール31には、図示しない逆回転用駆動装
置、制動機構、パウダ−ブレ−キ等が設けられ、制御装
置で制御されるようになっている。そして、加熱ローラ
25の図示右側には、可動型のフィルム剥離用ローラ35、
ガイドローラ36、可動型のフィルム引張りローラ37、蛇
行防止用ロ−ラ38、およびフィルム巻取りロール39が設
けられている。これら各ローラに、樹脂フィルムが図示
のように掛けられ、搬送される。巻取りロール39には、
同様にトルクモ−タ、制動機構が設けられ、制御装置で
制御されるようになっている。

【００１６】そこでまず、加熱定盤24の表面を８５〜１
０５℃の範囲の温度に設定し、加熱ロ−ラ25の表面温度
を８５〜１００℃の範囲の温度に設定した。そして、図
１に示すように、着色カラーインク被膜13が印刷された
ガラス基板11を、加熱定盤25の上に、着色インク被膜を
上向きにして真空吸着して予熱しながら矢印Feのように
進行させた。この加熱定盤24が加熱ローラ25の下に到達
するまでは、このローラ25及びフィルム剥離用ローラ35
は上方の位置にある。そして、加熱定盤24が加熱ローラ
25の手前近くにさし掛かった時点Ａ（図６参照、以下同
じ）で、巻取りロール39が回転駆動され、樹脂フィルム
27が図の右方向に進行する。それによって、樹脂フィル
ムの未使用の剥離剤の面が、平滑化すべき着色インク被
膜13の上に対面する。

【００１７】次に、加熱定盤24が加熱ローラ25の下に達
したＢ時点で、図２に示すように、加熱ローラ25及びフ
ィルム剥離用ローラ35が点線で示す元の位置から下降
し、Ｃ時点から加熱ローラ25が矢印Faのように所定圧力
で着色インク被膜13を押し潰しながら矢印Fbのように回
転移動して平滑化して行く。着色インク被膜13は、約９
０℃に加熱され、軟化し、平滑化される。その間、樹脂
フィルム27は、加熱定盤24の移動、及び加熱ローラ25の
回転と一緒に図の右方向に移動する。樹脂フィルム27に
は、送りロール31及び巻取りロール39によって、適当な
張力が加えられており、フィルムの熱膨張を吸収する。
送りロール31の側において、気泡が後方すなわち送りロ
ール側に押し出されるように、平滑化すべき着色インク
被膜13の面に対して樹脂フィルム27は斜め方向にしてあ
り、また、平滑化されたインク被膜面には、全面の平滑
化が終了するまで密接された状態が保たれるようになっ
ている。

【００１８】そして、図３に示すように、ガラス基板上
の着色インク被膜13が平滑化されて行く。この状態を図
４に拡大して示している。着色インク被膜13と、加熱ロ
ーラ25との間に樹脂フィルム27を介在させ、ストライプ
状の着色インク被膜をパタ−ン方向、すなわちその長手
方向に向けて矢印Fcの方向に連続的に平滑化した。この
平滑化工程では、樹脂フィルム27を平滑化すべき着色イ
ンク被膜面に対して所定角度をもって斜め方向となるよ
うにしてあり、それによって、着色インク被膜13の凹み
に存在する空気は、スムースに押し出されながら、イン
ク被膜が加熱ローラ25で平滑化されて行く。この平滑化
すべき着色インク被膜面と樹脂フィルムとのなす角度
は、５度以上、８０度以下であればよい。加熱ローラ25
により平滑化した後方においては、樹脂フィルム27を平
滑化した着色インク被膜13a の面上に添わした状態を維
持し、それによって着色インク被膜面を保温して温度の
むらを生じさせず、後の剥離工程で被膜面に皺やすじ状
の痕跡が生じないようにした。加熱ローラ25による加圧
力（線圧）は、１０〜１５Ｋｇ／ｃｍであり、送り速度
は５〜８ｃｍ／分の範囲とした。

【００１９】次に、ガラス基板面上の着色インク被膜13
を全面にわたって平滑化し終わった後、Ｄで示す時点に
おいて、図５に示すように、フィルム剥離用ローラ35を
矢印Ffの如く押し上げるとともに、フィルム引張りロー
ラ37を点線で示す元の位置から矢印Fgの如く図の左上方
向に移動し、樹脂フィルム27を着色インク被膜面１３ａ
の一端部から加熱ローラ側の他端部にかけて斜め上方向
に強く引張り、平滑化インク被膜面の全面から剥離し
た。なお、引張りローラを移動使用しないで、巻取りロ
ール３９を強く正回転させて樹脂フィルムに強い張力を
かけ、剥離するように構成し制御してもよい。この樹脂
フィルムの剥離速度は、着色インク被膜面の剥離して行
く方向の距離１ｍ当たり、２秒乃至５０秒の範囲で行う
と、平滑化した着色インク被膜面にすじ状の痕跡が残ら
ず、良好な結果が得られた。

【００２０】こうして、樹脂フィルムの剥離を行った後
の時点Ｇで、図１に示したように、フィルム引張りロー
ラ37を元の位置に戻すとともに、加熱ローラ25及びフィ
ルム剥離用ローラ35を上昇させ、後続の加熱定盤24の上
のカラーフィルタの平滑化処理が行われる。このような
操作は、周知のマイクロコンピュータを使用したシーケ
ンス制御装置により、自動制御される。そして、比較的
速い処理速度で、量産ができる。こうして平滑化処理が
終わったカラーフィルタのガラス基板11を加熱定盤24か
ら外し、２００〜２５０℃で数時間加熱し、着色インク
被膜を熱硬化させた。平滑化された着色インク被膜13の
厚さは、２．８μｍであった。着色インク被膜の上に直
接又はオ−バ−コ−ト層を介して液晶表示装置の対向電
極となるＩＴＯ膜を形成した。なお、この発明によれ
ば、着色インク被膜の平滑性が極めて良好なため、オ−
バ−コ−ト層を介さず直接ＩＴＯ膜を被着しても、良好
な光学的及び電気的特性が得られた。

【００２１】図７に示す実施例は、加熱定盤24を移動さ
せないで固定しておき、その上方に配置した加熱ローラ
25を回転移動させて、ガラス基板上の着色インク被膜13
を平滑化する装置である。樹脂フィルム27は、平滑化す
べき面に対して斜めに位置され、平滑化した後の面に対
してはフィルム剥離用ローラ35が着色インク被膜の面の
延長上に位置して被膜面に接したままの状態を保ってい
る。そして、全面の平滑化処理が終了した後、前述の実
施例と同様に、フィルム剥離用ローラ35および引張りロ
ーラ37を点線で示すように瞬時に移動し、樹脂フィルム
を着色インク被膜面の一端部から加熱ローラ側の他端部
にかけて斜め方向に引張り瞬時的に剥離するように構成
されている。

【００２２】なお、着色インク被膜のパターンは、スト
ライプ状に限らず、各色の画素が長方形の規則的な整列
パターンでもよく、その場合も色画素の長手方向に加熱
ローラを回転させて平滑化し、且つその方向に樹脂フィ
ルムを剥離することが望ましい。あるいは、正方形、又
は円形の各色画素のパターンであってもよい。その場合
は、任意の方向に向けて平滑化及びフィルム剥離するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
比較的小さい加圧力で平滑度のすぐれた着色カラーイン
ク被膜を有するカラーフィルタを製作することができ
る。とくに、樹脂フィルムを介するとは言えこれが極く
薄いので、実質的に加熱ローラでインク被膜を直接加熱
しながら加圧するのに等しい。それによって、インク被
膜効率よく軟化点近くに加熱しながら、加圧して押し潰
すので、熱効率がよく、比較的小さい加圧力で済むので
処理速度を高めることができる。したがって、量産性に
すぐれている。また、樹脂フィルムを平滑化すべきイン
ク被膜面に対して斜めに位置させて加熱ローラで平滑化
して行くとともに、全面の平滑化後にこの樹脂フィルム
を斜め方向に引張り平滑化インク被膜面の全面から剥離
することにより、インク被膜の気泡やそれによる凹凸、
あるいは皺やすじ状の痕跡がのこらず、高精度の平滑イ
ンク被膜面が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の平滑化工程の初期段階の
状態を示す概略側面図である。

【図２】図１の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図３】図２の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図４】図３の工程における要部拡大斜視図である。

【図５】図３の後の工程における状態を示す概略側面図
である。

【図６】図１乃至図５に示した工程における各部材の連
続動作を示す図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す概略側面図であ
る。

【図８】一般的なカラーフィルタの着色インクの印刷後
の状態を示す拡大断面図である。

【図９】着色インク被膜を平滑化した状態を示す拡大断
面図である。

【符号の説明】

11…透光性基板、13…着色カラーインク被膜、24…加熱
定盤、25…加熱ローラ、26…樹脂フィルム搬送装置、27
…樹脂フィルム、35…フィルム剥離ローラ、37…フィル
ム引張りローラ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板の一方の面に直接又は他の層
   を介して着色カラーインク被膜を付着させる工程と、そ
   の後前記着色カラーインク被膜を乾燥する工程と、その
   後着色カラーインク被膜を加熱しながら加圧してインク
   被膜面を平滑化する工程とを備えるカラーフィルタの製
   造方法において、 上記着色カラーインク被膜面を平滑化する工程は、上記
   透光性基板の裏面側を加熱定盤により機械的に支持する
   とともに、前記インク被膜面上に薄い樹脂フィルムを介
   して加熱ローラを押し当てて前記インク被膜を加熱しな
   がら加圧して平滑化し、その後前記樹脂フィルムを剥離
   することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 樹脂フィルムは、平滑化すべき着色カラ
   ーインク被膜面に対して斜め方向を保って加熱ローラで
   押されるように配置し、平滑化した前記インク被膜面に
   対しては接触したまま維持し、全面の平滑化を終了した
   後に剥離する請求項１記載のカラーフィルタの製造方
   法。
3. 【請求項３】 平滑化したインク被膜面の全面から樹脂
   フィルムを剥離する速度は、剥離方向の１ｍ当たり２秒
   乃至５０秒の範囲である請求項１、または２記載のカラ
   ーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 一方の面に直接又は他の層を介して着色
   カラーインク被膜が付着された透光性基板の裏面側を機
   械的に支持する加熱定盤と、 この加熱定盤の基板支持部に対向して配置され前記基板
   面上のインク被膜を加熱及び加圧しながら回転するよう
   に設けられた加熱ローラと、 上記加熱定盤に支持される基板面上のインク被膜と加熱
   ローラとの間に薄い樹脂フィルムを供給する手段と、 前記基板面上のインク被膜に付着する樹脂フィルムを剥
   離するフィルム剥離手段とを具備することを特徴とする
   カラーフィルタの製造装置。
5. 【請求項５】 樹脂フィルム供給手段は、基板上の平滑
   化すべきインク被膜面に対して斜め方向を保つ第１のロ
   ーラを備え、フィルム剥離手段は樹脂フィルムを平滑化
   後のインク被膜面からこのインク被膜面に対して斜め方
   向に剥離する第２のローラを備えている請求項４記載の
   カラーフィルタの製造装置。