JPH11142634A

JPH11142634A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH11142634A
Application number: JP30264597A
Authority: JP
Inventors: Naoki Takeshita; 直樹竹下; Ko Ikeda; 香池田; Yuzo Hayashi; 祐三林
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の製造方法において使用されるカラーフ
ィルムシートは、保管時に変形してしまい、使用時には
取扱いが面倒であった。【解決手段】ベースフィルム３に、応力緩和層６、光
熱変換層４およびカラーインク層２を順次積層し、カラ
ーフィルムシート１０を形成する。このシート１０に前
記応力緩和層６を設けることにより、保管時に光熱変換
層４やカラーインク層２に含有されている溶剤分がベー
スフィルム３表面に膨潤してしまうことがなく、カラー
フィルムシート１０が変形してしまうことを防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラータイプの液
晶表示セルに使用されるカラーフィルタの製造方法に関
し、特にカラーフィルタ転写用として使用されるシート
状のカラーフィルムが保管時または使用時に変形（カー
ル）することを防止するカラーフィルタの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来より使用されているカラー
フィルムシートを用いたカラーフィルタの製造方法を示
す示す断面図である。図５のカラーフィルムシート５０
は、ベースフィルム３に光熱変換層４とカラーインク層
２とを順に積層したものである。前記ベースフィルム３
は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからな
る樹脂を延伸したものが使用されている。また、カラー
インク層２は、樹脂製のバインダに顔料などを混入させ
たものが使用されている。ひとつのカラーフィルムシー
ト５０には１つの色のカラーインク層２が形成される。
また、光熱変換層４は、樹脂製のバインダにカーボン粉
を混入させたものが使用され、光を吸収して熱エネルギ
ーに変換する機能を有している。

【０００３】図５に示されているように、ガラス基板１
上に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのカラ
ーインク層２を有するカラーフィルムシートの上方から
レーザー光などの光エネルギーが局所的に照射される
と、前記光熱変換層４が発熱する。この熱によりカラー
インク層２が溶融してガラス基板１に付着する。その後
にカラーフィルムシート５０を引き剥がすことにより、
ガラス基板１上にカラーインク層２の転写層が形成され
る。

【０００４】前記カラーフィルムシート５０を用いて、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインク層２を順番に転写することに
より、図４に示すように、ガラス基板１上に各色が順番
に配置されたカラーフィルタが形成される。図５に示す
カラーフィルムシート５０では、照射されたレーザー光
がベースフィルム３を透過し、光熱変換層４に対して局
所的に照射が行われ、光熱変換層４にレーザー光が吸収
される。そして、この照射された部分のみに発熱が起こ
り、カラーインク層２が溶融され、ガラス基板１へ転写
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ベ
ースフィルム３はＰＥＴなどの樹脂で形成されているた
め、熱容量が比較的大きいものであり、このベースフィ
ルム３が厚く形成されていると、レーザー光による加熱
時に、光熱変換層４で生じた熱がベースフィルム３側に
奪われてしまう。それが原因で、カラーインク層２が溶
融されず、ガラス基板１に対してカラーインク層２が転
写されず、ベースフィルム３側に残ってしまうという問
題があった。

【０００６】このような問題が発生するため、ベースフ
ィルム３の層はなるべく薄く形成する必要があったが、
ベースフィルム３を薄く形成してしまうと、今度は図６
に示すように、ベースフィルム３自体がカールしてしま
うという問題に直面した。カラーフィルムシート５０
は、シート状でそのまま放置しておくとベースフィルム
３を形成した面が内側に向いてカールしてしまい、使用
時にガラス基板１に密着させることが困難になる。

【０００７】また、通常、カラーフィルムシート５０は
ロール状に巻回されて保管され、使用時にはこれを適当
な長さまで引出してカットまたはカットせずに使用され
る。この場合でも、カラーフィルシート５０を引出した
際に上記と同様なカールが発生していた。このため、使
用時に前記カラーフィルムシート５０をガラス基板１に
密着させることが困難になったり、無理にカールを直そ
うとしてカラーフィルムシート５０に皺が発生すること
があった。その結果、ガラス基板１にカラーインク層２
をきれい且つ確実に転写することができず、実用に耐え
うるものではなかった。

【０００８】保管時にカラーフィルムシート５０がカー
ルしてしまう理由としては、溶剤成分が原因であると考
えられる。詳述すると、光熱変換層４は樹脂バインダと
カーボンとから形成されているため少なからず溶剤成分
が含まれており、またカラーインク層２も樹脂バインダ
とインクとを有しているため少なからず溶剤成分が含ま
れているものである。そのため、これら溶剤成分がベー
スフィルム３の光熱変換層４側の表面に拡散されて膨潤
する。具体的にはベースフィルム３の表面は結晶度がそ
れほど高くないのでその表面に溶剤成分などが拡散しや
すく、よって拡散した表面層が膨潤しやすいものと考え
られる。したがって、ベースフィルム３の下面が伸長
し、ベースフィルム３の上面が、見かけ上収縮した状態
となるため、ベースフィルム３の上面が内側を向くよう
にカールしてしまう。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、ベースフィルムをある程度薄く形成し
てもベースフィルム自体がカールすることが防止され、
被着色支持体上にカラーインク層２がきれいに且つ確実
に転写されることを可能にしたカラーフィルタの製造方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、熱溶融性のカラーインク層を有するカラ
ーフィルムシートを被着色支持体に密着させ、前記カラ
ーフィルムシートを加熱して被着色支持体に前記カラー
インク層を転写するカラーフィルタの製造方法におい
て、ベースフィルムと、光熱変換層と、カラーインク層
とを有するカラーフィルムシートの、前記ベースフィル
ムとカラーインク層との間に、前記ベースフィルムに接
する応力緩和層を介在させたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】上記手段によって、保護層が、光熱変換層
やカラーインク層に含まれる溶剤成分がベースフィルム
に拡散してしまうことを防止することにより、カラーフ
ィルムシート自体がカールすることが防止され、被着色
支持体への良好な転写が行われる。なお被着色支持体
は、ガラス基板、高分子樹脂フィルムなどである。

【００１２】また、上記手段では、前記ベースフィルム
の層厚が１００μｍ以下に形成することができる。さら
には３０〜８０μｍまたは４０〜６０μｍの薄いものに
できる。

【００１３】上記のように、ベースフィルムを非常に薄
く形成できることにより、レーザー光の照射により光熱
変換層で生じた熱がベースフィルム側に吸収されてしま
い、カラーインク層が加熱不足になり、良好に転写が行
われないことが防止される。また、前記応力緩和層が、
有機材料を無溶剤プロセスにより形成することが好まし
い。

【００１４】上記手段により、形成された応力緩和層に
は溶剤成分が含まれていないため、カラーフィルムシー
トの保管時にベースフィルムの表面に溶剤成分が膨潤し
てしまうことがなく、カラーフィルムシートのカールが
防止される。しかも、応力緩和層の成膜時には収縮応力
が働くことにより同様にカラーフィルムシートのカール
が防止される。

【００１５】この場合の前記無溶剤プロセスが、スパッ
タリング、蒸着、光重合のいずれかで示される減圧下で
の物理的成膜方法で形成されていることが好ましい。こ
れらの中では、特に減圧下でのスパッタリング法がベー
スフィルムへ密着度を高く形成できる点最も好ましい。
減圧下でのスパッタリング法では、無機材料のみでな
く、各種有機材料（樹脂材料）の薄膜による連続成膜を
容易に行うことができる。

【００１６】また、前記物理的成膜法などにより応力緩
和層を成膜する際に、応力緩和層が可撓性を有する重合
度となるように形成する。可撓性となる重合度とするこ
とにより、応力緩和層を有するカラーフィルムシートを
原反として巻いて保存することができ、またカラーフィ
ルムシートを被着色支持体の上に設置しやすくなる。

【００１７】さらに、前記応力緩和層を、前記光熱変換
層よりもガラス転移温度（Ｔｇ）が高い樹脂材料で形成
することが好ましい。

【００１８】応力緩和層として、前記光熱変換層よりガ
ラス転移温度が低い樹脂材料を用いると、例えば図１に
示すようなカラーフィルムシートを用いる場合、加熱時
に光熱変換層４の発熱により応力緩和層６が溶融し、ベ
ースフィルム３から光熱変換層４が剥離しやすくなっ
て、被着色支持体（ガラス基板１）に転写されたカラー
インク層２の表面に光熱変換層４が付着するなどの問題
が生じる。したがって、応力緩和層６は、光熱変換層４
よりガラス転移温度の高い樹脂で形成されるのが好まし
い。

【００１９】本発明で使用されるカラーフィルムシート
は、光熱変換層／ベースフィルム／応力緩和層／カラー
インク層の順に積層されたものでもよいし、あるいはベ
ースフィルム／応力緩和層／光熱変換層／カラーインク
層の順に積層されたものであってもよい。または前記い
ずれかにおいてカラーインク層の内側に発泡剤を含んだ
剥離層を設けてもよい。

【００２０】また応力緩和層とカラーインク層とが密着
しているものでは、前記のように応力緩和層を、カラー
インク層の剥離促進のための層として使用できる。また
応力緩和層に粘着性をもたせることにより、転写前にカ
ラーインク層がベースフィルムから剥がれるのを防止で
きるようになる。

【００２１】また、カラーインク層が転写される部分
は、被着色支持体の表面に直接であってもよいが、例え
ば被着色支持体に透明電極や透明な保護層などが形成さ
れ、これら透明電極上や保護層上にカラーインク層が転
写されるものであってもよい。

【００２２】また、本発明の製造方法を利用して形成さ
れたカラーフィルタを利用した装置としては、例えばカ
ラーフィルタが形成されたガラス基板と、他方のガラス
基板と微小ギャップを介して平行に配置され、そのギャ
ップ内に液晶材料が封入されて液晶セルを構成する。こ
の液晶セルが、液晶表示装置搭載される。

【００２３】上記手段により、ガラス基板上にカラーフ
ィルタを形成する際の工程を簡略化することができ、且
つガラス基板にカラーインク層を確実且つきれいに転写
することができることによって、不良率を減らすことが
でき、製造コストを下げることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラーフィルタの
製造方法を図面を参照して説明する。図１と図２は、そ
れぞれ本発明の製造方法で使用されるカラーフィルムシ
ート１０または２０を断面図で示している（図１のみガ
ラス基板１に積層した状態を示している）。図１に示す
カラーフィルムシート１０は、ベースフィルム３に、応
力緩和層６、光熱変換層４およびカラーインク層２が順
に積層されている。

【００２５】前記ベースフィルム３は、ＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）等からなる樹脂を延伸したもの
を熱処理して応力が緩和されたものが使用される。ま
た、前記光熱変換層４は、エポキシ系樹脂等にカーボン
粉を添加したものが使用され、光を吸収して熱エネルギ
ーに変換する性質を有している。さらにはレーザー光の
照射部分のみが発熱しやすいように、熱伝導率があまり
高くないものが使用される。また、カラーインク層２
は、エポキシ系樹脂等にインク、顔料（シアンなど）を
添加したものが使用される。前記のように各カラーフィ
ルムシート１０または２０毎に、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか
の色のカラーインク層２が形成されている。

【００２６】前記ベースフィルム３の層厚は、約１００
μｍ以下とすることが好ましいが、特に３０〜８０μ
ｍ、さらには４０〜６０μｍとすることが好ましい。層
厚を１００μｍ以上にすると、レーザー光による加熱時
に光熱変換層４で発生した熱がベースフィルム３に吸収
されてしまい、その結果カラーインク層２の転写が良好
に行われないため好ましくない。前記応力緩和層６は、
耐溶剤性、ある程度の可撓性および薄膜としての成膜性
を備えた層にする必要があり、例えばポリアミド、ポリ
イミド、ポリスチレン、ポリメタクリル、ポリパラキシ
レン系樹脂などにより形成することが好ましい。なお、
上記した樹脂は、ロール状に巻回して保管することや転
写後の剥離性を考慮すると、可撓性を有する状態が保持
される重合度で利用され、その重合度は使用される樹脂
によって適宜選択することができる。重合度が高くなり
過ぎると、ベースフィルム全体が硬くなってしまい、使
用に耐えうるものではなくなってしまう。

【００２７】上記した樹脂を成膜する方法としては、無
溶剤プロセス、例えば減圧下での物理的成膜方法により
形成することができる。具体的には上述したポリアミド
等の有機材料を減圧下で重合且つスパッタリングを行な
いベースフィルム３に薄膜を形成することができる。あ
るいは、蒸着や光重合による方法を用いて成膜してもよ
い。特に、スパッタリング法による場合が、膜を緻密で
密着度が強く形成できる点で最も好ましい。また、本発
明のカラーフィルタの製造方法は、応力緩和層６とし
て、前記光熱変換層４よりもガラス転移温度が高い熱可
塑性または熱硬化性樹脂が薄膜形成され、ベースフィル
ム３に配設される。

【００２８】このような樹脂材料としては、例えばポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどの樹脂を挙
げることができる。なお、出来上がったカラーフィルム
シート１０，２０は保管時には巻き取られ、使用時には
引き伸ばされて使用される、この点からも応力緩和層６
には可撓性が要求される。また、応力緩和層６として、
前記光熱変換層４よりガラス転移温度が低い樹脂材料を
用いると、加熱時に光熱変換層４の発熱により応力緩和
層６が溶融し、ベースフィルム３から光熱変換層４が剥
離しやすくなって、ガラス基板１に転写されたカラーイ
ンク層２の表面に光熱変換層４が付着するなどの問題が
生じる。したがって、応力緩和層６は、光熱変換層４よ
りガラス転移温度の高い樹脂で形成されるのが好まし
い。

【００２９】図２は、本発明の製造方法において使用さ
れる他のカラーフィルムシートの断面図を示している。
このカラーフィルムシート２０は、図１に示したカラー
フィルムシート１０のカラーインク層２と光熱変換層４
との間に剥離層５が形成されている。前記剥離層５に
は、レーザー光の照射部分、すなわち加熱された場所の
みにガス（炭酸ガス）を発生させる成分が含まれてい
る。なお、ベースフィルム３、カラーインク層２、光熱
変換層４および応力緩和層６は、図１に示したものと同
様な材質で形成されているものである。

【００３０】前記剥離層５に添加される発泡成分として
は、無機系の材料あるいは有機系の材料のどちらでも使
用することができるが、有機系材料では発泡温度にばら
つきが生じることが多いため無機系材料の方が発泡温度
が一定である点が好ましい。無機系の発泡剤を使用する
場合には、無機系材料は粉状であるため、この無機系の
発泡剤を樹脂などのバインダ中に分散させて使用するも
のである。上記の加熱により発泡性を示す材料として
は、無機の炭酸塩類が挙げられ、具体的には炭酸水素ナ
トリウム（ＮａＨＣＯ₃，発泡温度２７０℃）、炭酸ア
ンモニウム（（ＮＨ₄）ＣＯ₃・Ｈ₂Ｏ，発泡温度５８
℃）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＣＯ₃，発泡温度
３６〜６０℃）、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ₃，発泡温度３０
０℃）を使用することが好ましい。

【００３１】なお、有機系の材料を使用する場合でも、
５０〜３００℃程度の比較的低温領域で発泡性を示すも
のであれば利用することができる。上記したカラーフィ
ルムシート１０または２０を、ガラス基板１の表面（ま
たはガラス基板の表面に形成された透明電極層や透明な
保護層の表面）に対し、カラーインク層２が密着するよ
うに配置し、ベースフィルム３の上方からレーザー照射
装置７（図１参照）を使用してレーザー光を局所的に照
射する。

【００３２】図３は、カラーインク層２がガラス基板１
に転写された後の状態を示している。レーザー光が照射
された部分は、そのレーザー光が光熱変換層４に吸収さ
れ、発熱が生じる。その熱によってカラーインク層２が
溶融されることにより、加熱部分２ａとしてガラス基板
１に転写される。一方、レーザー光が照射されなかった
部分は、光熱変換層４の発熱は起こらず、よってカラー
インク層２が溶融されないため非加熱部分としてベース
フィルム３側に残る。また図２に示した者では、加熱部
分のみ剥離層５が発泡状態になるため、加熱部分２ａの
カラーインク層がベースフィルム３側から剥がれやすく
なる。

【００３３】なお、前記のレーザー照射装置７は、半導
体素子を備えたものを使用することが、制御の点、取扱
いの点および光熱変換層４のレーザー光の吸収性の点に
おいて好ましい。このレーザー照射装置７としては、例
えば半導体素子から発射されたレーザー光をミラーで反
射させながら照射点まで導く方法、あるいは複数の半導
体素子を用いてこれらと照射点とを光ファイバでつない
だものを使用する方法などを挙げることができる。ま
た、照射点ではレーザー光が集光レンズにより集光され
てカラーフィルムシート１０に照射される。また、上記
したカラーフィルムシート１０または２０は、通常はロ
ール状に巻回されて保管され、使用時にはカラーフィル
ムシート１０または２０の端部から引き出され、ガラス
基板１上に密着して配置される。

【００３４】このカラーフィルムシート１０または２０
では、応力緩和層６が、光熱変換層４のバインダー内の
溶剤成分がベースフィルム３に拡散するのを防止する機
能を発揮する。したがって、薄いベースフィルム３の片
面に溶剤が拡散してベースフィルム３の表面が膨潤する
のを防止でき、よってカラーフィルムシートの反りを防
止できる。なお、ベースフィルム３の両面に層が形成さ
れる場合には、ベースフィルム３の両面に応力緩和層を
成膜し、この応力緩和層の上に各層を形成することによ
り、同様にして反りなどの発生を防止できる。

【００３５】以上説明した方法により、Ｒ，Ｇ，Ｂの３
種類のカラーフィルムシート１０または２０のカラーイ
ンク層２が順番にガラス基板１上に転写される。その結
果、図４に示すようにＲ，Ｇ，Ｂが所定のパターンで配
列されたカラーフィルタを有するガラス基板を得ること
ができる。また、カラーフィルタを形成する前の準備段
階として、ガラス基板１表面にブラックマトリクスＢＬ
が形成される場合がある。

【００３６】図４に示すように、ガラス基板１上に各色
のカラーフィルタが形成された後に、色と色との隙間を
遮光するためのブラックマトリクスＢＬが形成される。
このブラックマトリクスは、クロム薄膜を成膜し、フォ
トリソグラフィー技術を用いてパターニングすることに
よりブラックマトリクスが形成することができる。この
ようにしてカラーフィルタが形成されたガラス基板と、
他のガラス基板とが貼り合わされ、両ガラス基板のギャ
ップ内に液晶材料が封入されて液晶セルが構成される。

【００３７】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造方法は、
応力緩和層がベースフィルムに隣接して設けられたこと
により、ベースフィルム側への溶剤成分の拡散が防止さ
れ、よってカラーフィルムシートを薄く形成した場合で
も、保管時に前記シートがカールしてしまったり、使用
時に皺などが発生することが防止される。

【００３８】よってベースフィルムを薄くでき、ベース
フィルムの熱容量を低下させ、カラーインク層を溶融さ
せる熱がベースフィルムに吸収されるのを防止でき、カ
ラーインク層の転写の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルムシートの積層構造を示す断面
図、

【図２】カラーフィルムシートの変形例を示す断面図、

【図３】転写後のガラス基板の状態図、

【図４】カラーフィルタの配置を示す平面図、

【図５】従来のカラーフィルムシートの積層構造を示す
断面図、

【図６】従来のカラーフィルムシートがカールした状態
を示す状態図、

【符号の説明】

１ガラス基板（被着色支持体）２カラーインク層３ベースフィルム４光熱変換層５剥離層６応力緩和層７レーザー照射装置１０，２０カラーフィルムシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱溶融性のカラーインク層を有するカラ
ーフィルムシートを被着色支持体に密着させ、前記カラ
ーフィルムシートを加熱して被着色支持体に前記カラー
インク層を転写するカラーフィルタの製造方法におい
て、ベースフィルムと、光熱変換層と、カラーインク層とを
有するカラーフィルムシートの、前記ベースフィルムと
カラーインク層との間に、前記ベースフィルムに接する
応力緩和層を介在させたことを特徴とするカラーフィル
タの製造方法。
【請求項２】前記ベースフィルムの層厚を１００μｍ
以下に形成した請求項１記載のカラーフィルタの製造方
法。
【請求項３】前記応力緩和層が、有機材料を無溶剤プ
ロセスにより形成した請求項１または２記載のカラーフ
ィルタの製造方法。
【請求項４】前記無溶剤プロセスとして、スパッタリ
ング、蒸着、光重合のいずれかの減圧下での物理的成膜
方法を用いた請求項１，２又は３記載のカラーフィルタ
の製造方法。
【請求項５】前記応力緩和層を、光熱変換層よりもガ
ラス転移点温度の高い材料で形成した請求項１，２，３
又は４記載のカラーフィルタの製造方法。