JP2004354433A - Method of manufacturing panel substrate on color filter side for liquid crystal display device, panel substrate on color filter side for liquid crystal display device, and color filter printer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置における液晶の厚さを調整するスペーサ部を有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶パネルの構造は、電極配線や薄膜トランジスタやカラーフィルタ等の所要の機能を賦与した2枚のパネル基板の間に液晶を封入した構造である。スペーサはこの液晶層の厚さを一定に保持するためのものである。液晶の表示特性は、液晶の駆動モードがツイストネマチック(TN)モード、スーパツイストネマチック(STN)モード、横電界(IPS)モード、垂直配向(VA)モード、光学補償ベンド(OCB)モード等のいずれにおいても、液晶層の厚さで大きく左右される。そのため、液晶層の厚さを精密に制御する方法が要求されていて、例えば±0.2μmの精度が要求されている。従って、スペーサだけでなく、液晶層と接する面にも同程度の平面性が要求される。例えばカラーフィルタが液晶層と接する構造である場合には、そのカラーフィルタ表面の平面度には同様な精度が要求される。また、カラーフィルタ上にオーバーコート層や透明導電膜を設ける構成もあるが、その場合も、オーバーコート層や透明導電角の表面は同様な平面精度が要求される。
【0003】
従来多く用いられているスペーサは、引用文献1に示されている様な、直径3〜10μmのガラス製やプラスチック製の球状体(ビーズ玉)であった。パネル組み立て前に、一方のパネル基板上に所定のサイズの球状体(ビーズ玉)を散布し、次ぎに他方のパネル基板と合わせた上で周辺部1箇所を残して封止するか、もしくは封止め後に1箇所に孔を開け、その部分から液晶の注入を行った後に完全封止する方法で液晶パネルを組み立てていた。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−160051号公報
【0005】
ビーズ玉をスペーサとした液晶パネルの概略断面図の例を、薄膜トランジスタ(TFT)型アクティブマトリックス型の場合で代表させて、横電界型の断面図を図14に、ツイストネマチック型の断面図を図15に示す。
【0006】
図14,15において、薄膜トランジスターが形成されているパネル基板対して、カラーフィルタが形成されているパネル基板を対抗基板とよぶことが多い。また、図15において、対抗基板上に形成されている電極を対抗電極と呼ぶことが多い。
【0007】
ビーズ玉をスペーサ13に使用する方法の問題点は、第1にパネル内のビーズ玉スペーサの分布を均一にしたり、所定の部分へ過不足なく分布させることが難しいと点であり、第2に液晶パネルが大型になるに従って、上記液晶の注入時間が長くなり、生産のボトルネックとなる点であり、さらに、画素中にビーズ玉があると、表示品質に悪影響がある点であった。
【0008】
このため、フォトレジストを使用して、所定の形状のフォトレジストパターンを形成し、これをスペーサとする方法が一部実用化されている。代表例として特許文献2と3を示す。
【0009】
【特許文献2】
特開平11−337984号公報
【0010】
【特許文献3】
特開2001−125113号公報
【0011】
この場合、フォトレジストスペーサ12は、形状からポストスペーサと呼ばれるもののに含まれるが、その平面形状は例えば直径12±2.0μm程度で、高さは2.5〜4.0±0.2μmである。通常は、対向電極を付けた後に形成する。このようにして形成したフォトレジストスペーサを使用する利点は、液晶を孔から注入するのではなく、組み立てる前に一方の対向用基板に塗布し、つぎに他方の対向用基板を重ね合わせる方法を採用することができ、生産性をはるかに向上させることができる。
【0012】
この方法の利点は、液晶層の厚さ=フォトレジストで形成したフォトレジストスペーサの厚さをかなり厳密に制御することができ、配置を厳密に指定することができる、スペーサの位置をブラックストライプもしくはブラックマトリックス上に設けるため、表示品質に悪影響がない点であった。
【0013】
しかし、液晶のギャップを厳密に制御するには、フォトレジストスペーサの厚さを厳密に制御するだけでなく、液晶が接する面が厳密に平滑であることが必要であるが、液晶と接する面、例えばカラーフィルタが露出する構造ではその表面も同程度以下の高精度の平滑性が要求されている。
【0014】
このため、カラーフィルタが形成されている側のパネル基板である液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板においても、カラーフィルタの上に平滑化(平坦化)層を形成したり、平滑化のためのプレス処理や研磨処理が行われている。
【0015】
この場合のカラーフィルタ側に対向電極を設けるタイプで、薄膜トランジスタ(TFT)のアクティブマトリックス構造の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を図16に示す。完成した型液晶パネルの概略断面の内、従来型のツイストネマティック型(TN型)の図を図12に、横電界型(以下IPS型と称する)の図を図13に示す。
【0016】
まず、ガラス基板の上にブラックマトリックスを形成した対向基板を用意する(a)。この上から第1色目(例えばR)の顔料分散レジスト28を全面に塗布し(b)、フォトマスク29を介して露光し(c)、現像して第1色目のカラーフィルタであるカラーフィルタのR色部7Rを形成する(d)。同様に第2色目(例えばG)、第3色目(例えばB)を顔料レジスト塗布、露光、現像により行うことによりカラーフィルタ7を形成する(e)。その際、色層がブラックストライプやブラックマトリクスと多少でも重なるようにする。その上からオーバーコート層10を設けることで表面を平滑化し(f)、ITOからなる対向電極16を設け(g)、次に必要に応じて感光性樹脂を塗布、露光、現像することでフォトレジストスペーサ12をブラックストライプもしくはブラックマトリクス上に形成していた(h)。最後に配向膜を形成していた。
【0017】
しかし、このフォトリソグラフを使用する方法は、高コストであった。
【0018】
従って、低コスト化のためカラーフィルタの製法として印刷法が検討されている。
【0019】
しかし、印刷法で形成すると、カラーフィルタの断面形状がカマボコ型になってしまうことが多く、このため、カラーフィルタの表面の平滑度が不足する場合がある。また、印刷法でなくとも重なり部分は他の部分より厚くなるのが通例である。
【0020】
この様にカラーフィルタの表面の平滑度が不足する場合には、特許文献4、5、6の様にカラーフィルタの固化前にプレスしたり、研磨したり、オーバーコート層を形成したりして、表面を平滑にする工程が採用されている。
【0021】
【特許文献4】
特許第2612492号公報
【0022】
【特許文献5】
特開平6−939号公報
【0023】
【特許文献6】
特開平6−34808号公報
【0024】
【特許文献7】
特開2000−28824号公報
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
液晶パネルにおける液晶の厚さを調整するスペーサを有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造を、対向用基板上にカラーフィルタ、オーバーコート層、もしくはその両方とともにスペーサ部を、安価にかつ確実に設けるとともに、できればスペーサ以外の表面を例えば±0.2μm程度以下の高性能な平滑性が達成できる製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置が求められていた。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【0027】
また、請求項5に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【0028】
これにより、カラーフィルタの表面の平滑工程と、スペーサ部の形成工程を同時に行うことによって工程を少なくすることが可能になったとともに、スペーサの材料を感光性のものである必要がなくなり、材料価格も安価となったものである。
【0029】
請求項2に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部及びオーバーコート層が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【0030】
また、請求項6に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【0031】
これにより、オーバーコート層の平滑工程と、スペーサ部の形成工程を同時に行うことによって工程を少なくすることが可能になったとともに、スペーサの材料を感光性のものである必要がなくなり、材料価格も安価となったものである。
【0032】
請求項3に掛かる本願発明の課題解決手段は、カラーフィルタ材料を設ける方法が印刷法であるとともに、前記スペーサ部を形成するプレスが、カラーフィルタ部を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【0033】
また、請求項7に掛かる本願発明の課題解決手段は、カラーフィルタ材料が印刷法でを設けられたものであるとともに、カラーフィルタ部の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【0034】
これにより、従来の印刷法によりカラーフィルタにおける隣接する画素とのインキの重なりやブラックスマトリックスもしくはブラックストライプの嵩上げによる周辺部のインキの盛り上がりを、逆にスペーサ部として利用することができ、効率的な製造工程となったものである。
【0035】
請求項4に掛かる本願発明の課題解決手段は、前記スペーサ部を形成するプレスが、オーバーコート層を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【0036】
また、請求項8に掛かる本願発明の課題解決手段は、オーバーコート層の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項6記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【0037】
請求項9に掛かる本願発明の課題解決手段は、スペーサ部部分に凹部を有するプレス型とプレス機構を附設していることを特徴とするカラーフィルタ印刷装置を提供するものである。
【0038】
これにより、一貫工程として対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けることが可能になり、作業工程が簡略化できる様になったものである。
【0039】
請求項10に掛かる本願発明の課題解決手段は、印刷機構とプレス機構オーバーコート材料塗布機構を有することを特徴とするカラーフィルタ印刷装置を提供するものである。
【0040】
これにより、オーバーコート層の形成工程も含めた一貫工程として対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けることが可能になり、作業工程が簡略化できる様になったものである。
【0041】
【発明の実施の形態】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法により、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【0042】
対向用基板は、液晶表示装置の構造によりいろいろな種類があるが、ブラックマトリックスやブラックストライプ、対向電極、偏光板、配向膜、TFTなどの一種や何種類かを含むものであっても、単なるガラス板で後でこれらの構造を付けることを考慮したり省略したりするものであっても構わない。
【0043】
カラーフィルタは、RGBやYMCなどの三色の他、マトリックスやストライプ用のブラック(黒)も含めた4色であっても構わない。なお、本願発明におけるカラーフィルタは感光性樹脂によるフォトリソ法で設けた場合であっても構わないが、プレス工程は平滑工程を兼ねる意味があるので、印刷法で設けた場合に効果が大きい。
【0044】
なお、カラーフィルタ材料をプレス前に設ける位置としては、後で結局プレスするわけであるから、細かく位置合わせする必要がない。従って、ブラックストライプで区切られた枠内である画素内全面を覆う様に形成しなくとも、その枠内に設ける大概の位置合わせができていれば良い。また、この大概は、プレス後において隣接する画素にまではみ出る位置に設けられるものでなければ、少々ブラックストライプもしくはブラックマトリクス内に掛かるものであっても、画素への位置合わせが大概行われていると判断しても構わないものである。要するに、プレス後にカラーフィルタを設ける画素に隣接する画素にまでプレス後にカラーフィルタ材料が出ていかない位置にカラーフィルタ材料が設けられれば、大概合わされていると判断して良い。
【0045】
液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板は、以上の対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けたものでも、そのカラーフィルタの上にオーバーコート層を設けたものでも良い。さらにこの液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いて液晶表示装置を製造するには、その前に後加工として配向膜や対向電極や走査電極、偏光板などを何れかの面に施したり、表面に配向加工を施すものであっても構わないことは当然である。
【0046】
印刷工程でカラーフィルタを設ける場合のカラーフィルタ材料となるカラーフィルタインクには、種々のタイプがある。溶剤を含まないタイプのものは、硬化しても体積収縮は少ない。このタイプのインキの場合には、プレス型をはずした後で変形しない程度に粘度が高い状態でプレスするか、あるいはプレス中に硬化させる必要がある。インキとして光硬化型のものを使用すれば、プレス前に光量を加減して露光し、プレスに好適な硬化度とすることが可能である。そして、プレス後にさらに露光して、完全に硬化してカラーフィルタ材料がカラーフィルタとなる。
【0047】
熱硬化型のインキを使用しても同様な方法が可能であるが、硬化に時間がかかるので、印刷機上やプレス機上で硬化するのではなく、別の場所で硬化させることが好ましい。さらに、光硬化型でありかつ熱硬化型であるインキを使用することもできる。たとえば、プレス前に光硬化してプレスに好適な粘度とし、プレス後にカラーフィルタ材料を熱硬化して硬度等がカラーフィルタとしての仕様を満足するようにインキを設計することができる。
【0048】
一方、溶剤を含むものは、カラーフィルタ材料内の溶剤が蒸発する際に体積が減少する。一般には、ガラス基板に付着しているので、幅は変化しないで、厚さが減少する。その程度は、例えば4割程度減少の場合もある。このような場合、インクの組成や物性を変えて溶剤が蒸発した後にも、プレスして変形することが可能なものにする。つまり、その後は体積が減少しないが、プレス変形可能で、さらに、その後にカラーフィルタとしての要求性能をみたすことができるように硬化することができるようなものにする。
【0049】
例えば、紫外線硬化や加熱硬化が可能な組成にする。または、溶剤を高沸点のものと低沸点のものを混合して使用し、低沸点のものが蒸発し、高沸点のものが蒸発しない段階で、プレス変形は可能であるが、体積収縮はほどんどない状態にする方法もある。また、プレスの際加熱して柔軟にしてプレス変形を可能ならしめる方法もある。
【0050】
なお、オーバーコート材料についても、オーバーコート材料内の溶剤が蒸発する際に体積が減少するのは同じなので同様のことが言える。これは、特にオーバーコート材料については、カラーフィルタ材料から顔料分を除いた材料をオーバーコート材料とするのが好ましい場合が多いが、この場合には当然溶剤分を含むので同様のことが言える。
【0051】
熱硬化型、または硬化剤添加硬化型のインキを使用する場合には、硬化に時間がかかり、その間プレス型をはずすことができない場合がある。その場合には、平板状のプレス型を使用し重ねた状態で硬化するまで放置する。この場合には先に示した平板状のプレス型を使用することが好ましい。
【0052】
また、プレス後の厚さ減少がある場合でも、その減少程度を正確に制御することができるならば、プレス型の形状を、単にスペーサ部分だけを凹部として有するものではなく、ブラックマトリックス上のカラーフィルタをプレスする部分と、その他の本来のカラーフィルタ部分をプレスする部分の形状を変えたものにしてもよい。すなわち、図10に示した断面図を有するプレス型でもよい。この型を使用する場合には、図11に示す様に、大概カラーフィルタに合わせてカラーフィルタ材料を設け(a)、プレスしたのち(b)、乾燥して体積(厚さ)減少させる(c)ので、体積(厚さ)減少が無くなってから、プレス変形する必要はない。
【0053】
なお、カラーフィルタの上にオーバーコート層が必要な場合には、このようにスペーサを形成した後に、一面にオーバコート層を形成することができる。スペーサがある部分の厚さ(高さ)がその他の部分と同一に厚くなるときは、最初にプレス形成するスペーサの厚さは仕様値通りとし、異なる場合には、その相違の程度を見越してスペーサの厚さ(高さ)を変える方法がある。この場合、カラーフィルタは比較的自由に選択でき、フォトリソ法などの方法で設けるものであっても本発明は適用できる。
【0054】
また、この方法の場合、スペーサの近傍のオーバーコート層の厚さは所定値より逸脱することがある。しかし、スペーサ部はブラックマトリックスの上に設けるので、表示品質を低下させることはない。
【0055】
さらに別の問題として、通常のTN型液晶ディスプレイではカラーフィルタの上にITO層を形成するが、本方法ではITO膜は最後に形成する。この場合、スペーサの頂部にITO膜が形成される場合がある。またスペーサの断面形状によっては、側面にもITO膜が形成される場合がある。頂部や側面に形成されたITO膜が不都合な作用を及ぼす場合には、形成されないようにするか、除去する必要がある。ただし、不都合な作用として、対抗基板での絶縁性に問題が生じる場合には、対抗基板側の所要部または、スペーサの上に絶縁層を設ける方法がある。
【0056】
ITOが不都合部に形成されないようにする方法としては、例えばスペーサの断面形状を上部が下部(基板側)より大きくするか、少なくとも同型とする方法がある。ITOは上面に形成されるが、側面には形成されないので、上下の基板間のショートの問題は回避される。
【0057】
除去する方法としては、例えばリフトオフ法を使用する方法がある。すなわち、先ずITO膜を成膜する前にポジ型フォトレジストを全面に塗布し、フォトリソグラフを使用して、ITOを除去したい部分だけにポジ型フォトレジストを残す。その状態でITOを成膜する。次に、全面露光して残存しているポジ型レジストを現像液可溶性とし、現像液でポジ型レジストを除去するとその上のITOも同時に除去される。また、通常のフォトリソグラフ法で除去することもできる。すなわちITOを成膜した後に、フォトリソグラフ法でITOが必要な場所だけエッチングレジスト膜を形成し、露出しているITO膜をエッチング液で除去する方法である。エッチングレジスト膜は溶剤で溶解または剥離液で剥離する。また、スペーサの上面に印刷法等で溶解性の膜を形成しておき、ITOを成膜後、溶解性の膜を除去すると同時にITOを除去する方法もある。
【0058】
なお、プレス前におけるカラーフィルタ材料は、少なくとも画素上に設けることが必要だが、従来のスペーサ部を別途形成するカラーフィルタと違い、ブラックスマトリックスもしくはブラックストライプの嵩上げ効果や、ブラックマトリックス上で隣接する画素のカラーフィルタとの重なりによる盛り上がりはスペーサ部となるので問題とならない。逆に、スペーサ部として盛り上げるのに必要なように、従来のカラーフィルタより多く嵩上げもしくは重なり気味にカラーフィルタ材料を設けるのが好ましい場合もあるが、スペーサ部の量が少量であるので、必要量を計算の上で従来と同様でも十分な場合もある。同様に、プレス前におけるカラーフィルタ材料の平面位置は少なくとも画素上に設けることが必要だが、ブラックマトリックスもしくはブラックストライプ上で境界上のカラーフィルタ材料はスペーサ部となるのだから、細かい位置合わせが行われなくとも支障はない。
【0059】
なお、このときのカラーフィルタは上記感光性や熱硬化性を持たず、溶剤を含まないものであっても、プレスにより成形可能であればどの様な材料であっても構わない。
【0060】
プレスする工程としては、すくなくともプレスによりスペーサ部が設けられ、表面が平滑になる様な圧力や温度条件で行う必要があるが、これはカラーフィルタ材料やオーバーコート材料などの条件により変化するものであるので、適宜その材料に合わせて調整すれば良いものである。
【0061】
プレス型は、精度確保のために変形が少ない材料や、変形の影響が少ない材料が選択される。例えば、金属板に裏打ちされたシリコーンゴムなど各種のものが採用できる。版型は、小型なら平板状のものでも構わないが、脱泡の関係上ロール形状のものが好ましい。なお、プレス型が平板状の場合は、気泡が内部に残らない様に、端部から順次プレスする方法に限られず、平版をロールなどに巻き付けて形成する方法などもある。
【0062】
この場合の凹部の断面形状としては、プレス工程の容易さの点からは開口部が底面より広い逆台形が好ましい。しかし、プレス型としてゴム弾性があるものを使用すれば、若干なら台形であってもよい。深さは、液晶層の厚みに両パネル板の後加工により最終的に厚みに寄与する厚さを加えた長さに、さらに上で既に述べた厚さの減少分を考慮して決定する。
【0063】
なお、プレスによる成型効果を向上するために、プレス状態でカラーフィルタ材料等を硬化させるのも有効であるが、その様な工夫を行わなくても十分成型効果が得られ、そのままプレス型から外せるものであればその様な工夫はなくても良い。
【0064】
硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、電子線硬化など各種の硬化方法を条件により選択できる。
【0065】
プレス型から外す方法も、各種の方法が選択可能であるが、成型形状を維持するためには、プレス型が平板形状の場合は端部から順次行うのが好ましい。
【0066】
さらに、カラーフィルタ材料を設ける印刷機は、スクリーン印刷、平版オフセット印刷などでも構わないが、スペーサ部の高さの精度維持のためには定量性の高い凹版オフセット印刷が好ましい。
【0067】
【実施例】
まず、プレス型を以下のようにして作成した。
【0068】
ガラス基板の上にフォトレジスト(シプレイシャ社マイクロポジット#1400)をスピンコートし乾燥厚さ4μmの膜を形成した。所要のスペーサのパターン全部を有するフォトマスクを使用して、露光、現像し、スペーサの突起を有する母型を得た。この母型にシリコーンゴム(東芝シリコーン社製TES3508)に所定量の硬化剤を添加したものを塗布し、その上に鏡面研磨した金属板(42合金:鉄−ニッケル合金)の厚さ0.3mmのものに厚さ50μmのポリプロピレンフィルムをラミネートし、に所定のプラスチック用プライマーを塗布したものを間に気泡が入らないように置いた。隙間間隔を維持するために周囲にスペーサを置き、かつ金属板は緊張した。スペーサの厚さは2mmとした。金属板の大きさは、所要のスペーサ全部が入りさらに周囲200mmの余裕があるサイズとした。これは、これを使用してロールプレスするのに充分な大きさのプレス型とするためである。
【0069】
シリコーンゴムが硬化した後、金属板を端部から持ち上げると、シリコーンゴム21の層は金属板22に接着し、ガラス基板から剥がれた。シリコーンゴムの表面にはレジストの突起部に対応する凹部が形成されてプレス型20が完成した。
【0070】
さらにこのプレス型20を以下のようにして、印刷に付設されているプレス型設置用ロール23に巻き付けた。このプレス型設置用ロールは、基本構造がオフセット印刷機のブランケットロールと同じであり、板状のものを該ロールに巻き付けることができる。すなわち、切り欠き部分があり、そこに板状のものを締め付け固定ることができる構造となっている。
【0071】
作成したプレス型のプレス方向の両側でブランケットを固着した。次に、そのブランケットをロールの切り欠き部にある締め付け固定部で固定した。プレス型のスペーサ部のパターンが、液晶カラーフィルタの所定の位置にくるように調整する方法を以下に記す。
【0072】
プレス型20のスペーサ部(凹部)にカラーフィルタ材料8である色インキを入れ、プレスすべき位置に置いてある対向用基板3上を転がす。すると、対向用基板3には、カラーフィルタ材料8が転移する。それが、所望するスペーサ部6が形成される位置である。その位置が所望の位置であるように、対向用基板3を固定するためのX−Y−θ定盤の位置移動して(図示せず)合わせる。
【0073】
次に、以下のようにして、カラーフィルタ材料をプレスしてスペーサ部を形成した。(図1に基づいて説明。)
図1aは、印刷法でカラーフィルタ材料を形成した対向用基板である。このカラーフィルタ材料の形成方法は例えば特許文献4や6に記載されている方法である。
【0074】
すなわち、ブラックマトリクス9が形成されているガラス基板4へ印刷法でカラーフィルタ材料のR、G、Bパターンを形成し、プレスして平滑化したものである。図1aでカラーフィルタ材料の表面が平滑でなく、ブラックマトリックスがある部分が高くなっているが、これは平滑にした後に、カラーフィルタ材料であるカラーフィルタインキ中の溶剤が蒸発し、結果として形成された形状である。インキの組成を工夫して、溶剤が蒸発した後にもプレス加工が可能な程度の柔軟性があるようにしている。この状態のものを図1bからcに示すようにプレスした。上述の方法で作成したロール状プレス型20をセットしたロールプレス機を使用し、図7や図8に示す様に、線圧5kg/cm、速度300mm/secとした。
【0075】
プレス後、カラーフィルタ材料8の溶剤を揮発させた後、図7に示す様に紫外線ランプ27で硬化した。この工程はカラーフィルタ材が加熱硬化型の場合はカラーフィルタ材の熱硬化条件で加熱硬化する。カラーフィルタ7およびスペーサ部6を形成してカラー液晶表示装置1用パネル板2を得た。スペーサ部6の形状は最初にスペーサ部の母型として形成したフォトレジストの形状と、実質的に同一であった。ここで、実質的とは、スペーサ部の機能として従来のスペーサと同一効果であることを意味する。
【0076】
なお、カラーフィルタ材料であるカラーフィルタインクとして溶剤を含まないものを使用すれば、印刷後の平滑化の工程にこのロールプレスを使用することによって、平滑化とスペーサ部の形成を同時に行うことができる。
【0077】
完成した液晶表示装置の断面図を、薄膜トランジスタ(TFT)型アクティブマトリックス型の場合の概略断面図を、従来型の下ITOタイプの図を図4に、上ITOタイプの図を図5に、横電界型の図を図6に示す。
【0078】
また、同様のプレス型によるプレス方法で通常のフォトリソグラフ法で形成したカラーフィルタの上にオーバーコート材料11を用いてオーバーコート層10とスペーサ部6を設けた例を図3に示す。この場合のオーバーコート層の例としては、例えば特許文献7に開示されているものを使用することができる。塗布して、溶剤を蒸発した後にプレスしてスペーサ部を形成すると共に、オーバーコート層を平滑にすることができる。
【0079】
一般に、オーバーコート層は厚さが均一であることが必要であるので、塗布方法が限定されるが、本発明の方法によればオーバーコート層はプレスによって平滑化される。従って、厚さ精度が若干低い塗布装置や塗布方法であってもよい。
【0080】
本願発明により、完成したスペーサ部以外の表面は±0.2μm以下の平滑性となったとともに、また、スペーサ部の高さも仕様値±0.2μm以内に収まった。
【0081】
【発明の効果】
本願発明により、カラーフィルタ材料もしくはオーバーコート材料をスペーサとする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供することができた。また、液晶表示装置における液晶の厚さを調整するスペーサ部を有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造を、対向用基板上にカラーフィルタ、オーバーコート層、もしくはその両方とともにスペーサ部を、安価にかつ確実に設けるとともに、スペーサ部以外の表面を例えば±0.2μm程度以下の高性能な平滑性が達成できる製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図2】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を示す概念断面図である。
【図3】図2の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を示す概念断面図である。
【図4】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図5】図4の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図6】図4や図5の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図7】プレス型がロール状である場合の本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図8】図7の製造工程における断面方向を変えた場合を示す概念断面図である。
【図9】印刷工程と一体化した場合の本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図10】プレス型がカラーフィルタ材料の体積減少分を考慮した形状である場合の概念断面図である。
【図11】図10のプレス型を用いた場合の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図12】従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図13】図12の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図14】図12や図13の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図15】図12や図13や図14の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図16】従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・ カラー液晶表示装置
2 ・・・ パネル基板
3 ・・・ 対向用基板
4 ・・・ ガラス基板
5 ・・・ 液晶
6 ・・・ スペーサ部
7 ・・・ カラーフィルタ
7R ・・・ カラーフィルタのR色部
7G ・・・ カラーフィルタのG色部
7B ・・・ カラーフィルタのB色部
8 ・・・ カラーフィルタ材料
8R ・・・ カラーフィルタ材料のR色部
8G ・・・ カラーフィルタ材料のG色部
8B ・・・ カラーフィルタ材料のB色部
9 ・・・ ブラックマトリックス
10 ・・・ オーバーコート層
11 ・・・ オーバーコート材料
12 ・・・ フォトレジストスペーサ
13 ・・・ スペーサ
14 ・・・ 配向膜
15 ・・・ 偏光板
16 ・・・ 対向電極
17 ・・・ 画素電極
18 ・・・ 薄膜トランジスタ
19 ・・・ 走査電極
20 ・・・ プレス型
21 ・・・ シリコンゴム
22 ・・・ 金属板
23 ・・・ プレス型設置用ロール
24 ・・・ インキングロール
25 ・・・ 水なし版
25R ・・・ R色水なし版
25G ・・・ G色水なし版
25B ・・・ B色水なし版
26 ・・・ ブランケット
27 ・・・ 紫外線ランプ
28 ・・・ 顔料分散レジスト
29 ・・・ フォトマスク
30 ・・・ 絶縁層
31 ・・・ 保護膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device having a spacer portion for adjusting the thickness of a liquid crystal in a liquid crystal display device, and a color filter printing device used for the manufacture.
[0002]
[Prior art]
The structure of the liquid crystal panel is a structure in which liquid crystal is sealed between two panel substrates provided with required functions such as an electrode wiring, a thin film transistor, and a color filter. The spacer is for keeping the thickness of the liquid crystal layer constant. The display characteristics of the liquid crystal are as follows: The driving mode of the liquid crystal is any of a twisted nematic (TN) mode, a super twisted nematic (STN) mode, a lateral electric field (IPS) mode, a vertical alignment (VA) mode, an optical compensation bend (OCB) mode, and the like. Also greatly depends on the thickness of the liquid crystal layer. Therefore, a method for precisely controlling the thickness of the liquid crystal layer is required, and for example, an accuracy of ± 0.2 μm is required. Therefore, not only the spacer but also the surface in contact with the liquid crystal layer is required to have the same degree of flatness. For example, when the color filter has a structure in contact with the liquid crystal layer, similar accuracy is required for the flatness of the surface of the color filter. In addition, there is a configuration in which an overcoat layer or a transparent conductive film is provided on the color filter. In this case, the surface of the overcoat layer or the surface of the transparent conductive angle is required to have the same planar accuracy.
[0003]
A conventionally widely used spacer is a glass or plastic spherical body (bead ball) having a diameter of 3 to 10 μm as shown in Patent Document 1. Before assembling the panel, a spherical body (bead ball) of a predetermined size is scattered on one panel substrate, and then combined with the other panel substrate and sealed with one peripheral portion left or sealed. A liquid crystal panel is assembled by a method in which a hole is made in one place after the stop, liquid crystal is injected from that part, and then completely sealed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-160051
[0005]
As an example of a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel using a bead ball as a spacer, a thin-film transistor (TFT) type active matrix type is represented by a cross-sectional view of a transverse electric field type and a cross-sectional view of a twisted nematic type. It is shown in FIG.
[0006]
In FIGS. 14 and 15, a panel substrate on which a color filter is formed is often referred to as a counter substrate with respect to a panel substrate on which a thin film transistor is formed. In FIG. 15, an electrode formed on a counter substrate is often called a counter electrode.
[0007]
The problem with the method of using bead balls for the
[0008]
Therefore, a method of forming a photoresist pattern of a predetermined shape using a photoresist and using the photoresist pattern as a spacer has been partially put to practical use.
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-11-337984
[0010]
[Patent Document 3]
JP 2001-125113 A
[0011]
In this case, the
[0012]
The advantage of this method is that the thickness of the liquid crystal layer = the thickness of the photoresist spacer formed by the photoresist can be controlled quite strictly, and the arrangement can be strictly specified. Since it is provided on a black matrix, there is no adverse effect on display quality.
[0013]
However, in order to strictly control the gap of the liquid crystal, it is necessary not only to strictly control the thickness of the photoresist spacer, but also that the surface in contact with the liquid crystal be strictly smooth. For example, in a structure where a color filter is exposed, the surface thereof is required to have a high degree of smoothness of the same level or less.
[0014]
For this reason, also in a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device which is a panel substrate on which a color filter is formed, a smoothing (flattening) layer is formed on the color filter, Pressing and polishing are performed.
[0015]
FIG. 16 shows a manufacturing process of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device having an active matrix structure of a thin film transistor (TFT) in which a counter electrode is provided on the color filter side in this case. FIG. 12 shows a conventional twisted nematic type (TN type) in a schematic cross section of a completed type liquid crystal panel, and FIG. 13 shows a lateral electric field type (hereinafter referred to as an IPS type).
[0016]
First, a counter substrate having a black matrix formed on a glass substrate is prepared (a). From above, a pigment dispersion resist 28 of a first color (for example, R) is applied to the entire surface (b), exposed through a photomask 29 (c), and developed to form a color filter of a first color. An
[0017]
However, the method using this photolithography was expensive.
[0018]
Therefore, a printing method is being studied as a method of manufacturing a color filter for cost reduction.
[0019]
However, when formed by a printing method, the cross-sectional shape of the color filter often becomes skewed, and therefore, the smoothness of the surface of the color filter may be insufficient. In addition, the overlapping portion is generally thicker than the other portions even if the printing method is not used.
[0020]
When the smoothness of the surface of the color filter is insufficient as described above, pressing, polishing, or forming an overcoat layer before solidifying the color filter as in
[0021]
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 261492
[0022]
[Patent Document 5]
JP-A-6-939
[0023]
[Patent Document 6]
JP-A-6-34808
[0024]
[Patent Document 7]
JP 2000-28824 A
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
The production of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device having a spacer for adjusting the thickness of the liquid crystal in the liquid crystal panel can be achieved inexpensively and reliably by forming a spacer portion together with a color filter, an overcoat layer, or both on a counter substrate. In addition, there is a demand for a manufacturing method capable of achieving a high-performance smoothness of, for example, about ± 0.2 μm or less on the surface other than the spacer if possible, and a color filter printing apparatus used for the manufacturing.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter and a spacer portion are provided on a counter substrate. It is intended to provide a method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device, wherein a spacer portion is formed by pressing.
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter and a spacer portion are provided on a counter substrate, at least a part of the color filter material is pressed. The present invention provides a color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device, wherein a spacer portion is formed.
[0028]
This makes it possible to reduce the number of steps by simultaneously performing the step of smoothing the surface of the color filter and the step of forming the spacer portion, and eliminates the need to use a photosensitive material for the spacer. Is also cheaper.
[0029]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter, a spacer portion and an overcoat layer are provided on a counter substrate. A method of manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device, characterized in that a part of the substrate is pressed to form a spacer portion.
[0030]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter and a spacer portion are provided on a counter substrate, at least a part of the overcoat material is pressed. The present invention provides a color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device, wherein a spacer portion is formed.
[0031]
This makes it possible to reduce the number of steps by simultaneously performing the step of forming the overcoat layer and the step of forming the spacer portion, and eliminates the need to use a photosensitive material for the spacer, thereby reducing the material cost. It is cheaper.
[0032]
According to a third aspect of the present invention, the method for providing a color filter material is a printing method, and the press for forming the spacer portion also serves to flatten the color filter portion. A method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device according to claim 1 is provided.
[0033]
According to a seventh aspect of the present invention, the color filter material is provided by a printing method, and the color filter portion is flattened by a press forming the spacer portion. 6. A color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device according to
[0034]
This makes it possible to use the overlapping of the ink with the adjacent pixels in the color filter by the conventional printing method and the rise of the ink in the peripheral portion due to the rise of the blacks matrix or the black stripe as a spacer portion, which is efficient. It is a simple manufacturing process.
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a color filter for a liquid crystal display device according to the second aspect, wherein the press forming the spacer portion also serves to flatten an overcoat layer. A method for manufacturing a side panel substrate is provided.
[0036]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the liquid crystal display device according to the sixth aspect, wherein the overcoat layer is flattened by a press for forming the spacer portion. A color filter-side panel substrate is provided.
[0037]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a color filter printing apparatus comprising a press die having a concave portion in a spacer portion and a press mechanism.
[0038]
This makes it possible to provide a color filter and a spacer portion on the opposing substrate as an integrated process, thereby simplifying the working process.
[0039]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a color filter printing apparatus having a printing mechanism and a press mechanism overcoat material application mechanism.
[0040]
This makes it possible to provide the color filter and the spacer portion on the opposing substrate as an integrated process including the process of forming the overcoat layer, thereby simplifying the working process.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In a method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter and a spacer portion are provided on a counter substrate, at least a part of the color filter material is pressed to form a spacer portion. According to the method for manufacturing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device, at least a part of the color filter material is pressed on the color filter side panel substrate for a liquid crystal display device in which a color filter and a spacer portion are provided on a counter substrate. And a color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device characterized by having a spacer portion formed thereon.
[0042]
There are various types of opposing substrates depending on the structure of the liquid crystal display device.Even if the opposing substrate includes one or several types of a black matrix, a black stripe, an opposing electrode, a polarizing plate, an alignment film, a TFT, etc. It may be possible to consider or omit attaching these structures later with a glass plate.
[0043]
The color filters may be of three colors such as RGB and YMC, or of four colors including black for matrix and stripes. The color filter in the present invention may be provided by a photolithography method using a photosensitive resin, but since the pressing step also serves as a smoothing step, the effect is great when provided by a printing method.
[0044]
It should be noted that the position where the color filter material is provided before the pressing is, after all, pressed afterward, so that it is not necessary to perform fine positioning. Therefore, it is only necessary that most of the alignment provided in the frame is not performed so as to cover the entire surface of the pixel within the frame separated by the black stripe. In addition, generally, unless it is provided at a position protruding to an adjacent pixel after pressing, even if it is slightly hung in a black stripe or a black matrix, alignment to a pixel is generally performed. It does not matter if it is determined. In short, if the color filter material is provided at a position where the color filter material does not come out after the press up to the pixel adjacent to the pixel where the color filter is provided after the press, it may be determined that the color filter material is almost matched.
[0045]
The color filter-side panel substrate for a liquid crystal display device may be one in which a color filter and a spacer portion are provided on the above-described counter substrate, or one in which an overcoat layer is provided on the color filter. Further, in order to manufacture a liquid crystal display device using the color filter side panel substrate for the liquid crystal display device, before that, an alignment film, a counter electrode, a scanning electrode, a polarizing plate, etc. are applied to any surface as post-processing, Naturally, the surface may be subjected to orientation processing.
[0046]
There are various types of color filter ink as a color filter material when a color filter is provided in a printing process. The solvent-free type hardly shrinks in volume even when cured. In the case of this type of ink, it is necessary to press in a state where the viscosity is high enough not to deform after removing the press die, or to cure during the press. If a photocurable ink is used as the ink, it is possible to adjust the amount of light before exposure and to expose the ink to obtain a curing degree suitable for the press. Then, after the press, the film is further exposed to light and is completely cured, so that the color filter material becomes a color filter.
[0047]
A similar method is possible even if a thermosetting ink is used, but it takes a long time to cure, so it is preferable to cure at a different place instead of at a printing machine or a press machine. Further, a photo-curable and thermo-curable ink can also be used. For example, the ink can be designed such that the ink is light-cured before pressing to obtain a viscosity suitable for the press, and the color filter material is heat-cured after pressing so that the hardness or the like satisfies the specifications as a color filter.
[0048]
On the other hand, when the solvent containing the solvent evaporates, the volume of the color filter material decreases. In general, the thickness is reduced without changing the width because it is attached to the glass substrate. The degree may be reduced by, for example, about 40%. In such a case, even after the solvent is evaporated by changing the composition or physical properties of the ink, the ink is deformed by pressing. In other words, the volume is not reduced thereafter, but it can be press-deformed and can be cured so that the required performance as a color filter can be satisfied thereafter.
[0049]
For example, a composition capable of being cured by ultraviolet light or heat is used. Alternatively, a mixture of a high-boiling solvent and a low-boiling solvent is used, and when the low-boiling solvent evaporates and the high-boiling solvent does not evaporate, press deformation is possible, but volume shrinkage is small. There is also a way to make it quieter. There is also a method in which the material is heated to be flexible at the time of pressing to enable press deformation.
[0050]
Note that the same can be said for the overcoat material since the volume decreases when the solvent in the overcoat material evaporates. In particular, in the case of the overcoat material, it is often preferable to use a material obtained by removing the pigment component from the color filter material as the overcoat material.
[0051]
When a thermosetting ink or a curing agent-added ink is used, it takes a long time to cure, and during that time, it may not be possible to remove the press mold. In that case, a flat press die is used and left in a stacked state until it is cured. In this case, it is preferable to use the above-described flat press mold.
[0052]
In addition, even if there is a reduction in thickness after pressing, if the degree of the reduction can be accurately controlled, the shape of the pressing mold should not be limited to simply having only the spacer portion as the concave portion, but to the color on the black matrix. The shape of the portion for pressing the filter and the shape of the portion for pressing the other original color filter portions may be changed. That is, a press die having the cross-sectional view shown in FIG. 10 may be used. When this mold is used, as shown in FIG. 11, a color filter material is generally provided in accordance with the color filter (a), pressed (b), and dried to reduce the volume (thickness) (c). ), It is not necessary to press-deform after the volume (thickness) has been reduced.
[0053]
When an overcoat layer is required on the color filter, the overcoat layer can be formed on one surface after forming the spacer in this manner. If the thickness (height) of the part where the spacer is located is the same as that of the other parts, the thickness of the spacer to be formed first should be as specified, and if different, anticipate the degree of the difference. There is a method of changing the thickness (height) of the spacer. In this case, the color filter can be selected relatively freely, and the present invention can be applied even if provided by a method such as a photolithography method.
[0054]
Also, in the case of this method, the thickness of the overcoat layer near the spacer may deviate from a predetermined value. However, since the spacer portion is provided on the black matrix, the display quality is not reduced.
[0055]
As another problem, in a normal TN type liquid crystal display, an ITO layer is formed on a color filter. In this method, an ITO film is formed last. In this case, an ITO film may be formed on the top of the spacer. Depending on the cross-sectional shape of the spacer, an ITO film may be formed on the side surface. If the ITO film formed on the top or side surface has an adverse effect, it must be prevented from being formed or removed. However, as a disadvantageous effect, when a problem occurs in the insulating property of the opposing substrate, there is a method of providing an insulating layer on a required portion of the opposing substrate or on the spacer.
[0056]
As a method of preventing the ITO from being formed in the inconvenient portion, for example, there is a method of making the cross-sectional shape of the spacer larger at the upper portion than at the lower portion (substrate side), or at least making the same shape. Since the ITO is formed on the upper surface but not on the side surface, the problem of short circuit between the upper and lower substrates is avoided.
[0057]
As a removing method, for example, there is a method using a lift-off method. That is, first, a positive photoresist is applied to the entire surface before forming the ITO film, and the positive photoresist is left only in a portion where the ITO is to be removed using a photolithography. In this state, an ITO film is formed. Next, the entire surface is exposed to make the remaining positive resist soluble in a developing solution, and when the positive resist is removed by the developing solution, ITO on the resist is also removed. Further, it can be removed by a usual photolithography method. That is, after the ITO film is formed, an etching resist film is formed only at a place where ITO is required by a photolithographic method, and the exposed ITO film is removed with an etching solution. The etching resist film is dissolved in a solvent or stripped with a stripping solution. There is also a method in which a soluble film is formed on the upper surface of the spacer by a printing method or the like, and after forming the ITO, the soluble film is removed and the ITO is removed at the same time.
[0058]
Note that the color filter material before pressing must be provided at least on the pixel, but unlike the conventional color filter that separately forms a spacer portion, the blacks matrix or black stripe has an effect of raising the height, and the color filter material is adjacent to the black matrix. The swelling due to the overlap of the pixel with the color filter is not a problem because it becomes a spacer portion. Conversely, it may be preferable to provide more color filter material in a slightly elevated or overlapping manner than conventional color filters, as needed to build up the spacers, but the amount of spacers is small, In some cases, it is sufficient to calculate the same as in the past. Similarly, the plane position of the color filter material before pressing needs to be provided at least on the pixel, but since the color filter material on the boundary on the black matrix or black stripe serves as a spacer, fine alignment is performed. There is no problem if you do not.
[0059]
The color filter at this time does not have the above-mentioned photosensitivity or thermosetting property and does not contain a solvent, and may be any material as long as it can be formed by pressing.
[0060]
As for the pressing process, it is necessary to perform at least pressure and temperature conditions so that the spacer part is provided by the press and the surface becomes smooth, but this changes depending on the conditions such as color filter material and overcoat material. Therefore, it may be adjusted appropriately according to the material.
[0061]
For the press die, a material with little deformation or a material with little influence of deformation is selected to ensure accuracy. For example, various materials such as a silicone rubber lined with a metal plate can be employed. The plate may be a flat plate if it is small, but is preferably a roll in view of defoaming. When the press die is a flat plate, the method is not limited to the method of sequentially pressing from the end so that air bubbles do not remain inside, and there is also a method of winding a lithographic plate around a roll or the like to form.
[0062]
In this case, the cross-sectional shape of the concave portion is preferably an inverted trapezoid in which the opening is wider than the bottom surface from the viewpoint of ease of the pressing process. However, if a press die having rubber elasticity is used, it may be slightly trapezoidal. The depth is determined in consideration of the thickness of the liquid crystal layer plus the thickness finally contributing to the thickness by the post-processing of both panel boards, and the thickness reduction already described above.
[0063]
In order to improve the molding effect of the press, it is effective to cure the color filter material and the like in the pressed state, but a sufficient molding effect can be obtained without such a contrivance, and the molding can be removed from the press mold as it is. Such an ingenuity is not required if it is a thing.
[0064]
As a curing method, various curing methods such as ultraviolet curing, heat curing, and electron beam curing can be selected depending on conditions.
[0065]
Various methods can be selected for the method of removing from the press die, but in order to maintain the molded shape, when the press die is a flat plate shape, it is preferable to sequentially perform from the end.
[0066]
Further, the printing machine provided with the color filter material may be screen printing, planographic offset printing, or the like, but in order to maintain the accuracy of the height of the spacer portion, intaglio offset printing with high quantitativeness is preferable.
[0067]
【Example】
First, a press mold was prepared as follows.
[0068]
A photoresist (Microposit # 1400 manufactured by Shipleysha) was spin-coated on the glass substrate to form a film having a dry thickness of 4 μm. Exposure and development were performed using a photomask having all the necessary spacer patterns to obtain a matrix having spacer protrusions. A silicone rubber (TES3508 manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) to which a predetermined amount of a curing agent has been added is applied to the matrix, and a mirror-polished metal plate (42 alloy: iron-nickel alloy) having a thickness of 0.3 mm A polypropylene film having a thickness of 50 μm was laminated thereon, and a primer coated with a predetermined plastic primer was placed thereon so that no air bubbles could enter between them. Spacers were placed around the perimeter to maintain gap spacing, and the metal plate was taut. The thickness of the spacer was 2 mm. The size of the metal plate was such that all of the required spacers could be accommodated and the surrounding area could have a margin of 200 mm. This is to make the press die large enough to be roll-pressed using this.
[0069]
After the silicone rubber was cured, when the metal plate was lifted from the end, the layer of
[0070]
Further, the press die 20 was wound around a press
[0071]
Blankets were fixed on both sides in the pressing direction of the prepared press die. Next, the blanket was fixed by a tightening fixing portion in a cutout portion of the roll. A method for adjusting the pattern of the spacer portion of the press die so as to be at a predetermined position of the liquid crystal color filter will be described below.
[0072]
The color ink, which is the
[0073]
Next, a spacer portion was formed by pressing the color filter material as follows. (Explanation based on FIG. 1)
FIG. 1A shows a counter substrate on which a color filter material is formed by a printing method. The method for forming the color filter material is, for example, a method described in
[0074]
That is, R, G, and B patterns of a color filter material are formed on the
[0075]
After pressing, the solvent of the
[0076]
If a color filter ink that does not contain a solvent is used as the color filter material, the smoothing and the formation of the spacer portion can be performed simultaneously by using this roll press in the smoothing step after printing. it can.
[0077]
FIG. 4 is a schematic sectional view of a completed liquid crystal display device in the case of a thin film transistor (TFT) type active matrix type, FIG. 4 is a diagram of a conventional lower ITO type, and FIG. 5 is a diagram of an upper ITO type. FIG. 6 shows an electric field type diagram.
[0078]
FIG. 3 shows an example in which an
[0079]
In general, since the overcoat layer needs to have a uniform thickness, the application method is limited, but according to the method of the present invention, the overcoat layer is smoothed by pressing. Therefore, a coating apparatus or a coating method with a slightly lower thickness accuracy may be used.
[0080]
According to the present invention, the surface other than the completed spacer portion has a smoothness of ± 0.2 μm or less, and the height of the spacer portion is within the specification value ± 0.2 μm.
[0081]
【The invention's effect】
According to the present invention, a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device using a color filter material or an overcoat material as a spacer can be provided. Further, the manufacture of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device having a spacer portion for adjusting the thickness of the liquid crystal in the liquid crystal display device, the color filter on the counter substrate, the overcoat layer, or a spacer portion together with both, A manufacturing method and a color filter printing apparatus used in the manufacturing method, which can be provided inexpensively and reliably and can achieve high-performance smoothness of, for example, about ± 0.2 μm or less on the surface other than the spacer portion, can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view showing a manufacturing process of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention.
FIG. 2 is a conceptual sectional view showing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention.
3 is a conceptual sectional view showing a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention, which is different from the example of FIG.
FIG. 4 is a conceptual sectional view showing a color liquid crystal display device using a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention.
FIG. 5 is a conceptual sectional view showing a color liquid crystal display device using a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention, which is different from the example of FIG.
FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view showing a color liquid crystal display device using a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention, which is different from the examples of FIGS.
FIG. 7 is a conceptual cross-sectional view showing a manufacturing process of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention when the press die is in a roll shape.
8 is a conceptual cross-sectional view showing a case where the cross-sectional direction in the manufacturing process of FIG. 7 is changed.
FIG. 9 is a conceptual sectional view showing a manufacturing process of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device obtained by the present invention when integrated with a printing process.
FIG. 10 is a conceptual cross-sectional view in the case where the press die has a shape that takes into account the volume reduction of the color filter material.
11 is a conceptual cross-sectional view showing a manufacturing process of a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device when the press die of FIG. 10 is used.
FIG. 12 is a conceptual sectional view showing a conventional color liquid crystal display device using a color filter side panel substrate for a liquid crystal display device.
FIG. 13 is a conceptual sectional view showing a color liquid crystal display device using a conventional color filter side panel substrate for a liquid crystal display device different from the example of FIG.
FIG. 14 is a conceptual sectional view showing a color liquid crystal display device using a conventional color filter side panel substrate for a liquid crystal display device, which is different from the examples of FIGS. 12 and 13.
FIG. 15 is a conceptual sectional view showing a color liquid crystal display device using a conventional color filter side panel substrate for a liquid crystal display device different from the examples of FIGS. 12, 13 and 14;
FIG. 16 is a conceptual cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional color filter side panel substrate for a liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 ... color liquid crystal display
2 ・ ・ ・ Panel substrate
3 ... Counter substrate
4 ... glass substrate
5 ... liquid crystal
6 ・ ・ ・ Spacer part
7 ... color filter
7R: R color part of color filter
7G: G color part of color filter
7B: B color portion of the color filter
8 ··· Color filter material
8R: R color part of color filter material
8G: G color part of color filter material
8B: B color part of color filter material
9 ··· Black matrix
10 ... overcoat layer
11 ... overcoat material
12 Photoresist spacer
13 ... spacer
14 ・ ・ ・ Orientation film
15 ・ ・ ・ Polarizing plate
16 ··· Counter electrode
17 ... pixel electrode
18 ... thin film transistor
19 ... scanning electrode
20 ・ ・ ・ Press mold
21 ・ ・ ・ Silicon rubber
22 ... metal plate
23 ・ ・ ・ Roll for press type installation
24 ・ ・ ・ Inking roll
25 ・ ・ ・ Waterless version
25R ・ ・ ・ R color waterless version
25G ・ ・ ・ G color waterless version
25B ... B color waterless version
26 ... Blanket
27 ··· UV lamp
28 ... Pigment dispersed resist
29 Photomask
30 ... insulating layer
31 ··· Protective film
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