JPH02297502A - 液晶カラー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） この発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、透明基板
上に赤（Ｒ）：緑（Ｇ）：青０の各画素に対応したそれ
ぞれの色要素（画素）を規則正しく配列し、さらにこれ
ら各画素の周囲を光遮蔽するため黒色塗料、または金属
蒸着膜等で遮光ＷＩ（ブラックマトリックス）を形成し
て迷光を遮断し、各画素のコントラストを強調させてい
る。

このカラーフィルタ部分は、一般には１乃至〜数ミクロ
ンの凹凸を有している。これらの凹凸を平滑化して、液
晶表示装置の一方の電橋となる透明導電膜を安定な状態
で形成するために、オーバーコート層が必要である。オ
ーバーコート層は遮光膜及びカラーフィルタ部分の平滑
性が優れているほど薄くできる。

液晶表示装置は、近年１ｏｉｎ、〜１４ｉｎ、程度の大
型の装置が作られるようになりＯＡ用（ワープロ；パソ
コン用途）表示装置として用途が益々拡大されてきてい
る。しかしカラーフィルタを使用した液晶表示装置とし
て実用化されているのは、まだ１０吋以下の小型に分類
されるＴＶ用液晶カラー表示装置のみである。ＯＡ用液
晶表示装置は大型化の要望と同時に、カラー化（カラー
フィルタ基板が不可欠）と大幅なコストの低減及び高性
能化を要求されるようになってきている。！晶表示装置
のコスト構成を調べるとカラーフィルタ基板の占める割
合が圧倒的に大きなものとなっている。

従来実施されているカラーフィルタの製造方法としでは
、（１１感光性をもたせたゼラチン層を露光処理し、染
色させて作る染色法、（２）予め顔料等で着色されたフ
ォトレジスト皮膜を作り露光、現像、水洗を行ない所定
部分を残してフィルタを作るカラーレジスト法、（３）
直接カラーインキを印刷してフィルタを作る印刷法、等
がある。

（発明が解決しようとする課題） （１）染色法は、各色素について塗布、乾燥、露光、現
像、染色、コーティングなどの工程を必要とし、３色作
る為には数十工程に及び価格が高価になる。また染色ム
ラ、染色再現性、基板の大型化への制約などの問題点を
有する。

（２）カラーレジスト法は、染色工程が省略でき、耐久
性が若干向上する長所があるが、顔料分散の均一性、塗
布膜厚の管理の難しさが加わり、工程数が若干減るもの
の、著しい省力化は望めず、また普及する為の価格とし
てはやはり高価すぎる等の問題点を有する。

（３）印刷法においては工程も数工程で済み、耐久性の
向上やサイズの大型化なども可能である。

価格もおさえられ一般普及への可能性等を含んでいる。

しかし、画素周辺部分のビリツキによる色欠点、表示ム
ラ（印刷ムラ）、及び画面全体の寸法の歪みなどからく
る画素とＩＴＯ透明電極との位置ずれなど品質上の問題
点を有する。

印刷法フィルタの有する問題点を更に詳述すると次の通
りである。

第１に、各画素を形成するインキの表面性の問題がある
。一般に、１回の印刷により形成される各インキ６の表
面には、第２図（ａ）あるいは第４図（ｈ）に示すよう
に凹凸状の印刷ムラ１８があることから、光透過率が局
所的に異なり、表面画像に悪影響を及ぼしていた。

第２に、画素周辺のビリツキ（Ｎ素輪郭部のギザギザ）
と変形がある。インキが印刷版からブランケット胴など
を介してガラス基板等に移転するに当って、インキの物
性、ブランケット胴の平滑性やヌレ性、印刷機動作の物
理的条件等によって、一つ一つの画素の周辺部にビリツ
キや変形が生じる事となり、画素に白抜部分が発生した
り、あるいは隣の画素に接する部分が生じ、表示画像に
悪、彰響を及ぼしていた。第３図（ａ）はこのような画
素を示し、また第３図ル）はこの画素の断面図を示すも
ので、６ａ、６ｂは印刷されたインキ（画素）、１１．
１２は画素周辺部の変形ビビリ、１３は接する部分、１
４は遮光厚膜５ａとインキ６ａとの白抜部分、１５はイ
ンキ６ａとインキ６ｂとの重なる部分である。

このような変形ビビリ１１．１２あるいは白抜部分１４
は、一般に金属版等で形成される印刷版の変形によると
ころも多い、極端な印刷版の全体的な変形の場合は、第
４図（ａ）に示すように］ＴＯ’Ｆｉｔｌ１６に対して
ストライブフィルタ１７全体がズして形成されることも
あり、このようになると全く良好な表示画像は得られな
い。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、位置精度あ
るいは印刷精度に優れた液晶カラーフィルターを製造歩
留り良く製造するための液晶表示装置用カラーフィルタ
の製造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） まず透明基板上の予定されるカラーフィルタの画素の相
隣接する部分に、各々の画素の輪郭部分を含む形状で、
所定の巾と、フィルタ膜厚の１７２〜２７３程度の膜厚
を有するブラックの格子状やストライプ状などの画素の
形状に応じた膜（遮光厚膜）を作る。例えば印刷で膜を
作る場合には、ＩＴＯ電掻電橋使用されるマスク等で補
正を行なった印刷版を使い、黒インキを用いて印刷して
作製する。

フォトリソグラフィ法を使用する場合には、−Ｍに補正
は不要であり、ブラックに着色されたレジスト液（ブラ
ックレジスト）により製作する。

次に遮光厚膜の規則性開口部に配置され、遮光ＩＩＸ膜
上で接するか、又わずかのギャップを有するようにサイ
ズが設計された画素のマスクを用いて印刷版を作り、各
々所定のインクにてレッド、ブルー、グリーンの画素を
平版オフセット印刷法により印刷する。従って各画素の
輪郭部は必ず遮光厚膜上に位置する事となり、遮光厚膜
から逸脱して白く抜けたり、隣接する画素の領域にはみ
出す場合には、印刷版に寸法補正を行ない修正する事と
なる。

次に同じ印刷機のブランケット胴を使い、上記印刷され
た印刷皮膜の上部に圧力を加えつつ何度か往復させる事
により、印刷皮膜表面の凹凸を平らにする。

この際にブランケット胴に貼られるゴムシート（ブラン
ケット）はゴム硬度７０〜８０度のものを選びさらに表
面のみを硬くかつ平滑にする為にインキに対して耐性の
ある樹脂でコーテングし１０μｍ以下の皮膜を作ってお
くとより効果的である。

（作用） 本発明者は、上記課題を解決すべく種々検討した結果、
前述したように液晶カラーフィルタを製造することによ
り、画素周辺部に変形びびりあるいは白抜部分なく、均
一な膜厚で位置精度良く液晶カラーフィルタを製造する
ことができることを見出した。

本発明の格子状またはストライブ状の遮光厚膜はカラー
フィルタの１／２以上の高さをもっているため、各画素
のインキの広がりの壁となり隣合う画素への広がりを抑
えることができる。

そしてオフセット印刷機のブランケット胴を印刷面に沿
って往復動させて画素表面を押圧し画素表面を平滑化す
ることにより、遮光厚膜の隅部までも充分にインキを充
填し白抜部分な（画素を形成することができると共に、
この遮光厚膜か印刷時にブランケット胴の表面をかつぎ
上げるため板厚のムラからくる印刷圧ムラを大きく吸収
することとなり、凹凸状の印刷ムラなく品質性の安定を
得ることができる。

更に、画素単位の細部に小さい変形等が生していても、
遮光厚膜内にインキが印刷される精度さえあれば、上記
したようにして白抜部分なく画素を形成することができ
、またブラック線の堤防としての作用により隣合う画素
にインキが液出することを防ぐことができる。

（実施例） フォトリソグラフィ法で遮光厚膜を作る場合の製造工程
を第１図、第２図について説明する。

図において、１はガラス等からなる透明基板、２は感光
性悪レジスト（ブラックレジスト液）、３は潜像、４は
規則性開口部、５は黒色樹脂膜、５ａは遮光厚１！！Ｉ
（ブラックマトリックス）、６はレッド（Ｒ）、グリー
ン（Ｇ〉、ブルー■の印刷された画素、７はオーバーコ
ート層を示す。

（イ）先ず基板１上に、レジスト液などの密着性を上げ
るために、カップリング処理などの表面処理を行う。

（ロ）次にブラックレジスト液をスピンナーで塗布し乾
燥し、感光性悪レジスト２を形成する。

−第１図（ａ） 上記黒色基材の膜厚（高さ）は２〜３μｍ程度あれば十
分な光学濃度が得られる。

（ハ）フォトマスク上から紫外線を照射し、架橋反応に
より第１図（ハ）に示すように感光性悪レジスト２の潜
像３を形成する。

（ニ）つづいて現像を行い、第１図（０に示すように所
定の規則性がある開口部４を有する黒色樹脂膜５を形成
する。この後ベーキングにより黒色樹脂膜５を固化させ
て格子状遮光厚膜（ブラックマトリックス）５ａを完成
させる。

（ホ）次にオフセット印刷機を用い、遮光厚膜５ａのブ
ラック線をガイドとして、レッド（Ｒ）；グリーン（Ｇ
）；ブルー（８１の画素６を順次印刷する。

印刷の際、必ず遮光厚１１９５ａ上に画素の輪郭部がく
るように、印刷版の寸法補正を行う。インキ皮膜のレベ
リング工程は、印刷と同時にブランケット胴を使用して
行なう。

りこのブランケット胴に貼られているブランケットは研
磨ブランケットの上にさらにコーティングしたのものを
使用する。画素の形状を歪めずにレベリングを良くする
為には出来るだけ薄い皮膜で且つ硬く、表面の平滑性が
高くなる様にコーティングしたものを使用する必要があ
る。

第２図（ａ）（ｈ）にレベリング工程を示す。

印刷版は平版が扱い易く、パターン形状も十分なものが
得られる。フォトリソグラフィ法で形成されているブラ
ックマトリックスの所定の規則性がある開口の位置精度
は保証されているので、レッド（Ｒ）ニゲリーン（Ｇ）
；ブルー（印のカラーフィルタ画素６は、所定の開口部
４とそれぞれ両側に遮光厚膜（５）の１／２の巾を塗り
潰すだけの印刷精度があればよい、また各色の印刷時に
ブランケット胴を印刷面上を複数回往復させて印刷被膜
表面を印刷時に平滑化することレベリング工程が重要で
ある。

各色の印刷が完了する毎にベーキングにより上記着色部
のインキを固化する。３回の繰り返しで第１図（ｄ）に
示すようにカラーフィルタが完成される。この樺にして
得られたカラーフィルタ６Ｒ。

６Ｇ、６Ｂは１〜２μｍの規則的な凹凸を有している。

断面形状を第１図（ｄ）に示す。

次いで印刷カラーフィルタ層と強固な接合が得られるオ
ーバーコー）、１１７を約２μｍＦＪｊ布して平滑化す
る。オーバーコート履用の樹脂はアクリル系の樹脂でよ
く、例えばＪＳＳ−１８が使用できる。

上記の工程で完了した印刷カラーフィルタのオーバーコ
ート層７上に液晶表示装置の液晶を駆動する為の透明電
極を形成する必要がある。一般のマグネトロンスパッタ
法で２００人厚さに形成すれば、液晶表示装置用カラー
フィルタが完成する。

液晶表示装置として完成するには、別のＴＦＴアレイが
形成されたガラス基板と貼り合わせて、その間隙に液晶
材料を注入してから、注入口を塞いで全工程が完了する
。この後に駆動用ＩＣの出力端子とバターニングされて
いる透明導電膜端と接続して液晶表示装置として完成さ
せる。

（発明の効果） 本発明による液晶カラーフィルタの製造方法は、透明基
板上に所定の巾と厚みをもった格子状又はストライブ状
の遮光厚膜を形成する工程と、遮光Ｎ、ｗＸの規則性開
口部に同遮光厚膜上で接するか又は僅かの間隙が残る寸
法形状の画素を平版オフセット印刷法で印刷する工程と
、オフセット印刷機のブランケット胴を印刷面に沿って
往復動させて画素表面を押圧し、各画素のインキを遮光
厚膜の規則性開口部を塗りつぶし且つ画素表面を平滑化
する工程（レベリング工程）とからなることにより、次
の効果を有する。

（＋１　　隣合う画素へのインキの流出、あるいは白抜
けを防ぎ白ムラのないカラーフィルタを製造することが
できる。

（２）　　インキの膜厚ムラに起因する印刷ムラを解消
することができる。

（３）　　ｉ！ｉ明基板基板えばガラス板）自体の板厚
に多少のバラツキがあっても、画素が遮光厚膜の枠の中
に押込まれ、板厚のムラに基づ（印刷圧ムラを吸収し、
安定した品質を得ることができる。

（４）印刷・レベリング工程完了時点で良好な平滑面が
得られており、オーバーコート層の形成は樹脂材料を用
いてスピンコーターで簡便に塗布できる。

（５）高性能な液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に
提供することができ、工業上の価値がきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための製造工程の説明図、第
２図（ａ）　（ｂ）はレベリング工程の説明図で、（ａ
）は遮光厚膜の空白部にインキを印刷した状態の断面図
、（ハ）は（ａ）の状態のインキを押圧、平滑化し第３
図は従来の液晶カラーフィルタの隣合う画素の形状を示
す図であり、（ａ）は各画素の正面図、（ｈ）は各画素
の断面図である。第４図（ａ）（ｂ）は表示画面全体の
平面図で、（ａ）は表示画面の歪みの例を示し、（ｂ）
は印刷ムラの例を示す。 １−透明基板、　　　　　４−・規則性開口部、５ａ・
−遮光厚膜、 ６−印刷された画素。 代理人　弁理士　岡　本　重　文 外１名 ！ 第２図 第３図 （ａ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に所定の巾と厚みをもった格子状又は
   ストライプ状の遮光厚膜を形成する工程と、遮光厚膜の
   中央部で接するか又は僅かの間隙が残る寸法形状の画素
   を平版オフセット印刷法で印刷する工程と、オフセット
   印刷機のブランケット胴を印刷面に沿って往復動させて
   画素表面を押圧し、画素表面を平滑化する工程とからな
   ることを特徴とする液晶カラーフィルタの製造方法。
2. （２）遮光厚膜がブラック色のレジストによるフオトリ
   ソグフライ法により形成されることを特徴とする請求項
   （１）記載の液晶カラーフィルタの製造方法。
3. （３）遮光厚膜が平版オフセット印刷法による黒色イン
   キにより形成されることを特徴とする請求項（１）記載
   の液晶カラーフィルタの製造方法。
4. （４）遮光厚膜の高さが１μｍから５μｍの範囲である
   ことを特徴とする請求項（１）記載のカラーフィルタの
   製造方法。
5. （５）ブランケット胴に貼るブランケットシートに、ゴ
   ム硬度７０〜８０度で表皮が１０μｍ以下のコーテング
   層で被われたものを使用する事を特徴とする請求項（１
   ）記載の液晶カラーフィルターの製造方法。