積層基材の加熱冷却方法およびカラーフィルターの製造方法
【課題】積層基材が反ることを抑制することができる積層基材の加熱冷却方法を提供する。
【解決手段】本発明による積層基材の加熱冷却方法においては、まず、第２基材１２を内側にして積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られ、巻取体２９が形成される。続いて、巻取体２９が加熱される。その後、加熱された巻取体２９が冷却される。
【解決手段】本発明による積層基材の加熱冷却方法においては、まず、第２基材１２を内側にして積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られ、巻取体２９が形成される。続いて、巻取体２９が加熱される。その後、加熱された巻取体２９が冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の第１基材と、第１基材に積層され、第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法およびこの方法を含むカラーフィルターの製造方法に係り、とりわけ、積層基材が反ることを抑制することができる積層基材の加熱冷却方法およびカラーフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや電子ペーパー等に使用されるカラーフィルターの基板としては、一般的に、枚葉状のガラス板が用いられており、このガラス板に、複数色の画素がパターン状に形成されて、カラーフィルターが作製されている。
【０００３】
ところで、最近のガラス製造技術の進歩により、厚さが１００μｍ程度の超薄ガラスが製造されるようになっている。このような超薄ガラスは、可撓性を有しており、ロール状に巻き付け可能になっている。この超薄ガラスをカラーフィルターの基板に用いる場合には、超薄ガラスが巻き付けられたロールから超薄ガラスを繰り出して連続的にカラーフィルターを製造することができ、枚葉状のガラス板を用いる場合に比べて、生産効率を向上させることができる。しかしながら、超薄ガラスはその厚さが薄いことから、耐衝撃性が低下するという問題がある。
【０００４】
このような問題の対策として、超薄ガラスを保護するために、超薄ガラスにプラスチックフィルムを積層した積層基材が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２８１６６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３２１１号公報
【特許文献３】特開２００８−２１８４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フォトリソグラフィー法により超薄ガラスにカラーフィルター用の複数色の画素を形成する場合、溶剤や水分の除去と熱架橋の促進とを目的として、画素が形成された積層基材を、例えば２００℃以上の温度で加熱処理（ポストベーク）して冷却することが一般的に行われている。この場合、積層基材を構成するプラスチックフィルムは、そのガラス転移点以上の温度で加熱されて、その後冷却されるが、冷却時にプラスチックフィルムが収縮する。一方、超薄ガラスはその厚さが小さいため、プラスチックフィルムの収縮力に対抗可能な剛性を有していない。このため、画素が形成された積層基材（パターン形成体）が、プラスチックフィルムの収縮力によって、全体として反るという問題があった。なお、この問題は、超薄ガラスとプラスチックフィルムとの積層基材に限られることはなく、例えば、互いに熱収縮率が異なる２つのプラスチックフィルムの積層基材、および、互いに熱収縮率が異なる２つの超薄ガラスの積層基材においても、起こり得る。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、積層基材が反ることを抑制することができる積層基材の加熱冷却方法およびカラーフィルター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】
【０００８】
本発明は、帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法において、前記第２基材を内側にして前記積層基材を巻芯に巻き取り、巻取体を形成する工程と、前記巻取体を加熱する工程と、加熱された前記巻取体を冷却する工程と、を備えたことを特徴とする積層基材の加熱冷却方法を提供する。
【０００９】
なお、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記第1基材はプラスチックにより形成されると共に、前記第２基材はガラスにより形成され、前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第1基材のガラス転移点より高く、かつ、前記第1基材の熱分解温度より低い、ことが好ましい。
【００１０】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点以下である、ことが好ましい。
【００１１】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記第１基材および前記第２基材は、プラスチックにより形成され、前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、前記第１基材の融点および前記第２基材の融点のうち高い方の融点より低い、ことが好ましい。
【００１２】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下である、ことが好ましい。
【００１３】
本発明は、帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材を準備する工程と、前記積層基材の前記第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層を形成する工程と、上述したいずれかの積層基材の加熱冷却方法により、前記画素用樹脂層が形成された前記積層基材を加熱および冷却する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルターの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱収縮率が小さい第２基材を内側にし、熱収縮率が大きい第１基材を外側にして積層基材が巻芯に巻き取られて巻取体が形成され、この巻取体が加熱されて冷却される。このうち加熱によって、外側に巻き付けられたことにより生じていた第１基材内の応力を除去することができ、冷却によって、第１基材に、第２基材より大きな収縮応力を発生させることができる。このため、積層基材を冷却後に巻取体から繰り出した際、巻き取りによって巻芯側に凹状となるように変形していた第２基材を、第１基材に発生した収縮応力によって平坦にすることができる。この結果、積層基材が反ることを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層が形成されたカラーフィルターが反ることを抑制することができる。このことにより、カラーフィルターの表示画像の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態において、カラーフィルターの断面構成の一例を示す図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の断面構成を示す図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の製造装置およびその製造方法を示す図。
【図４】図４は、本発明の実施の形態において、巻取体の断面構成を示す図。
【図５】図５は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の製造方法のフローチャートを示す図。
【図６】図６は、本発明の実施例において、パターン形成体の反り量の測定方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
まず、図１により本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を含むカラーフィルターの製造方法により得られたカラーフィルター１の断面構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるカラーフィルターの製造方法により得られるカラーフィルター１は、後述する積層基材２と、この積層基材２上に形成され、所定の形状、例えばマトリックス形状にパターニングされたブラックマトリックス３と、を備えている。このうち、ブラックマトリックス３は、所定の感光性材料によってパターニングされた感光性材料層３ａにより構成されている。
【００２０】
通常、ガラスフィルム１２上のブラックマトリックス３の各開口部内に、複数色の画素が形成されている。すなわち、ブラックマトリックス３の各開口部内に、赤色（Ｒ）画素用感光性材料、緑色（Ｇ）画素用感光性材料、および青色（Ｂ）画素用感光性材料により、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６が形成されている。各画素４、５、６の配列は、図示しないが、ストライプ配列、デルタ配列（トライアングル配列）、正方配列（四画素配列）等の公知の配列とすることができる。このように異なる色を有した三つの隣り合う画素によって、画面上における一つの表示画素が形成されるようになっている。更に、黄色画素（図示せず）等を追加して４色以上の画素が形成されるようにしても良い。
【００２１】
また、図１に示すように、これらの画素４、５、６は、保護層７で覆われている。この保護層７上に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide））からなる透明電極膜８が形成されている。
【００２２】
このようなカラーフィルター１は、例えば、各画素４、５、６に対応して配列されたＴＦＴ等のスイッチング素子と液晶層とを含む液晶素子、および面光源と組み合わされて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または電子ペーパー等に用いられる。この構成において、液晶はスイッチング素子によって制御されてシャッターとして機能し、面光源からの光を所望の色の画素のみを介して出射させる。このようにして、画面上にカラー映像が表示されるにようになっている。
【００２３】
続いて、図２を用いて、パターン形成体１ａについて説明する。ここで、パターン形成体１ａは、本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を用いて、ガラスフィルム１２上にパターニングされた樹脂層が形成された積層基材２を加熱冷却して得られるものである。パターン形成体１ａは、積層基材２と、積層基材２上に形成され、パターニングされた感光性材料層（樹脂層）３ａと、を有している。このうち積層基材２は、プラスチックフィルム（第１基材）１１と、プラスチックフィルム１１に積層されると共に、プラスチックフィルム１１の熱収縮率より小さい熱収縮率を有するガラスフィルム（第２基材）１２と、を有しており、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた感光性材料層３ａが形成されている。プラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２との間には、粘着層１３が介在されており、この粘着層１３によってプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされている。
【００２４】
次に、カラーフィルター１の各構成部材の材料について説明する。
【００２５】
プラスチックフィルム１１に用いる材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が、量産品で低コストのため好ましい。また、プラスチックフィルム１１の厚さは、１０〜２００μｍであることが好ましい。このことにより、後述するパターン形成体の製造装置２０（図３参照）の第１供給部２１に巻き付けることができると共に、巻取部２８において、巻芯２９ａにガラスフィルム１２と共に巻き付けることができ、ガラスフィルム１２の補強に必要な強度を確保することができる。
【００２６】
ガラスフィルム１２の厚さは、２０〜３００μｍである超薄ガラスであることが好ましい。このことにより、ガラスフィルム１２に可撓性を持たせることができ、パターン形成体の製造装置２０の第２供給部２２に巻き付けることができると共に、巻取部２８において、巻芯２９ａにプラスチックフィルム１１と共に巻き付けることができる。
【００２７】
感光性材料層３ａを形成する感光性材料としては、遮光性を有する黒色の顔料と溶剤と接合性樹脂（バインダー）とを含む顔料分散型の感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。また、各色の画素用感光性材料としては、同様にして、各色の顔料を分散させた感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００２８】
次に、図３を用いて、フォトリソグラフィー法を用いた本実施の形態におけるパターン形成体１ａを製造するためのパターン形成体の製造装置２０について説明する。
【００２９】
図３に示すように、パターン形成体の製造装置２０は、帯状の連続したプラスチックフィルム１１が巻き付けられた第１供給部２１と、帯状の連続したガラスフィルム１２が巻き付けられた第２供給部２２と、を有している。このうち、第１供給部２１に巻き付けられたプラスチックフィルム１１上には、粘着層１３（図２参照）が設けられ、粘着層１３上に離型紙（図示せず）が剥離自在に貼り付けられている。
【００３０】
第１供給部２１および第２供給部２２の進行方向下流側に、第１供給部２１から繰り出されて離型紙が剥離されたプラスチックフィルム１１と、第２供給部２２から繰り出されたガラスフィルム１２とを積層して貼り合せるラミネーター２３が設けられている。このラミネーター２３において、プラスチックフィルム１１上の粘着層１３を介してプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされて積層基材２が形成されるようになっている。
【００３１】
ラミネーター２３の下流側に、積層基材２のガラスフィルム１２上に感光性材料を膜状に塗布する塗工部２４が設けられている。この塗工部２４は、マイクログラビア、グラビアコータ、ダイコータ等の塗工方式によりガラスフィルム１２上に感光性材料を塗布して、感光性材料層３ａを形成するようになっている。
【００３２】
塗工部２４の下流側に、感光性材料層３ａの乾燥を行うプリベーク処理部２５が設けられている。このプリベーク処理部２５は、感光性材料層３ａを、使用するプラスチックフィルム１１の材料に応じて、約５０〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、乾燥するようになっている。例えば、プラスチックフィルム１１がポリエチレンテレフタレートにより形成されている場合には、５０℃の温度で、３分間、乾燥することが好適である。
【００３３】
プリベーク処理部２５の下流側に、感光性材料層３ａを所定のパターンで露光する露光処理部２６が設けられている。ここでは、所定形状のブラックマトリックス３とアライメントマーク（図示せず）を形成するためのフォトマスク２６ａを用いて露光を行うようになっている。
【００３４】
露光処理部２６の下流側に、露光された感光性材料層３ａを現像し、パターニングする現像処理部２７が設けられている。この現像処理部２７は、現像液として、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）の０．０５〜１０％溶液を用いて、感光性材料層３ａを現像する。このようにして、感光性材料層３ａが、例えばマトリックス状にパターニングされて、パターン形成体１ａが得られる。
【００３５】
現像処理部２７の下流側に、感光性材料層３ａがパターニングされた積層基材２、すなわちパターン形成体１ａを円筒状の巻芯２９ａに巻き取り、巻取体２９を形成する巻取部２８が設けられている。この巻取部２８においては、図４に示すように、プラスチックフィルム１１を外側に、ガラスフィルム１２を内側にして、パターン形成体１ａが巻き取られるようになっている。巻芯２９ａは、金属製であって、加熱による変形を防止するように構成されていることが好ましい。また、巻芯２９ａの直径は、５〜２０ｃｍであることが好ましい。このことにより、ガラスフィルム１２を変形または破損させることなく巻芯２９ａに巻き付けることができると共に、冷却後に巻取体２９から繰り出したパターン形成体１ａが反ることを防止可能なように、パターン形成体１ａに曲げ半径を持たせることができる。なお、図４においては、図面を簡略化するために、巻芯２９ａに１重のパターン形成体１ａが巻き取られた形態を示しているが、多重に巻き取られても良い。また、各供給部２１、２２と巻取部２８との間には、積層基材２を案内する複数の案内ロール３０が適所に設けられている。
【００３６】
パターン形成体の製造装置２０は、巻取部２８により形成された巻取体２９を加熱（ポストベーク）する加熱オーブン３１を更に有している。この加熱オーブン３１において、ガラスフィルム１２上に形成された感光性材料層３ａが加熱されて熱架橋される。巻取体２９を加熱する温度は、プラスチックフィルム１１のガラス転移点より高く、かつ、プラスチックフィルム１１の熱分解温度より低いことが好ましい。プラスチックフィルム１１のガラス転移点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にプラスチックフィルム１１が収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、プラスチックフィルム１１の熱分解温度以上の温度で加熱する場合、その後に冷却しても元の分子構造に戻らないためである。すなわち、分子間の結合が切れて低分子が揮発し、冷却時に元の分子構造と異なる分子構造となってしまうからである。分子構造が変化してしまう現象の具体例としては、黄変やヘーズの発生などの光学特性の変化や、脆くなるなどの機械的強度の低下が挙げられる。
【００３７】
例えば、プラスチックフィルム１１がポリエチレンテレフタレートにより形成される場合、プラスチックフィルム１１のガラス転移点は７０℃で熱分解温度が４００℃となる。このことから、巻取体２９を加熱する温度は、少なくとも７０℃以上４００℃以下であることが好ましく、とりわけ２００℃以上であることが好ましい。一例として、２１０℃の温度で約３０分間、巻取体２９を加熱することが好適である。このことにより、ポストベーク時に、感光性材料層３ａを熱架橋させると共に、プラスチックフィルム１１内の応力を除去することができる。
【００３８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を含むパターン形成体の製造方法およびカラーフィルターの製造方法について、図３および図５を用いて説明する。
【００３９】
まず、帯状のプラスチックフィルム１１と、プラスチックフィルム１１に積層された帯状のガラスフィルム１２とを有する積層基材２を準備する（ステップＳ１）。
【００４０】
この場合、まず、帯状の連続したプラスチックフィルム１１が巻き付けられた第１供給部２１を準備すると共に、帯状の連続したガラスフィルム１２が巻き付けられた第２供給部２２を準備する。このうち、第１供給部２１には、粘着層１３（図２参照）と離型紙が設けられたプラスチックフィルム１１が巻き付けられる。続いて、第１供給部２１からプラスチックフィルム１１が繰り出され、粘着層１３から離型紙が剥離される。また、第２供給部２２からガラスフィルム１２が繰り出される。その後、ラミネーター２３において、プラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが積層されて、積層基材２が形成される。この場合、プラスチックフィルム１１上の粘着層１３を介してプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされる。
【００４１】
次に、積層基材２のガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａが形成される（ステップＳ２）。
【００４２】
この場合、まず、ガラスフィルム１２上に、塗工部２４により感光性材料が膜状に塗布され、膜状の感光性材料層３ａが形成される（ステップＳ２ａ）。続いて、感光性材料層３ａが、プリベーク処理部２５により乾燥（プリベーク）される（ステップＳ２ｂ）。プラスチックフィルム１１にポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、感光性材料層３ａは、例えば、５０℃の温度で、約３分間、乾燥される。このことにより、感光性材料層３ａに含まれる溶剤が蒸発し、感光性材料層３ａのガラスフィルム１２への密着性を向上させることができる。次に、露光処理部２６において、感光性材料層３ａは、所定のパターンで露光される（ステップＳ２ｃ）。この場合、所定形状のブラックマトリックス３とアライメントマークを形成するためのフォトマスク２６ａを用いて露光が行われる。露光された感光性材料層３ａは、現像処理部２７において現像される（ステップＳ２ｄ）。このことにより、感光性材料層３ａが、マトリックス形状にパターニングされて、ガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａ（ブラックマトリックス３）が形成され、パターン形成体１ａが得られる。
【００４３】
続いて、パターン形成体１ａが巻芯２９ａに巻き取られ、巻取体２９が形成される（ステップＳ３）。この場合、図４に示すように、巻取部２８において、プラスチックフィルム１１を外側にし、ガラスフィルム１２を内側にしてパターン形成体１ａが巻芯２９ａに巻き取られる。
【００４４】
その後、巻取体２９がポストベークされる（ステップＳ４）。この場合、巻取体２９が加熱オーブン３１に投入され、プラスチックフィルム１１にポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、例えば、２１０℃の温度で、約３０分間、ポストベークされる。このことにより、感光性材料層３ａを熱架橋させることができる。
【００４５】
続いて、ポストベークされた巻取体２９が冷却される（ステップＳ５）。この場合、ポストベークされた巻取体２９が、加熱オーブン３１から取り出されて、冷却される。巻取体２９を冷却する温度は、プラスチックフィルム１１のガラス転移点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、大気中で冷却されることが好適である。この場合、冷却設備などを用いることなく、簡易に巻取体２９を冷却することができる。
【００４６】
その後、ガラスフィルム１２上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層（画素用樹脂層）４ａ、５ａ、６ａが形成される。すなわち、上述したステップＳ２〜５を繰り返すことにより、ガラスフィルム１２上に、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がそれぞれ塗布されて、ガラスフィルム１２上のブラックマトリックス３の各開口部内に、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６がそれぞれ形成される。この場合、ステップＳ２ａにおいては、各色の顔料を含む赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がガラスフィルム１２上に塗布され、また、ステップＳ２ｃにおいては、各画素４、５、６の配列に対応するフォトマスク２６ａを用いて露光が行われる。このことにより、複数の赤色画素４を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層４ａ、複数の緑色画素５を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層５ａ、および複数の青色画素６を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層６ａが、それぞれ形成される。その後、保護層７および透明電極膜８が形成されて、図１に示すカラーフィルター１が得られる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、積層基材２のガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａが形成された後、熱収縮率が小さいガラスフィルム１２を内側にし、熱収縮率が大きいプラスチックフィルム１１を外側にして積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られて巻取体２９が形成され、この巻取体２９が加熱されて冷却される。このうち加熱によって、外側に巻き付けられたことにより生じていたプラスチックフィルム１１内の応力を除去することができ、冷却によって、プラスチックフィルム１１に、ガラスフィルム１２より大きな収縮応力を発生させることができる。このため、パターニングされた感光性材料層３ａが形成された積層基材２、すなわちパターン形成体１ａを、冷却後に巻取体２９から繰り出した際、巻き取りによって巻芯２９ａ側に凹状となるように変形していたガラスフィルム１２を、プラスチックフィルム１１に発生した収縮応力によって平坦にすることができる。この結果、パターン形成体１ａが反ることを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、ガラスフィルム１２上に、複数色の画素４、５、６を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層４ａ、５ａ、６ａが形成されたカラーフィルター１が反ることを抑制することができる。このことにより、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明による実施の形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形も可能である。以下、代表的な変形例について説明する。
【００５０】
ガラスフィルム１２上にパターニングされた樹脂層を形成する方法として、フォトリソグラフィー法ではなく、インクジェット法を採用することもできる。この場合、ラミネーター２３の下流側に、ガラスフィルム１２上にインクを塗布するインクジェット印刷部（図示せず）を設けて、ガラスフィルム１２上にパターン状にインクを塗布してパターニングされたインク層（樹脂層）を形成するようにしてもよい。ここで、インクに用いる材料としては、顔料または染料を含み、インクジェット法に適したインクを用いることが好ましい。あるいは、パターニングされた樹脂層を形成する他の方法として、転写法を採用することもできる。すなわち、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた樹脂層（図示せず）が転写されるようにしても良い。
【００５１】
また、ガラスフィルム１２上にブラックマトリックス３を形成することなく、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料を塗布して、複数の赤色画素を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層４ａ、複数の緑色画素を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層５ａ、および複数の青色画素を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層６ａを形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。この場合においても、カラーフィルター１が反ることを抑制することができ、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、カラーフィルター１の各色の画素として、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６を形成する例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、カラーフィルター１の各色の画素として、イエロー（Ｙ）画素、マゼンタ（Ｍ）画素、シアン（Ｃ）画素を形成しても良い。すなわち、ガラスフィルム１２上に、イエロー画素用感光性材料、マゼンタ画素用感光性材料、およびシアン画素用感光性材料を塗布して、複数のイエロー画素を構成するようにパターニングされたイエロー画素用感光性材料層、複数のマゼンタ画素を構成するようにパターニングされたマゼンタ画素用感光性材料層、および複数のシアン画素を構成するようにパターニングされたシアン画素用感光性材料層を形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。
【００５３】
また、本実施の形態においては、積層基材２の第１基材がプラスチックフィルム１１であって、第２基材がガラスフィルム１２である例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、第１基材および第２基材が、互いに熱収縮率が異なるプラスチックフィルムであってもよい。この場合、加熱オーブン３１においてパターン形成体１ａが巻き取られた巻取体２９を加熱（ポストベーク）する温度は、第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、第１基材の融点および第２基材の融点のうち高い方の融点より低いことが好ましい。第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にプラスチックフィルムが収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、第１基材の融点および第２基材の融点のうち高い方の融点以上の温度で加熱する場合、支持する機能を有する基材（融点が高い方の基材）が溶けて、他方の基材を支持できなくなるためである。また、ポストベークされた巻取体２９を冷却する温度は、第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、上述した実施の形態と同様にして、大気中で冷却されることが好適である。なお、一例として、第１基材にはポリエチレンテレフタレートを、第２基材にはポリエチレンナフタレートを用いることができる。
【００５４】
また、第１基材および第２基材は、互いに熱収縮率が異なるガラスフィルムであってもよい。この場合、加熱オーブン３１において巻取体２９を加熱する温度は、第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点より高く、かつ、第１基材の軟化点および第２基材の軟化点のうち高い方の軟化点より低いことが好ましい。第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にガラスフィルムが収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、第１基材の軟化点および第２基材の軟化点のうち高い方の軟化点以上の温度で加熱する場合、支持する機能を有する基材（軟化点が高い方の基材）が軟化して、他方の基材を支持できなくなるためである。また、ポストベークされた巻取体２９を冷却する温度は、第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、上述した実施の形態と同様にして、大気中で冷却されることが好適である。なお、一例として、第１基材にはソーダライムガラスを、第２基材には無アルカリガラスを用いることができる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、カラーフィルター１を製造することを目的として、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた樹脂層として、マトリックス状のブラックマトリックス３、並びに、パターニングされた赤色画素４、緑色画素５および青色画素６が形成される例について説明した。しかしながら、カラーフィルター１に限られることはなく、積層基材２のガラスフィルム１２上に、任意の形状（ベタ状態を含む）にパターニングされた樹脂層を形成する場合、さらには、樹脂以外の材料によりパターニングされた層が形成される場合、例えば、ＴＦＴアレイ用のパターニングされた金属層が形成される場合にも本発明を適用することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態においては、パターニングされた樹脂層が形成された積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られて加熱冷却される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、積層基材２にパターニングされた樹脂層が形成されていない積層基材２を巻芯２９ａに巻き取って加熱冷却する場合にも本発明を適用することができ、この場合においても、積層基材が反ることを抑制するという本発明の効果を得ることができる。
【実施例】
【００５７】
本発明の実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を用いて形成されたパターン形成体１ａの反り量を測定した。
【００５８】
プラスチックフィルム１１として、厚さ５０μｍ、幅２７０ｍｍ、長さ１０ｍのＰＥＴフィルム（リンテック社製、フジクリア５０）を準備した。なお、このＰＥＴフィルムフィルム上に粘着層１３が設けられており、粘着層１３上に離型紙が剥離自在に貼り付けられている。また、ガラスフィルム１２として、厚さ１００μｍ、幅２７０ｍｍ、長さ１０ｍのガラスフィルム（日本電気硝子社製 ＯＡ−１０Ｇ）を準備した。
【００５９】
続いて、ＰＥＴフィルム１１の離型紙を剥離し、ＰＥＴフィルム１１とガラスフィルム１２とを粘着層１３を介してラミネーター２３を用いて貼り合せ、積層基材２を作製した。
【００６０】
次に、得られた積層基材２に、マイクログラビアを用いてガラスフィルム１２上にネガ型樹脂であるＢＭフォトレジストを塗布し、５０℃で３分間乾燥を行った。
【００６１】
引き続いて、フォトマスク２６ａを用いて露光し、アルカリ現像を行い、マトリックス形状のブラックマトリックス３が形成されたパターン形成体１ａを得た。
【００６２】
このパターン形成体１ａを、ガラスフィルム１２を内側にし、ＰＥＴフィルム１１を外側にして、直径８．７ｃｍの金属製の巻芯２９ａに巻き取り、巻取体２９を形成した。
【００６３】
巻取体２９を加熱オーブン３１に投入し、２１０℃、３０分間加熱してポストベークを行った。
【００６４】
その後、巻取体２９を加熱オーブン３１から取り出し、大気中で冷却し、ブラックマトリックス３が形成された積層基材２、すなわち、パターン形成体１ａを巻芯２９ａから繰り出し、２７０ｍｍ間隔で切断した。
【００６５】
切断されたパターン形成体１ａを、図６に示すように、平板３２に載せ、パターン形成体１ａの反り量を測定した。反り量は、パターン形成体１ａの中央部と、平板３２の上面との距離ｘとし、定規を用いて測定した。本実施例により得られたパターン形成体１ａでは、反り量は１ｍｍ以下であった。
【００６６】
上記と同様の手順で、赤色画素４、緑色画素５、青色画素６を、この順で、塗布、乾燥、露光、現像、ポストベークおよび冷却して、パターニングされた各色の画素４、５、６を形成した。青色画素６の冷却を終了した後、パターン形成体１ａを枚葉状に切断して反り量を測定したところ、反り量は１ｍｍ以下であった。
【００６７】
（比較例）
比較例として、上述した実施例と同様にして、積層基材２のガラスフィルム１２上にブラックマトリックス３を形成して巻取体２９を形成した後、この巻取体２９から連続的に積層基材２を繰り出して加熱オーブン３１に搬送しながらポストベークを行って冷却し、再び巻き取った。その後、パターン形成体１ａを再び繰り出して切断して、上述した実施例と同様にして反り量を測定した。その結果、反り量は２７ｍｍであった。このパターン形成体１ａに、赤色画素４を構成する赤色画素用レジストの塗布を試みたが、反り量が大きいため、ガラスフィルム１２上に均一に塗布することができず、また露光する際には、露光領域において、積層基材２とフォトマスクとの間隔を均一にすることができなかった。
【００６８】
このことにより、現像後、パターン形成体１ａを巻き取って巻取体２９を形成し、巻取体２９の形態として、ポストベークおよび冷却を行うことにより、得られるパターン形成体１ａの反り量が抑制されることが確認できた。
【符号の説明】
【００６９】
１ カラーフィルター
１ａ パターン形成体
２ 積層基材
３ ブラックマトリックス
３ａ 感光性材料層
４ 赤色画素
４ａ 赤色画素用感光性材料層
５ 緑色画素
５ａ 緑色画素用感光性材料層
６ 青色画素
６ａ 青色画素用感光性材料層
７ 保護層
８ 透明電極膜
１１ プラスチックフィルム
１２ ガラスフィルム
１３ 粘着層
２０ パターン形成体の製造装置
２１ 第１供給部
２２ 第２供給部
２３ ラミネーター
２４ 塗工部
２５ プリベーク処理部
２６ 露光処理部
２６ａ フォトマスク
２７ 現像処理部
２８ 巻取部
２９ 巻取体
２９ａ 巻芯
３０ 案内ロール
３１ 加熱オーブン
３２ 平板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の第１基材と、第１基材に積層され、第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法およびこの方法を含むカラーフィルターの製造方法に係り、とりわけ、積層基材が反ることを抑制することができる積層基材の加熱冷却方法およびカラーフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや電子ペーパー等に使用されるカラーフィルターの基板としては、一般的に、枚葉状のガラス板が用いられており、このガラス板に、複数色の画素がパターン状に形成されて、カラーフィルターが作製されている。
【０００３】
ところで、最近のガラス製造技術の進歩により、厚さが１００μｍ程度の超薄ガラスが製造されるようになっている。このような超薄ガラスは、可撓性を有しており、ロール状に巻き付け可能になっている。この超薄ガラスをカラーフィルターの基板に用いる場合には、超薄ガラスが巻き付けられたロールから超薄ガラスを繰り出して連続的にカラーフィルターを製造することができ、枚葉状のガラス板を用いる場合に比べて、生産効率を向上させることができる。しかしながら、超薄ガラスはその厚さが薄いことから、耐衝撃性が低下するという問題がある。
【０００４】
このような問題の対策として、超薄ガラスを保護するために、超薄ガラスにプラスチックフィルムを積層した積層基材が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２８１６６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３２１１号公報
【特許文献３】特開２００８−２１８４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フォトリソグラフィー法により超薄ガラスにカラーフィルター用の複数色の画素を形成する場合、溶剤や水分の除去と熱架橋の促進とを目的として、画素が形成された積層基材を、例えば２００℃以上の温度で加熱処理（ポストベーク）して冷却することが一般的に行われている。この場合、積層基材を構成するプラスチックフィルムは、そのガラス転移点以上の温度で加熱されて、その後冷却されるが、冷却時にプラスチックフィルムが収縮する。一方、超薄ガラスはその厚さが小さいため、プラスチックフィルムの収縮力に対抗可能な剛性を有していない。このため、画素が形成された積層基材（パターン形成体）が、プラスチックフィルムの収縮力によって、全体として反るという問題があった。なお、この問題は、超薄ガラスとプラスチックフィルムとの積層基材に限られることはなく、例えば、互いに熱収縮率が異なる２つのプラスチックフィルムの積層基材、および、互いに熱収縮率が異なる２つの超薄ガラスの積層基材においても、起こり得る。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、積層基材が反ることを抑制することができる積層基材の加熱冷却方法およびカラーフィルター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】
【０００８】
本発明は、帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法において、前記第２基材を内側にして前記積層基材を巻芯に巻き取り、巻取体を形成する工程と、前記巻取体を加熱する工程と、加熱された前記巻取体を冷却する工程と、を備えたことを特徴とする積層基材の加熱冷却方法を提供する。
【０００９】
なお、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記第1基材はプラスチックにより形成されると共に、前記第２基材はガラスにより形成され、前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第1基材のガラス転移点より高く、かつ、前記第1基材の熱分解温度より低い、ことが好ましい。
【００１０】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点以下である、ことが好ましい。
【００１１】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記第１基材および前記第２基材は、プラスチックにより形成され、前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、前記第１基材の融点および前記第２基材の融点のうち高い方の融点より低い、ことが好ましい。
【００１２】
また、上述した積層基材の加熱冷却方法において、前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下である、ことが好ましい。
【００１３】
本発明は、帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材を準備する工程と、前記積層基材の前記第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層を形成する工程と、上述したいずれかの積層基材の加熱冷却方法により、前記画素用樹脂層が形成された前記積層基材を加熱および冷却する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルターの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱収縮率が小さい第２基材を内側にし、熱収縮率が大きい第１基材を外側にして積層基材が巻芯に巻き取られて巻取体が形成され、この巻取体が加熱されて冷却される。このうち加熱によって、外側に巻き付けられたことにより生じていた第１基材内の応力を除去することができ、冷却によって、第１基材に、第２基材より大きな収縮応力を発生させることができる。このため、積層基材を冷却後に巻取体から繰り出した際、巻き取りによって巻芯側に凹状となるように変形していた第２基材を、第１基材に発生した収縮応力によって平坦にすることができる。この結果、積層基材が反ることを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層が形成されたカラーフィルターが反ることを抑制することができる。このことにより、カラーフィルターの表示画像の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態において、カラーフィルターの断面構成の一例を示す図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の断面構成を示す図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の製造装置およびその製造方法を示す図。
【図４】図４は、本発明の実施の形態において、巻取体の断面構成を示す図。
【図５】図５は、本発明の実施の形態において、パターン形成体の製造方法のフローチャートを示す図。
【図６】図６は、本発明の実施例において、パターン形成体の反り量の測定方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
まず、図１により本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を含むカラーフィルターの製造方法により得られたカラーフィルター１の断面構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるカラーフィルターの製造方法により得られるカラーフィルター１は、後述する積層基材２と、この積層基材２上に形成され、所定の形状、例えばマトリックス形状にパターニングされたブラックマトリックス３と、を備えている。このうち、ブラックマトリックス３は、所定の感光性材料によってパターニングされた感光性材料層３ａにより構成されている。
【００２０】
通常、ガラスフィルム１２上のブラックマトリックス３の各開口部内に、複数色の画素が形成されている。すなわち、ブラックマトリックス３の各開口部内に、赤色（Ｒ）画素用感光性材料、緑色（Ｇ）画素用感光性材料、および青色（Ｂ）画素用感光性材料により、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６が形成されている。各画素４、５、６の配列は、図示しないが、ストライプ配列、デルタ配列（トライアングル配列）、正方配列（四画素配列）等の公知の配列とすることができる。このように異なる色を有した三つの隣り合う画素によって、画面上における一つの表示画素が形成されるようになっている。更に、黄色画素（図示せず）等を追加して４色以上の画素が形成されるようにしても良い。
【００２１】
また、図１に示すように、これらの画素４、５、６は、保護層７で覆われている。この保護層７上に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide））からなる透明電極膜８が形成されている。
【００２２】
このようなカラーフィルター１は、例えば、各画素４、５、６に対応して配列されたＴＦＴ等のスイッチング素子と液晶層とを含む液晶素子、および面光源と組み合わされて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または電子ペーパー等に用いられる。この構成において、液晶はスイッチング素子によって制御されてシャッターとして機能し、面光源からの光を所望の色の画素のみを介して出射させる。このようにして、画面上にカラー映像が表示されるにようになっている。
【００２３】
続いて、図２を用いて、パターン形成体１ａについて説明する。ここで、パターン形成体１ａは、本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を用いて、ガラスフィルム１２上にパターニングされた樹脂層が形成された積層基材２を加熱冷却して得られるものである。パターン形成体１ａは、積層基材２と、積層基材２上に形成され、パターニングされた感光性材料層（樹脂層）３ａと、を有している。このうち積層基材２は、プラスチックフィルム（第１基材）１１と、プラスチックフィルム１１に積層されると共に、プラスチックフィルム１１の熱収縮率より小さい熱収縮率を有するガラスフィルム（第２基材）１２と、を有しており、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた感光性材料層３ａが形成されている。プラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２との間には、粘着層１３が介在されており、この粘着層１３によってプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされている。
【００２４】
次に、カラーフィルター１の各構成部材の材料について説明する。
【００２５】
プラスチックフィルム１１に用いる材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が、量産品で低コストのため好ましい。また、プラスチックフィルム１１の厚さは、１０〜２００μｍであることが好ましい。このことにより、後述するパターン形成体の製造装置２０（図３参照）の第１供給部２１に巻き付けることができると共に、巻取部２８において、巻芯２９ａにガラスフィルム１２と共に巻き付けることができ、ガラスフィルム１２の補強に必要な強度を確保することができる。
【００２６】
ガラスフィルム１２の厚さは、２０〜３００μｍである超薄ガラスであることが好ましい。このことにより、ガラスフィルム１２に可撓性を持たせることができ、パターン形成体の製造装置２０の第２供給部２２に巻き付けることができると共に、巻取部２８において、巻芯２９ａにプラスチックフィルム１１と共に巻き付けることができる。
【００２７】
感光性材料層３ａを形成する感光性材料としては、遮光性を有する黒色の顔料と溶剤と接合性樹脂（バインダー）とを含む顔料分散型の感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。また、各色の画素用感光性材料としては、同様にして、各色の顔料を分散させた感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００２８】
次に、図３を用いて、フォトリソグラフィー法を用いた本実施の形態におけるパターン形成体１ａを製造するためのパターン形成体の製造装置２０について説明する。
【００２９】
図３に示すように、パターン形成体の製造装置２０は、帯状の連続したプラスチックフィルム１１が巻き付けられた第１供給部２１と、帯状の連続したガラスフィルム１２が巻き付けられた第２供給部２２と、を有している。このうち、第１供給部２１に巻き付けられたプラスチックフィルム１１上には、粘着層１３（図２参照）が設けられ、粘着層１３上に離型紙（図示せず）が剥離自在に貼り付けられている。
【００３０】
第１供給部２１および第２供給部２２の進行方向下流側に、第１供給部２１から繰り出されて離型紙が剥離されたプラスチックフィルム１１と、第２供給部２２から繰り出されたガラスフィルム１２とを積層して貼り合せるラミネーター２３が設けられている。このラミネーター２３において、プラスチックフィルム１１上の粘着層１３を介してプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされて積層基材２が形成されるようになっている。
【００３１】
ラミネーター２３の下流側に、積層基材２のガラスフィルム１２上に感光性材料を膜状に塗布する塗工部２４が設けられている。この塗工部２４は、マイクログラビア、グラビアコータ、ダイコータ等の塗工方式によりガラスフィルム１２上に感光性材料を塗布して、感光性材料層３ａを形成するようになっている。
【００３２】
塗工部２４の下流側に、感光性材料層３ａの乾燥を行うプリベーク処理部２５が設けられている。このプリベーク処理部２５は、感光性材料層３ａを、使用するプラスチックフィルム１１の材料に応じて、約５０〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、乾燥するようになっている。例えば、プラスチックフィルム１１がポリエチレンテレフタレートにより形成されている場合には、５０℃の温度で、３分間、乾燥することが好適である。
【００３３】
プリベーク処理部２５の下流側に、感光性材料層３ａを所定のパターンで露光する露光処理部２６が設けられている。ここでは、所定形状のブラックマトリックス３とアライメントマーク（図示せず）を形成するためのフォトマスク２６ａを用いて露光を行うようになっている。
【００３４】
露光処理部２６の下流側に、露光された感光性材料層３ａを現像し、パターニングする現像処理部２７が設けられている。この現像処理部２７は、現像液として、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）の０．０５〜１０％溶液を用いて、感光性材料層３ａを現像する。このようにして、感光性材料層３ａが、例えばマトリックス状にパターニングされて、パターン形成体１ａが得られる。
【００３５】
現像処理部２７の下流側に、感光性材料層３ａがパターニングされた積層基材２、すなわちパターン形成体１ａを円筒状の巻芯２９ａに巻き取り、巻取体２９を形成する巻取部２８が設けられている。この巻取部２８においては、図４に示すように、プラスチックフィルム１１を外側に、ガラスフィルム１２を内側にして、パターン形成体１ａが巻き取られるようになっている。巻芯２９ａは、金属製であって、加熱による変形を防止するように構成されていることが好ましい。また、巻芯２９ａの直径は、５〜２０ｃｍであることが好ましい。このことにより、ガラスフィルム１２を変形または破損させることなく巻芯２９ａに巻き付けることができると共に、冷却後に巻取体２９から繰り出したパターン形成体１ａが反ることを防止可能なように、パターン形成体１ａに曲げ半径を持たせることができる。なお、図４においては、図面を簡略化するために、巻芯２９ａに１重のパターン形成体１ａが巻き取られた形態を示しているが、多重に巻き取られても良い。また、各供給部２１、２２と巻取部２８との間には、積層基材２を案内する複数の案内ロール３０が適所に設けられている。
【００３６】
パターン形成体の製造装置２０は、巻取部２８により形成された巻取体２９を加熱（ポストベーク）する加熱オーブン３１を更に有している。この加熱オーブン３１において、ガラスフィルム１２上に形成された感光性材料層３ａが加熱されて熱架橋される。巻取体２９を加熱する温度は、プラスチックフィルム１１のガラス転移点より高く、かつ、プラスチックフィルム１１の熱分解温度より低いことが好ましい。プラスチックフィルム１１のガラス転移点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にプラスチックフィルム１１が収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、プラスチックフィルム１１の熱分解温度以上の温度で加熱する場合、その後に冷却しても元の分子構造に戻らないためである。すなわち、分子間の結合が切れて低分子が揮発し、冷却時に元の分子構造と異なる分子構造となってしまうからである。分子構造が変化してしまう現象の具体例としては、黄変やヘーズの発生などの光学特性の変化や、脆くなるなどの機械的強度の低下が挙げられる。
【００３７】
例えば、プラスチックフィルム１１がポリエチレンテレフタレートにより形成される場合、プラスチックフィルム１１のガラス転移点は７０℃で熱分解温度が４００℃となる。このことから、巻取体２９を加熱する温度は、少なくとも７０℃以上４００℃以下であることが好ましく、とりわけ２００℃以上であることが好ましい。一例として、２１０℃の温度で約３０分間、巻取体２９を加熱することが好適である。このことにより、ポストベーク時に、感光性材料層３ａを熱架橋させると共に、プラスチックフィルム１１内の応力を除去することができる。
【００３８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち本実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を含むパターン形成体の製造方法およびカラーフィルターの製造方法について、図３および図５を用いて説明する。
【００３９】
まず、帯状のプラスチックフィルム１１と、プラスチックフィルム１１に積層された帯状のガラスフィルム１２とを有する積層基材２を準備する（ステップＳ１）。
【００４０】
この場合、まず、帯状の連続したプラスチックフィルム１１が巻き付けられた第１供給部２１を準備すると共に、帯状の連続したガラスフィルム１２が巻き付けられた第２供給部２２を準備する。このうち、第１供給部２１には、粘着層１３（図２参照）と離型紙が設けられたプラスチックフィルム１１が巻き付けられる。続いて、第１供給部２１からプラスチックフィルム１１が繰り出され、粘着層１３から離型紙が剥離される。また、第２供給部２２からガラスフィルム１２が繰り出される。その後、ラミネーター２３において、プラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが積層されて、積層基材２が形成される。この場合、プラスチックフィルム１１上の粘着層１３を介してプラスチックフィルム１１とガラスフィルム１２とが貼り合わされる。
【００４１】
次に、積層基材２のガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａが形成される（ステップＳ２）。
【００４２】
この場合、まず、ガラスフィルム１２上に、塗工部２４により感光性材料が膜状に塗布され、膜状の感光性材料層３ａが形成される（ステップＳ２ａ）。続いて、感光性材料層３ａが、プリベーク処理部２５により乾燥（プリベーク）される（ステップＳ２ｂ）。プラスチックフィルム１１にポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、感光性材料層３ａは、例えば、５０℃の温度で、約３分間、乾燥される。このことにより、感光性材料層３ａに含まれる溶剤が蒸発し、感光性材料層３ａのガラスフィルム１２への密着性を向上させることができる。次に、露光処理部２６において、感光性材料層３ａは、所定のパターンで露光される（ステップＳ２ｃ）。この場合、所定形状のブラックマトリックス３とアライメントマークを形成するためのフォトマスク２６ａを用いて露光が行われる。露光された感光性材料層３ａは、現像処理部２７において現像される（ステップＳ２ｄ）。このことにより、感光性材料層３ａが、マトリックス形状にパターニングされて、ガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａ（ブラックマトリックス３）が形成され、パターン形成体１ａが得られる。
【００４３】
続いて、パターン形成体１ａが巻芯２９ａに巻き取られ、巻取体２９が形成される（ステップＳ３）。この場合、図４に示すように、巻取部２８において、プラスチックフィルム１１を外側にし、ガラスフィルム１２を内側にしてパターン形成体１ａが巻芯２９ａに巻き取られる。
【００４４】
その後、巻取体２９がポストベークされる（ステップＳ４）。この場合、巻取体２９が加熱オーブン３１に投入され、プラスチックフィルム１１にポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、例えば、２１０℃の温度で、約３０分間、ポストベークされる。このことにより、感光性材料層３ａを熱架橋させることができる。
【００４５】
続いて、ポストベークされた巻取体２９が冷却される（ステップＳ５）。この場合、ポストベークされた巻取体２９が、加熱オーブン３１から取り出されて、冷却される。巻取体２９を冷却する温度は、プラスチックフィルム１１のガラス転移点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、大気中で冷却されることが好適である。この場合、冷却設備などを用いることなく、簡易に巻取体２９を冷却することができる。
【００４６】
その後、ガラスフィルム１２上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層（画素用樹脂層）４ａ、５ａ、６ａが形成される。すなわち、上述したステップＳ２〜５を繰り返すことにより、ガラスフィルム１２上に、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がそれぞれ塗布されて、ガラスフィルム１２上のブラックマトリックス３の各開口部内に、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６がそれぞれ形成される。この場合、ステップＳ２ａにおいては、各色の顔料を含む赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がガラスフィルム１２上に塗布され、また、ステップＳ２ｃにおいては、各画素４、５、６の配列に対応するフォトマスク２６ａを用いて露光が行われる。このことにより、複数の赤色画素４を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層４ａ、複数の緑色画素５を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層５ａ、および複数の青色画素６を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層６ａが、それぞれ形成される。その後、保護層７および透明電極膜８が形成されて、図１に示すカラーフィルター１が得られる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、積層基材２のガラスフィルム１２上にパターニングされた感光性材料層３ａが形成された後、熱収縮率が小さいガラスフィルム１２を内側にし、熱収縮率が大きいプラスチックフィルム１１を外側にして積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られて巻取体２９が形成され、この巻取体２９が加熱されて冷却される。このうち加熱によって、外側に巻き付けられたことにより生じていたプラスチックフィルム１１内の応力を除去することができ、冷却によって、プラスチックフィルム１１に、ガラスフィルム１２より大きな収縮応力を発生させることができる。このため、パターニングされた感光性材料層３ａが形成された積層基材２、すなわちパターン形成体１ａを、冷却後に巻取体２９から繰り出した際、巻き取りによって巻芯２９ａ側に凹状となるように変形していたガラスフィルム１２を、プラスチックフィルム１１に発生した収縮応力によって平坦にすることができる。この結果、パターン形成体１ａが反ることを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、ガラスフィルム１２上に、複数色の画素４、５、６を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層４ａ、５ａ、６ａが形成されたカラーフィルター１が反ることを抑制することができる。このことにより、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明による実施の形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形も可能である。以下、代表的な変形例について説明する。
【００５０】
ガラスフィルム１２上にパターニングされた樹脂層を形成する方法として、フォトリソグラフィー法ではなく、インクジェット法を採用することもできる。この場合、ラミネーター２３の下流側に、ガラスフィルム１２上にインクを塗布するインクジェット印刷部（図示せず）を設けて、ガラスフィルム１２上にパターン状にインクを塗布してパターニングされたインク層（樹脂層）を形成するようにしてもよい。ここで、インクに用いる材料としては、顔料または染料を含み、インクジェット法に適したインクを用いることが好ましい。あるいは、パターニングされた樹脂層を形成する他の方法として、転写法を採用することもできる。すなわち、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた樹脂層（図示せず）が転写されるようにしても良い。
【００５１】
また、ガラスフィルム１２上にブラックマトリックス３を形成することなく、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料を塗布して、複数の赤色画素を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層４ａ、複数の緑色画素を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層５ａ、および複数の青色画素を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層６ａを形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。この場合においても、カラーフィルター１が反ることを抑制することができ、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、カラーフィルター１の各色の画素として、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６を形成する例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、カラーフィルター１の各色の画素として、イエロー（Ｙ）画素、マゼンタ（Ｍ）画素、シアン（Ｃ）画素を形成しても良い。すなわち、ガラスフィルム１２上に、イエロー画素用感光性材料、マゼンタ画素用感光性材料、およびシアン画素用感光性材料を塗布して、複数のイエロー画素を構成するようにパターニングされたイエロー画素用感光性材料層、複数のマゼンタ画素を構成するようにパターニングされたマゼンタ画素用感光性材料層、および複数のシアン画素を構成するようにパターニングされたシアン画素用感光性材料層を形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。
【００５３】
また、本実施の形態においては、積層基材２の第１基材がプラスチックフィルム１１であって、第２基材がガラスフィルム１２である例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、第１基材および第２基材が、互いに熱収縮率が異なるプラスチックフィルムであってもよい。この場合、加熱オーブン３１においてパターン形成体１ａが巻き取られた巻取体２９を加熱（ポストベーク）する温度は、第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、第１基材の融点および第２基材の融点のうち高い方の融点より低いことが好ましい。第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にプラスチックフィルムが収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、第１基材の融点および第２基材の融点のうち高い方の融点以上の温度で加熱する場合、支持する機能を有する基材（融点が高い方の基材）が溶けて、他方の基材を支持できなくなるためである。また、ポストベークされた巻取体２９を冷却する温度は、第１基材のガラス転移点および第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、上述した実施の形態と同様にして、大気中で冷却されることが好適である。なお、一例として、第１基材にはポリエチレンテレフタレートを、第２基材にはポリエチレンナフタレートを用いることができる。
【００５４】
また、第１基材および第２基材は、互いに熱収縮率が異なるガラスフィルムであってもよい。この場合、加熱オーブン３１において巻取体２９を加熱する温度は、第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点より高く、かつ、第１基材の軟化点および第２基材の軟化点のうち高い方の軟化点より低いことが好ましい。第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点以下の温度で加熱する場合、その後の冷却時にガラスフィルムが収縮することによる反りの問題はそもそも生じにくいためである。また、第１基材の軟化点および第２基材の軟化点のうち高い方の軟化点以上の温度で加熱する場合、支持する機能を有する基材（軟化点が高い方の基材）が軟化して、他方の基材を支持できなくなるためである。また、ポストベークされた巻取体２９を冷却する温度は、第１基材の歪点および第２基材の歪点のうち低い方の歪点以下であることが好ましい。例えば、巻取体２９は、上述した実施の形態と同様にして、大気中で冷却されることが好適である。なお、一例として、第１基材にはソーダライムガラスを、第２基材には無アルカリガラスを用いることができる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、カラーフィルター１を製造することを目的として、ガラスフィルム１２上に、パターニングされた樹脂層として、マトリックス状のブラックマトリックス３、並びに、パターニングされた赤色画素４、緑色画素５および青色画素６が形成される例について説明した。しかしながら、カラーフィルター１に限られることはなく、積層基材２のガラスフィルム１２上に、任意の形状（ベタ状態を含む）にパターニングされた樹脂層を形成する場合、さらには、樹脂以外の材料によりパターニングされた層が形成される場合、例えば、ＴＦＴアレイ用のパターニングされた金属層が形成される場合にも本発明を適用することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態においては、パターニングされた樹脂層が形成された積層基材２が巻芯２９ａに巻き取られて加熱冷却される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、積層基材２にパターニングされた樹脂層が形成されていない積層基材２を巻芯２９ａに巻き取って加熱冷却する場合にも本発明を適用することができ、この場合においても、積層基材が反ることを抑制するという本発明の効果を得ることができる。
【実施例】
【００５７】
本発明の実施の形態による積層基材の加熱冷却方法を用いて形成されたパターン形成体１ａの反り量を測定した。
【００５８】
プラスチックフィルム１１として、厚さ５０μｍ、幅２７０ｍｍ、長さ１０ｍのＰＥＴフィルム（リンテック社製、フジクリア５０）を準備した。なお、このＰＥＴフィルムフィルム上に粘着層１３が設けられており、粘着層１３上に離型紙が剥離自在に貼り付けられている。また、ガラスフィルム１２として、厚さ１００μｍ、幅２７０ｍｍ、長さ１０ｍのガラスフィルム（日本電気硝子社製 ＯＡ−１０Ｇ）を準備した。
【００５９】
続いて、ＰＥＴフィルム１１の離型紙を剥離し、ＰＥＴフィルム１１とガラスフィルム１２とを粘着層１３を介してラミネーター２３を用いて貼り合せ、積層基材２を作製した。
【００６０】
次に、得られた積層基材２に、マイクログラビアを用いてガラスフィルム１２上にネガ型樹脂であるＢＭフォトレジストを塗布し、５０℃で３分間乾燥を行った。
【００６１】
引き続いて、フォトマスク２６ａを用いて露光し、アルカリ現像を行い、マトリックス形状のブラックマトリックス３が形成されたパターン形成体１ａを得た。
【００６２】
このパターン形成体１ａを、ガラスフィルム１２を内側にし、ＰＥＴフィルム１１を外側にして、直径８．７ｃｍの金属製の巻芯２９ａに巻き取り、巻取体２９を形成した。
【００６３】
巻取体２９を加熱オーブン３１に投入し、２１０℃、３０分間加熱してポストベークを行った。
【００６４】
その後、巻取体２９を加熱オーブン３１から取り出し、大気中で冷却し、ブラックマトリックス３が形成された積層基材２、すなわち、パターン形成体１ａを巻芯２９ａから繰り出し、２７０ｍｍ間隔で切断した。
【００６５】
切断されたパターン形成体１ａを、図６に示すように、平板３２に載せ、パターン形成体１ａの反り量を測定した。反り量は、パターン形成体１ａの中央部と、平板３２の上面との距離ｘとし、定規を用いて測定した。本実施例により得られたパターン形成体１ａでは、反り量は１ｍｍ以下であった。
【００６６】
上記と同様の手順で、赤色画素４、緑色画素５、青色画素６を、この順で、塗布、乾燥、露光、現像、ポストベークおよび冷却して、パターニングされた各色の画素４、５、６を形成した。青色画素６の冷却を終了した後、パターン形成体１ａを枚葉状に切断して反り量を測定したところ、反り量は１ｍｍ以下であった。
【００６７】
（比較例）
比較例として、上述した実施例と同様にして、積層基材２のガラスフィルム１２上にブラックマトリックス３を形成して巻取体２９を形成した後、この巻取体２９から連続的に積層基材２を繰り出して加熱オーブン３１に搬送しながらポストベークを行って冷却し、再び巻き取った。その後、パターン形成体１ａを再び繰り出して切断して、上述した実施例と同様にして反り量を測定した。その結果、反り量は２７ｍｍであった。このパターン形成体１ａに、赤色画素４を構成する赤色画素用レジストの塗布を試みたが、反り量が大きいため、ガラスフィルム１２上に均一に塗布することができず、また露光する際には、露光領域において、積層基材２とフォトマスクとの間隔を均一にすることができなかった。
【００６８】
このことにより、現像後、パターン形成体１ａを巻き取って巻取体２９を形成し、巻取体２９の形態として、ポストベークおよび冷却を行うことにより、得られるパターン形成体１ａの反り量が抑制されることが確認できた。
【符号の説明】
【００６９】
１ カラーフィルター
１ａ パターン形成体
２ 積層基材
３ ブラックマトリックス
３ａ 感光性材料層
４ 赤色画素
４ａ 赤色画素用感光性材料層
５ 緑色画素
５ａ 緑色画素用感光性材料層
６ 青色画素
６ａ 青色画素用感光性材料層
７ 保護層
８ 透明電極膜
１１ プラスチックフィルム
１２ ガラスフィルム
１３ 粘着層
２０ パターン形成体の製造装置
２１ 第１供給部
２２ 第２供給部
２３ ラミネーター
２４ 塗工部
２５ プリベーク処理部
２６ 露光処理部
２６ａ フォトマスク
２７ 現像処理部
２８ 巻取部
２９ 巻取体
２９ａ 巻芯
３０ 案内ロール
３１ 加熱オーブン
３２ 平板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法において、
前記第２基材を内側にして前記積層基材を巻芯に巻き取り、巻取体を形成する工程と、
前記巻取体を加熱する工程と、
加熱された前記巻取体を冷却する工程と、を備えたことを特徴とする積層基材の加熱冷却方法。
【請求項２】
前記第1基材はプラスチックにより形成されると共に、前記第２基材はガラスにより形成され、
前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第1基材のガラス転移点より高く、かつ、前記第1基材の熱分解温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項３】
前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点以下であることを特徴とする請求項２に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項４】
前記第１基材および前記第２基材は、プラスチックにより形成され、
前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、前記第１基材の融点および前記第２基材の融点のうち高い方の融点より低いことを特徴とする請求項１に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項５】
前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下であることを特徴とする請求項４に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項６】
帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材を準備する工程と、
前記積層基材の前記第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層を形成する工程と、
請求項１乃至５のいずれかに記載の積層基材の加熱冷却方法により、前記画素用樹脂層が形成された前記積層基材を加熱および冷却する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項１】
帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材の加熱冷却方法において、
前記第２基材を内側にして前記積層基材を巻芯に巻き取り、巻取体を形成する工程と、
前記巻取体を加熱する工程と、
加熱された前記巻取体を冷却する工程と、を備えたことを特徴とする積層基材の加熱冷却方法。
【請求項２】
前記第1基材はプラスチックにより形成されると共に、前記第２基材はガラスにより形成され、
前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第1基材のガラス転移点より高く、かつ、前記第1基材の熱分解温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項３】
前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点以下であることを特徴とする請求項２に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項４】
前記第１基材および前記第２基材は、プラスチックにより形成され、
前記巻取体を加熱する工程において、前記巻取体を加熱する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点より高く、かつ、前記第１基材の融点および前記第２基材の融点のうち高い方の融点より低いことを特徴とする請求項１に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項５】
前記巻取体を冷却する工程において、前記巻取体を冷却する温度は、前記第１基材のガラス転移点および前記第２基材のガラス転移点のうち低い方のガラス転移点以下であることを特徴とする請求項４に記載の積層基材の加熱冷却方法。
【請求項６】
帯状の第１基材と、前記第１基材に積層され、前記第１基材の熱収縮率より小さい熱収縮率を有する帯状の第２基材と、を有する積層基材を準備する工程と、
前記積層基材の前記第２基材上に、カラーフィルター用の画素を構成するようにパターニングされた画素用樹脂層を形成する工程と、
請求項１乃至５のいずれかに記載の積層基材の加熱冷却方法により、前記画素用樹脂層が形成された前記積層基材を加熱および冷却する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２０８８７（Ｐ２０１２−２２０８８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９３８４（Ｐ２０１１−８９３８４）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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