表示装置用カラーフィルタの製造方法
【課題】カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制した表示装置用カラーフィルタを製造する。
【解決手段】プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行う。
【解決手段】プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、プラスチックフィルムを基材としてなる表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などのフラットパネルディスプレイは、薄型省スペースの表示装置として広く用いられている。これらの表示装置のうち、カラー表示を行うものの多く(特に液晶表示装置のほとんど)は、ガラス基板を用いて形成された画素に対応したRGB3原色のカラーフィルタによりカラー化が行われており、この3原色パターンを形成した基板を一般にカラーフィルタと呼んでいる。
【0003】
近年、特に携帯電話等の携帯機器用の表示装置において、更なる薄型・軽量化のためにガラスに換えてプラスチックフィルムを基板に用いることが提案されている(特許文献1)。プラスチックフィルムの種類としては、ポリエチレンレテフタレート,ポリカーボネート,ポリエーテルスルホン等の熱可塑性プラスチックフィルムの他、エポキシ樹脂等の架橋性樹脂も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−284303号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、プラスチックフィルムを用いてカラーフィルタを製造する際、次のことが問題となっている。
第一に、現在、カラーフィルタを製造する際に着色レジストを使用する場合、フォトリソグラフィーによりパターニングし、200℃程度の熱処理工程を必要としている。この工程を赤,緑,青の着色部ごとに3回またはこれら着色部に加えて着色部の間に樹脂ブラックマトリックスを形成する場合には少なくとも4回の熱処理工程が必要となる。プラスチックフィルムを基板に用いる場合には上記の熱処理工程により複数回の熱履歴を受けることになる。例えば、熱可塑性樹脂の場合工程中で例えば搬送時にテンションなどの外力がかかった場合に変形が生じることがあり、特に延伸フィルムの場合には緩和による収縮が起こる。また架橋性樹脂の場合であっても熱履歴により硬化収縮が起こる。熱処理工程を繰り返すために、これらのような変形が原因による寸法変化が生じてしまい、ガラス基板を使用した時より寸法精度が設計値を逸脱してしまうという問題点がある。
【0006】
第二に、カラーフィルタ層を形成する際に、基板としてのプラスチックフィルムはガラス基板と異なりフレキシブルであるため、ガラス基板に対して用いるのと同じような塗布方法、例えばスピンナーコート等の塗布方法が取れないという問題点がある。この問題を解決するための手段として転写法とインクジェット法とが考えられる。インクジェット法に関しては受像層法、隔壁法、新疎水法、が提案されているがこれらは全て工程が増えるという問題点がある。これに対して転写法ではプラスチックフィルム面に直接カラーフィルタ層を設けることができる、また転写法では連続的に転写することができる。さらに転写法における現像工程は従来法の工程が使用できる利点がある。さらに着色感材をグラビアコーターやダイコーターで直接精密塗布する方法は更なる工程の短縮を得られる利点がある。
【0007】
第三に、ガラス基板と比較してプラスチックフィルムはガスバリア性が無いことであり、水蒸気、酸素などのガスの接触により液晶や有機ELを劣化させて寿命を短くするという問題点がある。
【0008】
そこで、この発明は、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制した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している。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の課題を解決するために、この発明に係る表示装置用カラーフィルタの製造方法は、プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、
前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行うことを特徴としている。
【0010】
これにより、カラーフィルタ層の形成よりも前に、カラーフィルタ層形成時での加熱温度以上の温度でプラスチックフィルムを加熱処理しておくことで、プラスチックフィルムの耐熱温度をカラーフィルタ層形成時の加熱温度以上にした結果、カラーフィルタ層形成時の加熱処理に基づく寸法変化を低減でき、信頼性を向上させた表示装置用カラーフィルタを製造することが可能になる。
【0011】
この表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、当該加熱を酸素を除外した雰囲気下で行うようにしてもよい。
【0012】
これにより、空気酸化などによるプラスチックフィルムの着色、強度の低下を防ぐことができる。
【0013】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、当該加熱を少なくともロール巻き出し装置,加熱炉,ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行う。
【0014】
これにより、プラスチックフィルムをロール・ツー・ロールで得ることができ、カットシート状でプラスチックフィルムを得ていた従来に比べて、生産性が向上する。
【0015】
この表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、着色電離放射線硬化性樹脂の層をベースプラスチックフィルム上に形成した転写材料を用い、当該転写材料をその着色電離放射線硬化性樹脂の層がプラスチックフィルム基板と向かい合うようにしてプラスチックフィルム基板上に感熱圧着する工程と、フォトマスクを介して、着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前にベースプラスチックフィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後ベースプラスチックフィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0016】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成した後、保護フィルムをラミネートする工程と、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前に保護フィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後保護フィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0017】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成し、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程を含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0018】
これらのカラーフィルタの形成方法によれば、ロール・ツー・ロールで得たプラスチックフィルムに有効に着色層を形成することができるようになる。また、この着色層の形成もロール・ツー・ロールで行うことができるため、着色層の形成工程の高度な自動化が可能になり、表示装置用カラーフィルタを効率よく生産することができるようになる。
【0019】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、無機薄膜からなるガスバリア層を設ける工程をさらに含んでいてもよい。
【0020】
また、ガスバリア層を設ける工程では、ガスバリア層が、プラスチックフィルムの長尺ロール上に、少なくともロール巻き出し装置,成膜装置,ロール巻き取り装置を備えるロール成膜装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで成膜されるようにしてもよい。
【0021】
これにより、カラーフィルタに水蒸気、酸素などに対するガスバリア性を付与することができ、水蒸気、酸素などのガスの接触によりカラー表示装置の液晶や有機ELを劣化させて寿命を短くするということがなくなる。
【0022】
前記のいずれかの表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムの加熱に先立って、光硬化性樹脂に光照射を行って硬化させる工程をさらに含んでもよく、あるいはプラスチックフィルムの加熱に先立って、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程をさらに含んでもよい。
【0023】
これによれば、プラスチックフィルムを形成する工程の後に、前述のカラーフィルタ層形成時の加熱温度以上の温度で、当該プラスチックフィルムの加熱処理を行うことになる。
【発明の効果】
【0024】
この発明によれば、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】この発明の実施形態に係る表示装置用カラーフィルタの要部の拡大平面図である。
【図2】図2(a)は、図1におけるA−A面での断面図であり、図2(b)は、図1におけるB−B面での断面図である。
【図3】この実施形態における着色パターンの1ピッチ分を示す図である。
【図4】この実施形態で用いる熱処理装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図5】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図6】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図7】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図8】図8(a)は、この実施形態で得られるブラックマトリックスパターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図8(b)は図8(a)におけるC−C面の断面図である。
【図9】図9(a)は、この実施形態で得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図9(b)は図9(a)におけるD−D面の断面図である。
【図10】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図11】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、この発明に係る表示装置用カラーフィルタの製造方法の実施形態について説明する。
図1は、この実施形態に係る表示装置用カラーフィルタの要部の拡大平面図である。図2(a)は、図1におけるA−A面での断面図であり、図2(b)は、図1におけるB−B面での断面図である。
【0027】
カラーフィルタ10は、ガスバリア層14が両面に形成されたプラスチックフィルム12の主面に、ブラックマトリックスパターン16、および赤色パターン18、緑色パターン20および青色パターン22からなるRGB着色パターンが設けられ、さらに透明電極層24および積層する際に隣り合う素子との空間を確保するためのカラムスペーサ26がこの順で設けられてなるものである。なお、ここで、ガスバリア層14、透明電極層24およびカラムスペーサ26は、任意の構成であり、適宜省略可能である。
【0028】
また、図1に示したように、ブラックマトリックスパターン16は、プラスチックフィルム12上で格子状に設けられ、RGB着色パターンの各色のパターンはこのブラックマトリックスパターン16に囲まれたマス目の位置に設けられている。また、カラムスペーサ26は、ブラックマトリックスパターン16における交差点および/またはブラックマトリックスパターン16上に設けられている。
【0029】
ここで、各色のパターンは、所定の方向において赤、緑、青の周期で配置されるようになっている。
図3は、着色パターンの1ピッチ分を示す図である。
図3では、青パターン22の端面から次の青パターン22の端面までのブラックマトリックスパターン16、赤色パターン18、ブラックマトリックスパターン16、緑色パターン20、ブラックマトリックスパターン16、青色パターン22で1ピッチが構成される例が示される。
【0030】
1ピッチ分の距離hは、求められる解像度などにより適宜決定されるものであり、例えば80ppi〜200ppi(320μm〜125μmに相当)の範囲で決定され、一方で各色の着色パターンの間隔dは、例えば5〜10μmの範囲で決定されるようになっている。例えば、1ピッチ分の距離hを126μmとしたとき、各色の着色パターンのピッチ方向における幅を35μm、間隔dを7μmにすることができる。
【0031】
したがって、カラーフィルタの製造工程において、着色パターンを形成する際の誤差は数μm以内に抑える必要がある。
【0032】
そこで、このような製造工程における着色パターンの形成(パターニングプロセス)誤差を極力小さくすることを可能にする表示装置用カラーフィルタは、プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有するものであって、カラーフィルタ層の形成よりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、このプラスチックフィルムが加熱されてなるものである。
【0033】
このようにカラーフィルタ層の形成前に所定の温度で熱処理がなされたプラスチックフィルムは、カラーフィルタ層形成の際の熱履歴を受けたときに生じる可能性のある寸法変化を抑えることができるため、パターニングプロセス誤差を極力小さくすることが可能になる。
【0034】
プラスチックフィルムに用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂,架橋性樹脂およびそれらの多層フィルムを挙げることができる。特に、架橋性樹脂を用いた場合には、加熱時に張力などの応力がかかった際の変形が少なくなる。
【0035】
架橋性樹脂としては、光架橋性樹脂および熱架橋性樹脂が挙げられる。また、光架橋性樹脂としてはアクリル樹脂を用いることができ、熱架橋性樹脂としてはエポキシ樹脂を用いることができ、これら樹脂を用いた場合には、加工方法と樹脂特性の適合性が良好になる。
【0036】
また、プラスチックフィルムの線膨張係数を40ppm/℃以下とすることができる。この場合には、パターニングプロセス時の温度バラツキによる寸法ズレを小さく抑えることができる。この線膨張係数が40ppm/℃以下のプラスチックフィルムは、架橋性樹脂に無機物を含ませることなどにより得ることが出来る。
【0037】
この場合の無機物としては、シリカ,ガラス等二酸化珪素を主成分とするもの、アルミナ,ジルコニア,チタニア等の金属酸化物などが挙げられ、必ずしもこれらに限定されるものではないが、二酸化珪素を主成分とした場合には、無機物と樹脂との屈折率差が小さくなるため、良好な透明性を得やすくなる。また、これら無機物の表面をアクリルシランなどで表面処理してもよい。
【0038】
この発明に用いるプラスチックフィルムは、全光線透過率が80%以上であることが好ましい。特に、樹脂に無機物を含ませて用いる際には、プラスチックフィルム中の無機物の粒径が100nm以下とするか、あるいはプラスチックフィルム中の架橋性樹脂と無機物との屈折率の差が±0.005以内とすることで、光線透過率が80%以上のフィルムを得やすくなる。
【0039】
更に、この発明に用いるプラスチックフィルムとしては、ガラス転移温度が200℃以上であるものを用いることができる。このようなガラス転移温度が200℃以上であるプラスチックフィルムを用いる場合には、後述するようにカラーフィルタ層のポストベーク処理時に熱変形してしまうという問題が発生しにくくなる。
【0040】
また、この発明においては、プラスチックフィルムの表面にアンダーコート層を有する構成とすることも可能である。アンダーコート層を設けることで、プラスチックフィルム上にガスバリア層を成膜する場合に、このガスバリア層のプラスチックフィルムへの密着性をより向上させることができる。このようなアンダーコート層としては、アクリル系架橋性樹脂,エポキシ系架橋性樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【0041】
プラスチックフィルムは一般に酸素や水蒸気等のガスを透過するが、ガラス基板を用いた表示装置用カラーフィルタのように、例えば液晶ディスプレイ用や有機ELディスプレイに適用した場合にはガスの透過率が非常に低いことが必要であり、ガスバリア層を表面に設けることで、このような表示装置用カラーフィルタに要求される性質を備えることができる。この場合にあっては、特に透過率の温度や湿度による変化が少ない無機薄膜のガスバリア層を有することが好ましい。
【0042】
ここで、ガスバリア層として用いることができる無機薄膜の材質としては、Si,Al,In,Sn,Zn,Ti,Cu,Ce,Mg,La,Cr,Ca,Zr,Taから選ばれる1種以上を含む酸化物、窒化物、酸化窒素化物またはハロゲン化物を主成分とするものなどが挙げられるが、特にこれに限定されるものではないが、Si,Ta,Alから選ばれる1種以上を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物を主成分とするものが特に好ましい。また、無機ガスバリア層は1層であっても2層以上であってもよい。
【0043】
また、この発明の表示装置用カラーフィルタの製造方法は、基材となるプラスチックフィルムを形成する工程と、形成されたプラスチックフィルムにカラーフィルタ層を形成する工程とを含み、さらに、このカラーフィルタ層を形成するより先に、このカラーフィルタ層の形成する工程での処理の際に採用される最高温度より高い温度、好ましくは10℃以上、より好ましくは30℃以上高い温度で、プラスチックフィルムを処理する工程を含むものである。
【0044】
プラスチックフィルムを処理する工程では、より高い処理温度、すなわちカラーフィルタを形成する際の加熱温度よりも10℃程度高い温度の場合よりも、30℃以上高い温度の場合のほうが、プラスチックフィルムの熱処理時間が短時間でも効果があるために好ましい。
【0045】
ここで、プラスチックフィルムを熱処理する場合、熱風オーブン,赤外線炉,ホットプレート等の加熱炉で行うことができる。また、この加熱処理を、真空雰囲気や窒素置換雰囲気など酸素を除外した条件で行う場合には、空気酸化などによるプラスチックフィルムの着色、強度の低下を防げるので好ましい。
【0046】
図4は、熱処理装置の一例の構成を模式的に示す図である。
この熱処理装置40では、ロール状のプラスチックフィルムが巻き出し可能にセットされたロール巻き出し装置42より巻き出されたプラスチックフィルム48が、ヒーター56を備えた加熱炉44に搬送され、前記の所定の温度以上の温度にて加熱処理された後、ロール巻き取り装置46にて巻き取られるようになっている。
【0047】
ここで、加熱炉44内にて、プラスチックフィルム48を張った状態にするために、巻き出し口および巻き取り口にそれぞれニップロール50,54を設けて、プラスチックフィルム48の張力を制御することができるようになっている。さらに、加熱炉44の巻き出し口側に張力測定ロール52も設けて、この張力測定結果にしたがってニップロール50,54の動作を制御することで、プラスチックフィルム48の張力の帰還制御を可能としている。
【0048】
このように、ロール巻き出し装置,加熱炉,ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いたときには、熱処理を連続的にロール・ツー・ロールで行うことができ、これにより、生産効率を高くすることができる。
【0049】
続いて、所定温度で熱処理したプラスチックフィルム12(図5(a))の上に、ガスバリア層14を形成する(図5(b))。
かかるガスバリア層は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどの物理蒸着(PVD)法、プラズマCVD(chemical vapor deposition)などの化学蒸着法またはゾルゲル法などで作製することができるが、中でもスパッタリングで作製することが緻密な膜即ちガスバリア性の良好な膜が得られやすいことから好ましい。
【0050】
無機ガスバリア層の成膜工程は、枚葉あるいはロール・ツー・ロールいずれも適用できる。プラスチックフィルム上で成膜を行うため、ロール・ツー・ロールで行うと生産性が向上するため好ましい。
【0051】
このようなガスバリア層を設けることによりガス透過率を低減させることができるが、カラーフィルタとしては水蒸気透過率が0.1g/m2・24h以下であることが好ましく、更に酸素透過率が0.5ml/m2・24h・atm以下であることが液晶ディスプレイの液晶層中に気泡発生による故障が発生するまでの寿命をより長くできることから好ましい。
【0052】
続いて、ガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムの表面にカラーフィルタ層を形成する。以下に、カラーフィルタ層を形成する工程におけるブラックマトリックス及びRGBの着色材による着色パターンを形成するための実施形態について説明する。
【0053】
この発明においてブラックマトリクス及びRGBの着色パターンは、フォトリソグラフィーにより形成することができる。本実施形態においては、枚葉(カットシート状)で行うこともロール・ツー・ロールの連続工程で行うこともできる。特に、ロール・ツー・ロールの連続工程で行う場合には、生産性が高く好ましい。
【0054】
ここで、ブラックマトリックス及び着色材は、感光性樹脂組成物であるブラックマトリックス形成用塗料組成物及び着色パターン形成用塗料組成物を、それぞれプラスチックフィルム上に直接塗布してパターニングし熱キュアするか、予め別途これらの塗料組成物をベースフィルム上に塗布して乾燥することによりドライフィルム化し、これを基板となるプラスチックフィルムにラミネートして転写しパターニングし、熱キュアすることで形成することができる。
【0055】
ここで、感光性樹脂組成物としては、(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)多官能性単量体および(D)光重合開始剤を含有する感放射性組成物が挙げられる。
着色剤(A)とは、カラーフィルタへの透過光照射の際に各着色パターンを色表示するあるいはブラックマトリックスパターンを遮光するための材料であり、例えば、着色材料としては赤色有機顔料、緑色有機顔料、青色有機顔料、遮光材料としてはカーボンブラック顔料等が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂(B)とは、現像の際に溶解して感光性樹脂組成物の層を除去するための材料であり例えば、ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体が挙げられる。
多官能性単量体(C)とは、露光の際に感光性樹脂組成物の層を重合して、現像時に非溶解性のパターンを形成するための材料であり、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。
光重合開始剤(D)とは、露光の際に多官能性単量体を重合させるための材料であり、例えば2−ベンジルー2−ジメチルアミノー1−(4−モノフォリオフェニル)ブタノンー1 が挙げられる。
このような感放射性組成物を用いることで、ロール・ツー・ロール上に高解像度の着色パターンおよびブラックマトリックスパターンを形成でき、なおかつプラスチックフィルムの屈曲性に追従する柔軟なパターンが形成できる。
【0056】
ここでは、ドライフィルムからブラックマトリックスをプラスチックフィルムにラミネートする形態について説明する。ここで使用するブラックマトリックス塗料用のドライフィルムは、ベースフィルム62(図6(a))上にブラックマトリックス形成用塗料組成物をウェット状態でダイコートを用いて塗布し、乾燥させて塗料組成物層64を形成後(図6(b))、図6(c)に示したようにカバーフィルム66をラミネートして得ることができる。
【0057】
塗料組成物の塗布方式としては、ダイコート以外に、グラビアコート、グラビアリバースコート、スリットリバースコート、マイクログラビアコート、コンマコート、スライドコート、スプレーコート、カーテンコート等がある。
【0058】
このようなベースフィルム62の厚みは2.5〜100μmが好ましく、さらにはフィルムの搬送性を良好にするためには6μm以上が好ましく、被転写基材の凹凸への追従性が増すには50μm以下がより好ましい。
【0059】
また、ベースフィルム62の材質としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、三酢酸セルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミド、もしくは芳香族ポリアミド等の合成樹脂の単体フィルムおよび多層フィルムをあげることが出来る。中でもポリエチレンテレフタレートが透明性及び平滑性に優れるため好ましい。
【0060】
一方、カバーフィルム66の厚みは2.5〜100μmが好ましく、さらにはベースフィルム62からの剥離性を考慮した場合には6〜50μmがより好ましい。このカバーフィルム66の材質としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、三酢酸セルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミド、もしくは芳香族ポリアミド等の合成樹脂をあげることが出来、中でもポリエチレンテレフタレートが透明性及び平滑性に優れるため好ましい。
【0061】
このようにして得られるドライフィルムからカバーフィルム66を予め剥離し、図7に示したように、塗料組成物層64が基材となるプラスチックフィルム12上のガスバリア層14と向かい合うようにベースフィルム62を積層して、ブラックマトリックス形成用の感光性樹脂組成物の層を加圧加熱ローラにより加熱加圧処理して連続的に転写し、積層原反70を作成する。
【0062】
ここで、加熱加圧処理には、一般的な加圧加熱ローラを用いることができ、具体的には上下2本のロールでフィルムを挟む事ができて1本のロールで加熱し他方のロールで圧力を受ける構造を有するものである。材質は主に表面が耐熱ゴムで覆われたものを一方のロールに用い、他方にはクロムめっき処理された金属ロールが用いられる。このように、一方をゴムロールにして他方を金属ロールにすることにより、加圧を均一にすることができる。
【0063】
この発明者等が種々実験した結果、上ロールを耐熱ゴムで覆われかつ加熱可能なロールにし、下ロールを金属ロールとすることにより温度コントロールがより精度良く行われ、転写品質が向上することを見出した。
【0064】
また、加圧加熱処理の条件を、ローラ圧が0.5〜10kg/cm2、加熱温度が50〜150℃、また搬送速度が100〜2000mm/minとすることで、転写品質を良好にすることができる。この理由として、ローラ圧および加熱温度が低いと転写層と被転写基材との密着性が不十分となり転写に欠陥が発生しやすくなり、逆に高いと転写層、非転写基材およびベースフィルムへの熱圧の影響により、変形等が発生し、転写品質が低下することが挙げられる。また搬送速度が遅いとスループット低下と熱圧による転写品質の劣化が発生し、また早いと、転写の際に熱圧が不足し転写が正確に行われない。
【0065】
次に、加熱加圧処理された積層原反に対して、必要に応じてベースフィルムを剥離した状態で、感光性樹脂組成物の層上から露光処理する。
【0066】
また、ブラックマトリックス形成用塗料組成物である感光性樹脂組成物を、プラスチックフィルム上に直接塗布する場合、上記工程をすべて省略するか、塗布後にベースフィルムをラミネートして積層原反を作成し、この積層原反にベースフィルムを感光性樹脂組成物の層上に付けた状態で露光処理を行ってもよい。
【0067】
この感光性樹脂組成物に露光する工程では、後述する光源からの光を露光させる露光台を備える露光部と、この露光部に感光性樹脂組成物を導入するために上流側に巻き出し装置,下流側に巻き取り装置、さらに入口側および出口側にニップロール対とを備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、ニップロール対を駆動させて連続状の積層原反を露光部に搬送し、露光部で積層原反を露光台上に吸着固定させてプロキシ露光によって積層原反を露光する。
【0068】
積層原反を露光台上に吸着固定している間は、ニップローラの駆動を止めることが好ましい。また、搬送時の原反にかかるテンションに関しては、弱いと搬送不良により原反の蛇行が発生しやすく、またテンションが強いと原反の伸びの影響があるという観点から、0.5〜5kg/300mm幅にすることが好ましい。
【0069】
なお、上述での原反搬送形態は、ブラックマトリックスの塗布またはベースフィルムを用いたパターニングを行う処理を行う装置、露光・現像処理を行う装置、および後述のベーク装置が別装置となっているため、巻き出しおよび巻き取り装置が必要であるが、連続の装置構成である場合は、各装置での巻き取りの考えは必ずしも必要ではない。
【0070】
ここで、露光装置の露光部の温度は、装置の露光時の温度、湿度条件の変動範囲である気温、湿度の雰囲気安定性を考慮して、20℃±0.1℃から25℃±0.1℃であり、一方湿度が50%±1%から65%±1%であることが、この温度による各材料の安定性と材料の吸湿性を考慮すると好ましい。
【0071】
また、積層原反のベースフィルム又はブラックマトリックス形成用感光性樹脂組成物層とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)に関しては絶えず一定になるよう毎回自動調整する。この場合のギャップ量は形成パターンの解像度を考慮し、すなわちギャップ量が大きすぎると解像度が低下し、また逆に近づけると解像度は向上すること、およびフォトマスクへのゴミ及び汚れ等の付着が増加することから、5〜200μmが好ましい。
【0072】
また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行う。このとき、後述するRGBの各色の着色パターン形成時の露光位置合わせのためのアライメントマークを作成しておくのが好ましい。
【0073】
露光処理の際に用いられる光源としては、高圧水銀ランプ、DEEP UVランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等が挙げられるが、前述したブラックマトリックス形成用感光性樹脂組成物を用いた場合には、特に波長350〜450nmを用いて露光することが感度および解像度の点から好ましい。
【0074】
続いて現像処理及びポストベーク処理を行う。現像処理は、露光機の下流側に設置した現像装置にて行い、具体的には露光後の積層原反を一定速度で搬送するとともにベースフィルムを剥離しながら、剥離後のプラスチックフィルム表面に現像液を室温にてスプレイ状に吐出して行うことで、プラスチックフィルム上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得ることができる。また、ベースフィルムを付けた状態で露光を行った場合は、ベースフィルムを剥離した後に現像液を塗布して現像を行う。その後、この複合フィルムを、連続ベーク炉にて一定速度で搬送しながらベーク炉中を通過させて、ベーク処理を行うことで、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアすることができる。ここで、ベークの温度は、低温すぎると熱キュアが不十分であり、また高温であると樹脂の黄変等が発生することから、120〜250℃が好ましい。
【0075】
図8(a)は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図8(b)は図8(a)におけるC−C面の断面図である。
図8(a),(b)によれば、ブラックマトリックスパターン16がプラスチックフィルム12のガスバリア層14上に格子状に形成されている。
【0076】
続いて、ブラックマトリックスパターンを形成した後、RGBの着色パターンを形成する。RGBの着色パターンを上述のようにドライフィルムを用いて転写する場合、このRGBの各色の対応する着色材のドライフィルムも、前述したブラックマトリックスの場合と同様にして作成することができる。
【0077】
例えば、ブラックマトリックス内に赤色(RED)をパターニングするには、ブラックマトリックス形成済みのプラスチックフィルムを作製後、その上にカバーフィルムを予め剥離したREDのドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、REDに対応する着色パターン形成用の感光性樹脂組成物の層を加圧加熱ローラにより連続的に転写し積層原反を作成することができる。この加圧加熱ローラによる着色パターンの転写処理は、前述したブラックマトリックス形成と同様の装置や条件で行うことができる。
【0078】
次に、転写されたREDの着色パターンに対する露光工程では、ブラックマトリックスと同時にパターニングされたアライメントマークを用いて位置合せを行う。以下ブラックマトリックスの場合と同様にして露光処理、現像処理、ポストベーク処理を行い、ブラックマトリックスが形成されたプラスチックフィルム上に、熱キュアされた着色パターンを形成することができる。
【0079】
なお、前記ブラックマトリックス形成済みのプラスチックフィルムの上に着色パターン形成用の感光性樹脂組成物を直接塗布して着色パターンを形成することもブラックマトリックス形成の場合と同様にして行うことができる。
【0080】
図9(a)は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図9(b)は図9(a)におけるD−D面の断面図である。
図9(a),(b)によれば、格子状に形成されたブラックマトリックスパターン16により囲まれるマス目の領域に所定間隔でREDの着色パターンである赤色パターン18が形成されている。
【0081】
さらに、ブラックマトリックスとREDを形成したプラスチックフィルム上に、同様にしてGREEN,BLUEを形成することができる。また、これらの層の上に透明なオーバーコート層を設けてもかまわない。さらには、ブラックマトリックスおよびRGBの着色材の形成の順番は任意に決めることができる。また、2層以上が1回の巻き出し・成膜・巻き取りのロール・ツー・ロールの工程中で連続成膜されていても良い。
【0082】
図10は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの各色の着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの要部の断面図である。
図10によれば、格子状に形成されたブラックマトリックスパターン16により囲まれるマス目の各領域に、赤色パターン18、緑色パターン20、青色パターン22の順に周期的に形成されている。
【0083】
さらに、プラスチックフィルム上に形成されたブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターンの上に、透明導電層やカラムスペーサを設けてもよい。
【0084】
透明導電層は、例えばロール・ツー・ロール方式のスパッタリングや蒸着などにより形成される。透明電極層としては、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の薄膜で形成される薄膜が挙げられるが、材質はこれに限定されるものではない。
【0085】
図11は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの各色の着色パターンの上に、透明電極層24が形成されたプラスチックフィルムの要部の断面図である。
図11によれば、ブラックマトリックスパターン16および赤色パターン18、緑色パターン20、青色パターン22からなるRGB着色パターンの上に、透明電極層24が形成されている。
【0086】
カラムスペーサは、例えばベースフィルム上にダイコータを用いてウェット状に、カラムスペーサ材塗料を塗布して、乾燥処理し、乾燥後にプリベーク処理し、さらにカバーフィルムをラミネートして得られるドライフィルムを用いて、ブラックマトリックスおよび着色剤と同様の転写処理、露光処理、現像処理およびポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスおよび着色パターン(例えばRGB)、および場合によっては透明導電層が形成されたプラスチックフィルムの最表面に形成される。
【0087】
また、カラムスペーサとしては、アクリル樹脂等のネガ型感光性樹脂、ノボラック樹脂等のポジ感光性樹脂が挙げられる。
【0088】
このベースフィルムの材質としては、前述と同様に、例えばPETが挙げられる。カラムスペーサ材塗料としては、アクリル樹脂等のネガ型感光性樹脂,ノボラック樹脂等のポジ型感光性樹脂が挙げられる。カバーフィルムの材質としては、前述と同様に、例えばPETが挙げられる。また、プリベーク処理の条件としては、50〜120℃の範囲で、0.5〜10分間が挙げられる。
【0089】
このようにしてカラムスペーサが形成されたカラーフィルタを図1,図2(a),(b)に示す。
【0090】
以上のように、この実施形態によれば、プラスチックフィルムを基板に用いて精度よくカラーフィルタを製造することができる。これにより、プラスチックフィルムを基板とした薄型軽量のカラー表示装置を効率的かつ安価に製造することが可能になる。
【実施例1】
【0091】
以下、この発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、この発明はこれらにより限定されるものではない。
【0092】
(実施例1)
(プラスチックフィルムの製造)
脂環式エポキシ樹脂32部,平均粒径50nmのシリカフィラー18部,溶剤50部(部数はいずれも質量基準)を均一に分散した混合液をダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、乾燥炉中で150℃まで加熱して乾燥するとともに硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離した後更に連続乾燥炉で170℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルム(1)を得た。更に、図2に示した熱処理装置10の加熱炉14を窒素置換してセットされた連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行った。このプラスチックフィルム(1)の30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ30ppm/℃と225℃であった。また、波長550nmにおける光線透過率は87%であった。
【0093】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(1)を、スパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでSiをターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのSiOx(xは1.5〜1.9)の成膜を行って、これをガスバリア層とした。
【0094】
(ブラックマトリックスの形成)
以下に示したように、積層原反を作成して、これを用いてラミネート,露光処理,現像処理,ベーク処理をロール・ツー・ロールで行い、前述のように、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスを形成した。
(ドライフィルムの準備)
ブラックマトリックス塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、下記の組成のブラックマトリックス形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みとなった後、その上に厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0095】
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物)
以下に、ブラックマトリックス形成用塗料組成物の組成を示す。
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 150部
(モル比=73/27)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80部
・カーボンブラック分散液 150部
・光重合開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1) 2.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0096】
(積層原反の作成)
ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)の上に、カバーフィルムを予め剥離したドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、ブラックマトリックス形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せず、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光処理工程へと進めた。
【0097】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0098】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0099】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアした。
【0100】
得られたブラックマトリックスを、温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0101】
(RGB着色パターンの形成)
次に、以下のようにRGB転写用の積層原反を作成して、この積層原反を用いて、RGBの着色パターンをロール・ツー・ロールで形成し、カラーフィルタを得た。
(ドライフィルムの準備)
着色材塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、下記の組成の着色パターン形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みとなった後、その上に、厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0102】
(着色パターン形成用塗料組成物)
以下に、赤色の塗料組成物であるREDの組成物の組成を示すが、赤色顔料を任意の青色顔料にするとBLUEの組成物が得られ、緑色顔料にするとGREENの組成物が得られる。
【0103】
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 50部
(モル比=73/27)
・トリメチロールプロパントリアクリレート 40部
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 177) 90部
・光重合開始剤 (2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1) 1.5部・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0104】
(積層原反の作成)
上記で得られたブラックマトリックスパターン付きの複合フィルムの上に、カバーフィルムを予め剥離したREDドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、REDパターン形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せずに、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光処理工程へと進めた。
【0105】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0106】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてRED用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、100mJ/cm2の露光量とした。
【0107】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターン付きの複合フィルム上のブラックマトリックスバターンの開口部の所定位置にREDパターンが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、REDの樹脂パターンを熱キュアした。
【0108】
また、GREEN、BLUEについてもそれぞれの着色剤を用いてドライフィルムを作成し、上記REDと同様な方法を繰り返して、それぞれのパターン形成を行って、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0109】
(ITO電極層の形成)
続いて、このカラーフィルタをスパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでITO(indium tin oxide)をターゲットとして用いて、ブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタ上に膜厚150nmのITOの成膜を行い、これを透明導電膜とした。
【0110】
(カラムスペーサの形成)
(ドライフィルムの準備) カラムスペーサ(CS)材塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、ネガ型感光性樹脂からなるCS材塗料組成物を、ウェット状態で厚み;20μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして5μmの厚みとなった後、その上に、厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0111】
(積層原反の作成)
上記で得られたブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層を形成した複合フィルムの上に、カバーフィルムを予め剥離したCSドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、CSパターン形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せず、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光工程へと進めた。
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0112】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてCS用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0113】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルム上でブラックマトリックスバターンの格子パターン部の所定位置にCSパターンが形成された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、CSの樹脂パターンを熱キュアした。
【0114】
このようにして、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層およびCSが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0115】
また、このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0116】
このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.02g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0117】
(実施例2)
(プラスチックフィルムの製造)
多官能アクリレート樹脂27部,平均粒径30nmのシリカフィラー23部,プロピレングリコールモノメチルエーテル50部(部数はいずれも質量基準)を均一に分散した液を、ダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、乾燥炉中で150℃まで加熱して乾燥するとともに硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離した後更に連続乾燥炉で170℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルムを得た。このフィルムの両面に、コーターヘッド,乾燥炉,紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂,光開始剤,溶剤からなる液を塗布し、溶剤を乾燥した後紫外線を照射して硬化し、アンダーコート層を成膜したプラスチックフィルム(2)を得た。このプラスチックフィルム(2)の波長550nmにおける光線透過率は89%であった。
【0118】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(2)を、ヒーターによる加熱処理が可能な前処理室を有するスパッタロールコート装置に装填し、真空中230℃10分の加熱とスパッタ成膜とを連続して行った。スパッタ成膜は、RFスパッタでTa2O5をターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのTaOx(xは1.5〜2.5)の成膜を行って、これをガスバリア層とした。また、30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ27ppm/℃と240℃であった。
【0119】
(ブラックマトリックスの形成)
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物塗布工程)
上記のガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(2)のガスバリア層上に、下記の組成のブラックマトリックス形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みのブラックマトリックス形成用塗料組成物の塗膜が形成された原反を得た。
【0120】
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物)
以下に、ブラックマトリックス形成用塗料組成物の組成を示す。
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 150部
(モル比=73/27)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80部
・カーボンブラック分散液 150部
・光重合開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1) 2.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0121】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた塗膜が形成された原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0122】
塗膜が形成された原反を露光台上に吸着固定した後、原反の塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0123】
(現像処理・ベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(2)上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアした。
得られたブラックマトリックスを、温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0124】
(RGB着色パターンの形成)
上記で得られたブラックマトリックスパターンが形成された複合フィルムの上に、下記の組成の着色パターン形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みの塗膜が形成された原反を得た。
【0125】
(着色パターン形成用塗料組成物)
以下に、赤色の塗料組成物であるREDの組成物の組成を示すが、赤色顔料を任意の青色顔料にするとBLUEの組成物が得られ、緑色顔料にするとGREENの組成物が得られる。
【0126】
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 50部
(モル比=73/27)
・トリメチロールプロパントリアクリレート 40部
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 177) 90部
・光重合開始剤(2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1) 1.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0127】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0128】
原反を露光台上に吸着固定した後、原反の塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてRED用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、100mJ/cm2の露光量とした。
【0129】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、複合フィルム上のブラックマトリックスバターンの開口部の所定位置にREDパターンが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、REDの樹脂パターンを熱キュアした。
【0130】
また、GREEN、BLUEについてもそれぞれの着色剤を用いて、上記REDと同様な方法を繰り返して、それぞれのパターン形成を行って、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(2)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0131】
(ITO電極層の形成)
続いて、このカラーフィルタをスパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでITO(indium tin oxide)をターゲットとして用いて、ブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタ上に膜厚150nmのITOの成膜を行い、これを透明導電膜とした。
【0132】
(カラムスペーサの形成)
(カラムスペーサ形成用塗料塗布工程)
上記で得られたブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルムの上に、ネガ型感光性樹脂からなるカラムスペーサ(CS)形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;20μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして5μmの厚みのCS膜が形成された複合フィルムを得た。
【0133】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0134】
原反を露光台上に吸着固定した後、原反のCS塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてCS用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0135】
(現像処理・ポストベーク処理工程) 現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルム上でブラックマトリックスパターンの格子パターン部の所定位置にCSパターンが形成された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、CSの樹脂パターンを熱キュアした。
【0136】
このようにして、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(2)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層およびCSが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0137】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0138】
このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.01g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0139】
(実施例3)
(プラスチックフィルムの製造)
平均粒径1.0μmのガラス(屈折率1.510)のパウダーをアクリルシランで表面処理した。このガラスパウダー150部を、ノルボルナンジメチロールジアクリレート80部、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジアクリレート20重量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン0.5重量部(部数はいずれも質量基準)とからなる樹脂(架橋後の屈折率1.510)に分散し、脱泡した。この液を、ダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,紫外線照射装置,連続乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、紫外線を照射して硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離し、更に連続乾燥炉で160℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルムを得た。更に、窒素置換した連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行った。このフィルムの両面に、コーターヘッド,乾燥炉,紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂,光開始剤,溶剤からなる液を塗布し、溶剤を乾燥した後紫外線を照射して硬化し、アンダーコート層を成膜したプラスチックフィルム(3)を得た。このプラスチックフィルム(3)の波長550nmにおける光線透過率は87%であった。またこのプラスチックフィルム(3)の30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ26ppm/℃と220℃であった。
【0140】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(3)を、スパッタロールコート装置に装填し、RFスパッタによりSiAlONをターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのSiAlONの成膜を行い、これをガスバリア層とした。
【0141】
以下、実施例2と同様にして、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(3)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタを得た。さらに、実施例1と同様にして、ITO電極層およびCSを形成した。
【0142】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0143】
さらに、このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.03g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0144】
(比較例)
実施例1において、プラスチックフィルムを形成後に、窒素置換した連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行わなかった以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタを得た。
【0145】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、−20μmの変化があり、±2μmの範囲から大きく外れていた。
【0146】
このように実施例1〜3では、カラーフィルタ形成後の設計寸法に対するずれは2μmであり、前述したように、この程度のずれは200ppi程度の解像度が要求されるカラーフィルタに耐えられるものであるが、比較例で生じた20μmのずれは200ppiのカラーフィルタについての着色パターン一つ分程度のずれに相当するため、比較例で作成したカラーフィルタでは信頼性が損なわれる。
【0147】
以上のように、この発明の表示装置用カラーフィルタは、液晶表示装置や有機EL表示装置等のフラットパネルディスプレイ用に用いられ、特に、フレキシブルな超薄型表示装置に使用されるカラーフィルタに有用である。
【産業上の利用可能性】
【0148】
この発明は、プラスチックフィルムを基材としてなる表示装置用カラーフィルタの製造方法に適用でき、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制した表示装置用カラーフィルタを製造する。
【符号の説明】
【0149】
10 カラーフィルタ
12 プラスチックフィルム
14 ガスバリア層
16 ブラックマトリックスパターン
18 赤色パターン
20 緑色パターン
22 青色パターン
24 透明電極層
26 カラムスペーサ
62 ベースフィルム
64 塗料組成物層
66 カバーフィルム
【技術分野】
【0001】
この発明は、プラスチックフィルムを基材としてなる表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などのフラットパネルディスプレイは、薄型省スペースの表示装置として広く用いられている。これらの表示装置のうち、カラー表示を行うものの多く(特に液晶表示装置のほとんど)は、ガラス基板を用いて形成された画素に対応したRGB3原色のカラーフィルタによりカラー化が行われており、この3原色パターンを形成した基板を一般にカラーフィルタと呼んでいる。
【0003】
近年、特に携帯電話等の携帯機器用の表示装置において、更なる薄型・軽量化のためにガラスに換えてプラスチックフィルムを基板に用いることが提案されている(特許文献1)。プラスチックフィルムの種類としては、ポリエチレンレテフタレート,ポリカーボネート,ポリエーテルスルホン等の熱可塑性プラスチックフィルムの他、エポキシ樹脂等の架橋性樹脂も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−284303号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、プラスチックフィルムを用いてカラーフィルタを製造する際、次のことが問題となっている。
第一に、現在、カラーフィルタを製造する際に着色レジストを使用する場合、フォトリソグラフィーによりパターニングし、200℃程度の熱処理工程を必要としている。この工程を赤,緑,青の着色部ごとに3回またはこれら着色部に加えて着色部の間に樹脂ブラックマトリックスを形成する場合には少なくとも4回の熱処理工程が必要となる。プラスチックフィルムを基板に用いる場合には上記の熱処理工程により複数回の熱履歴を受けることになる。例えば、熱可塑性樹脂の場合工程中で例えば搬送時にテンションなどの外力がかかった場合に変形が生じることがあり、特に延伸フィルムの場合には緩和による収縮が起こる。また架橋性樹脂の場合であっても熱履歴により硬化収縮が起こる。熱処理工程を繰り返すために、これらのような変形が原因による寸法変化が生じてしまい、ガラス基板を使用した時より寸法精度が設計値を逸脱してしまうという問題点がある。
【0006】
第二に、カラーフィルタ層を形成する際に、基板としてのプラスチックフィルムはガラス基板と異なりフレキシブルであるため、ガラス基板に対して用いるのと同じような塗布方法、例えばスピンナーコート等の塗布方法が取れないという問題点がある。この問題を解決するための手段として転写法とインクジェット法とが考えられる。インクジェット法に関しては受像層法、隔壁法、新疎水法、が提案されているがこれらは全て工程が増えるという問題点がある。これに対して転写法ではプラスチックフィルム面に直接カラーフィルタ層を設けることができる、また転写法では連続的に転写することができる。さらに転写法における現像工程は従来法の工程が使用できる利点がある。さらに着色感材をグラビアコーターやダイコーターで直接精密塗布する方法は更なる工程の短縮を得られる利点がある。
【0007】
第三に、ガラス基板と比較してプラスチックフィルムはガスバリア性が無いことであり、水蒸気、酸素などのガスの接触により液晶や有機ELを劣化させて寿命を短くするという問題点がある。
【0008】
そこで、この発明は、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制した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している。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の課題を解決するために、この発明に係る表示装置用カラーフィルタの製造方法は、プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、
前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行うことを特徴としている。
【0010】
これにより、カラーフィルタ層の形成よりも前に、カラーフィルタ層形成時での加熱温度以上の温度でプラスチックフィルムを加熱処理しておくことで、プラスチックフィルムの耐熱温度をカラーフィルタ層形成時の加熱温度以上にした結果、カラーフィルタ層形成時の加熱処理に基づく寸法変化を低減でき、信頼性を向上させた表示装置用カラーフィルタを製造することが可能になる。
【0011】
この表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、当該加熱を酸素を除外した雰囲気下で行うようにしてもよい。
【0012】
これにより、空気酸化などによるプラスチックフィルムの着色、強度の低下を防ぐことができる。
【0013】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、当該加熱を少なくともロール巻き出し装置,加熱炉,ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行う。
【0014】
これにより、プラスチックフィルムをロール・ツー・ロールで得ることができ、カットシート状でプラスチックフィルムを得ていた従来に比べて、生産性が向上する。
【0015】
この表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、着色電離放射線硬化性樹脂の層をベースプラスチックフィルム上に形成した転写材料を用い、当該転写材料をその着色電離放射線硬化性樹脂の層がプラスチックフィルム基板と向かい合うようにしてプラスチックフィルム基板上に感熱圧着する工程と、フォトマスクを介して、着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前にベースプラスチックフィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後ベースプラスチックフィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0016】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成した後、保護フィルムをラミネートする工程と、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前に保護フィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後保護フィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0017】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタは、プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成し、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程を含み、色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層についてこれらの各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるようにしてもよい。
【0018】
これらのカラーフィルタの形成方法によれば、ロール・ツー・ロールで得たプラスチックフィルムに有効に着色層を形成することができるようになる。また、この着色層の形成もロール・ツー・ロールで行うことができるため、着色層の形成工程の高度な自動化が可能になり、表示装置用カラーフィルタを効率よく生産することができるようになる。
【0019】
前記の表示装置用カラーフィルタの製造方法において、無機薄膜からなるガスバリア層を設ける工程をさらに含んでいてもよい。
【0020】
また、ガスバリア層を設ける工程では、ガスバリア層が、プラスチックフィルムの長尺ロール上に、少なくともロール巻き出し装置,成膜装置,ロール巻き取り装置を備えるロール成膜装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで成膜されるようにしてもよい。
【0021】
これにより、カラーフィルタに水蒸気、酸素などに対するガスバリア性を付与することができ、水蒸気、酸素などのガスの接触によりカラー表示装置の液晶や有機ELを劣化させて寿命を短くするということがなくなる。
【0022】
前記のいずれかの表示装置用カラーフィルタの製造方法において、プラスチックフィルムの加熱に先立って、光硬化性樹脂に光照射を行って硬化させる工程をさらに含んでもよく、あるいはプラスチックフィルムの加熱に先立って、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程をさらに含んでもよい。
【0023】
これによれば、プラスチックフィルムを形成する工程の後に、前述のカラーフィルタ層形成時の加熱温度以上の温度で、当該プラスチックフィルムの加熱処理を行うことになる。
【発明の効果】
【0024】
この発明によれば、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】この発明の実施形態に係る表示装置用カラーフィルタの要部の拡大平面図である。
【図2】図2(a)は、図1におけるA−A面での断面図であり、図2(b)は、図1におけるB−B面での断面図である。
【図3】この実施形態における着色パターンの1ピッチ分を示す図である。
【図4】この実施形態で用いる熱処理装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図5】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図6】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図7】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図8】図8(a)は、この実施形態で得られるブラックマトリックスパターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図8(b)は図8(a)におけるC−C面の断面図である。
【図9】図9(a)は、この実施形態で得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図9(b)は図9(a)におけるD−D面の断面図である。
【図10】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【図11】この実施形態の製造工程を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、この発明に係る表示装置用カラーフィルタの製造方法の実施形態について説明する。
図1は、この実施形態に係る表示装置用カラーフィルタの要部の拡大平面図である。図2(a)は、図1におけるA−A面での断面図であり、図2(b)は、図1におけるB−B面での断面図である。
【0027】
カラーフィルタ10は、ガスバリア層14が両面に形成されたプラスチックフィルム12の主面に、ブラックマトリックスパターン16、および赤色パターン18、緑色パターン20および青色パターン22からなるRGB着色パターンが設けられ、さらに透明電極層24および積層する際に隣り合う素子との空間を確保するためのカラムスペーサ26がこの順で設けられてなるものである。なお、ここで、ガスバリア層14、透明電極層24およびカラムスペーサ26は、任意の構成であり、適宜省略可能である。
【0028】
また、図1に示したように、ブラックマトリックスパターン16は、プラスチックフィルム12上で格子状に設けられ、RGB着色パターンの各色のパターンはこのブラックマトリックスパターン16に囲まれたマス目の位置に設けられている。また、カラムスペーサ26は、ブラックマトリックスパターン16における交差点および/またはブラックマトリックスパターン16上に設けられている。
【0029】
ここで、各色のパターンは、所定の方向において赤、緑、青の周期で配置されるようになっている。
図3は、着色パターンの1ピッチ分を示す図である。
図3では、青パターン22の端面から次の青パターン22の端面までのブラックマトリックスパターン16、赤色パターン18、ブラックマトリックスパターン16、緑色パターン20、ブラックマトリックスパターン16、青色パターン22で1ピッチが構成される例が示される。
【0030】
1ピッチ分の距離hは、求められる解像度などにより適宜決定されるものであり、例えば80ppi〜200ppi(320μm〜125μmに相当)の範囲で決定され、一方で各色の着色パターンの間隔dは、例えば5〜10μmの範囲で決定されるようになっている。例えば、1ピッチ分の距離hを126μmとしたとき、各色の着色パターンのピッチ方向における幅を35μm、間隔dを7μmにすることができる。
【0031】
したがって、カラーフィルタの製造工程において、着色パターンを形成する際の誤差は数μm以内に抑える必要がある。
【0032】
そこで、このような製造工程における着色パターンの形成(パターニングプロセス)誤差を極力小さくすることを可能にする表示装置用カラーフィルタは、プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有するものであって、カラーフィルタ層の形成よりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、このプラスチックフィルムが加熱されてなるものである。
【0033】
このようにカラーフィルタ層の形成前に所定の温度で熱処理がなされたプラスチックフィルムは、カラーフィルタ層形成の際の熱履歴を受けたときに生じる可能性のある寸法変化を抑えることができるため、パターニングプロセス誤差を極力小さくすることが可能になる。
【0034】
プラスチックフィルムに用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂,架橋性樹脂およびそれらの多層フィルムを挙げることができる。特に、架橋性樹脂を用いた場合には、加熱時に張力などの応力がかかった際の変形が少なくなる。
【0035】
架橋性樹脂としては、光架橋性樹脂および熱架橋性樹脂が挙げられる。また、光架橋性樹脂としてはアクリル樹脂を用いることができ、熱架橋性樹脂としてはエポキシ樹脂を用いることができ、これら樹脂を用いた場合には、加工方法と樹脂特性の適合性が良好になる。
【0036】
また、プラスチックフィルムの線膨張係数を40ppm/℃以下とすることができる。この場合には、パターニングプロセス時の温度バラツキによる寸法ズレを小さく抑えることができる。この線膨張係数が40ppm/℃以下のプラスチックフィルムは、架橋性樹脂に無機物を含ませることなどにより得ることが出来る。
【0037】
この場合の無機物としては、シリカ,ガラス等二酸化珪素を主成分とするもの、アルミナ,ジルコニア,チタニア等の金属酸化物などが挙げられ、必ずしもこれらに限定されるものではないが、二酸化珪素を主成分とした場合には、無機物と樹脂との屈折率差が小さくなるため、良好な透明性を得やすくなる。また、これら無機物の表面をアクリルシランなどで表面処理してもよい。
【0038】
この発明に用いるプラスチックフィルムは、全光線透過率が80%以上であることが好ましい。特に、樹脂に無機物を含ませて用いる際には、プラスチックフィルム中の無機物の粒径が100nm以下とするか、あるいはプラスチックフィルム中の架橋性樹脂と無機物との屈折率の差が±0.005以内とすることで、光線透過率が80%以上のフィルムを得やすくなる。
【0039】
更に、この発明に用いるプラスチックフィルムとしては、ガラス転移温度が200℃以上であるものを用いることができる。このようなガラス転移温度が200℃以上であるプラスチックフィルムを用いる場合には、後述するようにカラーフィルタ層のポストベーク処理時に熱変形してしまうという問題が発生しにくくなる。
【0040】
また、この発明においては、プラスチックフィルムの表面にアンダーコート層を有する構成とすることも可能である。アンダーコート層を設けることで、プラスチックフィルム上にガスバリア層を成膜する場合に、このガスバリア層のプラスチックフィルムへの密着性をより向上させることができる。このようなアンダーコート層としては、アクリル系架橋性樹脂,エポキシ系架橋性樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【0041】
プラスチックフィルムは一般に酸素や水蒸気等のガスを透過するが、ガラス基板を用いた表示装置用カラーフィルタのように、例えば液晶ディスプレイ用や有機ELディスプレイに適用した場合にはガスの透過率が非常に低いことが必要であり、ガスバリア層を表面に設けることで、このような表示装置用カラーフィルタに要求される性質を備えることができる。この場合にあっては、特に透過率の温度や湿度による変化が少ない無機薄膜のガスバリア層を有することが好ましい。
【0042】
ここで、ガスバリア層として用いることができる無機薄膜の材質としては、Si,Al,In,Sn,Zn,Ti,Cu,Ce,Mg,La,Cr,Ca,Zr,Taから選ばれる1種以上を含む酸化物、窒化物、酸化窒素化物またはハロゲン化物を主成分とするものなどが挙げられるが、特にこれに限定されるものではないが、Si,Ta,Alから選ばれる1種以上を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物を主成分とするものが特に好ましい。また、無機ガスバリア層は1層であっても2層以上であってもよい。
【0043】
また、この発明の表示装置用カラーフィルタの製造方法は、基材となるプラスチックフィルムを形成する工程と、形成されたプラスチックフィルムにカラーフィルタ層を形成する工程とを含み、さらに、このカラーフィルタ層を形成するより先に、このカラーフィルタ層の形成する工程での処理の際に採用される最高温度より高い温度、好ましくは10℃以上、より好ましくは30℃以上高い温度で、プラスチックフィルムを処理する工程を含むものである。
【0044】
プラスチックフィルムを処理する工程では、より高い処理温度、すなわちカラーフィルタを形成する際の加熱温度よりも10℃程度高い温度の場合よりも、30℃以上高い温度の場合のほうが、プラスチックフィルムの熱処理時間が短時間でも効果があるために好ましい。
【0045】
ここで、プラスチックフィルムを熱処理する場合、熱風オーブン,赤外線炉,ホットプレート等の加熱炉で行うことができる。また、この加熱処理を、真空雰囲気や窒素置換雰囲気など酸素を除外した条件で行う場合には、空気酸化などによるプラスチックフィルムの着色、強度の低下を防げるので好ましい。
【0046】
図4は、熱処理装置の一例の構成を模式的に示す図である。
この熱処理装置40では、ロール状のプラスチックフィルムが巻き出し可能にセットされたロール巻き出し装置42より巻き出されたプラスチックフィルム48が、ヒーター56を備えた加熱炉44に搬送され、前記の所定の温度以上の温度にて加熱処理された後、ロール巻き取り装置46にて巻き取られるようになっている。
【0047】
ここで、加熱炉44内にて、プラスチックフィルム48を張った状態にするために、巻き出し口および巻き取り口にそれぞれニップロール50,54を設けて、プラスチックフィルム48の張力を制御することができるようになっている。さらに、加熱炉44の巻き出し口側に張力測定ロール52も設けて、この張力測定結果にしたがってニップロール50,54の動作を制御することで、プラスチックフィルム48の張力の帰還制御を可能としている。
【0048】
このように、ロール巻き出し装置,加熱炉,ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いたときには、熱処理を連続的にロール・ツー・ロールで行うことができ、これにより、生産効率を高くすることができる。
【0049】
続いて、所定温度で熱処理したプラスチックフィルム12(図5(a))の上に、ガスバリア層14を形成する(図5(b))。
かかるガスバリア層は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどの物理蒸着(PVD)法、プラズマCVD(chemical vapor deposition)などの化学蒸着法またはゾルゲル法などで作製することができるが、中でもスパッタリングで作製することが緻密な膜即ちガスバリア性の良好な膜が得られやすいことから好ましい。
【0050】
無機ガスバリア層の成膜工程は、枚葉あるいはロール・ツー・ロールいずれも適用できる。プラスチックフィルム上で成膜を行うため、ロール・ツー・ロールで行うと生産性が向上するため好ましい。
【0051】
このようなガスバリア層を設けることによりガス透過率を低減させることができるが、カラーフィルタとしては水蒸気透過率が0.1g/m2・24h以下であることが好ましく、更に酸素透過率が0.5ml/m2・24h・atm以下であることが液晶ディスプレイの液晶層中に気泡発生による故障が発生するまでの寿命をより長くできることから好ましい。
【0052】
続いて、ガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムの表面にカラーフィルタ層を形成する。以下に、カラーフィルタ層を形成する工程におけるブラックマトリックス及びRGBの着色材による着色パターンを形成するための実施形態について説明する。
【0053】
この発明においてブラックマトリクス及びRGBの着色パターンは、フォトリソグラフィーにより形成することができる。本実施形態においては、枚葉(カットシート状)で行うこともロール・ツー・ロールの連続工程で行うこともできる。特に、ロール・ツー・ロールの連続工程で行う場合には、生産性が高く好ましい。
【0054】
ここで、ブラックマトリックス及び着色材は、感光性樹脂組成物であるブラックマトリックス形成用塗料組成物及び着色パターン形成用塗料組成物を、それぞれプラスチックフィルム上に直接塗布してパターニングし熱キュアするか、予め別途これらの塗料組成物をベースフィルム上に塗布して乾燥することによりドライフィルム化し、これを基板となるプラスチックフィルムにラミネートして転写しパターニングし、熱キュアすることで形成することができる。
【0055】
ここで、感光性樹脂組成物としては、(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)多官能性単量体および(D)光重合開始剤を含有する感放射性組成物が挙げられる。
着色剤(A)とは、カラーフィルタへの透過光照射の際に各着色パターンを色表示するあるいはブラックマトリックスパターンを遮光するための材料であり、例えば、着色材料としては赤色有機顔料、緑色有機顔料、青色有機顔料、遮光材料としてはカーボンブラック顔料等が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂(B)とは、現像の際に溶解して感光性樹脂組成物の層を除去するための材料であり例えば、ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体が挙げられる。
多官能性単量体(C)とは、露光の際に感光性樹脂組成物の層を重合して、現像時に非溶解性のパターンを形成するための材料であり、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。
光重合開始剤(D)とは、露光の際に多官能性単量体を重合させるための材料であり、例えば2−ベンジルー2−ジメチルアミノー1−(4−モノフォリオフェニル)ブタノンー1 が挙げられる。
このような感放射性組成物を用いることで、ロール・ツー・ロール上に高解像度の着色パターンおよびブラックマトリックスパターンを形成でき、なおかつプラスチックフィルムの屈曲性に追従する柔軟なパターンが形成できる。
【0056】
ここでは、ドライフィルムからブラックマトリックスをプラスチックフィルムにラミネートする形態について説明する。ここで使用するブラックマトリックス塗料用のドライフィルムは、ベースフィルム62(図6(a))上にブラックマトリックス形成用塗料組成物をウェット状態でダイコートを用いて塗布し、乾燥させて塗料組成物層64を形成後(図6(b))、図6(c)に示したようにカバーフィルム66をラミネートして得ることができる。
【0057】
塗料組成物の塗布方式としては、ダイコート以外に、グラビアコート、グラビアリバースコート、スリットリバースコート、マイクログラビアコート、コンマコート、スライドコート、スプレーコート、カーテンコート等がある。
【0058】
このようなベースフィルム62の厚みは2.5〜100μmが好ましく、さらにはフィルムの搬送性を良好にするためには6μm以上が好ましく、被転写基材の凹凸への追従性が増すには50μm以下がより好ましい。
【0059】
また、ベースフィルム62の材質としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、三酢酸セルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミド、もしくは芳香族ポリアミド等の合成樹脂の単体フィルムおよび多層フィルムをあげることが出来る。中でもポリエチレンテレフタレートが透明性及び平滑性に優れるため好ましい。
【0060】
一方、カバーフィルム66の厚みは2.5〜100μmが好ましく、さらにはベースフィルム62からの剥離性を考慮した場合には6〜50μmがより好ましい。このカバーフィルム66の材質としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、三酢酸セルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミド、もしくは芳香族ポリアミド等の合成樹脂をあげることが出来、中でもポリエチレンテレフタレートが透明性及び平滑性に優れるため好ましい。
【0061】
このようにして得られるドライフィルムからカバーフィルム66を予め剥離し、図7に示したように、塗料組成物層64が基材となるプラスチックフィルム12上のガスバリア層14と向かい合うようにベースフィルム62を積層して、ブラックマトリックス形成用の感光性樹脂組成物の層を加圧加熱ローラにより加熱加圧処理して連続的に転写し、積層原反70を作成する。
【0062】
ここで、加熱加圧処理には、一般的な加圧加熱ローラを用いることができ、具体的には上下2本のロールでフィルムを挟む事ができて1本のロールで加熱し他方のロールで圧力を受ける構造を有するものである。材質は主に表面が耐熱ゴムで覆われたものを一方のロールに用い、他方にはクロムめっき処理された金属ロールが用いられる。このように、一方をゴムロールにして他方を金属ロールにすることにより、加圧を均一にすることができる。
【0063】
この発明者等が種々実験した結果、上ロールを耐熱ゴムで覆われかつ加熱可能なロールにし、下ロールを金属ロールとすることにより温度コントロールがより精度良く行われ、転写品質が向上することを見出した。
【0064】
また、加圧加熱処理の条件を、ローラ圧が0.5〜10kg/cm2、加熱温度が50〜150℃、また搬送速度が100〜2000mm/minとすることで、転写品質を良好にすることができる。この理由として、ローラ圧および加熱温度が低いと転写層と被転写基材との密着性が不十分となり転写に欠陥が発生しやすくなり、逆に高いと転写層、非転写基材およびベースフィルムへの熱圧の影響により、変形等が発生し、転写品質が低下することが挙げられる。また搬送速度が遅いとスループット低下と熱圧による転写品質の劣化が発生し、また早いと、転写の際に熱圧が不足し転写が正確に行われない。
【0065】
次に、加熱加圧処理された積層原反に対して、必要に応じてベースフィルムを剥離した状態で、感光性樹脂組成物の層上から露光処理する。
【0066】
また、ブラックマトリックス形成用塗料組成物である感光性樹脂組成物を、プラスチックフィルム上に直接塗布する場合、上記工程をすべて省略するか、塗布後にベースフィルムをラミネートして積層原反を作成し、この積層原反にベースフィルムを感光性樹脂組成物の層上に付けた状態で露光処理を行ってもよい。
【0067】
この感光性樹脂組成物に露光する工程では、後述する光源からの光を露光させる露光台を備える露光部と、この露光部に感光性樹脂組成物を導入するために上流側に巻き出し装置,下流側に巻き取り装置、さらに入口側および出口側にニップロール対とを備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、ニップロール対を駆動させて連続状の積層原反を露光部に搬送し、露光部で積層原反を露光台上に吸着固定させてプロキシ露光によって積層原反を露光する。
【0068】
積層原反を露光台上に吸着固定している間は、ニップローラの駆動を止めることが好ましい。また、搬送時の原反にかかるテンションに関しては、弱いと搬送不良により原反の蛇行が発生しやすく、またテンションが強いと原反の伸びの影響があるという観点から、0.5〜5kg/300mm幅にすることが好ましい。
【0069】
なお、上述での原反搬送形態は、ブラックマトリックスの塗布またはベースフィルムを用いたパターニングを行う処理を行う装置、露光・現像処理を行う装置、および後述のベーク装置が別装置となっているため、巻き出しおよび巻き取り装置が必要であるが、連続の装置構成である場合は、各装置での巻き取りの考えは必ずしも必要ではない。
【0070】
ここで、露光装置の露光部の温度は、装置の露光時の温度、湿度条件の変動範囲である気温、湿度の雰囲気安定性を考慮して、20℃±0.1℃から25℃±0.1℃であり、一方湿度が50%±1%から65%±1%であることが、この温度による各材料の安定性と材料の吸湿性を考慮すると好ましい。
【0071】
また、積層原反のベースフィルム又はブラックマトリックス形成用感光性樹脂組成物層とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)に関しては絶えず一定になるよう毎回自動調整する。この場合のギャップ量は形成パターンの解像度を考慮し、すなわちギャップ量が大きすぎると解像度が低下し、また逆に近づけると解像度は向上すること、およびフォトマスクへのゴミ及び汚れ等の付着が増加することから、5〜200μmが好ましい。
【0072】
また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行う。このとき、後述するRGBの各色の着色パターン形成時の露光位置合わせのためのアライメントマークを作成しておくのが好ましい。
【0073】
露光処理の際に用いられる光源としては、高圧水銀ランプ、DEEP UVランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等が挙げられるが、前述したブラックマトリックス形成用感光性樹脂組成物を用いた場合には、特に波長350〜450nmを用いて露光することが感度および解像度の点から好ましい。
【0074】
続いて現像処理及びポストベーク処理を行う。現像処理は、露光機の下流側に設置した現像装置にて行い、具体的には露光後の積層原反を一定速度で搬送するとともにベースフィルムを剥離しながら、剥離後のプラスチックフィルム表面に現像液を室温にてスプレイ状に吐出して行うことで、プラスチックフィルム上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得ることができる。また、ベースフィルムを付けた状態で露光を行った場合は、ベースフィルムを剥離した後に現像液を塗布して現像を行う。その後、この複合フィルムを、連続ベーク炉にて一定速度で搬送しながらベーク炉中を通過させて、ベーク処理を行うことで、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアすることができる。ここで、ベークの温度は、低温すぎると熱キュアが不十分であり、また高温であると樹脂の黄変等が発生することから、120〜250℃が好ましい。
【0075】
図8(a)は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図8(b)は図8(a)におけるC−C面の断面図である。
図8(a),(b)によれば、ブラックマトリックスパターン16がプラスチックフィルム12のガスバリア層14上に格子状に形成されている。
【0076】
続いて、ブラックマトリックスパターンを形成した後、RGBの着色パターンを形成する。RGBの着色パターンを上述のようにドライフィルムを用いて転写する場合、このRGBの各色の対応する着色材のドライフィルムも、前述したブラックマトリックスの場合と同様にして作成することができる。
【0077】
例えば、ブラックマトリックス内に赤色(RED)をパターニングするには、ブラックマトリックス形成済みのプラスチックフィルムを作製後、その上にカバーフィルムを予め剥離したREDのドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、REDに対応する着色パターン形成用の感光性樹脂組成物の層を加圧加熱ローラにより連続的に転写し積層原反を作成することができる。この加圧加熱ローラによる着色パターンの転写処理は、前述したブラックマトリックス形成と同様の装置や条件で行うことができる。
【0078】
次に、転写されたREDの着色パターンに対する露光工程では、ブラックマトリックスと同時にパターニングされたアライメントマークを用いて位置合せを行う。以下ブラックマトリックスの場合と同様にして露光処理、現像処理、ポストベーク処理を行い、ブラックマトリックスが形成されたプラスチックフィルム上に、熱キュアされた着色パターンを形成することができる。
【0079】
なお、前記ブラックマトリックス形成済みのプラスチックフィルムの上に着色パターン形成用の感光性樹脂組成物を直接塗布して着色パターンを形成することもブラックマトリックス形成の場合と同様にして行うことができる。
【0080】
図9(a)は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの平面図であり、図9(b)は図9(a)におけるD−D面の断面図である。
図9(a),(b)によれば、格子状に形成されたブラックマトリックスパターン16により囲まれるマス目の領域に所定間隔でREDの着色パターンである赤色パターン18が形成されている。
【0081】
さらに、ブラックマトリックスとREDを形成したプラスチックフィルム上に、同様にしてGREEN,BLUEを形成することができる。また、これらの層の上に透明なオーバーコート層を設けてもかまわない。さらには、ブラックマトリックスおよびRGBの着色材の形成の順番は任意に決めることができる。また、2層以上が1回の巻き出し・成膜・巻き取りのロール・ツー・ロールの工程中で連続成膜されていても良い。
【0082】
図10は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの各色の着色パターンが形成されたプラスチックフィルムの要部の断面図である。
図10によれば、格子状に形成されたブラックマトリックスパターン16により囲まれるマス目の各領域に、赤色パターン18、緑色パターン20、青色パターン22の順に周期的に形成されている。
【0083】
さらに、プラスチックフィルム上に形成されたブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターンの上に、透明導電層やカラムスペーサを設けてもよい。
【0084】
透明導電層は、例えばロール・ツー・ロール方式のスパッタリングや蒸着などにより形成される。透明電極層としては、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の薄膜で形成される薄膜が挙げられるが、材質はこれに限定されるものではない。
【0085】
図11は、このようにして得られるブラックマトリックスパターンおよびREDの各色の着色パターンの上に、透明電極層24が形成されたプラスチックフィルムの要部の断面図である。
図11によれば、ブラックマトリックスパターン16および赤色パターン18、緑色パターン20、青色パターン22からなるRGB着色パターンの上に、透明電極層24が形成されている。
【0086】
カラムスペーサは、例えばベースフィルム上にダイコータを用いてウェット状に、カラムスペーサ材塗料を塗布して、乾燥処理し、乾燥後にプリベーク処理し、さらにカバーフィルムをラミネートして得られるドライフィルムを用いて、ブラックマトリックスおよび着色剤と同様の転写処理、露光処理、現像処理およびポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスおよび着色パターン(例えばRGB)、および場合によっては透明導電層が形成されたプラスチックフィルムの最表面に形成される。
【0087】
また、カラムスペーサとしては、アクリル樹脂等のネガ型感光性樹脂、ノボラック樹脂等のポジ感光性樹脂が挙げられる。
【0088】
このベースフィルムの材質としては、前述と同様に、例えばPETが挙げられる。カラムスペーサ材塗料としては、アクリル樹脂等のネガ型感光性樹脂,ノボラック樹脂等のポジ型感光性樹脂が挙げられる。カバーフィルムの材質としては、前述と同様に、例えばPETが挙げられる。また、プリベーク処理の条件としては、50〜120℃の範囲で、0.5〜10分間が挙げられる。
【0089】
このようにしてカラムスペーサが形成されたカラーフィルタを図1,図2(a),(b)に示す。
【0090】
以上のように、この実施形態によれば、プラスチックフィルムを基板に用いて精度よくカラーフィルタを製造することができる。これにより、プラスチックフィルムを基板とした薄型軽量のカラー表示装置を効率的かつ安価に製造することが可能になる。
【実施例1】
【0091】
以下、この発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、この発明はこれらにより限定されるものではない。
【0092】
(実施例1)
(プラスチックフィルムの製造)
脂環式エポキシ樹脂32部,平均粒径50nmのシリカフィラー18部,溶剤50部(部数はいずれも質量基準)を均一に分散した混合液をダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、乾燥炉中で150℃まで加熱して乾燥するとともに硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離した後更に連続乾燥炉で170℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルム(1)を得た。更に、図2に示した熱処理装置10の加熱炉14を窒素置換してセットされた連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行った。このプラスチックフィルム(1)の30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ30ppm/℃と225℃であった。また、波長550nmにおける光線透過率は87%であった。
【0093】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(1)を、スパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでSiをターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのSiOx(xは1.5〜1.9)の成膜を行って、これをガスバリア層とした。
【0094】
(ブラックマトリックスの形成)
以下に示したように、積層原反を作成して、これを用いてラミネート,露光処理,現像処理,ベーク処理をロール・ツー・ロールで行い、前述のように、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスを形成した。
(ドライフィルムの準備)
ブラックマトリックス塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、下記の組成のブラックマトリックス形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みとなった後、その上に厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0095】
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物)
以下に、ブラックマトリックス形成用塗料組成物の組成を示す。
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 150部
(モル比=73/27)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80部
・カーボンブラック分散液 150部
・光重合開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1) 2.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0096】
(積層原反の作成)
ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)の上に、カバーフィルムを予め剥離したドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、ブラックマトリックス形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せず、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光処理工程へと進めた。
【0097】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0098】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0099】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(1)上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアした。
【0100】
得られたブラックマトリックスを、温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0101】
(RGB着色パターンの形成)
次に、以下のようにRGB転写用の積層原反を作成して、この積層原反を用いて、RGBの着色パターンをロール・ツー・ロールで形成し、カラーフィルタを得た。
(ドライフィルムの準備)
着色材塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、下記の組成の着色パターン形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みとなった後、その上に、厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0102】
(着色パターン形成用塗料組成物)
以下に、赤色の塗料組成物であるREDの組成物の組成を示すが、赤色顔料を任意の青色顔料にするとBLUEの組成物が得られ、緑色顔料にするとGREENの組成物が得られる。
【0103】
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 50部
(モル比=73/27)
・トリメチロールプロパントリアクリレート 40部
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 177) 90部
・光重合開始剤 (2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1) 1.5部・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0104】
(積層原反の作成)
上記で得られたブラックマトリックスパターン付きの複合フィルムの上に、カバーフィルムを予め剥離したREDドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、REDパターン形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せずに、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光処理工程へと進めた。
【0105】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0106】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてRED用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、100mJ/cm2の露光量とした。
【0107】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターン付きの複合フィルム上のブラックマトリックスバターンの開口部の所定位置にREDパターンが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、REDの樹脂パターンを熱キュアした。
【0108】
また、GREEN、BLUEについてもそれぞれの着色剤を用いてドライフィルムを作成し、上記REDと同様な方法を繰り返して、それぞれのパターン形成を行って、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0109】
(ITO電極層の形成)
続いて、このカラーフィルタをスパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでITO(indium tin oxide)をターゲットとして用いて、ブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタ上に膜厚150nmのITOの成膜を行い、これを透明導電膜とした。
【0110】
(カラムスペーサの形成)
(ドライフィルムの準備) カラムスペーサ(CS)材塗料用のドライフィルムとして、厚み;25μmのPETベースフィルム上に、ネガ型感光性樹脂からなるCS材塗料組成物を、ウェット状態で厚み;20μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして5μmの厚みとなった後、その上に、厚み25μmのPETカバーフィルムをラミネートして得た。
【0111】
(積層原反の作成)
上記で得られたブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層を形成した複合フィルムの上に、カバーフィルムを予め剥離したCSドライフィルムを塗料組成物層がプラスチックフィルム側と向かい合うように積層して、CSパターン形成用の感光性樹脂組成物からなる塗料組成物層を、ローラ圧;5kg/cm2、ローラ表面温度;120℃、および速度;800mm/minの条件にて、連続的に転写し、積層原反を作成した。この際、ベースフィルムは剥離せず、感光性樹脂組成物の層上に付いた状態で次の露光工程へと進めた。
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた積層原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の積層原反を搬送した。この搬送状態において、積層原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0112】
積層原反を露光台上に吸着固定した後、積層原反のベースフィルムとパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を30μmになるよう自動調整した。また積層原反のパターンの露光位置は、積層原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって積層原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてCS用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0113】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の積層原反のベースフィルムを剥離しながら、400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルム上でブラックマトリックスバターンの格子パターン部の所定位置にCSパターンが形成された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、CSの樹脂パターンを熱キュアした。
【0114】
このようにして、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(1)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層およびCSが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0115】
また、このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0116】
このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.02g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0117】
(実施例2)
(プラスチックフィルムの製造)
多官能アクリレート樹脂27部,平均粒径30nmのシリカフィラー23部,プロピレングリコールモノメチルエーテル50部(部数はいずれも質量基準)を均一に分散した液を、ダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、乾燥炉中で150℃まで加熱して乾燥するとともに硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離した後更に連続乾燥炉で170℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルムを得た。このフィルムの両面に、コーターヘッド,乾燥炉,紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂,光開始剤,溶剤からなる液を塗布し、溶剤を乾燥した後紫外線を照射して硬化し、アンダーコート層を成膜したプラスチックフィルム(2)を得た。このプラスチックフィルム(2)の波長550nmにおける光線透過率は89%であった。
【0118】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(2)を、ヒーターによる加熱処理が可能な前処理室を有するスパッタロールコート装置に装填し、真空中230℃10分の加熱とスパッタ成膜とを連続して行った。スパッタ成膜は、RFスパッタでTa2O5をターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのTaOx(xは1.5〜2.5)の成膜を行って、これをガスバリア層とした。また、30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ27ppm/℃と240℃であった。
【0119】
(ブラックマトリックスの形成)
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物塗布工程)
上記のガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(2)のガスバリア層上に、下記の組成のブラックマトリックス形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みのブラックマトリックス形成用塗料組成物の塗膜が形成された原反を得た。
【0120】
(ブラックマトリックス形成用塗料組成物)
以下に、ブラックマトリックス形成用塗料組成物の組成を示す。
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 150部
(モル比=73/27)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80部
・カーボンブラック分散液 150部
・光重合開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1) 2.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0121】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた塗膜が形成された原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0122】
塗膜が形成された原反を露光台上に吸着固定した後、原反の塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後に露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0123】
(現像処理・ベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(2)上に所定のパターンのブラックマトリックスが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、ブラックマトリックスの樹脂パターンを熱キュアした。
得られたブラックマトリックスを、温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0124】
(RGB着色パターンの形成)
上記で得られたブラックマトリックスパターンが形成された複合フィルムの上に、下記の組成の着色パターン形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;10μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして2μmの厚みの塗膜が形成された原反を得た。
【0125】
(着色パターン形成用塗料組成物)
以下に、赤色の塗料組成物であるREDの組成物の組成を示すが、赤色顔料を任意の青色顔料にするとBLUEの組成物が得られ、緑色顔料にするとGREENの組成物が得られる。
【0126】
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 50部
(モル比=73/27)
・トリメチロールプロパントリアクリレート 40部
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 177) 90部
・光重合開始剤(2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1) 1.5部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 600部
※部数はいずれも質量基準
【0127】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0128】
原反を露光台上に吸着固定した後、原反の塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてRED用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、100mJ/cm2の露光量とした。
【0129】
(現像処理・ポストベーク処理工程)
現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、複合フィルム上のブラックマトリックスバターンの開口部の所定位置にREDパターンが積層された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、REDの樹脂パターンを熱キュアした。
【0130】
また、GREEN、BLUEについてもそれぞれの着色剤を用いて、上記REDと同様な方法を繰り返して、それぞれのパターン形成を行って、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(2)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0131】
(ITO電極層の形成)
続いて、このカラーフィルタをスパッタロールコート装置に装填し、DCスパッタにより酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタでITO(indium tin oxide)をターゲットとして用いて、ブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタ上に膜厚150nmのITOの成膜を行い、これを透明導電膜とした。
【0132】
(カラムスペーサの形成)
(カラムスペーサ形成用塗料塗布工程)
上記で得られたブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルムの上に、ネガ型感光性樹脂からなるカラムスペーサ(CS)形成用塗料組成物を、ウェット状態で厚み;20μmになるようダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、温度;90℃の条件で2分間プリベークして5μmの厚みのCS膜が形成された複合フィルムを得た。
【0133】
(露光処理工程)
上流側に巻き出し装置、下流側に巻き取り装置を備えた露光装置に、上記で得られた原反を通し、露光装置の入口側および出口側に設置されたニップローラ対を駆動して、連続状の原反を搬送した。この搬送状態において、原反にかかるテンションは、2kg/300mm幅であった。
露光装置の本体の温度は23℃±0.1℃になるよう、また、相対湿度は60%±1%になるよう、それぞれ調整した。
【0134】
原反を露光台上に吸着固定した後、原反のCS塗膜表面とパターン(フォトマスク)との間隔(ギャップ)を100μmになるよう自動調整した。また原反のパターンの露光位置は、原反の端面からの距離を自動検出して、この検出結果にしたがって原反からフォトマスクパターン位置が一定距離になるよう自動調整後、前記ブラックマトリックス形成時に同時形成したアライメントマークを用いてCS用フォトマスクとアライメントを行った後、露光を行った。光源としては、高圧水銀ランプを用いて、露光エリアを200mm×200mmとして、I線(波長;365nm)を用い、15mW/cm2の照度で20秒間露光し、300mJ/cm2の露光量とした。
【0135】
(現像処理・ポストベーク処理工程) 現像処理は、露光機の下流側に現像装置を設置し、この現像装置内で露光後の原反を400mm/minの一定速度で搬送しながら行って、前記ブラックマトリックスパターンおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層が形成された複合フィルム上でブラックマトリックスパターンの格子パターン部の所定位置にCSパターンが形成された複合フィルムを得た。その後、ベーク炉にて200℃、30分のポストベーク処理を行って、CSの樹脂パターンを熱キュアした。
【0136】
このようにして、ガスバリア層が成膜されたプラスチックフィルム(2)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターン、およびITO電極層およびCSが形成されたカラーフィルタが得られた。
【0137】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0138】
このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.01g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0139】
(実施例3)
(プラスチックフィルムの製造)
平均粒径1.0μmのガラス(屈折率1.510)のパウダーをアクリルシランで表面処理した。このガラスパウダー150部を、ノルボルナンジメチロールジアクリレート80部、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジアクリレート20重量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン0.5重量部(部数はいずれも質量基準)とからなる樹脂(架橋後の屈折率1.510)に分散し、脱泡した。この液を、ダイコーター,ステンレス製エンドレスベルト,紫外線照射装置,連続乾燥炉を備えるフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト上にキャスティングし、紫外線を照射して硬化させた後にエンドレスベルトから連続的に剥離し、更に連続乾燥炉で160℃まで加熱硬化して巻き取り、幅30cm,長さ100m,厚さ100μmのプラスチックフィルムを得た。更に、窒素置換した連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行った。このフィルムの両面に、コーターヘッド,乾燥炉,紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂,光開始剤,溶剤からなる液を塗布し、溶剤を乾燥した後紫外線を照射して硬化し、アンダーコート層を成膜したプラスチックフィルム(3)を得た。このプラスチックフィルム(3)の波長550nmにおける光線透過率は87%であった。またこのプラスチックフィルム(3)の30℃から150℃における線膨張係数とガラス転移温度を測定したところ、それぞれ26ppm/℃と220℃であった。
【0140】
(ガスバリア層の成膜)
このプラスチックフィルム(3)を、スパッタロールコート装置に装填し、RFスパッタによりSiAlONをターゲットとして用いてアンダーコート上に膜厚50nmのSiAlONの成膜を行い、これをガスバリア層とした。
【0141】
以下、実施例2と同様にして、ガスバリア層を成膜したプラスチックフィルム(3)上にブラックマトリックスおよびRGBの着色パターンが形成されたカラーフィルタを得た。さらに、実施例1と同様にして、ITO電極層およびCSを形成した。
【0142】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、±2μmの範囲に収まっていた。
【0143】
さらに、このカラーフィルタの水蒸気透過率をJIS K7129B法に基づき測定したところ、0.03g/m2・24hであった。また、酸素透過度は0.1ml/m2・24h・atmであった。
【0144】
(比較例)
実施例1において、プラスチックフィルムを形成後に、窒素置換した連続乾燥炉を用いて220℃20分の加熱を行わなかった以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタを得た。
【0145】
このカラーフィルタパターンを温度;23℃±0.1℃、相対湿度;60%±1%の条件で測定したところ、設計寸法に対し、200mmあたり、−20μmの変化があり、±2μmの範囲から大きく外れていた。
【0146】
このように実施例1〜3では、カラーフィルタ形成後の設計寸法に対するずれは2μmであり、前述したように、この程度のずれは200ppi程度の解像度が要求されるカラーフィルタに耐えられるものであるが、比較例で生じた20μmのずれは200ppiのカラーフィルタについての着色パターン一つ分程度のずれに相当するため、比較例で作成したカラーフィルタでは信頼性が損なわれる。
【0147】
以上のように、この発明の表示装置用カラーフィルタは、液晶表示装置や有機EL表示装置等のフラットパネルディスプレイ用に用いられ、特に、フレキシブルな超薄型表示装置に使用されるカラーフィルタに有用である。
【産業上の利用可能性】
【0148】
この発明は、プラスチックフィルムを基材としてなる表示装置用カラーフィルタの製造方法に適用でき、カラーフィルタとして用いたときに様々な原因による信頼性の低下を抑制した表示装置用カラーフィルタを製造する。
【符号の説明】
【0149】
10 カラーフィルタ
12 プラスチックフィルム
14 ガスバリア層
16 ブラックマトリックスパターン
18 赤色パターン
20 緑色パターン
22 青色パターン
24 透明電極層
26 カラムスペーサ
62 ベースフィルム
64 塗料組成物層
66 カバーフィルム
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、
前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行うことを特徴とする表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項2】
前記プラスチックフィルムを前記カラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、
前記加熱を酸素を除外した雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項3】
前記カラーフィルタは、
着色電離放射線硬化性樹脂の層をベースプラスチックフィルム上に形成した転写材料を用い、前記転写材料をその着色電離放射線硬化性樹脂の層がプラスチックフィルム基板と向かい合うようにしてプラスチックフィルム基板上に感熱圧着する工程と、
フォトマスクを介して、前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前にベースプラスチックフィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後ベースプラスチックフィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前記の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項4】
前記カラーフィルタは、
プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成した後、保護フィルムをラミネートする工程と、
フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前に保護フィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後保護フィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前期の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項5】
前記カラーフィルタは、
プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成し、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程を含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前記の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項6】
前記カラーフィルタは、
着色電離放射線硬化性樹脂の種類により、任意に請求項3乃至請求項5に記載の製造方法を組み合わせてプラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項7】
前記着色電離放射線硬化性樹脂が、(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)多官能性単量体および(D)光重合開始剤を含有する感放射線性組成物であることを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項8】
無機薄膜からなるガスバリア層を設ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項9】
前記ガスバリア層を設ける工程では、
前記ガスバリア層が、前記プラスチックフィルムの長尺ロール上に、少なくともロール巻き出し装置、成膜装置、ロール巻き取り装置を備えるロール成膜装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで成膜されることを特徴とする請求項8に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項10】
前記ガスバリア層がスパッタリング法により成膜されることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項11】
前記ガスバリア層を形成する材料として、Si,Ta,及びAlから選ばれる1種以上の元素を含む酸化物または窒化物または酸化窒素化物を用いることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項12】
前記プラスチックフィルムの加熱に先立って、光硬化性樹脂に光照射を行って硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項13】
前記プラスチックフィルムの加熱に先立って、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項1】
プラスチックフィルム上に熱処理してなるカラーフィルタ層を有し、前記カラーフィルタ層を形成するよりも先にカラーフィルタ層形成時の熱処理温度以上の温度で、前記プラスチックフィルムを加熱する表示装置用カラーフィルタの製造方法であり、
前記プラスチックフィルムをカラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、前記加熱を少なくともロール巻き出し装置、加熱炉、ロール巻き取り装置を備える熱処理装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで行うことを特徴とする表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項2】
前記プラスチックフィルムを前記カラーフィルタ層の形成より先に加熱するに際して、
前記加熱を酸素を除外した雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項3】
前記カラーフィルタは、
着色電離放射線硬化性樹脂の層をベースプラスチックフィルム上に形成した転写材料を用い、前記転写材料をその着色電離放射線硬化性樹脂の層がプラスチックフィルム基板と向かい合うようにしてプラスチックフィルム基板上に感熱圧着する工程と、
フォトマスクを介して、前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前にベースプラスチックフィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後ベースプラスチックフィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前記の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項4】
前記カラーフィルタは、
プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成した後、保護フィルムをラミネートする工程と、
フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光する前に保護フィルムを剥離し露光した後、あるいは露光した後保護フィルムを剥離し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程とを含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前期の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項5】
前記カラーフィルタは、
プラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を直接塗工し形成し、フォトマスクを介して前記着色電離放射線硬化性樹脂の層を露光し、現像して着色のパターンを形成する連続した工程を含み、
色相の異なる着色電離放射線硬化性樹脂の層について前記の各工程を繰り返して、ロール・ツー・ロールプロセスで形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項6】
前記カラーフィルタは、
着色電離放射線硬化性樹脂の種類により、任意に請求項3乃至請求項5に記載の製造方法を組み合わせてプラスチックフィルム基板上に着色電離放射線硬化性樹脂の層を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項7】
前記着色電離放射線硬化性樹脂が、(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)多官能性単量体および(D)光重合開始剤を含有する感放射線性組成物であることを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項8】
無機薄膜からなるガスバリア層を設ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項9】
前記ガスバリア層を設ける工程では、
前記ガスバリア層が、前記プラスチックフィルムの長尺ロール上に、少なくともロール巻き出し装置、成膜装置、ロール巻き取り装置を備えるロール成膜装置を用いて連続的にロール・ツー・ロールで成膜されることを特徴とする請求項8に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項10】
前記ガスバリア層がスパッタリング法により成膜されることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項11】
前記ガスバリア層を形成する材料として、Si,Ta,及びAlから選ばれる1種以上の元素を含む酸化物または窒化物または酸化窒素化物を用いることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項12】
前記プラスチックフィルムの加熱に先立って、光硬化性樹脂に光照射を行って硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項13】
前記プラスチックフィルムの加熱に先立って、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−282213(P2010−282213A)
【公開日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−161597(P2010−161597)
【出願日】平成22年7月16日(2010.7.16)
【分割の表示】特願2004−288116(P2004−288116)の分割
【原出願日】平成16年9月30日(2004.9.30)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【出願人】(000004237)日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年7月16日(2010.7.16)
【分割の表示】特願2004−288116(P2004−288116)の分割
【原出願日】平成16年9月30日(2004.9.30)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【出願人】(000004237)日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】
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