【手続補正書】
【提出日】平成16年3月19日(2004.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】色フィルタおよびその作成方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】フラットパネルディスプレー用色フィルタの色配列パターンを作成する方法であって、
基体上に、幅および長さを有するセルの凹部を画成する透明隆起パターンをプリントし、
該凹部内に複数の着色インクを付着させて前記フラットパネルディスプレイ用色フィルタを形成する、
各工程を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】前記付着工程が、前記凹部の幅および長さより狭い幅および短い長さを有する印写ピンを用いて前記着色インクを付着させる工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記付着工程が、前記セルの凹部の幅よりも約10−30マイクロメートル狭い幅および前記セルの凹部の長さよりも約15−35マイクロメートル短い長さを有する凸版印写ピンを用いて前記着色インクを付着させる工程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】前記プリント工程における前記隆起パターンが寸法的に、所望の黒マトリックスパターンに対応することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】前記プリント工程が、前記隆起パターンをガラス基体上にプリントする工程を含むことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項６】前記印刷工程が、
凹んだ印写パターン中に透明インクを付着させ、
該凹んだパターンからの前記インクを前記基体に転写して、前記透明隆起パターンを形成する、
各工程を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】前記転写工程の前に、前記ガラスかまたは前記透明インクのいずれかに接着剤を施すことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】前記付着工程が、前記透明インクを転写させる工程の前に、該透明インクを少なくともある程度硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】前記透明インクを前記転写工程中に硬化させることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】前記着色インクを保護層または平面化層で覆う工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラットパネルディスプレー用の色フィルタおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示（ＬＣＤ）パネル、特にカラーＬＣＤパネルが、フラットスクリーンテレビ、プロジェクションテレビシステムおよびカムコーダ（camcorder ）のビューファインダに使用されており、将来はこのようなパネルにより多くの用途が予測されている。
【０００３】
アクティブマトリックス（active matrix ）液晶表示装置の製造はいくつかの工程からなる。最初の工程において、前面ガラスパネルを作成する。これには、ガラスのような適切な基体上に色フィルタ要素を付着させる工程が含まれている。色フィルタの形成には典型的に、黒マトリックスパターンと、黒マトリックスにより輪郭が形成された空間内に三原色（一般的に、赤、緑および青か、または黄、マゼンタおよびシアンのいずれか）のドットまたはセルのパターンとを付着させる工程が含まれる。黒マトリックスを形成するプリントされた線は典型的に、幅が約15−25マイクロメートルであり、厚さが約0.5 −２マイクロメートルである。赤、緑および青のカラーセルは典型的に、幅が約70−100 マイクロメートルであり、長さが200 −300 マイクロメートルである。カラーセルは典型的に、約10マイクロメートル厚未満、好ましくは約５マイクロメートル厚未満のフィルム状にプリントされ、均一に施され、黒マトリックスにより形成されたパターン内に正確に合わせられなければならない。前面ガラス基体は典型的に、色フィルタ要素の上に、平面化層（planarizing layer ）、透明導電層、およびポリイミドアライメント層を付着させることにより完成する。この透明導電層は典型的に、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）であるが、他の材料を使用しても差支えない。
【０００４】
２番目の工程において、別の（背面）ガラスパネルを薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）またはダイオード、並びに金属相互接続線の形成に使用する。各々のトランジスタは、表示パネルにおける個々の色ピクセルのオンオフスイッチとして機能する。３番目の最後の工程は、２つのパネルの間に液晶材料を挿入して、液晶パネルを形成する工程を含む、２つのパネルの組立てである。
【０００５】
色フィルタの赤、緑および青の色ピクセルドット（色セルとも称する）の製造における難題の１つは、異なる着色インクが互いに混ざらないようにすることである。以前は、この問題は、最初にガラス基体上に黒マトリックスパターンを（写真平版により）形成し、次いで、この黒マトリックスパターン内に各色を付着させることにより解決していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
解像度および位置合せ精度が良好であり、従来技術の色フィルタアレイよりも容易に低コストで得られる色フィルタを製造する代替方法を提供することが望まれている。また、既存の方法よりも工程が少ない方法を用いて、これらの上述した特性を達成することも望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明において、色フィルタの基体上に透明隆起パターンを形成して、色フィルタを構成する個々の着色インクパターンを透明隆起パターンにより形成された凹部内に付着させる。好ましくは、この隆起パターンは、機械的な形成技術を用いて形成する。しかしながら、写真平版のような他の技術を用いても差支えない。機械的形成技術は、形成中に材料の一部を化学的に除去する、写真平版および他の化学的形成技術とは対照的に、凹版印刷技術のような技術により、隆起パターンを機械的に形成することを意味する。隆起パターンは好ましくは、所望の黒マトリックスパターンに対応する。次いで、好ましくは、隆起パターンにより形成された空間よりも小さい凸版ピンまたは他のインク印写ピンを用いて、隆起パターン内に着色インクを付着させ、それによって、異なる色のインクがにじんだり混ざったりせずに、容易に隆起パターン内にインクを付着させる。
【０００８】
ある実施の形態において、液体透明材料が、凹版ロールまたはプレートのような凹版印写表面の凹部内に付着している。好ましくは、凹版印写表面の凹部パターンは、所望の黒マトリックスパターンに対応する。好ましくは、基体に付着させる前または最中に、透明インクを硬化させ（例えば、キュアーにより）、凹版凹部パターンの形状を正確に複製する。凹版印刷プレートおよびグラビア印刷プレートにおけるインクには典型的に、窪んだ凹版パターン内のインクの表面が印刷プレート表面より下に湾曲している、負のメニスカスがある。このため、必要であれば、接着剤を用いて、透明材料を除去して、この材料を基体に付着させてもよい。そのような場合には、接着剤は、透明材料または基体のいずれに施しても差支えない。あるいは、例えばインクジェットまたは他の印写ピンを用いて凹版パターンの凹部を過剰に満たすことにより、正のメニスカスを形成しても差支えない。好ましくは、透明材料は、基体と接触するときには液体であり、液体透明材料は、基体と接触している間にキュアーするかまたは他の方法により硬化し、それによって、凹版パターンの凹部からこの材料を除去する。
【０００９】
別の実施の形態において、透明液体材料が基体上に付着しており、透明材料がエンボスパターンと接触している。同様に、エンボスパターンをロールまたはプレート上に設けても差支えない。好ましくは、液体材料が凹版パターンと接触している間にキュアーまたは硬化し、そのために、透明材料が凹版パターンの形状を維持する。好ましくは、ロールまたはプレート上のエンボスパターンは、透明材料が、ローラプレートによりエンボスされた後に、表示装置に利用される黒マトリックスパターンに対応する隆起パターンとなって残るように、所望の黒マトリックスパターンに対応する。
【００１０】
隆起パターンが形成された後に、色フィルタパターンを構成する着色インクを、隆起パターンにより形成されたセル内に付着させる。好ましくはインクプリント方法を用いて、凹部内に赤、緑および青の色セルを付着させる。透明隆起パターンは好ましくは、約１−10マイクロメートル厚、より好ましくは、約２−６マイクロメートル厚、そして、最も好ましくは、約３−４マイクロメートル厚（ガラス基体上で）である。好ましくは、着色インクは、黒マトリックスパターンにより形成されるセルの寸法よりも小さい寸法を有するインク印写ピンを用いてセル中に付着させる。
【００１１】
液体透明材料の例としては、ポリイミド、メラミン、エポキシド、アクリル、ビニルエステル、ポリウレタン、ポリエステル、アクリレートまたはメタクリレート（acrylated or methacrylated）アクリル、エステル、ウレタン、および従来の色フィルタ部材の平面化層として有用な他の材料、並びにそれらの組合せが挙げられる。好ましくは、透明材料は、キュアーしてもよいように、放射線硬化性材料から形成する。透明材料の好ましい材料は、放射線硬化性エポキシアクリレートのような、放射線硬化性アクリレート材料である。
【００１２】
本発明の方法により、正方形の縁が良好に規定された非常に精密な透明隆起パターンを形成することができる。これらの透明隆起パターンにより、色フィルタの色ピクセルを形成するのに用いる材料を容易に隔てられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において、図１に示されているように、基体14上には透明または半透明の隆起パターン10が形成されており、この隆起パターン10により形成された凹部11内に個々の着色インクパターンが付着せしめられて、色フィルタパターンが形成されている。好ましくは、隆起パターン10は、機械的形成技術を用いて形成されている。機械的形成技術は、形成中に材料の一部が化学的に除去される、写真平版および他の化学的形成技術とは対照的に、エンボス技術または凹版印刷技術のような技術により、隆起パターンが機械的に形成されることを意味する。しかしながら、本発明は機械的形成技術に限定されるものではなく、ある実施の形態においては、写真平版を含む他の技術を用いて、隆起パターンを形成しても差支えない。
【００１４】
様々な技術を用いて隆起パターン10を形成することができる。例えば、図２に示した実施の形態においては、ガラスのような適切な基体14上に液体透明材料15を付着させる。次いで、エンボス手段により透明材料15にエンボスして、基体14上に隆起パターンを形成する。図２において、透明材料15が変形可能な状態にある間に、パターンの付いた凹版ローラ18（その上にはインクがのっていない）を透明材料15に接触させる。パターンの付いたローラ18にはその上に、所望の黒マトリックスパターンに対応する凹部パターン20がある。その結果、パターンの付いた凹版ローラ18（あるいは、凹版プレートであっても差支えない）が、変形可能な透明材料15と接触してエンボスして、隆起パターン10を形成する。好ましい実施の形態において、隆起パターン10は、表示装置に利用される所望の黒マトリックスパターンに対応する。透明材料15は、ローラ18との接触により得られるエンボスされたパターンを維持するほど十分に硬化させる。これは、熱可塑性材料を用いて、ローラ18と接触する点で透明材料を冷却して、インクを硬化させることにより行なっても差支えない。あるいは、そしてより好ましくは、放射線硬化性樹脂を用いて、基体14を通して紫外線24からの放射線を放出して、エンボス操作中に透明材料15を硬化させる。
【００１５】
図３に示した別の実施の形態においては、透明材料15が、ローラ式コーティング機22から凹版ロール18の凹部20内に付着されている。あるいは、スロットコーティング技術を用いて透明材料15を施してもよい。透明材料15を、凹版ロール18の凹部パターン内に付着させた後に、凹部パターン20の形状が透明材料15により維持され、この透明材料15が基体14に転写されるように十分にキュアまたは他の方法で硬化させる。好ましい実施の形態において、透明材料15に、放射線硬化性インクを用い、このインクを、基体14への転写前または転写と同時に放射線によりこのインクをキュアにより硬化させる。最も好ましくは、透明材料15は、黒のマトリックスパターンと接触させる前には液体であり、黒マトリックスパターンを透明材料15に転写させる最中にキュアされる。そのようなキュアは、紫外線硬化性材料を用いて透明材料15を形成し、例えば、透明材料15の付着中に紫外線24により放射線を透明材料15に施すことにより行なっても差支えない。あるいは、紫外線源をロール18の内部に組み込んで、ロール18を紫外線透過性材料から作成して、そこから放射線を放出させても差支えない。利用する放射線は必ずしも紫外線でなくてもよく、透明材料15に用いる光重合開始剤に依存して、可視光線、赤外線、または他の放射線であっても差支えない。あるいは、透明材料15を基体14へ付着させる前に紫外線24A によりキュアして、基体14または透明材料15のいずれかに施される接着剤を用いることにより、付着工程を実施しても差支えない。
【００１６】
隆起パターン10を形成した後に、図４Ａおよび４Ｂに示したように、凸版インク印写パターンを用いて、隆起パターン10により形成された凹部11内に様々な着色インクパターンを付着させる。凸版インク印写パターンは、図４Ａに示したようにパターンロール上に、または、図４Ｂに示したようにパターンプレート上に供給しても差支えない。図４Ａおよび４Ｂにおいて、パターンロール50およびパターンプレート50A はそれぞれ、複数の凸版インク印写ピン51を備えている。しかしながら、本発明は凸版印写ピンを使用することに限定されるものではなく、他の印写ピン（例えば、インクジェット）を利用しても差支えない。印写ピン51は着色インク36を担持し、隆起パターン10により形成された凹部11内にこのインクを付着させる。このような実例から分かるように、インクは好ましくは、付着後にもまだ流体であり、黒マトリックスパターンの表面上でいくぶん延びてもよい。
【００１７】
図４Ｃは、図４Ａに示した工程の上面図であり、黒マトリックスパターン46と、黒マトリックスパターン46により形成されたセル内に位置してその内部に着色インク36を付着させる凸版インク印写ピン51とを示している。
【００１８】
好ましくは、黒マトリックスパターンに形成されるセルサイズよりも小さいサイズを有するインク印写ピンを用いて、着色インクをセル内に付着させる。例えば、約50マイクロメートル×約175 マイクロメートルの寸法を有するセルにおいて、凸版インク印写ピンは、幅Ｗが20−40マイクロメートルの間にあり、長さＬが140 −160 マイクロメートルの間にある寸法を有するべきである。より好ましくは、ピンのサイズは、幅が25−35マイクロメートルの間にあり、長さが145 −155 マイクロメートルの間にある。最も好ましくは、ピンは、約30マイクロメートルの幅および約150 マイクロメートルの長さを有する。このように、ピンの幅Ｗは、好ましくは、黒マトリックスセルの幅よりも10−30マイクロメートル小さく、より好ましくは、セル幅よりも15−25マイクロメートル小さく、最も好ましくは、セル幅よりも約20マイクロメートル小さい。一方、ピンの長さＬは、セル長さよりも約15−35マイクロメートル短く、より好ましくは、セル長さよりも約20−30マイクロメートル短く、最も好ましくは、セル長さよりも約25マイクロメートル短い。凸版ピンの高さも重要であり、インクを凸版ピンに施すインク付けロール上のインクの厚さに密接に関連している。例えば、凸版ピンを用いて、約50マイクロメートル×約175 マイクロメートルの寸法を有する黒マトリックスセル内に着色インクを付着させるある工程において、幅が約30マイクロメートルであり、長さが約150 マイクロメートルであるピンを用いる場合、インク付けロール上へのインク付け厚さは、約24マイクロメートルであるべきである。インク付けロール上のインクの厚さよりも高さが大きい凸版ピンを有することが望ましいので、そのような実施の形態における印写ピンの高さは、少なくとも30マイクロメートル、より好ましくは35マイクロメートル、最も好ましくは約40マイクロメートルであるべきである。好ましくは、印写ピンの上部がインクで濡れており、一方で、印写ピンの側面はインクであまりまたはまったく濡れていないように、ピンを構成する。
【００１９】
ある実施の形態において、印写ピンは多孔性印写ピンであり、インクが多孔性印写ピンに押し込められる。例えば、印写プレートまたはロールは、多孔性印写板の後ろにピクセルインクを含有するリザーバ、および印写ピンのプリント表面にインクを施すように、印写プレートの多孔性印写ピンに選択的に押し込められたピクセルインクからなっていても差支えない。
【００２０】
所望であれば、着色ピクセルインク36および隆起パターン10を、図５に示したように、平面化層または保護層40により被覆しても差支えない。これらの構成部材の形成後、従来の被覆技術を用いて、保護層でインク36および透明な隆起パターン10の上を被覆しても差支えない。
【００２１】
隆起パターンの上に色フィルタパターンを形成することにより、異なる着色インクを容易に分離する。このことは、例えば、黒マトリックスパターンを色フィルタパターンと分離することが望ましい場合に、有用である。例えば、そのような場合において、着色インクを一方の構成部材上に施して、黒マトリックスパターンを別の基体、例えば、他の（ＴＦＴ）ガラス基体に施しても差支えない。所望であれば、黒マトリックスパターンを薄膜トランジスタの上部に付着させても差支えない。黒マトリックスパターンがＴＦＴ基体上に付着している用途に関しては、様々な赤、緑、および青のカラーセルを黒マトリックスパターンと隔てて整合させるために、透明材料15上に隆起パターン10を形成することが非常に望ましいと考えられている。それまでに黒マトリックスパターン46を隆起パターン10と整合するように配置すると、形成された液晶表示装置を見下げるときに、カラーセルが黒マトリックスパターン内にあるように見える。
【００２２】
図５に示した実施の形態において、本発明による隆起パターン10が第１のガラス基体14上に設けられている。隆起パターン10は色ピクセルインク36を互いに隔てている。好ましくは、平面化層40を色ピクセルの上に付着させる。そのような平面化層40は、従来の技術、例えば、ロールコーティング、スロットオリフィスコーティング等を用いて付着させることができる。ＩＴＯ電極42が平面化層40の上に付着されている。第２のガラス基体14a 上において、黒マトリックスパターン46が薄膜トランジスタパターン44上に設けられている。図示した実施の形態において、黒マトリックスパターン46は隆起パターン10の幅よりも大きい幅を有する格子線からなり、それによって、表示装置が完成したときに、消費者の視野から隆起パターン10を隠している。しかしながら、他の相対的なサイズを用いても差支えない。図５の液晶表示装置は、２つのガラス基体14および14a の間の液晶材料48を挟むことにより完成する。
【００２３】
透明隆起パターン10は、例えば、ポリイミド、エポキシド、メラミン、アクリル、ビニルエステル、ポリウレタン、ポリエステル、およびアクリレートまたはメタクリレートアクリル、エステル、ウレタン、またはエポキシド、並びに、従来の色フィルタ装置に平面化層として有用な他の材料からなる群より選択される材料から形成してもよい。隆起パターン10の好ましい材料は、放射線硬化性アクリレートのような放射線硬化性材料である。隆起パターン10に特に好ましい材料は、以下の組成（重量部）を有する放射線硬化性アクリレートである。
【００２４】
表Ｉ
ジペンタエリトリットペンタアクリレート                ５０
ネオペンチルグリコールジアセテート                    ２５
イソボルニルアクリレート                              ２５
セルロースアセテートブチレート樹脂                    １０
シリコーンポリアクリレートまたエポキシシリコーン        ５
シリコーンポリアクリレートは、着色ピクセルインクに関して、非湿潤剤として機能すると考えられている。これは、望ましい効果であると考えられる。液体透明材料15は好ましくは、典型的に10マイクロメートル未満の薄膜として付着される。好ましくは、透明材料は、硬化が容易な放射線硬化性材料から形成される。
【００２５】
好ましくは、本発明の方法を実施するのに使用するいかなる装置もその側方  （すなわち、ロールを垂直に搭載している）に搭載されている。装置を垂直に搭載することにより、水平に取り除かねばならない従来の水平に配置されたローラとは対立するものとして、ロールを印刷装置から垂直に（ロールに対する、軸方向において）取り除いてもよい。
【００２６】
インク（黒マトリックスおよび／または色インク）を硬化する実施の形態において、インクを好ましくは、放射線硬化性となるように配合する。硬化性は、インクが架橋することを意味する。放射線硬化性は、適切な放射線に暴露されたときに、インクが架橋することを意味する。これは、インクが未硬化（未架橋）状態においてホットメルト熱可塑性特性を有するか、または溶剤を含むか否かにかかわらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を用いて形成した隆起パターンの斜視図
【図２】本発明による隆起パターンの形成を説明する概略図
【図３】本発明による隆起パターンの形成を説明する別の概略図
【図４Ａ】本発明による隆起パターンの凹部に印写ロールからの着色インクの付着を説明する概略図
【図４Ｂ】本発明による隆起パターンの凹部に印写板からの着色インクの付着を説明する概略図
【図４Ｃ】図４Ａおよび４Ｂに示した印写ロールまたは板から隆起パターン中にインクを付着させる印写ピンの拡大部分上面図
【図５】本発明により形成された隆起パターンを採用した液晶表示装置の断面図
【符号の説明】
10    隆起パターン
11    凹部
14    基体
15    液体透明材料
18    凹版ローラ
20    凹パターン
22    ローラ式コーティング機
24    紫外線
36    着色インク
40    平面化層
42    ＩＴＯ電極
44    薄膜トランジスタパターン
46    黒マトリックスパターン
48    液晶材料
50    パターンロール
51    印写ピン