(57)【要約】【課題】対向用基板上にスペーサ部を安価にかつ確実に設け、スペーサ以外の表面を例えば±０．２μｍ程度以下の平滑性が達成できる液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法および液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板およびカラーフィルタ印刷装置を提供することが望まれていた。【解決手段】対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法などを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法。
【請求項２】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部及びオーバーコート層が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法。
【請求項３】
カラーフィルタ材料を設ける方法が印刷法であるとともに、前記スペーサ部を形成するプレスが、カラーフィルタ部を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法。
【請求項４】
前記スペーサ部を形成するプレスが、オーバーコート層を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法。
【請求項５】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板。
【請求項６】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板。
【請求項７】
カラーフィルタ材料が印刷法でを設けられたものであるとともに、カラーフィルタ部の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板。
【請求項８】
オーバーコート層の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板。
【請求項９】
スペーサ部部分に凹部を有するプレス型とプレス機構を附設していることを特徴とするカラーフィルタ印刷装置。
【請求項１０】
印刷機構とプレス機構オーバーコート材料塗布機構を有することを特徴とするカラーフィルタ印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置における液晶の厚さを調整するスペーサ部を有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルの構造は、電極配線や薄膜トランジスタやカラーフィルタ等の所要の機能を賦与した２枚のパネル基板の間に液晶を封入した構造である。スペーサはこの液晶層の厚さを一定に保持するためのものである。液晶の表示特性は、液晶の駆動モードがツイストネマチック（ＴＮ）モード、スーパツイストネマチック（ＳＴＮ）モード、横電界（ＩＰＳ）モード、垂直配向（ＶＡ）モード、光学補償ベンド（ＯＣＢ）モード等のいずれにおいても、液晶層の厚さで大きく左右される。そのため、液晶層の厚さを精密に制御する方法が要求されていて、例えば±０．２μｍの精度が要求されている。従って、スペーサだけでなく、液晶層と接する面にも同程度の平面性が要求される。例えばカラーフィルタが液晶層と接する構造である場合には、そのカラーフィルタ表面の平面度には同様な精度が要求される。また、カラーフィルタ上にオーバーコート層や透明導電膜を設ける構成もあるが、その場合も、オーバーコート層や透明導電角の表面は同様な平面精度が要求される。
【０００３】
従来多く用いられているスペーサは、引用文献１に示されている様な、直径３〜１０μｍのガラス製やプラスチック製の球状体（ビーズ玉）であった。パネル組み立て前に、一方のパネル基板上に所定のサイズの球状体（ビーズ玉）を散布し、次ぎに他方のパネル基板と合わせた上で周辺部１箇所を残して封止するか、もしくは封止め後に１箇所に孔を開け、その部分から液晶の注入を行った後に完全封止する方法で液晶パネルを組み立てていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１６００５１号公報
【０００５】
ビーズ玉をスペーサとした液晶パネルの概略断面図の例を、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型アクティブマトリックス型の場合で代表させて、横電界型の断面図を図１４に、ツイストネマチック型の断面図を図１５に示す。
【０００６】
図１４，１５において、薄膜トランジスターが形成されているパネル基板対して、カラーフィルタが形成されているパネル基板を対抗基板とよぶことが多い。また、図１５において、対抗基板上に形成されている電極を対抗電極と呼ぶことが多い。
【０００７】
ビーズ玉をスペーサ１３に使用する方法の問題点は、第１にパネル内のビーズ玉スペーサの分布を均一にしたり、所定の部分へ過不足なく分布させることが難しいと点であり、第２に液晶パネルが大型になるに従って、上記液晶の注入時間が長くなり、生産のボトルネックとなる点であり、さらに、画素中にビーズ玉があると、表示品質に悪影響がある点であった。
【０００８】
このため、フォトレジストを使用して、所定の形状のフォトレジストパターンを形成し、これをスペーサとする方法が一部実用化されている。代表例として特許文献２と３を示す。
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−３３７９８４号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２００１−１２５１１３号公報
【００１１】
この場合、フォトレジストスペーサ１２は、形状からポストスペーサと呼ばれるもののに含まれるが、その平面形状は例えば直径１２±２．０μｍ程度で、高さは２．５〜４．０±０．２μｍである。通常は、対向電極を付けた後に形成する。このようにして形成したフォトレジストスペーサを使用する利点は、液晶を孔から注入するのではなく、組み立てる前に一方の対向用基板に塗布し、つぎに他方の対向用基板を重ね合わせる方法を採用することができ、生産性をはるかに向上させることができる。
【００１２】
この方法の利点は、液晶層の厚さ＝フォトレジストで形成したフォトレジストスペーサの厚さをかなり厳密に制御することができ、配置を厳密に指定することができる、スペーサの位置をブラックストライプもしくはブラックマトリックス上に設けるため、表示品質に悪影響がない点であった。
【００１３】
しかし、液晶のギャップを厳密に制御するには、フォトレジストスペーサの厚さを厳密に制御するだけでなく、液晶が接する面が厳密に平滑であることが必要であるが、液晶と接する面、例えばカラーフィルタが露出する構造ではその表面も同程度以下の高精度の平滑性が要求されている。
【００１４】
このため、カラーフィルタが形成されている側のパネル基板である液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板においても、カラーフィルタの上に平滑化（平坦化）層を形成したり、平滑化のためのプレス処理や研磨処理が行われている。
【００１５】
この場合のカラーフィルタ側に対向電極を設けるタイプで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアクティブマトリックス構造の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を図１６に示す。完成した型液晶パネルの概略断面の内、従来型のツイストネマティック型（ＴＮ型）の図を図１２に、横電界型（以下ＩＰＳ型と称する）の図を図１３に示す。
【００１６】
まず、ガラス基板の上にブラックマトリックスを形成した対向基板を用意する（ａ）。この上から第１色目（例えばＲ）の顔料分散レジスト２８を全面に塗布し（ｂ）、フォトマスク２９を介して露光し（ｃ）、現像して第１色目のカラーフィルタであるカラーフィルタのＲ色部７Ｒを形成する（ｄ）。同様に第２色目（例えばＧ）、第３色目（例えばＢ）を顔料レジスト塗布、露光、現像により行うことによりカラーフィルタ７を形成する（ｅ）。その際、色層がブラックストライプやブラックマトリクスと多少でも重なるようにする。その上からオーバーコート層１０を設けることで表面を平滑化し（ｆ）、ＩＴＯからなる対向電極１６を設け（ｇ）、次に必要に応じて感光性樹脂を塗布、露光、現像することでフォトレジストスペーサ１２をブラックストライプもしくはブラックマトリクス上に形成していた（ｈ）。最後に配向膜を形成していた。
【００１７】
しかし、このフォトリソグラフを使用する方法は、高コストであった。
【００１８】
従って、低コスト化のためカラーフィルタの製法として印刷法が検討されている。
【００１９】
しかし、印刷法で形成すると、カラーフィルタの断面形状がカマボコ型になってしまうことが多く、このため、カラーフィルタの表面の平滑度が不足する場合がある。また、印刷法でなくとも重なり部分は他の部分より厚くなるのが通例である。
【００２０】
この様にカラーフィルタの表面の平滑度が不足する場合には、特許文献４、５、６の様にカラーフィルタの固化前にプレスしたり、研磨したり、オーバーコート層を形成したりして、表面を平滑にする工程が採用されている。
【００２１】
【特許文献４】
特許第２６１２４９２号公報
【００２２】
【特許文献５】
特開平６−９３９号公報
【００２３】
【特許文献６】
特開平６−３４８０８号公報
【００２４】
【特許文献７】
特開２０００−２８８２４号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
液晶パネルにおける液晶の厚さを調整するスペーサを有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造を、対向用基板上にカラーフィルタ、オーバーコート層、もしくはその両方とともにスペーサ部を、安価にかつ確実に設けるとともに、できればスペーサ以外の表面を例えば±０．２μｍ程度以下の高性能な平滑性が達成できる製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置が求められていた。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【００２７】
また、請求項５に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【００２８】
これにより、カラーフィルタの表面の平滑工程と、スペーサ部の形成工程を同時に行うことによって工程を少なくすることが可能になったとともに、スペーサの材料を感光性のものである必要がなくなり、材料価格も安価となったものである。
【００２９】
請求項２に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部及びオーバーコート層が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【００３０】
また、請求項６に掛かる本願発明の課題解決手段は、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともオーバーコート材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【００３１】
これにより、オーバーコート層の平滑工程と、スペーサ部の形成工程を同時に行うことによって工程を少なくすることが可能になったとともに、スペーサの材料を感光性のものである必要がなくなり、材料価格も安価となったものである。
【００３２】
請求項３に掛かる本願発明の課題解決手段は、カラーフィルタ材料を設ける方法が印刷法であるとともに、前記スペーサ部を形成するプレスが、カラーフィルタ部を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【００３３】
また、請求項７に掛かる本願発明の課題解決手段は、カラーフィルタ材料が印刷法でを設けられたものであるとともに、カラーフィルタ部の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【００３４】
これにより、従来の印刷法によりカラーフィルタにおける隣接する画素とのインキの重なりやブラックスマトリックスもしくはブラックストライプの嵩上げによる周辺部のインキの盛り上がりを、逆にスペーサ部として利用することができ、効率的な製造工程となったものである。
【００３５】
請求項４に掛かる本願発明の課題解決手段は、前記スペーサ部を形成するプレスが、オーバーコート層を平坦化することを兼ねていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法を提供するものである。
【００３６】
また、請求項８に掛かる本願発明の課題解決手段は、オーバーコート層の平坦化が前記スペーサ部を形成するプレスにより行われたものであることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【００３７】
請求項９に掛かる本願発明の課題解決手段は、スペーサ部部分に凹部を有するプレス型とプレス機構を附設していることを特徴とするカラーフィルタ印刷装置を提供するものである。
【００３８】
これにより、一貫工程として対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けることが可能になり、作業工程が簡略化できる様になったものである。
【００３９】
請求項１０に掛かる本願発明の課題解決手段は、印刷機構とプレス機構オーバーコート材料塗布機構を有することを特徴とするカラーフィルタ印刷装置を提供するものである。
【００４０】
これにより、オーバーコート層の形成工程も含めた一貫工程として対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けることが可能になり、作業工程が簡略化できる様になったものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造方法により、対向用基板上にカラーフィルタ及びスペーサ部が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板において、少なくともカラーフィルタ材料の一部をプレスしてスペーサ部を形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供するものである。
【００４２】
対向用基板は、液晶表示装置の構造によりいろいろな種類があるが、ブラックマトリックスやブラックストライプ、対向電極、偏光板、配向膜、ＴＦＴなどの一種や何種類かを含むものであっても、単なるガラス板で後でこれらの構造を付けることを考慮したり省略したりするものであっても構わない。
【００４３】
カラーフィルタは、ＲＧＢやＹＭＣなどの三色の他、マトリックスやストライプ用のブラック（黒）も含めた４色であっても構わない。なお、本願発明におけるカラーフィルタは感光性樹脂によるフォトリソ法で設けた場合であっても構わないが、プレス工程は平滑工程を兼ねる意味があるので、印刷法で設けた場合に効果が大きい。
【００４４】
なお、カラーフィルタ材料をプレス前に設ける位置としては、後で結局プレスするわけであるから、細かく位置合わせする必要がない。従って、ブラックストライプで区切られた枠内である画素内全面を覆う様に形成しなくとも、その枠内に設ける大概の位置合わせができていれば良い。また、この大概は、プレス後において隣接する画素にまではみ出る位置に設けられるものでなければ、少々ブラックストライプもしくはブラックマトリクス内に掛かるものであっても、画素への位置合わせが大概行われていると判断しても構わないものである。要するに、プレス後にカラーフィルタを設ける画素に隣接する画素にまでプレス後にカラーフィルタ材料が出ていかない位置にカラーフィルタ材料が設けられれば、大概合わされていると判断して良い。
【００４５】
液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板は、以上の対向用基板にカラーフィルタとスペーサ部を設けたものでも、そのカラーフィルタの上にオーバーコート層を設けたものでも良い。さらにこの液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いて液晶表示装置を製造するには、その前に後加工として配向膜や対向電極や走査電極、偏光板などを何れかの面に施したり、表面に配向加工を施すものであっても構わないことは当然である。
【００４６】
印刷工程でカラーフィルタを設ける場合のカラーフィルタ材料となるカラーフィルタインクには、種々のタイプがある。溶剤を含まないタイプのものは、硬化しても体積収縮は少ない。このタイプのインキの場合には、プレス型をはずした後で変形しない程度に粘度が高い状態でプレスするか、あるいはプレス中に硬化させる必要がある。インキとして光硬化型のものを使用すれば、プレス前に光量を加減して露光し、プレスに好適な硬化度とすることが可能である。そして、プレス後にさらに露光して、完全に硬化してカラーフィルタ材料がカラーフィルタとなる。
【００４７】
熱硬化型のインキを使用しても同様な方法が可能であるが、硬化に時間がかかるので、印刷機上やプレス機上で硬化するのではなく、別の場所で硬化させることが好ましい。さらに、光硬化型でありかつ熱硬化型であるインキを使用することもできる。たとえば、プレス前に光硬化してプレスに好適な粘度とし、プレス後にカラーフィルタ材料を熱硬化して硬度等がカラーフィルタとしての仕様を満足するようにインキを設計することができる。
【００４８】
一方、溶剤を含むものは、カラーフィルタ材料内の溶剤が蒸発する際に体積が減少する。一般には、ガラス基板に付着しているので、幅は変化しないで、厚さが減少する。その程度は、例えば４割程度減少の場合もある。このような場合、インクの組成や物性を変えて溶剤が蒸発した後にも、プレスして変形することが可能なものにする。つまり、その後は体積が減少しないが、プレス変形可能で、さらに、その後にカラーフィルタとしての要求性能をみたすことができるように硬化することができるようなものにする。
【００４９】
例えば、紫外線硬化や加熱硬化が可能な組成にする。または、溶剤を高沸点のものと低沸点のものを混合して使用し、低沸点のものが蒸発し、高沸点のものが蒸発しない段階で、プレス変形は可能であるが、体積収縮はほどんどない状態にする方法もある。また、プレスの際加熱して柔軟にしてプレス変形を可能ならしめる方法もある。
【００５０】
なお、オーバーコート材料についても、オーバーコート材料内の溶剤が蒸発する際に体積が減少するのは同じなので同様のことが言える。これは、特にオーバーコート材料については、カラーフィルタ材料から顔料分を除いた材料をオーバーコート材料とするのが好ましい場合が多いが、この場合には当然溶剤分を含むので同様のことが言える。
【００５１】
熱硬化型、または硬化剤添加硬化型のインキを使用する場合には、硬化に時間がかかり、その間プレス型をはずすことができない場合がある。その場合には、平板状のプレス型を使用し重ねた状態で硬化するまで放置する。この場合には先に示した平板状のプレス型を使用することが好ましい。
【００５２】
また、プレス後の厚さ減少がある場合でも、その減少程度を正確に制御することができるならば、プレス型の形状を、単にスペーサ部分だけを凹部として有するものではなく、ブラックマトリックス上のカラーフィルタをプレスする部分と、その他の本来のカラーフィルタ部分をプレスする部分の形状を変えたものにしてもよい。すなわち、図１０に示した断面図を有するプレス型でもよい。この型を使用する場合には、図１１に示す様に、大概カラーフィルタに合わせてカラーフィルタ材料を設け（ａ）、プレスしたのち（ｂ）、乾燥して体積（厚さ）減少させる（ｃ）ので、体積（厚さ）減少が無くなってから、プレス変形する必要はない。
【００５３】
なお、カラーフィルタの上にオーバーコート層が必要な場合には、このようにスペーサを形成した後に、一面にオーバコート層を形成することができる。スペーサがある部分の厚さ（高さ）がその他の部分と同一に厚くなるときは、最初にプレス形成するスペーサの厚さは仕様値通りとし、異なる場合には、その相違の程度を見越してスペーサの厚さ（高さ）を変える方法がある。この場合、カラーフィルタは比較的自由に選択でき、フォトリソ法などの方法で設けるものであっても本発明は適用できる。
【００５４】
また、この方法の場合、スペーサの近傍のオーバーコート層の厚さは所定値より逸脱することがある。しかし、スペーサ部はブラックマトリックスの上に設けるので、表示品質を低下させることはない。
【００５５】
さらに別の問題として、通常のＴＮ型液晶ディスプレイではカラーフィルタの上にＩＴＯ層を形成するが、本方法ではＩＴＯ膜は最後に形成する。この場合、スペーサの頂部にＩＴＯ膜が形成される場合がある。またスペーサの断面形状によっては、側面にもＩＴＯ膜が形成される場合がある。頂部や側面に形成されたＩＴＯ膜が不都合な作用を及ぼす場合には、形成されないようにするか、除去する必要がある。ただし、不都合な作用として、対抗基板での絶縁性に問題が生じる場合には、対抗基板側の所要部または、スペーサの上に絶縁層を設ける方法がある。
【００５６】
ＩＴＯが不都合部に形成されないようにする方法としては、例えばスペーサの断面形状を上部が下部（基板側）より大きくするか、少なくとも同型とする方法がある。ＩＴＯは上面に形成されるが、側面には形成されないので、上下の基板間のショートの問題は回避される。
【００５７】
除去する方法としては、例えばリフトオフ法を使用する方法がある。すなわち、先ずＩＴＯ膜を成膜する前にポジ型フォトレジストを全面に塗布し、フォトリソグラフを使用して、ＩＴＯを除去したい部分だけにポジ型フォトレジストを残す。その状態でＩＴＯを成膜する。次に、全面露光して残存しているポジ型レジストを現像液可溶性とし、現像液でポジ型レジストを除去するとその上のＩＴＯも同時に除去される。また、通常のフォトリソグラフ法で除去することもできる。すなわちＩＴＯを成膜した後に、フォトリソグラフ法でＩＴＯが必要な場所だけエッチングレジスト膜を形成し、露出しているＩＴＯ膜をエッチング液で除去する方法である。エッチングレジスト膜は溶剤で溶解または剥離液で剥離する。また、スペーサの上面に印刷法等で溶解性の膜を形成しておき、ＩＴＯを成膜後、溶解性の膜を除去すると同時にＩＴＯを除去する方法もある。
【００５８】
なお、プレス前におけるカラーフィルタ材料は、少なくとも画素上に設けることが必要だが、従来のスペーサ部を別途形成するカラーフィルタと違い、ブラックスマトリックスもしくはブラックストライプの嵩上げ効果や、ブラックマトリックス上で隣接する画素のカラーフィルタとの重なりによる盛り上がりはスペーサ部となるので問題とならない。逆に、スペーサ部として盛り上げるのに必要なように、従来のカラーフィルタより多く嵩上げもしくは重なり気味にカラーフィルタ材料を設けるのが好ましい場合もあるが、スペーサ部の量が少量であるので、必要量を計算の上で従来と同様でも十分な場合もある。同様に、プレス前におけるカラーフィルタ材料の平面位置は少なくとも画素上に設けることが必要だが、ブラックマトリックスもしくはブラックストライプ上で境界上のカラーフィルタ材料はスペーサ部となるのだから、細かい位置合わせが行われなくとも支障はない。
【００５９】
なお、このときのカラーフィルタは上記感光性や熱硬化性を持たず、溶剤を含まないものであっても、プレスにより成形可能であればどの様な材料であっても構わない。
【００６０】
プレスする工程としては、すくなくともプレスによりスペーサ部が設けられ、表面が平滑になる様な圧力や温度条件で行う必要があるが、これはカラーフィルタ材料やオーバーコート材料などの条件により変化するものであるので、適宜その材料に合わせて調整すれば良いものである。
【００６１】
プレス型は、精度確保のために変形が少ない材料や、変形の影響が少ない材料が選択される。例えば、金属板に裏打ちされたシリコーンゴムなど各種のものが採用できる。版型は、小型なら平板状のものでも構わないが、脱泡の関係上ロール形状のものが好ましい。なお、プレス型が平板状の場合は、気泡が内部に残らない様に、端部から順次プレスする方法に限られず、平版をロールなどに巻き付けて形成する方法などもある。
【００６２】
この場合の凹部の断面形状としては、プレス工程の容易さの点からは開口部が底面より広い逆台形が好ましい。しかし、プレス型としてゴム弾性があるものを使用すれば、若干なら台形であってもよい。深さは、液晶層の厚みに両パネル板の後加工により最終的に厚みに寄与する厚さを加えた長さに、さらに上で既に述べた厚さの減少分を考慮して決定する。
【００６３】
なお、プレスによる成型効果を向上するために、プレス状態でカラーフィルタ材料等を硬化させるのも有効であるが、その様な工夫を行わなくても十分成型効果が得られ、そのままプレス型から外せるものであればその様な工夫はなくても良い。
【００６４】
硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、電子線硬化など各種の硬化方法を条件により選択できる。
【００６５】
プレス型から外す方法も、各種の方法が選択可能であるが、成型形状を維持するためには、プレス型が平板形状の場合は端部から順次行うのが好ましい。
【００６６】
さらに、カラーフィルタ材料を設ける印刷機は、スクリーン印刷、平版オフセット印刷などでも構わないが、スペーサ部の高さの精度維持のためには定量性の高い凹版オフセット印刷が好ましい。
【００６７】
【実施例】
まず、プレス型を以下のようにして作成した。
【００６８】
ガラス基板の上にフォトレジスト（シプレイシャ社マイクロポジット＃１４００）をスピンコートし乾燥厚さ４μｍの膜を形成した。所要のスペーサのパターン全部を有するフォトマスクを使用して、露光、現像し、スペーサの突起を有する母型を得た。この母型にシリコーンゴム（東芝シリコーン社製ＴＥＳ３５０８）に所定量の硬化剤を添加したものを塗布し、その上に鏡面研磨した金属板（４２合金：鉄−ニッケル合金）の厚さ０．３ｍｍのものに厚さ５０μｍのポリプロピレンフィルムをラミネートし、に所定のプラスチック用プライマーを塗布したものを間に気泡が入らないように置いた。隙間間隔を維持するために周囲にスペーサを置き、かつ金属板は緊張した。スペーサの厚さは２ｍｍとした。金属板の大きさは、所要のスペーサ全部が入りさらに周囲２００ｍｍの余裕があるサイズとした。これは、これを使用してロールプレスするのに充分な大きさのプレス型とするためである。
【００６９】
シリコーンゴムが硬化した後、金属板を端部から持ち上げると、シリコーンゴム２１の層は金属板２２に接着し、ガラス基板から剥がれた。シリコーンゴムの表面にはレジストの突起部に対応する凹部が形成されてプレス型２０が完成した。
【００７０】
さらにこのプレス型２０を以下のようにして、印刷に付設されているプレス型設置用ロール２３に巻き付けた。このプレス型設置用ロールは、基本構造がオフセット印刷機のブランケットロールと同じであり、板状のものを該ロールに巻き付けることができる。すなわち、切り欠き部分があり、そこに板状のものを締め付け固定ることができる構造となっている。
【００７１】
作成したプレス型のプレス方向の両側でブランケットを固着した。次に、そのブランケットをロールの切り欠き部にある締め付け固定部で固定した。プレス型のスペーサ部のパターンが、液晶カラーフィルタの所定の位置にくるように調整する方法を以下に記す。
【００７２】
プレス型２０のスペーサ部（凹部）にカラーフィルタ材料８である色インキを入れ、プレスすべき位置に置いてある対向用基板３上を転がす。すると、対向用基板３には、カラーフィルタ材料８が転移する。それが、所望するスペーサ部６が形成される位置である。その位置が所望の位置であるように、対向用基板３を固定するためのＸ−Ｙ−θ定盤の位置移動して（図示せず）合わせる。
【００７３】
次に、以下のようにして、カラーフィルタ材料をプレスしてスペーサ部を形成した。（図１に基づいて説明。）
図１ａは、印刷法でカラーフィルタ材料を形成した対向用基板である。このカラーフィルタ材料の形成方法は例えば特許文献４や６に記載されている方法である。
【００７４】
すなわち、ブラックマトリクス９が形成されているガラス基板４へ印刷法でカラーフィルタ材料のＲ、Ｇ、Ｂパターンを形成し、プレスして平滑化したものである。図１ａでカラーフィルタ材料の表面が平滑でなく、ブラックマトリックスがある部分が高くなっているが、これは平滑にした後に、カラーフィルタ材料であるカラーフィルタインキ中の溶剤が蒸発し、結果として形成された形状である。インキの組成を工夫して、溶剤が蒸発した後にもプレス加工が可能な程度の柔軟性があるようにしている。この状態のものを図１ｂからｃに示すようにプレスした。上述の方法で作成したロール状プレス型２０をセットしたロールプレス機を使用し、図７や図８に示す様に、線圧５ｋｇ／ｃｍ、速度３００ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００７５】
プレス後、カラーフィルタ材料８の溶剤を揮発させた後、図７に示す様に紫外線ランプ２７で硬化した。この工程はカラーフィルタ材が加熱硬化型の場合はカラーフィルタ材の熱硬化条件で加熱硬化する。カラーフィルタ７およびスペーサ部６を形成してカラー液晶表示装置１用パネル板２を得た。スペーサ部６の形状は最初にスペーサ部の母型として形成したフォトレジストの形状と、実質的に同一であった。ここで、実質的とは、スペーサ部の機能として従来のスペーサと同一効果であることを意味する。
【００７６】
なお、カラーフィルタ材料であるカラーフィルタインクとして溶剤を含まないものを使用すれば、印刷後の平滑化の工程にこのロールプレスを使用することによって、平滑化とスペーサ部の形成を同時に行うことができる。
【００７７】
完成した液晶表示装置の断面図を、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型アクティブマトリックス型の場合の概略断面図を、従来型の下ＩＴＯタイプの図を図４に、上ＩＴＯタイプの図を図５に、横電界型の図を図６に示す。
【００７８】
また、同様のプレス型によるプレス方法で通常のフォトリソグラフ法で形成したカラーフィルタの上にオーバーコート材料１１を用いてオーバーコート層１０とスペーサ部６を設けた例を図３に示す。この場合のオーバーコート層の例としては、例えば特許文献７に開示されているものを使用することができる。塗布して、溶剤を蒸発した後にプレスしてスペーサ部を形成すると共に、オーバーコート層を平滑にすることができる。
【００７９】
一般に、オーバーコート層は厚さが均一であることが必要であるので、塗布方法が限定されるが、本発明の方法によればオーバーコート層はプレスによって平滑化される。従って、厚さ精度が若干低い塗布装置や塗布方法であってもよい。
【００８０】
本願発明により、完成したスペーサ部以外の表面は±０．２μｍ以下の平滑性となったとともに、また、スペーサ部の高さも仕様値±０．２μｍ以内に収まった。
【００８１】
【発明の効果】
本願発明により、カラーフィルタ材料もしくはオーバーコート材料をスペーサとする液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を提供することができた。また、液晶表示装置における液晶の厚さを調整するスペーサ部を有する液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造を、対向用基板上にカラーフィルタ、オーバーコート層、もしくはその両方とともにスペーサ部を、安価にかつ確実に設けるとともに、スペーサ部以外の表面を例えば±０．２μｍ程度以下の高性能な平滑性が達成できる製造方法およびその製造に用いるカラーフィルタ印刷装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図２】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を示す概念断面図である。
【図３】図２の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を示す概念断面図である。
【図４】本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図５】図４の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図６】図４や図５の例とは違う本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図７】プレス型がロール状である場合の本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図８】図７の製造工程における断面方向を変えた場合を示す概念断面図である。
【図９】印刷工程と一体化した場合の本願発明により得られた液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図１０】プレス型がカラーフィルタ材料の体積減少分を考慮した形状である場合の概念断面図である。
【図１１】図１０のプレス型を用いた場合の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【図１２】従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図１３】図１２の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図１４】図１２や図１３の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図１５】図１２や図１３や図１４の例とは違う従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板を用いたカラー液晶表示装置を示す概念断面図である。
【図１６】従来の液晶表示装置用カラーフィルタ側パネル基板の製造工程を示す概念断面図である。
【符号の説明】
１  ・・・  カラー液晶表示装置
２  ・・・  パネル基板
３  ・・・  対向用基板
４  ・・・  ガラス基板
５  ・・・  液晶
６  ・・・  スペーサ部
７  ・・・  カラーフィルタ
７Ｒ  ・・・  カラーフィルタのＲ色部
７Ｇ  ・・・  カラーフィルタのＧ色部
７Ｂ  ・・・  カラーフィルタのＢ色部
８  ・・・  カラーフィルタ材料
８Ｒ  ・・・  カラーフィルタ材料のＲ色部
８Ｇ  ・・・  カラーフィルタ材料のＧ色部
８Ｂ  ・・・  カラーフィルタ材料のＢ色部
９  ・・・  ブラックマトリックス
１０  ・・・  オーバーコート層
１１  ・・・  オーバーコート材料
１２  ・・・  フォトレジストスペーサ
１３  ・・・  スペーサ
１４  ・・・  配向膜
１５  ・・・  偏光板
１６  ・・・  対向電極
１７  ・・・  画素電極
１８  ・・・  薄膜トランジスタ
１９  ・・・  走査電極
２０  ・・・  プレス型
２１  ・・・  シリコンゴム
２２  ・・・  金属板
２３  ・・・  プレス型設置用ロール
２４  ・・・  インキングロール
２５  ・・・  水なし版
２５Ｒ  ・・・  Ｒ色水なし版
２５Ｇ  ・・・  Ｇ色水なし版
２５Ｂ  ・・・  Ｂ色水なし版
２６  ・・・  ブランケット
２７  ・・・  紫外線ランプ
２８  ・・・  顔料分散レジスト
２９  ・・・  フォトマスク
３０  ・・・  絶縁層
３１  ・・・  保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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