(57)【要約】【課題】本発明が課題とするところは、優れた表示性能を有するカラーフィルターを低コストで実現すること。【解決手段】少なくとも、基材上に形成された複数の着色層と、該着色層上に形成された位相差層からなる位相差層付カラーフィルターの製造方法であって、（１）樹脂フィルムの表面に、液晶、または樹脂からなる位相差材を塗布する工程、（２）前記位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸する工程、（３）除去版を用いて、樹脂フィルム上の不要な位相差材を除去する工程、（４）前記樹脂フィルムに残されたパターンをカラーフィルター基材の着色層上に転写する工程、を順に行うことを特徴とする位相差層付カラーフィルターの製造方法としたもの。【選択図】図１
2012215613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基材上に形成された複数の着色層と、該着色層上に形成された位相差層からなる位相差層付カラーフィルターの製造方法であって、
（１）樹脂フィルムの表面に、液晶、または樹脂からなる位相差材を塗布する工程、
（２）前記位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸する工程、
（３）除去版を用いて、樹脂フィルム上の不要な位相差材を除去する工程、
（４）前記樹脂フィルムに残されたパターンをカラーフィルター基材の着色層上に転写する工程、
を順に行うことを特徴とする位相差層付カラーフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記（４）前記樹脂フィルムに残されたパターンを基材に転写する工程を前記カラーフィルターの複数の着色層上に対して複数回行って複数の位相差層を形成し、該複数の位相差層の膜厚をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記（２）前記位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸する工程において、延伸の程度を変えて、同一カラーフィルター上に３回以上の転写を繰り返し、カラーフィルターの各色上に形成される位相差層の位相差値をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記位相差材が、１５０℃以下の熱処理および／または３６５ｎｍの波長を５００ｍＪ／ｃｍ２以下照射することによって硬化する材料を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法により製造された位相差付カラーフィルターであって、カラーフィルター上の着色層が形成されていない部分には位相差層が形成されていないことを特徴とする位相差層付カラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ分野に関わる位相差層を形成するための、反転印刷装置、及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルには、位相差板と呼ばれる光学素子が搭載されている。これは、液晶の視野角依存を低減させるためで、液晶パネルの種類によっても異なるが、λ／４、またはλ／２の位相差板が使われることが多い（特許文献１）。
【０００３】
近年、液晶パネルに使用される位相差板を、カラーフィルター上に直接位相差層として形成させる、いわゆるインセル位相差層と呼ばれる技術が提案されている。
【０００４】
通常の位相差板は、ＴＡＣと呼ばれる液晶表示用偏光フィルムの保護膜に、位相差特性を付加したものが多い。延伸法などの方法でフィルムを伸ばすことによって、分子の整列に異方性を持たせることによって、所望の位相差特性を持たせるものである。
【０００５】
カラーフィルター上に位相差層を形成させるインセル位相差技術の利点は、画素毎に位相差特性値を変えられることである。これによって、従来の外付けフィルムを使った位相差板よりも斜め視野におけるコントラストを向上させることができる。
【０００６】
カラーフィルター上に形成する位相差層は、液晶材から成り、位相差層を形成させるためには、位相差層の下に配向膜を形成する必要がある。配向膜の役割は、上層に形成される液晶材を配列させるものであり、これにより液晶が複屈折を有し、位相差層となる。
【０００７】
配向膜の形成方法は大きく分けて２つある。１つは、従来から使われているラビング方法である。これは配向膜を塗布、乾燥した後にラビング布でこすることによって、配向規制力を付与するものである。もう１つは、露光によって配向規制力を付与する付与する方法である。露光には偏光露光を採用する。後者は非接触処理のため、異物等による不良が出にくいという特徴がある。
【０００８】
インセル位相差層を形成する際、配向膜は、露光により配向規制力を付与させる方法が取られる。これは、前述の通り、ラビング起因の異物発生を回避するためである。また、紫外線波長は３００〜４００ｎｍの領域を使用する場合が一般的である。
【０００９】
配向膜露光工程の露光ランプは、高圧〜超高圧水銀ランプのショートアーク方式、もしくは、低圧水銀ランプ等のロングアーク方式が使われる。
【００１０】
次に位相差層の形成方法について述べる。位相差層の材料は、重合性液晶からなり、配向膜により配向した液晶材に、紫外線を露光することによって配向を維持したまま固めることができる。
【００１１】
位相差材の露光は、配向膜とは異なり、マスクを使って画素毎に露光処理を施す。これはカラーフィルターのＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各画素で必要な位相差が異なるためである。例えばＲｅｄは長波長なので大きめの位相差、逆にＢｌｕｅは小さめの位相差を形成する必要となるためである。
【００１２】
位相差に階調を出すためには、配向の強弱、若しくは膜厚に変化をつける必要があるが、位相差層は一回の塗布にて形成されるため、塗布後に膜厚を調整するのは不可能である。したがって、インセル位相差の形成には、配向に強弱をつける方法がとられる。
【００１３】
配向に強弱をつけるためには、露光量を調整する方法がとられる。例えば、Ｒｅｄ画素では高い露光量を照射し、Ｂｌｕｅ画素では低い露光量を照射する。露光量が高いほど、重合性液晶は強く架橋して硬化し、逆に露光量が低いと弱く硬化する。これに焼成を加えることによって、Ｂｌｕｅ画素では硬化が弱いために一部液晶が等方相に戻り、結果的に位相差は小さくなる。
【００１４】
以上の通り、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅそれぞれで位相差の適正階調出しを行うことで、液晶パネルの視野角特性を従来と比べて大幅に向上させることができる。従来は全面同一位相差の位相差板をカラーフィルターの外に貼り付けていたため、特性が十分ではなかった。インセル位相差層を採用することにより、より薄く、より安く、高品質の液晶パネルを提供することができるようになった。
【００１５】
インセル位相差層の技術は、従来の位相差板方式よりも高品質である上、カラーフィルター製造ラインをそのまま使って位相差層を形成することもできるため、初期投資額を低く抑えることができる。しかしその一方で以下に述べる欠点があった。
【００１６】
位相差板を使う方式では、配向膜は必要なかった。単に、位相差を持ったフィルムを液晶パネルに貼り付けるだけで良い。これに対し、インセル位相差層方式では、配向膜が必要不可欠となる。位相差層は液晶から成り、下地に配向膜が無ければ、液晶が配列せずに等方相となってしまうためである。
【００１７】
配向膜を使わない重合性液晶材料も現在開発されているが、依然として十分な特性は得られていない。偏光露光を使うことによって強制的に液晶を配列させる技術が主流であるが、偏光露光での配向規制力は弱く、十分な位相差が出ない。配向膜が無くなれば、工程を少なく、副資材費用も低く抑えたライン構築が可能となる。
【００１８】
位相差には、面内方向位相差Ｒｅと膜厚方向位相差Ｒｔｈの２種類がある。インセル位相差層の各Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ画素における位相差は、Ｒｅ、Ｒｔｈの両方が制御されるものでなくてはならない。しかし、位相差層の膜厚は一定であるため、Ｒｅ、Ｒｔｈを独立で制御することは現行技術では困難である。
【００１９】
インセル位相差層は、カラーフィルター上に形成するものであり、現像工程を有さない。したがって、パターン以外のガラス面にも位相差層は存在する。このことは、パネル化の段階でカラーフィルターとＴＦＴ基板の密着性を落とす原因になりかねない。また、反射型液晶の反射部等、不要な箇所にも等方相を形成するため、透過率が落ちるという問題があった。
【００２０】
重合性液晶を使った位相差層は、露光後に焼成することで位相差値に階調をつける。焼成温度は約２００℃程度必要であり、通常のガラス基板であれば問題無いが、フィルム上にカラーフィルターを形成するような場合は、フィルムの熱に耐えられないために適用できなかった。
【００２１】
以上に述べた問題点をまとめると、課題は以下の通りとなる。
（１）配向膜を無くすことによって、工程数削減、副資材低減を実現するラインを構築する。
（２）面内方向位相差Ｒｅ、膜厚方向Ｒｔｈを独立で制御することによって、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各画素それぞれに最適な位相差層を形成する
（３）位相差を必要としない箇所には、位相差層を形成しない
（４）焼成無し、または低温で位相差層を形成するプロセスの構築
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平１０−１５３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明が課題とするところは、優れた表示性能を有するカラーフィルターを低コストで実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を鑑み、本発明は、少なくとも、基材上に形成された複数の着色層と、該着色層上に形成された位相差層からなる位相差層付カラーフィルターの製造方法であって、
（１）樹脂フィルムの表面に、液晶、または樹脂からなる位相差材を塗布する工程、
（２）前記位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸する工程、
（３）除去版を用いて、樹脂フィルム上の不要な位相差材を除去する工程、
（４）前記樹脂フィルムに残されたパターンをカラーフィルター基材の着色層上に転写する工程、
を順に行うことを特徴とする位相差層付カラーフィルターの製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、前記（４）前記樹脂フィルムに残されたパターンを基材に転写する工程を前記カラーフィルターの複数の着色層上に対して複数回行って複数の位相差層を形成し、該複数の位相差層の膜厚をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法である。
【００２６】
また、本発明は、前記（２）前記位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸する工程において、延伸の程度を変えて、同一カラーフィルター上に３回以上の転写を繰り返し、カラーフィルターの各色上に形成される位相差層の位相差値をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法である。
【００２７】
また、本発明は、前記位相差材が、１５０℃以下の熱処理および／または３６５ｎｍの波長を５００ｍＪ／ｃｍ２以下照射することによって硬化する材料を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法である。
【００２８】
また、本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位相差層付カラーフィルターの製造方法により製造された位相差付カラーフィルターであって、カラーフィルター上の着色層が形成されていない部分には位相差層が形成されていないことを特徴とする位相差層付カラーフィルターである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は以上の構成であるから、以下に示す如き効果がある。すなわち、請求項１に係わる発明によれば、印刷、転写に類ずる処理を実施する工程において、
（１） 樹脂フィルムの表面に、液晶、または樹脂からなる位相差材を塗布し、
（２） 位相差材を塗布された樹脂フィルムを、応力によって一定方向に延伸し、
（３） 除去版を用いて、樹脂フィルム上の不要な位相差材を除去した後、
（４） 樹脂フィルムに残されたパターンを基材に転写する
ことを特徴とする位相差層形成方法、および装置であって、通常位相差層形成の下地に必要となる配向膜を必要としないため、工程数削減、コスト削減に寄与する。
【００３０】
また、請求項２に係わる発明によれば、請求項１記載の位相差層形成方法、および装置を用いて、３色以上からなるカラーフィルター上に位相差パターンを形成する工程において、同一カラーフィルター上に３回以上の転写を繰り返し、カラーフィルターの各色上に形成される位相差層の膜厚をそれぞれ変化させることを特徴とする位相差層付カラーフィルターであり、位相差層の膜厚方向の位相差Ｒｔｈをカラーフィルター各色独立で所望の値に制御、形成することができる。
【００３１】
また、請求項３に係わる発明によれば、請求項記載の位相差層形成方法、および装置を用いて、３色以上からなるカラーフィルター上に位相差パターンを形成する工程において、延伸の程度を変えて、同一カラーフィルター上に３回以上の転写を繰り返し、カラーフィルターの各色上に形成される位相差層の位相差値をそれぞれ変化させることを特徴とする位相差層付カラーフィルターであり、位相差層の面内方向の位相差Ｒｅをカラーフィルター各色独立で所望の値に制御することができる。
【００３２】
また、請求項４に係わる発明によれば、前記位相差材が、１５０℃以下の熱処理、および、または、３６５ｎｍの波長を５００ｍＪ／ｃｍ２以下照射することによって硬化する材料であることを特徴とする、位相差層形成方法であり、ガラス以外の耐熱性の低い基材にも位相差層を形成することが可能となり、例えば樹脂フィルム基材のフレキシブルカラーフィルターにも位相差層を形成することができる。
【００３３】
また、請求項５に係わる発明によれば、請求項１記載の位相差層形成方法、および装置を用いて、３色以上からなる反射形液晶用カラーフィルター上に位相差パターンを形成する工程において、カラーフィルター内の入色されていない反射用透明部分には位相差層を形成しないことを特徴とする位相差層付カラーフィルターであり、通常の位相差板では反射用透明部分にも位相差が生じるのに対し、位相差層自体が存在しないため、透過率が大幅に上がり、視認性、とりわけ輝度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】転写装置を上から見た概略図
【図２】横から見た転写装置概略図
【図３】アライメント前（ａ）と、アライメント後（ｂ）のアライメントマーク拡大図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明における位相差層形成方法、および装置について、赤、青、緑の３色カラーフィルター上に位相差層をパターニングする実施の形態について説明する。なお、本発明はこれに限るものではない。
【００３６】
図１、２に転写装置の概略を示した。転写フィルムは１、２の延伸ローラーによって両側から張力がかけられている。５は転写フィルムに形成した位相差層のパターンである。
【００３７】
転写フィルムへの、位相差パターン形成方法は例えば以下の通りである。まず、転写フィルムをステージ上に吸着し、ダイ方式等で位相差材を塗布する。次に、乾燥させた後、除去版を用いて余分なコート部分を剥離除去する。位相差材を塗布する方法としてはダイコータを用いる上記ダイ方式や、スリットコータなど、フィルム上に均一に塗布することができるものであれば良い。
【００３８】
また、除去版とは、例えばガラスを材料とした板状の基板表面をエッチングすることによって、所望パターンの凹みを形成させたもので、転写フィルムのコート部分を除去版上にラミネート、剥離することで、凹み部分のパターンのみを転写フィルムに残すことができる。なお、除去版の材料はガラスに限られるものではなく、金属やプラスチックを用いた基板であっても良い。
【００３９】
位相差材は液晶、または樹脂からなるもので、延伸することによって延伸方向に配列する特徴を持つ。また、膜厚方向にも配列している必要がある。位相差材がパターニングされた転写フィルムを延伸することによって、延伸方向、および膜厚方向に位相差を持たせることができる。これは面内位相差Ｒｅ、膜厚方向位相差Ｒｔｈと呼ばれる。
【００４０】
Ｒｅ、Ｒｔｈを付与された転写フィルム上の位相差層は、基材４にラミネートローラー７を使って転写される。ここで基材は、ガラス基板でもよいし、樹脂フィルムでもよい。
【００４１】
転写する際は、転写フィルムと基材をアライメントする。アライメントの方法については図３に示した。あらかじめ転写フィルムに付した十字型の転写アライメントマークの重心を、図３（ｂ）のようにあらかじめ基材に付した井型の基材アライメントマークの重心に合せる。
【００４２】
既述の通り、位相差材を転写フィルムで延伸することによって面内位相差Ｒｅを発現させるため、アライメントマークの相関によって転写フィルムの延伸量が決まる。したがって、転写フィルムの必要延伸量から換算して、除去版パターンを作成する必要がある。
【００４３】
しかし、実際の量産段階では、アライメント通りの延伸量では不足、または過多という場合も発生する。したがって、転写装置の仕様としては、アライメント重心位置から数μｍ、または数ｍｍというレベルでＸ、Ｙ方向にずらす機能、いわゆるオフセット機能を搭載することが望ましい。
【００４４】
転写は１色につき１回行い、３色カラーフィルターの場合には３回の転写を繰り返す。なお、各色で狙いの面内位相差Ｒｅが異なるため、延伸量もそれぞれ異なる。つまり、除去版は各色それぞれで延伸量を想定して作製する必要がある。
【００４５】
また、各色で狙いの膜厚方向位相差Ｒｔｈも異なるため、転写フィルムに塗布する位相差材の膜厚を、各色それぞれで適正膜厚にする必要がある。
【００４６】
カラーフィルター上に位相差層を転写した後は、紫外線照射、または焼成によって位相差層を硬化させる。紫外線、焼成の両工程を使っても構わない。
【実施例】
【００４７】
以下、実施形態に沿った具体的な位相差層転写結果について説明する。本検証においては、フォトリソ法を用いて作製した３色カラーフィルター上に本願方法を用いて位相差層を形成し、その効果について検証した。
【００４８】
位相差材には、３６５ｎｍの波長に感度を持つ重合性液晶を使用した。通常は配向膜上で配列させるものだが、配向膜無しでも塗膜を延伸することによって面内位相差Ｒｅを発現させることができる。
【００４９】
転写フィルムには厚さ１００μｍのＰＥＴを使い、図１に示すように、ロール状にして転写装置に搭載した。
【００５０】
塗布はダイコート方式を採用した。平坦性の高い多孔質材のステージ上に転写フィルムを吸着し、ダイコーターによって塗布した後、減圧乾燥処理、および焼成処理を施した。焼成はロール状のフィルムを上下で挟むようにＩＲ照射する方式を取り、ロールの搬送時間によって焼成時間を調整した。ちなみに焼成時間は５ｍｉｎ、焼成温度は７０℃とした。
【００５１】
焼成後、塗布エリアを転写工程まで搬送し、転写ステージに設置した除去版に転写フィルムの塗布エリアをラミネートした。その後、転写フィルムを除去版から剥離することで、転写フィルム上に位相差材のパターンを形成した。
【００５２】
除去版にはクロム膜付きガラスを使用した。クロム膜面上にレジストを塗布し、パターニング露光後に現像し、現像された部分のクロム膜をエッチング、残ったレジスト膜を剥離して、まずはクロムパターンを形成した。その後、ガラスエッチングを行うことで、クロムパターンの無い部分を選択的に掘り込んだ。これによって凹み部によってパターニングされた除去版を作ることができる
【００５３】
転写フィルムに形成されたパターンを延伸し、所望の延伸量に達した段階で基材と転写フィルムをアライメントし、除去版と同一の方法で基材に転写した。延伸量は各色で異なるが、１００μｍ〜２ｍｍの間で延伸させた。
【００５４】
これらの一連の動作を３色で繰り返すことによって、カラーフィルター上に位相差層を形成した。なお、延伸量だけでなく、膜厚についても各色で変化をつけた。膜厚はダイコートにおけるノズル吐出量によって制御した。
【００５５】
以上の方法により作製した位相差層付カラーフィルターをパネル化し、その特性を従来のパネルと比較した結果を次に示す表１に示す。表から分かるとおり、正面コントラストは従来のパネルとほぼ変わらなかったが、斜め４５度の方位角、および視野角におけるコントラストは、従来の１．５倍に向上した。また、パネルの加工賃についても試算した結果、表１に示す通り、従来の８０％まで低減できることが分かった。
【００５６】
【表１】
2012215613.tif 000003
【符号の説明】
【００５７】
１  ・・・延伸ローラー１
２  ・・・延伸ローラー２
３  ・・・転写フィルム
４  ・・・基材
５  ・・・位相差層形成パターン
６  ・・・転写フィルムアライメントマーク
７  ・・・ラミネートローラー
８  ・・・基材ステージ
９  ・・・基材アライメントマーク
１０・・・ラミネート方向
１１・・・延伸方向
１２・・・転写フィルムアライメントマーク
１３・・・基材アライメントマーク
【図３】
2012215613.tif 000004
【図１】
2012215613.tif 000005
【図２】
2012215613.tif 000006