(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルム上に互いに異なる複数色の色パターンを含むカラーフィルタ層を備えるカラーフィルタを製造する方法であって、前記カラーフィルタ層を前記プラスチックフィルムに比べて熱伸縮性の小さい基板上に形成する第１工程と、その第１工程の後、その基板上の前記複数色の色パターンを含むカラーフィルタ層を接着剤層を介して前記プラスチックフィルム上に転写する第２工程とを備え、前記接着剤層を光硬化型の接着剤で構成することにより、前記転写時に光照射を含む硬化処理を行い、さらに、その硬化処理に伴う前記接着剤層の温度変化を所定範囲に抑えることにより、前記色パターンの転写前後の寸法変化を抑制するようにしたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記光硬化型の接着剤は、カチオン重合型の接着剤である、請求項１のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記硬化処理に伴う前記接着剤層の温度上昇を抑える手段として、前記光照射のための光学系の熱の発生を抑える方法、前記接着剤層の側を冷却する方法の少なくともいずれかの方法を適用する、請求項１のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記転写時の光照射を、前記色パターンに温度上昇による寸法変化が起こらない程度に前記接着剤層を仮硬化させる仮硬化のための第１の光照射と、その第１の光照射の後で第１の光照射時の照射強度よりも大きな照射強度で行う本硬化のための第２の光照射との二段にわたって行う、請求項１のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記転写前のカラーフィルタ層は、前記基板の一面上、剥離層兼保護層の上に位置する、請求項１のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記転写時の前記接着剤層の温度変化は、次の関係式を満たす範囲にある、請求項１のカラーフィルタの製造方法。
ΔＬ×ΔＴ  ＜  ５×１０-4
ここで、ΔＬは、前記基板の温度線膨脹係数Ｌ１と前記プラスチックフィ    ルムの温度線膨脹係数Ｌ２との差であり、また、ΔＴは、前記転写時の硬化    処理に伴う前記接着剤層の温度上昇である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチックフィルム上に色パターンを含むカラーフィルタ層を備えるカラーフィルタを製造する方法、特に、転写を利用したカラーフィルタの製造技術に関する。
【０００２】
【発明の背景】
カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタは、一般に、透明なガラス基板の上に、たとえば原色系の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）や、補色系の黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）などの複数の色の色パターンを含むカラーフィルタ層を備える。カラーフィルタのそうした基本的な構成は、透過タイプあるいは反射タイプのいずれのタイプのカラーフィルタであれ、また、印刷法、フォトリソグラフィ法、電着法、転写法などいずれの製法によるものであっても同様である。
【０００３】
カラーフィルタの基材あるいは基板としてのガラスは、表面平滑性、光透過性、表示に要するその他の特性の面ですぐれている。しかし、ガラスは厚みを薄くすると、割れやすいなどという難点も併せもつ。したがって、耐衝撃性や小型軽量化を重視する携帯用の機器に対する表示に用いる場合などには、ガラス基板を用いたカラーフィルタの欠点が目立つようになる。
【０００４】
発明者らは、そうしたガラス基板に起因する問題を解消するために、プラスチックフィルムを基板としたカラーフィルタに着目し開発を企てた。プラスチックフィルムは薄く、しかも、耐衝撃性に優れているからである。しかし、そうした利点がある反面、プラスチックフィルムはガラスに比べて耐熱性や耐薬品性、さらには温度湿度による伸縮の点で劣り、カラーフィルタの製造プロセスに制約を受けるという問題がある。
そこで、先願である特願平１０−２２５３２０号（出願日：平成１０年７月２４日）は、プラスチックフィルムに起因する制約を配慮し、転写法を利用したカラーフィルタの製造技術を提案した。すなわち、色パターンを含むカラーフィルタ層を、プラスチックフィルムに比べて熱伸縮性の小さい基板（たとえばガラス等）上に形成する第１工程と、その第１工程の後、そのガラス等の基板上のカラーフィルタ層を接着剤層を介してプラスチックフィルム上に転写する第２工程とを備える技術である。そうした技術によれば、複数の色の色パターンを含み、相互に位置合わせが必要な処理を、ガラス等の基板に対する第１工程に集中させることによって、カラーフィルタ層の製造工程において使用する薬品や加熱処理等の制限を緩和することができ、しかも、プラスチックフィルムの熱伸縮性に起因する悪影響（パターン精度および位置合わせ精度を低下させるという問題）を回避することができる。また、第２工程において、カラーフィルタ層の複数の色パターンをプラスチックフィルム上に同時に転写させるため、第１工程による高い精度をそのままプラスチックフィルム側に移すことができる。
【０００５】
【発明の解決すべき課題】
しかし、その後さらに検討したところ、ガラス等の基板上のカラーフィルタ層を接着剤層を介してプラスチックフィルム側に転写するとき、その転写時点と転写を終えた時点（たとえば、カラーフィルタを含む機器の使用時点）との温度差が新たな問題を生じるおそれがあることが判明した。温度差は、プラスチックフィルムの伸縮を生じ、特に、転写時点の温度は転写後の温度に比べて高いので、プラスチックフィルムは縮み、その縮みに応じてプラスチックフィルム上の色パターンが引っ張られてパターン自体に寸法変動を生じる。
この発明は、転写処理を特定化させることにより、転写時点の温度をカラーフィルタを含む機器のその後の使用時の温度にできるだけ近付けるようにすることを目的とする。
また、この発明は、転写によって得るカラーフィルタ層の表面をできるだけ平滑にすることを他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明では、転写のための接着剤層を光硬化型の接着剤で構成することにより、転写時に光照射を含む硬化処理を行い、さらに、その硬化処理に伴う接着剤層の温度変化を所定範囲に抑えることにより、色パターンの転写前後の寸法変化を抑制するようにする。ここで、転写用の光硬化型の接着剤としては、紫外域から可視域まで、たとえば２００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にわたって光硬化する各種のものを利用することができる。こうした接着剤としては、本来の接着性のほか、透明性にすぐれていることは勿論のこと、さらに、無溶剤の状態で液状であることが要求される。後者は、接着剤層を各種の塗布手段によって平滑に形成する点からの要求であるが、そのためにどうしても接着剤の中にはモノマー成分が多く含まれる。光硬化型の接着剤としては、ラジカル重合型とカチオン重合型とがあり、ラジカル重合型では、光重合開始剤が光を吸収してラジカル種を生成してモノマーに付加し、連鎖重合が進行してポリマーとなり高分子化し、また、カチオン重合型では、光重合開始剤が光を吸収してカチオンを発生し、このカチオンが触媒となりモノマーが重合してポリマーとなり高分子化する。ラジカル重合型のものは、ラジカルの寿命が短く、どうしても未反応モノマー成分が残留する傾向があり、モノマー成分が外部に溶出して接着性に影響を与える等、信頼性の点で劣るおそれがある。それに対し、カチオン重合型の接着剤は、光照射後も重合が進行するため、未反応物が残らず、良好な信頼性を得ることができる。したがって、接着剤としては、カチオン重合型のものが最適である。
【０００７】
また、光照射による硬化は、熱硬化などの他の硬化方法に比べて、硬化処理時の温度上昇は小さいが、この種のカラーフィルタのパターンにとっては、さらに、温度上昇を抑制する対策が必要である。硬化処理に伴う接着剤層の温度上昇を抑える手段として、紫外線等の光照射のための光学系の熱の発生を抑える方法、あるいは、接着剤層の側を冷却する方法の少なくともいずれかの方法を適用することができる。また、転写時の光照射を、色パターンに温度上昇による寸法変化が起こらない程度に接着剤層を仮硬化させる仮硬化のための第１の光照射と、その第１の光照射の後で第１の光照射時の照射強度よりも大きな照射強度で行う本硬化のための第２の光照射との二段にわたって行う方法も有効である。
通常、転写時の接着剤層の温度変化は、次の関係式を満たす範囲にすべきである。
ΔＬ×ΔＴ  ＜  ５×１０-4
ここで、ΔＬは、ガラス等の基板の温度線膨脹係数Ｌ１とプラスチックフィルムの温度線膨脹係数Ｌ２との差であり、また、ΔＴは、転写時の硬化処理に伴う接着剤層の温度上昇である。
たとえば、ソーダライムガラスの線膨張係数は１０×１０-6であり、ポリカーボネートの線膨張係数は５×１０-5であり、カラーフィルタを含む機器の使用温度を室温の２３℃とすると、接着剤層の硬化処理温度を１０．５℃から３５．５℃の範囲にすべきである。
【０００８】
【実施例】
以下、添付の図面に示す実施例を参照しながら、この発明の内容をさらに具体的に説明する。
まず、図１に示すように、洗浄したガラス基板１０を用意する。ガラス基板１０の厚さは０．７〜１．１ｍｍ程度であり、全体として剛性をもっている。このガラス基板１０は、その表面に転写すべきカラーフィルタ層３０を支持する基板であるため、良好な表面平滑性、たとえば暗室下５０００Ｌｕｘの明るさの反射光で目視により観察した時にキズや突起等が見えない程度の表面平滑性（基板表面の外観規格）をもっていることが望ましい。
【０００９】
そうしたガラス基板１０の一面全体に、図２に示すように、保護層と剥離層とを兼ねた剥離層兼保護層２０を形成する。剥離層兼保護層２０の特性としては、色パターンなどの形成時の環境に耐える素材であり、安定してガラス基板１０に密着し、しかも、転写時には、適度の剥離性と形状保持性を示し、さらに、透明電極の成膜に耐え、かつ、液晶に溶け出さないことが要求される。また、透明性にすぐれていることも大事である。好適な素材はポリイミドであり、スピンコートやロールコートなどを利用して塗布形成することができる。その厚さは、たとえば１〜５μｍであり、実験によると、その上に形成するカラーフィルタ層３０に比べて４倍以上の厚さにするのが好ましい。剥離層兼保護層２０は、転写を容易にするだけでなく、カラーフィルタ層３０の表面を平滑化する機能をもち、厚さが大きくなるほど平滑化の上で有利である。
【００１０】
次いで、図３に示すように、剥離層兼保護層２０の上にイエロー、マゼンタ、シアンの色パターン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃを含むカラーフィルタ層３０をフォトリソグラフィ法によって形成する。色パターン３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃの材料として、染料あるいは顔料などの着色剤をポリイミド樹脂溶液に溶解あるいは分散させた公知の塗布材料を用いることができる（たとえば、特開平１０−１７０７１６号）。各色パターンはストライプ形状であり、その幅は５０〜２００μｍであり、隣り合う色パターンの間の距離は５〜２０μｍである。また、カラーフィルタ層３０は、反射型のものであり、その厚さがたとえば０．５μｍほどであり、他の層に比べて非常に薄い。
【００１１】
さらに、図４に示すように、カラーフィルタ層３０の上を全体的に覆うように、接着剤層４０を塗布によって形成する。接着剤層４０としては、紫外線硬化型であり、カチオン重合型のもの、たとえば、エポキシ系の紫外線硬化型接着剤（旭電化工業株式会社製のＵＶ硬化樹脂ＫＲ５００）を用いる。塗布の厚さは、５〜２０μｍ程度であり、充分な接着強度を得ることができ、透過率を失わない薄さをもつ値に設定する。
【００１２】
この後、図５に示すように、接着剤層４０の側に、ポリエーテルスルホン基板からなるプラスチックフィルム５０を配置し、カラーフィルタ層３０などをガラス基板１０側からプラスチックフィルム５０側に転写する。この転写処理に際しては、プラスチックフィルム５０側から紫外線を照射するが、併せて、照射に伴う接着剤層４０の側（硬化対象物）の温度上昇を積極的に抑え、できるだけ常温に近い温度にする。この温度コントロールの手法として、ａ．冷却風を硬化対象物に送風する方法、ｂ．紫外線照射の光源と硬化対象物との間に、熱線遮蔽用の光学カットフィルタを挿入する方法、ｃ．紫外線照射の光源と硬化対象物との間に、遮蔽用光学フィルタとして、紫外線硬化型の接着剤の感光波長域（３６５ｎｍ）を透過し、その他の波長域に吸収帯をもつもの、たとえば転写対象のプラスチックフィルム５０やカラーフィルタ層３０を形成したガラス基板１０と同一材質のものなどを挿入する方法、などを組み合わせて適用することができる。
【００１３】
この点、こうした温度コントロールをしないで紫外線照射および転写を行ったとき、紫外線照射による硬化前のパターン寸法が１００．０００ｍｍであり、硬化後に転写した後のパターン寸法は９９．８６６ｍｍであり、転写前後におけるパターン寸法の変化率は、１．３×１０-3であった。それに対し、アルミニュームプレートの上に硬化対象物を載せ、紫外線照射の光源と硬化対象物との間に３ｍｍの厚さの石英基板を配置し、紫外線照射による硬化を行ったとき、硬化前のパターン寸法が１００．０００ｍｍであり、硬化後に転写した後のパターン寸法は９９．９７３ｍｍであり、転写前後におけるパターン寸法の変化率は、２．７×１０-4となった。また、アルミニュームプレートの上に硬化対象物を載せ、紫外線照射の光源と硬化対象物との間に、転写対象と同一のポリエーテルスルホン基板を配置し、紫外線照射による硬化を行ったとき、硬化前のパターン寸法が１００．０００ｍｍであり、硬化後に転写した後のパターン寸法は９９．９８７ｍｍであり、転写前後におけるパターン寸法の変化率は、１．３×１０-4となった。なお、こうした転写処理は、常温の環境下で行い、しかも、転写前後における温度変化を前記した所定範囲に抑えるようにした。また、転写後のカラーフィルタ層３０の表面は０．１μｍ以下の良好な平滑性をもっていた。
【００１４】
また、別の手法として、紫外線照射を仮硬化と本硬化との二段にわたって行う方法を適用することができる。仮硬化では、温度上昇による寸法変化が起こらない程度に比較的低いエネルギーでの照射を行い、その後の本硬化において、より高いエネルギーも照射によって硬化を完全に行う。仮硬化においては、必要波長のみを選択的に反射するコールドミラーを利用するなど間接光のみで照射を行うなど、硬化に必要な波長の光量を犠牲にしても必要波長以外の光量を極力抑えることによって、硬化対象物の温度上昇を有効に抑える。たとえば、照射量が７ｍＷ／ｃｍ2×４分間の仮硬化を行った後で、１０００ｍＪ／ｃｍ2の本硬化の照射を行う。この点、紫外線照射のための電源回路を電気的にコントロールすることによって、温度上昇を抑えた状態での仮硬化、そして、樹脂を完全硬化させるための本硬化と、仮硬化と本硬化とを継続して行うこともできる。勿論、硬化に必要な照射量が小さい接着剤の場合には、二段ではなく、一回の照射によって硬化処理を行うこともできる。
【００１５】
なお、プラスチックフィルム５０としては、前記したポリエーテルスルホンのほか、ポリエステル、ポリカーボネート、塩化ビニール、ナイロン、ポリアリレート、アクリル、ポリイミド等を適用することができる。また、プラスチックフィルム５０は、シート（枚葉）、ロールのいずれの形態でも用いることができ、好ましい厚さは０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。したがって、ここでいうプラスチックフィルムは、いわゆるフィルムやシートを含むシート状の部材を包含する概念である。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱伸縮性の小さいガラス基板を示す断面図である。
【図２】ガラス基板上に剥離層兼保護層を形成した状態を示す断面図である。
【図３】剥離層兼保護層の上にカラーフィルタ層を形成した状態を示す断面図である。
【図４】カラーフィルタ層の上に接着剤層を塗布した状態を示す断面図である。
【図５】転写の際の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ガラス基板
２０  剥離層兼保護層
３０  カラーフィルタ層
４０  接着剤層
５０  プラスチックフィルム
【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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