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特開2024-80855フレキシブルカラーフィルターの製造方法
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  • 特開-フレキシブルカラーフィルターの製造方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024080855
(43)【公開日】2024-06-17
(54)【発明の名称】フレキシブルカラーフィルターの製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/20 20060101AFI20240610BHJP
   G02F 1/1335 20060101ALI20240610BHJP
【FI】
G02B5/20 101
G02F1/1335 505
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022194151
(22)【出願日】2022-12-05
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】TOPPANホールディングス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】岩田 真理子
【テーマコード(参考)】
2H148
2H291
【Fターム(参考)】
2H148BC00
2H148BE34
2H148BG02
2H148BH28
2H291FA02Y
2H291FA09Y
2H291FA16Y
2H291FC10
2H291FC16
2H291GA01
2H291LA11
2H291LA40
(57)【要約】
【課題】支持基板上からポリイミドフィルムにダメージを与えることなく剥離することによって、フレキシブルカラーフィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも下記の工程を含むことを特徴とするフレキシブルカラーフィルターの製造方法である。
(1)支持基板上に、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層を形成する工程
(2)犠牲層上に、ITOを形成し、焼成する成膜工程
(3)ITO層上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりイミド化してポリイミドフィルム層を形成する工程
(4)ポリイミドフィルム層上に、ブラックマトリックスおよび着色画素を有するカラーフィルター層を形成する工程
(5)支持基板の裏面側から紫外光を照射して、支持基板からポリイミドフィルム層を、犠牲層とITO層の界面で剥離する工程。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも下記の工程を含むことを特徴とするフレキシブルカラーフィルターの製造方法
(1)支持基板上に、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層を形成する工

(2)前記犠牲層上に、ITOを形成し、焼成する成膜工程
(3)前記ITO層上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりイミド化してポリイミドフィルム層を形成する工程
(4)前記ポリイミドフィルム層上に、ブラックマトリックスおよび着色画素を有するカラーフィルター層を形成する工程
(5)対向基板となるTFT基板と貼り合わせて、セルに区画した後に、前記支持基板の裏面側から紫外光を照射して、前記支持基板から前記ポリイミドフィルム層を、前記犠牲層と前記ITO層の界面で剥離する工程。
【請求項2】
前記紫外光が、254nmの輝線であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルカラーフィルターの製造方法。
【請求項3】
前記254nmの輝線の照射量が2000mj以上であることを特徴とする請求項2に記載のフレキシブルカラーフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フレキシブルカラーフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶ディスプレイは様々な電子機器に採用が検討されるようになってきた。電子機器のディスプレイとしては平面のほか、曲面形状に適用するため、カラーフィルター層を形成する基板として、屈曲可能な樹脂材料からなるレジスト液を基板に用いたフレキシブルカラーフィルターが検討されている。
【0003】
表示装置用の基板として用いることが可能な透明樹脂材料としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル、エポキシ等が挙げられる。特にポリイミドは他の樹脂に比べて高耐熱性・高機械強度・耐摩耗性・寸法安定性・耐薬品性などの優れた機械特性、及び、絶縁性などの優れた電気特性を併せ持つことから、ポリイミドフィルムを使用したディスプレイ基板の開発が進められている。
【0004】
ポリイミドフィルム上にカラーフィルターを形成する製造方法として、支持基材上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、特に熱によってポリイミド前駆体のイミド化を促しポリイミドフィルムを形成する、あるいはポリイミドフィルムを支持基材上にラミネート等で貼り合わせ、その上にブラックマトリックス及び着色画素層をフォトリソグラフィー方式にて形成しカラーフィルターを形成する方法等が挙げられる。そしてカラーフィルター形成後、支持基材からポリイミドフィルムを剥離することでフレキシブル性をもつカラーフィルターが製造される。
【0005】
したがって、支持基板上にポリイミドフィルムを塗布・焼成により形成、あるいはポリイミドフィルムをラミネートにより貼り合わせ、ポリイミドフィルム上にカラーフィルターを形成した後、支持基板上からポリイミドフィルムを剥離する工程が必要となる。ポリイミドフィルムを支持基板から剥離する際には、対向基板となるTFT基板と貼り合わせて、セルに区画した後に支持基板裏面側からレーザー光を照射し、支持基板とポリイミドフィルムの界面からポリイミドフィルムだけを剥離する加工方法(レーザーリフトオフ)が提案されている(特許文献1参照)。
【0006】
しかしこのような加工方法の場合、支持基板にレーザー光を照射する際、セルに区画した後、貼り合わせたTFT側の樹脂膜やデバイス層にもレーザー光が照射されてしまい、悪影響を及ぼす虞がある。それを防ぐ為、支持基板とポリイミドフィルム層間に剥離の為の犠牲層を形成し、レーザーリフトオフを行う手法が提案されている(特許文献2参照)。
【0007】
しかしながら、特許文献2に記載の方法においては、犠牲層がレーザー照射により加熱されることでその一部が溶融または昇華して、それがポリイミドフィルム層に再付着することで、以降の工程で樹脂膜の欠陥になるという問題があった。また、照射時レーザーが高出力だと犠牲層を形成していてもポリイミドフィルムにダメージが生じ、クラックが発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2014―074757号公報
【特許文献2】特開2014―149517号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、ポリイミドベースのフレキシブルなカラーフィルター基板を、反りや変形が少なく得られる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、
少なくとも下記の工程を含むことを特徴とするフレキシブルカラーフィルターの製造方法である。
(1)支持基板上に、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層を形成する工程
(2)前記犠牲層上に、酸化インジウム錫層(以下、ITO層)をスパッタリング法で形
成し、焼成する成膜工程
(3)前記ITO層上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりポリイミドフ
ィルム層を形成する工程
(4)前記ポリイミドフィルム層上に、ブラックマトリックスおよび着色画素を有するカ
ラー
フィルター層を形成する工程
(5)対向基板となるTFT基板と貼り合わせた後、前記支持基板の裏面側から紫外光を照射して、前記犠牲層と前記ITO層の界面で、前記支持基板から前記ポリイミドフィルム層を剥離する工程
【0011】
また、本発明の第2の態様は、
前記紫外光が、254nmの輝線であってよい。
【0012】
また、本発明の第3の態様は、
前記254nmの輝線の照射の積算光量が2000mj以上であってよい。
【0013】
一般的に、光触媒は、光を照射することにより有機結合を切断し、多くの有機物を分解する特徴があり、そのため、光触媒層を有機物上に形成し、そこに光を当てると光触媒作用により有機物が分解されることが知られている。本発明は、ITOに紫外光を照射することにより、ITOが光触媒作用を起こすことを用いたものである。具体的には、まず、支持基板の裏面側から輝線254nmの紫外光を照射すると、透過した紫外光がITO表面で光触媒作用を起こし、犠牲層が分解される。そして、犠牲層の分解によりITO層との密着力が低下するので、その部分から剥離が起きる。そうすることで、犠牲層に隣接するポリイミドフィルムにはダメージを与えることなく、支持基板上からポリイミドフィルム層を剥離することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の製造方法で作られるカラーフィルター基板には変形や反りが少ないので、表示装置の組み立て工程にてカラーフィルター基板のハンドリングが容易になり、その結果、工程の生産性が高くなるという効果を奏する。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1図1は、本実施形態のフレキシブルカラーフィルターにおける層構成の一例を示す断面図である。
図2図2は、本実施形態のフレキシブルカラーフィルターの製造方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
前述したように、本実施形態では、フレキシブルカラーフィルターの基板がポリイミドフィルムであることが好ましい。そして、このポリイミドフィルムと支持基板を積層構造とする製造方法としては、ポリイミドフィルムを、接着剤などを介して支持基板に貼り合わせる方法がある。
【0017】
本実施形態では、支持基材上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、塗布したポリイミド前駆体のイミド化を促しポリイミドフィルムを形成する方法を用いた。以下、その形成方法について説明する。
【0018】
<製造工程>
本発明の実施形態は、少なくとも下記の工程を含むことを特徴とするフレキシブルカラーフィルター1の製造方法である。
(1)支持基板6上に、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層5を形成する工程
(2)犠牲層5上に、ITO層4を形成し、焼成する成膜工程
(3)ITO層4上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりポリイミドフィルム層3を形成する工程
(4)ポリイミドフィルム層3上に、ブラックマトリックスおよび着色画素を有するカラーフィルター層2を形成する工程
(5)対向基板となるTFT基板と貼り合わせて、セルに区画した後に、支持基板6の裏面側から輝線254nmの紫外光を照射して、犠牲層5とITO層4の界面で、支持基板6からポリイミドフィルム層3を剥離する工程
【0019】
図2は、本実施形態のフレキシブルカラーフィルターの製造方法を示すフロー図である。以下に、本実施形態のフレキシブルカラーフィルターの製造方法について図2を参照しつつ、上記(1)~(5)の工程を順に説明する。
【0020】
(1)支持基板6上に、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層5を形成する工程(図2(a));
支持基板6は、自立性をもつ硬質なものであって、樹脂材料からなるレジスト液を塗布する面が平滑であり、耐熱性のある基材が好ましい。この基材は透明材料であれば特に制限されず、例えばガラス、シリコン、石英、アルミナやサファイアなどのセラミック、ガリウムヒ素、鉄、錫、亜鉛、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの耐熱プラスチックフィルム、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどの基材が挙げられる。これらのうち、表面の平滑性、安価な点などから、ガラスが好ましい。ガラスの種類に特に制約は無いが、金属不純物低減の観点から無アルカリガラスが好ましい。
【0021】
この工程では、図2(a)に示すように、樹脂材料からなるレジスト液を塗布後焼成し、犠牲層5を形成する。この犠牲層5はITO層4の光触媒作用で分解される材料が望ましく、PET樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などを用いることができる。
【0022】
(2)犠牲層5上に、ITO層4を形成し、焼成する成膜工程(図2(b));
この工程では、図2(b)に示すように、公知のスパッタリング法によってITOとなる材料を蒸着した後、焼成してITO層4とした。 このITO層4は、254nmの紫
外光の照射により、光触媒として作用し、有機物を分解する。
【0023】
(3)ITO層4上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりイミドフィルム層3を形成する工程(図2(c));
この工程では、まず、公知の方法を用いて、ポリイミド前駆体を含む溶液をITO層4の表面に塗布し、焼成によりイミド化して、図2(c)に示すように、ポリイミドフィルム層3を形成する。ポリイミド前駆体樹脂組成液は、ワニス状(溶液タイプ)のため、様々な部材に任意の方法で塗布し、ポリイミド被膜の形成が可能である。
【0024】
塗布法としては、例えば、スリットコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法などの方法があり、これらの手法を組み合わせて塗布してもかまわない。これらの中でも、樹脂膜の膜厚均一性からスピンコートもしくはスリットコートによる塗布法が好ましく、樹脂の使用効率からスリットコートがさらに好ましい。
【0025】
ポリイミド前駆体樹脂組成液を用いて最終的にポリイミドフィルム層3を得るためには、イミド化のための焼成が必要である。ポリイミド前駆体樹脂組成液を加熱してポリイミドフィルム層3に変換する。
【0026】
イミド化反応を均一にするためには、昇温速度および時間を制御して加熱することが好ましく、製造ラインの仕様にあわせた昇温速度および時間を適宜選択することができる。
【0027】
(4)ポリイミドフィルム層3上に、ブラックマトリックスおよび着色画素を有するカラーフィルター層2を形成する工程(図2(d));
カラーフィルター層2を構成するブラックマトリクスおよび着色画素の形成には、液晶ディスプレイのカラーフィルター基板の製造に用いる、感光性のレジスト材を用いることができる。ブラックマトリクス用ブラックレジスト、および、着色画素用カラーレジストを用いることができる。また感光性レジストの着色材としては、顔料、染料を用いたものが表示装置の仕様により使い分けることができる。
【0028】
カラーフィルター層の形成手順について説明する。ブラックマトリクス、および各色の着色画素は感光性のレジスト材を用いて、レジスト塗布-乾燥-露光-現像工程を経て、所定の形状に形成される。ブラックマトリクスは各色の着色画素の形成前に形成されることが多いが、着色画素の形成後に形成してもよい。
【0029】
着色画素の色の組み合わせは、3色構成として青、緑、赤または、イエロー、マゼンタ、シアンの3色が使われる。また、これら3色構成に透明樹脂画素を加えた4色構成とする場合もある。
【0030】
上記の説明では、感光性のレジストを用いる説明をしたが、インクジェット方式を用いて、画素やマトリクスパターンを形成する方法もある。この時、レジストは光硬化性の樹脂だけでなく、熱硬化性レジストを用いることもできる。
【0031】
(5)対向基板となるTFT基板と貼り合わせた後に、支持基板6の裏面側から輝線254nmの紫外光を照射して、犠牲層5とITO層4の界面で、支持基板6からポリイミドフィルム層3を剥離する工程(図2(e))。
上記(1)~(2)は、支持基板とポリイミドフィルムの間に犠牲層5とITO層4を形成する工程である。支持基板6からポリイミドフィルム層3を剥離する際は、図2(e)に示すように、支持基板6の裏面側から紫外光(輝線:254nm)を照射し、ITO層4の光触媒作用で犠牲層5が分解されることで、犠牲層5とITO層4の密着力を低下させ、ポリイミドフィルム層3にダメージを与えることなく犠牲層5とITO層4の界面から剥離することが可能となる。後述するように、剥離する際は254nmの輝線の照射量が2000mj以上必要となる。本発明によって、一般的なレーザー照射による剥離に必要とされる高出力仕様のレーザー加工装置は必要なく、より安価なUV照射装置で剥離が可能となる。
【0032】
<評価試験>
上記のフレキシブルカラーフィルター1の製造方法で、ポリイミドフィルム層3にダメージを与えることなく犠牲層5とITO層4の界面から剥離することが可能となるかを下記評価試験にて確認した。この評価試験によって、剥離する際は254nmの輝線の照射量が2000mj以上必要となることがわかった。
【0033】
先ず、ガラス基板上に犠牲層5(アクリル系樹脂)、ITO層4をこの順に形成した後、ITO層4上にポリイミド前駆体樹脂組成液を塗布し、焼成によりイミド化してポリイミドフィルム層3を形成して、4サンプルを得た。ガラス基板のポリイミドフィルム層3を形成した反対の面から波長254nmの紫外線を照射して、ポリイミドフィルム層3を犠牲層5とITO層4の界面での剥離状態を観察した。剥離状態は、JIS クロスカットピール試験と顕微鏡画像で確認した。紫外線照射量(mj/cm2)と、クロスカットピール試験および顕微鏡画像の結果を表1に示す。
【0034】
<クロスカットピール試験による評価法>
(試験方法)
クロスカット試験(JIS K5600)とは塗装の重要な品質性能である密着性を調べる試験で、以下に試験方法を示す。
(1)試験面にカッターナイフを用いて、素地に達する11本の切り傷をつけ100個の碁盤目を作る。切り傷の間隔は1mm、2mm、5mm等が用いられる。
(2)碁盤目部分にセロテープ(登録商標)を強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、碁盤目の状態を標準図と比較して評価する。
(評価基準)
分類1:どの格子の目にも、剥がれがない。
分類2:カットの交差点における塗膜の小さな剥がれがある。クロスカットによる剥離は5%。
分類3:塗膜がカットの縁に沿って、または交差点において剥がれている。クロスカットによる剥離は5%以上15%未満。
分類4:塗膜がカットの線に沿って部分的、全面的に剥がれている。クロスカットによる剥離は15%以上35%未満。
分類5:全面的に剥がれている。クロスカットによる剥離は100%。
【0035】
【表1】
【0036】
表1に示すように、紫外線(輝線:254nm)を照射し、犠牲層5とITO層4の界面で剥離するためには(クロスカットピール試験の分類結果が5である状態)、2000mj/cm2以上の照射量が必要となる。また、この条件で、ポリイミドフィルム層3にダメージを与えることなく犠牲層5とITO層4の界面から剥離することが可能であることが確認できた。
【符号の説明】
【0037】
1・・・フレキシブルカラーフィルター
2・・・カラーフィルター層
3・・・ポリイミドフィルム層
4・・・ITO層
5・・・犠牲層
6・・・支持基板
図1
図2