最先端カラーフィルターのプロセス技術とケミカルス

Advanced Technologies for LCD Color Filters

［コードNo.2006T471］

■監修／	市村國宏（東邦大学 理学部 特任教授）
■体裁／	Ｂ５判　３００ページ
■発行／	２００６年　１月　(株)シーエムシー出版
■定価／	６８,２５０円（税込価格）

★	LCDの発展を支えるカラーフィルターの最新技術の解説！
★	材料開発から製造工程までを完全網羅！
★	産業界の第一線で活躍する方々による分担執筆！

※　本書籍はご試読頂けません　※

刊行にあたって
フラットパネルディスプレイ（FPD）の生産は、21世紀に入ってからグローバル化が加速している。この実情に呼応して、FPDを支える多種多様な部材や化学材料の進歩および生産規模の増大も顕著である。液晶表示装置（LCD）用カラーフィルターもその例外ではない。その中で、LCD用カラーフィルターおよびそのための化学材料、さらには、関連装置類は、非常に大きな経済効果をもたらしている。およそ25年ほど前に顔料分散型カラーフィルターの提案および開発に参画する機会を得た当時の著者からすれば、想像を絶する膨大な規模となっているが、よりよいカラーフィルターを目指す研究開発が広大な技術的な裾野を形成するに至っている現状にとりわけ感慨が深い。 　カラーフィルターおよびそのためのケミカルスについて、1998年にシーエムシー出版から「カラーフィルターの成膜技術とケミカルス」と題する成書が刊行されたが、21世紀に入ってから、LCDの生産拠点は日本から韓国、台湾へシフトし、カラーフィルター技術に関する研究開発もグローバル化が著しい。その意味で、1998年の出版から8年経過した今日の様相を把握することは、今後の技術およびビジネスの展望を図る上できわめてタイムリーと考える。 　本書は、こうした背景のもとに、本間武、有原正彦、岩崎信吉の各氏とともに出版企画を進めた。三氏の熱意がなければ、本書の実現は困難であったことを記しておく。顔料分散型カラーフィルターがLCD用光学素子として主流をなすに至っている現状を考慮し、本書ではこの種のカラーフィルターに重心を置き、そのための素材のみならず、装置類なども取り上げた。本書に記載されていない新しいタイプのカラーフィルターの開発も活発であるが、以上のような現状重視の立場から構成されていることをお断りしておきたい。 　本書の出版がカラーフィルター産業のさらなる飛躍に寄与することができれば、企画、編集を担当した者として望外の幸せである。
2006年1月　東邦大学 理学部 特任教授　市村國宏

著者一覧
市村國宏	東邦大学 理学部 先進フォトポリマー研究部門 特任教授
佐々木学	新エスティーアイテクノロジー(株) 技術・開発部 部長
大谷薫明	富士写真フイルム(株) デジタル＆フォトイメージング材料研究所 主任研究員
小島正好	日本化薬(株) 機能化学品開発研究所 応用開発第二グループ グループリーダー
古川忠宏	共同印刷(株) 基盤技術開発部 担当課長
有原正彦	ファインテック研究所 技術アドバイザー
日口洋一	大日本印刷(株) ディスプレイ製品事業部 ディスプレイ製品研究所 エキスパート
木口浩史	セイコーエプソン(株) 生産技術開発本部 IJ工業応用開発部 グループリーダー
信太勝	東京応化工業(株) 開発本部 先端材料開発二部 技師
杉浦功	(株)アルバック 千葉超材料研究所 第2研究部 第1研究室 主事
青木和孝	大日精化工業(株) 顔料事業部 東海技術本部 副本部長
久英之	御国色素(株) 専務取締役
久司美登	日本ペイント(株) R&D本部 総合技術研究所 係長
本馬克憲	チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株) コーティング機能材セグメント
本間武	(有)東洋化成品研究所 代表取締役
宮本昌和	新中村化学工業(株) 営業部 課長
倉久稔	チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株) コーティング機能材セグメント 主任研究員
日口洋	日口コンサルタンツ 代表
岩崎信吉	クリーン・テクノロジー(株) 技術開発部 取締役部長
廣瀬治道	芝浦メカトロニクス(株) ファインメカトロニクス事業部 技監
佐合宏仁	東京応化工業(株) プロセス機器事業本部 湘南テクニカルセンター 開発部長
田嶋久容	東レエンジニアリング(株) エレクトロニクス事業本部 DPS事業部 DP開発部 技師
内田直樹	(株)トプコン 産業機器事業部 企画管理部；産業機器技術部 専任課長
迫中和広	エスペック(株) ディスプレイ・デバイス装置事業部 システム技術部 製品開発グループ 参事補
久留島馨	タカノ(株) 画像営業部 営業部長
木下彰訓	タカノ(株) 画像営業部
栗島貴子	(株)シーエムシー出版 編集部
小林敏幸	(株)シーエムシー出版 編集部 部長

構成と内容
序章（市村國宏）
1	はじめに
2	CF材料の変遷
3	顔料の分散とフォトポリマー
4	おわりに
第1章	フォトリソグラフィー法によるカラーフィルター
1	カラーレジスト法（佐々木学）
1	はじめに
1.2	カラーレジスト法の製造フロー
1.3	カラーレジスト
1.4	カラーレジストの構成成分と化学変化
1.5	カラーフィルターの高性能化動向（高透過率化／高色純度化）
1.6	おわりに
2	転写法（トランサーシステム）によるカラーフィルター作製技術（大谷薫明）
2.1	はじめに
2.2	トランサーシステムの概要
2.2.1	トランサーフィルムの層構成
2.2.2	トランサーによるカラーフィルター作製プロセス
2.2.3	クッション層の働き
2.2.4	酸素バリア層の働き
2.3	トランサーシステムによるフォトスペーサーの作製
2.4	基板の大型化への対応
2.5	まとめ
3	カラーフィルター用染料と染色（小島正好）
3.1	はじめに
3.2	染色法によるカラーフィルターの作製の解説
3.2.1	染色基材
3.2.2	染色用染料
3.2.3	染色、防染処理
3.2.4	濃染化助剤
3.3	おわりに
4	転写法によるプラスチックカラーフィルター（古川忠宏）
4.1	はじめに
4.2	基材としてのプラスチック
4.2.1	光学特性
4.2.2	熱特性
4.2.3	ガスバリアー性
4.2.4	カラーフィルターをプラスチック基材上へ直接形成した場合の問題点
4.3	転写法によるプラスチックカラーフィルターの製造方法
4.4	プラスチックカラーフィルターの特性
4.5	おわりに
第2章	印刷法によるカラーフィルター
1	平板、凹版、凸版印刷（有原正彦）
1.1	はじめに
1.2	カラーフィルターと印刷画像
1.3	平板印刷法によるカラーフィルターへの適用
1.4	凹版印刷法によるカラーフィルターへの適応
1.4.1	パッド印刷とカラーフィルター
1.4.2	転写前のインキ固化
1.4.3	直刷り凹版
1.5	凸版印刷法によるカラーフィルターへの適用
1.5.1	凸版印刷とマージナル・ゾーン
1.5.2	凸版印刷法を使ったカラーフィルター作成事例
1.6	おわりに
2	スクリーン印刷―高精細スクリーン印刷法を用いたカラーフィルター作製技術―（日口洋一）
2.1	はじめに
2.2	スクリーン印刷によるディスプレイ部材印刷の技術動向
2.2.1	スクリーン印刷の形態（従来スクリーン印刷技術）
2.2.2	その他の印刷法によるディスプレイ部材製造
2.3	HADOP法で印刷型CF作製をする理由
2.4	HADOP法の特徴
2.5	HADOP印刷版の積層機能化モデル
2.6	HADOPインキの水性化
2.7	おわりに
3	インクジェット印刷（木口浩史）
3.1	はじめに
3.2	要素技術
3.2.1	メニスカスの精密コントロール技術
3.2.2	バンク構造による液滴のセルフアライメント技術
3.2.3	専用ヘッド
3.2.4	専用インクジェットプリンタ
3.2.5	基板技術
3.2.6	乾燥・成膜技術
3.3	おわりに
第3章	ブラックマトリックスの形成
1	樹脂系ブラックマトリックス（信太勝）
1.1	はじめに
1.2	レジスト特性
1.2.1	レジストの種類
1.2.2	光ラジカル重合系Negaレジストの高感度化とその効果
1.2.3	解像力
1.3	レジストの高OD値化
1.3.1	BMレジスト用顔料
1.3.2	分散安定化
1.3.3	分散安定化による高ODレジストの塗布特性への効果
1.4	おわりに
2	金属薄膜系ブラックマトリクス（杉浦功）
2.1	はじめに
2.2	金属系BM膜の作製方法
2.3	金属系BM膜特性
2.4	Cr膜以外の金属系BM膜
2.5	おわりに
第4章	カラーレジスト用材料と顔料分散
1	顔料（青木和孝）
1.1	はじめに
1.2	RGB用有機顔料
1.3	微細化顔料の調製
1.4	顔料の表面処理
1.5	おわりに
2	黒色顔料（久英之）
2.1	はじめに
2.2	カーボンブラックの基礎的性質
2.2.1	CB粒子の微細構造
2.2.2	粒子径とその分布
2.2.3	粒子の凝集体（ストラクチャー）
2.2.4	化学的性質
2.2.5	市販されているCBの代表例
2.3	BM用顔料
2.3.1	BMについて
2.3.2	樹脂BM用CB
2.3.3	CBの分散性
2.3.4	チタンブラック系樹脂BM
2.4	おわりに
3	分散剤（久司美登）
3.1	はじめに
3.2	分散剤の構造と分類
3.3	分散剤の機能
3.3.1	ぬれ性（湿潤ぬれ）
3.3.2	吸着
3.3.3	分散安定化
3.4	高分子分散剤
3.4.1	分散剤に求められる要件
3.4.2	水系での顔料分散の特徴
3.4.3	高分子分散剤の分子構造と働きの関係
3.5	高分子分散剤の動向
3.5.1	アクリル系高分子分散剤
3.5.2	ポリウレタンプレポリマー、ポリエステル系高分子分散剤
4	ポリウレタン系、アクリル系の高分子分散剤（本馬克憲）
4.1	はじめに
4.2	分散剤の役割
4.3	吸着基の機構
4.4	ポリウレタンタイプの分散剤
4.5	アクリルタイプの分散剤
4.6	コントロールドフリーラジカル重合
4.6.1	新規CFRPのための重合制御剤
4.6.2	コントロールドブロック共重合体型分散剤の合成
4.6.3	コントロールドブロック共重合体タイプの顔料分散剤の特徴
5	レジスト用バインダー樹脂（本間武、宮本昌和）
5.1	はじめに
5.2	カラーフィルターレジスト組成
5.3	バインダー樹脂
5.3.1	レジスト用バインダー樹脂組成（実例）
5.3.2	バインダー樹脂組成（構造例）
5.3.3	バインダー樹脂基本組成（例）
5.4	その他の樹脂
5.4.1	架橋剤
5.4.2	BLACKレジスト（例）
5.5	各種硬化性バインダー例（アクリレート系）
5.6	アクリル系オリゴマー
5.7	光硬化システム（基本機構）
5.8	光重合開始剤の例
5.9	顔料と補色顔料
5.10	アクリルモノマー（参考資料）
5.11	おわりに
6	光重合開始剤（倉久稔）
6.1	はじめに
6.2	光重合開始剤に対する要求特性
6.3	カラーレジストおよび樹脂ブラックマトリックス用光重合開始剤
6.4	おわりに
7	超微粒子顔料分散技術の最適化―装置と製法―（日口洋）
7.1	はじめに
7.2	CF用超微粒子顔料分散液の要求性能
7.2.1	高透明性
7.2.2	分散安定性
7.3	ミルベース設計の最適化
7.3.1	ミルベースの構成
7.3.2	CF用顔料
7.3.3	高吸着型高分子分散剤
7.3.4	溶剤
7.4	超微粒子分散技術
7.4.1	前処理技術
7.4.2	適応分散機器の選択
7.4.3	超微粒子分散処理における運転条件の最適化
7.5	これからの超微粒子顔料分散技術への取り組みについて
7.5.1	CF専用顔料としての顔料化
7.5.2	顔料化における問題点と対応
7.5.3	新しい超微粒子分散技術について
7.6	おわりに
第5章	カラーレジスト法によるプロセス技術
1	カラーフィルターライン構成と製造プロセス（岩崎信吉）
1.1	はじめに
1.2	高視野角方式とライン構成
1.3	ライン構成とプロセス工程
1.3.1	BM形成工程
1.3.2	着色（RGB）パターン形成工程
1.3.3	保護膜（オーバーコート）形成工程
1.3.4	透明導電膜（ITO）形成工程
1.3.5	VAリブ形成工程
1.3.6	PS工程
1.4	ライン設計
1.4.1	全体レイアウト
1.4.2	装置寸法
1.4.3	生産能力検討例
1.5	おわりに
2	UV洗浄装置（岩崎信吉）
2.1	はじめに
2.2	UVランプの発光原理と構造と寿命
2.2.1	発光原理
2.2.2	構造と寿命
2.3	UV洗浄の原理とカラーフィルターの洗浄機構
2.3.1	UV洗浄の原理
2.3.2	低圧水銀ランプによるオゾン生成と洗浄機構
2.4	洗浄評価
2.5	UV装置設計例
2.6	アッシャー装置
2.7	耐UV性材料の開発
2.8	今後の課題
3	湿式洗浄機（廣瀬治道）
3.1	はじめに
3.2	洗浄ツールとメカニズム
3.2.1	UV（紫外線洗浄）
3.2.2	高密度ブラシ
3.2.3	CJ（キャビテーションジェット）
3.2.4	MS（超音波洗浄）
3.3	大型基板対応の最新洗浄ツール
3.3.1	H/Jツール
3.3.2	H/Mツール
3.4	低温ポリシリコン洗浄技術
4	脱水ベーク、プリベーク、ポストベーク装置（岩崎信吉）
4.1	はじめに
4.1.1	HP（ホットプレート）装置
4.1.2	IR装置
4.1.3	熱風循環オーブン装置
4.1.4	CP（コールドプレート）装置
4.2	工程別HPCP装置の用途
4.2.1	脱水ベーク用HPCP装置
4.2.2	プリベーク用HPCP装置
4.2.3	ポストベーク用HPCP装置
4.3	HPCP温度分布性能
4.3.1	HP温度分布性能
4.3.2	CP温度分布性能
4.4	昇華物対策
4.5	静電気対策
4.6	今後の課題
4.6.1	微小スポットむら対策
4.6.2	大型基板サイズの対応
5	ノンスピン・スリットコーター（佐合宏仁）
5.1	はじめに
5.2	従来塗布方式Coat&Spin®の概要と課題の克服
5.2.1	システム構成
5.2.2	従来塗布方式の課題
5.2.3	ノンスピン・スリットコートへのアプローチ
5.3	ノンスピン・スリットコート方式Spinless®
5.3.1	システム概要
5.3.2	課題の克服
5.4	おわりに
6	スリットコーター用検査装置（田嶋久容）
6.1	はじめに
6.2	色むら検査装置
6.2.1	装置構成
6.2.2	検査項目
6.2.3	検査手法
6.2.4	まとめ
6.3	全面膜厚測定装置
6.3.1	装置構成
6.3.2	検査項目
6.3.3	検査手法
6.3.4	まとめ
7	プロキシミティー露光装置（内田直樹）
7.1	はじめに
7.2	露光光学系の構成
7.3	コリメーション半角とディクリネーション角
7.4	転写特性
7.5	一括露光方式
7.6	ステップ露光方式
8	現像機（廣瀬治道）
8.1	はじめに
8.2	現像ツールとメカニズム
8.2.1	高速スリットノズル
8.2.2	揺動シャワー
8.2.3	フィルター
8.2.4	切り替え式タンク
8.2.5	リンス・洗浄
8.3	基板の大型化と面内均一性
9	熱風循環炉（ポストベーク炉）（迫中和広）
9.1	はじめに
9.2	熱風循環炉（ポストベーク炉）に必要な性能
9.2.1	温度
9.2.2	クリーン
9.2.3	昇華物対策
9.3	おわりに
10	ITOスパッタ装置（杉浦功）
10.1	はじめに
10.2	インライン式ITOスパッタ装置
10.3	枚葉式ITOスパッタ装置
10.4	カルーセル式ITOスパッタ装置
10.5	おわりに
11	大型CF基板製造ラインにおける検査・計測・修正（久留島馨、木下彰訓）
11.1	はじめに
11.2	CF光学式自動検査装置（写真1）
11.2.1	高速化
11.2.2	高性能化
11.3	BM,RGB膜厚測定管理
11.4	マクロムラ検査
11.5	CF欠陥修正の最新技術
11.5.1	CF欠陥修正装置マルチリペア装置（写真6）
11.5.2	インク塗布修正の特長
11.5.3	新型テープ研磨修正ユニット
11.6	フォトスペーサー（PS）高さ測定装置（写真7）
11.7	おわりに
第6章	カラーフィルターの特性評価（本間武）
1	はじめに
2	分光特性および検査（光学特性検査・測定）
3	消偏効果測定法
4	耐熱性試験法
5	耐光性試験法
6	耐薬品性測定法
7	カラーフィルターの表面硬度と接着性測定法
8	白ボツとボツ（欠陥検査）
9	表面平坦性測定法
10	パターン位置精度測定法
11	スカムおよびムラの測定法
12	おわりに
第7章	カラーフィルターにおける課題
1	画素形成に関する課題（有原正彦）
1.1	はじめに
1.2	顔料分散レジスト法
1.3	顔料分散エッチング法
1.4	フィルム転写法
1.5	印刷法
1.6	染色法
1.7	おわりに
2	カラーレジストの作製における課題（有原正彦）
2.1	はじめに
2.2	カラーレジストの組成とその役割
2.2.1	顔料
2.2.2	アルカリ可溶性樹脂
2.2.3	モノマー、溶剤
2.2.4	開始剤
2.2.5	分散剤
2.3	カラーレジスト液の製造
2.3.1	ミルベースの作製
2.3.2	カラーレジスト液の作製
2.4	おわりに
3	カラーフィルターの作製における課題（有原正彦）
3.1	はじめに
3.2	生産面での課題
3.2.1	大型基板化
3.2.2	現像残渣
3.2.3	スリットコーター塗布
3.2.4	昇華性異物
3.3	品質面での課題
3.3.1	焼付き・白ムラ
3.3.2	高色純度、高輝度フィルター
3.3.3	樹脂ブラック上での突起
3.4	おわりに
第8章	カラーフィルターと構成部材料の市場（栗島貴子、小林敏幸）
1	カラーフィルター
1.1	市場動向
1.2	メーカー動向
2	カラーフィルター用顔料分散レジスト
2.1	市場動向
2.2	メーカー動向
3	カラーフィルター用顔料
3.1	市場動向
3.2	メーカー動向
4	ブラックマトリックス（Cr）
4.1	市場動向
4.2	メーカー動向
5	ブラックマトリックス（樹脂）
5.1	市場動向
5.2	メーカー動向
6	オーバーコート剤
6.1	市場動向
6.2	メーカー動向
第9章	カラーフィルターの海外展開（本間武）
1	はじめに
2	韓国
3	台湾
4	中国
5	近年の韓国、台湾、中国のLCDの動向（一部日本を含む）
6	おわりに

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