CN101346646B - 滤色器及其制造方法、及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滤色器的制造方法、及利用该制造方法制造的滤色器及使用该滤色器的液晶显示装置,该滤色器的制造方法的特征在于,包括:使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据,调制光的同时,对感光性树脂组合物的层进行相对扫描,由此,通过进行形成二维图像的曝光,从而形成深色隔离壁的工序,所述感光性树脂组合物含有:树脂及其前体的至少一种,以及由金属或合金构成的粒子和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及小型移动设备、大型显示器等中使用的液晶显示装置、使用于该液晶显示装置的滤色器及其制造方法。
背景技术
液晶显示装置或有机EL显示装置非常紧凑,并且具有与以往主流即CRT显示器同等以上的性能,因此,近年来正在取代CRT显示器。
由这样的显示装置显示的彩色图像如下所述地形成,即:通过了由多色构成的滤色器所构成的基板的光直接被构成滤色器的各色着色,着色的多种颜色的光合成为图像样子而形成。还有,当今通过用构成滤色器的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三色像素形成彩色图像。
这些像素可以通过如下所述的方法等来制造,即:在基板上形成树脂层,将曝光而显影的操作重复相当于颜色的数目的次数。以往,所述曝光一直使用:使用曝光掩模,用汞灯等曝光,形成图案的方法等。
对此,近年来,进行了使用激光器等的无掩模曝光。作为该无掩模曝光,例如,使用半导体激光器等激光器,另外,作为调制光的同时进行相对扫描的方法,有使用光学多面体的方法(例如,参照专利文献1)、使用DMD(数字·微镜·设备)的方法(例如,参照专利文献2)等。
然而,近年来,为了提高显示图像的对比度,逐渐对黑矩阵要求4.0以上的高的光学浓度。另一方面,若黑矩阵的厚度厚,则损伤滤色器的表面平滑性,因此,需要将黑矩阵构成为薄膜。
以往以来,具有高的遮光性的显示装置用黑矩阵的制作中,一直使用金属的薄膜。这是基于如下所述的方法的技术(例如,参照非专利文献1),即:利用蒸镀法或溅射法形成的铬等金属薄膜上涂敷光致抗蚀剂,然后使用带有显示装置用珠光膜用图案的光敏掩模,将光致抗蚀剂曝光·显影后,将露出的金属薄膜进行蚀刻,最后剥离除去在金属薄膜上残留的光致抗蚀剂,由此形成所述金属的薄膜的方法(例如参考非专利文献1)。
该方法中由于使用金属薄膜,因此,即使膜厚薄,也得到高的遮光效果,另一方面,需要所谓蒸镀法或溅射法的真空成膜工序或蚀刻工序,存在成本变高的问题。另外,由于是金属膜,反射率极高,存在显示对比度在强的外光下降低的问题。为了应对这些问题,还提出了使用低反射铬膜(由金属铬和氧化铬两层构成的膜等)的方法,但成本进一步增加。还有,在蚀刻工序中排出含有金属离子的废液,因此,还存在环境负荷大的缺陷。尤其,在金属薄膜的形成中最常使用的铬不仅有害而且环境负荷非常大。
另一方面,作为环境负荷小的得到黑矩阵的技术之一,有使用炭黑的技术(例如,参照专利文献3)。这是在基板上涂敷含有炭黑的感光性树脂组合物,将其干燥,并对干燥物进行曝光、显影而形成黑矩阵的技术。
除了上述之外,作为环境负荷小的得到薄膜且光学浓度高的黑矩阵的方法,知道的有使用金属微粒代替黑矩阵的方法(例如,参照专利文献4~5)。该方法环境负荷小,能够得到薄膜且光学浓度高的黑矩阵。
但是,在使用专利文献2~3中具体公开的银微粒的情况下,虽然确实得到薄膜且光学浓度高的黑矩阵,但该黑矩阵存在反射率高的问题。另外,由于在该黑矩阵的制造工序中通常进行的烘焙处理(热处理),导致其反射率进一步增大的问题。具备反射率高的黑矩阵的显示装置中,显示画面的表面中的外部光的反射多,显示质量降低。这例如在明亮的室内观看电视的情况下成为问题。
另一方面,为了提高滤色器的亮度,在进行所述无掩模曝光时,优选增大光源的开口率,提高黑矩阵等深色隔离壁的位置精度。然而,在使用了所述炭黑的树脂组合物中,例如,吸收在无掩模曝光中使用的激光(例如,波长405nm),因此,存在感度不足,且显影的有效范围(Iatitude)变窄的问题。尤其,在提高黑矩阵的浓度或高度时,该问题显著。
专利文献1:日本专利特开2002-523905号公报
专利文献2:日本专利特开2004-56080号公报
专利文献3:日本专利特开昭62-9301号公报
专利文献4:日本专利特开2004-240039号公报
专利文献5:日本专利特开2005-17322号公报
非专利文献1:《彩色TFT液晶显示器》p.218~p.220、共立出版(株)发行(1997年4月10日)
发明内容
本发明是鉴于上述以往的缺陷而做成的。
即,本发明的目的在于提供在包括利用无掩模曝光使感光性树脂组合物的层固化的工序的滤色器的制造方法中,能够实现该工序中的曝光感度的高感度化,且能够扩大显影有效范围的滤色器的制造方法、及利用该制造方法得到的高亮度的滤色器、及使用该滤色器的液晶显示装置。
本发明的第一方式提供了一种滤色器的制造方法,其特征在于,包括以下工序,即,使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据调制光的同时,对感光性树脂组合物的层进行相对扫描,由此,通过进行形成二维图像的曝光,从而形成深色隔离壁的工序,所述感光性树脂组合物含有:树脂及其前体的至少一种,以及由金属或合金构成的粒子和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种。
本发明的第二方式提供一种滤色器,其中,其是利用本发明的第一方式所述的滤色器的制造方法制得。
本发明的第三方式是一种液晶显示装置,其中,其使用了本发明的第二方式所述的滤色器。
根据本发明可知,能够提供在包括利用无掩模曝光使感光性树脂组合物固化的的工序的滤色器的制造方法中,能够实现该工序中的曝光感度的高感度化,且能够扩大显影有效范围的滤色器的制造方法、及利用该制造方法得到的高亮度的滤色器、及使用该滤色器的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的曝光单元的外观的立体图。
图2是表示本发明的曝光单元的扫描器的结构的立体图。
图3A是表示形成于感光材料的已曝光区域的俯视图。
图3B是表示基于各曝光头的曝光区域的排列的图。
图4是表示本发明的曝光头的大致结构的立体图。
图5A是显示沿图4所示的曝光头的结构的光轴的副扫描方向的剖面图。
图5B是图5A的侧面图。
图6是表示数字微镜设备(DMD)的结构的局部放大图。
图7A是用于说明DMD的工作的说明图。
图7B是用于说明DMD的工作的说明图。
图8A是表示在不使DMD倾斜的情况下的各微镜的引起的反射光像(曝光束)的扫描轨迹的图。
图8B是表示在不使DMD倾斜的情况下的曝光束的扫描轨迹的图。
图9A是表示纤维阵列(FIBER-ARRAY)光源的结构的立体图。
图9B是图9A的局部放大图。
图9C是表示激光射出部中的发光点的排列的俯视图。
图9D是表示激光射出部中的发光点的排列的俯视图。
图10是表示多模光纤的结构的图。
图11是表示合波激光光源的结构的俯视图。
图12是表示表示激光器模块的结构的俯视图。
图13是表示图12所示的激光器模块的结构的侧面图。
图14是表示图12所示的激光器模块的结构的局部侧面图。
图15A是表示曝光装置中的焦点深度的剖面图。
图15B是表示曝光装置中的焦点深度的剖面图。
图16A是表示DMD的使用区域的例子的图。
图16B是表示DMD的使用区域的例子的图。
图17A是DMD的使用区域适合的情况下的侧面图。
图17B是沿图17A的光轴的副扫描方向的剖面图。
图18是用于说明实施例中使用的图案形成装置的图。
具体实施方式
本发明的滤色器的制造方法,其特征在于,包括:使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据调制光的同时,对感光性树脂组合物的层进行相对扫描,由此,通过进行形成二维图像的曝光(以下,有时简称为“无掩模曝光”),形成深色隔离壁的工序,所述感光性树脂组合物含有:树脂及其前体的至少一种(以下,有时简称为“金属粒子等”),以及由金属或合金构成的粒子和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种。
在本发明的滤色器的制造方法中,在感光性树脂组合物中代替以往的炭黑而含有由金属或合金构成的粒子、及由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种。并且,进行利用无掩模曝光的图案形成。其结果,与炭黑相比,例如,能够减少405nm的短波的波长的激光的吸收,能够实现高感度化及显影有效范围的广范围化。
以下,首先,对本发明的感光性树脂组合物进行详细说明。
本发明的感光性树脂组合物含有树脂及其前体的至少一种,以及由金属或合金构成的粒子和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种,根据目的或用途及其他需要,也可以含有其他成分。对这些各成分具体说明。
-由金属或合金构成的粒子、由金属和合金或合金和合金构成的复合粒子-
在本发明中,对于金属的定义,如岩波理化学词典、第四版(1987年、岩波书店发行)中记载所述。本发明中的银锡合金中,银和锡以原子水平混合,包括固溶体、共晶、化合物、金属间化合物等。还有,关于合金,例如,记载于岩波理化学词典、第四版(1987年、岩波书店发行)。
所述“金属粒子等”以作为深色隔离壁的色材的炭黑的代替物使用,优选使用黑色浓度高的材料。从这样的观点出发,优选能够实现高浓度,色中性高的金属粒子。
作为所述金属,优选长周期式周期表的第三族~第十四族的金属,尤其可以适当使用银、锡、金、铜、钯、钨、钛等,其中从安全性、成本等观点出发,优选银、锡。
作为所述合金,优选上述多种金属的合金,其中优选优选银锡合金。
通过使用本发明的“金属粒子等”,能够使黑色浓度高,对于炭黑吸收多的405nm等短波的激光的吸收减少,在无掩模曝光时形成高感度。
以下,以“金属粒子等”中特别优选的银锡复合粒子为例进行说明。
本发明的感光性树脂组合物不仅单独含有一种银锡复合粒子,而且也可合用Ag的比例不同的两种以上的银锡复合粒子而构成。
所述银锡复合粒子可以利用在坩埚等中加热、熔融混合而形成等通常的方法进行合金化等来形成。但由于Ag的熔点在900℃附近,Sn的熔点在200℃附近,两者的熔点存在较大的差,而且额外必需复合化(例如合金化)后的微粒化工序,所以优选利用颗粒还原法。即,该方法是混合Ag化合物和Sn化合物,将其还原,在金属Ag与金属Sn同时接近的位置使其析出,同时实现复合化(例如合金化)和微粒化的方法。Ag容易被还原,存在比Sn先析出的趋势,所以优选通过使Ag及/或Sn成为配盐,来控制析出时机(timing)。
作为所述Ag化合物,可以优选举出硝酸银(AgNO3)、醋酸银(Ag(CH3COO))、高氯酸银(AgClO4·H2O)等。其中,特别优选醋酸银。
作为所述Sn化合物,可以优选举出氯化亚锡(SnCl2)、氯化锡(SnCl4)、醋酸亚锡(Sn(CH3COO)2)等。其中,特别优选醋酸亚锡。
可以将使用还原剂的方法、利用电解还原的方法等作为还原的优选还原方法举出。其中,从可以得到微细的颗粒的方面出发,优选利用使用还原剂的前者的方法。作为所述还原剂,可以举出氢醌、邻苯二酚、对氨基苯酚、对苯二胺、羟丙酮等。其中,从容易挥发、难以给显示装置带来不良影响的方面出发,特别优选羟丙酮。
所述银锡复合粒子优选具有以下所示的物理性质、粒子尺寸、粒子形状等的粒子。
本发明的银锡复合粒子适合在利用差示扫描热量测定法(DSC:differential Scanning Calorimetry)的测定中具有240~400℃的熔点的粒子。由于熔点在该范围,因此,与金属Ag(熔点:950℃)或金属Sn(熔点:230℃)相比,显示良好的热稳定性。
具体来说,AgSn合金的熔融性(熔点)如下所述地测定,即:将作为试料的AgSn合金20mg设置于DSC(SSC/5200)、精工仪器(株)制)的测定单元,以10℃/分钟的降温速度从200℃冷却至室温来测定基于DSC的降温结晶化峰。
所述银锡复合粒子的数均粒子尺寸优选为20~700nm,更优选30~200nm,尤其优选40~100nm。若数均粒子尺寸尤其在所述范围,则与金属Sn的粒子不同,在任意粒径下也具有黑色色相。还有,若数均粒子尺寸大于700nm,则成膜时的表面状况有时变差,若小于20nm,则黑度减少,且泛黄。
所述数均粒子尺寸通过使用透射型电子显微镜JEM-2010(日本电子(株)制)得到的照片如下所述地测定。
选择100个粒子,将与各自的粒子像相同的面积的圆的直径作为粒径,将100个粒子的粒径的平均作为数均粒径尺寸。还有,照片使用倍率10万倍、加速电压200kV下拍摄的照片。
作为所述“金属粒子等”的粒子形状,不特别限定,可以为立方体状、高纵横比、中纵横比、针状等的任意形状。
只要至少具有上述物理性质、粒子尺寸、粒子形状,且能够维持,就可以除了形成银锡复合粒子的元素(Ag及Sn)以外,还含有盐或有机物、其他元素(Ca、P、Na等)。
作为感光性树脂组合物中的“金属粒子等”的量,可以根据目的或用途适当选择,从得到高度的遮光性的观点出发,相对于组合物的总固态成分(体积),优选5~20体积%,更优选7~15体积%,最优选8~15体积%。若银锡复合粒子的量尤其在所述范围,则抑制光的反射率,黑色浓度高,能够以薄膜得到高的遮光性。尤其,作为滤色器的深色隔离壁,能够得到高对比度且鲜艳的显示图像。还有,在银锡复合粒子的量小于5体积%时,反射率高,损伤显示对比度,在大于20体积%时,有时成膜时的膜厚比1μm厚。
另外,在后述的树脂及其前体的关系中,相对于树脂及其前体的总量(质量),“金属粒子等”优选0.3~8.0质量%,更优选0.5~3.0质量%。
-树脂及其前体-
本发明的感光性树脂组合物含有树脂及其前体的至少一种。树脂是作为粘合剂的聚合物成分,树脂的前体是在聚合时构成树脂的成分,包括所谓的单体、低聚物成分等。
本发明的感光性树脂组合物通过含有选自树脂及其前体的一种或两种以上,构成为感光性的聚合性组合物,赋予感光性。
所述感光性树脂组合物中,作为上述以外的成分,含有光聚合引发剂、及乙烯性不饱和双键,含有通过光加聚的单体(以下,有时称为“光聚合性单体”)等。
所述感光性树脂组合物包括能够以碱水溶液显影的组合物和能够以有机溶剂显影的组合物。从安全性和显影液的成本的观点出发,优选能够以碱水溶液显影的感光性树脂组合物。
所述感光性树脂组合物可以为接受光或电子射线等放射线的部分固化的负型,也可以为未接受放射线的部分固化的正型。
正型感光性树脂组合物可以举出使用酚醛清漆型树脂的正型感光性树脂组合物。例如,可以使用日本特开平7-43899号公报中记载的碱可溶性酚醛清漆树脂系。另外,可以使用日本特开平6-148888号公报中记载的正型感光性树脂即包含该公报中记载的碱可溶性树脂、作为感光剂的1,2-萘醌二叠氮磺酸酯、和该公报中记载的热固化剂的感光性树脂。在这种情况下,构成为热固化性。进而,还可以使用日本特开平5-262850号公报中记载的组合物。
作为负型感光性树脂组合物,可以举出含有负型重氮树脂和粘合剂的感光性树脂、光聚合组合物、含有叠氮化合物和粘合剂的感光性树脂组合物、桂皮酸型感光性树脂组合物等。其中,尤其优选含有光聚合引发剂、光聚合性单体及粘合剂为基本构成要素的光聚合性组合物。该光聚合性组合物可以利用日本特开平11-133600号公报中记载的“聚合性化合物B”、“聚合引发剂C”、“表面活性剂”、“粘接助剂”或其他组合物。
例如,作为负型的能够以碱水溶液显影的感光性树脂组合物,可以举出含有含羧酸基的粘合剂(碱可溶的热塑性树脂等碱可溶性粘合剂)、光聚合引发剂、能够通过光的照射加聚的含乙烯性不饱和双键的单体(光聚合性单体)作为主要成分的组合物。
作为所述碱可溶性粘合剂优选在侧链具有羧酸基的单体,例如,可以举出日本特开昭59-44615号公报、日本特公昭54-34327号公报、日本特公昭58-12577号公报、日本特公昭54-25957号公报、日本特开昭59-53836号公报及日本特开昭59-71048号公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物等。另外,也可以举出侧链具有羧酸基的纤维素衍生物。此外,也可以优选使用具有羟基的聚合物加成环状酸酐的物质。尤其,可以举出美国专利第4139391号说明书中记载的(甲基)丙烯酸苄基酯与(甲基)丙烯酸的共聚物、或(甲基)丙烯酸苄基酯与(甲基)丙烯酸与其他单体的多元共聚物。
所述碱可溶性粘合剂优选选择具有30~400mgKOH/g的范围的酸价和1000~30000的范围的重均分子量的粘合剂。除了上述之外,为了改进各种性能,例如,固化膜的强度,也可在不对显影性等产生不良影响的范围内添加碱不溶性聚合物。作为碱不溶的聚合物,可以举出醇可溶性尼龙或环氧树脂。
所述碱可溶性粘合剂相对于感光性树脂组合物的总固态成分通常为10~95质量%,进而优选20~90质量%。在10~95质量%的范围内,感光性树脂层的粘着性不会过高,形成的层的强度及光感度不会变差。
作为所述光聚合引发剂,可以适当举出美国专利第2367660号说明书中公开的连位多缩酮基化合物(vicinal polyketaldonyl compounds)、美国专利第2448828号说明书中记载的偶姻醚化合物、美国专利第2722512号说明书中记载的用α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3046127号说明书及美国专利第2951758号说明书中记载的多环醌化合物、美国专利第3549367号说明书中记载的三芳基咪唑二聚体与对氨基酮的组合、日本特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑化合物与三卤代甲基-s-三嗪化合物、美国专利第4239850号说明书中记载的三卤代甲基-s-三嗪化合物、美国专利第4212976号说明书中记载的三卤代甲基噁二唑化合物等。特别优选三卤代甲基-s-三嗪、三卤代甲基噁二唑以及三芳基咪唑二聚体。除此之外,还可以适当举出日本特开平11-133600号公报中记载的“聚合引发剂C”。
光聚合引发剂可以单独也可以混合两种以上使用,尤其优选使用两种以上。
另外,相对于感光性树脂组合物的总固态成分的光聚合引发剂的含量通常为0.5~20质量%,优选1~15质量%。
作为曝光感度高,且泛黄等变色少,显示特性良好的光聚合引发剂的组合物的例子,可以举出二唑系光聚合引发剂和三嗪系光聚合引发剂的组合。其中,最优选2-三氯甲基5-(对苯乙烯基苯乙烯)-1,3,4-噁二唑和2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-双乙氧基羧基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪的组合。
这些光聚合引发剂的比率按二唑系/三嗪系质量比率来说,优选95/5至20/80,更优选90/10至30/70,最优选80/20至60/40。
这些光聚合引发剂可以举出日本特开平1-152449号公报、日本特开平1-254918号公报、日本特开平2-153353号公报中记载的光聚合引发剂。
进而,作为适当的例子,还可以举出苯并苯酚系。
在本发明的感光性树脂组合物的固态成分总体中所占的“金属粒子等”的比例为5~20体积%左右的情况下,即使通过向所述光聚合引发剂中混合香豆素系化合物,也得到曝光感度高,且泛黄等变色少,显示特性良好的效果。作为香豆素系化合物,最优选7-[2-[4-(3-羟基甲基哌啶基)-6-二乙基氨基]三吖嗪基氨基]-3-苯基香豆素。
这些光聚合引发剂和香豆素系化合物的比率按光聚合引发剂/香豆素系化合物的质量比来说,优选20/80至80/20,更优选30/70至70/30,最优选40/60至60/40。
但是,能够使用于本发明的光聚合引发剂不限定于这些,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择。
所述光聚合引发剂相对于感光性树脂组合物的总固态成分通常为0.5~20质量%,优选1~15质量%。若所述含量为所述范围内,则能够防止光感度或图像的强度降低,能够充分提高性能。
作为所述光聚合性单体,可以举出沸点在常压下为100℃以上的化合物。例如,聚乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇一(甲基)丙烯酸酯以及(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯等单官能(甲基)丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)三聚异氰酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)三聚氰酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯;三羟甲基丙烷或甘油等多官能醇加成环氧乙烷或环氧丙烷之后的(甲基)丙烯酸酯化的产物等多官能(甲基)丙烯酸酯。
进而,可以举出日本特公昭48-41708号公报、日本特公昭50-6034号公报及日本特开昭51-37193号公报中记载的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯类;日本特开昭48-64183号公报、日本特公昭49-43191号公报及日本特公昭52-30490号各公报中记载的聚酯丙烯酸酯类,作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。其中,优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等。
光聚合性单体可以单独也可以混合两种以上使用。
光聚合性单体的相对于感光性树脂组合物的总固态成分的含量通常为5~50质量%,优选10~40质量%。若该含量在所述范围内,则光感度或图像的强度也不降低,感光性树脂的粘着性也不会过剩。
所述感光性树脂组合物优选除了所述成分之外,还含有热聚合抑制剂。作为所述热聚合抑制剂的例子,可以举出氢醌、对甲氧基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、2,6-二-叔丁基-对甲酚、β-萘酚、焦酚等芳香族羟基化合物,苯醌、对甲苯醌等醌类,萘基胺、吡啶、对甲苯胺、酚噻嗪等胺类,N-亚硝基苯基羟基胺的铝盐或铵盐,氯醌,硝基苯,4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚),2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚),2-巯基苯并咪唑等。
所述感光性树脂组合物进而可以根据需要添加公知的添加剂、例如增塑剂、表面活性剂、粘附促进剂、分散剂、增塑剂、防流延剂、流平剂、消泡剂、阻燃剂、光泽剂、溶剂等。
作为所述粘附促进剂,例如,可以举出烷基苯酚/甲醛酚醛清漆树脂,聚乙烯乙基醚,聚乙烯异丁基醚,聚乙烯丁缩醛,聚异丁烯,苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶,丁基橡胶,氯化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,氯化橡胶,丙烯酸树脂系粘着剂,芳香族系、脂肪族系或脂环族系的石油树脂,硅烷偶联剂等。
另外,以水分散物的状态使用本发明的金属复合粒子的情况下,也可使用水系感光性树脂组合物作为所述感光性树脂组合物。作为这样的感光性树脂组合物,除了日本特开平8-271727号公报的段落[0015]至[0023]中记载的感光性树脂组合物之外,作为市售品例如,可以举出东洋合成工业(株)制“SPP-M20”等。
-溶剂-
本发明的感光性树脂组合物进而可以使用溶剂适当构成。
作为所述溶剂,不特别限定,例如,可以使用水、甲苯、二甲苯、丁酮、甲基异丁酮、丙酮、甲醇、正丙醇、2-丙醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、环己酮、环己醇、乳酸乙酯、乳酸甲酯、丁内酯等各种溶剂。
溶剂除了单独使用一种之外,也可以组合两种以上使用。
在本发明的滤色器的制造方法中,深色隔离壁可以通过如下所述的方法中的任一种形成,即:配制以上的感光性树脂组合物,涂敷、干燥该组合物,形成树脂层(包括感光性树脂层),再将其图案化的方法(涂敷法),以及,制作设置有所述组合物的层的转印材料,将该层转印形成感光性树脂层,再将其图案化的方法(转印法)。还有,在本发明中,图案化方法采用无掩模曝光,详细情况在后述。
所述树脂层(包括感光性树脂层)可以通过将本发明的感光性树脂组合物利用公知的涂敷法涂敷,将其干燥而适当形成。在本发明中,所述涂敷优选使用在喷出液体的部分具有狭缝状孔的狭缝状喷嘴而进行。
具体来说,适当使用日本特开2004-89851号公报、日本特开2004-17043号公报、日本特开2003-170098号公报、日本特开2003-164787号公报、日本特开2003-10767号公报、日本特开2002-79163号公报、日本特开2001-310147号公报等中记载的利用狭缝喷嘴、及狭缝涂敷机。此外,所述树脂层也可以使用例如旋涂机、旋转台(whirler)、辊涂机、帘式涂敷机、刮刀涂敷机、拉丝锭涂敷机、挤压涂敷机等涂敷机来涂敷本发明的感光性树脂组合物的溶液,再使其干燥而形成。
另外,在利用转印法的情况下,使用后述的本发明的感光性转印材料,将感光性树脂层转印于成为最终的支撑体的基板上,由此能够在基板上形成感光性树脂层。
-深色隔离壁的形成方法-
其次,对深色隔离壁的形成方法进行说明。
在本发明的滤色器的制造方法中,深色隔离壁可以通过将使用所述感光性树脂组合物、或后述的感光性转印材料所形成的层图案化而制造。
深色隔离壁的膜厚优选0.2~10μm左右,更优选0.5~5μm以下。
本发明的深色隔离壁例如含有AgSn合金粒子的情况下,优选Ag以比例为30~80摩尔%的“金属粒子等”分散而成的膜,由此能够得到膜薄且高度的光学浓度(4.0以上)。
分散时的“金属粒子等”的存在状态不特别限定,但优选“金属粒子等”以稳定的分散状态存在。分散操作中,作为分散剂,可以使用含硫醇基化合物、含多环氧乙烷基的化合物、氨基酸或其衍生物、肽化合物、多糖类及来源于多糖类的天然高分子、合成高分子及来源于它们的凝胶等。
以下,对作为深色隔离壁的例子的黑矩阵的形成方法的一例进行说明。
第一方法是:首先,在基板上涂敷本发明的感光性树脂组合物,形成感光性树脂层,然后,通过除去无掩模曝光并显影而构成黑矩阵的图案以外的部分的感光性树脂层,进行图案形成,形成黑矩阵的方法。另外,也可以在感光性树脂层上形成与后述的中间层相同的组成的层而作为保护层。涂敷操作中,适合使用狭缝状喷嘴、或狭缝涂敷机。
第二方法是利用使用了感光性转印材料的转印法的方法。即,使用感光性转印材料,在基板(即最终的支撑体)上至少转印感光性树脂层,将在基板上至少转印的感光性树脂层无掩模曝光成图案状后,将曝光的感光性树脂层显影处理而显影除去不需要部(不构成作为深色隔离壁的黑矩阵的部分),进而加热显影处理后的至少感光性树脂层,实施烘焙处理的方法。
具体来说,在光透过性基板上,以使感光性转印材料的感光性树脂层与之接触的方式配置本发明的形成有感光性树脂层的感光性转印材料,并贴合。其次,从感光性转印材料和光透过性基板的层叠体剥离临时支撑体之后,将感光性树脂层曝光、显影而图案化,由此形成黑矩阵。该方法不需要繁琐的工序,而且为低成本。
通过上述操作,能够得到形成有本发明的黑矩阵(深色隔离壁)的基板,能够通过在该基板上设置红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的着色像素而制造滤色器。具体来说,可以通过(A)在带有遮光膜的基板上形成着色为R、G或B的感光性树脂层,对其进行曝光、显影操作,将该操作重复希望的颜色的数目的次数的方法等公知方法来制作。在本发明中,尤其优选通过利用(B)喷墨方式,赋予红色、绿色、蓝色的任一种颜色的颜料的着色液体组合物的工序来形成着色像素。以下,对该工序进行说明。还有,关于(A)的方法,可以使用与下述深色隔离壁形成方法相同的方法。
(各像素的形成)
在本发明的滤色器的制造方法中,优选在所述基板上形成深色隔离壁后,利用喷墨方式,赋予含有红色、绿色、蓝色的任一种颜色的颜料的着色液体组合物的液滴来形成。尤其,在本发明中,即使为了防止混色而增高深色隔离壁,也能够提高该深色隔离壁的位置精度,能够维持高亮度。
即,对在所述显影工序中基板上形成的深色隔离壁间的空隙,利用喷墨方式,赋予用于形成两色以上的像素(例如,RGB各像素)的着色液体组合物(例如,光固化性树脂组合物)的液滴,由此使着色液体组合物进入深色隔离壁的空隙,形成具有两色以上的颜色的多个像素。
另外,在这样形成各像素之前,可以固定化深色隔离壁的形状,其方法不特别限定,但可以例举以下的方法。
即,1)显影后,进行再曝光(有时称为后曝光)、2)显影后,在比较低的温度下进行加热处理等。在此所述的加热处理是指将具有深色隔离壁的基板在电炉、干燥器等中加热或向其照射红外线灯的处理。
(喷墨方式)
作为本发明中使用的喷墨方式,可以采用连续喷射带电的墨液并利用电场控制的方法、使用压电元件来间歇地喷射墨液的方法、加热墨液从而利用其发泡来间歇地喷射的方法等的喷墨法等各种方法。
使用的墨液可以为油性,也可以为水性。另外,含于该墨液的着色材料可以一同使用染料、颜料,从耐久性的方面来说,优选使用颜料。另外,也可以使用公知的滤色器制造中使用的涂敷方式的着色墨液(着色树脂组合物、例如,日本特开2005-3861号公报[0034]~[0063]中记载)、或日本特开平10-195358号公报[0009]~[0026]中记载的喷墨用组合物。
本发明中的墨液考虑着色后的工序,也可以添加通过加热进行固化或通过紫外线等能量射线固化的成分。作为通过加热固化的成分,广泛使用各种热固化性树脂。另外,通过能量射线固化的成分,例如,可以例示向丙烯酸酯衍生物或甲基丙烯酸酯衍生物中添加光聚合引发剂的物质。尤其,考虑耐热性,更优选在分子内具有多个丙烯酰基、甲基丙烯酰基。这些丙烯酸酯衍生物、甲基丙烯酸酯衍生物优选使用水溶性物质,即使难溶于水的物质,也可以进行乳化等而使用。
在这种情况下,可以适当使用含有下述颜料等着色剂的感光性树脂组合物。
另外,作为能够在本发明中使用的墨液,也可以适当使用至少含有粘合剂、及二官能乃至三官能的含环氧单体的滤色器用热固化性墨液。
-颜料-
本发明的感光性树脂组合物中可以与上述金属粒子合用公知的颜料。颜料优选均一地分散于感光性树脂组合物中。
作为本发明中使用的颜料,具体来说,可以举出标注有颜料中记载的颜色索引(C.I.)编号的颜料。此外,二氧化硅粒子等也包括于这里的颜料中。
所述感光性树脂组合物的固态成分中的颜料的比率从充分缩短显影时间的观点出发,优选10~70质量%,更优选15~60质量%,进而优选20~55质量%。
作为上述公知的颜料,例如,可以适当举出日本特开2005-17716号公报的段落编号0038~0040中记载的颜料、日本特开2005-361447号公报的段落编号0068~0072中记载的颜料、及日本特开2005-17521号公报的段落编号0080~0088中记载的颜料等。
作为黑色颜料,进而例示的情况下,可以举出炭黑、钛黑、氧化铁、氧化钛、石墨等,其中,优选石墨。
上述颜料希望作为分散液使用。该分散液可以通过将预先混合所述颜料和颜料分散剂得到的组合物向有机溶剂(或载色剂)中添加并使其分散而配制。所述载色剂是指涂料为液体状态时使颜料分散的介质的部分,包括液态的与所述颜料结合而使涂膜固化的部分(粘合剂)、和将其溶解稀释的成分(有机溶剂)。作为使所述颜料分散时使用的分散机,不特别限定,例如可以举出朝仓邦造著,《颜料的事典》,第一版,朝仓书店,2000年,438页中记载的捏合机(kneader)、辊磨机(roll mill)、磨碎机(attritor)、超微磨机(super mill)、高速分散器(dissolver)、均质混合器(homomixer)、砂磨机(sandmill)等公知的分散机。进而也可以通过该文献310页记载的机械磨碎,利用摩擦力微粉碎颜料。
本发明中使用的颜料优选数均粒径为0.001~0.1μm,更优选为0.01~0.08μm。若颜料的数均粒径为0.1μm以下,则不发生颜料引起的偏振光的消除,对比度提高,故优选。
另外,在此所说的“粒径”是指与粒子的电子显微镜照片图像相同的面积的圆的直径,另外,“数均粒径”是指对100个粒子求出粒径,并对该100个取的平均值。
-感光性树脂层的形成-
作为在支撑体上形成感光性树脂层的方法,尤其适合(a)利用公知的涂敷法涂敷上述的本发明的感光性树脂组合物的方法(涂敷法)、以及(b)使用本发明的感光性转印材料,使用层压机等来贴附,并转印的方法(转印法)。
(a)涂敷法
组合物的涂敷使用狭缝状喷嘴、或狭缝涂敷机。狭缝状喷嘴及狭缝涂敷机的优选的具体例等如后所述。
(b)转印法
利用转印的情况下,在基板面上用加热及/或加压的辊或平板压敷或加热压敷使用感光性转印材料形成为膜状的感光性树脂层,由此贴附,进而剥离转印。具体来说,可以举出日本特开平7-110575号公报、日本特开平11-77942号公报、日本特开2000-334836号公报、日本特开2002-148794号公报中记载的层压机以及层叠方法,从低异物的观点出发,优选使用日本特开平7-110575号公报中记载的方法。
作为形成深色隔离壁的基板,适合的是透明基板,例如,可以举出表面具有氧化硅皮膜的钠玻璃板、低膨胀玻璃、无碱玻璃、石英玻璃等公知的玻璃板、或塑料膜等。另外,基板通过预先实施偶合处理,能够使与本发明的感光性树脂组合物、或本发明的感光性转印材料的感光性树脂层之间的粘附良好。作为偶合处理,适当使用日本特开2000-39033中记载的方法。
在如上所述地设置感光性树脂层的情况下,可以在感光性树脂层上进而设置阻氧膜。由此,能够提高曝光感度,作为该阻氧膜,可以与后述的感光性转印材料(树脂转印材料)的中间层中的构成相同。
<图案形成方法>
在发明中,利用无掩模曝光的像素形成是使用上述感光性树脂组合物(以下,有时简称为“树脂组合物”)而成的。
所述图案形成方法例如包括:在基板上形成上述感光性树脂组合物的层的树脂层形成工序(a)、利用激光曝光的图案曝光工序(b)、进行显影的显影工序(c)、和热处理显影后的树脂层的后烘焙工序(d),通过将这些工序重复图案的种类数目的量的次数,能够形成像素。另外,根据需要,还优选在显影工序(c)之后,进行对树脂层全面曝光的后曝光工序(e)。
(树脂层形成工序(a))
在上述图案形成方法中,作为在基板上形成感光性树脂组合物的层的方法,可以举出(a-1)利用公知的涂敷装置等涂敷树脂组合物的方法、及(a-2)使用树脂转印材料,利用层压机贴附的方法等。还有,在此,仅对涂敷方法及层压方法进行了说明,关于树脂组合物及树脂转印材料在后叙述。
(a-1)利用涂敷装置的涂敷
感光性组合物的涂敷可以利用公知的涂敷方法例如旋涂法、帘涂法、狭缝涂敷法、浸涂法、气刀涂法、辊涂法、拉丝锭涂敷法、凹板印刷涂敷法或者美国专利第2681294号说明书中记载的使用送料斗(ポツパ一)的挤压涂敷法等进行。其中,尤其适当使用:利用在喷出液体的部分具有狭缝状孔的狭缝状喷嘴(狭缝涂敷机)进行涂敷的狭缝涂敷法。还有,作为所述狭缝状喷嘴的优选的具体例,可以举出日本特开2004-89851号公报、日本特开2004-17043号公报、日本特开2003-170098号公报、日本特开2003-164787号公报、日本特开2003-10767号公报、日本特开2002-79163号公报、日本特开2001-310147号公报等中记载的利用狭缝状喷嘴或者狭缝涂敷机。
还有,在利用感光性树脂组合物的涂敷来形成树脂层的情况下,出于提高后述的图案曝光工序中的曝光感度的目的,可以在该树脂层上进而设置阻氧膜。作为该阻氧膜可以举出与后述的<树脂转印材料>的(中间层)项中说明的阻氧膜相同的阻氧膜。还有,不特别限定,但作为阻氧膜的膜厚优选0.5~3.0μm。
(a-2)利用层压机的贴附
用加热及/或加压的辊或平板进行压敷或加热压敷,由此能够将使用后述的树脂转印材料形成为膜状的树脂层贴附于基板。具体来说,可以举出日本特开平7-110575号公报、日本特开平11-77942号公报、日本特开2000-334836号公报、日本特开2002-148794号公报中记载的层压机以及层叠方法,从低异物的观点出发,优选使用日本特开平7-110575号公报中记载的方法。
(图案曝光工序(b))
本发明中的图案曝光是作为光源使用激光的无掩模曝光,使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据调制光的同时,进行相对扫描,由此进行二维图像的形成。
相对于将用使曝光光不透过或弱透过的材质形成图像(图案)的被称作“掩模”的物体配置于曝光光的光程上,将树脂层曝光为与该图像对应的图案状的以往的曝光方式(称为掩模曝光),上述无掩模曝光是不使用所述“掩模”,将树脂层曝光为图案状的曝光方式。
-激光的说明-
在本发明的激光曝光中,作为光源使用激光。
激光是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(利用诱导放出的光的放大)的首个字母。利用具有反转分布的物质中引起的诱导放出的现象,通过利用光波的放大、谐振而发出干涉性和指向性进一步强的单色光的谐振器及放大器,照射激光。作为激励介质,有结晶、玻璃、液体、色素、气体等,根据这些介质,可以使用固体激光(YAG激光)、液体激光、气体激光(氩激光、He-Ne激光、二氧化碳激光、受激准分子激光)、半导体激光等公知的激光。
所述半导体激光是指使用通过载波子的注入、电子束引起的激励、冲撞引起的离子化、光激励等,电子和空穴向接合部流出时,在pn接合中诱导放出可干涉光的发光二极管的激光。该放出的可干涉光的波长取决于半导体化合物。
本发明中使用的激光的波长不特别限定,但其中从析像度和激光装置的成本、容易获得性的观点出发,在上述半导体激光中,优选从300~500nm的波长域选择,更优选340~450nm,尤其优选360~415nm。
另外,在固体激光中,可以优选举出YAG-SHG固体激光的532nm的固体激光。进而,在半导体激励固体激光中,可以举出532·355·266。其中,从以往的抗蚀剂用光聚合引发剂具有感度的方面来说,优选选择355nm。在气体激光中,优选使用KrF激光的249nm、ArF激光的193nm。
在这些光源中,若考虑在显示装置的制造工序中将感光性材料曝光的情况,则从提高显示区域的透射率的观点出发,优选选择曝光波长为405nm的光源。
激光的束直径不特别限定,但其中,从图案的析像度的观点出发,以高斯束的1/e2的值计,优选5~30μm,更优选7~20μm。
对激光束的能量没有特别的限定,其中,从曝光时间和析象度的观点出发,优选1~100mJ/cm2,更优选5~20mJ/cm2。
-相对扫描曝光-
其次,对本发明中的调制光的同时进行相对扫描的方法进行说明。
作为其一的代表性方法是使用DMD(数字·微镜·设备、例如,1987年、美国德克萨斯仪器公司(テキサス·インスツルメンツ)的拉里宏贝克(ラリ一·ホ一ンベツク)博士等人开发的光半导体)之类的微小的镜排列为二维状的空间调制元件的方法。
在这种情况下,来自光源的光通过适当的光学系照射于DMD上,从DMD中排列成二维的各镜反射的光经由其他光学系,在树脂层上形成二维状排列的光点的像。在该状态下,光点和光点之间不被曝光,但将所述排列为二维的光点的像在相对于二维的排列方向为略微倾斜地方向上移动的情况下,后方的列的光点将最初的列的光点和光点之间曝光,通过这种形式,能够将树脂层的整个面曝光。控制DMD的各镜的角度,将所述光点打开-关闭,由此能够形成图像图案。通过排列使用具有这样的DMD的曝光头,能够应对各种宽度的基板。
在所述DMD中,所述光点的亮度只有打开和关闭两个灰度,但如果使用镜灰度型空间调制元件,则能够进行256灰度的曝光。
另一方面,作为调制本发明的光的同时进行相对扫描的其他代表性方法,可以举出使用光学多面体的方法。光学多面体(polygon mirror)是指在周围具有一连串平面反射面的旋转部件。反射来自光源的光而照射于树脂层上,但反射光的光点通过该平面镜的旋转来扫描。通过使基板向与该扫描方向成直角的方向相对移动,能够对基板上的整个面进行曝光。通过以适当的方法将来自光源的光的强度控制为打开-关闭,或中间调,从而能够形成图像图案。另外,通过将来自光源的光设为多条,能够缩短扫描时间。
作为调制本发明的光的同时进行相对扫描的方法,例如,也可以采用以下所示的方法。
有日本特开平5-150175中记载的使用光学多面体进行描绘的例子、日本特表2004-523101(WO2002/039793)中记载的视觉性地获得下部层的图像的一部分,且用使用光学多面体的装置将上部层的位置与下部层位置对齐而曝光的例子、日本特开2004-56080中记载的使用DMD进行曝光的例子、日本特表2002-523905中记载的具备光学多面体的曝光装置、日本特开2001-255661中记载的具备光学多面体的曝光装置、日本特开2003-50469中记载的组合DMD、LD、多重曝光的例子、日本特开2003-156853中记载的根据基板的部位改变曝光量的曝光方法的例子、日本特开2005-43576中记载的进行位置偏移调节的曝光方法的例子等。
以下,示出使用激光的三维曝光装置的一例,但本发明中的曝光装置不限定于此。
如图1所示,曝光单元具备:将感光材料150吸附保持在表面的平板状的载物台152。此外,被四个脚部154支承的厚板状的设置台156的上面设置沿载物台移动方向延伸的两条导轨158。载物台152的长边方向设置为朝向载物台移动方向,并且利用导轨158可往返移动地被支承。并且,该曝光装置设有用于将载物台152沿导轨158驱动的未图示的驱动装置。
在设置台156的中央部设有横跨载物台152的移动路线的“コ”字状的门160。“コ”字状的门160的各端部固定在设置台156的两侧面。包夹该门160,在一侧设有扫描器162,在另一侧设有检测感光材料150的前端及后端的多个(例如两个)检测传感器164。扫描器162及检测传感器164分别安装在门160上,并固定设置在载物台152的移动路径的上方。此外,扫描器162、检测传感器164与控制这些的未图示的控制器连接。
扫描器162如图2及图3B所示,具备m行n列(例如3行5列)的大致矩阵状排列的多个(例如14个)曝光头166。此例中,由于与感光材料150的宽度的关系,在第三行上设置4个曝光头166。并且,表示配置在第m行第n列的各个曝光头的情况下,使用曝光头166mn标注。
基于曝光头166的曝光区域168是以副扫描方向为短边的矩形。因而,伴随载物台152的移动,在感光材料150上形成各曝光头166带状的已曝光区域170。并且,在表示由第m行第n列设置的各个曝光头产生的已曝光区域的情况下,标注为曝光区域168mn。
此外,如图3A及3B所示,为使带状的已曝光区域170在与副扫描方向垂直的方向上没有间隙地排列,线状排列的各行的各个曝光头在排列方向上错开规定间隔(曝光区域的长边的自然数倍,在此为2倍)排列。因此,第一行的曝光区域16811和曝光区域16812之间未能曝光区域能够通过第二行的曝光区域16821和第三行的曝光区域16831进行曝光。
如图4、图5A及图5B所示,各个曝光头16611~166mn中,作为将入射的光束根据图像数据按各像素调制的空间光调制元件,具备数字微镜设备(DMD)50。该DMD50与具备数据处理部和镜驱动控制部的未图示的控制器连接。在该控制器的数据处理部中,基于输入的图像数据,按各曝光头166生成控制信号,其驱动控制DMD50的应控制区域内的各微镜。关于应控制区域以后叙述,此外,在反射镜驱动控制部中,基于由图像数据处理部生成的控制信号,按各曝光头166控制DMD50的各微镜的反射面的角度。关于反射面的角度的控制以后叙述。
在DMD50的光入射侧,依次顺序配置:光纤阵列光源66、透镜系67和镜69,光纤阵列光源66具备激光射出部,该激光射出部中,光纤的射出端部(发光点)沿与曝光区域168的长边方向对应的方向排列成一列,透镜系67校正从光纤光源66射出的激光,将其聚光于DMD上,镜69将透过了透镜系67的激光向DMD50反射。
透镜系统67包括:将从光纤阵列光源66射出的激光形成为平行光的一对组合透镜71;使被平行光化的激光的光量分布均一地校正的一对组合透镜73;及将光量分布被校正的激光聚光于DMD50上的聚光透镜75。组合透镜73具备如下功能,并且校正激光,使其光量分布均一,即:在激光射出端的排列方向上,靠近透镜的光轴的部分扩大光束,且远离光轴的部分收缩光束,在与该排列方向正交的方向上使光直接通过。
此外,在DMD50的光反射侧,设置将DMD50反射的激光在感光材料150的扫描面(被曝光面)56上成像的透镜系统54、58。设置透镜系统54及58,使DMD50和被曝光面56成为成对的关系。
DMD50如图6所示,是在SRAM单元(存储器单元)60上,利用支柱支承地设置微小镜(微镜)62,并将构成像素(pixel)的多个(例如,600个×800个)微小镜62以格子状排列构成的镜设备。在各像素中,最上部设有由支柱支承的微镜62,在微镜的表面蒸镀铝等反射率高的材料。并且,微镜62的反射率为90%以上。此外,在微镜62的正下方,经由含有铰链及轭(yoke)的支柱,设置由通常的半导体存储器的制造生产线中制造的硅栅的CMOS的SRAM单元60,整体为单片(一体型)地构成。
如果数字信号被读入DMD50的SRAM单元60,则被支柱支承的微镜62在以对角线为中心,相对于设置有DMD50的基板侧在±α度(例如±10度)的范围内倾斜。图7A表示微镜62倾斜作为打开状态的+α度的状态,图7B表示微镜62倾斜作为关闭状态的-α度的状态。因而,根据图像信号,通过如图6所示控制DMD50的各像素中的微镜62的倾斜,入射到DMD50上的光向各微镜62的倾斜方向反射。
并且,图6表示将DMD50的局部放大,且控制微镜62在+α度或-α度状态的一例。各微镜62的打开关闭控制通过与DMD50连接的未图示的控制器进行。并且,通过关闭状态的微镜62,在光束反射的方向上设置光吸收体(未图示)。
另外,DMD50优选配置为,其短边与副扫描方向成规定角度θ(例如,1°~5°)地略微倾斜。图8A示出了使DMD50不倾斜的情况下的各微镜产生的反射光像(曝光束)53的扫描轨迹,图8B示出了使DMD50倾斜的情况下的曝光束53的扫描轨迹。
DMD50中,沿长边方向排列了多个(例如,800个)微镜的微镜列沿短边方向排列有多组(例如,600组),但如图8B所示,通过使DMD50倾斜,使得基于各微镜的曝光束53的扫描轨迹(扫描线)的间距P2比使DMD50不倾斜的情况下的扫描线的间距P1狭窄,从而能够大幅度提高析像度。另一方面,DMD50的倾斜角微小,因此,使DMD50倾斜的情况下的扫描宽度W2、和使DMD50不倾斜的情况下的扫描宽度W1大致相同。
利用不同的微镜列使相同的扫描线上重叠而曝光(多重曝光)。这样,通过多重曝光,能够控制曝光位置的微量,从而能够实现高精细的曝光。另外,通过微量的曝光位置控制,能够没有高低差地连接沿主扫描方向排列的多个曝光头之间的连接缝。
代替使DMD倾斜,将各微镜列在与副扫描方向正交的方向上错开规定间隔形成交错状,也能够得到相同的效果。
光纤阵列光源66如图9A所示,具备多个(例如,6个)激光器模块64,各激光器模块64与多模光纤30的一端耦合。多模光纤30的另一端与芯直径与多模光纤30相同且包覆直径比多模光纤30小的光纤31偶合,如图9C所示,光纤31的射出端部(发光点)沿与副扫描方向正交的主扫描方向排成一列,构成激光射出部68。还有,如图9D所示,发光点也可以沿主扫描方向排成两列。
如图9B所示,光纤31的射出端部被表面平坦的两片支撑板65夹住而被固定。另外,在光纤31的光射出侧配置有玻璃等透明的保护板63,其用于保护光纤31的端面。保护板63可以与光纤31的端面密接而配置,也可以配置为将密封光纤31的端面密封。光纤31的射出端部的光密度高,容易集尘,容易劣化,但通过配置保护板63,能够防止尘埃附着于端面,并且能够延迟劣化。
在此,为了将包覆直径小的光纤31的射出端没有缝隙地排成一列,进行如下排列,即:在包覆直径大的部分邻接的两根多模光纤30之间,叠置多模光纤30,并与所叠置的多模光纤30耦合的光纤31的射出端被与在包覆直径大的部分邻接的两根多模光纤30偶合的光纤31的两个射出端之间包夹。
这样的光纤例如,如图10所示,可以通过将长度1~30cm的包覆直径小的光纤31同轴耦合于包覆直径大的多模光纤30的激光射出侧的前端部分而得到。两根光纤是如下所述地耦合,即:光纤31的入射端面以两个光纤的中心轴一致的方式熔敷于多模光纤30的射出端面。如上所述,光纤31的芯31a的直径为与多模光纤30的芯30a的直径相同的大小。
另外,也可以将在长度短且包覆直径大的光纤熔敷有包覆直径小的光纤的窄长光纤,经由套圈或光连接器等与多模光纤30的射出端偶合。通过使用连接器等,能够装卸地偶合,使得在包覆直径小的光纤破损的情况下,容易更换前端部分,能够降低曝光头的维护所需的成本。还有,以下,有时将光纤31称为多模光纤30的射出端部。
作为多模光纤30及光纤31,可以为步长指数型光纤、格栅指数型光纤、及复合型光纤的任一种。例如,可以使用三菱电线工业(株)制步长指数型光纤。在此,多模光纤30及光纤31是步长指数型光纤,多模光纤30的包覆直径=125μm、芯直径=25μm、NA=0.2、入射端面涂层的透射率=99.5%以上,光纤31的包覆直径=60μm、芯直径=25μm、NA=0.2。
通常,若减小光纤的包覆直径,则红外区域的激光的传播损失增加。因此,根据激光的波长区域,确定适当的包覆直径。然而,波长越短,传播损失越少,在从GaN系半导体激光器射出的波长405nm的激光的情况下,即使包覆的厚度{(包覆直径-芯直径/2}为传播800nm的波长区域的红外光的情况下的1/2左右,传播通信用的1.5μm的波长区域的红外光的情况下的1/4左右,传播损失也几乎不增加。从而,能够减小包覆直径为60μm。
但是,光纤31的包覆直径不限定于60μm。使用于以往的光纤光源的光纤的包覆直径为125μm,但包覆直径越小,焦点深度越深,因此,多模光纤的包覆直径优选80μm以下,更优选60μm以下,进而优选40μm以下。另一方面,芯直径需要至少为3~4μm,因此,光纤31的包覆直径优选10μm以上。
激光器模块64通过如图11所示的合波激光光源(光纤光源)构成。该合波光源包括:在热块(heat block)10上排列固定的多个(例如7个)片状横向多模或单模的GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6及LD7;分别与GaN系半导体激光器LD1~LD7对应设置的准直透镜11、12、13、14、15、16、及17;一个聚光透镜20;一根多模光纤30。还有,半导体激光器的个数不限定于7个。例如,可以向包覆直径=60μm、芯直径=50μm、NA=0.2的多模光纤入射20个半导体激光,能够实现曝光头的所需光量,且能够进一步减少光纤根数。
GaN系半导体激光器LD1~LD7的谐振波长均共同(例如,405nm),最大输出也均共同(例如,多模光纤的情况下为100mW,单模光纤的情况下为30mW)。还有,作为GaN系半导体激光器LD1~LD7,也可以使用在350nm~450nm的波长范围内,具备上述405nm以外的谐振波长的激光器。
上述合波激光光源如图12及图13所示,与其他光学要件一同,收容于上方开口的箱状封装箱40内。封装箱40具备制作成可以闭塞开口的封装箱盖41,通过在脱气处理后导入密封气体,并用封装箱盖41闭塞封装箱40的开口,将上述合波激光光源气密性地密封于由封装箱40和封装箱盖41形成的闭塞空间(封闭空间)内。
在封装箱40的底面固定有基底板42,在该基底板42的上表面安装有所述加热块10、保持聚光透镜20的聚光透镜支撑器45、和保持多模光纤30的入射端部的光纤支撑器46。多模光纤30的射出端部从形成于封装箱40的壁面的开口引出至封装箱外部。
另外,在加热块10的侧面安装有准直透镜支撑器44,保持准直透镜11~17。在封装箱40的横向壁面形成有开口,通过该开口将向GaN系半导体激光器LD1~LD7供给驱动电流的配线47引出至封装箱外部。
还有,在图13中,为了避免图的繁杂化,只对多个GaN系半导体激光器中的GaN系半导体激光器LD7标注编号,只对多个准直透镜中的准直透镜17标注编号。
图14表示上述准直透镜11~17的安装部分的正面形状。准直透镜11~17分别形成为用平行的平面细长地切取了具备非球面的圆形透镜的包含光轴的区域的形状。该细长状准直透镜例如可以通过将树脂或光学玻璃模塑成形而形成。准直透镜11~17以使长度方向与GaN系半导体激光器LD1~LD7的发光点的排列方向(图14的左右方向)正交的方式,密接配置于上述发光点的排列方向上。
另一方面,作为GaN系半导体激光器LD1~LD7,使用:具备发光宽度为2μm的活性层,且在与活性层平行的方向、直角的方向的扩展角分别为例如10°、30°的状态下发出各激光束B1~B7的激光器。这些GaN系半导体激光器LD1~LD7设置为,在与活性层平行的方向上排列一列的发光点。
从而,如上所述,从各发光点发出的激光束B1~B7以扩展角度大的方向与长度方向一致,且扩展角度小的方向与宽度方向(与长度方向正交的方向)一致的状态,入射于细长形状的各准直透镜11~17。即,各准直透镜11~17的宽度为1.1mm,长度为4.6mm,入射其中的激光束B1~B7的水平方向、垂直方向的束直径分别为0.9mm、2.6mm。另外,准直透镜11~17各自的焦点距离f1=3mm,NA=0.6,透镜配置间距=1.25mm。
聚光透镜20形成为如下所述的形状,即:用平行的平面细长地切取具备非球面的圆形透镜的包含光轴的区域,从而准直透镜11~17的排列方向即水平方向上较长,与其成直角的方向上较短的形状。该聚光透镜20的焦点距离f2=23mm,NA=0.2。该聚光透镜20也通过将例如树脂或光学玻璃模式成形而形成。
其次,对上述曝光装置的工作进行说明。
在扫描器162的各曝光头166中,从构成光纤阵列光源66的合波激光光源的GaN系半导体激光器LD1~LD7分别以发散光状态射出的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6、及B7,分别被对应的准直透镜11~17平行光化。由聚光透镜20将被平行光化的激光束B1~B7聚光,使其聚集于多模光纤30的芯30a的入射面。
在此,通过准直透镜11~17及聚光透镜20构成聚光光学系,通过该聚光光学系和多模光纤30构成合波光学系。即,通过聚光透镜20如上所述地聚光的激光束B1~B7入射于该多模光纤30的芯30a中,并在光纤内传播,合波成一根激光束B,从耦合于多模光纤30的射出端部的光纤31射出。
在各激光器模块中,在激光束B1~B7的向多模光纤30的耦合效率为0.85,GaN系半导体激光器LD1~LD7的各输出为30mW的情况下,阵列状排列的光纤31分别可以得到输出功率为180mW(=30mW×0.85×7)的合波激光束B。从而,六根光纤31以阵列状排列的激光射出部68中的输出为约1W(=180nW×6)。
如上所述,在光纤阵列光源66的激光射出部68,高亮度的发光点沿主扫描方向排成一列。将来自单个半导体激光器的激光耦合于一根光纤的以往的光纤光源是低输出,因此,如果不排列多个,则不能得到期望的输出,但合波激光光源是高输出,因此,即使为少数的列,例如一列也能够得到期望的输出。
例如,在将半导体激光器和光纤以一比一耦合的以往的光纤光源中,通常,作为半导体激光器,使用输出30mW(微瓦)左右的激光,作为光纤,使用芯直径50μm、包覆直径125μm、NA(开口数)0.2的多模光纤,因此,若要得到约1W(瓦)的输出,则必须捆扎48根(8×6)多模光纤,发光区域的面积为0.62mm2(0.675mm×0.925mm),因此,激光射出部68中的亮度为1.6×106(W/m2),每一根光纤的亮度为3.2×106(W/m2)。
对此,如上所述,通过六根多模光纤,能够得到约1W的输出,激光射出部68中的发光区域的面积为0.0081mm2(0.325mm×0.025mm),因此,激光射出部68中的亮度为123×106(W/m2),与以往相比,能够实现约80倍的高亮度化。另外,每一根光纤的亮度90×106(W/m2),与以往相比,能够实现约28倍的高亮度化。
在此,参照图15A及图15B,说明曝光头产生的焦点深度的差异。在图15A中,曝光头的捆状光纤光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.675mm,在图15B中,曝光头的光纤光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.025mm。如图15A所示,在该曝光头中,光源(捆状光纤光源)1的发光区域较大,因此,向DMD3入射的光束的角度变大,其结果,向扫描面5入射的光束的角度变大,因此,束直径容易在聚光方向(焦点方向的偏离)变粗。
还有,图15A的透镜系2、4及6分别相当于图15B的透镜系67、54及58。
另一方面,如图15B所示,在该曝光头中,光纤阵列光源66的发光区域的副扫描方向的直径较小,因此,通过透镜系67而入射于DMD50的光束的角度变小,其结果,向扫描面56入射的光束的角度变小。即,焦点深度变深。在该例子中,发光区域的副扫描方向的直径为以往的约30倍,能够得到大致相当于衍射极限的焦点深度。从而,适合微小点(spot)的曝光。该对焦点深度的效果在曝光头的必要光量越大时越显著,且有效。在该例子中,投影于曝光面的一个像素尺寸为10μm×10μm。还有,DMD是反射型空间调制元件,但为了说明光学关系,图15A及图15B作为展开图。
将与曝光图案对应的图像数据输入于与DMD50连接的未图示的控制器中,并临时存储在控制器内的帧存储器中,该图像数据是将构成图像的各像素的浓度以两值(点的记录的有无)表示的数据。
将感光材料150吸附于表面的载物台152通过未图示的驱动装置,沿导轨158从门160的上游侧向下游侧以恒定速度移动。在载物台152通过门160下方时,若利用安装于门160的检测传感器164检测感光材料150的前端,则存储于帧存储器的图像数据按多个线的量依次被读取,基于由数据处理部读取的图像数据,按各曝光头166生成控制信号,还有,通过镜驱动控制部,基于生成的控制信号,分别按各曝光头166控制DMD50的微镜的开启关闭。
若从光纤阵列光源66向DMD50照射激光,则DMD50的微镜为开启状态时反射的激光利用透镜系54、58成像于感光材料150的被曝光面56上。这样,从光纤阵列光源66射出的激光按每一个像素被开启关闭,感光材料150以与DMD50的使用像素数目大致相同的像素单位(曝光区域168)曝光。另外,通过使感光材料150与载物台152一同以恒定速度移动,感光材料150被扫描器162沿与载物台移动方向相反的方向副扫描,按各曝光头166形成带状已曝光区域170。
如图16A及图16B所示,DMD50中,沿主扫描方向排列有80个微镜的微镜列沿副扫描方向排列有600个,但在此,利用控制器控制成仅驱动一部分微镜列(例如,800个×100列)。
如图16A所示,可以使用配置于DMD50的中央部的微镜列,也可以如图16B所示,使用配置于DMD50的端部的微镜列。另外,在一部分微镜发生缺陷的情况下,根据状况也可以使用未发生缺陷的微镜列等适当变更使用的微镜列。
DMD50的数据处理速度存在极限,与使用的像素数目成比例地确定每一条线的调制速度,因此,通过仅使用一部分微镜列,每一条线的调制速度变快,另一方面,在使曝光头相对于曝光面连续相对移动的曝光方式的情况下,不需要使用副扫描方向的所有像素。
例如,在仅使用600组的微镜列中的300组的情况下,与使用600组全部的情况相比,能够在每一条线快两倍的速度调制。另外,在仅使用600组的微镜列中的200组的情况下,与使用600组全部的情况相比,能够在每一条线快三倍的速度调制。即,能够以17秒曝光沿副扫描方向的500mm的区域。进而,在仅使用100组的情况下,能够在每一条线快6倍的速度调制。即,能够以9秒曝光沿副扫描方向的500mm的区域。
使用的微镜列的数目即沿副扫描方向排列的微镜的个数优选10以上且200以下,更优选10以上且100以下。相当于一个像素的每一个微镜的面积为15μm×15μm,因此,若换算为DMD50的使用区域,则优选12mm×150μm以上且12mm×3mm以下的区域,更优选12mm×150μm以上且12mm×1.5mm以下的领域。
若使用的微镜列的数目在上述范围,则如图17A及图17B所示,能够将从光纤阵列光源66射出的激光用透镜系67大致平行光化而照射于DMD50。利用DMD50照射激光的照射区域优选与DMD50的使用区域一致。若照射区域比使用区域宽阔,则激光的利用效率下降。
另一方面,需要利用透镜系67,根据在副扫描方向上排列的微镜的个数,减小聚光于DMD50上的光束的副扫描方向的直径,但如果使用的微镜列的数目小于10,则入射于DMD50的光束的角度变大,扫描面56中的光束的焦点深度变浅,因此,不优选。另外,从调制速度的观点来说,优选使用的微镜列的数目为200以下。还有,DMD是反射型的空间调制元件,但为了说明光学关系,图17A及图17B作为展开图。
若结束利用扫描器162的感光材料150的副扫描,并由检测传感器164检测出感光材料150的后端,则载物台152利用未图示的驱动装置,沿导轨158复位至位于门160的最上游侧的原点,再次沿导轨158从门160的上游侧向下游侧以恒定速度移动。
如上所述,曝光单元(曝光装置)具备沿主扫描方向排列有800个微镜的微镜列沿副扫描方向排列600组的DMD,但利用控制器控制成仅驱动一部分微镜列,因此,与驱动全部微镜列的情况相比,每一条线的调制速度变快。由此,能够以高速进行曝光。
(显影工序(c))
作为使用的显影液,不特别限定,可以使用日本特开平5-72724号公报中记载的公知的显影液等。还有,显影液优选树脂层为溶解型的显影特性,例如,优选以0.05~5mol/L的浓度含有pKa=7~13的化合物,但也可以还添加少量具有与水的混合性的有机溶剂。
作为具有与水的混合性的有机溶剂,可以举出甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丙醇、丁醇、双丙酮醇、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一正丁醚、苄醇、丙酮、甲基乙基甲酮、环己醇、ε-己内酯、γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、乳酸乙酯、乳酸甲酯、ε-己内酰胺、N-甲基吡咯烷酮。该有机溶剂的浓度通常为0.1~30质量%。
另外,上述显影液进而可以添加公知的表面活性剂。表面活性剂的浓度优选0.01质量%~10质量%。
作为显影方式,可以使用搅拌显影、喷淋显影、喷淋&旋转显影、浸渍显影等公知的方法。
在此,对上述喷淋显影进行说明,通过利用喷淋向曝光后的树脂层喷涂显影液,能够除去未固化部分。还有,优选在显影前,预先利用喷淋等喷涂树脂层的溶解性低的碱性液体,除去热塑性树脂层、中间层。另外,优选在显影后,利用喷淋来喷涂洗涤剂等,用刷子等擦拭,同时,除去显影残渣。
作为洗涤液,可以使用公知的洗涤液,但优选(含有磷酸盐·硅酸盐·非离子表面活性剂·消泡剂·稳定剂、商品名“T-SD1(富士胶片制)”、或含有碳酸钠·苯氧基环氧乙烷系表面活性剂、商品名“T-SD2(富士胶片制)”)。
显影液的液体温度优选20℃~40℃,另外,显影液的pH优选8~13。在显影槽中设置有滚柱式输送器等,基板沿水平移动。出于防止所述滚柱式输送器的损伤的目的,优选感光性树脂形成于基板的上面。在基板尺寸大于1米的情况下,若将基板沿水平输送,则显影液滞留于基板中央附近,导致基板中央和周边部分上的显影差。为了回避这个问题,希望基板斜向倾斜。倾斜角度优选5°至30°。
另外,如果在显影前事先喷雾纯水使感光性树脂层润湿,则会出现均一的显影结果,因此优选。
另外,在显影后向基板轻轻吹附空气,大致除去多余的液体,然后,若实施喷淋水洗,则成为更均一的显影结果。另外,若在水洗前,将纯水用超高压清洗喷嘴以3~10MPa的压力喷射而进行残渣除去,则得到没有残渣的高品质的像。若基板上附着有水滴的状态下直接输送至后一工序,则弄脏工序,或基板上残留渗出物,因此,优选用气刀除水,除去多余的水或水滴。
(后曝光工序(e))
为了使在所述显影工序中显影的树脂层进一步固化,因此,优选进行后曝光。在此,作为使用于后曝光的光源,只要是能够照射可固化树脂层的波长域的光(例如,365nm、405nm等),就可以适当选择。具体来说,优选使用超高压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯等。作为曝光量,通常为10~10000mJ/cm2,优选100~1000mJ/cm2。
(后烘焙工序(d))
在形成本发明中的图案后,根据需要进行后烘焙。
后烘焙温度优选180℃以上,进而优选180~260℃,尤其优选200~240℃。另外,作为其时间,优选在保持所述温度的状态下烘焙10~300分钟,进而优选15~200分钟,尤其优选20~150分钟。
另外,为了进而有效地防止裂缝的产生,优选从室温向所述后烘焙温度缓慢升温,具体来说,优选以一定速度用1~100分钟,进而5~60分钟,尤其5~20分钟升温至所述温度。
还有,在本发明的滤色器的制造方法中,如日本特开平11-248921号公报、日本专利3255107号公报中的记载,通过重叠形成滤色器的感光性树脂组合物来形成基底,在其上形成透明电极,进而重叠分隔取向用突起,由此形成间隔物,从降低成本的观点来说优选。如上所述地形成本发明中的图案,但例如,在像K(黑色)·R·G·B的四色构成的滤色器的形成一样,依次涂敷树脂组合物而重叠的情况下,由于涂敷液的流平,导致每次重叠时膜厚变薄。因此,优选在该图案上进而重叠分隔取向用突起。另一方面,在使用具有热塑性树脂层的转印材料的情况下,保持厚度为一定,因此,重叠的颜色优选三或两色。
另外,从防止重叠转印材料而层叠时的感光性树脂层的变形,且保持一定厚度的观点出发,上述基底的尺寸优选25μm×25μm以上,尤其优选30μm×30μm以上。
<感光性转印材料>
其次,对使用于图案形成的感光性转印材料进行说明。
作为感光性转印材料,优选日本特开平5-72724号公报中记载的树脂转印材料,即成为一体型的膜。作为该一体型膜的构成的例子,可以适当举出依次层叠临时支撑体/热塑性树脂层/中间层/感光性树脂层/保护膜、临时支撑体/热塑性树脂层/感光性树脂层/保护膜的结构。
还有,该感光性转印材料需要设置有上述感光性树脂组合物的感光性树脂层。
-临时支撑体-
作为上述感光性转印材料的临时支撑体,需要具有挠曲性,即使在加压或加压以及加热下也不会发生显著的变形、收缩或伸长。作为这样的临时支撑体的例子,可以举出聚对苯二甲酸乙二酯膜、三乙酸纤维素膜、聚苯乙烯膜、聚碳酸酯膜等,其中,特别优选双向拉伸聚对苯二甲酸乙二酯膜。
临时支撑体的厚度不特别限定,但通常为5~200μm的范围,从处理容易度、通用性等方面有利来说,尤其优选10~150μm的范围的临时支撑体。另外,临时支撑体透明也可,含有染料硅、氧化铝溶胶、铬盐、锆盐等也可。
-热塑性树脂层-
作为热塑性树脂层中使用的成分,优选日本特开平5-72724号公报中记载的有机高分子物质,特别优选从利用维卡Vicat法(具体而言,利用美国材料试验法エ一エステ一エムデ一ASTMD1235D的聚合物软化点测定法)的软化点约80℃以下的有机高分子物质中选择。具体而言,可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃,乙烯与醋酸乙烯酯或其皂化物之类的乙烯共聚物,乙烯与丙烯酸酯或其皂化物、聚氯乙烯、氯乙烯与醋酸乙烯酯及其皂化物等氯乙烯共聚物,聚偏二氯乙烯,偏二氯乙烯共聚物,聚苯乙烯、苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯或其皂化物之类的苯乙烯共聚物,聚乙烯基甲苯、乙烯基甲苯与(甲基)丙烯酸酯或其皂化物之类的乙烯基甲苯共聚物,聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁酯与醋酸乙烯酯等(甲基)丙烯酸酯共聚物,醋酸乙烯酯共聚物尼龙、共聚合尼龙、N-烷氧基甲基化尼龙、N-二甲基氨基化尼龙等聚酰胺树脂等有机高分子。
-中间层-
在上述感光性转印材料中,为了防止涂敷多个涂敷层时及涂敷后的保存时的成分的混合,优选设置中间层。作为该中间层,优选使用在日本特开平5-72724号公报中作为“分离层”记载的具有阻隔氧功能的阻氧膜,这种情况下,曝光时感度提高,曝光机的时间负荷减小,生产率提高。
作为该阻氧膜,优选显示出低氧透过性、分散或溶解于水或碱水溶液的膜,可以从公知的膜中适当选择。其中,特别优选聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮的组合。
-保护膜-
为了保护贮藏时不受污染或损伤,优选在感光性树脂层上设置薄的保护膜。保护膜可以由与临时支撑体相同或类似的材料构成,但必须容易与感光性树脂层分离。作为保护膜材料,例如硅酮纸、聚烯烃片或聚四氟乙烯片为适当的材料。
-感光性转印材料的制作方法-
本发明中的感光性转印材料可以如下所述地制作,即:在临时支撑体上涂敷溶解有热塑性树脂层的添加剂的涂敷液(热塑性树脂层用涂敷液),将其干燥,由此设置热塑性树脂层,然后,在热塑性树脂层上涂敷由不溶解热塑性树脂层的溶剂构成的中间层用材料的溶液,将其干燥,然后,使用不溶解中间层的溶剂,涂敷感光性树脂组合物,将其干燥,设置感光性树脂层。
另外,准备在所述临时支撑体上设置了热塑性树脂层及中间层的片、及在保护膜上设置了感光性树脂层的片,以使中间层和感光性树脂层接触的方式相互贴合,由此也可以制作。进而,准备在所述临时支撑体上设置了热塑性树脂层的片、及在保护膜上设置了感光性树脂层及中间层的片,以使热塑性树脂层和中间层接触的方式相互贴合,由此也可以制作
还有,在感光性转印材料中,作为感光性树脂组合物的感光性树脂层的厚膜,依赖于深色隔离壁的高度,但优选0.2~10μm,更优选0.5~5.0μm,尤其优选1.0~3.0μm。
另外,不特别限定,但作为其他各层的优选膜厚优选如下,热塑性树脂层为2~30μm,中间层为0.5~3.0μm,保护膜为4~40μm。
还有,上述感光性转印材料的制作方法中的涂敷利用所述感光性树脂组合物的说明中列举的公知的涂敷装置等来进行,但在本发明中,尤其优选利用使用了狭缝状喷嘴的涂敷装置(狭缝涂敷机)进行。
<基板>
作为在本发明的滤色器的制造方法中使用的基板,例如,使用透明基板,表面具有氧化硅皮膜的钠玻璃板、低膨胀玻璃、无碱玻璃、石英玻璃等公知的玻璃板、或塑料膜等。
另外,基板通过预先实施偶合处理,能够使与树脂组合物、或感光性转印材料之间的粘附良好。作为该偶合处理,适当使用日本特开2000-39033中记载的方法。还有,不特别限定,但作为基板的膜厚,通常优选700~1200μm。
<滤色器>
本发明的滤色器可以利用本发明的滤色器的制造方法来制造。本发明的滤色器是以高感度且显影有效范围宽的状态下形成的深色隔离壁,因此是深色隔离壁的位置精度高,高亮度的滤色器。
<液晶显示装置>
本发明的液晶显示装置是使用上述本发明的滤色器构成的液晶显示装置。关于液晶显示装置,例如,在“下一代液晶显示器技术(内田龙男编集,侧工业调查会1994年发行)”中有记载。
本发明的液晶显示装置具备本发明的滤色器,此外,没有特别限制,例如可以构成为所述“下一代液晶显示器技术”中记载的各种方式的液晶显示装置。其中,有效的是,构成彩色TFT方式的液晶显示装置。
关于彩色TFT方式的液晶显示装置,例如在“彩色TFT液晶显示器(共立出版(株)1996年发行)”中有记载。
进而本发明当然也可以构成为IPS等横电场驱动方式、MVA等像素分割方式等视角被扩大的液晶显示装置。关于这些方式,例如在“EL、PDP、LCD显示器技术与市场的最新动向(东利研究中心(東レリサ一チセンタ一)调查研究部门2001年发行)”的43页中有记载。
本发明的液晶显示装置除了具备本发明的滤色器以外,通常可以使用电极基板、偏振光膜、相位差膜、背光灯、间隔物、视角补偿膜、防反射膜、光扩散膜、防眩膜等各种构件构成。对于这些构件,例如记载于“’94液晶显示器外围材料·化学药品(chemicals)的市场(岛健太郎(株)シ一エムシ一(CMC)1994年发行)”、“2003液晶相关市场的现状与将来展望(下卷)(表良吉(株)富士季美乐(キメラ))总研2003年等发行)”,作为LCD的种类,可以举出STN、TN、VA、IPS、OCS、及R-OCB等。
本发明的显示装置可以采用ECB(电动双折射)(Electrically ControlledBirefringence)、TN(扭曲向列)(Twisted Nematic)、IPS(面内转换)(In-PlaneSwitching)、FLC(铁电液晶)(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(光学补偿弯曲)(Optically Compensatory Bend)、STN(超扭曲向列)(Supper TwistedNematic)、VA(垂直排列)(Vertically Aligned)、HAN(混合排列向列)(HybridAligned Nematic)、GH(宾主)(Guest Host)等各种显示模式。这些显示模式中,从能够提供高显示品味的显示装置的方面来说,优选VA(垂直排列)(Vertically Aligned)显示模式。
以下,叙述本发明的例示的实施方式。但是,本发明不限定于这些。
<1>一种滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据调制光的同时,对感光性树脂组合物的层进行相对扫描,由此,通过进行形成二维图像的曝光,从而形成深色隔离壁的工序,
所述感光性树脂组合物含有:树脂及其前体的至少一种,以及由金属或合金构成的粒子和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种。
<2>根据<1>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述金属是银或锡,合金是银锡合金。
<3>根据<1>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述由金属或合金构成的粒子、和由金属与合金或者合金与合金构成的复合粒子中的至少一种是银锡复合粒子。
<4>根据<3>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述银锡复合粒子的数均粒子尺寸是20~700nm。
<5>根据<3>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
相对于所述感光性树脂组合物的总固态成分的所述银锡复合粒子的量为5~20体积%。
<6>根据<1>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述深色隔离壁的膜厚为0.2~10μm。
<7>根据<1>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:将在临时支撑体上形成有至少一层由所述感光性树脂组合物构成的感光性树脂层的感光性转印材料转印于基板的工序。
<8>根据<1>所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:利用喷墨方式,赋予含有红色、绿色、蓝色的任一色的颜料的着色液体组合物的工序。
<9>一种滤色器,其是利用<1>所述的滤色器的制造方法制造的。
<10>一种液晶显示装置,其中,使用了<9>所述的滤色器。
日本特愿2005-380201中公开的内容全部作为参照记载于本说明书中。
本说明书中记载的所有的文献、专利申请、及技术规范按照将各个文献、专利申请、及技术规范作为参照载入的情况与具体且个别地记载的情况相同的程度,作为参照载入本说明书中。
实施例
以下,举出实施例,更具体说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。还有,在不特别要求的情况下,“份”、“%”及“分子量”表示“质量份”、“质量%”及“质均分子量”。
(实施例1):涂敷法
<银锡合金粒子的分散液(分散液A1)的配制>
向纯水1000ml中溶解醋酸银(I)23.1g、醋酸锡65.1g、葡糖酸54g、焦磷酸钠45g、聚乙二醇(分子量3000)2g、及E735(ISP公司制、乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物)5g,得到溶液1。
另行向纯水500ml中溶解羟基丙酮36.1g,得到溶液2。
将由上述得到的溶液1保持在25℃的同时,剧烈搅拌,同时,在2分钟内向其中添加上述溶液2,缓慢地持续搅拌6小时。这样,混合液变化为黑色,得到银锡复合粒子。然后,将该液体离心分离而使银锡复合粒子沉淀。离心分离是分成小量的150ml的液量,利用桌上离心分离机H-103n((株)国产制)以转速2000r.p.m进行30分钟。然后,舍弃上清液,将总液量设为150ml,向其中添加纯水1350ml,搅拌15分钟,使银锡复合粒子再次分散。将该操作重复两次,除去水相的可溶性物质。
然后,对该液体再进行离心分离,使银锡复合粒子再次沉淀。离心分离是在所述相同的条件下进行。离心分离后,与所述相同地舍弃上清液,将总液量设为150ml,向其中添加纯水850ml及丙酮500ml,进而搅拌15分钟,使银锡复合粒子再次分散。
再次与所述相同地进行离心分离,使银锡复合粒子沉淀后,与所述相同地舍弃上清液,将总液量设为150ml,向其中添加纯水150ml及丙酮1200ml,进而搅拌15分钟,使银锡复合粒子再次分散。然后,再次进行离心分离。此时的离心分离的条件除了将时间延长为90分钟以外,与上述相同。然后,舍弃上清液,将总液量设为70ml,向其中添加丙酮30ml。使用艾格磨机(艾格(アイガ一)磨机M-50型(介质:直径0.65mm、氧化锆珠130g、艾格日本(株)制)。
通过X射线散射,确认出该银锡复合粒子是包含AgSn合金(2θ=39.5°)和Sn金属(2θ=30.5°)的复合体。在此,括号内的数字是各自的(III)面的散射角。经用透射型电子显微镜观察该微粒分散液的结果,分散平均粒径按数均粒子尺寸为约40nm。
所述数均粒子尺寸的测定是使用利用透射型电子显微镜JEM-2010(日本电子(株)制)得到的照片,如下所述地进行的。
选取粒子100个,将与各自的粒子像相同的面积的圆的直径作为粒径,将100-个粒子的粒径的平均作为数均粒径尺寸。此时,照片使用倍率10万倍,加速电压200kV下拍摄的照片。
<感光性树脂组合物的配制>
混合下述组成,配制感光性树脂组合物。
[组成]
[表1]
感光性树脂组合物编号 | 1 | 2 |
银锡合金分散液(分散液A1) | 37.5 | 50 |
丙二醇单甲基醚乙酸酯(大赛璐化学(株)制、MMPG-AC(以下,使用相同的原材料) | 28.6 | 28.6 |
丁酮 | 37.6 | 37.6 |
苯乙烯/丙烯酸酯共聚物(摩尔比=56/44、重均分子量30000) | 12.6 | 12.5 |
二季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA、日本化药制) | 12.6 | 12.5 |
双[4-[N-[4-(4,6-双三氯甲基-s-三嗪-2-基)苯基]氨基甲酰基]苯基]癸二酸酯 | 0.66 | 0.65 |
氢醌单甲基醚 | 0.001 | 0.001 |
表面活性剂1 | 0.26 | 0.26 |
质量份
<保护层用涂敷液的配制>
混合下述组成,配制保护层用涂敷液。
·聚乙烯醇 ...3.0部
(PVA-205、(株)可乐丽(クラレ)制)
·聚乙烯吡咯烷酮 ...1.3部
(PVP-K 30、ISP日本(株)制)
·蒸馏水 ...50.7部
·甲醇 ...45.0部
<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>
(1)在玻璃基板上,使用作为狭缝涂敷机的具备狭缝状喷嘴的玻璃基板用涂敷机MH-1600(FAS亚洲公司制),涂敷由上述得到的感光性树脂组合物1,在100℃下干燥5分钟而形成感光性树脂层(涂敷工序)。其次,使用狭缝涂敷机,在该层上按照干燥膜厚成为1.5μm的方式涂敷由上述得到的保护层用涂敷液,在100℃下干燥5分钟,形成保护层,制作形成有成为深色隔离壁的涂膜的基板。
然后,以如下所示的装置、条件进行无掩模曝光。
在大气气氛下,使用下述图案形成装置,使所述感光性树脂层和曝光头相对移动的同时,对基板上的所述感光性树脂层,以波长405nm、80mJ/cm2的曝光量进行曝光。
-图案形成装置-
使用具备图18所示的曝光头的图案形成装置。图18表示包括如下部件的曝光头,即:DMD50,向DMD50照射激光的光照射机构144,将由DMD反射的激光扩大而成像的透镜系(成像光学系)454、458,对应于DMD50的各描绘部而配置有多个微透镜474的微透镜阵列472,对应于微透镜472的各微透镜而设置有多个孔478的孔阵列476,将通过了孔的激光成像于被曝光面56的透镜系(成形光学系)480、482。
在图18中,作为光照射机构144,使用图9~图14所示的合波激光光源。作为DMD50,使用如下所述的DMD,即:在图16所示的主扫描方向上排列有800个微镜的微镜列沿副扫描方向排列600组的光调制机构中,被控制为只驱动800个×使用区域的列数。另外,配置于微透镜阵列472的聚光位置附近的孔阵列476配置为,在其各孔478中只允许经过了与其对应的微透镜474的光入射。
其次,以雾状喷射纯水,将该感光性树脂层K1的表面均一地润湿后,用KOH显影液(将含有KOH、非离子表面活性剂的商品名:CDK-1(富士胶片电子综合材料(フイルムエレクトロニクスマテリアルズ)(株)制)用纯水稀释至100倍的液体)以23℃、80秒、扁平喷嘴压力0.04MPa,喷淋显影,得到图案图像。接着,用超高压清洗喷嘴以9.8MPa的压力喷射超纯水,进行残渣除去,形成深色隔离壁。接着,在220℃下进行30分钟热处理。
还有,深色隔离壁的图案的像素尺寸为10英寸,像素数目为480×640。另外,黑矩阵宽度是24μm,像素部的开口是86μm×304μm。
-红色(R)像素的形成-
在形成有上述K的图像的基板上,使用由下述表2记载的组成构成的下述着色感光性树脂组合物R1,以与所述黑色(K)图像的形成相同的工序,形成已热处理R像素。
其中,曝光工序中的曝光量为40mJ/cm2,显影工序中的显影处理在35℃下进行35秒钟,烘焙工序在220℃下进行20分钟。
还有,感光层R1厚度为2.0μm,C.I.颜料·红(C.I.P.R)254、C.I.P.R177的涂敷量分别为0.88g/m2、0.22g/m2。
-绿色(G)像素的形成-
在形成有所述K的图像和R的像素的基板上,使用由下述表2记载的组成构成的下述着色感光性树脂组合物G1,以与所述黑色(K)图像的形成相同的工序,形成已热处理G像素。
其中,曝光工序中的曝光量为40mJ/cm2,显影工序中的显影处理在34℃下进行45秒钟,烘焙工序在220℃下进行20分钟。
还有,感光层G1厚度为2.0μm,C.I.颜料·绿(C.I.P.G)36、C.I.颜料·黄(C.I.P.Y)150的涂敷量分别为1.12g/m2、0.48g/m2。
-蓝色(B)像素的形成-
在形成有所述K的图像、R及G的像素的基板上,使用由下述表2记载的组成构成的下述着色感光性树脂组合物B1,以与所述黑色(K)图像的形成相同的工序,形成已热处理B像素,得到目的滤色器。
其中,曝光工序中的曝光量为30mJ/cm2,显影工序中的显影处理在36℃下进行40秒钟。
还有,感光层B1厚度为2.0μm,C.I.颜料·蓝(C.I.P.B)15:6、C.I.颜料·紫(C.I.P.V)23的涂敷量分别为0.63g/m2、0.07g/m2。
[表2]
着色感光性树脂组合物 | R1 | G1 | B1 |
R颜料分散物1(C.I.P.R.254) | 44 | - | - |
R颜料分散物2(C.I.P.R.177) | 5.0 | - | - |
G颜料分散物1(C.I.P.G.36) | - | 24 | - |
Y颜料分散物1(C.I.P.Y.150) | - | 13 | - |
B颜料分散物1(C.I.P.B.15:6) | - | - | 8.0 |
B颜料分散物2(C.I.P.B.15:6+C.I.P.V.23) | - | - | 14 |
丙二醇单甲基醚乙酸酯 | 7.6 | 29 | 28 |
丁酮 | 37 | 26 | 26 |
环己酮 | - | 1.3 | - |
粘合剂1 | - | 2.5 | - |
粘合剂2 | 0.7 | - | - |
粘合剂3 | - | - | 6.7 |
DPHA液 | 3.8 | 3.5 | 4.2 |
2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯)1,3,4-噁二唑 | 0.12 | 0.10 | 0.17 |
2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-双乙氧基羰基甲基氨基)-3’-溴苯基]-s-三嗪 | 0.05 | 0.05 | - |
酚噻嗪 | 0.010 | 0.005 | 0.020 |
表面活性剂1 | 0.060 | 0.070 | 0.060 |
在此,对上述表2中记载的着色感光性树脂组合物R1、G1、B1的配制进行说明。
着色感光性树脂组合物R1可以如下所述地得到,即:首先量取表2中记载的量的R颜料分散物1、R颜料分散物2、丙二醇单甲基醚乙酸酯,在温度24℃(±2℃)下混合,以150RPM搅拌10分钟,然后,量取表2所述的量的甲基乙基酮、粘合剂2、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯)-1,3,4-噁二唑、2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-双乙氧基羰基甲基氨基)-3’-溴苯基]-s-三嗪、酚噻嗪,在温度24℃(±2℃)下依次添加,以150RPM搅拌30分钟,进而量取表2所述的量的表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,以30RPM搅拌5分钟,用尼龙筛子#200过滤而得到。
还有,表2所述的组合物中,
R颜料分散物1如下所述。
·C.I.P.R.254(商品名:Irgaphor Rcd B-CF、
汽巴精化(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ)(株)制)8份
·分散剂(下述化合物1) 0.8份
化合物1
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比
的无规共聚物、分子量3万) 8份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 83份
R颜料分散物2的组成如下所述。
·C.I.P.R.177(商品名:Cromophtal Red A2
B、汽巴精化(株)制) 18份
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比
的无规共聚物、分子量3万) 12份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 70份
粘合剂2的的组成如下所述。
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯
=38/25/37摩尔比的无规共聚物、分子量4万) 27份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73份
DPHA液的组成如下所述。
·二季戊四醇六丙烯酸酯(含有聚合抑制剂MEHQ 500ppm、日本化药(株)制、商品名:KAYARAD DPHA) 76份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 24份
表面活性剂1的组成如下所述。
·下述结构物1 30份
·丁酮 70份
结构物1
(n=6,x=55,y=5,Mw=33940,Mw/Mn=2.55
PO:环氧丙烷,EO:环氧乙烷)
着色感光性树脂组合物G1可以如下所述地得到,即:首先量取表2中记载的量的G颜料分散物1、Y颜料分散物1、丙二醇单甲基醚乙酸酯,在温度24℃(±2℃)下混合,以150RPM搅拌10分钟,然后,量取表2所述的量的甲基乙基酮、环己酮、粘合剂1、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯)-1,3,4-噁二唑、2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-双乙氧基羰基甲基氨基)-3’-溴苯基]-s-三嗪、酚噻嗪,在温度24℃(±2℃)下依次添加,以150RPM搅拌30分钟,进而量取表2所述的量的表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,以30RPM搅拌5分钟,用尼龙筛子#200过滤而得到。
还有,表2所述的组合物中,
G颜料分散物1使用富士胶片电子综合材料(株)制“商品名:GT-2”。
Y颜料分散物1使用御国色素(株)制“商品名:CF黄EX3393”。
粘合剂1的组成如下所述。
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=78/22摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万) 27份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73份
着色感光性树脂组合物B1可以如下所述地得到,即:首先量取表2中记载的量的B颜料分散物1、B颜料分散物2、丙二醇单甲基醚乙酸酯,在温度24℃(±2℃)下混合,以150RPM搅拌10分钟,然后,量取表2所述的量的甲基乙基酮、粘合剂3、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯)-1,3,4-噁二唑、酚噻嗪,在温度25℃(±2℃)下依次添加,在温度40℃(±2℃)以150RPM搅拌30分钟,进而量取表2所述的量的表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,以30RPM搅拌5分钟,用尼龙筛子#200过滤而得到。
还有,表2的组合物中,
B颜料分散物1使用御国色素(株)的“商品名:CF蓝EX3357”。
B颜料分散物2使用御国色素(株)的“商品名:CF蓝EX3383”。
粘合剂3的组成如下,
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=36/22/42摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万)
27份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73份
-液晶显示装置的制作-
在利用上述得到的滤色器基板的R像素、G像素及B像素以及深色隔离壁上,进一步利用溅射形成铟锡氧化物(ITO:Indium Tin Oxide)的透明电极。另外,再准备玻璃基板作为对置基板,向滤色器基板的透明电极上及对置基板上分别实施PVA模式用图画化,在其上进一步设置由聚酰亚胺构成的取向膜。
然后,在相当于周围被设置成包围滤色器的像素组的黑矩阵的外框的位置,印刷环氧树脂的密封剂,并且,滴落PVA模式用液晶,使其与对置基板以10kg/cm2的压力贴合后,对已贴合的基板进行热处理,使密封剂固化。在这样得到的液晶单元的两面上,贴上(株)三立磁(サンリツツ)制的偏振板HLC2-2518。接着,使用FR1112H(斯坦利(スタンレ一)电气(株)制的片(chip)型LED)作为红色(R)LED、使用DG1112H(斯坦利电气(株)制的片型LED)作为绿色(G)LED、使用DB1112H(斯坦利电气(株)制的片(chip)型LED)作为蓝色(B)LED,构成侧灯(side light)方式的背光灯,配置在设有上述偏振板的液晶单元的成为背面的一侧,作为液晶显示装置。
(实施例2)
将所述表1所述的感光性树脂组合物2的配方变更,除此之外,以与实施例1相同的方法,形成滤色器。
(实施例3)
<银微粒分散液的配制>
混合银微粒(长轴长度L:400nm、宽度b:30nm、厚度t:25nm、b/t=1.2)73.5g、绍尔斯帕(ソルスパ一ス)20000(阿比西亚(アビシア)制;分散剂)1.05g、和甲基乙基酮16.4g。使用超声波分散剂(Ultrasonic generatormodel US-6000ccvp、nissei公司制),将其分散,得到相当于圆的直径100nm的银微粒分散液。
<感光性树脂组合物的配制>
混合下述组成,配制感光性树脂组合物。
〔组成〕
·银微粒分散液 ...26.1份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 ...28.6份
·丁酮 ...37.6份
·所述表面活性剂1 ...0.21份
·氢醌单甲基醚 ...0.001份
·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物 ...2.18份
(摩尔比=73/27、分子量30000)
·双[4-[N-[4-(4,6-双三氯甲基-s-三嗪-2-基)苯基]
氨基甲酰基]苯基]癸二酸酯 ...0.1份
·二季戊四醇六丙烯酸酯 ...27份
<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>
(1)使用旋涂机,在玻璃基板上,涂敷得到的感光性树脂组合物,在100℃下干燥5分钟,形成感光性树脂层。其次,使用旋涂机,在该感光层上按照干燥膜厚成为1.5μm的方式涂敷实施例1中得到的保护层用涂敷液,在100℃下干燥5分钟,形成保护层,制作形成有成为深色隔离壁的涂膜的基板。
(2)其次,与实施例1相同地,进行利用无掩模曝光的图案形成,形成深色隔离壁。
(3)然后,与实施例1相同地,形成RGB的像素,制作滤色器、液晶显示装置。
(实施例4)
将实施例3中的感光性树脂组合物变更为如下的配方,除此之外,以与实施例3相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
[组成]
·银微粒分散液 ...34.8份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 ...28.6份
·丁酮 ...37.6份
·所述表面活性剂1 ...0.2份
·氢醌单甲基醚 ...0.001份
·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物 ...2.13份
(摩尔比=73/27、分子量30000)
·双[4-[N-[4-(4,6-双三氯甲基-s-三嗪-2-基)苯基]
氨基甲酰基]苯基]癸二酸酯 ...0.1份
·二季戊四醇六丙烯酸酯 ...26.41份
(比较例1)
如下所述,制作形成有深色隔离壁的基板。
用UV清洗装置清洗无碱玻璃基板之后,使用清洗剂刷洗,进而用超纯水进行超声波清洗。120℃下热处理基板3分钟,使表面状态稳定化。接着,冷却基板,调节至23℃之后,用具有狭缝状喷嘴的玻璃基板用涂敷机MH-1600(FAS亚洲公司制),将由下述表3所述的组成构成的着色感光性树脂组合物K1涂敷在该基板上。接着,使用真空干燥机VCD(东京应化公司制),干燥溶剂一部分30秒钟,消除涂敷膜的流动性,然后,在120℃下烘焙3分钟,形成感光性树脂层K1。
接着,用具有超高压汞灯的近接式曝光机(日立高技术电子工程公司制),以使掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)与设置有感光性树脂层K1的无碱玻璃基板垂直立起的状态,设定掩模面与感光性树脂层K1的表面之间的距离为200μm,以曝光量300mJ/cm2进行全面曝光。
接着,从喷淋嘴以雾状喷射纯水,将该感光性树脂层K1的表面均一地润湿后,将KOH显影液(将含有KOH、非离子表面活性剂的商品名:CDK-1(富士胶片电子综合材料(フイルムエレクトロニクスマテリアルズ)(株)制)用纯水稀释至100倍的液体)从扁平喷嘴,以23℃、扁平喷嘴压力0.04MPa,喷射80秒钟,喷淋显影,得到黑色图案。接着,用超高压喷嘴以9.8MPa的压力向玻璃基板的形成有黑色图案的一侧喷射超纯水,进行残渣除去,在无碱玻璃基板上形成黑矩阵。然后,在220℃下进行30分钟热处理(烘焙),制作形成有深色隔离壁的基板。
[表3]
(质量份)
着色感光性树脂组合物 | K1 | K2 |
K颜料分散物1(炭黑) | 35 | 47 |
丙二醇单甲基醚乙酸酯 | 21.0 | 17 |
丁酮 | 35 | 35 |
粘合剂4 | 4.4 | 0 |
DPHA液 | 2.2 | 1.7 |
2,2-双[4-(甲基丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷(新中村化学工业(株)制) | 0.9 | 0.69 |
2,4-双(三氯甲基)-6-[4-(N,N-双乙氧基羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪 | 0.080 | 0.06 |
7-[L-4-氯-6-(二乙基氨基)-s-三吖嗪基(2)、1-氨基]-3-苯基香豆素 | 0.020 | 0.02 |
TAZ-204(2-(4’-甲基-4-联苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、绿化学公司制 | 0.080 | 0.06 |
酚噻嗪 | 0.003 | 0.002 |
表面活性剂1 | 0.040 | 0.04 |
还有,所述表3中的DPHA液、表面活性剂1的各组成与实施例1相同。
*K颜料分散物1的组成
·炭黑(Special Black 250、迪克斯(デグツサ)公司制) ...13.1份
·分散剂(所述化合物1) ...0.65份
·聚合物〔甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸(=72/28[摩尔比])的无规共聚物(重均分子量37000)〕 ...6.72份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 ...79.53份
*粘合剂4的组成
·聚合物〔甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸(=72/28[摩尔比])的无规共聚物(重均分子量37000)〕 ...27份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 ...73份
与实施例1相同地,在制作的形成有深色隔离壁的基板上形成RGB的像素,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例2),
在比较例1中将着色感光性树脂组合物K1变更为表3的配方K2,除此之外,以与比较例1相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例3)
在比较例1中,对形成感光性树脂层K1的基板实施实施例1中进行的无掩模曝光,形成图案,除此之外,与比较例1相同地制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例4)
在比较例2中,对形成感光性树脂层K2的基板实施实施例1中进行的无掩模曝光,形成图案,除此之外,与比较例2相同地,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例5)
在实施例1中,对形成有成为深色隔离壁的涂膜的基板实施比较例1中进行的曝光,形成图案,除此之外,与实施例1相同地,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例6)
在实施例2中,对形成有成为深色隔离壁的涂膜的基板实施比较例1中进行的曝光,形成图案,除此之外,与实施例2相同地,制作滤色器、液晶显示装置。
(实施例5):转印法
不利用使用表1所述的感光性树脂组合物1的涂敷法,利用使用如下所述地制作的感光性转印材料的转印法,形成黑矩阵,除此之外,与实施例1相同地制作形成有深色隔离壁的基板,然后,与实施例1相同地,形成RGB的像素,制作滤色器。还有,通过X射线散射,确认出银锡复合粒子与实施例1相同地为由AgSn合金和Ag金属构成的复合体。
以下,对感光性转印材料的制作及使用该感光性转印材料的滤色器的制作进行详细说明。
<感光性转印材料的制作>
(1)使用狭缝喷嘴,在厚度75μm的聚对苯二甲酸乙二酯临时支撑体(PET临时支撑体)的表面涂敷由下述配方H1构成的热塑性树脂层用涂敷液,在100℃下干燥3分钟,形成热塑性树脂层。
(2)使用狭缝涂敷机,在该热塑性树脂层上,涂敷由下述配方P1构成的中间层用涂敷液,使其干燥膜厚成为1.5μm,在100℃下干燥3分钟,层叠中间层。
(3)其次,使用狭缝状喷嘴,进而将得到的感光性树脂组合物1涂敷于上述中间层上,在100℃下干燥5分钟,形成感光性树脂层。
进而,在感光性树脂层上压敷厚度12μm的聚丙烯膜,设置保护膜。如上所述,制作构成为PET临时支撑体/热塑性树脂层/中间层/感光层/保护膜的层叠结构的感光性转印材料。
[热塑性树脂层用涂敷液的配制]
混合下述配方H1的各成分,配制热塑性树脂层用涂敷液。
-热塑性树脂用涂敷液的配方H1-
·甲基丙烯酸甲酯/2-乙基己基丙烯酸酯/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸(=54/12/5/29[摩尔比])的共聚物(重均分子量80,000) ...58份
·苯乙烯/丙烯酸(=70/30[摩尔比])的共聚物 ...136份(重均分子量7000)
·2,2-双[4-(甲基丙烯酰氧基多乙氧基)苯基]丙烷 ...90份
(新中村化学工业(株)制、多官能丙烯酸酯)
·所述表面活性剂1 ...1份
·丁酮 ...541份
·1-甲氧基-2-丙醇 ...63份
·甲醇 ...111份
[中间层用涂敷液的配制]
混合下述配方P1的各成分,配制中间层用涂敷液。
-中间层用涂敷液的配方P1-
·聚乙烯醇 ...3.0份
(PVA-205、(株)可乐丽制)
·聚乙烯吡咯烷酮 ...1.5份
(PVP-K30、ISP·日本(株)制)
·蒸馏水 ...50.5份
·甲醇 ...45.0份
<转印>
(1)首先,剥离除去由上述得到的感光性转印材料的保护膜,然后,以使露出的感光性层与作为被转印体的玻璃基板(厚度1.1mm)的表面接触的方式重合,使用层压机LamicII型[(株)日立工业制],以橡胶辊温度130℃、线压100N/cm、输送速度2.2m/分钟的条件贴合。其次,剥离PET临时支撑体,一在玻璃基板上依次层叠感光性树脂层/中间层/热塑性树脂层的方式进行转印(转印工序)。
(2)接着,与实施例1相同地,进行无掩模曝光,形成图案(曝光工序)。
(3)曝光后,将用纯水稀释KOH显影液CDK-1(富士胶片电子综合材料(株)制)至100倍的液体从扁平喷嘴,以25℃、喷嘴压力6.15MPa从热塑性树脂层上开始喷射58秒钟,喷淋显影,显影除去热塑性树脂层、中间层、及感光性层的未曝光部,得到图案(显影工序)。然后,进而,利用超高压清洗喷嘴,以9.8M的压力向玻璃基板的形成有图案的一侧喷射超纯水,除去残渣,在玻璃基板上形成深色隔离壁。
(4)然后,利用基板预加热装置,将形成有深色隔离壁的玻璃基板在220℃下加热分钟后,在240℃下进而加热50分钟,实施烘焙处理(烘焙处理)。
(5)然后,与实施例1相同地,形成RGB的像素,制作滤色器。
(评价)
对上述实施例及比较例中得到的滤色器分别进行以下所示的测定及评价。测定及评价结果示出在下述表4中。
1.光学浓度
利用下述方法,测定烘焙后的黑矩阵的光学浓度。
使用分光光度计UV-2100(岛津制作所(株)制),用波长555nm测定带有遮光膜的基板的透过光学浓度(OD),并且,进而以同样的方法,测定这些带有遮光膜的基板的各自使用的玻璃基板的透过光学浓度(OD0)。然后,将从OD减去OD0的值(透过OD;=OD-OD0)作为透过光学浓度。
2.膜厚
使用接触式表面粗糙度计P-10(TENCOR公司制),测定烘焙后的黑矩阵的膜厚。
3.亮度
作为背光灯单元,使用三波长冷阴极管光源(东芝莱迪克(ライテツク)制FWL18EX-E)中设置有扩散板的单元,在两片偏振板(日东电工(株)制G1220DUN)之间设置滤色器,将设置于平行偏光镜时通过的光的色素的Y值作为亮度。色度的测定使用色彩亮度计((株)特普肯(トプコン)制BM-5)。
两片偏振板、滤色器、色彩亮度计的设置位置如下所述,即:距背光灯13mm的位置设置偏振板,在40mm至60mm的位置设置直径11mm长度20mm的圆筒,将透过其中的光照射于在65mm的位置设置的测定样品,使透过的光通过设置于100mm的位置的偏振板,用设置于400mm的位置的色彩亮度计测定。色彩亮度计的测定角设定为2°。背光灯的光量设定为:在没有设置样品的状态下,将两片偏振板设置于平行偏光镜时的亮度成为1280cm/m2。
然后,比较例1的亮度设为1.0时,将1.05以上的情况设为A,将大于1.0小于1.05的情况设为B,将1.0以下的情况设为C而评价。
4.显影有效范围
赋予成为线宽度10μm的图案的曝光,观察以在显影后得到带有与基板垂直的边缘的宽度10μm的线的显影时间为中心,改变±10秒显影时间时的边缘的形状变化,基于下述基准进行评价。
A:线宽度的变动率小于2%
B:线宽度的变动率为2%以上,且小于5%
C:线宽度的变动率为5%以上,且小于8%
D:线宽度的变动率为8%以上
5.对比度
作为背光灯单元,使用三波长冷阴极管光源(东芝莱迪克(ライテツク)制FWL18EX-N)中设置扩散板的单元,在两片偏振板(日东电工(株)制G1220DUN)之间设置滤色器,将设置于平行偏光板时通过的光的色素的Y值除于设置于交叉偏光镜时通过的光的色度的Y值,求出对比度。色度的测定使用色彩亮度计((株)特普肯(トプコン)制BM-5)。
两片偏振板、滤色器、色彩亮度计的设置位置如下所述,即:距背光灯13mm的位置设置偏振板,在40mm至60mm的位置设置直径11mm长度20mm的圆筒,将透过其中的光照射于在65mm的位置设置的测定样品,使透过的光通过设置于100mm的位置的偏振板,用设置于400mm的位置的色彩亮度计测定。色彩亮度计的测定角设定为2°。背光灯的光量设定为:在没有设置样品的状态下,将两片偏振板设置于平行偏光板时的亮度成为1280cm/m2。
还有,将3000以上的情况设为A,将小于3000的情况设为B而评价。
由表4可知,在实施例中,在亮度及显影有效范围中得到良好的结果。对此,在比较例中,不能在亮度及显影有效范围两者同时得到良好的结果。
其次,为了追加确认即使为了防止混色而改变深色隔离壁的膜厚(高度),是否也得到与所述实施例相同的效果,在以下的实施例、比较例中,使光学浓度恒定,改变深色隔离壁的膜厚(高度),进行评价。
(实施例6)
通过与实施例2相同的配方、方法,形成深色隔离壁。
其次,将着色像素的形成方法改变为以下的方法,除此之外,以与实施例2相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
(像素形成)
使用压电方式的喷墨装置,向深色隔离壁的间隙赋予R、G、B各自的墨液(着色液体组合物),从而进行着色。
在下述的成分中,首先混合颜料、高分子分散剂及溶剂,使用三根辊和珠磨机,得到颜料分散液,用高速分散器等充分搅拌该颜料分散液,同时,添加少量的其他材料,配制R(红色)墨液。
<R墨液的组成>
·颜料(C.I.颜料红254) 5份
·高分子分散剂(AVECIA社制索罗斯帕斯(ソルスパ一ス)24000) 1份
·粘合剂(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸(=72/28[摩尔比])的无规共聚物(重均分子量37000)〕) 3份
·第一环氧树脂(酚醛清漆型环氧树脂、油化壳公司制爱浦科特(エピコ一ト)154)
2份
·第二环氧树脂(新戊二醇二缩水甘油基醚) 5份
·硬化剂(苯偏三酸) 4份
·溶剂:3-乙氧基丙酸乙酯 80份
进而,使用相同量的C.I.颜料绿36,代替上述组成中的C.I.颜料红254,除此之外,与R墨液的情况相同地配制G(绿色)墨液。进而,使用相同量的C.I.颜料蓝15:6代替下述组成中的C.I.颜料红254,除此之外,与R墨液的情况相同地配制B(蓝色)墨液。
在230℃烤箱中烘焙像素着色后的滤色器30分钟,由此使深色隔离壁(黑矩阵)、各像素一同完全固化,得到滤色器。
(实施例7)
在实施例1的<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>中,将深色隔离壁的膜厚形成为2μm,除此之外,与实施例1相同地,形成深色隔离壁,然后,以与实施例6相同的方法,形成着色像素,然后,制作滤色器。
(实施例8)
在实施例1的<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>中,将深色隔离壁的膜厚形成为3μm,除此之外,与实施例1相同地,形成深色隔离壁,然后,以与实施例6相同的方法,形成着色像素,然后,制作滤色器。
(实施例9)
在实施例3的<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>中,将深色隔离壁的膜厚形成为2μm,除此之外,与实施例3相同地,形成深色隔离壁,然后,以与实施例6相同的方法,形成着色像素,然后,制作滤色器。
(实施例10)
在实施例3的<利用涂敷的基板上的深色隔离壁的形成>中,将深色隔离壁的膜厚形成为3μm,除此之外,与实施例3相同地,形成深色隔离壁,然后,以与实施例6相同的方法,形成着色像素,然后,制作滤色器。
(比较例7)
通过与比较例2相同的配方、方法,形成深色隔离壁。
其次,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,以与比较例2相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例8)
在比较例2中,将深色隔离壁的膜厚形成为2μm,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,与比较例2相同地,制作滤色器。
(比较例9)
在比较例2中,将深色隔离壁的膜厚形成为3μm,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,与比较例2相同地,制作滤色器。
(比较例10)
通过与比较例4相同的配方、方法,形成深色隔离壁。
其次,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,以与比较例4相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例11)
在比较例4中,将深色隔离壁的膜厚形成为2μm,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,与比较例4相同地,制作滤色器。
(比较例12)
在比较例4中,将深色隔离壁的膜厚形成为3μm,除此之外,与比较例4相同地,制作滤色器。
(比较例13)
通过与比较例6相同的配方、方法,形成深色隔离壁。
其次,将着色像素的形成方法改变为与实施例6相同的喷墨方式,除此之外,以与比较例6相同的方法,制作滤色器、液晶显示装置。
(比较例14)
在比较例6中,将深色隔离壁的膜厚形成为2μm,除此之外,与比较例6相同地,制作滤色器。
(比较例15)
在比较例6中,将深色隔离壁的膜厚形成为3μm,除此之外,与比较例6相同地,制作滤色器。
(评价)
分别对于上述实施例6~10及比较例7~15中得到的滤色器,与上述评价相同地,进行光学浓度、膜厚、亮度、显影有效范围的测定及评价。进而,基于下述基准,评价混色。测定及评价的结果示出在下述表5中。
6.混色
用光学显微镜从基板的厚度方向像素形成侧的相反侧进行观察,对混色进行评价。对于光学元件内的任意100像素,以n=2观察像素内是否显示颜色的混合,确认混色的有无。评价按照以下的评价基准进行。
A:完全没有混色
B:混色小于10个
C:混色为10个以上。
由表5可知,在实施例中,无论膜厚如何,均得到亮度及显影有效范围良好的结果。相对于此,在比较例中,用面曝光形成的滤色器不能得到高亮度,尤其在深色隔离壁的高度为3μm的情况下,不能得到显影有效范围良好的结果,另外,无掩模曝光的滤色器虽然成为高亮度,但得不到显影有效范围良好的结果。
Claims (7)
1.一种滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:使用排列为二维状的空间光调制设备,基于图像数据调制光的同时,对感光性树脂组合物的层进行相对扫描,由此,通过进行形成二维图像的曝光,从而形成深色隔离壁的工序,
所述感光性树脂组合物含有树脂及其前体的至少一种以及银锡复合粒子,
以体积计,所述银锡复合粒子的含量相对于所述感光性树脂组合物的总固形成分为5~20体积%。
2.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述银锡复合粒子的数均粒子直径是20~700nm。
3.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
所述深色隔离壁的高度为0.2~10μm。
4.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:将在临时支撑体上形成有至少一层由所述感光性树脂组合物构成的感光性树脂层的感光性转印材料转印于基板的工序。
5.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法,其特征在于,
包括:利用喷墨方式,赋予含有红色、绿色、蓝色的任一色的颜料的着色液体组合物的工序。
6.一种滤色器,其特征在于,通过权利要求1所述的滤色器的制造方法制得。
7.一种液晶显示装置,其特征在于,使用了权利要求6所述的滤色器。
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