JP2002229199A - スペーサ用２層フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて良好な外観で、ピンホールのないオー
バーコート層とスペーサ層をきわめて短時間に一度に形
成することができる２層フィルムを提供する。 【解決手段】 （ａ）第1のフィルム（ｂ）感光性樹脂
層(以下、スペーサ樹脂層)（ｃ）透明樹脂層(以下、オ
ーバーコート樹脂層)及び（ｄ）第2のフィルムの順に積
層された2層フィルムにおいて、（ａ）第1のフィルムと
（ｄ）第2のフィルムの表面平滑性がRaで0.01μm以下で
あることを特徴とする2層フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置等に用いるカラーフィルタの保護膜であるオーバーコ
ート層と液晶の隙間を保持するスペーサ層を形成する２
層フィルム、詳しくは極めて短時間で精度良くオーバー
コート層とスペーサ層を形成できる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶カラーテレビ、液晶カラー表示のコ
ンピューターなどが実用化されているが、これらの液晶
表示装置は、透明電極を設けたガラス等の透明な基板間
に１〜１０μｍ程度の間隔を設けて、その間に液晶物質
を封入し、電極間に印加した電圧により液晶物質を配向
しその濃淡により表示する仕組になっている。この際、
液晶の隙間(ギャップ)が変化すると表示ムラとなるため
ギャップを保持するためのスペーサが必要である。ま
た、カラー表示のため、ガラスなどの光学的に透明な基
板の表面に２種以上の色相を異にする極めて微細なスト
ライプ状又はモザイク状のパターンを一定間隔に開け
て、平行又は交差して並べたカラーフィルターを設置し
ている。なお、カラーフィルターの上部には、カラーフ
ィルタの画素を保護または、平坦性を確保する目的で保
護膜が形成されている。

【０００３】従来、保護膜は、塗液を基板上にスピンコ
ータで塗布、乾燥することで形成する。また、転写フィ
ルムを用いるものも提案されている(特開平１１-２７７
６６６)。なお、スペーサーは、一般に透明なガラスビ
ーズを基板上に散布し形成しているが、この方法では、
カラー画素上にガラスビーズが散布され表示画面の透過
率が低下する等の問題がある。この方法の改良としてス
ペーサ用の塗液をを保護膜上に塗布、乾燥後、パターニ
ングを行うことで形成する方法が知られている(特開平1
0-168134、特価平11-133600)。また、あらかじめスペー
サ用の塗液を塗布したフィルムを転写し、パターニング
を行いスペーサを形成する方法もある(特開平11-17446
1)。何れにしても、オーバーコート層とスペーサを形成
するためにはオーバーコート層を形成後、新たにスペー
サ層を形成する必要があり、時間を要する。

【０００４】本方法のフィルムを使用することでカラー
フィルタの基板上にオーバーコート層とスペーサ層を同
時に形成することが可能である。しかし、本フィルムに
用いる基材である(a)第1のフィルムと(b)第2のフィルム
の表面平滑性が劣る場合、基材の凹凸がそのままオーバ
ーコート層およびスペーサ層に転写し、両層の外観が悪
化するとともにピンホール等の欠陥が発生してしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の技術の問題を解消し、極めて良好な外観で、ピンホ
ールのないオーバーコート層とスペーサ層をきわめて短
時間に一度に形成することができる２層フィルムを提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。 （１） （ａ）第1のフィルム（ｂ）感光性樹脂層(以
下、スペーサ樹脂層)（ｃ）透明樹脂層(以下、オーバー
コート樹脂層)及び（ｄ）第2のフィルムの順に積層され
た2層フィルムにおいて、（ａ）第1のフィルムと（ｄ）
第2のフィルムの表面平滑性がRaで0.01μm以下であるこ
とを特徴とする2層フィルム。 （２） （ｂ）スペーサ樹脂層の膜厚が3〜10μｍであ
る（１）記載の2層フィルム。 （３） （ｃ）オーバーコート樹脂層の膜厚が2〜10μ
ｍである（１）又は（２）記載の2層フィルム。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明における２層フィルムの
（ａ）第1のフィルムは、紫外線を透過でき表面平滑性
が0.01μm以下であれば特に制限ないが、好ましくは厚
さが5〜100μｍ程度のポリエステルフィルムがよい。こ
のようなポリエステルフィルムとしては、例えば、東洋
紡績株式会社製A4100等がが挙げられる。なお、フィル
ムの表面平滑性は小坂製作所(株)社製サーフコーダを用
いて測定した。

【０００８】フィルムの膜厚が5μm以下では塗液を塗布
する際に良好な外観を得ることが難しく、また100μm以
上ではコストが高くなる。次に、２層フィルムの（ｂ）
スペーサ樹脂層には、紫外線等の活性光線により露光さ
れ、アルカリ水溶液等の現像液により現像可能な樹脂
で、膜厚が3〜10μmであれば特に制限はないが、機械的
強度を強くするために二重結合濃度が高い樹脂が好まし
い。また、膜厚は、流動性は100〜600であることが好ま
しい。流動性が100以下ではオーバーコート樹脂層がカ
ラー画素とブラックマトリックスの段差に対して追従し
なくなり、気泡を巻き込みやすくなる。また、600以上
では、フィルム保管時にフィルム端部より樹脂がはみ出
しやすくなる。流動性は、ADVANTEC社製C1-310で測定し
た。高さ約2mm、直径20ｍｍの円柱形とした樹脂を30℃
の高温高湿槽に10分間放置後、プラストメータで49×10
4Paの荷重をかけ約10秒後と15分後の膜厚の差を流動性
として規定した。

【０００９】なお、スペーサ樹脂層の成分は、（Ａ）カ
ルボキシル基を有する分子量有機高分子化合物、（Ｂ）
少なくとも２個のエチレン性不飽和基を有する光重合性
化合物、（Ｃ）光重合開始剤を含有するものが一般に用
いられる。（Ａ）カルボキシル基を有する有機高分子化
合物は、２重結合濃度が高いものが好ましく、一般にグ
リシジル等のカルボキシル基と反応性を有するモノマを
反応して得られる有機高分子化合物が好ましい。モノマ
ーとしては、主にグリシジル（メタ）アクリル酸等が用
いられる。カルボキシル基を有する有機高分子化合物と
しては、例えば（メタ）アクリル酸アルキルエステル
（（メタ）アクリル酸はメタクリル酸又はアクリル酸を
意味する。以下、同じ。）と（メタ）アクリル酸との共
重合体、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと（メ
タ）アクリル酸とこれらと共重合し得るビニルモノマー
との共重合体等が挙げられる。（メタ）アクリル酸アル
キルエステルとしては、例えば（メタ）アクリル酸メチ
ル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブ
チル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル等が挙げ
られる。また、（メタ）アクリル酸アルキルエステルや
（メタ）アクリル酸とこれらと共重合し得るビニルモノ
マーとしては、（メタ）アクリル酸ジメチルエチル、
（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフリル、２，２，
２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート（（メ
タ）アクリレートはメタクリレート又はアクリレートを
意味する。以下同じ。）、２，２，３，３−テトラフル
オロプロピル（メタ）アクリレート、アクリルアミド、
ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン
等が挙げられる。更に（メタ）アクリル酸を共重合成分
として含むテレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸等
のポリエステル、ブタジエンとアクリロニトリルの共重
合体、セルロースアセテート、セルロースアセテートブ
チレート、メチルセルロース、エチルセルロース等も用
いることができる。

【００１０】カルボキシル基を有する有機高分子化合物
の分子量は、１０，０００〜２００，０００が好まし
い。１０，０００未満ではスペーサ樹脂層の流動性及び
粘着力が顕著に増大し、透明支持体フィルムとの密着力
が強くなりすぎるためスペーサ樹脂層と透明支持体フィ
ルムの界面で剥離しずらくなる傾向がある。分子量が２
００，０００を超えるとスペーサ樹脂層の流動性及び粘
着力が顕著に低下し、ラミネート時に基板へ張り付かな
い、又はフィルムを基板サイズに切断する際、スペーサ
樹脂層の微小な切断くずが出やすくなり、周辺装置の汚
れの原因になるなどの問題が生ずる傾向がある。なお、
この分子量はＧＰＣ法で測定し標準ポリスチレン検量線
を用いて換算した重量平均分子量を意味する。

【００１１】（Ａ）成分の配合量は（Ａ）成分と（Ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは２０〜７０
重量部である。この配合量が２０重量部未満では塗膜性
が不十分となり、７０重量部を超えると硬化物の膜特性
が低下する傾向がある。（Ｂ）少なくとも２個のエチレ
ン性不飽和基を有する光重合性化合物としては、例え
ば、多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を付加
して得られる化合物（トリメチロールプロパンジ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレート等）、グリシジル基含有化合物にα，
β−不飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（トリ
メチロールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリ
レート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メ
タ）アクリレート等）、多価カルボン酸（無水フタル酸
等）と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する化合物
（β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等）との
エステル化合物、（メタ）アクリル酸のアルキルエステ
ル（（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エ
チル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸
２−エチルヘキシル等）、トリメチルヘキサメチレンジ
イソシアナートと２価アルコールと（メタ）アクリル酸
ヒドロキシモノエステルとを反応させて得られるウレタ
ンジアクリレート化合物、２，２−ビス（４−メタクリ
ロキシポリエトキシフェニル）プロパン等が挙げられ
る。これらの化合物は２種以上用いてもよい。

【００１２】（Ｂ）成分の配合量は（Ａ）成分と（Ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは３０〜８０
重量部である。この配合量が３０重量部未満では光感度
が不十分で硬化物の膜特性が低下し、８０重量部を超え
ると塗膜性が不十分となる傾向がある。

【００１３】（Ｃ）光重合開始剤としては、例えば、ベ
ンゾフェノン、４，４′−ジメチルアミノベンゾフェノ
ン（ミヒラーケトン）、４，４′−ジエチルアミノベン
ゾフェノン、４−メトキシ−４′−ジメチルアミノベン
ゾフェノン、２−エチルアントラキノン、フェナントレ
ンキノン等の芳香族ケトン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエ
ーテル等のベンゾイン、２−（ｏ−クロロフェニル）−
４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−ク
ロロフェニル）−４，５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）
−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−
フルオロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール
二量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフ
ェニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニ
ル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２，４
−ジ（ｐ−メトキシフェニル）−５−フェニルイミダゾ
ール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−
ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メチルメル
カプトフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二
量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量
体、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２
−モルフォリノ）−１−プロパノン等が用いられる。

【００１４】（Ｃ）成分の配合量は（Ａ）成分と（Ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは０．１〜２
０重量部である。この配合量が０．１重量部未満では光
感度が不十分となり、２０重量部を超えると露光の際感
光性樹脂層の表面での光吸収が増大し、内部の光硬化が
不十分となる傾向がある。その他、スペーサ樹脂層に
は、熱重合性成分安定剤、ヘキサメトキシメラミン等の
メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂等を含有させてもよ
い。

【００１５】（ｃ）オーバーコート樹脂層は、一般に市
販( 日立化成工業株式会社製HX-2000、JSR株式会社製オフ
゜トマーSSシリース゛等)されている保護膜用の塗液であり、熱硬
化性でも光硬化性でも特に制限はないが熱硬化性物質で
あることが好ましい。また、オーバーコート層の膜厚は
2〜10μmであり、３〜５μmが更に好ましい。２μm以下
では下地基板のカラー画素とブラックマトリックスの段
差に対して追従しなくなる。また、10μm以上では、コ
ストアップとなる。

【００１６】（ｄ）第2のフィルムとして は、例えば、
ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィンフィルム
等が用いられるが、表面平滑性(がRaで0.01μm以下でな
ければならない。また、その厚みは、10〜50μｍである
ことが好ましく、１０μｍ未満では取扱性に劣る傾向に
あり、４０μｍを超えると、コストアップとなる傾向に
ある。これらにフィルムとしては、王子製紙株式会社製
E-200H等がある。

【００１７】本発明の２層フィルムは、透明支持体フィ
ルム上にスペーサ樹脂層の塗液をロールコータ、コンマ
コータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、ダイコ
ータ、バーコータなどで塗布し乾燥後、更にオーバーコ
ート樹脂層の塗液を上記塗工方法で塗布、乾燥後、保護
フィルムを積層することで製造される。また、透明支持
体フィルム上にスペーサ樹脂層の溶液をロールコータ、
コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、
ダイコータ、バーコータなどで塗布し乾燥後、保護フィ
ルムを積層しスペーサ層の単層フィルムを得る。次に、
他の透明支持体フィルム上にオーバーコート層の塗液を
ロールコータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアー
ナイフコータ、ダイコータ、バーコータなどで塗布し乾
燥してオーバーコート層の単層フィルムを形成する。前
記スペーサ層フィルムの保護フィルムを剥離し、スペー
サ層とオーバーコート層を張り合せることにより本発明
の２層フィルムを得ることもできる。この場合オーバー
コート層の透明支持体フィルムは保護フィルムとなる。
本発明の２層フィルムを用いて保護膜とスペーサは次の
ようにして製造される。本発明で用いられる透明基板
は、透明であれば特に制限はなく、その材質として、例
えばガラス、プラスチック等が挙げられる。

【００１８】まず、透明基板上に必要に応じてカラー画
素とブラックマトリックスを形成したものに、必要に応
じてこの基板を加熱（１００〜２００℃、３〜３０分
間）した後、その基板上に２層フィルムの保護フィルム
を剥がしながらオーバーコート層をラミネート（貼合わ
せ）し、支持体フィルム上から所定パターンのネガマス
クを載せて露光する。次いで支持対フィルムを剥離した
後、未露光部分を現像液で現像し、スペーサ用のパター
ンを形成しる。その後、オーバーコート層の硬化条件
で、オーバーコートを硬化する。

【００１９】ラミネート工程は、一般にホットロールと
呼ばれる加熱可能なロール又はヒートシューと呼ばれる
加熱用のジャケットとラミネートロールと呼ばれるロー
ルにより、スペーサ層とオーバーコート層を加熱し軟化
しながら行う。露光工程は、一般に専用の露光機があ
り、接触または非接触型のものを用いて行う。ランプと
しては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドラ
ンプ、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射するもの
を用いることができる。現像方法は、ディップ法、スプ
レー法等が挙げられ、高解像度化には高圧スプレー法が
最適である。現像液は、アルカリ現像型では、０．０２
〜０．５重量％の炭酸ナトリウム水溶液を用いるのが好
ましい。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２１】実施例 東洋紡績(株)社製ポリエステルフィルムA4100（50μｍ
厚、Ra：0.009μm)を(a)第１のフィルムとして用い、こ
の基材上に表１のスペーサ用樹脂組成物の溶液を均一に
塗布し、１００℃の熱風対流式乾燥機で約１０分間乾燥
して乾燥後の膜厚が6.0μｍ厚のスペーサ層(b)を形成し
た後、オーバーコート層用塗液(日立化成工業(株)社製H
P-2000)をスペーサ層上に均一に塗布し、１００℃の熱
風対流式乾燥機で約１０分間乾燥して乾燥後の膜厚が3.
5μｍ厚のオーバーコート層(ｃ)を形成し、その後、３
０μｍ厚のポリプロピレンフィルムを第2のフィルム
（ｄ）として積層し２層フィルムを得た。第2のフィル
ムには王子製紙(社)製E-200Hを用いた。E-200Hの表面平
滑性はRaで0.010μmであった。

【００２２】得られた２層フィルムを第2のフィルムを
剥がしながら、120℃で予め加熱したカラーフィルタを
形成した基板上にロール温度120℃、ロール圧６×１０⁵
Ｐａ、速度0.2ｍ／分でラミネートした。次いで、(a)第
1のフィルム上から、所定のパターンのネガマスクを通
して露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（３ＫＷ、超高圧水銀灯、
オーク製作所製）で露光(50mj/cm2)した後、(a)第1のフ
ィルムを剥離後、３０℃で０．５重量％の炭酸カリウム
水溶液で１０〜２０秒スプレー現像して未露光部を除去
し、スペーサ(高さ６.0μm、幅15μm)を形成した。その
後、オーバーコート層の硬化条件(230℃、60分)でオー
バーコート層を硬化し、オーバーコート層とスペーサ層
を形成した。硬化によりスペーサ層の膜厚は、約4.0μm
となった。この基板で作製したパネルは表示欠陥なく、
良好であった。

【００２３】比較例１ 第2のフィルムをタマポリ(株)社製NF-13（Ra：0.023μ
m） とする以外は実施例と同様に２層フィルムを作製し
た。このフィルムで作製した基板のオーバーコート層は
表面に凹凸が有り、外観も悪かった。この基板で作製し
たパネルは表示欠陥があり、また良好な画像が得られな
かった。

【００２４】比較例2 第1のフィルムを東洋紡績(株)社製E5000(膜厚50μm、R
a：0.033μm）とする以外は実施例と同様に２層フィル
ムを作製した。このフィルムで作製した基板のオーバー
コート層は表面に凹凸が有り、外観も悪かった。この基
板で作製したパネルは表示欠陥があり、また良好な画像
が得られなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明は、前記した従来の技術の問題を
解消し、ピンホール等のない極めて外観の良好なオーバ
ーコート層とスペーサ層をきわめて短時間に一度に形成
することができる２層フィルムを提供するものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）第1のフィルム（ｂ）感光性樹脂
   層(以下、スペーサ樹脂層)（ｃ）透明樹脂層(以下、オ
   ーバーコート樹脂層)及び（ｄ）第2のフィルムの順に積
   層された2層フィルムにおいて、（ａ）第1のフィルムと
   （ｄ）第2のフィルムの表面平滑性がRaで0.01μm以下で
   あることを特徴とする2層フィルム。
2. 【請求項２】 （ｂ）スペーサ樹脂層の膜厚が3〜10μ
   ｍである請求項１記載の2層フィルム。
3. 【請求項３】 （ｃ）オーバーコート樹脂層の膜厚が2
   〜10μｍである請求項１又は２記載の2層フィルム。