JP2006064921A - 感光性転写材料、カラーフィルタ、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 仮支持体側から順に少なくともアルカリ可溶な熱可塑性樹脂層と中間層と感光性樹脂層とを有すると共に、前記熱可塑性樹脂層の層厚を0.1〜8.0μmとする。
【選択図】 なし
Description
<1> 仮支持体上に、該仮支持体側から順に少なくとも、アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層と、少なくとも水溶性樹脂を含む中間層と、感光性樹脂層とを有する感光性転写材料であって、前記熱可塑性樹脂層の層厚が0.1〜8.0μmであることを特徴とする感光性転写材料である。
<3> 前記感光性樹脂層は、高分子物質と重合性モノマーと光重合開始剤とを少なくとも含む前記<1>又は<2>に記載の感光性転写材料である。
<4> 前記感光性樹脂層中における前記高分子物質の含有量A(質量%)と前記重合性モノマーの含有量(質量%)Bとの比B/Aが、0.3〜1.2である前記<3>に記載の感光性転写材料である。
<6> 前記<1>〜<5>のいずれか一つに記載の感光性転写材料を用いて形成されたスペーサを備えたことを特徴とするカラーフィルタである。
<7> 前記<1>〜<5>のいずれか一つに記載の感光性転写材料を用いて形成されたスペーサを備えたことを特徴とする液晶表示装置である。
本発明によれば、前記感光性転写材料が用いられ、精細で低塑性変形性のスペーサを有して液晶層が存在する一対の基板間距離が均一に保持されたカラーフィルタ及び液晶表示装置を提供することができる。
《感光性転写材料》
本発明の感光性転写材料は、仮支持体上に、該仮支持体側から順に少なくとも、アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層と、少なくとも水溶性樹脂を含む中間層と、感光性樹脂層とを少なくとも設けて構成され、前記アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層の層厚を0.1〜8.0μmとすることを特徴とするものである。また、必要に応じて他の層を有していてもよい。
本発明の感光性転写材料は、少なくとも一層のアルカリ可溶な熱可塑性樹脂層を有する。アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層(以下、単に「熱可塑性樹脂層」ともいう。)は、アルカリ現像を可能とし、また、転写時にはみ出した熱可塑性樹脂層自身による被転写体の汚染防止を可能とする点からアルカリ可溶性である必要があり、後述する感光性樹脂層を被転写体上に転写する際に、被転写体上に存在する凹凸に起因して発生する転写不良を効果的に防止するクッション材としての機能を有し、感光性転写材料を被転写体上に加熱密着させた際の被転写体上の凹凸に対応して変形可能な層である。
また、好ましくは1.5〜5.8μmであり、より好ましくは2.5〜4.0μmである。
本発明の感光性転写材料は、少なくとも一層の中間層を有する。中間層は、仮支持体上に設けられた前記熱可塑性樹脂層の上であって、該熱可塑性樹脂層と後述する感光性樹脂層との間に設けられる。中間層が配設されることにより、熱可塑性樹脂層と感光性樹脂層との形成には有機溶剤が用いられるため、両層が互いに混ざり合うのを防止できる。
これらは、1種単独で用いる以外に2種以上を併用してもよい。
前記ポリビニルアルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その鹸化度が80mol%以上のものが好ましい。
本発明の感光性転写材料は、少なくとも一層の感光性樹脂層を有してなる。感光性樹脂層は、スペーサ等の樹脂構造物を形成する場合に該樹脂構造物を構成する層であり、高分子物質と、重合性モノマーと、光重合開始剤とを少なくとも含んでなり、必要に応じて着色剤や他の成分を用いて構成することができる。着色剤を含有する場合には、カラーフィルタを構成する着色画素を形成することができる。
高分子物質は、スペーサや着色画素等の樹脂構造物を形成した場合にバインダー成分としての機能を有するものであり、それ自体重合性を有することが望ましく、光により重合可能なアリル基を有する高分子樹脂が好ましい。
これら単量体は、1種単独で用いる以外に2種以上を併用してもよい。
重合性モノマーとしては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、エステル化合物、アミド化合物、並びにその他の化合物が挙げられる。
重合性モノマーの感光性樹脂層中における含有量としては、該層の全固形分に対して、10〜60質量%が好ましく、20〜50質量%がより好ましい。
また、より好ましい比B/Aの範囲は0.3〜0.9である。
光重合開始剤としては、およそ300nm〜500nmの波長領域に約50以上の分子吸光係数を有する成分を少なくとも1種含有しているものが好ましく、例えば、特開平2−48664号公報、特開平1−152449号公報、及び特開平2−153353号公報に記載の芳香族ケトン類、ロフィン2量体、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類、ポリハロゲン類、ハロゲン化炭化水素誘導体、ケトン化合物、ケトオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、などが挙げられる。
光重合開始剤の含有量としては、前記重合性モノマーの量に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
また、必要に応じて界面活性剤等の添加剤を添加することもできる。
また、より好ましい合計厚の範囲は、7.0〜10μmであり、特に好ましくは、7.5〜9.3μmである。
仮支持体としては、転写の支障とならない程度に前記熱可塑性樹脂層に対する剥離性を有するものが好ましく、化学的・熱的に安定で可撓性を有するものが好ましい。
仮支持体の厚みとしては、5〜300μm程度が好ましく、20〜150μmが好ましい。
仮支持体上の導電性層又は導電性を有する仮支持体の表面における表面電気抵抗としては、1013Ω以下が好ましい。
前記金属酸化物又は前記導電性物質の粒子径としては、0.01〜0.7μmが好ましく、0.02〜0.5μmがより好ましい。
本発明の感光性転写材料においては、上記した層以外に、例えば、カバーフィルムなど他の層をさらに設けることができる。
カバーフィルムの厚みとしては、5〜100μm程度が好ましく、10〜30μmがより好ましい。
この場合において、被転写体としては、液晶表示装置を構成する透明基板(例えばガラス基板やプラスチックス基板)、透明導電膜(例えばITO膜)付基板、カラーフィルタ付基板、駆動素子(例えば薄膜トランジスタ[TFT])付駆動基板、などが挙げられる。
上記のようにして作製した本発明の感光性転写材料からカバーフィルムを取り除いた後、露出した感光性樹脂層を加圧・加熱下で所望の被転写体上に貼り合わせる(ラミネート)。貼り合わせは、公知のラミネーター、真空ラミネーター等を用いて好適に行なうことができ、より生産性を高める観点からはオートカットラミネーターも好適に使用することができる。ラミネートした後、仮支持体を熱可塑性樹脂層との界面で剥離除去し、所定のマスクを用いて、熱可塑性樹脂層及び中間層を通して感光性樹脂層を画像様に露光し、その後現像する。このとき、感光性樹脂層が着色剤をその呈色を失わない状態で含む場合には、感光性樹脂層からなる着色画像を形成することができる。
なお、露光後の現像や不要部分の除去の過程において、感光性樹脂層及び熱可塑性樹脂層の溶解に用いるアルカリ性水溶液としては、例えば、アルカリ性物質の希薄水溶液が好ましく、更に水混和性のある有機溶剤を少量添加したものも好ましい。
水混和性を有する有機溶剤の添加量としては、0.1〜30質量%が好ましい。
本発明のカラーフィルタは、本発明の感光性転写材料を用いて形成されたスペーサを設けてなるものである。スペーサは、基板上に形成されたブラックマトリクス等の表示用遮光部の上やTFT等の駆動素子上に形成されることが好ましく、また、必要に応じてブラックマトリクス等の表示用遮光部やTFT等の駆動素子とスペーサとの間には、ITO等の透明導電層やポリイミド等の液晶配向膜が存在していてもよい。
本発明の液晶表示装置は、互いに対向して配置される一対の基板間をスペーサによって所定幅に規制しその間隙に液晶材料が封入(封入部分を液晶層と称する)された液晶表示装置であり、その液晶層の厚さを一定に保持するために基板上に配置されるスペーサが、既述した本発明の感光性転写材料を用いて形成されたものである。すなわち、前記一対の基板の一方として既述の本発明のカラーフィルタを用いて構成したものである。
前記弾性変形率は、負荷−除荷テストを行なった場合に下記式で与えられる値(%)である。
弾性変形率=(最大荷重が除かれた後の変形回復量/総変形量)×100
本発明の液晶表示装置は、各種液晶表示機器に好適に適用することができる。
−スペーサ用感光性転写シートの作製−
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム支持体(PET仮支持体)上に、下記処方からなるクッション層用塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥層厚0.1μmのクッション層(アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層)を形成した。
・メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 … 25.0部
(モル比=55/11.7/4.5/28.8、質量平均分子量90,000)
・スチレン/アクリル酸共重合体 … 58.4部
(モル比=63/37、質量平均分子量8,000)
・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
… 39.0部
・メガファックF780F(大日本インキ化学工業(株)製)… 10.0部
・メタノール … 90.0部
・1−メトキシ−2−プロパノール … 51.0部
・メチルエチルケトン …700部
・ポリビニルアルコール … 3.22部
(PVA205、鹸化率80%、(株)クラレ製)
・ポリビニルピロリドン … 1.49部
(PVP K−90、GAFコーポレーション製)
・メタノール … 42.3部
・蒸留水 …524部
〔感光性樹脂層用塗布液の処方1〕
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 …108部
(モル比=20/80、質量平均分子量40000;高分子物質)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 64.7部
(重合性モノマー)
・2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔4−(N,N−ジエトキシカルボニルメチル)−3−ブロモフェニル〕−s−トリアジン … 6.24部
・ハイドロキノンモノメチルエーテル … 0.0336部
・ビクトリアピュアブルーBOHM(保土ヶ谷化学社製)… 0.874部
・メガファックF780F … 0.856部
(大日本インキ化学工業(株)製;界面活性剤)
・メチルエチルケトン …328部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート …475部
・メタノール … 16.6部
続いて、230℃で30分間ベークし、ガラス基板上のITO膜の上に直径16μm、平均高さ3.7μmの透明な柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が1.5μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(2)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が2.1μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(3)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(4)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が3.4μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(5)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(6)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 …133部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 39.9部
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(7)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 …115部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 57.6部
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(8)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 … 90.9部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 81.8部
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(9)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 … 78.5部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 94.2部
実施例1において、乾燥層厚が4.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(10)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が8.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(11)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(12)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 …144部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 28.8部
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質(メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体)をベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(モル比=76/24)に代えたこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(13)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、感光性樹脂層用塗布液の処方1中の高分子物質及び重合性モノマーを下記のように変更すると共に、乾燥層厚が3.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(14)を得、さらに柱状スペーサパターンを形成した。
・メタクリル酸/アリルメタクリレート共重合体 … 69.1部
(モル比=20/80、質量平均分子量36000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート …104部
実施例1において、乾燥層厚が0.05μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(15)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
実施例1において、乾燥層厚が15.0μmとなるようにクッション層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、スペーサ用感光性転写シート(16)を得ると共に柱状スペーサパターンを形成した。
上記より得た本発明のスペーサ用感光性転写シート(1)〜(14)、並びに比較のスペーサ用感光性転写シート(15)〜(16)について、以下の評価を行なった。評価結果は下記表1に示す。
1)レチキュレーションの評価
45℃/75%RH環境下で24時間放置した後の、スペーサ用感光性転写シートの表面を顕微鏡を用いて観察し、下記基準にしたがって目視による評価を行なった。
〈評価基準〉
◎:細かい「しわ」等の発生は、全く認められなかった。
○:細かい「しわ」等の発生が僅かに認められたが、実用上使用可能な程度であった。
△:細かい「しわ」等の発生が少し認められた(△×は他に比してやや程度が悪いことを表す。)。
×:細かい「しわ」等の発生が認められ、使用不可能な程度であった。
各スペーサ用感光性転写シートを用いてラミネートによりガラス基板の表面に感光性樹脂層、中間層、及びクッション層を加熱・加圧転写し、感光性樹脂層、中間層、及びクッション層が全面均一に転写されているか否かを下記基準にしたがって評価した。
〈評価基準〉
○:全面均一に転写されていた。
△:クッション層のみ転写されていない部分が僅かに認められた。
×:クッション層のみ転写されていない部分が頻出した。
各スペーサ用感光性転写シートを用いてラミネートによりガラス基板の表面に感光性樹脂層、中間層、及びクッション層を加熱・加圧転写し、KOH現像液(CDK−1(商品名)の100倍希釈液、pH=11.8、富士フイルムアーチ(株)製)を用いて、転写された感光性樹脂層、中間層、及びクッション層が除去されるまでの時間[s]を測定し、下記基準にしたがって評価を行なった。
〈評価基準〉
○:69秒以下であった。
△:70〜90秒であった。
×:91秒以上であった。
各スペーサ用感光性転写シートを用いて、直径16μm、高さ3.7μmの円柱型スペーサを形成し、微小硬度計(DUH−W201、島津製作所(株)製)により下記測定を行ない評価した。測定は、50μmφの円錘台圧子を採用し、最大荷重35mN、保持時間5秒として負荷−除荷試験法により行なった。測定値から下記式により弾性変形率〔%〕を求め、下記基準にしたがって評価した。
弾性変形率=(最大荷重が除かれた後の変形回復量/総変形量)×100
〈評価基準〉
○:弾性変形率が98%以上であった。
△:弾性変形率が70%以上98%未満であった。
×:弾性変形率が70%未満であった。
対角27cmのガラス基板上に、厚み0.1μmのクロム金属をスパッタリングにより設け、フォトレジスト法によりエッチングを行ない所定のサイズ、形状の格子状ブラックマトリックスを形成した。その後、特開平11−64621号公報に記載の転写型の感光性樹脂フィルムを用いて赤色、緑色、青色の所定サイズ、形状の着色パターンを形成した。形成された着色パターン上に、スピンコータを用いてアクリル樹脂系の保護層を形成して平坦化処理を施し、更にその上に透明電極としてITO膜を形成した。
実施例15において、ガラス基板を2400mm×2400mmサイズのガラス基板に代え、サイズ9cm×9cmのスペーサ用感光性転写シート(1)を、幅1400mm、長さ160m及び幅900mm、長さ160mの2サイズのロール状に構成されたスペーサ用感光性転写シート(1)に代え、更にこのロール状のスペーサ用感光性転写シートを二つ並べて同時にラミネートする2丁貼りラミネート方式でラミネートするようにしたこと以外、実施例15と同様にして、2300mm×2300mmサイズのカラーフィルタ及びカラー液晶表示装置を作製した。本実施例では、ラミネート装置に特願2004−199886号に記載の2丁貼りラミネータを用いた。
得られたカラー液晶表示装置は、大サイズ化されているにも関わらず、実施例15と同等程度に、画像にムラがなく高品質なものであった。
Claims (7)
- 仮支持体上に、該仮支持体側から順に少なくとも、アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層と、少なくとも水溶性樹脂を含む中間層と、感光性樹脂層とを有する感光性転写材料であって、
前記熱可塑性樹脂層の層厚が0.1〜8.0μmであることを特徴とする感光性転写材料。 - 前記熱可塑性樹脂層、前記中間層、及び前記感光性樹脂層の各層厚の合計が、5.5〜15μmである請求項1に記載の感光性転写材料。
- 前記感光性樹脂層は、高分子物質と重合性モノマーと光重合開始剤とを少なくとも含む請求項1又は2に記載の感光性転写材料。
- 前記感光性樹脂層中における前記高分子物質の含有量A(質量%)と前記重合性モノマーの含有量(質量%)Bとの比B/Aが、0.3〜1.2である請求項3に記載の感光性転写材料。
- 前記高分子物質は、光重合可能なアリル基を含む請求項3又は4に記載の感光性転写材料。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性転写材料を用いて形成されたスペーサを備えたことを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性転写材料を用いて形成されたスペーサを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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