JP2007171800A - 積層構造体、それを用いた液晶セル用基板の製造方法及び液晶セル用基板、並びに液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一層の光学異方性層と少なくとも一層の感光性樹脂層とを有する積層構造体であって、該光学異方性層が、少なくとも一種のカチオン重合性基を有する化合物を含み、該感光性樹脂層が少なくとも一種の反応性基を有する化合物と少なくとも一種のカチオン重合開始剤とを含み、かつ、該光学異方性層に含まれるカチオン重合性基を有する化合物と該感光性樹脂層に含まれる反応性基を有する化合物が、該感光性樹脂層に含有されるカチオン重合開始剤によって重合反応を開始する積層構造体。
【選択図】
Description
(1)少なくとも一層の光学異方性層と少なくとも一層の感光性樹脂層とを有する積層構造体であって、該光学異方性層が、少なくとも一種のカチオン重合性基を有する化合物を含み、該感光性樹脂層が少なくとも一種の反応性基を有する化合物と少なくとも一種のカチオン重合開始剤とを含み、かつ、該光学異方性層に含まれるカチオン重合性基を有する化合物と該感光性樹脂層に含まれる反応性基を有する化合物が、該感光性樹脂層に含有されるカチオン重合開始剤によって重合反応を開始する積層構造体。
(2)前記光学異方性層に含有されるカチオン重合性基を有する化合物が、少なくとも二つ以上のカチオン重合性基を有する(1)に記載の積層構造体。
(5)前記光学異方性層が、前記支持体上に直接または前記支持体上に形成した配向層をラビングした上に直接形成されている(1)〜(4)のいずれか一項に記載の積層構造体。
(6)前記光学異方性層を形成する液晶性化合物が、棒状液晶である(4)又は(5)に記載の積層構造体。
(7)前記光学異方性層を形成する液晶性化合物が、円盤状液晶である(4)又は(5)に記載の積層構造体。
(9)前記感光性樹脂層が染料もしくは顔料を含む(1)〜(8)のいずれか一項に記載の積層構造体。
(10)前記光学異方性層の正面レターデーション(Re)が実質的に0でなく、面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)として該光学異方性層の法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)とし該光学異方性層の法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値が実質的に等しい(1)〜(11)のいずれか一項に記載の積層構造体。
(11)前記光学異方性層の正面レターデーション(Re)が20〜200nm、面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)として該光学異方性層の法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値が50〜250nmである(1)〜(10)のいずれか一項に記載の積層構造体。
(13)少なくとも下記[1]及び[2]の工程をこの順に含む液晶セル用基板の製造方法:
[1](1)〜(11)のいずれか一項に記載の積層構造体を支持体上にラミネートする工程;
[2]該支持体上の積層構造体を露光する工程。
(14)少なくとも次の[1]〜[4]の工程をこの順に含む液晶セル用基板の製造方法。
[1](1)〜(11)のいずれか一項に記載の積層構造体を支持体上にラミネートする工程;
[2]該基板上の積層構造体をフォトマスクを用いてパターン露光する工程
[3]該支持体上の、未露光部分の感光性樹脂層と光学異方性層を除去する工程
(15)(13)または(14)の製造方法により製造された液晶セル用基板。
(16)(15)に記載の液晶セル用基板を有する液晶表示装置。
(17)液晶モードがSTN、TN、OCB、ECB、VA、IPSのいずれかである(16)に記載の液晶表示装置。
なお、本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本発明の積層構造体は、少なくとも一層の光学異方性層と少なくとも一層の感光性樹脂層とを有し、本発明の積層構造体が転写材料として使用される際には、前記光学異方性層と前記感光性樹脂層を、他の基板上に転写するのに用いられる材料となる。図1は本発明の積層構造体のいくつかの例の概略断面図である。図1(a)に示す本発明の転写材料は、透明または不透明な仮支持体11上に光学異方性層12と感光性樹脂層13とを有する。本発明の積層構造体は他の層を有していてもよく、例えば、図1(b)に示す様に、支持体11と光学異方性層12との間には、転写時に相手基板側の凹凸を吸収するためのクッション性のような力学特性コントロールあるいは凹凸追従性付与のための層14を有していてもよいし、また、図1(c)に示す様に、光学異方性層12中の液晶性分子の配向を制御するための配向層として機能する層15が配置されてもよいし、さらに図1(d)に示す様に双方の層を有していてもよい。また、図1(e)感光性樹脂層の表面保護などの目的から、最表面に剥離可能な保護層16を設けてもよい。
本発明の積層構造体は転写材料として好ましく用いられる。
[液晶セル用基板]
かかる基板は、液晶セルの一対の基板のいずれか一方に用いられてもよいし、両方に分割して用いられてもよい。基板の材料としては透明であれば特に限定はないが、複屈折が小さいことが望ましく、ガラスや低複屈折性ポリマー等が用いられる。図2(a)は転写材料により作製された液晶セル用基板の一例の概略断面図を示す。支持体21としては透明であれば特に限定はないが、複屈折が小さい支持体が望ましく、ガラスや低複屈折性ポリマー等が用いられる。支持体上には一般にブラックマトリクス22が形成され、その上に転写材料から転写後、フォトマスク露光によりパターニングされた感光性樹脂層からなるカラーフィルタ層23および光学異方性層27が形成されている。この転写−パターニング工程により、光学異方性層とカラーフィルタ層が自動的に隣接して形成されるため、工程数を増やすことなくR、G、Bそれぞれの色に最適化された光学異方性層をカラーフィルタ層上に形成することができる。よって、転写材料を用いて図2(a)に示される液晶セル用基板を作製することにより、生産性を損なうことなく色視野角特性を改良することができる。図2には、R、G、Bのカラーフィルタ層23を形成した態様を示したが、最近よくみられる様に、R、G、B、W(白)の層からなるカラーフィルタ層を形成してもよい。光学異方性層27はr、g、b領域に分割され、R,G,Bそれぞれのフィルタ層23の色に対して、それぞれ最適な位相差特性を有している。光学異方性層27の上には転写材料から転写された他の層があってもよいが、液晶セル内には極力不純物は混入させないようにしなければならないため、パターニング時の現像、洗浄処理時に取り除かれていることが好ましい。光学異方性層27の上には透明電極層25、さらにその上には液晶セル中の液晶分子を配向させるための配向層26が形成されている。
対向基板側には一般にTFTアレイなどの駆動用電極が配置されていることが多く、対向基板上であればどの位置に形成されてもよいが、TFTを有するアクティブ駆動型の場合、光学異方性層の耐熱性からシリコン層よりも上であることが好ましい。
図3は本発明の液晶表示装置の一例の概略断面図である。図3(a)、(b)の例はそれぞれ図2(a)、(b)の液晶セル用基板を上側基板として用い、32に示すTFT付ガラス基板を対向基板として間に液晶31を挟んだ液晶セル37を用いた液晶表示装置である。液晶セル37の両側には、2枚のセルロースアセテート(TAC)フィルム34、35に挟まれた偏光層33からなる偏光板36が配置されている。液晶セル側のセルロースアセテートフィルム35は光学補償シートとして用いてもよいし、34と同じでもよい。図には示さないが、反射型液晶表示装置の態様では偏光板は観察側に1枚配置したのみでよく、液晶セルの背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろんフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。さらに、表示装置の1画素内に、透過部と反射部を設けた半透過型も可能である。本液晶表示装置の表示モードは特に制限がなく、全ての透過型及び反射型液晶表示装置に用いることが可能である。中でも色視野角特性改良が望まれるVAモードに対して、本発明は効果を発揮する。
本発明の積層構造体は、仮支持体、前記光学異方性層、前記感光性樹脂層を有する。本発明の仮支持体の用途について特に限定されないが、液晶表示装置の構成部材である液晶セル用基板を作製するための転写材料として利用するのが好ましい。かかる態様では、前記光学異方性層が液晶表示装置のセルの光学補償に寄与し、即ち、コントラスト視野角を拡大し、液晶表示装置の画像着色を解消するのに寄与する。さらに、前記感光性樹脂層が、パターニング光学異方性層を形成する際にはパターニング用レジスト層として寄与する。パターニングされたレジスト層は、カラーフィルタの一部又は全部を構成していてもよい。本発明の積層構造体を転写材料として用いることにより、前記光学異方性層と感光性樹脂層により形成されるカラーフィルタとを同時に液晶表示装置のガラス基板等の支持体に転写することができ、その結果、液晶表示装置の製造工程数をほとんど変えることなく、液晶表示装置の視野角特性、特に色視野角特性を改良することができる。
以下、本発明の積層構造体につき、作製に用いられる材料、作製方法等について、詳細に説明する。以下では転写材料として用いられる例を中心に、説明するが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、他の態様についても、以下の記載及び従来公知の方法を参考にして実施可能であって、本発明は以下に説明する態様に限定されるものではない。
仮支持体は、透明でも不透明でもよく特に限定はない。支持体を構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート)、ポリオレフィン(例、ノルボルネン系ポリマー)、ポリ(メタ)アクリル酸エステル(例、ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリエステルおよびポリスルホン、ノルボルネン系ポリマーが含まれる。製造工程において光学特性を検査する目的には、透明支持体は透明で低複屈折の材料が好ましく、低複屈折性の観点からはセルロースエステルおよびノルボルネン系が好ましい。市販のノルボルネン系ポリマーとしては、アートン(JSR(株)製)、ゼオネックス、ゼオノア(以上、日本ゼオン(株)製)などを用いることができる。また安価なポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等も好ましく用いられる。
本発明の積層構造体における光学異方性層は、位相差を測定したときに実質的にReが0でない入射方向が一つでもある、即ち等方性でない光学特性を有していれば特に限定はないが、液晶セル中に用いる、光学特性を制御しやすいなどの観点から、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する組成物から形成されていることが好ましく、また、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する液晶層に紫外線を照射することで硬化させて形成された光学異方性層であることが望ましい。また、紫外線照射によって硬化させるために、ラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明の積層構造体における光学異方性層は、少なくとも1種のカチオン重合性基を有する化合物を含むことを特徴としており、特に感光性樹脂層に添加されるカチオン重合開始剤により重合反応を開始するカチオン重合性基を有する化合物を含むことが好ましい。本明細書において「光学異方性層が少なくとも1種のカチオン重合性基を有する化合物を含む」とは液晶分子の配向状態の固定等のために熱または紫外線照射によって硬化されて形成された光学異方性層においてもカチオン重合性基を有する化合物が含まれることを意味する。カチオン重合性基としてはエチレン性不飽和基、エポキシ基、オキセタニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、チオール基等が挙げられる。また、少なくとも1種のカチオン重合性基を有する化合物を2種類以上の化合物を含むことも好ましく、一分子内に異なる2種類以上のカチオン重合性基を有していることも特に好ましい。光学異方性層において2種以上のカチオン重合性基が存在する場合は、一つがエチレン性不飽和基、もう一つがエポキシ基、オキセタニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、チオール基のいずれかであることが好ましい。前記カチオン重合性基を有する化合物は液晶性化合物であってもよい。液晶性化合物と別のカチオン重合性基を有する化合物を含有する組成物から光学異方性層を形成する場合は、カチオン重合性基を有する化合物が、該液晶性化合物の液晶性を損なわないものであるか、及び該液晶性化合物の液晶性を損なわない添加量であることが好ましい。添加量としては、塗布液の固形分の0.1〜50重量%であることが好ましく、1.0〜30重量%であることがさらに好ましい。
また、光学異方性層はカチオン重合開始剤を含んでいてもよい。
液晶性化合物を含有する組成物からなる光学異方性層は、上記のように液晶セル中に組み込まれることによって、液晶セルの視野角を補償する光学異方性層として機能する。光学異方性層単独で充分な視野角補償能を有する態様はもちろん、他の層(例えば、液晶セル外に配置される光学異方性層等)との組み合わせで視野角補償に必要とされる光学特性を満足する態様であってもよい。また、転写材料が有する光学異方性層が、光学補償能に充分な光学特性を満足している必要はなく、例えば、液晶セル基板上に転写される過程において実施される露光工程を通じて、光学特性が発現又は変化して、最終的に光学補償に必要な光学特性を示すものであってもよい。
式中、Q1およびQ2はそれぞれ独立に、反応性基であり、L1、L2、L3およびL4はそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基を表すが、L3およびL4の少なくとも一方は、−O−または−O−CO−O−が好ましい。A1およびA2はそれぞれ独立に、炭素原子数2〜20のスペーサ基を表す。Mはメソゲン基を表す。
一般式(II):−(−W1−L5)n−W2−
式中、W1およびW2は各々独立して、二価の環状脂肪族基、二価の芳香族基または二価のヘテロ環基を表し、L5は単結合または連結基を表し、連結基の具体例としては、前記式(I)中、L1〜L4で表される基の具体例、−CH2−O−、および−O−CH2−が挙げられる。nは1、2または3を表す。
一般式(III): D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
光学異方性層に含まれる前述のカチオン重合性基を有する化合物におけるカチオン重合性基は、付加重合(開環重合を含む)または縮合重合のカチオン重合性基であることが好ましく、例えば、前記一般式(I)におけるQ1及びQ2として例示したものが挙げられ、その好ましい範囲も同一である。さらに、一分子中に二つ以上のカチオン重合性基を有する化合物が特に好ましい。
カチオン重合性基を有する化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
配向させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定する。固定化は、液晶性組成物に導入した反応性基の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
前記光学異方性層は、偏光照射による光配向で面内のレターデーションが発現した層であってもよい。大きな面内レターデーションを得るために、偏光照射は液晶化合物層塗布、配向後に最初に行う必要がある。偏光照射は、酸素濃度0.5%以下の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜10J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。照度は20〜1000mW/cm2であることが好ましく、50〜500mW/cm2であることがより好ましく、100〜350mW/cm2であることがさらに好ましい。偏光照射によって硬化する液晶性化合物の種類については特に制限はないが、反応性基としてエチレン不飽和基を有する液晶性化合物が好ましい。照射波長としては300〜450nmにピークを有することが好ましく、350〜400nmにピークを有することがさらに好ましい。
前記光学異方性層は、最初の偏光照射(光配向のための照射)の後に、偏光もしくは非偏光紫外線をさらに照射することで反応性基の反応率を高め(後硬化)、密着性等を改良すると共に、大きな搬送速度で生産できるようになる。本発明の後硬化は偏光でも非偏光でも構わないが、偏光であることが好ましい。また、2回以上の後硬化をすることが好ましく、偏光のみでも、非偏光のみでも、偏光と非偏光を組み合わせてもよいが、組み合わせる場合は非偏光より先に偏光を照射することが好ましい。紫外線照射は、不活性ガス置換してもしなくてもよいが、酸素濃度0.5%以下の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜10J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。照度は20〜1000mW/cm2であることが好ましく、50〜500mW/cm2であることがより好ましく、100〜350mW/cm2であることがさらに好ましい。照射波長としては偏光照射の場合は300〜450nmにピークを有することが好ましく、350〜400nmにピークを有することがさらに好ましい。非偏光照射の場合は200〜450nmにピークを有することが好ましく、250〜400nmにピークを有することがさらに好ましい。
上記した様に、前記光学異方性層の形成には、配向層を利用してもよい。配向層は、一般に透明支持体上又は該透明支持体に塗設された下塗層上に設けられる。配向層は、その上に設けられる液晶性化合物の配向方向を規定するように機能する。配向層は、光学異方性層に配向性を付与できるものであれば、どのような層でもよい。配向層の好ましい例としては、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理された層、無機化合物の斜方蒸着層、及びマイクログルーブを有する層、さらにω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド及びステアリル酸メチル等のラングミュア・ブロジェット法(LB膜)により形成される累積膜、あるいは電場あるいは磁場の付与により誘電体を配向させた層を挙げることができる。
本発明の基板に用いられる感光性樹脂層は、感光性樹脂組成物よりなり、フォトマスク等を介して光照射した際に露光部と未露光部に密着性や硬膜度の差が生じればポジ型でもネガ型でもよく特に限定はない。前記感光性樹脂層は、少なくとも一種の反応性基を有する化合物と、少なくとも一種の重合開始剤を含む樹脂組成物から形成されており、少なくとも(1)アルカリ可溶性樹脂と、(2)モノマー又はオリゴマーと、(3)光重合開始剤と、を含む樹脂組成物から形成するのが好ましい。また、基板上にカラーフィルタと同時に光学異方性層を形成する態様においてはさらに加えて、(4)染料又は顔料のような着色剤を含む着色樹脂組成物から形成するのが好ましい。
以下、これら(1)〜(4)の成分について説明する。
前記アルカリ可溶性樹脂(以下、単に「バインダ」ということがある。)としては、側鎖にカルボン酸基やカルボン酸塩基などの極性基を有するポリマーが好ましい。その例としては、特開昭59−44615号公報、特公昭54−34327号公報、特公昭58−12577号公報、特公昭54−25957号公報、特開昭59−53836号公報及び特開昭59−71048号公報に記載されているようなメタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等を挙げることができる。また側鎖にカルボン酸基を有するセルロース誘導体も挙げることができ、またこの他にも、水酸基を有するポリマーに環状酸無水物を付加したものも好ましく使用することができる。また、特に好ましい例として、米国特許第4139391号明細書に記載のベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸との共重合体や、ベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸と他のモノマーとの多元共重合体を挙げることができる。これらの極性基を有するバインダポリマーは、単独で用いてもよく、或いは通常の膜形成性のポリマーと併用する組成物の状態で使用してもよく、着色樹脂組成物の全固形分に対する含有量は20〜50質量%が一般的であり、25〜45質量%が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂に好ましく用いられるモノマー単位の(メタ)アクリル酸にはカルボキシル基が含まれており、例えばこのカルボキシル基を光学異方性層に存在する反応性基との反応における反応性基として用いることができる。
なお、アルカリ可溶性樹脂とは別に、後述のカチオン重合性モノマー又はオリゴマーなどとして、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、チオール基のいずれかを含む化合物を感光性樹脂層に添加してもよい。該化合物がさらにエポキシ基を含む場合も好ましく、またはエポキシ基含有化合物が別に、感光性樹脂層に含まれている場合も好ましい。感光性樹脂層にエポキシ基含有化合物を用いない場合は光学異方性層がエポキシ基含有化合物を有していることが好ましい(下記表1参照)。
前記感光性樹脂層に使用されるラジカル重合性モノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を2個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。そのようなモノマー及びオリゴマーとしては、分子中に少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上の化合物を挙げることができる。その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート及びフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどの単官能アクリレートや単官能メタクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)シアヌレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンやグリセリン等の多官能アルコールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加した後(メタ)アクリレート化したもの等の多官能アクリレートや多官能メタクリレートを挙げることができる。
これらの中で、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
また、この他、特開平11−133600号公報に記載の「重合性化合物B」も好適なものとして挙げることができる。
これらのモノマー又はオリゴマーは、単独でも、2種類以上を混合して用いてもよく、着色樹脂組成物の全固形分に対する含有量は5〜50質量%が一般的であり、10〜40質量%が好ましい。
転写材料における感光性樹脂層においては光重合開始剤として、2種類以上の異なる光反応機構を有するものを用いることが好ましい。少なくとも2種の光重合開始剤を用いると、表示特性、特に表示のムラが少なくできるだけでなく、光学異方性層形成時の紫外線照射では反応しない光学異方性層中の反応性基と感光性樹脂層に含まれる反応性基とを、液晶セル基板上におけるパターニングのための紫外線照射時に、光学異方性層形成時の光反応機構と異なる機構で反応させることができる。その結果、二つの層が化学結合により強固に密着し、液晶セル内で剥離などの故障を起こさなくなり、さらにはパターニングにおいては露光部のみを密着させることでパターニングの精度を向上させることができる。液晶セル内での剥離などの故障や、パターニング不良は、液晶表示装置の性能上、画素の欠陥や画素の光漏れとして現れるので、転写材料を利用することにより、画素の欠陥がなく、特に黒表示時において光漏れがない又は軽減された液晶表示装置を作製することができる。
また、この他、特開平11−133600号公報に記載の「重合開始剤C」も好適なものとしてあげることができる。感光性樹脂組成物の全固形分に対する光重合開始剤又は光重合開始剤系の含有量は、0.5〜20質量%が一般的であり、1〜15質量%が好ましい。
表1に光学異方性層及び感光性樹脂層に含まれる好ましい開始剤と反応性基(カチオン重合性基)の組み合わせをまとめる。
前記着色樹脂組成物には、公知の着色剤(染料、顔料)を添加することができる。該公知の着色剤のうち顔料を用いる場合には、着色樹脂組成物中に均一に分散されていることが望ましく、そのため粒径が0.1μm以下、特には0.08μm以下であることが好ましい。
上記公知の染料ないし顔料としては、特開2004−302015号公報の段落番号[0033]、米国特許第6,790,568号明細書カラム14に記載の顔料等が挙げられる。
転写材料における仮支持体と光学異方性層との間などには、転写材料の力学特性や凹凸追従性をコントロールするための熱可塑性樹脂層が設けられていてもよい。熱可塑性樹脂層に用いる成分としては、特開平5−72724号公報に記載されている有機高分子物質が好ましく、ヴイカーVicat法(具体的にはアメリカ材料試験法エーエステーエムデーASTMD1235によるポリマー軟化点測定法)による軟化点が約80℃以下の有機高分子物質より選ばれることが特に好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレンと酢酸ビニル或いはそのケン化物の様なエチレン共重合体、エチレンとアクリル酸エステル或いはそのケン化物、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニル及びそのケン化物の様な塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン共重合体、ポリスチレン、スチレンと(メタ)アクリル酸エステル或いはそのケン化物の様なスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエンと(メタ)アクリル酸エステル或いはそのケン化物の様なビニルトルエン共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ブチルと酢酸ビニル等の(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル共重合体ナイロン、共重合ナイロン、N−アルコキシメチル化ナイロン、N−ジメチルアミノ化ナイロンの様なポリアミド樹脂等の有機高分子が挙げられる。
カラーフィルタ層とパターニングされた光学異方性とを有する液晶セル用基板の形成においては、上記積層構造体を転写材料として支持体上に転写した基板等に所定のフォトマスクを配置し、その後該マスクを介してマスク上方から露光し、次いで現像液による現像を行う。本発明では、この露光時に露光部のみ光学異方性層と樹脂層の重合が促進されることによって硬膜及び密着が進行する。さらに、現像工程において現像液が光学異方性層を浸透し未露光部の光学異方性層を基板から剥離することによって、未露光部のみ現像が進んでパターニングできる。
本発明の現像液は、有機溶媒の少なくとも一種を含有していてもよい。有機溶媒を含有することによって、光学異方性層への浸透性が向上するとともに未露光部の感光性樹脂層を溶解する。有機溶媒としては光学異方性層への浸透性を促進し、未露光部の感光性樹脂層を溶解するものであれば特に制約はないが、水と混和性を有する有機溶媒が特に好ましい。水と混和性を有する有機溶媒としては、メタノール、エタノール、フェノキシエタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等を挙げることができ、好ましくはメタノール、エタノール、フェノキシエタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルであり、特に好ましくは、メタノール、エタノール、フェノキシエタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコールである。本発明の現像液は有機溶媒と水の混合溶液であることが特に好ましく、特開平5−72724号公報に記載のものなど、公知の現像液との混合溶液であることも好ましい。なお、現像液は感光性樹脂層を溶解するため、例えば、pka=7〜13の化合物を0.05〜5mol/Lの濃度で含むものが好ましい。有機溶媒と水の混合溶媒である場合、該有機溶媒の濃度は1質量%〜90質量%が好ましく、1質量%〜50質量%であることが特に好ましく、1質量%〜30質量%であることが最も好ましい。また、上記現像液には、更に公知の界面活性剤を添加することが出来る。界面活性剤の濃度は0.01質量%〜10質量%が好ましい。
下記の組成物を調製し、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、配向層用塗布液CU−1として用いた。
──────────────────────────────────――
熱可塑性樹脂層用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
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
(共重合組成比(モル比)=55/30/10/5、重量平均分子量=10万、Tg≒70℃)
5.89
スチレン/アクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)=65/35、重量平均分子量=1万、Tg≒100℃)
13.74
BPE−500(新中村化学工業(株)製) 9.20
メガファックF−780−F(大日本インキ化学工業(株)社製) 0.55
メタノール 11.22
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 6.43
メチルエチルケトン 52.97
──────────────────────────────────――
下記の組成物を調製し、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、中間層/配向層用塗布液AL−1として用いた。
──────────────────────────────────――
中間層/配向層用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
ポリビニルアルコール(PVA205、クラレ(株)製) 3.21
ポリビニルピロリドン(Luvitec K30、BASF社製) 1.48
蒸留水 52.1
メタノール 43.21
──────────────────────────────────――
下記の組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液LC−R1として用いた。
LC−1−1はTetrahedron Lett.誌、第43巻、6793頁(2002)に記載の方法準じて合成した。LC−1−2はEP1388538A1,page 21に記載の方法により合成した。
──────────────────────────────────――
光学異方性層用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
棒状液晶(Paliocolor LC242,BASFジャパン)28.62
カチオン重合性基を有する化合物(1−16) 5.72
カイラル剤(Paliocolor LC756,BASFジャパン)
3.40
4,4’−アゾキシジアニソール 0.52
水平配向剤(LC−1−1) 0.10
光重合開始剤(LC−1−2) 1.36
メチルエチルケトン 66.0
──────────────────────────────────――
下記の組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液LC−G1として用いた。
──────────────────────────────────――
光学異方性層用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
棒状液晶(Paliocolor LC242,BASFジャパン)28.38
カチオン重合性基を有する化合物(1−16) 5.68
カイラル剤(Paliocolor LC756,BASFジャパン)
3.34
4,4’−アゾキシジアニソール 0.27
水平配向剤(LC−1−1) 0.10
光重合開始剤(LC−1−2) 1.34
メチルエチルケトン 66.57
──────────────────────────────────――
下記の組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液LC−B1として用いた。
──────────────────────────────────――
光学異方性層用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
棒状液晶(Paliocolor LC242,BASFジャパン)28.72
カチオン重合性基を有する化合物(1−16) 5.74
カイラル剤(Paliocolor LC756,BASFジャパン)
3.36
4,4’−アゾキシジアニソール 0.03
水平配向剤(LC−1−1) 0.10
光重合開始剤(LC−1−2) 1.34
メチルエチルケトン 66.45
──────────────────────────────────――
[K顔料分散物組成]
──────────────────────────────────――
K顔料分散物組成(%)
──────────────────────────────────――
カーボンブラック(デグッサ社製、Special Black 250)
13.1
5−[3−オキソ−2−[4−[3,5-ビス(3−ジエチルアミノプロピルアミノカルボニル)フェニル]アミノカルボニル]フェニルアゾ]−ブチロイルアミノベンズイミダゾロン
0.65
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合物
(重量平均分子量3.7万) 6.72
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 79.53
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
R顔料分散物−1組成(%)
──────────────────────────────────――
C.I.ピグメント・レッド254 8.0
5−[3−オキソ−2−[4−[3,5-ビス(3−ジエチルアミノプロピルアミノカルボニル)フェニル]アミノカルボニル]フェニルアゾ]−ブチロイルアミノベンズイミダゾロン 0.8
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合物、(重量平均分子量3.7万) 8.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 83.2
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
R顔料分散物−2組成(%)
──────────────────────────────────――
C.I.ピグメント・レッド177 18.0
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合物、
(重量平均分子量3.7万) 12.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 70.0
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
G顔料分散物組成(%)
──────────────────────────────────――
C.I.ピグメント・グリーン36 18.0
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合物、
(重量平均分子量3.7万) 12.0
シクロヘキサノン 35.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 35.0
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
バインダ1組成(%)
──────────────────────────────────――
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比のランダム共重合物
(重量平均分子量4万) 27.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73.0
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
バインダ2組成(%)
──────────────────────────────────――
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート=
38/25/37モル比のランダム共重合物(重量平均分子量3万)27.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73.0
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
バインダ3組成(%)
──────────────────────────────────――
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート=
36/22/42モル比のランダム共重合物(重量平均分子量3万)27.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73.0
──────────────────────────────────――
──────────────────────────────────――
DPHA溶液組成(%)
──────────────────────────────────――
KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製) 76.0
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 24.0
──────────────────────────────────――
感光性樹脂層用塗布液PP−K1は、まず表2に記載の量のK顔料分散物、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpm10分間攪拌し、次いで、表2に記載の量のメチルエチルケトン、バインダ1、ハイドロキノンモノメチルエーテル、DPHA溶液、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、メガファックF−176PFをはかり取り、温度25℃(±2℃)でこの順に添加して、温度40℃(±2℃)で150rpm30分間攪拌することによって得られた。
感光性樹脂層用塗布液PP−R1は、まず表2に記載の量のR顔料分散物1、R顔料分散物2、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、次いで、表2に記載の量のメチルエチルケトン、バインダ2、DPHA溶液、2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、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、フェノチアジンをはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して150rpm10分間攪拌し、次いで、表2に記載の量のED152をはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpm20分間攪拌し、更に、表2に記載の量のメガファックF−176PFをはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpm30分間攪拌し、ナイロンメッシュ#200で濾過することによって得られた。
感光性樹脂層用塗布液PP−G1は、まず表2に記載の量のG顔料分散物、CFエローEX3393、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpm10分間攪拌し、次いで、表2に記載の量のメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、バインダ1、DPHA溶液、2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、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、フェノチアジンをはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して150rpm30分間攪拌し、更に、表2に記載の量のメガファックF−176PFをはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpm5分間攪拌し、ナイロンメッシュ#200で濾過することによって得られた。
感光性樹脂層用塗布液PP−B1は、まず表2に記載の量のCFブルーEX3357、CFブルーEX3383、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpm10分間攪拌し、次いで、表2に記載の量のメチルエチルケトン、バインダ3、DPHA溶液、2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、フェノチアジンをはかり取り、温度25℃(±2℃)でこの順に添加して、温度40℃(±2℃)で150rpm30分間攪拌し、更に、表2に記載の量のメガファックF−176PFをはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpm5分間攪拌し、ナイロンメッシュ#200で濾過することによって得られた。
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、熱可塑性樹脂層用塗布液CU−1を塗布、乾燥させた。次に、中間層/配向層用塗布液AL−1を塗布、乾燥させた。更に、感光性樹脂組成物PP−K1を塗布、乾燥させ、該仮支持体の上に乾燥膜厚が14.6μmの熱可塑性樹脂層と、乾燥膜厚が1.6μmの中間層と、乾燥膜厚が2.4μmの感光性樹脂層を設け、保護フィルム(厚さ12μmポリプロピレンフィルム)を圧着した。こうして仮支持体と熱可塑性樹脂層と中間層(酸素遮断膜)とブラック(K)の感光性樹脂層とが一体となったブラックマトリクス用感光性樹脂転写材料K−1を作製した。
UV光源として350〜400nmに強い発光スペクトルを有するD−Bulbを搭載したマイクロウェーブ発光方式の紫外線照射装置(Light Hammer 10、240W/cm、Fusion UV Systems社製)を用い、照射面から3cm離れた位置に、ワイヤグリッド偏光フィルタ(ProFlux PPL02(高透過率タイプ)、Moxtek社製)を設置して偏光UV照射装置を作製した。この装置の最大照度は400mW/cm2であった。
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、熱可塑性樹脂層用塗布液CU−1を塗布、乾燥させた。次に、配向層用塗布液AL−1を塗布、乾燥させた。熱可塑性樹脂層の膜厚は14.6μm、配向層は1.6μmであった。続いて、形成した配向層をラビング処理した後、その上に光学異方性層用塗布液LC−R1を#6のワイヤーバーコータで塗布し、膜面温度が95℃2分間加熱乾燥熟成して均一な液晶相を有する層を形成した。さらに熟成後直ちにこの層に対して、酸素濃度0.3%以下の窒素雰囲気下において、POLUV−1を用いて偏光板の透過軸が透明支持体のTD方向となるようにして偏光UVを照射(照度200mW/cm2、照射量200mJ/cm2)して光学異方層を固定化し、厚さ2.8μmの光学異方性層を形成した。最後に、感光性樹脂組成物PP−R1を塗布、乾燥させ、R用転写材料R−1を作製した。
G、Bについても、PP−R1の代わりにPP−G1、PP−B1を用い、光学異方性層塗布のバーをそれぞれ#6、#5にしてLC−G1、LC−B1を塗布した以外は同様にして、それぞれ実施例2、3であるG用、B用転写材料G−1、B−1を形成した。G−1、B−1の光学異方性層はそれぞれ2.75μm、2.3μmであった。
感光性樹脂層用塗布液PP−R1、PP−G1、及びPP−B1にDPHA溶液を添加しなかった以外は実施例1〜3と同様にして、転写材料R−H1、G−H1、B−H1を形成した。
感光性樹脂層用塗布液PP−R1、PP−G1、及びPP−B1に2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)1,3,4−オキサジアゾール、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、及びヘキサフルオルアンチモン酸トリアリルスルホニウムを添加しなかった以外は実施例1〜3と同様にして、転写材料R−H2、G−H2、B−H2を形成した。
光学異方性層塗布液LC−R1、LC−G1、及びLC−B1にカチオン重合性基を有する化合物(1−16)を添加しなかった以外は実施例1〜3と同様にして、転写材料R−H3、G−H3、B−H3を形成した。
ファイバ型分光計を用いた平行ニコル法により、任意の波長λにおける正面レターデーションRe(0)および遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションRe(40)、Re(−40)を測定した。R、G、Bに対してλはそれぞれ611nm、545nm、435nmのレターデーションを測定した。本発明の光学異方性層の位相差は、あらかじめ測定したカラーフィルタの透過率データで較正を行うことにより、ガラスにベタ転写した転写材料のうち位相差を有する光学異方性層の位相差のみを求めた。位相差測定結果を表3に示す。
上記転写材料を240℃で50分ベークしたのち、位相差測定を行った。結果を表4に示す。
次の方法によりカラーフィルタを作製した。
−ブラック(K)画像の形成−
無アルカリガラス基板を、25℃に調整したガラス洗浄剤液をシャワーにより20秒間吹き付けながらナイロン毛を有する回転ブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液(N−β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン0.3%水溶液、商品名:KBM603、信越化学)をシャワーにより20秒間吹き付け、純水シャワー洗浄した。この基板を基板予備加熱装置で100℃2分加熱した。
前記感光性樹脂転写材料K−1の保護フィルムを剥離後、ラミネータ((株)日立インダストリイズ製(LamicII型))を用い、前記100℃で2分間加熱した基板に、ゴムローラー温度130℃、線圧100N/cm、搬送速度2.2m/分でラミネートした。
保護フィルムを剥離後、超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立電子エンジニアリング株式会社製)で、基板とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と該感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量70mJ/cm2でパターン露光した。
次に、トリエタノールアミン系現像液(2.5%のトリエタノールアミン含有、ノニオン界面活性剤含有、ポリプロピレン系消泡剤含有、商品名:T−PD1、富士写真フイルム(株)製)にて30℃50秒、フラットノズル圧力0.04MPaでシャワー現像し熱可塑性樹脂層と酸素遮断膜を除去した。
引き続き炭酸Na系現像液(0.06mol/Lの炭酸水素ナトリウム、同濃度の炭酸ナトリウム、1%のジブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アニオン界面活性剤、消泡剤、安定剤含有、商品名:T−CD1、富士写真フィルム(株)製)を用い、コーン型ノズル圧力0.15MPaでシャワー現像し感光性樹脂層を現像しパターニング画素を得た。
引き続き洗浄剤(燐酸塩・珪酸塩・ノニオン界面活性剤・消泡剤・安定剤含有、商品名「T−SD1(富士写真フイルム(株)製)」を用い、コーン型ノズル圧力0.02MPaでシャワーとナイロン毛を有す回転ブラシにより残渣除去を行い、ブラック(K)の画像を得た。その後更に、該基板に対して該樹脂層の側から超高圧水銀灯で500mJ/cm2の光でポスト露光後、220℃、15分熱処理した。
このKの画像を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
前記感光性樹脂転写材料R−1を用い、ブラック(K)画像を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K−1と同様の工程で、レッド(R)の画素と、28×28μmの角形のレッド(R)パターンを形成した。但し露光量は40mJ/cm2とした。このRの画素を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
前記感光性樹脂転写材料G−1を用い、前記レッド(R)画素を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K−1と同様の工程で、グリーン(G)の画素と、前記レッド(R)パターン上にレッド(R)パターン全体を覆うようにグリーン(G)パターンを形成した。但し露光量は40mJ/cm2とした。RとGの画像を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
前記感光性樹脂転写材料B−1を用い、前記レッド(R)画素とグリーン(G)画素を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K1と同様の工程で、ブルー(B)の画素を得た。但し露光量は30mJ/cm2とした。このR、G及びBの画素を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。このR、G、B及びKの画像を形成した基板を240℃で50分ベークして、実施例1のカラーフィルタを作製した。
前記感光性樹脂転写材料R−H1、G−H1、及びB−H1を用い、ブラック(K)画像を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K−1と同様の工程で、レッド(R)、グリーン(G)、及びブルー(B)の画素と、28×28μmの角形のパターンの形成を試みた。実施例4と同様の現像液を用い、コーン型ノズル圧力0.15MPaでシャワー現像し感光性樹脂層を現像しパターニング画素を得ることを試みたが、感光性樹脂層が全面溶解するとともに、光学異方性層が全面剥離してしまいパターン画素を得ることができなかった。
前記感光性樹脂転写材料R−H3、G−H3、及びB−H3を用い、ブラック(K)画像を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K−1と同様の工程で、レッド(R)、グリーン(G)、及びブルー(B)の画素と、28×28μmの角形のグリーン(G)パターンの形成を試みた。実施例4と同様の現像液を用い、コーン型ノズル圧力0.15MPaでシャワー現像し感光性樹脂層を現像しパターニング画素を得ることを試みたが、現像液が光学異方性層に浸透しないため現像することができず、パターン画素を得ることができなかった。
上で作製したカラーフィルタ上に透明電極膜をITOのスパッタリングにより形成した。
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体上に熱可塑性樹脂層用塗布液CU−1を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が15μmの熱可塑性樹脂層を設けた。
次に、前記熱可塑性樹脂層上に中間層/配向層用塗布液AL−1を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が1.6μmの中間層を設けた。
前記中間層上に、下記の処方からなる塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が2.0μmの液晶配向制御用突起用感光性樹脂層を設けた。
──────────────────────────────────――
突起用塗布液組成(%)
──────────────────────────────────――
FH−2413F
(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製) 53.3
メチルエチルケトン 46.7
メガファックF−176PF 0.04
──────────────────────────────────――
更に、前記感光性樹脂層表面に厚さ12μmのポリプロピレン製のフィルムをカバーフィルムとして貼り付け、仮支持体上に、熱可塑性樹脂層、中間層、感光性樹脂層、カバーフィルムがこの順に積層された転写材料を作製した。
上で作製した突起用転写材料からカバーフィルムを剥がし、その感光性樹脂層の表面と前記カラーフィルタ側基板のITO膜が設けられた側の表面とを重ね合わせ、ラミネータ((株)日立インダストリイズ製(LamicII型))を用いて、線圧100N/cm、温度130℃、搬送速度2.2m/分の条件下で貼り合わせた。その後、転写材料の仮支持体のみを熱可塑性樹脂層との界面で剥離し、除去した。この状態では、カラーフィルタ側基板上に、感光性樹脂層、中間層、熱可塑性樹脂層がこの順に積層されている。
次に、最外層である熱可塑性樹脂層の上方に、フォトマスクが感光性樹脂層の表面から100μmの距離となるようにプロキシミティー露光機を配置し、該フォトマスクを介して超高圧水銀灯により照射エネルギー70mJ/cm2でプロキシミティー露光した。その後、1%トリエタノールアミン水溶液を、シャワー式現像装置にて30℃で30秒間基板に噴霧して、熱可塑性樹脂層及び中間層を溶解除去した。この段階では、感光性樹脂層は実質的に現像されていなかった。
続いて、0.085mol/Lの炭酸ナトリウムと0.085mol/Lの炭酸水素ナトリウムと1%のジブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム水溶液を、シャワー式現像装置にて33℃30秒間基板に噴霧しながら現像し、感光性樹脂層の不要部(未硬化部)を現像除去した。すると、前記レッド(R)とグリーン(G)パターンを積層して形成したスペーサの土台上と、カラーフィルタ側基板上に、所望の形状にパターニングされた感光性樹脂層よりなる突起が形成された。次いで、該突起が形成されたカラーフィルタ側基板を240℃下で50分ベークすることにより、前記レッド(R)とグリーン(G)を積層して形成したスペーサの土台上に、グリーン(G)画素からの高さが3.0μmのスペーサと、カラーフィルタ側基板上に、高さ1.5μm、縦断面形状が蒲鉾様の液晶配向制御用突起を形成することができた。
更にその上にポリイミドの配向膜を設けた。カラーフィルタの画素群の周囲に設けられたブラックマトリックスの外枠に相当する位置に、スペーサ粒子を含有するエポキシ樹脂のシール剤を印刷し、カラーフィルタ基板を対向基板と10kg/cmの圧力で貼り合わせた。次いで、貼り合わされたガラス基板を150℃、90分で熱処理し、シール剤を硬化させ、2枚のガラス基板の積層体を得た。このガラス基板積層体を真空下で脱気し、その後大気圧に戻して2枚のガラス基板の間隙に液晶を注入し、液晶セルを得た。この液晶セルの両面に、(株)サンリッツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。
カラー液晶表示装置用冷陰極管バックライトとしては、BaMg2Al16O27:Eu,Mnと、LaPO4:Ce,Tbとを重量比50:50で混合した蛍光体を緑色(G)、Y2O3:Euを赤色(R)、BaMgAl10O17:Euを青色(B)として、任意の色調を持つ白色の三波長蛍光ランプを作製した。このバックライト上に上記偏光板を付与した液晶セルを設置し、実施例5のVA−LCDを作製した。
転写材料に光学異方性層がなく、代わりに下側偏光板の液晶セル側の保護フィルム上に、AL−1とLC−G1を用いてG−1の光学異方性層を作製したのと同様の方法によって2.75μmの光学異方性層を形成した以外は実施例5と同様にして、比較例16のVA−LCDを作製した。
作製した液晶表示装置の視野角特性を視野角測定装置(EZ Contrast 160D、ELDIM社製)で測定した。実施例5及び比較例16について、黒表示(電圧無印加)時におけるLCD正面より右方向、右上45度方向、上方向に0〜80度だけ視野角を変化させたときのxy色度図上における色変化を図4に、特に右斜め上45度方向について目視で評価した結果を表4に示す。
12 光学異方性層
13 感光性樹脂層
14 力学特性制御層
15 配向制御層
16 保護層
21 支持体
22 ブラックマトリクス
23 カラーフィルタ層
24 ベタ光学異方性層
25 透明電極層
26 配向層
27 パターニング光学異方性層
31 液晶
32 TFT
33 偏光層
34 セルロースアセテートフィルム(偏光板保護フィルム)
35 セルロースアセテートフィルム、または光学補償シート
36 偏光板
37 液晶セル
Claims (17)
- 少なくとも一層の光学異方性層と少なくとも一層の感光性樹脂層とを有する積層構造体であって、該光学異方性層が、少なくとも一種のカチオン重合性基を有する化合物を含み、該感光性樹脂層が少なくとも一種の反応性基を有する化合物と少なくとも一種のカチオン重合開始剤とを含み、かつ、該光学異方性層に含まれるカチオン重合性基を有する化合物と該感光性樹脂層に含まれる反応性基を有する化合物が、該感光性樹脂層に含有されるカチオン重合開始剤によって重合反応を開始する積層構造体。
- 前記光学異方性層に含有されるカチオン重合性基を有する化合物が、少なくとも二つ以上のカチオン重合性基を有する請求項1に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層が、少なくとも一つの反応性基を有する液晶性化合物を含んでなる溶液を塗布乾燥して液晶相を形成した後、熱または電離放射線照射された層である請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層が、前記支持体上に直接または前記支持体上に形成した配向層をラビングした上に直接形成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層を形成する液晶性化合物が、棒状液晶である請求項4又は5に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層を形成する液晶性化合物が、円盤状液晶である請求項4又は5に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層が、加熱または電離放射線照射される前にコレステリック相を呈している請求項4〜7のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 前記感光性樹脂層が染料もしくは顔料を含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層の正面レターデーション(Re)が実質的に0でなく、面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)として該光学異方性層の法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)とし該光学異方性層の法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値が実質的に等しい請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 前記光学異方性層の正面レターデーション(Re)が20〜200nm、面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)として該光学異方性層の法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値が50〜250nmである請求項1〜10のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 転写材料である請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 少なくとも下記[1]及び[2]の工程をこの順に含む液晶セル用基板の製造方法:
[1]請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層構造体を支持体上にラミネートする工程;
[2]該支持体上の積層構造体を露光する工程。 - 少なくとも次の[1]〜[4]の工程をこの順に含む液晶セル用基板の製造方法。
[1]請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層構造体を支持体上にラミネートする工程;
[2]該基板上の積層構造体をフォトマスクを用いてパターン露光する工程
[3]該支持体上の、未露光部分の感光性樹脂層と光学異方性層を除去する工程 - 請求項13または14の製造方法により製造された液晶セル用基板。
- 請求項15に記載の液晶セル用基板を有する液晶表示装置。
- 液晶モードがSTN、TN、OCB、ECB、VA、IPSのいずれかである請求項16に記載の液晶表示装置。
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