JP2008304688A - カラーフィルタ基板の製造方法、カラーフィルタ基板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含み、かつ、この工程順で製造することを特徴とする、液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。(1)基板上に、最大吸収波長が230〜330nmの重合開始剤を1種以上含有する感光性着色組成物を塗布する工程。(2)感光性着色組成物の層を230nmから330nmの波長を含む光源を用いて露光する工程。(3)感光性着色組成物の層を半径3μmR以下のコーナー部を有する多角形の透明着色画素として現像する工程。
【選択図】図1
Description
石川ら「最新高分子材料・技術総覧」、37(1988):テック出版 谷口ら「有機エレクトロニクス材料」、15(1986):サイエンスフォーラム 他方、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式において、解像度(A)は露光波長(λ)と露光ギャップ(D)の積の平方根に比例(A∝√(λ・D))することが知られており、露光ギャップを狭くすることでもコーナー部を正確に形成できると考えられる。すなわち、透明基板11に塗布した感光性着色組成物膜と、フォトマスクとの間隔を通常の数十〜数百μmからさらに近づけて露光することで、フォトマスクのパターンを忠実に再現でき、解像性の良好な角部分を正確に形成することが可能になると考えられる。
(1)基板上に、最大吸収波長が230〜330nmに最大吸収波長を有する重合開始剤を、1種以上含有する感光性着色組成物を塗布する工程。
(2)感光性着色組成物の層を230nmから330nmの波長を含む光源を用いて露光する工程。
(3)感光性着色組成物の層を半径3μmR以下のコーナー部を有する多角形の透明着色画素として現像する工程。
ントラスト及び現像後残膜率0%となる露光量を制御することが可能である。
光重合性モノマーは、露光光線の照射によって重合し、感光性着色組成物の塗布膜を現像液不溶性に変化させるものである。一般には、ラジカルにより重合が誘起されるモノマーである。このような光重合性モノマーとしては、水酸基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレートを用いることができる。
樹脂バインダーは、未露光の感光性着色組成物の塗布膜を透明基板に接着させて固定すると共に、現像の際に現像液に溶解するものである。感光性のない樹脂であっても良いし、感光性のある樹脂であっても良い。
る(メタ)アクリル化合物、ケイヒ酸等に、この反応性官能基と反応可能な置換基を有する線状高分子を反応させて、エチレン不飽和二重結合を該線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。前記反応性官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が例示でき、この反応性官能基と反応可能な置換基としては、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等が例示できる。
着色剤は、透明着色皮膜を着色して、液晶表示装置の表示光を着色するものである。顔料や染料を利用することができるが、耐久性に優れている点で、顔料を使用することが望ましい。顔料としては、有機顔料と無機顔料のいずれであっても良いが、有機顔料が好ましく使用できる。また、その配合量は特に限定されるものではないが、感光性着色組成物の総量100重量%に対して、1〜20重量%程度であることが好ましい。
:1,15:2,15:3,15:4,15:5,15:6,16,22,24,
24:x,56,60,61,62,80
・Pigment Violet: <C.I>1,1:x,3,3:3,3:x,5
:1,19,23,27,29,30,32,37,40,42,50
・Pigment Green: <C.I>1,1:x,2,2:x,4,7,10
,36,37
・Pigment Orange: <C.I>2,5,13,16,17:1,31
,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,
61,62,64,71,73
・Pigment Red: <C.I>1,2,3,4,5,6,7,9,10,1
4,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48
:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,6
0:1,63:1,66,67,81:1,81:3,81:x,83,88,9
0,97,112,119,122,123,144,146,149,166,
168,169,170,171,172,175,176,177,178,1
79,180,184,185,187,188,190,192,200,20
2,206,207,208,209,210,215,216,217,220
,223,224,226,227,228,240,246,254,255,
264,272,279
・Pigment Yellow: <C.I>1,2,3,4,5,6,10,12
,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,
35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,6
0,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94
,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110
,113,114,115,116,117,118,119,120,123,
125,126,127,128,129,137,138,139,144,1
46,147,148,150,151,152,153,154,155,15
6,161,162,164,166,167,168,169,170,171
,172,173,174,175,176,177,179,180,181,
182,185,187,188,193,194,199,213,214
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を添加することもできる。
着色剤として顔料を使用する場合には、この顔料を分散させるための分散剤を含有させることが望ましい。分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の配合量100重量%に対して、1〜10重量%とすることが好ましい。
重合開始剤としては最大吸収波長が330nm以下のアセトフェノン系光重合開始剤もしくはスルホニウム有機ホウ素錯体が好適に使用できる。その具体例としては1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]エタン−1−オンオキシム−O−アセテート(商品名CGI−242 IrgOXE02)、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン(商品名イルガキュア907)、2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン(商品名イルガキュア379)、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−オクタン−1−オン−2−オンオキシム−O−ベンゾエート(商品名CGI−124 IrgOXE01)、ジメチル(2−オキソ−2−フェニルエチル)スルフォニウムブチルトリフェニルボレート(商品名TRG−271)、ジメチル(2−オキソ−2−(4−ジメチルアミノフェニル)−エチル)スルフォニウムブチルトリフェニルボレート(商品名TRG−278)等があげられる。
また、それと併用してジエトキシアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン等を用いることができる。スルホニウム有機ホウ素錯体等は、下記一般式(1)で表されるものである。
換されたアルキニル基を表す。(但し、R5、R6、R7およびR8の全てが、アリール基または置換されたアリール基となることはない。)
また、このアセトフェノン系光重合開始剤、もしくはスルホニウム有機ホウ素錯体またはオキソスルホニウム有機ホウ素錯体に加えて、他の重合開始剤を併用することもできる。このような重合開始剤としては、例えば、オキシムエステル系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、トリアジン系化合物、ホスフィン系化合物、キノン系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。
本発明に係る感光性着色組成物には、重合開始剤に加えて光増感剤を添加することが好ましい。
本発明に係る感光性着色組成物には、重合禁止剤を添加することができる。前述したように、この重合禁止剤の種類と添加量に応じて、コントラストと現像後残膜率0となる露光量とを制御できる点で、その添加は重要である。
また、本発明に係る感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。
溶剤は、透明基板上への均一な塗布を可能とすると共に、着色剤を均一に分散させる機能を有するものである。溶剤としては、水、有機溶剤等が利用できる。有機溶剤としては、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられる。
次に、本発明の感光性着色組成物の調製方法について説明する。本発明の感光性着色組成物は、公知の方法により調製することができる。例えば、光重合性モノマー、樹脂バインダー、顔料、分散剤及び溶剤とからなる本発明の感光性青色着組成物は以下の(イ)〜(ニ)のいずれかの方法により調製することができる。
(イ)光重合性モノマー又は樹脂バインダー、あるいはその両者を溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。
(ロ)光重合性モノマー又は樹脂バインダー、あるいはその両者を溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。
(ハ)光重合性モノマー又は樹脂バインダー、あるいはその両者を溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、顔料分散剤を添加した後、残りの成分を添加する。
(ニ)光重合性モノマー又は樹脂バインダー、あるいはその両者を溶剤に溶解した溶液を2種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。
次に、感光性着色組成物を用いたカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのガラスビーズを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し銅フタロシアニン分散体を作製した。
・青用顔料:ε型銅フタロシアニン顔料(C.I. Pigment Blue 15:6) (BASF製 ヘリオゲンブルーL−6700F) 12.0部
・顔料分散剤(ゼネカ社製 ソルスパース2000) 2.4部
・アクリル樹脂溶液 28.1部
・シクロヘキサノン 57.5部
ついで、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、青色レジスト材として調整した着色組成物を得た。
・銅フタロシアニン分散体 45.0部
・アクリル樹脂溶液 12.5部
・トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製NKエステルATMPT)
4.8部
・光重合開始剤(チバガイギー社製 イルガキュアー907) 2.5部
・増感剤(保土ヶ谷化学社製 EAB−F) 0.2部
・シクロヘキサノン 35.0部
<実施例2〜9および比較例1〜7>
表1に、実施例1〜9および比較例1〜7の、色、顔料、顔料分散剤、アクリル樹脂、モノマー、光重合開始剤、増感剤、有機溶剤の配合量(着色組成物全量を100とした重量部・溶剤分及び顔料分100に対する割合)を示す。実施例2〜9および比較1〜7は、表1に示した配合量を変更した以外は、実施例1と同様にして各色レジスト材として調整した着色組成物を得た。
・赤用顔料
ジケトピロロピロール系顔料(C.I. Pigment Red 254)
(チバガイギー社製イルガフォーレッドB−CF) 5.08部
アントラキノン系顔料(C.I. Pigment Red 177)
(チバガイギー社製クロモフタールレッドA2B) 0.82部
アントラキノン系顔料(C.I. Pigment Yellow 199)
(チバガイギー社製クロモフタールエローGT−AD) 0.20部
計6.10部
・緑用顔料
ハロゲン化銅フタロシアニン系顔料(C.I. Pigment Green 36)
(東洋インキ製造社製リオノールグリーン6YK) 3.60部
ニッケルアゾ錯体系顔料(C.I. Pigment Yellow 150)
(ランクセス社製E4GN) 2.00部
計5.60部
・青用顔料
ε型銅フタロシアニン顔料(C.I. Pigment Blue 15:6)
(BASF社製ヘリオゲンブルーL−6700F) 5.40部
<感度評価>
各実施例及び各比較例において調製した各感光性着色組成物について、その感度を、以下のようにして評価を行った。
各実施例及び各比較例において調製した各感光性着色組成物について、そのパターニング性能を、以下のようにして評価を行った。
13・・・遮光膜 14・・・透明着色画素 14x・・・スルーホール
15・・・オーバーコート層 16・・・透明電極 2‥アレイ基板
21・・・透明基板 22・・・偏光膜 3・・・液晶
4・・・バックライト a‥透過部 b‥反射部
Claims (5)
- 液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含み、かつ、この工程順で製造することを特徴とする、液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
(1)基板上に、230nm〜330nmに最大吸収波長を有する重合開始剤を1種以上含有する感光性着色組成物を塗布する工程。
(2)感光性着色組成物の層を230nmから330nmの波長を含む光源を用いて露光する工程。
(3)感光性着色組成物の層を半径3μmR以下のコーナー部を有する多角形の透明着色画素として現像する工程。 - 感光性着色組成物が、重合開始剤として、アセトフェノン系光重合開始剤もしくはスルホニウム有機ホウ素錯体を少なくとも一つ含有することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
- 前記アセトフェノン系光重合開始剤とスルホニウム有機ホウ素錯体を、それぞれの重量比率が0.1〜0.9で併用することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法によって、透明着色画素が、半径3μmR以下のコーナー部を有する複数色の透明着色画素として配設されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 請求項4に記載のカラーフィルタ基板を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
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