JP2009084435A - 感光性樹脂組成物、フォトスペーサの製造方法、液晶表示装置用基板、液晶表示素子、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】側鎖に分岐および/また脂環構造を有する基、側鎖に酸性基を有する基、および側鎖にエチレン性不飽和基を有する基とを含有する樹脂と、ウレタン基を有する重合性モノマーと、光重合開始剤と、を少なくとも含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
しかし、液晶表示パネル製造プロセスにおける液晶注入封止後のアニール工程や液晶表示装置が高温環境に曝された場合、基板間に封入されている液晶が熱膨張する結果、膨張圧力によってセル厚が変化するため、基板が歪み、液晶の層厚が部分的に不均一になる。そのため表示コントラストにムラが生じ、表示品位の低下につながる。特に、基板面積が大きい大型画面の液晶表示パネルにおいては、液晶の熱膨張による基板の歪みが顕著となる傾向があり、例えばテレビ用など、液晶表示パネルの大型化が進んでいることから、液晶の熱膨張による表示コントラストのムラが大きな問題となっている。
フォトスペーサー用材料としてウレタン結合を有する多官能(メタ)アクリル酸エステル類とを含む感光性樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。液晶層の厚さ(セル厚)を一定に保つためのスペーサー形成技術として、ある荷重において高変形量と高弾性回復率を両立させることが必要不可欠であり、特許文献1の組成物はそれを満足するものではなかった。高温環境に曝された場合にセル厚変化に追随できる材料として、表示パネル用スペーサーの形成に用いる(a1)ウレタン結合を含まない多官能(メタ)アクリル酸エステル類とウレタン結合を有する多官能(メタ)アクリル酸エステル類とを多官能不飽和モノマー(B)として含む感放射線性樹脂組成物(a1成分が(B)成分の全量の10〜50%の含有率)が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明は、上記現状を鑑み、温度変化などに影響されること無く、変形の回復性に優れた感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は温度変化などによるギャップ幅変化に影響されること無く、変形の回復性に優れたフォトスペーサーの製造方法、該製造方法により製造されたフォトスペーサーを備えた液晶表示装置用基板を提供することを目的とする。
また、本発明の前記液晶表示装置用基板を備えた液晶表示素子、及び液晶表示素子を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
ウレタン基を有する重合性モノマーと、光重合開始剤と、を少なくとも含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
<2> 上記<1>記載の感光性樹脂組成物において、ウレタン基を含まず(メタ)アクリル基を有する重合性モノマーを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
<3>前記ウレタン基を含まず(メタ)アクリル基を有する重合性モノマーが、
不飽和結合を2つ以上有する上記<2>記載の感光性樹脂組成物。
<4> 前記ウレタン基を有する重合性モノマーが、不飽和結合を2つ以上有する上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
前記2枚の基板の一方の上に、上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂層を形成する層形成工程と、
形成された前記感光性樹脂層を露光及びアルカリ現像してパターニングするパターニング工程と、を有するフォトスペーサーの製造方法。
<7> 前記層形成工程は、上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて前記2枚の基板の一方の上に塗布し、乾燥する上記<5>又は<6>に記載のフォトスペーサーの製造方法。
<9> 上記<8>に記載の液晶表示装置用基板を備えた液晶表示素子。
<10> 上記<9>に記載の液晶表示素子を備えた液晶表示装置。
また、本発明によれば、温度変化などによるギャップ幅変化に影響されること無く、変形の回復性に優れたフォトスペーサーの製造方法、該製造方法により製造されたフォトスペーサーを備えた液晶表示装置用基板を提供することができる。
また、本発明によれば、本発明の前記液晶表示装置用基板を備えた液晶表示素子、及び液晶表示素子を備えた液晶表示装置を提供することができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、側鎖に分岐および/また脂環構造を有する基、側鎖に酸性基を有する基、および側鎖にエチレン性不飽和基を有する基とを含有する樹脂(A)と、ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)(以下、「重合性モノマー(B1)」ともいう。)と、光重合開始剤(C)と、を少なくとも含有することを特徴とする。
本発明の感光性樹脂組成物は、前記構成とすることにより、高度の変形量と高度な回復性との両立を示すことが可能なフォトスペーサーを得ることができる組成物とすることができ、また、表示ムラのない表示装置を得ることが可能な組成物とすることができる。
本発明の感光性樹脂組成物により製造されるフォトスペーサーは高度の変形回復性を有するため、表示装置における表示ムラを解消することができる。
本発明における層形成工程は、支持体(基板)上に本発明の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂層(以下、単に「感光性樹脂組成物層」とも言う。)を形成する工程である。
この感光性樹脂層は、後述する製造工程を経て、変形回復性が良好でセル厚を均一に保持し得るフォトスペーサーとすることができる。該フォトスペーサーを用いることにより、特にセル厚の変動により表示ムラが生じやすい表示装置における画像中の表示ムラが効果的に解消される。
本発明における感光性樹脂組成物を用いて、本発明における2枚の基板の一方の上に塗布して乾燥することによりフォトスペーサーを形成することが好ましい態様である。
感光性樹脂組成物の塗布は、公知の塗布法、例えば、スピンコート法、カーテンコート法、スリットコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、あるいは米国特許第2681294号明細書に記載のポッパーを使用するエクストルージョンコート法等により行なうことができる。中でも、特開2004−89851号公報、特開2004−17043号公報、特開2003−170098号公報、特開2003−164787号公報、特開2003−10767号公報、特開2002−79163号公報、特開2001−310147号公報等に記載のスリットノズルあるいはスリットコーターによる方法が好適である。
感光性樹脂組成物の乾燥は、特に限定されず、上記同公報に記載の乾燥方法を用いることができる。
転写による場合、感光性樹脂転写材料を用いて、仮支持体上に膜状に形成された感光性樹脂層を2枚の基板の一方側(支持体面)に接するように、加熱及び/又は加圧したローラー又は平板で圧着又は加熱圧着することによって、貼り合せた後、仮支持体の剥離により感光性樹脂組成物層を支持体上に転写することによりフォトスペーサーを形成することが好ましい態様である。
前記2枚の基板の一方側(支持体面)に接するように、加熱及び/又は加圧したローラー又は平板で圧着又は加熱圧着することによって、貼り合せた後、転写することが好ましい。
具体的には、特開平7−110575号公報、特開平11−77942号公報、特開2000−334836号公報、特開2002−148794号公報に記載のラミネーター及びラミネート方法が挙げられ、低異物の観点で、特開平7−110575号公報に記載の方法を用いるのが好ましい。
該感光性転写材料を構成する仮支持体、酸素遮断層、熱可塑性樹脂層、その他の層や該感光性転写材料の作製方法については、特開2006−23696号公報の段落番号[0024]〜[0030]に記載の構成、作製方法と同様である。
本発明のフォトスペーサーの製造方法における前記液晶、前記2枚の電極については、後述の液晶表示装置用基板、液晶表示素子及び液晶表示装置において説明する。
次に、感光性樹脂組成物について説明する。
感光性樹脂組成物は、側鎖に分岐および/または脂環構造を有する基と、側鎖に酸性基を有する基と、側鎖にエチレン性不飽和基を有する基とを含有する樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)」とも言う。)、ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)と、光重合開始剤(C)を少なくとも含有する。 また、必要に応じて、着色剤や界面活性剤などのその他の成分を用いて構成することができる。
前記感光性樹脂組成物は、フォトスペーサー用に特に好ましく用いられる。
樹脂(A)は側鎖に分岐および/または脂環構造を有する基:X(xモル%)と、酸性基を有する基:Y(yモル%)と、エチレン性不飽和基を有する基:Z(zモル%)を含有してなり、必要に応じてその他の基(L)(lモル%)を有していてもよい。また、樹脂(A)中のひとつの基の中にX,Y,及びZが複数組み合わされていてもよい。
前記「側鎖に分岐および/または脂環構造を有する基」について説明する。
まず、分岐を有する基としては、炭素原子数3〜12個の分岐状のアルキル基を示し、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、i−アミル基、t−アミル基、3−オクチル、t−オクチル等が挙げられる。これらの中でも、i−プロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基等が好ましく、さらにi−プロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。
前記市販品としては、日立化成工業(株)製:FA−511A、FA−512A(S)、FA−512M、FA−513A、FA−513M、TCPD−A、TCPD−M、
H−TCPD−A、H−TCPD−M、TOE−A、TOE−M、H−TOE−A、H−TOE−M等が挙げられる。これらの中でも現像性に優れ、変形回復率に優れる点で、FA−512A(S),512Mが好ましい。
前記酸性基としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、スルホンアミド基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。これらの中でも、現像性、及び硬化膜の耐水性が優れる点から、カルボキシ基、フェノール性水酸基であることが好ましい。
前記「側鎖にエチレン性不飽和基」としては、特に制限はなく、エチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基が好ましい。また、エチレン性不飽和基と単量体との連結はエステル基、アミド基、カルバモイル基などの2価の連結基であれば特に制限はない。側鎖にエチレン性不飽和基を導入する方法は公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸性基を持つ基にエポキシ基を持つ(メタ)アクリレートを付加する方法、ヒドロキシル基を持つ基にイソシアネート基を持つ(メタ)アクリレートを付加した付加する方法、イソシアネート基を持つ基にヒドロキシ基を持つ(メタ)アクリレートを付加する方法などが挙げられる。
その中でも、酸性基を持つ繰り返し単位にエポキシ基を持つ(メタ)アクリレートを付加する方法が最も製造が容易であり、低コストである点で好ましい。
前記その他の単量体としては、特に制限はなく、例えば分岐および/または脂環構造をもたない(メタ)アクリル酸エステル、スチレン、ビニルエーテル、二塩基酸無水物基、ビニルエステル基、炭化水素アルケニル基等を有する単量体などが挙げられる。
前記ビニルエーテル基としては、特に制限はなく、例えば、ブチルビニルエーテル基などが挙げられる。
前記ビニルエステル基としては、特に制限はなく、例えば、酢酸ビニル基などが挙げられる。
前記炭化水素アルケニル基としては、特に制限はなく、例えば、ブタジエン基、イソプレン基などが挙げられる。
前記樹脂(A)は、モノマーの(共)重合反応の工程とエチレン性不飽和基を導入する工程の二段階の工程から作られる。
まず、(共)重合反応は種々のモノマーの(共)重合反応によって作られ、特に制限はなく公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、重合の活性種については、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、配位重合などを適宜選択することができる。これらの中でも合成が容易であり、低コストである点からラジカル重合であることが好ましい。また、重合方法についても特に制限はなく公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、バルク重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法などを適宜選択することができる。これらの中でも、溶液重合法であることがより望ましい。
樹脂(A)として好適な前記共重合体の重量平均分子量は、10,000〜10万が好ましく、12,000〜6万が更に好ましく、15,000〜4.5万が特に好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、共重合体の製造適性、現像性の点で望ましい。また、溶融粘度の低下により形成された形状が潰れ難い点で、また、架橋不良となり難い点、現像でのスペーサー形状の残渣がない点で好ましい。
樹脂(A)として好適なガラス転移温度(Tg)は、40〜180℃であることが好ましく、45〜140℃であることはより好ましく、50〜130℃であることが特に好ましい。ガラス転移温度(Tg)が前記好ましい範囲内であると、良好な現像性、力学強度を有するフォトスペーサーが得られる。
樹脂(A)として好適な酸価はとりうる分子構造により好ましい範囲は変動するが、一般には20mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることはより好ましく、70〜130mgKOH/gであることが特に好ましい。酸価が前記好ましい範囲内であると、良好な現像性、力学強度を有するフォトスペーサーが得られる。
更に、前記樹脂(A)の好ましい例は、好ましい前記分子量、ガラス転移温度(Tg)、及び酸価のそれぞれの組合せがより好ましい。
前記樹脂(A)の前記各成分の共重合組成比については、ガラス転移温度と酸価を勘案して決定され、一概に言えないが、「側鎖に分岐および/または脂環構造を有する基」は10〜70モル%が好ましく、15〜65モル%が更に好ましく、20〜60モル%が特に好ましい。側鎖に分岐および/または脂環構造を有する基が前記範囲内であると、良好な現像性が得られると共に、画像部の現像液耐性も良好である。
また、「側鎖に酸性基を有する基」は5〜70モル%が好ましく、10〜60モル%が更に好ましく、20〜50モル%が特に好ましい。側鎖に酸性基を有する基が前記範囲内であると、良好な硬化性、現像性が得られる。
また、「側鎖にエチレン性不飽和基を有する基」は10〜70モル%が好ましく、20〜70モル%が更に好ましく、30〜70モル%が特に好ましい。側鎖にエチレン性不飽和基を有する基が前記範囲内であると、顔料分散性に優れると共に、現像性及び硬化性も良好である。
前記樹脂(A)と併用することができる樹脂としては、アルカリ性水溶液に対して膨潤性を示す化合物が好ましく、アルカリ性水溶液に対して可溶性である化合物がより好ましい。
アルカリ性水溶液に対して膨潤性又は溶解性を示す樹脂としては、例えば、酸性基を有するものが好適に挙げられ、具体的には、エポキシ化合物にエチレン性不飽和二重結合と酸性基とを導入した化合物(エポキシアクリレート化合物)、側鎖に(メタ)アクリロイル基、及び酸性基を有するビニル共重合体、エポキシアクリレート化合物と、側鎖に(メタ)アクリロイル基、及び酸性基を有するビニル共重合体との混合物、マレアミド酸系共重合体、などが好ましい。
前記酸性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、などが挙げられ、これらの中でも、原料の入手性などの観点から、カルボキシル基が好ましく挙げられる。
前記樹脂(A)と併用することができる樹脂との合計の含有量としては、前記感光性組成物全固形分に対して、70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。70質量%を超えると、露光感度が低下することがある。なお、前記含有量は、固形分含有量のことを示している。
本発明の感光性樹脂組成物は、重合性モノマーとして、ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)を少なくとも含有する。
本発明の感光性樹脂組成物は、前記前記重合性モノマー(B1)を少なくとも含有することにより、高変形量を有することができる。
また、前記ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)は、高変形量の観点から、ウレタン基を2つ以上含むことが好ましく、3つ以上含むことが更に好ましい。前記ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)のウレタン基数を上記範囲とすることにより、ある荷重で高変形量を有することができて好ましい。
本発明におけるウレタン基を有する重合性モノマー(B1)の具体例について、下記に示すがこれに限定されるものではない。
前記ウレタン基を有する重合性モノマー(B1)において、ウレタン結合を有する4官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類として、アロニックスM−1960(東亜合成(株)製)、R−1150(第一工業製薬(株)製)、R−1901(第一工業製薬(株)製)、UN−3320HS(根上工業社製)、UN−901T(根上工業社製)、U−6HA(新中村化学工業社製)、U−15HA(新中村化学工業社製)、UA−32P(新中村化学工業社製)、等が挙げられる。
前記ウレタン基を有さず(メタ)アクリル基を有する重合性モノマー(B2)の具体例を下記に示すが、これに限定されるものではない。
2官能(メタ)アクリル酸エステル類の市販品としては、例えば、アロニックスM−210、同−240、同−6200(以上、東亞合成(株)製)、KAYARADH DDA、同HX−220、同R−604(以上、日本化薬(株)製)、ビスコート260、同312、同335HP(以上、大阪有機化学工業(株)製)が挙げられる。
3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類の市販品としては、例えば、アロニックスM−309、同−400、同−402、同−405、同−450、同−7100、同−8030、同−8060、同−1310、同−1600、同−1960、同−8100、同−8530、同−8560、同−9050、アロニックスTO−1450(以上、東亞合成(株)製)、KAYARADTMPTA、同DPHA、同DPCA−20、同DPCA−30、同DPCA−60、同DPCA−120、同MAX−3510(以上、日本化薬(株)製)、ビスコート295、同300、同360、同400、同GPT、同3PA(以上、大阪有機化学工業(株)製)が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物が、前記重合性モノマー(B1)及び前記重合性モノマー(B2)の総含有量を上記範囲とすることにより、良好な現像性、力学強度を有するフォトスペーサーが得られる点で好ましい。
本発明において、上記重合性モノマー以外のその他の重合性モノマー、光重合開始剤(C)、その他の成分として公知の組成物を構成する成分を好適に用いることができ、例えば、特開2006−23696号公報の段落番号[0010]〜[0020]に記載の成分や、特開2006−64921号公報の段落番号[0027]〜[0053]に記載の成分が挙げられる。
前記感光性樹脂組成物において、微粒子を添加することが好ましい。前記微粒子(D)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るが、例えば、特開2003−302639号公報[0035]〜[0041]に記載の体質顔料が好ましく、中でも良好な現像性、力学強度を有するフォトスペーサーが得られるという観点からコロイダルシリカが好ましい。
本発明におけるパターニング工程は、支持体上に形成された感光性樹脂層を露光及び現像してパターニングする工程である。パターニング工程の具体例としては、特開2006−64921号公報の段落番号[0071]〜[0077]に記載の形成例や、特開2006−23696号公報の段落番号[0040]〜[0051]に記載の工程などが、本発明においても好適な例として挙げられる。
パターニング工程における、露光及び現像について以下に説明する。
上記支持体上に形成された感光性樹脂層の上方に所定のマスクを配置し、その後該マスク、熱可塑性樹脂層、及び中間層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い、パターニング工程を行うことができる。
ここで、前記露光の光源としては、感光性樹脂層を硬化しうる波長域の光(例えば、365nm、405nmなど)を照射できるものであれば適宜選定して用いることができる。具体的には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。露光量としては、通常5〜200mJ/cm2程度であり、好ましくは10〜100mJ/cm2程度である。
水と混和性を有する有機溶剤としては、メタノール、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−メチルピロリドン等を挙げることができる。該有機溶剤の濃度は0.1質量%〜30質量%が好ましい。
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できる。界面活性剤の濃度は0.01質量%〜10質量%が好ましい。
ここで、上記シャワー現像について説明すると、露光後の感光性樹脂層に現像液をシャワーにより吹き付けることにより、未硬化部分を除去することができる。尚、現像の前に感光性樹脂層の溶解性が低いアルカリ性の液をシャワーなどにより吹き付け、熱可塑性樹脂層、中間層などを除去しておくことが好ましい。また、現像の後に、洗浄剤などをシャワーにより吹き付け、ブラシなどで擦りながら、現像残渣を除去することが好ましい。
現像液の液温度は20℃〜40℃が好ましく、また、現像液のpHは8〜13が好ましい。
現像と後述する熱処理の間に、ポスト露光を実施すると、画像の断面形状のコントロール、画像の硬度のコントロール、画像の表面凹凸のコントロール、画像の膜減りのコントロールなどの観点で好ましい。ポスト露光に用いる光源としては、特開2005−3861号公報の段落番号0074に記載の超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。ポスト露光は、超高圧水銀灯やメタルハライド等の光源からの光を露光マスクなどを介さず直接基板に照射する事が、設備の簡素化と省電力の観点で好ましい。必要に応じて、両面から実施する。また、露光量も、上面:100から2000mJ/平方センチメートル、下面:100から2000mJ/平方センチメートルの範囲で、上記コントロール目的に応じ、適宜調整する。
熱処理により本発明の感光性樹脂組成物層に含まれるモノマーや架橋剤を反応させて、画像の硬度を確保することができる。熱処理の温度は、150℃から250℃の範囲が好ましい。150℃以下では硬度が不十分となり、250℃以上では基板との密着性が悪くなりやすい。熱処理の時間は、10分から150分が好ましい。10分未満では、硬度が不足し、150分以上では、密着性が悪くなりやすい。
最大荷重50mNの場合は、85%以上〜90%未満が好ましく、90%以上が更に好ましい。
変形回復率が前記範囲内にあると、外部からの圧縮強度に耐え、パネル形成時における塑性変形を防止して所望厚の液晶層を得ることができる。その結果、厚変化により生じ得る表示ムラが解消され、高画質画像の表示が可能となる。
前記黒色遮蔽部及び着色部とフォトスペーサとは、感光性組成物を塗布する塗布法と感光性組成物からなる感光性樹脂層を有する転写材料を用いる転写法と、を任意に組合せて形成することが可能である。
前記黒色遮蔽部及び着色部並びに前記フォトスペーサはそれぞれ感光性組成物から形成でき、具体的には、例えば、基板に液体の前記感光性組成物を直接塗布することにより感光性樹脂層を形成した後に、露光・現像を行い、前記黒色遮蔽部及び着色部をパターン状に形成し、その後、別の液体の前記感光性組成物を前記基板とは異なる別の基板(仮支持体)上に設置して感光性樹脂層を形成することにより作製された転写材料を用い、この転写材料を前記黒色遮蔽部及び着色部が形成された前記基板に密着させて感光性樹脂層を転写した後に、露光・現像を行うことによりフォトスペーサをパターン状に形成することができる。このようにして、フォトスペーサが設けられたカラーフィルタを作製することができる。
本発明の液晶表示装置用基板は、前記本発明のフォトスペーサーの製造方法により得られたフォトスペーサーを備えたものである。フォトスペーサーは、支持体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い。また、ブラックマトリクス等の表示用遮光部やTFT等の駆動素子とフォトスペーサーとの間にITO等の透明導電層(透明電極)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用基板には更に、必要に応じて赤色(R)、青色(B)、緑色(G)3色等の着色画素が設けられていてもよい。
前記本発明の液晶表示装置用基板を設けて液晶表示素子を構成することができる。液晶表示素子の1つとして、少なくとも一方が光透過性の一対の支持体(本発明の液晶表示装置用基板を含む。)間に液晶層と液晶駆動手段(単純マトリックス駆動方式及びアクティブマトリックス駆動方式を含む。)を少なくとも備えたものが挙げられる。
この場合も、本発明の液晶表示装置用基板は、複数のRGB画素群を有し、該画素群を構成する各画素が互いにブラックマトリックスで離画されたカラーフィルタ基板として構成されている。
また、前記カラーフィルタ基板の前記画素群は、互いに異なる色を呈する2色の画素からなるものでも、3色の画素、4色以上の画素からなるものであってもよい。例えば3色の場合、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つの色相で構成される。RGB3色の画素群を配置する場合には、モザイク型、トライアングル型等の配置が好ましく、4色以上の画素群を配置する場合にはどのような配置であってもよい。カラーフィルタ基板の作製は、例えば2色以上の画素群を形成した後既述のようにブラックマトリックスを形成してもよいし、逆にブラックマトリックスを形成した後に画素群を形成するようにしてもよい。RGB画素の形成については、特開2004−347831号公報等を参考にすることができる。
本発明の液晶表示装置は、前記液晶表示装置用基板を設けて構成されたものである。また、本発明の液晶表示装置は、前記液晶表示素子を設けて構成されたものである。すなわち、互いに向き合うように対向配置された一対の基板間を既述のように、本発明のフォトスペーサーの製造方法により作製されたフォトスペーサーで所定幅に規制し、規制された間隙に液晶材料を封入(封入部位を液晶層と称する。)して構成されており、液晶層の厚さ(セル厚)が所望の均一厚に保持されるようになっている。
(合成例1)
反応容器中に1−メトキシ−2−プロパノール(ダイセル化学工業(株)製) 8.57部をあらかじめ加え90℃に昇温し、イソプロピルメタクリレート 6.27部、メタクリル酸 5.15部、アゾ系重合開始剤(和光純薬社製、V−601) 1部、及び1−メトキシ−2−プロパノール8.57部からなる混合溶液を窒素ガス雰囲気下、90℃の反応容器中に2時間かけて滴下した。滴下後4時間反応させて、アクリル樹脂溶液を得た。
次いで、前記アクリル樹脂溶液に、ハイドロキノンモノメチルエーテル 0.025部、及びテトエチルアンモニウムブロマイド 0.084部を加えた後、グリシジルメタクリレート 5.41部を2時間かけて滴下した。滴下後、空気を吹き込みながら90℃で4時間反応させ後、固形分濃度が45%になるように溶媒MMPGACを添加することにより調製し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−1で表される樹脂溶液を得た。
なお、前記化合物構造P−1で表される樹脂の分子量Mwは、重量平均分子量のことを示し、前記分子量の測定方法としては、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用いて測定した。
前記化合物構造P−2で表される樹脂の合成を以下のように行った。
前記化合物構造P−2で表される樹脂は、前記化合物構造P−2中のx:y:zが40mol%:25mol%:35mol%になるように、t−ブチルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−2で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−3で表される樹脂の合成例3を以下のように行ったのでここに示す。
前記化合物構造P−3で表される樹脂は、前記化合物構造P−3中のx:y:zが40mol%:20mol%:40mol%になるように、イソブチルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−3で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−7で表される樹脂の合成例4を以下のように行った。
前記P−7で表される樹脂は、前記化合物構造P−7中のx:y:zが40mol%:25mol%:35mol%になるように、イソプロピルメタクリレート、メタクリル酸、及びサイクロマー(CYCLOMER)M−200;ダイセル化学工業(株)製の添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−7で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−8で表される樹脂の合成例5を以下のように行った。
前記P−8で表される樹脂は、前記化合物構造P−8中のx:y:zが35mol%:30mol%:35mol%になるように、t−ブチルメタクリレート、メタクリル酸、及びサイクロマー(CYCLOMER)A−200;ダイセル化学工業(株)製の添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−8で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−10で表される樹脂の合成例6を以下のように行った。
前記P−10で表される樹脂は、前記化合物構造P−10中のx:y:zが30mol%:30mol%:40mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−10で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−12で表される樹脂の合成例7を以下のように行った。
前記P−12で表される樹脂は、前記化合物構造P−12中のx:y:zが30mol%:30mol%:40mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、及びサイクロマー(CYCLOMER)A−200;ダイセル化学工業(株)製の添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−12で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−13で表される樹脂の合成例8を以下のように行ったのでここに示す。
前記P−13で表される樹脂は、前記化合物構造P−13中のx:y:zが45mol%:15mol%:40mol%になるように、イソボルニルメタクリレート、アクリル酸ダイマー、及びサイクロマー(CYCLOMER)M−200;ダイセル化学工業(株)製の添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−13で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−14で表される樹脂の合成例9を以下のように行ったのでここに示す。
前記P−14で表される樹脂は、前記化合物構造P−14中のx:y:zが35mol%:30mol%:35mol%になるように、イソボルニルメタクリレート、メタクリル酸、及びサイクロマー(CYCLOMER)A−200;ダイセル化学工業(株)製の添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−14で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−15で表される樹脂の合成例10を以下のように行った。
前記P−15で表される樹脂は、前記化合物構造P−15中のx:y:zが45mol%:30mol%:25mol%になるように、ノルボルニルメタクリレート、アクリル酸ダイマー、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−15で表される樹脂溶液を得た。
前記合成例2において、合成例2で用いた成分の添加量を表1中の固形分酸価、Mwになるように調整し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−2で表される樹脂溶液を得た。
前記合成例1において、合成例1で用いた成分の添加量を表1中の固形分酸価、Mwになるように調整し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−1で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−24で表される樹脂の合成例18を以下のように行った。
前記P−24で表される樹脂は、前記化合物構造P−24中のx:y:zが44mol%:16mol%:40mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−24で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−25で表される樹脂の合成例19を以下のように行った。
前記P−25で表される樹脂は、前記化合物構造Pー18中のx:l:y:zが46mol%:2mol%:20mol%:32mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−25で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−26で表される樹脂の合成例20を以下のように行ったのでここに示す。
前記P−26で表される樹脂は、前記化合物構造P−26中のx:l:y:zが45.5mol%:2mol%:19mol%:33.5mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−26で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−27で表される樹脂の合成例21を以下のように行った。
前記P−27で表される樹脂は、前記化合物構造P−27中のx:y:zが48mol%:22mol%:30mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−27で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−28で表される樹脂の合成例22を以下のように行った。
前記P−28で表される樹脂は、前記化合物構造P−28中のx:y:zが51.5mol%:18.5mol%:30mol%になるように、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−28で表される樹脂溶液を得た。
反応容器中に1−メトキシ−2−プロパノール 25gと1−メトキシ−2−プロピルアセテート25gの混合溶媒をあらかじめ加え、90℃に昇温しスチレン32.1g、メタクリル酸36.5g、アゾ系重合開始剤(和光純薬社製、V−601) 6.73g、1−メトキシ−2−プロパノール 25g、および1−メトキシ−2−プロピルアセテート25gの混合溶液を窒素ガス雰囲気下、90℃の反応容器中に2時間かけて滴下した。滴下後4時間反応させて、アクリル樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−25で表される樹脂の合成を以下のように行った。
合成例19において、開始剤量と反応温度を調整した以外は同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−25で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−29〜P−35で表される樹脂の合成を以下のように行った。
前記化合物構造P−29〜P−35で表される樹脂は、前記化合物構造P−29〜P−35中のx:y:zが表3に記載のmol%になるように、表3のxユニットに記載の各化合物、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−29〜P−35で表される樹脂溶液を得た。
前記化合物構造P−21で表される樹脂の合成を以下のように行った。
前記P−21で表される樹脂は、前記化合物構造P−21中のx:y:zが45mol%:20mol%:35mol%になるように、ADMA(メタクリル酸 2-アダマンチル)、メタクリル酸、及びグリシジルメタクリレートの添加量を変更した以外は、合成例1と同様の方法により合成し、不飽和基を持つ前記化合物構造P−21で表される樹脂溶液を得た。
前記樹脂PH−1の合成例24を以下のように行った。
反応容器中に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込み、引き続き1,3−ブタジエン5部、メタクリル酸18部、メタクリル酸ベンジル40部およびメタクリル酸n−ブチル37部を仕込んで窒素置換したのち、ゆるやかに撹拌して、反応溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持し、その後100℃に昇温してさらに1時間反応させた。次いで、反応溶液の温度を室温まで下げて、PH−1の樹脂溶液(固形分濃度=30.0重量%)を得た。
−スペーサー用感光性転写フイルムの作製−
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(PET仮支持体)上に、下記処方Aからなる熱可塑性樹脂層用塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥層厚6.0μmの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
(=55/11.7/4.5/28.8[モル比]、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
(=63/37[モル比]、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
・界面活性剤1(下記構造物1) … 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
次に、形成した熱可塑性樹脂層上に、下記処方Bからなる中間層用塗布液を塗布、乾燥させて、乾燥層厚1.5μmの中間層を積層した。
*界面活性剤1
・下記構造物1 ・・・30%
・メチルエチルケトン ・・・70%
・ポリビニルアルコール … 3.22部
(PVA−205、鹸化率80%、(株)クラレ製)
・ポリビニルピロリドン … 1.49部
(PVP K−30、アイエスピー・ジャパン株式会社製)
・メタノール … 42.3部
・蒸留水 … 524部
特開2005−3861号公報の段落番号[0084]〜[0095]に記載の方法でブラックマトリクス、R画素、G画素、B画素を有するカラーフィルタを作製した。次いで、カラーフィルタ基板のR画素、G画素、及びB画素並びにブラックマトリクスの上に更に、ITO(Indium Tin Oxide)の透明電極をスパッタリングにより形成した。
得られたスペーサー用感光性転写フイルム(1)のカバーフィルムを剥離し、露出した感光性樹脂組成物層の表面を、上記で作製したITO膜がスパッタ形成されたカラーフィルタ基板のITO膜上に重ね合わせ、ラミネーターLamicII型〔(株)日立インダストリイズ製〕を用いて、線圧100N/cm、130℃の加圧・加熱条件下で搬送速度2m/分にて貼り合わせた。その後、PET仮支持体を熱可塑性樹脂層との界面で剥離除去し、感光性樹脂組成物層を熱可塑性樹脂層及び中間層と共に転写した(層形成工程)。
引き続き、炭酸Na系現像液(0.38モル/リットルの炭酸水素ナトリウム、0.47モル/リットルの炭酸ナトリウム、5%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、及び安定剤含有;商品名:T−CD1(富士フイルム(株)製)を純水で10倍に希釈した液)を用いて29℃で30秒間、コーン型ノズル圧力0.15MPaでシャワー現像し、スペーサーのパターン像を得た。
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−SD3(富士フイルム(株)製))を純水で10倍に希釈した液を用いて33℃で20秒間、コーン型ノズル圧力0.02MPaにてシャワーで吹きかけ、形成されたパターン像の周辺の残渣除去を行ない、所望のスペーサーパターンを得た。
得られたスペーサーパターンは、直径24μm、平均高さ3.6μmの円柱状であった。尚、平均高さは、得られたスペーサ1000個を三次元表面構造解析顕微鏡(メーカー:ZYGO Corporation、型式:New View 5022)を用い、ITOの透明電極形成面から最も高いスペーサーの最も高い位置を測定(n=20)した。
続いて、カラーフィルタ基板のITO膜(透明電極)及びTFT基板のITO膜にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更にポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、常圧に戻し、荷重をかけてセル厚が4μmになるように制御した。この状態で、メタルハライドランプを使用して、340nm未満の紫外線をフィルターカットし、340〜390nmの積算光量として3,000mJ/cm2相当の光量になるように、窒素雰囲気下で露光してシール剤を光硬化させた後、熱処理してシール剤を硬化させ、液晶セルを得た。このようにして得た液晶セルの両面に、偏光板(HLC2−2518、(株)サンリツ製)を貼り付けた。次に、CCFLのバックライトを構成し、偏光板が取り付けられた液晶セルの背面側に設置し、PVAモード液晶表示装置を作製した。
フォトスペーサーについて、微小硬度計(DUH−W201、(株)島津製作所製)により次のようにして測定を行ない、評価した。測定は、50μmφの円錘台圧子を採用し、最大荷重50mN、保持時間5秒として、負荷−除荷試験法により行なった。この測定により変形量は求められ、下記式により変形率を求めることができる。
変形率(%)=(加重による変形量[μm]/フォトスペーサーの高さ[μm])×100
〈評価基準〉
◎:変形回復率が20%以上であった。
○:変形回復率が15%以上20%未満であった。
△:変形回復率が10%以上15%未満であった。
×:変形回復率が10%未満であった。
変形回復率は測定値から下記式により変形回復率〔%〕を求め、下記基準にしたがって評価した。結果は表に示す。
変形回復率(%)=(加重による変形量[μm]/加重開放後の回復量[μm])×100
◎:変形回復率が90%以上であった。
○:変形回復率が85%以上90%未満であった。
△:変形回復率が75%以上85%未満であった。
×:変形回復率が75%未満であった。
液晶表示装置について、液晶表示装置を水平面の法線方向と平行に立てた状態で、60℃の条件下で2日間放置した後、グレイのテスト信号を入力させたときのグレイ表示を目視及びルーペにて観察し、表示ムラの発生の有無を下記評価基準にしたがって評価した。
〈評価基準〉
○:表示ムラは全く認められなかった。
△:表示ムラが僅かに認められた。
×:表示ムラが顕著に認められた。
(2)低温発泡による表示ムラ
液晶表示装置を0℃の条件下に2日間放置した後、グレイのテスト信号を入力させたときのグレイ表示を目視及びルーペにて観察し、表示ムラの発生の有無を下記評価基準にしたがって評価した。
〈評価基準〉
○:表示ムラは全く認められなかった。
△:表示ムラが僅かに認められた。
×:表示ムラが顕著に認められた。
実施例1において、樹脂(A)を合成例1で得た化合物構造P−1の代わりに、表1〜3に記載の化合物構造に変更し、感光性樹脂組成物層用塗布液の処方1を表2に記載の処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でフォトスペーサーと液晶表示装置を作製した。前記フォトスペーサーと液晶表示装置について、実施例1と同様にして評価した。得られたスペーサーパターンは、直径24μm、平均高さ3.6μmの円柱状であった。
−フォトスペーサーの作製−
上記で作製したITO膜がスパッタ形成されたカラーフィルタ基板のITO膜上に、スリット状ノズルを有するガラス基板用コーターMH−1600(エフ・エー・エス・アジア社製)にて下記表2に示す処方からなる感光性樹脂組成物層用塗布液を塗布した。引き続き、真空乾燥機VCD(東京応化社製)を用いて30秒間溶媒の一部を乾燥させて塗布膜の流動性をなくした後、120℃で3分間プリベークして膜厚2.4μmの感光性樹脂組成物層を形成した(層形成工程)。
上記で得られたフォトスペーサー及びPVAモード液晶表示装置について、実施例1と同様にして評価を行ない、結果を表3に示す。
Claims (10)
- 側鎖に分岐および/また脂環構造を有する基、側鎖に酸性基を有する基、および側鎖にエチレン性不飽和基を有する基とを含有する樹脂と、
ウレタン基を有する重合性モノマーと、光重合開始剤と、を少なくとも含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 請求項1記載の感光性樹脂組成物において、ウレタン基を含まず(メタ)アクリル基を有する重合性モノマーを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
- 前記ウレタン基を含まず(メタ)アクリル基を有する重合性モノマーが、
不飽和結合を2つ以上有する請求項2記載の感光性樹脂組成物。 - 前記ウレタン基を有する重合性モノマーが、不飽和結合を2つ以上有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 少なくとも2枚の基板と、前記基板間に設けられた液晶と、前記液晶に電界を印加する2枚の電極と、前記基板間のセル厚を規制するためのフォトスペーサーと、を備えた液晶表示装置における前記フォトスペーサーの製造方法であって、
前記2枚の基板の一方の上に、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂層を形成する層形成工程と、
形成された前記感光性樹脂層を露光及びアルカリ現像してパターニングするパターニング工程と、を有するフォトスペーサーの製造方法。 - 前記層形成工程は、仮支持体上に請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物で形成された感光性樹脂層を有する感光性転写材料を用い、前記感光性樹脂層を前記2枚の基板の一方に接するように転写する請求項5に記載のフォトスペーサーの製造方法。
- 前記層形成工程は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて前記2枚の基板の一方の上に塗布し、乾燥する請求項5又は請求項6に記載のフォトスペーサーの製造方法。
- 請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載のフォトスペーサーの製造方法により製造されたフォトスペーサーを備えた液晶表示装置用基板。
- 請求項8に記載の液晶表示装置用基板を備えた液晶表示素子。
- 請求項9に記載の液晶表示素子を備えた液晶表示装置。
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