JP2010111871A - インク組成物及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インク組成物は、高分子樹脂5〜45質量部と、熱的安定性を維持するために添加する添加剤5〜45質量部と、有機溶媒50〜90質量部とを含み、
約90〜250℃の高温にも耐える。
【選択図】図3
Description
液晶表示装置に主として用いられる駆動方式であるアクティブマトリクス(Active Matrix; AM)方式は、スイッチング素子として非晶質シリコン薄膜トランジスタ(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)を使用して画素部の液晶を駆動する方式である。
図9は、一般的な液晶表示装置を概略的に示す分解斜視図である。
図9に示すように、前記液晶表示装置は、カラーフィルタ基板5と、アレイ基板10と、カラーフィルタ基板5とアレイ基板10との間に形成された液晶層30とを含む。
カラーフィルタ基板5は、赤(R)、緑(G)、青(B)の色を実現する複数のサブカラーフィルタ7から構成されるカラーフィルタCと、サブカラーフィルタ7を区分して液晶層30を透過する光を遮断するブラックマトリクス6と、液晶層30に電圧を印加する透明な共通電極8とからなる。
さらに、情報記憶素子、小型センサ、光結晶及び光学素子、マイクロ電子機械素子、表示素子、ディスプレイ、並びに半導体に適用される微細パターンを形成するためにも、光を利用して微細パターンを形成する前記フォトリソグラフィ工程を行う。
前記フォトレジストの化学的変化はフォトレジストの種類によって異なるが、ポジ型フォトレジストの場合は、光を受けた部分が現像液に溶解する性質に変化し、ネガ型フォトレジストの場合は、逆に、光を受けた部分が現像液に溶解しない性質に変化する。ここでは、ポジ型フォトレジストを用いた場合を例に挙げて説明する。
その後、前記薄膜を前記フォトレジストパターンの形状にエッチングし、残っているフォトレジストパターンを除去すると、所定形状の薄膜パターンが形成される。
また、パターンの超微細化が進むにつれて、高価な露光装備により初期投資費用が増加し、高解像度のマスクが要求されるなど、コストが過度に高くなっている。それだけではなく、パターンを形成する毎に、露光、露光後のベーク、現像、現像後のベーク、エッチング、洗浄など、複雑な工程を行わなければならないため、工程時間が長くなり、複数回のフォト工程を繰り返さなければならないため、生産性が低下するという問題があった。
本発明のさらに他の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
本発明の一実施形態によるインク組成物は、高分子樹脂5〜45質量部と、添加剤5〜45質量部と、有機溶媒50〜90質量部とを含み、特に、熱的安定性を維持する添加剤を含むことにより、優れた耐熱性及びパターン形成能力を有し、またパターン転写率を高めて収率の改善及び工程の効率化が実現できることを特徴とする。
前記ノボラック樹脂としては、メタクレゾール、パラクレゾール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3−キシレノール、3,5−キシレノールなどの芳香族アルコールとホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドとを反応させて合成した高分子を使用してもよい。また、前記アクリル樹脂としては、不飽和カルボン酸、芳香族単量体、アクリル単量体などを重合したものを使用してもよい。
前記高分子樹脂は、本発明の一実施形態によるインク組成物100質量部に対して、5〜45質量部含まれることが好ましく、7〜12.5質量部含まれることがより好ましい。前記範囲内であれば、パターン支持体の役割及びパターン転写率を高めて収率の改善及び工程の効率化が実現できる。
前記界面活性剤としては、シリコン系界面活性剤又はパーフルオロアルキルオリゴマーなどのフッ素系界面活性剤を使用してもよく、その含量は、本発明の一実施形態によるインク組成物100質量部に対して、0.01〜3質量部含まれることが好ましく、0.1〜1.5質量部含まれることがより好ましい。
前記メラニン系架橋剤としては、尿素とホルムアルデヒドの縮合生成物、メラミンとホルムアルデヒドの縮合生成物、アルコールから得られるメチロール尿素アルキルエーテル類、メチロールメラミンアルキルエーテル類などを使用してもよい。例えば、前記尿素とホルムアルデヒドの縮合生成物としては、モノメチロール尿素、ジメチロール尿素などを使用してもよい。また、前記メラミンとホルムアルデヒドの縮合生成物としては、ヘキサメチロールメラミンを使用してもよく、メラミンとホルムアルデヒドの部分縮合生成物を使用してもよい。また、前記メチロール尿素アルキルエーテル類としては、前記尿素とホルムアルデヒドの縮合生成物のメチロール基の一部又は全部にアルコール類を反応させて得られるものであり、その具体例としては、モノメチロール尿素メチルエーテル、ジメチロール尿素メチルエーテルなどを使用してもよい。前記メチロールメラミンアルキルエーテル類としては、前記メラミンとホルムアルデヒドの縮合生成物のメチロール基の一部又は全部にアルコール類を反応させて得られるものであり、その具体例としては、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル、ヘキサメチロールメラミンヘキサブチルエーテルなどを使用してもよい。さらに、前記メラニン系架橋剤としては、メラミンのアミノ基の水素原子がヒドロキシメチル基及びメトキシメチル基に置換された構造の化合物、メラミンのアミノ基の水素原子がブトキシメチル基及びメトキシメチル基に置換された構造の化合物などを使用してもよいが、特に、前記メチロールメラミンアルキルエーテル類を使用することが好ましい。
図1に示すように、実施例1、2及び比較例1、2のインク組成物は、高分子樹脂、有機溶媒、界面活性剤、及び密着性増感剤として、ノボラック樹脂、エタノール、シリコン系界面活性剤、及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルを使用し、添加剤としては、それぞれメチルガレート、プロピルガレート、2,4−ジメチルフェノール、ロジン類を使用した。
まず、パターンのないシリコン高分子上に実施例1、2及び比較例1、2のインク組成物をコーティングして10秒間自然乾燥させた後、シリコン高分子がクリシェを通過するようにして基板上に微細パターンを転写し、パターン転写率を測定した。
図2に示すように、実施例1、2のパターン転写率はそれぞれ98%、97%であるのに対して、比較例1、2のパターン転写率はそれぞれ85%、79%であることが分かる。
つまり、本発明の一実施形態による高耐熱性添加剤を使用した実施例1、2のインク組成物は、パターン転写率が97%以上と優れていることを確認することができる。
これに対して、比較例1及び比較例2の場合は、図5及び図6に示すように、熱処理前後のパターンの線幅の変化が激しいことを確認することができ、パターンの精度が低いことが分かる。
まず、駆動素子アレイ工程で、アレイ基板に配列されて画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成し、前記画素領域のそれぞれに前記ゲートライン及びデータラインに接続する駆動素子である薄膜トランジスタを形成する(S101)。また、前記駆動素子アレイ工程で、前記薄膜トランジスタに接続されて該薄膜トランジスタを介して信号が供給されることによって液晶層を駆動する画素電極を形成する。
図には詳細に示していないが、ロールプリント装置は、対象基板に様々なインクパターンを印刷するために使用される装置であり、印刷板101と、印刷板101にインク103を供給するインク供給装置104と、印刷板101に充填されたインク103を対象基板に転写する転写シートを備える転写ローラとを含む。
ここで、本発明の一実施形態によるインク103を構成するインク組成物は、高分子樹脂5〜45質量部と、添加剤5〜45質量部と、有機溶媒50〜90質量部とを含み、特に、熱的安定性を維持する添加剤を5〜45質量部含むことにより、優れた耐熱性及びパターン形成能力を有し、またパターン転写率を高めて収率の改善及び工程の効率化が実現できることを特徴とする。
転写ローラ150は、例えば円筒状に形成され、外面が転写シート155で覆われている。転写シート155は、インク103との接着性に優れた材質、例えば親水性に優れたシリコンからなる。また、転写シート155は、印刷板101からの転写及び対象基板への再転写を容易にするために、弾性を有するようにしてもよい。
このとき、転写ローラ150が回転することによって転写ローラ150を覆っている転写シート155が対象基板110の上面に接触するように、転写ローラ150と下部フレーム(図示せず)との間隔を調節することができる。ここで、転写ローラ150の転写シート155が対象基板110の上面に必ずしも接触する必要はないが、少なくとも前記印刷板から転写シート150に転写されたインクが対象基板110の上面に接触する程度の距離は維持されなければならない。
従って、前記液晶表示パネルに液晶滴下方式で液晶層を形成する場合は、液晶が前記画像表示領域の外部に漏れることを防止できるように、シールパターンを前記画像表示領域の外郭を囲む閉鎖されたパターンに形成しなければならない。
また、基板上に必要量の液晶のみを滴下するため、真空注入方式のように高価な液晶の廃棄による液晶表示パネルのコスト上昇を防止し、製品の価格競争力を高める。
102 印刷溝
103 インク
104 インク供給装置
110 基板
120 インクパターン
130 ブレード
150 転写ローラ
155 転写シート
Claims (9)
- 高分子樹脂5〜45質量部と、
熱的安定性を維持するために添加する添加剤5〜45質量部と、
有機溶媒50〜90質量部とを含み、
90〜250℃の高温にも耐えることを特徴とするインク組成物。 - インプリントリソグラフィ又はロールプリントを利用したパターン形成に用いられることを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 前記高分子樹脂は、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 前記添加剤は、ペンタエリトリトール、メチルガレート、プロピルガレート、ラウリルガレート、オクチルガレート、メトール、チラミンヒドロクロリド、1−(3−ヒドロキシフェニル)ピペラジン、4−ブロモ−2−(5−イソオキサゾリル)フェノール、4−(イミダゾール−1−イル)フェノール、アピゲニン、2−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、3−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、4−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、4−ニトロ−2−(1H−ピラゾール−3−イル)フェノール、2−(2−ヒドロキシフェニル)−1H−ベンズイミダゾール、4−(4−メチル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、1−アミノ−2−ナフトールヒドロクロリド、2,4−ジアミノフェノールジヒドロクロリド、2−アセトアミドフェノール、2−アミノ−3−ニトロフェノール、2−アミノ−4−クロロ−5−ニトロフェノール、2−アミノ−5−ニトロフェノール、3−アミノ−2−ナフトール、3−メトキシチラミンヒドロクロリド、4,7−ジメトキシ−1,10−フェナントロリン、4−アミノ−1−ナフトールヒドロクロリド、4−アミノ−3−クロロフェノールヒドロクロリド、4−アミノフェノールヒドロクロリド、4−トリチルフェノール、8−アミノ−2−ナフトール、バイオチャニンA、クロラニル、ペンタブロモフェノール、ケルセチンジハイドレート、フィセチン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,5−ビス(1,1−ジメチルプロピル)−1,4−ベンゼンジオール、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、トリエチレングリコール−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−(1−メチルシクロヘキシル)−フェノール)、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物100質量部に対して、0.01〜3質量部の界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 下部膜に対する密着特性を向上させるために、前記インク組成物100質量部に対して、0.01〜5質量部の密着性増感剤をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物の視認性を確保し、前記高分子樹脂と共に溶解してパターン転写能力を高めるために、前記インク組成物100質量部に対して、0.001〜3.0質量部の視認性化合物をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 複数のアレイ基板が配置された母基板及び複数のカラーフィルタ基板が配置された母基板を準備する段階と、
前記アレイ基板にアレイ工程を行い、前記カラーフィルタ基板にカラーフィルタ工程を行う段階と、
前記母基板の表面に配向膜を形成する段階と、
前記母基板にラビング工程を行う段階と、
前記ラビング工程が終わった1対の母基板を貼り合わせる段階と、
前記貼り合わせられた母基板を複数の単位液晶表示パネルに切断する段階とを含み、
前記アレイ工程及びカラーフィルタ工程において、高分子樹脂5〜45質量部と、熱的安定性を維持するために添加する添加剤5〜45質量部と、有機溶媒50〜90質量部とを含み、90〜250℃の高温にも耐えるインク組成物を用いたインプリントリソグラフィ又はロールプリント工程で微細パターンを形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記添加剤は、ペンタエリトリトール、メチルガレート、プロピルガレート、ラウリルガレート、オクチルガレート、メトール、チラミンヒドロクロリド、1−(3−ヒドロキシフェニル)ピペラジン、4−ブロモ−2−(5−イソオキサゾリル)フェノール、4−(イミダゾール−1−イル)フェノール、アピゲニン、2−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、3−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、4−(4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、4−ニトロ−2−(1H−ピラゾール−3−イル)フェノール、2−(2−ヒドロキシフェニル)−1H−ベンズイミダゾール、4−(4−メチル−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イル)フェノール、1−アミノ−2−ナフトールヒドロクロリド、2,4−ジアミノフェノールジヒドロクロリド、2−アセトアミドフェノール、2−アミノ−3−ニトロフェノール、2−アミノ−4−クロロ−5−ニトロフェノール、2−アミノ−5−ニトロフェノール、3−アミノ−2−ナフトール、3−メトキシチラミンヒドロクロリド、4,7−ジメトキシ−1,10−フェナントロリン、4−アミノ−1−ナフトールヒドロクロリド、4−アミノ−3−クロロフェノールヒドロクロリド、4−アミノフェノールヒドロクロリド、4−トリチルフェノール、8−アミノ−2−ナフトール、バイオチャニンA、クロラニル、ペンタブロモフェノール、ケルセチンジハイドレート、フィセチン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,5−ビス(1,1−ジメチルプロピル)−1,4−ベンゼンジオール、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、トリエチレングリコール−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−(1−メチルシクロヘキシル)−フェノール)、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置の製造方法。
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