JP4248117B2 - 樹脂付基板の製造方法及び樹脂付基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルターなどの樹脂付基板の製造方法に関する。更に詳しくは、多人数で見る携帯情報端末、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの平面ディスプレイ、シャッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁などに用いることができる液晶素子に用いられるカラーフィルターなどの樹脂付基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーフィルターなどの樹脂層は液晶セルを構成する２枚の基板のうち、ガラス基板側に形成されてきた。ガラス基板は全体が同一材質のため、これにカラーフィルター等を形成する場合、１材質を考慮した１つの条件で作成可能であった。しかし、これに対向するアレイ基板は複数の材質より構成されている。アレイ基板側にカラーフィルター等の樹脂層を形成する場合は、これら材質の違いにより部分的に樹脂層形成条件が異なり、解像度の高い画像を安定に得る事が難しかった。
【０００３】
特開昭63-237002号公報には透明ガラス基板上にシランカップリング剤の単分子層を形成し、さらにその上に赤緑青の各色パターンを印刷したカラーフィルタ−が開示されている。特開平2-161402号公報、特開平2-203320号公報、特開平開2-239205号公報にも同様の事が記載されている。しかし、これらの技術は、ガラスの表面を処理することでガラスとインキや感光性樹脂との密着を改善するものであり、ガラス以外の材質に対する記載はなく、また、その狙いは、密着性の改良にあり、解像度の向上効果に関しては記載がない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、カラーフィルターなどの樹脂層をアレイ基板などの表面が複数の材質からなる基板に形成する際の解像度を高めることができる樹脂付基板の製造方法及び樹脂付基板を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の樹脂付基板の製造方法及び樹脂付基板は、
＜１＞ 表面に少なくとも導電性を有する部分と絶縁性を有する部分とを有する基板を、アミノ系シランカップリング剤処理し、その処理面にラミネートを含む工程で樹脂層を形成することを特徴とする樹脂付基板の製造方法である。
＜２＞ 前記基板がアレイ基板である前記＜１＞に記載の樹脂付基板の製造方法である。
＜３＞ 前記樹脂層がカラーフィルターである前記＜１＞または前記＜２＞に記載の樹脂付基板の製造方法である。
＜４＞ 前記樹脂層が感光性樹脂層である前記＜１＞または前記＜２＞に記載の樹脂付基板の製造方法である。
＜５＞前記＜１＞〜＜４＞に記載の方法で製造された樹脂付基板。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
(基板）
本発明において、基板は、表面が少なくとも２種以上の異なる材質からなる。ここに基板は、基板表面が少なくとも２種以上の異なる材質の領域を有する基材をいう。したがって、基板の表面部、中心部、裏面部のいずれかにおいて、異なる材質で形成されていても表面（カップリング剤処理面）が実質的に同一の材質からなる基板は含まれない。また、表面部（カップリング剤処理面）が複数の成分からなる場合であっても表面が実質的に均質な材質であるものも含まれない。
【０００７】
このような意味での基板としては、基板表面に材質の異なる領域が複数存在するものであり、カップリング剤処理される面は、平滑な面でも凹凸を有する面であってもよい。また、基板は、ガラス、ソーダライムガラス（例：日本板ガラス（株）製ＮＳＧ−ＳＴ）、無アルカリガラス（例：コーニング社製７０５０）、セキエイガラス、プラスチック板等の光透過性かつ絶縁性の材料を基材とし、その上に、電子伝導性の材料（例：タンタル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、銅）、半導体材料、無機絶縁材（例：窒化ケイ素）、保護膜等を付与したもので、該表面は、少なくとも導電性を有する部分と、絶縁性を有する部分の2種以上の材質を有す。
【０００８】
（樹脂付基板）
本発明において「樹脂付基板」を「表面に有機物を含む樹脂層が形成された基板」と定義する。
【０００９】
（アレイ基板の定義）
本発明において「アレイ基板」とは、「薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、単結晶シリコントランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、ダイオード、信号線、非線形素子、二端子素子、ストライプ電極等が形成されている、液晶素子の基板」と定義する。
【００１０】
したがって、アレイ基板はカラーフィルターが形成されるガラスの他、前記のそれぞれの部材を構成する、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、窒化珪素（窒化シリコン、ＳｉＮｘ）、酸化インジウム（ＩＴＯ）等が基板表面を構成する。
【００１１】
（カップリング剤処理）
基板表面と結合し基板表面の接触角を変える、または、基板表面の反応性を変える物質で処理することを言うが、本発明においては、カップリング剤には、アミノ系シランカップリング剤が用いられる。
シランカップリング剤には、ビニル系シランカップリング剤（ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン）、エポキシ系シランカップリング剤（β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）、メタクリロキシ系シランカップリング剤（γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン）、アミノ系シランカップリング剤（Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン））、クロロプロピル系シランカップリング剤（γ−クロロプロピルトリメトキシシラン）、メルカプト系シランカップリング剤（γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）、アクリロキシ系シランカップリング剤（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）、イソシアネート系シランカップリング剤（３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン）などがある。
これらの中で、本発明のカップリング処理剤は、（アミノ系シランカップリング剤）であり、より好ましいのは１分子中に窒素を２個以上有すアミノ系シランカップリング剤である。
【００１２】
本発明において、カップリング剤処理の方法には，カップリング剤を０．０１〜５重量％、好ましくは０．２〜２重量％含有する水溶液に基板を浸漬する方法、前記水溶液を基板表面に噴霧する方法、前記水溶液のシャワー中に基板を通過させる方法、スピンコーターで塗布する方法等が挙げられ、これらの方法のなかで、前記シャワーを用いる方法または浸漬方法が好ましい。該浸漬方法においては、基板を構成する材質等によっても異なるが、基板を水溶液中に約1秒〜１０分程度浸漬した後、水等で洗浄し、余分なカップリング剤を除去することが、基板とその表面に形成される樹脂層との密着性を均一にする観点から好ましい。
【００１３】
基板に形成される樹脂層は、カラーフィルターや層間絶縁層等が好ましい。
（カラーフィルター）
色彩を得るために液晶素子に用いられる色が着いた層である。一般には、顔料や染料を樹脂中に分散・溶解して作製される。また、液晶を用いて着色する事も提案されている。また、樹脂そのものの色を利用する事もできる。
該カラーフィルターの形成は、後述のラミネートによる形成方法が用いられる。
【００１４】
（ラミネート）
フイルム状に形成した感光性樹脂層を、加熱およびまたは加圧したローラーまたは平板を用いて基板に圧着または加熱圧着し貼り付けることをいう。
【００１５】
（感光性樹脂層）
感光性樹脂層は、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーかなる感光性樹脂層、光重合性組成物、アジド化合物とバインダーとからなる感光性樹脂組成物、桂皮酸型感光性樹脂組成物等が挙げられる。その中でも特に好ましいのは光重合開始剤、光重合性モノマーおよびバインダーを基本構成要素として含む感光性樹脂である。
本発明の感光性樹脂層の素材としては特開平５−７２７２４号公報、特願平２−８２２６２に記載されている感光性樹脂が使用できる。
該感光性樹脂層には、アルカリ水溶液により現像可能なものと、有機溶剤により現像可能なものが知られているが、公害防止、労働安全性の確保の観点からアルカリ水溶液現像可能なものが好ましい。
該感光性樹脂層には、特開平１１−１３３６００号公報記載の「重合性化合物Ｂ」「重合開始剤Ｃ」「界面活性剤」「接着助剤」や、その他の組成物が利用できる。
【００１６】
光を照射した部分が溶解性を帯び現像で除去されるタイプの感光性樹脂層をポジ型感光性樹脂層と呼ぶ。 本発明の感光性樹脂層にはポジ型感光性樹脂層を用いる事ができる。該ポジ型感光性樹脂層にはノボラック系の樹脂が用いられる。本発明では特開平７−４３８９９号公報記載のアルカリ可溶性ノボラック樹脂系を使用する事ができる。また、特開平６−１４８８８８号公報記載の、ポジ型感光性樹脂層、即ち、該公報記載のアルカリ可溶性樹脂と感光剤として１，２−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルと該公報記載の熱硬化剤の混合物を含む感光性樹脂層を用いる事ができる。また特開平５−２６２８５０号公報記載の組成物も活用可能である。
【００１７】
該感光性樹脂層には、染料、顔料、紫外線吸収剤を必要により添加する。該顔料は感光性樹脂層中に均一に分散されており、好ましくは５μｍ以下の粒径、特に好ましくは１μｍ以下の粒径を有していなければならない。
好ましい染料ないし顔料の例は、ｐ−Ｃｌピロロピロール、ターシャルブチルピロロピロール、ピロロピロール、ｍ−Ｃｌピロロピロール、ｍ−ＣＮピロロピロールの他、特開平５−７２７２４号公報の段落（００１９）他に記載のとおりである。
好ましい紫外線吸収剤は、特開平５−７２７２４号公報サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、ニッケルキレート系、ヒンダードアミン系等が挙げられる。
【００１８】
＜酸素遮断膜＞
本発明では感光性樹脂層の上にさらに酸素遮断膜を形成して露光する事ができる。該酸素遮断膜としては、低い酸素透過性を示し、水またはアルカリ水溶液に分散または溶解するものが好ましく、公知のものの中から適宜選択することができる。これらの内、特に好ましいのは、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンの組み合わせである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報参照。）
【００１９】
＜現像液＞
上記感光性樹脂層の現像液としては、特開平５−７２７２４号公報の段落（００１７）他に記載の現像液が使用できる。感光性樹脂層の未硬化部分を除去するには現像液中で回転ブラシで擦るか湿潤スポンジで擦るなどの方法を組み合わせることができる。現像液の液温度は２０℃〜４０℃が好ましい。該現像処理の後に蒸留水、イオン交換水、超純粋等による水洗工程を入れることが好ましい。
【００２０】
＜感光性樹脂層を一体型フィルムを用いて形成する場合の説明＞
本発明の感光性樹脂層は特開平５−７２７２４号公報に記述されている感光性転写材料、すなわち一体型となったフイルムを用いて形成する事が好ましい。該一体型フイルムの構成の一例は支持体／熱可塑性樹脂層／酸素遮断膜／感光性樹脂層／保護フイルムである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報を参照の事。）
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［試験例１］
（一体型フイルムの作成例）
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下記の処方Ｈ１からなる塗布液を塗り付け、乾燥させ、次に下記処方Ｂ１から成る塗布液を塗り付け、乾燥させ、さらに下記感光性樹脂層溶液Ｋ１、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｃ１を塗り付け、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の酸素遮断膜と乾燥膜厚が２μｍ感光層を設け、保護フイルム（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酸素遮断膜と感光層が一体となったフイルムを作成し、それぞれのサンプル名を、使用した感光性樹脂層溶液の記号Ｋ１、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｃ１を用いて、一体型フイルムＫ１、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｃ１とした。
【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】
（各材質基板での解像度比較）
ガラス基板を純水洗浄後、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重量％水溶液）に３０秒浸漬し、引き続き純水に３０秒浸漬し、１１０℃で５分乾燥した。
前記一体型フイルムＢ１の保護フイルムを剥離後、ロールラミネーターで該ガラス基板にラミネートし、パターン露光後、トリエタノールアミン系現像液にて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。引き続き炭酸系現像液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像を得た。
同様の方法で、アレイ基板に用いられる主要な材質であるモリブデン、タングステン、チタン、クロム、アルミニウム、窒化珪素、酸化インジウムがそれぞれ表面に付与されたガラス板にパターニング画像を形成した。
【００３０】
［比較例１］
シランカップリング液処理を行わない他は、試験例１と同様にサンプル作成した。
【００３１】
［評価例１］
試験例１と比較例１の各材質の基板上のパターニング画像を評価し、解像度（形成可能な最小画素サイズ、このサイズが小さいほど解像度が高いと言う）を求めた。

上記の試験例１からシランカップリング剤処理は、ガラス以外の他の無機成分に対して有効であることが判明した。
【００３２】
［試験例２］（各種カップリング剤での解像度比較）
そこで、 基板をそれぞれアルミニウムとガラスとし、それぞれに対してカップリング剤を変えて試験例１と同様にサンプル作成した。
カップリング剤１
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、
カップリング剤２
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、
カップリング剤３
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
カップリング剤４
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
カップリング剤５
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
カップリング剤６
Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
カップリング剤７
β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
カップリング剤８
γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン
カップリング剤９
ビニルトリクロロシラン
【００３３】
［評価例２］
試験例２の各種カップリング剤で処理した基板上のパターニング画像を評価し、解像度（欠陥無く形成可能な最小画素サイズ）を求めた。
カップリング剤番号 アルミニウム ガラス
１ 6 8
２ 6 8
３ 6 8
４ 8 10
５ 8 10
６ 8 10
７ 10 12
８ 10 12
９ 10 12
上記の試験例２から基板がガラスと共にガラス以外の成分に対しても各種カップリング剤が有効であり、特にアミノ系シランカップリング剤であり、最も好ましいのは１分子中に窒素を２個以上有すアミノ系シランカップリング剤が有効であることが判明した。
【００３４】
［実施例１］
（アレイ基板にカラーフィルターを形成した例）
ＴＦＴ基板を純水洗浄後、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重量％水溶液）に３０秒浸漬し、引き続き純水に３０秒浸漬し、１１０℃で５分乾燥した。
該ＴＦＴ基板に前記一体型フイルムＫ１の保護フイルムを剥離後ラミネートし、２０ｍＪ／ｃｍ²のパターン露光後、トリエタノールアミン系現像液にて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。引き続き炭酸系現像液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像を得た。その後両面から５００mJ/cm²ポスト露光を行い、引き続き２２０℃２５分ポストベーク処理を実施し、黒画素を得た。同様に、前記一体型フイルムＲ１、Ｇ１、Ｂ１を用い、黒、青、赤、緑の画像からなる樹脂層付ＴＦＴ基板を形成した。該基板の各色画素には１２μｍ×１２μｍの角形のコンタクトホールが形成できた。この樹脂層付ＴＦＴ基板の解像度を測定した結果、８μｍであった。
【００３５】
［比較例２］
カップリング剤液処理をしない以外は、実施例１と同様にして樹脂層付ＴＦＴ基板を作製し、この樹脂層付ＴＦＴ基板の解像度を実施例１と同様にして測定した結果、14μｍであった。
【００３６】
［実施例２］
（アレイ基板に層間絶縁層を形成した例）
ＴＦＴ基板を純水洗浄後、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重量％水溶液）に３０秒浸漬し、引き続き純水に３０秒浸漬し、１１０℃で５分乾燥した。
該ＴＦＴ基板に前記一体型フイルムＣ１の保護フイルムを剥離後ラミネートし、５０ｍＪ／ｃｍ²のパターン露光後、トリエタノールアミン系現像液にて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。引き続き炭酸系現像液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像を得た。その後両面から５００mJ/cm²ポスト露光を行い、引き続き２２０℃２５分ポストベーク処理を実施し、層間絶縁層を有すＴＦＴ基板を形成した。該基板の各画素には１０μｍ×１０μｍの角形のコンタクトホールが形成できた。この樹脂層付ＴＦＴ基板の解像度を測定した結果、８μｍであった。
【００３７】
［比較例３］
カップリング剤処理をしない以外は、実施例２と同様にして樹脂層付ＴＦＴ基板を作製し、この樹脂層付ＴＦＴ基板の解像度を実施例２と同様にして測定した結果、1２μｍであった。
【００３８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の樹脂付基板の製造方法及び樹脂付基板によれば、表面に少なくとも導電性を有する部分と絶縁性を有する部分とを有する基板を、アミノ系シランカップリング剤で処理し、その処理面にラミネートを含む工程で樹脂層を形成することによって、基板と樹脂層との密着性が向上し、解像度の高い樹脂付基板を得ることができる。

Claims (5)

1. 表面に少なくとも導電性を有する部分と絶縁性を有する部分とを有する基板を、アミノ系シランカップリング剤で処理し、その処理面にラミネートを含む工程で樹脂層を形成することを特徴とする樹脂付基板の製造方法。
2. 前記基板がアレイ基板である請求項１に記載の樹脂付基板の製造方法。
3. 前記樹脂層がカラーフィルターである請求項１または請求項２に記載の樹脂付基板の製造方法。
4. 前記樹脂層が感光性樹脂層である請求項１または請求項２に記載の樹脂付基板の製造方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法で製造された樹脂付基板。