JP4266084B2

JP4266084B2 - 多色パターン形成方法

Info

Publication number: JP4266084B2
Application number: JP2001146841A
Authority: JP
Inventors: 守正佐藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP2002341549A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射・透過兼用液晶カラーディスプレイに使用するのに好適な多色パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話に代表される携帯端末として、反射型液晶ディスプレイが開発されているが、室内および暗所においての表示品位の低下が問題視されており、その改善策として、反射・透過兼用液晶表示装置が考案されている。その原理は、反射板の一部に透過表示用の窓を開け、その上にカラーフィルターを形成し、室内および暗所においてはバックライトを用い、透過モードで画像を表示し、外光が十分である屋外等では従来の反射モードで表示を行うものである。その場合、透過部と反射部のカラーフィルターの厚みは同じとなり、反射表示に十分な明るさを実現した場合には、透過部の色純度が不十分であった。また、その逆の透過部の色純度を十分とした場合は、反射部が暗くなる不都合を有していた。
【０００３】
このような問題を解決決するために透過部と反射部のカラーフィルターの厚みあるいは色相を変え、表示品位を向上させる試みがなされているが、工程が複雑で、コストアップとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，前記の問題点に鑑み、反射・透過兼用液晶表示装置に用いられるカラーフィルターを簡便に形成可能な製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）基板上に感光性樹脂組成物層を設ける工程
（２）同一画素面に対して基板側および感光性樹脂組成物層側の両方からパターン露光をする工程
（３）現像する工程
を少なくとも含む工程を２回以上繰り返すことより形成される多色パターンを形成するに際し、
上記（２）の基板側から同一画素面に対してパターン露光のみの領域が存在するように露光する工程を有し、
同一画素内に１：０．９〜１：０．１の膜厚差を有する画素を形成すること
ことを特徴とする反射・透過兼用液晶表示装置の製造方法によって上記課題が達成された。
【０００６】
【発明の実施の形態】
先ず、基板として、厚さ０．１〜２．０ｍｍのガラス基板や、厚さ１０〜１０００μｍのポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート等のポリマーフイルム上に、感光性樹脂組成物層を設け、基板側および感光性樹脂組成物側からの露光および現像により基板上の同一画素内に厚さの異なるパターンを形成する。この工程を複数回繰り返し多色パターンを形成する。
用いられる感光性樹脂組成物としては公知の、例えば特願平２─８２２６２に記載されている感光性樹脂全てが使用できる。具体的には、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーからなる感光性樹脂組成物、光重合性組成物、アジド化合物とバインダー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あげられる。その中でも特に好ましいのは光重合性樹脂である。その光重合性樹脂は光重合開始剤、光重合性モノマー及びバインダーを基本構成要素として含む。
【０００７】
また、感光性樹脂組成物としては、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。
【０００８】
感光性樹脂組成物層にはさらにカラーフィルターの構成色である赤色、緑色、青色の顔料を添加するが、これらの好ましい具体例としては、カーミン６Ｂ（Ｃ．Ｉ．１２４９０）、フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．７４２６０）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１６０）等をあげることが出来る。着色された感光性樹脂組成物中の顔料の含有量は、１〜３０重量％であることが好ましい。より好ましくは５〜２０重量％である。
【０００９】
感光性樹脂組成物層の膜厚は、最終的にカラーフィルター上に形成する膜厚により決定され、画素内の膜厚段差、ボストベーク等の熱処理工程での膜厚減少等、各着色層の色の濃さおよび現像適性を考慮すると、各着色層の膜厚は０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．３〜４μｍである。
本発明の好ましい実施の形態として、基板上に感光性樹脂組成物を設ける方法として、塗布方式、印刷法、転写法等が挙げられる。特に好ましいのはその工程の簡便性から転写法が好ましい。そのカラーフィルター用転写材料について説明する。カラーフィルター用転写材料は、着色された感光性樹脂組成物層を仮支持体上に設けた画像形成材である。本発明で用いる着色した感光性樹脂組成物層のための仮支持体としては、可撓性を有し、加圧もしくは加圧及び加熱下においても著しい変形、収縮もしくは伸びを生じないことが必要である。そのような支持体の例としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、トリ酢酸セルローズフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルムを挙げることができる。２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
【００１０】
該仮支持体の上には、着色した感光性樹脂組成物層を直接、もしくは紫外線透過性を有し酸素透過性が低い中間層を介して設けることが望ましい。さらに、転写時の気泡混入を避ける目的で、熱可塑性樹脂層を設けるのが好ましい。その場合は、仮支持体、熱可塑性樹脂層、中間層、感光性樹脂組成物層の順に積層するのが好ましい。これらの層は、層を構成する素材を適当な溶剤に溶解し、塗布・乾燥することにより作製することができる。この際、既に形成されている層の上に重層塗布する場合には、下の層を侵さない溶剤であることが必要であるが、これらの溶剤は当業者が適宜選択することが可能である。
【００１１】
中間層は、着色した感光性樹脂組成物層を透明基板に密着した後で、仮支持体を剥離し、パターン露光するに際し、着色した感光性樹脂組成物層中での光硬化反応を阻害する空気中からの酸素の拡散を防止するためと、３つの層を積層する場合に熱可塑性樹脂層と感光性樹脂組成物層が混じり合わないようにするためのバリアー層として設けられる。そのため、着色した感光性樹脂組成物層からは機械的に剥離できないようにし、かつ酸素の遮断能が高いことが好ましい。
【００１２】
このような中間層はポリマーの溶液を仮支持体上に直接、または熱可塑性樹脂層を介して塗布することにより形成される。中間層に用いる好適なポリマーとして、特公昭４６─３２７１４号及び特公昭５６４０８２４号の各公報に記載されているポリビニルエ−テル／無水マレイン酸重合体、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩、水溶性セルロースエーテル類、カルボキシアルキル澱粉の水溶性塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、各種のポリアクリルアミド類、各種の水溶性ポリアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ゼラチン、エチレンオキサイド重合体、各種の澱粉及びその類似物からなる群の水溶性塩、スチレン／マレイン酸の共重合体、及びマレイネート樹脂、さらにこれらの２種以上の組合せがあげられる。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リドンの組合せであり、ポリビニルアルコールは鹸化率が８０％以上であるものが好ましい。
【００１３】
ポリビニルピロリドン等のポリマーの含有量は中間層固形分の１重量％〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１重量％〜６０重量％、さらに好ましくは１０重量％〜５０重量％である。１重量％未満では感光性樹脂層との十分な密着が得られず、７５重量％を超えると、酸素遮断能が低下する。中間層の厚みは非常に薄く、約０．１〜５μｍ、特に０．２〜３μｍである。中間層の厚みが０・１μｍ未満の場合、中間層における酸素の透過性が高すぎ、５μｍを超えると、現像時または中間層除去時に時間が掛かり過ぎる。
【００１４】
熱可塑性樹脂層を構成する樹脂は、実質的な軟化点が８０℃以下であることが好ましい。軟化点が８０℃以下のアルカリ可溶性の熱可塑性樹脂としては、エチレンとアクリル酸エステルの共重合体の鹸化物、スチレンと（メタ）アクリル酸エステル共重合体の鹸化物、ビニルトルエンと（メタ）アクリル酸エステル共重合体の鹸化物、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の鹸化物等からすくなくとも１つ選ばれるのが好ましいが、さらに「プラスチック性能便覧」（日本プラスチック工業連盟、全日本プラスチック成形工業連合会編著、工業調査会発行、１９６８年１０月２５日発行）による軟化点が約８０℃以下の有機高分子のうち、アルカリ水溶液に可溶なものを使用することが出来る。また軟化点が８０℃を超える有機高分子物質においてもその有機高分子物質中に該高分子物質と相溶性のある各種の可塑剤を添加して実質的な軟化点を８０℃以下に下げることも可能である。
【００１５】
また、これらの有機高分子物質中に仮支持体との接着力を調節するために、実質的な軟化点が８０℃を超えない範囲で各種のポリマーや過冷却物質、密着改良剤あるいは界面活性剤、離型剤等を加えることが可能である。好ましい可塑剤の具体例としては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ジオクチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジブチルフタレート、トリクレジルフォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェート、ビフェニルジフェニルフォスフェートを挙げることができる。熱可塑性樹脂層の厚みは６μｍ以上が好ましい。この理由としては熱可塑性樹脂層の厚みが６μｍ未満であると１μｍ以上の下地の凹凸を完全に吸収することが出来ず、転写時に下地との間に気泡を生じやすくなるためである。また上限については、現像性、製造適性から１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。
【００１６】
本発明の感光性樹脂組成物層の素材としては公知の、例えば特願平２─８２２６２に記載されている感光性樹脂全てが使用できる。具体的には、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーからなる感光性樹脂組成物、光重合性組成物、アジド化合物とバインダー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あげられる。その中でも特に好ましいのは光重合性樹脂である。その光重合性樹脂は光重合開始剤、光重合性モノマー及びバインダーを基本構成要素として含む。
【００１７】
また、感光性樹脂組成物としては、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。
【００１８】
感光性樹脂組成物層にはさらにカラーフィルターの構成色である赤色、緑色、青色の顔料を添加するが、これらの好ましい具体例としては、カーミン６Ｂ（Ｃ．Ｉ．１２４９０）、フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．７４２６０）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１６０）等をあげることが出来る。着色された感光性樹脂組成物中の顔料の含有量は、１〜３０重量％であることが好ましい。より好ましくは５〜２０重量％である。
【００１９】
感光性樹脂組成物層の膜厚は、最終的にカラーフィルター上に形成する膜厚により決定され、画素内の膜厚段差、ボストベーク等の熱処理工程での膜厚減少等、各着色層の色の濃さおよび現像適性を考慮すると、各着色層の膜厚は０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．３〜４μｍである。
【００２０】
次に上述したような方法で作成した画像形成材料(カラーフィルター用転写材料)を用いて、カラーフィルターを製造する方法を説明する。約１ｍｍの厚みのガラス基板や厚さ約１００μｍのポリエーテルスルホンフイルムの上に、仮支持体に形成された感光性樹脂組成物層を加圧加温下で貼り合わせる。貼り合わせには、従来公知のラミネーター、真空ラミネーターが使用でき、より生産性を高めるためには、オートカットラミネーターの使用も可能である。場合によっては予め透明パターンや反射膜等が形成された基板を用いてもよい。その後仮支持体を剥がした後で、基板側および感光性樹脂組成物側から所定のフォトマスクを介して露光する。この露光は少なくとも基板側のみの露光領域が存在するように露光する。その後現像することにより基板側からの露光領域は感光性樹脂組成物の光吸収により表面まで露光されることなく、膜厚減少が発生し、表露光域は膜厚減少は発生せず、同一画素内に異なる膜厚を有するパターンが形成される。露光量は適宜選択されるが、１〜１０００ｍｊ／ｃｍ²が好ましい。特に基板側からの露光量を調節することで膜厚減少率を適宜選択できる。基板側からのパターン露光は基板の厚みの影響で解像力が低下するので、好ましくは１画素のエッジ部は表露光部であることが好ましい。また、仮支持体を剥がす前に露光し、その後仮支持体を剥がして現像することも可能であるが、高解像度を得るためには、露光前に剥がすのが好ましい。
【００２１】
現像は公知の方法で、溶剤もしくは水性の現像液、特にアルカリ水溶液に浸漬するか、スプレーからの現像液噴射を与えること、さらにブラシでのこすり、または超音波を照射しつつ処理することで行われる。さらに硬化反応を進めるために現像後、紫外線照射および熱処理工程を実施してもよい。
以上の工程を複数繰り返し、基板上にカラーフィルターを形成する。
【００２２】
【実施例】
実施例１
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布、乾燥させ、乾燥膜厚が２０μｍの熱可塑性樹脂層を設けた。
【００２３】

【００２４】
次に上記熱可塑性樹脂層上に下記処方Ｂ１からなる塗布液を塗布、乾燥させて中間層を設けた。
【００２５】

【００２６】
上記熱可塑性樹脂層及び中間層を有する仮支持体の上に、それぞれ表１の処方を有する、赤色（Ｒ層用）、緑色（Ｇ層用）、及び青色（Ｂ層用）の３色の感光性溶液を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が２．０μｍの着色感光性樹脂組成物層を形成した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
このようにして作製したＲ，Ｇ，Ｂの３色の感光性樹脂組成物層の厚みおよび厚みムラ（５０ｃｍ×５０ｃｍの面積内）は、それぞれＲ：２．０±０．０８μｍ、Ｇ：２．０±０．０９μｍ、Ｂ：２．０±０．０８μｍであった。
【００２９】
さらに上記感光性樹脂組成物層の上にポリプロピレン（厚さ１２μｍ）の被覆シートを圧着し、赤色、青色、緑色及び黒色画像形成材料料を作成した。この画像形成材料を用いて、以下の方法でカラーフィルターを作成した。厚さ１．１ｍｍ、４００ｍｍ×３００ｍｍの透明ガラス基板（コーニング社＃７０５９）を洗浄し、シランカップリング剤（信越化学ＫＢＭ−６０３）１％水溶液に３分間浸漬後、３０秒間純水洗浄して過剰なシランカップリング剤を洗い落とし、水切りしてオーブンで１１０℃２０分間熱処理した。赤色画像形成材料の被覆シートを剥離し、感光性樹脂組成物層面をシランカップリング剤処理した透明ガラス基板にラミネーター（ソマール（株）製オートカットラミネーターＡＳＬ−２４）を用いて加圧（１０ｋｇ／ｃｍ²）、加熱して貼り合わせ、続いて仮支持体と熱可塑性樹脂層との界面で剥離し、仮支持体を除去した。次に基板側および感光性樹脂組成物側からそれぞれ所定のフォトマスクを介して、５０ｍｊ／ｃｍ²および２０ｍｊ／ｃｍ²をそれぞれ露光した。その後、ＰＤ１、ＣＤ１、ＳＤ１（それぞれ富士写真フイルム製アルカリ現像液）にて現像し、不要部を除去した後、超高圧水銀灯を用いてカラーフィルター形成面の反対側から紫外線を３００ｍｊ／ｃｍ²で照射し、さらに２２０℃で２０分間熱処理を実施し、透明ガラス基板上に赤色画素パターンを形成した。得られた赤色画素は基板側のみの露光域の膜厚０．８μｍおよび感光性樹脂組成物側からの露光域の膜厚１．７μであった。続いて、赤色画素パターンが形成されたガラス基板上に緑色画像形成材料を上記と同様にして貼り合わせ、剥離、露光、現像、ポスト露光を行い、緑色画素パターンを形成した。同様な工程を青色画像形成材料で繰り返し、透明ガラス基板上にカラーフィルターを形成した。それぞれの緑および青色画素は基板側のみの露光域の膜厚０．８μｍおよび感光性樹脂組成物側からの露光域の膜厚１．７μであった。図１にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの得られた画素パターン断面図を示した。図１中、１０は透明ガラス基板である。
【００３０】
実施例２
基板側からの露光量を２０ｍｊ／ｃｍ²とした以外は実施例１と同様に行った。得られたＲＧＢ画素の基板側のみの露光域の膜厚０．４μｍとなった以外は実施例１と同じ結果であった。
【００３１】
実施例３
実施例１の基板側および感光性樹脂組成物側からそれぞれ所定のフォトマスクパターンを変え露光した以外は実施例１と同様に行った。得られたパターンの膜厚は実施例１と同様であり、図２にはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの得られた画素パターン断面図を示した。図２中、１０は透明ガラス基板である。
【００３２】
実施例４
基板側からの露光量を２０ｍｊ／ｃｍ²とした以外は実施例３と同様に行った。得られたＲＧＢ画素の基板側のみの露光域の膜厚０．４μｍとなった以外は実施例３と同じ結果であった。
【００３３】
実施例５
予め厚さ０．９μｍ透明画素パターンを形成した厚さ７５μｍのポリエーテルスルホンフイルム基板を用い、基板側からの露光域をその透明画素領域と一致させたこと、熱処理温度を１５０℃とした。以外は実施例１と同様に行った。得られた膜厚は実施例１と同じであり、図３にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素パターン断面図を示した。図３中、１０は透明ガラス基板、１２は透明パターンを示す。この場合、ＣＦ画素の平坦性は良好であった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な方法により同一画素内に膜厚の異なるパターンが形成され、反射・透過兼用液晶パネルコスト低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られた画素パターン断面図である。
【図２】本発明の実施例３で得られた画素パターン断面図である。
【図３】本発明の実施例５で得られた画素パターン断面図である。
【符号の説明】
１０透明ガラス基板
１２透明パターン

Claims

（１）基板上に感光性樹脂組成物層を設ける工程
（２）同一画素面に対して基板側および感光性樹脂組成物層側の両方からパターン露光をする工程
（３）現像する工程
を少なくとも含む工程を２回以上繰り返すことより形成される多色パターンを形成するに際し、
上記（２）の基板側から同一画素面に対してパターン露光のみの領域が存在するように露光する工程を有し、
同一画素内に１：０．９〜１：０．１の膜厚差を有する画素を形成すること
ことを特徴とする反射・透過兼用液晶表示装置の製造方法。
前記基板上に感光性樹脂組成物層を設ける工程が、感光性転写材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の反射・透過兼用液晶表示装置の製造方法。