JP5252919B2 - 感光性転写材料 - Google Patents
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Description
表示装置用遮光層の形成方法としては、例えば、クロム等の金属膜を遮光層とする方法がある。この方法の場合には、金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法により金属膜を形成する。該金属薄膜の上にフォトレジストを塗布し、次いで表示装置用遮光層のパターンをもつフォトマスクを用いてフォトレジスト層を露光現像する。その後、露出した金属薄膜をエッチングし、最後に金属薄膜上のレジスト層を剥離することにより遮光層を形成する(例えば非特許文献1を参照)。
この方法は、金属薄膜を用いるため、膜厚が薄くても高い遮光効果が得られる反面、蒸着法やスパッタリング法という真空成膜工程やエッチング工程が必要となり、コストが高くなるとともに環境に対する負荷も無視できないという問題がある。また、金属膜であるため反射率が高く、強い外光の下では表示コントラストが低いという問題もある。この対策としては低反射クロム膜(金属クロムと酸化クロムの2層からなるもの等)を用いる。しかし、その対策法は、更にコストアップとなる問題を伴う。
この方法は、前記金属膜のエッチングによる方法に比較して製造コストは低くなるものの、十分な遮光性を得るためには膜厚が厚くなるという問題がある。その結果、表示装置用遮光層とR、G、B画素との重なり(段差)が生じ、カラーフィルタの平坦性が悪くなって液晶表示素子のセルギャップムラが発生し、色ムラ等の表示不良につながる。
また、最初に、基板にカーボンブラックを含有する感光性樹脂組成物を用いて表示装置用遮光層を作製し、その後にRGB画素を形成すると、表示装置用遮光層の膜厚が厚くなる。これに起因して、RGB画素形成の際、気泡発生等の欠陥が生じることがある。
また、カーボンブラックを用いた表示装置用遮光層が黒の色相において必ずしも良好であるとはいい難い。
しかしながら、この方法は、露光現像工程を含むレリーフ形成−無電解メッキ触媒の付与−熱処理−無電解メッキという、水を扱う煩瑣な処理工程が多い。そのため、低コストでの表示装置用遮光層作製はあまり期待できない。
共立出版(株)発行「カラーTFT液晶ディスプレイ」第218〜220頁(1997年4月10日)
(2)前記銀錫合金部を有する金属粒子の平均粒径が500nm以下である請求項1に記載の感光性転写材料。
(6)少なくとも1つが光透過性を有する1対の基板と、その基板の間に、カラーフィルタ、液晶層および液晶駆動手段を少なくとも備え、前記液晶駆動手段がアクティブ素子を有し、各アクティブ素子の間に前記(3)に記載の表示装置用遮光層が形成されている液晶表示素子。
また、この表示装置用遮光層を用いたカラーフィルタは平坦性に優れ、RGB画素を形成する際に気泡が混入することがないかあるいは非常に少ない。さらに、このカラーフィルタを組み込んだ液晶表示装置は、カラーフィルタと基板の間にセルギャップムラが発生せず色ムラ等の表示不良が発生しない。
本発明に係る着色組成物は、銀錫合金部を有する金属粒子(以下、単に「銀錫合金部含有粒子」とよぶ)を含み、該着色組成物を塗布して形成される層の光学濃度が、乾燥膜厚1μm当たり3.5以上であることを特徴とする。このような着色組成物は、固形分中の銀錫合金部含有粒子の体積分率が0.05〜0.7であり、かつ、前記着色組成物を塗布して形成される遮光層において、C光源透過光のXYZ表色系色度座標(x,y)と、前記光源の色度座標(x0,y0)とが、(x−x0)2+(y−y0)2≦0.01の関係を有するものが好ましい。
ここで、体積分率の測定は、以下の式に基づいて行われる。
銀錫合金部含有粒子の体積分率=(銀錫合金部含有粒子の塗設量/
銀錫合金部含有粒子の密度)/膜厚
但し、塗設量はg/m2で表し、密度はg/cm3で表し、膜厚(遮光層又は表示装置用遮光層の膜厚)はμmで表す。前記式において、(銀錫合金部含有粒子の塗設量/銀錫合金部含有粒子の密度)は、銀錫合金部含有粒子を均一な膜として塗設した場合の厚みをμm単位で表した値と一致する。また、銀錫合金部含有粒子の塗設量は蛍光X線装置を用いて測定される。
まず、銀錫合金部含有粒子溶液を蒸発皿等に移して自然乾燥した後、乾燥された銀錫合金部含有粒子の皮膜を剥がし取り、細かく粉砕し測定用粉末試料を調製する。更に、デシケーター中で1時間真空乾燥を行なった後、精秤したガラス製の比重計(W1g)に乾燥した試料を入れ、精秤することにより試料の質量(W2g)を算出し、比重計の空隙部分に比重が既知(D1g)の液体を試料全体が完全に埋没するまで添加し、超音波を用いて脱泡を行なう。粉末試料が完全に沈降した後、さらに上記液体を追加して比重計に液体を十分充填し、温度を25℃に調整し、比重計の蓋をして全体の質量(W3g)を精秤する。これにより上記液体の質量を算出し、これを比重を用いて体積に変換し、下記(1)式を用いて密度を求めることができる。尚、この時の比重計の容量をV1mlとする。
銀錫合金部含有粒子の密度=W2/{V1−(W3−W1−W2)/D1)
・・・(1)式
市販の分光光度計としては、大塚電子(株)製のMCPD−1000を、顕微分光光度計としては、OLYMPUS製のOSP−SP100及びOSP−SP200等を用いることができる。
前記C光源は液晶表示装置に用いるバックライト光源と近い特性を有するもので、前記条件を満たすことにより表示装置用遮光層を透過する光の影響を受けて黒色部の色相が悪化することがないことを示している。前記の条件は、透過光の色度座標(x,y)がC光源の色度座標(x0,y0)に近いことを示す。しかし、ある光の色度座標(x,y)がC光源の色度座標(x0,y0)に近いということは、その光が無彩色に近いことを意味する。そのため、前記条件を満たすことは黒に他の色味が加わらず黒の色相が優れていることを示す。また、液晶表示装置を用いる場所の環境光(反射光)が黒色部の色相に及ぼす影響は透過光と同様に考え得るので、反射光により色相が悪化することもない。
本発明に係る銀錫合金部を有する金属粒子(銀錫合金部含有粒子)は、各粒子が、銀錫合金からなるもの、銀錫合金部分とその他の金属部分からなるもの、及び銀錫合金部分と他の合金部分からなるものを含む。
特に、Agの割合が75モル%である粒子、すなわちAgSn合金粒子は作製が容易であり、得られた粒子も安定で好ましい。
具体的には、AgSn合金の融解性(融点)は、試料としてAgSn合金20mgをDSC(SSC/5200、セイコーインスツル(株)製)の測定セルにセットし、DSCによる降温結晶化ピークを、10℃/分の降温速度で200℃から室温まで冷却して測定される。
粒子100個を選び、それぞれの粒子像と同じ面積の円の直径を粒子径とし、100個の粒子の粒子径の平均を数平均粒子サイズとする。なお、写真は、倍率10万倍、加速電圧200kVで撮影したものを用いる。
本発明における着色組成物は感光性を有することが好ましい。感光性を付与するためには、前記着色組成物に感光性樹脂組成物が添加される。感光性樹脂組成物は、バインダーポリマー、エチレン性不飽和二重結合を有する光の照射によって付加重合するモノマー、光重合開始剤等を含有する。
感光性樹脂組成物は、光、電子線などの放射線を受容する部分が硬化するネガ型でも放射線未受容部が硬化するポジ型でもよい。
例えば、ネガ型感光性樹脂で、アルカリ水溶液現像可能な感光性樹脂は、主成分としてカルボン酸基含有のバインダー(後述の熱可塑性樹脂等)と光の照射によって付加重合することのできるエチレン性不飽和二重結合含有モノマーと光重合開始剤を含んでいる。
バインダーは、感光性を有する着色組成物の全固形分に対して通常、10〜95質量%、さらに20〜90質量%が好ましい。10〜95質量%の範囲では、感光性樹脂層の粘着性が高すぎることもなく、形成される層の強度及び光感度が劣ることもない。
感光性を有する着色組成物において、光重合開始剤の含有量は、全固形分に対して0.5〜20質量%が一般的で、1〜15質量%が好ましい。0.5質量%未満では光感度や画像の強度が低く、20質量%を超えて添加しても性能向上への効果が認められない。
密着促進剤としては、例えばアルキルフェノール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂、ポロビニルエチルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリイソブチレン、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ゴム、アクリル樹脂系粘着剤、芳香族系、脂肪族系または脂環族系の石油樹脂、シランカップリング剤等が挙げられる。
本発明において感光性をもたない着色組成物は、前記のごとき銀錫合金部含有粒子の他、必要に応じバインダー、分散剤、溶媒等を含有する。バインダーとしては水溶性樹脂ポリマーバインダーや非水溶性樹脂バインダーが適宜用いられる。
水溶性樹脂ポリマーバインダーは保護コロイド性のあるポリマーが好ましい。水溶性樹脂ポリマーバインダーは、例えば、ゼラチン、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアルキルアミン、ポリアクリル酸の部分アルキルエステル等が挙げられる。その他、「顔料の事典(伊藤征司郎編、(株)朝倉書院発行 2000年)」に記載されているものが挙げられる。
非水溶性ポリマーバインダーの好ましい具体例としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、フェノール樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、ポリウレア、ポリウレタン、ポリ酸無水物、ポリスルホン、ポリイミン、ポリスルフィド、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸及びポリメタクリル酸並びにこれらのエステル、さらにこれらのコポリマー又は変性体であって、有機溶媒に可溶なものが挙げられる。
前記ポリマーラテックスとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア/ウレタン、SBR(スチレン−ブタジエン系)、MBR(MMA/ブタジエン、アクリル/ブタジエン)、NBR(アクリロニトリル/ブタジエン)、NR(天然ゴム)、BR(ブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、IR(イソプレンゴム)、VP(SBR/ジビニルピリジン)及びこれらの共重合体からなるポリマーラテックスが挙げられる。
アニオン性のものとしては、カルボキシル基を導入したもの、カチオン性のものとしては、アミノ基やアンモニウム基を導入したものがある。
また、溶媒としては、公知の有機溶媒を用いることができる。特に好ましい有機溶媒としては、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、MEK、酢酸エチル、トルエン等が挙げられる。また、水も溶媒として好ましい。これらの溶媒は必要に応じて混合使用してもよい。
本発明においては、前記の感光性を有する着色組成物を用いて、感光性転写材料を作製し、これを用いて表示装置用遮光層を作製することができる。
前記感光性転写材料は、仮支持体に少なくとも前記の感光性を有する着色組成物から形成される感光性遮光層を設けたものである。感光性遮光層の膜厚は0.2〜2μmの範囲が好ましく、特に0.2〜1μmの範囲が好ましい。
本発明の仮支持体としてはポリエステル、ポリスチレン等の公知の支持体を用いる事ができる。その中でも、仮支持体としては、2軸延伸したポリエチレンテレフタレートがコスト、耐熱性、寸法安定性の観点から好ましい。仮支持体の厚みは15から200μm程度、より好ましくは30から150μm程度が好ましい。仮支持体において、厚みが15μm未満の場合はラミネーション工程時に熱によりトタン板状のしわが発生するという欠点がある。逆に仮支持体の厚みが200μmを超える場合はコスト上不利である。
また仮支持体には必要に応じて特開平11−149008に記載されている導電性層を設けてもよい。
また、支持体と感光性遮光層、又は支持体と中間層の間に、熱可塑性樹脂層を設けることが好ましい。
熱可塑性樹脂層は、下地表面の凹凸(既に形成されている画像などによる凹凸等も含む)を吸収することができるようにクッション材としての役割を担うものである。そのため、当該凹凸に応じて変形しうる性質を有していることが好ましい。
また、これらの有機高分子物質中に支持体との接着力を調節するために、各種可塑剤、各種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、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エポキシ樹脂とポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの付加反応生成物、有機ジイソシアナートとポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの付加反応生成物、有機ジイソシアナートとポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの付加反応生成物、ビスフェノールAとポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの縮合反応生成物等を挙げることができる。熱可塑性樹脂層中の可塑剤の量は、該熱可塑性樹脂に対して、200質量%以下が一般的で、好ましくは20〜100質量%である。熱可塑性樹脂層の厚みは1.0μm以上が好ましい。熱可塑性樹脂の厚みが1.0μm以上であれば、下地表面の凹凸を完全に吸収することができる。また、上限については、現像性、製造適性から約100μm以下が一般的であり、好ましくは約50μm以下である。
本発明の感光性転写材料は、仮支持体と感光性遮光層との間に中間層を設けてもよい。
中間層を構成する樹脂としては特に制限はないが、アルカリ可溶性であることが好ましい。樹脂の例としてポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂、セルロース系樹脂、アクリルアミド系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、ゼラチン、ビニルエーテル系樹脂、ポリアミド樹脂、及びこれらの共重合体を挙げる事ができる。またポリエステルのように通常はアルカリ可溶性でない樹脂にカルボキシル基やスルホン酸基を持つモノマーを共重合した樹脂も用いる事ができる。
これらの中で好ましいものはポリビニルアルコールである。ポリビニルアルコールとしては鹸化度が80%以上のものが好ましく、83から98%のものがより好ましい。
中間層を構成する樹脂は2種類以上を混合して使用する事が好ましく、特にポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンを混合して用いる事が特に好ましい。両者の重量比はポリビニルピロリドン/ポリビニルアルコール=1/99から75/25、より好ましくは10/90から50/50の範囲が好ましい。この比が1/99以下になると中間層の面状の悪化、その上に塗設した感光性樹脂層との密着不良といった問題が生じる。逆に両者の重量比が75/25を超えると中間層の酸素遮断性が低下して感度が低下する。
中間層には必要に応じて界面活性剤などの添加剤を添加してもよい。
中間層の厚みは0.1から5μm、より好ましくは0.5から3μmの範囲が好ましい。厚みが0.1μm未満の場合酸素遮断性の低下により感度が低下することがあり、5μmを超える場合は現像時の中間層除去時間の増大という問題が起こることがある。
中間層の塗布溶媒としては上記の樹脂が溶解すれば、特にその他の制限はないが、水が好ましい。水に前述の水混和性有機溶剤を混合した混合溶媒も好ましい。中間層の塗布溶媒の好ましい具体例としては次のようなものがある。水、水/メタノール=90/10、水/メタノール=70/30、水/メタノール=55/45、水/エタノール=70/30、水/1−プロパノール=70/30、水/アセトン=90/10、水/メチルエチルケトン=95/5(質量比)。
本発明の表示装置用遮光層は、前記着色組成物又は感光性転写材料を用いて作製される。その膜厚は0.1〜2.0μm程度、好ましくは0.1〜0.9μmである。遮光層の膜厚1μm当たりの光学濃度は3.5以上である。前記表示装置用遮光層は、更に、銀錫合金部含有粒子を体積分率で0.05〜0.7に分散させた層であり、かつ、遮光層のC光源透過光のXYZ表色系色度座標(x,y)と、前記光源の色度座標(x0,y0)とが、(x−x0)2+(y−y0)2≦0.01の関係を有するものが、前記のごとき薄膜でも十分な光学濃度を有し、また優れた黒色の色相を有し、更に、加熱による色相変化が小さいか、あるいはないため好ましい。また、薄膜であるので、カラーフィルタを形成する場合、RGBなどの画素との重なりが生じにくく、カラーフィルタの平坦性があがる。
感光性を有する着色組成物を用いて表示装置用遮光層を作製する方法は、光透過性基板に、感光性の着色組成物を塗布して着色組成物の層を形成し(塗布方法は前記感光性転写材料を作製する際の方法と同様)、常法により、表示装置用遮光層用フォトマスクを介して露光し、その後現像することにより遮光層を形成する方法である。
また、着色組成物が感光性をもたない場合は、光透過性基板に、本発明の銀錫合金部含有粒子を含有する着色組成物を塗布して着色組成物の層を形成した後、その層の上に、現像可能な感光性樹脂組成物からの層を形成し、常法により、表示装置用遮光層用フォトマスクを介して露光し、次いで、現像、エッチングすることにより遮光層を形成することができる。
前記感光性転写材料を用いる表示装置用遮光層の作製方法は、光透過性基板の上に、前記感光性転写材料を、感光性転写材料の感光性遮光層が接触するように配置して積層し、次に、感光性転写材料と光透過性基板との積層体から支持体を剥離し、その後、表示装置用遮光層用フォトマスクを介して前記層を露光した後現像して表示装置用遮光層を形成する方法である。
本発明の表示装置用遮光層の製造方法は、煩瑣な工程を必要とせず、低コストである。
本発明のカラーフィルタは、光透過性基板の上に、着色層からなり、互いに異なる色を呈する2以上の画素群を有し、前記画素群を構成する各画素は互いに表示装置用遮光層により離画されている構成を有し、該表示装置用遮光層は、本発明の前記着色組成物又は感光性転写材料を用いて作製される。画素群は2つでも、3つでも4つ以上でもよい。例えば3つの場合は赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つの色相が用いられる。赤、緑、青の3種の画素群を配置する場合は、モザイク型、トライアングル型等の配置が好ましく、4種以上の画素群を配置する場合ではどのような配置であってもよい。
前記光透過性基板としては、表面に酸化珪素皮膜を有するソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板あるいはプラスチックフィルム等が用いられる。
カラーフィルタを作製するには、光透過性の基板に常法により2以上の画素群を形成した後、前記のようにして表示装置用遮光層を形成しても、或いは最初に表示装置用遮光層を形成し、その後2以上の画素群を形成してもよい。
本発明のカラーフィルタは前記のごとき表示装置用遮光層を備えているため、表示コントラストが高くまた平坦性に優れている。さらに、表示装置用遮光層の膜厚が小さいため、カラーフィルタ画素を作製する際に巻き込む気泡の数も少ないかあるいはない。
本発明の液晶表示素子の1つは、少なくとも1つが光透過性を有する1対の基板と、その基板の間に、カラーフィルタ、液晶層および液晶駆動手段(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であって、前記カラーフィルタとして、前記のごとき複数の画素群を有し、前記画素群を構成する各画素が、互いに本発明の表示装置用遮光層により離画されているカラーフィルタを用いるものである。前記カラーフィルタは平坦性が高いため、このカラーフィルタを備える液晶表示素子は、カラーフィルタと基板との間にセルギャップムラが発生せず、色ムラ等の表示不良が発生することがない。
また、本発明の液晶表示素子の別の態様のものは、少なくとも1つが光透過性を有する1対の基板と、その基板の間に、カラーフィルタ、液晶層および液晶駆動手段を少なくとも備え、前記液晶駆動手段がアクティブ素子(例えばTFT)を有し、かつ各アクティブ素子の間に本発明の着色組成物又は感光性転写材料を用いて作製される表示装置用遮光層が形成されているものである。
本発明の表示装置用遮光層付き基板は、光透過性基板の上に前述の表示装置用遮光層を設けたものであり、前記表示装置用遮光層は、該層の膜厚1μm当たり光学濃度が3.5以上であり、銀錫合金部含有粒子を体積分率で0.05〜0.7に分散含有しており、かつ、C光源透過光のXYZ表色系色度座標(x,y)と、前記光源の色度座標(x0,y0)とが、(x−x0)2+(y−y0)2≦0.01の関係を有することを特徴とする。
本発明の表示装置用遮光層付き基板は、カラーフィルタの作製のために用いることができる。そして、薄膜でも十分な光学濃度が達成できるので、表示装置用遮光層の膜厚が小さくでき、表示装置用遮光層付き基板の上にカラーフィルタ画素を作製する際に巻き込む気泡の数も少ない。
<銀錫合金部を有する金属粒子の分散液(分散液A1)の調製>
純水1000mlに、酢酸銀(I)23.1g、酢酸スズ(II)65.1g、グルコン酸54g、ピロリン酸ナトリウム45g、ポリエチレングリコール(分子量3,000)2g、及びE735(アイエスピー・ジャパン(株)製;ビニルピロリドン/酢酸ビニルコポリマー)5gを溶解し、溶液1を得た。
別途、純水500mlにヒドロキシアセトン36.1gを溶解して、溶液2を得た。
この銀錫合金部含有粒子は、AgSn合金(2θ=39.5°)とSn金属(2θ=30.5°)とからなる複合体であることがX線散乱により確認された。ここで、カッコ内の数字はそれぞれの(III)面の散乱角である。この微粒子分散液を透過型電子顕微鏡で観察した結果、分散平均粒径は数平均粒子サイズで40nmであった。
上記より作製した銀錫合金部含有粒子の分散液A1に下記の成分を添加し、参考例1ないし参考例5で用いる感光層塗布液を調製した。尚、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの添加量は、参考例1ないし参考例5の銀錫合金部含有粒子の体積分率が表1に記載の値となるように調節した。
・前記銀錫合金部含有粒子の分散液(分散液A1) …50.00部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート …28.6部
・メチルエチルケトン …37.6部
・フッ素系界面活性剤 … 0.2部
(F−780−F、大日本インキ化学工業(株)製)
・ヒドロキノンモノメチルエーテル … 0.001部
・スチレン/アクリル酸共重合体 … 9.6部
(モル比=56/44、重量平均分子量30,000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート …(銀錫合金部含有粒子の体積分率が表1の値になるよう添加)
(KAYARAD DPHA、日本化薬社製)
・ビス[4−[N−[4−(4,6−ビストリクロロメチル−s−トリアジン−2−イル)フェニル]カルバモイル]フェニル]セバケート
… 0.5部
ポリビニルアルコール((株)クラレ製 PVA205) 3.0部
ポリビニルピロリドン(アイエスピー・ジャパン(株)製 PVP−K30) 1.3部
蒸留水 50.7部
メチルアルコール 45.0部
無アルカリガラス基板を、UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、更に超純水で超音波洗浄した。該基板を120℃で3分熱処理して表面状態を安定化させた。
該基板を冷却し23℃に温調後、スリット状ノズルを有すガラス基板用コーター(平田機工(株)製)にて、各実施例の感光層塗布液をそれぞれ塗布した。引き続きVCD(真空乾燥装置;東京応化工業(株)製)で30秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性を無くした。次いで、この上にスピンコーターを用いて保護層塗布液を乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布して100℃で5分間乾燥し、感光性樹脂層K1を得た。
超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製)で、基板とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と該感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量70mJ/cm2でパターン露光した。
次に、純水をシャワーノズルにて噴霧して、該感光性樹脂層K1の表面を均一に湿らせた後、KOH系現像液(KOH、ノニオン界面活性剤含有、商品名:CDK−1、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ)にて23℃80秒、フラットノズル圧力0.04MPaでシャワー現像しパターニング画像を得た。引き続き、超純水を、超高圧洗浄ノズルにて9.8MPaの圧力で噴射して残渣除去を行い、更に超純水をシャワーノズルで両面から吹き付けて、付着している現像液や前記感光性樹脂層溶解物を除去し、エアーナイフにて液切りを行い、ガラス基板の上に表示装置用遮光層が形成された参考例1ないし参考例5の表示装置用遮光層付き基板を得た。
次の方法で感光層の膜厚を測定した。ガラス基板に前記(感光材料の作製)において塗布した各感光層塗布液と同じ塗布量で塗布した感光層膜を作製し、これに超高圧水銀灯を用いて塗布面側から70mJ/cm2の露光を行った感光層膜を測定試料として用いた。この測定試料の膜厚を触針式表面粗さ計P−1(TENKOR社製)を用いて測定した。
この測定試料の膜厚を表1に示す。
膜の光学濃度は、前記の膜厚測定で用いた各測定試料を用いた。この各測定試料の光学濃度をマクベス濃度計(マクベス社製TD−904)を用いて測定した(OD)。別途ガラス基板の光学濃度を同様の方法で測定した(OD0)。ODからOD0を差し引いた値を膜の光学濃度とする。各測定試料の光学濃度を表1に示す。
まず銀錫合金部含有粒子の塗設量の測定は、前記の膜厚測定で用いた各測定試料を用い、この各測定試料における塗設量を蛍光X線装置3370E((株)理学製)を用いて測定した。
この値と、上で測定した膜厚を用いて、下記式により体積分率を計算した。各測定試料の体積分率を表1に示す。
銀錫合金部含有粒子の体積分率=(銀錫合金部含有粒子の塗設量/
銀錫合金部含有粒子の密度)/膜厚
尚、銀錫合金部含有粒子の密度は、前述の方法により算出した。
XYZ表色色度座標(x,y)の測定は、分光光度計OSP−SP200(OLYMPUS(株)製)を用い、前記のようにして行った。
前記表示装置用遮光層付き基板の上に特開2002−341127号公報の段落0030から0036に記載のR(R1)、G(G1)、B(B1)画素形成用感光性転写材料を用いる方法を用いて各色の画素を形成した。
表示装置用遮光層の凹凸の上に各色の画素を形成するので、ガラス基板と各色画素の間に気泡が入る場合がある。この気泡発生程度を下記の方法で測定した。
このガラス基板の3色の画素各100個ずつ、合計300個の画素について光学顕微鏡を用いて目視で気泡の数を数えた。結果を表1に示す。
前記表示装置用遮光層付き基板を220℃で2時間熱処理して、その熱処理前後の表示装置用遮光層の色相の変化を目視で評価した。
全く変化が見られないもの A
ごく僅かに金属光沢があるもの B
僅かな金属光沢があるが、実用上許容されるもの C
実用使用で障害になる程度に金属光沢があるもの D
完全な金属光沢があるもの E
この中で実用上許容されるのはA〜Cのものである。結果を表1に示す。
気泡評価に用いたカラーフィルタを後方から液晶表示装置に組み込んで、黒色と白色を表示した時のコントラスト差を目視で観察して下記のように分類した。
非常にコントラストが高く高品位 A
コントラストが高くかなり高品位 B
コントラストが低く中品位 C
コントラストが非常に低く低品位 D
結果を表1に示す。
参考例1にて用いた銀錫合金部含有粒子の分散液(分散液A1)を、下記より得た銀微粒子の分散液(A2)に変更し、且つ感光層塗布液を下記処方のものに変更した他は、参考例1と同様にして表示装置用遮光層を作製した。結果を表1に示す。
(A液の調製)
脱灰ゼラチン50gに、蒸留水1950gを添加し、得られた混合物を約40℃まで加熱してゼラチンを溶解した。これを5%NaOH水溶液でpH9.2に調整し、40℃に保温した。
(B液の調製)
脱灰ゼラチン150gに、蒸留水1350gを添加し、得られた混合物を約40℃まで加熱してゼラチンを溶解した。これを5%NaOH水溶液でpH9.2に調整した。酢酸カルシウム16.0gと蒸留水320ccに溶解した硝酸銀160gを攪拌して溶解し、蒸留水を添加して、最終容積を2000ccに調整し、40℃に保温した。
(C液の調製)
亜硫酸ナトリウム(無水)110gを蒸留水700ccに溶解し、これにハイドロキノン80gをメタノール70ccと水80ccに溶解したものを混合し、さらに蒸留水を添加して、最終容積を2000ccに調整し、40℃に保温した。
これを、亜硫酸ナトリウム(無水)20g、NaOH0.6gを蒸留水2000ccに溶解した溶液で洗浄し、さらに氷酢酸20gを蒸留水2000ccに溶解した溶液で洗浄した。得られた黒色スラリー粒子を、ナイロンメッシュバック中でスラリーを介して水道水を通過させ、約30分間洗浄水がバックを通過するようにして洗浄し、すべての塩を洗い流した。ゲルスラリーに分散させ洗浄した黒色銀を、溶融した場合に1.5%の濃度の銀を有する黒色銀分散体が得られるように、生成物の水気を切った。
上記の如くして得られた銀分散スラリー5000gに、分散剤(ラピゾールB−90、日本油脂(株)製)25gとパパイン5%水溶液1000gを添加し、37℃で24時間保存した。この液を2000rpmで5分間遠心分離し、銀微粒子を沈降させた。上澄みを棄てた後蒸留水で洗浄して、酵素で分解されたゼラチン分解物を除いた。次いで銀微粒子沈降物をメチルアルコールで洗浄してから乾燥させた。約85gの銀微粒子の凝集物が得られた。この凝集物73.5gにソルスパース20000(アビシア(株)製 分散剤)1.05gとメチルエチルケトン16.4gを混合した。これをビーズ分散機(ジルコニアビーズ0.3mm)を用いて平均粒径30nmの銀微粒子分散液A2を得た。
上記より作製した銀微粒子分散液A2に下記の成分を添加し、比較例1及び比較例2で用いる感光層塗布液を調製した。尚、参考例1と同様に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの添加量は、体積分率が表1に記載の値となるように調節した。
・銀微粒子分散液A2 40.0g
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 40.0g
・メチルエチルケトン 37.6g
・F−780−F(大日本インキ化学工業(株)製、30%メチルエチルケトン溶液)
0.2g
・ヒドロキノンモノメチルエーテル 0.001g
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート (銀微粒子の体積分率が表1記載の値となるよう添加)
・ビス[4−[N−[4−(4、6−ビストリクロロメチル−s−トリアジン−2−イル
)フェニル]カルバモイル]フェニル]セバケート 0.1g
参考例3において銀錫合金部含有粒子の体積分率を一定(0.39)のままにし、銀錫合金部含有粒子を分散した銀錫合金部含有粒子分散液A1の代わりに、平均粒径30nmのカーボン微粒子を分散したカーボン微粒子分散液を用いた他は、参考例3と同様にして表示装置用遮光層を作製した。結果を表1に示す。
カーボンブラックを用いたこの比較例では、気泡の数が増加し、実用レベルではなかった。
一方、銀錫合金部含有粒子の代わりに銀微粒子を用い、体積分率が0.02の比較例1では気泡の数が増加し、体積分率が0.73の比較例2では加熱後の色相が大きく変化し、両方とも実用レベルではなかった。また、カーボンブラックを用いた比較例3では、気泡の数が増加し、実用レベルではなかった。
参考例3にて用いた銀錫合金部含有粒子分散液A1中の銀錫合金部含有粒子の平均粒子サイズを、それぞれ20nm、60nm、100nm、250nm及び500nmのものとした他は、参考例3と同様にして表示装置用遮光層を形成した。結果を表2に示す。
光学濃度、膜厚、黒の色相、色相の加熱変化、気泡の点において、実用レベルを満たしていた。
参考例1〜10において、感光層の上に保護層を設けない他は、それぞれ参考例1〜10と同様にして、表示装置用遮光層を作製した。これらの試料は超高圧水銀灯を用いた70mJ/cm2の露光では表示装置用遮光層が形成できなかったが、500mJ/cm2の露光で良好な表示装置用遮光層が得られた。そのため、膜厚測定、光学濃度の測定及び体積分率の測定に用いる試料を作製する際にも、露光条件を70mJ/cm2から500mJ/cm2に変更した。結果を表3に示す。
比較例1〜3において、感光層の上に保護層を設けない他は、それぞれ比較例1〜3と同様にして表示装置用遮光層を作製した。これらの試料は超高圧水銀灯を用いた70mJ/cm2の露光では表示装置用遮光層が形成できなかったが、500mJ/cm2の露光では表示装置用遮光層が得られた。そのため、膜厚測定、光学濃度の測定及び体積分率の測定も70mJ/cm2から500mJ/cm2の露光に変更して同様に測定した。比較例4〜6から製作された表示用遮光層は、比較例1〜3と同様に実用レベルではなかった。結果を表3に示す。
これらの各実施例においては、感光性転写材料を用いて表示装置用遮光層を作製した。
[感光性転写材料の作製]
感光性転写材料は、2軸延伸した75μm厚みのポリエチレンテレフタレート支持体にスライドコーターを用いて乾燥膜厚が15μmになるように下記熱可塑性樹脂層塗布液を塗布して100℃で5分間乾燥した。次いで、この膜の上に中間層塗布液を乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布して100℃で5分間乾燥し、さらに感光層塗布液を塗布して100℃で5分間乾燥した。
実施例21〜30における感光層塗布液は、参考例1〜10に各々対応する同じ組成の感光層塗布液を用いた。また、中間層塗布液処方は、参考例1の保護層塗布液と同じ組成の塗布液を用いた。以下に、熱可塑性樹脂層塗布液の組成を示す。
・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(共重合組成比(モル比)=55/11.7/4.5/28.8、分子量=9万、Tg≒70℃) 58部
・スチレン/アクリル酸=70/30の共重合体(共重合組成比(モル比)
=63/37、分子量=1万、Tg≒100℃) 136部
・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
(新中村化学株製、多官能アクリレート) 90部
・F−780−F(大日本インキ化学工業(株)製、フッ素系界面活性剤) 1部
・メチルエチルケトン 541部
・1−メトキシ−2−プロパノール 63部
・メチルアルコール 111部
無アルカリガラス基板を、25℃に調整したガラス洗浄剤液をシャワーにより20秒間吹き付けながらナイロン毛を有する回転ブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、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質量%水溶液、商品名:KBM603、信越化学工業(株)製)をシャワーにより20秒間吹き付け、純水シャワー洗浄した。この基板を基板予備加熱装置で100℃2分加熱して次のラミネーターに送った。
前記ガラス基板と銀錫合金部含有粒子含有層(即ち、感光層)が接触するようにガラス基板と前記感光性転写材料を重ね合わせ、ラミネーター((株)日立インダストリイズ製(LamicII型))を用いて両者を貼り合わせた。ラミネートは、100℃に加熱した基板に、ゴムローラー温度130℃、線圧100N/cm、搬送速度2.2m/分でラミネートした。その後ポリエチレンテレフタレート支持体を剥離した。
引き続き炭酸Na系現像液(0.06モル/リットルの炭酸水素ナトリウム、同濃度の炭酸ナトリウム、1%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、安定剤含有、商品名:T−CD1、富士写真フイルム(株)製を純水で5倍に希釈した液)を用い、29℃30秒、コーン型ノズル圧力0.15MPa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。
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−SD1(富士写真フイルム(株)製を純水で10倍に希釈した液)を用い、33℃で20秒、コーン型ノズル圧力0.02MPaでシャワーとナイロン毛を有す回転ブラシにより残渣除去を行い、ブラック(K)の画像を得た。その後更に、該基板に対して該樹脂層の側から超高圧水銀灯で500mJ/cm2の光でポスト露光後、220℃で15分熱処理し、遮光層を形成した。
実施例21の表示装置用遮光層の作製において、感光層塗布液として用いた参考例1の感光層塗布液の代わりに、比較例1〜3で用いた感光層塗布液をそれぞれ用いた他は、実施例21と同様にして表示装置用遮光層を作製した。結果を表4に示す。
比較例7〜9から得られた表示装置用遮光層は、比較例1〜3と同様、実用レベルではなかった。
これに対し、黒色顔料としてカーボンブラックを用いた場合、その平均粒径及び体積分率を本件発明と同じにしても、C光源透過光のXYZ表色系色度座標に関する条件を達成することができず、その結果、表示装置用遮光層の色相が劣るものとなり、また、同じ光学濃度を達成するための膜厚も大きくなる。
上記で作製した表示装置用遮光層を用いて、WO2006−38731の実施例1に記載の方法によりRGB画素を形成し、次いで液晶表示装置を作製した。
実施例で作製した表示装置用遮光層を用いた液晶表示装置は、比較例で作製した表示装置用遮光層を用いた液晶表示装置に比べて色ムラもなく高表示品位であった。
Claims (7)
- 支持体と、熱可塑性樹脂層と、感光性遮光層と、をこの順に有し、該感光性遮光層が銀錫合金部を有する金属粒子を含み、感光性遮光層の光学濃度が、乾燥膜厚1μm当たり3.5以上であり、感光性遮光層中の銀錫合金部を有する金属粒子の体積分率が0.05〜0.7であり、かつ遮光層のC光源透過光のXYZ表色系色度座標(x,y)と、前記光源の色度座標(x0,y0)とが、(x−x0)2+(y−y0)2≦0.01の関係を有する感光性転写材料。
- 前記銀錫合金部を有する金属粒子の平均粒径が500nm以下である請求項1に記載の感光性転写材料。
- 請求項1または請求項2に記載の感光性転写材料を用いて作製される表示装置用遮光層。
- 光透過性基板と、この基板上に、着色層からなり、互いに異なる色を呈する2以上の画素群を有し、前記画素群を構成する各画素は互いに表示装置用遮光層により離画され、前記表示装置用遮光層が請求項3に記載の表示装置用遮光層であるカラーフィルタ。
- 少なくとも1つが光透過性を有する1対の基板と、その基板の間に、カラーフィルタ、液晶層および液晶駆動手段を少なくとも備え、前記カラーフィルタが、請求項4に記載のカラーフィルタである液晶表示素子。
- 少なくとも1つが光透過性を有する1対の基板と、その基板の間に、カラーフィルタ、液晶層および液晶駆動手段を少なくとも備え、前記液晶駆動手段がアクティブ素子を有し、各アクティブ素子の間に請求項3に記載の表示装置用遮光層が形成されている液晶表示素子。
- 光透過性基板の上に、請求項1または請求項2に記載の感光性転写材料を、前記感光性転写材料が有する前記感光性遮光層が接するように積層する工程、前記感光性転写材料と前記光透過性基板との積層体から前記感光性転写材料が有する前記支持体を剥離する工程、及び表示装置用遮光層用フォトマスクを介して前記感光性遮光層を露光した後現像する工程を有する表示装置用遮光層の製造方法。
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