JP5817092B2 - 横電界駆動方式液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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また、横電界駆動方式の液晶表示装置においては、輝点の発生の他にも、硬化された着色層中の着色剤が液晶層へ溶出することにより、液晶が汚染され、液晶の駆動不良が発生するといった問題があった。
本発明のカラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、上記透明基板上に上記遮光部全面を覆うように形成された複数色の着色層とを有し、かつ、上記複数色の着色層上にオーバーコート層が形成されていない液晶表示装置用カラーフィルタであって、上記複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物からなるものであることを特徴とするものである。
本発明者らは、上記問題を解決するべく、着色層中の着色剤が液晶層の液晶へ溶出してしまう原因について鋭意検討したところ、液晶表示装置を製造するに際して、着色層上に配向膜を形成する工程の前に行われる、着色層表面の親液化処理時にその一因があることを見出した。
ここで、図2はカラーフィルタの親液化処理の一例を示す工程図である。
図2(a)に示すように、カラーフィルタに用いられる着色層3は、ポリマー成分およびモノマー成分等からなるクリア材3aと、クリア材3a中に分散されている着色剤3bとからなるものである。親液化処理は、通常、着色層3表面に紫外線、エキシマ光線、プラズマ等の親液化処理エネルギー50を照射することによって行われるものである。この際、親液化処理エネルギー50によりクリア材3aを構成するポリマー成分等は分解されてしまうのに対し、着色剤3bは分解されないことから、親液化処理後の着色層3は、図2(b)に示すように、着色層3表面に着色剤3bが露出した状態となる。
また、着色層上に配置される配向膜の形成に用いられる溶剤としては、上述した着色剤の溶解性が高い溶剤が好適に用いられることから、上述した着色層に配向膜を形成した場合は、着色層表面に露出した着色剤が上記溶剤に溶解し、その結果、形成される配向膜中に着色剤が多く存在するものとなる。さらに、上記配向膜が形成されたカラーフィルタが液晶表示装置に用いられた場合は、配向膜に移動した着色剤が液晶層の液晶へと溶出してしまうことから、液晶を汚染して、液晶の駆動不良を発生させるものと考えられる。
従来から、カラーフィルタの着色層組成物のポリマー成分としては、主にアクリル系ポリマーが用いられている。ここで、アクリル系ポリマーはランダム共重合によってできたポリマーであり、その構造には親液化処理エネルギーの照射によってポリマー分解が起こりやすい部分(特異点)が多く存在するものと考えられる。
これに対し、カルドポリマーは重縮合によってできたポリマーであり、その構造には上述した特異点が原理上存在しないものである。これにより、カルドポリマーは親液化処理エネルギーに対する分解性が低いものと考えられる。
本発明に用いられる着色層は、上記透明基板上に上記遮光部全面を覆うように形成されるものであり、上記複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物からなるものである。
なお、本発明においては、複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層に用いられる着色層用組成物が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物であることから、カルドポリマーを含有しない着色層用組成物も用いられる場合があるが、これについては、一般的なカラーフィルタの着色層に用いられる着色層用組成物と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
上記非汚染性着色層用組成物は、カルドポリマーを含有するものである。
本発明において、緑色着色層を形成する際に上記非汚染性着色層用組成物を用いる場合は、上記着色剤として、銅フタロシアニン系の緑色顔料を用いることが好ましい。銅フタロシアニン系の緑色顔料は、液晶層へ溶出しにくいからである。
銅フタロシアニン系の緑色顔料は積層方向の分子は配列が揃っており結晶性が高いため、溶剤への溶解性が低くなっていると考えられる。
本発明においては、複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを有する非汚染性着色層用組成物からなるものであれば特に限定されるものではないが、上記非汚染性着色層用組成物からなる着色層が、上記遮光部を覆うように形成されている着色層であることがより好ましい。上記遮光部を覆うように形成されている着色層は、遮光部の開口部のみに形成されている着色層に比べて、カラーフィルタ全体に形成される着色層の表面積が大きくなる。表面積の大きな着色層からの着色剤の溶出量は、表面積の小さな着色層からの着色剤の溶出量よりも多くなることから、本発明においては、上記遮光部を覆うように形成されている着色層が上記非汚染性着色層用組成物からなるものであることにより、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置とした場合に、着色層の着色剤が液晶層の液晶へ溶出することを好適に防止することができるからである。
本発明に用いられる遮光部は、上記透明基板上に形成され、開口部を備えるものである。
また、上記の場合であって、遮光部の形成方法としてフォトリソグラフィー法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。この場合、黒色着色剤および感光性樹脂を含有する遮光部用感光性樹脂組成物には、光重合開始剤を添加してもよく、さらには必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を添加してもよい。
本発明に用いられる透明基板としては、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタは、上述した着色層、遮光部、および透明基板を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要な部材を適宜選択して追加することができる。このような部材としては柱状スペーサを挙げることができる。なお、上記柱状スペーサについては、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタの製造方法としては、一般的なカラーフィルタの製造方法と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明の液晶表示装置は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、上記透明基板上に上記遮光部全面を覆うように形成された複数色の着色層とを有し、かつ、上記複数色の着色層上にオーバーコート層が形成されておらず、上記複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物からなるカラーフィルタと、上記着色層上に形成された配向膜と、液晶駆動側基板と、上記横電界駆動方式液晶表示装置用カラーフィルタの上記配向膜と、上記液晶駆動側基板との間に形成された液晶層と、を有することを特徴とするものである。
なお、図3においては、カラーフィルタ10の遮光部2上に柱状スペーサ4が形成されている例について示している。また、カラーフィルタ10のその他の部材については、図1を用いて説明したカラーフィルタと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる各構成について説明する。
本発明に用いられるカラーフィルタについては、上述した「A.カラーフィルタ」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明に用いられる配向膜は、上記着色層上に形成されるものである。
本発明に用いられる配向膜としては、液晶分子を配向させる配向機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、光配向膜、ラビング配向膜等を挙げることができる。
本発明に用いられる液晶駆動側基板は、一般的な横電界駆動方式により液晶を駆動させることができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な液晶表示装置に用いられているものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明に用いられる液晶層は、上記カラーフィルタ上に形成された配向膜と、液晶駆動側基板との間に形成されるものである。
上記液晶層に用いられる液晶については、横電界駆動方式により駆動させることができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的は液晶表示装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明の液晶表示装置は、上記カラーフィルタ、配向膜、液晶駆動側基板、および液晶層を有するものであれば特に限定されるものではなく、他にも必要な構成を適宜選択して追加することができる。このような構成としては、例えば、上記液晶表示装置を封止するために用いられる封止材を挙げることができる。上記封止材については、一般的な液晶表示装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明の液晶表示装置の製造方法としては、上述したカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成することができる方法であれば特に限定されず、一般的な液晶表示装置を製造する際に用いられる方法と同様とすることができる。また、このような液晶表示装置の製造方法の一例として、後述する「C.液晶表示装置の製造方法」の項で説明する方法を挙げることができる。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、上記透明基板上に上記遮光部全面を覆うように形成された複数色の着色層とを有し、かつ、上記複数色の着色層上にオーバーコート層が形成されておらず、上記複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物からなるカラーフィルタの上記複数色の着色層表面に親液化処理を施す親液化処理工程と、上記親液化処理が施された着色層上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、を有することを特徴とする製造方法である。
なお、カラーフィルタ10については、図3の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
以下、本発明の液晶表示装置の製造方法における各工程について説明する。
本工程は、上述した「A.カラーフィルタ」の項で説明したカラーフィルタの複数色の着色層表面に親液化処理を施す工程である。本工程において着色層表面を親液化することにより、後述する配向膜形成工程で、配向膜材料を着色層上に塗布する際、ハジキ等の発生を防止し、良好な配向膜を形成することが可能となる。
また、親液化処理後の着色層表面の親液性としては、具体的には、着色層表面の水との接触角が20°以下、なかでも15°以下、特に10°以下となることが好ましい。なお、水との接触角は、水またはそれと同等の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器(協和界面科学(株)製CA−Z型)を用いて測定(マイクロシリンジから液滴を滴下して30秒後)し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得られるものである。
本工程は、上記親液化処理が施された着色層上に配向膜を形成する工程である。本工程において用いられる配向膜の形成方法としては、所望の配向機能を有する配向膜を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、塗布法を用いた一般的な配向膜の形成方法を挙げることができる。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上述した親液化処理工程、および配向膜形成工程を有する製造方法であれば特に限定されない。通常は、カラーフィルタおよび液晶駆動側基板の間に液晶層を形成する工程等を有するものである。
真空注入方式では、例えば、あらかじめカラーフィルタおよび液晶駆動側基板を用いて液晶セルを作製し、キャピラリー効果を利用して液晶セルに液晶を注入し、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。
また液晶滴下方式では、例えば、カラーフィルタの周縁にシール剤を塗布し、このカラーフィルタの柱状スペーサで隔てられた領域に、ディスペンサー等を用いて液晶を滴下し、カラーフィルタ基板および液晶駆動側基板を減圧下で重ね合わせ、シール剤を介して接着させることにより、液晶層を形成することができる。
(硬化性樹脂組成物の調製)
まず、下記材料を室温で攪拌、混合して硬化性樹脂組成物を得た。
<硬化性樹脂組成物の組成>
・カルドポリマー(新日鐵化学社製 V259M) 16質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社 SR399)24質量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社 エピコート180S70) 4質量部
・2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(チバスペシャリティケミカルズ社製イルガキュア907)
3質量部
・連鎖移動剤(ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート(PETP))
1質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル 52質量部
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
<黒色顔料分散液の組成>
・黒色顔料 23質量部
・高分子分散剤(ビックケミー・ジャパン(株) Disperbyk111)
2質量部
・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル) 75質量部
<遮光部用組成物の組成>
・上記黒色顔料分散液 61質量部
・上記硬化性樹脂組成物 20質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル 30質量部
上記のようにして遮光部を形成した透明基板上に、下記組成の赤色着色層組成物をスピンコーティング法により塗布(塗布厚み1.5μm)し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥して赤色着色層形成用層を得た。次いで、赤色着色層形成用層から100μmの距離にスリットマスク(凹凸形成用遮光部幅10μm)を配置してプロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて赤色着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、赤色着色層形成用層の未硬化部分のみを除去した。その後、上記透明基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより、加熱処理を施して赤色着色層を形成した。
次に、下記組成の緑色着色層用組成物を用いて、赤色着色層と同様の工程で、緑色着色層を形成した。
さらに、下記組成の青色着色層用組成物を用いて、赤色着色層と同様の工程で、青色着色層を形成した。これにより、赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を有するカラーフィルタを得た。なお、遮光部は緑色着色層で覆った。
・C.I.ピグメントレッド177(Chromofine Red 6605、大日精化工業社製)
10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
・C.I.ピグメントグリーン36(Heliogen Green D9360、BASF社製)
10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
・C.I.ピグメントブルー15:6(Fastogen Blue EP-7、DIC社製)
10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
上記のようにして着色層を形成した基板上に、硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し塗布膜を形成した。硬化性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いてスペーサの形成領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後基板を200℃の雰囲気中に30分間放置することにより加熱処理を施して、上端部面積が100μm2で高さ3.8μmの固定スペーサを所定の個数密度となるように形成した。
上記のようにして得られたカラーフィルタの膜形成表面に、ポリイミドよりなる配向膜を形成した。次いでTFTを形成したガラス基板上にIPS液晶を必要量滴下し、上記カラーフィルタを重ね合わせ、UV硬化性樹脂をシール材として用い、常温で0.3kgf/cm2の圧力をかけながら400mJ/cm2の照射量で露光することにより接合して、セル組みし、本発明の液晶表示装置を得た。
緑色顔料をPG7(DIC社製)に変更した以外は実施例1と同様にして液晶表示装置を作製した。
連鎖移動剤をトリメチロールプロパントリスチオプロピオネート(TMTP)に変更した以外は実施例1と同様にして液晶表示装置を作製した。
カルドポリマーの代わりにアクリル系ポリマーを用いたこと、また連鎖移動剤を用いなかったこと以外は、実施例1の硬化性樹脂組成物と同様に硬化性樹脂組成物の調製を行った。なお、アクリル系ポリマーとしては、下記に示す共重合性樹脂溶液を用いた。
また、この硬化性樹脂組成物を用い、上記緑色着色層用組成物に用いられる顔料をPG58としたこと以外は実施例1と同様にして液晶表示装置を作製した。
(共重合樹脂溶液の調製)
重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63質量部、アクリル酸(AA)を12質量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88質量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を7質量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、更に100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル(GMA)を7質量部、トリエチルアミンを0.4質量部、及びハイドロキノンを0.2質量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。
2 … 遮光部
3 … 着色層
4 … 柱状スペーサ
20 … 液晶表示装置
21 … 配向膜
22 … 液晶駆動側基板
23 … 液晶層
50 … 親液化処理エネルギー
Claims (1)
- 透明基板と、前記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、前記透明基板上に前記遮光部全面を覆うように形成された複数色の着色層と、を有し、かつ、前記複数色の着色層上にオーバーコート層が形成されておらず、前記複数色の着色層のうち、少なくとも1色の着色層が、カルドポリマーを含有する非汚染性着色層用組成物からなるカラーフィルタの前記複数色の着色層表面に親液化処理を施す親液化処理工程と、
前記親液化処理が施された着色層上に直に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
を有することを特徴とする横電界駆動方式液晶表示装置の製造方法。
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