JP6439689B2 - 積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法に関する。
液晶表示装置は、2枚の基板間に液晶層が挟み込まれた構造をとっており、液晶層の電気光学応答を利用して明暗を表現するが、カラーフィルター基板を用いることでカラー表示も可能である。
従来、カラーフィルター基板に形成されるブラックマトリクスは、クロム系材料からなる金属薄膜が主流であったが、コストや環境汚染低減のため、樹脂と遮光材とからなる樹脂ブラックマトリクスが開発されている。
しかし、カーボンブラック等の遮光材を含有する樹脂ブラックマトリクスが形成されたカラーフィルター基板を備える液晶表示装置は、屋内での視認性は優れるものの、これを屋外で使用した場合において、樹脂ブラックマトリクスに由来する外光反射に起因する視認性の悪化が問題となっていた。
このような背景から、光学濃度が高くかつ基板側から見た場合の反射率が低い樹脂ブラックマトリクスを実現するために、種々の検討がなされており、例えば、絶縁性物質で表面が被覆された黒色色剤微粒子を用いる方法(特許文献1)、酸窒化チタンにカーボンブラックを添加する方法(特許文献2)、チタン窒化物とチタン炭化物とを混合する方法(特許文献3)、着色レリーフ層と黒色レリーフ層との2層構成とする方法(特許文献4)又は形状異方性金属微粒子を含む光吸収層と反射光吸収層との2層構成とする方法(特許文献5)等が提案されている。
特開2001−183511号公報 特開2006−209102号公報 特開2010−95716号公報 特開平8−146410号公報 特許第4837297号公報
しかしながら、高遮光性の材料は原理的に反射率が高いことから、樹脂ブラックマトリクスにおいて十分な光学濃度と低反射率との双方を達成することは極めて困難であった。さらには、樹脂ブラックマトリクスを2層構成とする方法についても、金属微粒子を用いることで高精細加工が困難であった。
そこで本発明は、十分な光学濃度を持ちながらも、反射率が低く、さらには高精細加工が可能な、積層樹脂ブラックマトリクスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下の(1)〜(17)に記載した積層樹脂ブラックマトリクス基板等を提供する。
(1) 基板上の、遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を一括露光する工程、
露光後の前記積層を現像する工程、を備え、前記積層を現像する工程は、未露光領域の塗膜A及び塗膜Bをアルカリ現像液に溶解させ、露光領域の塗膜A及び塗膜Bを残存させる工程である、積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(2) 前記塗膜Aにおける遮光材の含有率Lに対する、前記塗膜Bにおける遮光材の含有率Mの比率(M/L)が、1.1以上である、(1)記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(3) 前記樹脂組成物Bは、感光性の樹脂組成物である、(1)又は(2)記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(4) 前記非感光性樹脂組成物Aが、ポリイミド樹脂を含有する、(1)〜(3)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(5) さらに、基板上に、非感光性樹脂組成物Aを塗布し、塗膜Aを得る工程、塗膜A上に、樹脂組成物Bを塗布し、塗膜Bを得る工程、を備える、(1)〜(4)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(6) さらに、前記塗膜Aを乾燥又は加熱する工程、前記塗膜Bを乾燥又は加熱する工程、を備える、(1)〜(5)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(7) さらに、前記積層樹脂ブラックマトリクスを加熱する工程、を備える、(1)〜(6)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(8) 前記積層樹脂ブラックマトリクスを加熱する工程における加熱温度が、230℃〜275℃である、(7)記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(9) 前記塗膜Aの膜厚xと前記塗膜Bの膜厚yとの比率(x/y)が、1.5〜5.0である、(1)〜(8)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(10) 前記塗膜Aの膜厚xと前記塗膜Bの膜厚yとの和(x+y)が、1.2〜2.0μmである、(1)〜(9)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(11) 前記塗膜Aにおける遮光材の含有率Lが、20〜50質量%である、(1)〜(10)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(12) 前記塗膜Bにおける遮光材の含有率Mが、45〜65質量%である、(1)〜(11)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(13) 前記の、露光後の前記積層を現像して、積層樹脂ブラックマトリクスを得る工程、において、パターンを残さない領域の塗膜Aの溶解時間と、パターンを残さない領域の塗膜Bの溶解時間の差が、±15秒以内である、(1)〜(12)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(14) 前記樹脂組成物Bが、遮光材として窒化チタン及び/又はチタン窒化物を含有する、(1)〜(13)のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
(15) (1)〜(14)のいずれか一項記載の製造方法により積層樹脂ブラックマトリクス基板を製造し、その開口部に、赤、緑又は青の画素を形成する、カラーフィルター基板の製造方法
(16) 前記基板が、ポリイミド樹脂膜である、(15)記載のカラーフィルター基板の製造方法
(17) 前記積層樹脂ブラックマトリクス基板が遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を具備し、前記塗膜Aに由来する層を低光学濃度層、前記塗膜Bに由来する層を高光学濃度層とした場合に、塗膜Aに由来する低光学濃度層が基板と接している箇所の線幅をL1、塗膜Bに由来する高光学濃度層の頂部の線幅をL3、低光学濃度層と高光学濃度層の境界部の線幅をL2とした場合に、L1>L2>L3の関係を満たす、(15)または(16)のカラーフィルター基板の製造方法
(18) (15)〜(17)の記載いずれか一項記載の製造方法によりカラーフィルター基板を製造しカラーフィルター基板と対向基板との間に、液晶化合物を充填する、液晶表示装置の製造方法
(19) (15)〜(17)の記載いずれか一項記載の製造方法によりカラーフィルター基板を製造しカラーフィルター基板と発光素子とを貼り合わせ、発光デバイスの製造方法
(20) 前記発光素子が有機EL素子である、(19)記載の発光デバイスの製造方法
本発明の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法によれば、バックライトの光を通さないための十分な遮光性が実現でき、高コントラストで鮮明な画像が得られるばかりでなく、反射率が低いために外光下でも視認性に極めて優れ、かつ高精細表示が可能な液晶表示装置及び発光デバイスを得ることが可能となる。
本発明の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法の一実施形態を示す概略図である。 本発明の積層樹脂ブラックマトリクス基板のいくつかの実施形態を示す概略断面図である。 本発明の積層樹脂ブラックマトリクス基板の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。
本発明の積層樹脂ブラックマトリクス(以下、「積層樹脂BM」)基板の製造方法は、基板上の、遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を一括露光する工程、露光後の前記積層を現像する工程、を備えることを特徴とする。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
図1は、本発明の製造方法による積層樹脂BM基板の製造過程を示す概略図である。本発明の積層樹脂BM基板の製造方法は、基板上の、遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を一括露光する工程(図1(e))、露光後の上記積層を現像する工程(図1(f))、を備える。このような工程を含む製造方法で積層樹脂BM基板を製造することで、低光学濃度層と高光学濃度層とが積層され、高遮光性でありながら低反射で視認性に優れる積層樹脂BM基板を提供することが可能となる。
基板10は、透明であることが好ましい。透明な基板10としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラス等の無機ガラス類の薄板又は有機プラスチックのフィルム若しくはシートが挙げられる。有機プラスチックのフィルムとしては、ポリイミド樹脂膜が好ましい。基板としてポリイミド樹脂膜を用いることで、耐熱性や寸法安定性に優れた、フレキシブルな積層樹脂BM基板及びカラーフィルター基板を製造することができる。
ポリイミド樹脂膜は、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体樹脂組成物を仮基板上に塗布した後、乾燥及び加熱をすることにより作製することができる。
まず、ポリイミド前駆体樹脂組成物を、仮基板上に塗布する。仮基板の材質としては、例えば、シリコンウエハー、セラミックス類、ガリウムヒ素、ソーダ石灰ガラス又は無アルカリガラスが挙げられる。ポリイミド前駆体樹脂組成物を仮基板上に塗布する方法としては、例えば、スリットコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法又はバーコート法が挙げられるが、スピンコート法又はスリットコート法が好ましい。次に、ポリイミド前駆体樹脂組成物を塗布した仮基板を乾燥して、ポリイミド前駆体樹脂組成物膜を得る。乾燥の方法としては、例えば、ホットプレート、オーブン、赤外線若しくは真空チャンバー等を用いる方法が挙げられる。ホットプレートを用いる場合には、ホットプレート上又はホットプレート上に設置したプロキシピン等の治具上で仮基板を加熱して乾燥する。次に、ポリイミド前駆体樹脂組成物膜を180〜400℃で加熱して、ポリイミド樹脂膜に変換する。
このポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離する方法としては、例えば、機械的に剥離する方法、フッ酸等の薬液若しくは水に浸漬する方法、又は、レーザーをポリイミド樹脂膜と仮基板との界面に照射する方法が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離しないまま、積層樹脂BM基板、液晶表示装置又は発光デバイスを製造し、その後にポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離しても構わないが、寸法安定性の観点から、カラーフィルター基板等を製造した後に仮基板からの剥離をすることが好ましい。
基板上に塗膜Aと塗膜Bとの積層を形成する方法としては、例えば、ウェット塗布、スプレー散布、浸漬、蒸着又はスパッタが挙げられる。積層は一括して形成しても構わないが、ムラや塗布欠陥を抑制するため、本発明の樹脂BM基板の製造方法はさらに、基板上に、非感光性樹脂組成物Aを塗布し、塗膜Aを得る工程(図1(a))、塗膜A上に、樹脂組成物Bを塗布し、塗膜Bを得る工程(図1(c))、を備えることが好ましい。
基板上に非感光性樹脂組成物Aを塗布する方法、及び、塗膜A上に樹脂組成物Bを塗布する方法としては、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター若しくはスクリーン印刷法、基板を樹脂組成物中に浸漬する方法又は樹脂組成物を基板に噴霧する方法が挙げられる。なかでも塗膜A及び塗膜Bを均一な膜厚で、かつ簡便な方法で得ることができるため、スピンコーター又はダイコーターが好ましい。
塗膜Aにおける遮光材の含有率Lに対する、塗膜Bにおける遮光材の含有率Mの比率(M/L)は、1.1以上が好ましく、1.1〜3.0がより好ましく、1.2〜2.0がさらに好ましい。M/Lが1.1未満であると、反射率を低減させる効果が小さくなる。一方で、3.0を超えると、高精細加工が困難になる場合がある。ここでLは、非感光性樹脂組成物Aの全固形分に占める遮光材の割合に相当するものであり、Mは、樹脂組成物Bの全固形分に占める遮光材の割合に相当するものである。なお、全固形分とは、非感光性樹脂組成物A又は樹脂組成物Bが含有する成分の内、溶剤を除く、全ての成分のことをいう。
塗膜Aにおける遮光材の含有率L、及び、塗膜Bにおける遮光材の含有率Mは、以下の方法により算出することができる。まず、塗膜A又はBから遮光材及び樹脂等のその他固形分の混合物を、マイクロマニピュレーターを用いて抽出する。抽出した遮光材及びその他固形分の混合物を1mgずつ、各々99mgのエタノール、γ−ブチロラクトン、アセトン、クロロホルム、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン及びジメチルスルホキシドにそれぞれ添加し、いずれも40℃で12時間放置して、その他固形分を抽出する。それぞれの抽出液をろ過して、その他固形分の溶液と、溶解せずに残った遮光材とを分離する。ろ過後のその他固形分の溶液をそれぞれ観察し、無色透明であるものをいずれも50mg(100mgの半分量)ずつ秤量し、150℃で5時間放置して溶剤を除去する。なお、無色透明であるかどうかは、用いた溶剤とろ過後のその他固形分の溶液との色を目視で比較し、両者に差がなければ無色透明であると判断できる。
溶剤を除去した後に残ったその他固形分の質量を、用いた溶剤間で比較し、その最大値をAとする。このAの値を以下の式(1)及び(2)にそれぞれ当てはめることで、塗膜Aにおける遮光材の含有率L、及び、塗膜Bにおける遮光材の含有率Mを精度よく算出することができる。
その他固形分の含有率(質量%) = (A×2)/1×100
遮光材の含有率(質量%) = (1−A×2)/1×100
上記のようにM/Lは1.1以上であることが好ましく、その結果として、本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板における積層樹脂BMの、塗膜Aに由来する層の単位膜厚当たりの光学濃度は、塗膜Bに由来する層の単位膜厚当たりの光学濃度よりも、低いことが好ましい。そしてこのような場合においては、塗膜Aに由来する層を低光学濃度層、塗膜Bに由来する層を高光学濃度層、として、区別をすることができる。
ムラや塗布欠陥をより抑制するため、本発明の樹脂BM基板の製造方法はさらに、塗膜Aを乾燥又は加熱により半硬化する工程(図1(b))を備えることが好ましい。
この工程では、塗膜Aを、風乾、加熱乾燥又は真空乾燥等により乾燥して半硬化(セミキュア)させる。乾燥の方法としては、例えば、ホットプレート若しくはコンベクションオーブン(熱風乾燥機)を用いた加熱乾燥又は減圧乾燥、真空乾燥あるいは赤外線照射が挙げられる。加熱乾燥をする場合の加熱温度及び時間は、非感光性樹脂組成物Aの組成や形成された塗膜Aの厚みに依存するが、80〜200℃が好ましく、100〜150℃で1〜60分加熱することがより好ましい。加熱温度が80℃未満の場合は、溶剤が過剰に残存し塗膜形成が不十分となる場合があり、塗膜Bを得る工程において塗膜Aにクラックや膨潤溶解等の欠陥が発生する場合がある。一方で、200℃を超えると硬化が進みすぎて、後の現像の際に現像液への溶解性が不十分となって、パターン化が困難になるおそれがある。なお、乾燥ムラ又は搬送ムラを抑制するため、加熱装置を備えた減圧乾燥機で減圧乾燥した後、続いて加熱して半硬化させる、2段階セミキュアがより好ましい。この場合、減圧乾燥機が備える加熱装置としては、ホットプレートが好ましい。1段階目の加熱温度としては、25〜80℃が好ましく、30〜60℃がより好ましい。到達圧力としては、10〜200Paの減圧条件が好ましく、30〜100Paの減圧条件がより好ましい。2段階目の加熱条件としては、80〜200℃が好ましく、100〜150℃で1〜60分加熱することがより好ましい。
一括露光をする際の塗膜Aの膜厚xとしては、0.6〜1.5μmが好ましく、0.7〜1.3μmがより好ましい。0.6μm未満では加工が困難となる場合がある。一方で、1.5μmを超えると、出来上がりの積層樹脂BM基板の膜厚が過度に大きくなる場合がある。塗膜Aの膜厚xは、レーザー顕微鏡にて測定することができる。より具体的には、塗膜Aの一部に針等で傷を入れ基板を剥き出しにし、塗膜Aの上方から垂直にレーザー顕微鏡で観察することにより、膜厚xを求めることができる。
ムラや塗布欠陥をより抑制するため、本発明の樹脂BM基板の製造方法はさらに、塗膜Bを乾燥又は加熱により半硬化する工程(図1(d))を備えることが好ましい。
この工程では、塗膜Bを、風乾、加熱乾燥又は真空乾燥等により乾燥して半硬化(プリベーク)させる。加熱の方法としては、塗膜Aの乾燥又は加熱と同様の方法が挙げられる。加熱乾燥をする場合の加熱温度及び時間は、樹脂組成物Bの組成や形成された塗膜Bの厚みに依存するが、塗膜Aの乾燥又は加熱と同等又はそれ以下であることが好ましく、60〜150℃がより好ましく、80〜120℃で1〜60分加熱することがさらに好ましい。加熱温度が60℃未満又は150℃より高いと、パターン化が困難になる場合がある。
一括露光をする際の塗膜Bの膜厚yとしては、0.2〜1.0μmが好ましく、0.3〜0.6μmがより好ましい。0.2μm未満ではピンホールや膜切れ等の塗布欠陥が発生することがあり、1.0μmを超えると露光の際の露光エネルギーが膜内部まで透過しにくく、パターン加工が困難となる場合がある。塗膜Bの膜厚yは、塗膜Aと同じくレーザー顕微鏡にて測定することができる。より具体的には、塗膜Aと塗膜Bとの積層の一部に針等で傷を入れて基板を剥き出しにし、積層の上方から垂直にレーザー顕微鏡で観察することにより積層の膜厚(x+y)を求め、別途測定をしておいた塗膜Aの膜厚xを差し引くことで求めることができる。塗膜Aの膜厚を別途測定することが困難な場合には、塗膜Aと塗膜Bとの積層を基板とともに切断し、SEM(走査型電子顕微鏡)により断面観察を行うことで、塗膜Aの膜厚xと塗膜Bの膜厚yとをそれぞれ求めても構わない。
塗膜Aと塗膜Bとの積層を一括露光する工程(図1(e))では、露光装置から紫外線等の放射線を照射し、塗膜Bを感光させることが好ましい。露光工程に使用できるランプとしては、例えば、超高圧水銀灯、ケミカル灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯又は紫外線LEDランプが挙げられる。所望のパターンに応じたフォトマスク5を介して、露光装置から紫外線を照射し、パターン露光する。フォトマスクとしては、積層樹脂BMを形成したい領域にはマスク材料がなく光透過性となっており、積層樹脂BMを形成したくない領域にはマスク材料が形成されている、ネガ型マスクを用いることが好ましい。露光量は放射照度の時間積分値で表され、例えば、365nmの波長に対して10〜1000mJ/cmで照射することが好ましく、20〜200mJ/cmで照射することがより好ましい。
露光後の塗膜Aと塗膜Bとの積層を現像する工程では現像液で現像を行い、図1(e)の工程において未露光領域の塗膜A及び塗膜Bを現像液に溶解させ、露光領域の塗膜A及び塗膜Bを残存させることでパターニングを行うことが好ましい。なお、ここでいう現像液に溶解とは、塗膜が溶解及び/又は分散することであり、塗膜A及び塗膜Bの樹脂や遮光材等の成分を現像液中に拡散させることをいう。現像液としては、例えば、有機溶剤、酸性現像液又はアルカリ現像液が挙げられるが、安全性及び現像性能の観点から、アルカリ性物質を含有するアルカリ現像液が好ましい。アルカリ性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム若しくはアンモニア水等の無機アルカリ類あるいはエチルアミン若しくはn−プロピルアミン等の1級アミン類、ジエチルアミン若しくはジ−n−プロピルアミン等の2級アミン類、トリエチルアミン若しくはメチルジエチルアミン等の3級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、「TMAH」)等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の4級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール若しくはジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類又はピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノナン若しくはモルホリン等の環状アミン類等の有機アルカリ類が挙げられる。中でも塗膜の溶解性が良好でありかつ臭気の問題が少ないことから、アルカリ水溶液が好ましく、水酸化ナトリウム及び/又は炭酸ナトリウム、水酸化カリウム及び/又は炭酸カリウムあるいはTMAHを含有するアルカリ水溶液がより好ましい。アルカリ現像液に占めるアルカリ性物質の割合は、0.01〜50質量%が好ましい。さらに、より良好なパターンを得るため、アルカリ現像液に非イオン系界面活性剤等の界面活性剤を0.01〜1質量%添加することが好ましい。アルカリ現像液を用いる現像としては、例えば、ディップ現像、シャワー現像、パドル現像又は超音波現像が挙げられる。シャワー現像におけるシャワーの圧力は、0.05〜5MPaが好ましい。現像後はアルカリ現像液を除去するために、適宜純水等による洗浄工程を加えても構わない。現像条件は、20〜30℃で10〜120秒の範囲で行うことが好ましい。
本発明の樹脂BM基板の製造方法はさらに、得られた積層樹脂BMを加熱する工程(図1(g))を備えることが好ましい。
この工程では、図1(f)の工程で得られた積層パターニングすなわち積層樹脂BMを加熱により本硬化(キュア)することで、基板上に低光学濃度層と高光学濃度層とが積層した積層樹脂BM基板を完成させる。加熱処理は、例えば、空気、窒素又は真空中において、150〜300℃で0.25〜5時間連続的又は段階的にされることが好ましい。また加熱処理の温度は、230℃〜275℃がより好ましく、245℃〜260℃がより好ましい。加熱温度が低すぎると、塗膜Aの硬化が十分に進行せずに基板との密着性が劣る傾向がある。一方で、加熱温度が高すぎると、塗膜Bの樹脂成分が酸化分解されて膜が脆くなる場合がある。
本発明の製造方法における塗膜Aの膜厚xと塗膜Bの膜厚yとの比率(x/y)は、1.5〜5.0であることが好ましく、2.0〜3.0がより好ましい。本発明者らは、これらの範囲にて積層樹脂BMを製造することによって、十分な光学濃度を持ちながらも反射率が低く、高精細加工が可能な積層樹脂BM基板を得ることができることを見出した。
x/yが1.5未満の場合は、相対的に塗膜Aの膜厚xが小さくなり、塗膜Aが低光学濃度層として機能することで反射光を低減する効果が小さくなってしまうばかりか、塗膜Aの溶解時間が塗膜Bの溶解時間より短くなり過ぎて高精細加工が困難となる場合がある。一方で、x/yが5.0を超える場合は、相対的に塗膜Aの膜厚xが大きくなり、塗膜Aの溶解時間が塗膜Bの溶解時間と比べて長くなり過ぎ、所望のパターンより線幅が太く高精細加工が困難となる場合がある。
塗膜Aの溶解時間は、塗膜Aの膜厚xとエッチング速度v(秒/μm)との積xv(秒)で表すことができる。なお、ここでいうエッチング速度v(秒/μm)とは、塗膜Aの膜厚1μm当たりの溶解時間であり、基板上に膜厚1μmの塗膜Aを形成させたときの現像液に対する溶解時間を観察することで測定することができる。同様に塗膜Bの溶解時間は、塗膜Bの膜厚yとエッチング速度v(秒/μm)との積yv(秒)で表すことができる。なお、ここでいうエッチング速度v(秒/μm)とは、塗膜Bの膜厚1μm当たりの溶解時間であり、基板上に膜厚1μmの塗膜Bを形成させたときの未露光部、すなわちパターンを残さない領域の現像液に対する溶解時間を観察することで測定することができる。なお、溶解時間は現像液が塗膜に接触を始めてから、塗膜が現像液に溶解して基板の一部が曝されるまでの時間であり、目視観察により計測することができる。
塗膜Aと塗膜Bとの溶解時間の差(yv−xv)は、−15〜15秒すなわち±15秒以内であることが好ましく、−5〜10秒であることがより好ましい。塗膜Aと塗膜Bとの溶解時間の差をこれらの範囲とすることで、高精細な積層樹脂BM基板を安定的に製造することができる。塗膜Aと塗膜Bとの溶解時間の差が−15秒より小さい場合は、塗膜Aを溶解するために必要な時間が長く塗膜Bの露光部分のエッチングが進みすぎて過現像となりパターン欠落等が発生しやすい。一方で、15秒を超えると、逆に塗膜Aのエッチングが進みすぎて過現像となりパターン欠落等が発生しやすくなる。
塗膜Aの膜厚xと塗膜Bの膜厚yとの和(x+y)は、1.2〜2.0μmであることが好ましく、1.5〜2.0μmであることがより好ましい。1.2μmより小さい場合は十分な光学濃度(以下、「OD値」)を得ることが困難となる。一方で、2.0μmを超えると出来上がりの積層樹脂BMの膜厚が大きくなりすぎる。
ところで、図1(g)に示す積層樹脂BMを加熱する工程においては塗膜Aと塗膜Bとは硬化収縮を起こし、得られる積層樹脂BM基板の低光学濃度層と高光学濃度層との膜厚は、それぞれ塗膜Aの膜厚xと塗膜Bとの膜厚yよりも小さくなる。塗膜Aの膜厚xをもとにした低光学濃度層の膜厚の比率で表される収縮率については、通常70〜90%であるが、75〜85%が好ましい。また、塗膜Bの膜厚yをもとにした高光学濃度層の膜厚の比率で表される収縮率については、通常70〜90%であるが、75〜85%が好ましい。樹脂材料の種類や遮光材との比率等で収縮率は異なるが、本発明においては収縮率の値によらず、塗膜Aの膜厚xと塗膜Bとの膜厚yとの比率(x/y)が1.5〜5.0であることが好ましく、2.0〜3.0がより好ましい。なお、塗膜Aの膜厚が測定できず収縮率が正確に算出できない場合は、低光学濃度層の収縮率を80%としても本発明の効果を何ら妨げるものではなく、また、塗膜Bの膜厚が測定できず収縮率が正確に算出できない場合は、高光学濃度層の収縮率を80%としても本発明の効果を何ら妨げるものではない。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板における、積層樹脂BM全体の膜厚としては、1.0〜1.6μmが好ましく、1.2〜1.6μmがより好ましい。膜厚が1.0μm未満であると、十分なOD値を得ることが困難となる。一方で、1.6μmを超えると、液晶配向不良によるコントラストの低下原因となる。塗膜Aに由来する低光学濃度層の膜厚としては、0.6〜1.2μmが好ましく、0.8〜1.2μmがより好ましい。塗膜Bに由来する高光学濃度層の膜厚としては0.2〜0.6μmが好ましく、0.3〜0.5μmがより好ましい。この範囲とすることで、十分なOD値でありながら低反射かつ高精細な積層樹脂BM基板を安定的に製造することができる。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板における、積層樹脂BM全体のOD値は、波長380〜700nmの可視光域において2.5以上が好ましく、3〜5がより好ましい。全体のOD値が2.5未満であると、バックライトの光が一部透過してコントラストの低下原因となる。一方で、5を超えると、遮光材の添加量が増えて相対的に反射率が高くなる傾向がある。
低光学濃度層の1μm当たりのOD値は、0.5〜3.0が好ましく、1.3〜2.5がより好ましい。1μm当たりのOD値が0.5未満であると、低光学濃度層と高光学濃度層との界面の反射の影響が大きくなり、積層樹脂BM基板の反射率が高くなりやすい。一方で、3.0を超えると、低光学濃度層自体の反射率が高くなりやすい。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板における積層樹脂BMの、塗膜Aに由来する層の単位膜厚当たりの光学濃度は、塗膜Bに由来する層の単位膜厚当たりの光学濃度よりも、低いことが好ましい。そしてこのような場合においては、塗膜Aに由来する層を低光学濃度層、塗膜Bに由来する層を高光学濃度層、として、区別をすることができる。高光学濃度層の1μm当たりのOD値は、低光学濃度層の1μm当たりのOD値より大きくする必要があり、3.0〜5.5が好ましく、3.3〜5.2がより好ましい。1μm当たりのOD値が3.0未満であると、膜厚を大きくする必要がある。一方で、5.5を超えると、遮光材の添加量を多くする必要がありパターニングが困難となる傾向にある。
低光学濃度層のOD値は、0.5〜3.0が好ましく、0.8〜2.5がより好ましい。低光学濃度層のOD値が0.5未満であると基板側から入射した外光を吸収する効果が小さいために、低光学濃度層と高光学濃度層の界面の反射の影響が大きくなり、積層樹脂BM基板の反射率が高くなりやすい。一方で、3.0を超えると、膜厚を大きくすることが必要となるため積層樹脂BMの膜厚が大きくなり、液晶配向の乱れ等の懸念が生じやすい。
高光学濃度層のOD値は、1.0〜3.0が好ましく、1.3〜2.1がより好ましい。高光学濃度層のOD値が1.0未満であると、OD値が不十分となる場合がある。一方で、3.0を超えるとパターニングが困難となりやすい。
本発明の製造方法により積層樹脂BM基板に形成された積層樹脂BMのパターン形状としては、例えば、矩形、ストライプ、正方形、多角形、波型又は凹凸のある形状が挙げられる。パターンの幅は、3〜30μmが好ましく、3〜10μmがより好ましく、3〜6μmがさらに好ましい。パターン幅が30μmを超えると、画素の開口部面積が小さくなり輝度が低下する。一方で、3μm未満であると、加工時に欠ける場合がある。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BMは、図2(a)〜(e)で示すように積層構造を有する必要があるが、図2(a)のように垂直に積層、図2(b)のように山型に積層、図2(c)のように逆山型に積層、図2(d)のように高光学濃度層のパターンが低光学濃度層より小さく配置、図2(e)のように高光学濃度層のパターンが低光学濃度層より大きく配置、のいずれであっても構わない。中でも、積層樹脂BMの線幅を細くして画素の開口率を向上させるため、図2(a)〜(c)で示すように低光学濃度層21と高光学濃度層22とが概略同一パターンを有することが好ましく、図2(b)で示すように山型に積層されていることがより好ましい。また、図3に示すように低光学濃度層21が基板10と接している箇所の線幅をL1、低光学濃度層21と高光学濃度層22の境界部の線幅をL2、高光学濃度層22の頂部の線幅をL3とした場合、視認性をたかめるため、L1>L2>L3の関係を満たすことが好ましい。さらには、L1とL3との差が3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μm以下であることがさらに好ましい。
本発明の製造方法における塗膜Aは、遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aを用いて形成することができ、例えば、遮光材、樹脂及び溶剤を含有する、非感光樹脂組成物Aを用いて形成することができる。
遮光材としては、例えば、黒色有機顔料、混色有機顔料又は無機顔料が挙げられる。黒色有機顔料としては、例えば、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック、ペリレンブラック又はアニリンブラックが挙げられる。混色有機顔料としては、例えば、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ又はシアン等の顔料を混合して疑似黒色化したものが挙げられる。無機顔料としては、例えば、グラファイトあるいはチタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム若しくは銀等の金属微粒子、金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属窒化物又は金属炭化物が挙げられるが、酸化チタンが窒素還元された酸窒化チタンすなわちチタンブラック、窒化チタン、炭化チタン又はカーボンブラックが好ましく、酸窒化チタンがより好ましい。
ここで酸窒化チタンとは、TiNxOy(0<x<2.0,0.1<y<2.0)で表される化合物をいうが、酸素の含有量が多いと黒色度が低下するため、x/yが0.1〜10であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。
遮光材の粒径は、10〜300nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。ここで遮光材の粒径とは、遮光材の一次粒子径をいう。遮光材の粒径が300nmを超えると、微細なパターン加工が困難となる。一方で、10nm未満であると、遮光材の粒子が凝集して反射率が高くなる傾向がある。
非感光性樹脂組成物Aの全固形分に占める遮光材の割合は、20〜50質量%が好ましく、30〜45質量%がより好ましい。遮光材の割合が20質量%未満であると、塗膜Aの溶解時間が短すぎる傾向になる。一方で、50質量%を超えると、塗膜Aの溶解時間が長すぎる傾向になる。非感光性樹脂組成物Aの全固形分に占める遮光材の割合を上記の範囲とすることにより、塗膜Aにおける遮光材の含有率Lを20〜50質量%にすることができる。
非感光性樹脂組成物Aが含有する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ系樹脂又はポリイミド樹脂が挙げられるが、塗膜の耐熱性又は非感光性黒色樹脂組成物の貯蔵安定性が高いため、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂が好ましく、ポリイミド樹脂がより好ましい。ここでポリイミド樹脂とは、完全既閉環構造を有するポリイミド樹脂以外にも、完全既閉環構造を有するポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸樹脂及びポリアミック酸樹脂が一部閉環したポリイミド樹脂を含む。
ポリイミド樹脂は前駆体としてのポリアミック酸を加熱閉環イミド化することによって形成される。ポリアミック酸樹脂は、一般に、酸無水酸物基を有する化合物とジアミン化合物とを40〜100℃で付加重合させることにより得られ、下記一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有する。ポリアミック酸樹脂が一部閉環したポリイミド樹脂は、下記一般式(2)で表されるアミック酸構造、アミック酸構造が一部イミド閉環してなる下記一般式(3)で表される構造、及び、アミック酸構造が全てイミド閉環してなる下記一般式(4)で表されるイミド構造、を有する。
上記一般式(1)〜(4)において、Rは炭素数2〜22の3価又は4価の有機基を示し、Rは炭素数1〜22の2価の有機基を示し、nは1又は2の整数を示す。ここで、各有機基としては、ポリイミドを構成する芳香族テトラカルボン酸が、後述する好ましい芳香族テトラカルボン酸二無水物を与える有機基が好ましい。
ポリイミド樹脂の耐熱性及び絶縁性を高めるため、ポリアミック酸樹脂を得るために用いるジアミン化合物としては芳香族系ジアミン化合物が好ましく、酸無水酸物基を有する化合物としては酸二無水物が好ましい。
芳香族系ジアミン化合物としては、例えば、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルサルファイド、4,4’−ジアミノジフェニルサルファイド、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン4,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルアミン、2,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノジベンジルアミン、2,2’−ジアミノジベンジルアミン、3,4’−ジアミノジベンジルアミン、3,3’−ジアミノジベンジルアミン、N,N’−ビス−(4−アミノ−3−メチルフェニル)エチレンジアミン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベンズアニリド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,3’−ジアミノベンズアニリド、2,4’−ジアミノベンズアニリド、N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−m−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−m−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−ジメチル−N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−ジメチル−N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−ジフェニル−N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド又はN,N’−ジフェニル−N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミドが挙げられるが、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン又は4,4’−ジアミノベンズアニリドが好ましい。
芳香族テトラカルボン酸としては、例えば、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−パラターフェニルテトラカルボン酸二無水物又は3,3’,4,4’−メタターフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられるが、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物又はピロメリット酸二無水物が好ましい。なお、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物のようなフッ素系のテトラカルボン酸二無水物を用いると、短波長領域での透明性が良好なポリイミドを得ることができる。
ポリアミック酸樹脂を得るための、酸無水酸物基を有する化合物とジアミン化合物との付加重合においては、必要に応じて無水マレイン酸又は無水フタル酸等の酸無水物を末端封止剤として添加しても構わない。また、基板との接着性を向上させるため、Si系酸無水物又はSi系ジアミンを用いても構わない。Si系ジアミンとしては、ビス−3−(アミノプロピル)テトラメチルシロキサン等のシロキサンジアミンが好ましい。全ジアミンに占めるシロキサンジアミンの割合は、1〜20モル%が好ましい。シロキサンジアミンが1モル%未満であると、接着性が十分に向上しない。一方で、20モル%を超えると、耐熱性の低下や、過度の密着性によるアルカリ現像の際の残膜といった問題が生じる。
ポリアミック酸樹脂を得るための、酸無水酸物基を有する化合物とジアミン化合物としては、脂環式の酸二無水物又は脂環式のジアミンを用いても構わない。脂環式の酸二無水物又は脂環式のジアミンとしては、例えば、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エンド−3−エンド−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エクソ−3−エクソ−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物若しくはデカハイドロ−ジメタノナフタレンテトラカルボン酸二無水物又はビス[2−(3−アミノプロポキシ)エチル]エーテル、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、トリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン若しくは1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テルが挙げられる。
非感光性樹脂組成物Aが含有する溶剤としては、例えば、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、ケトン類、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド若しくはN,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性溶媒又はラクトン類が挙げられるが、遮光材である顔料の分散効果を高めるため、ラクトン類又はラクトン類を主成分とする混合溶媒が好ましい。ここでラクトン類を主成分とする溶媒とは、全溶媒に占めるラクトン類の質量比が最大である溶媒をいう。またラクトン類とは、炭素数3〜12の脂肪族環状エステル化合物をいう。ラクトン類としては、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン又はε−カプロラクトンが挙げられるがポリイミド前駆体の溶解性の観点から、γ−ブチロラクトンが好ましい。また、ラクトン類以外の溶媒としては、例えば、3−メチル−3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピレングリコール−モノ−メチルエーテル、プロピレングリコール−モノ−メチルエーテルアセテ−ト、ジプロピレングリコール−モノ−メチルエーテル、トリプロピレングリコール−モノ−メチルエーテル、プロピレングリコール−モノ−3級−ブチルエーテル、イソブチルアルコール、イソアミルアルコール、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、メチルカルビトール、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトール又はエチルカルビトールアセテートが挙げられる。
非感光性樹脂組成物Aは、その他の添加剤として、密着性改良剤、高分子分散剤又は界面活性剤等を含有しても構わない。密着改良剤としては、例えば、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤が挙げられる。密着性改良剤は、ポリイミド樹脂又はアクリル樹脂に対して0.2〜20質量%添加するのが好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ポリエチレンイミン系高分子分散剤、ポリウレタン系高分子分散剤又はポリアリルアミン系高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤は、遮光材に対して1〜40質量%添加するのが好ましい。界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸アンモニウム若しくはポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等の陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート若しくはラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド若しくはラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル若しくはソルビタンモノステアレート等の非イオン界面活性剤、ポリジメチルシロキサン等を主骨格とするシリコーン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、遮光材に対して0.001〜10質量%添加するのが好ましく、0.01〜1質量%添加するのがより好ましい。界面活性剤が0.001質量%未満であると、塗布性、着色被膜の平滑性又はベナードセルの防止効果が不十分となる。一方で、界面活性剤が10質量%を超えると、塗膜物性が不良となる場合がある。
非感光性樹脂組成物Aに占める全固形分の割合は、塗工性及び乾燥性の観点から、2〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
非感光性樹脂組成物Aの製造方法としては、例えば、分散機を用いて樹脂溶液中に直接遮光材を分散させる方法、又は、分散機を用いて水若しくは有機溶媒中に遮光材を分散させて分散液を作製し、その後分散液と樹脂溶液とを混合する方法が挙げられる。遮光材の分散方法としては、例えば、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル又は高速度衝撃ミルが挙げられるが、分散効率や微分散化の観点から、ビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、例えば、コボールミル、バスケットミル、ピンミル又はダイノーミルが挙げられる。ビーズミルのビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ又はジルコンビーズが好ましい。分散に用いるビーズ径としては、0.01〜5.0mm以下が好ましく、0.03〜1.0mmがより好ましい。遮光材の一次粒子径又は一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、分散に用いるビーズ径としては、0.03〜0.10mm以下といった微小な分散ビーズが好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な、遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方で、サブミクロン程度の粗大な粒子を含有する遮光材を分散させる場合には、十分な粉砕力を得るため、ビーズ径が0.10mm以上の分散ビーズが好ましい。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板における積層構造を形成する方法としては、前述のように、非感光性樹脂組成物Aを基板上に塗布した後に、樹脂組成物Bをさらに塗布して、両層を一括露光及び現像することでパターン化する方法、すなわち積層一括加工にて行う。
積層一括加工を容易なものとするため、樹脂組成物Bは、感光性の樹脂組成物であることが好ましく、遮光材、樹脂、溶剤、多官能アクリルモノマー及び光重合開始剤を含有することがより好ましい。
樹脂組成物Bが含有する遮光材としては、非感光性樹脂組成物Aが含有する遮光材と同様のものが挙げられるが、OD値をより高めるため、カーボンブラック、酸窒化チタン、窒化チタン又は炭化チタンが好ましく、窒化チタン又はチタン窒化物がより好ましい。ここでチタン窒化物とは、主成分として窒化チタンを含み、副成分として酸化チタンTiO、低次酸化チタンTi2n−1(1≦n≦20)又は酸窒化チタンを含有する物質をいう。チタン窒化物粒子は酸素原子を含有するが、より高いOD値を得るため、TiOを含有しないことが好ましく、酸素原子の含有量が12質量%以下がより好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。
チタン窒化物粒子の合成としては、例えば、電気炉法又は熱プラズマ法等の気相反応法が挙げられるが、不純物の混入が少なく、粒子径が揃いやすく、生産性も高いため、熱プラズマ法が好ましい。熱プラズマを発生させる方法としては、例えば、直流アーク放電、多層アーク放電、高周波(RF)プラズマ又はハイブリッドプラズマ等が挙げられるが、電極からの不純物の混入が少ないため、高周波プラズマが好ましい。
遮光材の粒径は、10〜300nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。ここで遮光材の粒径とは、遮光材の一次粒子径をいう。遮光材の粒子径が300nmを超えると、微細なパターン加工が困難となる。一方で、10nm未満であると、粒子の凝集が起こりやすく、反射率が高くなる傾向がある。
樹脂組成物Bの全固形分に占める遮光材の割合は、45〜65質量%が好ましく、50〜60質量%がより好ましい。遮光材の割合が45質量%未満であると、十分なOD値を得ることが困難となる。一方で、65質量%を超えると、塗膜Bの溶解時間が長すぎてパターニングが困難となる。樹脂組成物Bの全固形分に占める遮光材の割合を上記の範囲とすることにより、塗膜Bにおける遮光材の含有率Mを45〜65質量%にすることができる。
樹脂組成物Bが含有する樹脂としては、非感光性樹脂組成物Aが含有する樹脂と同様のものが挙げられるが、アクリル樹脂が好ましい。
アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーが好ましく、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物との共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸又はビニル酢酸が挙げられる。エチレン性不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート若しくはベンジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン若しくはα−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレート等の不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート若しくはグリシジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル若しくはプロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル若しくはα−クロルアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン若しくはイソプレン等の脂肪族共役ジエン、それぞれの末端にアクリロイル基若しくはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート又はポリブチルメタクリレートが挙げられるが、メタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート及びスチレンからなる群から選ばれるモノマーの2〜4元共重合体が好ましく、アルカリ現像液に対する溶解速度を適切なものとするため、平均分子量(Mw)が2千〜10万かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることがより好ましい。
また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂は、露光及び現像の際の感度が向上するため、好ましい。エチレン性不飽和基としては、アクリル基又はメタクリル基が好ましい。側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂は、カルボキシル基を有するアクリル樹脂のカルボキシル基に、グリシジル基又は脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させて得ることができる。
側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂としては、例えば、市販のアクリル樹脂であるサイクロマー(登録商標)P(ダイセル化学工業(株))又はアルカリ可溶性カルド樹脂が挙げられるが、エステル系溶媒やアルカリ現像液に対する溶解性を適切なものとするため、平均分子量(Mw)が2千〜10万(テトラヒドロフランをキャリヤーとしてゲルパーミェーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの)かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることが好ましい。
高光学濃度層の形成に用いる樹脂組成物Bが含有する溶剤としては、分散する遮光材の分散安定性及び添加する樹脂成分の溶解性に合わせて、水又は有機溶剤を適宜選択することができる。有機溶剤としては、例えば、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、ケトン類、アミド系極性溶媒、又はラクトン系極性溶媒が挙げられる。エステル類としては、例えば、ベンジルアセテート(沸点214℃)、エチルベンゾエート(沸点213℃)、メチルベンゾエート(沸点200℃)、マロン酸ジエチル(沸点199℃)、2−エチルヘキシルアセテート(沸点199℃)、2−ブトキシエチルアセテート(沸点192℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(沸点188℃)、シュウ酸ジエチル(沸点185℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、シクロヘキシルアセテート(沸点174℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(沸点173℃)、アセト酢酸メチル(沸点172℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(沸点170℃)、2−エチルブチルアセテート(沸点162℃)、イソペンチルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、酢酸ペンチル(沸点150℃)又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)等が挙げられる。
また、上記以外の溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、エチレングリコールモノエチルエーテル(沸点135℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点193℃)、モノエチルエーテル(沸点135℃)、メチルカルビトール(沸点194℃)、エチルカルビトール(202℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、プロピレングリコールtert−ブチルエーテル(沸点153℃)若しくはジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)等の(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル(沸点77℃)、酢酸ブチル(沸点126℃)若しくは酢酸イソペンチル(沸点142℃)等の脂肪族エステル類、ブタノール(沸点118℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112℃)若しくは3−メチル−3−メトキシブタノール(沸点174℃)等の脂肪族アルコール類、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類、キシレン(沸点144℃)、エチルベンゼン(沸点136℃)又はソルベントナフサ(石油留分:沸点165〜178℃)が挙げられる。
さらに、基板の大型化に伴いダイコーティング装置による塗布が主流になってきているところ、適度な揮発性及び乾燥性を実現するため、沸点が150〜200℃の溶媒を30〜75質量%含有する、混合溶媒が好ましい。
高光学濃度層の形成に用いる樹脂組成物Bが含有する多官能アクリルモノマーとしては、多官能のアクリル系モノマー又はオリゴマーが挙げられる。多官能のアクリル系モノマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレート、フルオレンジアクリレート系オリゴマー、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]エーテル、4,4’−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]シクロヘキサン、9,9−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−クロロ−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタアクリレート、ビスクレゾールフルオレンジアクリレート又はビスクレゾールフルオレンジメタアクリレートが挙げられる。
これらの多官能のモノマー又はオリゴマーを適宜選択して組み合わせることにより、露光及び現像の際の感度や加工性をコントロールすることが可能であるが、中でも感度を向上させるためには、官能基が3以上の化合物が好ましく、官能基が5以上の化合物がより好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。さらには、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートに加えて、分子中に芳香環を多く含み撥水性が高いフルオレン環を有する、(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。フルオレン環を有する(メタ)アクリレートは、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート10〜60質量部に対して、90〜40質量部用いることが好ましい。
高光学濃度層の形成に用いる樹脂組成物Bが含有する光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、オキシムエステル化合物、カルバゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物又はチタネート等の無機系光重合開始剤が挙げられる。
より具体的には、例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、イルガキュア(登録商標)369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン)、同OXE01(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)])、CGI−113(2−[4−メチルベンジル]−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、tert−ブチルアントラキノン)若しくはCGI−242(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム))(以上、何れもチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)製)1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジン又はアデカ(登録商標)オプトマーN−1818若しくは同N−1919等のカルバゾール系化合物(何れも旭電化工業(株)製)が挙げられるが、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノンと、イルガキュア(登録商標)369又はCGI−113と、アデカ(登録商標)オプトマーN−1818、同N−1919又はCGI−242と、併用が好ましい。
本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板は、電子材料に関するもの又は各種ディスプレイ等に用いることができ、高ODで低反射であるという特徴を活かして、プラズマディスプレイパネル(PDP)の隔壁、誘電体パターン、電極(導体回路)パターン又は電子部品の配線パターン等の遮光画像の作製、さらには有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」)等と組み合わせた発光デバイス等に用いることができる。中でも、カラー液晶表示装置等に用いるカラーフィルターの表示特性向上のために、樹脂BMが着色パターンの間隔部及び周辺部分並びにTFTの外光側等に設けられた積層樹脂BM基板として好適である。本発明のカラーフィルター基板は、本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板の開口部に、赤、緑又は青の画素が形成されていることを特徴とする。
本発明のカラーフィルター基板の製造方法としては、例えば、基板上に積層樹脂BMを形成した後に、公知の方法により赤(R)、緑(G)又は青(B)の色選択性を有する画素を形成して、この上に必要に応じてオーバーコート膜形成する方法が挙げられる。オーバーコート膜としては、例えば、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜又はポリイミドシロキサン膜が挙げられる。オーバーコート膜の上にさらに、透明導電膜を形成しても構わない。透明導電膜としては、例えば、酸化インジウム錫(以下、「ITO」)等の酸化物薄膜が挙げられる。膜厚0.1μm程度のITO膜の作製方法としては、例えば、スパッタリング法又は真空蒸着法が挙げられる。画素の材質としては、例えば、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜、又は、染色、染料分散若しくは顔料分散された着色樹脂膜が挙げられる。
本発明のカラーフィルター基板の画素に分散させる顔料としては、耐光性、耐熱性及び耐薬品性に優れたものが好ましい。
赤色顔料としては、例えば、ピグメントレッド(以下、「PR」)9、PR48、PR97、PR122、PR123、PR144、PR149、PR166、PR168、PR177、PR179、PR180、PR190、PR192、PR209、PR215、PR216、PR217、PR220、PR223、PR224、PR226、PR227、PR228、PR240又はPR254が挙げられる。
オレンジ色顔料としては、例えば、ピグメントオレンジ(以下、「PO」)13、PO31、PO36、PO38、PO40、PO42、PO43、PO51、PO55、PO59、PO61、PO64、PO65又はPO71が挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、ピグメントイエロー(以下、「PY」)PY12、PY13、PY14、PY17、PY20、PY24、PY83、PY86、PY93、PY94、PY95、PY109、PY110、PY117、PY125、PY129、PY137、PY138、PY139、PY147、PY148、PY150、PY153、PY154、PY166、PY168、PY173、PY180又はPY185が挙げられる。
紫色顔料としては、例えば、ピグメントバイオレット(以下、「PV」)19、PV23、PV29、PV30、PV32、PV36、PV37、PV38、PV40又はPV50が挙げられる。
青色顔料としては、例えば、ピグメントブルー(以下、「PB」)15、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB22、PB60、PB64又はPB80が挙げられる。
緑色顔料としては、例えば、ピグメントグリーン(以下、「PG」)7、PG10、PG36又はPG58が挙げられる。
これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理又は塩基性処理等の表面処理がされていても構わず、分散剤として顔料誘導体が添加されていても構わない。
本発明のカラーフィルター基板の画素が、顔料分散された着色樹脂膜である場合、その形成に用いられるバインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド又はポリイミドが挙げられるが、耐熱性及び耐薬品性の観点から、ポリイミドが好ましい。
本発明のカラーフィルター基板は、固定されたスペーサーを形成しても構わない。固定されたスペーサーとは、カラーフィルター基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基板と接するものをいう。これにより対向基板との間に、一定のギャップが保持され、このギャップ間に液晶化合物が充填される。固定されたスペーサーを形成することにより、液晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布する工程や、シール剤内にロッド状のスペーサーを混練りする工程を省略することができる。
本発明のカラーフィルター基板は、本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板の開口部に、赤、緑又は青の画素が形成されていることを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、本発明のカラーフィルター基板と、対向基板と、の間に、液晶化合物が充填されていることを特徴とする。
また本発明の発光デバイスは、本発明のカラーフィルター基板と、発光素子とを貼り合わせたことを特徴とする。
発光素子としては、有機EL素子が好ましい。本発明の発光デバイスは、積層樹脂BM基板が高ODで低反射であるという特徴を活かして、黒表示における発光素子からの余分な光を効果的に遮光するとともに、外光の反射を抑え、コントラストが高く鮮明なディスプレイを得ることができる。
図4は、本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。
図4に示す発光デバイスは、本発明のカラーフィルター基板20と、発光素子である有機EL素子40とを、封止剤34で貼り合わせることで構成されている。
カラーフィルター基板20は、本発明の製造方法により製造された積層樹脂BM基板と、その開口部に形成された赤、緑又は青の画素23〜25と、オーバーコート層26と、から構成される。ここでカラーフィルター基板20が備える積層樹脂BM基板は、基板10と、低光学濃度層21及び高光学濃度層22が積層した積層樹脂BM11と、から構成される。
有機EL素子40は、透明電極28と、有機エレクトロルミネッセンス層(以下、「有機EL層」)29と、背面電極層30と、絶縁膜31と、基板32と、外部電源へとつながる取り出し電極33と、から構成される。ここで有機EL層は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層から構成されている。
図4では、カラーフィルター基板20と有機EL素子40との間は空隙となっているが、必要に応じて樹脂又は乾燥剤等が存在しても構わない。
有機EL素子40を構成する基板32の材質としては、例えば、ガラス、フィルム若しくはプラスチック等の透明なもの、あるいは、アルミ、クロム若しくはステンレス又は等セラミック等の不透明なものが挙げられる。
絶縁膜31は、透明電極28と背面電極層30との通電を防ぐものである。絶縁膜31の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂が挙げられるが、感光性材料を用いることによりフォトリソグラフィー法で形成することができる。
背面電極層30は、基板32と有機EL層29との間に位置しており、透明電極28との間に電圧をかけることによって、有機EL層が発光する仕組みである。背面電極層の材質としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、銀又は酸化アルミニウムが挙げられる。背面電極層の膜厚は、通常0.01〜1μmであり、例えば、蒸着又はスパッタ等により金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィー法によるパターニングで形成することができる。
有機EL層29の光は、白色光であることが好ましい。白色光の波長分布に合わせてカラーフィルター基板20の画素23〜25の色目を適宜変更することで、所望の色再現範囲を有する発光デバイスを実現することができる。
発光層の材質としては、例えば、シクロペンダミン、テトラフェニルブタジエン、トリフェニルアミン、オキサジアゾ−ル、ピラゾロキノリン、ジスチリルベンゼン、ジスチリルアリーレン、シロール、チオフェン、ピリジン、ペリノン、ペリレン、オリゴチオフェン若しくはトリフマニルアミン等の骨格を有する有機化合物又はオキサジアゾールダイマー若しくはピラゾリンダイマー等の色素系材料、金属錯体系材料としては、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体若しくはユーロピウム錯体、又は、中心金属に、Al、Zn、Be、Tb、Eu若しくはDy等の希土類金属を有し、配位子に、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール若しくはキノリン構造等を有する金属錯体等の金属錯体系材料、あるいは、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体等、ポリフルオレン誘導体又はポリビニルカルバゾール誘導体等の高分子系材料が挙げられる。発光層の膜厚は通常0.05〜5μmであり、例えば、蒸着法、スピンコート法、印刷法又はインクジェット法で形成することができる。
透明電極28は、有機EL層29の発光光を透過させるため、透過率が80〜99%であることが好ましく、90〜99%であることがより好ましい。透明電極の材質としては、例えば、ITO、酸化インジウム、酸化亜鉛又は酸化第二錫が挙げられる。透明電極の膜厚は通常0.1〜1μmであり、蒸着法又はスパッタリング法等によって金属酸化物の薄膜を成膜した後に、フォトリソグラフィー法によるパターニングで形成することができる。
取り出し電極33の材質としては、例えば、銀、アルミ、金、クロム、ニッケル又はモリブデンが挙げられる。
さらには、基板としてポリイミド樹脂膜を用いたフレキシブルなカラーフィルター基板と発光素子とを貼り合わせることにより、フレキシブル発光デバイスを得ることができる。そして、上記のフレキシブルなカラーフィルター基板と、発光素子である有機EL素子と、を貼り合わせ、フレキシブルな有機ELディスプレイを製造することができる。
なお、以上の説明において、各成分は、文脈上そうでないことが明らかな場合を除き、それぞれ単独で用いることもできるし、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<評価方法>
[OD値]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に所望の膜厚の樹脂BMを形成し、顕微分光器(MCPD2000;大塚電子製)を用いて入射光及び透過光それぞれの強度を測定し、以下の式(1)より算出した。
OD値 = log10(I/I) ・・・ (1)
(ここで、I:入射光強度、I:透過光強度)
[反射率]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に所望の膜厚の樹脂BMを形成し、紫外可視分光光度計(UV−2450;島津製作所製)を用いて、ガラス面からの入射角5°での絶対反射測定を測定した。得られたスペクトルより、CIE XYZ表色系により計算されたD65光源でのY(反射率)を算出した。
[塗膜A及び塗膜Bの膜厚]
塗膜Aの膜厚x及び塗膜Bの膜厚yは、レーザー顕微鏡(VK−9510;キーエンス製)を用いて行った。なお、塗膜Bの膜厚yは、塗膜Aと塗膜Bの積層塗膜の値(x+y)から塗膜Aの膜厚xを差し引くことで求めた。
[エッチング速度]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に膜厚xが1μmの塗膜A又は膜厚yが1μmの塗膜Bを形成し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像することでエッチング速度(秒/μm)を求めた。
[テーパー幅]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に幅10μmのテスト用ネガ型フォトマスクを用いて積層樹脂BM基板を形成し、断面SEM観察を行い、低光学濃度層が基板と接している箇所の線幅をL1、高光学濃度層の頂部の線幅をL3として、L3とL1の差(L1−L3)をテーパー幅として求めた。評価基準は以下のとおりとして求めた。
A : テーパー幅が0μm以上、1μm以下の非常に良好なもの
B : テーパー幅が1μmより大きく、3μm以下の良好なもの
C : テーパー幅が−3μm以上で0μmより小さく、逆山型形状のもの
D : テーパー幅が−3μmより小さいもの、もしくは3μmを超えるもの
[液晶表示性能及び発光デバイス表示性能]
以下の検査方法により液晶表示性能及び発光デバイス表示性能の評価を行った。
A : 映像の乱れやムラがなく、コントラストが高く極めて鮮明なディスプレイである。
B : コントラストが高く鮮明なディスプレイである。
C : 若干のムラが見られるものの、コントラストが高く鮮明なディスプレイである。
D : 映像に乱れやムラが生じ、表示品位の劣るディスプレイである。
「密着性」
低光学濃度層と高光学濃度層との間の密着性評価は、JIS−K5600−5−6(1999年度)「付着性(クロスカット法)」に準拠した方法で行った。具体的な評価方法を以下に示す。本発明の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法において、50mm×50mm以上の領域を露光することで、基板上に積層樹脂膜を形成した。基板上の積層樹脂膜表面から基板表面まで到達するように、カッターナイフを用いて、積層樹脂膜に直交する縦11本×横11本の平行な直線を1mm間隔で引いて、1mm×1mmのマス目を100個作製した。次に、マス目を作製した積層樹脂膜の表面に、セロテープ(登録商標)No.405(産業用)(ニチバン(株)製;幅=18mm、厚さ=0.050mm、粘着力=3.93N/10mm、引っ張り強さ=41.6N/10mm)を貼り付け、消しゴム(「JIS S6050(2008年度)合格品」)で擦って密着させ、テープの一端を持ち、基板に対して直角を保って瞬間的に剥離した。積層樹脂膜の少なくとも一部が剥離してセロテープ(登録商標)に密着したマス目の面積(以下、「密着面積」)と、積層樹脂膜が基板上から完全に剥離したマス目の面積(以下、「剥離面積」)と、を目視によって確認し、密着面積から剥離面積を差し引いた値である「半剥離面積」を算出した。この半剥離面積について、以下の判定基準に基づいて評価をし、B評価以上を合格とした。
A:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、5%未満
B:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、5%以上20%未満
C:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、20%以上40%未満
D:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、40%以上60%未満
E:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、60%以上80%未満
F:全マス目の面積に対する半剥離面積の割合が、80%以上
<製造例>
(ポリイミド樹脂A−1の合成)
4,4’−ジアミノフェニルエーテル(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン(0.65モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)、γ−ブチロラクトン850g及びN−メチル−2−ピロリドン850gを仕込み、3,3’,4,4’−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加して、80℃で3時間反応させた。さらに無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加して、80℃で1時間反応させて、ポリイミド樹脂A−1(ポリマー濃度20質量%)溶液を得た。
(ポリイミド樹脂A−2の合成)
4,4’−ジアミノフェニルエーテル(0.95モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)及びγ−ブチロラクトン1700g(100%)を仕込み、ピロメリット酸二無水物(0.49モル当量)及びベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(0.50モル当量)を添加して、80℃で3時間反応させた。さらに無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加して、更に80℃で1時間反応させ、ポリイミド樹脂A−2(ポリマー濃度20質量%)溶液を得た。
(ポリイミド樹脂A−3の合成)
3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン(0.65モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)及びN−メチル−2−ピロリドン1700gを仕込み、3,3’,4,4’−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加して、100℃で3時間反応させた。さらに無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加して、100℃で1時間反応させて、ポリイミド樹脂A−3(ポリマー濃度20質量%)溶液を得た。
(ポリイミド樹脂A−4の合成)
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(0.54モル当量)、trans−1,4−ジアミノシクロへキサン(0.54モル当量)及びN−メチル−2−ピロリドン1000gを仕込み、65℃で加熱撹拌した。6時間後、冷却してポリイミド樹脂A−4(ポリマー濃度18質量%)溶液を得た。
(アクリルポリマー(P−1)の合成)
文献(特許第3120476号公報;実施例1)記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(質量比30/40/30)を合成後、グリシジルメタクリレート40質量部を付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量(Mw)40,000、酸価110(mgKOH/g)のアクリルポリマー(P−1)粉末を得た。
(遮光材分散液Bk1の作製)
顔料として文献(特開2010−95716号公報;第119段落の試料8)記載の酸窒化チタン(粒径:40nm、チタン含有量:70.6質量%、窒素含有量:18.8質量%、酸素含有量:8.64質量%)(96g)、ポリイミド樹脂溶液A−1(120g)、γ−ブチロラクトン(114g)、N−メチル−2ピロリドン(538g)及び3メチル−3メトキシブチルアセテート(132g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌後、0.05mmφジルコニアビーズ(YTZボール;ニッカトー製)を70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)を用いて回転速度8m/秒で2時間分散を行い、固形分濃度12質量%、顔料/樹脂(質量比)=80/20の遮光材分散液Bk1を得た。
(遮光材分散液Bk2の作製)
顔料としてカーボンブラック(MA100;三菱化成製)を用いた以外は、遮光材分散液Bk1の作製と同様にして、遮光材分散液Bk2を得た。
(遮光材分散液Bk3の作製)
窒化チタン粒子(和光純薬工業(株)製;粒径:50nm、チタン含有量:74.3質量%、窒素含有量:20.3質量%、酸素含有量:2.94質量%)(200g)、アクリルポリマー(P−1)の3−メチル−3−メトキシブタノール45質量%溶液(100g)及びプロピレングリコールtert−ブチルエーテル(700g)をタンクに仕込み、ホモミキサーで1時間撹拌後、0.05mmφジルコニアビーズを70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミルを用いて回転速度8m/秒で2時間分散を行い、固形分濃度24.5質量%、顔料/樹脂(質量比)=82/18の遮光材分散液Bk3を得た。
(遮光材分散液Bk4の作製)
顔料として文献(特開2010−95716号公報;第119段落の試料8)記載の酸窒化チタン(粒径:40nm、チタン含有量:70.6質量%、窒素含有量:18.8質量%、酸素含有量:8.64質量%)(96g)を用いた以外は、遮光材分散液Bk3の作製と同様にして、遮光材分散液Bk4を得た。
(遮光材分散液Bk5の作製)
顔料としてカーボンブラック(MA100;三菱化成製)を用いた以外は、遮光材分散液Bk3の作製と同様にして、遮光材分散液Bk5を得た。
(実施例1)
遮光材分散液Bk1(364g)に、ポリイミド樹脂A−1(281g)、γ−ブチロラクトン(140g)、N−メチル−2−ピロリドン(148g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(66g)及び界面活性剤LC951(1g;楠本化成製)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/樹脂(質量比)=35/65の非感光性樹脂組成物Aに相当する非感光性樹脂組成物LL1を得た。
遮光材分散液Bk3(721.7g)に、アクリルポリマー(P−1)の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質量%溶液(54.6g)、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製DPHA)のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50質量%溶液(63.7g)、光重合開始剤としてADEKA(株)“アデカクルーズ”NCI−831(11.6g)、密着性改良剤として信越化学(株)製KBM503(7.5g)、シリコーン系界面活性剤のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10質量%溶液(4.0g)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(136.94g)に溶解した溶液を添加し、全固形分濃度25質量%、顔料/樹脂(質量比)=58/42の感光性樹脂組成物Bに相当する感光性樹脂組成物UL1を得た。
基板である無アルカリガラス(1737;コーニング製;厚み0.7mm)基板上に、非感光性樹脂組成物LL1をキュア後の膜厚が0.6μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行い、膜厚が0.75μmの塗膜Aを得た。次に、感光性樹脂組成物UL1をキュア後の膜厚が0.4μmになるようにスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行い、膜厚yが0.5μmの塗膜Bを形成した。この積層塗膜をマスクアライナーPEM−6M(ユニオン光学(株)製)を用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。
次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中230℃で30分保持しキュアを行なうことで、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例2〜4)
低光学濃度層のキュア後の膜厚が0.8μm(実施例2)、1.0μm(実施例3)、1.2μm(実施例4)となるように塗布した以外は実施例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。このときの塗膜Aの膜厚xはそれぞれ、1.0μm(実施例2)、1.25μm(実施例3)、1.5μm(実施例4)であった。
(実施例5〜6)
高光学濃度層のキュア後の膜厚が0.2μm(実施例5)、0.3μm(実施例6)、0.5μm(実施例7)となるように塗布した以外は実施例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。このときの塗膜Bの膜厚yはそれぞれ、0.25μm(実施例5)、0.38μm(実施例6)、0.63μm(実施例7)であった。
(実施例8〜11)
非感光性樹脂組成物Aの遮光材濃度が、20質量%(実施例8)、30質量%(実施例9)、45質量%(実施例10)、50質量%(実施例11)とした以外は実施例1と同様にして、非感光性樹脂組成物Aに相当する非感光性樹脂組成物LL2、LL3、LL4、LL5をそれぞれ得た。これらの非感光性樹脂組成物LL2、LL3、LL4、LL5を用い、キュア後の膜厚が1μmとなるように塗布した以外は、実施例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。このとき、塗膜Aの膜厚xは、それぞれ、1.33μm(実施例8)、1.28μm(実施例9)、1.22μm(実施例10)、1.20μm(実施例11)であり、遮光材と樹脂の比率が異なるため、塗膜Aの膜厚xをもとにした硬化後の膜厚の比率で表される収縮率はわずかに異なっていた。
(実施例12〜15)
感光性樹脂組成物Aの遮光材の含有率Mが、45質量%(実施例12)、50質量%(実施例13)、60質量%(実施例14)、63質量%(実施例15)とした以外は実施例1と同様にして、非感光性樹脂組成物Aに相当する、非感光性樹脂組成物UL2、UL3、UL4、UL5を得た。これらの感光性樹脂組成物UL2、UL3、UL4、UL5を用いた以外は、実施例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。このとき、塗膜Bの膜厚yは、それぞれ、0.39μm(実施例11)、0.40μm(実施例12)、0.40μm(実施例13)、0.41μm(実施例14)であり、遮光材と樹脂の比率が異なるため、塗膜Bの膜厚yをもとにした硬化後の膜厚の比率で表される収縮率はわずかに異なっていた。
(実施例16)
遮光材分散液Bk1(364g)に、ポリイミド樹脂A−3(281g)、N−メチル−2−ピロリドン(288g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(66g)及び界面活性剤LC951(1g;楠本化成製)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/樹脂(質量比)=35/65の非感光性樹脂組成物LL6を得た。この非感光性樹脂組成物LL6を使用した以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例17)
遮光材分散液Bk4(435.5g)に、アクリルポリマー(P−1)の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質量%溶液(125.1g)、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製DPHA)のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50質量%溶液(123.3g)、密着性改良剤として信越化学(株)製KBM503(7.5g)、シリコーン系界面活性剤のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10質量%溶液(4.0g)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(304.6g)に溶解した溶液を添加し、全固形分濃度25質量%、顔料/樹脂(質量比)=35/65の非感光性樹脂組成物Aに相当する非感光性樹脂組成物としてLL7を得た。
基板である無アルカリガラス(1737;コーニング製;厚み0.7mm)基板上に、非感光性樹脂組成物LL7をキュア後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行い、膜厚xが1.25μmの塗膜Aを得た。次に、実施例1で用いた感光性樹脂組成物UL1をキュア後の膜厚が0.4μmになるようにスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行い、膜厚yが0.5μmの塗膜Bを形成した。この積層塗膜をマスクアライナーPEM−6M(ユニオン光学(株)製)を用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。
次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中230℃で30分保持しキュアを行なうことで、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例18)
遮光材分散液Bk1の代わりに遮光材分散液Bk2を用いた以外は実施例1と同様にして、非感光性樹脂組成物Aに相当する非感光性樹脂組成物LL8を得た。この非感光性樹脂組成物LL8を用いてキュア後の膜厚が1.0μmとなるように塗布した以外は実施例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例19)
遮光材分散液Bk3の代わりに遮光材分散液Bk5を使用した以外は実施例18と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例20)
仮基板である無アルカリガラス(AN100;旭硝子(株)製)基板上に、ポリイミド樹脂A−4の溶液をスリットコーターにより塗布し、チャンバー内壁温度を60℃にした減圧乾燥機で、40Paまで減圧して溶媒を乾燥させ、熱風オーブン中140℃で20分加熱処理し、さらに酸素濃度3%の熱風オーブン中300℃で30分加熱処理して、仮基板ガラス上に膜厚10μmのポリイミド樹脂膜を形成した。
得られたポリイミド樹脂膜上を基板とした以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。その後、308nmのレーザーをポリイミド樹脂膜と仮基板との界面に照射し、積層樹脂BM基板を仮基板から剥離した。各種評価は、実施例1〜19の厚み0.7mmの無アルカリガラスに代えて、ポリイミド樹脂膜を用いて行った。
(実施例21)
得られたパターンニング基板を熱風オーブン中245℃で保持した以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例22)
得られたパターンニング基板を熱風オーブン中260℃で保持した以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例23)
得られたパターンニング基板を熱風オーブン中275℃で保持した以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(実施例24)
得られたパターンニング基板を熱風オーブン中290℃保持した以外は実施例3と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
(比較例1)
基板である無アルカリガラス(1737;コーニング製;厚み0.7mm)基板上に、感光性樹脂組成物UL1をキュア後の膜厚が1.2μmになるようにスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行い、膜厚1.5μmの塗膜を形成した。この塗膜をマスクアライナーPEM−6M(ユニオン光学(株)製)を用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。
次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中230℃で30分保持しキュアを行なうことで、積層樹脂BM基板を得た。
(比較例2)
基板として、ポリイミド樹脂膜を使用した以外は比較例1と同様にして、積層樹脂BM基板を得た。
<評価結果>
実施例1〜24並びに比較例1及び2で作製した黒色樹脂組成物の組成及び作製した積層樹脂BM基板の評価結果を、表1に示す。
表1の結果から、実施例1〜24で作製した積層樹脂BM基板はいずれも適度な膜厚かつ十分なOD値を有しながらも、積層樹脂BMのテーパー幅が小さく反射率が低いことから、外光の影響を抑制するのに好適であり、高性能な積層樹脂BM基板であることは明らかである。
(カラーフィルター基板の作製)
緑顔料(PG36;44g)、黄顔料(PY138;19g)、ポリイミド樹脂A−2(47g)及びγ−ブチロラクトン(890g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、G顔料予備分散液G1を得た。その後、0.40mmφジルコニアビーズ(トレセラムビーズ;東レ(株)製)を85%充填したダイノーミルKDL(シンマルエンタープライゼス製)に予備分散液G1を供給し、回転速度11m/秒で3時間分散を行い、固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のG顔料分散液G1を得た。G顔料分散液G1をポリイミド樹脂A−2及び溶媒で希釈し、緑色樹脂組成物を得た。
緑顔料及び黄顔料の代わりに赤顔料(PR254;63g)を仕込み、同様にして固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のR顔料分散液R1を得た。R顔料分散液R1をポリイミド樹脂A−2及び溶媒で希釈し、赤色樹脂組成物を得た。
緑顔料及び黄顔料の代わりに青顔料(PR15:6;63g)を仕込み、同様にして固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のB顔料分散液B1を得た。B顔料分散液B1をポリイミド樹脂A−2及び溶媒で希釈し、青色樹脂組成物を得た。
実施例1〜24並びに比較例1及び2にて作製した積層樹脂BM基板のそれぞれの上に、赤色ペーストを乾燥後膜厚が2.0μmとなるように塗布してプリベークを行い、ポリイミド前駆体赤色着色膜を形成した。ポジ型フォトレジストを用い、上記と同様な手段により、赤色画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。同様にして緑色ペーストを塗布して緑画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。同様にして青色ペーストを塗布して青画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。
(液晶表示装置の作製)
実施例1〜19及び実施例21〜24及び比較例1で得られたそれぞれのカラーフィルター基板を中性洗剤で洗浄した後、ポリイミド樹脂からなる配向膜を印刷法により塗布し、ホットプレートを用いて250℃で10分間加熱した。加熱後の膜厚は、0.07μmであった。この後、それぞれのカラーフィルター基板をラビング処理し、シール剤をディスペンス法により塗布して、ホットプレートを用いて90℃で10分間加熱した。一方で、ガラス基板上にTFTアレイを形成した基板も同様に中性洗剤で洗浄した後、配向膜を塗布し、加熱した。その後、直径5.5μmの球状スペーサーを散布し、シール剤を塗布したそれぞれのカラーフィルター基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら160℃で90分間加熱して、シール剤を硬化させてセルを得た。それぞれのセルを120℃の温度、13.3Paの圧力下で4時間放置し、続いて、窒素中で0.5時間放置した後に、再度真空下において液晶化合物を充填した。液晶化合物の充填は、セルをチャンバーに入れて、室温で13.3Paの圧力まで減圧した後、液晶注入口を液晶に漬けて、窒素を用いて常圧に戻すことにより行った。液晶充填後、紫外線硬化樹脂により、液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの2枚のガラス基板の外側に貼り付け、セルを完成させた。さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。
得られた液晶表示装置を観察した結果、実施例1〜19及び実施例21〜24で得られた積層樹脂BM基板を備える液晶表示装置では、積層樹脂BMのテーパー幅が小さく反射率も低いため、外光を照らした場合でも表示特性が良好であった。実施例17で得られた積層樹脂BM基板を備える液晶表示装置については概ね良好であったが、積層樹脂BMのパターンが逆山型形状であったため若干ムラのようなものが観察された。また、実施例24で得られた積層樹脂BMは、密着性がわずかに劣るものであった。一方で、比較例1で得られた樹脂BM基板を備える液晶表示装置では、逆テーパーとなっており反射率も高いため、外光を照らした場合に黒表示が浮いているように観察され、表示品位が著しく劣るものであった。
(発光デバイスの作製)
実施例20と同様にして、仮基板上にポリイミド樹脂膜を形成した。このポリイミド樹脂膜上に、感光性ポリイミド樹脂を用いて、フォトリソグラフィー法で絶縁膜を形成した。絶縁膜上に、アルミニウムをスパッタしてアルミニウム薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィー法によるパターニングで、絶縁膜のない開口部に背面電極層を形成した。背面電極層の上に、真空蒸着法で、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(以下、「Alq3」)の層を成膜し電子輸送層を形成した。電子輸送層上に、真空蒸着法で、Alq3にジシアノメチレンピラン、キナクリドン及び4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルをドーピングしたものの層を成膜し、発光層を形成した。発光層上に、真空蒸着法で、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(α−ナフチル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンの層を成膜し、正孔輸送層を形成した。最後に、透明電極としてITOをスパッタリング法で全面にITO薄膜を成膜し、有機EL素子を作製した。
実施例20で得られた積層樹脂BM基板を備えるカラーフィルター基板、及び、比較例2で得られた積層樹脂BM基板を備えるカラーフィルター基板、のそれぞれに、上記の有機EL素子を対向させて封止剤により貼り合せた後、308nmのレーザーをそれぞれの仮基板に照射して剥離し、発光デバイスを完成した。
実施例20の積層樹脂BM基板を備える発光デバイスは、軽量かつフレキシブルでありながら、積層樹脂BMのテーパー幅が小さく反射率も低いため、外光を照らした場合でも表示特性が良好であった。一方で、比較例2の積層樹脂BM基板を備える発光デバイスは、軽量かつフレキシブルでありながらも、積層BMが逆テーパーであり反射率が高いため、外光を照らした場合に黒表示が浮いているように観察され、表示品位が著しく劣るものであった。
1 : 非感光性樹脂組成物A
2 : 塗膜A
3 : 樹脂組成物B
4 : 塗膜B
5 : フォトマスク
10 : 基板
11 : 積層樹脂BM
20 : カラーフィルター基板
21 : 低光学濃度層
22 : 高光学濃度層
23 : 画素
24 : 画素
25 : 画素
26 : オーバーコート膜
28 : 透明電極
29 : 有機EL層
30 : 背面電極層
31 : 絶縁膜
32 : 基板
33 : 取り出し電極
40 : 有機EL素子
本発明の製造方法により製造された樹脂BM基板は、冷陰極管若しくはLED等の光源を用いた表示装置又は液晶表示装置用カラーフィルター基板、あるいは液晶表示装置に利用できる。

Claims (20)

  1. 基板上の、遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を一括露光する工程、
    露光後の前記積層を現像する工程、を備え、前記積層を現像する工程は、未露光領域の塗膜A及び塗膜Bをアルカリ現像液に溶解させ、露光領域の塗膜A及び塗膜Bを残存させる工程である、積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  2. 前記塗膜Aにおける遮光材の含有率Lに対する、前記塗膜Bにおける遮光材の含有率Mの比率(M/L)が、1.1以上である、請求項1記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  3. 前記樹脂組成物Bは、感光性の樹脂組成物である、請求項1又は2記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  4. 前記非感光性樹脂組成物Aが、ポリイミド樹脂を含有する、請求項1〜3のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  5. さらに、
    基板上に、非感光性樹脂組成物Aを塗布し、塗膜Aを得る工程、
    塗膜A上に、樹脂組成物Bを塗布し、塗膜Bを得る工程、を備える、請求項1〜4のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  6. さらに、
    前記塗膜Aを乾燥又は加熱する工程、
    前記塗膜Bを乾燥又は加熱する工程、を備える、請求項1〜5のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  7. さらに、
    前記積層樹脂ブラックマトリクスを加熱する工程、を備える、請求項1〜6のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  8. 前記積層樹脂ブラックマトリクスを加熱する工程における加熱温度が、230℃〜275℃である、請求項7記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  9. 前記塗膜Aの膜厚xと前記塗膜Bの膜厚yとの比率(x/y)が、1.5〜5.0である、請求項1〜8のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  10. 前記塗膜Aの膜厚xと前記塗膜Bの膜厚yとの和(x+y)が、1.2〜2.0μmである、請求項1〜9のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  11. 前記塗膜Aにおける遮光材の含有率Lが、20〜50質量%である、請求項1〜10のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  12. 前記塗膜Bにおける遮光材の含有率Mが、45〜65質量%である、請求項1〜11のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  13. 前記の、露光後の前記積層を現像して、積層樹脂ブラックマトリクスを得る工程、において、パターンを残さない領域の塗膜Aの溶解時間と、パターンを残さない領域の塗膜Bの溶解時間の差が、±15秒以内である、請求項1〜12のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  14. 前記樹脂組成物Bが、遮光材として窒化チタン及び/又はチタン窒化物を含有する、請求項1〜13のいずれか一項記載の積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項記載の製造方法により積層樹脂ブラックマトリクス基板を製造し、その開口部に、赤、緑又は青の画素を形成する、カラーフィルター基板の製造方法
  16. 前記基板が、ポリイミド樹脂膜である、請求項15記載のカラーフィルター基板の製造方法
  17. 前記積層樹脂ブラックマトリクス基板が遮光材を含有する非感光性樹脂組成物Aの塗膜Aと、遮光材を含有する樹脂組成物Bの塗膜Bとの積層を具備し、前記塗膜Aに由来する層を低光学濃度層、前記塗膜Bに由来する層を高光学濃度層とした場合に、塗膜Aに由来する低光学濃度層が基板と接している箇所の線幅をL1、塗膜Bに由来する高光学濃度層の頂部の線幅をL3、低光学濃度層と高光学濃度層の境界部の線幅をL2とした場合に、L1>L2>L3の関係を満たす、請求項15または16記載のカラーフィルター基板の製造方法
  18. 請求項15〜17の記載いずれか一項記載の製造方法によりカラーフィルター基板を製造しカラーフィルター基板と対向基板との間に、液晶化合物を充填する、液晶表示装置の製造方法
  19. 請求項15〜17の記載いずれか一項記載の製造方法によりカラーフィルター基板を製造しカラーフィルター基板と発光素子とを貼り合わせ、発光デバイスの製造方法
  20. 前記発光素子が有機EL素子である、請求項19記載の発光デバイスの製造方法
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