JPWO2014129320A1 - 樹脂ブラックマトリクス基板およびタッチパネル - Google Patents

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Abstract

本発明は、樹脂ブラックマトリクスの膜厚が薄く遮光性が高いにも関わらず、反射率が低く、樹脂ブラックマトリクスとディスプレイの黒表示部分との色目を、容易に合わせることが可能となる樹脂ブラックマトリクス基板を提供することを目的とする。本発明は、透明基板(2)と、該透明基板の上に形成された、第一の樹脂ブラックマトリクス(3)と、該第一の樹脂ブラックマトリクスの上に形成された、第二の樹脂ブラックマトリクス(4)とを備え、上記第一の樹脂ブラックマトリクスの膜厚が、0.7μm以上であり、かつ、透過色度座標が、0.001≦x≦0.300および0.001≦y≦0.250の範囲にあり、上記第一の樹脂ブラックマトリクスおよび上記第二の樹脂ブラックマトリクスの2層の光学濃度が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板を提供する。

Description

本発明は、樹脂ブラックマトリクス基板およびタッチパネルに関する。
ディスプレイ用のブラックマトリクスとして、クロム系材料を用いた金属薄膜に代えて、近年、コストや環境汚染の低減が可能な樹脂ブラックマトリクスが開発されている。樹脂ブラックマトリクスは、樹脂とカーボンブラック等の遮光材を含有する感光性黒色樹脂組成物を、ガラス等の透明基板上に塗布および乾燥して黒色被膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法により格子状に微細パターン化することで形成される。また、例えば最近提案されているカバーガラス一体型タッチパネルでは、カバーガラスに形成されたブラックマトリクス上に、ITO電極等の透明電極が形成される。
ディスプレイの表示領域を広く見せるためには、ディスプレイの黒表示部分と、カバーガラス上の樹脂ブラックマトリクスとの色目を合わせる必要があるが、樹脂ブラックマトリクス表面の反射率が高いため、ディスプレイの黒表示部分との境界が明瞭となることが問題視されていた。
ブラックマトリクス表面の反射率を低減する技術としては、2層からなるブラックマトリクスが知られている(特許文献1〜3)。また、黒色染料を含有する樹脂層の上に黒色顔料を含有する樹脂層を積層する技術も知られている(特許文献4)。
特開2006−011180号公報 特開平7−134208号公報 特開平7−248412号公報 特開平7−072321号公報
しかしながら、従来の2層からなるブラックマトリクスは、金属薄膜の層、または、金属微粒子を含有する光反射層の存在を必須とするものであり、高い絶縁性が要求されるタッチパネル用途に用いることは極めて困難であった。さらにはディスプレイの黒表示部分との色目一致の面からも不十分なものであった。
また、黒色染料を含有する樹脂層の上に黒色顔料を含有する樹脂層を積層したブラックマトリクスについても、色調調整が困難であり、さらには下層が耐薬品性や耐熱性に劣るという問題点も指摘されていた。
本発明は、膜厚が薄く遮光性も高いにも関わらず、反射率が低く、ディスプレイの黒表示部分との色目を合わせることが可能な樹脂ブラックマトリクスを備える、樹脂ブラックマトリクス基板を提供することを目的とする。
(1) 透明基板と、該透明基板の上に形成された、第一の樹脂ブラックマトリクスと、該第一の樹脂ブラックマトリクスの上に形成された、第二の樹脂ブラックマトリクスとを備え、上記第一の樹脂ブラックマトリクスの膜厚が、0.7μm以上であり、かつ、透過色度座標が、0.001≦x≦0.300および0.001≦y≦0.250の範囲にあり、上記第一の樹脂ブラックマトリクスおよび上記第二の樹脂ブラックマトリクスからなる2層の樹脂ブラックマトリクス光学濃度が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板。
(2) 上記第一の樹脂ブラックマトリクスは、青色顔料または紫色顔料を含有する、上記(1)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(3) 上記第一の樹脂ブラックマトリクスは、青色顔料および赤色顔料を含有するか、または紫色顔料を含有する、請求項1または2記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(4) 上記第一の樹脂ブラックマトリクスの膜厚1μm当たりの光学濃度が、0.5〜2.0である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(5) 上記第二の樹脂ブラックマトリクスは、黒色顔料を含有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(6) 上記黒色顔料は、カーボンブラックまたはチタン窒化物である、上記(5)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(7) 上記(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板上に、絶縁膜および透明電極が、さらに形成されたタッチパネル。
(8) 上記(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板の開口部に、赤、緑または青の画素が形成されている、カラーフィルター基板。
(9) 上記(8)に記載のカラーフィルター基板と、対向基板とを貼合せ、両者の間のギャップに、液晶化合物が充填されている、液晶表示装置。
(10) 上記(8)に記載のカラーフィルター基板と、発光素子とを貼り合わせた、表示デバイス。
(11) 前記発光素子が有機EL素子である、(10)に記載の発光デバイス。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板によれば、樹脂ブラックマトリクスの膜厚が薄く遮光性も高いにも関わらず、反射率が低く、樹脂ブラックマトリクスとディスプレイの黒表示部分との色目を、容易に合わせることが可能となる。本発明の樹脂ブラックマトリクス基板は、樹脂ブラックマトリクスの膜厚を薄くできることから、タッチパネル用として好適である。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板を用いたタッチパネル基板の一態様を示す模式図である。 本発明の樹脂ブラックマトリクス基板を用いたタッチパネル基板の他の一態様を示す模式図である。
本発明の樹脂ブラックマトリクス(以下、「樹脂BM」)基板は、透明基板と、該透明基板の上に形成された、第一の樹脂BM(以下、「樹脂BM(A)」)と、該樹脂BM(A)の上に形成された、第二の樹脂BM(以下、「樹脂BM(B)」)と、を備え、上記樹脂BM(A)の膜厚が、0.7μm以上であり、かつ、透過色度座標が、0.001≦x≦0.300および0.001≦y≦0.250の範囲にあり、上記樹脂BM(A)および上記樹脂BM(B)の2層の光学濃度(以下、「OD値」)が、3.5以上である、ことを特徴とする。
樹脂BM(A)の膜厚は、0.7μm以上である必要があり、0.7〜2.0μmが好ましく、0.7〜1.5μmがより好ましい。樹脂BM(A)の膜厚が0.7μm未満であると、樹脂BM(A)と透明基板との界面で反射した光と、樹脂BM(A)と樹脂BM(B)との界面で反射した光と、の干渉により、透明基板側からの樹脂BMの視認性が悪くなる。一方で、樹脂BM(A)の膜厚が2.0μmを超えると、樹脂BMの上のタッチパネル用透明電極等が断線する可能性がある。
樹脂BM(A)の透過色度座標は、0.001≦x≦0.300および0.001≦y≦0.250の範囲にある必要があり、0.150≦x≦0.300および0.010≦y≦0.250の範囲にあることが好ましい。ここで「透過色度座標」とは、C光源、2度視野で測定したCIE1931表色系における透過色度の座標をいう。樹脂BM(A)の透過色度座標の測定は、ガラス基板の上に、樹脂BM(A)形成用の感光性着色樹脂組成物の塗布膜のみを形成した状態で、顕微分光器を用いて該塗布膜を測定することにより行うことができる。樹脂BM(A)の透過色度座標が上記の範囲にあることにより、透過色度を青〜青紫の色調にして、透明基板側で視認される樹脂BMをより深みある黒色とすることができる。なお、樹脂BM(A)および樹脂BM(B)の2層からなるBM(以下、「2層BM」)が形成された、本発明の樹脂BM基板について樹脂BM(A)の透過色度座標を測定しようとする場合には、2層BMにおいて、1層目の樹脂BM(樹脂BM(A))が露出している部位(樹脂BM(B)が積層していない部位)を、顕微分光器を用いて測定することにより行うことができる。樹脂BM(A)が露出している部位が存在しない場合は、樹脂BM(A)の組成を分析して、樹脂BM(A)の形成に用いた感光性着色樹脂組成物を再現し、ガラス基板上に、測定したい樹脂BM(A)と同じ膜厚になるように、その感光性着色樹脂組成物の塗布膜のみを形成した状態で、顕微分光器を用いて該塗布膜を測定することにより、透過色度座標を求めることができる。
2層BMのOD値は、3.5以上である必要があり、4.0以上であることが好ましい。2層BMのOD値が3.5未満であると、遮光性が不十分となり、BMの上の金属配線や、タッチパネル基板背面のディスプレイからの迷光が視認されてしまう。2層BMのOD値は、既知の測定方法により求めることができる。具体的には、顕微分光器を用いて透明基板上に形成した2層BMの入射光および透過光それぞれの強度を測定し、以下の式(1)より算出することができる。
OD値 = log10(I/I) ・・・ 式(1)
:入射光強度
I:透過光強度
樹脂BM(A)の膜厚1μm当たりのOD値は、0.5〜2.0であることが好ましく、0.5〜1.5であることがより好ましい。樹脂BM(A)の膜厚1μm当たりのOD値が0.2未満であると、所望の透過色度および遮光性を得るために膜厚を厚くせざるを得ず、樹脂BMの上のタッチパネル用透明電極等が断線する可能性がある。一方で、樹脂BM(A)の膜厚1μm当たりのOD値が2.0を超えると、樹脂BMが含有する顔料の濃度を高くする必要が生じ、樹脂BMの反射率が高くなってしまう。
樹脂BM(B)の膜厚1μm当たりのOD値は、2.5以上であることが好ましく、3.0〜6.0であることがより好ましい。樹脂BM(B)の膜厚1μm当たりのOD値が2.5未満であると、所望の遮光性を得るために膜厚を厚くせざるを得ず、樹脂BMの上のタッチパネル用透明電極等が断線する可能性がある。
樹脂BM(A)および樹脂BM(B)を形成する方法としては、例えば、樹脂BM(A)および樹脂BM(B)をいずれも感光性着色樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法により形成する方法が挙げられる。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物は、着色材、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤および溶媒を含有する。
樹脂BM(A)の形成に用いる感光性着色樹脂組成物が含有する着色材、すなわち、樹脂BM(A)が含有することとなる着色材としては、例えば、有機顔料、無機顔料または染料が挙げられる。耐薬品性、耐熱性および耐光性に優れる有機顔料または無機顔料が好ましく、青色顔料または紫色顔料がより好ましい。特に、青色顔料および赤色顔料の両方を含むか、または紫色顔料であることがより好ましい。青色顔料/赤色顔料の比率としては、質量比で80/20〜30/70が好ましく、さらには80/20〜40/60が好ましい。青色顔料の占める比率が高すぎる場合には、反射色調が青みの強い黒となり、好ましくない。また、赤色顔料の占める比率が高すぎる場合には、反射色調が赤みの強い灰色がかった黒となり好ましくない。
青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78または79が挙げられるが、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6または60が好ましく、C.I.ピグメントブルー15:6がより好ましい。
紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49または50が挙げられるが、C.I.ピグメントバイオレット19または23が好ましく、C.I.ピグメントバイオレット23がより好ましい。
赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、1 01、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275または276が挙げられるが、C.I.ピグメントレッド48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242または254が好ましく、C.I.ピグメントレッド177、209、224、242または254がより好ましい。
樹脂BM(A)は、これら青色顔料、赤色顔料および紫色顔料に加えて、反射色目をより的確に調整するために他の顔料を含有しても構わない。他の顔料としては、例えば、緑色顔料、黄色顔料またはオレンジ色顔料が挙げられる。
緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55または58が挙げられるが、C.I.ピグメントグリーン7、36または58が好ましい。
黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207または208が挙げられるが、C.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180または185が好ましく、C.I.ピグメントイエロー83、138、139、150または180がより好ましい。
オレンジ色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78または79が挙げられるが、C.I.ピグメントオレンジ38または71が好ましい。
樹脂BM(B)が含有する着色材としては、樹脂BM(B)の遮光性を高めるため、黒色顔料が好ましい。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック、チタンブラック、酸化クロム、酸化鉄、アニリンブラック、ペリレン系顔料、C.I.ソルベントブラック123;チタン、マンガン、鉄、銅もしくはコバルトを含む複合酸化物;および赤色顔料、青色顔料、緑色顔料等の着色顔料を混合した擬似黒色顔料などが挙げられる。高い遮光性を有することから、カーボンブラックまたはチタンブラックが好ましく、カーボンブラックまたはチタン窒化物がより好ましい。これらは単独で用いても併用しても構わない。高い遮光性と高い絶縁性を両立するためには、カーボンブラックとチタン窒化物を併用することがより好ましい。カーボンブラック/チタン窒化物の混合範囲としては、質量比で10/90〜50/50が好ましい。
ここでチタンブラックとは、TiNで表される窒化チタン、Ti2n−1(1≦n≦20)で表せる低次酸化チタン、TiN(0<x<2.0,0.1<y<2.0)で表せる酸窒化チタンおよびチタン窒化物を指す。チタン窒化物は、主成分として窒化チタンを含み、通常、副成分として酸化チタン、低次酸化チタンおよび酸窒化チタンを含有する。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物が含有するアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサン系樹脂またはポリイミド樹脂が挙げられる。塗膜の耐熱性や組成物の保管安定性に優れることから、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂が好ましい。
アクリル樹脂としては、例えば、カルボキシル基を有するアクリル樹脂が好ましく、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がより好ましい。
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、フマル酸またはビニル酢酸が挙げられる。
共重合可能な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また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−メチルスチレンまたは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また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、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または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−ブタジエンまたはイソプレン等の脂肪族共役ジエン;あるいはそれぞれ末端にアクリロイル基も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またはポリブチルメタクリレート等が挙げられる。
より具体的には、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およ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い。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、重量平均分子量(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、露光およ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、アクリル基また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、例えば、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、グリシジル基また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))またはアルカリ可溶性カルド樹脂が挙げられる。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、重量平均分子量(Mw)が2千〜10万かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることが好ましい。ここで、重量平均分子量(Mw)は、測定試料を、テトラヒドロフランをキャリヤーとしてゲルパーミエ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て得られる重量平均分子量である。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物は、さらにモノマーまたはオリゴマーを含有しても構わない。モノマーまたはオリゴマーとしては、例えば、多官能もしくは単官能のアクリル系モノマーまた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またはオリゴマーとしては、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また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。
これらの多官能もしくは単官能のアクリル系モノマーまたはオリゴマーを適宜選択して組み合わせることにより、露光およ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。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)アクリレートまた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。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物が、光架橋に有効な紫外線を吸収する黒色顔料等を含有する場合には、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートまた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。この場合、フルオレン環を有する(メタ)アクリレート90〜40質量部と、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートおよび/またはジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート10〜60質量部を用いることが好ましい。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物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;また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379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−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)])、同OXE02(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−(0−アセチルオキシム))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)もしくは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、いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)製)、t−ブチルアントラキノン、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−トリアジンまたは旭電化工業(株)製のカルバゾール系化合物であるアデカ(登録商標)オプトマーN−1818、同N−1919もしくはアデカアークルズ(登録商標)NCI−831が挙げられるが、イルガキュア(登録商標)379、同OXE02、アデカ(登録商標)オプトマーN−1919およびアデカクルーズNCI−831からなる群から選ばれる光重合開始剤を使用することが好ましい。光重合開始剤は、2種類以上を併用しても構わない。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物は、ガラス板またはシリコンウエハー等との接着性を向上させるため、密着改良剤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またはチタンカップリング剤が挙げられる。密着改良剤の添加量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.2〜20質量部程度が一般的である。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物は、着色材の分散安定性を向上させるため、高分子分散剤を含有しても構わない。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またはポリアリルアミン系高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤の添加量は、通常、着色材100質量部に対して1〜40質量部程度が一般的である。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物における、着色材/樹脂成分の組成比は、質量比で80/20〜40/60の範囲であることが好ましく、密着性、パターン加工性およびOD値のバランスをとるため、75/25〜50/50の範囲であることがより好ましい。ここで樹脂成分とは、感光性着色樹脂組成物が含有するポリマー、モノマー、オリゴマーおよび高分子分散剤をいう。樹脂成分が過少だと、樹脂BMと基板との密着性が不良となる。一方で、着色材が過少だと、樹脂BMの光学濃度(OD値/μm)が低くなってしまう。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物が含有する溶媒としては、分散する着色材の分散安定性および添加する樹脂成分の溶解性に合わせて、水また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、アミド系極性溶媒またはラクトン系極性溶媒が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂としてアクリル樹脂を用いた場合の有機溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点247℃)、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℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(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℃)、酢酸ペンチル(沸点150℃)また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℃)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ターシャリーブチルエーテル(沸点153℃)も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℃)も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℃)もしくは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、シクロペンタノンも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℃)また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、透明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、適度な揮発性およ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。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物は、塗布性および着色被膜の平滑性を確保しながらベナードセルを防止するため、界面活性剤を含有しても構わない。界面活性剤の添加量は、着色材100質量部に対して0.001〜10質量部が好ましく、0.01〜1質量部がより好ましい。
界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸アンモニウムも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も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も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も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;またはフッ素系界面活性剤が挙げられる。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物における溶媒を除固形分の濃度としては、塗工性や乾燥性の観点から、2〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
樹脂BMの形成に用いる感光性着色樹脂組成物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顔料を分散させる方法、または、分散機を用いて水もしくは有機溶媒中に顔料を分散させて顔料分散液を作製し、その後、顔料分散液と樹脂溶液とを混合する方法が挙げられる。顔料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本ロールミルまたは高速度衝撃ミルが挙げられる。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、ピンミルまたはダイノーミルが挙げられる。ビーズミルに用いるビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズまたはジルコンビーズが好ましい。分散に用いるビーズの直径としては、0.01〜5.0mmが好ましく、0.03〜1.0mmがより好ましい。顔料の一次粒子径また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の直径としては、0.03〜0.10mmといった微小なビーズが好ましい。この場合、微小な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顔料を分散させる場合には、十分な粉砕力を得るため、ビーズの直径が0.10mm以上のビーズが好ましい。
本発明の樹脂BM基板の製法例を以下に示す。まず、感光性着色樹脂組成物を透明基板上に塗布する。感光性着色樹脂組成物を基板上に塗布する方法としては、例えば、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング法もしくはワイヤーバーによる方法、基板を溶液中に浸漬する方法または溶液を基板に噴霧する方法が挙げられる。なお、感光性着色樹脂組成物を基板上に塗布する場合、シランカップリング剤、アルミニウムキレート剤またはチタニウムキレート剤等の接着助剤で基板表面を処理しておくことで、塗布膜と基板との接着力を向上させることができる。
透明基板としては、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もしくは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;または有機プラスチックのフィルムもしくはシートが挙げられる。
感光性着色樹脂組成物を基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥または真空乾燥等により塗布膜の加熱乾燥および硬化をさせて、乾燥被膜を形成する。乾燥被膜を形成する際の乾燥ムラや搬送ムラを抑制するため、感光性着色樹脂組成物を塗布した基板を、加熱装置を備えた減圧乾燥機で減圧乾燥した後、加熱硬化することが好ましい。
得られた乾燥被膜は、必要に応じて酸素遮断膜を形成した上で、フォトリソグラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。その後、必要に応じて、酸素遮断膜を除去した後、さらに加熱乾燥および硬化をさせることで、樹脂BMが得られる。熱硬化条件は、樹脂により異なるが、アクリル系樹脂を用いる場合には、200〜250℃で1〜60分加熱するのが好ましい。
また、樹脂BMの反射色度としては、基板側の面より測定を行い、JIS−Z8729の方法に従って、標準C光源に対する反射スペクトルを用いて、CIE L*a*b*表色系により計算された色度値(a*、b*)を用いるのが一般的である。しかしながら、本発明の樹脂BM基板における樹脂BMは多層からなるため、各層の界面で反射した光が干渉し、測定値と視認される色相とが合わない場合がある。そこで本発明においては、印刷インキにより形成した見本BMを比較対象として、太陽光の下、目視による官能評価により判断を行った。反射色調としては、光沢が少なく、青みの反射色調となることが好ましい。
本発明のタッチパネル基板は、本発明の樹脂BM基板上に、絶縁膜および透明電極が、さらに形成されたものである。
本発明の樹脂BM基板を用いて作製されたタッチパネル基板の製造例を、図1および図2を参照しながら、以下に説明する。まず、透明基板2上に第一の樹脂BM3および第二の樹脂BM4を形成した後に、透明基板2上にITOなどの透明電極からなるジャンパ配線5を形成する。ジャンパ配線の作製方法としては、例えば、次のような方法を用いることができる。まず、スパッタリング法または真空蒸着法により、2層BMを形成した透明基板2上にITO膜を形成する。該ITO膜上にノボラック系ポジレジストを塗布し、該ポジレジストを乾燥、露光および現像した後に、酸によりITO膜をエッチングして、ITO膜をパターニングする。その後、アルカリによりポジレジストを剥離することで、ジャンパ配線5が形成される。
続いて、ジャンパ配線5上に第一の絶縁膜6を形成する。第一の絶縁膜6を形成すると同時に、樹脂BMの保護を目的として、樹脂BM上に第二の絶縁膜10を形成してもかまわない。絶縁膜としては、有機膜および無機膜共に好適に用いられる。有機膜からなる絶縁膜は、一般的なアクリル系ネガレジストを塗布、乾燥、露光、現像および熱硬化することで形成される。
次に、樹脂BM上および/または第二の絶縁膜上に金属配線7を形成する。金属配線の形成方法としては、例えば、スパッタリング法によりMo層、Al層、Mo層を順次形成した3層構造の金属膜を形成した後、該金属膜を、前記ジャンパ配線と同様にしてパターニングを行う方法が挙げられる。
次に、透明基板2上に金属配線7と導通させる形で、前記ジャンパ配線5と同様の方法により、透明電極8を形成する。
最後に、前記のようにして形成した各部材を被覆するように、保護膜9を形成する。保護膜9としては、有機膜、無機膜共に好適に用いられる。
本発明のカラーフィルターは、本発明の樹脂BM基板上の2層樹脂BMが形成されていない部分(以下、開口部と呼ぶ)に、赤、緑または青の画素が形成されたものである。
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、透明な基板上に2層樹脂BMを形成した後に、公知の方法により赤、緑または青の画素を形成する。
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、または、染料もしくは顔料がバインダー樹脂に分散された着色樹脂膜が挙げられる。中でも、顔料がバインダー樹脂に分散された着色樹脂膜が好ましい。バインダー樹脂としては、例えば、アクリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。耐熱性および耐薬品性の観点から、ポリイミドが好ましい。
顔料としては、耐光性、耐熱性およ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、C.I.ピグメントレッド9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、190、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240または254が挙げられる。
オレンジ色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65または71が挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、83、86、93、94、95、109、110、117、125、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、173、180または185が挙げられる。
紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、32、36、37、38、40または50が挙げられる。
青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、22、60、64または80が挙げられる。
緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、10、36または58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、塩基性処理等の表面処理がされていても構わないまた、分散剤として顔料誘導体が添加されていても構わない。
画素の上に必要に応じてオーバーコート膜を形成しても構わない。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、ポリイミドシロキサン膜等が挙げられる。オーバーコート膜の上にさらに、透明導電膜を形成する場合もある。透明導電膜としては、例えば、膜厚0.1μm程度のITO等の酸化物薄膜が挙げられる。ITO膜の作製方法としては、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法が挙げられる。
本発明のカラーフィルター基板と対向基板とを貼合せ、両者の間のギャップに液晶化合物を充填することにより、液晶表示装置を製造することができる。
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行程や、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と、発光素子とを貼り合わせることにより、表示デバイスを製造することができる。
発光素子としては有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」)が好ましい。本発明の表示デバイスは、2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。
さらには、本発明の樹脂BM基板の透明基板としてポリイミド樹脂膜を用いた場合、フレキシブルなカラーフィルター基板を作製することができる。このようなフレキシブルなカラーフィルター基板と発光素子を貼り合わせることにより、フレキシブルな表示デバイスを得ることができる。発光素子として有機EL素子を用いれば、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。
以下、実施例および比較例を挙げて、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>
[透過色度座標]
厚み0.7mmの化学強化ガラス(Gorilla;コーニング製)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、C光源、2度視野で測定したCIE1931表色系における透過色度座標を測定した。
[OD値]
2層の樹脂BMのOD値は、透明基板上に形成した2層の樹脂BMを、顕微分光器(大塚電子製、MCPD300)を用いて測定し、入射光強度と透過光強度から、以下の式(1)より算出した。
樹脂BMの膜厚1μm当たりのOD値は、厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に膜厚1.0μmの樹脂BMを形成し、顕微分光器(大塚電子製、MCPD300)を用いて樹脂BM塗膜面からの入射光およ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) ・・・ 式(1)
:入射光強度
I:透過光強度。
[反射色度]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の膜厚の樹脂BMを形成し、分光光時計(UV−2500PC;島津製作所製)を用いて、ガラス面からの反射色度を測定した(測定波長領域:300〜780nm、サンプリングピッチ:1.0nm、スキャン速度:低速、スリット幅:2.0nm)。
[反射色調]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に黒色印刷インキ(GLS−912;帝国インキ社製)を乾燥後の厚みが10μmとなるように230メッシュ版を用いて印刷した後、150℃で30分間オーブン乾燥を行い、見本BMを作製した。
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の樹脂BMを形成し、太陽光の下、上記の見本BMと目視比較して、以下の判断基準に基づき反射色調を判断した。
A : 視認性が極めて良好(漆黒で深みのある黒)
B : 視認性が良好(青みのある黒)
C : 視認性が不良(灰色がかった黒)
(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(質量組成比30/40/30)を合成後、得られた共重合体100質量部に対して、40質量部のグリシジルメタクリレートを付加させ、精製水で再沈した。得られた沈殿を、濾過し、乾燥することにより、平均分子量(Mw)10,000、酸価110(mgKOH/g)のアクリルポリマー(P−1)粉末を得た。
(着色材分散液の製造)
青色有機顔料PB15:6(東洋インキ(株)製)を120g、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(以下、「PMA」)35質量%溶液を114g、高分子分散剤としてディスパービックLPN−21116(DP−1;ビックケミー社製;PMA40質量%溶液)を100gおよびPMA666gをタンクに仕込み、ホモミキサー(プライミクス製)で20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズ(YTZボール;ネツレン製)を75%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)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度20質量%、着色材/樹脂(質量比)=60/40の着色材分散液DB−1を得た。
着色材として青色有機顔料PB15:6の代わりに赤色有機顔料PR254(BASF製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DR−1を得た。
着色材として青色有機顔料PB15:6の代わりに紫色有機顔料PV23(クラリアント製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DV−1を得た。
高抵抗カーボンブラック(キャボット(株)製)を175g、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を171g、高分子分散剤としてディスパービックLPN−21116を38gおよびPMA616gをタンクに仕込み、ホモミキサーで20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズを75%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に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度25質量%、着色材/樹脂(質量比)=70/30の着色材分散液DK−1を得た。
熱プラズマ法により製造したチタン窒化物粒子(日清エンジニアリング(株)製)を200g、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を114g、高分子分散剤として3級アミノ基と4級アンモニウム塩基を有するディスパービックLPN−21116を25gおよびPMA661gをタンクに仕込み、ホモミキサーで20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズを75%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)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度25質量%、着色材/樹脂(質量比)=80/20の着色材分散液DK−2を得た。
(着色樹脂組成物A−1の製造)
PMAを50.93gに、光重合開始剤としてアデカアークルズ(登録商標)NCI−831を1.25g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を24.94g、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)を6.24g、密着改良剤としてKBM5103(信越化学(株)製)を0.60g、界面活性剤としてシリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌し、感光性レジストを得た。この感光性レジストに青色顔料分散液DB−1を6.25g、赤色顔料分散液DR−1を9.38g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=10/90、青色顔料/赤色顔料(質量比)=40/60の感光性着色樹脂組成物A−1を調製した。
(着色樹脂組成物A−2の製造)
PMAを42.00gに、光重合開始剤としてアデカアークルズ(登録商標)NCI−831を1.06g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を19.08g、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)を5.29g、KBM5103を0.60g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに青色顔料分散液DB−1を12.63g、赤色顔料分散液DR−1を18.94g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、青色顔料/赤色顔料(質量比)=40/60の感光性着色樹脂組成物A−2を調製した。
(着色樹脂組成物A−3の製造)
PMAを23.57gに、 アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.67g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を6.98g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを3.35g、KBM5103を0.60g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに青色顔料分散液DB−1を25.77g、赤色顔料分散液DR−1を38.66g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=40/60、青色顔料/赤色顔料(質量比)=40/60の感光性着色樹脂組成物A−3を調製した。
(着色樹脂組成物A−4の製造)
青色顔料分散液DB−1を18.94g、赤色顔料分散液DR−1を12.63g添加した以外は着色樹脂組成物A−2と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、青色顔料/赤色顔料(質量比)=60/40の感光性着色樹脂組成物A−4を調製した。
(着色樹脂組成物A−5の製造)
着色顔料分散液として、青色顔料分散液DB−1および赤色顔料分散液DR−1の代わりに紫色顔料分散液DV−1を31.57g添加した以外は着色樹脂組成物A−2と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、紫顔料=100の感光性着色樹脂組成物A−5を調製した。
(着色樹脂組成物A−6の製造)
青色顔料分散液DB−1を25.26g、赤色顔料分散液DR−1を6.31g添加した以外は着色樹脂組成物A−2と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、青色顔料/赤色顔料(質量比)=80/20の感光性着色樹脂組成物A−6を調製した。
(着色樹脂組成物A−7の製造)
赤色顔料分散液DR−1を添加せず、青色顔料分散液DB−1を31.57g添加した以外は着色樹脂組成物A−2と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、青色顔料=100の感光性着色樹脂組成物A−7を調製した。
(着色樹脂組成物A−8の製造)
青色顔料分散液DB−1を6.31g、赤色顔料分散液DR−1を25.26g添加した以外は着色樹脂組成物A−2と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、青色顔料/赤色顔料(質量比)=20/80の感光性着色樹脂組成物A−8を調製した。
(着色樹脂組成物A−9の製造)
PMAを50.15gに、 アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を1.13g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を20.50g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5.65g、KBM5103を0.60g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストにカーボンブラック分散液DK−1を21.57g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、カーボンブラック=100の感光性着色樹脂組成物A−9を調製した。
(着色樹脂組成物A−10の製造)
PMAを51.04gに、 アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を1.14g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を22.26g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5.70g、KBM5103を0.60g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストにチタン窒化物分散液DK−2を18.86g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=20/80、チタン窒化物=100の感光性着色樹脂組成物A−10を調製した。
(着色樹脂組成物B−1の製造)
PMAを37.78gに、 アデカアークルズ(登録商標)NCI−831(0.73g)を添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリルポリマー(P−1)のPMA35質量%溶液を7.78g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを3.63g、KBM5103を0.60g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストにカーボンブラック分散液DK−1を38.00g、チタン窒化物分散液DK−2を11.08g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=46/54、カーボンブラック/チタン窒化物(質量比)=75/25の感光性着色樹脂組成物B−1を調製した。
(実施例1)
調製した感光性着色樹脂組成物A−1を2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過後、膜厚が1.5μm(ポストベイク後)になるように厚み0.7μmの化学強化ガラス基板上にミカサ(株)製スピンコーティング装置1H−DSで塗布した。感光性着色樹脂組成物A−1を塗布した基板を90℃のホットプレート上のピン状突起物で2分加熱処理し、さらに2分間ホットプレート上に直接基板を静置してプリベイクを行った。この塗布膜にマスクアライナー(PEM−6M;ユニオン光学(株)製)を用い、解像度テスト用マスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。
次に、0.045質量%水酸化カリウム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、ポストベイクを行なうことでBM(A)−1基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−1基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―1を作製した。
(実施例2)
感光性着色樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−2基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−2基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―2を作製した。
(実施例3)
感光性着色樹脂組成物としてA−2を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−3基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−3基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―3を作製した。
(実施例4)
感光性着色樹脂組成物としてA−2を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−4基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−4基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―4を作製した。
(実施例5)
感光性着色樹脂組成物としてA−3を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−5基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−5基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―6を作製した。
(実施例6)
感光性着色樹脂組成物としてA−3を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−6基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−6基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―6を作製した。
(実施例7)
感光性着色樹脂組成物としてA−3を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−7基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−7基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―7を作製した。
(実施例8)
感光性着色樹脂組成物としてA−4を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−8基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−8基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―8を作製した。
(実施例9)
感光性着色樹脂組成物としてA−4を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−9基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−9基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―9を作製した。
(実施例10)
感光性着色樹脂組成物としてA−4を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−10基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−10基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―10を作製した。
(実施例11)
感光性着色樹脂組成物としてA−5を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−11基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−11基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―11を作製した。
(実施例12)
感光性着色樹脂組成物としてA−5を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−12基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−12基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―12を作製した。
(実施例13)
感光性着色樹脂組成物としてA−5を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−13基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−13基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―13を作製した。
(実施例14)
感光性着色樹脂組成物としてA−6を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−14基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−14基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―14を作製した。
(実施例15)
感光性着色樹脂組成物としてA−6を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−15基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−15基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―15を作製した。
(実施例16)
感光性着色樹脂組成物としてA−6を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−16基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−16基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―16を作製した。
(実施例17)
感光性着色樹脂組成物としてA−7を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−17基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−17基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―17を作製した。
(実施例18)
感光性着色樹脂組成物としてA−7を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−18基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−18基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―18を作製した。
(実施例19)
感光性着色樹脂組成物としてA−7を用い、膜厚が0.7μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−19基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−19基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―19を作製した。
(比較例1)
感光性着色樹脂組成物としてA−1を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−20基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−20基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―20を作製した。
(比較例2)
感光性着色樹脂組成物としてA−2を用い、膜厚が0.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−21基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−21基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―21を作製した。
(比較例3)
感光性着色樹脂組成物としてA−3を用い、膜厚が0.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−22基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−22基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―22を作製した。
(比較例4)
感光性着色樹脂組成物としてA−4を用い、膜厚が0.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−23基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−23基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―23を作製した。
(比較例5)
感光性着色樹脂組成物としてA−5を用い、膜厚が0.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−24基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−24基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―24を作製した。
(比較例6)
感光性着色樹脂組成物としてA−6を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−25基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−25基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―25を作製した。
(比較例7)
感光性着色樹脂組成物としてA−6を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−26基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−26基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―26を作製した。
(比較例8)
感光性着色樹脂組成物としてA−7を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−27基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−27基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―27を作製した。
(比較例9)
感光性着色樹脂組成物としてA−7を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−28基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−28基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―28を作製した。
(比較例10)
感光性着色樹脂組成物としてA−8を用い、膜厚が1.5μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−29基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−29基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―29を作製した。
(比較例11)
感光性着色樹脂組成物としてA−8を用い、膜厚が1.0μmとなるようにした以外はBM−1と同様にして、BM(A)−30基板を得た。
感光性着色樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、BM(A)−30基板上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM―30を作製した。
(参考例1)
感光性着色樹脂組成物としてA−1を用いず、B−1を用いた以外はBM(A)−1と同様にして、ガラス基板上に膜厚が1.4μmとなるように単層BM−31を形成した。
(参考例2)
厚み0.7mmの化学強化ガラス基板上に黒色印刷インキ(GLS−912;帝国インキ社製)を乾燥後の厚みが10μmとなるように230メッシュ版で印刷した後、150℃で30分間オーブン乾燥を行い、単層BM―32を形成した。
実施例1〜19、および比較例1〜12で使用した着色材分散液の組成を表1に、感光性着色樹脂組成物の組成を表2に示す。また、感光性着色樹脂組成物を用いて作製したBM(A)、BM(B)および2層BMの評価結果を表3および4に示す。
Figure 2014129320
Figure 2014129320
Figure 2014129320
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実施例にて作製した2層BMは、膜厚が3.0μmと薄く遮光性もOD=4.5以上と高いにも関わらず、反射率が低く反射の色調も良好なことが判る。また、着色材として、顔料を用いているので、染料を用いたBMと比較して、耐薬品性や耐熱性に優れる。
本発明の樹脂BM基板は、液晶表示装置、有機EL表示装置、無機EL表示装置またはプラズマディスプレイ表示装置等の表示デバイスのBM基板および加飾用基板として好ましく用いることができ、タッチパネル用樹脂BM基板としてより好ましく用いることができ、カバーガラス一体型タッチパネル用樹脂BM基板としてさらに好ましく用いることができる。
1 タッチパネル基板
2 透明基板
3 第一の樹脂ブラックマトリクス
4 第二の樹脂ブラックマトリクス
5 ジャンパ配線
6 第一の絶縁膜
7 メタル配線
8 透明電極
9 透明保護膜
10 第二の絶縁膜

Claims (11)

  1. 透明基板と、
    該透明基板の上に形成された、第一の樹脂ブラックマトリクスと、
    該第一の樹脂ブラックマトリクスの上に形成された、第二の樹脂ブラックマトリクスと、を備え、
    前記第一の樹脂ブラックマトリクスの膜厚が、0.7μm以上であり、かつ、透過色度座標が、0.001≦x≦0.300および0.001≦y≦0.250の範囲にあり、
    前記第一の樹脂ブラックマトリクスおよび前記第二の樹脂ブラックマトリクスからなる2層の樹脂ブラックマトリクスの光学濃度が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板。
  2. 前記第一の樹脂ブラックマトリクスは、青色顔料または紫色顔料を含有する、請求項1記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
  3. 前記第一の樹脂ブラックマトリクスは、青色顔料および赤色顔料を含有するか、または紫色顔料を含有する、請求項1または2記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
  4. 前記第一の樹脂ブラックマトリクスの膜厚1μm当たりの光学濃度が、0.5〜2.0である、請求項1〜3のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
  5. 前記第二の樹脂ブラックマトリクスは、黒色顔料を含有する、請求項1〜4のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
  6. 前記黒色顔料は、カーボンブラックまたはチタン窒化物である、請求項5記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板上に、絶縁膜および透明電極が、さらに形成されたタッチパネル。
  8. 請求項1〜6のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板の開口部に、赤、緑または青の画素が形成されたカラーフィルター基板。
  9. 請求項8記載のカラーフィルター基板と、対向基板とを貼合せ、両者の間のギャップに、液晶化合物が充填された液晶表示装置。
  10. 請求項8記載のカラーフィルター基板と、発光素子とを貼り合わせた、表示デバイス。
  11. 前記発光素子が有機EL素子である、請求項10記載の表示デバイス。
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