TWI641876B - 積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法、彩色濾光片基板、液晶顯示裝置及發光裝置 - Google Patents

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Abstract

於本發明揭示即使係具充分的光學濃度,反射率亦低,再者高精細亦為可能之積層樹脂黑色矩陣之製造方法,以及,包含藉由該方法所製造之積層樹脂黑色矩陣基板之彩色濾光片基板。積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法係具備下述步驟:一併曝光之步驟,將基板上含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層予以一併曝光;顯影步驟,將曝光後的前述積層予以顯影。彩色濾光片基板係在透過該製造方法所製造之積層樹脂黑色矩陣基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素。

Description

積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法、彩色濾光片基板、液晶顯示裝置及發光裝置
本發明係關於積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法。
液晶顯示裝置係採在2片基板間夾入有液晶層之結構,利用液晶層的光電響應(electro-optical response)來表現明暗,但藉由使用彩色濾光片基板亦能夠彩色顯示。
迄今,於彩色濾光片基板所形成之黑色矩陣主流雖係包含鉻系材料之金屬薄膜,但為了降低成本及環境污染,正在開發包含樹脂與遮光材的樹脂黑色矩陣。
惟,具備形成有含有碳黑等遮光材之樹脂黑色矩陣之彩色濾光片基板的液晶顯示裝置,雖然在屋內的可見度優良,但在屋外使用其時,起因於源自樹脂黑色矩陣之外部光反射的可見度惡化成為問題。
從這樣的背景,為實現光學濃度高且從基板側所見時的反射率低的樹脂黑色矩陣,進行各種探討,例如,提案有:使用以絕緣性物質被覆表面之黑色著色劑微粒子之方法(專利文獻1)、在氧氮化鈦添加碳黑之方法(專利文獻2)、混合鈦的氮化物與鈦的碳化物之方法(專利文獻3)、作成著色浮雕層(relief layer)與黑色浮雕層之2層結構之方法(專利文獻4),或者作成含形狀異向性金屬微粒子的光吸收層與反射光吸收層之2層結構之方法(專利文獻5)等。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-183511號公報
[專利文獻2]日本特開2006-209102號公報
[專利文獻3]日本特開2010-95716號公報
[專利文獻4]日本特開平8-146410號公報
[專利文獻5]日本專利第4837297號公報
然而,由於高遮光性的材料理論上反射率係高的,因此於樹脂黑色矩陣要達成充分的光學濃度與低反射率雙方係極為困難的。再者,就將樹脂黑色矩陣作成2層結構之方法而言,因使用金屬微粒子而高精細加工係困難的。
於是,本發明係以提供積層樹脂黑色矩陣之製造方法為目的,該樹脂黑色矩陣雖具充分的光學濃度但反射率低,再者,高精細加工係可能的。
本發明係提供記載於以下(1)~(17)之積層樹脂黑色矩陣基板等。
(1)一種積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,具備:一併曝光的步驟,其係將基板上含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層予以一併曝光;顯影步驟,其係將曝光後之前述積層予以顯影。
(2)如(1)記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中相對於前述塗膜A中遮光材的含有率L之前述塗膜B中遮光材的含有率M之比例(M/L)係1.1以上。
(3)如(1)或(2)記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述樹脂組成物B係感光性的樹脂組成物。
(4)如(1)至(3)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述非感光性樹脂組成物A含有聚醯亞胺樹脂。
(5)如(1)至(4)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:在基板上,塗布非感光性樹脂組成物A,而獲得塗膜A之步驟;在塗膜A上,塗布樹脂組成物B,而獲得塗膜B之步驟。
(6)如(1)至(5)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:將前述塗膜A予以乾燥或加熱之步驟;將前述塗膜B予以乾燥或加熱之步驟。
(7)如(1)至(6)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:將前述積層樹脂黑色矩陣予以加熱的步驟。
(8)如(7)記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中在將前述積層樹脂黑色矩陣予以加熱之步驟中, 加熱溫度係230℃~275℃。
(9)如(1)至(8)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述塗膜A的膜厚x與前述塗膜B的膜厚y的比例(x/y)係1.5~5.0。
(10)如(1)至(9)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述塗膜A的膜厚x與前述塗膜B的膜厚y的和(x+y)係1.2~2.0μm。
(11)如(1)至(10)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述L係20~50質量%。
(12)如(1)至(11)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述M係45~65質量%。
(13)如(1)至(12)中任一項記載之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中在前述將曝光後之前述積層予以顯影而獲得積層樹脂黑色矩陣之步驟中,不留下圖案之區域的塗膜A之溶解時間,與不留下圖案之區域的塗膜B之溶解時間的差係±15秒以內。
(14)一種彩色濾光片基板,其係在藉由如(1)至(13)中任一項記載的製造方法所製造之積層樹脂黑色矩陣基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素。
(15)如(14)記載之彩色濾光片基板,其中前述基板係聚醯亞胺樹脂膜。
(16)一種液晶顯示裝置,其係在如(15)記載之彩色濾光片基板與對向基板之間,填充有液晶化合物。
(17)一種發光裝置,其係將如(15)記載之彩色濾光片基板與發光元件予以貼合而成者。
(18)如(17)記載之發光裝置,其中前述發光元件係有機EL元件。
若依據本發明之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,則可實現用以不使背光的光通過之充分的遮光性,且不只能夠獲得高對比且鮮明的影像,由於反射率低即使在外部光下可見度亦極為優良,而獲得可高精細顯示之液晶顯示裝置及發光裝置成為可能。
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‧‧‧光罩
10‧‧‧基板
11‧‧‧積層樹脂BM基板
20‧‧‧彩色濾光片基板
21‧‧‧低光學濃度層
22‧‧‧高光學濃度層
23‧‧‧像素
24‧‧‧像素
25‧‧‧像素
26‧‧‧保護膜
28‧‧‧透明電極
29‧‧‧有機EL層
30‧‧‧背面電極層
31‧‧‧絕緣膜
32‧‧‧基板
33‧‧‧取出電極
40‧‧‧有機EL元件
第1圖係顯示本發明之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法之一實施形態之概略圖。
第2圖係顯示本發明之積層樹脂黑色矩陣基板之一些實施形態之概略截面圖。
第3圖係顯示本發明之積層樹脂黑色矩陣基板之一實施形態的概略截面圖。
第4圖係顯示本發明發光裝置之一實施形態的概略截面圖。
[實施發明之形態]
本發明之積層樹脂黑色矩陣(以下,「積層樹脂BM」)基板之製造方法特徵係在於具備下述步驟:一併曝光之步驟,其係將基板上含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層予以一併曝光;顯影步驟,其係將曝光後的前述 積層予以顯影。
以下,一邊參照圖式,一邊就本發明適宜的實施形態詳細地進行說明,但本發明並非被限定於該等態樣。
第1圖係顯示依據本發明製造方法之積層樹脂BM基板之製造過程的概略圖。本發明之積層樹脂BM基板的製造方法係具備下述步驟:將基板上含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層予以一併曝光之步驟(第1圖(e));將曝光後的上述積層予以顯影之步驟(第1圖(f))。以包含這樣的步驟之製造方法來製造積層樹脂BM基板,藉此積層低光學濃度層與高光學濃度層,而變得能夠提供儘管係高遮光性但係低反射且可見度優良的積層樹脂BM基板。
基板10宜為透明的。作為透明的基板10,可列舉例如:石英玻璃、硼矽酸玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、將表面塗布了二氧化矽的鈉鈣玻璃等無機玻璃類的薄板或者有機塑膠的薄膜或片材。作為有機塑膠的薄膜,宜為聚醯亞胺樹脂膜。透過使用聚醯亞胺樹脂膜作為基板,能夠製造耐熱性及尺寸安定性優良之可撓的積層樹脂BM基板及彩色濾光片基板。
聚醯亞胺樹脂膜係可藉由在暫時基板(temporary substrate)上塗布聚醯胺酸等聚醯亞胺前驅物樹脂組成物之後,進行乾燥及加熱來製作。
首先,在暫時基板上塗布聚醯亞胺前驅物樹 脂組成物。作為暫時基板的材質,可列舉例如:矽晶圓、陶瓷類、砷化鎵、鈉鈣玻璃或無鹼玻璃。作為在暫時基板上塗布聚醯亞胺前驅物樹脂組成物之方法,可列舉例如:狹縫塗布(slit coat)法、旋塗法、噴塗法、輥塗法或棒塗法,但宜為旋塗法或狹縫塗布法。其次,將經塗布聚醯亞胺前驅物樹脂組成物的暫時基板予以乾燥,獲得聚醯亞胺前驅物樹脂組成物膜。作為乾燥的方法,可列舉例如:使用熱板、烘箱、紅外線或者真空室等的方法。於使用熱板時,在熱板上或是設置於熱板上之固定銷(proxy pin)等夾具上加熱暫時基板並乾燥。其次,以180~400℃來加熱聚醯亞胺前驅物樹脂組成物膜,而轉換為聚醯亞胺樹脂膜。
作為自暫時基板剝離該聚醯亞胺樹脂膜之方法,可列舉例如:機械地剝離的方法、浸漬於氫氟酸等藥液或水的方法,或者,使雷射照射至聚醯亞胺樹脂膜與暫時基板之界面的方法。又,亦可以不將聚醯亞胺樹脂膜自暫時基板剝離的狀態,來製造積層樹脂BM基板、液晶顯示裝置或發光裝置,其後再自暫時基板剝離聚醯亞胺樹脂膜,但從尺寸安定性的觀點來看,宜在製造彩色濾光片基板等後進行自暫時基板的剝離。
作為於基板上形成塗膜A與塗膜B之積層的方法,可列舉例如:濕塗布、噴霧散布、浸漬、蒸鍍或濺鍍。積層亦可一併地形成,但為了抑制不均及塗布缺陷,本發明樹脂BM基板之製造方法,宜進一步具備下述步驟:於基板上塗布非感光性樹脂組成物A而獲得塗膜A 的步驟(第1圖(a)),以及於塗膜A上塗布樹脂組成物B而獲得塗膜B的步驟(第1圖(c))。
作為於基板上塗布非感光性樹脂組成物A之方法,及於塗膜A上塗布樹脂組成物B之方法,可列舉例如:旋塗機、棒塗機、刮刀塗布機(blade coater)、輥塗機、模具塗布機或者網版印刷法、將基板浸漬於樹脂組成物中之方法或將樹脂組成物噴霧至基板的方法。其中由於能夠以均一的膜厚且以簡便的方法獲得塗膜A及塗膜B,宜為旋塗機或模具塗布機。
相對於塗膜A中遮光材之含有率L之塗膜B中遮光材之含有率M的比例(M/L)宜為1.1以上,較佳係1.1~3.0,更佳係1.2~2.0。若M/L低於1.1,則使反射率降低的效果變小。另一方面,若超過3.0,則有高精細加工變得困難的狀況。於此處,L係相當於非感光性樹脂組成物A之總固體成分中遮光材所佔之比例,而M係相當於樹脂組成物B之總固體成分中遮光材所佔之比例。又,所謂總固體成分係指非感光性樹脂組成物A或樹脂組成物B所含有的成分內,除溶劑外全部的成分。
塗膜A中遮光材的含有率L,及塗膜B中遮光材的含有率M,可透過以下的方法來算出。首先,使用微操作器自塗膜A或B萃取遮光材及樹脂等其他固體成分的混合物。各將經萃取之遮光材及其他固體成分的混合物1mg,分別添加至各99mg之乙醇、γ-丁內酯、丙酮、氯仿、己烷、四氫呋喃、二烷、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮及二甲亞碸,任一者皆放置在40℃下12小時, 來萃取其他固體成分。過濾各個萃取液,分離其他固體成分的溶液與未溶解而殘留的遮光材。分別觀察過濾後之其他固體成分的溶液,為無色透明者任一者各秤量50mg(100mg的一半量),放置在150℃下5小時來除去溶劑。另外,是否為無色透明,係以目視來比較使用之溶劑與過濾後之其他固體成分之溶液的顏色,若兩者沒有差別則可判斷為無色透明的。
於所使用的溶劑間,比較除去溶劑後殘留的其他固體成分的質量,令其最大值為A。藉由將該A之值分別代入至以下的式(1)及(2),而能夠準確地算出塗膜A中之遮光材的含有率L,及塗膜B中之遮光材的含有率M。
其他固體成分的含有率(質量%)=(A×2)/1×100
遮光材的含有率(質量%)=(1-A×2)/1×100
如上述般,M/L宜為1.1以上,就其結果而言,在透過本發明製造方法所製造之積層樹脂BM基板中,積層樹脂BM之源自塗膜A之層每單位膜厚的光學濃度宜低於源自塗膜B之層每單位膜厚的光學濃度。於是,在這樣的狀況下,可將源自塗膜A之層作為低光學濃度層,將源自塗膜B之層作為高光學濃度層來進行區別。
為了更加抑制不均及塗布缺陷,本發明樹脂BM基板之製造方法,宜進一步具備:使塗膜A藉由乾燥或加熱而半硬化的步驟(第1圖(b))。
於此步驟,使塗膜A藉由風乾、加熱乾燥或真空乾燥等來乾燥而半硬化(半固化(semi-cure))。作為乾燥的方法,可列舉例如:使用熱板或者對流烘箱(熱風乾 燥機)之加熱乾燥或減壓乾燥、真空乾燥或者紅外線照射。進行加熱乾燥時之加熱溫度及時間,雖取決於非感光性樹脂組成物A的組成及所形成之塗膜A的厚度,但宜為80~200℃,較佳係以100~150℃加熱1~60分鐘。加熱溫度低於80℃時,有溶劑過剩地殘存而塗膜形成變得不充分的狀況,且在獲得塗膜B之步驟中,有在塗膜A發生裂痕及膨潤溶解等缺陷的狀況。另一方面,若超過200℃,則有硬化過度地進行,而有於之後的顯影時對於顯影液的溶解性變得不充分,圖案化變得困難之虞。再者,為了抑制乾燥不均或搬運不均,較佳係以具備加熱裝置之減壓乾燥機來減壓乾燥之後,接著進行加熱而使之半硬化的2階段半固化。此時,作為具備減壓乾燥機之加熱裝置宜為熱板。作為第1階段的加熱溫度,宜為25~80℃,較佳係30~60℃。作為極限壓力,宜為10~200Pa的減壓條件,較佳係30~100Pa的減壓條件。作為第2階段的加熱條件,宜為80~200℃,較佳係以100~150℃加熱1~60分鐘。
作為進行一併曝光時之塗膜A的膜厚x,宜為0.6~1.5μm,較佳係0.7~1.3μm。低於0.6μm則有加工變得困難的狀況。另一方面,若超過1.5μm,則有做好之積層樹脂BM基板的膜厚變得過度地大的狀況。塗膜A的膜厚x係能夠以雷射顯微鏡來測定。更具體來說,可在塗膜A的一部分以針等來劃傷而使基板露出,從塗膜A的上方垂直地以雷射顯微鏡來觀察,藉此求得膜厚x。
為了更加抑制不均及塗布缺陷,本發明樹脂 BM基板之製造方法,宜進一步具備:使塗膜B藉由乾燥或加熱而半硬化的步驟(第1圖(d))。
於此步驟,使塗膜B藉由風乾、加熱乾燥或真空乾燥等來乾燥而半硬化(預焙)。作為加熱的方法,可列舉與塗膜A之乾燥或加熱同樣的方法。進行加熱乾燥時之加熱溫度及時間,雖取決於樹脂組成物B的組成及所形成之塗膜B的厚度,但宜與塗膜A之乾燥或加熱同等或者係其以下,較佳係60~150℃,更佳係以80~120℃加熱1~60分鐘。若加熱溫度低於60℃或者高於150℃,則有圖案化變得困難的狀況。
作為進行一併曝光時之塗膜B的膜厚y,宜為0.2~1.0μm,較佳係0.3~0.6μm。低於0.2μm則有發生針孔及膜開裂等塗布缺陷的狀況,而若超過1.0μm,則有曝光時的曝光能量難以透射至膜內部,而圖案加工變得困難的狀況。塗膜B的膜厚y與塗膜A相同,可以雷射顯微鏡來測定。更具體來說,在塗膜A與塗膜B之積層的一部分以針等來劃傷而使基板露出,從積層的上方垂直地以雷射顯微鏡來觀察,藉此求得積層的膜厚(x+y),可藉由減去已另行測定之塗膜A的膜厚x來求得。當另行測定塗膜A之膜厚係困難時,亦能夠將塗膜A與塗膜B之積層與基板一起切斷,藉由SEM(掃描式電子顯微鏡)來進行截面觀察,藉此分別求得塗膜A的膜厚x與塗膜B的膜厚y。
於將塗膜A與塗膜B之積層予以一併曝光之步驟(第1圖(e)),宜自曝光裝置照射紫外線等放射線,使塗膜B感光。作為可於曝光步驟使用之燈,可列舉例如: 超高壓水銀燈、化學燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈或紫外線LED燈。透過因應所期望之圖案的光罩5,自曝光裝置照射紫外線,來進行圖案曝光。作為光罩,宜使用負型遮罩,其係在欲形成積層樹脂BM區域係無遮罩材料而呈光透射性,而在不欲形成積層樹脂BM的區域係形成有遮罩材料者。曝光量係以放射照度的時間積分值表示,例如,對365nm的波長宜以10~1000mJ/cm2來照射,較佳係以20~200mJ/cm2來照射。
於將曝光後之塗膜A與塗膜B之積層予以顯影之步驟,係以顯影液來進行顯影,於第1圖(e)的步驟,宜藉由使未曝光區域的塗膜A及塗膜B溶解於顯影液,使曝光區域的塗膜A及塗膜B殘存,來進行圖案化。再者,於此處之溶解於顯影液,係指塗膜溶解及/或分散,使塗膜A及塗膜B的樹脂及遮光材等成分擴散於顯影液中。作為顯影液,可列舉例如:有機溶劑、酸性顯影液或鹼性顯影液,但從安全性及顯影性能的觀點來看,宜為含有鹼性物質的鹼性顯影液。作為鹼性物質,可列舉例如:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、矽酸鈉、偏矽酸鈉或者氨水等無機鹼類,或者乙胺或正丙胺等1級胺類、二乙胺或二正丙胺等2級胺類、三乙胺或甲基二乙胺等3級胺類、四甲基氫氧化銨(以下,「TMAH」)等四烷基氫氧化銨類、膽鹼等4級銨鹽、三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、二甲胺基乙醇或者二乙胺基乙醇等醇胺類或吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環[5,4,0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]-5-壬烷或者啉等環狀胺類等有機鹼 類。其中,由於塗膜的溶解性良好並且臭氣的問題少的緣故,宜為鹼性水溶液,較佳係含有氫氧化鈉及/或碳酸鈉、氫氧化鉀及/或碳酸鉀或者TMAH的鹼性水溶液。鹼性顯影液中鹼性物質所佔的比例宜為0.01~50質量%。再者,為了獲得更加良好的圖案,宜在鹼性顯影液添加0.01~1質量%非離子系界面活性劑等界面活性劑。作為使用鹼性顯影液的顯影,可列舉例如:浸漬顯影、噴淋顯影(Shower Development)、覆液顯影(Paddle Development)或超音波顯影。噴淋顯影中之噴淋的壓力宜為0.05~5MPa。顯影後為了除去鹼性顯影液,亦可適宜地加上透過純水進行的洗淨步驟。顯影條件係宜以20~30℃在10~120秒的範圍進行。
本發明樹脂BM基板之製造方法宜進一步具備:將所獲得之積層樹脂BM予以加熱之步驟(第1圖(g))。
於此步驟,藉由加熱於第1圖(f)之步驟所獲得之積層圖案(即積層樹脂BM)而進行完全硬化(固化),藉此來完成在基板上經積層低光學濃度層與高光學濃度層之積層樹脂BM基板。加熱處理,例如,宜係在空氣、氮或真空中,在150~300℃下連續地或階段地進行0.25~5小時。又,加熱處理的溫度,較佳係230℃~275℃,更佳係245℃~260℃。若加熱溫度過低,則有塗膜A的硬化沒有充分地進行,與基板的接著性變差的傾向。另一方面,若加熱溫度過高,則有塗膜B的樹脂成分被氧化分解而膜變脆的狀況。
本發明之製造方法中塗膜A的膜厚x與塗膜B的膜厚y之比例(x/y)宜為1.5~5.0,更佳係2.0~3.0。本發明人等,發現藉由以此等範圍來製造積層樹脂BM,可獲得即使具充分的光學濃度但反射率低,且高精細加工係可能的積層樹脂BM基板。
當x/y低於1.5時,塗膜A的膜厚x相對地變小,透過塗膜A作為低光學濃度層作用而降低反射光的效果變小,不僅如此,與塗膜B的溶解時間相比,塗膜A的溶解時間變得過短而有高精細加工變得困難的狀況。另一方面,若x/y超過5.0的狀況,塗膜A的膜厚x相對地變大,與塗膜B的溶解時間相比,塗膜A的溶解時間變得過長,有線寬粗於所期望的圖案而高精細加工變得困難的狀況。
塗膜A的溶解時間能夠以塗膜A的膜厚x與蝕刻速度va(秒/μm)的積xva(秒)來表示。再者,於此處所謂蝕刻速度va(秒/μm),係指塗膜A之膜厚每1μm的溶解時間,且能夠透過觀察在基板上形成膜厚1μm的塗膜A之時對顯影液的溶解時間來測定。同樣地,塗膜B的溶解時間能夠以塗膜B的膜厚y與蝕刻速度vb(秒/μm)的積yvb(秒)來表示。再者,於此處所謂蝕刻速度vb(秒/μm),係指塗膜B的膜厚每1μm的溶解時間,且能夠透過觀察在基板上形成膜厚1μm的塗膜B之時的未曝光部,亦即不殘留圖案之區域對顯影液的溶解時間來測定。再者,溶解時間係從顯影液接觸塗膜開始,至塗膜溶解在顯影液而基板的一部分暴露為止的時間,可透過目視觀察來計測。
塗膜A與塗膜B之溶解時間的差(yvb-xva),宜為-15~15秒,即±15秒以內,較佳係-5~10秒。透過令塗膜A與塗膜B之溶解時間的差為此等範圍,而能夠穩定地製造高精細的積層樹脂BM基板。當塗膜A與塗膜B之溶解時間的差小於-15秒時,為了溶解塗膜A,所需時間長而塗膜B之曝光部分的蝕刻過度進行呈過度顯影,而易於發生圖案缺失等。另一方面,若超過15秒,相反地塗膜A的蝕刻過度進行呈過度顯影,而變得易於發生圖案缺失等。
塗膜A的膜厚x與塗膜B的膜厚y之和(x+y)宜為1.2~2.0μm,較佳係1.5~2.0μm。小於1.2μm的狀況,獲得充分的光學濃度(以下,「OD值」)變得困難。另一方面,若超過2.0μm,則做好之積層樹脂BM的膜厚變得過大。
附帶一提,在第1圖(g)顯示之加熱積層樹脂BM的步驟中,塗膜A與塗膜B會引起硬化收縮,而所獲得之積層樹脂BM基板之低光學濃度層與高光學濃度層的膜厚,分別變得小於塗膜A的膜厚x與塗膜B的膜厚y。就以塗膜A的膜厚x為基礎之低光學濃度層之膜厚的比例所表示的收縮率而言,通常係70~90%,但較佳係75~85%。又,就以塗膜B的膜厚y為基礎之高光學濃度層之膜厚的比例所表示的收縮率而言,通常係70~90%,但較佳係75~85%。雖因樹脂材料的種類及與遮光材的比例等而收縮率不同,但於本發明,不論收縮率的值,塗膜A的膜厚x與塗膜B之膜厚y的比例(x/y)宜為1.5~5.0, 較佳係2.0~3.0。再者,當塗膜A的膜厚無法測定而無法正確地算出收縮率時,即使低光學濃度層的收縮率為80%亦不會對本發明效果有任何妨礙,又,當塗膜B的膜厚無法測定而無法正確地算出收縮率時,即使高光學濃度層的收縮率為80%亦不會對本發明效果有任何妨礙。
在藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板中,作為積層樹脂BM整體的膜厚,宜為1.0~1.6μm,較佳係1.2~1.6μm。若膜厚低於1.0μm,則獲得充分的OD值變得困難。另一方面,若超過1.6μm,則成為因液晶配向不良所致之對比降低的原因。作為源自塗膜A之低光學濃度層的膜厚,宜為0.6~1.2μm,較佳係0.8~1.2μm。作為源自塗膜B之高光學濃度層的膜厚,宜為0.2~0.6μm,較佳係0.3~0.5μm。藉由作成此範圍,能夠穩定地製造即便具充分的OD值但係低反射且高精細的積層樹脂BM基板。
在藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板中,積層樹脂BM整體的OD值,在波長380~700nm的可見光區域宜為2.5以上,較佳係3~5。若整體的OD值低於2.5,則背光的光一部分透射而成為對比降低的原因。另一方面,若超過5,則遮光材的添加量增加,而反射率有相對地變高的傾向。
低光學濃度層每1μm的OD值,宜為0.5~3.0,較佳係1.3~2.5。若每1μm的OD值低於0.5,則低光學濃度層與高光學濃度層之界面之反射的影響變大,積層樹脂BM基板的反射率易於變高。另一方面,若超過3.0 ,則低光學濃度層本身的反射率易於變高。
在藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板中,積層樹脂BM之源自塗膜A之層的每單位膜厚之光學濃度,宜低於源自塗膜B之層的每單位膜厚之光學濃度。於是,在這樣的狀況下,能夠將源自塗膜A之層作為低光學濃度層,將源自塗膜B之層作為高光學濃度層,來進行區別。高光學濃度層每1μm的OD值,有必要大於低光學濃度層每1μm的OD值,且宜為3.0~5.5,較佳係3.3~5.2。若每1μm的OD值低於3.0,則需要增大膜厚。另一方面,若超過5.5,則需要增多遮光材的添加量,而有圖案化變得困難的傾向。
低光學濃度層的OD值宜為0.5~3.0,較佳係0.8~2.5。若低光學濃度層的OD值低於0.5,則由於吸收由基板側入射之外部光的效果小的緣故,低光學濃度層與高光學濃度層之界面之反射的影響變大,而積層樹脂BM基板的反射率易於變高。另一方面,若超過3.0,則由於變得需要增大膜厚的緣故,積層樹脂BM的膜厚變大,而易於產生液晶配向之紊亂等憂慮。
高光學濃度層的OD值宜為1.0~3.0,較佳係1.3~2.1。若高光學濃度層的OD值低於1.0,則有OD值變得不充分的狀況。另一方面,若超過3.0,則圖案化易於變得困難。
作為藉由本發明之製造方法於積層樹脂BM基板所形成之積層樹脂BM的圖案形狀,可列舉例如:矩形、條、正方形、多角形、波形或具有凹凸的形狀。圖 案的寬度宜為3~30μm,較佳係3~10μm,更佳係3~6μm。若圖案寬度超過30μm,則像素的開口部面積變小而輝度降低。另一方面,若低於3μm,則在加工時有缺損的狀況。
藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM,雖然如於第2圖(a)~(e)所顯示地需要具備積層結構,但可為下述之之任一者:如第2圖(a)般垂直地積層、如第2圖(b)般積層為山形、如第2圖(c)般積層為倒山形、如第2圖(d)般高光學濃度層的圖案配置為小於低光學濃度層、如第2圖(e)般高光學濃度層的圖案配置為大於低光學濃度層。其中,為了使積層樹脂BM的線寬細而使像素的開口率提升,較佳係如第2圖(a)~(c)所示,低光學濃度層21與高光學濃度層22具有概略相同的圖案,更佳係如第2圖(b)所示地被積層為山形。又,如第3圖顯示般,令低光學濃度層21與基板10相接之處的線寬為L1、令低光學濃度層21與高光學濃度層22之界線部的線寬為L2、令高光學濃度層22之頂部的線寬為L3時,為了提高可見度,宜滿足L1>L2>L3的關係。再者,L1與L3的差宜為3μm以下,較佳係1μm以下,更佳係0.5μm以下。
本發明之製造方法中之塗膜A可使用含有遮光材之非感光性樹脂組成物A來形成,例如,能夠使用含有遮光材、樹脂及溶劑之非感光樹脂組成物A來形成。
作為遮光材,可列舉例如:黑色有機顏料、混色有機顏料或無機顏料。作為黑色有機顏料,可列舉例如:碳黑、樹脂被覆碳黑、苝黑或苯胺黑。作為混色 有機顏料,可列舉例如:將紅、藍、綠、紫、黃色、品紅或青藍(cyan)等顏料混合而模擬黑色化而成者。作為無機顏料,可列舉例如:石墨或鈦、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣或者銀等的金屬微粒子、金屬氧化物、複合氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物或金屬碳化物,但宜為氧化鈦經氮還原之氧氮化鈦(即鈦黑(titanium black))、氮化鈦、碳化鈦或碳黑,更佳係氧氮化鈦。
於此處,所謂氧氮化鈦係指以TiNxOy(0<x<2.0,0.1<y<2.0)所表示之化合物,但由於氧含量多則黑色度會降低的緣故,x/y宜為0.1~10,更佳係1~3。
遮光材的粒徑宜為10~300nm,更佳係30~100nm。於此處,所謂遮光材的粒徑係指遮光材的一次粒徑。若遮光材之粒徑超過300nm,則細微的圖案加工變得困難。另一方面,若低於10nm,則遮光材之粒子凝聚而有反射率變高的傾向。
非感光性樹脂組成物A之總固體成分中遮光材所佔的比例,宜為20~50質量%,更佳係30~45質量%。若遮光材的比例低於20質量%,則塗膜A的溶解時間有變得過短的傾向。另一方面,若超過50質量%,則塗膜A的溶解時間有變得過長的傾向。藉由令非感光性樹脂組成物A之總固體成分中遮光材所佔比例為上述範圍,而能夠使塗膜A中遮光材的含有率L為20~50質量%。
作為非感光性樹脂組成物A含有的樹脂,可列舉例如:環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧烷聚合物系樹脂或聚醯亞胺樹脂,但由於塗膜的耐熱性或非感光性黑 色樹脂組成物的貯藏安定性高的緣故,宜為丙烯酸樹脂或聚醯亞胺樹脂,更佳係聚醯亞胺樹脂。於此處所謂聚醯亞胺樹脂除了包含具有完全已閉環結構之聚醯亞胺樹脂以外,亦包含具有完全已閉環結構之聚醯亞胺樹脂之前驅物的聚醯胺酸樹脂,及聚醯胺酸樹脂已一部分閉環的聚醯亞胺樹脂。
聚醯亞胺樹脂係透過將作為前驅物的聚醯胺酸予以加熱閉環醯亞胺化所形成。聚醯胺酸樹脂,一般而言,係透過使具有酸酐基之化合物與二胺化合物在40~100℃下加成聚合所獲得,具有以下述通式(1)所表示之重複結構單位。聚醯胺酸樹脂經一部分閉環而成的聚醯亞胺樹脂具有:以下述通式(2)所表示之醯胺酸結構、醯胺酸結構一部分醯亞胺閉環而成之以下述通式(3)所表示之結構、以及醯胺酸結構全部醯亞胺閉環而成之以下述通式(4)所表示之醯亞胺結構。
在上述通式(1)~(4)中,R1係表示碳數2~22之3價或4價的有機基,R2係表示碳數1~22之2價的有機基,n係表示1或2的整數。於此處,就各有機基而言,較佳係供給構成聚醯亞胺之芳香族四羧酸、後述之較佳的芳香族四羧酸二酐之有機基。
為了提高聚醯亞胺樹脂的耐熱性及絕緣性,作為用以獲得聚醯胺酸樹脂之二胺化合物,宜為芳香族系二胺化合物,而作為具有酸酐基之化合物,宜為酸二酐。
作為芳香族系二胺化合物,可列舉例如:對苯二胺、間苯二胺、3,3’-二胺二苯基醚、4,4’-二胺二苯基醚、3,4’-二胺二苯基醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二胺基二苯碸、4,4’-二胺基二苯碸、3,3’-二胺基二苯基硫醚、4,4’-二胺基二苯基硫醚、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2-雙(三氟甲基)聯苯胺、9,9’-雙(4-胺苯)茀4,4’-二胺基二苯基胺、3,4’-二胺基二苯基胺、3,3’-二胺基二苯基胺、2,4’-二胺基二苯基胺、4,4’-二胺基二芐胺、2,2’-二胺基二芐胺、3,4’-二胺基二芐胺、3,3’-二胺基二芐胺、N,N’-雙-(4-胺基-3-甲基苯基)乙二胺、4,4’-二胺基苯甲醯苯胺、3,4’-二胺基苯甲醯苯胺、3,3’-二胺基苯甲醯苯胺、4,3’-二胺基苯甲醯苯胺 、2,4’-二胺基苯甲醯苯胺、N,N’-對伸苯基雙-對胺基苯甲醯胺、N,N’-對伸苯基雙-間胺基苯甲醯胺、N,N’-間伸苯基雙-對胺基苯甲醯胺、N,N’-間伸苯基雙-間胺基苯甲醯胺、N,N’-二甲基-N,N’-對伸苯基雙-對胺基苯甲醯胺、N,N’-二甲基-N,N’-對伸苯基雙-間胺基苯甲醯胺、N,N’-二苯基-N,N’-對伸苯基雙-對胺基苯甲醯胺或N,N’-二苯基-N,N’-對伸苯基雙-間胺基苯甲醯胺,但較佳係對苯二胺、間苯二胺、3,3’-二胺二苯基醚、4,4’-二胺二苯基醚、3,4’-二胺二苯基醚、3,3’-二胺基二苯碸、4,4’-二胺基二苯碸、9,9’-雙(4-胺苯)茀或4,4’-二胺基苯甲醯苯胺。
作為芳香族四羧酸,可列舉例如:4,4’-氧二酞酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、苯均四酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-對聯三苯基四羧酸二酐或3,3’,4,4’-間聯三苯基四羧酸二酐等,但較佳係4,4’-聯苯四羧酸二酐、4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐或苯均四酸二酐。再者,若使用4,4’-(六氟亞異丙基)二酞酸二酐般之氟系的四羧酸二酐,則可獲得在短波長區域之透明性良好的聚醯亞胺。
於為了獲得聚醯胺酸樹脂之具有酸酐基之化合物與二胺化合物的加成聚合,亦可因應需要添加馬來酸酐或酞酸酐等酸酐作為封端劑。又,為了提升與基板的接著性,亦可使用Si系酸酐或Si系二胺。作為Si系二胺,宜為雙-3-(胺基丙基)四甲基矽氧烷等矽氧烷二胺。在全部二胺中矽氧烷二胺所佔的比例宜為1~20莫耳%。若 矽氧烷二胺低於1莫耳%,則接著性不會充分提升。另一方面,若超過20莫耳%,則會產生耐熱性的降低,或因過度的接著性導致鹼性顯影時的殘膜等問題。
作為用以獲得聚醯胺酸樹脂之具有酸酐基之化合物與二胺化合物,亦可使用脂環式之酸二酐或脂環式的二胺。作為脂環式的酸二酐或脂環式的二胺,可列舉例如:1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2-內-3-內-5-外-6-外-2,3,5,6-四羧酸二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2-外-3-外-5-外-6-外-2,3,5,6-四羧酸二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸二酐或者十氫-二橋亞甲基萘四羧酸二酐(Decahydro dimethanonaphthalene tetracarboxylic dianhydride)或雙[2-(3-胺基丙氧基)乙基]醚、1,4-丁二醇-雙(3-胺基丙基)醚、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四螺-5,5-十一烷、1,2-雙(2-胺基乙氧基)乙烷、1,2-雙(3-胺基丙氧基)乙烷、三乙二醇-雙(3-胺基丙基)醚、聚乙二醇-雙(3-胺基丙基)醚、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四螺-5,5-十一烷、或1,4-丁二醇-雙(3-胺基丙基)醚。
作為非感光性樹脂組成物A含有之溶劑,可列舉例如:酯類、脂肪族醇類、(聚)伸烷基二醇醚系溶劑、酮類、N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺或N,N-二甲基甲醯胺等醯胺系極性溶劑或內酯類,但為了提高為遮光材之顏料的分散效果,較佳係內酯類或以內酯類為主成分的混合溶劑。於此處所謂以內酯類為主成分的溶劑,係指在全部溶劑中內酯類所佔之質量比係最大的 溶劑。又,所謂內酯類,係指碳數3~12的脂肪族環狀酯化合物。作為內酯類,可列舉例如:β-丙內酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、γ-己內酯或ε-己內酯,但從聚醯亞胺前驅物之溶解性的觀點來看,較佳係γ-丁內酯。又,作為內酯類以外的溶劑,可列舉例如:3-甲基-3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯(3-methyl-3-methoxybutylacetate)、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、丙二醇單三級丁基醚、異丁醇、異戊醇、乙基賽路蘇(ethyl cellosolve)、乙基賽路蘇乙酸酯(ethyl cellosolve acetate)、丁基賽路蘇、丁基賽路蘇乙酸酯、甲基卡必醇、甲基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇或乙基卡必醇乙酸酯。
非感光性樹脂組成物A,亦可含有接著性改良劑、高分子分散劑或界面活性劑等作為其他的添加劑。作為接著改良劑,可列舉例如:矽烷耦合劑或鈦耦合劑。接著性改良劑,相對於聚醯亞胺樹脂或丙烯酸樹脂,宜添加0.2~20質量%。作為高分子分散劑,可列舉例如:聚乙烯亞胺系高分子分散劑、聚胺甲酸乙酯系高分子分散劑或聚烯丙胺系高分子分散劑。高分子分散劑,相對於遮光材宜添加1~40質量%。作為界面活性劑,可列舉例如:月桂基硫酸銨或聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺等陰離子界面活性劑、硬脂胺乙酸鹽(stearylamine acetate)或月桂基三甲基氯化銨等陽離子界面活性劑、月桂基二甲基胺氧化物(lauryl dimethylamine oxide)或月桂基羧甲基羥乙基咪唑鎓甜菜鹼(lauryl carboxymethyl hydroxyethyl imidazolium betaine)等兩性界面活性劑、聚氧乙烯月桂基醚(polyoxyethylene lauryl ether)、聚氧乙烯硬脂基醚或去水山梨醇單硬脂酸酯等非離子界面活性劑、以聚二甲基矽氧烷等作為主骨架之聚矽氧系界面活性劑或氟系界面活性劑。界面活性劑,相對於遮光材宜添加0.001~10質量%,較佳係添加0.01~1質量%。若界面活性劑低於0.001質量%,則塗布性、著色覆膜的平滑性或本納胞(Benard cell)的防止效果會變得不充分。另一方面,若界面活性劑超過10質量%,則有塗膜物性變得不良的狀況。
在非感光性樹脂組成物A中總固體成分所佔的比例,從塗敷性及乾燥性的觀點來看,宜為2~30質量%,較佳係5~20質量%。
作為非感光性樹脂組成物A之製造方法,可列舉例如:使用分散機直接使遮光材分散在樹脂溶液中之方法,或者,使用分散機使遮光材分散於水或有機溶劑中而製作分散液,其後混合分散液與樹脂溶液之方法。作為遮光材的分散方法,可列舉例如:球磨機、砂磨機、三輥磨機或高速衝擊磨機,但從分散效率或微分散化的觀點來看,宜為珠磨機。作為珠磨機,可列舉例如:雙錐形球磨機(COBall-Mill)、籃式磨機(basket mill)、角柱式粉碎機(pin mill)或戴諾磨(DYNO-MILL)。作為珠磨機之珠,例如,宜為氧化鈦珠、氧化鋯珠或鋯石珠。作為用於分散的珠徑,宜為0.01~5.0mm以下,較佳係0.03~1.0mm。當遮光材的一次粒徑或一次粒子凝聚所形 成之二次粒子的粒徑小時,作為用於分散的珠徑,宜為0.03~0.10mm以下之微小的分散珠。此時,宜使用具有分離器的珠磨機來分散,該分離器係採能夠分離微小的分散珠與分散液的離心分離方式者。另一方面,當使含有次微米程度的粗大粒子之遮光材分散時,為了獲得充分的粉碎力,宜為珠徑0.10mm以上的分散珠。
作為在藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板中形成積層結構的方法,如前所述,在將非感光性樹脂組成物A塗布在基板上之後,進一步塗布樹脂組成物B,藉由將兩層予以一併曝光及顯影而圖案化的方法,即係以一併加工積層來進行。
為了容易地一併加工積層,樹脂組成物B宜為感光性的樹脂組成物,較佳係含有遮光材、樹脂、溶劑、多官能丙烯酸單體及光聚合起始劑。
作為樹脂組成物B含有之遮光材,可列舉與非感光性樹脂組成物A含有之遮光材同樣者,為了更加提高OD值,宜為碳黑、氧氮化鈦、氮化鈦或碳化鈦,較佳係氮化鈦或鈦的氮化物。於此處所謂鈦的氮化物,係指:包含氮化鈦作為主成分,且含有氧化鈦TiO2、低價氧化鈦TinO2n-1(1≦n≦20)或氧氮化鈦作為副成分之物質。鈦的氮化物粒子雖然含有氧原子,為了獲得更高的OD值,宜不含有TiO2,氧原子的含量以12質量%以下為較佳,以8質量%以下為更佳。
就鈦的氮化物粒子的合成而言,可列舉例如:電爐法或熱電漿法等氣相反應法,但因為不純物的混 入少、粒徑容易一致,且生產性亦高的緣故,宜為熱電漿法。作為產生熱電漿的方法,可列舉例如:直流電弧放電、多層電弧放電、高頻(RF)電漿或混成電漿(hybrid plasma)等,但因為來自電極之不純物的混入少的緣故,宜為高頻電漿。
遮光材之粒徑宜為10~300nm,較佳係30~100nm。於此處所謂遮光材的粒徑,係指遮光材的一次粒徑。若遮光材的粒徑超過300nm,則細微的圖案加工變得困難。另一方面,若低於10nm,則易於發生粒子的凝聚,而有反射率變高的傾向。
在樹脂組成物B之總固體成分中遮光材所佔的比例,宜為45~65質量%,較佳係50~60質量%。若遮光材的比例低於45質量%,則獲得充分的OD值會變得困難。另一方面,若超過65質量%,則塗膜B的溶解時間過長而圖案化變得困難。藉由令在樹脂組成物B之總固體成分中遮光材所佔的比例為上述範圍,而能夠使塗膜B中遮光材的含有率M係45~65質量%。
作為樹脂組成物B含有的樹脂,可列舉與非感光性樹脂組成物A含有之樹脂同樣者,但宜為丙烯酸樹脂。
作為丙烯酸樹脂,宜為具有羧基之丙烯酸系聚合物,較佳可使用不飽和羧酸與乙烯性不飽和化合物的共聚物。作為不飽和羧酸,可列舉例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸或乙烯基乙酸。作為乙烯性不飽和化合物,可列舉例如:丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸二級丁酯、甲基丙烯酸二級丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸三級丁酯、丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸苄酯或甲基丙烯酸苄酯等不飽和羧酸烷基酯、苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯或α-甲基苯乙烯等芳香乙烯基化合物、丙烯酸胺乙酯等不飽和羧酸胺基烷基酯、丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯等不飽和羧酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈或者α-氯丙烯腈等氰乙烯化合物、1,3-丁二烯或異戊二烯等脂肪族共軛二烯、在各自的末端具有丙烯醯(acryloyl)基或甲基丙烯醯基之聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯或聚甲基丙烯酸丁酯,但較佳係選自於包含甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸苄酯及苯乙烯之群組之單體的2~4元共聚物,為了使對於鹼性顯影液的溶解速度為適切者,更佳係平均分子量(Mw)為2千~10萬並且酸價為70~150(mgKOH/g)。
又,於側鎖具有乙烯性不飽和基的丙烯酸樹脂,由於曝光及顯影時的敏感度提升而較佳。作為乙烯性不飽和基,宜為丙烯酸(acrylic)基或甲基丙烯醯基。 於側鎖具有乙烯性不飽和基之丙烯酸樹脂係可在具有羧基之丙烯酸樹脂的羧基,使具有縮水甘油基或脂環式環氧基之乙烯性不飽和化合物進行加成反應而獲得。
作為於側鎖具有乙烯性不飽和基之丙烯酸樹脂,可列舉例如市售之為丙烯酸樹脂的CYCLOMER(註冊商標)P(DAICEL化學工業(股))或鹼可溶性卡多樹脂(cardo resin),但為了使對於酯系溶劑或鹼性顯影液的溶解性為適切者,較佳係平均分子量(Mw)為2千~10萬(以四氫呋喃為載體利用凝膠滲透層析來測定,且使用依據標準聚苯乙烯之校準曲線換算者)且酸價為70~150(mgKOH/g)者。
作為使用於高光學濃度層之形成的樹脂組成物B含有的溶劑,配合分散的遮光材的分散安定性及添加的樹脂成分的溶解性,可適宜選擇水或有機溶劑。作為有機溶劑,可列舉例如:酯類、脂肪族醇類、(聚)伸烷基二醇醚系溶劑、酮類、醯胺系極性溶劑或內酯系極性溶劑。作為酯類,可列舉例如:乙酸苄酯(沸點214℃)、苯甲酸乙酯(沸點213℃)、苯甲酸甲酯(沸點200℃)、丙二酸二乙酯(沸點199℃)、乙酸2-乙基己基酯(沸點199℃)、乙酸2-丁氧基乙酯(沸點192℃)、3-甲氧基-3-甲基-丁基乙酸酯(沸點188℃)、草酸二乙酯(沸點185℃)、乙醯乙酸乙酯(沸點181℃)、乙酸環己酯(沸點174℃)、3-甲氧基-丁基乙酸酯(沸點173℃)、乙醯乙酸甲酯(沸點172℃)、乙基-3-乙氧基丙酸酯(沸點170℃)、乙酸2-乙基丁酯(沸點162℃)、丙酸異戊酯(沸點160℃)、丙二醇單甲醚丙酸酯( 沸點160℃)、丙二醇單乙醚乙酸酯(沸點158℃)、乙酸戊酯(沸點150℃)或丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點146℃)等。
又,作為上述以外的溶劑,可列舉例如:乙二醇單甲醚(沸點124℃)、乙二醇單乙醚(沸點135℃)、丙二醇單乙醚(沸點133℃)、二乙二醇單甲醚(沸點193℃)、單乙醚(沸點135℃)、甲基卡必醇(沸點194℃)、乙基卡必醇(202℃)、丙二醇單甲醚(沸點120℃)、丙二醇單乙醚(沸點133℃)、丙二醇三級丁醚(沸點153℃)或二丙二醇單甲醚(沸點188℃)等(聚)伸烷基二醇醚系溶劑、乙酸乙酯(沸點77℃)、乙酸丁酯(沸點126℃)或乙酸異戊酯(沸點142℃)等脂肪族酯類、丁醇(沸點118℃)、3-甲基-2-丁醇(沸點112℃)或3-甲基-3-甲氧基丁醇(沸點174℃)等脂肪族醇類、環戊酮若或環己酮等酮類、二甲苯(沸點144℃)、乙基苯(沸點136℃)或溶劑石油腦(石油餾份:沸點165~178℃)。
再者,伴隨基板的大型化,藉由模具塗布裝置進行的塗布正成為主流時,為實現適度的揮發性及乾燥性,宜為含有30~75質量%之沸點為150~200℃之溶劑的混合溶劑。
作為使用於高光學濃度層之形成的樹脂組成物B含有的多官能丙烯酸單體,可列舉:多官能的丙烯酸系單體或寡聚物。作為多官能的丙烯酸系單體,可列舉例如:雙酚A二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯胺甲酸酯、改質雙酚A環氧(甲基)丙烯酸酯、己二酸1,6-己二醇(甲基)丙烯酸酯、酞酸酐環氧丙烷(甲基)丙 烯酸酯、偏苯三甲酸二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、松香改質環氧二(甲基)丙烯酸酯、醇酸改質(甲基)丙烯酸酯、茀二丙烯酸酯系寡聚物、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二縮水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三丙烯酸基甲縮醛(triacrylformal)、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙[4-(3-丙烯氧(acryloxy)基-2-羥丙氧基)苯基]丙烷、雙[4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]甲烷、雙[4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]碸、雙[4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]醚、4,4’-雙[4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]環己烷、9,9-雙[4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]茀、9,9-雙[3-甲基-4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]茀、9,9-雙[3-氯-4-(3-丙烯氧基-2-羥丙氧基)苯基]茀、雙苯氧基乙醇茀二丙烯酸酯、雙苯氧基乙醇茀二甲基丙烯酸酯、雙甲酚茀二丙烯酸酯或雙甲酚茀二甲基丙烯酸酯。
透過適宜選擇此等多官能的單體或寡聚物並組合,而可控制曝光或顯影時的敏感度及加工性,但其中為使敏感度提升,宜為官能基係3以上的化合物,更佳係官能基係5以上的化合物,更佳係二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。再者,除了二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯之外,宜併用具有在分子中包含許多芳香環且疏水性高之茀環的(甲基)丙烯酸酯。相對於二新戊四醇六( 甲基)丙烯酸酯及二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯10~60質量份,具有茀環之(甲基)丙烯酸酯宜使用90~40質量份。
作為使用於高光學濃度層之形成的樹脂組成物B含有之光聚合起始劑,可列舉例如:二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物、酮(oxanthone)系化合物、咪唑系化合物、苯幷噻唑系化合物、苯并唑系化合物、肟酯化合物、咔唑系化合物、三系化合物、磷系化合物或鈦酸酯(titanate)等無機系光聚合起始劑。
更具體來說,可列舉例如:二苯甲酮、N,N’-四乙基-4,4’-二胺基二苯甲酮、4-甲氧基-4’-二甲胺基二苯甲酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻異丁基醚、苄基二甲基縮酮、α-羥基異丁基苯酮、噻噸酮(thioxanthone)、2-氯噻噸酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基-1-丙烷、Irgacure(註冊商標)369(2-芐基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮)、同OXE01(1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)])、CGI-113(2-[4-甲苄基]-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮、三級丁基蒽醌)或者CGI-242(乙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟))(以上,任一者皆係Ciba Specialty Chemicals(股)製)、1-氯蒽醌、2,3-二氯蒽醌、3-氯-2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、1,4-萘醌、9,10-菲醌、1,2-苯并蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、2-苯基蒽醌、2-(鄰氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2-巰基苯幷噻唑、2-巰基苯并唑、 4-(對甲氧基苯基)-2,6-二-(三氯甲基)-s-三或者ADEKA(註冊商標)OPTOMER N-1818或者同N-1919等之咔唑系化合物(任一者皆係旭電化工業(股)製),但較佳係併用N,N’-四乙基-4,4’-二胺基二苯甲酮、與Irgacure(註冊商標)369或CGI-113、與ADEKA(註冊商標)OPTOMER N-1818、同N-1919或CGI-242。
藉由本發明製造方法所製造之積層樹脂BM基板係可使用於關於電子材料者或各種顯示器等,活用高OD且低反射這樣的特徵,可使用於電漿顯示器面板(PDP)的隔牆、介電體圖案、電極(導體電路)圖案或電子零件之配線圖案等之遮光影像的製作,進一步可使用於與有機電致發光元件(以下,「有機EL元件」)等組合的發光裝置等。其中,為了提升使用於彩色液晶顯示裝置等之彩色濾光片的顯示特性,適宜作成樹脂BM設置在著色圖案之間隔部及周邊部分還有TFT之外部光側等而成的積層樹脂BM基板。本發明之彩色濾光片基板特徵係在於,在藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素。
作為本發明之彩色濾光片基板的製造方法,可列舉例如:在基板上形成積層樹脂BM之後,透過已知的方法來形成具有紅(R)、綠(G)或藍(B)之色彩選擇性的像素,再因應需要於其上形成保護膜(overcoat film)的方法。作為保護膜,可列舉例如:環氧膜、丙烯酸環氧膜、丙烯酸膜、矽氧烷聚合物系的膜、聚醯亞胺膜、含矽聚醯亞胺膜或聚醯亞胺矽氧烷膜。在保護膜之上,亦可 進一步形成透明導電膜。作為透明導電膜,可列舉例如:氧化銦錫(以下,「ITO」)等氧化物薄膜。作為膜厚0.1μm左右之ITO膜的製作方法,可列舉例如:濺鍍法或真空蒸鍍法。作為像素的材質,可列舉例如:膜厚受到控制而使得僅任擇的光透射之無機膜,或者,染色、分散有染料或分散有顏料的著色樹脂膜。
作為分散於本發明彩色濾光片基板之像素的顏料,宜為耐光性、耐熱性及耐藥品性優良者。
作為紅色顏料,可列舉例如:顏料紅(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或PR254。
作為橙色顏料,可列舉例如:顏料橙(以下,「PO」)13、PO31、PO36、PO38、PO40、PO42、PO43、PO51、PO55、PO59、PO61、PO64、PO65或PO71。
作為黃色顏料,可列舉例如:顏料黃(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或PY185。
作為紫色顏料,可列舉例如:顏料紫(以下,「PV」)19、PV23、PV29、PV30、PV32、PV36、PV37、PV38、PV40或PV50。
作為藍色顏料,可列舉例如:顏料藍(以下,「PB」)15、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB22、PB60、PB64或PB80。
作為綠色顏料,可列舉例如:顏料綠(以下,「PG」)7、PG10、PG36或PG58。
此等顏料,因應需要,亦可受松香處理、酸基處理或鹼性處理等表面處理,亦可添加顏料衍生物作為分散劑。
本發明之彩色濾光片基板的像素,於分散有顏料之著色樹脂膜時,作為於其之形成所使用之黏結劑樹脂,可列舉例如:丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚醯胺或聚醯亞胺,但從耐熱性及耐藥品性的觀點來看,宜為聚醯亞胺。
本發明之彩色濾光片基板亦可形成受固定的分隔件。所謂受固定之分隔件,係指被固定在彩色濾光片基板的特定位置,而在製作液晶顯示裝置時與對向基板相接者。藉此與對向基板之間,保持一定的間隙,而液晶化合物被填充至此間隙間。藉由形成受固定之分隔件,而能夠在液晶顯示裝置的製造步驟中省略散布球狀分隔件的步驟,或是省略在密封劑內混煉桿狀的分隔件的步驟。
本發明之彩色濾光片基板特徵係在於,其係於藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素。
又,本發明之液晶顯示裝置特徵係在於,在 本發明之彩色濾光片基板與對向基板之間,填充有液晶化合物。
又,本發明之發光裝置特徵係在於,其係將本發明之彩色濾光片基板與發光元件予以貼合而成。
作為發光元件,宜為有機EL元件。本發明之發光裝置係活用積層樹脂BM基板高OD且低反射這樣的特徵,能夠在黑顯示下將來自發光元件之多餘的光有效地遮光,並且抑制外部光的反射,而獲得對比高且鮮明的顯示器。
第4圖係顯示本發明之發光裝置之一實施形態的概略截面圖。
於第4圖顯示之發光裝置係藉由將本發明之彩色濾光片基板20與為發光元件之有機EL元件40,利用封閉劑34貼合所構成。
彩色濾光片基板20係由藉由本發明之製造方法所製造之積層樹脂BM基板、於其開口部所形成之紅、綠或藍的像素23~25、與保護層(overeoat layer)26所構成。於此處具備彩色濾光片基板20之積層樹脂BM基板係由基板10,以及積層有低光學濃度層21與高光學濃度層22的積層樹脂BM基板11所構成。
有機EL元件40係由透明電極28、有機電致發光層(以下,「有機EL層」)29、背面電極層30、絕緣膜31、基板32,以及連到外部電源的取出電極(extraction electrode)33所構成。於此處有機EL層係由電洞輸送層、發光層及電子輸送層所構成。
於第4圖,彩色濾光片基板20與有機EL元件40之間呈空隙,但因應需要亦可存在樹脂或乾燥劑等。
作為構成有機EL元件40之基板32的材質,例如可列舉:玻璃、薄膜或者塑膠等透明者,或者鋁、鉻或者不鏽鋼等或陶瓷等不透明者。
絕緣膜31係防止透明電極28與背面電極層30之通電者。作為絕緣膜31的材質,可列舉例如:聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂或聚矽氧樹脂,但藉由使用感光性材料可利用光微影法(photolithographic method)來形成。
背面電極層30係位於基板32與有機EL層29之間,且透過施加電壓至其與透明電極28之間,而為有機EL層發光的構造。作為背面電極層的材質,可列舉例如:鎂、鋁、銦、鋰、銀或氧化鋁。背面電極層的膜厚,通常係0.01~1μm,例如,能夠在藉由蒸鍍或濺鍍等來將金屬薄膜成膜後,以依據光微影法進行之圖案化來形成。
有機EL層29的光,宜為白色光。配合白色光的波長分布適宜地變更彩色濾光片基板20之像素23~25的色調,藉此能夠實現具有所期望之色彩再現範圍的發光裝置。
作為發光層的材質,可列舉例如:具有環噴他明(cyclopendamine)、四苯丁二烯、三苯胺、二唑、吡唑并喹啉、二苯乙烯基苯、二苯乙烯基伸芳基(distyrylarylene)、噻咯(silole)、噻吩、吡啶、紫環酮 (perinone)、苝、寡聚噻吩或三富馬基胺(trifumarylamine)等骨架的有機化合物或二唑二聚物或者吡唑啉二聚物等色素系材料;作為金屬錯合物系材料,可列舉:鋁羥喹啉錯合物(aluminum quinolinol complex)、苯并羥喹啉鈹錯合物(benzoquinolinol beryllium complex)、苯并唑鋅錯合物、苯幷噻唑鋅錯合物、偶氮甲基鋅錯合物、卟啉鋅錯合物或銷錯合物,或者在中心金屬具有Al、Zn、Be、Tb、Eu或Dy等稀土類金屬,而於配位基具有二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑或者喹啉結構之金屬錯合物等金屬錯合物系材料,或者,聚對伸苯基伸乙烯基(polyparaphenylene vinylene)衍生物、聚噻吩衍生物、聚對伸苯基衍生物、聚矽烷衍生物、聚乙炔衍生物等、聚茀衍生物或聚乙烯基咔唑衍生物等高分子系材料。發光層的膜厚通常係0.05~5μm,例如,可利用蒸鍍法、旋塗法、印刷法或噴墨法來形成。
透明電極28,為了使有機EL層29之發光的光透射,透射率宜為80~99%,較佳係90~99%。作為透明電極的材質,可列舉例如:ITO、氧化銦、氧化鋅或二氧化錫。透明電極的膜厚通常係0.1~1μm,可在藉由蒸鍍法或濺鍍法等來將金屬氧化物的薄膜成膜之後,以依據光微影法進行之圖案化來形成。
作為取出電極33的材質,可列舉例如:銀、鋁、金、鉻、鎳或鉬。
再者,藉由將使用聚醯亞胺樹脂膜作為基板之可撓的彩色濾光片基板與發光元件貼合,可獲得可撓 性發光裝置。然後,貼合上述之可撓的彩色濾光片基板、與為發光元件的有機EL元件,可製造可撓的有機EL顯示器。
又,在以上的說明中,除了上下文明顯並非如此的狀況,各成分各自可單獨使用,亦可組合2種以上來使用。
[實施例]
以下,列舉實施例及比較例,更加詳細地說明本發明,但本發明並非被限定於此等者。
<評價方法>
[OD值]
在厚度0.7mm的無鹼玻璃之上形成所期望之膜厚的樹脂BM,使用顯微光譜儀(MCPD2000;大塚電子製)測定射光及透射光各自的強度,透過以下的式(1)來算出。
OD值=log10(I0/I)‧‧‧(1)
(於此處,I0:入射光強度,I:透射光強度)
[反射率]
在厚度0.7mm的無鹼玻璃之上形成所期望之膜厚的樹脂BM,使用紫外線可見光分光光度計(UV-2450;島津製作所製),測定了在自玻璃面之入射角5°下的絕對反射測定。由所獲得之光譜,算出了依據CIE XYZ色度系統所計算之D65光源下的Y(反射率)。
[塗膜A及塗膜B的膜厚]
塗膜A的膜厚x及塗膜B的膜厚y係使用雷射顯微鏡(VK-9510;KEYENCE製)來進行。再者,塗膜B的膜厚y 係透過自塗膜A與塗膜B之積層塗膜的值(x+y)減去塗膜A的膜厚x來求得。
[蝕刻速度]
在厚度0.7mm的無鹼玻璃之上形成膜厚x為1μm的塗膜A或膜厚y為1μm的塗膜B,透過利用四甲基氫氧化銨之0.5質量%水溶液的鹼性顯影液來顯影而求得了蝕刻速度(秒/μm)。
[錐形寬度]
在厚度0.7mm的無鹼玻璃之上,使用寬度10μm之測試用負型光罩,來形成積層樹脂BM基板,進行截面SEM觀察,將低光學濃度層與基板相接之處的線寬作為L1,將高光學濃度層之頂部的線寬作為L3,而將L3與L1之差(L1-L3)作為錐形寬度而求得。評價基準係以以下來求得。
A:錐形寬度係0μm以上1μm以下之非常地良好者
B:錐形寬度係大於1μm且3μm以下之良好者
C:錐形寬度係-3μm以上且小於0μm,倒山形形狀者
D:錐形寬度係小於-3μm者,或者係超過3μm者
[液晶顯示性能及發光裝置顯示性能]
藉由以下的檢查方法來進行液晶顯示性能及發光裝置顯示性能的評價。
A:係無映像的紊亂或不均,對比高且極鮮明的顯示器。
B:係對比高且鮮明的顯示器。
C:雖可見些許的不均,但係對比高且鮮明的顯示器。
D:映像產生紊亂及不均,係顯示品質差的顯示器。
「接著性」
低光學濃度層與高光學濃度層之間的接著性評價係利用依據JIS-K5600-5-6(1999年度)「附著性(交叉切割(cross cut)法)」的方法來進行。於以下顯示具體的評價方法。在本發明之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法中,透過曝光50mm×50mm以上的區域,在基板上形成積層樹脂膜。使用截切刀以自基板上的積層樹脂膜表面到達至基板表面的方式,在積層樹脂膜上以1mm間隔劃垂直之縱11條×橫11條的平行直線,製作了1mm×1mm的方格100個。其次,在製作了方格之積層樹脂膜的表面,貼附Cellotape(註冊商標)No.405(產業用)(Nichiban(股)製;寬度=18mm、厚度=0.050mm、黏著力=3.93N/10mm、拉伸強度=41.6N/10mm),並以橡皮擦(「JIS S6050(2008年度)合格品」)來摩擦使之接著,持膠帶的一端,相對於基板保持直角來瞬間地剝離。藉由目視來確認:積層樹脂膜之至少一部分剝離而接著於Cellotape(註冊商標)之方格的面積(以下,「接著面積」),以及積層樹脂膜自基板上完全地剝離之方格的面積(以下,「剝離面積」),而算出自接著面積減去剝離面積之值的「半剝離面積」。針對此半剝離面積,基於以下的判斷標準來進行評價,令B評價以上為合格。
A:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係低於5%
B:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係5%以上且低於20%
C:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係20%以上且 低於40%
D:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係40%以上且低於60%
E:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係60%以上且低於80%
F:相對於全方格面積之半剝離面積的比例係80%以上
<製造例>
(聚醯亞胺樹脂A-1的合成)
裝入4,4’-二胺基苯基醚(0.30莫耳當量)、對苯二胺(0.65莫耳當量)、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷(0.05莫耳當量)、γ-丁內酯850g及N-甲基-2-吡咯啶酮850g,添加3,3’,4,4’-氧二酞酸羧酸二酐(3,3’,4,4’-oxydiphthalcarboxylic dianhydride)(0.9975莫耳當量),使其在80℃下反應3小時。進一步添加馬來酸酐(0.02莫耳當量),使其在80℃下反應1小時,獲得聚醯亞胺樹脂A-1(聚合物濃度20質量%)溶液。
(聚醯亞胺樹脂A-2的合成)
裝入4,4’-二胺基苯基醚(0.95莫耳當量)、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷(0.05莫耳當量)及γ-丁內酯1700g(100%),添加苯均四酸二酐(0.49莫耳當量)及二苯甲酮四羧酸二酐(0.50莫耳當量),使其在80℃下反應3小時。進一步添加馬來酸酐(0.02莫耳當量),進一步使其在80℃下反應1小時,獲得聚醯亞胺樹脂A-2(聚合物濃度20質量%)溶液。
(聚醯亞胺樹脂A-3的合成)
裝入3,3’-二胺基二苯碸(0.30莫耳當量)、對苯二胺(0.65莫耳當量)、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷(0.05莫耳當量)及N-甲基-2-吡咯啶酮1700g,添加3,3’,4,4’-氧二酞酸羧酸二酐(0.9975莫耳當量),使其在100℃下反應3小時。進一步添加馬來酸酐(0.02莫耳當量),使其在100℃下反應1小時,獲得聚醯亞胺樹脂A-3(聚合物濃度20質量%)溶液。
(聚醯亞胺樹脂A-4的合成)
裝入3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐(0.54莫耳當量)、反式-1,4-二胺基環己烷(0.54莫耳當量)及N-甲基-2-吡咯啶酮1000g,在65℃下加熱攪拌。6小時後,冷卻獲得聚醯亞胺樹脂A-4(聚合物濃度18質量%)溶液。
(丙烯酸聚合物(P-1)的合成)
依據文獻(日本專利第3120476號公報;實施例1)記載的方法,合成甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(質量比30/40/30)後,透過加成甲基丙烯酸縮水甘油酯40質量份,並以純化水沉澱、過濾、乾燥,而獲得平均分子量(Mw)40,000、酸價110(mgKOH/g)的丙烯酸聚合物(P-1)粉末。
(遮光材分散液Bk1的製作)
將文獻(日本特開2010-95716號公報;第119段之試樣8)記載的氧氮化鈦(粒徑:40nm、鈦含量:70.6質量%、氮含量:18.8質量%、氧含量:8.64質量%)(96g)、聚醯亞胺樹脂溶液A-1(120g)、γ-丁內酯(114g)、N-甲基-2吡咯啶酮(538g)及3甲基3-甲氧基丁基乙酸酯(132g)裝入 槽中作為顏料,以均質機(homomixer)(特殊機化製)攪拌1小時後,使用具備經填充70%之0.05mm 氧化鋯珠(YTZ球;NIKKATO製)之離心分離分離器的Ultra Apex Mill(壽工業製),以旋轉速度8m/秒進行分散2小時,獲得固體成分濃度12質量%、顏料/樹脂(質量比)=80/20的遮光材分散液Bk1。
(遮光材分散液Bk2的製作)
除了使用碳黑(MA100;三菱化成製)作為顏料以外,與遮光材分散液Bk1的製作同樣地進行,獲得遮光材分散液Bk2。
(遮光材分散液Bk3的製作)
將氮化鈦粒子(和光純藥工業(股)製;粒徑:50nm、鈦含量:74.3質量%、氮含量:20.3質量%、氧含量:2.94質量%)(200g)、丙烯酸聚合物(P-1)的3-甲基-3-甲氧基丁醇45質量%溶液(100g)及丙二醇三級丁醚(700g)裝入槽中,以均質機攪拌1小時後,使用具備經填充70%之0.05mm 氧化鋯珠之離心分離分離器的Ultra Apex Mill,以旋轉速度8m/秒進行分散2小時,獲得固體成分濃度24.5質量%、顏料/樹脂(質量比)=82/18的遮光材分散液Bk3。
(遮光材分散液Bk4的製作)
除了使用文獻(日本特開2010-95716號公報;第119段之試樣8)記載的氧氮化鈦(粒徑:40nm、鈦含量:70.6質量%、氮含量:18.8質量%、氧含量:8.64質量%)(96g)作為顏料以外,與遮光材分散液Bk3的製作同樣地進行, 獲得遮光材分散液Bk4。
(遮光材分散液Bk5的製作)
除了使用碳黑(MA100;三菱化成製)作為顏料以外,與遮光材分散液Bk3的製作同樣地進行,獲得遮光材分散液Bk5。
(實施例1)
將聚醯亞胺樹脂A-1(281g)、γ-丁內酯(140g)、N-甲基-2-吡咯啶酮(148g)、3甲基3-甲氧基丁基乙酸酯(66g)及界面活性劑LC951(1g;楠本化成製)添加至遮光材分散液Bk1(364g),獲得總固體成分濃度10質量%、遮光材/樹脂(質量比)=35/65之相當於非感光性樹脂組成物A的非感光性樹脂組成物LL1。
於遮光材分散液Bk3(721.7g)中,添加於丙二醇單甲醚乙酸酯(136.94g)溶解有下述物質的溶液:丙烯酸聚合物(P-1)之丙二醇單甲醚乙酸酯40質量%溶液(54.6g)、作為多官能單體之二新戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥(股)製DPHA)的丙二醇單甲醚乙酸酯50質量%溶液(63.7g)、作為光聚合起始劑之ADEKA(股)「Adeka ARKLS」NCI-831(11.6g)、作為接著性改良劑之信越化學(股)製KBM503(7.5g),以及聚矽氧系界面活性劑之丙二醇單甲醚乙酸酯10質量%溶液(4.0g),而獲得總固體成分濃度25質量%,顏料/樹脂(質量比)=58/42之相當於感光性樹脂組成物B的感光性樹脂組成物UL1。
於為基板的無鹼玻璃(1737;康寧製;厚度0.7mm)基板上,以旋塗機來塗布非感光性樹脂組成物 LL1使得固化後的膜厚為0.6μm,以120℃進行半固化20分鐘,獲得膜厚為0.75μm的塗膜A。其次,以旋塗機來塗布感光性樹脂組成物UL1使得固化後的膜厚為0.4μm,以90℃進行預焙10分鐘,形成膜厚y為0.5μm的塗膜B。使用光罩對準曝光機(mask aligner)PEM-6M(UNION光學(股)製),透過光罩以紫外線為200mJ/cm2的曝光量來曝光此積層塗膜。
其次,藉由以四甲基氫氧化銨之0.5質量%水溶液的鹼性顯影液來顯影,接著進行純水洗淨,而獲得圖案化基板。將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在230℃下30分鐘來進行固化,藉此獲得積層樹脂BM基板。
(實施例2~4)
除了使得低光學濃度層之固化後的膜厚為0.8μm(實施例2)、1.0μm(實施例3)、1.2μm(實施例4)來塗布以外係與實施例1同樣地進行,而獲得積層樹脂BM基板。此時之塗膜A的膜厚x分別係1.0μm(實施例2)、1.25μm(實施例3)、1.5μm(實施例4)。
(實施例5~6)
除了使得高光學濃度層之固化後的膜厚為0.2μm(實施例5)、0.3μm(實施例6)、0.5μm(實施例7)來塗布以外係與實施例1同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。此時之塗膜B的膜厚y,分別係0.25μm(實施例5)、0.38μm(實施例6)、0.63μm(實施例7)。
(實施例8~11)
除了使非感光性樹脂組成物A之遮光材濃度為20質量%(實施例8)、30質量%(實施例9)、45質量%(實施例10)、50質量%(實施例11)以外係與實施例1同樣地進行,分別獲得相當於非感光性樹脂組成物A之非感光性樹脂組成物LL2、LL3、LL4、LL5。使用該等非感光性樹脂組成物LL2、LL3、LL4、LL5,除了使得固化後之膜厚為1μm來塗布以外,與實施例1同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。此時,塗膜A的膜厚x,分別係1.33μm(實施例8)、1.28μm(實施例9)、1.22μm(實施例10)、1.20μm(實施例11),由於遮光材與樹脂的比例不同,以基於塗膜A的膜厚x之硬化後的膜厚之比例所表示的收縮率係稍微不同。
(實施例12~15)
除了令樹脂組成物B之遮光材的含有率M為45質量%(實施例12)、50質量%(實施例13)、60質量%(實施例14)、63質量%(實施例15)以外係與實施例1同樣地進行,獲得相當於樹脂組成物B之感光性樹脂組成物UL2、UL3、UL4、UL5。除了使用此等感光性樹脂組成物UL2、UL3、UL4、UL5以外,係與實施例1同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。此時,塗膜B的膜厚y,分別係0.39μm(實施例11)、0.40μm(實施例12)、0.40μm(實施例13)、0.41μm(實施例14),由於遮光材與樹脂的比例不同的緣故,以基於塗膜B的膜厚y之硬化後膜厚的比例所表示之收縮率係稍微不同。
(實施例16)
將聚醯亞胺樹脂A-3(281g)、N-甲基-2-吡咯啶酮 (288g)、3甲基3-甲氧基丁基乙酸酯(66g)及界面活性劑LC951(1g;楠本化成製)添加至遮光材分散液Bk1(364g),獲得總固體成分濃度10質量%、遮光材/樹脂(質量比)=35/65的非感光性樹脂組成物LL6。除了使用此非感光性樹脂組成物LL6以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例17)
於遮光材分散液Bk4(435.5g)中,添加於丙二醇單甲醚乙酸酯(304.6g)溶解有下述物質的溶液:丙烯酸聚合物(P-1)之丙二醇單甲醚乙酸酯40質量%溶液(125.1g)、作為多官能單體之二新戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥(股)製DPHA)之丙二醇單甲醚乙酸酯50質量%溶液(123.3g)、作為接著性改良劑之信越化學(股)製KBM503(7.5g),以及聚矽氧系界面活性劑之丙二醇單甲醚乙酸酯10質量%溶液(4.0g),而獲得作為總固體成分濃度25質量%、顏料/樹脂(質量比)=35/65之相當於非感光性樹脂組成物A之非感光性樹脂組成物LL7。
在為基板的無鹼玻璃(1737;康寧製;厚度0.7mm)基板上,以旋塗機來塗布非感光性樹脂組成物LL7使得固化後的膜厚成為1.0μm,在120℃下進行半固化20分鐘,獲得膜厚x為1.25μm的塗膜A。其次,以旋塗機來塗布於實施例1使用之感光性樹脂組成物UL1使得固化後的膜厚成為0.4μm,在90℃下進行預焙10分鐘,形成膜厚y為0.5μm的塗膜B。使用光罩對準曝光機PEM-6M(UNION光學(股)製),透過光罩以紫外線為200mJ/cm2的 曝光量來曝光此積層塗膜。
其次,藉由利用四甲基氫氧化銨之0.5質量%水溶液的鹼性顯影液來進行顯影,接著進行純水洗淨,而獲得圖案化基板。將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中在230℃下保持30分鐘而進行固化,藉此獲得積層樹脂BM基板。
(實施例18)
除了使用遮光材分散液Bk2代替遮光材分散液Bk1以外係與實施例1同樣地進行,獲得相當於非感光性樹脂組成物A之非感光性樹脂組成物LL8。除了使用此非感光性樹脂組成物LL8塗布使得固化後的膜厚成為1.0μm以外,係與實施例1同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例19)
除了使用遮光材分散液Bk5代替遮光材分散液Bk3以外係與實施例18同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例20)
透過狹縫塗布機來在為暫時基板的無鹼玻璃(AN100;旭硝子(股)製)基板上,塗布聚醯亞胺樹脂A-4的溶液,利用已使室內壁溫度為60℃的減壓乾燥機,減壓至40Pa來使溶劑乾燥,並在熱風烘箱中以140℃加熱處理20分鐘,進一步在氧濃度3%的熱風烘箱中以300℃來加熱處理30分鐘,而在暫時基板玻璃上形成膜厚10μm的聚醯亞胺樹脂膜。
除了將所獲得之聚醯亞胺樹脂膜上作為基板以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。 其後,對聚醯亞胺樹脂膜與暫時基板之界面照射308nm的雷射,自暫時基板剝離積層樹脂BM基板。各種評價係使用聚醯亞胺樹脂膜代替實施例1~19之厚度0.7mm的無鹼玻璃來進行。
(實施例21)
除了將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在245℃以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例22)
除了將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在260℃以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例23)
除了將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在275℃以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(實施例24)
除了將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在290℃以外係與實施例3同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
(比較例1)
在為基板之無鹼玻璃(1737;康寧製;厚度0.7mm)基板上,以旋塗機來塗布感光性樹脂組成物UL1使得固化後的膜厚成為1.2μm,在90℃下進行預焙10分鐘,形成膜厚1.5μm的塗膜。使用光罩對準曝光機PEM-6M(UNION 光學(股)製),透過光罩以紫外線為200mJ/cm2的曝光量來曝光此塗膜。
其次,透過以四甲基氫氧化銨之0.5質量%水溶液的鹼性顯影液來顯影,接著進行純水洗淨,而獲得圖案化基板。將所獲得之圖案化基板在熱風烘箱中保持在230℃下30分鐘來進行固化,藉此獲得積層樹脂BM基板。
(比較例2)
除了使用聚醯亞胺樹脂膜作為基板以外係與比較例1同樣地進行,獲得積層樹脂BM基板。
<評價結果>
於表1顯示於實施例1~24還有比較例1及2製作出之黑色樹脂組成物的組成及製作出之積層樹脂BM基板的評價結果。
從表1的結果明顯得知,於實施例1~24製作出之積層樹脂BM基板任一者具有適度的膜厚以及充分的OD值,並且由於積層樹脂BM之錐形寬度小且反射率低,對於抑制外部光的影響係適宜的,係高性能的積層樹脂BM基板。
(彩色濾光片基板的製作)
將綠色顏料(PG36;44g)、黃色顏料(PY138;19g)、聚醯亞胺樹脂A-2(47g)及γ-丁內酯(890g)裝入槽中,以均質機(特殊機化製)攪拌1小時,獲得G顏料預備分散液G1。其後,將預備分散液G1供給至經填充85%之0.40mm 氧化鋯珠(Torayceram beads;東麗(股)製)之戴諾磨KDL(shinmaru enterprise製),以旋轉速度11m/秒進行分散3小時,獲得固體成分濃度7質量%、顏料/聚合物(質量比)=90/10的G顏料分散液G1。將G顏料分散液G1以聚醯亞胺樹脂A-2及溶劑來稀釋,獲得綠色樹脂組成物。
裝入紅色顏料(PR254;63g)代替綠色顏料及黃色顏料,同樣地進行獲得固體成分濃度7質量%、顏料/聚合物(質量比)=90/10的R顏料分散液R1。以聚醯亞胺樹脂A-2及溶劑來稀釋R顏料分散液R1,獲得紅色樹脂組成物。
裝入藍色顏料(PB15:6;63g)代替綠色顏料及黃色顏料,同樣地進行獲得固體成分濃度7質量%、顏料/聚合物(質量比)=90/10的B顏料分散液B1。以聚醯亞胺樹脂A-2及溶劑來稀釋B顏料分散液B1,獲得藍色樹脂組成物。
在實施例1~24還有比較例1及2製作出之積層樹脂BM基板各個之上,塗布紅色糊劑使得乾燥後膜厚成為2.0μm並進行預焙,而形成聚醯亞胺前驅物紅色著色膜。使用正型光阻,藉由與上述同樣的手段,來形成紅色像素,加熱至290℃並進行熱硬化。同樣地進行來塗布 綠色糊劑而形成綠色像素,加熱至290℃並進行熱硬化。同樣地進行來塗布藍色糊劑而形成藍色像素,加熱至290℃並進行熱硬化。
(液晶顯示裝置的製作)
以中性洗劑來洗淨於實施例1~19及實施例21~24,及比較例1所獲得之各個彩色濾光片基板之後,藉由印刷法來塗布包含聚醯亞胺樹脂之配向膜,使用熱板以250℃加熱10分鐘。加熱後的膜厚係0.07μm。其後,將各個彩色濾光片基板進行摩擦處理(rubbing process),透過分散法(dispense method)來塗布密封劑,使用熱板以90℃加熱10分鐘。另一方面,亦同樣地以中性洗劑洗淨在玻璃基板上形成有TFT陣列之基板後,塗布配向膜並加熱。其後,散布直徑5.5μm之球狀分隔件,使與塗布有密封劑的各個彩色濾光片基板重合,在烘箱中一邊加壓一邊以160℃加熱90分鐘,使硬化密封劑而獲得單元(cell)。將各個單元在120℃之溫度、13.3Pa的壓力下放置4小時,接著,於放置在氮中0.5小時之後,再度於真空下填充液晶化合物。液晶化合物的填充係透過下述而進行:將單元置入室(chamber)中,在室溫下減壓至13.3Pa的壓力後,將液晶注入口浸漬於液晶中,使用氮恢復至常壓。填充液晶後,藉由紫外線硬化樹脂來將液晶注入口予以封口。其次,將偏光板貼附在單元之2片玻璃基板的外側,而完成單元。再者,將所獲得之單元予以模組化,而完成液晶顯示裝置。
觀察所獲得之液晶顯示裝置之結果,就具備 於實施例1~19及實施例21~24所獲得之積層樹脂BM基板的液晶顯示裝置而言,因為積層樹脂BM的錐形寬度小且反射率亦低的緣故,即便照射外部光時,顯示特性亦良好的。而就具備於實施例17所獲得之積層樹脂BM基板之液晶顯示裝置而言,係大致良好,但由於積層樹脂BM的圖案係倒山形形狀的緣故觀察到些許似不均之物。又,於實施例24所獲得之積層樹脂BM係接著性略差者。另一方面,就具備於比較例1所獲得之樹脂BM基板之液晶顯示裝置而言,因為呈倒錐形(reverse taper)且反射率亦高的緣故,在照射外部光時,觀察到黑顯示浮出,係顯示品質顯著差者。
(發光裝置的製作)
與實施例20同樣地進行,在暫時基板上形成聚醯亞胺樹脂膜。在此聚醯亞胺樹脂膜上,使用感光性聚醯亞胺樹脂,利用光微影法形成絕緣膜。在絕緣膜上,濺鍍鋁而將鋁薄膜成膜後,以依據光微影法進行之圖案化,在無絕緣膜的開口部形成背面電極層。在背面電極層之上,以真空蒸鍍法,將參(8-羥基喹啉)鋁(以下,「Alq3」)之層成膜,而形成電子輸送層。在電子輸送層上,以真空蒸鍍法,將摻雜二氰基亞甲基吡喃、喹吖酮及4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯而成者之層成膜於Alq3,形成發光層。在發光層上,以真空蒸鍍法,將N,N’-二苯基-N,N’-雙(α-萘基)-1,1’-聯苯-4,4’-二胺之層成膜,形成電洞輸送層。最後,以濺鍍法將ITO在整面成膜ITO薄膜作為透明電極,製作了有機EL元件。
使上述有機EL元件對向於各個具備於實施例20所獲得之積層樹脂BM基板的彩色濾光片基板,以及具備於比較例2所獲得之積層樹脂BM基板的彩色濾光片基板,並透過封閉劑來貼合之後,將308nm的雷射照射至各個的暫時基板來剝離,而完成發光裝置。
具備實施例20之積層樹脂BM基板的發光裝置,係輕量且可撓的,並且積層樹脂BM的錐形寬度小且反射率亦低,因此,即便係照射外部光的狀況下顯示特性亦良好。另一方面,具備比較例2之積層樹脂BM基板的發光裝置,雖係輕量且可撓的,但積層BM係倒錐形且反射率高,因此,在照射外部光的狀況下,觀察到黑顯示浮出,係顯示品質顯著地差者。
[產業上之可利用性]
透過本發明之製造方法所製造之樹脂BM基板,可利用於使用冷陰極管或LED等光源的顯示裝置或液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、或者液晶顯示裝置。

Claims (19)

  1. 一種積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其係具備:一併曝光的步驟,其係將基板上含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層予以一併曝光,以及顯影步驟,其係將曝光後之前述積層予以顯影;且將前述積層予以顯影之步驟,係使未曝光區域的塗膜A及塗膜B溶解於鹼性顯影液,並使曝光區域的塗膜A及塗膜B殘存之步驟。
  2. 如請求項1之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中相對於前述塗膜A中遮光材的含有率L之前述塗膜B中遮光材的含有率M之比例(M/L)係1.1以上。
  3. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述樹脂組成物B係感光性的樹脂組成物。
  4. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述非感光性樹脂組成物A含有聚醯亞胺樹脂。
  5. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:在前述基板上,塗布前述非感光性樹脂組成物A,而獲得前述塗膜A之步驟;以及在前述塗膜A上,塗布前述樹脂組成物B,而獲得前述塗膜B之步驟。
  6. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:將前述塗膜A予以乾燥或加熱之步驟;以及將前述塗膜B予以乾燥或加熱之步驟。
  7. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其進一步具備:將前述積層樹脂黑色矩陣予以加熱的步驟。
  8. 如請求項7之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中將前述積層樹脂黑色矩陣予以加熱之步驟中,加熱溫度係230℃~275℃。
  9. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述塗膜A的膜厚x與前述塗膜B的膜厚y的比例(x/y)係1.5~5.0。
  10. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述塗膜A的膜厚x與前述塗膜B的膜厚y的和(x+y)係1.2~2.0μm。
  11. 如請求項2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述L係20~50質量%。
  12. 如請求項2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中前述M係45~65質量%。
  13. 如請求項1或2之積層樹脂黑色矩陣基板之製造方法,其中在前述將曝光後之前述積層予以顯影而獲得積層樹脂黑色矩陣之步驟中,不留下圖案之區域的前述塗膜A之溶解時間,與不留下圖案之區域的前述塗膜B之溶解時間的差係±15秒以內。
  14. 一種彩色濾光片基板,其係在藉由如請求項1至13中任一項之製造方法所製造之積層樹脂黑色矩陣基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素。
  15. 如請求項14之彩色濾光片基板,其中,前述基板係聚醯亞胺樹脂膜。
  16. 一種液晶顯示裝置,其係在如請求項15之彩色濾光片基板與對向基板之間,填充有液晶化合物。
  17. 一種發光裝置,其係將如請求項15之彩色濾光片基板與發光元件予以貼合而成者。
  18. 如請求項17之發光裝置,其中前述發光元件係有機EL元件。
  19. 一種彩色濾光片基板,其係在積層樹脂黑色矩陣基板的開口部,形成有紅、綠或藍的像素之彩色濾光片基板,其中前述積層樹脂黑色矩陣具備:含有遮光材之非感光性樹脂組成物A的塗膜A與含有遮光材之樹脂組成物B的塗膜B之積層,將源自前述塗膜A之層作為低光學濃度層、將源自前述塗膜B之層作為高光學濃度層的情況,令源自塗膜A之低光學濃度層與基板相接之處的線寬為L1、令源自塗膜B之高光學濃度層之頂部的線寬為L3、令低光學濃度層與高光學濃度層之界線部的線寬為L2時,係滿足L1>L2>L3的關係。
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