黑矩阵基板的制作方法_3

文档序号:9308458阅读:来源:国知局
氨基烷基酯、丙烯酸缩水甘油基酯或甲 基丙烯酸缩水甘油基酯等不饱和羧酸缩水甘油基酯、乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯等羧酸乙烯 基酯。另外,末端具有不饱和基的低聚物、聚合物作为大分子单体通过共聚也能够接枝化, 例如能够使用丙稀腈、甲基丙稀腈或a-氯丙稀腈等氰化乙烯基化合物,1,3- 丁二稀或异 戊二烯等脂肪族共辄二烯,以及各自的末端具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚苯乙烯、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。这些共聚物成分中, 优选为选自甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸苄 酯和苯乙烯中的单体的2成分~4成分的共聚物。对树脂BM进行图案加工时通常进行显 影操作。为了使相对于经常使用的碱性显影液的溶解速度适当,更优选重均分子量Mw(以 四氢呋喃作为载体,在温度23°C使用凝胶渗透色谱测定,并使用标准聚苯乙烯的标准曲线 换算得到。)为2千~10万,且酸值为70~150(mgK0H/g)。
[0099] 另外,可以在遮光层(B)的原料的阶段预先使其含有侧链上具有烯属不饱和基的 丙烯酸树脂。通过含有该材料,能够使对树脂BM进行图案加工时的曝光和显影中的灵敏度 提高。作为烯属不饱和基,优选丙烯酸基、甲基丙烯酸基。侧链上具有烯属不饱和基的丙烯 酸树脂可以通过使具有缩水甘油基或脂环式环氧基的烯属不饱和化合物与具有羧基的丙 烯酸树脂的羧基加成反应而得到。
[0100] 作为侧链上具有烯属不饱和基的丙烯酸树脂,可以举出例如,作为市售的丙烯酸 树脂的寸4夕口V-(注册商标)P(久七;1/化学工业(株))或碱溶性cardo树脂,但为 了使在酯系溶剂、碱性显影液中的溶解性适当,优选重均分子量(Mw)为2千~10万且酸值 为 70 ~150(mgK0H/g)。
[0101] 遮光层(B)的原料中还可以含有多官能丙烯酸单体或者其反应物。遮光层随后进 行图案加工,其加工通常按照图案曝光和显影的顺序进行。上述化合物通过曝光而聚合和 交联,不溶于显影液。作为多官能丙烯酸单体,可举出多官能的丙烯酸系单体或者低聚物。 作为多官能的丙烯酸系单体,可以列举出例如,双酚A二缩水甘油基醚(甲基)丙烯酸酯、 聚(甲基)丙烯酸酯氨基甲酸酯、改性双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯、己二酸1,6_己二醇 (甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸酐氧化丙烯(甲基)丙烯酸酯、偏苯三酸二甘醇(甲基)丙 烯酸酯、松香改性环氧二(甲基)丙烯酸酯、醇酸改性(甲基)丙烯酸酯、芴二丙烯酸酯系低 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、双酚A二缩水甘油 基醚二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸 酯、1,3, 5-三丙稀酰基六氢-1,3, 5-三嗪(triacrylformal)、季戊四醇四(甲基)丙稀酸 酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、2, 2-双[4-(3_丙烯 酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、双[4-(3_丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]甲烷、 双[4_(3_丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]砜、双[4-(3_丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基) 苯基]醚、4,4'_双[4-(3_丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]环己烷、9,9_双[4-(3_丙 烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]芴、9, 9-双[3-甲基-4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧 基)苯基]芴、9, 9-双[3-氯-4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]芴、双苯氧基乙 醇芴二丙烯酸酯、双苯氧基乙醇芴二甲基丙烯酸酯、双甲酚芴二丙烯酸酯和双甲酚芴二甲 基丙烯酸酯。
[0102] 可以适当选择这些多官能的单体或者低聚物进行组合,优选官能团为3以上的化 合物,更优选官能团为5以上的化合物,进一步优选二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或者二 季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
[0103] 遮光层(B)有含有的遮光材料不仅吸收可见光区域,也吸收对光交联有效的紫外 线的趋势,因此,优选即使只有少量紫外线也灵敏度高地硬化的多官能丙烯酸单体的组合, 具体而言,除了二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或者二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯以外, 优选并用分子中具有包含多个芳香环、疏水性高的芴环的、(甲基)丙烯酸酯。相对于二季 戊四醇六(甲基)丙烯酸酯和二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯10~60质量份,优选使用 具有芴环的(甲基)丙烯酸酯90~40质量份。
[0104] 遮光层⑶的原料中可以含有光聚合引发剂。可以举出例如,二苯甲酮系化合物、 苯乙酮系化合物、噻吨酮系化合物、咪唑系化合物、苯并噻唑系化合物、苯并5恶唑系化合 物、肟酯化合物、咔唑系化合物、三嗪系化合物、磷系化合物或钛酸酯等无机系光聚合引发 剂。
[0105] 更具体可以举出例如,二苯甲酮、N,N' -四乙基-4,4' -二氨基二苯甲酮、4-甲 氧基-4' -二甲基氨基二苯甲酮、2, 2-二乙氧基苯乙酮、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻 异丁基醚、苯偶酰二甲基缩酮、a_羟基异丁基苯甲酮、噻吨酮、2-氯噻吨酮、1-羟基环 己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙烷、少力'年1 (注 册商标)369(2_苄基-2-二甲基氨基-l-(4-吗啉代苯基)-丁酮)、同0XE01 (1,2-辛 二酮,1-[4_(苯硫基)-2-(0_苯甲酰肟)])、CGI-113(2-[4-甲基苄基]-2-二甲基氨 基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮、叔丁基蒽醌)或者061-242(乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基 苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-l-(0-乙酰肟))(以上均是于只?4 ?亇S力 少(株)制造)、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-(邻氯苯基)-4, 5-二苯基咪 唑2聚体、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并口恶唑、4-(对甲氧基苯基)-2, 6-二(三氯甲基) 均三嗪或" 力"(注册商标)"才7°卜Y-"(注册商标)N-1818或者同N-1919等咔唑 系化合物(均是旭电化工业(株)制造)。遮光层(B)的原料中作为其他的添加剂,也可以 含有附着性改良剂、高分子分散剂或者表面活性剂等。具体可以举出与遮光层(A)所含物 质相同的物质。
[0106]〈〈树脂BM>>
[0107]本发明的黑矩阵基板中遮光层(A)和遮光层(B)的膜厚,分别优选0.3ym以上, 更优选0.4ixm以上。且分别优选1.2iim以下,更优选l.Oixm以下。另外,两层合并的树 脂BM整体的膜厚优选0. 5ym以上,更优选1. 0ym以上。且该膜厚优选2. 0ym以下,更优 选1.5ym以下。如果整体的膜厚过小,有时不能得到适度的光密度。另一方面,如果过大, 有时出现液晶取向不良导致的衬度降低。
[0108]作为形成于本发明的黑矩阵基板的树脂BM的图案形状,可举出例如矩形、条纹、 正方形、多角形、波型或者有凹凸的形状。图案的宽度优选3~30ym,更优选3~10ym, 进一步优选3~6ym。如果图案宽度过大,有时像素的开口部面积变小,亮度会降低。另一 方面,如果图案宽度过小,加工时有时图案会欠缺。
[0109]为了使像素的开口部面积最大而提高亮度,优选构成本发明的黑矩阵基板的遮光 层(A)的图案和遮光层(B)的图案大致相同。具体为矩形或者条纹等的遮光层(A)和遮光 层(B)的图案形状大致上相同即可。图案宽度不必要严格相同,遮光层(A)的图案宽度和 遮光层⑶的图案宽度的差优选3ym以下,更优选1ym以下,进一步优选0. 5ym以下。
[0110] 形成于本发明的黑矩阵基板的树脂BM的表面电阻值⑷/ □)优选l〇s(Q/ □) 以上,更优选1〇15(Q/〇)以上。通过形成表面电阻值大的树脂BM,滤色器基板的绝缘性 变高,在施加电压的情况下电场不会紊乱,取得良好的液晶取向性,其结果能够得到具有品 质良好良好的显示的液晶显示装置。
[0111] 〈〈透明基板〉〉
[0112] 作为透明基板,可以举出例如石英玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅酸盐玻璃、表面涂布了 二氧化硅的钠钙玻璃等无机玻璃类或者有机塑料的膜或片,折射率优选1. 4~1. 8,更优选 1. 5~1. 7。这里所说的透明是在波长380~700nm的全部区域,透射率为80%以上,优选 90%以上。
[0113] 作为有机塑料的膜,优选聚酰亚胺树脂。通过使用聚酰亚胺树脂作为透明基板,可 以得到耐热性、尺寸稳定性优异的柔性黑矩阵基板和滤色器基板。
[0114] 聚酰亚胺树脂的膜可以通过将聚酰胺酸等聚酰亚胺前体树脂的溶液涂布于临时 基板上后,进行干燥和加热来制作。
[0115] 首先,将聚酰亚胺前体树脂组合物涂布于临时基板上。作为临时基板的材质,可举 出例如硅片、陶瓷类、砷化镓、钠钙玻璃或者无碱玻璃。作为将聚酰亚胺前体树脂的溶液涂 布于临时基板上的方法,可举出例如狭缝涂布法、旋涂法、喷涂法、辊涂法或棒涂法,优选旋 涂法或者狭缝涂布法。然后,干燥涂布了聚酰亚胺前体树脂的溶液的临时基板,得到聚酰亚 胺前体树脂组合物膜。作为干燥的方法,可举出例如,使用加热板、烘箱、红外线或者真空室 等的方法。使用加热板的情况下,在加热板上或者设置于加热板上的接触针(7° 口年シ匕° >)等夹具上加热临时基板进行干燥。然后,将聚酰亚胺前体树脂组合物膜在180~400°C 下加热,转换成聚酰亚胺树脂膜。
[0116] 作为将该聚酰亚胺树脂膜从临时基板剥离的方法,可举出例如机械剥离的方法、 浸渍于氢氟酸等的药液或者水中的方法、或者对聚酰亚胺树脂膜与临时基板的界面照射激 光的方法。另外,也可以在不将聚酰亚胺树脂膜从临时基板上剥离的状态下制造黑矩阵基 板、液晶显示装置或者发光器件,之后再从临时基板上剥离聚酰亚胺树脂膜,从尺寸稳定性 的观点出发,优选制造滤色器基板等后从临时基板上剥离。
[0117]〈〈遮光层(A)和遮光层⑶的形成方法〉〉
[0118]作为在本发明的透明基材上形成遮光层(A)和遮光层(B)的方法,可例示例如以 下的两种方法。
[0119] 1)多次重复进行光刻工序的方法
[0120] 在透明基板上设置还未图案化的遮光层(A),将该层图案化。然后,再设置还未图 案化的遮光层(B),将该层图案化。
[0121] 作为将遮光层(A)图案化的方法,可例示光刻法。可例示使用感光性树脂组合物 设置遮光层(A),进行图案曝光,进行显影,得到图案的方法。作为别的方法,使用非感光性 的树脂组合物设置遮光层(A)。在其上设置光致抗蚀剂,进行图案曝光,进行显影,形成光致 抗蚀剂的图案。与其显影时同时遮光层(A)也可以以光致抗蚀剂的图案作为掩模用显影液 蚀刻,进行图案化。也可以以显影后的光致抗蚀剂的图案作为掩模,将遮光层(A)通过溶剂 进行蚀刻并图案化。遮光层(B)的图案也可以与以上说明的遮光层(A)的图案化方法同样 地形成。
[0122] 2)进行一次光刻工序的方法
[0123] 在透明基板上设置还未图案化的遮光层(A),进一步设置还未图案化的遮光层 (B),通过光刻法使遮光层(A)和遮光层(B)图案化。作为光刻法,在遮光层(B)上设置光 致抗蚀剂,进行图案曝光,与光致抗蚀剂的显影同时,以光致抗蚀剂的图案作为掩模蚀刻遮 光层(B)和遮光层(A),形成图案。或者也可以在形成了光致抗蚀剂的图案后,以光致抗蚀 剂的图案作为掩模,通过溶剂将遮光层(A)和遮光层(B)图案化。另外,作为其他的进行一 次光刻的方法,在透明基板上设置还未图案化的遮光层(A),进一步设置由感光性树脂组合 物形成的还未图案化的遮光层(B),通过光刻法将遮光层(B)图案化,进一步通过显影液或 者溶剂也将遮光层(A)图案化。这种情况下,也可以在遮光层(A)中使用感光性树脂组合 物。
[0124] 就形成黑矩阵基板中的遮光层(A)和遮光层(B)的图案的方法的细节,进行说明。 遮光层(A)通过以树脂组合物作为原料,涂布于透明基板而得到。作为将树脂组合物涂布 于透明基板上的方法,可举出例如旋涂机、棒涂机、刮刀涂布机、辊涂机、模涂布机和丝网印 刷法。作为其他的方法,可举出将透明基板浸渍于黑色树脂组合物中的方法和将黑色树脂 组合物喷雾到基板上的方法。为了提高涂布性,树脂组合物还可以含有溶剂。可举出例如 酯类、脂肪族醇类、(聚)烷撑二醇醚系溶剂、酮类、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙 酰胺或N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系极性溶剂或者内酯类,但为了提高作为遮光材料的颜 料的分散效果,优选内酯类或者以内酯类为主成分的混合溶剂。这里所说的以内酯类为主 成分的溶剂是指,内酯类占全部溶剂的质量比最大的溶剂。此外作为内酯类,优选碳原子数 3~12的脂肪族环状酯化合物。作为内酯类,可举出例如丙内酯、y-丁内酯、y-戊 内酯、S-戊内酯、丫-己内酯或者e-己内酯。其中,从聚酰亚胺前体的溶解性的观点出 发,优选y-丁内酯。另外,作为内酯类以外的溶剂,可举出例如3-甲基-3-甲氧基丁醇、 3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、双丙甘醇单甲基 醚、三丙二醇单甲基醚、丙二醇单叔丁基醚、异丁醇、异戊醇、乙基溶纤剂、乙基溶纤剂乙酸 酯、丁基溶纤剂、丁基溶纤剂乙酸酯、甲基卡必醇、甲基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇、和乙基 卡必醇乙酸酯。用于遮光层(A)的形成的黑色树脂组合物中溶剂占有的比例,从涂覆性和 干燥性的观点出发,优选70~98质量%,更优选80~95质量%。
[0125] 作为用于遮光层(A)的形成的树脂组合物的制造方法,可举出例如使用分散机使 遮光材料和微粒直接分散于树脂溶液中的方法。作为其他的方法,可举出使用分散机使遮 光材料和微粒分散于水或者有机溶剂中,制成分散液,然后将分散液和树脂溶液混合的方 法。作为遮光材料和微粒的分散方法,可以举出例如球磨机、砂磨机、3联辊磨或者高速冲 击磨。其中,从分散效率、微分散化的观点出发,优选珠磨机。作为珠磨机,可
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