疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法。
【背景技術】
[0002] 液晶顯示裝置采用在2炔基板間夾入有液晶層的結構，雖然利用液晶層的電光響 應來表現明暗，但通過使用濾色器基板也能夠進行彩色顯示。
[0003] 以往，形成于濾色器基板的黑矩陣包含鉻系材料的金屬薄膜是主流，但為了降低 成本、環境污染，開發了包含樹脂和遮光材的樹脂黑矩陣。
[0004] 然而，具備形成有含有炭黑等遮光材的樹脂黑矩陣的濾色器基板的液晶顯示裝置 雖然在室內的可見性優異，但是將其在室外使用的情況下，由來源于樹脂黑矩陣的外光反 射引起的可見性的惡化成為問題。
[0005] 從這樣的背景出發，為了實現光密度高并且從基板側觀察的情況下的反射率低的 樹脂黑矩陣，進行了各種研究，提出了例如，使用表面被絕緣性物質被覆的黑色色劑微粒的 方法（專利文獻1)，在氮氧化鈦中添加炭黑的方法（專利文獻2)，將鈦氮化物與鈦碳化物 進行混合的方法（專利文獻3)，形成著色浮凸層和黑色浮凸層的2層構成的方法（專利 文獻4)或形成包含形狀各向異性金屬微粒的光吸收層和反射光吸收層的2層構成的方法 (專利文獻5)等。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2001-183511號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2006-209102號公報
[0010] 專利文獻3 :日本特開2010-95716號公報
[0011] 專利文獻4 :日本特開平8-146410號公報
[0012] 專利文獻5 :日本特許第4837297號公報
【發明內容】
[0013] 發明所要解決的課題
[0014] 然而，高遮光性的材料在理論上反射率高，因此在樹脂黑矩陣中實現充分的光密 度和低反射率兩者極其困難。進一步，對于使樹脂黑矩陣為2層構成的方法，由于使用金屬 微粒因而高精細加工困難。
[0015] 因此本發明的目的在于提供具備充分的光密度，并且反射率低，進一步能夠高精 細加工的疊層樹脂黑矩陣的制造方法。
[0016] 用于解決課題的方法
[0017] 本發明提供以下的（1)~（17)所記載的疊層樹脂黑矩陣基板等。
[0018] (1) -種疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，其包括下述工序：將基板上的、含有遮 光材的非感光性樹脂組合物A的涂膜A與含有遮光材的樹脂組合物B的涂膜B的疊層進行 一并曝光的工序，將曝光后的上述疊層進行顯影的工序。
[0019] ⑵根據⑴所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述涂膜B中的遮光材的含 有率M相對于上述涂膜A中的遮光材的含有率L的比率（M/L)為I. 1以上。
[0020] (3)根據（1)或（2)所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述樹脂組合物B為 感光性的樹脂組合物。
[0021] (4)根據⑴~（3)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述非感光 性樹脂組合物A含有聚酰亞胺樹脂。
[0022] (5)根據（1)~（4)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，其進一步包 括下述工序：在基板上，涂布非感光性樹脂組合物A，獲得涂膜A的工序，在涂膜A上，涂布 樹脂組合物B，獲得涂膜B的工序。
[0023] (6)根據（1)~（5)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，其進一步包 括下述工序：將上述涂膜A進行干燥或加熱的工序，將上述涂膜B進行干燥或加熱的工序。
[0024] (7)根據（1)~（6)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，其進一步包 括下述工序：將上述疊層樹脂黑矩陣進行加熱的工序。
[0025] (8)根據（7)所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，將上述疊層樹脂黑矩陣進 行加熱的工序中的加熱溫度為230°C~275°C。
[0026] (9)根據⑴~⑶的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述涂膜A 的膜厚X與上述涂膜B的膜厚y的比率（x/y)為1. 5~5. 0。
[0027] (10)根據⑴~（9)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述涂膜 A的膜厚X與上述涂膜B的膜厚y之和（x+y)為1. 2~2. 0 μ m。
[0028] (11)根據⑴~（10)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述L為 20~50質量％。
[0029] (12)根據⑴~（11)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，上述M為 45~65質量％。
[0030] (13)根據⑴~（12)的任一項所述的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，在上述的 將曝光后的上述疊層進行顯影而獲得疊層樹脂黑矩陣的工序中，未殘留圖案的區域的涂膜 A的溶解時間與未殘留圖案的區域的涂膜B的溶解時間之差為±15秒以內。
[0031] (14) 一種濾色器基板，其在通過（1)~（13)的任一項所述的制造方法制造的疊層 樹脂黑矩陣基板的開口部形成有紅、綠或藍的像素。
[0032] (15)根據⑴~（14)的任一項所述的濾色器基板，上述基板為聚酰亞胺樹脂膜。
[0033] (16) -種液晶顯示裝置，其在（15)所述的濾色器基板與對置基板之間填充有液 晶化合物。
[0034] (17) -種發光器件，其中，使（15)所述的濾色器基板與發光元件貼合。
[0035] (18)根據（17)所述的發光器件，上述發光元件為有機EL元件。
[0036] 發明的效果
[0037] 根據本發明的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法，能夠獲得不僅可以實現對于不透 過背光源的光而言充分的遮光性，獲得高對比度且鮮明的圖像，而且由于反射率低因此即 使在外光下可見性也極其優異，并且能夠高精細顯示的液晶顯示裝置以及發光器件。
【附圖說明】
[0038] 圖1為顯示本發明的疊層樹脂黑矩陣基板的制造方法的一實施方式的概略圖。
[0039] 圖2為顯示本發明的疊層樹脂黑矩陣基板的若干實施方式的概略截面圖。
[0040] 圖3為顯示本發明的疊層樹脂黑矩陣基板的一實施方式的概略截面圖。
[0041] 圖4為顯示本發明的發光器件的一實施方式的概略截面圖。
【具體實施方式】
[0042] 本發明的疊層樹脂黑矩陣（以下，"疊層樹脂BM"）基板的制造方法的特征在于， 包括下述工序：將基板上的、含有遮光材的非感光性樹脂組合物A的涂膜A與含有遮光材的 樹脂組合物B的涂膜B的疊層進行一并曝光的工序，將曝光后的上述疊層進行顯影的工序。 [0043] 以下，參照附圖，對本發明的優選實施方式進行詳細地說明，但本發明不限定于這 些方式。
[0044] 圖1為顯示利用本發明的制造方法的疊層樹脂BM基板的制造過程的概略圖。本發 明的疊層樹脂BM基板的制造方法包括下述工序：將基板上的、含有遮光材的非感光性樹脂 組合物A的涂膜A與含有遮光材的樹脂組合物B的涂膜B的疊層進行一并曝光的工序（圖 1(e))，將曝光后的上述疊層進行顯影的工序（圖1(f))。通過包含這樣的工序的制造方法 來制造疊層樹脂BM基板，從而低光密度層與高光密度層被疊層，能夠提供高遮光性并且低 反射，可見性優異的疊層樹脂BM基板。
[0045] 基板10優選為透明的。作為透明的基板10,可舉出例如，石英玻璃、硼硅酸玻璃、 鋁硅酸鹽玻璃、將表面進行了二氧化硅涂覆的鈉鈣玻璃等無機玻璃類的薄板或者有機塑料 的膜或片。作為有機塑料的膜，優選為聚酰亞胺樹脂膜。通過使用聚酰亞胺樹脂膜作為基 板，從而可以制造耐熱性、尺寸穩定性優異的柔性的疊層樹脂BM基板和濾色器基板。
[0046] 聚酰亞胺樹脂膜可以通過將聚酰胺酸等聚酰亞胺前體樹脂組合物涂布在臨時基 板上，然后干燥和加熱來制作。
[0047] 首先，將聚酰亞胺前體樹脂組合物涂布在臨時基板上。作為臨時基板的材質，可舉 出例如，硅片、陶瓷類、鎵砷、鈉鈣玻璃或無堿玻璃。作為將聚酰亞胺前體樹脂組合物涂布在 臨時基板上的方法，可舉出例如，狹縫涂布法、旋轉涂布法、噴涂法、輥涂法或棒涂法，優選 為旋轉涂布法或狹縫涂布法。接下來，將涂布有聚酰亞胺前體樹脂組合物的臨時基板進行 干燥，獲得聚酰亞胺前體樹脂組合物膜。作為干燥的方法，可舉出例如，使用電熱板、烘箱、 紅外線或真空室等的方法。在使用電熱板的情況下，利用電熱板上或電熱板上所設置的接 觸針（y 口 ?シe y)等夾具上將臨時基板加熱并干燥。接下來，將聚酰亞胺前體樹脂組 合物膜在180~400°C進行加熱，轉化為聚酰亞胺樹脂膜。
[0048] 作為將該聚酰亞胺樹脂膜從臨時基板剝離的方法，可舉出例如，機械剝離的方法、 浸漬于氫氟酸等藥液或水的方法、或者將激光照射于聚酰亞胺樹脂膜與臨時基板的界面的 方法。另外，也可以在將聚酰亞胺樹脂膜不從臨時基板剝離的狀態下，制造疊層樹脂BM基 板、液晶顯示裝置或發光器件，然后將聚酰亞胺樹脂膜從臨時基板剝離，從尺寸穩定性的觀 點出發，優選在制造濾色器基板等之后從臨時基板進彳丁剝尚。
[0049] 作為在基板上形成涂膜A與涂膜B的疊層的方法，可舉出例如，濕涂布、噴射散布、 浸漬、蒸鍍或濺射。疊層也可以一并形成，但為了抑制不均勻、涂布缺陷，本發明的樹脂BM 基板的制造方法優選進一步包括下述工序：在基板上涂布非感光性樹脂組合物A，獲得涂 膜A的工序（圖I (a))，在涂膜A上涂布樹脂組合物B，獲得涂膜B的工序（圖I (c))。
[0050] 作為在基板上涂布非感光性樹脂組合物A的方法，以及在涂膜A上涂布樹脂組合 物B的方法，可舉出例如，旋轉涂布機、棒涂機、刮刀涂布機、輯涂機、模涂機或網版印刷法、 將基板浸漬于樹脂組合物中的方法或將樹脂組合物噴霧于基板的方法。其中為了使涂膜A 和涂膜B為均勻的膜厚，并且可以通過簡便的方法獲得，優選為旋轉涂布機或模涂機。
[0051] 涂膜B中的遮光材的含有率M相對于涂膜A中的遮光材的含有率L的比率（M/L) 優選為I. 1以上，更優選為I. 1~3. 0,進一步優選為1. 2~2. 0。如果M/L小于1. 1，則使 反射率降低的效果變小。另一方面，如果超過3. 0,則有時高精細加工變得困難。這里L相 當于遮光材在非感光性樹脂組合物A的全部固體成分中所占的比例，M相當于遮光材在樹 脂組合物B的全部固體成分中所占的比例。另外，所謂全部固體成分，是指非感光性樹脂組 合物A或樹脂組合物B所含有的成分中的除去溶劑的全部成分。
[0052] 涂膜A中的遮光材的含有率L和涂膜B中的遮光材的含有率M可以通過以下方 法來算出。首先，使用顯微操作器從涂膜A或B提取遮光材和樹脂等其它固體成分的混合 物。將提取的遮光材和其它固體成分的混合物每次Img分別添加至各99mg的乙醇、γ - 丁 內酯、丙酮、氯仿、己燒、四氫呋喃、二遽:燒、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲亞砜中， 都在40°C放置12小時，提取其它固體成分。將各個提取液進行過濾，將其它固體成分的溶 液與未溶解而殘留的遮光材進行分離。分別觀察過濾后的其它固體成分的溶液，都稱量出 各50mg(100mg的一半量）的無色透明物，在150°C放置5小時來除去溶劑。另外，關于是否 為無色透明，通過目視來比較所使用的溶劑與過濾后的其它固體成分的溶液的顏色，如果 兩者沒有差異則可以判斷為無色透明。
[0053] 將除去溶劑后殘留的其它固體成分的質量與所使用的溶劑間進行比較，將其最大 值設為A。通過將該A的值分別代入以下的式（1)和（2)，從而可以高精度地算出涂膜A中 的遮光材的含有率L和涂膜B中的遮光材的含有率M。
[0054] 其它固體成分的含有率（質量％ ) = (AX2)/IX 100
[0055] 遮光材的含有率（質量％ ) = (1-AX2)/1X100
[0056] 如上述那樣M/L優選為I. 1以上，作為其結果，通過本發明的制造方法制造的疊層 樹脂BM基板中的疊層樹脂BM的、來源于涂膜A的層的每單位膜厚的光密度優選比來源于 涂膜B的層的每單位膜厚的光密度低。于是在這樣的情況下，可以將來源于涂膜A的層作 為低光密度層，將來源于涂膜B的層作為高光密度層進行區別。
[0057] 為了進一步抑制不均勻、涂布缺陷，本發明的樹脂BM基板的制造方法優選進一步 包括下述工序：將涂膜A通過干燥或加熱進行半固化的工序（圖I (b))。
[0058] 在該工序中，使涂膜A通過風干、加熱干燥或真空干燥等來干燥使其半固化 (semicure)。作為干燥的方法，可舉出例如，使用了電熱板或對流烘箱（熱風干燥機）的加 熱干燥或減壓干燥、真空干燥或紅外線照射。進行加熱干燥的情況下的加熱溫度和時間取 決于非感光性樹脂組合物A的組成、所形成的涂膜A的厚度，優選為80~200°C，更優選為 在100~150°C加熱1~60分鐘。在加熱溫度小于80°C的情況下，有時溶劑過剩地殘存而 涂膜形成變得不充分，在獲得涂膜B的工序中，有時涂膜A發生開裂、膨潤溶解等缺陷。另 一方面，如果超過200°C，則有可能固化過度進行，在隨后的顯影時在顯影液中的溶解性變 得不充分，圖案化變得困難。另外，為了抑制干燥不均或輸送不均，更優選為采用具備有加 熱裝置的減壓干燥機進行減壓干燥，然后接著進行加熱來半固化的2階段半固化。在該情 況下，作為減壓干燥機所具備的加熱裝置，優選為電熱板。作為第1階段的加熱溫度，優選 為25~80°C，更優選為30~60°C。作為到達壓力，優選為10~200Pa的減壓條件，更優 選為30~IOOPa的減壓條件。作為第2階段的加熱條件，優選為80~200°C，更優選為在 100~150°C加熱1~60分鐘。
[0059] 作為進行一并曝光時的涂膜A的膜厚X，優選為0. 6~1. 5 μ m，更優選為0. 7~ 1. 3 μπι。小于0.6 μπι時有時加工變得困難。另一方面，如果超過1.5 μπι，則有時完成的疊 層樹脂BM基板的膜厚過度變大。涂膜A的膜厚X可以利用激光顯微鏡進行測定。更具體 而言，通過用針等使涂膜A的一部分受傷而將基板露出，從涂膜A的上方用激光顯微鏡垂直 地觀察，從而可以求出膜厚X。
[0060] 為了進一步抑制不均勻、涂布缺陷，本發明的樹脂BM基板的制造方法優選進一步 包括下述工序：將涂膜B通過干燥或加熱進行半固化的工序（圖I (d))。
[0061] 在該工序中，使涂膜B通過風干、加熱干燥或真空干燥等來干燥使其半固化（預烘 烤）。作為加熱的方法，可舉出與涂膜A的干燥或加熱同樣的方法。進行加熱干燥的情況下 的加熱溫度和時間取決于樹脂組合物B的組成、所形成的涂膜B的厚度，優選為與涂膜A的 干燥或加熱同等或其以下，更優選為60~150°C，進