着色组合物、着色固化膜及显示元件的制作方法_5

文档序号:9493201阅读:来源:国知局
发明的着色组合物而形成的,具体而言,是指构成 滤色片的各色像素、黑色矩阵、黑色间隔件等。
[0290] 以下,对构成显示元件、固体摄像元件的滤色器中使用的着色固化膜及其形成方 法进行说明。
[0291] 作为制造滤色器的方法,第一,可举出下述方法。首先,在基板的表面上,根据需 要,以划分出形成像素的部分的方式形成遮光层(黑色矩阵)。接着,在该基板上例如涂布 蓝色的本发明的放射线敏化性着色组合物的液态组合物,其后进行预烘焙使溶剂蒸发,形 成涂膜。接着,隔着光掩模对该涂膜进行曝光后,使用碱性显影液进行显影,溶解除去涂膜 的未曝光部。然后,通过后烘焙,形成以规定的排列配置有蓝色的像素图案(着色固化膜) 的像素阵列。
[0292] 接着,使用绿色或红色的各放射线敏化性着色组合物,与上述同样地进行各放射 线敏化性着色组合物的涂布、预烘焙、曝光、显影和后烘焙,在同一基板上依次形成绿色的 像素阵列和红色的像素阵列。由此,得到在基板上配置有蓝色、绿色和红色这三原色的像素 阵列的滤色器。其中,在本发明中,形成各色像素的顺序不限于上述顺序。
[0293] 上述黑色矩阵可通过利用光刻法使采用溅射、蒸镀成膜的铬等金属薄膜成为所希 望的图案来形成,也可以使用分散有黑色着色剂的放射线敏化性着色组合物,与形成上述 像素的情况同样地形成。
[0294] 作为形成滤色器时使用的基板,例如可举出玻璃、硅、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰 胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。
[0295] 另外,也可以根据需要预先对这些基板实施利用硅烷偶联剂等进行的试剂处理、 等离子体处理、离子镀、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适当的预处理。
[0296] 在基板上涂布放射线敏化性着色组合物时,可采用喷雾法、辊涂法、旋涂法(spin coatmethod)、狭缝模头涂布法(狭缝涂布法)、棒涂法等适当的涂布法,特别优选采用旋 涂法、狭缝模头涂布法。
[0297] 预烘焙通常组合减压干燥和加热干燥来进行。减压干燥通常进行至达到50~ 200Pa为止。另外,加热干燥的条件通常在70~110°C1~10分钟左右。
[0298] 涂布厚度,作为干燥后的膜厚,通常为0. 6~8 μπι,优选1. 2~5 μπι。
[0299] 作为形成选自像素和黑矩阵中的至少1种时所使用的放射线的光源,例如可举出 氙灯、卤素灯、钨灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、中压汞灯、低压汞灯等灯光源或 氩离子激光、YAG激光、XeCl准分子激光、氮激光等激光光源等。作为曝光用光源,也可以使 用紫外线LED。优选波长在190~450nm的范围的放射线。
[0300] 放射线的曝光量通常优选为10~10000J/m2。
[0301] 另外,作为上述碱性显影液,例如优选碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化 钾、四甲基氢氧化铵、胆碱、1,8-二氮杂双环-[5.4. 0]-7_十一碳烯、1,5-二氮杂双 环-[4. 3. 0]-5-壬烯等的水溶液。
[0302]碱性显影液中例如也可以适量添加甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂、表面活性剂等。 应予说明,碱性显影后通常进行水洗。
[0303]作为显影处理法,可应用喷淋显影法、喷雾显影法、浸渍(dip)显影法、旋覆浸没 (水坑)显影法等。显影条件优选常温、5~300秒。
[0304]后烘焙的条件通常为180~280°C、10~60分钟左右。
[0305] 这样形成的像素的膜厚通常为0. 5~5μm,优选为1. 0~3μm。
[0306] 另外,作为制造滤色器的第二方法,可采用日本特开平7-318723号公报、日本特 开2000-310706号公报等中公开的采用喷墨方式得到各色像素的方法。在该方法中,首先, 在基板的表面上形成兼具遮光功能的隔壁。接着,利用喷墨装置向形成的隔壁内喷出例如 蓝色的热固化性着色组合物的液态组合物,其后进行预烘焙使溶剂蒸发。接着,根据需要对 该涂膜进行曝光后,通过后烘焙使其固化,形成蓝色的像素图案。
[0307]接着,使用绿色或红色的各热固化性着色组合物,与上述同样地在同一基板上依 次形成绿色的像素图案和红色的像素图案。由此,得到在基板上配置有蓝色、绿色和红色这 三原色的像素图案的滤色器。其中,在本发明中,形成各色像素的顺序不限于上述顺序。
[0308]应予说明,隔壁不仅起到遮光功能,还起到使喷出到隔区内的各色热固化性着色 组合物不发生混色的功能,因此膜厚比上述第一方法中使用的黑矩阵厚。因此,隔壁通常使 用黑色放射线敏化性组合物形成。
[0309]形成滤色器时使用的基板、放射线的光源以及预烘焙、后烘焙的方法、条件与上述 第一方法相同。这样,采用喷墨方式形成的像素的膜厚与隔壁的高度为同等程度。
[0310]在这样得到的像素图案上根据需要形成保护膜后,通过溅射形成透明导电膜。形 成透明导电膜后,还可以进一步形成隔离件而制成滤色器。隔离件通常使用放射线敏化性 组合物形成,也可以制成具有遮光性的隔离件(黑色间隔件)。此时,使用分散有黑色着色 剂的放射线敏化性着色组合物,但本发明的着色组合物也能够适用于上述黑色间隔件的形 成。
[0311] 本发明的放射线敏化性着色组合物也能够适用于形成上述滤色器中使用的各色 像素、黑色矩阵、黑色间隔件等中的任一着色固化膜。
[0312]含有这样形成的本发明的着色固化膜的滤色器的亮度和色纯度极高,因此对于彩 色液晶显示元件、彩色摄影管元件、彩色传感器、有机EL显示元件、电子纸等极为有用。应 予说明,后述的显示元件具备至少1个以上使用本发明的放射线敏化性着色组合物形成的 着色固化膜即可。
[0313][显示元件]
[0314]本发明的显示元件具备本发明的着色固化膜。作为显示元件,可举出彩色液晶显 示元件、有机EL显示元件、电子纸等。
[0315]具备本发明的着色固化膜的彩色液晶显示元件可以是透射型也可以是反射型,可 采用适当的结构。例如可采用在与配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板不同的其它基 板上形成滤色器,驱动用基板与形成有滤色器的基板隔着液晶层对置的结构。另外,还可 以采用在配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板的表面上形成有滤色器的基板与形成有ITO(掺杂了锡的氧化铟)电极的基板隔着液晶层对置的结构。后者的结构能够显著提高开 口率,具有得到明亮且高精细的液晶显示元件的优点。应予说明,采用后者的结构时,黑色 矩阵、黑色间隔件可以形成于形成有滤色器的基板侧和形成有ITO电极或IZO电极的基板 侧中的任一方。
[0316] 具备本发明的着色固化膜的彩色液晶显示元件除了具备冷阴极荧光管 (CCFL:ColdCathodeFluorescentLamp)之外,还可具备以白色LED为光源的背光灯单 元。作为白色LED,例如可举出组合红色LED、绿色LED和蓝色LED,通过混色得到白色光的 白色LED ;组合蓝色LED、红色LED和绿色荧光体,通过混色得到白色光的白色LED ;组合蓝 色LED、红色发光荧光体和绿色发光荧光体,通过混色得到白色光的白色LED;通过蓝色LED 与YAG系荧光体的混色得到白色光的白色LED;组合蓝色LED、橙色发光荧光体和绿色发光 荧光体,通过混色得到白色光的白色LED;组合紫外线LED、红色发光荧光体、绿色发光荧光 体和蓝色发光荧光体,通过混色得到白色光的白色LED等。
[0317] 具备本发明的着色固化膜的彩色液晶显示元件中,可应用TN(扭曲向列(Twisted Nematic))型、STN(超扭曲向列(Super Twisted Nematic))型、IPS(平面转换(In-Planes Switching))型、VA(垂直取向(Vertical Alignment))型、0CB(光学补偿弯曲排列 (Optically Compensated Birefringence))型等适当的液晶模式。
[0318] 另外,具备本发明的着色固化膜的有机EL显示元件可采用适当的结构,例如可举 出日本特开平11-307242号公报中公开的结构。
[0319] 另外,具备本发明的着色固化膜的电子纸可采用适当的结构,例如可举出日本特 开2007-41169号公报中公开的结构。
[0320] [实施例]
[0321] 以下,举出实施例,进一步具体说明本发明的实施方式。但是,本发明并不限定于 下述实施例。
[0322] 〈主着色剂的合成〉
[0323] 合成例1
[0324] [单体⑴的合成]
[0325] 按照下述流程图,利用下述顺序合成单体(1)。
[0326]
[0327] 在放入搅拌子的300mL的四口烧瓶安装搅拌机、温度计、滴液漏斗、回流冷却管, 放入100g的水、14g的连二亚硫酸钠(0. 080摩尔)、12.lg的三乙胺(0. 12摩尔)。其后,一 边搅拌,一边自滴液漏斗于15分钟滴加使5-溴-4, 4, 5, 5-四氟戊-1-醇9. 56g(0. 040摩 尔)溶于80g乙腈而成的溶液。其后,以油浴加热,在氮气流下在内温60°C反应5小时。反 应完成后冷却至25°C,静置15分钟后,反应液分离成二层。分取出有机层,进一步在水层添 加l〇〇g的乙腈,分取出有机层,与先前的有机层合在一起,在减压下浓缩。通过将所得残渣 在40°C予以减压干燥,获得黏稠的油状物质11. 4g(0.0350摩尔,收率:88% )。通过1Η和 19F-NMR光谱(溶剂:氘代甲醇)测定,可确认所得化合物为上述式(Ι-a)所示的化合物。
[0328] 接着,向上述得到的化合物(Ι-a)添加80mL的水和60mg的钨酸钠二水合物、4. 5g 的30质量%过氧化氢水,在60°C加热1小时。反应完成后,冷却至25°C,添加亚硫酸钠, 分解过量的过氧化氢进行减压浓缩。将残渣溶解于甲醇,滤出不溶物,将所得溶液在减压 下浓缩。通过将所得残渣在50°C予以减压干燥,获得黏稠油状物质9. 90g(0. 0290摩尔,收 率:83% )。通过1Η和19F-NMR光谱(溶剂:氘代甲醇)测定,确认所得化合物为上述式 (Ι-b)所示的化合物。
[0329] 在300mL的三口烧瓶安装搅拌机、温度计、滴液漏斗,添加上述得到的化合物 (Ι-b)和二氯甲烷50mL,在氮气流下冷却至5°C并搅拌。其后,添加4. 33g的三乙胺(0. 043 摩尔),搅拌一定时间,以15分钟滴加3. 58g的甲基丙烯酰氯(0. 034摩尔)。其后,将内温 加热至25°C,搅拌6小时。其后,将反应混合物注入100g7K,分离有机层,以l〇〇g的二氯 甲烷萃取水层。与有机层合在一起,使用150g水清洗3次,在减压下浓缩。所得残渣以柱 色谱法精制,获得黏稠油状物质10.lg(0. 0247摩尔,收率:85% )。通过1Η和19F-NMR光谱 (溶剂:氘代氯仿)测定,可确认所得化合物为上述式所示的化合物。将其作为单体(1)。
[0330] [聚合物⑴的合成]
[0331]
[0332] 将4.50g的单体(l)、5.50g的甲基丙烯酸甲酯、0.713g的α-硫代甘油、20g的环 己酮进行混合,均匀地溶解。将该溶液在氮气流下,一面搅拌一面加热至l〇〇°C。在该温度, 一面搅拌一面经30分钟滴加使0. 541g的α,α' -偶氮二异丁腈溶解于10. 4g环己酮而得 的溶液,滴加完成后,进一步在该温度持续搅拌3小时。将反应溶液冷却至室温为止后,添 加60g的丙酮,成为均匀的溶液,将其滴加于1. 1L的己烷。过滤取得产生的析出物,用己烷 清洗。将所得固体在50°C减压干燥,获得8. 90g的上述结构式所示的聚合物。所得聚合物 的Mw为7900,Mn为3600,通过1H-NMR光谱(溶剂:氘代丙酮)测定,可确认X与y的比例 以摩尔比(x/y)计为1/4. 91。将其作为聚合物(1)。
[0333] [化合物A的合成]
[0334] 依照下述流程图,通过下述顺序合成化合物A。
[0335]
[0336] 将2.Og的上述聚合物⑴溶解于40mL的丙酮。其后,添加相对于聚合物⑴的 以共聚比计算的来自单体(1)的构成单元的摩尔数为等摩尔量的化合物(1-c),在室温搅 拌1小时。其后,将反应溶液滴加至400mL的离子交换水,过滤取得产生的析出物,进行充 分地水洗。将所得固体在60°C进行12小时减压干燥,获得2. 83g的着色固体。通过4和 19F-NMR光谱(溶剂:氘代丙酮)测定,可确认所得固体为上述式所示的化合物。以此作为 化合物A。
[0337] 合成例2
[0338] [单体⑵的合成]
[0339] 依照下述流程图,通过下述顺序合成单体(2)。
[0340]
[0341] 在放入搅拌子的300mL的三口烧瓶安装温度计和滴液漏斗,在氮环境下,添加 23.Og的甲基丙烯酰氯(0. 220摩尔)与160mL的二氯甲烷,使其均匀地溶解。将该溶液冷却 至〇°C,添加30. 4g(0. 300摩尔)的三乙胺,进一步搅拌。接着,经30分钟滴加34. 4g(0. 200 摩尔)的2-碘代乙醇后,将反应溶液升温至室温,搅拌2小时。其后,将反应溶液注入300mL 的饱和氯化铵水溶液,分离有机层,以200mL的二氯甲烷来萃取水层2次。与有机层合在一 起,以500g的饱和碳酸氢钠水溶液、500g的饱和食盐水依顺序清洗后,在减压下浓缩。所得 残渣在30°C进行减压干燥,获得黏稠油状物质44. 6g(0. 186摩尔,收率:93% )。通过1H-NMR 光谱(溶剂:氘代氯仿)测定,确认所得化合物为上述式(2-a)所示的化合物。
[0342] 在放入搅拌子的300mL的三口烧瓶安装温度计和滴液漏斗,添加8. 53g的化合物 (1-b) (0. 0250摩尔)、40mL的二氯甲烷。将其冷却至20°C予以搅拌。接着,添加3. 79g的三 乙胺(0. 0375摩尔),搅拌一定时间。其后,经15分钟滴加9. 60g的化合物(2-a) (0. 0400 摩尔)后,将内温加热至25°C,搅拌6小时。在反应完成后,将反应溶液注入至100g水,分 离有机层,以l〇〇g二氯甲烷萃取水层。与有机层合并,使用150g水清洗3次后,在减压下 浓缩。所得残渣以柱色谱法精制,获得黏稠油状
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