彩色滤光片、液晶显示元件及彩色滤光片的制造方法

专利名称：彩色滤光片、液晶显示元件及彩色滤光片的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色滤光片、液晶显示元件及彩色滤光片的制造方法。
背景技术：
液晶显不兀件包含在玻璃 基板等一对基板中夹持有液晶而构成的液晶面板。在夹持液晶的基板的表面可设置配向膜。自先前起通过如下方式而赋予配向膜液晶配向控制能力使用聚酰亚胺等化学性稳定且具有高的耐热性的有机膜，实施用尼龙或聚酯等布而于一个方向上进行摩擦的摩擦处理。于液晶显示元件的一对基板间，通过散布等而配置包含玻璃、氧化铝或树脂的球状或棒状的间隔件，将液晶的厚度保持为Iym 20μπι左右的规定值。于液晶显示元件中，产生液晶的配向变化，对自背光源或外光等光源所放射的光发挥作为微细的光闸(shutter)的功能。而且，使光部分性透过或遮光而进行显示。液晶显示元件具有薄型、轻量等优异的特征。液晶显示元件在开发的当初是用作以字符显示等为中心的计算器或时钟的显示元件。其后，由于变得可进行大画面中的点阵显示，因此将用途扩大至笔记本电脑的显示元件等中。另外，液晶显示元件克服了高精细化、彩色化及视角扩大等课题，将用途进一步扩大到PC(个人电脑)的显示器用途中。于最近，实现了更广的视角或液晶的高速响应化或显示品质的提高等，从而用作大型的薄型电视用显示元件。可实现此种液晶显示元件的发展的技术之一是如上所述的可实现彩色显示的彩色化技术。液晶显示元件通常不能以其自身显色，从而难以进行彩色显示。因此，开发了利用彩色滤光片的技术，液晶显示元件变得可实现彩色显示。另外，使用彩色滤光片的彩色化技术亦可用于使用白色发光层的有机电致发光(Electroluminescence, EL)元件或电子纸等的彩色显示中。另外，若利用彩色滤光片，贝Ij变得可进行电荷稱合元件(Charge Coupled Device, CCD)图像传感器、互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器等固体摄像兀件的彩色摄影。彩色滤光片包含玻璃等透明基板与红、绿及蓝等的微小着色图案。着色图案采用格子状等规则形状而排列于透明基板上。彩色滤光片的制造方法例如已知有如下所述的方法。于透明基板上或者形成有所期望的图案的遮光层的透明基板上，涂布适当的可感应照射线的着色组成物。着色组成物可使用在着色剂中包含红、绿、蓝等的颜料的颜料分散型着色感放射线性组成物。其次，使涂膜干燥后，介隔掩模而对干燥涂膜照射放射线(以下称为“曝光”)，实施显影处理。然后，进行例如230°C等超过200°C的高温下的硬化，通过所述操作而获得定影的着色图案(例如参照专利文献I或专利文献2)。于着色图案上形成例如透明的电极，于其上形成上述的配向膜。近年来，对于显示元件的高画质化及高亮度化的要求日益变高，对于彩色滤光片也强烈要求能够有助于此种性能提高。为了实现显示元件的高对比度化或固体摄像元件的高精细化，有效的是使用染料作为着色剂(例如参照专利文献3 专利文献5)。于彩色滤光片中，使用染料作为着色剂的技术也受到关注。在包含染料的先前的着色组成物中，主要采用将多官能丙烯酸酯、烷氧基甲基三聚氰胺树脂等与聚合引发剂加以组合的硬化方法。然而，在使用包含染料的先前的着色组成物而形成的着色图案中存在如下的问题与使用包含颜料的着色组成物的着色图案相比而言，可靠性差。此种问题是由于如下原因而造成的着色剂中所使用的染料的耐热性或耐光性差，容易受到加热或紫外线照射而劣化。因此，于必需高温下的硬化步骤的彩色滤光片的着色图案的形成步骤中，染料及使用其的着色图案的耐热性亦成为问题。而且，于彩色滤光片中，关于着色图案上所设的配向膜，亦进行了改善，于近年来开始关注光配向技术。如上所述，先前的液晶显示元件的配向膜使用聚酰亚胺等化学性稳 定且具有高的耐热性的有机膜，通过用布擦其表面的摩擦而进行配向处理。然而，自开发当初起，除了随着摩擦处理而产生尘埃或异物以外，亦指出了产生使液晶显示元件的显示品质降低的配向膜上的伤痕的问题。另外，随着最近的液晶显示元件的高精细化，基板上的开关有源元件或电极等构成元件也微细化，由于上述而引起基板上的凹凸也变得微细，于基板的整个面进行配向膜的均一的摩擦处理的操作变困难。因此，变得强烈要求无摩擦的配向处理技术。光配向技术是使用光的无摩擦的配向处理技术，例如自规定方向对配向膜照射紫外区域的偏光的光。而且，是在配向膜中产生光反应，于该配向膜表面导入各向异性而赋予液晶配向控制能力的技术。另外，有时将利用光配向技术而所得的配向膜特别称为光配向膜。光配向处理的方法已知有光交联型或光分解型的光配向技术(例如参照非专利文献I)。光交联型例如是对包含聚乙烯醇肉桂酸酯衍生物的配向膜照射偏光紫外线，利用光二聚而产生交联反应，从而于配向膜中导入各向异性。而且，光分解型例如是对包含聚酰亚胺的配向膜照射偏光紫外线，于配向膜中各向异性地产生光分解反应，从而于配向膜中导入各向异性。该光分解型光配向技术可使用化学性稳定且具有高的耐热性而自先前起便使用的聚酰亚胺配向膜，因此是更优选的光配向技术。现有技术文献专利文献专利文献I日本专利特开平2-144502号公报专利文献2日本专利特开平3-53201号公报专利文献3日本专利特开2005-99584号公报专利文献4日本专利特开2007-219466号公报专利文献5日本专利特开2007-316179号公报非专利文献非专利文献1M. Shadt等人，日本应用物理杂志(Jpn. J. Appl. Phys. ) 31,2155(1992)如上所述，虽然是推进技术开发的液晶显示元件，但要求更进一步的高画质化及显示品质的提高。因此，液晶显示元件变得必须确实地采用所开发的新技术。特别是关于作为重要的构成元件的彩色滤光片，要求应用新颖的高画质化技术或显示品质的提高技术，例如于着色剂中使用上述染料的着色图案的形成技术或配向膜的光配向技术等。现状是上述技术具有各自的课题，无法直接采用各技术或者将所述技术仅仅加以组合而采用。例如，如上所述那样，染料的耐热性差，容易由于加热而产生分解等劣化。因此，于由包含染料的先前的着色组成物而形成的着色图案的彩色滤光片中，存在耐热性差的问题，无法直接应用于先前的液晶显示元件中。而且，于着色剂中使用染料的彩色滤光片中，对着色图案上所形成的配向膜进行使用光配向技术的配向处理时，染料的耐光性差，存在如下的可能受到配向膜上所照射的 紫外线的照射而造成染料分解等劣化。特别是于上述的光分解型的光配向技术中，必需使构成配向膜的有机膜分解，因此使用紫外线作为照射光，对耐光性差的染料的影响变大。于着色图案中的染料进行分解等而造成劣化时，在使用该彩色滤光片的液晶显示元件中，担心产生如下的问题。第一，产生彩色滤光片的褪色，从而存在有损包含使用染料的着色图案的彩色滤光片的特征中的颜色特性的优性的现象。第二，于着色图案中的染料中产生分解时，存在如下的现象生成高极性的杂质，该杂质溶出至液晶面板内的液晶中而使液晶显示元件的显示品质降低。液晶显示元件的液晶如上所述那样由一对基板各自之上所设的配向膜而夹持，受到配向控制。配向膜例如包含高极性结构的聚酰亚胺等的有机膜。因此，若液晶中所溶出的高极性的杂质增加，则存在所述杂质的一部分吸附于配向膜表面的情况。此种于配向膜表面上的高极性杂质的吸附有时会引起显示不良现象，例如使液晶显示元件的显示品质降低的所谓的残像现象等。对于以上的问题，要求对其进行改善的技术开发。例如，为了抑制将染料作为着色剂的着色图案的热劣化，改善褪色的课题，有效的是于着色图案的硬化步骤中，实现更低温的加热。在这种情况下，使用先前的着色组成物而由低温的硬化步骤所得的先前的着色图案的彩色滤光片中，于耐显影性、或于液晶显示元件中应用时的电压保持率等可靠性中无法实现充分的性能。可列举其原因在于先前的着色组成物的着色图案的硬化反应性并不充分。因此，要求使用可于低温下硬化且可含有染料的着色组成物，实现可利用低温的硬化步骤而制造的着色图案。而且，为了抑制以染料为着色剂的着色图案的光劣化，改善褪色的课题，有效的是于彩色滤光片的着色图案上设置保护着色图案免受紫外线的层。在彩色滤光片的制造中，当形成着色图案后，在成膜成为电极的IT0(Indium TinOxide:掺杂有锡的氧化铟)之前，可以在着色图案上形成保护膜。以使基板的凹凸平坦化且实现优异特性的ITO电极的方式形成该保护膜。若亦可将该保护膜利用为用以保护着色图案的层，则变得可保护着色图案中所含的染料免受光配向处理时的紫外线。
另外，作为此种保护膜的配设，于着色图案中的染料中产生分解，产生高极性的杂质的情况下，变得亦可实现抑制杂质溶出至液晶中的效果。此处，为了形成保护膜，通常必需硬化步骤。至于该硬化步骤中的加热，在下层中存在使用包含染料的着色组成物而形成的着色图案的情况时，存在引起着色图案的劣化的担忧。因此，理想的是保护膜是可于低温的硬化步骤中形成的保护膜。而且，为了抑制高极性的杂质吸附于配向膜表面上，抑制使液晶显示元件的显示品质降低的显示不良现象，变得必须使构成配向膜的有机膜的结构最佳化。亦即，有效的是一面维持配向膜的热稳定性及化学稳定性等必要的特性，一面以抑制高极性杂质吸附于配向膜表面上的方式使结构最佳化。在这种情况下，如上所述地优选采用化学性稳定且耐热性优异的聚酰亚胺膜作为配向膜，其中有效的是选择使用低极性结构的聚酰亚胺的配向膜。而且，作为配向处理方法，有效的是选择可应用于聚酰亚胺膜中的光分解型的光配向技术。
根据以上而期望实现如下的彩色滤光片，所述彩色滤光片包含由可低温硬化的着色组成物而形成的可含有染料的着色图案、可应用光分解型等光配向处理技术的低极性结构配向膜。该彩色滤光片优选包含可通过低温硬化而形成的保护膜。而且，强烈期望彩色滤光片的耐显影性、耐热性、耐溶剂性、电压保持率等优异，使用该彩色滤光片的液晶显示兀件可实现闻画质化及闻的显不品质。

发明内容
本发明是鉴于如上所述的问题而成的。亦即，本发明的目的在于提供一种彩色滤光片及该彩色滤光片的制造方法，所述彩色滤光片包含由可低温硬化的着色组成物而形成的可于着色剂中包含染料的着色图案、可进行光配向处理的低极性结构的配向膜。而且提供一种使用该彩色滤光片而构成的液晶显示元件。而且，本发明的其他目的在于提供一种彩色滤光片及该彩色滤光片的制造方法，所述彩色滤光片包含使用可低温硬化的着色组成物而形成的可于着色剂中包含染料的着色图案、通过低温硬化而形成的保护膜、可进行光配向处理的低极性结构的配向膜。而且提供一种使用该彩色滤光片而构成的液晶显示元件。本发明的第I态样涉及一种彩色滤光片，其特征在于包含着色图案与配向膜所述着色图案含有选自由二酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类颜料、三芳基甲烷类染料及偶氮类染料所构成的群组的至少I种着色剂；所述配向膜是对含有通式[a]所表示的结构单元的聚酰亚胺照射偏光的紫外线而形成的配向膜；[化I]
权利要求
1.一种彩色滤光片，其特征在于包含着色图案与配向膜 所述着色图案含有选自由二酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类颜料、三芳基甲烷类染料及偶氮类染料所构成的群组中的至少I种着色剂； 所述配向膜是对含有通式[a]所表示的结构单元的聚酰亚胺照射偏光的紫外线而形成；
2.根据权利要求I所述的彩色滤光片，其特征在于 表示所述结构单元的通式[a]的P1是选自由下述结构所构成的群组中的至少I种结构；
3.根据权利要求I所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色图案由含有如下化合物的着色组成物而形成 [I]碱溶性树脂、 [II]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物、 [III]感放射线性聚合引发剂、及 [IV]所述着色剂。
4.根据权利要求3所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色组成物进一步含有[V]选自由下述式(I)所表示的化合物、下述式(2)所表示的化合物、叔胺化合物、胺盐、鱗盐、脒盐、酰胺化合物、硫醇化合物、嵌段异氰酸酯化合物及含有咪唑环的化合物所构成的群组中的至少I种化合物；
5.根据权利要求3所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色组成物中所含有的[I]碱溶性树脂是包含如下结构单元的共聚物(1-1)由选自由不饱和羧酸及不饱和羧酸酐所构成的群组中的至少I种所形成的结构单元、(1-2)由含有环氧基的不饱和化合物所形成的结构单元。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色图案是在200°C以下的硬化温度下所形成的着色图案。
7.一种彩色滤光片，其特征在于 于所述着色图案上包含保护膜，所述保护膜由含有如下化合物的感放射线性树脂组成物而形成 [A]具有环氧基的化合物、 [B]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物、 [C]感放射线性聚合引发剂、以及 [D]选自由上述式(I)所表示的化合物及上述式(2)所表示的化合物所构成的群组中的至少I种化合物。
8.根据权利要求7所述的彩色滤光片，其特征在于 所述感放射线性树脂组成物中所含有的[A]具有环氧基的化合物是聚合物。
9.根据权利要求7所述的彩色滤光片，其特征在于所述感放射线性树脂组成物中所含有的[A]具有环氧基的化合物进一步具有羧基。
10.根据权利要求7所述的彩色滤光片，其特征在于 所述保护膜是在200°C以下的硬化温度下所形成的保护膜。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色图案是在比所述保护膜的硬化温度更低的硬化温度下所形成的着色图案。
12.一种液晶显示元件，其特征在于包含根据权利要求I至11中任一项所述的彩色滤光片。
13.一种彩色滤光片的制造方法，其特征在于包括如下步骤 [1]在基板上形成着色组成物的涂膜的步骤，所述着色组成物含有选自由二酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类颜料、三芳基甲烷类染料及偶氮类染料所构成的群组中的至少I种着色剂； [2]在所述着色组成物的涂膜上形成着色图案的步骤； [3]在200°C以下对形成有所述着色图案的涂膜进行硬化的步骤； [4]于步骤[3]的具有硬化的所述涂膜的所述基板上形成含有通式[a]所表示的结构单元的聚酰亚胺膜的步骤；以及 [5]对所述聚酰亚胺膜照射偏光的紫外线而形成配向膜的步骤；
14.根据权利要求13所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于 所述表示结构单元的通式[a]的P1是选自由下述结构所构成的群组中的至少I种结构；
15.根据权利要求13所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于 所述着色组成物进一步含有[I]碱溶性树脂、[II]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物及[III]感放射线性聚合引发剂。
16.根据权利要求15所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于 所述着色组成物含有选自由下述式(I)所表示的化合物、下述式(2)所表示的化合物、叔胺化合物、胺盐、鱗盐、脒盐、酰胺化合物、硫醇化合物、嵌段异氰酸酯化合物及含有咪唑环的化合物所构成的群组中的至少I种化合物；
17.根据权利要求13至16中任一项所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于在步骤[3]与步骤[4]之间包含如下步骤 [x]于基板上形成感放射线性树脂组成物的涂膜的步骤，所述感放射线性树脂组成物含有 [A]具有环氧基的化合物、 [B]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物、 [C]感放射线性聚合引发剂、及 [D]选自由上述式(I)所表示的化合物及上述式(2)所表示的化合物所构成的群组中的至少I种化合物；[xi]对所述感放射线性树脂组成物的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤； [xii]对步骤[xi]中照射了放射线的所述涂膜进行显影的步骤；以及 [xiii]在200°C以下使步骤[xii]中进行了显影的所述涂膜硬化的步骤。
18.根据权利要求17所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于步骤[3]的硬化温度是比步骤[xiii]的硬化温度更低的温度。
全文摘要
本发明提供一种低温硬化的高可靠性的彩色滤光片及其制造方法，且使用该彩色滤光片而提供液晶显示元件。彩色滤光片20包含着色图案6、保护膜8与配向膜12，所述着色图案6包含二酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类颜料、三芳基甲烷类染料及偶氮类染料的任意种，所述保护膜8由包含碱溶性树脂以及下式(1)或下式(2)的化合物的感放射线性树脂组成物而形成，所述配向膜12是进行了光配向处理的低极性结构的配向膜12。使用彩色滤光片20而制造液晶显示元件1。
文档编号G03F7/027GK102879846SQ201210241740
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月12日 优先权日2011年7月15日
发明者一戸大吾, 米田英司 申请人:Jsr株式会社