CN110446974A - 感光性组合物、固化膜和有机el显示装置 - Google Patents
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Abstract
感光性组合物,其含有至少1种选自下述(a‑1)~(a‑3)中的化合物,且含有(b)感光剂。(a‑1)具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物;(a‑2)具有下述通式(1)所示的结构的树脂;(a‑3)具有下述通式(2)所示的结构的树脂,提供弯曲性高、能够形成有机EL显示装置的发光可靠性优异的像素分割层的感光性组合物。
Description
技术领域
本发明涉及感光性组合物、固化膜和有机EL显示装置。
背景技术
有机EL显示装置是使用利用从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴的再结合的能量而发光的自发光型的显示装置。有机EL显示装置的发光像素中使用的有机发光材料已知对气体成分、水分弱,因暴露于这些,导致有机EL显示装置的发光可靠性降低。为了提高发光可靠性,不仅需要提高有机发光材料自身的耐久性,而且还必须提高构成在电极上形成的像素分割层、覆盖驱动电路的平坦化层之类的发光元件的周边材料的特性。此外,有机EL显示装置在室外的太阳光等外光入射的情况下,因外光反射而导致目视辨认性降低,因此需要防止外光反射的技术。作为防止外光反射的技术,例如在发光元件的光提取侧具有偏振板的技术是常规的,但偏振板遮蔽从发光元件输出的光量的一部分,因此存在显示亮度降低的问题。为了解决该问题,为了在有机EL显示装置的显示部中不具有偏振板的情况下减少外光反射且提高显示亮度,公开了在像素分割层中分散含有颜料等着色材料,从而赋予遮光性的技术。
现有技术文献
专利文献
作为其具体例,可以举出用于形成黑色的像素分割层的感光性组合物(例如专利文献1和2)。
专利文献1:国际公开第2017/057281号公报
专利文献2:国际公开第2017/169763号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
近年来,伴随显示装置的设计的多样化,开发了整个面板显示部能够弯曲、使用者能够进行折叠的柔性有机EL显示装置。与显示亮度的提高独立地,能够在不具有厚且弯曲性差的偏振板的情况下抑制外光反射,因此从能够提高柔性有机EL显示装置的弯曲性的观点出发,进一步关注了将像素分割层黑色化的技术。然而,如果使用专利文献1和2中记载的感光性组合物形成黑色的像素分割层,则产生像素分割层的弯曲性和发光可靠性不充分的课题。这些课题显著依赖于显示部中的单位面积的像素分割层的体积,例如如果为了在得到良好的图案加工性的同时进一步得到高外光反射抑制功能,将厚度1μm的像素分割层变更形成为厚度2μm,则存在弯曲性和发光可靠性进一步恶化的课题。从以上的背景出发,迫切期望能够形成弯曲性和发光可靠性优异的像素分割层的感光性组合物。
解决课题的手段
本发明的感光性组合物为了解决上述课题,具有下述构成。即,
感光性组合物,其含有至少1种选自下述(a-1)~(a-3)中的化合物,且含有(b)感光剂;
(a-1)具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物
(a-2)具有下述通式(1)所示的结构的树脂
(a-3)具有下述通式(2)所示的结构的树脂
[化1]
(上述通式(1)中,R1表示碳原子数为9~19的长链烷基,R2表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置)
[化2]
(上述通式(2)中,R3表示碳原子数为9~19的长链烷基,R4表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置)。
本发明的固化膜具有下述构成。即,
固化膜,其包含上述感光性组合物的固化物。
本发明的有机EL显示装置具有下述构成。即,
有机EL显示装置,其具有上述感光性组合物的固化膜。
本发明的感光性组合物优选还含有(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料。
本发明的感光性组合物优选前述(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料含有选自具有钛原子的无机黑色颜料、具有锆原子的无机黑色颜料和非晶炭黑中的至少1种无机颜料。
本发明的感光性组合物优选前述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基是具有总计3个以上的叔碳和/或季碳的支链烷基。
本发明的感光性组合物优选前述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基是下述结构式(50)所示的支链烷基,
[化3]
(上述通式(50)中,*表示键合位置)。
本发明的感光性组合物优选含有前述(a-2)、前述(a-3)之中至少任一种化合物,具有上述通式(1)所示的结构的树脂是聚酰亚胺树脂,具有上述通式(2)所示的结构的树脂是Cardo树脂。
本发明的感光性组合物优选还含有(d)有机黑色颜料。
本发明的感光性组合物优选前述(b)感光剂含有具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物和光聚合引发剂,所述感光性组合物具有负型感光性。
本发明的感光性组合物优选前述(b)感光剂含有光产酸剂,所述感光性组合物具有正型感光性。
本发明的感光性组合物优选还含有(e)氧钒酞菁系近红外线吸收染料。
本发明的感光性组合物优选制成膜厚2.0μm的固化膜时在波长780~1,000nm下的透光率的最大值为5.0%以下、且频率1kHz下的介电常数低于5.0。
发明的效果
根据本发明的感光性组合物,能够得到弯曲性优异的直线性高的图案状的固化膜,如果将该固化膜用于有机EL显示装置的像素分割层,则能够提高发光可靠性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的有机EL显示装置的TFT基板的截面图。
图2是示出实施例中的固化膜的图案边缘的波线的示意图。
图3是示出实施例中的评价固化膜的弯曲性时的试验方法的示意图。
图4是示出实施例中的具有像素分割层的有机EL显示装置的制作方法的示意图。
具体实施方式
以下,针对本发明进行详细说明。
本说明书中使用“~”表示的数值范围是指包含“~”的前后记载的数值作为下限值和上限值的范围。
可见光线是指波长380nm以上且低于780nm的区域的光,近红外线是指波长780nm以上且1,000nm以下的区域的光。
遮光性、遮蔽性是指与沿着垂直于固化膜的方向入射的光的强度相比,使透过的光的强度降低的功能。
着色材料的呼称中使用的“C.I.”是指Colour Index Generic Name(颜色索引通用名)的简称,基于The Society of Dyers and Colourists(英国染料工作者和配色者协会)发行的颜色索引,关于已在颜色索引中注册的着色材料,Colour Index Generic Name(颜色索引通用名)表示颜料或染料的化学结构、晶型。本说明书中,碱显影液在没有特别说明的情况下,是指有机系碱水溶液。
本发明中的感光性组合物是指具有后述的负型感光性或正型感光性之中任一种感光性的碱显影型的组合物。例如,即使如UV固化型涂料、UV固化型粘接剂等那样具有通过照射光而固化的特性,不具有上述的负型感光性或正型感光性之中任一感光性、且不是碱显影型的组合物不属于本发明的感光性组合物。
树脂的重均分子量(Mw)是指用以四氢呋喃作为载体的凝胶渗透色谱进行分析,使用基于标准聚苯乙烯的标准曲线而换算得到的值。
针对炭黑和非晶炭黑,根据对象技术领域各自的习惯,存在从构成元素为碳的观点出发而分类为有机黑色颜料的情况、和从电特性和光学特性的观点出发而分类为无机黑色颜料的情况,但在本说明书中按照后者,将炭黑和非晶炭黑分类为无机颜料。
本发明人等针对上述的课题进行原理验证发现,存在颜料等着色材料成分的含量越多则弯曲性降低的倾向,大体上,与向像素分割层赋予的遮光性存在此消彼长的关系。在此所称的弯曲性是指难以发生使像素分割层以一定的曲率半径弯曲时发生的龟裂(裂纹)、破裂,弯曲性越低则成为暗点()等发光异常的原因,因此作为显示装置的价值降低。此外,在室外太阳光等外光持续照射显示部加速了发光元件的劣化,认为容易降低发光可靠性。即,可知在不具有偏振板的有机EL显示装置中,与具有偏振板的有机EL显示装置相比,需要更高的发光可靠性。在此所称的发光可靠性的降低是指连续地持续点亮有机EL显示装置时,发光元件中的发光面积以点亮初期为基准随着点亮时间的经过而缩小,结果亮度降低的现象,发光可靠性越低,则作为显示装置的价值越低。
鉴于以上情况,本发明人等进行了深入研究,结果发现,同时具有特定范围的碳原子数的长链烷基和环氧基的化合物、或具有使该化合物所具有的环氧基开环加成而得到的特定结构的树脂,具有在解决本课题时格外显著的效果。即,发现通过含有至少1种选自上述(a-1)~(a-3)中的化合物、且含有(b)感光剂的感光性组合物,能够在维持高图案直线性的同时形成弯曲性和发光可靠性优异的像素分割层,完成了本发明。
本发明的感光性组合物含有至少1种选自下述(a-1)~(a-3)中的化合物。
(a-1)具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物
(a-2)具有下述通式(1)所示的结构的树脂
(a-3)具有下述通式(2)所示的结构的树脂。
[化4]
(上述通式(1)中,R1表示碳原子数为9~19的长链烷基,R2表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置)
[化5]
(上述通式(2)中,R3表示碳原子数为9~19的长链烷基,R4表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置)。
(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物、(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂、(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂可以各自单独使用或者混合使用多种。此外,(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂或(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂定义为:在进一步在分子内具有环氧基的情况下,也不属于(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物。
本发明的感光性组合物所含有的上述选自(a-1)~(a-3)中的化合物能够对最终得到的像素分割层同时赋予高弯曲性和高耐光性。由于改善耐光性,结果使具有该像素分割层的有机EL显示装置的发光可靠性提高。在此所称的耐光性并非是指一般公知的氧气存在下的固化膜的耐变色性,而是指在无氧下的密闭空间内的发光元件的耐劣化性。
进一步,作为第三效果,上述选自(a-1)~(a-3)中的化合物发挥降低最终得到的像素分割层的介电常数的效果。该效果与例如通过含有不具有遮光性的中空二氧化硅等而在膜中设置空隙的以往的降低介电常数的方法相比,在不损害固化膜的弯曲性方面具有大的优势。此外,在含有总体上与构成像素分割层的全部有机成分相比介电常数高的后述的(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料的情况下,也能够抑制像素分割层的介电常数的过度上升,能够抑制亮度不均匀等驱动方面的弊端。即,能够在将介电常数的上升抑制为低的同时,能够含有与有机颜料、染料相比折射率高、单位体积的遮光性高的无机颜料,因此能够将为了表现出期望的遮光性所需要的颗粒成分在像素分割层中所占的体积设定得少,其结果是,能够在表现出高遮光性的同时,得到高弯曲性。
作为(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物所具有的碳原子数为9~19的长链烷基,可以举出直链烷基、支链烷基,可以举出例如正(或异)壬基、正(或异)癸基、正(或异)十二烷基、正(或异)十三烷基、正(或异)十四烷基、正(或异)十五烷基、正(或异)棕榈基、正(或异)十六烷基、正(或异)十七烷基、正(或异)十八烷基、正(或异)硬脂基、正(或异)十九烷基。在此所称的正是指直链状,异是指支链状。在此所称的长链是指构成1个烷基的碳原子数为9以上,碳原子数为8以下的烷基不属于该类。此外,(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物所具有的碳原子数为9~19的长链烷基不包括环状烷基。
(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物所具有的环氧基是指也包括脂环式环氧基和缩水甘油基。此外,(a-1)成分在分子内具有的环氧基的数量没有特别限定。
(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物可以合成为源自在分子内具有一价的碳原子数为9~19的长链烷基和羧基的化合物;或具有一价的碳原子数为9~19的长链烷基和羟基的化合物的环氧改性物。例如,可以举出缩水甘油基酯类、缩水甘油基醚类、缩水甘油基醚/酯类,这些化合物可以作为用于降低非感光性的热固化型环氧树脂涂料的粘度、提高涂布性的反应性稀释剂而常规获取,可以使用市售品。本发明中,从弯曲性和发光可靠性的观点出发,(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物的平均1分子的分子量优选为200~3,000、更优选为300~1,000。
作为(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物的具体例,可以举出具有碳原子数为9的支链烷基的结构式(3)或结构式(4)所示的化合物、具有碳原子数为10的支链烷基的结构式(5)或结构式(6)所示的化合物、具有碳原子数为12的直链烷基的结构式(7)或结构式(8)所示的化合物、具有碳原子数为15的支链烷基的结构式(9)或结构式(10)所示的化合物、具有碳原子数为17的支链烷基的结构式(11)、(12)、(13)和(14)中任一者所示的化合物、具有碳原子数为17的直链烷基的结构式(15)或结构式(16)所示的化合物、具有碳原子数为19的支链烷基的结构式(17)或结构式(18)所示的化合物、具有碳原子数为9的支链烷基的结构式(19)所示的化合物、具有碳原子数为12的直链烷基的结构式(20)所示的化合物、具有碳原子数为14的直链烷基的结构式(21)所示的化合物、具有碳原子数为16的支链烷基的结构式(22)所示的化合物、具有碳原子数为18的支链烷基的结构式(23)所示的化合物。
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
[化15]
。
为了得到本发明的效果,本发明中,上述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基的碳原子数需要处于9~19的范围。上述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基的碳原子数低于9的情况下,无法提高弯曲性和发光可靠性,碳原子数大于19的情况下,无法形成图案直线性高的像素分割层。图案直线性越高、即图案边缘越不歪斜,则越能够稳定地得到开口部的面积均匀且分辨率高的像素分割层,能够防止在像素分割层的表面形成的电极层的缺陷、断线,抑制发光像素的暗点部位的产生。
碳原子数为9~19的长链烷基的碳原子数从弯曲性和发光可靠性的观点出发,优选为11以上、更优选为13以上。此外,从使后述的显影步骤中的碱显影液中的溶解性适合、提高图案直线性的方面来看,优选为18以下、更优选为17以下。
碳原子数为9~19的长链烷基从弯曲性和发光可靠性优异的观点出发,优选具有支链结构,其中,更优选具有总计3个以上的叔碳和/或季碳的支链烷基,进一步优选具有总计4个以上的叔碳和/或季碳的支链烷基。在此所称的叔碳和/或季碳的数是指碳原子数为9~19的烷基所具有的分支点的数量。作为叔碳和/或季碳的总计数为4个以上的长链烷基的具体例,可以优选地举出下述通式(50)所示的支链烷基。作为具有这样的长链烷基的化合物的具体例,可以举出结构式(11)、(12)和(23)中任一者所示的化合物。其中,从提高后述的固化步骤中热交联密度、得到更高的弯曲性和发光可靠性方面来看,可以特别优选地将在分子内具有2个以上的环氧基的结构式(11)所示的化合物用于本发明的感光性组合物。此外,长链烷基的碳原子数处于9~19的范围的环氧化合物的组中,可以混合多种碳原子数和/或支链数不同的化合物使用。
本发明的感光性组合物中的(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物的含量在充分提高弯曲性和发光可靠性方面,在感光性组合物中的全部固体成分中优选为10.0重量%以上、更优选为15.0重量%以上。在使碱显影液中的溶解性适合、得到良好的图案加工性方面来看,优选25.0重量%以下、更优选20.0重量%以下。
此外,本发明的感光性组合物通过还含有不具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物,能够调整对碱显影液的溶解速度、固化步骤中的交联密度等。
作为(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂,可以举出例如通过使具有羟基的树脂与具有碳原子数为9~19的长链烷基和1个环氧基的化合物进行开环加成反应而得到的树脂。作为具有羟基的树脂,可以优选地使用具有羟基的碱可溶性树脂。
以碱可溶性树脂所具有的羟基的至少一部分残留的方式进行加成,此外通过利用环氧基开环而产生的羟基的效果,能够在得到良好的图案加工性的同时,提高弯曲性和发光可靠性。此外,在与环氧基的反应性高方面来看,碱可溶性树脂所具有的羟基优选为酚性羟基。
另一方面,作为(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂,可以举出例如通过使具有羧基的树脂与具有碳原子数为9~19的长链烷基和1个环氧基的环氧化合物进行开环加成反应而得到的树脂。作为具有羧基的树脂,可以优选地使用具有羧基的碱可溶性树脂。
以碱可溶性树脂所具有的羧基的至少一部分残留的方式进行加成,此外通过利用环氧基开环而产生的羟基,能够在得到良好的图案加工性的同时,提高弯曲性和发光可靠性。
作为用于得到导入了碳原子数为9~19的长链烷基的碱可溶性树脂的开环加成反应中所使用的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物,为了避免过度的重均分子量(Mw)的上升或凝胶化成分的产生,优选仅使用单官能环氧化合物。作为具体例,可以使用在结构式(3)~(23)所示的化合物之中在分子内具有1个环氧基的化合物,其中,从利用长链烷基的碳原子数和支链结构而得到的弯曲性和发光可靠性的观点出发,优选上述结构式(12)所示的化合物或上述结构式(23)所示的化合物,从环氧基的反应性高的观点出发,进一步优选结构式(12)所示的化合物。
另一方面,作为为了得到(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂、(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂而使用的碱可溶性树脂,可以举出碱可溶性Cardo树脂、碱可溶性丙烯酸树脂、碱可溶性酚醛清漆树脂、碱可溶性聚酰亚胺树脂、碱可溶性聚酰亚胺前体、碱可溶性聚苯并噁唑树脂、碱可溶性聚苯并噁唑前体、碱可溶性聚酰胺树脂、碱可溶性硅氧烷树脂,从耐热性和颜料分散性优异的观点出发,优选碱可溶性聚酰亚胺树脂、碱可溶性聚酰亚胺前体、碱可溶性Cardo树脂、碱可溶性丙烯酸树脂,从耐热性优异的观点出发,更优选碱可溶性聚酰亚胺树脂、碱可溶性聚酰亚胺前体、碱可溶性聚苯并噁唑树脂、碱可溶性聚苯并噁唑前体、碱可溶性Cardo树脂,其中,从耐热性和颜料分散性优异的观点出发,进一步优选在后述的乙酸酯系有机溶剂单独中易溶的碱可溶性聚酰亚胺树脂。
有机EL显示装置的像素分割层中要求的耐热性优选为230℃以上、更优选为250℃以上。由于能够抑制高温条件下的来自像素分割层的气体产生量(排气)、能够抑制发光元件的劣化,因此能够提高有机EL显示装置的发光可靠性。在此所称的碱可溶性树脂是指在其结构中具有羟基和/或羧基作为碱可溶性基团、并且酸值为30mgKOH/g以上且重均分子量(Mw)为2,000以上且150,000以下的树脂。作为碱可溶性聚酰亚胺树脂,优选具有通式(24)所示的结构单元的碱可溶性聚酰亚胺树脂。
[化16]
(上述通式(24)中,R5表示4~10价的有机基团;R6表示2~8价的有机基团;R7和R8各自独立地表示酚性羟基、磺酸基或硫醇基,R7或R8的至少任一者中具有酚性羟基;p和q各自独立地表示0~6的范围)。
通式(24)中,R5-(R7)p表示酸二酐的残基。R5优选为具有芳族环或环状脂肪族基团的碳原子数5~40的有机基团。
作为酸二酐,可以举出例如均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)砜二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐等具有芳族环的四甲酸二酐、丁烷四甲酸二酐等具有脂肪族基团的四甲酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛烷四甲酸二酐等具有环状脂肪族基团的四甲酸二酐。
通式(24)中,R6-(R8)q表示二胺的残基。R6优选具有芳族环或环状脂肪族基团的碳原子数5~40的有机基团。
作为二胺,可以举出例如间苯二胺、对苯二胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、9,9-双(4-氨基苯基)芴、二氨基二苯基醚、二氨基二苯基砜、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基丙烷、二氨基二苯基六氟丙烷、二氨基二苯基硫醚、联苯胺、2,2'-双三氟联苯胺、2,2'-双三氟联苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷等具有芳族环的二胺、2,5-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷、2,6-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷等具有环状脂肪族基团的二胺。
具有通式(24)所示的结构单元的碱可溶性聚酰亚胺树脂优选在主链末端具有羧基、酚性羟基、磺酸基和/或硫醇基,更优选具有羧基和/或酚性羟基。将碱可溶性聚酰亚胺树脂的末端使用具有羧基、酚性羟基、磺酸基和/或硫醇基的封端剂封端,由此能够在主链末端导入这些基团。作为封端剂,可以举出例如单胺、酸酐、单羧酸、单酰氯化合物、或单活性酯化合物。
碱可溶性聚酰亚胺树脂的酸值从在碱显影液中的溶解性的观点出发,优选为30mgKOH/g以上、更优选为50mgKOH/g以上。另一方面,从抑制像素分割层的图案边缘剥离的观点出发,酸值优选为300mgKOH/g以下、更优选为250mgKOH/g以下。
碱可溶性聚酰亚胺树脂的重均分子量从像素分割层的硬度的观点出发,优选为5,000以上、更优选为10,000以上。另一方面,从在碱显影液中的溶解性的观点出发,优选为100,000以下、更优选为70,000以下。
作为(a-2)的具有通式(1)所示的结构的树脂的具体例,可以优选地举出:使用作为二胺的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和酸二酐合成碱可溶性聚酰亚胺树脂,通过使所合成的碱可溶性聚酰亚胺树脂具有的酚性羟基与上述结构式(12)所示的环氧化合物进行开环加成反应而得到的在分子内具有结构式(25)所示的结构单元的聚酰亚胺树脂。
[化17]
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碱可溶性Cardo树脂是指具有Cardo骨架的碱可溶性树脂,Cardo骨架是指在作为构成环状结构的环碳原子的季碳原子上以单键连接有2个芳族基团的骨架。作为Cardo骨架,可以举出例如在芴骨架、1-苯基-2,3-二氢-1H-茚骨架、或N-苯基酚酞骨架所具有的季碳原子上各自以碳-碳单键连接有2个苯基的骨架。这样的碱可溶性Cardo树脂可以源自在分子内具有芴骨架、1-苯基-2,3-二氢-1H-茚骨架和/或N-苯基酚酞骨架、以及具有羟基或环氧基的2个芳族基团的化合物而合成。本发明的感光性组合物为负型感光性组合物的情况下,优选使用还具有自由基聚合性基团的碱可溶性Cardo树脂。
作为碱可溶性Cardo树脂的优选的具体例,可以举出具有芴骨架、且具有下述通式(25)所示的结构单元和自由基聚合性基团的Cardo树脂;具有1-苯基-2,3-二氢-1H-茚骨架、且具有下述通式(26)所示的结构单元和自由基聚合性基团的Cardo树脂;具有N-苯基酚酞骨架、且具有下述通式(27)所示的结构单元和自由基聚合性基团的Cardo树脂。
[化18]
(上述通式(26)、(27)和(28)中,Q1~Q8表示直接键合于苯环的原子或取代基,各自可以相同也可以不同,为氢原子、碳原子数为1~6的烷基或碳原子数为1~6的烷氧基,a~h表示碳原子数为1~6的烷基和/或碳原子数为1~6的烷氧基的取代基数,为1或2)。
碱可溶性Cardo树脂的酸值从在碱显影液中的溶解性的观点出发,优选为30mgKOH/g以上、更优选为50mgKOH/g以上。另一方面,从抑制像素分割层的图案边缘剥离的观点出发,酸值优选为300mgKOH/g以下、更优选为250mgKOH/g以下。
碱可溶性Cardo树脂的重均分子量(Mw)从抑制图案边缘的剥离的观点出发,优选为2,000以上、更优选为3,000以上。另一方面,从抑制碱可溶性Cardo树脂的聚合时的凝胶化、抑制显影步骤中的显影残渣的观点出发,优选为40,000以下、更优选为20,000以下。
作为碱可溶性Cardo树脂,也可以使用市售品,可以举出例如“ADEKA ARKLS”(注册商标)WR-301((株)ADEKA制)、“オグゾール”(注册商标)CR-TR1、CR-TR2、CR-TR3、CR-TR4、CR-TR5、CR-TR6(以上均为大阪ガスケミカル(株)制)。
作为(a-3)的具有通式(2)所示的结构的树脂的具体例,可以优选地举出通过使碱可溶性Cardo树脂所具有的芳族羧基与上述结构式(12)所示的环氧化合物进行开环加成反应而得到的在分子内具有结构式(29)所示的结构单元的Cardo树脂。
[化19]
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作为得到(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂、(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂的方法,可以举出例如在干燥氮气气流下、有机溶剂中,将具有碳原子数为9~19的长链烷基和1个环氧基的化合物与碱可溶性树脂混合搅拌后,在80~200℃的加热条件下反应30~300分钟的方法。作为反应中使用的溶剂,可以举出例如醚类、乙酸酯类、酯类、酮类、芳族烃类、醇类,它们可以单独含有或含有多种使用。此外,在低加热温度下充分进行开环加成反应方面来看,可以使用加成催化剂,作为反应中使用的加成催化剂,可以举出例如二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、二甲基苯甲基胺等氨基系催化剂、2-乙基己酸锡(II)、月桂酸二丁基锡等锡系催化剂、2-乙基己酸钛(IV)等钛系催化剂、三苯基膦等磷系催化剂、环烷酸锂等锂系催化剂、环烷酸锆等锆系催化剂、环烷酸铬、乙酰乙酸铬、氯化铬等铬系催化剂,从抑制因最终得到的像素分割层中的残留催化剂而导致的介电常数上升的方面来看,优选使用磷系催化剂、氨基系催化剂。反应的终点可以根据以反应开始作为基准的体系内的环氧基的消失率而适当设定。此外,感光性组合物中或像素分割层中有无(a-1)成分所具有的长链烷基和环氧基、(a-2)成分所具有的上述通式(1)所示的结构和/或(a-3)成分所具有的上述通式(2)所示的结构可以通过NMR、IR等公知的手段来分析鉴定。
为了适度调整后述的对碱显影液的溶解速度、此外将像素分割层设为期望的图案形状,本发明的感光性组合物还可以含有不属于上述(a-1)~(a-3)的化合物的碱可溶性树脂。作为不属于上述(a-1)~(a-3)的化合物的碱可溶性树脂,可以从作为用于得到(a-2)的具有上述通式(1)所示的结构的树脂、(a-3)的具有上述通式(2)所示的结构的树脂的原料而例示的上述各种碱可溶性树脂中选择使用。
本发明的感光性组合物具有负型感光性或正型感光性中任一者。可以具有负型感光性,其中,通过隔着曝光掩模的图案曝光而使曝光部的膜光固化,降低碱溶解性,通过碱显影液而去除未曝光部的膜从而形成图案。或者,可以具有正型感光性,其中,通过隔着曝光掩模的图案曝光而将曝光部的膜的碱溶解性与未曝光部的膜的碱溶解性相比相对提高,由此通过碱显影液而去除曝光部的膜从而进行图案形成。在将对像素分割层赋予的遮光性设定为更高的情况下、即本发明的感光性组合物中含有的着色材料量多的情况下,从能够减少用于得到相同图案所需要的最低曝光量、即能够提高对曝光的灵敏度而提高生产率的观点出发,优选具有负型感光性。
本发明的感光性组合物含有(b)感光剂。本发明的感光性组合物在具有负型感光性的情况下,(b)感光剂含有具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物、和光聚合引发剂。通过将具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物与后述的光聚合引发剂并用,能够通过曝光而引起自由基聚合反应从而进行光固化,将未曝光部通过碱显影液而去除,由此进行图案形成。
作为自由基聚合性基团,从曝光时的灵敏度提高和固化膜的硬度提高的观点出发,优选为(甲基)丙烯酰基。在此所称的(甲基)丙烯酰基是指甲基丙烯酰基或丙烯酰基。作为具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物,可以举出例如二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇的ε-己内酯加成(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴、9,9-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)芴或它们的酸改性体、氧化乙烯改性体或氧化丙烯改性体等,它们可以单独含有或含有多种使用。为了促进光固化而提高图案加工性,优选至少含有具有3个以上的自由基聚合性基团的化合物,其中,从曝光步骤中的反应率高、且弯曲性优异方面来看,更优选为在分子内具有源自己内酯的柔软链和丙烯酰基的化合物。作为这样的化合物的具体例,可以举出下述结构式(41)所示的、二季戊四醇的ε-己内酯加成丙烯酸酯。
从对曝光的灵敏度提高的观点出发,具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物的含量在感光性组合物的全部固体成分中,优选为10重量%以上、更优选为15重量%以上。此外,从将图案边缘的递变形状设为平缓、避免在像素分割层的表面形成的电极的断线的观点出发,优选为30重量%以下、更优选为25重量%以下。
光聚合引发剂是指通过曝光而进行键开裂和/或反应从而产生自由基的化合物。通过含有光聚合引发剂,能够利用曝光使具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物光固化,与未曝光部相比相对降低曝光部对碱显影液的溶解性,能够将未曝光部通过碱显影液去除,由此进行图案形成。
作为光聚合引发剂,可以举出例如“アデカオプトマー”(注册商标)N-1818、N-1919、“アデカクルーズ”(注册商标)NCI-831(以上均为(株)ADEKA制)等咔唑系光聚合引发剂、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)TPO)等酰基氧化膦系光聚合引发剂、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲酰基肟)](BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)OXE01)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)(BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)OXE02)等肟酯系光聚合引发剂、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基苯基)-2-吗啉代丙-1-酮(BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)907)、2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1(BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)369)、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(BASF公司制“イルガキュア”(注册商标)379EG)等α-氨基烷基苯酮(α-aminoalkylphenone)系光聚合引发剂等,它们可以单独含有或含有多种使用。其中,后述的曝光步骤中,在对包含j线(313nm)、i线(365nm)、h线(405nm)、g线(436nm)的混合线的灵敏度高方面来看,优选为咔唑系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂。其中,同时具有咔唑结构和肟酯结构的光聚合引发剂在曝光中的灵敏度和深部固化性的方面来看是更优选的。作为属于其的光聚合引发剂的具体例,上述之中,可以举出N-1919、NCI-831、OXE02。
光聚合引发剂的含量从对曝光的灵敏度提高的观点出发,相对于具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物100重量份,优选为5重量份以上、更优选为10重量份以上。另一方面,光聚合引发剂的含量从对曝光的深部固化性的观点出发,相对于具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物100重量份,优选为60重量份以下、更优选为40重量份以下。
另一方面,本发明的感光性组合物在具有正型感光性的情况下,(b)感光剂含有光产酸剂。通过含有光产酸剂,能够在后述的曝光步骤中通过曝光,与未曝光部相比相对提高曝光部对碱显影液的溶解性,能够仅将曝光部通过碱显影液去除,由此进行图案形成。
作为光产酸剂,优选为重氮醌化合物。作为重氮醌化合物,更优选为将具有酚性羟基的化合物用重氮醌磺酰氯酯化而得到的反应物。
作为具有酚性羟基的化合物,可以举出Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-PHBA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亚甲基三-p-CR、亚甲基四-p-CR、BisRS-26X、Bis-PFP-PC(均为本州化学工业(株)制)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A(均为旭有机材工业(株)制)。
作为重氮醌磺酰氯,可以举出4-重氮萘醌磺酰氯、5-重氮萘醌磺酰氯。这样的重氮醌化合物在后述的曝光步骤中,对包含j线(313nm)、i线(365nm)、h线(405nm)、g线(436nm)的混合线的灵敏度高,故而优选。
光产酸剂的含量从图案加工性和最终得到的像素分割层的耐热性的观点出发,在感光性组合物的全部固体成分中,优选为5~30重量%。在需要提高本发明的感光性组合物对碱显影液的碱溶解性的情况下,可以有意地残留上述具有酚性羟基的化合物的酚性羟基中的一部分而不酯化。
本发明的感光性组合物可以含有热固化促进剂。在此所称的热固化促进剂是指发挥促进环氧化合物间的交联和/或环氧化合物与碱可溶性树脂的热交联的效果的化合物。
本发明的感光性组合物含有(a-1)的具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物的情况下,有时能够通过并用热固化促进剂,提高像素分割层的机械强度、提高弯曲性。此外,能够进一步降低环氧基、碱可溶性树脂所具有的羟基、羧基等极性基团的残留率,其结果是,能够降低后述的像素分割层的介电常数。作为固化促进剂,可以举出例如咪唑系固化促进剂、酸酐系固化促进剂、硫醇系固化促进剂,它们可以单独使用或含有多种使用。
本发明的感光性组合物为了将最终得到的像素分割层黑色化、赋予抑制外光反射的功能,优选还含有着色材料。作为着色材料,可以举出颜料和染料,从着色力高、耐热性优异的方面来看,优选为颜料。
在此所称的颜料是指至少在可见光区域中具有光吸收能力、且在本发明的感光性组合物中不溶的颗粒,着色力是指着色材料在膜中所占的单位体积的遮光性。从能够减少为了赋予期望的遮光性而需要的着色材料的总量、能够提高像素分割层的弯曲性的方面来看,更优选至少含有无机颜料。在对像素分割层在可见光区域至近红外线区域的全部区域中赋予遮光性的方面来看,为了避免介电常数的过度上升,优选并用无机颜料和有机颜料。
作为无机颜料,优选含有(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料。
通过含有(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料,不仅可见光区域、还能够将抑制近红外线的反射的功能赋予像素分割层。以往,在将配置在边框部的非接触式传感器、虹膜认证、面容认证等中使用的近红外线传感器并入显示部的内部的情况下,能够抑制太阳光等外光中包含的近红外线的内部散射,能够提高该传感器类的检测灵敏度。其结果是,能够制造具有高灵敏度的近红外线传感器、同时边框部窄或无边框部(无边框)、显示部在面板面积中所占的面积大的有机EL显示装置。有机EL显示装置的面板中搭载的偏振板在近红外线区域中的透光率的最大值通常为80~95%、最小值为50~70%,是高的,缺乏近红外线遮蔽性。因此,通过本发明的感光性组合物含有(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料而得到的上述效果在具有偏振板的有机EL显示装置、不具有偏振板的有机EL显示装置的任意情况下均是有用的。
在此所称的(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料包括具有钛原子的无机黑色颜料、具有锆原子的无机黑色颜料、非晶炭黑、炭黑,除此之外,还包括满足下述的无机材料的组:在涂布感光性组合物后进行热处理(大气压下/氮气氛围下/250℃、1小时)而得到的膜厚2.0μm的固化膜中,无机颜料的含量在固化膜中为35.0重量%时,近红外线区域(波长780~1,000nm)中的固化膜的厚度方向的透光率的最大值为70.0%以下。固化膜中的无机颜料的含量可以由使用小型电炉使全部有机成分挥发而得到的煅烧灰分来算出。
本发明的感光性组合物中或使用其形成的固化膜中含有的(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料可以组合X射线衍射图案、STEM-EDX等公知的手段来分析、鉴定。
作为(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料,其中,在电绝缘性高、介电常数低、能够提高有机EL显示装置的驱动稳定性方面,优选为具有钛原子的无机黑色颜料、具有锆原子的无机黑色颜料、非晶炭黑。在此所称的非晶炭黑是指非晶性炭黑颗粒。另一方面,简称炭黑是指一般而言作为着色材料用途而公知的具有结晶性的炭黑颗粒,根据有无结晶性而将两者完全区分定义。
具有钛原子的无机黑色颜料是指TiN所示的氮化钛、TiNxOy(0<x<2.0、0.1<y<2.0)所示的氮氧化钛、TiC所示的碳化钛、氮化钛与碳化钛的固溶体、钛与除钛之外的金属的复合氧化物或复合氮化物中任一种以上。其中,在除了可见光区域的遮光性高之外、在曝光步骤中的曝光透光率也高的方面来看,优选为氮化钛和氮氧化钛中任一者,从介电常数低的观点出发,更优选为氮化钛。作为氮化钛的制造方法,可以举出气相反应,其中,从容易得到一次粒径小、粒度分布尖锐的颗粒的观点出发,优选为通过热等离子体法而合成的氮化钛。此外,具有钛原子的无机黑色颜料为了避免介电常数的上升,作为杂质的无机白色颜料、即TiO2所示的二氧化钛的含量越少越优选,更优选不含有。
具有锆原子的无机黑色颜料是指Zr3N4所示的氮化锆、ZrN所示的氮化锆、ZrOxNy(0<x<2.0,0.1<y<2.0)所示的氮氧化锆、锆与除了锆之外的金属的复合氧化物或复合氮化物中任一种以上。其中,从曝光步骤中的曝光透光率高、介电常数低的观点出发,优选为ZrN所示的氮化锆。作为制造方法,可以举出气相反应,其中,从容易得到一次粒径小、粒度分布尖锐的颗粒的观点出发,优选为通过热等离子体法而合成的氮化锆。此外,具有锆原子的无机黑色颜料为了避免介电常数的上升,作为杂质的无机白色颜料、即ZrO2所示的二氧化锆的含量越少越优选,更优选不含有。
具有钛原子的无机黑色颜料和具有锆原子的无机黑色颜料根据需要为了对颜料表面进行改质,可以实施表面处理。作为表面处理的方法,可以举出例如通过硅烷偶联剂处理导入包含硅原子的有机基团作为表面修饰基团的方法;用二氧化硅、金属氧化物和/或有机树脂等覆盖材料覆盖颜料表面的一部分或全部的方法等,也可以组合多种表面处理。通过实施这些表面处理,有时能够提高感光性组合物的长期储存稳定性。应予说明,具有锆原子的无机黑色颜料和具有钛原子的无机黑色颜料可以以包含两者的固溶体形式构成1个一次颗粒。
非晶炭黑是指包含金刚石结构(SP3结构)和石墨结构(SP2结构)的非晶性炭黑。相当于被分类为所谓的类金刚石碳(DLC)的碳。非晶炭黑与后述的具有结晶性的炭黑相比,绝缘性高,可以不实施表面处理而适合用作着色材料。作为制造方法,优选使碳源气化,将气化的碳蒸气冷却并再凝固后,暂时制成薄片状,实施干式粉碎处理,进行微粒化。非晶炭黑的结构大量包含SP3结构的情况下,可见光线和近红外线的遮蔽性低,另一方面能够提高绝缘性。另一方面,大量包含SP2结构的情况下,绝缘性低,另一方面能够提高可见光线和近红外线的遮蔽性。即,能够通过合成条件控制颜料固有的这些特性。其中,本发明的感光性组合物中,可以优选地使用相对于SP3结构和SP2结构的总计,SP3结构的含量为30~70atom%的非晶炭黑。此外,SP3结构和SP2结构的比例可以通过X射线光电子能谱法来分析。
以上的具有钛原子的无机黑色颜料、具有氧化锆原子的无机黑色颜料和非晶碳的总计量在进一步提高近红外线遮蔽性方面来看,在本发明的感光性组合物的全部固体成分中,优选为5.0重量%以上。此外,在避免介电常数的过度上升的方面来看,在感光性组合物中的全部固体成分中,优选为35.0重量%以下。在此所称的全部固体成分是指由感光性组合物中排除溶剂成分的成分。
作为炭黑,可以举出根据其制造方法而分类的炉黑、热裂炭黑、槽法炉黑、乙炔黑、科琴黑、灯黑,其中,从分散性优异、颜料表面的酸性度、粒径的微细化的控制在工业上容易的观点出发,优选为通过炉法而制造的炉黑。其中,从绝缘性提高的观点出发,炭黑特有的颗粒牢固地连接为念珠状的结构长度越短越优选,进一步,更优选有机基团被表面修饰、或用高绝缘性的覆盖材料覆盖。作为这样的表面改质型炭黑,可以使用市售品,可以举出例如包含硫原子的酸性官能团被表面修饰的炭黑“TPK-1227”、颜料表面被二氧化硅覆盖的炭黑“TPX-1409”(以上均为CABOT公司制)。
炭黑的总计量在进一步提高近红外线遮蔽性方面来看,在本发明的感光性组合物的全部固体成分中优选为5.0重量%以上。此外,在避免介电常数的过度上升的方面来看,在感光性组合物中的全部固体成分中,优选为10.0重量%以下。
以上的(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料可以混合使用多种以使得像素分割层具有期望的光学特性。例如,通过使用呈现紫色调强的黑色的氮化锆、和呈现黄色调强的黑色的非晶碳进行调色,可以将像素分割层的反射色制成将彩色度抑制得低的中性黑。
(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料的平均一次粒径从提高分散性和分散后的储存稳定性的观点出发,优选为5nm以上、更优选为10nm以上。另一方面,从能够得到高弯曲性的观点出发,优选为150nm以下、更优选为100nm以下。在此所称的平均一次粒径是指通过使用图像分析式粒度分布测定装置的粒度测定法而算出的一次粒径的数均值。图像的拍摄中,可以使用透射型电子显微镜(TEM),可以在倍率50,000倍的条件下,从拍摄了100个以上的(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料的一次颗粒的图像,算出平均一次粒径。(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料不是球状的情况下,将其长径和短径的平均值记作一次粒径。图像分析中,使用マウンテック公司制图像分析式粒度分布软件Mac-View。在需要使平均一次粒径为小直径、或者将粗大成分磨碎而使粒度分布尖锐的情况下,可以进行干式粉碎处理。干式粉碎处理中,可以使用例如锤磨机、球磨机等。此外,因颜料的硬度过度高等理由而导致干式粉碎处理存在极限的情况下,期望不碎解而将粗大成分通过分级处理而去除。
作为有机颜料,可以使用各种各样的有机颜料,其中,从着色力优异、能够提高弯曲性的方面来看,优选(d)有机黑色颜料。应予说明,总体而言有机颜料在近红外区域的遮光性极差,另一方面具有介电常数低的利点,因此在本发明的感光性组合物中,可以有效地用作在避免介电常数的上升的同时仅在可见光区域赋予遮光性的成分。
本说明书中的(d)的有机黑色颜料是指苯并二呋喃酮系黑色颜料、苝系黑色颜料、偶氮系黑色颜料和它们的异构体。在此所称的异构体也包括互变异构体。异构体可以以多种颜料粉末的混合物形式包含,也可以在构成1个一次颗粒的基础上以混晶形式包含。
苯并二呋喃酮系黑色颜料是指下述通式(30)或(31)所示的颜料。下述通式(30)所示的颜料相当于被分类为所谓的内酰胺黑()的颜料。
[化20]
(通式(30)和(31)中,R9和R14各自独立地表示氢原子、CH3、CF3、氟原子或氯原子;R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R18各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的环烷基、碳原子数为1~12的烯基、碳原子数为1~12的环烯基、碳原子数为1~12的炔基、COOH、COOR19、COO-、CONH2、CONHR19、CONR19R20、CN、OH、OR19、OCOR19、OCONH2、OCONHR19、OCONR19R20、NO2、NH2、NHR19、NR19R20、NHCOR19、NR19COR20、N=CH2、N=CHR19、N=CR19R20、SH、SR19、SOR19、SO2R19、SO3R19、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHR19或SO2NR19R20;R10和R11、R11和R12、R12和R13、R15和R16、R16和R17、R17和R18可以直接键合或通过O、S、NH或NR19而键合。R19和R20各自独立地表示碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的环烷基、碳原子数为1~12的烯基、碳原子数为1~12的环烯基或碳原子数为1~12的炔基)。
其中,从遮光性和发光可靠性的观点出发,优选R9~R18为氢原子,即可以优选使用下述结构式(32)所示的苯并二呋喃酮系黑色颜料。作为下述结构式(32)所示的苯并二呋喃酮系黑色颜料,可以使用市售品,可以举出例如BASF制“Irgaphor”(注册商标)BlackS0100。此外,除此之外,还可以将R11和R16为SO3H、SO3 -、SO2NR19R20或COOH的苯并二呋喃酮系黑色颜料作为分散助剂而部分混合,进行后述的湿式分散处理,由此提高分散性。
[化21]
。
苝系黑色颜料是指下述通式(33)或(34)所示的颜料、和C.I.颜料黑31、32。相当于被分类为所谓的苝黑的颜料。其中,在遮光性高的方面,优选为下述通式(33)或(34)所示的颜料。
[化22]
(通式(33)和(34)中,R21~R28各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~6的烷氧基或羟基)。
其中,从遮光性和发光可靠性的观点出发,优选R21~R28为氢原子,即可以优选使用下述结构式(35)和/或(36)所示的苝系黑色颜料。作为下述结构式(35)和(36)所示的苝系黑色颜料(顺反异构体混合物),可以使用市售品,可以举出例如BASF制FK4280。
[化23]
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偶氮系黑色颜料是指下述通式(37)所示的颜料。相当于被分类为所谓的偶氮甲川黑(azo methine black)的颜料。
[化24]
(通式(37)中,X表示具有异吲哚啉酮结构的有机基团或具有异吲哚啉结构的有机基团,Y表示选自碳原子数为1~3的烷基和碳原子数为1~3的烷氧基中的至少1种有机基团,n表示1~5的整数)。
从遮光性和发光可靠性的观点出发,作为优选的具体例,可以举出下述结构式(38)所示的偶氮系黑色颜料、下述结构式(39)所示的偶氮系黑色颜料。
[化25]
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作为除了有机黑色颜料之外的有机颜料,可以使用黄色、橙色、蓝色、红色、绿色、紫色、茶色等各种有机颜料,通过在本发明的感光性组合物中含有2色以上的有机颜料而模拟黑色化,能够使像素分割层为黑色,通过调整它们的量比,能够控制光学特性。其中,从遮光性和发光可靠性的观点出发,优选黄色、蓝色、红色的组合。
作为有机黄色颜料,可以举出例如C.I.颜料黄12、13、17、20、24、74、83、86、93、95、109、110、117、120、125、129、138、139、150、151、175、180、181、185、192、194、199。其中,从发光可靠性的观点出发,优选作为苯并咪唑酮系黄色颜料的C.I.颜料黄120、151、175、180、181、192、194。
作为有机蓝色颜料,可以举出例如C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60、64、65、75、79、80。其中,从发光可靠性的观点出发,优选作为稳定型铜酞菁的C.I.颜料蓝15:3、15:4、15:6、作为蓝蒽酮的C.I.颜料蓝60。
作为有机红色颜料,可以举出例如C.I.颜料红9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、190、192、196、202、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254。其中,从发光可靠性的观点出发,优选作为苝系红色颜料的C.I.颜料红123、149、179、190或作为蒽醌系红色颜料的C.I.颜料红177。
本发明的感光性组合物还可以含有分散剂。分散剂是指兼具具有与颜料表面的化学键合或对颜料表面的吸附作用的颜料亲和性基团、和具有亲溶剂性的高分子链或基团的物质。作为分散剂的作用机理,除了酸-碱相互作用之外,氢键、范德华(Van-der-Waals)力等复合地参与,后述的制作颜料分散液时进行的湿式介质分散处理中,通过提高有机颜料表面对分散介质的润湿性,提高因高分子链而导致的有机颜料彼此的立体排斥效果和/或静电排斥效果,从而发挥促进颜料的微细化、且提高分散稳定性的效果。通过促进微细化和提高分散稳定性,能够进一步提高弯曲性。
作为分散剂,可以优选地使用具有碱性吸附基团的分散剂、具有酸性基团的分散剂、非离子系分散剂。作为具有碱性吸附基团的分散剂,可以举出例如DisperBYK-142、145、164、167、182、187、2001、2008、2009、2010、2013、2020、2025、9076、9077、BYK-LP N6919、BYK-LP N21116、BYK-JET9152(以上均为ビックケミー公司制)、“Solsperse”(注册商标)9000、11200、13650、20000、24000、24000SC、24000GR、32000、32500、32550、326000、33000、34750、35100、35200、37500、39000、56000、76500(以上均为ルーブリゾール公司制)、Efka-PX4310、4320、4710(以上均为BASF公司制)。作为具有酸性基团的分散剂,可以举出例如“Tego dispers”(注册商标)655(エボニック公司制)、DisperBYK-102、118、174、2096(以上均为ビックケミー公司制),作为非离子系分散剂,可以举出例如“SOLSPERSE”(注册商标)54000(ルーブリゾール公司制)、“Tego dispers”(注册商标)650、652、740W(以上均为エボニック公司制)。考虑颜料固有的表面特性、平均一次粒径,可以适当地将这些分散剂单独或者混合多种使用,以得到后述的平均分散粒径。
分散剂的含量从后述的湿式介质分散处理中的充分解凝集性、和抑制分散处理后的再凝集的方面来看,相对于颜料的总计量100重量份,优选为10重量份以上、更优选为20重量份以上。另一方面,在充分确保分散剂之外的构成成分的含量的方面来看,优选为100重量份以下、更优选为60重量份以下。
本发明的感光性组合物可以含有溶剂。通过含有溶剂,能够调整粘度、涂布性、储存稳定性,通过选择适当的溶剂,能够提高最终得到的像素分割层的膜厚均匀性。
作为溶剂,可以举出例如醚类、乙酸酯类、酯类、酮类、芳族烃类、醇类等。可以含有这些中的2种以上。作为醚类,可以举出例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丙基醚、二乙二醇单正丁基醚、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇甲基-正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇单乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、四氢呋喃等。作为乙酸酯类,可以举出例如乙酸丁酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯(以下称为“PGMEA”)、3-甲氧基丁基乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、环己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等。作为酯类,可以举出例如2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯等乳酸烷基酯类、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等。作为酮类,可以举出例如甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等。作为芳族烃类,可以举出例如甲苯、二甲苯等。作为醇类,可以举出例如异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、双丙酮醇等。其中,从可以提高颜料的分散稳定性、提高弯曲性的方面来看,在感光性组合物所含有的全部溶剂中,乙酸酯类的含量优选为50重量%以上、更优选为70重量%以上。
本发明的感光性组合物还可以含有有机系的近红外线吸收染料(Near InfraredDye)。有机系的近红外线吸收染料总体而言与上述(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料相比单位体积的遮光性显著差,但在介电常数低的方面是优异的,因此能够以染料的溶解度允许的含量使用,与(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料并用是最有用的。作为有机系的近红外线吸收染料,可以举出花青系染料、酞菁系染料、萘菁系染料、聚甲炔系染料、方酸鎓系染料、卟啉系染料、diimonium(ジイモニウム)系染料、靛蓝系染料、夸特锐烯系染料、苝系染料、镍二硫纶络合物系染料。其中,从有机溶剂中的溶解度和发光可靠性优异的观点出发,优选为酞菁系染料、夸特锐烯系染料、苝系染料。
作为酞菁系染料,可以举出中心金属具有氧代钒、铜、铝、钴或锌的酞菁系染料。其中,更优选作为中心金属具有氧代钒的氧钒酞菁系染料和/或作为中心金属具有铜的铜酞菁系染料,从发光可靠性优异的观点出发,进一步优选(e)氧钒酞菁系近红外线吸收染料。此外,至少作为(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料而在上文例示的所有黑色颜料总体而言,越是长波长侧,遮光性越低。因此,在制成氯仿溶液时的极大吸收波长在近红外线区域之中处于波长900~1,000nm的区域、且从实现兼顾颜料成分的分散稳定性方面来看,更优选为在上述例示的乙酸酯系溶剂单独中的溶解度为2.0重量%以上的有机系染料。作为满足这两种特性的有机系染料,可以举出例如(e)氧钒酞菁系近红外线吸收染料FDN-07、FDN-08(以上均为山田化学工业(株)制)、铜酞菁系近红外线吸收染料FDN-06(山田化学工业(株)制)。
这些近红外线吸收染料在能够抑制像素分割层的表面中的凹凸缺陷的产生方面来看,优选并非以分散染料形式,而是以实质性可溶性染料形式使用。在此所称的可溶性染料是指在完全溶解于感光性组合物中的状态下使用的染料。作为有机系的近红外线吸收染料的含量,从溶剂成分和树脂成分中的溶解度的观点出发,在本发明的感光性组合物中,优选低于2.0重量%。
将本发明的感光性组合物固化而得到的固化膜用于有机EL显示装置的像素分割层的情况下,从提高使用近红外线的传感器的灵敏度方面来看,固化膜所具有的对近红外线的遮光性越高越好。具体而言,将本发明的感光性组合物固化而制成膜厚2.0μm的固化膜时,波长780~1,000nm下的透光率的最大值优选为15.0%以下、更优选为10.0%以下、进一步优选为5.0%以下。
此外,在减少外光反射而提高有机EL显示装置的显示部的目视辨认性方面来看,固化膜所具有的对可见光线的遮光性越高越优选。具体而言,将本发明的感光性组合物固化而制成膜厚2.0μm的固化膜时,可见光区域之中比视灵敏度最高的波长550nm下的透光率优选为10.0%以下、更优选为5.0%以下、进一步优选为1.0%以下。
在此所称的透过率是指在透光性基材上形成固化膜,使膜厚为2.0μm,可以用分光光度计“U-4100(日立ハイテクノロジーズ公司制)”测定,测定波长设为每1.0nm,根据透光性基材的透射光强度与在透光性基材上形成有固化膜的层叠基材的透射光强度之比,可以求出固化膜的透光率(%)。作为透光性基材,可以优选使用透光性玻璃基材“テンパックス(AGCテクノグラス(株)制)”。应予说明,透光率是指固化膜的厚度方向的透光率,在测定时,使光从膜面侧入射,从透光性基材侧透过。
另一方面,从能够抑制亮度不均匀而提高显示特性的观点出发,固化膜的介电常数越低越好,将本发明的感光性组合物固化而制成膜厚2.0μm的固化膜时,频率1kHz下的介电常数优选低于5.0、更优选低于4.5、更优选低于4.0。另一方面,在过度降低介电常数的情况下,只要不在膜内部有意设置大量空隙,则在原理上是困难的,因此从弯曲性的观点出发,优选为2.0以上。
在此所称的介电常数是指在铝基材上以膜厚达到2.0μm的方式形成固化膜后,在固化膜的表面上以达到70nm的膜厚的方式对铝薄膜进行图案蒸镀从而得到层叠基材,将所得层叠基材使用介电常数测定装置“LCRメーター4294A(Agilent Technologies公司制)”测定静电电容C的值,使用所得静电电容C的值由以下的式可以算出介电常数K。此外,算出透光率和介电常数时的固化膜的膜厚可以使用触针式膜厚测定装置“サーフコム(东京精密(株)制)”来测定。
K=C×d/(ε×S)
在此,
C:静电电容(F)
d:膜厚(m)
ε:真空的介电常数8.854×10-12(F/m)
S:电极面积(m2)。
对制造本发明的感光性组合物的方法进行说明。例如,作为第一阶段,制作颜料分散液。颜料分散液可以将颜料成分、溶剂和根据需要的分散剂等其他成分混合,从而进行湿式介质分散处理而得到。
作为用于进行湿式介质分散处理的分散机,可以举出卧式或立式珠磨机、辊磨机等,可以举出例如“DYNO-MILL”(注册商标)(Willy A.Bachofen公司制)、“スパイクミル”(注册商标)((株)井上制作所制)、“サンドグラインダー”(注册商标)(デュポン公司制)。作为分散机用的介质,可以举出氧化锆珠、锆珠(ZrSiO4)、氧化铝珠、无碱玻璃珠,为了避免因缺损、磨碎而导致的污染,优选使用不含金属和成为金属离子杂质源的成分的珠。作为优选的市售品的具体例,可以举出“トレセラム”(注册商标)(东レ(株)制)。此外,珠的直径优选为0.03~5mm,真球度越高越优选。分散机的运转条件以颜料的分散后平均粒度、粘度达到期望的范围的方式,考虑珠硬度、操作性、生产率等而适当设定即可。
(c)的具有近红外线遮蔽性的无机颜料的平均分散粒径从抑制颜料的再凝集的方面来看,优选为30nm以上、更优选为50nm以上。另一方面,从避免像素分割层的介电常数局部变高从而得到良好的显示特性方面来看,优选为200nm以下、更优选为150nm以下。此外,有机颜料的平均分散粒径从抑制颜料的再凝集方面来看,优选为50nm以上、更优选为80nm以上。另一方面,从提高图案直线性的方面来看,优选为300nm以下、更优选为200nm以下。
在此所称的颜料的平均分散粒径是指通过上述的湿式介质分散处理而得到的颜料分散液中含有的颜料的粒径的整体的数均值。平均分散粒径可以使用动态光散射法粒度分布测定装置“SZ-100(HORIBA制)”或激光衍射・散射法粒度分布测定装置“MT-3000(Microtrac制)”来测定。
作为第二阶段,可以通过将颜料分散液、和上述选自(a-1)~(a-3)中的化合物、(b)感光剂、根据需要的其他成分混合、搅拌,从而得到本发明的感光性组合物。
接着,针对本发明的固化膜进行说明。本发明的固化膜是本发明的感光性组合物的固化物,可以适合用作有机EL显示装置的像素分割层。
将作为本发明的固化物的固化膜用于有机EL显示装置的像素分割层的情况下,从能够将显示部高精细化、提高图像或者影像的显示品质、提高作为显示装置的价值的观点出发,显示区域中的像素分割层的开口率优选为20%以下。在此所称的开口率是指像素分割层的开口部相对于像素分割层面积的面积率。开口率越低,则显示部中的像素分割层的形成面积越大,因此显著影响像素分割层的发光可靠性所涉及的性能。即,越是开口率低、具有高精细的显示部的有机EL显示装置,则越显著有利于本发明的效果。此外,从相同的理由出发,像素分割层的膜厚越厚,则越显著有利于本发明的效果。
此外,将作为本发明的感光性组合物的固化物的固化膜用作兼具面板构件构成中的间隔物功能的像素分割层的情况下,在面内可以具有固化膜的膜厚不同的部位、即台阶形状。作为得到具有固化膜的膜厚不同的台阶的像素分割层的方法,可以举出:在后述的曝光步骤中,隔着形成了曝光光区域的透光率不同的多种开口部的负型或正型的网目版掩模而进行图案曝光的方法。本发明的感光性组合物具有负型感光性的情况下,曝光部之中,局部曝光光区域的透光率高的部位在碱显影液中的溶解性进一步降低,在最终得到的像素分割层的面内形成为凸部。另一方面,在本发明的感光性组合物具有正型感光性的情况下,曝光部之中,局部曝光光区域的透光率低的部位在碱显影液中的溶解性进一步降低,在最终得到的像素分割层的面内形成为凸部。
作为本发明的感光性组合物的固化物的固化膜可以通过例如按顺序包含涂布步骤、预烘烤步骤、曝光步骤、显影步骤、固化步骤的光刻而得到。
涂布步骤中,将本发明的感光性组合物涂布在基板上而得到涂布膜。例如,在顶发光型的有机EL显示装置的情况下,作为基板,可以举出在玻璃基材或柔性基材的表面上按顺序层叠有包含图案状的银/铜合金等的反射层、和相同图案状的ITO电极的基板。作为柔性基材,可以优选地使用将包含聚酰亚胺树脂的柔性基材固定在作为临时支撑体的板状玻璃基材的表面上而得到的层叠基材。在此所称的板状玻璃基材在步骤中被剥离,由此能够使最终得到的有机EL显示装置柔性化。
涂布步骤中,涂布本发明的感光性组合物从而得到涂布膜。作为涂布步骤中使用的涂布装置,可以举出例如狭缝涂布机、旋涂机、凹版涂布机、浸涂机、帘式涂布机、辊涂机、喷涂机、丝网印刷机、喷墨机。像素分割层在构件构成上通常以0.5~3.0μm左右、优选为1.0~2.0μm左右的膜厚形成,因此适合于薄膜涂布而难以发生涂布缺陷,膜厚均匀性和生产率优异,因此优选为狭缝涂布机或旋涂机,从省液和生产效率的观点出发,优选为狭缝涂布机。
预烘烤步骤中,通过加热而使涂布膜中的溶剂挥发,由此得到预烘烤膜。作为加热装置,可以举出例如热风烘箱、加热板、远红外线烘箱(IR烘箱)等。可以进行针尖间隔预烘烤或者接触式预烘烤。预烘烤温度优选为50~150℃,预烘烤时间优选为30秒~数小时。为了进一步提高膜厚均匀性,可以在涂布步骤后通过真空/减压干燥机而使涂布膜所包含的溶剂的至少一部分挥发后,进行利用加热的预烘烤步骤。
曝光步骤中,从预烘烤膜的膜面侧,隔着光掩模而照射活性化学射线,从而得到曝光膜。作为曝光步骤中使用的曝光装置,可以举出步进光刻机、镜面投影掩模对准机(MPA)、平行光掩模对准机(PLA)等。作为曝光时照射的活性化学射线,可以举出例如紫外线、可见光线、电子射线、X射线、KrF(波长248nm)激光、ArF(波长193nm)激光等。其中,优选为水银灯的j线(波长313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm),更优选为包含这些的混合线。曝光量通常为10~4,000mJ/cm2左右(i线换算值)。作为光掩模,可以举出例如在玻璃、石英或膜等的在曝光波长下具有透光性的基材单侧的表面上以图案状形成有由铬等金属、黑色有机树脂形成的具有曝光光遮蔽性的薄膜的掩模。使用本发明的感光性组合物而形成像素分割层的过程中,可以使用负型或者正型中任一光掩模,通过仅在开口部使活性化学射线透过而进行图案曝光,从而得到曝光膜。
显影步骤中,在本发明的感光性组合物具有负型感光性的情况下,通过显影而去除未曝光部,从而得到图案状的显影膜。另一方面,在具有正型感光性的情况下,通过显影而去除曝光部,得到图案状的显影膜。作为显影方法,可以举出例如在作为碱显影液的有机系碱水溶液或无机系碱水溶液中通过喷淋、浸渍、打浆等方法将曝光膜浸渍10秒~10分钟的方法。
曝光膜中,可以利用曝光部/未曝光部对碱显影液的溶解性之差,得到图案状的显影膜。在此,曝光部是指隔着掩模开口部而照射曝光光的部位,另一方面,未曝光部是指未照射曝光光的部位。
在本发明的感光性组合物具有负型感光性的情况下,未曝光部为图案开口部,另一方面,在为正型感光性的情况下,曝光部为图案开口部,开口部最终形成有机EL显示装置中的发光像素部。
作为碱显影液,可以举出例如2.38重量%四甲基氢氧化铵(以下为“TMAH”)水溶液、0.4重量%TMAH水溶液、0.2重量%TMAH水溶液,通常在大气压、15~35℃的范围内,在一定的液温下使用。显影后,可以施加利用去离子水的喷淋的润洗洗涤处理、和/或利用空气喷射的除水处理。
固化步骤中,在通过加热而使显影膜热固化的同时,使水分、残留的显影液等成分挥发,得到固化膜。作为加热装置,可以举出例如热风烘箱、IR烘箱等。加热温度为了使(a-1)具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物、其他的热固化成分充分热固化从而提高弯曲性和发光可靠性,优选为200~300℃。在本发明的感光性组合物含有有机颜料的情况下,为了抑制分解物的产生提高发光可靠性,优选为230~260℃。加热氛围优选为氮气氛围下,加热时的压力优选为大气压。
具有从以上的步骤得到的本发明的固化膜的有机EL显示装置的实施方式示于图1。本发明的固化膜可以合适地用做图1中的像素分割层(8)。此外,本发明的固化膜还可以合适地用于与像素分割层(8)同样要求高弯曲性和高发光可靠性的平坦化层(4)。应予说明,具有本发明的固化膜的有机EL显示装置也包括在本发明中。
在基材(6)的表面上,以行列状设置有底栅型或顶栅型的TFT(1)(薄膜晶体管),在覆盖TFT(1)、和与TFT(1)连接的配线(2)的状态下形成TFT绝缘层(3)。进一步,在TFT绝缘层(3)的表面上,形成平坦化层(4),在平坦化层(4)上,设置使配线(2)开口的接触孔(7)。在平坦化层(4)的表面上,对第二电极(5)进行图案形成,与配线(2)连接。以包围第二电极(5)的图案周缘的方式,形成像素分割层(8)。在像素分割层(8)上设置开口部,在开口部形成包含有机EL发光材料的发光像素(9),第一电极(10)在覆盖像素分割层(8)和发光像素(9)的状态下成膜。将包含以上的层叠构成的TFT基板在真空下密封后,如果对发光像素部直接施加电压,则能够作为有机EL显示装置而发光。
发光像素(9)可以是排列有具有作为光的3原色的红、蓝、绿区域各自的发光峰波长的不同种类的像素,或在整面上制作发出白色的光的发光像素,作为另外的层叠构件而组合红、蓝、绿的滤色器。通常显示的红色区域的峰波长为560~700nm,蓝色区域的峰波长为420~500nm,绿区域的峰波长为500~550nm,但在本发明的有机EL显示装置中,发光像素的种类没有特别限定,发的光可以具有任意峰波长。作为第二电极(5),可以合适地使用例如包含ITO(铟锡氧化物)的透明膜,作为第一电极(10),可以合适地使用例如银/镁等的合金膜,但只要是作为电极发挥功能的层,则可以包含任意物质。此外,作为构成发光像素的有机EL发光材料,除了发光层之外,进一步可以合适地使用组合了空穴传输层和/或电子传输层的材料。
光提取方向可以是将从发光像素发射的光经由基材(6)而在基材侧提取的底发光型有机EL显示装置,也可以是经由第一电极而将发的光在基材(6)的相反侧提取的顶发光型有机EL显示装置,没有特别限定。在平坦化层(4)与第二电极(5)之间,为了提高1个方向上的光提取效率,可以进一步设置金属反射层等。如果基材(6)使用玻璃等所代表的硬质的板状基材,则形成刚性型的有机EL显示装置。另一方面,如果使用柔性基材,则形成柔性有机EL显示装置。作为用于得到机械强度优异的包含聚酰亚胺树脂的柔性基材的树脂溶液,可以举出例如包含聚酰胺酸的溶液。将包含聚酰胺酸的溶液涂布在支撑体的表面上,接着,通过加热而将聚酰胺酸进行酰亚胺化,变换为聚酰亚胺树脂,可以制成柔性基材。聚酰胺酸可以使四甲酸二酐和二胺化合物在N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺系溶剂中反应,从而合成。其中,从热线膨胀系数小、尺寸稳定性优异的方面来看,优选为具有芳族四甲酸二酐的残基、和芳族二胺化合物的残基的聚酰胺酸。作为具体例,可以举出具有3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐的残基、和对苯二胺的残基的聚酰胺酸。
实施例
以下,举出其实施例和比较例,详细说明本发明,但本发明的方式不限定于这些。
首先,针对各实施例和比较例中的评价方法进行说明。
<所需最低曝光量的算出方法>
在100mm×100mm的无碱玻璃基板的表面上,通过溅射法,整面形成厚度10nm的银/铜合金的薄膜(体积比10:1),蚀刻而形成图案状的金属反射层,接着,通过溅射法,整面形成厚度10nm的ITO透明导电膜,得到所需最低曝光量评价用基板。
在所得所需最低曝光量评价用基板的表面上,将感光性组合物以最终得到的固化膜的厚度达到2.0μm的方式调节转速用旋涂机涂布,得到涂布膜,使用加热板(SCW-636;大日本スクリーン制造(株)制),将涂布膜在大气压下、100℃下预烘烤120秒,得到预烘烤膜。使用两面对准单面曝光装置(掩模对准机PEM-6M;ユニオン光学(株)制),隔着具有开口部的宽度与遮光层的宽度为1比1的线与间隔图案的灵敏度测定用灰阶掩模(MDRM MODEL4000-5-FS;Opto-Line International公司制),将超高压水银灯的j线(313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)和g线(波长436nm)的混合线进行图案形成曝光后,使用光刻用小型显影装置(AD-2000;泷泽产业(株)制),用2.38重量%TMAH水溶液显影60秒,用去离子水润洗30秒,得到显影膜。接着,使用FPD检查显微镜(MX-61L;オリンパス(株)制),将制作的显影膜的解像图案在50倍的倍率下观察,在线与间隔图案中,将形成图案线宽度(20.0μm)与间距宽度(20.0μm)为1比1的、即与光掩模相同尺寸的图案状显影膜的曝光量(mJ/cm2:i线照度计的值)记作感光性组合物的所需最低曝光量(对曝光的灵敏度)。应予说明,所需最低曝光量大于150mJ(mJ/cm2)、显影膜剥离等而无法形成图案状显影膜的情况排除在评价对象之外。
(1)固化膜的评价
(i)近红外区域的遮光性和(ii)可见光区域的遮光性的评价
针对通过实施例1~29和比较例1~20得到的在テンパックス的表面上具有固化膜的光学特性评价用基板,使用分光光度计“U-4100(日立ハイテクノロジーズ公司制)”,以测定波长每1.0nm测定波长380nm至1,000nm的透光率,将由透光性基材的透射光强度与光学特性评价用基板的透射光强度之比求出的透光率的小数点第二位四舍五入,求出至小数点第一位的数值,记作固化膜的透光率。波长780~1,000nm下的透光率的最大值越低的固化膜,则评价为近红外区域的遮光性优异,波长550nm下的透光率越低的固化膜,则评价为可见光区域的遮光性优异。应予说明,固化膜的厚度使用触针式膜厚测定装置(东京精密(株);サーフコム),在面内3个部位测定,将其平均值的小数点第二位四舍五入,求出至小数点第一位的数值。
(iii)介电常数的评价
针对通过实施例1~29和比较例1~20而得到的按顺序具有铝基材、固化膜、铝薄膜的介电常数评价用基板,使用介电常数测定装置“LCRメーター4294A(Agilent Technologies公司制)”,测定频率1kHz下的介电常数。应予说明,固化膜的厚度使用触针式膜厚测定装置(东京精密(株);サーフコム),在面内4个部位测定,将其平均值的小数点第二位四舍五入,求出至小数点第一位的数值。
(iv)图案直线性的评价
将通过实施例1~29和比较例1~20而得到的位于图案状固化膜形成基板的中央部的开口部10个部位,使用光学显微镜,放大至倍率50倍进行观察,通过以下的方法,算出固化膜的图案边缘部处的波线的最大宽度W(μm)。图案状固化膜中,分别测量横向上最小的线宽度a和最大的线宽度b、纵向上最小的线宽度c和最大的线宽度d的长度,由以下的式分别算出W1(μm)和W2(μm),将W1(μm)与W2(μm)之中大的值记作波线的最大宽度W(μm)。应予说明,测量线宽度a~d的长度时的测量角度以图案状固化膜形成基板的边缘部为基准达到平行的方式进行。
(b-a)/2=W1
(d-c)/2=W2
表示固化膜的图案边缘部的波线的示意图示于图2。白色所示的部位表示开口部(11),黑色所示的部位表示图案状固化膜(12)。图2中的a和b的箭头是相对于图案状固化膜形成基板的横向边缘部平行的直线,另一方面,c和d的箭头是相对于图案状固化膜形成基板的纵向边缘部平行的直线。应予说明,在此作为基准的图案状固化膜形成基板的横向或纵向的边缘部是指表示具有后述的像素分割层的有机EL显示装置的制作方法的图3中无碱玻璃基板(15)的横向或纵向的边缘部。
最大宽度W越小则图案直线性越高,有机EL显示装置的目视辨认性优异。根据最大宽度W,基于以下的判定基准而评价图案直线性,A~C记作合格、D~E记作不合格。但是,除了图案边缘部本身的图案形状之外,因显影残渣而引起的波线也包括在最大宽度W的算出中,进行测量。
A:最大宽度低于1.0μm
B:最大宽度为1.0μm以上且低于1.5μm
C:最大宽度为1.5μm以上且低于2.0μm
D:最大宽度为2.0μm以上且低于3.0μm
E:最大宽度为3.0μm以上。
(v)弯曲性的评价
针对通过实施例1~29和比较例1~20而得到的在柔性基材的表面上形成有固化膜的弯曲性评价用基板,通过以下的方法评价弯曲性。
准备仅直径阶段性不同的铁制金属丝(0.10mm、0.30mm、0.50mm、0.80mm、1.00mm、2.00mm的总计6个阶段)。图3所示的试验片构成中,以柔性基材(13)成为内侧、固化膜(14)成为外侧的方式沿着金属丝的表面卷绕,以具有一定的曲率半径的方式使弯曲性评价用基板弯曲。接着,将弯曲性评价用基板再次恢复平坦,使用FPD检查显微镜,以20倍的倍率观察固化膜(14)的表面,确认有无龟裂、剥离。进一步,另外不卷绕在上述金属丝上,将弯曲性评价用基板单独完全弯折(直径:0.00mm),再次恢复平坦后,进行相同的观察。将以上的操作改变弯曲或弯折的固化膜的部位而反复进行总计5次,没有观察到龟裂、剥离的最小的槽深度除以2得到的值视为可弯曲的最小曲率半径(mm)。0.00mm、0.05mm、0.15mm、0.25mm、0.40mm、0.50mm、1.00mm的7个阶段的最小曲率半径之中,其值越小则评价为弯曲性优异,0.40mm以下的固化膜记作合格,0.50mm和1.00mm的固化膜记作不合格。此外,最小曲率半径大于1.00mm的情况下判定为“测定范围外”,记作不合格。应予说明,另外评价厚度7μm的柔性基材单独的弯曲性的结果是0.00mm,另外确认为弯曲性优异、能够弯折的基材。应予说明,未观察到实施例1~29和比较例1~20中固化膜的剥离,仅根据有无龟裂来进行评价。
(2)有机EL显示装置的亮度不均匀的评价
使通过实施例1~29和比较例1~20而得到的有机EL显示装置利用10mA/cm2的直流驱动以开/关切换操作每30秒反复10次进行发光,在纵16mm/横16mm的区域内形成的像素部中,将位于中央部的10个部位的发光像素部以倍率50倍在监视器上放大显示并观察,将点亮时的亮度不均匀的程度基于以下的判定基准而评价,A~C记作合格,D~E记作不合格。
A:没有观察到亮度不均匀
B:略微观察到亮度不均匀
C:观察到亮度不均匀
D:显著观察到亮度不均匀
E:存在1个部位以上的暗点的像素部,无法评价。
(3)柔性有机EL显示装置的发光可靠性的评价
将通过实施例1~29和比较例1~20而得到的柔性有机EL显示装置以显示部(发光面)朝上放置在加热至80℃的加热板上,评价以10mA/cm2通过直流驱动而发光起1小时后的像素发光面积率(发光部相对于发光像素面积的面积率),然后暂时关闭电源,灭灯。接着,作为模拟太阳光而不断向显示部持续照射以氙灯作为光源的波长420nm下的照度3.0W/cm2的光。开始照射起50小时后、100小时后、500小时后再次发光,针对位于中央部的10个部位的发光像素部,测定像素发光面积率,算出其平均值。以1小时后的像素发光面积率作为基准,越能够维持高像素发光面积率,则记作发光可靠性优异,基于以下的判定基准进行评价,A~C记作合格,D~F记作不合格。
A:95%以上
B:90%以上且低于95%
C:85%以上且低于90%
D:60%以上且低于85%
E:低于60%
F:在刚驱动后的时点具有1个部位以上的非点亮的发光像素部。
(合成例:聚酰亚胺树脂溶液A的合成)
在干燥氮气气流下,将150.15g的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(0.41mol)、6.20g的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(0.02mol)、和作为封端剂的13.65g的3-氨基苯酚(0.13mol)溶解在作为溶剂的500.00g的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下记作“NMP”)中,向其中添加155.10g的双(3,4-二羧基苯基)醚二酐(0.50mol)和150.00g的NMP,在20℃下搅拌1小时,进一步去除水的同时在180℃下搅拌4小时。反应结束后,将反应液投入10L的水中,过滤收集所生成的沉淀物,用水洗涤5次,用80℃的真空干燥机干燥20小时,合成具有上述通式(24)所示的结构单元的重均分子量(Mw)为25,000、酸值160(mgKOH/g)的碱可溶性聚酰亚胺树脂,将其溶解在PGMEA中,得到固体成分30重量%的聚酰亚胺树脂溶液A。
(合成例:聚酰亚胺树脂溶液B的合成)
将180.00g的PGMEA、107.14g的聚酰亚胺树脂溶液A和12.86g的上述结构式(12)所示的化合物在干燥氮气气流下、130℃的加热条件下反应30分钟,由此得到含有具有上述通式(1)中的R1为源自结构式(12)所示的化合物的碳原子数为17的支链烷基、R2为COOCH2的结构、且具有上述结构式(25)所示的结构单元的聚酰亚胺树脂的PGMEA溶液,进一步用PGMEA稀释,使固体成分为15重量%,得到聚酰亚胺树脂溶液B。
(合成例:聚酰胺酸溶液A的合成)
向容积300mL的四口烧瓶上,安装温度计、带搅拌叶片的搅拌棒。在干燥氮气气流下,将作为酰胺系溶剂的90.00g的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下称为“NMP”)添加至烧瓶内,开始升温,将液温维持在40℃。将作为二胺化合物的10.81g(100mmol)的对苯二胺添加至NMP中,搅拌溶解。接着,添加作为酸二酐的26.48g(90mmol)的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐,搅拌溶解。持续搅拌4小时后,添加作为封端剂的3.27g(15mmol)的二碳酸二叔丁酯,搅拌1小时后,添加2.94g(10mmol)的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、和10.00g的NMP,进一步持续搅拌2小时后,停止升温,自然冷却。确认液温为20℃,进一步用NMP稀释,使固体成分为40.0重量%,得到聚酰胺酸溶液A。
(合成例:Cardo树脂溶液A的合成)
将214.09g的PGMEA、73.05g的“ADEKA ARKLS”(注册商标)WR-301((株)ADEKA制;使具有环氧基的芳族化合物与不饱和羧酸进行开环加成反应而得到树脂,包含使所得树脂与羧酸酐反应而得到的碱可溶性Cardo树脂44重量%、PGMEA 56重量%的树脂溶液;重均分子量(Mw)5,700;酸值98(mgKOH/g))、和12.86g的上述结构式(12)所示的化合物在干燥氮气气流下、130℃的加热条件下反应30分钟,由此得到含有上述通式(2)中的R3为源自结构式(12)所示的化合物的碳原子数为17的支链烷基、R4为COOCH2、且具有上述结构式(29)所示的结构单元的Cardo树脂的PGMEA溶液,用PGMEA稀释使固体成分为15重量%,得到Cardo树脂溶液A。
(合成例:重氮醌化合物a的合成)
在干燥氮气气流下,使作为具有酚性羟基的化合物的21.23g(0.05mol)的TrisP-PA(本州化学工业(株)制)、和33.58g(0.125mol)的5-重氮萘醌磺酰氯溶解在450.00g的1,4-二氧杂环己烷中,设为室温。向其中,使体系内维持25~35℃的的同时滴加与50.00g的1,4-二氧杂环己烷混合的12.65g(0.125mol)的三乙基胺。滴加后,在30℃下搅拌2小时。接着,过滤三乙基胺盐,将滤液投入水中,过滤回收析出的沉淀。将该沉淀物用真空干燥机干燥,得到作为感光剂的结构式(40)所示的重氮醌化合物a。
[化26]
。
(制备例1:颜料分散液1的制备)
将57.69g的“Solsperse”(注册商标) 20000(在分子末端具有叔氨基的聚醚系高分子树脂分散剂)在作为溶剂的750.00g的PGMEA中混合并搅拌10分钟后,投入192.31g的氮化钛(平均一次粒径25nm;表中为“TiN”),搅拌30分钟后,使用卧式珠磨机,进行湿式介质分散处理和过滤(PP过滤器孔径0.8μm),制备颜料分散液1。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液1中含有的氮化钛的平均分散粒径为85nm。
[表1]
。
(制备例2:颜料分散液2的制备)
使用氮氧化钛(平均一次粒径35nm;表中为“TiON”) 替代氮化钛,以与制备例1相同的流程制备颜料分散液2。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液2中含有的氮氧化钛的平均分散粒径为95nm。
(制备例3:颜料分散液3的制备)
将46.15g的Solsperse20000混合在800.00g的PGMEA中,搅拌10分钟后,投入153.85g的炭黑(苯基磺酸基在表面被修饰的高电阻炭黑;CABOT制“TPK-1227”;平均一次粒径40nm)后,搅拌30分钟,用卧式珠磨机,以与制备例1相同的流程制备颜料分散液3。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液3中含有的炭黑的平均分散粒径为120nm。
(制备例4:颜料分散液4的制备)
将30.00g的“Solsperse”(注册商标) 20000混合在850.00g的PGMEA中,搅拌10分钟后,投入作为有机黑色颜料的120.00g的上述结构式(32)所示的苯并二呋喃酮系颜料(平均一次粒径50nm;BASF制“Irgaphor”(注册商标)Black S0100;表中为“S0100”),搅拌30分钟后,使用卧式珠磨机,以与制备例1相同的流程制备颜料分散液4。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液4中含有的苯并二呋喃酮系颜料的平均分散粒径为120nm。
(制备例5~7:颜料分散液5~7的制备)
替代上述结构式(32)所示的苯并二呋喃酮系颜料,使用作为有机蓝色颜料的C.I.颜料蓝60(平均一次粒径60nm)、作为有机红色颜料的C.I.颜料红190(平均一次粒径55nm)、作为有机黄色颜料的C.I.颜料黄192(平均一次粒径40nm),以与制备例1相同的流程,分别制备颜料分散液5~7。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液5中含有的C.I.颜料蓝60的平均分散粒径为162nm,颜料分散液6中含有的C.I.颜料红190的平均分散粒径为110nm,颜料分散液7中含有的C.I.颜料黄192的平均分散粒径为90nm。
(制备例8:颜料分散液8的制备)
替代“Solsperse”(注册商标) 20000,作为分散剂,使用“Tego dispers”(注册商标)655(在分子末端具有磷酸基作为酸性吸附基团的氧化乙烯/氧化苯乙烯系高分子分散剂),以与制备例1相同的流程,制备颜料分散液8。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液8中含有的氮化钛的平均分散粒径为137nm。
(制备例9~11:颜料分散液9~11的制备)
替代“Solsperse”(注册商标) 20000,作为分散剂,使用“Tego dispers”(注册商标)655,以与制备例5~7相同的流程,分别制备颜料分散液9~11。各原料的配合量(g)示于表1。应予说明,颜料分散液9中含有的C.I.颜料蓝60的平均分散粒径为170nm,颜料分散液10中含有的C.I.颜料红190的平均分散粒径为134nm,颜料分散液7中含有的C.I.颜料黄192的平均分散粒径为105nm。
(制备例12:颜料分散液12的制备)
将含有有机蓝色颜料的400.00g的颜料分散液5、含有有机红色颜料的300.00g的颜料分散液6、和含有有机黄色颜料的300.00g的颜料分散液7混合,搅拌10分钟,制备作为模拟(擬似)黑色分散液的颜料分散液12。各原料的配合量(g)示于表1。
(制备例13:颜料分散液13的制备)
将含有有机蓝色颜料的400.00g的颜料分散液9、含有有机红色颜料的300.00g的颜料分散液10、和含有有机黄色颜料的300.00g的颜料分散液11混合,搅拌10分钟,制备作为模拟黑色分散液的颜料分散液13。各原料的配合量(g)示于表2。
[表2]
。
(制备例14、15:颜料分散液14、15的制备)
替代氮化钛,分别使用氮化锆(平均一次粒径55nm;表中为“ZrN”)、非晶炭黑(平均一次粒径86nm;表中为“a-CB”),以与制备例1相同的流程制备颜料分散液14、15。各原料的配合量(g)和平均分散粒径(nm)示于表3。非晶炭黑使用相对于SP3结构和SP2结构的总计而言SP3结构的含量为45atom%的物质。此外,氮化锆使用ZrN所示的物质。应予说明,颜料分散液8中含有的氮化钛的平均分散粒径为137nm,颜料分散液15中含有的非晶炭黑的平均分散粒径为165nm。
[表3]
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(制备例16:颜料分散液16的制备)
以氮化钛的平均分散粒径达到312nm的方式进行湿式分散处理,除此之外,以与制备例1相同的流程制作颜料分散液16。各原料的配合量(g)示于表3。
(制备例17:颜料分散液17的制备)
以苯并二呋喃酮系颜料的平均分散粒径达到356nm的方式进行湿式分散处理,除此之外,以与制备例4相同的流程制作颜料分散液17。各原料的配合量(g)示于表3。
(实施例1)
将2.18g的颜料分散液1、2.97g的颜料分散液12、0.45g的结构式(3)所示的化合物、2.50g的聚酰亚胺树脂溶液A、作为下述结构式(41)所示的具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物的0.69g的二季戊四醇的ε-己内酯加成丙烯酸酯(KAYARAD DPCA-60;日本化药(株)制;表中为“DPCA-60”)、作为光聚合引发剂的0.12g的“アデカクルーズ”(注册商标)NCI-831((株)ADEKA制)、和11.09g的PGMEA混合,加塞密闭,在摇动机上搅拌30分钟,制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物1。各原料的配合量(g)示于表4。
[化27]
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[表4]
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在テンパックス(50mm×50mm的透光性玻璃基材)的表面上,将感光性组合物1以最终得到的固化膜的厚度达到2.0μm的方式调节转速用旋涂机涂布,得到涂布膜,使用加热板(SCW-636;大日本スクリーン制造(株)制),将涂布膜在大气压下、100℃下预烘烤120秒,得到预烘烤膜。使用两面对准单面曝光装置(掩模对准机 PEM-6M;ユニオン光学(株)制),将超高压水银灯的j线(313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)和g线(波长436nm)的混合线以通过前述的方法而得到的所需最低曝光量对预烘烤膜整面照射曝光光,得到曝光膜。接着,使用光刻用小型显影装置(AD-2000;泷泽产业(株)制),用液温23℃的2.38重量%TMAH水溶液显影60秒,用液温23℃的去离子水润洗30秒,得到显影膜,使用高温惰性气体烘箱(INH-9CD-S;光洋サーモシステム(株)制),在氮气氛围下将显影膜在250℃下加热60分钟,得到具有厚度2.0μm的固化膜的光学特性评价用基板。通过前述的方法评价固化膜的光学特性的结果示于表5。
在铝基材(70mm×70mm)的表面上,将感光性组合物1以最终得到的固化膜的厚度达到2.0μm的方式调节转速用旋涂机涂布,得到涂布膜,使用加热板,将涂布膜在大气压下、100℃下预烘烤120秒,得到预烘烤膜。使用两面对准单面曝光装置,将超高压水银灯的j线(313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)和g线(波长436nm)的混合线以通过前述的方法而得到的所需最低曝光量对预烘烤膜整面照射曝光光,得到曝光膜。将曝光膜使用高温惰性气体烘箱,在氮气氛围下,将曝光膜在250℃下加热60分钟,得到厚度2.0μm的固化膜。进一步,在固化膜的表面上,将铝薄膜以达到70nm的膜厚的方式进行图案蒸镀,得到介电常数评价用基板。通过前述的方法评价固化膜的介电常数的结果示于表5。应予说明,加热板、两面对准单面曝光装置、高温惰性气体烘箱使用与光学特性评价用基板制作时相同的装置。
在作为支撑体的透光性玻璃基材(10cm×10cm)的表面上,将聚酰胺酸溶液A以最终得到的柔性基材的厚度达到7.0μm的方式调节转速用旋涂机涂布,得到涂布膜,使用加热板,在110℃下干燥10分钟。接着,使用高温惰性气体烘箱,在氮气氛围下从50℃起以每分钟4℃升温,在350℃下加热30分钟后,以每分钟10℃升温,在500℃下加热30分钟,由此将聚酰胺酸进行酰亚胺化后,自然冷却设为常温,得到在玻璃基材的表面上具有包含聚酰亚胺树脂的柔性基材的层叠基材。进一步,在柔性基材的表面上,将感光性组合物1以最终得到的固化膜的厚度达到2.0μm的方式,在与上述的光学特性评价用基板制作时相同的条件下进行涂布、预烘烤、曝光、显影、固化,得到固化膜。从透光性玻璃基材侧照射准分子激光,降低柔性基材的密合性,仅剥离透光性玻璃基材,得到在厚度7.0μm的柔性基材的表面上形成有厚度2.0μm的固化膜的弯曲性评价用基板。通过前述的方法评价固化膜的弯曲性的结果示于表5。
[表5]
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接着,通过以下的方法,制作具有将感光性组合物1固化而得到的固化膜的图案状固化膜形成基板、和具有该图案状固化膜作为像素分割层的亮度不均匀评价用的有机EL显示装置。
图4示出包括像素分割层的形成步骤的有机EL显示装置的制作步骤。
在无碱玻璃基板(15)(横46mm×纵46mm的正方形)的表面上,通过溅射法,形成整面的厚度10nm的银/铜合金的薄膜(体积比10:1),蚀刻而形成图案状的金属反射层(16)。接着,通过溅射法,形成整面的厚度10nm的ITO透明导电膜,蚀刻而形成相同图案状的第二电极17、和作为引出电极的辅助电极(18)后,用“セミコクリーン”(注册商标)56(フルウチ化学(株)制)进行10分钟超声洗涤,用超纯水洗涤,得到电极形成基板。
在电极形成基板的表面上,使用旋涂机,以最终得到的像素分割层的厚度达到2.0μm的方式调节转速涂布感光性组合物1,得到涂布膜。使用加热板,将涂布膜在大气压下、100℃下预烘烤120秒,得到预烘烤膜。
以开口部(横30μm/纵165μm的长方形)以开口部间间距为50μm排列的负型曝光掩模的图案状遮光部中的纵向/横向的边缘部分别平行于无碱玻璃基板(15)的纵向/横向的边缘部的方式,将负型曝光掩模安装在涂布膜上,使用两面对准单面曝光装置,隔着负型曝光掩模,将超高压水银灯的j线(313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)和g线(波长436nm)的混合线以所需最低曝光量对预烘烤膜图案化地照射曝光光,得到曝光膜。接着,使用光刻用小型显影装置,用2.38重量%TMAH水溶液显影60秒,用去离子水润洗30秒,得到显影膜。应予说明,作为负型曝光掩模,使用在钠玻璃基板的表面上形成有铬制的图案状遮光部的掩模。
进一步,使用高温惰性气体烘箱,在氮气氛围下,将显影膜在250℃下加热60分钟从而制成固化膜,得到在电极形成基板中央部的纵16mm/横16mm的区域内,具有开口部(横30μm/纵165μm的长方形)以开口部间间距为50μm排列的厚度2.0μm的图案状固化膜(19)的开口率18%的图案状固化膜形成基板,通过前述的方法,评价图案直线性。在经过后述的加工后得到的有机EL显示装置中,在此所称的开口部是最终成为发光像素部的部分,图案状固化膜是相当于像素分割层的部分。应予说明,加热板、两面对准单面曝光装置、光刻用小型显影装置、高温惰性气体烘箱使用与光学特性评价用基板制作时相同的装置。
接着,使用图案状固化膜形成基板,进行有机EL显示装置的制作。为了通过真空蒸镀法形成包含发光层的有机EL层(20),在真空度1×10-3Pa以下的蒸镀条件下,使图案状固化膜形成基板相对于蒸镀源旋转,首先作为空穴注入层以10nm的厚度将化合物(HT-1)进行成膜,作为空穴传输层以50nm的厚度将化合物(HT-2)进行成膜。接着,在发光层上,以40nm的厚度蒸镀作为主体材料的化合物(GH-1)和作为掺杂剂材料的化合物(GD-1)。其后,以体积比1:1、40nm的厚度层叠作为电子传输材料的化合物(ET-1)和化合物(LiQ)。
接着,蒸镀2nm的化合物(LiQ)后,用银/镁合金(体积比10:1)蒸镀10nm,制成第一电极(21)。其后,在低湿/氮气氛围下,使用环氧树脂系粘接剂,通过粘接盖状玻璃板而密封,得到有机EL显示装置。通过前述的方法评价了有机EL显示装置的亮度不均匀,结果示于表6。应予说明,在此所称的厚度是水晶振荡式膜厚监测器的显示值。
有机EL层的形成中使用的化合物组(HT-1、HT-2、GH-1、GD-1、ET-1、LiQ)的化学结构分别如下所示。
[化28]
[化29]
[化30]
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接着,通过以下的方法,制作具有将感光性组合物1固化而得到的固化膜作为像素分割层的发光可靠性评价用的柔性有机EL显示装置。
将示出包括像素分割层的形成步骤的前途的有机EL显示装置的制作步骤的图4中的无碱玻璃基板(15)替换为在作为支撑体的玻璃基材的表面上具有包含聚酰亚胺树脂的柔性基材的层叠基材,除此之外,以相同的流程,形成金属反射层、第二电极、辅助电极后,涂布感光性组合物1,进行直至预烘烤、曝光、显影、固化,得到与前途的图案状固化膜(19)相同图案状的厚度2.0μm的固化膜。接着,以相同的流程,形成有机EL层、第一电极,密封。最后,剥离玻璃基材,完成发光可靠性评价用的柔性有机EL显示装置,通过前述的方法,评价发光可靠性。评价结果示于表6。应予说明,在玻璃基材的表面上具有包含聚酰亚胺树脂的柔性基材的层叠基材使用以与上述的弯曲性评价用基板的制作时相同的流程得到的基材。
[表6]
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(实施例2~8)
替代结构式(3)所示的化合物,分别使用上述结构式(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)、(17)所示的化合物,以与实施例1相同的流程,以表4所示的各原料的种类和配合量(g),分别制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物2~8,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表5~6。
(实施例9~11)
使用颜料分散液4替代颜料分散液12,分别使用上述结构式(11)、(3)、(17)所示的化合物,以与实施例1相同的流程,以表7所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物9~11,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表8~9。
[表7]
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[表8]
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[表9]
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(实施例12)
替代二季戊四醇的ε-己内酯加成丙烯酸酯,使用二季戊四醇六丙烯酸酯(表中为“DPHA”),除此之外,以与实施例9相同的流程,制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物12,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表8~9。
(实施例13)
使用颜料分散液16替代颜料分散液1,使用颜料分散液17替代颜料分散液4,除此之外,以与实施例1相同的流程,以表7所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物13,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表8~9。
(实施例14~15)
不使用颜料分散液1,分别使用颜料分散液4、12,以与实施例1相同的流程,以表7所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物14~15,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表8~9。
(实施例16~18)
改变上述结构式(11)所示的化合物和聚酰亚胺树脂溶液A的比例,除此之外,以与实施例9相同的流程,以表7所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物16~18,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表8~9。
(实施例19~21)
使用颜料分散液2、4、12、14、15,以表10所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物19~21,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表11~12。
[表10]
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[表11]
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[表12]
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(实施例22~23)
进一步使用将作为在波长992nm具有极大吸收波长的氧钒酞菁系近红外线吸收染料的0.20g的FDN-08(表中为“VO-Pc”)添加至9.80g的PGMEA中,搅拌3小时而得到的近红外线吸收染料溶液A,以与实施例9相同的流程,以表10所示的各原料的种类和配合量(g),制备固体成分15重量%的感光性组合物22~23,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表11~12。
(实施例24)
使用颜料分散液3和4替代颜料分散液1和12,除此之外,以与实施例5相同的流程,以表10所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物24,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表11~12。
(实施例25)
将2.18g的颜料分散液1、2.97g的颜料分散液12、2.10g的聚酰亚胺树脂溶液A、5.00g的聚酰亚胺树脂溶液B、作为具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物的0.51g的二季戊四醇的ε-己内酯加成丙烯酸酯(KAYARAD DPCA-60)、作为光聚合引发剂的0.12g的“アデカクルーズ”(注册商标)NCI-831、和7.12g的PGMEA混合,加塞紧闭,在摇动机上搅拌30分钟,制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物25。
通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。各原料的种类和配合量(g)示于表13,评价结果示于表14~15。
[表13]
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[表14]
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[表15]
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(实施例26)
将聚酰亚胺树脂溶液B替换为Cardo树脂溶液A,除此之外,以与实施例25相同的流程,以表7所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物26,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表14~15。
(比较例1~7)
不使用本发明的感光性组合物中的作为必要成分的上述(a-1)~(a-3)成分,以表16所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物27~33,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表17~18。
[表16]
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[表17]
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[表18]
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(比较例8~10)
使用下述结构式(42)、(43)所示的化合物替代上述结构式(3)所示的化合物,以表16所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物34~36,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表17~18。应予说明,下述结构式(42)、(43)所示的化合物是不属于上述(a-1)~(a-3)成分的化合物。
[化31]
[化32]
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(比较例11~17)
使用下述结构式(44)~(49)所示的化合物替代上述结构式(3)所示的化合物,以表19所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物27~33,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表20~21。应予说明,下述结构式(44)~(49)所示的化合物是不属于上述(a-1)~(a-3)成分的化合物。
[化33]
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
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[表19]
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[表20]
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[表21]
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(实施例27)
将2.18g的颜料分散液8、0.67g的颜料分散液13、0.45g的上述结构式(11)所示的化合物、4.35g的聚酰亚胺树脂溶液A、0.60g的重氮醌化合物a、和11.75g的PGMEA混合,加塞密闭,在摇动机上搅拌30分钟,制备具有正型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物44。在光学特性评价用基板、介电常数评价用基板和弯曲性评价用基板的制作中不进行图案曝光,在图案状固化膜形成基板的制作中使用负型曝光掩模的开口部与遮光部反转的正型曝光掩模,除此之外,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。各原料的配合量(g)示于表22,评价结果示于表23~24。
[表22]
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[表23]
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[表24]
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(比较例18)
不使用上述结构式(11)所示的化合物,除此之外,以与实施例27相同的流程,以表22所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有正型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物45,通过与实施例27相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表23~24。
(合成例:聚苯并噁唑前体溶液A的合成)
在干燥氮气气流下,将使41.32g(0.16mol)的二苯基醚-4,4'-二甲酸与43.24g(0.32mol)的1-羟基-1,2,3-苯并三唑反应而得到的二羧酸衍生物的混合物(0.16mol)、和73.25g(0.20mol)的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷溶解在570.00g的NMP中后,在75℃下反应12小时。接着,添加将13.13g(0.08mol)的5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐预先溶解在70.00g的NMP中得到的溶液,进一步搅拌12小时并反应。过滤反应混合物后,将反应混合物投入水/甲醇=3/1(容积比)的溶液中,得到白色沉淀。过滤并收集该沉淀,用水洗涤3次后,用80℃的真空干燥机干燥24小时,得到碱可溶性聚苯并噁唑前体。将其溶解在PGMEA中,得到固体成分30重量%的聚苯并噁唑前体溶液A。
(实施例28)
使用上述结构式(11)所示的化合物替代结构式(3)所示的化合物,使用聚苯并噁唑前体溶液A替代聚酰亚胺树脂溶液A,以表25所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物46,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表26~27。
(比较例19)
不使用上述结构式(11)所示的化合物,以表25所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有负型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物47,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表26~27。
[表25]
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[表26]
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[表27]
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(实施例29)
使用聚苯并噁唑前体溶液A替代聚酰亚胺树脂溶液A,以表28所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有正型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物48。在光学特性评价用基板、介电常数评价用基板和弯曲性评价用基板的制作中不进行图案曝光,在图案状固化膜形成基板的制作中使用负型曝光掩模的开口部与遮光部反转的正型曝光掩模,除此之外,通过与实施例1相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表29~30。
(比较例20)
不使用上述结构式(11)所示的化合物,以表28所示的各原料的种类和配合量(g),制备具有正型感光性的固体成分15重量%的感光性组合物49,通过与实施例29相同的方法,制作固化膜和有机EL显示装置并评价。评价结果示于表29~30。
[表28]
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[表29]
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[表30]
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针对实施例和比较例,进行下述说明。
实施例14~15中,与具有同等光学特性的比较例3~6相比可知,得到了良好的图案直线性,同时提高了弯曲性和发光可靠性。
含有上述(a-1)成分所具有的长链烷基的碳原子数为9~19的化合物的实施例1~8中,与具有同等光学特性的比较例1相比可知,弯曲性和发光可靠性提高。
此外,含有上述(a-2)成分的实施例25、含有(a-3)成分的实施例26中,与具有同等光学特性的比较例1相比可知,弯曲性和发光可靠性提高。
含有烷基的碳原子数为8的化合物的比较例8中,没有观察到弯曲性和发光可靠性的提高。另一方面,可知含有长链烷基的碳原子数为20的化合物的比较例9中,虽然观察到发光可靠性的提高,但图案直线性显著恶化,进一步将含量调整得低的比较例10中,图案直线性也同样恶化。
根据上文可知,为了得到本发明的效果,感光性组合物所含有的上述(a-1)~(a-3)成分的长链烷基的碳原子数必须处于9~19的范围内。
另一方面,含有具有碳原子数为9~19的长链烷基、但不具有环氧基的结构式(44)、(48)~(49)所示的化合物的比较例11中,与具有同等光学特性的比较例2相比,没有观察到任何改善。相反地,含有具有环氧基、但不具有碳原子数为9~19的长链烷基的结构式(45)~(47)所示的化合物的比较例12~15中,与具有同等光学特性的比较例2相比,没有观察到任何改善。将具有碳原子数为9~19的长链烷基但不具有环氧基的化合物、与
具有环氧基但不具有碳原子数为9~19的长链烷基的化合物混合而含有的比较例13中,与具有同等光学特性的比较例2相比,也没有观察到任何改善。
根据上文可知,与作为上述(a-1)成分的在分子内兼具碳原子数为9~19的长链烷基和环氧基的化合物效果不同。
作为着色材料仅含有有机颜料的实施例14~15中,近红外线区域的透光率高达90%以上,因此表明有机颜料是近红外线遮蔽性极差的着色材料。另一方面,除了蓝色、黄色、红色的有机颜料之外还含有氮化钛的实施例5中,与实施例15相比可知,不仅以更少的颜料浓度得到了近红外线和可见光区域中的高遮光性,而且还得到了高弯曲性。该效果可以认为在于,有机颜料的比重为1.4~1.6的范围,与此相对氮化钛的比重为5.3,是高比重,将颜料成分的含量设为相同程度的情况下,颜料的单位体积的遮光性高,因此能够减少膜中的颗粒的占有体积,其结果是弯曲性提高。
含有可见光区域中的着色力高的有机黑色颜料的实施例9中,与将蓝色、黄色、红色的有机颜料混合而含有的实施例5相比,能够减少为了得到同等光学特性所需要的着色材料量,其结果是得到了弯曲性的提高。
此外,可知在比较例1~2、7~8、18中,通过(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料而赋予高近红外线遮蔽性,但另一方面作为弊端而观察到亮度不均匀的问题,但在实施例1~13、16~24中,能够兼顾高近红外线遮蔽性、和亮度不均匀的抑制。该区别可以认为是基于下述的效果:通过含有上述(a-1)成分而避免了由(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料而导致的介电常数的上升。
除了(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料之外还并用氧钒酞菁系近红外线吸收染料的实施例22~23中,介电常数、弯曲性和发光可靠性均未受损,与实施例9相比,得到进一步高的近红外线遮蔽性。
实施例28与比较例19相比、实施例29与比较例20相比,弯曲性和发光可靠性均提高。这些倾向在实施例5与比较例1相比、实施例27与比较例18相比的优异之处方面是共通的。即,本发明的感光性组合物所含有的碱可溶性树脂是碱可溶性聚酰亚胺树脂、碱可溶性聚苯并噁唑前体中任一者,均得到了本发明的效果。此外,感光性组合物所具有的感光性是负型感光性、正型感光性中任一者,均得到了本发明的效果。
以上,通过所有实施例和比较例可知,本发明的感光性组合物是有用的。
工业实用性
本发明的感光性组合物除了有机EL显示装置的像素分割层之外,还能够用作用于形成TFT的平坦化层的材料,特别是在能够弯曲或折叠的智能手机等电子设备的用途中是有用的。
附图标记说明
1:TFT
2:配线
3:TFT绝缘膜
4:平坦化层
5:第二电极(ITO电极)
6:基材
7:接触孔
8:像素分割层
9:发光像素
10:第一电极
11:开口部
12:图案状固化膜
13:固化膜
14:柔性基材
15:无碱玻璃基板
16:金属反射层
17:第二电极
18:辅助电极
19:图案状固化膜
20:有机EL层
21:第一电极。
Claims (16)
1.感光性组合物,其含有至少1种选自下述(a-1)~(a-3)中的化合物,
且含有(b)感光剂;
(a-1)具有碳原子数为9~19的长链烷基的环氧化合物
(a-2)具有下述通式(1)所示的结构的树脂
(a-3)具有下述通式(2)所示的结构的树脂
[化1]
上述通式(1)中,R1表示碳原子数为9~19的长链烷基,R2表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置;
[化2]
上述通式(2)中,R3表示碳原子数为9~19的长链烷基,R4表示COOCH2或氧亚甲基,*表示键合位置。
2.根据权利要求1所述的感光性组合物,其还含有(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料。
3.根据权利要求2所述的感光性组合物,其中,所述(c)具有近红外线遮蔽性的无机颜料含有选自具有钛原子的无机黑色颜料、具有锆原子的无机黑色颜料和非晶炭黑中的至少1种无机颜料。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的感光性组合物,其中,所述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基是具有总计3个以上的叔碳和/或季碳的支链烷基。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的感光性组合物,其中,所述选自(a-1)~(a-3)中的化合物所具有的长链烷基是下述结构式(50)所示的支链烷基;
[化3]
上述通式(50)中,*表示键合位置。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的感光性组合物,其含有所述(a-2)、所述(a-3)之中至少任一种化合物,具有上述通式(1)所示的结构的树脂是聚酰亚胺树脂,具有上述通式(2)所示的结构的树脂是Cardo树脂。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的感光性组合物,其还含有(d)有机黑色颜料。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的感光性组合物,其中,所述(b)感光剂含有具有2个以上的自由基聚合性基团的化合物和光聚合引发剂,所述感光性组合物具有负型感光性。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的感光性组合物,其中,所述(b)感光剂含有光产酸剂,所述感光性组合物具有正型感光性。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的感光性组合物,其还含有(e)氧钒酞菁系近红外线吸收染料。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的感光性组合物,其中,制成膜厚2.0μm的固化膜时在波长780~1,000nm下的透光率的最大值为5.0%以下、且频率1kHz下的介电常数低于5.0。
12.固化膜,其包含权利要求1~11中任一项所述的感光性组合物的固化物。
13.有机EL显示装置,其具有权利要求1~11中任一项所述的感光性组合物的固化膜。
14.有机EL显示装置,其具有:包含聚酰亚胺树脂的柔性基材、和权利要求1~11中任一项所述的感光性组合物的固化膜。
15.有机EL显示装置,其具有包含权利要求12所述的固化膜的像素分割层。
16.根据权利要求15所述的有机EL显示装置,其中,显示区域中的所述像素分割层的开口率为20%以下。
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