CN112424652A - 显示元件及显示元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示元件,其为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:红色着色图案(A),含有特定的着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及间隔物图案(B),由含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示元件及显示元件的制造方法。
背景技术
显示元件具有液晶面板,所述液晶面板例如是在玻璃基板等一对基板中夹持液晶而构成。可在夹持液晶的基板的表面设置液晶取向用的取向膜。显示元件对于背光或外光等自光源放射出的光而言,作为微细的快门而发挥功能。而且,显示元件是部分性地透过光、或遮光来进行显示。显示元件具有薄型、轻量等优异的特征。
显示元件实现了更广的视角或液晶的高速响应化、显示品质的提高等,从而作为大型的薄型电视用显示元件而利用。可发展此种显示元件的技术之一为可进行彩色显示的彩色化技术。其中,通常,液晶显示元件其自身无法发色而难以进行彩色显示。因此,开发有利用彩色滤光片的技术,而可实现彩色显示(参照专利文献1~专利文献2)。
再者,使用彩色滤光片的彩色化技术除了液晶显示元件以外,也可在使用白色发光层的有机电致发光(Electro Luminescence,EL)元件、或电子纸等彩色显示中利用。进而,若利用彩色滤光片,则也可实现电荷耦合器件(Charge Coupled Device)图像传感器、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等固体摄像元件的彩色摄影。
近年来,对于显示元件的高画质化及高亮度化的要求逐渐提高。对于对高画质化及高亮度化的帮助大的显示元件内的彩色滤光片,强烈要求性能提高。在实现显示元件的高对比度化或固体摄像元件的高精细化时,有效的是使用染料作为着色剂(参照专利文献3~专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1: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
发明内容
发明所要解决的问题
根据本发明人等人的研究,得知,对于提高亮度及对比度等显示特性而言,重要的是彩色滤光片中所使用的红色着色图案,且自之前起便在彩色滤光片中使用的颜料无法应对。即便在代替颜料而使用染料的情况下,所述性能的提高也不充分。本发明的第一课题在于提供一种显示特性提高了的显示元件。
另外,使用包含染料的红色着色组合物形成的红色着色图案中,染料缺乏耐热性,因此,与使用包含颜料的着色组合物的着色图案相比,存在可靠性、特别是耐热性劣化的问题。例如,在制作显示元件时,若将所述红色着色图案暴露于高温下,则有时显示元件的可靠性降低。本发明的第二课题在于提供一种可靠性优异的显示元件的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明人等人对所述第一课题进行了研究,结果发现,通过并用染料及特定量的重金属作为颜料的代替色材,可解决所述课题。另外,本发明人等人对所述第二课题进行了研究,结果发现,通过在200℃以下的温度下形成着色图案,可解决所述课题。
本发明例如为如下所述。
[1]一种显示元件,其为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:红色着色图案(A),含有选自后述式(1)所表示的着色剂、具有后述式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有后述式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及间隔物图案(B),由含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物形成。
[2]根据所述[1]所述的显示元件,其中所述间隔物图案(B)中的所述树脂中的交联性基为选自乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、及异氰酸酯基的群组中的至少一种。
[3]根据所述[1]或[2]所述的显示元件,其中所述红色着色图案(A)中的所述着色剂为选自后述式(4)所表示的着色剂、具有后述式(5)所表示的结构部位的着色剂、及具有后述式(6)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂。
[4]根据所述[1]至[3]中任一项所述的显示元件,其中所述着色图案(A)中的重金属为源自重金属有机络合物的重金属。
[5]根据所述[1]至[4]中任一项所述的显示元件,进而具有:保护膜(C),由含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物形成。
[6]根据所述[5]所述的显示元件,其中所述保护膜(C)中的所述树脂中的交联性基为选自乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、及异氰酸酯基的群组中的至少一种。
[7]根据所述[1]至[6]中任一项所述的显示元件,其中所述红色着色图案(A)进而包含选自二酮基吡咯并吡咯、蒽醌、偶氮、异吲哚啉、聚次甲基(其中,所述式(1)所表示的着色剂、具有所述式(2)所表示的结构部位的着色剂、以及具有所述式(3)所表示的结构部位的着色剂除外)、氧杂蒽、二噁嗪系中的至少一种着色剂。
[8]根据所述[1]至[7]中任一项所述的显示元件,其中所述绿色的着色图案中所含的着色剂含有选自酞菁、偶氮、喹酞酮、香豆素、部花青、方酸内鎓及偶氮甲碱中的至少一种,并且所述蓝色的着色图案中所含的着色剂含有选自酞菁、二噁嗪系、三芳基甲烷系、氧杂蒽及蒽醌中的至少一种。
[9]一种显示元件,其为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:红色着色图案(A),含有选自后述式(1)所表示的着色剂、具有后述式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有后述式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及保护膜(C),由含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物形成。
[10]一种显示元件的制造方法,其制造根据所述[1]至[9]中任一项所述的显示元件,并且所述显示元件的制造方法具有:在80℃以上且200℃以下的温度范围内形成所述着色图案(A)的步骤。
[11]一种显示元件的制造方法,其制造根据所述[1]至[8]中任一项所述的显示元件,并且所述显示元件的制造方法具有:在80℃以上且200℃以下的温度范围内形成所述间隔物图案(B)的步骤。
[12]一种显示元件的制造方法,其为至少具有红色、蓝色及绿色三种颜色的着色图案的显示元件的制造方法,并且具有:
步骤[1],将包含第一着色组合物的具有图案的涂膜形成于基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第一着色图案,所述第一着色组合物用于形成红色、蓝色或绿色的着色图案;
步骤[2],将包含第二着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第二着色图案,所述第二着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]中所采用的颜色以外的着色图案;以及
步骤[3],将包含第三着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案及第二着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第三着色图案,所述第三着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]及步骤[2]中所采用的颜色以外的着色图案。
[13]根据所述[12]所述的显示元件的制造方法,其中步骤[1]中的第一着色图案为红色的着色图案,步骤[2]中的第二着色图案为绿色的着色图案,步骤[3]中的第三着色图案为蓝色的着色图案。
[14]根据所述[12]或[13]所述的显示元件的制造方法,其中红色的着色图案为根据所述[1]所述的红色着色图案(A)。
[15]根据所述[12]至[14]中任一项所述的显示元件的制造方法,进而具有:步骤[4],在所述第一着色图案~第三着色图案上形成含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物的涂膜,并使所形成的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成保护膜(C)。
[16]根据所述[12]至[15]中任一项所述的显示元件的制造方法,进而具有:步骤[5],将含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物的涂膜形成于所述第一着色图案~第三着色图案上、或保护膜(C)上,并对所形成的涂膜的至少一部分照射放射线,对照射到放射线的涂膜进行显影,且使经显影的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成间隔物图案(B)。
发明的效果
根据本发明,提供一种包含通过低温硬化而制造并具有高可靠性的着色图案、且显示特性及可靠性优异的显示元件及其制造方法。
附图说明
图1是本实施方式的彩色滤光片基板的示意性剖面图。
图2是包括本实施方式实施方式的彩色滤光片基板的彩色液晶显示元件的示意性剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式实施方式进行说明。其中,本发明不受以下实施方式实施方式的任何限定。
再者,本发明中,所谓曝光时所照射的“放射线”,为包含可见光线、紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子束等的概念。
[显示元件]
本实施方式实施方式的第一显示元件为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:红色着色图案(A),含有后述特定的着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及间隔物图案(B),由含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物形成。
本实施方式实施方式的第二显示元件为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:红色着色图案(A),含有后述特定的着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及保护膜(C),由含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物形成。
所述显示元件的亮度、对比度、电压保持率等优异,例如可实现液晶显示元件中的高画质化及高亮度化。
以下,首先对本实施方式实施方式的显示元件所具有的着色图案、及所述着色图案形成中所使用的着色组合物进行说明。
[着色组合物]
本实施方式实施方式的显示元件具有红色着色图案(A)(以下,有时省略“红色”)。所述着色图案(A)作为彩色滤光片发挥功能。如后述那样,着色图案(A)含有选自式(1)所表示的着色剂、具有式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂(以下,也称为“特定着色剂”)。
此种着色图案(A)例如可通过如下着色组合物(以下,也称为“着色组合物(A)”)来制造,所述着色组合物含有碱可溶性树脂[1]、聚合性化合物[2]、聚合引发剂[3]、及包含特定着色剂的着色剂[4]。只要不损及本发明的效果,则着色组合物(A)也可含有其他任意成分。另外,关于蓝色的着色图案及绿色的着色图案,可通过使用含有对应的着色剂作为所述着色剂[4]的着色组合物来分别制造。
以下,对着色组合物(A)中所含的各成分进行说明。
<碱可溶性树脂[1]>
作为碱可溶性树脂[1],只要为通过具有羧基而具有碱显影性的树脂,则并无特别限定。通过使用碱可溶性树脂[1],可形成具有优异的碱显影性的涂膜。
碱可溶性树脂[1]例如为具有如下构成单元的共聚物:由选自由不饱和羧酸及不饱和羧酸酐所组成的群组中至少一种(以下,也称为“化合物(1-1)”)形成的构成单元;以及由其他不饱和化合物(以下,也称为“化合物(1-2)”)形成的构成单元。碱可溶性树脂[1]例如可通过如下方式来制造:在溶剂中,在聚合引发剂的存在下,使提供含有羧基的构成单元的化合物(1-1)、与化合物(1-2)共聚。
《化合物(1-1)》
作为化合物(1-1),可列举:不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸的酐、多元羧酸的单〔(甲基)丙烯酰基氧基烷基〕酯等。
化合物(1-1)中,优选为不饱和单羧酸、不饱和二羧酸的酐,就共聚反应性、对于碱性水溶液的溶解性及获取的容易性而言,更优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。
化合物(1-1)可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为化合物(1-1)的使用比例,基于作为碱可溶性树脂[1]的原料的所有聚合性单体的合计,化合物(1-1)的使用比例的上限优选为30质量%、更优选为25质量%,化合物(1-1)的使用比例的下限优选为5质量%、更优选为10质量%。通过在所述范围内使用化合物(1-1),可使碱可溶性树脂[1]对于碱性水溶液的溶解性最佳化,并且可获得放射线性感度优异的着色组合物。
《化合物(1-2)》
作为化合物(1-2),可列举:含有环氧基的不饱和化合物、含有醇性羟基的不饱和化合物、含有酚性羟基的不饱和化合物、(甲基)丙烯酸链状烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、(甲基)丙烯酸芳基烷基酯、(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯、不饱和二羧酸二酯、双环不饱和化合物、马来酰亚胺化合物、不饱和芳香族化合物、共轭二烯、具有四氢呋喃骨架等的不饱和化合物、及其他不饱和化合物等。
作为含有环氧基的不饱和化合物,可列举:具有氧杂环丙基(1,2-环氧结构)的不饱和化合物、具有氧杂环丁基(1,3-环氧结构)的不饱和化合物。
化合物(1-2)可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为化合物(1-2)的使用比例,基于作为碱可溶性树脂[1]的原料的所有聚合性单体的合计,化合物(1-2)的使用比例的上限优选为95质量%、更优选为90质量%,化合物(1-2)的使用比例的下限优选为70质量%、更优选为75质量%。
作为碱可溶性树脂[1]的重量平均分子量(Mw),优选为1,000~30,000,更优选为5,000~20,000。通过将碱可溶性树脂[1]的Mw设为所述范围,可提高着色组合物的感度及显影性。再者,本说明书中的聚合物的Mw及数量平均分子量(Mn)可通过利用后述条件的凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)来测定。
<聚合性化合物[2]>
聚合性化合物[2]具有乙烯性不饱和键。作为聚合性化合物[2],可列举:二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、磷酸三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)酯、环氧乙烷改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯,此外,也可列举日本专利特开2003-183551号公报、日本专利特开2008-40278号公报、日本专利特开2009-209275号公报、日本专利特开2014-71202号公报记载的化合物等。
聚合性化合物[2]可单独使用或者将两种以上混合使用。
作为着色组合物(A)中的聚合性化合物[2]的使用比例,相对于碱可溶性树脂[1]100质量份,聚合性化合物[2]的使用比例的上限优选为700质量份、更优选为600质量份,且将聚合性化合物[2]的使用比例的下限设为优选为10质量份、更优选为20质量份,由此,着色组合物即便在低曝光量下也可形成具有充分的耐热性、耐溶剂性、电压保持率的着色图案等。
<聚合引发剂[3]>
聚合引发剂[3]为感放射线性聚合引发剂、特别是光聚合引发剂,且为感应放射线而产生可使聚合性化合物[2]的聚合开始的活性种的成分。作为聚合引发剂[3],可列举:O-酰基肟化合物、苯乙酮化合物、联咪唑化合物等。
聚合引发剂[3]可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为O-酰基肟化合物,可列举:1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(O-苯甲酰基肟)、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)等,此外,可列举日本专利特开2013-037349号公报、日本专利特开2013-15635号公报、日本专利特开2016-151744号公报中记载的化合物等。
作为苯乙酮化合物,可列举:α-氨基酮化合物、α-羟基酮化合物等。作为α-氨基酮化合物,可列举:2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮等。作为α-羟基酮化合物,例如可列举:1-苯基-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮等。
作为联咪唑化合物,可列举:2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑等,优选为2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑。
作为聚合引发剂[3]的使用比例,相对于碱可溶性树脂[1]100质量份,聚合引发剂[3]的使用比例的上限优选为40质量份、更优选为30质量份,且将聚合引发剂[3]的使用比例的下限设为优选为1质量份、更优选为5质量份,由此,所述着色组合物即便在低曝光量的情况下也可形成具有高的耐溶剂性等的着色图案及彩色滤光片。
<着色剂[4]>
对着色图案及彩色滤光片强烈要求高的色纯度、亮度、对比度等。因此,作为本实施方式实施方式的红色着色图案(A)的制造中所使用的着色组合物(A)中所含的着色剂,必须选择适合于实现此种特性的着色剂。着色组合物(A)含有选自下述式(1)所表示的着色剂、具有下述式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有下述式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂(特定着色剂)作为着色剂[4]。进而,也可使用颜料、染料的任一种,若考虑到着色图案及彩色滤光片所要求的高的色纯度或亮度等,优选为染料。
[化1]
式(1)、式(2)、式(3)中,环X1及环X2分别独立地表示可具有取代基的杂环,n表示0以上且3以下的整数。
Z-表示ClO4 -、OH-、卤素阴离子、有机羧酸根阴离子、有机磺酸根阴离子、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1分别独立地表示碳数1~5的烷基、碳数1~5的氟化烷基、或乙烯基取代芳基)、硼阴离子、或有机金属络合物阴离子。
Z'-表示具有有机羧酸根阴离子的一价基、具有有机磺酸根阴离子的一价基、具有硼阴离子的一价基、-COO-、-SO3 -、Ra2-SO2-N--SO2-所表示的一价基、或者具有有机金属络合物阴离子的一价基。Ra2表示碳数1~5的烷基、或碳数1~5的氟化烷基。
式(2)、式(3)中,L0表示通过聚合而形成的连结基,L1表示单键或二价连结基。
特定着色剂可根据彩色滤光片的颜色而适宜选择。
环X1及环X2中的可具有取代基的杂环包含一个或多个杂原子。所述杂环可为单环,也可为多环。所述杂原子只要为选自周期律表中的第15族或第16族的元素中的原子即可,例如可列举:氮原子、氧原子、硫原子、硒原子、碲原子。
作为所述杂环,例如可列举:吲哚环、苯并吲哚环、假吲哚环(indolenine ring)、苯并假吲哚环、噁唑环、苯并噁唑环、噻唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、喹啉环。
作为所述杂环的取代基,例如可列举:
甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基等烷基等脂肪族烃基;
苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、邻枯烯基、间枯烯基、对枯烯基等芳香族烃基;
甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊基氧基等烷氧基;
苯氧基等芳基氧基;
苄基氧基等芳烷基氧基;
甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、乙酰氧基、苯甲酰基氧基等具有酯键的基;
甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、乙基氨磺酰基、二乙基氨磺酰基、正丙基氨磺酰基、二-正丙基氨磺酰基、异丙基氨磺酰基、二异丙基氨磺酰基、正丁基氨磺酰基、二-正丁基氨磺酰基等烷基氨磺酰基;
甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、异丙基磺酰基、正丁基磺酰基、异丁基磺酰基、仲丁基磺酰基、叔丁基磺酰基等烷基磺酰基;
氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子;
硝基、氰基;
(甲基)丙烯酰基氧基;
(甲基)丙烯酰基氧基乙基等具有(甲基)丙烯酰基氧基的基。
再者,在所述取代基具有氢原子的情况下,所述氢原子例如也可由氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子;甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等烷氧基;苯氧基等芳基氧基;苄基氧基等芳烷基氧基;苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基等芳香族烃基;羧基;氰基;硝基等取代。
作为所述杂环,优选为吲哚环、苯并吲哚环、假吲哚环、苯并假吲哚环,更优选为吲哚环、苯并假吲哚环,进而优选为吲哚环。
所述杂环优选为具有一个~四个烷基或卤素原子作为取代基,更优选为具有一个或两个。
就调整透过率的观点而言,所述n优选为1。
在所述式(1)所表示的着色剂中,通常将具有在两端键结有环的次甲基链的化合物称为花青系染料。在所述式(1)所表示的着色剂中,花青系染料骨架带正电。所述式(1)所表示的着色剂为离子化合物,具有离子键结于花青系染料骨架的阴离子(Z-)。作为所述式(1)的结构,在存在顺式-反式异构体的情况下,任一异构体均包含于本发明中。
式(2)、式(3)中,L0表示通过聚合而形成的连结基。即,是指如下部分,所述部分形成与利用聚合反应而形成的主链相当的重复单元。作为L0,若为由现有的可聚合的单体形成的连结基,则并无特别限制,特别优选为下述(L-1)~(L-15)所表示的连结基,最优选为(L-1)、(L-2)所表示的(甲基)丙烯酸系连结链、(L-5)~(L-9)所表示的苯乙烯系连结链、及(L-15)所表示的乙烯基系连结链。(L-1)~(L-15)中,表示在*所表示的部位与L1连结。
[化2]
式(2)、式(3)中,L1表示单键或二价连结基。作为L1表示二价连结基时的所述二价连结基,表示亚甲基、碳数2~30的经取代或未经取代的亚烷基(亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的经取代或未经取代的亚芳基(亚苯基、萘基等)、经取代或未经取代的杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO2-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-、及将这些的两个以上连结而形成的连结基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
以下,说明式(1)、式(3)中的Z-及式(2)中的Z'-的适宜例。式(2)中,所述Z-通常可将离子键结于花青系染料骨架而成者表示为-Z'-。
作为Z-的各阴离子,具体而言,可列举:
Cl-、Br-、I-等卤素阴离子;
苯羧酸根离子、烷基羧酸根离子、三卤代烷基羧酸根离子、烟酸根离子等有机羧酸根阴离子;
苯磺酸根离子、萘磺酸根离子、对甲苯磺酸根离子、烷基磺酸根离子、全氟烷基磺酸根离子、CH3NHSO3 -、CH3CONSO3 -等有机磺酸根阴离子;
N-(SO2CF3)2、N-(SO2CF3)(SO2-C6H4-CH=CH2)等Ra1-SO2-N--SO2-Ra1;
BF4 -等硼阴离子;
偶氮系、双苯基二硫醇系、硫代儿茶酚螯合物系、硫代双酚盐螯合物系、双二醇-α-二酮系的有机金属络合物离子等。
在所述有机金属络合物离子中,作为中心金属,可列举周期律表中的第3族~第11族的过渡金属。作为所述过渡金属,可列举:钪、钇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、锝、铼、铁、钌、锇、钴、铑、铱、镍、钯、铂、铜、银、金、镉、水银等。
作为所述有机金属络合物,优选为偶氮金属络合物或双苯基二硫醇金属络合物,更优选为偶氮金属络合物。
作为所述中心金属,就制造成本与处理容易性的方面而言,优选为钴、镍或铜。具体而言,所述有机金属络合物优选为中心金属为钴、镍或铜的偶氮金属络合物或双苯基二硫醇金属络合物,更优选为中心金属为钴、镍或铜的偶氮金属络合物。
作为所述Z-,优选为有机磺酸根阴离子及Ra1-SO2-N--SO2-Ra1。
式(1)、式(3)中,更具体而言,Z-可列举:CH3COO-、CF3COO-、C6H5SO3 -、CH3-C6H4SO3 -、C10H7SO3 -、CH3NHSO3 -、CF3SO3 -、C2F5SO3 -、C3F7SO3 -、C4F9SO3 -、CH3CONHSO3 -、N-(SO2CF3)2、N-(SO2CF3)(SO2-C6H4-CH=CH2)等。
式(2)中,更具体而言,Z'-可列举:-COO-、-SO3 -、-NHSO3 -、-CF2SO3 -、-C2F4SO3 -、-C3F6SO3 -、-C4F8SO3 -、-CONHSO3 -、-SO2-N--SO2CF3等。
式(1)所表示的着色剂、具有式(2)所表示的结构部位的着色剂、具有式(3)所表示的结构部位的着色剂具体为式(4)所表示的着色剂、具有式(5)所表示的结构部位的着色剂、具有式(6)所表示的结构部位的着色剂。
[化3]
式(4)、式(5)、式(6)中,环X3及环X4分别独立地表示可具有取代基的苯环或可具有取代基的萘环。作为所述取代基,可列举作为所述杂环的取代基而例示的基,优选为烷基、卤素原子,取代基数量优选为一个或两个。
Z-及Z'-分别与式(1)、式(2)、式(3)中的Z-及Z'-为相同含义。Z-优选为与染料结构进行离子键结,另外,也可与具有染料结构的树脂的一部分(高分子链等)连结。
n表示0以上且3以下的整数,优选为1。
A1及A2分别独立地表示氧原子、硫原子、硒原子、碳原子或氮原子。
R1及R2分别独立地表示可具有取代基的一价的碳数1~20的脂肪族烃基(烷基等)。作为所述取代基,可列举作为所述杂环的取代基而例示的基。
R3及R4分别独立地表示氢原子或一价的碳数1~6的脂肪族烃基(烷基等)、或表示一个R3与一个R4一起形成的二价的碳数2~6的脂肪族烃基。
a及b分别独立地表示0以上且2以下的整数。
式(5)、式(6)中,R5及R6分别独立地表示氢原子或甲基,L1与式(2)、式(3)中的L1为相同含义。
作为式(1)或式(4)所表示的着色剂的具体例,例如可使用下述式(A-1)至式(A-6)所表示的染料化合物、或后述的实施例栏中记载的Cy-10~Cy-12。并不限定于下述式所表示的化合物。
[化4]
具有式(2)或式(5)所表示的结构部位(染料结构)的着色剂(树脂)可通过如下方式来合成:合成包含源自具有阴离子性基的聚合性单体的构成单元的共聚物,使所述共聚物与具有阳离子性的染料化合物相互作用。作为相互作用,可通过配位键结、离子键结、离子交换等来进行。作为阴离子性基,可列举:-COO-、-SO3-、-SO3NH-、-SO3N-CO-、-SO2-N--SO2-CF3等。
更具体而言,具有式(2)或式(5)所表示的结构部位的树脂可通过如下方式来合成:使具有阴离子性基的聚合性单体与其他聚合性单体共聚,并使所获得的共聚物与具有阳离子性的染料化合物反应。
作为此种共聚物的合成中可使用的、所述具有阴离子性基的聚合性单体,可列举:(甲基)丙烯酸、丙烯酸的己内酯改性物、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的琥珀酸酐改性物、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的邻苯二甲酸酐改性物、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的1,2-环己烷二羧酸酐改性物、苯乙烯羧酸、衣康酸、马来酸、降冰片烯羧酸等含有羧酸的单体,甲基丙烯酸酸式磷酰氧基乙酯、乙烯基膦酸等含有磷酸的单体,乙烯基磺酸、乙烯基磺酰亚胺、2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸等含有磺酸的单体,对(乙烯基苯基)三氟甲磺酰基酰亚胺酸等含有磺酰基酰亚胺酸的单体。
另外,使所述具有阴离子性基的聚合性单体与具有阳离子性的染料化合物反应,事先合成染料导入单体,并使所述染料导入单体与其他聚合性单体共聚,由此,也可获得具有式(2)或式(5)所表示的结构部位的树脂。
作为其他聚合性单体,优选为可进行自由基聚合的含有聚合性基的化合物,特别是可列举:含有烯丙基的化合物(例如,(甲基)丙烯酸烯丙基酯等)、含有环氧基的化合物(例如,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯等)、含有氧杂环丁烷基的化合物(例如,(甲基)丙烯酸3-甲基-3-氧杂环丁基甲酯等)、含有羟甲基的化合物(例如,N-(羟基甲基)丙烯酰胺等),特别优选为环氧化合物、氧杂环丁烷化合物。反应条件可使用现有的条件。
作为具有式(2)或式(5)所表示的结构部位的着色剂的具体例,可列举具有下述式(B-1)至式(B-4)所表示的结构单元的树脂。
[化5]
就抑制其他颜色的图案上的残渣及抑制涂布缺陷的观点而言,具有式(3)或式(6)所表示的结构部位(染料结构)的着色剂(树脂)优选为:使用具有乙烯性不饱和键的染料单体(具有染料结构的单体)并进行自由基聚合而获得的自由基聚合物。
具体而言,可使用提供下述式(C-1)至式(C-4)所表示的构成单元的、具有乙烯性不饱和键的染料单体。式(C-1)至式(C-4)中,R6表示氢原子或甲基。
其他可使用的具有染料结构的单体等可参考日本专利特开2015-194772号报记载。
[化6]
具有式(3)或式(6)所表示的结构部位的树脂也可包含源自具有染料结构的单体以外的单体的构成单元,作为此种单体,可使用所述碱可溶性树脂[1]一栏中说明的、选自由不饱和羧酸及不饱和羧酸酐所组成的群组中的至少一种(化合物(1-1))、其他不饱和化合物(化合物(1-2))。聚合物的合成方法可与碱可溶性树脂[1]同样地合成,例如可通过如下方式来制造:在溶剂中,在聚合引发剂的存在下,使具有染料结构的单体、提供含有羧基的构成单元的化合物(1-1)、与化合物(1-2)共聚。
<关于其他着色剂>
除了所述特定着色剂以外,着色剂[4]优选为进而包含有机颜料。
作为有机颜料,可列举:C.I.颜料黄(pigment yellow)11、24、31、53、83、93、99、108、109、110、138、139、147、150、151、154、155、167、180、185、199等黄色颜料;C.I.颜料蓝(pigment blue)15(例如,C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、60)等蓝色颜料;C.I.颜料紫(pigment violet)1、C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫29、C.I.颜料紫32、C.I.颜料紫36、C.I.颜料紫38等紫色颜料等。
这些颜料可单独使用,也可将两种以上混合使用。
着色剂[4]优选为含有选自C.I.颜料黄138、139、C.I.颜料紫23、C.I.颜料蓝15:3、及C.I.颜料蓝15:6中的至少一种颜料作为所述有机颜料,特别优选为含有C.I.颜料黄139。
作为其他有机颜料,可列举:C.I.颜料橙(pigment orange)36、38、43、71;C.I.颜料红(pigment red)81、105、122、149、150、155、171、175、176、177、209、220、224、242、254、255、264、270;C.I.颜料紫19、23、32、39等。
红色着色图案(A)优选为进而包含选自二酮基吡咯并吡咯、蒽醌、偶氮、异吲哚啉、聚次甲基(其中,所述特定着色剂除外)、氧杂蒽、二噁嗪系中的至少一种着色剂。
绿色的着色图案优选为含有选自酞菁、偶氮、喹酞酮、香豆素、部花青、方酸内鎓及偶氮甲碱中的至少一种着色剂。
作为获得绿色的着色图案的着色组合物中所使用的绿的颜料,可单独使用卤化酞菁系颜料,或者使用卤化酞菁系颜料与双偶氮系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料、偶氮甲碱系黄色颜料或异吲哚啉系黄色颜料的混合。例如,作为此种例子,优选为C.I.颜料绿(pigmentgreen)7、36、37、58、与C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185的混合。
蓝色的着色图案优选为含有选自酞菁、二噁嗪系、三芳基甲烷系、氧杂蒽及蒽醌中的至少一种着色剂。
作为获得蓝色的着色图案的着色组合物中所使用的蓝的颜料,可单独使用酞菁系颜料,或者使用酞菁系颜料与二噁嗪系紫色颜料的混合。例如,优选为C.I.颜料蓝15:6单独、C.I.颜料蓝15:6与C.I.颜料紫23的混合。
在着色剂[4]包含有机颜料的情况下,通过含有颜料分散剂并进行分散处理,可获得颜料在溶液中均匀地分散的状态的颜料分散液。
作为所述颜料分散剂,可为阳离子系、阴离子系、非离子系、两性的任一种表面活性剂,例如可列举:聚酯系表面活性剂、多胺系表面活性剂、丙烯酸系表面活性剂等。这些颜料分散剂可仅使用一种,也可将两种以上组合使用。
在着色剂[4]包含颜料分散剂的情况下,其使用量相对于有机颜料1质量份而优选为1质量份以下,更优选为0.05质量份以上且0.5质量份以下。若颜料分散剂的使用量处于所述范围,则容易获得颜料均匀地分散而成的颜料分散液,因此优选。
作为颜料分散剂,可列举:高分子分散剂〔例如,聚酰胺胺与其盐、多羧酸与其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨基甲酸酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸福尔马林缩合物〕、及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺等表面活性剂、及颜料衍生物等。高分子分散剂可根据其结构而进一步分类为直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
关于着色剂[4]的含量,相对于着色组合物(A)中的固体成分而以质量分率计,着色剂[4]的使用比例的上限优选为60质量%、更优选为55质量%、进而优选为50质量%,且着色剂[4]的含有比例的下限优选为10质量%、更优选为15质量%、进而优选为18质量%。此处,所谓固体成分,是指着色组合物(A)中的、除溶剂以外的成分的合计。
着色组合物(A)中,若着色剂[4]的含量处于所述范围,则可容易地获得色浓度充分的彩色滤光片,进而,容易含有必要量的碱可溶性树脂[1],因此容易形成机械强度充分的图案。
关于着色剂[4]中的特定着色剂的含量,着色剂[4]中的特定着色剂的使用比例的上限优选为95质量%、更优选为90质量%,且着色剂[4]中的特定着色剂的使用比例的下限优选为40质量%、更优选为50质量%、进而优选为60质量%。
关于着色剂[4]中的有机颜料的含量,着色剂[4]中的有机颜料的使用比例的上限优选为50质量%、更优选为35质量%,且着色剂[4]中的有机颜料的使用比例的下限优选为5质量%、更优选为15质量%、进而优选为25质量%。
着色组合物(A)中,若着色剂[4]中的有机颜料的含量处于所述范围,则可容易地获得高明度的彩色滤光片。进而,在所述含量处于所述范围的情况下,容易实现透过光谱的最佳化。
另外,作为其他着色剂,可使用日本专利特开2015-44982号、日本专利特开2014-224970号、日本专利特开2017-114955号中所记载的花青化合物、日本专利特开2015-194772号的实施例中记载的化合物、日本专利特开2015-71743号的实施例中记载的花青化合物等。另外,关于相对于阳离子发色团的低分子阴离子,可使用日本专利特开2015-44982号中记载的化合物。
着色组合物(A)也可含有无机颜料。
作为无机颜料,可使用现有现有的各种无机颜料。作为无机颜料,可列举:碳、金属氧化物、金属络合盐等所表示的金属化合物,具体而言,可列举:铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等金属氧化物、及所述金属的复合氧化物。
<关于重金属>
着色图案(A)中,重金属的含量的上限优选为10,000(wt)ppm、更优选为8,000(wt)ppm、更优选为6,000(wt)ppm,且重金属的含量的下限优选为100(wt)ppm、更优选为300(wt)ppm、进而优选为500(wt)ppm。着色图案(A)通过在这些范围内含有重金属,而耐光性、耐碱性、耐热性优异且可抑制荧光,可提供颜色再现性高的彩色滤光片。所述重金属优选为源自重金属有机络合物等重金属络合物。
使重金属含有于着色图案(A)中的理由为如下所述。
例如,已知于在红色着色组合物中使用花青系色材的情况下,花青系染料虽微弱但仍发出荧光。所述荧光会降低着色图案的对比度比,因此需要在着色图案中添加消光剂。
作为花青系染料的消光剂,只要为通常所熟知的已存在的消光剂,则均具有一定的消光效果。作为此种荧光消光剂,可使用可接收有机化合物的激发能量的化合物,作为代表例,可列举:强电子接收性化合物群组(例如,硝基化合物、醌类、四氰对醌二甲烷类、铵类、二亚铵类)、强电子供予性化合物群组(例如,肼类、酰肼类、羟胺类、对苯二酚类、四取代硼阴离子类)、重金属络合物那样的含有高周期元素的化合物群组等。
但是,着色图案是经过曝光、碱显影、加热步骤而形成,因此在所述过程中,消光效果降低,存在对颜色的再现性造成障碍的可能性。因此,在本发明中,特别是,通过使用重金属络合物,而即便经过曝光步骤、碱显影步骤、加热步骤,消光效果也不会消失且可再现颜色的再现性,就所述方面而言优选。
因此,在本发明中,红色着色剂的荧光导致彩色滤光片整体的颜色特性的降低,因此需要强烈地猝灭荧光的化合物,可适宜地使用对于曝光步骤、碱显影步骤、加热步骤等各步骤具有耐光性、耐碱性、耐热性、特别是具有高的荧光猝灭能力的重金属络合物。
作为重金属络合物的重金属,可列举:铁(Fe)、铅(Pb)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、镉(Cd)、水银(Hg)、锌(Zn)、砷(As)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、锡(Sn)、铋(Bi)、铀(U)、钸(Pu)等。作为包含这些重金属的重金属络合物,可列举:二茂铁等茂金属类、双(1,2-苯二硫醇基)镍类、偶氮染料的重金属络合物类、二吡咯亚甲基金属络合物类、卟啉重金属络合物类、重金属酞菁类、重金属萘酞菁类)等。
作为重金属络合物的具体例而列举以下的(D-1)、(D-2)、(D-3)、后述的实施例栏中记载的Cr-4~Cr-7,但本发明并不仅限定于这些。
[化7]
(D-3):溶剂橙(ValifastOrange)3209(偶氮化合物的铬络合物,东方化学(orientchemical)工业制造)
在本发明中,作为重金属络合物的添加量,相对于着色组合物(A)的固体成分质量,优选为设为0.1质量%~50质量%,更优选为设为0.5质量%~20质量%。
[含有具有交联性基及羧基的树脂的间隔物形成用感放射线性树脂组合物]
其次,对含有具有交联性基及羧基的树脂的间隔物形成用感放射线性树脂组合物(以下,也称为“树脂组合物(B)”),在以下进行说明。
为了具备所需的图案化性,树脂组合物(B)含有具有交联性基(其中,羧基除外)与羧基的树脂(以下,也称为“聚合物[a]”),且优选为含有聚合物[a]、聚合性化合物[b]、及光聚合引发剂[c]。
树脂组合物(B)即便在低温硬化的条件下,硬化反应性也高。通过使用树脂组合物(B),可形成所述显示元件中的间隔物图案(B)。
<聚合物[a]>
聚合物[a]包含具有乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、异氰酸酯基等交联性基的构成单元。
聚合物[a]优选为含有具有(甲基)丙烯酰基氧基的构成单元。具有(甲基)丙烯酰基氧基的构成单元例如可利用如下方法来形成:使(甲基)丙烯酸与聚合物中的环氧基进行反应的方法、使具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯与聚合物中的羧基进行反应的方法、使具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯与聚合物中的羟基进行反应的方法、使(甲基)丙烯酸与聚合物中的酸酐部位进行反应的方法等。
聚合物[a]例如可通过如下方式来制造:在溶剂中,在聚合引发剂的存在下,使提供含有羧基的构成单元的化合物(a1)、与提供其他构成单元的化合物共聚,继而,使提供含有(甲基)丙烯酰基的构成单元的化合物(a2)与所述含有羧基的构成单元进行反应。
作为化合物(a1),可列举:不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸的酐、多元羧酸的单〔(甲基)丙烯酰基氧基烷基〕酯等。
作为不饱和单羧酸,可列举:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等。作为不饱和二羧酸,可列举:马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等。作为不饱和二羧酸的酐,可列举作为不饱和二羧酸而例示的化合物的酐等。作为多元羧酸的单〔(甲基)丙烯酰基氧基烷基〕酯,可列举:琥珀酸单〔2-(甲基)丙烯酰基氧基乙基〕酯、邻苯二甲酸单〔2-(甲基)丙烯酰基氧基乙基〕酯等。
化合物(a1)中,优选为不饱和单羧酸、不饱和二羧酸的酐,就共聚反应性、对于碱性水溶液的溶解性及获取的容易性而言,更优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。
化合物(a1)可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为化合物(a1)的使用比例,基于聚合物[a]的构成单元的合计,由化合物(a1)形成的、含有羧基的构成单元的含有比例的上限优选为30质量%、更优选为25质量%,且将所述含有比例的下限设为优选为5质量%、更优选为10质量%,由此可使聚合物[a]对于碱性水溶液的溶解性最佳化,并且可获得放射线性感度优异的树脂组合物。
作为提供其他构成单元的化合物,可列举所述碱可溶性树脂[1]中的其他不饱和化合物(化合物(1-2))。
作为具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯中的环氧基,可列举:氧杂环丙基(1,2-环氧结构)、氧杂环丁基(1,3-环氧结构)等。具体而言,可列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3-(甲基)丙烯酰基氧基甲基-3-乙基氧杂环丁烷、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧三环[5.2.1.02.6]癸酯等。
聚合物[a]可利用现有的方法来制造,例如,可利用日本专利特开2003-222717号公报、日本专利特开2006-259680号公报、国际公开第07/029871号手册、日本专利特开平5-19467号公报、日本专利特开平6-230212号公报、日本专利特开平7-207211号公报、日本专利特开平09-325494号公报、日本专利特开平11-140144号公报、日本专利特开2008-181095号公报等中所公开的方法来合成。
聚合物[a]的具有(甲基)丙烯酰基氧基的构成单元是使具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯与共聚物中的羧基进行反应而获得,反应后的具有(甲基)丙烯酰基氧基的构成单元例如由下述式(7a)表示。
[化8]
所述式(7a)中,R20及R21分别独立地为氢原子或甲基。a为1~6的整数。R22为下述式(7a-1)或者式(7a-2)所表示的二价基。
[化9]
所述式(7a-1)中,R23为氢原子或甲基。所述式(7a-1)及式(7a-2)中,*表示与氧原子进行键结的部位。关于所述式(7a)所表示的构成单元,例如,在使甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯等化合物与具有羧基的共聚物进行反应的情况下,式(7a)中的R22成为式(7a-1),另一方面,在使甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯等化合物与具有羧基的共聚物进行反应的情况下,式(7a)中的R22成为式(7a-2)。
作为聚合物[a],优选为具有乙烯性不饱和基与羧基的树脂。通过具有乙烯性不饱和基与羧基,可以高水平兼顾乙烯性不饱和基的聚合性与羧基的碱显影性,由此,可以高水平兼顾感度与显影性。
具体而言,可列举:经酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、苯酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、双酚F型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、联苯基型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、三酚甲烷型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂。特别优选为经酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂。
经酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂例如可通过如下方式来获得:使(甲基)丙烯酸与甲酚酚醛清漆型环氧树脂反应而获得环氧(甲基)丙烯酸酯树脂,并且使碱溶解性所需的邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐等酸酐与所获得的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂进行反应。
经酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂兼具甲酚酚醛清漆型环氧树脂的刚直的主链骨架、乙烯性不饱和基、以及羧基,由此,尽管为低温下的硬化煅烧,也可形成膜硬度优异、且耐溶剂性、耐热性优异的硬化膜。
作为经酸改性的甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯树脂的具体例,可使用CCR-1171H、CCR-1291H、CCR-1307H、CCR-1309H(日本化药公司制造)。
关于聚合物[a]的酸价,聚合物[a]的酸价的上限优选为270mgKOH/g、更优选为250mgKOH/g、进而优选为200mgKOH/g,且聚合物[a]的酸价的下限优选为10mgKOH/g、更优选为30mgKOH/g、进而优选为50mgKOH/g。所谓酸价,是表示中和聚合物[a]的固体成分1g所需要的KOH的mg数。
聚合物[a]的重量平均分子量(Mw)通常为1,000~100,000,优选为3,000~50,000。Mw是指利用凝胶渗透色谱法(溶出溶剂:四氢呋喃)来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量。
关于树脂组合物(B)中的聚合物[a]的含有比例,在所述组合物的固体成分100质量%中,聚合物[a]的含有比例的上限优选为90质量%、更优选为70质量%、进而优选为60质量%,且聚合物[a]的含有比例的下限优选为30质量%、更优选为40质量%。
通过设为此种形式,可更进一步提高亮度,除此以外,可提高碱显影性、组合物的保存稳定性、图案形状、色度特性。再者,固体成分为溶剂以外的所有成分。
<聚合性化合物[b]>
作为聚合性化合物[b],可列举所述聚合性化合物[2]。
聚合性化合物[b]可单独使用或者将两种以上混合使用。
作为树脂组合物(B)中的聚合性化合物[b]的使用比例,相对于聚合物[a]100质量份,树脂组合物(B)中的聚合性化合物[b]的使用比例的上限优选为700质量份、更优选为600质量份,且树脂组合物(B)中的聚合性化合物[b]的使用比例的下限优选为10质量份、更优选为20质量份。
<光聚合引发剂[c]>
作为光聚合引发剂[c],可列举所述聚合引发剂[3]。
光聚合引发剂[c]可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为光聚合引发剂[c]的使用比例,相对于聚合物[a]100质量份,光聚合引发剂[c]的使用比例的上限优选为40质量份、更优选为30质量份,且光聚合引发剂[c]的使用比例的下限优选为1质量份、更优选为5质量份。
<其他任意成分>
树脂组合物(B)可含有表面活性剂、保存稳定剂、接着助剂、耐热性提高剂等其他任意成分作为其他任意成分。这些各任意成分可单独使用,也可将两种以上混合使用。
表面活性剂可为了进一步提高着色组合物的涂膜形成性而使用。作为表面活性剂,可列举氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂及其他表面活性剂等。作为氟系表面活性剂,优选为在末端、主链及侧链的至少任一部位具有氟烷基和/或氟亚烷基的化合物。作为表面活性剂的使用量,相对于聚合物[a]100质量份,优选为1.0质量份以下,更优选为0.7质量份以下。若表面活性剂的使用量超过1.0质量份,则容易产生膜不均。
作为保存稳定剂,可列举硫、醌类、对苯二酚类、聚氧基化合物、胺、硝基亚硝基化合物等,更具体而言,可列举4-甲氧基苯酚、N-亚硝基-N-苯基羟胺铝等。
作为保存稳定剂的使用量,相对于聚合物[a]100质量份,优选为3.0质量份以下,更优选为1.0质量份以下。若保存稳定剂的使用量超过3.0质量份,则存在感度降低而图案形状劣化的情况。
接着助剂可为了进一步提高所获得的间隔物图案(B)的接着性而使用。作为接着助剂,优选为具有羧基、甲基丙烯酰基、乙烯基、异氰酸酯基、氧杂环丙基等反应性官能基的官能性硅烷偶合剂,可列举:三甲氧基硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
作为接着助剂的使用量,相对于聚合物[a]100质量份,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。若接着助剂的使用量超过20质量份,则存在容易产生显影残留的倾向。
[含有具有交联性基的树脂的保护膜形成用树脂组合物]
保护膜(C)为在形成着色图案(A)后形成于着色图案(A)上的硬化膜。保护膜(C)通过以保护膜覆盖着色图案(A)的凹凸,而使表面平坦化,并保证保护膜(C)上所形成的间隔物图案(B)的高度均匀性。因此,在利用着色图案(A)显现平坦性的情况下,不需要保护膜(C)。因此,保护膜(C)是视需要而形成。
对含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的保护膜形成用树脂组合物(以下,也称为“树脂组合物(C)”),在以下进行说明。树脂组合物(C)可为放射线硬化型或热硬化型的任一种。
树脂组合物(C)含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂(以下,也称为“聚合物[a-1]”)。树脂组合物(C)优选为包含聚合物[a-1]、聚合性化合物[b-1]、及光聚合引发剂[c-1]的形式、或包含聚合物[a-1]、硬化剂[b-2]、及热聚合引发剂[c-2]的形式,树脂组合物(C)视需要也可包含其他任意成分。优选为适宜地包含聚合物[a-1]、聚合性化合物[b-1]、及光聚合引发剂[c-1]的感光性树脂组合物。
树脂组合物(C)即便在低温硬化的条件下,硬化反应性也高。通过使用树脂组合物(C),可形成所述显示元件中的保护膜(C)。
<聚合物[a-1]>
聚合物[a-1]包含具有乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、异氰酸酯基等交联性基的构成单元。聚合物[a-1]优选为含有具有(甲基)丙烯酰基氧基的构成单元。聚合物[a-1]可列举所述聚合物[a]、及所述聚合物[a]中设为不含羧基的构成的聚合物。
关于聚合物[a-1]的酸价,聚合物[a-1]的酸价的上限优选为270mgKOH/g、更优选为250mgKOH/g、进而优选为200mgKOH/g,且聚合物[a-1]的酸价的下限为0mgKOH/g。所谓酸价,是表示中和聚合物[a-1]的固体成分1g所需要的KOH的mg数。
聚合物[a-1]的重量平均分子量(Mw)通常为1,000~100,000,优选为3,000~50,000。Mw是指利用凝胶渗透色谱法(溶出溶剂:四氢呋喃)来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量。
关于树脂组合物(C)中的聚合物[a-1]的含有比例,在所述组合物的固体成分100质量%中,聚合物[a-1]的使用比例的上限优选为70质量%、更优选为60质量%、进而优选为55质量%,且聚合物[a-1]的含有比例的下限优选为30质量%、更优选为40质量%。
通过设为此种形式,可更进一步提高亮度,除此以外,可提高碱显影性、组合物的保存稳定性、图案形状、色度特性。再者,固体成分为溶剂以外的所有成分。
<聚合性化合物[b-1]>
作为聚合性化合物[b-1],可列举所述聚合性化合物[2]。
聚合性化合物[b-1]可单独使用或者将两种以上混合使用。
作为树脂组合物(C)中的聚合性化合物[b-1]的使用比例,相对于聚合物[a-1]100质量份,树脂组合物(C)中的聚合性化合物[b-1]的使用比例的上限优选为700质量份、更优选为600质量份,且树脂组合物(C)中的聚合性化合物[b-1]的使用比例的下限优选为10质量份、更优选为20质量份。
<光聚合引发剂[c-1]>
作为光聚合引发剂[c-1],可列举所述聚合引发剂[3]。
光聚合引发剂[c-1]可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为光聚合引发剂[c-1]的使用比例,相对于聚合物[a-1]100质量份,光聚合引发剂[c-1]的使用比例的上限优选为40质量份、更优选为30质量份,且光聚合引发剂[c-1]的使用比例的下限优选为1质量份、更优选为5质量份。
<硬化剂[b-2]>
作为硬化剂[b-2],例如可列举:酚系树脂、胺系化合物、酸酐、活性酯、羧酸系化合物、磺酸系化合物。具体而言,可列举日本专利特开2018-180381号公报记载的硬化剂。
硬化剂[b-2]可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为硬化剂[b-2]的使用比例,相对于聚合物[a-1]100质量份,硬化剂[b-2]的使用比例的上限优选为60质量份,且硬化剂[b-2]的使用比例的下限优选为10质量份。
<热聚合引发剂[c-2]>
热聚合引发剂[c-2]为通过热能而开始或促进聚合性化合物的聚合反应的化合物。作为热聚合引发剂,可列举:芳香族酮类、鎓盐化合物、有机过氧化物、硫化合物、咪唑化合物、硼酸酯化合物、吖嗪鎓化合物、茂金属化合物、活性酯化合物、具有碳卤素键的化合物、偶氮系化合物等。具体而言,可列举日本专利特开2014-26261号公报记载的催化剂。
热聚合引发剂[c-2]可单独使用,也可将两种以上混合使用。
作为热聚合引发剂[c-2]的使用比例,相对于聚合物[a-1]100质量份,热聚合引发剂[c-2]的使用比例的上限优选为10质量份、更优选为5质量份,且热聚合引发剂[c-2]的使用比例的下限优选为0.001质量份、更优选为0.005质量份。
<其他任意成分>
树脂组合物(C)可含有表面活性剂、保存稳定剂、接着助剂、耐热性提高剂等其他任意成分作为其他任意成分。这些各任意成分可单独使用,也可将两种以上混合使用。这些的具体例是作为树脂组合物(B)的成分而已在上文中叙述。
作为表面活性剂的使用量,相对于聚合物[a-1]100质量份,优选为1.0质量份以下,更优选为0.7质量份以下。作为保存稳定剂的使用量,相对于聚合物[a-1]100质量份,优选为3.0质量份以下,更优选为1.0质量份以下。作为接着助剂的使用量,相对于聚合物[a-1]100质量份,通常为30质量份以下,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。
[液晶取向剂]
本实施方式实施方式的显示元件例如为具有取向膜(D)的液晶显示元件。
取向膜(D)优选为使用包含具有光取向性基的感放射线性聚合物的液晶取向剂、及包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂中的任一种来形成。
进而,本实施方式实施方式的液晶取向剂通过含有具有光取向性基的聚合物,而可设为具有光取向性功能的液晶取向剂。这些均可在例如200℃以下等低温的加热温度下形成取向膜。另外,只要无损本发明的效果,则所述液晶取向剂可含有其他成分。
所述光取向性基是通过光照射而对膜赋予各向异性的官能基,在本实施方式实施方式中,特别是通过产生光分解反应、光异构化反应及光二聚化反应的至少任一种而对膜赋予各向异性的基。
作为光取向性基,具体而言,为具有源自如下化合物的结构的基,所述化合物是选自由环丁烷环、偶氮苯、茋(stilbene)、α-亚氨基-β-酮酯、螺吡喃、螺噁嗪、肉桂酸、查耳酮、茋唑、苯亚甲基苄甲内酰胺、香豆素、二苯基乙炔及蒽所组成的群组中的至少一种。作为所述光取向性基,这些中,特别优选为具有源自肉桂酸的结构的基。
作为具有光取向性基的聚合物,优选为所述光取向性基直接或经由连结基而键结的聚合物。作为此种聚合物,例如可列举:在聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、及聚酰亚胺的至少任一种聚合物上键结所述光取向性基而成的聚合物、在与聚酰胺酸及聚酰亚胺不同的聚合物上键结所述光取向性基而成的聚合物。在后者的情况下,作为具有光取向性基的聚合物的基本骨架,例如可列举:聚(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酰胺、聚乙烯基醚、聚烯烃、聚有机硅氧烷等。
作为感放射线性聚合物,优选为将聚酰胺酸、聚酰亚胺或聚有机硅氧烷设为基本骨架的感放射线性聚合物。另外,这些中,特别优选为聚有机硅氧烷,例如可利用国际公开第2009/025386号中所记载的方法来获得。
液晶取向剂中所含的聚酰胺酸通过进行脱水闭环并加以酰亚胺化而成为聚酰亚胺。此种聚酰胺酸例如可通过使四羧酸二酐、与二胺进行反应而获得,可如日本专利特开2010-97188号公报中所记载那样而获得。聚酰胺酸酯例如可利用使四羧酸二酯二卤化物、与二胺化合物进行反应的方法而获得,例如,可如日本专利特开2017-200991号公报中所记载那样而获得。
聚酰亚胺可为对作为其前体的聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构全部进行脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可为仅将酰胺酸结构的一部分脱水闭环而酰胺酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。聚酰亚胺优选为其酰亚胺化率为30%以上,更优选为50%~99%,更优选为65%~99%。所述酰亚胺化率是以百分率来表示酰亚胺环结构的数量相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构的数量与酰亚胺环结构的数量的合计而言所占的比例。此处,酰亚胺环的一部分可为异酰亚胺环,例如可如日本专利特开2010-97188号公报中所记载那样而获得。
[显示元件的制造方法]
本实施方式实施方式的显示元件的制造方法至少具有:
步骤[1],将包含第一着色组合物的具有图案的涂膜形成于基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第一着色图案,所述第一着色组合物用于形成红色、蓝色或绿色的着色图案;
步骤[2],将包含第二着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第二着色图案,所述第二着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]中所采用的颜色以外的着色图案;以及
步骤[3],将包含第三着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案及第二着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第三着色图案,所述第三着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]及步骤[2]中所采用的颜色以外的着色图案。
本实施方式实施方式的显示元件的制造方法视需要进而具有:
步骤[4],在所述第一着色图案~第三着色图案上形成保护膜形成用树脂组合物(C)的涂膜,并使所形成的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成保护膜(C);
步骤[5],将间隔物形成用感放射线性树脂组合物(B)的涂膜形成于所述第一着色图案~第三着色图案上、或保护膜(C)上,并对所述树脂组合物(B)的涂膜的至少一部分照射放射线,对照射到放射线的涂膜进行显影,且使经显影的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成间隔物图案(B)。
本实施方式实施方式的显示元件的制造方法具有由所述着色组合物(A)形成着色图案(A)的步骤,且具有由所述感放射线性树脂组合物(B)形成间隔物图案(B)的步骤、和/或由所述树脂组合物(C)形成保护膜(C)的步骤。
再者,第一着色组合物~第三着色组合物中的任一者为着色组合物(A)。
本实施方式实施方式的液晶显示元件的制造方法进而具有:
步骤[6],在步骤[5]中所获得的基板上形成液晶取向用的取向膜。
利用以上的本实施方式实施方式的液晶显示元件的制造方法,使用所述着色组合物而在基板上形成着色图案,且视需要使用保护膜形成用树脂组合物形成保护膜,并使用所述感放射线性树脂组合物形成间隔物图案,进而形成取向膜。结果,可形成耐热性、耐化学品性、电压保持率等良好的显示元件。所述情况下,可实现低温硬化,在所述步骤[1]~步骤[5]中,可分别在200℃以下的温度下进行硬化。因此,在所述着色组合物中,作为着色剂,可使用耐热性有课题的染料。因此,可制造颜色特性优异的显示元件。
进而,在所述步骤[6]中,也可在200℃以下的加热温度下进行取向膜的形成。而且,如此制造的液晶显示元件即便在就省能量的观点而言而期望低温硬化的情况下,也为适宜的液晶显示元件。
以下,对各步骤进行详细叙述。
<步骤[1]>
本步骤中,首先,将包含第一着色组合物的具有图案的涂膜形成于基板上,所述第一着色组合物用于形成所述红色、蓝色或绿色的着色图案。
在所述涂膜形成之前,在基板的表面上视需要以对形成着色图案(像素)的部分进行划分的方式形成遮光层(黑色矩阵)。黑色矩阵可通过如下方式形成:利用光刻法将通过溅射或蒸镀而成膜的铬等的金属薄膜制成所需的图案,但可使用含有黑色的着色剂的着色组合物与以下的像素形成的情况同样地形成。
继而,在所述基板上涂布例如第一着色组合物,之后进行预烘烤而使溶剂蒸发,从而形成涂膜。
作为基板的材料,例如可列举:钠钙玻璃或无碱玻璃等玻璃、硅、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。另外,视需要也可对这些基板预先实施利用硅烷偶合剂等的化学品处理、等离子体处理、离子镀、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适宜的前处理。
作为将着色组合物涂布于基板的方法,可列举:喷雾法、辊涂布法、旋转涂布法(旋涂法)、棒涂布法等。这些中,优选为旋涂法、狭缝模涂布法。
预烘烤通常是使减压干燥与加热干燥分别单独地进行,或加以组合来进行。减压干燥通常进行至到达50Pa~200Pa为止。另外,加热干燥的条件通常为70℃~110℃且1分钟~10分钟左右。
干燥后的涂膜的膜厚通常为0.6μm~8.0μm,优选为1.2μm~5.0μm。
其次,在包含第一着色组合物的涂膜上形成图案。
作为图案的形成方法,例如可列举如下方法:对所述涂膜介隔具有规定图案的光掩模进行曝光,并使用碱性显影液进行显影,而将涂膜的未曝光部溶解去除。
作为放射线的光源,例如可列举:氙气灯、卤素灯、钨灯、高压水银灯、超高压水银灯、金属卤化物灯、中压水银灯、低压水银灯等灯光源、或氩离子激光、钇铝石榴石(yttriumaluminum garnet,YAG)激光、XeCl准分子激光、氮激光等激光光源等。优选为波长处于190nm~450nm的范围的放射线。
以利用照度计(OAI模型356,光学伙伴公司(Optical Associates Inc.)制造)来测定所照射的放射线的波长365nm下的强度而得的值计,放射线照射量(曝光量)优选为10J/m2~10,000J/m2,更优选为100J/m2~5,000J/m2。
作为碱性显影液,优选为碳酸钠、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]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环-[4.3.0]-5-壬烯。碱性显影液中,例如可适量添加甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂等。
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、旋覆浸没式(puddle)显影法等。显影条件优选为常温下5秒~300秒。再者,碱显影后,通常进行水洗。
作为在基板上形成具有图案的涂膜的其他方法,可采用日本专利特开平7-318723号公报及日本专利特开2000-310706号公报等中所公开的利用喷墨方式而获得各色的像素的方法。所述方法中,首先在基板的表面上形成也兼具遮光功能的隔离壁。继而,在所形成的隔离壁内利用喷墨装置喷出例如着色组合物,之后进行预烘烤而使溶剂蒸发。继而,视需要对所述涂膜进行曝光而形成图案。
再者,所述隔离壁不仅发挥遮光功能,而且也发挥用于使喷出至区块内的各色的着色组合物不混色的功能,因此与所述黑色矩阵相比,膜厚厚。
继而,对所述具有图案的涂膜进行硬化处理(也称为后烘烤),由此可结束第一着色图案的形成。后烘烤的加热条件为80℃以上且200℃以下。后烘烤的加热时间为10分钟~60分钟。本实施方式实施方式中,即便后烘烤温度为低温,也可获得耐溶剂性等良好的着色图案。具体而言,即便后烘烤温度为200℃以下、进而为180℃以下,也可获得具有充分的耐溶剂性等的彩色滤光片。再者,为了将硬度等提高至商业上实际所要求的水平,而通常需要超过120℃的温度下的硬化步骤。而且,优选为180℃以下的范围内的更高温度下的硬化。
着色图案(像素)的膜厚通常为0.5μm~5.0μm,优选为1.0μm~3.0μm。
<步骤[2]、步骤[3]>
继而,使用第二着色组合物、第三着色组合物并反复进行所述步骤[1]而在同一基板上依次形成第二着色图案、第三着色图案,所述第二着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]中所采用的颜色以外的着色图案,所述第三着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]及步骤[2]中所采用的颜色以外的着色图案。着色图案(像素)的膜厚通常为0.5μm~5.0μm,优选为1.0μm~3.0μm。由此,可获得在基板上配置有红色、绿色及蓝色三原色的像素阵列的彩色滤光片。
作为形成各色的着色图案(像素)的顺序以及颜色数量,例如可列举按照红色、绿色以及蓝色的顺序形成各像素的形式、或按照绿色、蓝色以及红色的顺序形成各像素的形式,但形成各色的像素的顺序以及颜色数量并不限于所述内容。
<步骤[4]>
在利用步骤[1]~步骤[3]形成着色图案后,视需要在形成有所述着色图案的基板的着色图案上形成保护膜(C)。
在利用涂布法来形成涂膜的情况下,于在形成有着色图案的基板上涂布树脂组合物(C)的溶液后,优选为对涂布面进行加热(预烘烤),由此形成涂膜。
作为涂布法中使用的树脂组合物(C)溶液的固体成分浓度,优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~40质量%,特别优选为15质量%~35质量%。
作为树脂组合物(C)溶液的涂布方法,例如可采用:喷雾法、辊涂布法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝涂布法(狭缝模涂布法)、棒涂布法、喷墨涂布法等适宜的方法。这些中,优选为旋涂法或狭缝涂布法。
所述预烘烤的条件因各成分的种类、调配比例等而不同,优选为70℃~120℃,且为1分钟~15分钟左右。涂膜的预烘烤后的膜厚优选为0.5μm~10μm,更优选为1.0μm~7.0μm左右。
在作为树脂组合物(C)而使用放射线硬化型的情况下,对所形成的涂膜的至少一部分照射放射线。此时,在仅对涂膜的一部分进行照射时,例如,可利用介隔具有规定的图案的光掩模进行照射的方法。
作为照射中所使用的放射线,可列举可见光线、紫外线、远紫外线等。其中,优选为波长处于250nm~550nm的范围的放射线,更优选为包含365nm的紫外线的放射线。
以利用照度计(OAI模型356,光学伙伴公司(Optical Associates Inc.)制造)来测定所照射的放射线的波长365nm下的强度而得的值计,放射线照射量(曝光量)优选为100J/m2~5,000J/m2,更优选为200J/m2~3,000J/m2。
本实施方式实施方式的彩色滤光片的保护膜形成中所使用的树脂组合物(C)与现有已知的保护膜形成的组合物相比较,放射线感度高。因此,具有如下优点:即便所述放射线照射量为700J/m2以下、进而为600J/m2以下,也可获得所需的膜厚、良好的形状、优异的密接性以及高的硬度的保护膜。
在作为树脂组合物(C)而使用放射线硬化型的情况下,视需要对放射线照射后的涂膜进行显影,由此将不需要的部分去除而形成规定的图案。
作为显影中所使用的显影液,例如可使用:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机碱、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等四级铵盐等碱性化合物的水溶液。也可在所述碱性化合物的水溶液中添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂来使用。进而,也可仅添加适当量的表面活性剂,或者在添加所述水溶性有机溶剂的同时添加适当量的表面活性剂来使用。
显影方法可为覆液法、浸渍法、喷淋法等的任一种,显影时间在常温下优选为10秒~180秒左右。紧接着显影处理,例如进行10秒~180秒的流水清洗,之后通过压缩空气或压缩氮气进行风干,由此获得所需的图案。
对所获得的涂膜(在作为树脂组合物(C)而使用放射线硬化型并进行了图案形成的情况下,为图案状涂膜)利用热板、烘箱等适当的加热装置进行硬化(也称为后烘烤),由此以硬化膜的形式获得保护膜(C)。
在作为树脂组合物(C)而使用放射线硬化型或热硬化型的任一种的情况下,硬化温度优选为80℃以上且200℃以下。而且,即便为180℃以下,也可获得充分的特性的保护膜。具体而言,优选为100℃~200℃,在欲以高水平兼顾低温硬化与可靠性能的情况下,更优选为150℃~180℃。作为硬化时间,例如在热板上优选为5分钟~30分钟,在烘箱中优选为30分钟~180分钟。
在本实施方式实施方式的显示元件的制造中,在形成保护膜(C)的步骤[4]之后,可具有在所述保护膜(C)上形成氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)电极的步骤,或者,在形成着色图案的步骤[1]~步骤[3]后,可具有在所述着色图案上形成ITO电极的步骤。关于形成ITO电极的方法,可使用溅射法将ITO膜成膜来进行。在需要经图案化的ITO电极的情况下,可利用光刻法将经成膜的ITO膜加以图案化而形成。
<步骤[5]>
利用步骤[4]形成保护膜(C),其后,于在所述保护膜(C)上形成ITO电极后,在形成有所述保护膜(C)的基板上且ITO电极上形成感放射线性树脂组合物(B)的涂膜。另外,利用步骤[1]~步骤[3]形成着色图案,其后,于在所述着色图案上形成ITO电极后,在ITO电极上形成感放射线性树脂组合物(B)的涂膜。
在利用涂布法来形成涂膜的情况下,于在形成有着色图案等的基板上涂布感放射线性树脂组合物(B)的溶液后,优选为对涂布面进行加热(预烘烤),由此可形成涂膜。
作为涂布法中使用的树脂组合物(B)溶液的固体成分浓度,优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~40质量%,特别优选为15质量%~35质量%。
作为树脂组合物(B)溶液的涂布方法,例如可采用:喷雾法、辊涂布法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝涂布法(狭缝模涂布法)、棒涂布法、喷墨涂布法等适宜的方法。这些中,优选为旋涂法或狭缝涂布法。
所述预烘烤的条件因各成分的种类、调配比例等而不同,优选为70℃~120℃,且为1分钟~15分钟左右。涂膜的预烘烤后的膜厚优选为0.5μm~10μm,更优选为1.0μm~7.0μm左右。
其次,对树脂组合物(B)的涂膜的至少一部分照射放射线。此时,为了在所需的位置形成间隔物,而对涂膜的一部分照射放射线,例如可利用介隔具有规定图案的光掩模来进行照射的方法。
作为照射中所使用的放射线,可列举可见光线、紫外线、远紫外线等。其中,优选为波长处于250nm~550nm的范围的放射线,更优选为包含365nm的紫外线的放射线。
以利用照度计(OAI模型356,光学伙伴公司(Optical Associates Inc.)制造)来测定所照射的放射线的波长365nm下的强度而得的值计,放射线照射量(曝光量)优选为100J/m2~5,000J/m2,更优选为200J/m2~3,000J/m2。
本实施方式实施方式的显示元件的间隔物形成中所使用的感放射线性树脂组合物(B)与现有已知的间隔物形成的组合物相比较,放射线感度高。因此,具有如下优点:即便所述放射线照射量为700J/m2以下、进而为600J/m2以下,也可获得所需的膜厚、良好的形状、优异的密接性以及高的硬度的作为硬化膜的间隔物。
其次,对放射线照射后的涂膜进行显影,由此将不需要的部分去除而形成规定的间隔物的图案。
作为显影中所使用的显影液,例如可使用:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机碱、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等四级铵盐等碱性化合物的水溶液。也可在所述碱性化合物的水溶液中添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂来使用。进而,也可仅添加适当量的表面活性剂,或者在添加所述水溶性有机溶剂的同时添加适当量的表面活性剂来使用。
显影方法可为覆液法、浸渍法、喷淋法等的任一种,显影时间在常温下优选为10秒~180秒左右。紧接着显影处理,例如进行30秒~90秒的流水清洗,之后通过压缩空气或压缩氮气进行风干,由此获得所需的间隔物的图案。
继而,对所获得的图案状涂膜利用热板、烘箱等适当的加热装置进行硬化(也称为后烘烤),由此以硬化膜的形式获得间隔物图案(B)。
作为硬化温度,优选为80℃以上且200℃以下。而且,即便为180℃以下,也可获得充分的特性的间隔物。具体而言,优选为100℃~200℃,在欲以高水平兼顾低温硬化与可靠性能的情况下,更优选为150℃~180℃。作为硬化时间,例如在热板上优选为5分钟~30分钟,在烘箱中优选为30分钟~180分钟。
<步骤[6]>
步骤[6]中,使用所述液晶取向剂。而且,利用所述步骤[1]~步骤[5]来形成包含着色图案(A)的着色图案与视需要的保护膜(C),并在形成有间隔物图案(B)的基板上利用例如辊涂布机法、旋转器法、印刷法、喷墨法等适宜的涂布方法来涂布所述液晶取向剂。
继而,对涂布有液晶取向剂的基板进行预烘烤,其后,进行后烘烤,由此形成涂膜。预烘烤条件例如为40℃~120℃且0.1分钟~5分钟。作为后烘烤条件,优选为120℃~230℃,更优选为150℃~200℃,进而优选为150℃~180℃,且优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。后烘烤后的涂膜的膜厚优选为0.001μm~1μm,更优选为0.005μm~0.5μm。
在基板上涂布液晶取向剂时所使用的液晶取向剂的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以外的成分的合计重量在液晶取向剂的总重量中所占的比例)是考虑到粘性、挥发性等来适宜选择,优选为1重量%~10重量%的范围。
在使用包含具有光取向性基的感放射线性聚合物的液晶取向剂的情况下,通过对所述涂膜照射经直线偏光或部分偏光的放射线、或者非偏光的放射线,而赋予液晶取向能力。此种处理与摩擦处理等现有的取向处理的方法对应,可更简便地进行。此处,作为放射线,例如可使用包含150nm~800nm的波长的光的紫外线以及可见光线。特别是,作为放射线,优选为包含300nm~400nm的波长的光的紫外线。在使用的放射线进行直线偏光或者部分偏光的情况下,可自垂直方向对基板面进行照射,也可为了赋予预倾角而自倾斜方向进行照射,另外,也可将这些组合来进行。在照射非偏光的放射线的情况下,照射的方向必须为倾斜方向。
作为放射线的照射量,优选为1J/m2以上且小于10,000J/m2,更优选为10J/m2~3,000J/m2。
在使用包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂的情况下,也可将后烘烤后的涂膜直接用作取向膜。而且,视需要,可对后烘烤后的涂膜施加如下处理(摩擦处理)来赋予液晶取向能力,所述处理(摩擦处理)是利用卷绕有包含例如尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊,向一定方向进行擦拭。
通过将步骤[6]中形成的基板与利用现有方法制作的阵列基板组合,可获得本实施方式实施方式的液晶显示元件。
[彩色液晶显示元件]
关于本实施方式实施方式的显示元件,作为一例,为包含本实施方式实施方式的具有着色图案的基板(以下,也称为“彩色滤光片基板”)的彩色液晶显示元件。
以下,对本实施方式实施方式的彩色液晶显示元件的结构进行说明。
彩色液晶显示元件例如可设为如下结构:配置有薄膜晶体管(Thin FilmTransistor;TFT)的驱动用基板、与构成本实施方式实施方式的彩色滤光片的其他基板(彩色滤光片基板)介隔液晶层而相向。或者,彩色液晶显示元件也可设为如下结构:在配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板上形成所述本实施方式实施方式的着色图案或保护膜、间隔物而构成的基板、与形成有ITO(Indium Tin Oxide:掺杂有锡的氧化铟)电极的基板介隔液晶层而相向。后者的结构具有如下优点:可格外地提高开口率、且可获得明亮且高精细的液晶显示元件。
图1是本实施方式实施方式的具有着色图案的彩色滤光片基板的示意性剖面图。
图1所示的彩色滤光片基板10为本实施方式实施方式的彩色滤光片基板的一例。具有在透明的基板5上配置如下部件而成的结构:红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)的着色图案6、黑色矩阵7、设置于着色图案6上的保护膜8、设置于保护膜8上的ITO电极4、以及竖立设置于ITO电极4上的间隔物9。再者,着色图案6的颜色并不限于所述RGB三种颜色,也可选择其他颜色,或者也可再添加黄色(Y)而制成四种颜色的着色图案。
如上所述,在本实施方式实施方式的彩色滤光片基板10中,着色图案6含有适宜的着色剂而构成。具体而言,是将含有优选的着色剂的着色组合物涂布于基板上并加以图案化后,进行硬化而形成。根据需要,保护膜8也同样地在涂布树脂组合物后,进行硬化而形成。间隔物9也同样地在涂布感放射线性树脂组合物并加以图案化后,进行硬化而形成。这些具备如下特征:通过200℃以下的低温硬化便可分别形成着色图案与间隔物。
因此,在本实施方式实施方式的彩色滤光片基板10中,可通过200℃以下的低温硬化来分别形成着色图案6与间隔物9。本实施方式实施方式的彩色滤光片基板10可通过低温硬化来制造。
另外,在其他实施方式实施方式的彩色滤光片基板10中,在形成着色图案6后形成保护膜8。因保护膜8可通过200℃以下的低温硬化来形成,因此,在着色图案6中,在形成后,不会暴露于用于保护膜形成的高温加热的状态下。同样地,在彩色滤光片基板10中,形成着色图案6,且形成保护膜8,之后形成间隔物9。因间隔物9可通过200℃以下的低温硬化来形成,因此,在着色图案6中,在形成后,不会暴露于用于间隔物9形成的高温加热的状态下。
因此,在彩色滤光片基板10中,即便在着色图案6的形成中使用颜色特性优异但耐热性有课题的染料作为着色剂,也可降低劣化。即,可选择染料作为着色组合物的着色剂,且可由使用了染料的着色组合物形成颜色特性优异的着色图案6。
另外,在制造彩色滤光片基板10时,考虑到在着色图案6上形成保护膜8,可调整形成着色图案6时的硬化温度。即,与对于在基板5上单独形成着色图案6而言最佳的硬化温度相比,通过较低的硬化温度形成着色图案6。其后,通过形成于着色图案6上的保护膜8的硬化加热,可进行对于着色图案6的加热。同样地,在制造彩色滤光片基板10时,考虑到在形成着色图案6后形成间隔物9,可调整形成着色图案6时的硬化温度。即,与对于在基板5上仅形成着色图案6而言最佳的硬化温度相比,通过较低的硬化温度形成着色图案6。而且,在形成ITO电极4后,通过竖立设置于ITO电极4上的间隔物9的硬化加热,也可对着色图案6进行加热。
例如,在着色图案6与保护膜8的最佳的硬化温度分别为80℃以上且200℃以下、具体而言为180℃的情况下,可在基板5上以例如150℃的硬化温度预先形成着色图案6。其次,在所述着色图案6上形成保护膜形成用树脂组合物(C)的涂膜,并在最佳的180℃下进行硬化,由此形成保护膜8。再者,在保护膜形成用树脂组合物(C)为感光性的情况下,通过在光硬化后以最佳的180℃进行硬化,而形成保护膜8。同时,对于位于其下层的着色图案6进行加热,可获得所需状态的着色图案6。
另外,在基板5上,以例如150℃的硬化温度预先形成着色图案6,其后,由感放射线性树脂组合物(B)且在最佳的180℃的硬化温度下形成间隔物9。结果,也对于位于间隔物9的下层的着色图案6进行加热,可获得所需状态的着色图案6。
在以上的情况下,可选择染料作为着色组合物的着色剂,且通过由使用了染料的着色组合物形成的着色图案6,可提供颜色特性优异的彩色滤光片基板10。
进而,在本实施方式实施方式的彩色滤光片基板10中,在形成间隔物9后,可如后述那样设置液晶取向用的取向膜(图1中并未图示)。取向膜可使用包含具有光取向性基的感放射线性聚合物的液晶取向剂或包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂而获得。所述情况下,可在200℃以下的加热温度下形成取向膜。
其次,对应用本实施方式实施方式的彩色滤光片基板的本实施方式实施方式的液晶显示元件进行说明。
图2是具有本实施方式实施方式的彩色滤光片基板的彩色液晶显示元件的示意性剖面图。
图2所示的液晶显示元件100为本实施方式实施方式的彩色液晶显示元件的一例,是利用TFT驱动的扭转向列(Twisted Nematic,TN)型的液晶模式的显示元件。所述彩色液晶显示元件具有如下结构:所述驱动用基板、与所述本实施方式实施方式的彩色滤光片基板介隔TN液晶的层而相向。
如图2所示,在具有透明的基板1及层间绝缘膜2的驱动用基板的与液晶13相接的一侧,以格子状配设包含ITO的透明的像素电极3与TFT(未图示),从而构成驱动用基板。另外,在透明的基板5的与液晶13相接的一侧,配置通过所述低温硬化而制造的着色图案6等,从而构成彩色滤光片基板。更具体而言,配置如下彩色滤光片基板,所述彩色滤光片基板在基板5上具有设置于与像素电极3相向的位置的红色、绿色及蓝色的着色图案6、黑色矩阵7、设置于着色图案6上的保护膜8、设置于保护膜8上的ITO电极4、竖立设置于ITO电极4上的间隔物9、以及取向膜12。ITO电极4在液晶显示元件100中构成共通电极。
在驱动用基板上设置与彩色滤光片基板相同的取向膜12。在必要的情况下,对各取向膜12实施例如摩擦处理等取向处理,由此可实现夹持于驱动用基板及彩色滤光片基板之间的液晶13的均匀的取向。
在驱动基板及彩色滤光片基板中,在与液晶13相接的一侧的相反侧分别配置偏光板14。基板1与基板5的间隔通常为2μm~10μm,这些通过设置于周边部的密封材(未图示)而彼此固定。
图2中,符号17为自背光单元(未图示)向液晶13照射的背光光。作为背光单元,例如可使用:冷阴极荧光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)等荧光管、与散射板组合而成的结构。另外,也可使用将白色LED作为光源的背光单元。
除了所述TN型以外,本实施方式实施方式的彩色液晶显示元件也可设为超扭转向列(Super Twisted Nematic,STN)型、共面切换(In-Planes Switching,IPS)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型或光学补偿双折射(Optically CompensatedBirefringence,OCB)型等液晶模式。所述情况下,液晶取向用的取向膜是选择对于各液晶模式而言最佳者,例如,在VA型的情况下,使用垂直取向型的取向膜。
[实施例]
以下,基于实施例对本发明的实施方式实施方式进行详细叙述,但并不由所述实施例来限定性地解释本发明。在以下的记载中,有时将“质量份”记载为“份”。
[重量平均分子量(Mw)以及数量平均分子量(Mn)]
通过下述条件的凝胶渗透色谱法(GPC)来测定Mw及Mn。另外,分子量分布(Mw/Mn)是由所获得的Mw及Mn而算出。
装置:昭和电工公司的GPC-101
GPC管柱:将岛津GLC(Shimadzu GLC)公司的GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804结合
移动相:四氢呋喃
管柱温度:40℃
流速:1.0mL/分钟
试样浓度:1.0质量%
试样注入量:100μL
检测器:示差折射计
标准物质:单分散聚苯乙烯
[着色图案的形成用组合物]
以下,对着色图案的形成用组合物中使用的、碱可溶性树脂及染料的合成方法进行记载。
<合成例1碱可溶性树脂(1A)的合成>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,使苯乙烯8份、N-苯基马来酰亚胺10份、甲基丙烯酸羟基乙酯12份、甲基丙烯酸甲酯7份、甲基丙烯酸环己酯15份、甲基丙烯酸2-([1'-甲基亚丙基氨基]羧基氨基)乙酯(昭和电工公司制造,商品名卡伦兹(Karenz)MOI-BM)20份、甲基丙烯酸15份、及琥珀酸-2-丙烯酰基氧基乙酯(共荣社化学制造,商品名HOA-MS(N))12份溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯(以下,称呼为PGMEA(propylene glycol monomethyl etheracetate))200份中,进而,投入2,2'-偶氮双异丁腈3份及季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)5份,其后进行15分钟氮气冲洗。氮气冲洗后,对反应液一边进行搅拌及氮气起泡一边加热至80℃,并进行5小时聚合,由此获得包含树脂(1A)的溶液(固体成分浓度为33质量%,以下也称为“树脂(1A)溶液”)。通过GPC,所述树脂(1A)的Mw为10,000,Mw/Mn为2.5。
<合成例2碱可溶性树脂(1B)的合成>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中投入4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)3份及二乙二醇甲基乙醚300份,接着,投入甲基丙烯酸23份、苯乙烯10份、N-环己基马来酰亚胺12份、甲基丙烯酸2-乙基己酯10份、甲基丙烯酸乙酯10份及甲基丙烯酸甲酯35份,进而投入α-甲基苯乙烯二聚物5份,缓慢地进行搅拌并且使溶液的温度上升至80℃且保持5小时后,上升至100℃,并将所述温度保持1小时而进行聚合,由此获得共聚物。所获得的聚合物溶液的固体成分浓度为24.9质量%,Mw为12,500。继而,在包含所获得的共聚物的溶液中,添加三苯基膦1.0份、作为聚合抑制剂的4-甲氧基苯酚0.05份,并在空气环境下、90℃下搅拌30分钟后,放入甲基丙烯酸缩水甘油酯16份并保持90℃而反应10小时,由此获得包含树脂(1B)的溶液(固体成分浓度为29质量%,以下也称为“树脂(1B)溶液”)。通过GPC,所述树脂(1B)的Mw为14,200,Mw/Mn为2.5。
<合成例3碱可溶性树脂(1C)的合成>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入二乙二醇甲基乙醚300份并升温至80℃,接着,历时2小时滴加预先均匀地混合苯乙烯15份、甲基丙烯酸40份、甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸2-甲氧基乙酯10份、甲基丙烯酸叔丁酯5份、及2-乙基己酰基(叔丁基)过氧化物12份而成的混合液,其后,在相同的温度下继续搅拌3小时,获得共聚物。所获得的聚合物溶液的固体成分浓度为24.0质量%,Mw为10,800。继而,使温度上升至100℃,并投入甲基丙烯酸缩水甘油酯40份、二甲基苄基胺1份、4-甲氧基苯酚0.05份,其后,反应10小时,由此获得包含树脂(1C)的溶液(固体成分浓度为30质量%,以下也称为“树脂(1C)溶液”)。通过GPC,所述树脂(1C)的Mw为11,200,Mw/Mn为1.9。
[表1]
表1
<合成例4染料多聚体的合成聚合物(Cy-1)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加对(乙烯基苯基)三氟甲磺酰基酰亚胺酸三乙基胺盐15.21份、甲基丙烯酸甲酯6.00份、甲基丙烯酸4.50份、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯7.50份、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)3.00份,并溶解于环己酮60.00份中。对所述溶液,在氮气气流下,一边进行搅拌一边加热至100℃。在同一温度下一边进行搅拌一边添加2,2'-偶氮双异丁腈1.80份,进而继续搅拌4小时。其后,将反应溶液冷却至室温后,添加丙酮60份并制成均匀的溶液,将其滴加至己烷710份中。滤取所生成的析出物,并利用己烷进行清洗。在50℃下对所获得的固体进行减压干燥,而获得28.02份的下述结构式所表示的聚合物。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为10,800,Mw/Mn为1.8。将其设为聚合物(1)。
[化10]
使聚合物(1)2.0份溶解于丙酮31份中。其次,添加0.79份的C.I.碱性红(BasicRed)12,在室温下搅拌1小时。其后,对于将反应溶液在减压下浓缩而获得的残渣,添加离子交换水,滤取生成的析出物,并进行水洗。对所获得的固体进行减压干燥,而获得下述结构式所表示的聚合物(Cy-1)。
[化11]
<合成例5染料多聚体的合成聚合物(Cy-2)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加15.00份的下述所示的染料单体1、甲基丙烯酸甲酯3.00份、甲基丙烯酸4.50份、甲基丙烯酸2-([1'-甲基亚丙基氨基]羧基氨基)乙酯(昭和电工公司制造,商品名卡伦兹(Karenz)MOI-BM)7.50份、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)3.00份,并溶解于环己酮60.00份中。
[化12]
对所述溶液,在氮气气流下,一边进行搅拌一边加热至100℃。在同一温度下一边进行搅拌一边添加2,2'-偶氮双异丁腈1.80份,进而继续搅拌4小时。其后,将反应溶液冷却至室温后,添加丙酮并制成均匀的溶液,将其滴加至己烷中。滤取所生成的析出物,并利用己烷进行清洗。对所获得的固体进行减压干燥,而获得下述结构式所表示的聚合物。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为10,500,Mw/Mn为1.7。将其设为聚合物(Cy-2)。
[化13]
<合成例6染料多聚体的合成聚合物(Cy-3)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加24.00份的下述所示的染料单体2、甲基丙烯酸6.00份、2-乙基己基-3-巯基丙酸酯0.90份,并溶解于PGMEA 150.00份中。
对所述溶液,在氮气气流下,一边进行搅拌一边加热至75℃。在同一温度下一边进行搅拌一边添加2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.20份,进而继续搅拌4小时,之后在100℃下进行1小时搅拌。其后,将反应溶液冷却至室温后,滴加至己烷中。滤取所生成的析出物,并利用己烷进行清洗。对所获得的固体进行减压干燥,而获得下述结构式所表示的聚合物。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为12,000,Mw/Mn为1.7。将其设为聚合物(Cy-3)。
[化14]
<合成例7染料多聚体的合成聚合物(Cy-4)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加21.00份的下述所示的染料单体3、甲基丙烯酸9.00份、2-乙基己基-3-巯基丙酸酯0.90份,并溶解于二丙酮醇150.00份中,添加2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.20份,除此以外,利用与Cy-3相同的方法进行聚合。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为12,500,Mw/Mn为1.7。将其设为聚合物(Cy-4)。
[化15]
<合成例8染料多聚体的合成聚合物(Cy-5)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加15.00份的染料单体2、甲基丙烯酸3.00份、甲基丙烯酸甲酯3.00份、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯9.00份、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)3.00份,并溶解于环己酮60.00份中,添加2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.20份,除此以外,利用与Cy-2相同的方法进行聚合。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为13,000,Mw/Mn为1.7。将其设为聚合物(Cy-5)。
[化16]
<合成例9染料多聚体的合成聚合物(Cy-6)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加18.00份的染料单体2、琥珀酸-2-甲基丙烯酰基氧基乙酯4.50份、甲基丙烯酸2-乙基己酯3.00份、甲基丙烯酸2-[(3,5-二甲基吡唑基)羰基氨基]乙酯4.50份、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)3.00份,并溶解于环己酮60.00份中,除此以外,利用与Cy-2相同的方法进行聚合。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为11,800,Mw/Mn为1.8。将其设为聚合物(Cy-6)。
[化17]
<合成例10染料多聚体的合成聚合物(Cy-7)>
在安装有冷却管的反应容器中,添加16.50份的染料单体2、甲基丙烯酸4.50份、甲基丙烯酸叔丁酯3.00份、下述所示的单体A 6.00份、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)3.00份,并溶解于环己酮60.00份中,除此以外,利用与Cy-2相同的方法进行聚合。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为13,500,Mw/Mn为1.8。将其设为聚合物(Cy-7)。
[化18]
<合成例11染料多聚体的合成聚合物(Cy-8)>
代替染料单体2而使用下述所示的染料单体4,除此以外,利用与Cy-3相同的方法进行聚合。通过GPC而确认到,所获得的聚合物的Mw为13,000,Mw/Mn为1.8。将其设为聚合物(Cy-8)。
[化19]
作为Cy-9~Cy-12,使用以下的化合物。
[化20]
在具备搅拌装置的反应容器中,添加依照日本专利特开2014-224970号公报的段落[0329]中记载的方法而合成的“阴离子性花青系染料1c”21.0份、二氯甲烷200份、亚罗尼斯(Aronix)M-305(东亚合成(股)制造)43.4份、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二酰亚胺盐酸盐22.0份,并在室温下搅拌24小时而进行反应。反应结束后,对有机层利用离子交换水进行清洗,并添加硫酸钠进行脱水。将溶媒减压去除,并利用硅胶管柱色谱法对残渣进行精制,少量添加作为聚合抑制剂的对甲氧基苯酚,并在减压下将溶媒馏去,获得下述所示的Cy-10前体。
[化21]
继而,利用常规方法对Cy-10前体进行离子交换,获得下述式所表示的Cy-10。结构是通过利用液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)及1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)的分析来确认。
[化22]
也使用与Cy-10相同的方法来合成下述式所表示的Cy-11。
[化23]
作为下述式所表示的Cy-12,合成具有日本专利特开2013-173850号公报的化合物No.8与三氟磺酸根阴离子的成盐结构的化合物。
[化24]
保护膜形成用树脂组合物及间隔物形成用感放射线性树脂组合物中使用的具有乙烯性不饱和基的树脂的合成例
<聚合物[BS-1]的合成例>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入2,2'-偶氮双异丁腈4份及PGMEA 190份,接着,投入甲基丙烯酸85份、甲基丙烯酸苄基酯15份、以及作为分子量调节剂的α-甲基苯乙烯二聚物2份,缓慢地进行搅拌并且使溶液的温度上升至80℃且将所述温度保持4小时后,上升至100℃,并将所述温度保持1小时而进行聚合,由此获得含有聚合物的溶液。继而,在包含所述共聚物的溶液中添加四丁基溴化铵1.1份、作为聚合抑制剂的4-甲氧基苯酚0.05份,并在空气环境下、90℃下搅拌30分钟,之后放入甲基丙烯酸缩水甘油酯74份并保持90℃而反应10小时,冷却后,添加PGMEA而调整固体成分含量,获得聚合物[BS-1](固体成分浓度=35质量%)。Mw为10,000,Mw/Mn为2.6。
<聚合物[BS-2]的合成例>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入甲酚酚醛清漆型环氧树脂“EOCN-1020”(日本化药制造,环氧当量200)200份与PGMEA 245份,加热至110℃并均匀地溶解。继而,投入丙烯酸76份(1.07摩尔份)、三苯基膦2份、及对甲氧基苯酚0.2份,在110℃下反应10小时。在反应物中进而投入四氢邻苯二甲酸酐91份(0.60摩尔份),进而在90℃下反应5小时,冷却后,添加PGMEA而调整固体成分含量,获得具有羧基及丙烯酰基的聚合物[BS-2]的PGMEA溶液(固体成分浓度=25质量%)。Mn为2,200。
<聚合物[BS-3]的合成例>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)7份及二乙二醇乙基甲醚200份。接着,投入甲基丙烯酸16份、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯16份、甲基丙烯酸甲酯38份、苯乙烯10份、甲基丙烯酸缩水甘油酯20份,进行氮气置换,之后缓慢地进行搅拌并且使溶液的温度上升至70℃,将所述温度保持4小时并进行聚合,冷却后添加二乙二醇乙基甲醚而调整固体成分含量,获得含有聚合物[BS-3]的溶液(固体成分浓度=34.4质量%)。Mw为8,000,Mw/Mn=2.2。
<聚合物[BS-4]的合成例>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)7份及二乙二醇乙基甲醚200份。接着,投入甲基丙烯酸16份、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯16份、甲基丙烯酸甲酯58份、苯乙烯10份,进行氮气置换,之后缓慢地进行搅拌并且使溶液的温度上升至70℃,将所述温度保持4小时并进行聚合,冷却后添加二乙二醇乙基甲醚而调整固体成分含量,获得含有聚合物[BS-4]的溶液(固体成分浓度=35质量%)。Mw为7,000,Mw/Mn=2.3。
<聚合物(A-1)的合成例>
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入2,2'-偶氮双异丁腈5份及二乙二醇乙基甲醚200份。接着,投入甲基丙烯酸缩水甘油酯70份及苯乙烯30份,进行氮气置换,之后缓慢地进行搅拌并且使溶液的温度上升至70℃,将所述温度保持5小时并进行聚合,冷却后添加二乙二醇乙基甲醚而调整固体成分含量,获得含有聚合物[A-1]的溶液(固体成分浓度=33.1质量%)。Mw为10,000,Mw/Mn=2.0。
<保护膜形成用树脂组合物的制备>
对于聚合物[BS-1]100份,混合100份的作为聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(东亚合成股份有限公司制造的M-402)、5份的作为光聚合引发剂的1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(O-苯甲酰基肟)(艳佳固(Irgacure)OXE01,巴斯夫(BASF)公司制造),进而混合作为接着助剂的γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷5份,且以固体成分浓度成为30质量%的方式添加PGMEA,之后利用孔径0.5μm的微孔过滤器(millipore filter)进行过滤,由此制备树脂组合物(OC-1)。
关于树脂组合物(OC-2)~树脂组合物(OC-7),除了使用表4所示的各成分以外,与树脂组合物(OC-1)同样地制备。
[保护膜的评价]
作为保护膜形成的例子,说明在基板上仅形成保护膜的例子。用于形成保护膜的树脂组合物使用所述制备的保护膜形成用树脂组合物。
在无碱玻璃基板上旋涂所述制备的保护膜形成用树脂组合物(OC-1)后,在热板上以90℃预烘烤2分钟而形成涂膜。继而,使用高压水银灯以曝光量400J/m2进行放射线照射。在烘箱中,在150℃下加热处理30分钟。由此,制成具有膜厚2.0μm的保护膜的基板(以下,也称为“保护膜形成基板”)。使用所述制备的保护膜形成用树脂组合物(OC-2)~保护膜形成用树脂组合物(OC-3)、保护膜形成用树脂组合物(OC-5)及保护膜形成用树脂组合物(OC-7),与保护膜形成用树脂组合物(OC-1)同样地制成保护膜形成基板。
在无碱玻璃基板上旋涂所述制备的保护膜形成用树脂组合物(OC-4)后,在热板上以90℃预烘烤2分钟而形成涂膜。在烘箱中,在150℃下对所获得的涂膜加热处理30分钟。由此,制成具有膜厚2.0μm的保护膜的基板(以下,也称为“保护膜形成基板”)。使用所述制备的保护膜形成用树脂组合物(OC-6),与保护膜形成用树脂组合物(OC-4)同样地制成保护膜形成基板。
利用混合有1.8mm的玻璃珠粒的密封剂将所述保护膜形成基板与只是将ITO电极蒸镀为规定形状的基板贴合,之后,注入默克(Merck)制造的液晶(MLC 6608),从而制成液晶单元。继而,将液晶单元放入至60℃的恒温槽中,利用液晶电压保持率测定系统(VHR-1A型,东阳特克尼卡(Toyo Technica)公司)来测定液晶单元的电压保持率。此时的施加电压是设为5.5V的方形波,测定频率是设为60Hz。此处,所谓电压保持率,是指通过(自施加开始起16.7毫秒后的液晶单元电位差/刚施加后的电压)而求出的值。若液晶单元的电压保持率低,则是指液晶单元无法将施加电压保持为规定水平,无法充分地使液晶取向,而存在引起残像等“烧印”的担忧,因此将电压保持率高的保护膜判断为○,将电压保持率低的保护膜判断为×。
<间隔物形成用感放射线性树脂组合物的制备>
对于聚合物[BS-1]100份,混合100份的作为聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(东亚合成股份有限公司制造的M-402)、5份的作为光聚合引发剂的1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(O-苯甲酰基肟)](艳佳固(Irgacure)OXE01,巴斯夫(BASF)公司制造),进而混合作为接着助剂的γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷5份,且以固体成分浓度成为30质量%的方式添加PGMEA,之后利用孔径0.5μm的微孔过滤器进行过滤,由此制备间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-1)。
关于间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-2)~间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-4),除了使用表5所示的各成分以外,与感放射线性树脂组合物(S-1)同样地制备。
作为间隔物图案形成的例子,说明在基板上仅形成间隔物图案的例子。用于形成间隔物图案的感放射线性树脂组合物使用所述制备的间隔物形成用感放射线性树脂组合物。
在无碱玻璃基板上,使用旋涂机涂布所述制备的间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-1)~间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-4)。继而,在90℃的热板上预烘烤2分钟,由此形成膜厚3.0μm的涂膜。继而,介隔具有规定图案的光掩模,对所获得的涂膜使用高压水银灯以曝光量300J/m2进行放射线照射。其后,对于所述基板喷出显影液(23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液),由此,进行喷淋显影,继而,在烘箱中以150℃的硬化温度及30分钟的硬化时间进行后烘烤,由此在基板上形成间隔物图案。而且,通过扫描型电子显微镜确认到以所需的正锥形形状与分辨率在基板上形成有间隔物图案。
对于所述获得的间隔物图案,使用微小压缩试验机(费舍尔斯高谱(Fischerscope)H100C,费舍尔仪器(Fischer Instruments)公司),且使用50μm四方状的平面压头,以50mN的负荷进行压缩试验,测定相对于负荷的压缩位移量的变化。在压缩位移量的值为0.5μm以下的情况下,图案状薄膜可谓是高硬度,因此将压缩特性设为“◎”(判断为优秀),在压缩位移量的值超过0.5μm且为0.8μm的情况下,将压缩特性设为“○”(判断为良好),在压缩位移量的值超过0.8μm的情况下,将压缩特性设为“×”(判断为不良)。
在形成有间隔物图案的基板上,使用液晶取向膜涂布用印刷机涂布作为液晶取向剂的AL3046(商品名,JSR(股)制造),之后,以180℃干燥1小时,形成涂布膜厚0.05μm的取向剂的涂膜。其后,使用具有卷绕有聚酰胺性的布的辊的摩擦机,以辊转速500rpm、平台移动速度1cm/秒对所述涂膜进行摩擦处理。此时,评价有无图案的切削或剥落,在并无图案的切削或剥落的情况下设为“◎”(判断为优秀),在图案的切削或剥落少的情况下设为“○”(判断为良好),在图案剥落的情况下设为“×”(判断为不良)。
<颜料分散液的制备例黄(YELLOW)139分散液的制备例1>
使用15份的作为着色剂的C.I.颜料黄139、12.5份(固体成分浓度为40质量%)的作为分散剂的BYK-LPN21116(毕克化学(BYK)公司制造)、72.5份的作为溶剂的PGMEA,并利用珠磨机进行处理,制备颜料分散液(r-1)。
<颜料分散液的制备例绿(GREEN)58分散液的制备例2>
在颜料分散液(r-1)的制备中,代替所述C.I.颜料黄139而使用C.I.颜料绿58,除此以外,同样地进行而制备颜料分散液(g-1)。
<颜料分散液的制备例黄(YELLOW)138分散液的制备例3>
在颜料分散液(r-1)的制备中,代替所述C.I.颜料黄139而使用C.I.颜料黄138,除此以外,同样地进行而制备颜料分散液(g-2)。
<颜料分散液的制备例蓝(BLUE)15:6分散液的制备例4>
使用15份的作为着色剂的C.I.颜料蓝15:6、12.5份(固体成分浓度为40质量%)的作为分散剂的BYK-LPN22102(毕克化学(BYK)公司制造)、72.5份的作为溶剂的PGMEA,并利用珠磨机进行处理,制备颜料分散液(b-1)。
<染料溶液的制备>
将染料(Cy-1)10份、与作为溶剂的二丙酮醇90份混合,制备染料溶液(Cy-1)。变为染料(Cy-1)而使用染料(Cy-2)~染料(Cy-12),除此以外,与所述制备例同样地制备染料溶液(Cy-2)~染料溶液(Cy-12)。
<重金属络合物溶液的制备>
将重金属络合物(Cr-1)10份、与作为溶剂的二丙酮醇90份混合,制备重金属络合物溶液(Cr-1)。关于重金属络合物(Cr-2)~重金属络合物(Cr-7),也同样地进行而制备重金属络合物溶液(Cr-2)~重金属络合物溶液(Cr-7)。
以下示出所使用的重金属络合物。
Cr-1:溶剂橙(ValifastOrange)3209(东方化学(orient chemical)工业制造)
Cr-2:下述所示的化合物
Cr-3:下述所示的化合物
Cr-4:日本专利特开2015-63631号公报的实施例1中记载的“化合物No.1的偶氮化合物”
Cr-5:日本专利特开2015-63631号公报的段落[0028]中记载的“No.3”
Cr-6:日本专利特开2015-137270号公报的实施例1中记载的“化合物No.1的偶氮化合物”
Cr-7:日本专利特开2015-17173号公报的实施例1中记载的“化合物No.1的偶氮化合物”
[化25]
[化26]
[着色组合物的制备]
<红色组合物的制备>
以下示出红色组合物(R-1)的制备例。
将9.0份的作为着色剂的颜料分散液(r-1)、45.0份的染料溶液(Cy-1)、及5.0份的重金属络合物溶液(Cr-1)、9.6份的作为碱可溶性树脂的树脂(1A)溶液、4.3份的作为聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(日本化药股份有限公司制造,商品名卡亚拉得(KAYARAD)DPHA)、0.66份的作为光聚合引发剂的NCI-930(艾迪科(ADEKA)股份有限公司制造)、0.02份的作为氟系表面活性剂的美佳法(Megafac)F-554(迪爱生(DIC)股份有限公司制造)、以及作为溶剂的PGMEA混合,而制备固体成分浓度为15质量%的红色组合物(R-1)。
代替颜料分散液(r-1)9.0份、染料溶液(Cy-1)45.0份及重金属络合物溶液(Cr-1)5.0份,并使用表6中记载的各分散液及溶液,且混合作为溶剂的PGMEA而调整固体成分浓度,除此以外,与红色组合物(R-1)的制备同样地进行而制备红色组合物(R-2)~红色组合物(R-23)。再者,树脂溶液、聚合性化合物、光聚合引发剂及氟系表面活性剂为共通配方。
[表6]
表6
<绿色组合物的制备>
将30.5份的颜料分散液(g-1)、25.0份的颜料分散液(g-2)、26.3份的作为碱可溶性的树脂(1B)溶液、9.9份的作为聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(日本化药股份有限公司制造,商品名卡亚拉得(KAYARAD)DPHA)、作为光聚合引发剂的1.8份的2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(巴斯夫(BASF)公司制造,商品名艳佳固(IRGACURE)369)及0.1份的NCI-930(艾迪科(ADEKA)股份有限公司制造)、0.05份的作为氟系表面活性剂的美佳法(Megafac)F-554(迪爱生(DIC)股份有限公司制造)、以及作为溶剂的PGMEA混合,而制备固体成分浓度为20质量%的绿色组合物(G-1)。
<蓝色组合物的制备>
将29.3份的颜料分散液(b-1)、12.2份的作为碱可溶性树脂的树脂(1C)溶液、8.1份的作为聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(东亚合成股份有限公司制造,商品名M-402)、作为光聚合引发剂的0.8份的2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1-酮(巴斯夫(BASF)公司制造,商品名艳佳固(IRGACURE)369)及0.1份的NCI-930(艾迪科(ADEKA)股份有限公司制造)、0.02份的作为氟系表面活性剂的美佳法(Megafac)F-554(迪爱生(DIC)股份有限公司制造)、以及作为溶剂的PGMEA混合,而制备固体成分浓度为20质量%的蓝色组合物(B-1)。
[实验例1A~实验例24A及比较实验例1A~比较实验例5A]
<对保护膜的移染性(OC移染性)的评价>
使用旋涂机将红色组合物(R-1)涂布于表面形成有防止钠离子溶出的SiO2膜的无碱玻璃基板上,之后利用80℃的热板进行100秒预烘烤,形成膜厚2.4μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,介隔光掩模对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。对所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此进行90秒喷淋显影。其后,对所述基板利用超纯水进行清洗,并进行风干后,进而在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此制作在基板上包括具有3cm×3cm的正方形形状的第一滤光片的基板(红色彩色滤光片基板)。
其次,在所述制作的红色彩色滤光片基板上涂布所述制备的保护膜形成用树脂组合物(OC-1),之后利用90℃的热板进行2分钟预烘烤,形成膜厚2.0μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。其后,在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此形成保护膜。
对所述基板的第一滤光片,使用彩色分析仪(大塚电子(股)制造的LCF-1100A)测定透过率,定量OC移染性。将500nm~600nm波长区域中的透过率的最低值为98%以上的情况评价为“◎”,将95%以上且小于98%的情况评价为“○”,将80%以上且小于95%的情况评价为“Δ”,将小于80%的情况评价为“×”。将评价结果示于表7中。
使用表7所示的红色组合物及保护膜形成用树脂组合物,除此以外,与所述例同样地制作红色彩色滤光片基板,并在所述基板上形成保护膜,定量OC移染性。将评价结果示于表7中。
<彩色滤光片基板的制成>
将作为第一着色组合物的红色组合物(R-1)涂布于表面形成有防止钠离子溶出的SiO2膜的无碱玻璃基板上,之后利用90℃的热板进行2分钟预烘烤,形成膜厚2.4μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,介隔光掩模对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。对所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此进行90秒喷淋显影。其后,对所述基板利用超纯水进行清洗,并进行风干后,进而在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此在基板上制成作为第一滤光片的红色滤光片。
其次,将作为第二着色组合物的绿色组合物(G-1)涂布于形成有所述红色滤光片的基板上,之后利用90℃的热板进行2分钟预烘烤,形成膜厚2.4μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,介隔光掩模对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。对所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此进行90秒喷淋显影。其后,对所述基板利用超纯水进行清洗,并进行风干后,进而在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此在基板上制成与红色滤光片相邻的作为第二滤光片的绿色滤光片。
其次,将作为第三着色组合物的蓝色组合物(B-1)涂布于形成有所述红色滤光片及绿色滤光片的基板上,之后利用90℃的热板进行2分钟预烘烤,形成膜厚2.4μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,介隔光掩模对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。对所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此进行90秒喷淋显影。其后,对所述基板利用超纯水进行清洗,并进行风干后,进而在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此制成分别形成有红色滤光片、绿色滤光片及作为第三滤光片的蓝色滤光片的彩色滤光片基板。
其次,在分别形成有红色、绿色及蓝色的滤光片的彩色滤光片基板上涂布保护膜形成用树脂组合物(OC-1),之后利用90℃的热板进行2分钟预烘烤,形成膜厚2.0μm的涂膜。将所述基板冷却至室温后,使用高压水银灯,对涂膜以400J/m2的曝光量进行包含365nm、405nm及436nm的各波长的放射线的曝光。进而,在150℃的洁净烘箱内进行30分钟后烘烤,由此形成保护膜。将所述彩色滤光片基板设为CF-OC-1。
关于彩色滤光片基板(CF-OC-2)~彩色滤光片基板(CF-OC-23)、彩色滤光片基板(CF-OC-25)~彩色滤光片基板(CF-OC-29),代替(R-1)及(OC-1)而使用表7所示的红色组合物及保护膜形成用树脂组合物,除此以外,与所述例同样地进行制作。
关于彩色滤光片基板(CF-OC-24),将第一着色组合物设为(G-1)、将第二着色组合物设为(B-1)、将第三着色组合物设为(R-1),除此以外,与所述彩色滤光片基板CF-OC-1同样地制成彩色滤光片基板。
表7的“涂布顺序”中的R表示红色组合物,G表示绿色组合物,B表示蓝色组合物,OC表示保护膜形成用树脂组合物。
<亮度、对比度的评价>
如以下那样进行所制造的彩色滤光片基板(CF-OC-1)~彩色滤光片基板(CF-OC-29)的亮度及对比度的评价。
对于彩色滤光片基板(CF-OC-1)~彩色滤光片基板(CF-OC-29)所具有的红色滤光片,使用彩色分析仪(大塚电子(股)制造的LCF-1100A),并以C光源、2度视野来测定国际照明委员会(Commission Internationale de l′Eclairage,CIE)表色系统中的以下色度座标下的刺激值(Y)、即亮度。
将亮度值为19.5以上的情况评价为“◎”,将19.0以上且小于19.5的情况评价为“○”,将18.5以上且小于19.0的情况评价为“Δ”,将小于18.5的情况评价为“×”。将评价结果示于表7中。
利用两块偏向板夹住彩色滤光片基板,一边自背面侧利用荧光灯(波长范围380nm~780nm)进行照射一边使前面侧的偏向板旋转,利用亮度计LS-100(美能达(minolta)(股)制造)测定透过的光强度的最大值与最小值。而且,将用最大值除以最小值而得的值设为对比度比。将对比度比为9,000以上的情况评价为“◎”,将8,000以上且小于9,000的情况评价为“○”,将7,000以上且小于8,000的情况评价为“Δ”,将小于7,000的情况评价为“×”。将评价结果示于表7中。
<重金属含量的测定>
削取所述<对保护膜的移染性(OC移染性)的评价>中所制作的红色彩色滤光片基板的第一滤光片(红色滤光片)的一部分(0.01g),利用感应耦合等离子体(Inductivelycoupled plasma,ICP)质量分析装置(ICP-MASS)分析所削取的红色滤光片的重金属量。将结果示于表7中。进行作为重金属的Cr的测定。表7中,ND表示检测极限以下。
[液晶显示元件的制造]
[具有保护膜、间隔物图案及取向膜的液晶显示元件]
<实验例1B~实验例5B、比较实验例1B~比较实验例5B:使用具有光取向性基的
液晶取向剂的液晶显示元件>
在所述<彩色滤光片基板的制成>中制成的表8所示的彩色滤光片基板上,使用旋涂机涂布所述制备的表8所示的间隔物形成用感放射线性树脂组合物。继而,在90℃的热板上预烘烤2分钟,由此形成膜厚3.0μm的涂膜。继而,使用所需的掩模及高压水银灯以曝光量300J/m2对所获得的涂膜行放射线照射。其后,对于所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此,进行90秒喷淋显影,继而,在烘箱中以150℃的硬化温度及30分钟的硬化时间进行后烘烤,由此形成间隔物图案。
其次,作为包含具有光取向性基的感放射线性聚合物的液晶取向剂,是利用旋转器涂布国际公开第2009/025386号的实施例6中记载的液晶取向剂A-1。继而,利用80℃的热板进行1分钟预烘烤,之后在对内部进行了氮气置换的烘箱中,以180℃加热1小时,而形成膜厚80nm的涂膜。继而,对所述涂膜表面,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒(Glan-Taylor)棱镜自相对于垂直于基板表面的方向而倾斜了40°的方向照射包含313nm的亮线的偏光紫外线200J/m2而形成光取向膜。
其次,使用密封材将带所获得的光取向膜以及间隔物图案的彩色滤光片基板与形成有TFT阵列的基板重合,在烘箱中,一边进行加压一边在150℃下煅烧90分钟,使树脂硬化。对所述单元进行真空退火后,暂且在氮气环境下恢复至常压,并再次在真空环境下进行液晶注入。液晶注入是将单元放入腔室内并在室温下进行减压后,将液晶注入孔浸泡于液晶槽中,且使用氮气恢复至常压来进行。液晶注入后,使用UV硬化树脂将液晶注入孔封孔,从而制作液晶显示元件。
<实验例6B:使用具有垂直取向性基的液晶取向剂的液晶显示元件>
在所述<彩色滤光片基板的制成>中制成的表8所示的彩色滤光片基板上,使用旋涂机涂布所述制备的间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-1)。继而,在90℃的热板上预烘烤2分钟,由此形成膜厚3.0μm的涂膜。继而,使用所需的掩模及高压水银灯以曝光量300J/m2对所获得的涂膜行放射线照射。其后,对于所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此,进行90秒喷淋显影,继而,在烘箱中以150℃的硬化温度及30分钟的硬化时间进行后烘烤,由此形成间隔物图案。
其次,作为包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂,是利用旋转器涂布垂直取向膜形成用的AL60101(JSR(股)制造)。继而,利用80℃的热板进行1分钟预烘烤,之后在对内部进行了氮气置换的烘箱中,以180℃加热1小时,而形成膜厚80nm的垂直取向膜。
其次,使用密封材将带所获得的垂直取向膜以及间隔物图案的彩色滤光片基板与形成有TFT阵列的基板重合,在烘箱中,一边进行加压一边在150℃下煅烧90分钟,使树脂硬化。对所述单元进行真空退火后,暂且在氮气环境下恢复至常压,并再次在真空环境下进行液晶注入。液晶注入是将单元放入腔室内并在室温下进行减压后,将液晶注入孔浸泡于液晶槽中,且使用氮气恢复至常压来进行。液晶注入后,使用UV硬化树脂将液晶注入孔封孔,从而制作液晶显示元件。
[具有间隔物图案及取向膜的液晶显示元件]
<实验例7B:使用具有光取向性基的液晶取向剂的液晶显示元件>
在所述<彩色滤光片基板的制成>中制成的分别形成有所述红色、绿色及蓝色的滤光片的彩色滤光片基板(CF-OC-2中为并未形成保护膜的基板)上,使用旋涂机涂布所述制备的间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-1)。继而,在90℃的热板上预烘烤2分钟,由此形成膜厚3.0μm的涂膜。继而,使用所需的掩模及高压水银灯以曝光量300J/m2对所获得的涂膜行放射线照射。其后,对于所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此,进行90秒喷淋显影,继而,在烘箱中以150℃的硬化温度及30分钟的硬化时间进行后烘烤,由此形成间隔物图案。
其次,作为包含具有光取向性基的感放射线性聚合物的液晶取向剂,是利用旋转器涂布国际公开第2009/025386号的实施例6中记载的液晶取向剂A-1。继而,利用80℃的热板进行1分钟预烘烤,之后在对内部进行了氮气置换的烘箱中,以180℃加热1小时,而形成膜厚80nm的涂膜。继而,对所述涂膜表面,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒棱镜自相对于垂直于基板表面的方向而倾斜了40°的方向照射包含313nm的亮线的偏光紫外线200J/m2而形成光取向膜。
其次,使用密封材将带所获得的光取向膜以及间隔物图案的彩色滤光片基板与形成有TFT阵列的基板重合,在烘箱中,一边进行加压一边在150℃下煅烧90分钟,使树脂硬化。对所述单元进行真空退火后,暂且在氮气环境下恢复至常压,并再次在真空环境下进行液晶注入。液晶注入是将单元放入腔室内并在室温下进行减压后,将液晶注入孔浸泡于液晶槽中,且使用氮气恢复至常压来进行。液晶注入后,使用UV硬化树脂将液晶注入孔封孔,从而制作液晶显示元件。
<实验例8B:使用具有垂直取向性基的液晶取向剂的液晶显示元件>
在所述<彩色滤光片基板的制成>中制成的分别形成有所述红色、绿色及蓝色的滤光片的彩色滤光片基板(CF-OC-2中为并未形成保护膜的基板)上,使用旋涂机涂布所述制备的间隔物形成用感放射线性树脂组合物(S-1)。继而,在90℃的热板上预烘烤2分钟,由此形成膜厚3.0μm的涂膜。继而,使用所需的掩模及高压水银灯以曝光量300J/m2对所获得的涂膜行放射线照射。其后,对于所述基板喷出包含23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液的显影液,由此,进行90秒喷淋显影,继而,在烘箱中以150℃的硬化温度及30分钟的硬化时间进行后烘烤,由此形成间隔物图案。
其次,作为包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂,是利用旋转器涂布垂直取向膜形成用的AL60101(JSR(股)制造)。继而,利用80℃的热板进行1分钟预烘烤,之后在对内部进行了氮气置换的烘箱中,以180℃加热1小时,而形成膜厚80nm的涂膜,并形成垂直取向膜。
其次,使用密封材将带所获得的垂直取向膜以及间隔物图案的彩色滤光片与形成有TFT阵列的基板重合,在烘箱中,一边进行加压一边在150℃下煅烧90分钟,使树脂硬化。对所述单元进行真空退火后,暂且在氮气环境下恢复至常压,并再次在真空环境下进行液晶注入。液晶注入是将单元放入腔室内并在室温下进行减压后,将液晶注入孔浸泡于液晶槽中,且使用氮气恢复至常压来进行。液晶注入后,使用UV硬化树脂将液晶注入孔封孔,从而制作液晶显示元件。
<实验例9B~实验例11B:使用具有光取向性基的液晶取向剂的液晶显示元件>
使用表8中记载的间隔物形成用感放射线性树脂组合物,除此以外,与实验例7B同样地进行。
[液晶显示元件的评价]
作为显示特性,在并未产生闪烁及烧印的任一者的情况下判断为“○”,在产生闪烁或烧印的其中一者的情况下判断为“Δ”,在产生闪烁及烧印的情况下判断为“×”。
作为可靠性,在即便进行在温度60℃、湿度95%的环境下暴露1000小时的可靠试验也点亮的情况下,判断为“○”,在并未点亮或难以点亮的情况下,判断为“×”。
产业上的可利用性
本发明的显示元件中所含的着色图案可通过低温硬化来制造,且具有高的可靠性,并且颜色特性优异。因此,本发明的显示元件可作为使用树脂基板的柔性液晶显示器用的显示元件、或要求高画质的大型液晶电视用的显示元件而适宜地使用。
符号的说明
100:液晶显示元件
1、5:基板
2:层间绝缘膜
3:像素电极
4:ITO电极
6:着色图案
7:黑色矩阵
8:保护膜
9:间隔物
10:彩色滤光片基板
12:取向膜
13:液晶(包含9:间隔物)
14:偏光板
17:背光光
Claims (16)
1.一种显示元件,其为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:
红色着色图案(A),含有选自下述式(1)所表示的着色剂、具有下述式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有下述式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及
间隔物图案(B),由含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物形成。
[化1]
[式(1)、式(2)、式(3)中,环X1及环X2分别独立地表示可具有取代基的杂环,n表示0以上且3以下的整数。
Z-表示ClO4 -、OH-、卤素阴离子、有机羧酸根阴离子、有机磺酸根阴离子、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1分别独立地表示碳数1~5的烷基、碳数1~5的氟化烷基、或乙烯基取代芳基)、硼阴离子、或有机金属络合物阴离子。
Z'-表示具有有机羧酸根阴离子的一价基、具有有机磺酸根阴离子的一价基、具有硼阴离子的一价基、-COO-、-SO3 -、Ra2-SO2-N--SO2-所表示的一价基(Ra2表示碳数1~5的烷基、或碳数1~5的氟化烷基)、或者具有有机金属络合物阴离子的一价基。
式(2)、式(3)中,L0表示通过聚合而形成的连结基,L1表示单键或二价连结基。]
2.根据权利要求1所述的显示元件,其中所述间隔物图案(B)中的所述树脂中的交联性基为选自乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、及异氰酸酯基的群组中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的显示元件,其中所述红色着色图案(A)中的所述着色剂为选自下述式(4)所表示的着色剂、具有下述式(5)所表示的结构部位的着色剂、及具有下述式(6)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂。
[化2]
[式(4)、式(5)、式(6)中,环X3及环X4分别独立地表示可具有取代基的苯环或可具有取代基的萘环。
Z-及Z'-分别与式(1)、式(2)、式(3)中的Z-及Z'-为相同含义。
n表示0以上且3以下的整数。
A1及A2分别独立地表示氧原子、硫原子、硒原子、碳原子或氮原子。
R1及R2分别独立地表示可具有取代基的一价的碳数1~20的脂肪族烃基。
R3及R4分别独立地表示氢原子或一价的碳数1~6的脂肪族烃基、或表示一个R3与一个R4一起形成的二价的碳数2~6的脂肪族烃基。
a及b分别独立地表示0以上且2以下的整数。
式(5)、式(6)中,R5及R6分别独立地表示氢原子或甲基,L1与式(2)、式(3)中的L1为相同含义。]
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示元件,其中所述着色图案(A)中的重金属为源自重金属有机络合物的重金属。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示元件,进而具有:保护膜(C),由含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物形成。
6.根据权利要求5所述的显示元件,其中所述保护膜(C)中的所述树脂中的交联性基为选自乙烯性不饱和基、氧杂环丁基、氧杂环丙基、及异氰酸酯基的群组中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示元件,其中所述红色着色图案(A)进而包含选自二酮基吡咯并吡咯、蒽醌、偶氮、异吲哚啉、聚次甲基(其中,所述式(1)所表示的着色剂、具有所述式(2)所表示的结构部位的着色剂、以及具有所述式(3)所表示的结构部位的着色剂除外)、氧杂蒽、二噁嗪系中的至少一种着色剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示元件,其中所述绿色的着色图案中所含的着色剂含有选自酞菁、偶氮、喹酞酮、香豆素、部花青、方酸内鎓及偶氮甲碱中的至少一种,并且
所述蓝色的着色图案中所含的着色剂含有选自酞菁、二噁嗪系、三芳基甲烷系、氧杂蒽及蒽醌中的至少一种。
9.一种显示元件,其为具有红色的着色图案、蓝色的着色图案及绿色的着色图案的显示元件,并且具有:
红色着色图案(A),含有选自下述式(1)所表示的着色剂、具有下述式(2)所表示的结构部位的着色剂、及具有下述式(3)所表示的结构部位的着色剂的群组中的至少一种着色剂、以及100(wt)ppm~10,000(wt)ppm的重金属;以及
保护膜(C),由含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物形成。
[化3]
[式(1)、式(2)、式(3)中,环X1及环X2分别独立地表示可具有取代基的杂环,n表示0以上且3以下的整数。
Z-表示ClO4 -、OH-、卤素阴离子、有机羧酸根阴离子、有机磺酸根阴离子、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1分别独立地表示碳数1~5的烷基、碳数1~5的氟化烷基、或乙烯基取代芳基)、硼阴离子、或有机金属络合物阴离子。
Z'-表示具有有机羧酸根阴离子的一价基、具有有机磺酸根阴离子的一价基、具有硼阴离子的一价基、-COO-、-SO3 -、Ra2-SO2-N--SO2-所表示的一价基(Ra2为碳数1~5的烷基、或碳数1~5的氟化烷基)、或者具有有机金属络合物阴离子的一价基。
式(2)、式(3)中,L0表示通过聚合而形成的连结基,L1表示单键或二价连结基。]
10.一种显示元件的制造方法,其制造根据权利要求1至9中任一项所述的显示元件,并且所述显示元件的制造方法具有:在80℃以上且200℃以下的温度范围内形成所述着色图案(A)的步骤。
11.一种显示元件的制造方法,其制造根据权利要求1至8中任一项所述的显示元件,并且所述显示元件的制造方法具有:在80℃以上且200℃以下的温度范围内形成所述间隔物图案(B)的步骤。
12.一种显示元件的制造方法,其为至少具有红色、蓝色及绿色三种颜色的着色图案的显示元件的制造方法,并且具有:
步骤[1],将包含第一着色组合物的具有图案的涂膜形成于基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第一着色图案,所述第一着色组合物用于形成红色、蓝色或绿色的着色图案;
步骤[2],将包含第二着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第二着色图案,所述第二着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]中所采用的颜色以外的着色图案;以及
步骤[3],将包含第三着色组合物的具有图案的涂膜形成于形成有所述第一着色图案及第二着色图案的基板上,并使所述具有图案的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成第三着色图案,所述第三着色组合物用于形成红色、蓝色及绿色中步骤[1]及步骤[2]中所采用的颜色以外的着色图案。
13.根据权利要求12所述的显示元件的制造方法,其中步骤[1]中的第一着色图案为红色的着色图案,步骤[2]中的第二着色图案为绿色的着色图案,步骤[3]中的第三着色图案为蓝色的着色图案。
14.根据权利要求12或13所述的显示元件的制造方法,其中红色的着色图案为根据权利要求1所述的红色着色图案(A)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的显示元件的制造方法,进而具有:步骤[4],在所述第一着色图案~第三着色图案上形成含有具有交联性基(其中,羧基除外)的树脂的树脂组合物的涂膜,并使所形成的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成保护膜(C)。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的显示元件的制造方法,进而具有:步骤[5],将含有具有交联性基及羧基的树脂的感放射线性树脂组合物的涂膜形成于所述第一着色图案~第三着色图案上、或保护膜(C)上,并对所形成的涂膜的至少一部分照射放射线,对照射到放射线的涂膜进行显影,且使经显影的涂膜在80℃以上且200℃以下的温度下硬化,从而形成间隔物图案(B)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210226 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |