用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物以及濾色器的製作方法
2023-05-02 04:09:51
專利名稱：用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物以及濾色器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，更具體地，其涉及一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，包括通過使一種或兩種在其側鏈上具有環氧環結構的(甲基)丙烯酸酯與具有端羥基的(甲基)丙烯酸酯共聚合而獲得的自固化共聚物和有機溶劑，並且涉及包括由該組合物製備的保護膜的濾色器以及包括該濾色器的液晶顯示裝置。
背景技術：
為了整平並且保護用於液晶顯示器的濾色器表面，典型地是往表面上附著保護膜。這樣的表面保護膜應該表現出光學透明性和足夠的薄膜強度，並且還應具有足夠的耐熱性以經歷在該保護膜上形成透明導電膜的過程。
此外，適合用於最近開發的垂直取向型液晶顯示器的保護膜除了具有透明性、薄膜強度和耐熱性外，還應該具有耐酸蝕性和耐鹼性以經歷剝離抗蝕劑的過程。
用於濾色器保護膜的常規材料和形成該保護膜的方法是眾所周知的。如，日本專利特開平第1-134306號公報公開了將甲基丙烯酸縮水甘油酯用作主成分，日本專利特開昭第62-163016號公報公開了將聚醯亞胺作為主成分。此外，日本專利特開昭第63-131103號公報公開了將三聚氰胺甲醛樹脂和環氧樹脂的混合物作為主成分。
另外，使用環氧樹脂製備用於具有粘結強度、耐熱性、耐化學性和耐水的濾色器保護膜的組合物是已知的高可靠的技術。如，日本專利特開平08-050289號公報中公開了一種通過將酚型固化劑加入到甲基丙烯酸縮水甘油酯聚合物中獲得的固化樹脂組合物。另外，日本專利特開平08-201617號公報中公開了使用一種由環氧樹脂、固化劑和有機溶劑組成的用於透明薄膜的樹脂組合物，其中該固化劑由苯乙烯馬來酸酐共聚物和胺之間反應形成的。
通常，環氧樹脂與固化劑快速反應是已知的，因此其被頻繁地應用於將主試劑和固化劑混合的兩組分體系中，但是其很難應用於單組分體系中。該兩組分環氧樹脂體系很難處理，並且不適合應用於工業生產中。
然而，上述常規技術在實現透明性、薄膜強度、耐熱性、耐酸性和耐鹼性等所有特性的同時不能形成單組份環氧樹脂體系。關於此事，雖然日本專利特許公開第2001-091732號公報中公開了一種通過用乙烯基醚保護多官能團羧酸化合物來顯示儲藏穩定性的技術，然而該方法很複雜，因此負面影響了最終成本。此外，由於所用的乙烯基醚對人有害，乙烯基醚是否可以被工業應用是未確定的。
發明內容
因此，本發明是牢記上述發生在相關技術中的問題完成的，並且本發明的一個目的是提供一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，其表現出好的粘結強度、透明性、薄膜強度、耐熱性、耐酸性和耐鹼性並且可以儲藏很長時間。
本發明的另一個目的是提供一種濾色器，其包括使用上述組合物製備的保護膜，具有優良的平整度、粘合性和薄膜強度。
本發明的另一目的是提供一種包括該濾色器的液晶顯示器。
為了達到上述目的，根據本發明第一個實施方案，提供了一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，其包括一種通過使一種或兩種在其側鏈上具有環氧環結構的(甲基)丙烯酸酯與具有端羥基的(甲基)丙烯酸酯共聚合而獲得的自固化共聚物以及有機溶劑。
根據本發明的第二個實施方案，提供了一種包括使用上述組合物製備的保護膜的濾色器。
根據本發明的第三個實施方案，提供了一種包括上述濾色器的液晶顯示器。
具體實施例方式
在下文中，將給出本發明的詳細描述。
在本發明中，一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物包括(i)自固化共聚物，其包括選自於由下面的化學式1和2表示的組成單元中的至少一種，和由下面的化學式3表示的組成單元；以及(ii)有機溶劑化學式1 其中每一個R1獨立地是氫原子或甲基，1是20-85mol％，p是0或2-9的一個整數，並且當p為0時q是0，或者當p為2-9時q為1。
化學式2 其中每一個R2獨立地是氫原子或甲基，並且m是20-85mol％；及化學式3 其中每一個R3獨立地是氫原子或甲基，並且n是5-45mol％；並且r是2-9的一個整數。
構成本發明用於保護膜的組合物的自固化共聚物在通過選自於由化學式1和2表示的組成單元中的至少一種單元與由化學式3表示的組成單元之間的熱交聯反應後具有熱固特性。
在該自固化共聚物的組成單元中，由化學式1表示的組成單元的比例(其中1是20-85mol％)和由化學式2表示的組成單元的比例(其中m是20-85mol％)的總和，即1+m，優選在20-85mol％的範圍內。如果1+m的比例太低或太高，則本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物沒有表現出熱固性能，並且具有降低了的耐熱性和包括耐酸性和耐鹼性的耐化學性。
該自固化共聚物可以任選地以無規共聚物、交聯共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物的形式製備。
在本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物中，該自固化共聚物進一步包括由下面的化學式4表示的組成單元化學式4 其中每一個R4獨立地是氫原子或甲基，s是10-30mol％；並且每一個R5獨立地是選自於由下面的化學式5表示的化合物中的任何一種。
化學式5 其中t是4-12的一個整數，並且R6是氫原子或甲基。
由此可見，該自固化共聚物進一步包括由化學式4表示的組成單元，從而提高了透明性和在有機溶劑中的溶解性。
由化學式4表示的組成單元的比例s落入10-30mol％的範圍內，而不降低粘結強度、透明性、薄膜強度、耐熱性、耐酸性、耐鹼性和長的儲藏性。
此外，除了選自於由化學式1和2表示的組成單元中的至少一種單元，由化學式3表示的組成單元，和由化學式4表示的組成單元外，該自固化共聚物可以在不使用於本發明保護膜的組合物所需的物理性能變壞的範圍內，進一步包括一種可以共聚合的成分。
進一步包含在自固化共聚物中的可以共聚合的成分的例子是不飽和有機酸類，例如(甲基)丙烯酸或馬來酸及其酸酐，(甲基)丙烯酸酯類，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯或(甲基)丙烯酸羥丙酯，丙烯醯胺類，例如N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-異丙基甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、N，N-二乙基丙烯醯胺、N，N-二甲基甲基丙烯醯胺或N，N-二乙基甲基丙烯醯胺，苯乙烯類，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或羥基苯乙烯，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基甲醯胺，N-乙烯基醯胺，和N-乙烯基咪唑。
該可共聚成分優選以少於15mol％的含量使用以至於不降低構成本發明用於保護膜的組合物中自固化共聚物的粘結強度，或者使用上述組合物製備的保護膜的物理性能。
該自固化共聚物的重均分子量在3,000-1,000,000的範圍內，但並不限制於此。分子量太低導致固化性能不充分，然而分子量太高導致溶劑溶解性或適用性降低。
作為本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物的主要成分的有機溶劑，優選是能夠溶解上述共聚物的任何材料，但是在本發明中其並不受具體限定。該可用的有機溶劑包括選自於由乙二醇類，例如乙二醇或二甘醇，二醇醚類，例如乙二醇單甲基醚、二甘醇單甲基醚、乙二醇二乙基醚或二甘醇二甲基醚，二醇醚醋酸酯類，例如乙二醇單乙醚醋酸酯、二甘醇單乙醚醋酸酯或二甘醇單丁醚醋酸酯，丙二醇類，例如丙二醇，丙二醇醚類，例如丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚或二丙二醇二乙醚，丙二醇醚醋酸酯，例如丙二醇單甲醚醋酸酯或二丙二醇單乙醚醋酸酯，醯胺類，例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺或二甲基乙醯胺，酮類，例如甲基乙基酮(MEK)，甲基異丁基酮(MIBK)或環己酮，石油，例如甲苯，二甲苯或溶劑石腦油，酯類例如醋酸乙酯，醋酸丁酯或油酸乙酯組成的組中的至少一種溶劑，以及它們的組合。
同時，該自固化共聚物可以使用任何常規的方法合成，而並不受具體限制。優選地，該自固化共聚物是在有機溶劑，如包含在本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物中的有機溶劑存在下，使用自由基聚合引發劑合成的。
也就是說，雖然用於製備該自固化共聚物的有機溶劑不受具體限制，但是優選使用如上面所述的本發明用作濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物主要成分的有機溶劑。因而，優選控制用於聚合的有機溶劑的量以使該自固化共聚物在有機溶劑和自固化共聚物的溶液中具有5-50wt％的濃度。更優選，該濃度為10-30wt％。如果上述溶液中的自固化共聚物的濃度少於5wt％，由於慢的聚合速度而導致未反應的單體殘留，因此可能引起問題。另一方面，如果該自固化共聚物的濃度超過50wt％，則由於其太粘稠，該自固化共聚物很難處理並且反應速度變得很難控制。
作為用作聚合該自固化共聚物的聚合引發劑，可以使用例如熱聚合引發劑，光聚合引發劑，氧化還原引發劑等。具體而言，鑑於容易處理，以及容易控制反應速度和分子量，優選使用過氧化物型或偶氮型自由基聚合引發劑。
可以用於本發明的過氧化物型聚合引發劑包括，例如，過氧化甲基乙基酮，過氧化環己酮，過氧化甲基環己酮，乙醯丙酮過氧化物，1，1-雙(叔-丁基過氧基)3，3，5-三甲基環己烷，1，1-雙(叔-丁基過氧基)環己烷，1，1-雙(叔-己基過氧基)3，3，5-三甲基環己烷，1，1-雙(叔-己基過氧基)環己烷，1，1-雙(叔-丁基過氧基)環十二烷，異丁基過氧化物，過氧化月桂醯，琥珀酸過氧化物，3，5，5-三甲基己醯過氧化物，過氧化苯甲醯，過氧化辛醯，過氧化十八烷醯，二異丙基過氧化二碳酸酯，二正丙基過氧化二碳酸酯，二-2-乙基己基過氧化二碳酸酯，二-2-乙氧基乙基過氧化二碳酸酯，二-2-甲氧基丁基過氧化二碳酸酯，雙-(4-叔-丁基環己基)過氧化二碳酸酯，(α，α-雙新癸醯過氧基)二異丙基苯，過氧化新癸酸枯基酯，過氧化新癸酸辛基酯，過氧化新癸酸己基酯，過氧化新癸酸叔丁酯，過氧化新戊酸-叔-己基酯，過氧化新戊酸-叔-丁酯，2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己醯過氧基)己烷，1，1，3，3-四甲基丁基過氧基-2-乙基己酸酯，過氧-2-乙基己酸-叔-己基酯，過氧-2-乙基己酸-叔-丁基酯，過氧-3-甲基丙酸-叔-丁基酯，過氧化月桂酸-叔-丁基酯，叔-丁基過氧-3，5，5-三甲基己酯，叔-己基過氧化異丙基單碳酸酯，叔-丁基過氧化異丙基碳酸酯，2，5-二甲基-2，5-雙(過氧化苯甲醯)己烷，過乙酸-叔-丁基酯，過苯甲酸-叔-己基酯，過苯甲酸-叔-丁基酯，等等。另外，可以向上述過氧化物型聚合引發劑中加入還原劑，然後該還原劑可以被用作氧化還原引發劑。
可以用於本發明的偶氮型聚合引發劑包括，例如，1，1-偶氮雙(環己烷-1-腈)，2，2』-偶氮雙(2-甲基-丁腈)，2，2』-偶氮雙丁腈，2，2』-偶氮雙(2，4-二甲基-戊腈)，2，2』-偶氮雙(2，4-二甲基-4-甲氧基戊腈)，2，2』-偶氮雙(2-amizino-丙烷)氫氯化物，2，2』-偶氮雙[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)-丙烷]氫氯化物，2，2』-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]氫氯化物，2，2』-偶氮雙[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)-丙烷]，2，2』-偶氮雙-2-甲基-N-(1，1-雙(2-羥甲基)-2-羥乙基)丙醯胺，2，2』-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥乙基)丙醯胺]，2，2』-偶氮雙(2-甲基-丙醯胺)二水合物，4，4』-偶氮雙(4-氰基-戊酸)，2，2』-偶氮雙(2-羥甲基丙腈)，2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲基酯(二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯))(V-601，日本Wako Pure Chemicals Industries，Ltd.)，氰基-2-丙基偶氮甲醯胺，等等。
另外，除了過氧化物型聚合引發劑或偶氮型聚合引發劑外，可以加入已知的分子量控制劑，例如鏈轉移劑、封端劑、聚合加速劑等以在聚合該自固化共聚物時達到優選的分子量範圍。例如可以使用巰基丙酸，巰基丙酸酯，硫甘醇，硫甘油，十二烷基硫醇，α-甲基苯乙烯二聚物，等等。
在聚合後，可以使用除用於聚合的有機溶劑以外的溶劑來幫助該組成成分的溶解性，並且控制流平性和乾燥速度。
而且，該合成的共聚物可以被提取成固體用於提純、儲藏和溶劑交換，然後其可以被用來製備用作濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物。雖然提取的方法並不受限制，但是可以使用噴霧乾燥，薄膜乾燥，以小滴加入劣溶劑，或者再沉澱。
為了增加耐蝕刻性和耐鹼性並且控制本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物的流動性，可以進一步包括除自固化共聚物之外的聚合物。雖然該進一步包含的聚合物並沒有具體限定，其是由環氧樹脂類，例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂或取代的環氧樹脂，聚(甲基)丙烯酸酯，尼龍，聚酯，聚醯亞胺和矽聚合物為例的。這樣，基於100重量份自固化共聚物，上述聚合物優選以50重量份或更少的量使用。
此外，可以向本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物中加入胺化合物，磷化合物，硼化合物，銻化合物，羧酸化合物，或有機磺酸化合物作為熱固性反應催化劑。該熱固性反應催化劑優選以基於100重量份自固化共聚物為10重量份或更少的量使用以保證儲藏穩定性。
另外，如果必要的話，本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物可以進一步包括常規的已知成分，例如，抗氧劑，紅外線穩定劑，增塑劑，流平劑，偶聯劑，填料等等。
另外，為了製備濾色器保護膜，使用絲網印刷、簾式塗布、刮刀塗布、旋轉塗布、噴塗、浸塗、流塗、輥式塗布、縫隙塗布等等，將本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物塗敷到基底上。塗層薄膜的乾燥厚度在0.5-5.0μm的範圍內，優選為0.7-2.5μm。如果該塗層薄膜是以少於0.5μm的厚度形成的，則其太薄以至於在不均勻的表面不能獲得足夠的平整度。然而，如果該塗層薄膜是以超過5.0μm的厚度形成的，則其太厚，其穿透性下降，乾燥和固化需要很長時間並且生產率降低。
通過乾燥加熱固化，將溶劑從本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物塗敷的基底上揮發，然後通過交聯反應使所塗敷的組合物固化形成硬質薄膜。這樣，乾燥過程和加熱固化過程可以同時或分開進行。然而，由於劇烈加熱可能引起泡沫或裂紋，優選分開進行乾燥過程和加熱固化過程。
用於乾燥過程的裝置並沒有具體限制，其可以是熱空氣乾燥器，遠紅外乾燥器，加熱板等等。乾燥溫度優選在50-150℃的範圍內，並且根據該乾燥器的設備能力、風速、溫度和薄膜厚度，乾燥時間在1-10分鐘的範圍內。
用於加熱固化過程的裝置並沒有具體限制，其可以是熱空氣烘箱，遠紅外烘箱，加熱板等等。加熱處理的溫度優選在150-250℃的範圍內。如果該加熱處理溫度低於150℃，則沒有充分發生固化反應。另一方面，如果該溫度超過250℃，則發生聚合物的解聚或碳化，從而降低了所獲得的薄膜的性能。
另外，可以將包括由上述方法製備的保護膜的濾色器應用到液晶顯示器上。
根據下面的例子可以獲得對本發明的更好的理解，提出這些例子是為了解釋說明，而並不應被視為是對本發明的限制。
合成實施例1將297g丙二醇單甲基醚乙酸酯裝入到裝備了回流冷凝器和攪拌器的500ml燒瓶中，然後攪拌，並且將反應溫度升到80℃。接下來，保持反應溫度為80℃，並且在攪拌的同時將包含56g 2-羥乙基丙烯酸酯，78g甲基丙烯酸縮水甘油和6.8g二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)(V-601，日本Wako Pure Chemicals Industries，Ltd.)的混合物用1-1.5小時滴加入到燒瓶中的材料中。在完成混合物液滴的滴加後，保持反應溫度在80℃，並且在攪拌燒瓶中的溶液的同時使該反應發生4-5個小時以獲得透明聚合物溶液A。該溶液具有32,000的重均分子量，該分子量是使用聚苯乙烯作為標準通過GPC(凝膠滲透色譜法)測量的。
合成實施例2將290g丙二醇單甲基醚乙酸酯裝入到裝備了回流冷凝器和攪拌器的500ml燒瓶中，然後攪拌，並且將反應溫度升到80℃。接下來，保持反應溫度為80℃，並且在攪拌的同時將包含14g 2-羥乙基甲基丙烯酸酯，34g甲基丙烯酸縮水甘油，78g二環戊基甲基丙烯酸酯(FA-513M，日本Hitachi Chemical Co.，Ltd.)和6.8g二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)(V-601，日本Wako Pure ChemicalsIndustries，Ltd.)的混合物用1-1.5小時滴加入到燒瓶中的材料中。在完成混合物液滴的滴加後，保持反應溫度在80℃，並且在攪拌燒瓶中的溶液的同時使該反應發生4-5個小時以獲得透明聚合物溶液B。該溶液具有32,000的重均分子量，該分子量是使用聚苯乙烯作為標準通過GPC測量的。
合成實施例3將290g丙二醇單甲基醚乙酸酯裝入到裝備了回流冷凝器和攪拌器的500ml燒瓶中，然後攪拌，並且將反應溫度升到80℃。接下來，保持反應溫度為80℃，並且在攪拌的同時將包含28g 2-羥乙基甲基丙烯酸酯，18g甲基丙烯酸縮水甘油，78g二環戊基甲基丙烯酸酯(FA-513M，日本Hitachi Chemical Co.，Ltd.)和6.8g二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)(V-601，日本Wako Pure ChemicalsIndustries，Ltd.)的混合物用1-1.5小時滴加入到燒瓶中的材料中。在完成混合物液滴的滴加後，保持反應溫度在80℃，並且在攪拌燒瓶中的溶液的同時使該反應發生4-5個小時以獲得透明聚合物溶液C。該溶液具有32,000的重均分子量，該分子量是使用聚苯乙烯作為標準通過GPC測量的。
合成實施例4將290g丙二醇單甲基醚乙酸酯裝入到裝備了回流冷凝器和攪拌器的500ml燒瓶中，然後攪拌，並且將反應溫度升到80℃。接下來，保持反應溫度為80℃，並且在攪拌的同時將包含28g 2-羥乙基甲基丙烯酸酯，18g甲基丙烯酸縮水甘油，60g苯乙烯，和6.8g二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)(V-601，日本Wako Pure ChemicalsIndustries，Ltd.)的混合物用1-1.5小時滴加入到燒瓶中的材料中。在完成混合物液滴的滴加後，保持反應溫度在80℃，並且在攪拌燒瓶中的溶液的同時使該反應發生4-5個小時以獲得透明聚合物溶液D。該溶液具有21,000的重均分子量，該分子量是使用聚苯乙烯作為標準通過GPC測量的。
對比合成實施例1將390.0g丙二醇單甲基醚乙酸酯裝入到裝備了回流冷凝器和攪拌器的500ml燒瓶中，然後攪拌，並且將反應溫度升到80℃。接下來，保持反應溫度為80℃，並且在攪拌的同時將包含79g甲基丙烯酸縮水甘油，30g二環戊基甲基丙烯酸酯(FA-513M，日本Hitachi Chemical Co.，Ltd.)，12g苯乙烯，和8.5g二甲基-2，2』-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)(V-601，日本Wako Pure Chemicals Industries，Ltd.)的混合物用1-1.5小時滴加入到燒瓶中的材料中。在完成混合物液滴的滴加後，保持反應溫度在80℃，並且在攪拌燒瓶中的溶液的同時使該反應發生3個小時以獲得透明聚合物溶液E。該溶液具有17,000的重均分子量，該分子量是使用聚苯乙烯作為標準通過GPC測量的。
製備實施例1將40g在合成實施例1中獲得的聚合物溶液A與3.5g環氧樹脂(EP-154，JER)，1.4g矽烷偶聯劑(S-510，Chisso)，0.12g表面活性劑(frorard FC-430，Suimitomo 3M)和31g丙二醇單甲基醚乙酸酯混合，然後充分攪拌、溶解並且過濾該反應混合物，以獲得希望的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物F。
製備實施例2
除了使用40g在合成實施例2中獲得的聚合物溶液B代替聚合物溶液A外，以和製備實施例1相同的方式製備用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物G。
製備實施例3除了使用40g在合成實施例3中獲得的聚合物溶液C代替聚合物溶液A外，以和製備實施例1相同的方式製備用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物H。
製備實施例4除了使用40g在合成實施例4中獲得的聚合物溶液D代替聚合物溶液A外，以和製備實施例1相同的方式製備用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物I。
對比製備實施例1將40g在對比合成實施例1中獲得的聚合物溶液E與3.5g環氧樹脂(EP-154，JER)，1.4g矽烷偶聯劑(S-510，Chisso)，3.1g 1，2，4-苯三酸酐(Aldrich)，0.12g表面活性劑(frorard FC-430，Suimitomo 3M)和31g丙二醇單甲基醚乙酸酯混合，然後充分攪拌、溶解並且過濾該反應混合物，以獲得用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物J。
實施例1使用旋轉塗布機，將在製備實施例1中製備的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物F塗敷在玻璃基底(No.1737，厚度0.7mm，Corning Co.，Ltd.)和具有RGB圖案的標準濾色器中的每一個上，使用乾燥機在80℃下乾燥3分鐘，然後在220℃下固化50分鐘，以獲得1.5μm厚的透明保護膜和濾色器。
實施例2除了使用製備實施例2中製備的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物G代替用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物F外，以和實施例1相同的方式獲得1.5μm厚的透明保護膜和濾色器。
實施例3除了使用製備實施例3中製備的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物H代替用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物F外，以和實施例1相同的方式獲得1.5μm厚的透明保護膜和濾色器。
實施例4除了使用製備實施例4中製備的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物I代替用於濾色器保護膜的熱固性溶液型組合物F外，以和實施例1相同的方式獲得1.5μm厚的透明保護膜和濾色器。
對比實施例1除了用在對比製備實施例1中製備的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物J代替用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物F外，以與實施例1相同的方式獲得1.5μm厚的透明保護膜和濾色器。
物理性能分析
根據下面的方法測量玻璃基材和在實施例1-4和對比實施例1中獲得的濾色器的平整度、粘合性和薄膜強度。另外，測量在製備實施例1-4和對比製備實施例1中獲得的熱固性組合物的儲藏穩定性。結果歸納在下面的表1中。
1)平整度確定標準濾色器的紅像素和綠像素中心部分的高度差(heightdifference)(像素之間的高度差)以分析平整度。然後，確定用實施例1-4和對比實施例1中每一個的保護膜塗敷的濾色器的紅像素和綠像素中心部分的高度差。根據下面的方程式1，計算用保護膜塗布之前的濾色器的像素高度差d1和用保護膜塗布之後濾色器的像素高度差d2之間的比例R。根據下面的判斷標準，將本發明用於保護膜的組合物規定為1-5的5個級別之一。
方程式1R＝d2/d1當R＞0.4時，規定為「1」，當0.4≤R≤0.3時規定為「2」，當0.3＜R≤0.2時規定為「3」，當0.2＜R≤0.1時規定為「4」，以及當R＜0.1時規定為「5」。因而，1顯示了低平整度，而5顯示了高平整度。
2)粘合性和耐化學性測試在實施例1-4和對比實施例1中獲得的濾色器保護膜上形成100個方格形式的橫切(crosscut)。然後使用賽璐玢帶子進行剝離試驗，在此之後，數點剩餘的橫切數以分析該保護膜的粘合性。
此外，在40℃下將該保護膜分別浸漬入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，10％氫氧化鉀水溶液和蝕刻劑(LCE-12K，CYANTEKCORPORATION)中的每一種中30分鐘。此後，以與上述粘合性測試相同的方式進行剝離測試。當剩餘的橫切為100時，規定為「好」，而將橫切數少於100時規定為「差」來分析對每一種溶液的耐化學性。
3)薄膜強度使用從Staedtler購得的六種鉛筆(1H-6H)刻劃實施例1-4和對比實施例1中每一個所獲得的透明保護膜。根據對基材的損傷度將薄膜強度分類為1H-6H級刻痕。
4)貯藏穩定性測量在製備實施例1-4和對比製備實施例1每一個中獲得的熱固性組合物的粘度為起始粘度，在此之後，將其裝入到10ml玻璃瓶中然後使用恆溫箱在40℃下貯藏。每3天測量粘度。12天後，測量該粘度5次的結果為，由0，3，6，9或12表示粘度增加超過10％。因此，3或以下被視為「差」。
表1
從表1中明顯可見，使用本發明用於保護膜的熱固性單溶液型組合物製備的用於濾色器的保護膜具有優良的平整度、粘合性、耐化學性、透光度和薄膜強度。此外，本發明的組合物比常規的用於濾色器的熱固性組合物具有較高的貯藏穩定性。
如在上文中所描述的，本發明提供了用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物和使用該組合物的濾色器。本發明用於保護膜的熱固性單溶液型組合物能夠比常規的用於濾色器的熱固性組合物儲藏更長的時間。此外，使用本發明用於保護膜的熱固性單溶液型組合物製備的濾色器保護膜表現出優良的平整度、耐化學性、粘合性、透光度和薄膜強度。
雖然為了解釋的目的，公開了本發明的優選實施方案，本領域的技術人員應該認識到可能進行各種修改，增加和替換而不偏離如所附的權利要求書中所公開的本發明的範圍和精神。
權利要求
1.一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，其含有(i)自固化共聚物，其包括選自於由下面的化學式1和2表示的組成單元中的至少一種，和由下面的化學式3表示的組成單元；及(ii)有機溶劑化學式1 其中每一個R1獨立地是氫原子或甲基，1是20-85mol％，p是0或2-9的一個整數，並且當p為0時q是0，或者當p為2-9時q為1；化學式2 其中每一個R2獨立地是氫原子或甲基，並且m是20-85mol％；及化學式3 其中每一個R3獨立地是氫原子或甲基，並且n是5-45mol％；並且r是2-9的一個整數。
2.如權利要求1所述的組合物，其中所述自固化共聚物進一步含有由下面的化學式4表示的組成單元化學式4 其中每一個R4獨立地是氫原子或甲基，s是10-30mol％，並且每一個R5獨立地是選自於由下面的化學式5表示的化合物中的任何一種化學式5 其中t是4-12的一個整數，並且R6是氫原子或甲基。
3.如權利要求1或2所述的組合物，其中1+m在20-85mol％的範圍內變化。
4.如權利要求1或2所述的組合物，其中所述自固化共聚物具有3,000-1,000,000範圍內的重均分子量。
5.如權利要求1和2所述的組合物，其進一步含有至少一種選自下述聚合物中的聚合物包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂或取代的環氧樹脂的環氧樹脂，聚(甲基)丙烯酸酯，尼龍，聚酯，聚醯亞胺和矽聚合物。
6.如權利要求1和2所述的組合物，其中所述自固化共聚物進一步含有選自於由不飽和有機酸類，包括(甲基)丙烯酸或馬來酸及其酸酐，(甲基)丙烯酸酯類，包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯或(甲基)丙烯酸羥丙酯，丙烯醯胺類，包括N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺，N-異丙基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-異丙基甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺，N，N-二甲基丙烯醯胺，N，N-二乙基丙烯醯胺，N，N-二甲基甲基丙烯醯胺或N，N-二乙基甲基丙烯醯胺，苯乙烯類，包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯或羥基苯乙烯，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基甲醯胺，N-乙烯基醯胺和N-乙烯基咪唑組成的組中的至少一種材料。
7.如權利要求1或2所述的組合物，其中所述有機溶劑包括選自於乙二醇類，包括乙二醇或二甘醇，乙二醇醚類，包括乙二醇單甲基醚、二甘醇單甲基醚、乙二醇二乙基醚或二甘醇二甲基醚，二醇醚醋酸酯類，包括乙二醇單乙醚醋酸酯、二甘醇單乙醚醋酸酯或二甘醇單丁醚醋酸酯，丙二醇類，丙二醇醚類，包括丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚或二丙二醇二乙醚，丙二醇醚醋酸酯類，包括丙二醇單甲醚醋酸酯或二丙二醇單乙醚醋酸酯，醯胺類，包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺或二甲基乙醯胺，酮類，包括甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)或環己酮，石油，包括甲苯、二甲苯或溶劑石腦油，酯類，包括醋酸乙酯、醋酸丁酯或油酸乙酯中的至少一種物質，以及它們的組合。
8.一種濾色器，其包括使用權利要求1或2所述的用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物製備的保護膜。
9.一種液晶顯示器，其包括權利要求8所述的濾色器。
全文摘要
本發明公開了一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物。具體而言，提供了一種用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物，包含通過使一種或兩種在其側鏈上具有環氧環結構的(甲基)丙烯酸酯與具有端羥基的(甲基)丙烯酸酯共聚合而獲得的自固化共聚物以及有機溶劑，以及包括使用上述組合物製備的保護膜的濾色器和包括該濾色器的液晶顯示器。本發明用於濾色器保護膜的熱固性單溶液型組合物具有優良的粘結強度、透明性、薄膜強度、耐熱性、耐酸性和耐鹼性，並且可以被儲存很長時間。
文檔編號C03C17/28GK1760702SQ200510084399
公開日2006年4月19日 申請日期2005年7月19日 優先權日2004年10月15日
發明者張元凡, 宇都宮伸, 李善慄 申請人:第一毛織株式會社