濾色器用著色組合物及濾色器的製作方法
2023-04-22 18:29:26
專利名稱：濾色器用著色組合物及濾色器的製作方法
技術領域：
本發明涉及具備濾色器用著色組合物、濾波器節和/或黑矩陣的濾色器、黑色樹脂組合物、黑矩陣以及薄膜電晶體(TFT)方式彩色液晶顯示裝置的驅動用基板。
背景技術：
液晶顯示裝置是由2片偏振片中夾著的液晶層對通過第1片偏振片的光的偏振度進行控制、並對通過第2片偏振片的光量進行控制來進行顯示的顯示裝置，使用扭轉向列 (TN)型液晶的類型成為主流。作為其他的代表性液晶顯示裝置的方式，有在一側的基板上設置一對電極並在平行於基板的方向施加電場的平面轉換(IPQ方式、使具有負的介電各向異性的向列型液晶垂直取向的垂直排列(VA)方式、以及使單軸性相位差膜的光軸互相正交來進行光學補償的光學補償彎曲排列(OCB)方式等，且均已實用化。液晶顯示裝置可以通過在2片偏振片之間設置濾色器來進行彩色顯示，近年來， 由於逐漸用於電視和個人電腦監視器等，因此對濾色器的高對比度化、高亮度化的要求提尚了。濾色器是在玻璃等透明基板的表面上平行或交叉地配置2種以上不同色調的微細的帶(條)狀的濾波器節、或者按長寬一定的排列配置微細的濾波器節而形成。濾波器節微細至幾微米 幾百微米，而且每種色調按規定的排列整齊配置。通常，彩色液晶顯示裝置中，用於在濾色器上驅動液晶的透明電極通過蒸鍍或濺射來形成，進而在其上形成用於使液晶按一定方向取向的取向膜。為了充分獲得這些透明電極和取向膜的性能，其形成通常需要在200°C以上、優選在230°C以上的高溫下進行。因此，目前，作為濾色器的製造方法，將耐光性、耐熱性優異的顏料作為著色劑的稱作顏料分散法的方法成為主流。但是，通常分散有顏料的濾色器存在由於顏料導致的光散射等，液晶控制的偏振程度發生混亂的問題。即，在必須遮斷光時(OFF狀態)，光發生洩漏，或者，在必須透過光時 (ON狀態)，透過光發生衰減，因此存在ON狀態和OFF狀態時的顯示裝置上的亮度之比(對比度)低這樣的問題。為了實現濾色器的高亮度化、高對比度化，大多對濾波器節中所含的顏料進行微細化處理來使用。但是，簡單地通過各種微細化處理方法對顏料(將通過化學反應製造的粒徑為10 100 μ m的所謂粗製物通過顏料化處理直至得到一次粒子及其聚集而成的二次粒子的混合物)進行微細化時，進行了一次粒子或二次粒子的微細化的顏料通常也容易聚集，在過度進行微細化時還會形成巨大的塊狀顏料固體物質。進一步地，進行了微細化的顏料即使被分散於含有樹脂等的顏料載體中，再使顏料的二次粒子儘可能接近於一次粒子從而使其穩定化，也很難得到穩定的著色組合物。另外已知，將實施了微細化處理的顏料分散於含有樹脂等的顏料載體中而形成的濾色器用著色組合物難以穩定且高濃度地分散顏料，從而會對製造工序和製品本身引起各種問題。
例如，含有由微細粒子構成的顏料的顏料組合物往往表現出高粘度，不僅從分散機取出和輸送製品變得困難，不好的情況還包括在保存中發生凝膠化而導致使用變得困難。進一步地，關於顏料組合物的展色物的表面，會產生光澤下降、流平性不良等狀態不良。 另外，在混合不同種類的顏料使用時，由於聚集引起的色斑、沉降等現象，有時在展色物上出現色斑、著色能力的顯著下降。因此，為了使分散狀態保持良好，通常利用樹脂型分散劑。樹脂型分散劑兼具吸附於顏料的部位和與作為分散介質的溶劑親和性高的部位的結構，性能由這2個功能的部位的平衡來決定。樹脂型分散劑可以根據作為被分散物的顏料的表面狀態而使用各種物質。就樹脂型分散劑而言，已知具有嵌段型結構(專利文獻1)和梳形結構(專利文獻 2)的結構控制的樹脂型分散劑作為顏料分散性優異的樹脂型分散劑。就任一情況而言，由於近年來顏料微細化的發展、表面積的增加，因此，為了確保分散穩定性，而具有大量添加的傾向。由此存在如下情況由於分散劑的增加，造成對顯影液的溶解性下降或分散劑自身對顯影液的溶解性變差，從而在規定的時間內無法顯影；或者即使能顯影，顯影后的非圖像部中也容易殘留著色樹脂組合物的未溶解物。進而，如果在基板上的非圖像部中殘留著色樹脂組合物的未溶解物，則會引起所得濾色器的透過率和對比度的下降等，此外，在殘留於圖案邊緣部的情況下，會引起ITO膜的剝離、液晶單元化工序中的密封性劣化等，從而變成對後工序造成影響的狀況。在梳形結構的情況下，有向具有伯氨基或仲氨基的聚胺化合物接枝具有羧基或丙烯醯基等官能團的形成梳齒的部分，使殘留的伯胺或仲胺成為吸附於顏料表面的官能團的方法，但伯胺或仲胺具有反應性高的活性氫，因此這種方法是不優選的。關於濾色器，不僅如前所述地要求高對比度化，還要求高亮度化。為了獲得高亮度，通常在顏料載體中分散顏料時會使其接近於一次粒子，從而提高分散體的透明度，由於使分散體的分光光譜具有高透過率，因此得到高亮度。為了解決上述問題，已經做了改良丙烯酸系嵌段共聚物的結構、酸值等、以少量的添加改良顏料分散性的嘗試(參照專利文獻3、4、5)。另外，在濾色器的紅、綠、藍濾波器節的間隙部分，以提高對比度為目的，通常形成具有遮光性的稱作黑矩陣(以下，有時簡記作BM)的格子狀的黑色圖案。就黑矩陣而言，為了優化液晶顯示的圖像品質，要求其遮光性優異。另外，近年來，為了應對更加高精細、高亮度化，從以往那樣的在濾色器基板上形成黑矩陣的方法出發，進行了在薄膜電晶體(TFT)方式彩色液晶顯示裝置的驅動用基板上形成黑矩陣的BOA (Black Matrix on Array)方式的研究。該BOA方法中，不需要用於與元件對位的以往那樣的粘貼工序，並且由於能大幅增大像素口徑比(開口率)、縮短製造工序，還由於可以提高顯示質量、削減成本，因此與在濾色器基板上形成的BM相比優點多。由於這些BM也要求高遮光性，因此要求高顏料濃度下的分散穩定化，還有必要也同時賦予高清晰度。與彩色抗蝕劑同樣地，在黑矩陣用著色組合物中，也存在著如下問題 由於為得到分散穩定性而傾向於增大分散劑的添加量，因此對顯影液的溶解性變差，不能在規定的時間內顯影；或者即使可顯影，在顯影后的非像素部中也容易殘留著色樹脂組合物的未溶解物等。另夕卜，要在陣列基板一側形成BM時，由於BM自身直接被暴露在液晶的驅動電場中，因此BM自身的介電常數高時會引起液晶顯示的顯示不良。另外，BM形成時進行的掩模校準由於使用紅外線照相機來進行，因此也需要一定水平的近紅外區域的光透過率。因此， 對於以往主要用作BM材料的碳黑而言，不僅表現出高介電常數、缺乏絕緣性，而且近紅外區域的光透過率也低，因此難以進行校準，難以用於BOA方式的液晶面板。
作為解決這樣的課題的方法，公開了將碳黑和至少一種有機顏料組合的方法(參照專利文獻6)、不使用碳黑而只使用有機顏料的組合從而具備遮光性的方法(參照專利文獻7,8)、使用碳黑和作為黑色有機系顏料的茈系黑色顏料的方法(參照專利文獻9 11) 等，但來自黑矩陣部件的遮光性、電氣特性以及用於掩模校準操作的近紅外區域的充分的光透過率不能全部滿足。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2002-31713號公報專利文獻2 日本特開平11-1515號公報專利文獻3 日本特開2006-265528號公報專利文獻4 日本特開2006-321979號公報專利文獻5 日本特開2009-25813號公報專利文獻6 日本特開2005-215150號公報專利文獻7 日本特開2009-069822號公報專利文獻8 日本特開2009-282251號公報專利文獻9 日本特開平6489602號公報專利文獻10 日本特開平4-190362號公報專利文獻11 日本特開平10-219167號公報
發明內容
第1實施方式中，目的在於提供一種分散性優異、流動性良好、穩定且顯影性也優異的濾色器用著色組合物以及使用了該濾色器用著色組合物的、具有高對比度的濾波器節或光密度高的黑矩陣的高品質濾色器。本發明人等為了解決前述諸問題反覆進行了積極研究，結果發現通過使用含有平均一次粒徑為20 50nm且顏料粒子的縱橫比為1 1 1 3. 5的顏料的著色劑，以及使用丙烯酸系嵌段共聚物作為樹脂型分散劑，從而解決上述課題，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有親溶劑性的A嵌段和具有含氮原子的官能團的B嵌段構成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且胺值以有效固體成分換算為10mgK0H/g以上99mgK0H/g以下。S卩，第1實施方式涉及一種濾色器用著色組合物，其為含有著色劑、樹脂型分散劑和溶劑的濾色器用著色組合物，其特徵為，該著色劑含有平均一次粒徑為20 50nm且顏料粒子的縱橫比為1 1 1 3. 5的顏料，該樹脂型分散劑含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有親溶劑性的A嵌段和具有含氮原子的官能團的B嵌段構成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且胺值以有效固體成分換算為10mgK0H/g以上 99mgK0H/g 以下。就前述丙烯酸系嵌段共聚物而言，在具有親溶劑性的A嵌段中可含有5 40摩
7爾％的下述通式(I)所表示的重複單元，在具有含氮原子的官能團的B嵌段中可含有下述
通式(II)所表示的重複單元。
權利要求
1.一種濾色器用著色組合物，其特徵在幹，其為含有著色劑、樹脂型分散劑和溶劑的 濾色器用著色組合物，所述著色劑含有平均一次粒徑為20 50nm且顏料粒子的縱橫比為 1 1 1 3. 5的顏料，所述樹脂型分散劑含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有親溶 劑性的A嵌段和具有含氮原子的官能團的B嵌段構成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚 物、且其胺值以有效固體成分換算為10mgK0H/g以上99mgK0H/g以下。
2.如權利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特徵在幹，所述丙烯酸系嵌段共聚物， 在具有親溶劑性的A嵌段中含有5 40摩爾％的下述通式(I)所表示的重複單元，在具有 含氮原子的官能團的B嵌段中含有下述通式(II)所表示的重複單元，
3.如權利要求2所述的濾色器用著色組合物，其特徵在幹，所述丙烯酸系嵌段共聚物， 在具有親溶劑性的A嵌段中進ー步含有50 90摩爾％的除通式(I)所表示的構成單元以 外的以(甲基)丙烯酸酯系単體作為前驅體的構成單元。
4.如權利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特徵在幹，所述著色劑為茈系黑色顏料。
5.如權利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特徵在幹，進ー步含有作為有機顏料 的酸性衍生物或其金屬鹽的顏料衍生物。
6.如權利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特徵在幹，進ー步含有光聚合性単體 和光聚合引發劑。
7.一種濾色器，其特徵在幹，基板上具備由權利要求1 6中任一項所述的濾色器用著 色組合物形成的濾波器節和/或黑矩陣。
8.—種黑色樹脂組合物，其特徵在幹，其為含有遮光性黑色顏料、樹脂和溶劑的黑色樹 脂組合物，所述遮光性黑色顏料由平均一次粒徑為50nm以下且顏料一次粒子的縱橫比為 1 1 1 2的茈系黑色顏料及碳黑構成，所述茈系黑色顏料的含量以遮光性黑色顏料的全部重量為基準時為78 95重量％，且固體成分濃度為5重量％以上且小於40重量％。
9.如權利要求8所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述茈系黑色顏料的平均一次粒徑為20 45nm。
10.如權利要求8所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，進一步含有顏料分散劑。
11.如權利要求10所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述顏料分散劑包含具有有機顏料的母體骨架和鹼性取代基的顏料衍生物。
12.如權利要求10所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述顏料分散劑進一步含有酸性樹脂型分散劑。
13.如權利要求8所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，進一步含有乙烯性不飽和化合物和光聚合引發劑。
14.一種黑矩陣，由權利要求8所述的黑色樹脂組合物形成。
15.如權利要求14所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為Ι.Ομπι時的相對介電常數為8.0以下。
16.如權利要求14所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為1.0 μ m時的波長780nm 的光透過率為15%以上且小於99%。
17.如權利要求14所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為1.0 μ m時的光密度為 2. 50以上。
18.—種薄膜電晶體方式彩色液晶顯示裝置的驅動用基板，其特徵在於，具備權利要求 14 17中任一項所述的黑矩陣。
19.一種黑色樹脂組合物，其特徵在於，其為含有遮光性黑色顏料、顏料分散劑、樹脂和溶劑的黑色樹脂組合物，所述遮光性黑色顏料是平均一次粒徑為50nm以下且顏料粒子的縱橫比為1 1 1 2的茈系黑色顏料。
20.如權利要求19所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述茈系黑色顏料的平均一次粒徑為20 45nm。
21.如權利要求19所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述顏料分散劑為具有有機顏料的母體骨架和鹼性取代基的顏料衍生物。
22.如權利要求21所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述有機顏料的母體骨架為二噁嗪系顏料或二酮基吡咯並吡咯系顏料中的任一種。
23.如權利要求21所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，所述顏料分散劑進一步含有樹脂型分散劑。
24.如權利要求19所述的黑色樹脂組合物，其特徵在於，進一步含有乙烯性不飽和化合物和光聚合引發劑。
25.一種黑矩陣，由權利要求19所述的黑色樹脂組合物形成。
26.如權利要求25所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為Ι.Ομπι時的相對介電常數為4.5以下。
27.如權利要求25所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為1.0 μ m時的波長IOOOnm 的透過率為60%以上且小於99%。
28.如權利要求25所述的黑矩陣，其特徵在於，在乾燥膜厚為1.0 μ m時的光密度為 1. 30以上。
29. 一種薄膜電晶體方式彩色液晶顯示裝置的驅動用基板，其特徵在於，具備權利要求 25 28中任一項所述的黑矩陣。
全文摘要
本發明提供一種濾色器用著色組合物及濾色器。本發明的一實施方式涉及一種濾色器用著色組合物，其特徵在於，其為含有著色劑、樹脂型分散劑和溶劑的濾色器用著色組合物，該著色劑含有平均一次粒徑為20～50nm且顏料粒子的縱橫比為1∶1～1∶3.5的顏料，該樹脂型分散劑含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有親溶劑性的A嵌段和具有含氮原子的官能團的B嵌段構成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且其胺值以有效固體成分換算為10mgKOH/g以上99mgKOH/g以下。
文檔編號G03F7/004GK102279522SQ20111015962
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月8日 優先權日2010年6月8日
發明者山本裕一, 早坂努, 近藤慶一, 門脅智之 申請人:東洋油墨Sc控股株式會社, 東洋科美株式會社