彩色滤光片、彩色滤光片的制造方法及液晶显示元件的制作方法

专利名称：彩色滤光片、彩色滤光片的制造方法及液晶显示元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种彩色滤光片、彩色滤光片的制造方法及液晶显示元件。
背景技术：
液晶显不兀件包含例如在玻璃基板等一对基板中夹持有液晶而构成的液晶面板，且具有薄型、轻量等优异的特征。液晶显示元件对自背光源或外光等光源所放射的光发挥作为微细的光闸(shutter)的功能。而且，液晶显示元件是使光部分性地透过或者遮光而进行显示。液晶显示元件在开发的当初是用作以字符显示等为中心的计算器或时钟的显示元件。而且，由于变得可进行大画面中的点阵显示，因此将用途扩大至笔记本电脑的显示元 件等中。其后，液晶显示元件克服了高精细化、彩色化及视角扩大等课题，将用途进ー步扩大到PC(个人电脑)的显示器用途中。于最近，实现了更广的视角或液晶的高速响应化或显示品质的提高等，从而用作大型的薄型电视用显示元件。可实现此种液晶显示元件的发展的技术之ー是如上所述的可实现彩色显示的彩色化技木。液晶显示元件通常不能以其自身显色，从而难以进行彩色显示。因此，开发了利用彩色滤光片的技术，藉由使用彩色滤光片而可实现彩色显示。另外，使用彩色滤光片的彩色化技术亦可用于使用白色发光层的有机EL(Electix)luminescence，电致发光)元件或电子纸等的彩色显示中。另外，若利用彩色滤光片，则变得可进行CCD (Charge Coupled Device,电荷稱合兀件)图像传感器、CMOS (ComplementaryMetal Oxide Semiconductor,互补型金属氧化物半导体)图像传感器等固体摄像元件的彩色摄影。彩色滤光片包含玻璃等透明基板与红、绿及蓝的微小着色图案。着色图案设于透明基板上，采用格子状等规则的形状而进行排列。彩色滤光片的制造方法已知有如下所述的方法。例如于透明基板上或者形成有所期望的图案的遮光层的透明基板上，涂布适当的感应照射线的着色组成物。着色组成物可使用在着色剂中包含红、緑、蓝的颜料的顔料分散型着色感放射线性组成物。其次，使涂膜干燥后，介隔掩模而对干燥涂膜照射放射线(以下称为“曝光”)，实施显影处理。然后，进行230°C左右的硬化，通过该些操作而获得定影的着色图案(例如參照日本专利特开平2-144502号公报或日本专利特开平3-53201号公报)。而且，为了实现显示元件的高对比度化或固体摄像元件的高精细化，有效的是使用染料作为着色剂(參照日本专利特开2005-99584号公报、日本专利特开2007-219466号公报、日本专利特开2007-316179号公报)。近年来，对于显示元件的高画质化及高亮度化的要求日益变高。因此，对于彩色滤光片亦強烈要求能够有助于此种性能提高，使用染料作为着色剂的技术受到关注。在包含染料的先前的着色组成物中，主要采用将多官能丙烯酸酷、烷氧基甲基三聚氰胺树脂等与聚合引发剂加以组合的硬化方法。然而,在使用包含染料的着色组成物而形成的着色图案中存在如下的问题与使用包含顔料的着色组成物的着色图案相比而言，可靠性能、特别是耐热性差。因此，在用以形成着色图案的硬化步骤中，要求于更低温下的加热。而且，在彩色滤光片的制造中，当形成着色图案后，在成膜IT0(Indium TinOxide:掺杂有锡的氧化铟)之前，在着色图案上形成保护膜。该保护膜是为了对着色图案进行保护，另一方面实现优异的特性的ITO而形成。此处，为了形成保护膜，通常必需硬化步骤。硬化步骤中的加热变得导致处于保护膜下层的使用包含染料的着色组成物而形成的着色图案的劣化。因此，要求用以形成保护膜的硬化步骤的低温化。如上所述，可知在使用包含染料的先前的着色组成物而形成的彩色滤光片中存在耐热性差的问题。因此，在彩色滤光片的形成中，优选硬化步骤的低温化，但通过低温硬化而所得的 彩色滤光片亦存在有在耐显影性、电压保持率等可靠性能方面并不充分的问题。这些问题的原因可列举着色组成物的硬化反应性不充分。因此，要求开发出使用可包含染料的着色组成物，可通过低温硬化而形成的可靠性高的彩色滤光片。而且，在先前的彩色滤光片的制造中，进行在超过200°C的高温加热步骤下的着色图案形成或保护膜形成。然而，于最近，自节能的观点考虑，开始要求此种制造步骤中的加热步骤的低温化。亦即，开始要求通过使包含硬化步骤的制造步骤低温化而实现节能。根据此种状况，強烈期望实现可通过低温硬化而形成着色图案的着色组成物，以及具有可通过低温硬化而形成的保护膜，耐显影性、耐热性、耐溶剂性、电压保持率等优异，能够实现液晶显示元件的高画质化及高亮度化的彩色滤光片。

发明内容
本发明是鉴于如上所述的问题而成的。亦即，本发明的目的在于提供彩色滤光片及其制造方法，所述彩色滤光片包含使用可包含染料的着色组成物而通过低温硬化所形成的着色图案、以及通过低温硬化而形成的保护膜。而且，本发明的其他目的在于提供使用彩色滤光片而构成的液晶显示元件，所述彩色滤光片包含使用可包含染料的着色组成物而通过低温硬化所形成的着色图案、以及通过低温硬化而形成的保护膜。本发明的第I态样是涉及ー种彩色滤光片，其包含着色图案与保护膜，所述着色图案由含有如下化合物的着色组成物而形成[A]碱溶性树脂、[B]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、[C]感放射线性聚合引发剂、以及[D]选自由ニ酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类顔料、三芳基甲烷类染料、偶氮类染料及氧杂蒽类染料所构成的群组的至少I种着色剂；所述保护膜由含有如下化合物的感放射线性树脂组成物而形成[F]具有环氧基的化合物、[G]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、
[H]感放射线性聚合引发剂、以及[I]选自由下述式(I)所表示的化合物及下述式(2)所表示的化合物所构成的群组的至少I种化合物；[化I]
R2 R1
R3~i S——R6(1)
R4R5[化2]
R1 く R9 R R7
R11~i \^A——/ \^R16 (2)R12R13 R14R15(在式(I)中，R1 R6分别独立为氢原子、吸电子基或氨基；其中，R1 R6中的至少I个是吸电子基，且R1 R6中的至少I个是氨基；而且，上述氨基的氢原子的全部或一部分也可以被碳数为I 6的烷基取代；在式⑵中，R7 R16分别独立为氢原子、吸电子基或氨基；其中，R7 R16中的至少I个是氨基；而且，上述氨基的氢原子的全部或一部分也可以被碳数为I 6的烃基取代；A为单键、羰基、羰氧基、羰基亚甲基、亚磺酰基、磺酰基、亚甲基或碳数为2 6的烷撑；其中，上述亚甲基及烷撑的氢原子的全部或一部分也可以被氰基、卤素原子或氟烷基取代)。在本发明的第I态样中，优选着色组成物进ー步含有[E]选自由上述式⑴所表示的化合物、上述式(2)所表示的化合物、叔胺化合物、胺盐、鱗盐、脒盐、酰胺化合物、硫醇化合物、嵌段异氰酸酯化合物及含有咪唑环的化合物所构成的群组的至少I种化合物。在本发明的第I态样中，优选[A]碱溶性树脂是包含如下结构单元的共聚物(Al)由选自由不饱和羧酸及不饱和羧酸酐所构成的群组的至少I种所形成的结构单元、(A2)由含有环氧基的不饱和化合物所形成的结构单元。在本发明的第I态样中，优选感放射线性树脂组成物中所含有的[F]具有环氧基的化合物是聚合物。在本发明的第I态样中，优选感放射线性树脂组成物中所含有的[F]具有环氧基的化合物进ー步具有羧基。在本发明的第I态样中，优选着色图案是在200°C以下的硬化温度下所形成的着色图案。
在本发明的第I态样中，优选保护膜是在200°C以下的硬化温度下所形成的保护膜。在本发明的第I态样中，优选着色图案是在较保护膜的硬化温度更低的硬化温度下所形成的着色图案。在本发明的第I态样中，优选包含配向膜，所述配向膜是使用包含具有光配向性基的感放射线性聚合物的液晶配向剂及包含不具光配向性基的聚酰亚胺的液晶配向剂中的任意种而所得的配向膜。在本发明的第I态样中，优选配向膜是使用包含具有光配向性基的感放射线性聚合物的液晶配向剂而所得的配向膜。本发明的第2态样是涉及ー种彩色滤光片的制造方法，其包括如下步骤 [I]在基板上形成含有如下化合物的着色组成物涂膜的步骤[A]碱溶性树脂、[B]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、[C]感放射线性聚合引发剂、及[D]选自由ニ酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类顔料、三芳基甲烷类染料、偶氮类染料及氧杂蒽类染料所构成的群组的至少I种着色剂；[2]在所述着色组成物涂膜上形成着色图案的步骤；[3]在200°C以下对形成有所述着色图案的涂膜进行硬化的步骤；[4]在基板上形成含有如下化合物的感放射线性树脂组成物涂膜的步骤[F]具有环氧基的化合物、[G]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、[H]感放射线性聚合引发剂、及[I]选自由下述式(I)所表示的化合物及下述式(2)所表示的化合物所构成的群组的至少I种化合物；[5]对所述感放射线性树脂组成物涂膜的至少一部分照射放射线的步骤；[6]对所述照射了放射线的涂膜进行显影的步骤；以及[7]在200°C以下对所述显影的涂膜进行硬化的步骤；[化3]
R2 R1 R3^(z I^R6(1)
R4R5[化4]
权利要求
1.ー种彩色滤光片，其特征在于包含着色图案与保护膜， 所述着色图案由含有如下化合物的着色组成物而形成 [A]碱溶性树脂、 [B]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、 [C]感放射线性聚合引发剂、以及 [D]选自由ニ酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类顔料、三芳基甲烷类染料、偶氮类染料及氧杂蒽类染料所构成的群组的至少I种着色剂； 所述保护膜由含有如下化合物的感放射线性树脂组成物而形成 [F]具有环氧基的化合物、 [G]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、 [H]感放射线性聚合引发剂、以及 [I]选自由下述式(I)所表示的化合物及下述式(2)所表示的化合物所构成的群组的至少I种化合物； [化I]
2.根据权利要求I所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色组成物进ー步含有[E]选自由上述式(I)所表示的化合物、上述式(2)所表示的化合物、叔胺化合物、胺盐、鱗盐、脒盐、酰胺化合物、硫醇化合物、嵌段异氰酸酯化合物及含有咪唑环的化合物所构成的群组的至少I种化合物。
3.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述[A]碱溶性树脂是包含如下结构单元的共聚物(Al)由选自由不饱和羧酸及不饱和羧酸酐所构成的群组的至少I种所形成的结构单元、(A2)由含有环氧基的不饱和化合物所形成的结构单元。
4.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述感放射线性树脂组成物中所含有的[F]具有环氧基的化合物是聚合物。
5.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述感放射线性树脂组成物中所含有的[F]具有环氧基的化合物进ー步具有羧基。
6.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色图案是在200°C以下的硬化温度下所形成的着色图案。
7.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述保护膜是在200°C以下的硬化温度下所形成的保护膜。
8.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 所述着色图案是在较所述保护膜的硬化温度更低的硬化温度下所形成的着色图案。
9.根据权利要求I或2所述的彩色滤光片，其特征在于 其包含配向膜，所述配向膜是使用包含具有光配向性基的感放射线性聚合物的液晶配向剂及包含不具光配向性基的聚酰亚胺的液晶配向剂中的任意种所得的配向膜。
10.根据权利要求9所述的彩色滤光片，其特征在于 所述配向膜是使用包含具有光配向性基的感放射线性聚合物的液晶配向剂所得的配向膜。
11.ー种彩色滤光片的制造方法，其特征在于包括如下步骤 [1]在基板上形成含有如下化合物的着色组成物涂膜的步骤 [A]碱溶性树脂、 [B]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、 [C]感放射线性聚合引发剂、及 [D]选自由ニ酮基吡咯并吡咯类颜料、卤化锌酞菁类顔料、三芳基甲烷类染料、偶氮类染料及氧杂蒽类染料所构成的群组的至少I种着色剂； [2]在所述着色组成物涂膜上形成着色图案的步骤； [3]在200°C以下对形成有所述着色图案的涂膜进行硬化的步骤； [4]在基板上形成含有如下化合物的感放射线性树脂组成物的涂膜的步骤 [F]具有环氧基的化合物、 [G]具有こ烯性不饱和键的聚合性化合物、 [H]感放射线性聚合引发剂、及 [I]选自由下述式(I)所表示的化合物及下述式(2)所表示的化合物所构成的群组的至少I种化合物； [5]对所述感放射线性树脂组成物的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤； [6]对所述照射了放射线的涂膜进行显影的步骤；以及 [7]在200°C以下对所述显影的涂膜进行硬化的步骤；
12.根据权利要求11所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于 步骤[3]的硬化温度低于步骤[7]的硬化温度。
13.ー种液晶显示元件，其特征在于包含根据权利要求I至10中任一项所述的彩色滤光片。
全文摘要
本发明提供一种可通过低温硬化而制造且具有高可靠性的彩色滤光片以及彩色滤光片的制造方法，且使用该彩色滤光片而提供一种显示特性优异的液晶显示元件。使用由着色组成物所形成的着色图案且使用由感放射线性树脂组成物所形成的保护膜而形成彩色滤光片，从而构成液晶显示元件；其中所述着色组成物含有碱溶性树脂、聚合性化合物、包含染料的着色剂、下述式(1)或式(2)所表示的化合物；所述感放射线性树脂组成物含有环氧类材料、聚合性化合物、聚合引发剂、下述式(1)或式(2)所表示的化合物。
文档编号G02B5/20GK102692661SQ201210074190
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月19日 优先权日2011年3月24日
发明者一戸大吾, 米田英司 申请人:Jsr株式会社