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TW202436370A - 感光性著色樹脂組合物、顯示裝置及有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法 - Google Patents

感光性著色樹脂組合物、顯示裝置及有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法 Download PDF

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TW202436370A
TW202436370A TW113104199A TW113104199A TW202436370A TW 202436370 A TW202436370 A TW 202436370A TW 113104199 A TW113104199 A TW 113104199A TW 113104199 A TW113104199 A TW 113104199A TW 202436370 A TW202436370 A TW 202436370A
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TW
Taiwan
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group
carbon atoms
mass
resin composition
dispersant
Prior art date
Application number
TW113104199A
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English (en)
Inventor
石原星児
藤田麻希
Original Assignee
日商Dnp精細化工股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明之感光性著色樹脂組合物係用於形成於有機發光元件上之硬化膜者,且 感光性著色樹脂組合物含有:色料;選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑, 上述分散劑包含選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑, 上述光起始劑包含肟系光起始劑。

Description

感光性著色樹脂組合物、顯示裝置及有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法
本發明係關於一種感光性著色樹脂組合物、含有該感光性著色樹脂組合物之硬化物之顯示裝置、及使用該感光性著色樹脂組合物之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法。
近年來,作為行動裝置或電視之顯示元件,相對於先前之液晶顯示元件,有利於薄型化、撓性化且原則上光利用效率較高之有機發光元件受到關注。
尤其是於假定在室外使用之行動裝置中,此種有機發光元件具備圓偏光板作為反射防止膜,以防止由外光反射所引起之視認性降低。然而,該圓偏光板不僅截止外光,亦截止有機發光元件所發出之光,因此光之利用效率大幅降低。進而,就圓偏光板具有較硬之特性,故柔軟性降低之方面而言,不利於撓性化。因此,業界期待開發出使用即便不使用圓偏光板,於室外之視認性亦良好之有機發光元件的顯示裝置。
對此,業界正在努力藉由於有機發光元件基板上直接形成能夠代替偏光板之彩色濾光片來抑制外光反射(例如,專利文獻1)。
另一方面,於專利文獻2中揭示有一種彩色濾光片,其係具有支持體、形成於上述支持體上之第1著色像素、及與上述第1著色像素相鄰之第2著色像素者,上述第1著色像素、及上述第2著色像素之一著色像素包含無機粒子及折射率為1.60以上之樹脂之至少一者,另一著色像素之上述無機粒子及上述折射率為1.60以上之樹脂之含量之合計量為1質量%以下,上述包含無機粒子及折射率為1.60以上之樹脂之至少一者之著色像素係上述第1著色像素及上述第2著色像素中在不包含無機粒子及折射率為1.60以上之樹脂之狀態下折射率較小的著色像素,上述無機粒子及折射率為1.60以上之樹脂之含量之合計量為1質量%以下之著色像素係上述第1著色像素及上述第2著色像素中在不包含無機粒子及折射率為1.60以上之樹脂之狀態下折射率較大的著色像素,上述第1著色像素與上述第2著色像素於波長535 nm下之折射率之差為0.10以下。專利文獻2之目的在於提供一種可抑制於形成彩色濾光片時產生殘渣之彩色濾光片之製造方法。然而,專利文獻2係用以解決如下課題之技術:於形成彩色濾光片中與第1著色像素相鄰之第2著色像素時,經由具有規定圖案之遮罩照射來之光不透過第1著色像素而由第1著色像素之表面反射,導致反射光被照射到著色硬化性組合物中預定進行光照射之部分以外,結果著色硬化性組合物發生不需要之硬化反應,而於將著色硬化性組合物顯影後之第1著色像素及/或第2著色像素上產生著色硬化性組合物之殘渣。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-173828號公報 [專利文獻2]日本專利第6246086號公報
[發明所欲解決之問題]
有機發光元件由於耐熱性較低,故而認為在直接形成於有機發光元件基板上之彩色濾光片製造步驟中之加熱較佳為如130℃以下、進而100℃以下之低溫加熱處理。於通常之彩色濾光片製造步驟中,於玻璃基板上進行230℃左右之加熱處理而使硬化膜硬化,相對於此,於如130℃以下、進而100℃以下之低溫加熱處理中,硬化膜之硬化不易因熱而進行。因此,使所形成之著色層具有後續步驟中所需之耐溶劑性成為課題。 又,有機EL元件由於發光層(折射率1.7~2.0左右)或透明導電層或密封材(折射率1.9~2.3左右)之折射率遠高於光提取側之透明覆蓋材(折射率1.5左右)之折射率,故而產生發光層所發出之一部分光在透明導電層與透明基板之界面或透明基板與空氣層之界面發生全反射而被封入元件內部的現象,存在無法將發出之所有光提取至外部之課題。
本發明係鑒於上述實際情況而完成者,其目的在於提供一種感光性著色樹脂組合物,其即便用於形成於有機發光元件上之硬化膜,亦能夠抑制顯影殘渣,並且形成具有良好之耐溶劑性,而提昇光提取效率之著色層。又,本發明之目的在於提供一種含有該感光性著色樹脂組合物之硬化物之顯示裝置、及使用該感光性著色樹脂組合物之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法。 [解決問題之技術手段]
即,本發明係關於以下之[1]~[9]。 [1]一種感光性著色樹脂組合物,其係用於形成於有機發光元件上之硬化膜者,且 感光性著色樹脂組合物含有:色料;選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑, 上述分散劑包含選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑, 上述光起始劑包含肟系光起始劑。 [2]如上述[1]記載之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑為下述通式(1)所表示之化合物。
[化1] 通式(1) (式中,R a分別獨立地表示(聚)乙二醇殘基、(聚)丙二醇殘基、或(聚)己內酯殘基、 R b分別獨立地表示可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、(甲基)丙烯醯基、或氫原子, m表示0~3,n表示1~3,o表示0~1。但是,m為0時,R b為可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、或(甲基)丙烯醯基)
[3]如上述[1]或[2]記載之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑之重量平均分子量為5000以下。 [4]如上述[1]至[3]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑係與三級胺之磷酸鹽。 [5]如上述[1]至[4]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物,其中上述光起始劑包含下述通式(A)所表示之化合物及下述通式(B)所表示之化合物之至少1種。
[化2] 通式(A) (式中、R 1及R 2分別獨立地表示R 11、OR 11、COR 11、SR 11、CONR 12R 13或CN, R 11、R 12及R 13分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12及R 13所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 21、R 22及R 23分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 21、R 22及R 23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22及R 23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 24-、-NR 24CO-、-NR 24COO-、-OCONR 24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 24表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 3表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,R 3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R 3與R 7、及R 3與R 8可分別一起形成環, R 3所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 4、R 5、R 6及R 7分別獨立地表示R 11、OR 11、SR 11、COR 14、CONR 15R 16、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 14、SCOR 11、OCSR 11、COSR 14、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子,R 4與R 5、R 5與R 6、及R 6與R 7可分別一起形成環, R 14、R 15及R 16表示氫原子或碳數1~20之烷基,R 14、R 15及R 16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 8表示R 11、OR 11、SR 11、COR 11、CONR 12R 13、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 11、SCOR 11、OCSR 11、COSR 11、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子, k表示0或1)
[化3] 通式(B) (式(B)中,X 1、X 3及X 6分別獨立地表示R 41、OR 41、COR 41、SR 41、CONR 42R 43或CN,X 2表示碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,X 4及X 5分別獨立地表示R 41、OR 41、SR 41、COR 41、CONR 42R 43、NR 42COR 41、OCOR 41、COOR 41、SCOR 41、OCSR 41、COSR 41、CSOR 41、CN、鹵素原子或羥基。 R 41、R 42及R 43分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42及R 43、以及X 2所表示之基之氫原子可進而被取代為R 51、OR 51、COR 51、SR 51、NR 52R 53、CONR 52R 53、-NR 52-OR 53、-NCOR 52-OCOR 53、NR 52COR 51、OCOR 51、COOR 51、SCOR 51、OCSR 51、COSR 51、CSOR 51、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 51、R 52及R 53分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 51、R 52及R 53所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 41、R 42、R 43、X 2、R 51、R 52及R 53所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 54-、-NR 54CO-、-NR 54COO-、-OCONR 54-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 54表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基。 a及b分別獨立地為0~3之整數)
[6]如上述[1]至[5]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物,其中上述光聚合性化合物之含量相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量為15質量%以上。 [7]一種顯示裝置,其係於有機發光元件上具有如上述[1]至[6]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物之硬化膜。 [8]一種有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法,其具有藉由含有如下步驟而於有機發光元件上形成如上述[1]至[6]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物之硬化膜的步驟: 藉由在有機發光元件上塗佈如上述[1]至[6]中任一項記載之感光性著色樹脂組合物而形成塗膜之步驟; 對上述塗膜進行光照射之步驟; 對上述光照射後之膜進行加熱之後烘烤步驟;及 對上述光照射後之膜進行顯影之步驟。 [9]如上述[8]記載之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法,其中上述後烘烤步驟中之加熱溫度為130℃以下。 [發明之效果]
根據本發明,可提供一種感光性著色樹脂組合物,其即便用於形成於有機發光元件上之硬化膜,亦能夠抑制顯影殘渣,並且形成具有良好之耐溶劑性,而提昇光提取效率之著色層。根據本發明,可提供一種感光性著色樹脂組合物,其能夠製造可抑制外光反射且為薄膜並撓性得到提昇之有機發光顯示裝置。又,本發明可提供一種含有該感光性著色樹脂組合物之硬化物之顯示裝置、及使用該感光性著色樹脂組合物之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法。
以下,參照圖式等對本發明之實施方式或實施例等進行說明。但是,本發明能夠以較多之不同態樣實施,不限定解釋為以下所例示之實施方式或實施例等之記載內容。又,為了更明確地說明,與實際態樣相比,圖式有時會模式性地表示各部之寬度、厚度、形狀等,但僅為一例,不限定本發明之解釋。又,於本說明書及各圖中,有時對與關於已出現之圖而於上文中說明者同樣之元件標註相同符號,並適當省略詳細說明。又,為了便於說明,有時使用上方或下方之詞進行說明,但上下方向亦可反轉。 於本說明書中,於使某構件或某區域等之某構成位於另一構件或另一區域等之另一構成之「上(或下)」之情形時,只要無特別限定,則其不僅包括位於另一構成之正上方(或正下方)之情形,還包括位於另一構成之上方(或下方)之情形,即,亦包括在與另一構成之上方(或下方)之間包含其他構成元件之情形。 再者,於本發明中,光包含可見及非可見區域之波長之電磁波,進而包含放射線,放射線例如包含微波、電子束。具體而言,係指波長5 μm以下之電磁波、及電子束。 於本發明中,(甲基)丙烯醯基表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基之各者,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及甲基丙烯酸之各者,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯之各者。 又,於本說明書中,表示數值範圍之「~」係以包含其前後所記載之數值作為下限值及上限值之含義來使用。 以下,依序對本發明之感光性著色樹脂組合物、顯示裝置、及有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法詳細地進行說明。
I.感光性著色樹脂組合物 本發明之感光性著色樹脂組合物係用於形成於有機發光元件上之硬化膜者,且 感光性著色樹脂組合物含有:色料;選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑, 上述分散劑包含選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑, 上述光起始劑包含肟系光起始劑。
本發明之感光性著色樹脂組合物之特徵在於用於形成於有機發光元件上之硬化膜。即,本發明之感光性著色樹脂組合物係用於直接形成於具備有機發光元件之元件基板上之硬化膜者。本發明之感光性著色樹脂組合物係用於在有機發光元件上相鄰或介隔至少一層形成之硬化膜者,因此能夠製造與將形成於玻璃基板等基板上之外部安裝彩色濾光片貼合於有機發光元件而成之顯示裝置相比,薄型化或撓性化得到提高之顯示裝置。
本發明之感光性著色樹脂組合物含有:色料;選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑,且上述分散劑包含選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑,上述光起始劑包含肟系光起始劑,因此即便用於形成於有機發光元件上之硬化膜,亦能夠抑制顯影殘渣,並且形成具有良好之耐溶劑性,而提昇光提取效率之著色層。本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化膜可形成提昇光提取效率之著色層,可適宜地用於抑制外光反射之著色層以替代偏光板。 有機EL元件由於發光層(折射率1.7~2.0左右)或透明導電層或密封材(折射率1.9~2.3左右)之折射率遠高於光提取側之透明覆蓋材(折射率1.5左右)之折射率,故而產生發光層所發出之一部分光在透明導電層與透明基板之界面或透明基板與空氣層之界面發生全反射而被封入元件內部的現象,存在無法將發出之所有光提取至外部之課題。 與此相對,本發明之感光性著色樹脂組合物包含選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子。選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種無機粒子可提昇硬化膜之折射率。(以下,有時將選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種無機粒子簡稱為「高折射率無機粒子」) 本發明之感光性著色樹脂組合物可藉由選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑(以下,有時於本說明書中簡稱為「磷酸系分散劑」)使平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子穩定地分散於著色層整體中,因此可將著色層之折射率自1.6左右提昇至1.7以上。此處,當光自具有折射率n1之介質進入至具有折射率n2之介質時會發生反射,但其反射率係藉由以下之式求出。 R=(n1-n2) 2/(n1+n2) 2根據該式,關於例如將發光層上之密封材之折射率設為2.0、將設置於密封材上之彩色濾光片著色層之折射率設為1.7、將作為光提取側之透明覆蓋材之玻璃之折射率設為1.5時之反射率,密封材/彩色濾光片著色層間之反射率為0.66%、彩色濾光片著色層/玻璃間之反射率為0.39%,合計達到1.05%。另一方面,於上述例中,於彩色濾光片著色層之折射率為1.6之情形時,密封劑/彩色濾光片間之反射率1.23%、彩色濾光片著色層/玻璃間之反射率為0.10%,合計達到1.33%。如上所述,藉由將彩色濾光片著色層之折射率設為1.7,而層間之反射率變低,可提昇光提取效率。 又,本發明之感光性著色樹脂組合物由於使用磷酸系分散劑使平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子分散,故而可利用添加高折射率無機粒子而抑制由分散劑導致之顯影殘渣。 又,有機發光元件由於耐熱性較低,故而在直接形成於有機發光元件基板上之彩色濾光片製作步驟中之加熱處理係於100℃以下等相對低溫下進行,因此耐溶劑性容易變得不充分。與此相對,於本發明中,藉由包含肟系光起始劑,硬化反應容易進行,即便為低溫加熱處理,亦可使耐溶劑性變得良好。
本發明之感光性著色樹脂組合物係至少含有色料;平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑者,於無損本發明之效果之範圍內,亦可進而含有其他成分。 以下,對此種本發明之感光性著色樹脂組合物之各成分,依序詳細地進行說明。
<色料> 於本發明中,色料只要係於形成彩色濾光片之著色層時能夠進行所需之顯色者即可,並無特別限定,可將各種有機顏料、無機顏料、能夠分散之染料、染料之成鹽化合物等單獨或混合2種以上來使用。其中,有機顏料由於顯色性較高,耐熱性亦較高,故可較佳地使用。作為有機顏料,例如可例舉於染料索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中分類為顏料(Pigment)之化合物、具體而言,附有如下所述之染料索引(C.I.)編號者。
C.I.顏料黃1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、55、60、61、65、71、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、166、168、175、185、及C.I.顏料黃150之衍生物顏料; C.I.顏料橙1、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、61、63、64、71、73; C.I.顏料紫1、19、23、29、32、36、38; C.I.顏料紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、193、194、202、206、207、208、209、215、216、220、224、226、242、243、245、254、255、264、265、269、272、291; C.I.顏料藍15、15:3、15:4、15:6、60; C.I.顏料綠7、36、58、59、62、63; C.I.顏料棕23、25; C.I.顏料黑1、7。
又,作為上述無機顏料之具體例,可例舉:氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅白、硫酸鉛、黃丹、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、鐵藍、氧化鉻綠、鈷綠、棕土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑等。
作為上述可分散之染料,可例舉:藉由對染料賦予各種取代基,或與溶解度較低之溶劑組合使用而可分散之染料。 作為染料之成鹽化合物,係指染料與相對離子形成鹽之化合物,例如可例舉:鹼性染料與酸之成鹽化合物、酸性染料與鹼之成鹽化合物,亦包含使用公知之色澱化(成鹽化)方法使可溶於溶劑之染料不溶於溶劑而成之色澱顏料。
作為上述染料,可自先前公知之染料中適當選擇。作為此種染料,例如可例舉:偶氮染料、金屬錯鹽偶氮染料、蒽醌染料、三苯甲烷染料、二苯并吡喃染料、花青染料、萘醌染料、醌亞胺染料、次甲基染料、酞菁染料等。 再者,作為標準,當染料於10 g溶劑(或混合溶劑)中之溶解量為10 mg以下時,可判定為該染料可分散於該溶劑(或混合溶劑)中。
例如,於形成紅色著色層之情形時,可包含紅色料及黑色料,就調整外光反射之抑制效果之方面而言,亦可進而含有綠色料及藍色料之至少1種。 作為紅色料,就透射光譜之上升急遽且容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自顏料紅177、254、及291中之至少1種。
作為黑色料,例如可為選自碳黑或鈦黑等無機顏料、或者花青黑等有機顏料、C.I.顏料黑1、7等中之至少1種。 作為黑色料,就保存穩定性良好,容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為包含碳黑。 作為碳黑,只要為有遮光性之顏料,則無特別限定,可使用公知之碳黑。作為上述黑色顏料之碳黑,具體而言,可例舉:煙囪黑、爐黑、熱碳黑、燈黑等。
於紅色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,紅色料之含量相對於色料總量,通常可為50質量%以上100質量%以下,可為50質量%以上99.9質量%以下,較佳可為70質量%以上,更佳可為80質量%以上,進而較佳可為90質量%以上,且較佳可為99.6質量%以下,更佳可為99.0質量%以下。 於紅色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,黑色料之含量相對於色料總量,通常可為0質量%以上20質量%以下,可為0.1質量%以上20質量%以下,較佳可為0.4質量%以上,更佳可為1.0質量%以上,且較佳可為10質量%以下,更佳可為5質量%以下。 於紅色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,紅色料與黑色料之合計含量相對於色料總量,通常可為50質量%以上,較佳可為70質量%以上,更佳可為90質量%以上,雖可為100質量%,但於含有其他色料之情形時,可為99質量%以下,亦可為90質量%以下。
例如,於形成綠色著色層之情形時,可含有綠色料及黃色料,亦可含有綠色料、藍色料及黃色料,亦可含有藍色料及黃色料,就調整外光反射之抑制效果之方面而言,亦可進而含有紅色料、橙色料、紫色料、及黑色料之至少1種。 作為綠色料,就容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自由C.I.顏料綠7、36、58、59、62、及63所組成之群中之至少1種。 作為黃色料,就容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自由顏料黃139、138、150、185、及C.I.顏料黃150之衍生物顏料所組成之群中之至少1種。 作為藍色料,就容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自由C.I.顏料藍15:3、15:4、及16所組成之群中之至少1種。
於綠色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,於包含綠色料及黃色料,還可進而包含藍色料之情形時綠色料之含量相對於色料總量,通常可為20質量%以上99質量%以下,較佳可為25質量%以上,更佳可為30質量%以上,且較佳可為97質量%以下,更佳可為95質量%以下。 於包含綠色料及黃色料,還可進而包含藍色料之情形時黃色料之含量相對於色料總量,通常可為1質量%以上80質量%以下,較佳可為3質量%以上,更佳可為5質量%以上,且較佳可為75質量%以下,更佳可為70質量%以下。 於包含綠色料及黃色料,還可進而包含藍色料之情形時藍色料之含量相對於色料總量,通常可為0質量%以上40質量%以下,較佳可為35質量%以下,更佳可為30質量%以下。 於綠色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,綠色料、黃色料及藍色料之合計含量相對於色料總量,通常可為50質量%以上,較佳可為70質量%以上,更佳可為90質量%以上,雖可為100質量%,但於含有其他色料之情形時,可為99質量%以下,亦可為95質量%以下。 於綠色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,於不包含綠色料而包含藍色料及黃色料之情形時黃色顏料之含量相對於色料總量,例如可為40質量%以上97質量%以下,較佳為50質量%以上,更佳可為60質量%以上,較佳可為95質量%以下,更佳可為90質量%以下。 於不包含綠色料而包含藍色料及黃色料之情形時藍色顏料之含量相對於色料總量,例如可為3質量%以上60質量%以下,較佳可為5質量%以上,更佳可為10質量%以上,且較佳可為50質量%以下,更佳可為40質量%以下。 於不包含綠色料而包含藍色料及黃色料之情形時藍色顏料與黃色顏料之合計含量相對於色料總量,通常可為80質量%以上,較佳可為90質量%以上,更佳可為95質量%以上,雖可為100質量%,但於含有與鹵化金屬酞花青顏料不同之其他色料之情形時,可為90質量%以下。
例如於形成藍色著色層之情形時,亦可含有藍色料及紫色料,就調整外光反射之抑制效果之方面而言,亦可進而含有綠色料、紅色料、黃色色料、橙色料、及黑色料之至少1種。 作為藍色料,就容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自由C.I.顏料藍15:6、15:3、15:4、及16所組成之群中之至少1種。 作為紫色料,就容易提昇外光反射之抑制效果之方面而言,較佳為選自由C.I.顏料紫23、1、19、29、32、36、及38所組成之群中之至少1種。
於藍色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,藍色料之含量相對於色料總量,通常可為50質量%以上100質量%以下,可為50質量%以上99.9質量%以下,較佳可為70質量%以上,更佳可為80質量%以上,且較佳可為99.6質量%以下,更佳可為99.0質量%以下,進而較佳可為90質量%以下。 於藍色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,紫色料之含量相對於色料總量,通常可為0質量%以上20質量%以下,可為0.1質量%以上20質量%以下,較佳可為0.4質量%以上,更佳可為1.0質量%以上,且較佳可為10質量%以下,更佳可為5質量%以下。 藍色著色層用感光性著色組合物所使用之色料中,藍色料與紫色料之合計含量相對於色料總量,通常可為50質量%以上,較佳可為70質量%以上,更佳可為90質量%以上,雖可為100質量%,但於含有其他色料之情形時,可為99質量%以下,亦可為95質量%以下。
作為本發明所使用之色料之平均一次粒徑,只要為於製成硬化膜之情形時能夠抑制外光反射,且使來自發光元件之所需光透過而能夠抑制顯示裝置之亮度降低者即可,並無特別限定,並根據所使用之色料之種類而有所不同,較佳為10 nm~100 nm之範圍內,更佳為15 nm~60 nm。藉由使色料之平均一次粒徑為上述範圍,可使具備使用本發明之感光性著色樹脂組合物所製造之硬化膜之顯示裝置成為能夠抑制外光反射且高對比度並且高品質者。
又,感光性著色樹脂組合物中之色料之平均分散粒徑根據所使用之色料之種類而有所不同,較佳為10 nm~100 nm之範圍內,更佳為15 nm~60 nm之範圍內。 感光性著色樹脂組合物中之色料之平均分散粒徑係分散於至少含有溶劑之分散介質中之色料粒子的分散粒徑,係藉由雷射光散射粒度分佈計而測定者。藉由雷射光散射粒度分佈計測定粒徑時,可利用感光性著色樹脂組合物中所使用之溶劑,適當稀釋至能夠利用雷射光散射粒度分佈計測定感光性著色樹脂組合物之濃度(例如1000倍等),使用雷射光散射粒度分佈計(例如日機裝公司製造之Nanotrac粒度分佈測定裝置UPA-EX150)並藉由動態光散射法於23℃下進行測定。此處之平均分佈粒徑係體積平均粒徑。
本發明所使用之色料可利用再結晶法、溶劑鹽磨法等公知之方法進行製造。又,亦可對市售之色料進行微細化處理而使用。
本發明之感光性著色樹脂組合物中,色料之含量並無特別限定。就分散性及分散穩定性之方面而言,色料之含量相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,例如較佳為3質量%~65質量%,更佳為4質量%~60質量%之範圍內。若為上述下限值以上,則將感光性著色樹脂組合物塗佈至規定膜厚(通常為1.0 μm~5.0 μm,例如為3.0 μm)時之硬化膜具有充分之色濃度,外光反射抑制效果容易變得良好。又,若為上述上限值以下,則可獲得保存穩定性優異,並且具有充分之硬度、或與基板之密接性之硬化膜。尤其是於形成色料濃度較高之硬化膜之情形時,色料之合計含量相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,較佳為15質量%~65質量%、更佳為25質量%~60質量%之範圍內。 再者,本發明中固形物成分係除下述溶劑以外之所有者,亦包含溶解於溶劑中之單體等。
<平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子> 於本發明中,關於選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種無機粒子(高折射率無機粒子),就抑制沉澱,使於感光性樹脂組合物中之穩定性變得良好之方面而言,選擇平均粒徑為100 nm以下之粒子來使用。 高折射率無機粒子之平均粒徑更小為宜,下限並無特別限定,可為1 nm以上,亦可為10 nm以上。另一方面,就透明性及抗蝕劑穩定性之方面而言,高折射率無機粒子之平均粒徑可為90 nm以下,亦可為70 nm以下。 於本發明中,高折射率無機粒子之平均粒徑可以如下方式求出。 利用透過型電子顯微鏡(TEM)對粉體無機粒子進行觀察,觀測無機粒子未發生凝集之一次粒子,藉此求出一次粒徑。關於無機粒子之粒度分佈,對作為一次粒子之粉體無機粒子之TEM圖像進行拍攝後,使用圖像處理裝置,根據TEM圖像對粒度分佈進行測定。無機粒子之平均一次粒徑係基於根據粒度分佈算出之個數基準之算術平均徑而作為平均一次粒徑。作為穿透式電子顯微鏡,例如可使用日立製作所(股)製造之電子顯微鏡(H-7000),作為圖像處理裝置,可使用(株)Nireco製造之Luzex AP。
本發明中所使用之用以賦予高折射率之無機粒子就獲取容易性之方面而言,為選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種,但其中可為氧化鈦。
本發明之感光性著色樹脂組合物中,平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子之含量只要根據所求出之折射率來適當調整即可。感光性著色樹脂組合物之折射率較佳為比不包含高折射率無機粒子之狀態下之折射率高0.03以上之量,較佳為高0.05以上之量。
本發明之感光性著色樹脂組合物中,平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子之含量只要根據所求出之折射率來適當調整即可,並無特別限定。平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子之含量就分散性及分散穩定性之方面而言,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,例如較佳為1質量%~50質量%,更佳為3質量%~45質量%之範圍內。若為上述下限值以上,則將感光性著色樹脂組合物塗佈至規定膜厚(通常為1.0 μm~5.0 μm,例如為3.0 μm)時之硬化膜具有充分之折射率,光提取效率提昇效果容易變得良好。又,若為上述上限值以下,則保存穩定性優異,並且容易獲得具有充分之硬度、或與基板之密接性之硬化膜。 就耐溶劑性或顯影殘渣之方面而言,平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子之含量相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,其中較佳為1質量%~30質量%,更佳為2質量%~28質量%,進而較佳為3質量%~25質量%之範圍內。
<分散劑> 本發明之感光性著色樹脂組合物中,就上述高折射率無機粒子或色料之分散性及分散穩定性之方面而言,含有包含磷酸系分散劑(選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑)之分散劑。 本發明所使用之分散劑包含磷酸系分散劑作為必需成分,但除此以外,亦可根據色料而適當使用其他分散劑。
(磷酸系分散劑) 本發明所使用之磷酸系分散劑係選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑,可為包含磷酸酯系化合物、膦酸系化合物、膦酸酯系化合物者。上述磷酸酯系化合物可例舉:磷酸(O=P(OH) 3)中所包含之3個氫原子中之至少1個被取代為包含烴之有機基者,膦酸系化合物可例舉:磷酸(O=P(OH) 3)中所包含之3個羥基中之1個經包含烴之有機基取代者,膦酸酯系化合物可例舉:磷酸(O=P(OH) 3)中所包含之3個羥基中之1個經包含烴之有機基取代,進而剩餘之羥基之氫原子中之至少1個被取代為包含烴之有機基者。 作為本發明中所使用之磷酸系分散劑,亦可為於聚合物之側鏈包含磷酸酯系化合物、膦酸系化合物、膦酸酯系化合物者,例如亦可使用國際公開2020/071041號公報中記載之具有選自通式(I)所表示之結構單元中之至少1種之聚合物。
本發明中所使用之磷酸系分散劑就顯影殘渣抑制效果之方面而言,較佳為重量平均分子量為5000以下,可為4000以下,可為3000以下。另一方面,就分散性之方面而言,磷酸系分散劑之重量平均分子量可為100以上。 此處,磷酸系分散劑之重量平均分子量係藉由GPC(凝膠滲透層析法)所測得之值。測定可使用Tosoh製造之HLC-8220GPC,將溶出溶劑設為添加有0.01莫耳/升之溴化鋰之N-甲基吡咯啶酮,將測定管柱設為TSK-GEL ALPHA-M×2根(Tosoh製造)而進行。
就分散性及顯影性之方面而言,本發明中所使用之磷酸系分散劑可為下述通式(1)所表示之化合物。
[化4] 通式(1) (式中,R a分別獨立地表示(聚)乙二醇殘基、(聚)丙二醇殘基、或(聚)己內酯殘基、 R b分別獨立地表示可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、(甲基)丙烯醯基、或氫原子, m表示0~3,n表示1~3,o表示0~1。但是,m為0時,R b為可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、或(甲基)丙烯醯基)
R a中之(聚)乙二醇殘基由-(CH 2CH 2-O) p1-CH 2CH 2-表示,p1可為0~30,可為0~25,可為1~25,可為3~20。 R a中之(聚)丙二醇殘基由-(CH 2CH(CH 3)-O) p2-CH 2CH(CH 3)-表示,p2可為0~30,可為0~25,可為1~25,可為3~20。 R a中之(聚)己內酯殘基由-((CH 2) 5CO-O) p3-(CH 2) 5CO-表示,p3可為0~30,可為0~25,可為1~25,可為3~20。 如上所述,於本發明中,(聚)乙二醇殘基表示乙二醇殘基與聚乙二醇殘基各者,(聚)丙二醇殘基表示丙二醇殘基與聚丙二醇殘基各者,(聚)己內酯殘基表示己內酯殘基與聚己內酯殘基各者。
m表示0~3,於m為0之情形時,表示P上直接鍵結-(O) o-R b。 於m為1之情形時,表示於P上經由-O-而鍵結有(聚)乙二醇殘基(PEG)、(聚)丙二醇殘基(PPG)、或(聚)己內酯殘基(PCL)之任一種。 於m為2之情形時,表示於P上連結有2種-(O-R a)-(此處,R a為選自PEG、PPG、及PCL之2種),例如可例舉:P-O-PEG-O-PCL、P-O-PEG-O-PPG、P-O-PCL-O-PEG、P-O-PPG-O-PCL等。 於m為3之情形時,表示於P上連結有2或3種-(O-R a)-(此處,R a為選自PEG、PPG、及PCL之2或3種),例如可例舉:P-O-PEG-O-PCL-O-PEG、P-O-PEG-O-PPG-O-PEG、P-O-PCL-O-PEG-O-PCL、P-O-PEG-O-PPG-O-PCL等。
其中,就顯影性進一步變良好,顯影殘渣之抑制效果提昇之方面而言,本發明所使用之磷酸系分散劑較佳為結構中包含(聚)乙二醇殘基,更佳為結構中包含(聚)乙二醇殘基及(聚)己內酯殘基。
o表示0~1,m為0時,o可為0~1,m不為0時,o可不為0,m為1以上時,o可為1。
作為R b中之可經苯基取代之烷基,可為可經苯基取代之碳數1~35之烷基,可為可經苯基取代之碳數3~30之烷基。又,作為R b中之可經烷基取代之芳基,可為可經碳數1~35之烷基取代之苯基,可為可經碳數3~30之烷基取代之苯基。 R b較佳為碳數8~23之烷基或經碳數8~23之烷基取代之苯基。作為具代表性且較佳之R b之例,可例舉:壬基苯基、辛基苯基、十二烷基、十三烷基、月桂基、2-乙基己基、十八烷基、油基、及十二烷基苯基等。
作為上述通式(1)所表示之化合物中較佳例,可例舉:R a包含p1為0~25之(聚)乙二醇殘基,R b為碳數1~23之烷基或(甲基)丙烯醯基、尤其是為甲基、十二烷基、十三烷基、或(甲基)丙烯醯基之化合物;R a包含p1為0~25之(聚)乙二醇殘基及p3為0~20之(聚)己內酯殘基,R b為碳數1~23之烷基或(甲基)丙烯醯基、尤其是為甲基、十二烷基、十三烷基、或(甲基)丙烯醯基之化合物;m為0且R b為十二烷基、或十三烷基之磷酸酯系化合物或膦酸系化合物等。
n表示1~3之數,可為1~2之數。可在市場上獲取之該磷酸系分散劑通常為酯之混合物、例如磷酸單酯與磷酸二酯之混合物。即,n可為自磷酸單酯與磷酸二酯等之混合物求出之平均值。
又,本發明中所使用之磷酸系分散劑可以與三級胺反應而成為磷酸鹽之狀態使用。就提昇保存穩定性之方面而言,上述磷酸系分散劑較佳為與三級胺之磷酸鹽。 作為用於磷酸鹽之三級胺,可例舉經烴基取代之三級胺,作為該烴基,例如可例舉:碳數1~18之烷基、碳數2~18之烯基、芳基、及芳烷基或經烷基取代之芳基等其等之組合。 上述碳數1~18之烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者,例如可例舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、環戊基、環己基、𦯉基、異𦯉基、雙環戊基、金剛烷基、經低級烷基取代之金剛烷基等。烷基之碳數較佳為1~12,進而較佳為1~6。 上述碳數2~18之烯基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者。作為此種烯基,例如可例舉:乙烯基、烯丙基、丙烯基等。烯基之雙鍵之位置並無限定,就所獲得之聚合物之反應性之方面而言,較佳為於烯基之末端存在雙鍵。烯基之碳數較佳為2~12,進而較佳為2~8。 作為芳基,可例舉:苯基、聯苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基等。芳基之碳數較佳為6~24,進而較佳為6~12。 又,作為芳烷基,可例舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、聯苯基甲基等,亦可進而具有取代基。芳烷基之碳數較佳為7~20,進而較佳為7~14。 又,亦可於上述芳基或芳烷基等芳香環上鍵結有作為取代基之碳數1~30之直鏈狀、支鏈狀之烷基。
又,作為本發明中用於磷酸鹽之三級胺,具體而言,例如可例舉:選自二甲基苄胺、二乙基苄胺、三乙胺、N,N-二異丙基乙基胺、啶、吡啶、二氮雜雙環十一烯、及二氮雜雙環壬烯中之至少1種,就安全性或易操作性之方面而言,可較佳地使用選自由二甲基苄胺、及二乙基苄胺所組成之群中之至少1種。
又,在以與三級胺反應而成為磷酸鹽之狀態使用之磷酸系分散劑中,三級胺之含量相對於磷酸系分散劑之磷部位,較佳為將選自三級胺中之至少1種之合計設為0.01莫耳以上,更佳為設為0.05莫耳以上,進而較佳為設為0.1莫耳以上,尤佳為設為0.2莫耳以上。若為上述下限值以上,則容易利用鹽形成獲得穩定性提昇之效果。同樣地,較佳為設為1莫耳以下,更佳為設為0.8莫耳以下,進而較佳為設為0.7莫耳以下,尤佳為設為0.6莫耳以下。若為上述上限值以下,則可使分散穩定性變得優異。 再者,三級胺可單獨使用1種,亦可組合2種以上。於組合2種以上之情形時,較佳為2種以上之合計含量為上述範圍內。
就分散性及顯影性之方面而言,本發明所使用之磷酸系分散劑之酸值較佳為10 mgKOH/g以上,更佳為50 mgKOH/g以上,可為1000 mgKOH/g以下,可為500 mgKOH/g以下。 此處,酸值可按照JIS K0070:1992進行測定。
本發明所使用之磷酸系分散劑較佳為用以使上述平均粒徑為100 nm以下之高折射率無機粒子分散。即,於本發明之感光性著色樹脂組合物中,較佳為上述高折射率無機粒子經磷酸系分散劑分散。
本發明所使用之磷酸系分散劑之含量相對於上述高折射率無機粒子100質量份,為5質量份~50質量份、更佳為10質量份~30質量份之範圍內。若為上述下限值以上,則上述高折射率無機粒子之分散性及分散穩定性優異,感光性著色樹脂組合物之保存穩定性更優異。又,若為上述上限值以下,則抗蝕劑之耐溶劑性變得良好。
(其他分散劑) 於本發明之感光性著色樹脂組合物中,使色料分散之情形時,就色料分散性及色料分散穩定性之方面而言,亦可進而包含其他分散劑。 用以使色料分散之其他分散劑可自先前公知之分散劑中適當選擇使用。作為分散劑,例如可使用陽離子系、陰離子系、非離子系、兩性、矽酮系、氟系等界面活性劑。界面活性劑中,就可均勻且微細地分散之方面而言,較佳為高分子分散劑。
作為高分子分散劑,例如可例舉:(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑;聚胺基甲酸酯類;不飽和聚醯胺類;聚矽氧烷類;長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽類;聚伸乙基亞胺衍生物(藉由聚(低級伸烷基亞胺)與含自由羧基聚酯之反應所獲得之醯胺或其等之鹼);聚烯丙胺衍生物(使聚烯丙胺、與選自具有自由羧基之聚酯、聚醯胺或酯和醯胺之共縮合物(聚酯醯胺)3種化合物中之1種以上之化合物進行反應而獲得的反應產物)等。
本發明中,作為分散劑,就即便為低溫加熱處理,耐溶劑性亦容易變得良好之方面而言,較佳為使用(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑。(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑由於下述光聚合性化合物與通式(A)所表示之化合物及上述通式(B)所表示之化合物之至少1種光起始劑之相溶性變得良好,故而起始劑變得容易均勻地存在於著色層中,而著色層均勻地硬化,藉此未反應成分減少,著色層之內部應力亦變小,因此推測浸漬於溶劑中時之著色層之變化變小。
本發明中,(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑係指作為共聚物之至少包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之分散劑。 (甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑較佳為含有作為色料吸附部位發揮功能之結構單元、及作為溶劑親和性部位發揮功能之結構單元的共聚物,較佳為作為溶劑親和性部位發揮功能之結構單元至少包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元。
作為色料吸附部位發揮功能之結構單元可例舉:能夠與源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元共聚之源自乙烯性不飽和單體之結構單元。作為色料吸附部位,可為源自含酸性基之乙烯性不飽和單體之結構單元,亦可為源自含鹼性基之乙烯性不飽和單體之結構單元。 作為源自含鹼性基之乙烯性不飽和單體之結構單元,就分散性優異之方面而言,較佳為下述通式(I)所表示之結構單元。
[化5] (通式(I)中,R 71表示氫原子或甲基,A 1表示二價連結基,R 72及R 73分別獨立地表示氫原子、或可包含雜原子之烴基,R 72及R 73可相互鍵結而形成環結構)
關於上述通式(I)之各符號之說明、或具有上述通式(I)所表示之結構單元之共聚物或鹽型共聚物,可適當參照日本專利特開2016-224447號、或國際公開2016/104493號。
分散劑中各結構單元之含有比例(莫耳%)可根據製造時原料之添加量來求出,又,可使用NMR等分析裝置進行測定。又,分散劑之結構可使用NMR、各種質譜分析等來進行測定。又,視需要,藉由熱分解等使分散劑分解,針對所獲得之分解物,可使用高效液相層析法、氣相層析質譜分析計、NMR、元素分析、XPS/ESCA及TOF-SIMS等求出。
於本發明之感光性著色樹脂組合物中,分散劑之含量並無特別限定,只要以上述高折射率無機粒子或色料之分散性及分散穩定性優異之方式進行選擇即可。於包含磷酸系分散劑並視情形包含其他分散劑之分散劑相對於感光性著色樹脂組合物中之固形物成分總量,例如較佳為2質量%~30質量%,更佳為3質量%~25質量%之範圍內。若為上述下限值以上,則上述高折射率無機粒子或色料之分散性及分散穩定性優異,感光性著色樹脂組合物之保存穩定性更優異。又,若為上述上限值以下,則顯影性亦變得良好。
<鹼可溶性樹脂> 本發明中所使用之鹼可溶性樹脂可自具有酸性基、並且作為黏合劑樹脂發揮作用且可溶於圖案形成時所使用之鹼性顯影液者之中適當選擇使用。 於本發明中,鹼可溶性樹脂可將酸值為40 mgKOH/g以上作為標準。
作為鹼可溶性樹脂,可適當選擇先前公知之鹼可溶性樹脂來使用,例如可適當選擇國際公開2016/104493號公報中所記載之鹼可溶性樹脂來使用。 本發明中之較佳之鹼可溶性樹脂係具有酸性基(通常為羧基)之樹脂,具體而言,可例舉:具有羧基之(甲基)丙烯酸系共聚物及具有羧基之苯乙烯-(甲基)丙烯酸系共聚物等(甲基)丙烯酸系樹脂、具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂等,可適宜地使用具有羧基之(甲基)丙烯酸系共聚物及具有羧基之苯乙烯-(甲基)丙烯酸系共聚物等之(甲基)丙烯酸系樹脂。其等之中,尤佳者係於側鏈具有羧基,並且進而於側鏈具有乙烯性不飽和基等光聚合性官能基者。其原因在於,藉由含有光聚合性官能基所形成之硬化膜之膜強度提高。又,該等(甲基)丙烯酸系共聚物及苯乙烯-(甲基)丙烯酸系共聚物等之(甲基)丙烯酸系樹脂、以及環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂亦可混合兩種以上來使用。
感光性著色樹脂組合物中所使用之鹼可溶性樹脂可單獨使用一種,亦可組合兩種以上使用。鹼可溶性樹脂之含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,例如較佳為5質量%~60質量%,進而較佳為10質量%~40質量%之範圍內。若鹼可溶性樹脂之含量為上述下限值以上,則可獲得充分之鹼性顯影性,又,若鹼可溶性樹脂之含量為上述上限值以下,則可於顯影時抑制膜粗糙或圖案之缺損。
<光聚合性化合物> 作為感光性著色樹脂組合物中所使用之光聚合性化合物,可例舉於分子中具有光聚合性基之化合物。作為光聚合性基,並無特別限定,只要為能夠藉由光起始劑進行聚合者即可,可例舉乙烯性不飽和鍵,例如可例舉:乙烯基、烯丙基、丙烯醯基或甲基丙烯醯基等。其中,作為光聚合性基,就紫外線硬化性之方面而言,可適宜地使用丙烯醯基或甲基丙烯醯基。 就硬化性之方面而言,光聚合性化合物較佳為含有1分子中具有2個以上光聚合性基之化合物,更佳為含有1分子中具有3個以上光聚合性基之化合物。
作為光聚合性化合物,可適宜地使用具有2個以上乙烯性不飽和鍵之化合物,尤佳為具有2個以上丙烯醯基或甲基丙烯醯基之多官能(甲基)丙烯酸酯。 作為此種多官能(甲基)丙烯酸酯,可自先前公知者之中適當選擇使用。作為具體例,例如可例舉日本專利特開2013-029832號公報中所記載者等。
該等多官能(甲基)丙烯酸酯可單獨使用一種,亦可組合兩種以上使用。又,於對本發明之感光性著色樹脂組合物要求優異之光硬化性(高感度)之情形時,多官能(甲基)丙烯酸酯較佳為具有3個(三官能)以上能夠聚合之乙烯性不飽和鍵者,較佳為三元以上之多元醇之聚(甲基)丙烯酸酯類或其等之二羧酸改性物,具體而言,較佳為三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之琥珀酸改性物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯之琥珀酸改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
感光性著色樹脂組合物中所使用之上述光聚合性化合物之含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,例如較佳為5質量%~60質量%,進而較佳為10質量%~40質量%之範圍內。若光聚合性化合物之含量為上述下限值以上,則可充分地進行光硬化,容易抑制曝光部分於顯影時之溶出。又,若光聚合性化合物之含量為上述上限值以下,則鹼性顯影性容易變得充分。就耐溶劑性之方面而言,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,上述光聚合性化合物之含量較佳為15質量%以上,亦可超過20質量%。
<光起始劑> 本發明之感光性著色樹脂組合物中所使用之光起始劑包含肟系光起始劑作為必須成分。 若光起始劑包含肟系光起始劑作為必須成分,則光硬化反應性提昇,如本發明所示在元件基板上形成硬化膜之情形時,關於製造步驟中之加熱,即便進行如130℃以下、進而100℃以下之低溫加熱處理,硬化膜之耐溶劑性亦變得良好。
作為本發明中所使用之肟酯系光起始劑,例如可自1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲醯肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙醯肟)、日本專利特開2-80068號公報、日本專利特開2001-233842號公報、日本專利特表2010-527339號公報、日本專利特表2010-527338號公報、日本專利特開2013-041153號公報、國際公開2015/152153號公報、日本專利特開2010-256891號公報等中所記載之肟酯系光起始劑之中適當選擇。
其中,就即便為低溫加熱處理,硬化膜之耐溶劑性及基板密接性亦變得良好之方面而言,光起始劑較佳為包含下述通式(A)所表示之化合物及下述通式(B)所表示之化合物之至少1種。
[化6] 通式(A) (式中,R 1及R 2分別獨立地表示R 11、OR 11、COR 11、SR 11、CONR 12R 13或CN, R 11、R 12及R 13分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12及R 13所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 21、R 22及R 23分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 21、R 22及R 23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22及R 23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 24-、-NR 24CO-、-NR 24COO-、-OCONR 24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 24表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 3表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,R 3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R 3與R 7、及R 3與R 8可分別一起形成環, R 3所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 4、R 5、R 6及R 7分別獨立地表示R 11、OR 11、SR 11、COR 14、CONR 15R 16、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 14、SCOR 11、OCSR 11、COSR 14、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子,R 4與R 5、R 5與R 6、及R 6與R 7可分別一起形成環, R 14、R 15及R 16表示氫原子或碳數1~20之烷基,R 14、R 15及R 16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 8表示R 11、OR 11、SR 11、COR 11、CONR 12R 13、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 11、SCOR 11、OCSR 11、COSR 11、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子, k表示0或1)
[化7] 通式(B) (式(B)中,X 1、X 3及X 6分別獨立地表示R 41、OR 41、COR 41、SR 41、CONR 42R 43或CN,X 2表示碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,X 4及X 5分別獨立地表示R 41、OR 41、SR 41、COR 41、CONR 42R 43、NR 42COR 41、OCOR 41、COOR 41、SCOR 41、OCSR 41、COSR 41、CSOR 41、CN、鹵素原子或羥基。 R 41、R 42及R 43分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42及R 43、以及X 2所表示之基之氫原子可進而被取代為R 51、OR 51、COR 51、SR 51、NR 52R 53、CONR 52R 53、-NR 52-OR 53、-NCOR 52-OCOR 53、NR 52COR 51、OCOR 51、COOR 51、SCOR 51、OCSR 51、COSR 51、CSOR 51、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 51、R 52及R 53分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 51、R 52及R 53所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 41、R 42、R 43、X 2、R 51、R 52及R 53所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 54-、-NR 54CO-、-NR 54COO-、-OCONR 54-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 54表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基。 a及b分別獨立地為0~3之整數)
(通式(A)所表示之化合物) 上述通式(A)所表示之肟酯化合物中存在由肟之雙鍵所形成之幾何異構物,但並未對該等進行區分。即,於本說明書中,上述通式(A)所表示之化合物、以及下述該化合物之較佳形態即下述通式(A')所表示之化合物及其例示化合物表示兩者之混合物或任一者,並不限定於表示異構物之結構。
作為上述通式(A)中之R 3、R 11、R 12、R 13、R 14、R 15、R 16、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之碳數1~20之烷基,例如可例舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、第三戊基、己基、庚基、辛基、異辛基、2-乙基己基、第三辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、環戊基、環戊基甲基、環戊基乙基、環己基、環己基甲基、環己基乙基等。
作為上述通式(A)中之R 3、R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之碳數6~30之芳基,例如可例舉:苯基、甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、萘基、蒽基、菲基、經上述烷基取代1個以上之苯基、聯苯基、萘基、蒽基等。
作為上述通式(A)中之R 3、R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之碳數7~30之芳烷基,例如可例舉:苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基、苯基乙基等。
作為上述通式(A)中之R 3、R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23、及R 24所表示之碳數2~20之雜環基,例如可例舉:吡啶基、嘧啶基、呋喃基、噻吩基、四氫呋喃基、二氧戊環基、苯并㗁唑-2-基、四氫哌喃基、吡咯啶基、咪唑啶基、吡唑啶基、四氫噻唑基、異四氫噻唑基、㗁唑啶基、異㗁唑啶基、哌啶基、哌𠯤基、嗎啉基等5~7員雜環。 作為上述通式(A)中之R 4與R 5、R 5與R 6、及R 6與R 7、以及R 3與R 7、及R 3與R 8可一起形成之環,例如可較佳地例舉:環戊烷環、環己烷環、環戊烯環、苯環、哌啶環、嗎啉環、內酯環、內醯胺環等5~7員環。
又,作為上述通式(A)中之R 4、R 5、R 6、R 7及R 8所表示之鹵素原子、以及可取代上述通式(A)中之R 3、R 11、R 12、R 13、R 21、R 22及R 23之鹵素原子,可例舉:氟、氯、溴、碘。
上述通式(A)中之R 11、R 12、R 13、R 21、R 22及R 23所表示之基的伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 24-、-NR 24CO-、-NR 24COO-、-OCONR 24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,此時所含之二價基可為一種或兩種以上之基,於可連續地包含之基之情形時,亦可連續地包含2個以上。
又,上述通式(A)中之R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之基之烷基(伸烷基)部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基。 上述通式(A)所表示之化合物之中,R 3為可縮合之芳香族環者、或下述通式(A')所表示之化合物由於感度較高,容易製造,故較佳。
[化8] 通式(A') (式中,R 1、R 2、R 4、R 5、R 6、R 7、R 8及k與上述通式(A)相同,R 31、R 32、R 33、R 34及R 35分別獨立地表示R 11、OR 11、SR 11、COR 11、CONR 15R 16、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 14、SCOR 11、OCSR 11、COSR 14、CSOR 11、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R 31與R 32、R 32與R 33、R 33與R 34及R 34與R 35可分別一起形成環)
作為R 31與R 32、R 32與R 33、R 33與R 34及R 34與R 35一起形成之環之例,可例舉與作為R 4與R 5、R 5與R 6及R 6與R 7以及R 3與R 7及R 3與R 8可一起形成之環之例而於上述中所例舉者同樣之環。
上述通式(A)及(A')中,作為R 1為碳數1~12之烷基或碳數7~15之芳烷基,且R 11為碳數6~12之芳基、碳數1~8之烷基者由於溶劑溶解性較高,故較佳,作為R 2為甲基、乙基或苯基者由於反應性較高,故較佳,作為R 4~R 7為氫原子或氰基、尤其是氫原子者由於容易合成,故較佳,作為R 8為氫原子者由於容易合成,故較佳,k為1者由於感度較高,故較佳,上述通式(A')中,R 31~R 35中之至少1個為硝基、CN、鹵素原子、COR 11,且R 11為碳數6~12之芳基、碳數1~8之烷基者由於感度較高,故較佳,更佳為R 31~R 35中之至少1個為硝基、CN或鹵素原子者,尤佳為R 33為硝基、CN或鹵素原子者。
作為上述通式(A)所表示之化合物之較佳具體例,例如可例舉以下化合物。又,可例舉國際公開2015/152153號公報中所記載之化合物No.1~No.212。
[化9]
上述通式(A)所表示之化合物例如可藉由參照國際公開2015/152153號公報,根據所使用之材料適當選擇溶劑、反應溫度、反應時間、精製方法等來進行合成。又,亦可適當獲取市售品來使用。
(通式(B)所表示之化合物) 上述通式(B)所表示之肟酯化合物中存在由肟之雙鍵所形成之幾何異構物,但並未對該等進行區分。即,於本說明書中,上述通式(B)所表示之化合物及其例示化合物表示兩者之混合物或任一者,並不限定於表示異構物之結構。
作為上述通式(B)中之X 2、R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之碳數1~20之烷基,例如可例舉:與上述通式(A)中之碳數1~20之烷基相同者。 作為上述通式(B)中之X 2、R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之碳數6~30之芳基,可例舉與上述通式(A)中之碳數6~30之芳基相同者。 作為上述通式(B)中之X 2、R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之碳數7~30之芳烷基,可例舉與上述通式(A)中之碳數7~30之芳烷基相同者。 作為上述通式(B)中之X 2、R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之碳數2~20之雜環基,可例舉與上述通式(A)中之碳數2~20之雜環基相同者。 又,作為上述通式(B)中之鹵素原子,可例舉與上述通式(A)中之鹵素原子相同者。
上述通式(B)中之R 41、R 42、R 43、X 2、R 51、R 52及R 53所表示之基的伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 54-、-NR 54CO-、-NR 54COO-、-OCONR 54-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,此時所含之二價基可為一種或兩種以上基,於可連續地包含之基之情形時,亦可連續地包含2個以上。
上述通式(B)中之X 1就感度、溶解性、相溶性之方面而言,更佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第三戊基、正己基及2-乙基己基等碳數為1~10之烷基;環戊基及環己基等可具有碳數為5~10之側鏈之環狀烷基;或甲氧基甲基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、2-(1-甲氧基丙基)及2-(1-乙氧基丙基)等碳數為2~10且亞甲基鏈中具有1個醚鍵之烷基,進而較佳為甲基、乙基、2-乙基己基等碳數為1~10之烷基。
上述通式(B)中之X 2、X 3及X 6分別獨立,就感度、溶解性、相溶性之方面而言,尤佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第三戊基及正己基等碳數為1~6之烷基、環戊基及環己基等碳數為5~6之環狀烷基、或甲氧基甲基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、2-(1-甲氧基丙基)及2-(1-乙氧基丙基)等碳數為2~6且亞甲基鏈中具有1個醚鍵之烷基,進而較佳為碳數為1~6之烷基、或碳數為2~6且亞甲基鏈中具有1個醚鍵之烷基。 X 3、及X 6分別獨立,就感度、溶解性、相溶性之方面,進而較佳為碳數為1~6之烷基。 X 2就感度、溶解性、相溶性之方面而言,進而較佳為碳數為2~6且於亞甲基鏈中具有1個醚鍵之烷基。
上述通式(B)中之X 4、及X 5分別獨立,就感度、溶解性、相溶性之方面而言,尤佳為氫、或甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第三戊基及正己基等碳數為1~6之烷基。
作為上述通式(B)所表示之化合物之較佳具體例,例如可例舉以下之化合物。
[化10]
[化11]
上述通式(B)所表示之化合物例如可藉由參照日本專利特開2010-256891號公報,根據所使用之材料適當選擇溶劑、反應溫度、反應時間、精製方法等來進行合成。又,亦可適當獲取市售品來使用。
本發明之光起始劑亦可進而包含與肟系光起始劑不同之光起始劑。 作為與肟系光起始劑不同之光起始劑,可使用先前已知之各種光起始劑中之一種或組合兩種以上使用。 作為光起始劑,例如可例舉:芳香族酮類、安安息香醚類、鹵甲基㗁二唑化合物、α-胺基酮類、聯咪唑類、N,N-二甲基胺基二苯甲酮、鹵甲基-S-三𠯤系化合物、9-氧硫𠮿等。作為此種光起始劑,可使用先前公知之光起始劑,例如可例舉國際公開2018/062105號公報中所記載之光起始劑。
只要不損害本發明之效果,則本發明之感光性著色樹脂組合物中所使用之1種或2種以上之光起始劑的合計含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,較佳為0.1質量%~15.0質量%,進而較佳為1.0質量%~10.0質量%之範圍內。若該含量為上述下限值以上,則容易充分地進行光硬化,耐溶劑性或基板密接性容易變良好,另一方面,若為上述上限值以下,則線寬偏移得以抑制,容易形成高清圖案。
就即便為低溫加熱處理,亦能夠形成基板密接性、及耐溶劑性良好之硬化膜之方面而言,上述通式(A)所表示之化合物及上述通式(B)所表示之化合物之至少1種之合計含量相對於光起始劑之總量,較佳為30.0質量%以上,更佳為50.0質量%以上,進而較佳為70.0質量%以上,可為100質量%。
<溶劑> 作為本發明所使用之溶劑,只要為不與感光性著色樹脂組合物中之各成分反應,且能夠使其等溶解或者分散之有機溶劑即可,並無特別限定。溶劑可單獨使用或者組合兩種以上使用。 作為溶劑之具體例,例如可例舉:甲醇、乙醇、N-丙醇、異丙醇、甲氧醇、乙氧醇等醇系溶劑;甲氧基乙氧基乙醇、乙氧基乙氧基乙醇等卡必醇系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、甲氧基丙酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、羥基丙酸甲酯、羥基丙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、丁酸異丁酯、丁酸正丁酯、乳酸乙酯、環己醇乙酸酯等酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、2-庚酮等酮系溶劑;乙酸甲氧基乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸乙氧基乙酯等二醇醚乙酸酯系溶劑;乙酸甲氧基乙氧基乙酯、乙酸乙氧基乙氧基乙酯、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)等卡必醇乙酸酯系溶劑;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯等二乙酸酯類;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇二甲醚等二醇醚系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等非質子性醯胺溶劑;γ-丁內酯等內酯系溶劑;四氫呋喃等環狀醚系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、萘等不飽和烴系溶劑;N-庚烷、N-己烷、N-辛烷等飽和烴系溶劑;甲苯、二甲苯等芳香族烴類等有機溶劑。該等溶劑之中,就其他成分之溶解性方面而言,可適宜地使用二醇醚乙酸酯系溶劑、卡必醇乙酸酯系溶劑、二醇醚系溶劑、酯系溶劑。其中,作為本發明中所使用之溶劑,就其他成分之溶解性或塗佈適性方面而言,較佳為選自由丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、及乙酸3-甲氧基丁酯所組成之群中之一種以上。
本發明之感光性著色樹脂組合物中,溶劑之含量只要於可高精度地形成著色層之範圍內適當設定即可。溶劑之含量相對於包含該溶劑之感光性著色樹脂組合物之總量,通常較佳為55質量%~95質量%,更佳為65質量%~88質量%之範圍內。藉由使上述溶劑之含量為上述範圍內,可使塗佈性變得優異。
<硫醇化合物> 就提高低溫加熱處理後之耐溶劑性、及基板密接性之方面而言,本發明之感光性著色樹脂組合物較佳為進而含有硫醇化合物。 作為硫醇化合物,可例舉硫醇基為1個之單官能硫醇化合物、硫醇基為2個以上之多官能硫醇化合物。就抑制線寬偏移及提高基板密接性之方面而言,更佳為使用硫醇基為1個之單官能硫醇化合物。 作為單官能硫醇化合物,例如可例舉:2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并㗁唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基-5-甲氧基苯并噻唑、2-巰基-5-甲氧基苯并咪唑、3-巰基丙酸、3-巰基丙酸甲酯、3-巰基丙酸乙酯、3-巰基丙酸辛酯等。 作為多官能硫醇化合物,例如可例舉:1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)、及四乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)等。 硫醇化合物可單獨使用或組合兩種以上使用,其中,就提高低溫加熱處理後之耐溶劑性、及基板密接性之方面而言,較佳為2-巰基苯并㗁唑、或2-巰基苯并噻唑。 相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,硫醇化合物之含量通常為0.5質量%~10質量%,較佳為1質量%~5質量%之範圍內。若為上述下限值以上,則容易使低溫加熱處理後之耐溶劑性、及基板密接性優異。另一方面,若為上述上限值以下,則容易使本發明之感光性著色樹脂組合物成為顯影性良好且線寬偏移得到抑制者。
<其他成分> 於本發明之感光性著色樹脂組合物中亦可視需要進而包含各種添加劑。作為添加劑,例如可例舉:抗氧化劑、聚合終止劑、鏈轉移劑、調平劑、塑化劑、界面活性劑、消泡劑、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、密接促進劑等。 作為界面活性劑及塑化劑之具體例,例如可例舉日本專利特開2013-029832號公報中所記載者。
就抑制硬化膜之線寬偏移量之方面而言,本發明之感光性著色樹脂組合物較佳為進而包含抗氧化劑。本發明之感光性著色樹脂組合物例如藉由與上述通式(A)所表示之化合物組合而包含抗氧化劑,可於形成硬化膜時於不損害硬化性之情況下控制過度之自由基鏈反應,故於形成細線圖案時,直線性進一步提高,或者如遮罩線寬之設計般形成細線圖案之能力提高。又,可提高耐熱性,且可抑制曝光及後烘烤後之亮度降低,故可提高亮度。 作為本發明中所使用之抗氧化劑,並無特別限定,可自先前公知者之中適當選擇。作為抗氧化劑之具體例,例如可例舉:受阻酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、肼系抗氧化劑等,就如遮罩線寬之設計般形成細線圖案之能力提高之方面、及耐熱性之方面而言,較佳為使用受阻酚系抗氧化劑。亦可為如國際公開第2014/021023號中所記載之潛在性抗氧化劑。
作為受阻酚系抗氧化劑,例如可例舉:季戊四醇四[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX1010,BASF公司製造)、異氰尿酸1,3,5-三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)酯(商品名:IRGANOX3114,BASF製造)、2,4,6-三(4-羥基-3,5-二第三丁基苄基)均三甲苯(商品名:IRGANOX1330,BASF製造)、2,2'-亞甲基雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚)(商品名:Sumilizer MDP-S,住友化學製造)、6,6'-硫代雙(2-第三丁基-4-甲基苯酚)(商品名:IRGANOX1081,BASF製造)、3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二乙酯(商品名:Irgamod195,BASF製造)等。其中,就耐熱性及耐光性之方面而言,較佳為季戊四醇四[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX1010,BASF公司製造)。
相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,抗氧化劑之含量通常為0.1質量%~10.0質量%,較佳為0.5質量%~5.0質量%之範圍內。若為上述下限值以上,則如遮罩線寬之設計般形成細線圖案之能力提高之方面、及耐熱性優異。另一方面,若為上述上限值以下,則容易使本發明之感光性著色樹脂組合物成為高感度之感光性著色樹脂組合物。
又,作為矽烷偶合劑,例如可例舉:KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-903、KBE-903、KBM573、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-303、KBM-802、KBM-803、KBE-9007、X-12-967C(Shin-Etsu Silicones公司製造)等。其中,就SiN基板之密接性之方面而言,較佳為具有甲基丙烯酸基、丙烯酸基之KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103。
相對於感光性著色樹脂組合物中之固形物成分總量,矽烷偶合劑之含量通常為0.05質量%~10.0質量%,較佳為0.1質量%~5.0質量%之範圍內。若為上述下限值以上且上述上限值以下,則基板密接性提高效果容易變良好。
<感光性著色樹脂組合物之製造方法> 本發明之感光性著色樹脂組合物之製造方法可藉由使用公知之混合方法將必須成分及視需要使用之各種添加成分進行混合來製備。 作為本發明之感光性著色樹脂組合物之製備方法,例如可例舉:(1)首先於溶劑中添加色料、及分散劑而製備色料分散液,另一方面,於溶劑中添加高折射率無機粒子、及分散劑而製備高折射率無機粒子分散液,將色料分散液、高折射率無機粒子分散液、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑、及視需要使用之各種添加成分進行混合之方法;(2)向溶劑中同時投入色料、高折射率無機粒子、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑、及視需要使用之各種添加成分並進行混合之方法;(3)向溶劑中添加分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑、及視需要使用之各種添加成分並加以混合後,加入色料及高折射率無機粒子並進行分散之方法;(4)向溶劑中添加色料、分散劑、及鹼可溶性樹脂而製備色料分散液,另一方面,向溶劑中添加高折射率無機粒子及分散劑而製備高折射率無機粒子分散液,添加色料分散液、高折射率無機粒子分散液,進而添加鹼可溶性樹脂、溶劑、光聚合性化合物、光起始劑、及視需要使用之各種添加成分並進行混合之方法;等。 該等方法之中,就能夠有效地防止色料凝聚,均勻地進行分散之方面而言,較佳為上述(1)及(4)之方法。
製備色料分散液及高折射率無機粒子分散液之方法可自先前公知之分散方法中適當選擇來使用。例如可例舉:(1)預先將分散劑混合於溶劑中並進行攪拌,製備分散劑溶液,繼而視需要混合鹽形成化合物並與分散劑形成鹽。將其與色料或高折射率無機粒子及視需要之其他成分進行混合,使用公知之攪拌機或分散機進行分散之方法;(2)將分散劑混合於溶劑中並進行攪拌,製備分散劑溶液,繼而,將色料或高折射率無機粒子及視需要之鹽形成化合物進而與視需要之其他成分進行混合,使用公知之攪拌機或分散機進行分散之方法;(3)將分散劑於溶劑中進行混合並攪拌,而製備分散劑溶液,繼而,將色料或高折射率無機粒子及視需要之其他成分進行混合,使用公知之攪拌機或分散機而製成分散液後,視需要添加鹽形成化合物之方法等。
作為用以進行分散處理之分散機,可例舉:二輥研磨機、三輥研磨機等輥磨機;球磨機、振動球磨機等球磨機;塗料調節器、連續盤型珠磨機、連續環型珠磨機等珠磨機。作為珠磨機之較佳分散條件,所使用之珠粒徑較佳為0.03 mm~2.00 mm,更佳為0.10 mm~1.0 mm。
<用途> 本發明之感光性著色樹脂組合物係用於形成於有機發光元件上之硬化膜之感光性著色樹脂組合物,因此可適宜地用於形成圓偏光板代替物之著色硬化膜。於將本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化膜用於代替圓偏光板之情形時,可製成不含偏光板之顯示裝置,因此本發明之感光性著色樹脂組合物可適宜地用於不含偏光板之顯示裝置用途。 又,本發明之感光性著色樹脂組合物係用於形成於有機發光元件上之硬化膜者,故可適宜地用於不含外部安裝之彩色濾光片基板之顯示裝置用途、薄膜且提高了撓性之有機發光顯示裝置用途。 又,本發明之感光性著色樹脂組合物藉由如上所述適當選擇成分,即便為低溫加熱處理,亦能夠形成耐溶劑性良且基板密接性優異之硬化膜,故可適宜地用於在形成有耐熱性較低之元件之基板上,藉由130℃以下、進而100℃以下或90℃以下之低溫加熱處理形成硬化膜之用途。
本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化膜之折射率較佳為1.68以上,亦可為1.70以上。 此處之折射率可藉由下述實施例所記載之方法進行測定。
II.顯示裝置 本發明之顯示裝置之特徵在於在有機發光元件上具有上述本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化膜。 本發明之顯示裝置係於有機發光元件上形成有感光性著色樹脂組合物之硬化膜者,該感光性著色樹脂組合物係用於形成於上述本發明之有機發光元件上之硬化膜,故無需外部安裝之圓偏光板、或外部安裝之彩色濾光片基板,且可不具有其等。 本發明之顯示裝置由於使用用於形成於上述本發明之有機發光元件上之硬化膜之感光性著色樹脂組合物而於有機發光元件上形成硬化膜,故而光提取效率提昇,又,於有機發光元件與硬化膜間不具有如用於外部安裝之彩色濾光片基板之基板,因此薄膜化與可撓性得到提高。
一面參照圖一面對此種包含本發明之有機發光元件之有機發光顯示裝置進行說明。圖1係表示具備本發明之有機發光元件之顯示裝置之一例的概略剖視圖。如圖1中所例示,本發明之顯示裝置100具備包含有機發光元件之元件基板30、及該元件基板30上之包含著色硬化膜(9R、9G、9B)之外光反射防止膜20,進而於其上具備密封膜11。 具備上述有機發光元件之元件基板30係於基板1上配置作為驅動元件之薄膜電晶體(TFT)2以與各子像素對應,於該薄膜電晶體2上具備密封膜3,進而於密封膜3上具備與各子像素對應之電極4(陽極)、劃分各子像素之間隔壁5,於該區塊內配置有構成R、G、B這3色子像素之有機發光元件(6R、6G、6B),於該有機發光元件(6R、6G、6B)上進而具備電極7(陰極)。具備上述有機發光元件之元件基板30進而具備自其上覆蓋有機發光元件之密封層8。 於元件基板30中之有機EL元件(6R、6G、6B)上之密封層8上具備外光反射防止膜20,該外光反射防止膜20包含使用光硬化性著色樹脂組合物形成之與各有機EL元件對應之3色著色硬化膜(9R、9G、9B)及遮光部10,進而於上述外光反射防止膜20上具備密封膜11。 雖然未圖示,但本發明之顯示裝置100例如可進而於密封膜11上具備包含絕緣膜及透明電極層之觸控感測器層,進而於觸控感測器層上進一步適宜地具備硬塗層等公知之構成者。 如上所述,設置於具備上述有機發光元件之元件基板30上的著色硬化膜(9R、9G、9B)及遮光部10之層係用作外光反射防止膜20,故本發明中所使用之外光反射防止膜如外部安裝之圓偏光板或外部安裝之彩色濾光片基板般不另含基板,可提高薄膜化及可撓性。
於本發明之顯示裝置中,較佳為以有機發光元件之子像素之(6R、6G、6B)的顏色與例如介隔密封層8等至少1層而位於正上方之著色硬化膜(9R、9G、9B)之顏色為同種顏色的方式進行調整。因設置於該有機發光元件上之著色硬化膜,而使得外光除了原本有機發光元件所發光之顏色以外均被遮蔽,並且有機發光元件所發出之光未被截止,故能夠不降低光利用效率而抑制外光反射。
本發明之顯示裝置中所使用之基板1、作為驅動元件之薄膜電晶體(TFT)2、密封膜3、電極4(陽極)、劃分各子像素之間隔壁5、構成子像素之有機發光元件(6R、6G、6B)、電極7(陰極)等可適當選擇公知之構成來使用。 於有機發光元件中,除了發光層以外,還可具備電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層等公知之構成。
作為本發明之顯示裝置中所使用之有機EL元件上之密封層8,可例舉:無機膜、或有機膜、及積層其等而成之多層膜。就抑制水分或氧之滲入之效果較高之方面而言,較佳為使用多層膜。 具體而言,例如可例舉:金屬膜、金屬氧化物膜、積層SiOx、SiNx等無機膜與有機膜而成之多層膜等。
本發明之顯示裝置中所使用之著色硬化膜的至少1者為上述本發明之感光性著色樹脂組合物的硬化膜。 著色硬化膜通常形成於有機發光元件上之密封層8上之下述遮光部之開口部,通常由3色以上之著色圖案所構成。其等可為與有機發光元件之子像素之(6R、6G、6B)同樣之著色圖案。 作為著色硬化膜(9R、9G、9B)之排列,例如可設為條紋型、馬賽克型、三角型、4像素配置型等通常之排列。又,著色層之寬度、面積等能夠以適合有機發光元件之子像素之(6R、6G、6B)之方式適當設定。 該著色硬化膜之厚度係藉由調整塗佈方法、感光性著色樹脂組合物之固形物成分濃度或黏度等來適當控制,但通常為1 μm~5 μm之範圍。
本發明之顯示裝置所使用之遮光部10通常為於有機發光元件上之密封層8上以圖案狀形成者,可設為與在通常之彩色濾光片中用作遮光部者同樣。 作為該遮光部之圖案形狀,只要根據上述著色硬化膜之形狀適當選擇即可,例如可例舉條紋狀、矩陣狀等形狀。遮光部可為利用濺鍍法、真空蒸鍍法等形成之鉻等金屬薄膜。或者,遮光部亦可為於樹脂黏合劑中含有碳微粒子、金屬氧化物、無機顏料、有機顏料等遮光性粒子之樹脂層。於含有遮光性粒子之樹脂層之情形時,有使用感光性抗蝕劑藉由顯影進行圖案化之方法、使用含有遮光性粒子之噴墨油墨進行圖案化之方法、將感光性抗蝕劑進行熱轉印之方法等。
作為遮光部之膜厚,於金屬薄膜之情形時,設定為0.2 μm~0.4 μm左右,於為使黑色顏料分散或溶解於黏合劑樹脂中而成者之情形時,設定為0.5 μm~2 μm左右。
作為設置於著色硬化膜(9R、9G、9B)及遮光部10上之密封膜11,可適當選擇公知之材料來使用。
再者,本發明之顯示裝置並不限定於上述圖1所示之構成,除此以外,亦可進而具備具有公知之有機發光元件之顯示裝置之構成。
III.有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法 本發明之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法具有藉由含有如下步驟而於有機發光元件上形成上述本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化膜的步驟: 藉由在有機發光元件上塗佈上述本發明之感光性著色樹脂組合物而形成塗膜之步驟; 對上述塗膜進行光照射之步驟; 對上述光照射後之膜進行加熱之後烘烤步驟;及 對上述光照射後之膜進行顯影之步驟。 以下對各步驟進行說明。
於有機發光元件上塗佈上述本發明之感光性著色樹脂組合物之步驟中,所謂有機發光元件上,亦可不與有機發光元件相鄰地塗佈,可介隔至少1層而塗佈。如圖1所示,於具備有機發光元件之元件基板30中,於有機發光元件之子像素之(6R、6G、6B)上,通常,進而設置電極7、或用以抑制水分或氧之滲入之密封層8,故可介隔該等電極及密封層等,塗佈於有機發光元件上。
例如,可於密封層8上,藉由如上述中所例示之公知之方法,預先設置遮光部10,並於該遮光部10之開口部塗佈以形成著色硬化膜(9R、9G、9B)。
例如使用噴塗法、浸漬塗佈法、棒式塗佈法、輥塗法、旋轉塗佈法、模嘴塗佈法等塗佈方法,將上述本發明之感光性著色樹脂組合物塗佈於上述有機發光元件上。作為塗佈方法,其中,可較佳地使用旋轉塗佈法、模嘴塗佈法。 繼而,使用加熱板或烘箱等,使該濕式塗膜乾燥,形成塗膜。
對所獲得之塗膜介隔特定圖案之遮罩進行光照射(曝光),使光聚合性化合物、及視需要之鹼可溶性樹脂等進行光聚合反應。或者,對圖案狀塗膜進行光照射(曝光),使光聚合性化合物進行光聚合反應。作為用於曝光之光源,例如可例舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等紫外線、電子束等。曝光量係根據所使用之光源或塗膜之厚度等進行適當調整。
繼而,曝光後為了促進聚合反應,亦可進行將上述光照射後之膜加熱之後烘烤步驟。加熱條件只要根據所使用之感光性著色樹脂組合物中之各成分之調配比率、或塗膜之厚度等而適當選擇即可。 後烘烤步驟可對上述光照射後之膜於下述顯影步驟前進行,可於顯影步驟後進行,亦可於顯影步驟前後進行。
於本發明中,於具備有機發光元件之元件基板上直接形成著色硬化膜,故上述後烘烤步驟中之加熱溫度較佳為130℃以下。加熱溫度更佳為100℃以下,進而較佳為90℃以下。又,加熱溫度為30℃以上,可為35℃以上,可為40℃以上。
其次,視需要對上述光照射後之膜顯影。進行顯影之上述光照射後之膜亦可為後烘烤後之膜。 於顯影步驟中,使用顯影液進行顯影處理,將未曝光部分溶解、去除,藉此以所需之圖案形成塗膜。作為顯影液,通常可使用使鹼溶解於水或水溶性溶劑中而成之溶液。於該鹼溶液中,亦可適量添加界面活性劑等。又,顯影方法可採用通常之方法。
顯影處理後,通常進行顯影液之洗淨、感光性著色樹脂組合物之硬化膜之乾燥,形成著色硬化膜。再者,顯影處理後,為了使塗膜充分地硬化,亦可進行加熱處理。 於本發明中,於具備有機發光元件之元件基板上直接形成著色硬化膜,故該後烘烤步驟中之加熱溫度亦較佳為130℃以下,更佳為100℃以下,進而較佳為90℃以下。又,加熱溫度為30℃以上,可為35℃以上,可為40℃以上。
又,為了使顯影處理後、或後烘烤後之膜進一步硬化,亦可追加進行光照射(曝光)。 [實施例]
以下,示出實施例而對本發明具體地進行說明。並不藉由該等記載來限制本發明。 重量平均分子量(Mw)係依據上述本發明之說明書中所記載之測定方法,藉由GPC(凝膠滲透層析法)以標準聚苯乙烯換算值之形式求出。
(合成例1:嵌段共聚物1之合成) 向具備冷凝管、添加用漏斗、氮氣用入口、機械攪拌機、數位溫度計之500 mL圓底四口可分離式燒瓶中添加THF(Tetrahydrofuran,四氫呋喃)250質量份、氯化鋰0.6質量份,充分地進行氮氣置換。將反應燒瓶冷卻至-60℃後,使用注射器注入丁基鋰3.8質量份(15質量%己烷溶液)、二異丙基胺1.1質量份、異丁酸甲酯1.0質量份。使用添加用漏斗歷時60分鐘滴加B嵌段用單體之甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(EEMA)2.2質量份、甲基丙烯酸2-(三甲基矽烷氧基)乙酯(TMSMA)29.1質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)12.8質量份、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)13.7質量份、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)9.5質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)17.5質量份。30分鐘後,歷時20分鐘滴加作為A嵌段用單體之甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMMA)26.7質量份。進行30分鐘反應後,添加甲醇1.5質量份而停止反應。所獲得之前驅物嵌段共聚物THF溶液係於己烷中進行再沉澱,藉由過濾、真空乾燥進行精製,利用PGMEA進行稀釋,製成固形物成分30質量%溶液。添加水32.5質量份,升溫至100℃並進行7小時反應,對來自EEMA之結構單元進行去保護而製成來自甲基丙烯酸(MAA)之結構單元,對來自TMSMA之結構單元進行去保護而製成來自甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)之結構單元。所獲得之嵌段共聚物PGMEA溶液係於己烷中進行再沉澱,藉由過濾、真空乾燥進行精製,獲得包含上述通式(I)所表示之結構單元之嵌段共聚物1(胺值 95 mgKOH/g、酸值 8 mgKOH/g、Tg38℃)。重量平均分子量Mw為10,000。
(合成例2:鹼可溶性樹脂A之製備) 向聚合槽中添加PGMEA 300質量份,於氮氣氛圍下升溫至100℃後,歷時1.5小時連續地滴加甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯(PhEMA)90質量份、MMA 54質量份、甲基丙烯酸(MAA)36質量份及PERBUTYL O(日油股份有限公司製造)6質量份、鏈轉移劑(正十二烷基硫醇)2質量份。其後,保持100℃而繼續反應,自上述主鏈形成用混合物之滴加結束起2小時後,添加對甲氧基苯酚0.1質量份作為聚合抑制劑而停止聚合。 其次,一面吹入空氣,一面添加作為含環氧基化合物之甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)20質量份,升溫至110℃後,添加三乙基胺0.8質量份,於110℃下進行15小時加成反應,獲得鹼可溶性樹脂A溶液(重量平均分子量(Mw)8500、酸值75 mgKOH/g、固形物成分40質量%)。 再者,鹼可溶性樹脂A之重量平均分子量之測定方法係將聚苯乙烯作為標準物質,將THF作為溶離液,利用Shodex GPC系統-21H(Shodex GPC System-21H)測定重量平均分子量。又,酸值之測定方法係基於JIS K 0070進行測定。
(合成例3:式(A-2)所表示之肟酯系光起始劑之合成) 以與國際公開2015/152153號公報之段落0114~0117之化合物No.73之製造相同之方式,合成上述式(A-2)所表示之肟酯系光起始劑。
(合成例4:式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑之合成) 以與日本專利特開2010-256891號公報之段落0080之光聚合起始劑W(式(3)所表示之光聚合起始劑)之製造相同之方式,合成上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑。
(合成例5:磷酸系分散劑A1之製備) 向燒瓶中添加重量平均分子量1000之甲氧基聚乙二醇618質量份、己內酯353質量份及二月桂酸二丁基錫1質量份,加熱至160℃,於該溫度下進行攪拌直至固形物成分達到98%,而獲得單羥基化合物。 向其中添加五氧化磷29質量份,去除水分並且於80℃下攪拌5小時後,獲得磷酸系分散劑A1(重量平均分子量2000,通式(1)中,m為2,R a包含p3為5之聚己內酯殘基及p1為22之聚乙二醇殘基,o為1,R b為碳數1之烷基,n為1或2之混合物)。
(合成例6:磷酸系分散劑A2之製備) 向燒瓶中添加重量平均分子量640之聚乙二醇十三烷基醚931質量份、五氧化磷69質量份,去除水分並且於80℃下攪拌5小時後,獲得磷酸系分散劑A5(重量平均分子量1000,通式(1)中,m為1,R a包含p1為10之聚乙二醇殘基,R b為碳數13之烷基,o為1,n為1或2之混合物)。
(合成例7:磷酸系分散劑A3之製備) 向燒瓶中添加重量平均分子量1000之甲氧基聚乙二醇300質量份、己內酯686質量份及二月桂酸二丁基錫1質量份,並加熱至160℃,於該溫度下進行攪拌直至固形物成分達到98%,而獲得單羥基化合物。 向其中添加五氧化磷14質量份,去除水分並且於80℃下攪拌5小時後,獲得磷酸系分散劑A3(重量平均分子量4000,通式(1)中,m為2,R a包含p3為20之聚己內酯殘基及p1為22之聚乙二醇殘基,R b為碳數1之烷基,o為1,n為1或2之混合物)。
(合成例8:磷酸系分散劑A4之製備) 向燒瓶中添加重量平均分子量1000之甲氧基聚乙二醇198質量份、己內酯792質量份及二月桂酸二丁基錫1質量份,並加熱至160℃,於該溫度下進行攪拌直至固形物成分達到98%,而獲得單羥基化合物。 向其中添加五氧化磷9質量份,去除水分並且於80℃下攪拌5小時後,獲得磷酸系分散劑A4(重量平均分子量6000,通式(1)中,m為2,R a包含p3為35之聚己內酯殘基及p1為22之聚乙二醇殘基,R b為碳數1之烷基,o為1,n為1或2之混合物)。
(合成例9:磷酸系分散劑A5之製備) (1)巨單體MM-1之合成 向具備冷凝管、添加用漏斗、氮氣用入口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加丙二醇單甲醚乙酸酯(簡稱PGMEA)80.0質量份,於氮氣氣流下進行攪拌並且加溫至溫度90℃。歷時1.5小時滴加甲基丙烯酸甲酯50.0質量份、甲基丙烯酸正丁酯30.0質量份、甲基丙烯酸苄酯20.0質量份、2-巰基乙醇4.0質量份、PGMEA 30質量份、α,α'-偶氮二異丁腈(簡稱AIBN)1.0質量份之混合溶液,進而進行3小時反應。繼而,停止氮氣氣流,將該反應溶液冷卻至80℃,添加Karenz MOI(昭和電工製造)8.74質量份、二月桂酸二丁基錫0.125質量份、對甲氧基苯酚0.125質量份、及PGMEA 10質量份並攪拌3小時,藉此獲得巨單體MM-1之49.5質量%溶液。所獲得之巨單體MM-1之GPC測定之結果,重量平均分子量(Mw)為4010,數量平均分子量(Mn)為1910,分子量分佈(Mw/Mn)為2.10。 (2)接枝共聚物A5之合成 向具備冷凝管、添加用漏斗、氮氣用入口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 85.0質量份,於氮氣氣流下進行攪拌並且加溫至溫度90℃。歷時1.5小時滴加上述巨單體MM-1溶液67.34質量份(固形物成分33.33質量份)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(簡稱GMA)16.67質量份、正十二烷基硫醇1.24質量份、PGMEA 25.0質量份、AIBN 0.5質量份之混合溶液,加熱攪拌3小時後,歷時10分鐘滴加AIBN 0.10質量份 、PGMEA 10.0質量份之混合液,進而於相同溫度下進行1小時熟成,藉此獲得接枝共聚物A5之25.0質量%溶液。所獲得之接枝共聚物A5之GPC測定之結果,重量平均分子量(Mw)為10000,數量平均分子量(Mn)為4130,分子量分佈(Mw/Mn)為2.42。 (3)磷酸系分散劑A5之製造 向具備冷凝管、添加用漏斗、氮氣用入口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 27.80質量份、苯基膦酸(製品名「PPA」日產化學製造)9.27質量份,於氮氣氣流下進行攪拌並且加溫至溫度90℃。 歷時30分鐘滴加上述接枝共聚物A5之100.0質量份,並加熱攪拌2小時,藉此上述接枝共聚物A5之縮水甘油基與苯基膦酸反應而獲得聚合物溶液(固形物成分25.0質量%)。所獲得之磷酸系分散劑A5之GMA與PPA之酯化反應之進行係藉由酸值測定及1H-NMR測定來確認(確認來自環氧基之峰消失)。所獲得之磷酸系分散劑A5之酸值為98 mgKOH/g。
(合成例10:羧酸系分散劑A6之製備) 向具備氣體導入管、溫度計、冷凝器、攪拌機之反應容器中添加3-巰基-1,2-丙烷二醇10份、甲基丙烯酸甲酯80份、甲基丙烯酸20份、丙二醇單甲醚乙酸酯45份,並經氮氣置換。加熱至90℃,歷時6小時添加使2,2'-偶氮二異丁腈0.2份溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯25份中而成之溶液。繼而,追加均苯四甲酸酐16.1份、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯0.2份,於120℃下進行2小時反應,繼而於80℃下進行2小時反應。反應後,利用丙二醇單甲醚乙酸酯進行稀釋,將不揮發分調整至40%,獲得羧酸系分散劑A6(重量平均分子量2000)之溶液。
(合成例11:胺系分散劑A7之製備) 將甲苯二異氰酸酯之三聚物(樹脂固形物成分50 wt%,乙酸丁酯溶液)312質量份及作為觸媒之二月桂酸二丁基錫2質量份利用PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)600質量份進行稀釋溶解。於攪拌下滴加單末端成為甲氧基之重量平均分子量1,000之聚乙二醇234質量份後,於70℃下進而進行3小時反應。繼而,加入N,N-二甲胺基-1,3-丙二胺10質量份,於40℃下進而反應1小時,獲得胺系分散劑A7(重量平均分子量2000)之溶液。
[高折射率無機粒子分散液之製備] (製備例1:高折射率無機粒子分散液1之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中添加PGMEA 81.25質量份、重量平均分子量2000之磷酸系分散劑(固形物成分100質量%、合成例5中所獲得之磷酸系分散劑A1)3.75質量,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鋯粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得高折射率無機粒子分散液1。
(製備例2~12、14:高折射率無機粒子分散液2~12、14之製備) 於製備例1中,將高折射率無機粒子之種類、高折射率無機粒子之濃度、分散劑之種類之至少1種變更成如表1所記載,除此以外,與製備例1同樣地,獲得製備例2~12、14之高折射率無機粒子分散液2~12、14。 再者,各分散液中所使用之分散劑如以下所示。 分散液2~5、14:合成例5中所獲得之磷酸系分散劑A1 分散液6:城北化學製造,商品名JP-513,式(1)中,m為0,o為1,R b為十三烷基,n為1或2之混合物 分散液7:東京化成工業製造,十二烷基膦酸 分散液8:日本化藥製造,商品名KAYAMER PM-21,式(1)中,m為2,R a為己內酯殘基及乙二醇殘基,o為1,R b為甲基丙烯醯基,n為約1.5 分散液9:合成例6中所獲得之磷酸系分散劑A2 分散液10:合成例7中所獲得之磷酸系分散劑A3 分散液11:合成例8中所獲得之磷酸系分散劑A4 分散液12:合成例9中所獲得之磷酸系分散劑A5
(製備例13:高折射率無機粒子分散液之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 81.25質量份、重量平均分子量2000之磷酸系分散劑(固形物成分100質量%、合成例5中所獲得之磷酸系分散劑A1)3.43質量份、二甲基苄胺0.32質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鋯粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得製備例13之高折射率無機粒子分散液13。再者,磷酸系分散劑係藉由二甲基苄胺而將磷酸基之一部分形成鹽。
(製備例15:高折射率無機粒子分散液15之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 75.62質量份、重量平均分子量2000之羧酸系分散劑(固形物成分40質量%、合成例10中所獲得之羧酸系分散劑A6)9.38質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鋯粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得高折射率無機粒子分散液15。
(製備例16:高折射率無機粒子分散液16之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 72.5質量份、重量平均分子量10000之下述結構式1所表示之羧酸系分散劑(固形物成分30質量%)12.5質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鈦粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得高折射率無機粒子分散液16。
[化12] 結構式1 此處,k:l:m:n=25:40:5:30(聚合莫耳比)、p=60、q=60、重量平均分子量為10,000。
(製備例17:高折射率無機粒子分散液17之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中添加PGMEA 75.62質量份、重量平均分子量2000之胺系分散劑(固形物成分40質量%,合成例11中所獲得之羧酸系分散劑A7)9.38質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鈦粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得高折射率無機粒子分散液17。
(製備例18:高折射率無機粒子分散液18之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中添加PGMEA 72.5質量份、合成例1之嵌段共聚物(胺系分散劑,重量平均分子量10000,固形物成分30質量%)12.5質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入粒徑15 nm之氧化鈦粒子15質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得高折射率無機粒子分散液18。
[分散液穩定性評價方法] 將所製作之高折射率無機粒子分散液於室溫25℃下進行保管,藉由目視來評價無機粒子有無沉澱、凝膠化。 (評價基準) A:無機粒子未沉澱及凝膠化 B:無機粒子有沉澱,無凝膠化 C:有凝膠化
[表1] 表1.
高折射率無機粒子 分散劑 分散液穩定性 保管1週 分散液穩定性 保管3個月 分散液穩定性 保管6個月
種類 平均粒徑 濃度 (重量平均) 分子量 吸附基 鹽形成化合物
分散液1 ZrO 2 15 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液2 BaTiO 3 15 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液3 TiO 2 15 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液4 TiO 2 50 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液5 TiO 2 90 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液6 TiO 2 15 nm 15% 300 磷酸 - A A B
分散液7 TiO 2 15 nm 15% 300 磷酸 - A A B
分散液8 TiO 2 15 nm 15% 300 磷酸 - A A B
分散液9 TiO 2 15 nm 15% 1000 磷酸 - A A B
分散液10 TiO 2 15 nm 15% 4000 磷酸 - A A B
分散液11 TiO 2 15 nm 15% 6000 磷酸 - A A B
分散液12 TiO 2 15 nm 15% 10000 磷酸 - A A B
分散液13 TiO 2 15 nm 15% 2000 磷酸 二甲基苄胺 A A A
分散液14 TiO 2 110 nm 15% 2000 磷酸 - A A B
分散液15 TiO 2 15 nm 15% 2000 羧酸 - C C C
分散液16 TiO 2 15 nm 15% 10000 羧酸 - A A B
分散液17 TiO 2 15 nm 15% 2000 - C C C
分散液18 TiO 2 15 nm 15% 10000 - A A B
於使用磷酸系分散劑之情形時,可知不論分子量小還是大,均可以良好之穩定性將無機粒子製成分散液。 另一方面,可知羧酸系分散劑及胺系分散劑於重量平均分子量較小為2000之情形時,無法以良好之穩定性將無機粒子製成分散液。 因此,使用重量平均分子量為2000之羧酸系分散劑之分散液15、及重量平均分子量為2000之分散液17未用於製備後述之感光性著色樹脂組合物。
(實施例1:感光性著色樹脂組合物R-1之製造) (1)色料分散液R之製造 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 72.1質量份、合成例2之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)15.0質量份、合成例1之嵌段共聚物1之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)10.2質量份並加以攪拌。向其中加入苯基膦酸(商品名:PPA,日產化學公司製造)0.4質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入作為紅色顏料之C.I.顏料紅177(R177)13.0質量份、碳黑(BK)(三菱化學製造,MA77)0.3質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得色料分散液R。再者,嵌段共聚物1係藉由苯基膦酸而形成鹽,從而成為鹽型嵌段共聚物1。
(2)感光性著色樹脂組合物R-1之製造 添加色料分散液R 41.67質量份、製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1 26.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)4.48質量份、上述式(A-2)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 24.82質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物R-1。
(實施例2~13:感光性著色樹脂組合物R-2~R-13之製造) 除於實施例1中,分別使用製備例2~13中所獲得之高折射率無機粒子分散液2~13代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-2~R-13。
(比較例1:比較感光性著色樹脂組合物CR-1之製造 添加色料分散液R 41.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)9.49質量份、上述式(A-2)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 46.48質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物CR-1。
(比較例2~4:感光性著色樹脂組合物CR-2~CR-4之製造) 除於實施例1,分別使用表2所示之高折射率無機粒子分散液代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CR-2~CR-4。
(比較例5:感光性著色樹脂組合物CR-5之製造) 除於實施例3中,使用Omnirad369(商品名,IGM Resins B.V.製造)代替上述式(A-2)所表示之肟酯系光起始劑以外,以與實施例3相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CR-5。
(實施例14:感光性著色樹脂組合物G-1之製造) (1)色料分散液G之製造 (色料分散液G之製備) 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 72.1質量份、合成例2之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)15質量份、合成例1之嵌段共聚物1之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)10.2質量份並加以攪拌。向其中加入苯基膦酸(商品名:PPA,日產化學公司製造)0.4質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入作為綠色顏料之C.I.顏料綠59(G59)8.0質量份、作為黃色顏料之C.I.顏料黃150(Y150)5.3質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得色料分散液G。再者,嵌段共聚物1係藉由苯基膦酸而形成鹽,從而成為鹽型嵌段共聚物1。
(2)感光性著色樹脂組合物G-1之製造 加入色料分散液G 41.67質量份、製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1 26.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)4.48質量份、上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 24.82質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物G-1。
(實施例15~26:感光性著色樹脂組合物G-2~G-13之製造) 除於實施例14中,分別使用製備例2~13中所獲得之高折射率無機粒子分散液2~13代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例14相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-2~G-13。
(比較例6:比較感光性著色樹脂組合物CG-1之製造 加入色料分散液G 41.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)9.49質量份、上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 46.48質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物CG-1。
(比較例7~9:感光性著色樹脂組合物CG-2~CG-4之製造) 除於實施例14中,分別使用表3所示之高折射率無機粒子分散液代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例14相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CG-2~CG-4。
(比較例10:感光性著色樹脂組合物CG-5之製造) 除於實施例16中,使用Omnirad369(商品名,IGM Resins B.V.製造)代替上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑以外,以與實施例16相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CG-5。
(實施例27:感光性著色樹脂組合物B-1之製造) (1)色料分散液B之製備 向225 mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 72.1質量份、合成例2之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)15質量份、合成例1之嵌段共聚物1之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)10.2質量份並加以攪拌。向其中加入苯基膦酸(商品名:PPA,日產化學公司製造)0.4質量份,並於室溫下攪拌30分鐘。 向其中加入作為藍色顏料之C.I.顏料藍15:6(B15:6)10.6質量份、作為紫色顏料之C.I.顏料紫23(V23)2.7質量份、粒徑2.0 mm氧化鋯珠100質量份,利用塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)進行1小時振盪以作為預壓碎,繼而,變更為粒徑0.1 mm之氧化鋯珠200份,利用塗料振盪機進行4小時分散以作為正式壓碎,而獲得色料分散液B。再者,嵌段共聚物1係藉由苯基膦酸而形成鹽,從而成為鹽型嵌段共聚物1。
(2)感光性著色樹脂組合物B-1之製造 加入色料分散液B 41.67質量份、製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1 26.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)4.48質量份、上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 24.82質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物B-1。
(實施例28~39:感光性著色樹脂組合物B-2~B-13之製造) 除於實施例27中,分別使用製備例2~13中所獲得之高折射率無機粒子分散液2~13代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例27相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-2~B-13。
(比較例11:比較感光性著色樹脂組合物CB-1之製造 加入色料分散液B 41.67質量份、合成例2中所獲得之鹼可溶性樹脂A 1質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成(股)公司製造)9.49質量份、上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑1.30質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC(股)製造)0.06質量份、PGMEA 46.48質量份,而獲得感光性著色樹脂組合物CB-1。
(比較例12~14:感光性著色樹脂組合物CB-2~CB-4之製造) 除於實施例27中,分別使用表4所示之高折射率無機粒子分散液代替製備例1中所獲得之高折射率無機粒子分散液1以外,以與實施例27相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CB-2~CB-4。
(比較例15:感光性著色樹脂組合物CB-5之製造) 除於實施例29中,使用Omnirad369(商品名,IGM Resins B.V.製造)代替上述式(B-1)所表示之肟酯系光起始劑以外,以與實施例29相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物CB-5。
[評價方法] <光提取效率之評價(折射率)> 於形成有SiNx膜之玻璃基板(NH TECHNO GLASS(股)公司製造,「NA35」)之SiNx膜上,使用旋轉塗佈機,以硬化塗膜之厚度達到3.0 μm之方式塗佈各實施例及各比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物後,使用加熱板,於80℃下進行3分鐘乾燥,而於基板上形成塗膜。使用超高壓水銀燈,利用50 mJ/cm 2之紫外線對該塗膜進行曝光,藉此於SiNx膜上分別形成曝光後塗膜。繼而,將0.05 wt%氫氧化鉀水溶液作為顯影液進行旋轉顯影,與顯影液接液60秒後,利用純水進行洗淨,藉此進行顯影處理而獲得塗膜。其後,利用90℃之潔淨烘箱進行30分鐘後烘烤,藉此形成硬化膜。針對所獲得之硬化膜,進行折射率測定。 使用旋轉補償器型高速橢圓光譜偏光儀M-2000UI(J.A. Woollam Japan公司製造)對硬化膜之折射率進行測定。測定波長範圍係設為380~780 nm,每1 nm測定n值,將其平均值設為折射率。 若硬化膜之折射率為1.65以上,更佳為1.70以上,則如上所述,可評價為光提取效率得到充分提昇。
<耐溶劑性(耐PGME)評價> 於形成有SiNx膜之玻璃基板(NH TECHNO GLASS(股)公司製造,「NA35」)之SiNx膜上,使用旋轉塗佈機,以硬化塗膜之厚度達到3.0 μm之方式塗佈各實施例及各比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物後,使用加熱板,於80℃下進行3分鐘乾燥,而於基板上形成塗膜。隔著具有用以形成獨立細線之開口尺寸2 μm至100 μm之圖案之光罩(鉻光罩),使用超高壓水銀燈,利用50 mJ/cm 2之紫外線對該塗膜進行曝光,藉此於SiNx膜上分別形成曝光後塗膜。繼而,將0.05 wt%氫氧化鉀水溶液作為顯影液進行旋轉顯影,與顯影液接液60秒後,利用純水進行洗淨,藉此進行顯影處理,獲得獨立細線圖案狀之塗膜。其後,利用90℃之潔淨烘箱進行30分鐘後烘烤,藉此形成獨立細線圖案狀之硬化膜。對所獲得之硬化膜進行耐溶劑性評價。
測定所獲得之硬化膜之膜厚後,浸漬於丙二醇單甲醚(PGME)中10分鐘後,進行風乾,再次測定膜厚。再者,膜厚測定時,使用觸針式階差膜厚計「P-15Tencor」(Instruments製造)。算出溶劑浸漬後膜厚/溶劑浸漬前膜厚×100作為殘膜率。 (耐溶劑性之評價基準) AA:溶劑浸漬後之殘膜率為98.5%以上 A:溶劑浸漬後之殘膜率為96%以上且未達98.5% B:溶劑浸漬後之殘膜率為94%以上且未達96% C:溶劑浸漬後之殘膜率為92%以上且未達94% D:溶劑浸漬後之殘膜率未達92% 若評價結果為B,則耐溶劑性良好,若評價結果為A、進而為AA,則耐溶劑性優異。
<顯影殘渣評價> 分別於玻璃基板(NH TECHNO GLASS(股)公司製造,「NA35」)上,使用旋轉塗佈機,以塗佈後形成厚度3.0 μm之著色層之膜厚塗佈實施例及比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物後,使用加熱板,於80℃下進行3分鐘乾燥,而於玻璃基板上形成著色層。使用0.05質量%氫氧化鉀水溶液作為鹼性顯影液,對上述形成有著色層之玻璃板進行60秒噴淋顯影後,利用純水進行洗淨,藉此進行顯影處理。藉由目視對顯影後之上述著色層之形成部進行觀察後,利用包含乙醇之拭鏡布(東麗公司製造,商品名Toraysee MK Clean Cloth)充分擦拭,藉由目視對該拭鏡布之著色程度進行觀察。 (顯影殘渣評價基準) A:藉由目視未確認到顯影殘渣,拭鏡布完全未著色 B:藉由目視未確認到顯影殘渣,確認到拭鏡布略微著色 C:藉由目視確認到顯影殘渣,並確認到拭鏡布之著色 D:完全未顯影
<抗蝕劑穩定性> 將所製造之感光性樹脂組合物於5℃下靜置1週後,藉由目視評價無機粒子之沉澱。 (評價基準) ○:無機粒子無沉澱 ×:無機粒子有沉澱
[表2] 表2.
色料 高折射率無機粒子分散液 高折射率粒子濃度 起始劑 折射率 耐溶劑性 顯影殘渣評價 抗蝕劑穩定性
種類 色料濃度 分散液 種類 平均粒徑 分散劑吸附基 分散劑 (重量平均) 分子量 鹽形成
實施例1 R177/BK=98/2 25% 分散液1 ZrO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.65 A A
實施例2 R177/BK=98/2 25% 分散液2 BaTiO 3 15 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.67 A A
實施例3 R177/BK=98/2 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例4 R177/BK=98/2 25% 分散液4 TiO 2 50 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例5 R177/BK=98/2 25% 分散液5 TiO 2 90 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例6 R177/BK=98/2 25% 分散液6 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例7 R177/BK=98/2 25% 分散液7 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例8 R177/BK=98/2 25% 分散液8 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例9 R177/BK=98/2 25% 分散液9 TiO 2 15 nm 磷酸 1000 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例10 R177/BK=98/2 25% 分散液10 TiO 2 15 nm 磷酸 4000 - 20% Α-2 1.70 A A
實施例11 R177/BK=98/2 25% 分散液11 TiO 2 15 nm 磷酸 6000 - 20% Α-2 1.70 A B
實施例12 R177/BK=98/2 25% 分散液12 TiO 2 15 nm 磷酸 10000 - 20% Α-2 1.70 A C
實施例13 R177/BK=98/2 25% 分散液13 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 20% Α-2 1.70 A A
比較例1 R177/BK=98/2 25% - - - - - - - Α-2 1.60 A A
比較例2 R177/BK=98/2 25% 分散液14 TiO 2 110 nm 磷酸 2000 - 20% Α-2 1.67 A A ×
比較例3 R177/BK=98/2 25% 分散液16 TiO 2 15 nm 羧酸 10000 - 20% Α-2 1.70 A D
比較例4 R177/BK=98/2 25% 分散液18 TiO 2 15 nm 10000 - 20% Α-2 1.70 A D
比較例5 R177/BK=98/2 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% Omnirad369 1.70 D A
[表3] 表3.
色料 高折射率無機粒子分散液 高折射率粒子濃度 起始劑 折射率 耐溶劑性 顯影殘渣評價 抗蝕劑穩定性
種類 色料濃度 分散液 種類 平均粒徑 分散劑吸附基 分散劑 (重量平均) 分子量 鹽形成
實施例14 G59/Y150=60/40 25% 分散液1 ZrO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.65 A A
實施例15 G59/Y150=60/40 25% 分散液2 BaTiO 3 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.67 A A
實施例16 G59/Y150=60/40 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例17 G59/Y150=60/40 25% 分散液4 TiO 2 50 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例18 G59/Y150=60/40 25% 分散液5 TiO 2 90 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例19 G59/Y150=60/40 25% 分散液6 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例20 G59/Y150=60/40 25% 分散液7 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例21 G59/Y150=60/40 25% 分散液8 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例22 G59/Y150=60/40 25% 分散液9 TiO 2 15 nm 磷酸 1000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例23 G59/Y150=60/40 25% 分散液10 TiO 2 15 nm 磷酸 4000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例24 G59/Y150=60/40 25% 分散液11 TiO 2 15 nm 磷酸 6000 - 20% B-1 1.70 A B
實施例25 G59/Y150=60/40 25% 分散液12 TiO 2 15 nm 磷酸 10000 - 20% B-1 1.70 A C
實施例26 G59/Y150=60/40 25% 分散液13 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 20% B-1 1.70 A A
比較例6 G59/Y150=60/40 25% - - - - - - - B-1 1.60 A A
比較例7 G59/Y150=60/40 25% 分散液14 TiO 2 110 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.67 A A ×
比較例8 G59/Y150=60/40 25% 分散液16 TiO 2 15 nm 羧酸 10000 - 20% B-1 1.70 A D
比較例9 G59/Y150=60/40 25% 分散液18 TiO 2 15 nm 10000 - 20% B-1 1.70 A D
比較例10 G59/Y150=60/40 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% Omnirad369 1.70 D A
[表4] 表4.
色料 高折射率無機粒子分散液 高折射率粒子濃度 起始劑 折射率 耐溶劑性 顯影殘渣評價 抗蝕劑穩定性
種類 色料濃度 分散液 種類 平均粒徑 分散劑吸附基 分散劑 (重量平均) 分子量 鹽形成
實施例27 B15:6/V23=80/20 25% 分散液1 ZrO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.65 A A
實施例28 B15:6/V23=80/20 25% 分散液2 BaTiO 3 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.67 A A
實施例29 B15:6/V23=80/20 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例30 B15:6/V23=80/20 25% 分散液4 TiO 2 50 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例31 B15:6/V23=80/20 25% 分散液5 TiO 2 90 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例32 B15:6/V23=80/20 25% 分散液6 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例33 B15:6/V23=80/20 25% 分散液7 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例34 B15:6/V23=80/20 25% 分散液8 TiO 2 15 nm 磷酸 300 - 20% B-1 1.70 A A
實施例35 B15:6/V23=80/20 25% 分散液9 TiO 2 15 nm 磷酸 1000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例36 B15:6/V23=80/20 25% 分散液10 TiO 2 15 nm 磷酸 4000 - 20% B-1 1.70 A A
實施例37 B15:6/V23=80/20 25% 分散液11 TiO 2 15 nm 磷酸 6000 - 20% B-1 1.70 A B
實施例38 B15:6/V23=80/20 25% 分散液12 TiO 2 15 nm 磷酸 10000 - 20% B-1 1.70 A C
實施例39 B15:6/V23=80/20 25% 分散液13 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 20% B-1 1.70 A A
比較例11 B15:6/V23=80/20 25% - - - - - - - B-1 1.60 A A
比較例12 B15:6/V23=80/20 25% 分散液14 TiO 2 110 nm 磷酸 2000 - 20% B-1 1.67 A A ×
比較例13 B15:6/V23=80/20 25% 分散液16 TiO 2 15 nm 羧酸 10000 - 20% B-1 1.70 A D
比較例14 B15:6/V23=80/20 25% 分散液18 TiO 2 15 nm 10000 - 20% B-1 1.70 A D
比較例15 B15:6/V23=80/20 25% 分散液3 TiO 2 15 nm 磷酸 2000 - 20% Omnirad369 1.70 D A
於表2~表4中,色料濃度與高折射率粒子濃度係相對於固形物成分之質量%。
[結果彙總] 據顯示,含有選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子、包含磷酸系分散劑之分散劑、及包含肟系光起始劑之光起始劑的實施例1~39之感光性著色樹脂組合物即便於90℃之低溫下硬化,亦抑制顯影殘渣,並且能夠形成具有良好之耐溶劑性,而提昇光提取效率之著色層,表明適合形成於有機發光元件上之硬化膜。 與此相對,關於不包含選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種無機粒子之比較例1、6、11之感光性著色樹脂組合物,導致著色層之折射率成為1.60,光提取效率變差。 關於含有平均粒徑為110 nm之氧化鈦粒子之比較例2、7、12之感光性著色樹脂組合物,即便使用包含與實施例相同之磷酸系分散劑之分散劑,抗蝕劑穩定性亦較差。 相對於平均粒徑為15 nm之氧化鈦粒子,使用專利文獻2之無機粒子分散液中所使用之羧酸系分散劑之比較例3、8、13之感光性著色樹脂組合物係完全未顯影者。即便為具有羧基之分散劑,若分子量較高,則亦難以顯影,但由於除色料以外還包含無機粒子,故組合物中之分散劑之比率變高,因此認為因所添加之無機粒子之分散劑,而利用0.05質量%氫氧化鉀水溶液無法進行顯影。 又,相對於平均粒徑為15 nm之氧化鈦粒子,使用胺系分散劑之比較例4、9、14之感光性著色樹脂組合物係完全未顯影者。 使用不包含肟系光起始劑之光起始劑之比較例5、10、15之感光性著色樹脂組合物於90℃之低溫下硬化後,耐溶劑性較差。
1:基板 2:薄膜電晶體(TFT) 3:密封膜 4:電極 5:間隔壁 6B:有機發光元件 6G:有機發光元件 6R:有機發光元件 7:電極 8:密封層 9B:著色硬化膜 9G:著色硬化膜 9R:著色硬化膜 10:遮光部 11:密封膜 20:外光反射防止膜 30:具備有機發光元件之元件基板 100:顯示裝置
圖1係表示具備本發明之有機發光元件之顯示裝置之一例的概略剖視圖。
1:基板
2:薄膜電晶體(TFT)
3:密封膜
4:電極
5:間隔壁
6B:有機發光元件
6G:有機發光元件
6R:有機發光元件
7:電極
8:密封層
9B:著色硬化膜
9G:著色硬化膜
9R:著色硬化膜
10:遮光部
11:密封膜
20:外光反射防止膜
30:具備有機發光元件之元件基板
100:顯示裝置

Claims (9)

  1. 一種感光性著色樹脂組合物,其係用於形成於有機發光元件上之硬化膜者,且 感光性著色樹脂組合物含有:色料;選自由氧化鋯、鈦酸鋇、及氧化鈦所組成之群中之至少1種之平均粒徑為100 nm以下之無機粒子;分散劑;鹼可溶性樹脂;光聚合性化合物;光起始劑;及溶劑, 上述分散劑包含選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑, 上述光起始劑包含肟系光起始劑。
  2. 如請求項1之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑為下述通式(1)所表示之化合物, [化1] 通式(1) (式中,R a分別獨立地表示(聚)乙二醇殘基、(聚)丙二醇殘基、或(聚)己內酯殘基, R b分別獨立地表示可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、(甲基)丙烯醯基、或氫原子, m表示0~3,n表示1~3,o表示0~1;其中,m為0時,R b為可經苯基取代之烷基、可經烷基取代之芳基、或(甲基)丙烯醯基)。
  3. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑之重量平均分子量為5000以下。
  4. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述選自由磷酸酯系分散劑、膦酸系分散劑、及膦酸酯系分散劑所組成之群中之至少1種分散劑係與三級胺之磷酸鹽。
  5. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述光起始劑包含下述通式(A)所表示之化合物及下述通式(B)所表示之化合物之至少1種, [化2] 通式(A) (式中,R 1及R 2分別獨立地表示R 11、OR 11、COR 11、SR 11、CONR 12R 13或CN, R 11、R 12及R 13分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12及R 13所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 21、R 22及R 23分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 21、R 22及R 23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22及R 23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 24-、-NR 24CO-、-NR 24COO-、-OCONR 24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 24表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 11、R 12、R 13、R 21、R 22、R 23及R 24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 3表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,R 3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R 3與R 7、及R 3與R 8可分別一起形成環, R 3所表示之基之氫原子可進而被取代為R 21、OR 21、COR 21、SR 21、NR 22R 23、CONR 22R 23、-NR 22-OR 23、-NCOR 22-OCOR 23、NR 22COR 21、OCOR 21、COOR 21、SCOR 21、OCSR 21、COSR 21、CSOR 21、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 4、R 5、R 6及R 7分別獨立地表示R 11、OR 11、SR 11、COR 14、CONR 15R 16、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 14、SCOR 11、OCSR 11、COSR 14、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子,R 4與R 5、R 5與R 6、及R 6與R 7可分別一起形成環, R 14、R 15及R 16表示氫原子或碳數1~20之烷基,R 14、R 15及R 16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基, R 8表示R 11、OR 11、SR 11、COR 11、CONR 12R 13、NR 12COR 11、OCOR 11、COOR 11、SCOR 11、OCSR 11、COSR 11、CSOR 11、羥基、CN或鹵素原子, k表示0或1) [化3] 通式(B) (式(B)中,X 1、X 3及X 6分別獨立地表示R 41、OR 41、COR 41、SR 41、CONR 42R 43或CN,X 2表示碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基,X 4及X 5分別獨立地表示R 41、OR 41、SR 41、COR 41、CONR 42R 43、NR 42COR 41、OCOR 41、COOR 41、SCOR 41、OCSR 41、COSR 41、CSOR 41、CN、鹵素原子或羥基; R 41、R 42及R 43分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42及R 43、以及X 2所表示之基之氫原子可進而被取代為R 51、OR 51、COR 51、SR 51、NR 52R 53、CONR 52R 53、-NR 52-OR 53、-NCOR 52-OCOR 53、NR 52COR 51、OCOR 51、COOR 51、SCOR 51、OCSR 51、COSR 51、CSOR 51、羥基、硝基、CN、或鹵素原子, R 51、R 52及R 53分別獨立地表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 51、R 52及R 53所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子、或羧基, R 41、R 42、R 43、X 2、R 51、R 52及R 53所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR 54-、-NR 54CO-、-NR 54COO-、-OCONR 54-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R 54表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~30之芳基、碳數7~30之芳烷基或碳數2~20之雜環基, R 41、R 42、R 43、R 51、R 52、R 53及R 54所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基; a及b分別獨立地為0~3之整數)。
  6. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述光聚合性化合物之含量相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量為15質量%以上。
  7. 一種顯示裝置,其於有機發光元件上具有如請求項1至6中任一項之感光性著色樹脂組合物之硬化膜。
  8. 一種有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法,其具有藉由含有如下步驟而於有機發光元件上形成如請求項1至6中任一項之感光性著色樹脂組合物之硬化膜的步驟: 藉由在有機發光元件上塗佈如請求項1至6中任一項之感光性著色樹脂組合物而形成塗膜之步驟; 對上述塗膜進行光照射之步驟; 對上述光照射後之膜進行加熱之後烘烤步驟;及 對上述光照射後之膜進行顯影之步驟。
  9. 如請求項8之有機發光元件與外光反射防止膜之積層體之製造方法,其中上述後烘烤步驟中之加熱溫度為130℃以下。
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