專利名稱：濾色器用著色組合物及使用該著色組合物形成的濾色器的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及可彩色顯示的濾色器用著色組合物及使用該著色組合物形成的濾色器的顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為薄型且輕量的彩色顯示裝置，如液晶顯示裝置或有機發(fā)光顯示裝置或場致發(fā)射型顯示裝置等的平板型彩色顯示裝置正處于實用化乃至實用化研究階段。例如，液晶顯示裝置，作為基本上在兩塊玻璃基板的間隙中夾持液晶層(液晶組合物)、利用電光效應顯示文字、數(shù)字、圖、畫等的裝置已實用化。眾所周知，液晶顯示裝置根據(jù)其驅(qū)動方式有TN(扭轉(zhuǎn)向列)型、STN(超扭轉(zhuǎn)向列)型、FLC(鐵電液晶)型、IPS(面內(nèi)轉(zhuǎn)換，In-Plane Switching)型等。液晶顯示裝置采用使透過各像素的液晶層的光通過濾色器的方法進行彩色顯示。這樣的液晶顯示裝置，主流在從過去的筆記本電腦用向盤式頂部監(jiān)視器(ディスクトップモニタ)用方向發(fā)展，今后必須適用于大型電視。因此，液晶顯示裝置日益追求高性能化和低成本化。
另外，有機發(fā)光顯示裝置是所謂自發(fā)光型，是利用電流驅(qū)動有機發(fā)光層、從該有機發(fā)光層中取出光的顯示裝置，有利用對應于有機發(fā)光層本身的材料的多種顏色的發(fā)光進行彩色顯示的裝置，和使用白色發(fā)光材料形成全部的像素、通過對各種顏色設的濾色器進行彩色顯示的裝置。
這些顯示裝置中，利用濾色器進行彩色顯示，是利用多種顏色(典型地，紅(R)、綠(G)、藍(B)3基色，或作為這些3基色的補色的青(C)、品紅(M)、黃色(Y))的濾色器進行彩色顯示。以下，對這種濾色器的材料、制造、顯示特性等進行說明。
這里，雖然以液晶顯示裝置為例，但對其他的顯示裝置的濾色器也是同樣。液晶顯示裝置中使用的濾色器由上述的紅、綠、藍的帶狀或點狀的圖形構(gòu)成。這些濾色器的發(fā)色取決于成為著色劑的染料或顏料在丙烯酸系基礎聚合物中進行溶解或分散的構(gòu)成部分材料，把含這種著色劑的基礎聚合物涂布在玻璃基極上形成膜厚1微米左右。對這種濾色器，今后也將日益尋求高性能化和低成本化。
有關濾色器的著色劑，從對比度的觀點考慮，優(yōu)選在基礎聚合物中溶解成分子狀的染料。然而，染料存在染料自身因由濾色器向液晶中的擴散而污染液晶組合物的問題，這成為引起顯示不均勻的原因。此外，染料因光老化導致的色變化對濾色器是個致命的問題，目前的濾色器的實際情況是不得不使用犧牲對比度而使耐光性好的顏料。特許文獻1-特開2002-309135號公報公開了通過縮小顏料的粒徑謀求改善對比度的技術(shù)。但，該文獻所述的技術(shù)是引入顏料細?；ば虻姆椒?，由于工序數(shù)的增加，結(jié)果成本越發(fā)增大。
另外，特許文獻2—特開平8-6242號公報公開了通過使用潛在顏料作為著色劑改善對比度的技術(shù)。該特許文獻2公開的技術(shù)是-在使顏料分散在基礎聚合物中的階段，利用分子改性將顏料一次進行可溶化，在形成基礎聚合物后通過光熱處理使分子改性的取代基脫離，再次實現(xiàn)顏料化。但，由于這種潛在顏料在作為基礎聚合物的丙烯酸樹脂的溶劑中的溶解不充分，故特許文獻3-特開2002-72465號公報也公開了通過與顏料組合而彌補著色濃度的方法。
有關基礎聚合物，著眼于顏料分散法與光蝕刻的組合，一般使用丙烯酸系樹脂。但不限于這種丙烯酸系樹脂，很多基礎聚合物在可見光范圍(波長400nm-800nm)中接近紫外線區(qū)域的400nm附近有吸收，著色成黃色。這種著色通過后烘等的熱處理更加明顯。這種著色現(xiàn)象對濾色器來講引起藍色透過率的降低，成為為了實現(xiàn)濾色器的高性能化而必須解決的一個問題。
雖然也存在可見光范圍無色的基礎聚合物，但在顏料分散法中必須的基礎聚合物的溶劑中的溶解度低等，從與溶劑的相性的觀點考慮，很多是不能適用的。另外，例如即使是溶解于溶劑，由于必要的增感劑等對光固化型基礎聚合物的影響，目前的現(xiàn)狀是-與著色降低沒有關系。這種著色現(xiàn)象在與后照光的組合上對濾色器的色純度產(chǎn)生明顯影響。即，通過把后照光從冷陰極管變成發(fā)光二極管(LED)，期待著提高色純度，但在有這種著色現(xiàn)象的狀態(tài)下不能期待太好的效果。
有關濾色器的制造方法，如前所述，根據(jù)著色劑的種類大致分為顏料分散法和染料法。但實際上著眼于耐光性等的問題，前者顏料分散法適合大量生產(chǎn)使用。顏料分散法中，把分散有紅色顏料的感光性基礎聚合物溶液涂布在已形成黑色矩陣的基板上并干燥后，用光掩模進行蝕刻，形成帶狀的紅色著色部。然后，用藍色顏料、再用綠色顏料重復同樣的操作制造濾色器。因此，制造工序數(shù)多。
如上所述，采用顏料分散法制造濾色器有很多的工序，成為成本增大的一個原因。今后考慮液晶顯示裝置的大型化時，也要考慮制造裝置本身的成本增大。特許文獻4-特開平11-305032號公報提出了采用油墨噴射方法制造濾色器的方法，但該制造方法限于使用染料作為著色劑的場合，在使用顏料時，存在油墨噴射的噴嘴堵塞等的問題。
本發(fā)明的第1個目的，在于解決上述背景技術(shù)中所述的濾色器的課題，即對比度低、色純度低、藍色透過率低等的課題，并且提供在制造濾色器的過程中可提高生產(chǎn)效率、同時實現(xiàn)濾色器的高性能化和低成本化的濾色器用著色組合物。另外，本發(fā)明的第2個目的在于提供高對比度、高色純度、且提高藍色透過率的顯示裝置。
為了達到上述的第1個目的，本發(fā)明使用以下的濾色器用著色組合物。也就是說，作為著色劑、基礎聚合物、溶劑組成的濾色器用著色組合物，使用含有波長400nm～800nm的可見光區(qū)域中透光率的降低在2％以下的聚酰胺酸的濾色器用著色組合物。另外，為了達到上述的第2個目的，本發(fā)明使用上述濾色器用著色組合物形成的濾色器構(gòu)成顯示裝置。
此外，本發(fā)明不限于上述的構(gòu)成和后述的實施方案中所述的構(gòu)成，當然只要是不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想，可以進行各種變更。
以下，對本發(fā)明的實施方案詳細地進行說明。首先，對構(gòu)成本發(fā)明的濾色器用著色組合物的基礎聚合物、著色劑、溶劑進行說明。用下述的(3-1)、(3-2)、(3-3)所示的化學結(jié)構(gòu)式進行說明。
作為基礎聚合物的化學結(jié)構(gòu)式(3-3)的聚酰胺酸可以采用化學結(jié)構(gòu)式(3-1)表示的四羧酸二酐與化學結(jié)構(gòu)式(3-2)表示的二胺衍生物的開環(huán)加聚進行合成。作為在波長400nm-800nm的可見光范圍為透明的聚酰胺酸，可列舉化學結(jié)構(gòu)式(3-1)中的R2或化學結(jié)構(gòu)式(3-2)中的R3由鏈狀脂肪族、環(huán)狀脂肪族形成的組合。
波長400nm-800nm的可見光范圍中的透明性受基礎聚合物的膜厚的影響，而濾色器使用的基礎聚合物膜厚1μm左二右的透過率必須是98％以上(即，光透過率降低在2％以內(nèi))。作為基礎聚合物使用聚酰胺酸的效果，除了在可見光范圍的透明性以外，也期待著與著色劑的氨基等的相互作用，防止著色劑擴散到液晶中的效果，此外還有防止著色劑擴散結(jié)晶化而使粒徑增大、對比度降低的效果。
作為上述的基礎聚合物膜厚1μm左右的透過率在波長400nm-800nm的可見光范圍為2％以內(nèi)的效果的根據(jù)，可提出以下的數(shù)據(jù)。
過去的濾色器使用的丙烯酸系樹脂，在400nm-800nm的可見光范圍的透過率有5％-10％左右的幅度，尤其是400nm的透過率是90％左右。這意味著降低藍色透過率的意思，具體地說，相當于使液晶顯示裝置的光透過率損失2％-3％。因此，在該可見光范圍使透過率為2％以內(nèi)，具有提高光透過率、最終降低電力消耗的效果。
作為本實施方案使用的四羧酸二酐，例如，可列舉丁烷四羧酸二酐、正己烷四羧酸二酐等的鏈烷四羧酸二酐，或環(huán)戊烷四羧酸二酐、環(huán)丁烷四羧酸二酐、雙環(huán)[2，2，2]辛烷四羧酸二酐、1，4-環(huán)己烷二羧酸等的脂環(huán)式四羧酸二酐。此外，可以含一個芳香環(huán)，或含兩個以上的芳香環(huán)，這些芳香環(huán)不共軛的結(jié)構(gòu)也有效，例如，可列舉甲基均苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二苯砜四羧酸二酐等，這些的被氟取代的化合物也有效。
作為本發(fā)明使用的二胺衍生物，是1，6-二氨基己烷、1，8-二氨基辛烷、1，10-二氨基癸烷、1，12-二氨基十二烷之類的鏈烷二胺衍生物，或者是二氨基環(huán)丁烷、二氨基環(huán)戊烷、二氨基環(huán)已烷、二氨基十氫化萘、二氨基雙環(huán)[2.2.2]辛烷等的脂環(huán)式二胺衍生物，并且含一個芳香環(huán)或含兩個以上的芳香環(huán)、這些芳香環(huán)沒有共軛的結(jié)構(gòu)也有效，例如，可列舉4，4’-二氨基二苯醚、3，3’-二氨基二苯醚、4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯基丙烷、3，3’-二氨基二苯基丙烷、4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜等。
以上，對波長400nm-800nm的可見光范圍中透明的聚酰胺酸合成中使用的四羧酸二酐與二胺衍生物列舉具體例作了說明，但在波長400nm-800nm的可見光范圍只要是98％以上的透過率，則不限于上述的四羧酸二酐與二胺衍生物。
作為本發(fā)明使用的著色劑，可列舉具有下述通式(I)所示結(jié)構(gòu)的顏料衍生物。
A(B)x(C)y……(I){式(I)中，x是0-4的數(shù)，y是0-8的數(shù)。A是喹吖酮、蒽醌、聯(lián)蒽醌、苝、靛藍、奎酞酮、陰丹酮(ィンダンスロン)、異吲哚滿酮、異吲哚滿、二噁嗪或二氧代吡咯并吡咯的著色團。B是與A中含的氮原子結(jié)合形成氨基甲酸酯的取代基。即，用下述的化學結(jié)構(gòu)式(1)表示。
式中，R1選自烷基、或有取代基的芳基。有關這些取代基，在非特許文獻1-Protective Groups in Organic Synthesis、John Wiley&Sons、223頁(1981)中有詳細敘述。C是與A中含的芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
這樣，通過引入C等的側(cè)鏈基，可以提高著色劑的溶解性。另外，通過在側(cè)鏈基的烷基或烷氧基中引入乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基，可以防止著色劑呈分子狀擴散到液晶中。此外，還有防止著色劑擴散結(jié)晶化而使粒徑增大、對比度降低的效果。
作為本實施方案所使用的著色劑的一個例子，參照化學結(jié)構(gòu)式(4-1)、(4-2)、(4-3)對二氧代吡咯并吡咯衍生物詳細地進行說明。
該二氧代吡咯并吡咯衍生物的化學結(jié)構(gòu)式(4-3)可通過(4-1)的化學結(jié)構(gòu)式表示的二氧代吡咯并吡咯(顏料紅254)與(4-2)的化學結(jié)構(gòu)式表示的碳酸二叔丁酯的反應容易地合成。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，除了上述的二氧代吡咯并吡咯以外，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(5)表示的靛藍。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(6)表示的苝衍生物。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(7)表示的喹吖酮。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(8)表示的陰丹酮。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(9)表示的聯(lián)蒽醌。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(10)表示的二噁嗪。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(11)表示的異吲哚滿。
{式中，R1、R2是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑的著色團，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(12)表示的二噁嗪衍生物。
{式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基}。
作為本實施方案使用的著色劑，可以列舉有下述通式(II)所示結(jié)構(gòu)的酞菁衍生物。
Pc(M)(C)y(D)z……(II){式中，y是0-16的數(shù)，z是0-2的數(shù)。Pc是酞菁。M是H2、Ni、Zn、Cu、Fe、V、Ti、Si或Ge。C是與A中含的芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，是氫、氯、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20)的數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的數(shù))、或烷氧基硅烷殘基(-Si(-O-(CH2)mCH3)3，m是0-20的整數(shù)。其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基。D是與M結(jié)合、以氧原子為間隔基的取代基。即，用下述的化學結(jié)構(gòu)式(2)表示}。
作為本實施方案使用的通式(II)的著色劑，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(13)表示的酞菁衍生物。
{M是H2、Ni、Zn、Cu、Fe、V、Si或Ge。D是與M結(jié)合、以氧原子為間隔基的取代基。即，用下述的化學結(jié)構(gòu)式(2)表示。} 作為本實施方案使用的著色劑，可以使用用下述的化學結(jié)構(gòu)式(14)表示的酞菁衍生物。
{M是H2、Ni、Zn、Cu、Fe、V、Si或Ge。D是與M結(jié)合、以氧原子為間隔基的取代基。即，用下述的化學結(jié)構(gòu)式(2)表示。}
作為本實施方案使用的著色劑，可以使用下述的化學結(jié)構(gòu)式(15)表示酞菁衍生物。
{M是H2、Ni、Zn、Cu、Fe、V、Si或Ge。式中，R1、R2、R3、R4是與芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，是氫、氯、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的數(shù))、或烷氧基硅烷殘基(-Si(-O-(CH2)mCH3)3，m是0-20的整數(shù))。其中，烷基或烷氧基也可以合有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基。D是與M結(jié)合、以氧原子為間隔基的取代基。即，用下述的化學結(jié)構(gòu)式(2)表示}。
以上，已列舉具體例對著色劑進行了說明，只要是可溶解在聚酰胺酸的溶劑中的顏料衍生物，則對上述的著色劑沒有特殊限定。對此用下述的化學結(jié)構(gòu)式(2)進行說明。
作為本實施方案使用的基礎聚合物與著色劑的溶劑，可以使用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、γ-丁內(nèi)酯、甲酚、苯酚、環(huán)己酮、二噁烷、四氫呋喃、丁基溶纖劑、丁基溶纖劑乙酸酯、苯乙酮等溶解參數(shù)10(cal/cm3)0.5以上的溶劑，此外，從基礎聚合物或著色劑的溶解性的觀點考慮，更優(yōu)選11(cal/cm3)0.5以上。另外，也可以將這些溶劑組合使用。
因此，為了使作為基礎聚合物的聚酰胺酸溶解，必須使用溶解參數(shù)10(cal/cm3)0.5以上的溶劑，此外，選擇這樣的溶解參數(shù)10(cal/cm3)0.5以上、優(yōu)選11(cal/cm3)0.5以上的溶劑，這在使上述的著色劑溶解5重量％以上的方面是優(yōu)選的，是制造濾色器時最必須考慮之處。


圖1是對構(gòu)成本發(fā)明顯示裝置的一個例子的液晶顯示裝置的液晶板的一像素附近的構(gòu)成進行示意性說明的截面圖。
圖2是沿圖1的A-A’線的截面圖。
圖3是對本發(fā)明液晶顯示裝置的一個實施例的整體構(gòu)成進行示意性說明的立體圖。
圖4是對構(gòu)成本發(fā)明顯示裝置的一個例子的有機發(fā)光顯示裝置的有機發(fā)光板的一像素附近的構(gòu)成進行示意性說明的截面圖。
圖5是對圖4所示本發(fā)明顯示裝置的電路構(gòu)成的一個例子進行說明的一像素附近的平面圖。
圖6是對使用圖5所示像素的有機發(fā)光顯示裝置的電路配置的一個例子進行示意性說明的平面圖。
符號說明TFT…薄膜晶體管、DL…漏極線(映像信號線)、GL，GLA，GLC…柵極線(掃描信號線)、AS…半導體層、GT…柵極、SD1…源極、SD2…漏極、PX…像素電極、CN…接觸孔、SUB1…第1基板(像素電極基板)、SUB2…第2基板(濾色器基板)、GI…柵極絕緣膜，PSV1，PSV2…絕緣層(絕緣保護膜)、ITO1…構(gòu)成像素電極PX的透明導電膜、ORI1…第1基板側(cè)的取向膜、ORI2…第2基板側(cè)的取向膜、LC…液晶層(液晶組合物層)、E…電場、BM…黑色矩陣、FIL…濾色器、ITO2…對置電極、PX…像素、OLE…有機發(fā)光層、CF…濾色器、CD…第1電極層(陰極)、AD…第2電極層(陽極)。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的濾色器用著色組合物和濾色器的制造方法及使用該濾色器的顯示裝置的具體實施例詳細地進行說明。
本實施例的濾色器用著色組合物，由以下的基礎聚合物、著色劑、溶劑構(gòu)成。
基礎聚合物化學結(jié)構(gòu)式(3-3)中R2是環(huán)丁烷、R3是己基的聚酰胺酸[10重量％]著色劑化學結(jié)構(gòu)式(4-3)中R1、R2是氫、R3是氰基的二氧代吡咯并吡咯衍生物[5重量％]溶劑N-甲基吡咯烷酮[85重量％]在60g的N-甲基吡咯烷酮中，使化學結(jié)構(gòu)式(3-1)中R2是環(huán)丁烷的環(huán)丁烷四羧酸二酐與化學結(jié)構(gòu)式(3-2)中R3是己基的己二胺進行開環(huán)加成聚合反應，制得10g的聚酰胺酸。合成后，使用0.5μm的微孔過濾器過濾反應溶液。向該溶液中加入二氧代吡咯并吡咯衍生物5g，再加入N-甲基吡咯烷酮25g，得到紅色的濾色器用著色組合物。通過使用N-甲基吡咯烷酮，可以溶解足夠的著色濃度的著色劑。
本實施例的濾色器用著色組合物，由以下的基礎聚合物、著色劑、溶劑構(gòu)成。
基礎聚合物化學結(jié)構(gòu)式(3-3)中R2是環(huán)丁烷、R3是己基的聚酰胺酸[10重量％]著色劑1化學結(jié)構(gòu)式(14)中M是銅、沒有D的酞菁衍生物[4.5重量％]著色劑2化學結(jié)構(gòu)式(14)中M是硅、D是乙氧基的酞菁衍生物
溶劑1N-甲基吡咯烷酮[44重量％]溶劑2γ-丁內(nèi)酯[41重量％]在24g的N-甲基吡咯烷酮與40g的γ-丁內(nèi)酯混合溶劑中，使化學結(jié)構(gòu)式(3-1)中R2是環(huán)丁烷的環(huán)丁烷四羧酸二酐與化學結(jié)構(gòu)式(3-2)中R3是己基的己二胺進行開環(huán)加成聚合反應，制得10g的聚酰胺酸。合成后，使用0.5μm的微孔過濾器過濾反應溶液。向該溶液中加入著色劑1與著色劑2的酞菁衍生物5g，再加入N-甲基吡咯烷酮20g，得到綠色的濾色器用著色組合物。由于著色劑1充分溶解在聚酰胺酸的溶劑中，故利用該效果提高了著色劑2的分散性。
本實施例的濾色器用著色組合物，由以下的基礎聚合物、著色劑、溶劑構(gòu)成。
基礎聚合物化學結(jié)構(gòu)式(3-3)中R2是環(huán)丁烷、R3是己基的聚酰胺酸[10重量％]著色劑1化學結(jié)構(gòu)式(13)中M是銅、沒有D的酞菁衍生物[4.5重量％]著色劑2化學結(jié)構(gòu)式(15)中R1、R2、R3是氫、R4是丙基、M是銅、沒有D的酞菁衍生物
溶劑1N-甲基吡咯烷酮[84重量％]溶劑2γ-丁內(nèi)酯在24g的N-甲基吡咯烷酮與40g的γ-丁內(nèi)酯混合溶劑中，使化學結(jié)構(gòu)式(3-1)中R2是環(huán)丁烷的環(huán)丁烷四羧酸二酐與化學結(jié)構(gòu)式(3-2)中R3是己基的己二胺進行開環(huán)加成聚合反應，制得10g的聚酰胺酸。合成后，使用0.5μm的微孔過濾器過濾反應溶液。向該溶液中加入著色劑1與著色劑2的酞菁衍生物5g，再加入N-甲基吡咯烷酮20g，得到藍色的濾色器用著色組合物。由于著色劑1充分溶解在聚酰胺酸的溶劑中，故確認利用該效果提高了著色劑2的分散性。

本實施例的濾色器制造方法，使用基板尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。形成黑色矩陣后，采用網(wǎng)版印刷涂布濾色器用著色組合物的實施例1中所示的紅色的濾色器用著色組合物。涂布干燥后，加熱到200℃，將聚酰胺酸變換成聚酰亞胺。此時，涂布干燥后的著色是黃色，經(jīng)加熱處理變成紅色。此后，使用濾色器用著色組合物的實施例2與實施例3的綠色、藍色著色劑實施同樣的操作。
這樣，通過使用聚酰胺酸，不需要過去的光蝕刻用的真空照射裝置，可大幅度降低制造成本。
本實施例的濾色器制造方法，使用基板尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。形成黑色矩陣后，在各黑色矩陣內(nèi)，采用油墨噴射印刷同時噴涂濾色器著色組合物的實施例2、實施例3與實施例3中說明的紅色、綠色與藍色的濾色器用著色組合物。涂布干燥后，加熱到200℃，將聚酰胺酸變換成聚酰亞胺。
這樣，通過使用聚酰胺酸，可以得到溶解性與分散性好的濾色器用著色組合物，可以不引起油墨噴射印刷中所擔心的噴嘴堵塞而進行印刷。由于不需要過去的光蝕刻用的真空照射裝置，可大幅度降低制造成本，同時，可同時形成紅色、綠色與藍色的濾色器用著色組合物，故可以大幅度縮短工序。
本實施例的濾色器制造方法使用像素電極基板。使用像素電極基板尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。在該基板上形成共通電極、信號電極、像素電極等，制得像素電極基板。
采用油墨噴射印刷，同時在像素電極基板的各像素內(nèi)，噴涂濾色器著色組合物的實施例1、實施例2與實施例3中所示的紅色、綠色與藍色的濾色器用著色組合物。涂布干燥后，加熱到200℃，將聚酰胺酸變換成聚酰亞胺。
這樣，通過使用聚酰胺酸，可以得到溶解性與分散性好的濾色器用著色組合物，可以不引起油墨噴射印刷中所擔心的噴嘴堵塞而進行印刷。由于不需要過去的光蝕刻用的真空照射裝置，可大幅度降低制造成本，同時，可同時形成紅色、綠色與藍色的濾色器用著色組合物，故可以大幅度縮短工序。
另外，由于直接在像素電極基板上形成濾色器而制成下基板，故容易與上基板對準。
本實施例的液晶顯示裝置，使用濾色器制造方法的實施例2中說明的濾色器基板SUB2作為第1基板(上基板)，使用以下表示的像素電極基板SUB1作為第2基板(下基板)。使用像素電極基板SUB1的尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。在該像素電極基板SUB1上形成共電極、信號電極、像素電極等，再在該基板的最表面上形成取向膜。在濾色器制造方法的實施例2中所示的濾色器基板上也形成同樣的取向膜。取向膜采用聚酰亞胺，使用印刷機涂布，燒成后的膜厚為0.07μm-0.1μm左右。然后，實施使取向膜的表面進行液晶取向的取向處理。取向處理使用打磨機，打磨輥使用人造絲制磨光布。
就上下基板的粘接來講，在密封劑(環(huán)氧系樹脂)中適量混入聚合物球珠，使用密封掩模印刷在基板上。然后，進行密封劑的假固化，將上下基板組合。再使用壓機邊對2塊基板進行加壓，邊將密封劑固化。在板面內(nèi)基板間夾持球形的聚合物球珠，在封入液晶狀態(tài)下使液晶層的間隙為6.0μm。該取向膜的打磨角度與短邊側(cè)成45度，在上下基板間成正交配置。液晶注入口的寬度是30mm。此后，使用液晶注入裝置進行液晶注入，制作液晶顯示裝置。此外，也可以使用通過光刻法固定在基板面上的柱狀間隔物代替球珠。這在以下的實施例中也同樣。
另外，本實施例雖然使用過去的冷陰極管作為背面照光，但由于使用透明的聚酰胺酸作為濾色器基板的基礎聚合物，故雖然是冷陰極管，但與過去的液晶顯示裝置相比，對比度改善了10％左右。另外，波長400nm下的透過率改善了5％以上。以下，對作為采用本發(fā)明的顯示裝置的一個例子的液晶顯示裝置的實施例進行說明。
圖1是對構(gòu)成本發(fā)明顯示裝置的一個例子的液晶顯示裝置的液晶板的一個像素附近的構(gòu)成進行示意性說明的截面圖。圖2是沿圖1的A-A’線的截面圖。參照符號分別是TFT…薄膜晶體管，DL…漏極線(映像信號線)、GL，GLA，GLC…柵極線(掃描信號線)、AS…半導體層、GT…柵極、SD1…源極、SD2…漏極、PX…像素電極、CN…接觸孔。
另外，參照符號分別是GI…柵極絕緣膜，PSV1，PSV2…絕緣保護膜、ITO1…構(gòu)成像素電極PX的透明導電膜、ORI1…第1基板即像素電極基板SUB1側(cè)的取向膜、ORI2…第2基板即濾色器基板SUB2側(cè)的取向膜、LC…液晶層(液晶組合物)、E…電場。此外，BM是黑色矩陣，F(xiàn)IL是濾色器，ITO2是對置電極。再者，參照符號中帶有[’]的符號是鄰接像素的構(gòu)成部件，括弧表示的符號(0，d1，g1)表示構(gòu)成層，同一符號表示用同一構(gòu)成層形成。
本實施例的液晶顯示板在采用掃描線即作為柵極線與信號線或數(shù)據(jù)線的漏極線所選擇的像素的薄膜晶體管TFT為接通的狀態(tài)下，在與其源極SD1相連接的像素電極PX(ITO1)與濾色器基板SUB2側(cè)的對置電極ITO2之間形成電場E。由該電場產(chǎn)生構(gòu)成液晶層LC的液晶組合物的分子，從第1基板SUB1的偏光板POL1側(cè)射入的照明光從第2基板SUB2的偏光板POL2射出。
圖3是對本發(fā)明液晶顯示裝置的一個實施例的整體構(gòu)成進行示意性說明的立體圖。在液晶顯示板PNL的一個基板(通常是第1基板)的鄰接的一邊連接裝載有掃描線驅(qū)動電路(柵極線驅(qū)動電路或門驅(qū)動電路)芯片GDR的載帶盒TCP1。另外，在與上述一邊鄰接的另一邊連接裝載有信號線驅(qū)動電路(漏極線驅(qū)動電路或排攏驅(qū)動電路或數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路)芯片DDR的載帶盒TCP2。
載帶盒TCP2利用撓性印刷基板FPC與柵極側(cè)的載帶盒TCP1相連接，同時與沒有圖示的對接基板相連接。此外，載帶盒TCP1也可以代替TCP2，直接將各驅(qū)動電路芯片裝載在第1基板邊。
在液晶顯示板PNL的背面設置導光板GLB與冷陰極熒光燈(冷陰極管)等的線狀燈CFL構(gòu)成的后照光。線狀燈CFL用變換器INV驅(qū)動。這些液晶顯示板PNL與后照光裝在沒有圖示的上盒與下盒中，作為所謂液晶顯示組件即液晶顯示裝置產(chǎn)品化。另外，作為后照光，也可以不使用導光板GLB而在液晶顯示板的背面直接設置多個冷陰極管。
本實施例是有機發(fā)光顯示裝置，使用上述顯示裝置的實施例1中所示的作為第2基板的濾色器基板為上基板，使用以下所示作為第2基板的有機發(fā)光像素基板為下基板。使用有機發(fā)光像素基板的尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。在這些基板上形成共電極、信號電極、白色有機發(fā)光像素等。上下基板的粘接是在密封劑(環(huán)氧系樹脂)中適量混入聚合物球珠，用密封掩模印刷在基板上。然后，進行密封劑的假固化，將上下基板組合。
圖4是對構(gòu)成本發(fā)明顯示裝置的一個例于的有機發(fā)光顯示裝置的有機發(fā)光板的一像素附近的構(gòu)成進行說明的截面圖。本例中，在第1基板即有機發(fā)光像素基板SUB1上形成由半導體層PSI、用絕緣層IS或PSV絕緣的掃描線即柵極線GL、源漏極SD構(gòu)成的薄膜晶體管TFT。在源漏極SD上連接金屬薄膜形成的第1電極層(此處是陰極)CD，在其上形成發(fā)白色光的有機發(fā)光層OLE，再在該OLE的上層制成用ITO等透明導電膜形成的第2電極層(此處是陽極)AD膜。
另外，第2基板即濾色器基板SUB2由透明玻璃構(gòu)成，在該第2基板SUB2的內(nèi)面形成被黑色矩陣BM區(qū)分的紅、綠、藍的濾色器CF，各濾色器分別與第1基板上具有的有機發(fā)光層構(gòu)成的各個像素對應配置。該有機發(fā)光顯示裝置的發(fā)光LW的射出方向是第2基板SUB2側(cè)，有機發(fā)光層OLE中的發(fā)光LW從第2電極層AD側(cè)向第2基板SUB2方向射出。該發(fā)光LW被第2基板SUB2的內(nèi)面形成的前述本發(fā)明的濾色器CF變換成規(guī)定色的光LCF后，向觀察側(cè)射出。
圖5是對圖4所示的本發(fā)明顯示裝置的電路構(gòu)成的一個例子進行說明的一像素附近的平面圖。一像素在被柵極線GL與漏極線DL包圍的區(qū)域內(nèi)形成。
該顯示裝置中，容納有機發(fā)光層OLE的開口DE不需要設在躲開具有薄膜晶體管的像素電路或各配線的部分，可增大數(shù)值孔徑，形成寬面積的像素，作為整體可得到明亮的畫面，另外，若亮度相同，可得到電力消耗更低、更長壽命的有機發(fā)光顯示裝置。
圖6是對使用圖5所示像素的有機發(fā)光顯示裝置的電路配置的一個例子進行示意性說明的平面圖。各像素PX在被用掃描驅(qū)動電路GDR驅(qū)動的柵極線GL與用信號線驅(qū)動電路DDR驅(qū)動的漏極線(數(shù)據(jù)線)DL包圍的部分形成后，排列成矩陣狀。電流供給線CSL從電流供給總線CSB在顯示領域AR的外側(cè)分支，相對于各像素與漏極線DL平行地設置。
此外，PAD是利用撓性印刷基板等從外部對有機發(fā)光顯示裝置供給信號或電力用的墊，PAD1表示數(shù)據(jù)驅(qū)動電路用的墊，PAD2表示掃描驅(qū)動電路用的墊，PAD3表示電流供給用的墊。這些的各墊部分也在絕緣層或保護膜上形成開口。
這樣，有機發(fā)光顯示裝置中，由于作為設在濾色器基板SUB2上的濾色器的基礎聚合物使用透明的聚酰胺酸，故與過去的有機發(fā)光顯示裝置相比，對比度改善了5％以上。
本實施例是液晶顯示裝置，使用上述顯示裝置的實施例1中所示的濾色器基板和以下所示的像素電極基板作為下基板(像素電極基板)。使用像素電極基板的尺寸320mm(長邊側(cè))×240mm(短邊側(cè))、顯示部分對角是公稱15英寸大小、厚度1.1mm、表面已研磨的透明玻璃基板。在這些基板上形成共電極、信號電極、像素電極等，再在其最表面形成取向膜。在與上述顯示裝置的實施例1中所示的濾色器基板上也形成同樣的取向膜。作為取向膜采用聚酰亞胺，使用印刷機涂布，燒成后的膜厚為0.07μm-0.1μm左右。然后，實施使取向膜的表面進行液晶取向的取向處理。取向處理使用打磨機，打磨輥使用人造絲制磨光布。
上下基板的粘接是在密封劑(環(huán)氧系樹脂)中適量混入聚合物球珠，使用密封掩膜印刷在基板上。然后進行密封劑的假固化，將上下基板組合。此外，使用壓機對2塊基板邊加壓，邊固化密封劑。板面內(nèi)將球形的聚合物球珠夾在基板間，在液晶封入狀態(tài)下使間隙為6.0μm。該取向膜的打磨角度與短邊側(cè)成45度，在上下基板間成正交配置。液晶注入口的寬度是30mm。然后，使用液晶注入裝置進行液晶注入，制作液晶顯示裝置。
本實施例中，作為后照光使用發(fā)光二極管(LED)。與使用該LED作為后照光的效果相結(jié)合，由于作為濾色器基板的基礎聚合物使用透明的聚酰胺酸，故與使用冷陰極管的液晶顯示裝置相比，對比度與波長400nm下的透過率分別改善了10％與5％左右。另外，通過使用LED，色純度的提高也得到改善。
發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在基礎聚合物、著色劑、溶劑組成的濾色器用著色組合物中，作為基礎聚合物使用在波長400nm-800nm的可見光范圍的光透過率的降低是2％以內(nèi)的聚酰胺酸，除了提高濾色器的對比度、色純度和藍色透過率以外，還提高制造方法的生產(chǎn)效率。另外，通過使用這種濾色器，可以提供高對比度、高色純度且提高藍色透過率的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.濾色器用著色組合物，其特征在于，由含有波長400nm-800nm的可見光范圍的光透過率降低在2％以內(nèi)的聚酰胺酸的基礎聚合物、著色劑與溶劑組成。
2.權(quán)利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特征在于，前述著色劑使用具有以下通式(I)所示結(jié)構(gòu)的顏料衍生物，A(B)x(C)y……(I)(I)式中，x是0-4的數(shù)，y是0-8的數(shù)，A是喹吖酮、蒽醌、苝、靛藍、奎酞酮、異吲哚滿酮、異吲哚滿、二噁嗪或二氧代吡咯并吡咯的著色基，B是與A中所含的氮原子結(jié)合形成氨基甲酸酯的取代基，用下述化學結(jié)構(gòu)式(1)表示， 其中，R1選自烷基或有取代基的芳基，C是與A中所含的芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯等的鹵素、氰基、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))、或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0～20的整數(shù))，其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基。
3.權(quán)利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特征在于，前述著色劑使用具有下述通式(II)所示結(jié)構(gòu)的酞菁衍生物，Pc(M)(C)y(D)z……(II)式(II)中，y是0-16的數(shù)，z是0-2的數(shù)，Pc是酞菁，M是H2、Ni、Zn、Cu、Fe、V、Ti、Si或Ge，C是與A中含的芳香環(huán)結(jié)合的側(cè)鏈基，選自氫、氯、烷基(-(CH2)nCH3，n是0-20的整數(shù))、烷氧基(-O-(CH2)mCH3，m是0-20的整數(shù))或氧亞甲基(-O-(CH2-O)kCH3，k是0-20的整數(shù))、烷氧基硅烷殘基(-Si(-O-(CH2)mCH3)3，m是0-20的整數(shù))，其中，烷基或烷氧基也可以含有乙烯基或環(huán)氧基等的聚合加成基，D是與M結(jié)合、以氧原子為間隔基的取代基，即，用下述化學結(jié)構(gòu)式(2)表示。
4.權(quán)利要求1所述的濾色器用著色組合物，其特征在于，前述溶劑含N-甲基吡咯烷酮和/或γ-丁內(nèi)酯。
5.顯示裝置，至少具有具有在第1方向延伸、與第1方向交叉的第2方向并設的多根掃描配線和在所述第2方向延伸、與第1方向并設的多根信號配線、在前述掃描配線與前述信號配線的各交叉部形成的多個彩色像素的第1基板，具有與前述多個像素分別相對配置的多種顏色的濾色器的第2基板，前述第1基板與前述第2基板貼合間隙中封堵的液晶層，和對前述掃描配線提供掃描信號的掃描線驅(qū)動電路及對前述信號配線提供映像信號的信號線驅(qū)動電路，其中，前述濾色器使用由含有波長400nm-800nm的可見光范圍的光透過率降低在2％以內(nèi)的聚酰胺酸的基礎聚合物、著色劑及溶劑組成的濾色器用著色組合物形成。
6.顯示裝置，至少具有具有在第1方向延伸、與第1方向交叉的第2方向并設的多根掃描配線和在前述第2方向延伸、與第1方向并設的多根信號配線、與前述掃描配線和信號配線平行設置的電流供給線和在前述掃描配線與前述信號配線的各交叉部形成的發(fā)白色光的有機發(fā)光層構(gòu)成的多個像素的第1基板，具有與前述多個像素分別相對配置的多種顏色的濾色器的第2基板，對前述掃描配線提供掃描信號的掃描線驅(qū)動電路，及對前述信號配線提供映像信號的信號線驅(qū)動電路，其中，前述濾色器使用由含有波長400nm-800nm的可見光范圍的光透過率降低在2％以內(nèi)的聚酰胺酸的基礎聚合物、著色劑及溶劑組成的濾色器用著色組合物形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了高對比度、高色純度、且提高了藍色透過率的濾色器和使用該濾色器的顯示裝置。其中的濾色器使用濾色器用著色組合物形成，所述組合物由著色劑、基礎聚合物和溶劑組成，作為基礎聚合物含有波長400nm－800nm的可見光范圍中的光透過率降低在2％以內(nèi)的聚酰胺酸。
文檔編號C09B57/00GK1591052SQ20041005977
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者荒谷康太郎, 佐佐木洋, 富岡安 申請人:株式會社日立顯示器