感光性着色树脂组成物及应用其的彩色滤光片与显示装置的制作方法

1.本发明是有关于一种感光性着色树脂组成物及应用其的彩色滤光片与显示装置。


背景技术：

2.在显示装置中，普遍地使用彩色滤光片等滤色结构来控制各画素的颜色。彩色滤光片可包括多种颜色的彩色光阻结构，例如是但不限于红色、绿色、和蓝色的光阻结构。这些光阻结构可以使用树脂组成物，特别是感光性树脂组成物来形成。一般来说，为了配合各种类型的显示器应用，感光性树脂组成物的成分的可加以调整和最佳化。
3.发光二极管(oled)显示装置为了提升色纯度，采取微共振腔(microcavity)等技术手段来达到缩小色频宽(颜色频谱宽度)以提高色纯度。然而此手段会造成显示装置的可视角范围狭窄，也就是人眼在较大视角观看下，显示画面会与正视角观看比较下产生人眼可辨别的显著落差。因此，此为业界极欲改善的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明系有关于一种感光性着色树脂组成物及应用其的彩色滤光片与显示装置。
5.根据本发明的一方面，提出一种感光性着色树脂组成物包括固态组成物部分以及溶剂。固态组成物部分包括着色剂、碱可溶性树脂、聚合性不饱和化合物、光聚合起始剂以及散射粒子。固态组成物部分中散射粒子具有散射面积比率α。
[0006][0007]
d为散射粒子的平均粒径，单位为nm。为散射粒子的球形度。r为散射粒子的圆度。c为散射粒子占固态组成物部分的重量百分比。60nm《d《250nm。500《α《3000。
[0008]
根据本发明的另一方面，提出一种彩色滤光片，其由上述感光性着色树脂组成物所形成。
[0009]
根据本发明的又另一方面，提出一种显示装置，其包括上述彩色滤光片。
[0010]
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
[0011]
第1图绘示可视角亮度评价方法。
[0012]
其中，附图标记：
[0013]
102:彩色滤光片
[0014]
104:机发光二极管发光器
[0015]
106:旋转载台
[0016]
108:色度量测装置
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0018]
本揭露提供一种感光性着色树脂组成物及应用其的彩色滤光片与显示装置。感光性着色树脂组成物具有产业需求的实质均质特性，且应用感光性着色树脂组成物的彩色滤光片与显示装置能兼具优异的正视角辉度与可视角亮度的特性表现。
[0019]
实施例中，感光性着色树脂组成物包括固态组成物部分以及溶剂。
[0020]
实施例中，固态组成物部分可包括散射粒子、着色剂、碱可溶性树脂、聚合性不饱和化合物、及光聚合起始剂。
[0021]
固态组成物部分中散射粒子具有散射面积比率α，表示于以下方程式：
[0022][0023]
方程式《1》中，d为散射粒子的平均粒径，单位为nm。实施例中，60nm《d《250nm。若散射粒子的粒径过小，将无法提供足够的散射效果，使得显示装置的可视角亮度改善不明显。若散射粒子的粒径过大，会造成过度的遮蔽效应，使得显示装置的正视角辉度损失大，并且，散射粒子在感光性着色树脂组成物中的沉降性显著，使得感光性着色树脂组成物成不具产业利用性。
[0024]
为散射粒子的球形度。r为散射粒子的圆度。实施例中，可由图像分析得到散射粒子的最长长度(mxl)、平均粒子投影周长(peri)、及平均粒子投影面积(area)，并由以下方程式计算得到圆度r及球形度
[0025][0026][0027]
圆度r愈接近1表示散射粒子的表面愈圆滑无稜角。举例来说，圆度r可为0.8～1。
[0028]
球形度愈接近1表示散射粒子接近正圆球状，能提供愈佳的散射效果。举例来说，球形度可为0.8～1。若球形度过小，散射粒子对光线的散射效果不明显，无法改善显示装置的可视角亮度。
[0029]
球形度与圆度r可以表示出散射粒子的形貌。
[0030]
方程式《1》中的c为散射粒子占固态组成物部分的重量百分比率。实施例中，散射粒子占固态组成物部分的0.5～10重量％。若散射粒子的含量过少，将无法提供足够的散射效果，使得显示装置的可视角亮度改善不明显。若散射粒子的含量过多，会造成过度的遮蔽效应，使得显示装置的正视角辉度损失大。
[0031]
实施例中，500《α《3000。若散射粒子的散射面积比率α小于500，则散射粒子的表面积会过小而无法引起足够的光散射效果。而若散射粒子的散射面积比率α大于3000，则散射粒子的体积过大，造成过度的光遮蔽效应会使得光散射效率不足。
[0032]
散射粒子包括金属氧化物粒子，例如二氧化钛粒子，其可作为钛白颜料。
[0033]
着色剂为可溶解或分散于溶剂者，并未特别限制，举例为如染料或颜料等。
[0034]
着色剂的颜料可包括红色颜料、黄色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、紫色颜料等。红色
颜料可包括c.i.颜料红9、97、105、122、123、144、149、166、168、175、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265。黄色颜料可包含c.i.颜料黄，c.i.颜料黄可包括c.i.颜料黄3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214。绿色颜料可列举：c.i.颜料绿1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等。蓝色颜料，例如可列举：c.i.颜料蓝1、1：2、9、14、15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56：1、60、61、61：1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79等。紫色颜料，可列举：c.i.颜料紫1、1：1、2、2：2、3、3：1、3：3、5、5：1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50等。
[0035]
着色剂的染料可举例如油溶性染料、酸性染料、碱基性染料、直接染料、媒染染料、酸性染料的胺盐或酸性染料的磺酰胺衍生物等的染料。染料可举例如偶氮染料、花青素染料(cyanine dye)、三苯基甲烷染料(triphenylmethane dye)、氧杂葱酮染料(xanthene dye)、酞菁染料(phthalocyanine dye)、萘醌染料(naphthoquinone dye)、醌亚胺染料(quinoneimine dye)、次甲基染料(methine dye)、偶氮甲碱染料(azomethine dye)、方酸染料(squarylium dye)、吖啶染料(acridine dye)、苯乙烯染料(styryl dye)、香豆素染料(coumarin dye)、喹啉染料(quinoline dye)及硝基染料(nitro dye)等。
[0036]
实施例中，以固态组成物部分的总重量为基准，着色剂可占20～40重量％。
[0037]
碱可溶性树脂为可溶于碱性溶剂中的树脂，可含有酸性官能基，例如含有羧酸基不饱和单体。碱可溶性树脂可包括诸如具有酸性官能基之丙烯酸类化合物、α-烯烃-顺丁烯二酸酐共聚物、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、苯乙烯-苯乙烯磺酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、异伸丁基-顺丁烯二酸酐共聚物、及/或具有化学式《2》的丙烯酸酯共聚物。
[0038][0039]
具有化学式《2》的丙烯酸酯共聚物其分子量(mw)可为1000～20000。a：b：c：d可为15：5～25：30～50：20～40。一实施例中，丙烯酸酯共聚物的重量分子量(mw)约为10000，并且a：b：c：d的比例为15：15：40：30。但本揭露不限于此。
[0040]
实施例中，以固态组成物部分的总重量为基准，碱可溶性树脂占10～40重量％。
[0041]
聚合性不饱和化合物可例如是具有乙烯性不饱和双键之化合物，例如包括三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇聚丙烯酸酯(dipentaerythritol polyacrylate)、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七
(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、乙二醇改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙二醇改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、丙二醇改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙二醇改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等、或上述之组合。
[0042]
实施例中，以固态组成物部分的总重量为基准，聚合性不饱和化合物可占大于15重量％、并小于45重量％。
[0043]
光聚合起始剂可包含但不受限于选自于由下列选项所组成的群组中的至少一者：o-酰基肟(o-acyloxime)化合物、噻吨酮类化合物、烷基苯基酮化合物、双咪唑化合物、三嗪化合物、酰基膦氧化物(acyl phosphine oxide)、安息香化合物、二苯基酮化合物、醌系化合物、10-丁基-2-氯吖啶酮、苄基、苯基甲酰甲酸甲酯、苯乙酮(acetophenone)、环戊二烯钛(titanocene)化合物、酰基氧化膦化合物、和联咪唑化合物。o-酰基肟化合物可包括1,2-辛烷二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(o-苯酰肟)(1,2-octanedione,1-[4-(phenylthio)phenyl]-2-(o-benzoyloxime))(制品名：oxe-01；basf公司)等市售商品。噻吨酮类化合物可包括2,4-二乙基噻吨酮(2,4-diethyl-9h-thioxanthen-9-one)(商品名kayacure-detx，日本化药(股)制造)等市售商品。
[0044]
实施例中，以固态组成物部分的总重量为基准，光聚合起始剂可占4～10重量％。
[0045]
实施例中，固态组成物部分可更包括添加剂。添加剂可包括固化剂、表面活性剂、密合促进剂、抗氧化剂、防凝剂、分散剂(例如颜料分散剂)等、或上述之组合。
[0046]
实施例中，以固态组成物部分的总重量为基准，添加剂可占大于0.5重量％、并小于20重量％。
[0047]
溶剂可包括二甲基亚砜(dmso)、二乙基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二乙基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺(n,n-dimethylacetamide，dmac)、n,n-二乙基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮(n-methyl-2-pyrrolidone，nmp)、n-乙基-2-吡咯烷酮(n-ethyl-2-pyrrolidone，nep)、n-丙基-2-吡咯烷酮、n-乙烯基-2-吡咯烷酮、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、卤代苯酚、邻苯二酚、四氢呋喃(thf)、二恶烷、二氧戊环、环丙二醇甲醚(pgme)、四乙二醇二甲醚(tgde)、丁基溶纤剂、γ-丁内酯(γ-butyrolactone；gbl)、二甲苯(xylene)、甲苯(toluene)、六甲基邻酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)、或其混合物，或其它合适的溶剂。
[0048]
根据本揭露的感光性着色树脂组成物可以形成彩色滤光片。举例来说，感光性着色树脂组成物可藉由光微影法、喷墨法、印刷法、刀涂布法、狭缝式涂布法、旋转涂布法等方式形成彩色滤光片。也可利用微影制程图案化彩色滤光片。
[0049]
彩色滤光片可应用于显示装置。显示装置可为有机发光二极管显示装置、液晶显示装置、电致发光显示装置、电浆显示装置等。
[0050]
以下，本揭露将提供数个实施例和比较例，以更具体地说明根据本揭露实施例的感光性着色树脂组成物可达成的功效。
[0051]
[感光性着色树脂组成物的颜料分散液]
[0052]
[颜料分散液a-1]
[0053]
将13.0重量份的c.i.颜料红254、8.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、79.0重量
份的溶剂pgmea混合及适当分散16小时，从而制造出c.i.颜料红254分散液a-1。
[0054]
[颜料分散液a-2]
[0055]
将13.0重量份的c.i.颜料红177、8.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、79.0重量份的溶剂pgmea混合及适当分散16小时，从而制造出c.i.颜料红177分散液a-2。
[0056]
[颜料分散液a-3]
[0057]
将13.0重量份的c.i.颜料黄150、9.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、78.0重量份的溶剂pgmea混合及适当分散16小时，从而制造出c.i.颜料黄150分散液a-3。
[0058]
表1列示出颜料分散液使用的着色剂
[0059]
表1
[0060]
颜料分散液着色剂a-1c.i.颜料红254a-2c.i.颜料红177a-3c.i.颜料黄150
[0061]
[感光性着色树脂组成物的散射粒子分散液]
[0062]
[散射粒子分散液f-1]
[0063]
将30.0重量份具有平均粒径92纳米的二氧化钛散射粒子、5.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、65.0重量份的溶剂pgmea(上仁化工有限公司)混合及适当分散12小时，从而制造出散射粒子分散液f-1。
[0064]
[散射粒子分散液f-2]
[0065]
将30.0重量份具有平均粒径114纳米的二氧化钛散射粒子、5.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、65.0重量份的溶剂pgmea(上仁化工有限公司)混合及适当分散12小时，从而制造出散射粒子分散液f-2。
[0066]
[散射粒子分散液f-3]
[0067]
将30.0重量份具有平均粒径49纳米的二氧化钛散射粒子、5.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、65.0重量份的溶剂pgmea(上仁化工有限公司)混合及适当分散12小时，从而制造出散射粒子分散液f-3。
[0068]
[散射粒子分散液f-4]
[0069]
将70.0重量份具有平均粒径257纳米的二氧化钛散射粒子、6.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、24.0重量份的溶剂pgmea(上仁化工有限公司)混合及适当分散12小时，从而制造出散射粒子分散液f-4。
[0070]
[散射粒子分散液f-5]
[0071]
将30.0重量份具有平均粒径108纳米的二氧化钛散射粒子、5.0重量份的分散剂lpn6919(byk制)、65.0重量份的溶剂pgmea(上仁化工有限公司)混合及适当分散6小时，从而制造出散射粒子分散液f-5。
[0072]
表2列示出散射粒子分散液其散射粒子的平均粒径d、圆度r与球形度
[0073]
表2
[0074]
散射粒子分散液平均粒径d圆度r球形度φf-192nm0.90.9f-2114nm0.70.9
f-349nm0.90.9f-4257nm0.70.7f-5108nm0.90.3
[0075]
[感光性着色树脂组成物的碱可溶性树脂、聚合性不饱和化合物、光聚合起始剂]
[0076]
碱可溶性树脂使用具有化学式《2》的丙烯酸酯共聚物，其重量分子量(mw)约为10000，并且a：b：c：d为15：15：40：30。
[0077][0078]
聚合性不饱和化合物使用季戊四醇聚丙烯酸酯(dipentaerythritol polyacrylate)(新中村化学工业株式会社)。
[0079]
光聚合起始剂使用oxe-01(basf公司)、kayacure-detx。
[0080]
[制备感光性着色树脂组成物]
[0081]
表3(实施例1至实施例8)与表4(比较例1至比较例6)列示感光性着色树脂组成物的(1)颜料分散液的种类及其颜料的固含量重量份、(2)碱可溶性树脂的固含量重量份、(3)聚合性不饱和化合物的固含量重量份、(4)光聚合起始剂的种类及其固含量重量份、(5)散射粒子分散液的种类及其散射粒子的固含量重量份、以及(6)添加剂(亦即颜料分散液的分散剂与散射粒子分散液的分散剂)的固含量总重量份。
[0082]
[感光性着色树脂组成物的沉降性评价]
[0083]
使用直径17.1毫米及长120毫米之圆底离心管，装入体积10毫升之感光性着色树脂组成物，旋紧上盖后直立静置168小时。静置168小时后，吸取上层体积5毫升之感光性着色树脂组成物(称之为：上层)，再吸取下层体积5毫升之感光性着色树脂组成物(称之为：下层)，上层及下层分别分装置入铝盘后于摄氏110度烘烤3小时，量测其烘烤前后重量差异，计算其挥发性溶剂以外的固态组成物部分的含有量，称之为固含量。沉降性评价为藉由计算沉降比例而得，计算公式如式《3》：
[0084]
沉降性＝上层固含量/下层固含量*100％
ꢀꢀ
式《3》
[0085]
沉降性的结果与判定显示于表3与表4。沉降性大于90％的情况评价为“o”，表示感光性着色树脂组成物其固态组成物部分的沉降现象不显著，感光性着色树脂组成物呈实质上均质的状态，适用于形成显示装置的彩色滤光片。沉降性小于90％的情况评价为x，表示感光性着色树脂组成物其固态组份的沉降现象(或分层现象)过于显著，无法使用。
[0086]
[制备彩色滤光片]
[0087]
将实施例1至实施例8以及比较例1至比较例6的感光性着色树脂组成物，藉由旋转涂布机涂布于面积为5cm2的玻璃基板，接着使用减压干燥并放置于90℃之加热板上加热40秒使溶剂挥发。接着，涂膜面隔着负型之屏蔽照射30mj/cm2之能量射线，使膜面形成具有15mm x 15mm之方形固化薄膜。接着进行显影制程。最后进行烘烤，烘烤温度为230℃，烘烤时间设为20分钟，得到膜厚为2.4微米具有微米级细微图案的固化彩色滤光片。
[0088]
[正视角辉度评价]
[0089]
正视角辉度是以方程序《4》评价辉度损度(iloss)。其中，ry1表示以分光光度计量测得实施例1至实施例8以及比较例1至比较例6之彩色滤光片的正视角辉度值。ry0表示以分光光度计量测得未使用散射粒子之比较例1的彩色滤光片的正视角辉度值。
[0090]
iloss＝(ry
0-ry1)/ry0*100％
ꢀꢀ
式《4》
[0091]
当i
loss
≦10％，判定正视角辉度损失现象不显著，以符号“o”表示。当i
loss
》10％，则判定正视角辉度损失显著，以符号“x”表示。
[0092]
[可视角亮度评价]
[0093]
请参照第1图所示的可视角亮度评价方法。将彩色滤光片102黏合于有机发光二极管(oled)发光器104上，并平放在旋转载台106上，其正上方设置有色度量测装置108(sr-ul1r)可量测oled发光器104的射出光线通过彩色滤光片102后的亮度。设定在正视角(0
°
)量测得的亮度为i0。转动旋转载台106，量测相对于正视角的不同偏离角度的亮度in。当in/i0*100％＝50％时，所在的偏离角度n定义为50％亮度视角。以未使用散射粒子之比较例1的彩色滤光片102的50％亮度视角作为基准视角，当彩色滤光片102的50％亮度视角增加13
°
(含)以上，亦即改善角度为13
°
(含)以上时，判定视角改善效果显著，以符号“o”表示；当彩色滤光片102的50％亮度视角增加低于13
°
，亦即改善角度小于13
°
，则判定视角改善效果不显著，以符号“x”表示。
[0094]
表3：实施例
[0095][0096][0097]
表4：比较例
[0098][0099]
根据以上结果可发现，实施例1至实施例8在沉降性、正视角辉度与可视角亮度的性质表现皆为优异，比较例则不然。
[0100]
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。