JP2019536110A - 自発光感光性樹脂組成物、これを利用して製造されたカラーフィルターおよび画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一様態は、量子ドット;および散乱粒子;を含み、前記散乱粒子は、平均粒径が100nm〜500nmである第1金属酸化物;および平均粒径が30nm〜500nmである第2金属酸化物;を含み、前記第1金属酸化物は、TiO2であり、前記第2金属酸化物は、ZnOである自発光感光性樹脂組成物に関する。
本発明の自発光感光性樹脂組成物に含まれる量子ドットは、ナノサイズの半導体物質である。原子が分子を成し、分子は、クラスター(cluster)という小さい分子の集合体を構成してナノ粒子を成すようになるが、このようなナノ粒子が特に半導体の特性を帯びているとき、これを量子ドットという。このような量子ドットは、外部からエネルギーを受けて励起状態になると、自体的にエネルギーバンドギャップに該当するエネルギーを放出する特性を有している。要するに、本発明の自発光感光性樹脂組成物は、このような量子ドットを含むことによって、自発光が可能である。
前記III−V族半導体化合物は、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる二元素化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる三元素化合物;およびGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる四元素化合物よりなる群から選ばれる1種以上であってもよく、
前記IV−VI族半導体化合物は、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる二元素化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる三元素化合物;およびSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる四元素化合物よりなる群から選ばれる1種以上であってもよく、
前記IV族元素またはこれを含む化合物は、Si、Ge、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる元素化合物;およびSiC、SiGe、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる二元素化合物よりなる群から選ばれる1種以上であってもよいが、これらに限定されない。
本発明による散乱粒子は、カラーフィルターの光効率を増加させるために使用される。理論によって制限されることを望まないが、一般的に光源から照射された光は、カラーフィルターに臨界角をもって入射されるが、この際、入射された光がや量子ドットによって自ら放出される自発放出光は、散乱粒子と会って光経路の増加によって発光強度が強くなって、結果的には、カラーフィルターの光効率を増加させることができる。
本発明による自発光感光性樹脂組成物は、光重合性化合物を含むことができる。前記光重合性化合物は、後述する光重合開始剤から発生する活性ラジカル、酸などにより重合され得る化合物であって、単官能単量体、二官能単量体または三官能以上の多官能単量体などが挙げられる。
R6は、−C(=O)CH2CH2C(=O)OHであり、R8およびR9は、アクリレート基またはメタクリレート基であり、R10は、水素、アクリロイル基、メタクリロイル基または−C(=O)CH2CH2C(=O)OHである。
本発明の自発光感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含むことができる。前記アルカリ可溶性樹脂は、現像工程で用いられるアルカリ現像液に対して可溶性を付与する成分である。要するに、前記アルカリ可溶性樹脂は、前記自発光感光性樹脂組成物を利用して形成された感光性樹脂層の非露光部をアルカリ可溶性に作る役割を行うことができ、本発明では、アルカリ性現像液に溶解可能な樹脂であれば、特に制限せずに使用が可能である。
メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、i−プロピルアクリレート、i−プロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、i−ブチルアクリレート、i−ブチルメタクリレート、sec−ブチルアクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、3−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールメタクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、ジシクロペンタジエチルメタクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル化合物;
2−アミノエチルアクリレート、2−アミノエチルメタクリレート、2−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−ジメチルアミノエチルメタクリレート、2−アミノプロピルアクリレート、2−アミノプロピルメタクリレート、2−ジメチルアミノプロピルアクリレート、2−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、3−アミノプロピルアクリレート、3−アミノプロピルメタクリレート、3−ジメチルアミノプロピルアクリレート、3−ジメチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物;
グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどの不飽和エーテル化合物;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどのシアン化ビニル化合物;
アクリルアミド、メタクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、マレイミド、ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドなどの不飽和イミド化合物;
1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの脂肪族共役ジエン類;およびポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ−n−ブチルアクリレート、ポリ−n−ブチルメタクリレート、ポリシロキサンの重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体類;
非誘電定数値を低減することができるノルボニル骨格を有する単量体、アダマンタン骨格を有する単量体、ロジン骨格を有する単量体などのバルキー性単量体が使用可能である。
本発明の自発光感光性樹脂組成物に含まれる光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線などの放射線への露光により前述した光重合性化合物の重合を開始できるラジカルなどを発生する化合物である。
本発明による自発光感光性樹脂組成物に含まれる溶剤は、前記自発光感光性樹脂組成物に含まれる他の成分を溶解させるのに効果的なものであれば、当該分野において通常的に使用される有機溶剤を特に制限せずに使用することができる。前記溶剤は、例えば、エーテル類、アセテート類、芳香族炭化水素類、ケトン類、アルコール類、およびエステル類などが挙げられ、これから1種以上を選択して使用することができるが、これらに限定されるものではない。
本発明による自発光感光性樹脂組成物は、必要に応じて充填剤、他の高分子化合物、顔料分散剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤などの添加剤をさらに含むことができる。
本発明のさらに他の様態は、前述した自発光感光性樹脂組成物で製造されたカラーフィルターに関する。
本発明のさらに他の様態は、前述したカラーフィルターを含む画像表示装置に関する。本発明のカラーフィルターは、通常の液晶表示装置だけでなく、電界発光表示装置、プラズマ表示装置、電界放出表示装置など各種画像表示装置に適用が可能である。
CdO(0.4mmol)と亜鉛アセテート(Zinc acetate)(4 mmol)、オレイン酸(Oleic acid)(5.5mL)を1−オクタデセン(1−Octadecene)(20mL)と共に反応器に入れ、150℃に加熱して反応させた。以後、亜鉛にオレイン酸が置換されることによって生成された酢酸(acetic acid)を除去するために、前記反応物を100mTorrの真空下に20分間放置した。その後、310℃の熱を加えて透明な混合物を得た後、これを20分間310℃を維持した後、0.4mmolのSe粉末と2.3mmolのS粉末を3mLのトリオクチルホスフィン(trioctylphosphine)に溶解させたSeおよびS溶液をCd(OA)2およびZn(OA)2溶液が入っている反応器に迅速に注入した。これから得られた混合物を310℃で5分間成長させた後、アイスバス(ice bath)を利用して成長を中断させた。その後、エタノールで沈殿させて遠心分離機を利用して量子ドットを分離し、余分の不純物は、クロロホルム(chloroform)とエタノールを利用して洗浄することによって、オレイン酸で安定化された、コア粒径とシェル厚さの合計が3〜5nmである粒子が分布したCdSe(コア)/ZnS(シェル)構造の量子ドット粒子Aを収得した。
撹拌器、温度計、還流冷却管、滴下漏斗および窒素導入管を具備したフラスコを準備し、一方、N−ベンジルマレイミド45重量部、メタクリル酸45重量部、トリシクロデシルメタクリレート10重量部、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノアート4重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAという)40重量部を投入後、撹拌混合して、モノマー滴下漏斗を準備し、n−ドデカンジオール6重量部、PGMEA 24重量部を入れて撹拌混合して、連鎖移動剤の滴下漏斗を準備した。
下記表1〜3による構成および含量で実施例および比較例による自発光感光性樹脂組成物を製造した。ただし、この際、比較例による自発光感光性樹脂組成物は、下記表1による散乱粒子が本発明による散乱粒子を満たさないように、第1金属酸化物および第2金属酸化物を選択した。
前記実施例および比較例によって製造された自発光感光性樹脂組成物を利用してカラーフィルターを製造した。それぞれの自発光感光性樹脂組成物をスピンコーティング法でガラス基板の上に塗布した後、加熱板の上に載置し、100℃の温度で3分間維持して薄膜を形成させた。
実施例および比較例によって製造された自発光感光性樹脂組成物を使用して製造されたカラーフィルターのうち100μmに設計されたライン/スペースパターンマスクを介して得られたパターンのサイズをOM装備(ECLIPSE LV100POL、ニコン社製)を用いてパターンのサイズを測定し、ライン/スペースパターンマスクの設計値との差異を下記表4に示した。
実施例および比較例によって製造された自発光感光性樹脂組成物を使用して製造されたカラーフィルターのうち20×20mmの正四角形のパターンで形成された部分に365nm Tube型4W UV照射機(VL−4LC、Vilber LOURMAT)を用いて光変換された領域を測定し、450nmの領域での発光強度をSpectrum meter(Ocean Optics社製)を利用して測定した。
実施例および比較例によって製造された自発光感光性樹脂組成物を使用して製造されたカラーフィルターのうち20×20mmの正四角形のパターンで形成された部分に外部光による反射輝度を積分球反射率測定機(CM−3700D、Konika Minolta)を使用して測定した。
Claims (11)
- 量子ドット;および
散乱粒子;を含み、
前記散乱粒子は、平均粒径が100nm〜500nmである第1金属酸化物;および平均粒径が30nm〜500nmである第2金属酸化物;を含み、
前記第1金属酸化物は、TiO2であり、
前記第2金属酸化物は、ZnOである自発光感光性樹脂組成物。 - 前記第1金属酸化物と前記第2金属酸化物の平均粒径の比は、0.1〜0.5倍である、請求項1に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 前記第1金属酸化物と前記第2金属酸化物の平均粒径の差異は、60nm以上である、請求項2に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 前記散乱粒子は、Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Mo、Cs、Ba、La、Hf、W、Tl、Pb、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Sb、Sn、Zr、Nb、Ce、TaおよびInから選ばれる1種以上の金属の酸化物をさらに含む、請求項1に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 前記さらに含まれる金属酸化物は、Al2O3、SiO2、ZrO2、BaTiO3、Ta2O5、Ti3O5、ITO、IZO、ATO、ZnO−Al、Nb2O3、SnOおよびMgOから選ばれる1種以上である、請求項4に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 前記散乱粒子の固形分の全体100重量部に対して前記第1金属酸化物50〜90重量部および前記第2金属酸化物10〜50重量部未満で含まれる、請求項1に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 前記散乱粒子は、前記自発光感光性樹脂組成物の固形分の全体100重量部に対して0.1〜50重量部で含まれる、請求項1に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 光重合性化合物、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤および溶剤よりなる群から選ばれる1以上をさらに含む、請求項1に記載の自発光感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の自発光感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルター。
- 前記カラーフィルターは、赤色パターン層、緑色パターン層および青色パターン層よりなる群から選ばれる1以上を含む、請求項9に記載のカラーフィルター。
- 請求項9に記載のカラーフィルターを含む画像表示装置。
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