描述了包含具有高电阻率、低介电常数、良好的光学密度和受控的电阻率的双相填料-聚合物组合物的UV固化性涂料、由其形成的固化的涂层或膜、以及它们在LCD中的黑矩阵、黑柱间隔体、和其它光屏蔽涂层元件中的用途。还描述了具有这些黑矩阵、黑柱间隔体、和/或其它光屏蔽涂层元件的器件、以及制备和制造这些各种各样的材料和产品的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有拥有组合的低介电常数、高电阻率、和光学密度性质及 受控电阻率的填料-聚合物组合物的涂层、用它制成的器 件、及其制造方法
技术介绍
本申请根据35 U.S.C. § 119(e)要求2013年3月13日提交的在先美国临时专利 申请No. 61/779, 466的权益，将其完全引入本文作为参考。 本专利技术涉及包含填料的涂层（涂料，coating)和在填料-聚合物组合物中的填料。 本专利技术进一步涉及包含具有低介电常数、高电阻率、和良好的光学密度性质和受控的电阻 率的填料-聚合物组合物的紫外（UV)光固化性（能固化的，curable)涂层、和用其形成的 固化的涂层或膜。本专利技术进一步涉及包含具有低介电常数、高电阻率、和良好的光学密度性 质、以及受控的电阻率的填料-聚合物组合物的黑矩阵（black matrix)。本专利技术进一步涉 及包含具有低介电常数、高电阻率、和良好的光学密度性质、以及受控的电阻率的填料-聚 合物组合物的黑柱间隔体（black column spacer)。本专利技术进一步涉及包含具有低介电 常数、高电阻率、和良好的光学密度性质、以及受控的电阻率的填料-聚合物组合物的用于 IXD器件的光屏蔽涂层元件。本专利技术还涉及具有这些黑矩阵、黑柱间隔体、和光屏蔽涂层元 件的器件。本专利技术进一步涉及用于制备和制造这些各种各样的材料和产品的方法。 黑矩阵是彩色显示器中用于通过分隔各个颜色像素而改善图像对比度的材料的 通称。电致变色显示器件（Electric color display device)将电信息转化成图像。在 液晶显示器（LCD)中，黑矩阵可为具有高的光屏蔽性能的薄膜并且可形成于滤色器的三色 元件之间。一种常规的LCD器件为薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD)。在使用薄膜晶体管 (TFT)的IXD中，黑矩阵还可防止在TFT中形成由于反射光引起的光生电流。还已经开发了 滤色器阵列（color filter on array) (COA)技术，其中提供IXD器件的COA-TFT基底。滤 色器阵列技术方面的一些发展例如显示于如下中：美国专利No. 7, 773, 177 ;7, 439, 090B2 ; 7, 436, 462B2 ;6, 692, 983B1 ;和美国专利申请公布No. 2007/0262312A1。例如已经在滤色器 阵列（COA)-TFT结构的薄膜晶体管（TFT)阵列基底上将黑矩阵图案化以限定其中形成红 色、绿色和蓝色滤色层的区域以在TFT阵列基底上提供滤色器。喷墨工艺也已经被用于IXD 的滤色器的制造中。在一种形式的喷墨工艺中，在滤色器结构的玻璃基底部件上形成光屏 蔽层例如黑矩阵，并且所述黑矩阵经历曝光和显影处理以在所述黑矩阵上形成像素区。黑 矩阵组合物还一直是作为光固化性组合物例如光致抗蚀剂光致抗蚀性组合物提供的。 LCD器件要求内部间隔体使由液晶层的厚度限定的盒间隙保持。可使用球间隔体 来保持所述间隔。所述球间隔体具有球形形式并且可在它们设置在两基底之间的间隙中移 动。在不同的设计中，可使用柱间隔体来保持LCD器件中的液晶层的恒定间隙。与球间隔 体不同，所述柱间隔体是不动的。柱间隔体的层通常是通过光刻工艺完成的，这与第一或第 二基底上的黑矩阵类似。用于制造柱间隔体的固化性组合物可用粒子例如炭黑着色。这样 的间隔体设计被称为黑柱间隔体。由于所述柱间隔体具有固定的位置，它们可用作光屏蔽 元件、特别是黑柱间隔体。 在制造填料-聚合物组合物时，期望对于各种各样的用途例如在IXD中的黑矩阵、 黑柱间隔体或其它光屏蔽涂层元件，在所述填料-聚合物组合物中具有一定的电阻率例如 表面电阻率和/或体积电阻率。体积（或表面）电阻率的期望范围取决于具体应用并且例 如可在IO1-IOis欧姆*cm范围内。一些商业聚合物的典型的体积电阻率值在10 12-1018欧姆 *cm范围内。经常添加具有良好的消光系数的导电填料例如炭黑以降低粒子-聚合物组合 物的电阻率和/或提供良好的光屏蔽性质。当碳粒子的浓度达到形成连续导电通道的临界 值时，发生所述复合物的电阻率的急剧变化。 黑色颜料例如炭黑已经被用于聚合物组合物中以制造 IXD中的电阻性黑矩阵或 其它光屏蔽涂层元件。然而，典型的系统可能无法提供例如关于所需要的光屏蔽性能（例 如，在1微米厚度下大于3的光学密度（OD))和电阻率的总体性质的期望平衡。还已经 公开了连接有有机基团的改性颜料用在用于滤色器的黑矩阵中。例如，美国专利申请公 布No. 2003-0129529A1部分地涉及使用连接有至少一个聚合物型基团的颜料制备的黑 矩阵，其中所述聚合物型基团包括至少一个能光聚合的基团和至少一个离子或能离子化 的基团。此外，美国专利申请公布No. 2002-0020318A1部分地涉及使用连接有至少一个 有机离子基团和至少一个两亲抗衡离子的颜料制备的黑矩阵。另外，美国专利申请公布 No. 2002-0011185A1部分地涉及使用包括溶剂和连接有至少一个具有50-200个碳的亚烷 基或烷基的颜料的光敏涂料制备的黑矩阵。 组合物或复合物的电阻率可受炭黑的化学官能化，例如在将包含烷基或 者包含芳族的基团连接到炭黑上时受重氮化学的使用的影响。美国公布专利申请 No. 2006/0084751A1提供了某些类型的将碳表面经由重氮化学用非聚合物型有机基团进行 化学官能化的一些实例。虽然该化学官能化在填料-聚合物组合物中已经是相当有用的并 且是重要的进步，但是炭黑的化学官能化可由于连接到炭黑表面上的化学有机基团对高温 敏感而具有缺点。例如，在150°C以上的温度下，连接到炭黑上的化学基团可被破坏，这可导 致电阻率性能的损失。一些填料-聚合物组合物是在高温处理中制造的或者优选地在高温 处理中制造的，或者在后处理中经历了高温。在用于制备黑矩阵的一些工艺中，例如，将包 含化学官能化的炭黑的涂层（涂料）膜暴露于升高的温度（例如，针对涂层的烘烤步骤）。 具有替代方案来控制对于高温处理不太敏感并且因此可提供更鲁棒（稳健，robust)的制 造工艺的用于黑矩阵和其它应用的填料-聚合物组合物中的电导率是有帮助的。 进一步地，还期望具有这样的填料：其可允许聚合物组合物中的电阻率和介电常 数的控制并且各种各样的应用例如在LCD中的黑矩阵、黑柱间隔体或其它光屏蔽涂层元件 中提供良好的光屏蔽性质。在半导体制造中，低k电介质为相对于二氧化娃具有小的介电 常数的材料。作为硅芯片中常用的绝缘材料的SiO2的介电常数可为约3. 9。炭黑本身典型 地具有明显比二氧化硅高的介电常数。如所示出的，COA设计包括可直接涂覆在薄膜晶体 管（TFT)上的黑矩阵。这样的布置虽然有益于改善筛孔度（aperture size)和提高能量效 率，但是由于薄膜晶体管、栅极线或数据线之间的信号干扰而可导致LCD器件差的性能。例 如，美国专利No. 7, 773, 177讨论了在COA中引起的寄生电容的性质并且将该问题与具有高 介电常数的黑矩阵相联系。COA-TFT构型需要这样的用于黑矩阵的材料：其显示出低介电 常数以防止电容性干扰和信号延迟。另外，黑矩阵层需要是非常高电阻性的，但是对该层的 光学密度要求降低，因为CO本文档来自技高网...
【技术保护点】
UV固化性涂层，其包括包含如下的填料‑聚合物组合物：至少一种聚合物和至少一种填料，所述填料包括：a)受控量的具有二氧化硅相和碳相的双相填料，或者b)具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述二氧化硅相为受控表面覆盖率量的二氧化硅相，或者c)具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述双相填料具有受控形态；或者d)a)、b)、和c)的任意组合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A科切夫，JK赫夫曼，A基尔利迪斯，PA科西雷夫，EN斯特普，GD莫瑟，张青岭，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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