Matriz negra para filtros de colores.

El uso de una composición actínicamente modificable para la fabricación de una matriz negra para filtros de colores que comprende, basado todo en la composición total,

• un 10-70% en peso de un colorante o una mezcla de colorantes;

• un 90-30% en peso de material aglutinante actínicamente reactivo que consiste en componentes seleccionados del grupo que consiste en aglutinantes, precursores de aglutinantes, dispersantes, fotoiniciadores y estabilizantes, aunque opcionalmente del 0% al 30% en peso del material aglutinante actínicamente reactivo pueden ser componentes no reactivos; y

• un 0-10% en peso de constituyentes no reactivos adicionales;

caracterizado porque

• la composición tiene una densidad óptica ≥ 1,0, preferiblemente ≥ 1,2 y más preferiblemente ≥ 1,4 en todo el intervalo de longitudes de onda de 430-650 nm por 1 μm de espesor de capa; y • el colorante o un 50-100% en peso, preferiblemente un 60-100% en peso y más preferiblemente un 70-100% en peso de la mezcla de colorantes comprende un colorante obtenible mediante la reacción de un compuesto de fórmula con un compuesto de fórmula

en una relación molar de 1:2, en presencia de un catalizador con un valor de pK ≤ 4,5 en agua a 25 ºC, o una mezcla de dichos colorantes, en las que R1 y R2 independientemente entre sí son H o son alquilo C1-C24, cicloalquilo C3-C24, alquenilo C2-C24, cicloalquenilo C3-C24 o alquinilo C2-C24, cada uno de ellos no sustituido o sustituido con halógeno o alcoxi C1-C8; son aralquilo C7- C24 que está no sustituido o sustituido una o más veces con halógeno, nitro, ciano, alquilo C1-C8 y/o alcoxi C1-C8; o son arilo C6-C24 que está no sustituido o sustituido una o más veces con halógeno, nitro, ciano, alquilo C1-C8 y/o alcoxi C1-C8; y

estando seleccionado el compuesto de fórmula

(ii) del grupo que consiste en compuestos que tienen la pauta de sustitución de:

* R3 ≥ R4 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ NO2;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ OCH3;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ Cl;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ F;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ Br;

* R3 ≥ R5 ≥ R6 ≥ R7 ≥ H, R4 ≥ SO3H.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/067949.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: DE KEYZER, GERARDUS, SÜLTEMEYER,JAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen a la vez... > C07D405/14 (que contienen tres o más heterociclos)
  • SECCION G — FISICA > FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE... > PRODUCCION POR VIA FOTOMECANICA DE SUPERFICIES TEXTURADAS,... > G03F7/00 (Producción por vía fotomecánica, p. ej. fotolitográfica, de superficies texturadas, p. ej. superficies impresas; Materiales a este efecto, p. ej. conllevando fotorreservas; Aparellaje especialmente adaptado a este efecto (utilizando estructuras de fotorreservas para procesos de producción particulares, ver en los lugares adecuados, p. ej. B44C, H01L, p. ej. H01L 21/00, H05K))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COLORANTES ORGANICOS O COMPUESTOS ESTRECHAMENTE RELACIONADOS... > Propiedades de las materias colorantes que influyen... > C09B67/48 (Modificaciones cristalinas de colorantes o pigmentos (C09B 67/24 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COLORANTES ORGANICOS O COMPUESTOS ESTRECHAMENTE RELACIONADOS... > Propiedades de las materias colorantes que influyen... > C09B67/10 (Modificación de las propiedades físicas por tratamiento con un líquido, p. ej. con un solvente (C09B 67/14, C09B 67/18, C09B 67/20 tienen prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > C09D7/00 (Características de las composiciones de revestimiento no previstas en el grupo C09D 5/00   (secantes C09F 9/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COLORANTES ORGANICOS O COMPUESTOS ESTRECHAMENTE RELACIONADOS... > C09B57/00 (Otros colorantes sintéticos de constitución conocida)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COLORANTES ORGANICOS O COMPUESTOS ESTRECHAMENTE RELACIONADOS... > Colorantes indigoides > C09B7/08 (Otros indigos del indol)

PDF original: ES-2484942_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Matriz negra para filtros de colores

El pigmento negro más ampliamente usado es el negro de carbono (C.l. Pigmento Negro 7). El negro de carbono no es caro y tiene excelentes características de rendimiento, tal como su estabilidad a la luz y a la intemperie, alta potencia cromática, grado de oscuridad, y sombras grises neutras cuando se mezcla con pigmentos blancos tal como el dióxido de titanio (C. I. Pigmento Blanco 6), pero también serias desventajas, tales como una dispersabilidad problemática de las partículas muy finas, una excesiva conductividad eléctrica y una alta absorción de radiación ultravioleta de onda larga (UV-A), que es un enorme obstáculo para producir matrices negras gruesas para filtros de colores mediante procedimientos habituales de reserva.

Se requiere que las composiciones usadas para matrices negras tengan una baja viscosidad incluso a contenidos elevados de pigmento y alta sensibilidad al curado mediante radiación ultravioleta de onda larga incluso a grandes espesores de capa (por ejemplo 2-5 pm). Para asegurar píxeles muy pequeños (por ejemplo de 1 pm), necesarios para pantallas de alta definición, la reserva tiene que proporcionar una definición muy alta. Las matrices negras curadas deben tener, además, baja rugosidad y también una absorción alta, idealmente uniforme de todo el espectro de luz visible junto con una conductividad eléctrica despreciable - y estas propiedades tendrán que soportar un elevado estrés térmico. Los requisitos incluyen además una elevada estabilidad y una buena humectabilidad con respecto a los disolventes, y el funcionamiento del filtro de color no debe estar impedido, por ejemplo, por luz dispersada o diafonía ("cross-talk').

El documento JP 24/168963 divulga un pigmento de negro de carbono modificado mediante oxidación húmeda, cuya conductividad se indica que es muy baja. Sin embargo, el curado actínico incluso de capas de tan sólo ~ 1 pm de espesor requiere una alta Irradiación y un largo post-curado a elevada temperatura, lo que se significa que la productividad no es totalmente satisfactoria.

El documento US 26/16613 propone pigmentos negros Inorgánicos, particularmente óxidos metálicos mixtos (MMO), en los que es esencial que dos fracciones de diferente granulometría se combinen entre sí (una primera, fracción fina que tiene un tamaño medio de partícula de 5-5 nm, y una segunda, fracción gruesa que tiene un tamaño medio de partícula a partir de ,5-5, pm). Sin embargo, estas composiciones no cumplen satisfactoriamente los requisitos anteriormente mencionados. Además, los óxidos metálicos mixtos contienen metales pesados que, generalmente, no se consideran seguros para el ser humano y el medio ambiente.

El documento DE 19612 956 propone sustituir el negro de cromo convencional por grafito, negro de carbono o mezclas de pigmentos rojos, verdes y azules. Sin embargo, los dos primeros son eléctricamente conductores y no se divulgan ejemplos concretos de los pigmentos rojos, verdes o azules.

El documento US 5248576 divulga una composición de reserva eléctricamente conductora combinada bien con una capa aislante superficial de alcohol polivinílico (Ejemplo 1) o con aglutinantes aislantes (Ejemplo 2) o con dispersiones de tinte (Ejemplo 3) en forma de mezcla. Sin embargo, sus propiedades, particularmente la fotosensibilidad y la diafonía, dejan mucho que desear. Además, los procedimientos de dispersión y el control de calidad de la dispersión son mucho más difíciles como resultado.

Ya se han propuesto también colorantes negros orgánicos, por ejemplo perilenos, tal como C.l. Pigmento Negro 32. Sin embargo, dichos pigmentos negros orgánicos previamente conocidos tienen todos la desventaja de poseer un grado de oscuridad insatisfactorio, particularmente tras un estrés térmico elevado.

Los documentos US 5392145 y US 25/243247 divulgan LCD (pantallas de cristal líquido) con una matriz negra y también la producción de las mismas, pero fallan en cuanto a proporcionar información alguna sobre la naturaleza química del colorante negro. El documento US 5392145 divulga una capa aislante, que da lugar a Inconvenientes y costes adicionales en el proceso de fabricación.

El documento WO /24736 divulga el compuesto de fórmula

**(Ver fórmula)**

que se obtiene mediante condensación de la bisbenzofuranona de fórmula

O

**(Ver fórmula)**

O

con ¡satina en ácido acético de fuerza desconocida en forma de un polvo violeta (Ejemplo 12b). Sin embargo, no hay indicación alguna en el documento WO /24736 de que el negro se pueda conseguir con ninguna de las oxobenzofuranilidendihidroindolonas descritas. El documento US 23/8347 señala que el rendimiento es dudoso. Además, no se divulga ninguna característica de rendimiento y el polvo violeta se encuentra en una forma altamente agregada, que no se puede dispersar por completo de modo satisfactorio en plásticos o en composiciones curables actfnicamente, por ejemplo.

El documento WO 1/32577 divulga materiales vitreos, que incluyen (Ejemplo 41) una placa de vidrio recubierta con tetraetoxlsllano, ácido nítrico acuoso y el colorante de fórmula

teniendo la placa de vidrio una absorción máxima a 76-765 nm tras calentar a 2 °C. Sin embargo, este colorante no tiene una solubilidad satisfactoria, evitando una concentración elevada y, por tanto, también una potencia cromática elevada, en el espesor deseado, que es necesario para matrices negras. Además, el negro se consigue en el documento WO 1/32577 mediante tricromáticos exclusivamente.

Sigue existiendo, por tanto, hasta la fecha la necesidad de matrices negras para filtros de colores, particularmente LCD, que tengan altas propiedades cualitativas y que permitan la producción de todas las especies conocidas de filtros de colores de cualquier diseño de acuerdo con todos los procedimientos conocidos incluidos particularmente en el estado de la técnica, tales como impresión por chorro de tinta del filtro de color y/o modelos de cristal líquido.

El documento PCT/EP28/59265 es una solicitud de patente tal y como se define en el artículo 54(3) EPC y la regla 64.3 PCT.

Se ha encontrado ahora, sorprendentemente, que las composiciones de reserva de negro azabache descritas en adelante en el presente documento tienen excelentes propiedades y cumplen los requisitos mejor que las composiciones de negro previamente conocidas que comprenden otros colorantes. Las composiciones de reserva de la presente invención son útiles para producir matrices negras, incluyendo este término también separadores de columna, costillas de barrera y similares. Las matrices negras de la presente invención se usan preferiblemente en LCD que pueden combinarse con fuentes de luz blanca por ejemplo (por ejemplo las fuentes de luz blanca divulgadas en el documento US 28/18948 u otros diodos LED, OLED blancos, o combinaciones de fuentes de luz coloreada, diodos LED u OLED).

La presente invención por tanto proporciona el uso de una composición actínicamente modificable para la fabricación de una matriz negra para filtros de colores que comprende, basado todo en la composición total,

un 1-7% en peso de un colorante o una mezcla de colorantes;

un 9-3% en peso de un material aglutinante actínicamente reactivo que consiste en componentes seleccionados del grupo que consiste en aglutinantes, precursores de aglutinantes, dispersantes, fotoiniciadores y estabilizantes, aunque opcionalmente del % al 3% en peso del material aglutinante actínicamente reactivo pueden ser componentes no reactivos; y

un -1% en peso de constituyentes no reactivos adicionales; caracterizado porque

la composición tiene una densidad óptica >1,, preferiblemente > 1,2 y más preferiblemente > 1,4 en todo el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. El uso de una composición actínicamente modificable para la fabricación de una matriz negra para filtros de 5 colores que comprende, basado todo en la composición total,

un 1-7% en peso de un colorante o una mezcla de colorantes;

un 9-3% en peso de material aglutinante actínicamente reactivo que consiste en componentes seleccionados del grupo que consiste en aglutinantes, precursores de aglutinantes, dispersantes, fotoiniciadores y estabilizantes, aunque opcionalmente del % al 3% en peso del material aglutinante actínicamente reactivo pueden ser

componentes no reactivos; y

un -1% en peso de constituyentes no reactivos adicionales; caracterizado porque

la composición tiene una densidad óptica £ 1,, preferiblemente > 1,2 y más preferiblemente > 1,4 en todo el intervalo de longitudes de onda de 43-65 nm por 1 pm de espesor de capa; y

el colorante o un 5-1% en peso, preferiblemente un 6-1% en peso y más preferiblemente un 7-1% en

peso de la mezcla de colorantes comprende un colorante obtenible mediante la reacción de un compuesto de fórmula

**(Ver fórmula)**

(i)

con un compuesto de fórmula

**(Ver fórmula)**

en una relación molar de 1:2, en presencia de un catalizador con un valor de pK < 4,5 en agua a 25 °C, o una mezcla de dichos colorantes, en las que

Ri y R2 independientemente entre sí son H o son alquilo C1-C24, cicloalquilo C3-C24, alquenilo C2-C24, cicloalquenilo C3-C24 o alquinilo C2-C24, cada uno de ellos no sustituido o sustituido con halógeno o alcoxi C-i-Cs; son aralquilo C7- 25 C24 que está no sustituido o sustituido una o más veces con halógeno, nitro, ciano, alquilo C-i-C8 y/o alcoxi C-i-Cs; o

son arilo C6-C24 que está no sustituido o sustituido una o más veces con halógeno, nitro, ciano, alquilo C-i-Cs y/o alcoxi C-i-Cs; y

estando seleccionado el compuesto de fórmula (ii) del grupo que consiste en compuestos que tienen la pauta de sustitución de:

R3 = R4 = R5 = Re = R7= H;

R3 = Rs = Re = R7 = H, R4 = NO2;

R3 = Rs = Re = R7 = H, R4 = OCH3;

R3 = R5 = Re = R7= H, R4 = Cl;

R3 = Rs = F?6 = R7 = H, R4 = F;

R3 = Rs = Re = R7= H, R4 = Br;

R3 = Rs = Re = R7= H, R4 = SO3H;

Rs = Rs = Re = R? = H, R4 = COOH;

Rs = Rs = Re = Ry= H, R4 = N(CH3)2;

R3 = Rs = Re = R7 = H, R4 = NHCO-alquilo C1-C18, más particularmente NHCO-alquilo C1-C12;

R3 = Rs = Re = R7= H, R4 = alquilo C1-C2, más particularmente alquilo Ci-C-|4;

R3 = Rs = Re = R7= H, R4 = alcoxi C2-C2, más particularmente alcoxi C2-Ci4;

R3 = Rs = R7= H, R4 = R6 = CH3;

R3 = Rs = R7= H, R4=R6=CI;

R3 = Rs = R7= H, R4 = Cl, R6 = CH3;

R3 = R4 = Rs = Re = H, R7 =CH3;

R3 = R4 = R5 = R6= H, R7 = CeHsl o

R3 = R4 = R7= H, R5 y Re conjuntamente = 1,4-butadienileno.

2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los productos de reacción de los compuestos de fórmula (I) con los compuestos de fórmula (ii) consisten en partículas que tienen un tamaño medio de partícula L de 5-2 nm, con preferiblemente un 6-95% en peso de partículas que tienen un tamaño medio de partícula de L±1/2L, un 1-15%

en peso de partículas que tienen un tamaño medio de partícula < 1/2L y un 4-25% en peso de partículas que tienen un tamaño medio de partícula > I1/2L.

3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la composición comprende un ,1-1% en peso, preferiblemente un ,5-8% en peso y más preferiblemente un 1-5% en peso, basado en la composición total, de un fotolnlclador.

4. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que el filtro de color comprende píxeles compuestos por al

menos tres colores, caracterizado porque la matriz negra que separa los píxeles está en contacto directo con los cristales líquidos, opclonalmente también en contacto con electrodos de píxel.