CN1573370A - 着色组合物、滤色片的制造方法和黑底基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种着色组合物，其含有由透明树脂、其前体或它们的混合物构成的着色剂载体；着色剂和有机液体介质，其中该有机液体介质包含760mmHg下的沸点在 100℃或以上但低于160℃的有机溶剂(a)和760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂(b)，以着色组合物的总量作为基准，有机溶剂(b)的含有量是3～35重量％。

Description

着色组合物、滤色片的制造方法和黑底基板的制造方法
技术领域
本发明涉及用于彩色液晶显示装置、彩色摄像管元件等的滤色片(也称为滤光片、滤色器)和黑底的制造中使用的着色组合物、以及使用该组合物的滤色片的制造方法和黑底基板的制造方法。
背景技术
在构成液晶显示(LCD)装置的滤色片的制造中，必须将涂布液涂布到透明基板上，形成干燥时的膜厚是约1～3μm的均匀涂膜，作为涂布的方式，通常采用旋涂法。
旋涂法是一边以一定的转数旋转透明基板、一边将涂布液滴到透明基板上、用离心力使涂布液薄薄地摊开、在透明基板的表面上形成由涂布液粘度和旋转数等决定膜厚的涂膜的涂布方法。
旋涂法有大气开放式和密闭杯式，但无论那一种方式，都存在透明基板的旋转中心部分和周边部分的涂布厚度比它们的中间部分厚的缺点。作为可以消除该缺点，形成使在用旋涂法涂布时的中心部和周缘部的膜厚差减小、表面平滑性优良的涂膜的组合物，已知的有，将颜料、粘接剂聚合物和感放射线性化合物溶解或分散在特定的有机溶剂而成的组合物(例如，参照日本特开平6-3521号公报)。
通过使用上述组合物，涂膜的膜厚差减小，但在旋涂法中，滴到透明基板上的涂布液中的残留在透明基板上而形成涂膜的不过百分之几，其余的90％多的涂布液从透明基板排出，因而，有浪费大的缺点，伴随近年的基板尺寸的大型化，该缺点成为严重的问题。
为了消除这样的旋涂法的缺点，近年研究了模头涂布法(例如，参照日本特开平7-168015号公报、特开2000-193818号公报、特开2001-195004号公报)。与旋涂法相比，除了模头涂布法的涂布液的浪费少以外，还具有涂布液的供给回路、直至涂布头的前端都在密闭系统中的优点。
但是，在模头涂布法中，由于在涂布头的前端的狭缝开口部，涂布液暴露在外部大气中，所以在涂布头前端容易发生涂布液的干燥、固化，涂布液的固化物导致狭缝喷嘴的堵塞和涂布在玻璃基板上的涂膜的纵条纹不均(涂布方向的纵状的涂布条痕)。其缺点还在于，涂布液的固化物从涂布头的前端部脱落，作为异物进入涂布的涂膜中等，导致涂布质量降低。另外，发生这样缺陷的场合，许多时候需要将涂布头从装置本体上取下、拆开清扫。在拆开清扫时，由于从装置停止到恢复需要花费时间，所以也不能无视设备的实际开动率的降低。
在使用适于旋涂法的组合物的情况下也难以解决该问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供在模头涂布方式的涂布装置中的涂布液排出口的前端部难以固化、可以防止涂布缺陷发生的适宜的着色组合物、使用该组合物的滤色片的制造方法和黑底基板的制造方法。
本发明的着色组合物中，作为有机液体介质，是将760mmHg下的沸点在100℃或以上但低于160℃的有机溶剂和760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂组合起来而使用，同时在着色组合物中使760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂的含量为特定量，藉此防止涂布装置的涂布液排出口的前端部的干燥、固化，从而没有涂布不均等涂膜缺陷的发生。
也就是说，本发明的着色组合物含有由透明树脂、其前体或它们的混合物构成的着色剂载体(colorant carrier)，着色剂(也称为着色料；colorant)和有机液体介质，其特征在于，上述有机液体介质包含：760mmHg下的沸点在100℃或以上但低于160℃的有机溶剂(a)和760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂(b)，以着色组合物的总量作为基准，有机溶剂(b)的含有量是3～35重量％。
另外，本发明的滤色片的制造方法是用模头涂布方式(die coating)的涂布装置将本发明的着色组合物涂布在透明基板上，从而形成滤色部分。
另外，本发明的黑底基板的制造方法是用模头涂布方式的涂布装置将本发明的着色组合物涂布在透明基板上，从而形成黑底(blackmatrix)。
附图说明
图1是表示模头涂布方式的涂布装置的一例的概略图。
图2是表示用图1的涂布装置的涂布液的涂布状态的斜视图。
具体实施方式
首先，具体地说明本发明的着色组合物。
本发明的着色组合物含有由透明树脂、其前体或它们的混合物构成的着色剂载体，着色剂和有机液体介质，而且，为了防止因着色组合物在涂布装置的涂布液排出口的前端部干燥、固化而造成的涂布缺陷，有机液体介质包含760mmHg下的沸点在100℃或以上但低于160℃的有机溶剂(a)和760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂(b)。以着色组合物的总量作为基准，有机溶剂(b)的含有量是3～35重量％。
有机溶剂(a)760mmHg下的沸点在100℃或以上但低于160℃，优选沸点在130℃或以上但低于160℃。如果使用沸点低于100℃的有机溶剂，当将着色组合物涂布在透明基板上时，因有机溶剂的蒸发，容易发生涂布不均等的涂布缺陷，从而不能得到均匀的涂膜。
有机溶剂(b)在760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃，优选沸点在160℃以上205℃以下。另外，以着色组合物的总量作为基准，有机溶剂(b)的含有量是3～35重量％，优选是5～25重量％。如果使用沸点在215℃或以上的有机溶剂或者有机溶剂(b)的含有量超过35重量％，预烘(pre-bake)涂布的涂膜时，有机溶剂不能充分地蒸发而残存在干燥的涂膜内，发生粘性(干燥涂膜表面的粘附性)残留。结果，除了尘埃容易附着在涂膜表面上以外，在接近式曝光机中会污染掩模。另外，若有机溶剂大量地残存在干燥涂膜中，显影时干燥涂膜会从玻璃基板那样的透明基板、特别是表面具有SiO2膜的玻璃基板上剥离。
作为有机溶剂(a)可以举出：2-庚酮(760mmHg下的沸点(以下称为bp)：150.2℃)、4-庚酮(bp：144.1℃)、环己酮(bp：155.7℃)、乙酸正丁酯(bp：126.3℃)、乙酸异丁酯(bp：116.3℃)、乙酸异戊酯(bp：142.0℃)、乙酸正戊酯(bp：142.0℃)、甲基异丁基酮(bp：119℃)、正丁醇(bp：117.7℃)、乙二醇单乙醚(bp：135.1℃)、乙二醇二乙醚(bp：121.4℃)、乙二醇单甲醚(bp：124.5℃)、乙二醇单丙醚(bp：151.4℃)、乙二醇单异丙醚(bp：141.8℃)、乙二醇单甲醚醋酸酯(bp：144.5℃)、乙二醇单乙醚醋酸酯(bp：156.3℃)、丙二醇单甲醚(bp：121.0℃)、丙二醇单乙醚(bp：132.8℃)、丙二醇单丙醚(bp：149.8℃)、丙二醇单甲醚醋酸酯(bp：146℃)、丙二醇单乙醚醋酸酯(bp：158℃)、N，N-二甲基甲酰胺(bp：153.0℃)、1，2，3-三氯丙烷(bp：156.9℃)、邻氯甲苯(bp：159.3℃)、邻二甲苯(bp：144.4℃)、间甲苯(bp：139.1℃)、乳酸甲酯(bp：143.8℃)、乳酸乙酯(bp：154.2℃)、丁酸乙酯(bp：121.4℃)、丁酸异丙酯(bp：128.0℃)等。它们可以单独使用或两种以上混合使用。
作为有机溶剂(b)可以举出：3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(bp：174℃)、1，3-丁二醇(bp：203℃)、3-甲基-1，3-丁二醇(bp：203℃)、2-甲基-1，3-丙二醇(bp：213℃)、二异丁酮(bp：168.1℃)、乙二醇单丁醚(bp：171.2℃)、乙二醇单己醚(bp：208.1℃)、乙二醇单丁醚乙酸酯(bp：191.5℃)、乙二醇二丁醚(bp：203.3℃)、二乙二醇单甲醚(bp：194.0℃)、二乙二醇单乙醚(bp：202.0℃)、二乙二醇二乙醚(bp：188.4℃)、二乙二醇单异丙醚(bp：207.3℃)、丙二醇单丁醚(bp：170.2℃)、丙二醇二乙酸酯(bp：190.0℃)、二丙二醇单甲醚(bp：187.2℃)、二丙二醇单乙醚(bp：197.8℃)、二丙二醇单丙醚(bp：212.0℃)、二丙二醇二甲醚(bp：175℃)、三丙二醇单甲醚(bp：206.3℃)、3-乙氧基丙酸乙酯(bp：169.7℃)、3-甲氧基丁基乙酸酯(bp：172.5℃)、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯(bp：188℃)、γ-丁内酯(bp：204℃)、N，N-二甲基乙酰胺(bp：166.1℃)、N-甲基吡咯烷酮(bp：202℃)、对氯甲苯(bp：162.0℃)、邻二乙苯(bp：183.4℃)、间二乙苯(bp：181.1℃)、对二乙苯(bp：183.8℃)、邻二氯苯(bp：180.5℃)、间二氯苯(bp：173.0℃)、正丁苯(bp：183.3℃)、仲丁苯(bp：178.3℃)、叔丁苯(bp：169.1℃)、环己醇(bp：161.1℃)、甲基环己醇(bp：174℃)、乳酸丁酯(bp：187℃)、丁酸异戊酯(bp：184.8℃)、丁酸丁酯(bp：166.6℃)等。它们可以单独使用或两种以上混合使用。
在本发明中，有机溶剂(a)和有机溶剂(b)优选以(a)∶(b)＝0.5～30.0∶1.0的重量比、更优选以(a)∶(b)＝1.0～28.0∶1.0的重量比使用。
作为在本发明的着色组合物中含有的着色剂，可以单独或者两种以上混合使用有机或无机的颜料。在颜料中优选显色性高而且耐热性高的颜料、特别是耐热分解性高的颜料，通常使用有机颜料。
以下用比色指数(color index)表示可以用于本发明着色组合物的有机颜料的具体例。
用于形成红色滤色部分(也称为滤色区域或滤波器节；filter segment)的红色着色组合物中可以使用以下的红色颜料：例如C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、81：3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272等。红色着色组合物可以并用黄色颜料、橙色颜料。
用于形成黄色滤色部分的黄色着色组合物可以使用以下的黄色颜料：例如C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199等。
用于形成橙色滤色部分的橙色着色组合物可以使用例如C.I.PigmentOrange 36、43、51、55、59、61等橙色颜料。
用于形成绿色滤色部分的绿色着色组合物可以使用例如C.I.PigmentGreen7、10、36、37等绿色颜料。在绿色着色组合物中可以并用黄色颜料。
用于形成蓝色滤色部分的蓝色着色组合物可以使用例如C.I.Pigment Blue15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64等蓝色颜料。蓝色着色组合物可以并用例如C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等紫色颜料。
用于形成蓝色滤色部分的蓝色着色组合物可以使用例如C.I.Pigment Blue15：1、15：2、15：4、15：3、15：6、16、81等蓝色颜料。
用于形成品红色滤色部分的品红色着色组合物可以使用例如C.I.PigmentViolet 1、19、C.I.Pigment Red 144、146、177、169、81等紫色颜料和红色颜料。品红色着色组合物可以并用黄色颜料。
用于形成黑底的黑色着色组合物可以使用例如碳黑、苯胺黑、蒽醌系黑色颜料、苝系黑色颜料，具体地说，可以使用C.I.Pigment Black 1、6、7、12、20、31等。黑色着色组合物中也可以用红色颜料、蓝色颜料、绿色颜料的混合物得到黑色。从价格、遮光性的大小考虑，黑色颜料优选碳黑，也可以用树脂等表面处理碳黑。另外，为了调整色调，黑色着色组合物可以并用蓝色颜料或紫色颜料。
另外，作为无机颜料可以举出硫酸钡、锌白、硫酸铅、黄铅、锌黄、铁丹(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁士蓝(深蓝)、氧化铬绿、钴绿、琥珀色、钛黑、合成铁黑、氧化钛、四氧化铁等金属氧化物粉、金属硫化物粉和金属粉等。为了取得色彩度和亮度的均衡，同时确保良好的涂布性、感度、显影性，可以将无机颜料与有机颜料组合使用。
在本发明的着色组合物中，为了调色，可以在不降低耐热性的范围内含有染料。
如上所述，着色剂载体由透明树脂、其前体或它们的混合物构成。透明树脂优选在可见光区域的400～700nm的全波长区域内透过率在80％以上、更优选在95％以上的树脂。透明树脂包括热塑性树脂、热固性树脂和感光性树脂，其前体包括用放射线照射固化而生成透明树脂的单体或低聚物，可以它们可以单独使用或两种以上混合使用。以着色组合物的全体固体成份量作为基准，优选以10～90重量％的比例使用着色剂载体，更优选的是20～80重量％。
作为热塑性树脂可以举出：例如聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚体、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚体、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯系树脂、聚酯树脂、丙烯酸系树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯、聚酰胺树脂、橡胶系树脂、环化橡胶系树脂、纤维素类、聚乙烯、聚丁二烯、聚酰亚胺树脂等。另外。作为热固化性树脂可以举出例如环氧树脂、苯胍胺、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、密胺树脂、尿素树脂、酚醛树脂等。
作为感光性树脂，可以使用使具有异氰酸酯基、醛基、环氧基等反应性取代基的(甲基)丙烯酸化合物或肉桂酸与具有羟基、羧基、氨基等反应性取代基的线状高分子反应、从而将(甲基)丙烯酸基、苯乙烯基等光交联基导入该线状高分子中的树脂。另外，也可以使用通过具有羟基烷基(甲基)丙烯酸酯等含有羟基的(甲基)丙烯酸化合物、使含有苯乙烯-马来酸酐共聚物或α-烯烃-马来酸酐共聚物等酸酐的线状高分子半酯化的产物。
作为构成着色剂载体的前体而得到的单体和低聚物，可以举出：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、双酚A型二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三环癸醇(甲基)丙烯酸酯、酯丙烯酸酯(ester acrylate)、甲醇化密胺的(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等各种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、羟乙基乙烯醚、乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈等。它们可以单独使用或两种以上混合使用。
着色组合物在用紫外线照射而使该组合物固化的场合，要添加光聚合引发剂等。
作为光聚合引发剂可以使用：4-苯氧基二氯乙酰苯、4-叔丁基-二氯乙酰苯、二乙氧基乙酰苯、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮等乙酰苯系光聚合引发剂，苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苄基二甲醛缩苯乙酮等苯偶姻系光聚合引发剂、二苯甲酮、苯甲酰安息香酸、苯甲酰安息香酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯偶姻-4′-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮系光聚合引发剂、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮系光聚合引发剂，2，4，6-三氯-s-三嗪，2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对-甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对-甲苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-胡椒基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘并-1-酚)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基-1-萘甲基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2，4-三氯甲基(4′-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪系光聚合引发剂，硼酸酯系光聚合引发剂，咔唑系光聚合引发剂、咪唑系光聚合引发剂。以着色组合物的全体固体成份量作为基准，优选以0.5～50.0重量％的比例使用光聚合引发剂，更优选的是3.0～30.0重量％。
上述光聚合引发剂可以单独使用或两种以上混合使用，但是也可以与作为增感剂的下列化合物并用：α-酰氧基酯、酰基氧化膦、甲基苯基乙醛酸、苄基、9，10-菲醌、莰醌、乙基蒽醌、4，4′-二乙基间苯二甲酰基苯、3，3′，4，4′-四(叔丁基过氧羰基)二苯酮、4，4′-二乙基氨基二苯酮等。以光聚合引发剂和增感剂的合计量作为基准，优选以0.5～60.0重量％的比例使用增感剂，更优选的是3.0～40.0重量％。
本发明的着色组合物可以用三辊磨、二辊磨、混砂机、捏和机、精碎机等各种分散装置，将由着色剂或2种以上的着色剂构成的着色剂组合物与必要的上述光聚合引发剂一起微细地分散在着色剂载体和有机液体介质中而制造。另外，含有2种以上的着色剂的着色组合物也可以将各着色剂分别微细地分散在着色剂载体和有机液体介质中而再混合制造。将着色剂分散在着色剂载体和有机液体介质中时，可以适宜地含有树脂型颜料分散剂、表面活性剂、色素衍生物等分散助剂。由于分散助剂使颜料的分散优良、防止分散后的颜料的再凝聚的效果明显，所以在用分散助剂将颜料分散在着色剂载体和有机液体介质中而使用着色组合物的情况下，可以得到透明性优良的滤色片。以着色剂的重量作为基准，优选以0.5～50.0重量％的比例使用分散助剂，更优选的是1.0～30.0重量％。
作为树脂型颜料分散剂，具有有吸附颜料的性质的颜料亲和性部位和与着色剂载体有相溶性的部位，起到吸附颜料、使在颜料的着色剂载体中的分散稳定化的作用。作为树脂型颜料分散剂，具体地说可以使用：聚氨酯、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不饱和聚酰胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺盐、聚羧酸铵盐、聚羧酸烷基胺盐、聚硅氧烷、长链聚氨基酰胺磷酸盐、含有羟基的聚羧酸酯和它们的改性物、通过聚(低级亚烷基亚胺)和具有游离的羧基的聚酯反应形成的酰胺和其盐等油性分散剂，(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚体、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚体、苯乙烯-马来酸共聚体、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性树脂和水溶性高分子化合物、聚酯系、改性聚丙烯酸酯系、环氧乙烷/环氧丙烷加成化合物、磷酸酯系等，可以将它们单独使用或者两种以上混合使用。
作为表面活性剂，可以举出：聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚体的碱性盐、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、十二烷基硫酸单乙醇胺、十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚体的单乙醇胺、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子性表面活性剂，聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨醇糖单硬脂酸酯、聚乙烯醇单十二烷酯等非离子性表面活性剂，烷基季铵盐和它们的环氧乙烷加成物等阳离子性表面活性剂，烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等的烷基甜菜碱、烷基咪唑等两性表面活性剂，可以将它们单独使用或两种以上混合使用。
作为色素衍生物是将取代基导入有机色素中的化合物，有机色素中一般还含有不称为色素的萘系、蒽醌系等淡黄色的芳香族多环化合物。作为色素衍生物可以使用日本特开昭63-305173号公报、特公昭57-15620号公报、特公昭59-40172号公报、特公昭63-17102号公报、特公平5-9469号公报等中所述的色素衍生物，它们可以单独使用或两种以上混合使用。
本发明的着色组合物可以含有贮藏稳定剂，以使得组合物的粘度随时间变化而稳定，另外，还可以含有用于提高与透明基板的密合性的硅烷耦合剂等的密合提高剂。作为贮藏稳定剂，可以举出：例如苯甲基三甲基氯化物、二乙基羟基胺等季铵氯化物、乳酸、草酸等有机酸和其甲基醚、叔丁基焦儿茶酚、四乙基膦、四苯基膦等有机膦、亚磷酸盐等。以着色组合物的全体固体成份量作为基准，优选以0.1～30.0重量％的比例使用贮藏稳定剂，更优选的是1.0～20.0重量％。
作为硅烷耦合剂可以举出：乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等(甲基)丙烯酸硅烷类，β-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等环氧基硅烷类，N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等的氨基硅烷类、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷等硫代硅烷类等。以着色组合物的全体固体成份量作为基准，优选以0.1～30.0重量％的比例使用硅烷耦合剂，更优选的是1.0～20.0重量％。
着色组合物可以调制成凹版胶印用印刷墨水、无水胶印印刷墨水、丝网印刷墨水、溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀材料的形态。着色抗蚀材料是将着色剂分散在含有热塑性树脂、热固性树脂或感光性树脂、单体、光聚合引发剂和有机液体溶剂的组合物中而形成。
通常，在着色组合物中以1.5～45重量％的比例含有着色剂。特别是用光刻法(photolithography)形成滤色部分和黑底的场合，优选在着色组合物中以1.5～15重量％的比例含有着色剂。在用印刷法形成滤色部分和黑底的场合，优选在着色组合物中以1.5～45重量％的比例含有着色剂。另外，在最终的滤色片和黑底中，优选以10～65重量％、更优选以20～55重量％的比例含有着色剂，其剩余部分实质上是来自由着色剂载体提供的树脂质粘结剂。
本发明的着色组合物优选用离心分离、烧结过滤、膜过滤方法除去5μm以上的粗大粒子、更优选除去1μm以上的粗大粒子、最优选除去0.5μm或以上的粗大粒子和混入的尘埃。
另外，为了不发生涂布不均以得到均匀的涂膜，将本发明的着色组合物优选调整成25℃下用E型粘度计以20rpm的回转数测定的粘度为10mPa·s或以下，更优选调整成1mPa·s至8mPa·s。
接着，说明用本发明的着色组合物制造滤色片和黑底基板的方法。
滤色片在透明基板上具备滤色部分，该滤色部分是用模头涂布方式的涂布装置，通过涂布本发明的着色组合物，在透明基板上而形成。
另外，黑底基板在透明基板上具备黑底，该黑底是通过用模头涂布方式的涂布装置即模头涂布机涂布本发明的着色组合物，在透明基板上而形成。
作为透明基板，使用钠钙玻璃、低碱硼硅酸玻璃、无碱铝代硼硅酸玻璃等玻璃片和聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二酸乙二醇酯等树脂片。在透明基板的表面上，也可以形成由氧化铟、氧化锡构成的透明电极，用于驱动面板化后的液晶。
滤色部分和黑底的干燥膜厚优选是0.2～10μm，更优选是0.2～5μm。干燥涂布膜时，也可以使用减压干燥机、对流式干燥机、IR干燥机、热板干燥机等。
以下述方法用光刻法形成各色滤色部分和黑底。即，用模头涂布方式的涂布装置，调制成为溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀材料的着色组合物，使得干燥膜厚为0.2～10μm。根据需要干燥膜后，通过与该膜成接触或非接触状态设置的具有规定图形的掩模，进行紫外线曝光。然后，浸渍在溶剂或碱显影液中，或者用喷雾器待喷雾显影液，除去未固化部分，形成所希望的图形(图案)，从而可以制造滤色片和黑底基板。另外，为了促进着色抗蚀材料的聚合，根据必要，也可以实施加热。如果用光刻法，可以比印刷法制造精度高的滤色片和黑底基板。
显影时，作为碱显影液可以使用碳酸钠、氢氧化钠等水溶液，也可以使用二甲基苄胺、三乙醇胺等有机碱。另外，在显影液中还可以添加消泡剂和表面活性剂。
作为显影处理方法，可以使用喷淋显影法、喷雾显影法、浸渍显影法、桨叶式(液盛)显影法等。
另外，为了提高紫外线曝光感度，也可以在上述着色抗蚀材料涂布干燥后，涂布干燥水溶性或者碱溶性树脂、例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂等，形成防止由氧气产生阻止聚合的薄膜后，再进行紫外线曝光。
图1是表示模头涂布方式的涂布装置的一例的概略图。图2是表示用图1所示的涂布转置的涂布液(本发明的着色组合物)的涂布状态的概略斜视图。
图1所示的模头涂布装置10具备涂布头11和收容涂布液(本发明的着色组合物)的涂布液罐12。涂布头11和涂布液罐12通过导管13连接。在导管13上，从上游侧起设过滤器14、定量泵15和开闭阀16。
涂布头11由前唇部(front lip)111和后唇部(back lip)112构成，在后唇部112内，设集流腔112a，该集流腔112a与导管13连通。在与集流腔112a连通的前唇部111和后唇部112之间，使缝隙状液体流路112b向下方延伸，开放形成涂布头的下端11a。在涂布头11的下方，设传送台17，其上载置透明基板18。
操作时，打开阀16，驱动定量泵15，通过导管13将涂布液由涂布液罐12以规定量供给涂布头11。涂布液被过滤器14过滤，进入集流腔112a中，通过液体流路112b，以薄的宽幅的带状从集流腔112a中流到基板18上。其间，透明基板18通过传送台17，沿箭头X方向移动，藉此涂布液在基板18上形成涂膜19(也参照图2)。
以下，用实施例更具体地说明本发明，在不超出本发明的精神的前提下，本发明不限于以下的实施例。
另外，实施例和比较例中，“份”意味着“重量份”。
首先，说明在实施例和比较例中所用的丙烯酸树脂溶液的调制。树脂的分子量是用GPC(凝胶渗透色谱法)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量。
(丙烯酸树脂的调制)
将800份环己酮放入反应容器中，一边向容器中注入氮气，一边加热到100℃，在该温度下用1小时滴下下述单体和热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
苯乙烯                 60.0份
甲基丙烯酸             60.0份
甲基丙烯酸甲酯         65.0份
甲基丙烯酸丁酯         65.0份
偶氮二异丁腈           10.0份
滴下后再在100℃下反应3小时后，添加在50份环己酮中溶解2.0份偶氮二异丁腈的溶液，再在100℃下继续进行1小时反应，得到丙烯酸树脂溶液。丙烯酸树脂的重量平均分子量约是40000。
冷却至室温后，取样约2g树脂溶液，在180℃下加热干燥20分钟，测定不挥发成分，先添加环己酮使得合成的树脂溶液中不挥发成分成为20重量％，调制丙烯酸树脂溶液。
实施例1
将下述组成的混合物均匀搅拌混合后，用直径1mm的玻璃珠，在混砂机中分散5小时后，用5μm的过滤器过滤，制作铜酞菁分散体。
ε型铜酞菁颜料(C.I.Pigment Blue 15：6)      12.0份
(BASF制“ヘリオゲンブル-L-6700F”)
分散剂(ゼネカ公司制“ソルルスパ-ス20000”)  2.4份
丙烯酸树脂溶液                              28.1份
环己酮                                      57.5份
接着，使下述组成的混合物均匀而进行搅拌混合后，用1μm的过滤器过滤得到蓝色抗蚀材料。
铜酞菁分散体                                45.0份
丙烯酸树脂溶液                              12.5份
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯                      4.8份
(新中村化学公司制“NKエステルATMPT”)
光聚合引发剂                                2.5份
(Ciba Geigy公司制“Irgacure 907”)
增感剂(保土ケ谷化学公司制“EAB-F”)         0.2份
环己酮                                      25.0份
二丙二醇单甲基醚                            10.0份
实施例2～9和比较例1～4
除了将颜料、分散剂、树脂、单体、光聚合引发剂、增感剂、液体介质的组成按照表1所示的比例变化(以抗蚀材料的总量作为100的重量比)以外，其余与实施例1相同，得到各色抗蚀材料。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4
  颜色 蓝 蓝 蓝 蓝 蓝 红 绿 黑 蓝 蓝 蓝 蓝 蓝
  颜料 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 6.10 5.60 7.00 7.02 5.40 5.40 5.40 5.40
  分散剂 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.24 1.12 1.40 1.40 1.08 1.08 1.08 1.08
  丙烯酸树脂 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 4.66 4.78 3.60 6.53 5.02 5.02 5.02 5.02
  单体 4.80 4.80 4.80 4.80 4.80 4.60 4.80 6.00 6.24 4.80 4.80 4.80 4.80
  光聚合引发剂 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.20 2.50 1.80 3.25 2.50 2.50 2.50 2.50
  增感剂 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.26 0.20 0.20 0.20 0.20
  溶剂A 71.00 36.00 61.00 46.00 76.00 71.00 71.00 71.00 65.30 81.00 61.00 71.00 41.00
  溶剂B 10.00 - - - - 10.00 10.00 10.00 10.00 - - - 40.00
  溶剂C - 30.00 - - - - - - - - - - -
  溶剂D 15.00 20.00 35.00 - - - - - - - - -
  溶剂E - - - - 5.00 - - - - - - - -
  溶剂F - - - - - - - - - - 20.00 - -
  溶剂G - - - - - - - - - - - 10.00 -
表1中，其中：
蓝色用颜料：ε型铜酞菁颜料(C.I.Pigment Blue 15：6)
            (BASF制“ヘリオゲンブル-L-6700F”)
红色用颜料：二酮基吡咯并吡咯系颜料(C.I.Pigment Red 254)5.08份
            (Ciba Geigy公司制“イルガフオ-レツドB-CF”)
蒽醌系颜料(C.I.Pigment Red 177)               0.82份
          (Ciba Geigy公司制“クロモフタ-ルレツドA2B”)
蒽醌系颜料(C.I.Pigment Yellow 199)            0.20份
          (Ciba Geigy公司制“クロモフタ-ルエロ-GT-AD”)
绿色用颜料：卤化铜酞菁系颜料(C.I.Pigment Green 36)
          (东洋油墨制造株式会公司制“リオノ-ルグリ-ン6YK)    3.25份
单偶氮系颜料(C.I.Pigment Yellow 150)          2.35份
          (バイエル公司制“フアンチョンフア-ストエロ-Y-5688”)
黑色用颜料：碳黑
          (デグサ公司制“Pritex 75”)
分散剂：ゼネカ公司制“ソルスパ-ス20000”
单体：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(新中村化学公司制“NKエステルATMPT”)
光聚合引发剂：Ciba Geigy公司制“Irgacure 907”
增感剂：保土ケ谷化学公司制“EAB-F”
溶剂A：环己酮(bp：155.7℃)
溶剂B：二丙二醇单甲醚(bp：187.2℃)
溶剂C：丙二醇单甲醚乙酸酯(bp：146.0℃)
溶剂D：乙二醇单丁醚(bp：171.2℃)
溶剂E：N-甲基吡咯烷酮(bp：202.0℃)
溶剂F：甲乙酮(bp：79.6℃)
溶剂G：二丙二醇(bp：231.8℃)
用E型粘度计(トキメツク公司制)以20rpm的回转数测定用实施例1～9和比较例1～4得到的抗蚀材料的25℃的粘度。另外，用图1所示构成的除布装置，将得到的抗蚀材料涂布在图2所示的玻璃基板上，将得到的涂布基板在70℃下预烘烤20分钟，得到干燥涂膜。用目视观察评价得到的干燥涂膜的纵条纹不均(涂布方向的纵状的涂布条纹)。
评价的等级如以下所示：
○：完全没有纵条纹不均
△：稍微有纵条纹不均
×：显著有纵条纹不均
另外，以JIS-K5600作为标准评价涂膜的干燥性。评价的等级如下：
○：完全没有粘性
△：稍微有粘性
×：显著有粘性
其结果如表2所示。
表2
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4
颜色   蓝   蓝   蓝   蓝   蓝   红   绿   黑   蓝   蓝   蓝   蓝   蓝
抗蚀材料粘度 5.4 4.1 4.8 4.6 5.2 7.0 6.2 6.4 12.1 5.7 5.3 6.0 6.1
纵条纹不均 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ × × ○ ○
涂膜的干燥性 ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×
由于在涂布头的前端抗蚀材料不固化，所以实施例1～3、5～8得到的涂膜全部没有纵条纹不均的发生，成为均匀的涂膜。另外，涂膜表面也没有粘性。
实施例4得到的涂膜没有纵条纹不均的发生，成为均匀的涂膜，但稍微有粘性。
实施例9得到的涂膜的涂膜表面没有粘性，但稍微有纵条纹不均发生。
另一方面，由于在涂布头的前端抗蚀材料固化，所以比较例1，2得到的涂膜发生显著的纵条纹不均，成为不均匀的涂膜。另外，比较例3，4得到的涂膜虽然没有纵条纹不均的发生，但干燥不充分，涂膜表面有显著的粘性。
用本发明的着色组合物时，不发生由涂布液固化造成的纵条纹不均，可以形成均匀的涂膜。另外，用本发明的着色组合物时，涂膜中不会大量残存有机溶剂，可以得到无粘性的干燥涂膜。
从而，通过使用本发明的着色组合物，可以提高设备的实际开动率，同时可以高成品率地制造高质量的滤色片和黑底基板。

Claims (7)

1.一种着色组合物，其含有由透明树脂、其前体或它们的混合物构成的着色剂载体，着色剂以及有机液体介质，其特征在于，所述有机液体介质包含760mmHg下的沸点在100℃或以上但低于160℃的有机溶剂(a)和760mmHg下的沸点在160℃或以上但低于215℃的有机溶剂(b)，其中以着色组合物的总量作为基准，有机溶剂(b)的含有量是3～35重量％。
2.根据权利要求1所述的着色组合物，其在25℃下的粘度是10mPa·s。
3.根据权利要求1所述的着色组合物，其中所述着色剂的含有比例为1.5～45重量％。
4.根据权利要求1所述的着色组合物，其中，以着色组合物的全体固体成份量作为基准，所述着色剂载体的含有比例为10～90重量％。
5.根据权利要求1所述的着色组合物，其特征在于，所述有机溶剂(a)和所述有机溶剂(b)的重量比是0.5～30.0∶1.0。
6.一种滤色片的制造方法，其特征在于，用模头涂布方式的涂布装置将权利要求1所述的着色组合物涂布在透明基板上而形成滤色部分。
7.一种黑底基板的制造方法，其特征在于，用模头涂布方式的涂布装置将权利要求1所述的着色组合物涂布在透明基板上而形成黑底，其中所述着色剂是黑色着色剂。
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