CN1814675A - 着色组合物、使用该着色组合物的滤色器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种着色组合物，该着色组合物为，即使在采用挤压式涂布法形成涂膜时使用，也不易在基板外周部产生涂膜的膜厚差，能够形成表面平滑性优异的涂膜。本发明还提供滤色器的制造方法，所述滤色器具备中心部和外周部的膜厚差小并且表面平滑性优异的滤色器节和/或黑矩阵。本发明的着色组合物含有由透明树脂、其前驱体或它们的混合物构成的色素载体、色素、有机溶剂、流平剂，该着色组合物在100ms的动态表面张力(I)与在1000ms的动态表面张力(II)满足下述关系式(1)。本发明的滤色器的制造方法中，使用挤压式涂布方式涂布装置在基板上涂布所述的着色组合物，来形成滤色器节和/或黑矩阵。[{(I)－(II)}/(I)]×100≤7.0…(1)
Description
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器的制造中所使用的着色组合物、使用该着色组合物的滤色器及其制造方法。
背景技术
构成液晶显示器(LCD)、彩色摄像管元件(CCD)等的滤色器的制造中，需要将涂布液涂布到透明基板上，形成干燥时的膜厚为约1～3μm的均匀涂膜。作为涂布方式，一般使用旋涂法。
旋涂法是一边以规定转速旋转透明基板，一边在透明基板上滴落涂布液，根据离心力将涂布液薄薄地铺展，将膜厚受涂布液粘度和转速等控制的涂膜形成于透明基板表面的涂布方法。旋涂法有大气开放型和密闭杯方式，但任意方式都存在透明基板的旋转中心部分和外周部分的涂布膜厚，与其中间部分相比过于厚的缺点。
作为消除该缺点，形成采用旋涂法涂布时中心部和外周部与中间部分的膜厚差小，并且表面平滑性优异的涂膜的组合物，已知在特定有机溶剂中溶解或分散颜料、粘合剂聚合物及感放射线化合物的组合物(例如参照特开平6-3521号公报)。
通过使用所述组合物，涂膜的膜厚差变小，但在旋涂法中，滴落在透明基板上的涂布液中涂布在透明基板表面的量只不过占几个％，其余九十几％的涂布液从透明基板排出掉，因此存在浪费大的缺点，近年来随着基板尺寸的大型化，该缺点成为较大问题。
为了解决这种旋涂法的缺点，近年来探讨了挤压式涂布法(例如参照特开平7-168015号公报、特开2000-193818号公报、及特开2001-195004号公报)。挤压式涂布法与旋涂法相比，除了涂布液的浪费少以外，还具有一直到涂布头前端，涂布液的供给回路全部为密闭体系的优点。
发明内容
但是，挤压式涂布法中基板外周部的涂膜上升，变得比基板中心部的涂膜厚，存在产生所谓的“角”的缺点。随着近年来的面板的大型化，为了将一直到基板端部都用作为大的面板，在基板外周部产生膜厚差是不合适的。该问题，对于使用了为了形成中心部和外周部的膜厚差小，且表面平滑性优异的涂膜而开发出的旋涂用组合物的情况来说，由于所要求的特性不同，因此不易解决。
从而，本发明的目的为提供一种着色组合物，该着色组合物为，即使在采用挤压式涂布法形成涂膜时使用，也不易在基板外周部产生涂膜的膜厚差，能够形成表面平滑性优异的涂膜。
另外，本发明的另一个目的是提供一种滤色器，该滤色器具备中心部和外周部的膜厚差小并且表面平滑性优异的滤色器节和/或黑矩阵。
此外，本发明的再一个目的为提供滤色器的制造方法，所述滤色器具备中心部和外周部的膜厚差小并且表面平滑性优异的滤色器节和/或黑矩阵。
本发明的着色组合物为含有由透明树脂、其前驱体或它们的混合物构成的色素载体、色素、有机溶剂、流平剂的着色组合物，其特征在于，所述着色组合物在100ms的动态表面张力(I)与在1000ms的动态表面张力(II)满足下述关系式(1)。
[{(I)-(II)}/(I)]×100≤7.0 …(1)
另外，本发明的滤色器的特征在于，具备由本发明的着色组合物形成的滤色器节和/或黑矩阵。
另外，本发明的滤色器的制造方法为，具备黑矩阵和/或滤色器节的滤色器的制造方法，其特征在于，在基板上由挤压式涂布方式涂布本发明的着色组合物，形成滤色器节和/或黑矩阵。
本申请的公开与2005年2月2日申请的特愿2005-026230号记载的主题相关，在这里引用了其公开内容。
附图说明
图1为在实施例使用的挤压式涂布方式的涂布装置的概要图；
图2为表示采用图1的涂布装置(挤压式涂布机)的涂布状态的立体图。
图中，1为涂布头，2为前刀刃，3为背刀刃，4为歧管，5为狭缝，6为配管，7为阀，8为定量泵，9为过滤器，10为涂布液槽，11为涂膜，12为涂布基板，13为输送台。
具体实施方式
首先，具体地说明本发明中的着色组合物。
本发明的着色组合物为含有由透明树脂、其前驱体或它们的混合物构成的色素载体、色素、有机溶剂、流平剂的着色组合物，其特征在于，所述着色组合物在100ms的动态表面张力(I)与在1000ms的动态表面张力(II)满足下述关系式(1)。
[{(I)-(II)}/(I)]×100≤7.0 …(1)
当使用左边的值大于7.0的着色组合物形成涂膜时，基板外周部的涂膜将会比基板中心部的涂膜厚，上升，而产生角。
作为本发明的着色组合物中含有的流平剂，适宜使用硅系流平剂，尤其是以下述通式(2)表示的化合物。
式中，m为5～30，优选为10～20的整数；n为50～100，优选为60～90的整数；x为1～20，优选为5～15的整数。
作为由上述通式(2)表示的化合物构成的市售硅系流平剂，可以举出ビツクケミ一公司制造的“BYK-300”(在公式(2)中，m为14，n为77，x为10)。此外，作为其他的市售硅系流平剂，可以举出ビツクケミ一公司制造的“BYK-320”、“BYK-323”、“BYK-333”。流平剂可以单独使用一种，也可以混合使用两种或两种以上。
流平剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以0.01～10重量份，优选以0.05～5重量份的量使用。
本发明的着色组合物中含有的色素载体，由透明树脂、其前驱体或它们的混合物构成。透明树脂是在可见光区域的400～700nm的全波长区域透过率优选大于等于80％，更优选大于等于95％的树脂。作为透明树脂可以举出热塑性树脂、热固性树脂及光敏性树脂，作为其前驱体可以举出通过照射放射线发生固化而生成透明树脂的单体或低聚物，这些可以单独使用一种，也可以混合使用两种或两种以上。
色素载体可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以30～700重量份，优选以60～450重量份的量使用。另外，使用透明树脂和其前驱体的混合物作为色素载体时，透明树脂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以200～400重量份，优选以50～250重量份的量使用。此外，透明树脂的前驱体可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以10～300重量份，优选以10～200重量份的量使用。
作为热塑性树脂可以举出例如丁醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯、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，作为热固性树脂可以举出例如环氧树脂、苯鸟粪胺、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、酚醛树脂等。
作为光敏性树脂可以举出对于具有羟基、羧基、氨基等反应性取代基的线性高分子，反应具有异氰酸酯基、醛基、环氧基等反应性取代基的(甲基)丙烯酸系化合物或肉桂酸，而在所述线性高分子中导入(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基等光交联性基团的树脂。另外，也可以使用由羟基烷基(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸系化合物，对苯乙烯-马来酸酐共聚物或α-烯烃-马来酸酐共聚物等含有酸酐的线性高分子进行半酯化的树脂。
作为透明树脂前驱体的单体和低聚物，可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸-1，6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸三丙二醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、1，6-己二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、双酚A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、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、酯基丙烯酸酯、羟甲基化三聚氰胺的(甲基)丙烯酸酯、环氧基(甲基)丙烯酸酯、氨酯基丙烯酸酯等各种丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、羟乙基乙烯基醚、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。
作为本发明着色组合物中含有的色素，可以将有机或无机的颜料单独使用一种，或者混合使用两种或两种以上。颜料中，优选发色性高且耐热性高的颜料，尤其优选耐热分解性高的颜料，通常使用有机颜料。
下面，用颜色索引号表示本发明着色组合物优选使用的有机颜料的具体例。
作为用于形成红色滤色器节的红色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料红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等红色颜料。可以在红色着色组合物中并用黄色颜料、橙色颜料。
作为用于形成黄色滤色器节的黄色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料黄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等黄色颜料。
用于形成橙色滤色器节的橙色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料橙36、43、51、55、59、61等橙色颜料。
用于形成绿色滤色器节的绿色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料绿7、10、36、37等绿色颜料。可以在绿色着色组合物中并用黄色颜料。
用于形成蓝色滤色器节的蓝色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等蓝色颜料。蓝色颜料着色组合物中可以并用C.I.颜料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等紫色颜料。
用于形成青色滤色器节的青色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料蓝15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16、81等青色颜料。
用于形成品红色滤色器节的品红色着色组合物，可以使用例如C.I.颜料紫1、19、C.I.颜料红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。
用于形成黑矩阵的黑色着色组合物，可以使用例如碳黑、苯胺黑、蒽醌系黑色颜料、二萘嵌苯系黑色颜料，具体地可以使用C.I.颜料黑1、6、7、12、20、31等。黑色着色组合物也可以使用红色颜料、蓝色颜料、绿色颜料的混合物。作为黑色颜料从价格和遮光性大的观点考虑优选碳黑，碳黑也可以用树脂等进行表面处理。另外，为了调节色调，黑色着色组合物中也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、氧化锌、硫酸铅、黄色铅、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁士蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土、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，金属粉等。无机颜料，为了在得到彩度与明度的平衡的同时确保良好的涂布性、灵敏度、显影性等，与有机颜料组合使用。
本发明的着色组合物，可以在不降低耐热性的范围内含有染料，以进行调色。
作为本发明的着色组合物中含有的有机溶剂，可以举出2-戊酮、4-戊酮、环己酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸异戊酯、醋酸正戊酯、甲基异丁基酮、正丁醇、乙二醇单乙基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单甲基醚醋酸酯、乙二醇单乙基醚醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、丙二醇单乙基醚醋酸酯、N，N-二甲基甲酰胺、1，2，3-三氯丙烷、邻氯代甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、二异丁酮、乙二醇单丁基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇单丁基醚醋酸酯、乙二醇二丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇单异丙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇二醋酸酯、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇单甲基醚、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基醋酸酯、3-甲氧基-3-甲基丁基醋酸酯、γ-丁内酯、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、对氯代甲苯、邻二乙基苯、间二乙基苯、对二乙基苯、邻二氯代苯、间二氯代苯、正丁基苯、仲丁基苯、叔丁基苯、环己醇、甲基环己醇等。这些可以单独使用，或者混合使用两种或两种以上。有机溶剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以800～4000重量份，优选以1000～2500重量份的量使用。
通过紫外线等的光照射使所述组合物固化时，本发明的着色组合物中可以添加光聚合引发剂。
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-异丙苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代基)-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、苄基二甲基缩酮等苯偶姻系光聚合引发剂，苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基苯甲酮、羟基苯甲酮、丙烯酸化苯甲酮、4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫化物等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，2，4，6-三氯均三嗪、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(对甲苯基)-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、2-胡椒基-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基均三嗪、2-(萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)均三嗪、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等。光聚合引发剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以5～200重量份，优选以10～150重量份的量使用。
上述光聚合引发剂可以单独使用，也可以混合使用两种或两种以上。也可以并用作为增敏剂的α-酰基肟酯、酰基膦氧化物、甲基苯基二羟乙酸酯、苯偶酰、9，10-菲醌、樟脑醌、乙基蒽醌、4，4’-二乙基异二苯基酞酮、3，3’，4，4’-四(叔丁基过氧化羰基)苯甲酮、4，4’-二乙氨基苯甲酮等化合物。增敏剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以0.1～60重量份的量使用。
本发明的着色组合物，通过将一种或两种或两种以上的色素，与流平剂、以及根据需要与上述光聚合引发剂一起，用三辊磨机、二辊磨机、砂磨机、捏合机、湿式微粉碎机等各种分散装置微细地分散到色素载体和有机溶剂中而制造。流平剂可以在将色素分散到色素载体和有机溶剂中后添加。另外，含有两种或两种以上的色素的着色组合物，也可以将各色素分别微细地分散到色素载体和有机溶剂中后再混合而制造。将色素分散到色素载体和有机溶剂中时，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。分散助剂由于对颜料的分散效果优异，防止分散后的颜料再凝集的效果大，因此使用将颜料使用分散助剂分散到色素载体和有机溶剂中的着色组合物时，可以得到透明性优异的滤色器。分散助剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以0.1～40重量份，优选以0.1～30重量份的量使用。
树脂型颜料分散剂是具有被颜料吸附这种性质的颜料亲和性部位和与色素载体有相溶性的部位的树脂，被颜料吸附而起到使颜料稳定地分散在色素载体中的作用。作为树脂型颜料分散剂具体地可以使用除了用作为上述透明树脂的树脂以外的聚氨酯、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、含羟基聚羧酸酯或它们的改性产物、通过将聚(低级亚烷基亚胺)和具有游离羧基的聚酯反应而形成的酰胺或其盐等油性分散剂，(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性树脂或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，这些可以单独使用，或者混合使用两种或两种以上。
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-丙烯酸共聚物的碱金属盐、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子型表面活性剂；聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯等非离子型表面活性剂；烷基季铵盐或其环氧乙烷加成物等阳离子型表面活性剂；烷基二甲氨基醋酸甜菜碱、烷基咪唑啉等两性表面活性剂，这些可以单独使用，或者混合使用两种或两种以上。
色素衍生物是在有机色素中导入取代基的化合物。这种有机色素中还包括通常被叫做色素的萘系、蒽醌系等浅黄色芳香族多环化合物。作为色素衍生物可以使用特开昭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号公报等中记载的物质，这些可以单独使用，或者混合使用两种或两种以上。
本发明的着色组合物中还可以含有储存稳定剂，以稳定组合物的随时间性粘度。另外，也可以含有硅烷偶联剂，以提高与透明基板的密合性。
作为储存稳定剂，可以举出例如苄基三甲基氯化物、二乙基羟基胺等季铵盐氯化物，乳酸、草酸等有机酸及其甲基醚，叔丁基焦儿茶酚、四乙膦、四苯膦等有机膦，亚磷酸盐等。储存稳定剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以0.1～10重量份的量使用。
作为硅烷偶联剂，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-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)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硅烷类等。硅烷偶联剂可以相对于着色组合物中的色素100重量份，以0.01～10重量份，优选以0.05～5重量份的量使用。
本发明的着色组合物可以调制成为凹版胶印用印刷油墨、无水胶印印刷油墨、丝网印刷用油墨、溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂材料。溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂材料是，在含有作为色素载体的热塑性树脂、热固性树脂或光敏性树脂、以及单体、光聚合引发剂、有机溶剂的组合物中分散了色素的材料。
本发明的着色组合物，最好是通过离心分离、烧结过滤器、膜滤器等方式，去除大于等于5μm的粗大粒子，优选去除大于等于1μm的粗大粒子，进一步优选去除大于等于0.5μm的粗大粒子与混入的灰尘。
另外，本发明的着色组合物，为了不发生涂布斑，而得到均匀的涂膜，优选调节成使用E型粘度计在转速20rpm测定的在25℃的粘度为小于等于6mPa·s，更优选调节成2mPa·s～6mPa·s。
接着，说明使用本发明的着色组合物的滤色器的制造方法。
本发明的滤色器是在基板上具有滤色器节和/或黑矩阵，例如可以具有黑矩阵和红色、绿色、蓝色的滤色器节。所述滤色器节和/或黑矩阵是通过挤压式涂布方式涂布本发明的着色组合物，形成于基板上。
采用挤压式涂布方式的着色组合物的涂布，可以使用公知的挤压式涂布机进行，此时的涂布条件可以根据着色组合物的组成、制造的滤色器的种类等而适当选择。例如，优选喷嘴前端的刀刃宽度为50～500μm，喷嘴前端与基板面的间距为30～300μm。调节涂膜厚度时，可以调节刀刃的行走速度和从刀刃的涂布量来实现。
作为滤色器的基板，可以使用对可见光的透过率高的碱石灰玻璃、低碱硼硅酸玻璃、无碱铝硼硅酸玻璃等的玻璃板，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂板。另外，玻璃板或树脂板的表面，为了在成面板后进行液晶驱动，可以形成由氧化铟、氧化锡等构成的透明电极。
采用照相平版印刷法的各色滤色器节及黑矩阵的形成，是按照下述方式进行。即，把作为溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂材料调制的本发明的着色组合物，使用挤压式涂布方式的涂布装置在基板上涂布成干燥膜厚成为0.2～10μm。对于根据需要干燥的膜，通过设置成与该膜接触或者非接触的状态的具有规定图案的掩膜进行紫外线曝光。然后，浸渍在溶剂或碱显影液中，或者通过喷涂等将显影液进行喷雾，去除未固化部，形成期望的图案后，对必要的颜色重复同样的操作，形成各色滤色器节和黑矩阵。进而，为了促进着色抗蚀剂材料的聚合，也可以根据需要实施加热。根据照相平版印刷法，可以制造出精度比印刷法高的滤色器。
滤色器节和黑矩阵的干燥膜厚优选为0.2～10μm，更优选为0.2～5μm。干燥涂布膜时，也可以使用减压干燥机、对流烘箱、IR烘箱、热板等。
显影时，作为碱显影液使用碳酸钠、氢氧化钠等水溶液，也可以使用二甲基苄基胺、三乙醇胺等有机碱。另外，显影液中也可以添加消泡剂或表面活性剂。
作为显影处理方法，可以适当使用喷淋显影法、喷涂显影法、浸渍显影法、搅炼(盛液)显影法等。
为了提高紫外线曝光灵敏度，也可以在涂布上述着色抗蚀剂材料并干燥后，涂布水溶性或碱溶性树脂例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸系树脂等并干燥，形成能够防止氧引起的聚合阻碍的膜后，进行紫外线曝光。
本发明的着色组合物在100ms的动态表面张力与在1000ms的动态表面张力的变化率小于等于7.0％，因此通过使用该着色组合物，可以形成在基板外周部没有角、基板外周部和基板中心部的膜厚差小、并且没有涂布斑的均匀的涂膜。
从而，通过使用本发明的着色组合物形成滤色器节和/或黑矩阵，可以提高制造滤色器的成品率。
实施例
下面，根据实施例进一步具体说明本发明，但本发明只要不超出其要点，则并不限于下面的实施例。
实施例和比较例中，“份”和“％”分别表示“重量份”和“重量％”。
首先，说明在实施例和比较例中使用的丙烯酸系树脂溶液的调制。树脂的分子量是由GPC(凝胶渗透色谱)测定的聚苯乙烯换算重均分子量。
丙烯酸系树脂溶液的调制
在反应容器中放入环己酮370份，在容器中边注入氮气边加热到80℃，在该温度经1小时滴加下述单体和热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸 20.0份
甲基丙烯酸甲酯 10.0份
甲基丙烯酸丁酯 55.0份
甲基丙烯酸2-羟基乙酯 15.0份
偶氮二异丁腈 4.0份
滴加后进一步在100℃反应3小时，然后添加用50份环己酮溶解了偶氮二异丁腈1.0份的混合物，进而在100℃继续反应1小时，得到丙烯酸系树脂的溶液。丙烯酸系树脂的重均分子量约为40000。
冷却至室温后，采样树脂溶液约2g，在180℃加热干燥20分钟，测定不挥发组分，在前面合成的树脂溶液中添加环己酮至不挥发组分成为20％，调制出丙烯酸系树脂溶液。
实施例1
均匀地搅拌混合下述组成的混合物后，使用直径1mm的玻璃珠，用砂磨机分散5小时后，用5μm的过滤器过滤，制作出铜酞菁分散体。
ε型铜酞菁颜料(C.I.颜料蓝15:6) 12.0份
(BASF公司制“ヘリオゲンブル一L-6700F”)
分散剂(ゼネカ公司制“ソルスパ一ス20000”) 2.4份
丙烯酸系树脂溶液 28.1份
环己酮 57.5份
接着，将下述组成的混合物均匀地搅拌混合后，用1μm的过滤器过滤，得到调节成蓝色抗蚀剂材料的着色组合物。在表1表示着色组合物的组成(将全部着色组合物计为100时的重量份，括号内为相对于颜料100重量份的重量)。
铜酞菁分散体 45.0份
丙烯酸系树脂溶液 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
(汽巴特殊化学品公司制“イルガキユア一907”)
增敏剂(保土ケ谷化学公司制“EAB-F”) 0.2份
硅系流平剂(ビツクケミ一公司制“BYK-330” 1.0份
的2％乙二醇单乙基醚醋酸酯稀释溶液)
环己酮 34.0份
实施例2～7及比较例1
除了将颜料、分散剂、丙烯酸系树脂、单体、光聚合引发剂、增敏剂、溶剂、流平剂的组成变更为表1所示比例(将全部着色组合物计为100时的重量份，括号内为相对于颜料100重量份的重量)以外，与实施例1同样地进行，得到调节成各色抗蚀剂材料的着色组合物。
在实施例和比较例中使用的色素载体的可见光区域(400～700nm)的透过率为大于等于95％。
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 | 比较例1 | |
| 颜色 | 蓝 | 红 | 绿 | 黑 | 蓝 | 蓝 | 蓝 | 蓝 |
| 颜料 | 5.40(100) | 6.10(100) | 5.60(100) | 5.50(100) | 5.40(100) | 5.40(100) | 5.40(100) | 5.40(100) |
| 分散剂 | 1.08(20) | 1.24(20) | 1.12(20) | 1.10(20) | 1.08(20) | 1.08(20) | 1.08(20) | 1.08(20) |
| 丙烯酸系树脂 | 5.02(93) | 4.66(76) | 4.78(85) | 4.90(89) | 5.02(93) | 5.02(93) | 5.02(93) | 5.02(93) |
| 单体 | 4.80(89) | 4.60(76) | 4.80(86) | 4.80(87) | 4.80(89) | 4.80(89) | 4.80(89) | 4.80(89) |
| 光聚合引发剂 | 2.50(46) | 2.20(36) | 2.50(45) | 2.50(45) | 2.50(46) | 2.50(46) | 2.50(46) | 2.50(46) |
| 增敏剂 | 0.20(3.7) | 0.20(3.3) | 0.20(3.6) | 0.20(3.6) | 0.20(3.7) | 0.20(3.7) | 0.20(3.7) | 0.20(3.7) |
| 有机溶剂 | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) | 80.99(1500) |
| 流平剂A | 0.01(0.19) | 0.01(0.16) | 0.01(0.18) | 0.01(0.18) | - | - | - | - |
| 流平剂B | - | - | - | - | 0.01(0.19) | - | - | - |
| 流平剂C | - | - | - | - | - | 0.01(0.19) | - | - |
| 流平剂D | - | - | - | - | - | - | 0.01(0.19) | - |
| 流平剂E | - | - | - | - | - | - | - | 0.01(0.19) |
蓝色用颜料：ε型铜酞菁颜料(C.I.颜料蓝15:6) 5.40份
(BASF公司制“ヘリオゲンブル一L-6700F”)
红色用颜料：二氧代吡咯并吡咯系颜料(C.I.颜料红254) 5.08份
(汽巴特殊化学品公司制“イルガフオ一レツドB-CF”)
蒽醌系颜料(C.I.颜料红177) 0.82份
(汽巴特殊化学品公司制“クロモフタ一ルレツドA2B”)
蒽醌系颜料(C.I.颜料黄199) 0.20份
(汽巴特殊化学品公司制“クロモフタ一ルエロ一GT-AD”)
小计6.10份
绿色用颜料：卤化铜酞菁系颜料(C.I.颜料绿36) 3.25份
(东洋油墨制造公司制“リオノ一ルグリ一ン6YK”)
单偶氮系颜料(C.I.颜料黄150) 2.35份
(拜尔公司制“フアンチヨンフア一ストエロ一Y-5688”)
小计5.60份
黑色用颜料：碳黑(テグサ公司制“Pintex75”) 5.50份
分散剂：ゼネカ公司制“ソルスパ一ス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：汽巴特殊化学品公司制“イルガキユア一907”
增敏剂：保土ケ谷化学公司制“EAB-F”
硅系流平剂A：ビツクケミ一公司制“BYK-330”的2％乙二醇单乙基醚醋酸酯稀释溶液
硅系流平剂B：ビツクケミ一公司制“BYK-323”的1％环己酮稀释溶液
硅系流平剂C：ビツクケミ一公司制“BYK-333”的1％环己酮稀释溶液
硅系流平剂D：ビツクケミ一公司制“BYK-320”的1％环己酮稀释溶液
氟系流平剂E：大日本油墨化学工业公司制“BL-20”的5％乙二醇单乙基醚醋酸酯稀释溶液
用动态表面张力仪(クルス公司制)测定在实施例1～7及比较例1得到的各色抗蚀剂材料在100ms的动态表面张力(I)和在1000ms的动态表面张力(II)，计算[{(I)-(II)}/(I)]×100的值。另外，使用E型粘度计(トキメツク公司制)以转速20rpm测定所得到各色抗蚀剂材料在25℃的粘度。并且，使用图1所示挤压式涂布方式的涂布装置，将所得到各色抗蚀剂材料，如图2所示在360mm×465mm大小的玻璃基板上涂布成平均膜厚2.0μm，将得到的涂布基板在70℃预烘20分钟，得到干燥涂膜。从得到的干燥涂膜的短边中央至涂布方向10cm，每隔5mm测定膜厚。将此时的最大膜厚记为Tmax，最小膜厚记为Tmin，平均膜厚记为Tavg。由下式(3)评价膜厚的均匀性U(Uniformity)，将小于1％记为A，将大于等于1％且小于2％记为B，将大于等于2％且小于5％记为，将大于等于5％记为D。
U(％)＝(Tmax-Tmin)/(Tavg×2) …(3)
另外，对于上述涂布基板，利用白色透过光评价涂布斑。将通过目测观察没有涂布斑的情况记为A，将能够观察到稍微的涂布斑的情况记为B，将能够清楚地观察到涂布斑的情况记为C。在表2表示膜厚均匀性及涂布斑评价结果。
在图1或2中，1为涂布头，2为前刀刃，3为背刀刃，4为歧管，5为狭缝，6为配管，7为阀，8为定量泵，9为过滤器，10为涂布液槽，11为涂膜，12为涂布基板，13为输送台。
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 | 比较例1 | |
| 颜色 | 蓝 | 红 | 绿 | 黑 | 蓝 | 蓝 | 蓝 | 蓝 |
| [{(I)-(II)}/(I)]×100 | 5.1 | 6.3 | 6.7 | 6.5 | 6.7 | 6.9 | 7.0 | 11.1 |
| 抗蚀剂材料粘度(mPa·s) | 3.8 | 4.6 | 43 | 4.2 | 3.7 | 3.8 | 3.8 | 5.5 |
| 膜厚均匀性 | A | A | B | B | C | C | C | D |
| 涂布斑评价 | A | A | A | A | A | A | A | B |
使用实施例1～7的抗蚀剂材料形成的涂膜，尤其是使用含有上述式(2)所示硅系流平剂的实施例1～4的抗蚀剂材料形成的涂膜，基板端面部与基板中心部的膜厚差小，为均匀的涂膜。另一方面，使用比较例1的抗蚀剂材料形成的涂膜，基板端面部与基板中心部的膜厚差大。
另外，使用实施例1～7的抗蚀剂材料形成的涂膜，没有发现有涂布斑，但使用比较例1的抗蚀剂材料形成的涂膜，观察到了涂布斑。
将在实施例1～7得到的抗蚀剂材料，采用挤压式涂布法涂布到360mm×465mm大小的玻璃基板上，用上述的照相凹版印刷法制造滤色器。结果能够得到在基板外周部没有角，并且没有涂布斑的滤色器。
Claims (6)
1.着色组合物，其为含有由透明树脂、其前驱体或它们的混合物构成的色素载体、色素、有机溶剂、流平剂的着色组合物，其特征在于，所述着色组合物在100ms的动态表面张力(I)与在1000ms的动态表面张力(II)满足下述关系式(1)，
[{(I)-(II)}/(I)]×100≤7.0 …(1)。
2.权利要求1所述的着色组合物，其特征在于，流平剂为硅系流平剂。
3.权利要求2所述的着色组合物，其特征在于，硅系流平剂为以下述通式(2)表示的化合物，
式中，m为5～30的整数，n为50～100的整数，x为1～20的整数。
4.权利要求1～3的任意一项所述的着色组合物，其特征在于，在25℃的粘度为小于等于6mPa·s。
5.滤色器，其特征在于，具备由权利要求1～4的任意一项所述的着色组合物形成的滤色器节和/或黑矩阵。
6.滤色器的制造方法，其为具备黑矩阵和/或滤色器节的滤色器的制造方法，其特征在于，在基板上，采用挤压式涂布方式涂布权利要求1～4的任意一项所述的着色组合物，来形成滤色器节和/或黑矩阵。
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