JP2006126387A - Black coloring material for black matrix, black composition for black matrix, black matrix and color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面平滑性及び遮光性に優れた、高い光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることができるブラックマトリックス用黒色着色材料、該ブラックマトリックス用黒色着色材料を含有するブラックマトリックス用黒色組成物、該黒色組成物から得られる感光性が付与されたブラックマトリックス用黒色組成物、該ブラックマトリックス用黒色組成物又は該感光性ブラックマトリックス用黒色組成物から得られる塗膜形成物を含むカラーフィルターを提供する。 The present invention relates to a black colored material for black matrix which can obtain a black matrix having a high optical density and excellent surface smoothness and light shielding property, a black composition for black matrix containing the black colored material for black matrix, Provided is a black composition for black matrix provided with photosensitivity obtained from the black composition, a black composition for black matrix, or a color filter comprising a coating film formed from the black composition for photosensitive black matrix. To do.
現在の情報化社会において、パーソナルコンピュータを始めとした各種情報機器がビジネス用、個人・家庭用を問わず普及しており、その端末には必ずディスプレイが組み込まれている。殊に、携帯型の情報機器は、軽量、省スペースが要求されることから、液晶表示素子(LCD)が用いられていると共に、カラー化が進んでいる。 In the current information society, various information devices such as personal computers are prevalent regardless of business use, personal use, and home use, and a display is always incorporated in the terminal. In particular, since portable information devices are required to be light and space-saving, liquid crystal display elements (LCD) are used and colorization is progressing.
カラー液晶表示素子(LCD)は、ガラス基板上に、R(赤)、G(緑)、B(青)の3原色又はC(シアン)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)の3原色を規則的に配列したカラーフィルター層と遮光用のブラックマトリックス層を形成することにより得られる。 A color liquid crystal display (LCD) has three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) or three primary colors of C (cyan), Y (yellow), and M (magenta) on a glass substrate. It is obtained by forming a regularly arranged color filter layer and a black matrix layer for light shielding.
ブラックマトリックス層は、1)画素以外の部分でのバックライトの光を遮り表示コントラストを向上する、2)隣接する各画素の混色を防止し、色純度の低下を防ぐ、3)光電流によるTFTの動作不全を防止する、4)表示面への背景光の映り込みによるコントラストの低下を防ぐ、等の目的のために設けられている。 The black matrix layer 1) improves the display contrast by blocking the backlight light other than the pixels, 2) prevents color mixing of adjacent pixels and prevents color purity degradation, and 3) TFTs caused by photocurrent. 4) to prevent a decrease in contrast due to reflection of background light on the display surface.
近年の液晶表示素子(LCD)の高画質化に伴い、ブラックマトリックス層にもより高性能化が求められており、上記目的を達成するために、高い遮光率、低反射率及びファインパターン性が要求されている。 With the recent improvement in image quality of liquid crystal display elements (LCDs), higher performance is also required for the black matrix layer. To achieve the above objectives, a high light-shielding rate, low reflectance, and fine pattern properties are required. It is requested.
これまでに、塗料中における分散安定性を改善することを目的として、有機色素誘導体等をカーボンブラック表面に湿式処理(特許文献1及び2)又は乾式処理(特許文献3)することが行われている。 So far, for the purpose of improving the dispersion stability in the paint, an organic dye derivative or the like has been wet-treated (Patent Documents 1 and 2) or dry-processed (Patent Document 3) on the surface of carbon black. Yes.
表面平滑性及び遮光性に優れた、高い光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることのできるブラックマトリックス用黒色着色材料は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。 A black coloring material for black matrix, which is excellent in surface smoothness and light-shielding property and can obtain a black matrix having a high optical density, is currently most demanded, but has not yet been obtained.
また、特許文献1乃至2には、有機色素誘導体等をカーボンブラック表面に湿式処理することが記載されているが、溶剤中で処理を行うと、溶剤とカーボンブラック表面との相溶性の点から、十分な量の有機色素誘導体を処理するためには過剰の有機色素誘導体が必要であり、工業的及び環境負荷の観点から不利である。また、粒子表面からの脱離率が高く、ブラックマトリックス用黒色組成物中での効果的な分散が期待できないため、十分な表面平滑性及び光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることは困難である。 Patent Documents 1 and 2 describe wet treatment of an organic dye derivative or the like on the surface of carbon black. However, when the treatment is performed in a solvent, the compatibility between the solvent and the surface of carbon black is described. In order to treat a sufficient amount of the organic dye derivative, an excess of the organic dye derivative is necessary, which is disadvantageous from the viewpoint of industrial and environmental impact. Moreover, since the desorption rate from the particle surface is high and effective dispersion in the black composition for black matrix cannot be expected, it is difficult to obtain a black matrix having sufficient surface smoothness and optical density.
また、特許文献3には、有機色素誘導体等をカーボンブラック表面に乾式処理することが記載されているが、カーボンブラックと有機色素誘導体とを物理的に混合しているだけであり、後出比較例に示す通り、粒子表面からの脱離率が高く、ブラックマトリックス用黒色組成物中での分散性が低下するため、十分な表面平滑性及び光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることは困難である。 Further, Patent Document 3 describes that an organic dye derivative or the like is dry-treated on the surface of carbon black, but only carbon black and an organic dye derivative are physically mixed. As shown in the examples, it is difficult to obtain a black matrix having sufficient surface smoothness and optical density because the removal rate from the particle surface is high and the dispersibility in the black composition for black matrix is reduced. .
そこで、本発明は、表面平滑性及び遮光性に優れ、しかも、高い光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることができるブラックマトリックス用黒色着色材料を得ることを技術的課題とする。 Therefore, it is a technical object of the present invention to obtain a black coloring material for a black matrix which is excellent in surface smoothness and light shielding properties and which can obtain a black matrix having a high optical density.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、カーボンブラック粒子粉末の粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に該表面処理剤被覆表面に顔料誘導体及び/又は有機顔料が存在することを特徴とする黒色複合粒子粉末をブラックマトリックス用着色材として用いることにより、表面平滑性及び光学濃度に優れたブラックマトリックスが得られることを見いだし、本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that at least a part of the particle surface of the carbon black particle powder is coated with the surface treatment agent, and the pigment derivative and the surface treatment agent-coated surface are coated with the surface treatment agent. It has been found that a black matrix excellent in surface smoothness and optical density can be obtained by using black composite particle powder characterized by the presence of an organic pigment as a coloring material for black matrix. It came.
即ち、本発明は、カーボンブラック粒子粉末の粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に、該表面処理剤被覆カーボンブラック粒子の粒子表面に顔料誘導体及び/又は有機顔料が存在する黒色複合粒子粉末からなることを特徴とするブラックマトリックス用黒色着色材料である(本発明1)。 That is, according to the present invention, at least a part of the particle surface of the carbon black particle powder is coated with a surface treatment agent, and a pigment derivative and / or an organic pigment is present on the particle surface of the surface treatment agent-coated carbon black particle. A black coloring material for a black matrix, comprising black composite particle powder (Invention 1).
また、本発明は、カーボンブラック粒子粉末の粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に、該表面処理剤被覆カーボンブラック粒子の粒子表面に顔料誘導体が存在する黒色複合粒子粉末からなることを特徴とするブラックマトリックス用黒色着色材料である(本発明2)。 The present invention also provides a black composite particle powder in which at least a part of the particle surface of the carbon black particle powder is coated with a surface treatment agent, and a pigment derivative is present on the particle surface of the surface treatment agent-coated carbon black particle. This is a black coloring material for a black matrix (Invention 2).
また、本発明は、カーボンブラック粒子粉末の粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に、該表面処理剤被覆カーボンブラック粒子の粒子表面にフタロシアニン誘導体、もしくはCIE Lab色空間表示系におけるL*値が40以下、彩度C*値が30以下である有機顔料が存在する黒色複合粒子粉末からなることを特徴とするブラックマトリックス用黒色着色材料である(本発明3)。 The present invention also provides that at least a part of the particle surface of the carbon black particle powder is coated with a surface treatment agent, and the surface of the surface treatment agent-coated carbon black particle is coated with a phthalocyanine derivative or a CIE Lab color space display system. It is a black coloring material for black matrix characterized by comprising black composite particle powder in which an organic pigment having an L * value of 40 or less and a chroma C * value of 30 or less is present (Invention 3).
また、本発明は、本発明1乃至3のブラックマトリックス用黒色着色材料を溶剤に分散してなることを特徴とするブラックマトリックス用黒色組成物である(本発明4)。 Further, the present invention is a black composition for black matrix obtained by dispersing the black coloring material for black matrix of the present invention 1 to 3 in a solvent (Invention 4).
また、本発明は、本発明4のブラックマトリックス用黒色組成物が、少なくとも一つの酸性基及び/又は潜在性酸性基を有する透明樹脂を含有することを特徴とするブラックマトリックス用黒色組成物である(本発明5)。 Further, the present invention is the black composition for black matrix, wherein the black composition for black matrix of the present invention 4 contains a transparent resin having at least one acidic group and / or latent acidic group. (Invention 5).
また、本発明は、本発明5記載のブラックマトリックス用黒色組成物が、光ラジカル重合開始剤とエチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマーとを含有することを特徴とする感光性が付与されたブラックマトリックス用黒色組成物である(本発明6)。 Further, the present invention is characterized in that the black composition for a black matrix according to the present invention 5 contains a photo radical polymerization initiator and a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds. This is a black composition for black matrix to which photosensitivity is imparted (Invention 6).
また、本発明は、本発明5記載のブラックマトリックス用黒色組成物が、光酸発生剤を含有することを特徴とする感光性が付与されたブラックマトリックス用黒色組成物である(本発明7)。 Further, the present invention is a black composition for black matrix imparted with photosensitivity, characterized in that the black composition for black matrix according to the present invention 5 contains a photoacid generator (Invention 7). .
また、本発明は、本発明5乃至7のいずれかのブラックマトリックス用黒色組成物からなるブラックマトリックスである(本発明8)。 Further, the present invention is a black matrix comprising the black composition for black matrix according to any one of the present inventions 5 to 7 (present invention 8).
また、本発明は、本発明5乃至7のいずれかのブラックマトリックス用黒色組成物からなる塗膜形成物を含むことを特徴とするカラーフィルターである(本発明9)。 Further, the present invention is a color filter comprising a coating film formed of the black composition for a black matrix according to any one of the present inventions 5 to 7 (present invention 9).
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料は、ビヒクル中における分散性に優れると共に、着色力が高くいので、ブラックマトリックス用黒色着色材料として好適である。 The black coloring material for black matrix according to the present invention is suitable as a black coloring material for black matrix because of its excellent dispersibility in the vehicle and high coloring power.
本発明におけるブラックマトリックス用黒色組成物は、前記ブラックマトリックス用黒色着色材料を用いたことにより、高い光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることができるので、ブラックマトリックス用黒色組成物として好適である。 The black composition for black matrix in the present invention is suitable as a black composition for black matrix because a black matrix having a high optical density can be obtained by using the black coloring material for black matrix.
本発明におけるカラーフィルターは、高い光学濃度を有するブラックマトリックスを用いているので、コントラストの高いカラーフィルターとして好適である。 Since the color filter in the present invention uses a black matrix having a high optical density, it is suitable as a color filter having a high contrast.
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。 The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.
先ず、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料について述べる。 First, the black coloring material for black matrix according to the present invention will be described.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料は、芯粒子粉末であるカーボンブラックの粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に、該表面処理剤被覆粒子及び/又は前記カーボンブラック粒子の粒子表面に有機顔料もしくは顔料誘導体が存在している複合粒子からなる。 In the black coloring material for black matrix according to the present invention, at least a part of the surface of the carbon black particles as the core particle powder is coated with the surface treatment agent, and the surface treatment agent-coated particles and / or the carbon black particles. It is composed of composite particles in which organic pigments or pigment derivatives are present on the surface of the particles.
本発明におけるカーボンブラック粒子粉末としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック及びサーマルブラック等を用いることができる。 As the carbon black particle powder in the present invention, furnace black, channel black, acetylene black, thermal black and the like can be used.
カーボンブラックの粒子形状は、球状、粒状、多面体状、針状、紡錘状、米粒状、フレーク状、鱗片状及び板状等のいずれの形状であってもよい。 The particle shape of the carbon black may be any shape such as a spherical shape, a granular shape, a polyhedral shape, a needle shape, a spindle shape, a rice granular shape, a flake shape, a scale shape, and a plate shape.
カーボンブラックの粒子サイズは平均粒子径0.001〜2.0μmが好ましく、より好ましくは0.005〜1.5μm、更により好ましくは0.01〜1.0μmである。 The particle size of the carbon black is preferably an average particle size of 0.001 to 2.0 μm, more preferably 0.005 to 1.5 μm, and still more preferably 0.01 to 1.0 μm.
平均粒子径が2.0μmを超える場合には、得られるブラックマトリックス用黒色着色材料が粗大粒子となり、着色力及び隠蔽力が低下するため好ましくない。また、一般に、ブラックマトリックスの膜厚の上限値は2.0μm程度であるため、それ以上の粒子径の場合、表面が荒れるため好ましくない。 When the average particle diameter exceeds 2.0 μm, the resulting black coloring material for black matrix becomes coarse particles, which is not preferable because coloring power and hiding power are reduced. In general, the upper limit of the film thickness of the black matrix is about 2.0 μm, and when the particle diameter is larger than that, the surface becomes rough, which is not preferable.
カーボンブラックのBET比表面積値は0.5m2/g〜500m2/g以上であり、好ましくは0.75m2/g〜400m2/g、より好ましくは1.0m2/g〜300m2/gである。 BET specific surface area of the carbon black is at 0.5m 2 / g~500m 2 / g or more, preferably 0.75m 2 / g~400m 2 / g, more preferably 1.0m 2 / g~300m 2 / g.
本発明におけるカーボンブラックの黒色度は、L*値が33.0以下であり、好ましくは32.0以下、より好ましくは31.0以下である。 The blackness of the carbon black in the present invention has an L * value of 33.0 or less, preferably 32.0 or less, more preferably 31.0 or less.
本発明におけるカーボンブラックの隠蔽力は、2,000cm2/g以上が好ましく、より好ましくは2,500cm2/g以上、更に好ましくは3,000cm2/g以上である。 The hiding power of carbon black in the present invention is preferably 2,000 cm 2 / g or more, more preferably 2,500 cm 2 / g or more, and still more preferably 3,000 cm 2 / g or more.
本発明に用いられるカーボンブラックの粒子表面は、該表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されている。表面処理剤としては、カーボンブラックの粒子表面へ顔料誘導体及び/又は有機顔料を付着できるものであれば何を用いてもよく、表面処理剤としては、アルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系などのカップリング剤、低分子あるいは高分子界面活性剤等が好適に用いられる。より好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物である。 At least a part of the surface of the carbon black particles used in the present invention is coated with a surface treatment agent. Any surface treatment agent may be used as long as it can attach a pigment derivative and / or an organic pigment to the surface of the carbon black particles. Examples of the surface treatment agent include alkoxysilane, fluoroalkylsilane, and silane coupling. An organic silicon compound such as an agent and organopolysiloxane, a coupling agent such as titanate, aluminate and zirconate, a low molecular or high molecular surfactant and the like are preferably used. More preferred are organosilicon compounds such as alkoxysilanes, fluoroalkylsilanes, silane coupling agents, and organopolysiloxanes.
有機ケイ素化合物としては、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン及びデシルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トルフルオロプロピルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン及びトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン等のフルオロアルキルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、ポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、変性ポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン等が挙げられる。 Examples of organosilicon compounds include methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and propyl. Alkoxysilanes such as triethoxysilane, butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane and decyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane, heptadeca Fluorodecyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane, heptadecafluorodecyltriethoxysilane And fluoroalkylsilanes such as tridecafluorooctyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, Silane coupling such as γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane Agents, organopolysiloxanes such as polysiloxane, methyl hydrogen polysiloxane, and modified polysiloxane.
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスフェートチタネート、テトラ(2,2ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスフェートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。 Titanate coupling agents include isopropyl tristearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, isopropyl tri (N-aminoethylaminoethyl) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphate titanate, tetra (2,2 diallyl) Examples include oxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) phosphate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, and bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate.
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロポキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。 Examples of the aluminate coupling agent include acetoalkoxy aluminum diisopropylate, aluminum diisopropoxy monoethyl acetoacetate, aluminum trisethyl acetoacetate, aluminum trisacetylacetonate and the like.
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリボトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。 Examples of the zirconate coupling agent include zirconium tetrakisacetylacetonate, zirconium dibutoxybisacetylacetonate, zirconium tetrakisethylacetoacetate, zirconium tribotoxymonoethylacetoacetate, zirconium tributoxyacetylacetonate and the like.
低分子系界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジオクチルスルホンコハク酸塩、アルキルアミン酢酸塩、アルキル脂肪酸塩等が挙げられる。高分子系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸塩コポリマー、オレフィン−マレイン酸塩コポリマー等が挙げられる。 Examples of the low molecular surfactant include alkylbenzene sulfonate, dioctyl sulfone succinate, alkylamine acetate, alkyl fatty acid salt and the like. Examples of the polymeric surfactant include polyvinyl alcohol, polyacrylate, carboxymethylcellulose, acrylic acid-maleate copolymer, and olefin-maleate copolymer.
表面処理剤の被覆量は、カーボンブラックに対して表面処理剤に含まれる金属元素換算で0.02〜5.0重量%であることが好ましい。より好ましくは0.03〜3.0重量%、更により好ましくは0.05〜2.0重量%である。0.02重量%未満の場合には、カーボンブラック100重量部に対して0.05重量部以上の顔料誘導体及び/又は有機顔料を付着させることが困難である。5.0重量%までの被覆量で、カーボンブラック100重量部に対して顔料誘導体及び/又は有機顔料を0.05〜50重量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。 The coating amount of the surface treatment agent is preferably 0.02 to 5.0% by weight in terms of a metal element contained in the surface treatment agent with respect to carbon black. More preferably, it is 0.03-3.0 weight%, More preferably, it is 0.05-2.0 weight%. If it is less than 0.02% by weight, it is difficult to attach 0.05 parts by weight or more of the pigment derivative and / or organic pigment to 100 parts by weight of carbon black. Since a pigment derivative and / or an organic pigment can be attached in an amount of 0.05 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black at a coating amount of up to 5.0% by weight, there is no meaning to coat more than necessary.
本発明における有機顔料としては、一般に、着色剤として用いられている赤色系有機顔料、青色系有機顔料、黄色系有機顔料、緑色系有機顔料、橙色系有機顔料、褐色系有機顔料及び紫色系有機顔料等の各種有機顔料粒子粉末を使用することができる。 As the organic pigment in the present invention, generally used are red organic pigments, blue organic pigments, yellow organic pigments, green organic pigments, orange organic pigments, brown organic pigments and purple organics which are used as colorants. Various organic pigment particle powders such as pigments can be used.
各種有機顔料の中で、赤色系有機顔料としては、ブリリアントカーミン、パーマネントレッド等のアゾ系顔料、縮合アゾレッド等の縮合アゾ顔料及びジアミノアントラキノニルレッド、キナクリドンレッド、チオインジゴレッド、ペリレンレッド、ペリノンレッド、イソインドリンレッド、ジケトピロロピロールレッド等の縮合多環系顔料を用いることができる。青色系有機顔料としては、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー等のフタロシアニン系顔料、インダンスロンブルー、インジゴブルー等の縮合多環系顔料及びアルカリブルーを用いることができる。黄色系有機顔料としては、ハンザエロー等のモノアゾ系顔料、ベンジジンエロー、パーマネントエロー等のジスアゾ系顔料、縮合アゾイエロー等の縮合アゾ顔料及びアントラピリミジンイエロー、イソインドリノンイエロー、イソインドリンイエロー、キノフタロンイエロー等の縮合多環系顔料を用いることができる。緑色系有機顔料としては、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料を用いることができる。橙色系有機顔料としては、パーマネントオレンジ、リソールファストオレンジ、ピラゾロンオレンジ、バルカンファストオレンジ等のアゾ系顔料及びキナクリドン、ペリノンオレンジ、イソインドリノンオレンジ、イソインドリンオレンジ、ジケトピロロピロールオレンジ等の縮合多環系顔料を用いることができる。褐色系有機顔料としては、パーマネントブラウン、パラブラウン、ベンズイミダゾロンブラウン等のアゾ系顔料及びチオインジゴブラウン等の縮合多環系顔料を用いることができる。紫色系有機顔料としては、ファストバイオレット等のアゾ系顔料及び無置換キナクリドン、ジオキサジンバイオレット、ペリレンバイオレット等の縮合多環系顔料を用いることができる。得られるブラックマトリックス用黒色着色材料の黒色度を考慮すれば、CIE Lab色空間表示系におけるL*値が70.0以下のものが好ましく、より好ましくは50.0以下、更により好ましくは40.0以下である。また、同様の理由で、彩度C*値は40.0以下以下のものが好ましく、より好ましくは30.0以下、更により好ましくは20.0以下である。 Among various organic pigments, red organic pigments include azo pigments such as brilliant carmine and permanent red, condensed azo pigments such as condensed azo red, and diaminoanthraquinonyl red, quinacridone red, thioindigo red, perylene red, and perinone red. , Condensed polycyclic pigments such as isoindoline red and diketopyrrolopyrrole red can be used. As the blue organic pigment, phthalocyanine pigments such as metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue and fast sky blue, condensed polycyclic pigments such as indanthrone blue and indigo blue, and alkali blue can be used. Examples of yellow organic pigments include monoazo pigments such as Hansa Yellow, disazo pigments such as benzidine yellow and permanent yellow, condensed azo pigments such as condensed azo yellow, anthrapyrimidine yellow, isoindolinone yellow, isoindoline yellow, and quinophthalone yellow. These condensed polycyclic pigments can be used. As the green organic pigment, a phthalocyanine pigment such as phthalocyanine green can be used. Examples of orange organic pigments include azo pigments such as permanent orange, resol fast orange, pyrazolone orange, and balkan fast orange, and many condensation products such as quinacridone, perinone orange, isoindolinone orange, isoindoline orange, and diketopyrrolopyrrole orange. Cyclic pigments can be used. As the brown organic pigment, azo pigments such as permanent brown, para brown and benzimidazolone brown and condensed polycyclic pigments such as thioindigo brown can be used. As the purple organic pigment, azo pigments such as fast violet and condensed polycyclic pigments such as unsubstituted quinacridone, dioxazine violet and perylene violet can be used. In consideration of the blackness of the black coloring material obtained for black matrix, the L * value in the CIE Lab color space display system is preferably 70.0 or less, more preferably 50.0 or less, still more preferably 40. 0 or less. For the same reason, the saturation C * value is preferably 40.0 or less, more preferably 30.0 or less, and even more preferably 20.0 or less.
本発明における顔料誘導体としては、有機顔料の顔料骨格中に置換基を導入して得られた化合物を用いることができる。 As the pigment derivative in the present invention, a compound obtained by introducing a substituent into the pigment skeleton of an organic pigment can be used.
主骨格となる有機顔料としては、フタロシアニン系顔料、キクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系、インジゴ系、ジオキサジン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ジケトピロロピロール系等の縮合多環系顔料及びアゾ系顔料等が挙げられる。 Organic pigments that are the main skeleton include phthalocyanine pigments, cyclidone, anthraquinone, perylene, perinone, indigo, dioxazine, quinophthalone, isoindolinone, isoindoline, diketopyrrolopyrrole, etc. Examples thereof include condensed polycyclic pigments and azo pigments.
顔料誘導体の置換基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アルキルアミノ基、フタルイミド基等が挙げられる。具体的には、−SO3M、−OSO3M、−COOM、−P=O(OM)2(式中、Mは水素原子あるいはリチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属を示す)、−NR1R2、−NR1R2R3 +X−の末端基を有する側鎖型アミン、>NR1R2 +X−で表される主鎖型アミン(式中、R1、R2、R3は水素原子あるいは炭化水素基を表し、X−はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素イオンあるいは無機・有機イオンを表す)等である。 Examples of the substituent of the pigment derivative include a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, an alkylamino group, and a phthalimide group. Specifically, -SO 3 M, -OSO 3 M , -COOM, -P = O (OM) 2 ( wherein, M represents a hydrogen atom or a lithium, potassium, an alkali metal such as sodium), - NR 1 R 2 , a side chain amine having a terminal group of —NR 1 R 2 R 3 + X — , a main chain amine represented by> NR 1 R 2 + X − (wherein R 1 , R 2 , R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and X − represents a halogen element ion such as fluorine, chlorine, bromine or iodine, or an inorganic / organic ion).
具体的には、フタロシアニン系誘導体及びアゾ系顔料誘導体である、Solsperse 5000(商品名)、Solsperse 12000(商品名)、Solsperse 22000(商品名)(以上、アビシア株式会社製)、EFKA 6745(商品名)、EFKA 6750(商品名)(以上、エフカ アディティブズ製)等の市販品を好適に使用することができる。有機顔料と同様の理由から、フタロシアニン系誘導体がより好ましい。 Specifically, Solsperse 5000 (trade name), Solsperse 12000 (trade name), Solsperse 22000 (trade name) (above, manufactured by Avicia Co., Ltd.), EFKA 6745 (trade name), which are phthalocyanine derivatives and azo pigment derivatives. ), EFKA 6750 (trade name) (above, manufactured by Fuka Additives) and the like can be suitably used. For the same reason as organic pigments, phthalocyanine derivatives are more preferable.
得られるブラックマトリックス用黒色着色材料の黒色度を考慮すれば、酸性系の置換基を有するフタロシアニン系誘導体を用いることが好ましく、より好ましくは置換基としてスルホン酸基を有するフタロシアニン系誘導体である。 Considering the blackness of the black coloring material obtained for black matrix, it is preferable to use a phthalocyanine derivative having an acidic substituent, and more preferably a phthalocyanine derivative having a sulfonic acid group as a substituent.
本発明における顔料誘導体及び/又は有機顔料の付着量は、芯粒子粉末の表面積によっても異なるが、芯粒子粉末100重量部に対して顔料誘導体と有機顔料の総量として0.05〜50重量部であり、好ましくは0.1〜40重量部、より好ましくは0.2〜30重量部である。0.05重量部未満の場合には、芯粒子の粒子表面を被覆する顔料誘導体及び有機顔料が少なすぎるため、本発明の目的とする黒色複合粒子粉末を得ることが困難となる。50重量部を超える場合には、芯粒子粉末に対して顔料誘導体及び有機顔料が多すぎるため、黒色組成物中における分散性及び分散安定性が低下する。 The adhesion amount of the pigment derivative and / or organic pigment in the present invention varies depending on the surface area of the core particle powder, but is 0.05 to 50 parts by weight as a total amount of the pigment derivative and the organic pigment with respect to 100 parts by weight of the core particle powder. Yes, preferably 0.1 to 40 parts by weight, more preferably 0.2 to 30 parts by weight. When the amount is less than 0.05 parts by weight, the amount of the pigment derivative and the organic pigment covering the particle surface of the core particle is too small, and it is difficult to obtain the black composite particle powder that is the object of the present invention. When the amount exceeds 50 parts by weight, there are too many pigment derivatives and organic pigments relative to the core particle powder, so that dispersibility and dispersion stability in the black composition are lowered.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の粒子形状や粒子サイズは、芯粒子であるカーボンブラックの粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、芯粒子に相似する粒子形態を有している。 The particle shape and particle size of the black coloring material for black matrix according to the present invention greatly depend on the particle shape and particle size of carbon black, which is the core particle, and have a particle form similar to the core particle.
即ち、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の平均粒子径は0.001〜2.0μmが好ましく、より好ましくは0.005〜1.5μm、更により好ましくは0.01〜1.0μmである。 That is, the average particle diameter of the black coloring material for black matrix according to the present invention is preferably 0.001 to 2.0 μm, more preferably 0.005 to 1.5 μm, still more preferably 0.01 to 1.0 μm. is there.
平均粒子径が2.0μmを超える場合には、粒子サイズが大きすぎるため、着色力及び隠蔽力が低下するため好ましくない。また、一般に、ブラックマトリックスの膜厚の上限値は2.0μm程度であるため、それ以上の粒子径の場合、表面が荒れるため好ましくない。平均粒子径が0.001μm未満の場合には、ビヒクル中への分散が困難となる場合がある。 When the average particle diameter exceeds 2.0 μm, the particle size is too large, and the coloring power and the hiding power are reduced, which is not preferable. In general, the upper limit of the film thickness of the black matrix is about 2.0 μm, and when the particle diameter is larger than that, the surface becomes rough, which is not preferable. When the average particle size is less than 0.001 μm, dispersion in the vehicle may be difficult.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の粒子形状は、球状、粒状、多面体状、針状、紡錘状、米粒状、フレーク状、燐片状及び板状等のいずれの形状であってもよい。 The particle shape of the black coloring material for the black matrix according to the present invention may be any shape such as spherical shape, granular shape, polyhedron shape, needle shape, spindle shape, rice grain shape, flake shape, flake shape and plate shape. .
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料のBET比表面積値は0.5m2/g〜500m2/gが好ましく、より好ましくは0.75m2/g〜400m2/g、更により好ましくは1.0m2/g〜300m2/gである。BET比表面積値が0.5m2/g未満の場合には、粒子が粗大であり、着色力及び隠蔽力が低下するため好ましくない。 BET specific surface area value of the black matrix for black coloring material according to the present invention is preferably 0.5m 2 / g~500m 2 / g, more preferably 0.75m 2 / g~400m 2 / g, still more preferably 1 It is 0.0 m < 2 > / g-300 m < 2 > / g. When the BET specific surface area value is less than 0.5 m 2 / g, the particles are coarse and the coloring power and the hiding power are lowered, which is not preferable.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の黒色度は、L*値が29.0以下であり、好ましくは28.0以下であり、更により好ましくは27.0以下である。L*値が29.0を超える場合には、明度が高過ぎるため、光学濃度の高いブラックマトリックスを得ることが困難となる。 The blackness of the black coloring material for black matrix according to the present invention has an L * value of 29.0 or less, preferably 28.0 or less, and more preferably 27.0 or less. When the L * value exceeds 29.0, the brightness is too high, and it is difficult to obtain a black matrix having a high optical density.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の隠蔽力は、4,000cm2/g以上が好ましく、より好ましくは5,000cm2/g以上、更に好ましくは6,000cm2/g以上,最も好ましくは7,000cm2/g以上である。隠蔽力が4,000cm2/g未満の場合には、遮光性に優れたブラックマトリックスを得ることが困難となる。 The hiding power of the black coloring material for black matrix according to the present invention is preferably 4,000 cm 2 / g or more, more preferably 5,000 cm 2 / g or more, still more preferably 6,000 cm 2 / g or more, most preferably It is 7,000 cm 2 / g or more. When the hiding power is less than 4,000 cm 2 / g, it is difficult to obtain a black matrix having excellent light shielding properties.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の顔料誘導体もしくは有機顔料の脱離率は、後述する評価方法において、20%以下が好ましく、より好ましくは15%以下、更により好ましくは10%以下である。顔料誘導体もしくは有機顔料の脱離率が20%を超える場合には、カーボンブラック粒子表面からの脱離率が高く、ブラックマトリックス用黒色組成物中での効果的な分散が期待できないため、これを用いてブラックマトリックスとした場合、十分な光学濃度及び表面平滑性を得ることが困難となる。 The removal rate of the pigment derivative or organic pigment of the black coloring material for black matrix according to the present invention is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 10% or less in the evaluation method described later. . When the desorption rate of the pigment derivative or organic pigment exceeds 20%, the desorption rate from the surface of the carbon black particles is high, and effective dispersion in the black composition for the black matrix cannot be expected. When used as a black matrix, it becomes difficult to obtain sufficient optical density and surface smoothness.
次に、本発明に係るブラックマトリックス用黒色組成物について述べる。 Next, the black composition for black matrix according to the present invention will be described.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色組成物は、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料を溶剤に分散して構成され、更に、少なくとも一つの酸性基を有する透明樹脂を含有して構成され、更にまた、感光性を付与するために、光重合開始剤及びエチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマーあるいは光酸発生剤を含有して構成される。 The black composition for black matrix according to the present invention is constituted by dispersing the black coloring material for black matrix according to the present invention in a solvent, further comprising a transparent resin having at least one acidic group, Further, in order to impart photosensitivity, it is configured to contain a photopolymerization initiator and a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds or a photoacid generator.
以下に、本発明に係るブラックマトリックス用黒色組成物を構成する化合物及び組成物について詳細に説明する。 Below, the compound and composition which comprise the black composition for black matrices concerning this invention are demonstrated in detail.
本発明4に係るブラックマトリックス用黒色組成物は、前記ブラックマトリックス用黒色着色材料及び溶剤を含んでいる。必要により、分散剤などを添加してもよい。 The black composition for black matrix which concerns on this invention 4 contains the said black coloring material for black matrix, and a solvent. If necessary, a dispersant or the like may be added.
<溶剤>
本発明における溶剤としては、ブラックマトリックス用黒色着色材料及び透明樹脂、更には、エチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマー、光重合開始剤及び光酸発生剤を溶解あるいは分散し、且つ、塗布後に揮発除去できるものであれば、適宜用いることができる。例えば、水;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングルコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルアセテート類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、乳酸メチルエステル等の酢酸エステル類;乳酸エチルエステル、乳酸プロピルエステル等の乳酸エステル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチルラクトン等の環状エステル類等を用いることができる。これらの溶剤は1種又は2種以上を混合して用いることができる。
<Solvent>
As a solvent in the present invention, a black coloring material for black matrix and a transparent resin, and further a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds, a photopolymerization initiator and a photoacid generator are dissolved or dispersed. And what can be volatilized and removed after application | coating can be used suitably. For example, water; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; ethylene glycol monomethyl ether; Ether alcohols such as ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl Ether acetates such as ether acetate; ethyl acetate, butyl acetate, isoacetic acid Chill, acetic esters such as methyl lactate ester; lactate ethyl ester, lactic esters such as lactic acid propyl ester, ethylene carbonate, propylene carbonate, and cyclic esters such as γ- butyrolactone. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
本発明における溶剤の使用割合は、ブラックマトリックス用黒色着色材料、透明樹脂、更には、多官能性モノマーや光重合開始剤の全量に対して5〜90重量%、好ましくは10〜80重量%である。5重量%未満の場合には粘度が高くて均一な製膜が困難となる。90重量%以上の場合、塗布膜が薄くなり、十分な光学濃度を有するブラックマトリックスを得ることが困難となる。 The proportion of the solvent used in the present invention is 5 to 90% by weight, preferably 10 to 80% by weight, based on the total amount of the black coloring material for black matrix, the transparent resin, and the polyfunctional monomer and photopolymerization initiator. is there. If it is less than 5% by weight, it is difficult to form a uniform film because of its high viscosity. When it is 90% by weight or more, the coating film becomes thin, and it becomes difficult to obtain a black matrix having a sufficient optical density.
<分散剤>
本発明における分散剤としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等のアニオン性界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレート等の非イオン性界面活性剤の1種又は2種以上を用いることができる。
<Dispersant>
Examples of the dispersant in the present invention include anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate and polyoxyethylene alkyl ether sulfate triethanolamine, cationic surfactants such as stearylamine acetate and lauryltrimethylammonium chloride, lauryldimethylamine oxide, and lauryl. One or more amphoteric surfactants such as carboxymethylhydroxyethylimidazolium betaine, and nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, and sorbitan monostearate can be used. .
殊に、溶剤が水の場合には、分散剤としてアニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物、アセチレングリコール系分散剤等を好適に用いることができる。 In particular, when the solvent is water, anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, sodium naphthalene sulfonate formalin condensates, acetylene glycol dispersants and the like can be suitably used as the dispersant. .
本発明4に係るブラックマトリックス用黒色組成物の粘度は、0.5〜800mPa・sであることが好ましい。粘度が800mPa・sを超える場合には、均一なコーティングが困難となる。0.5mPa・s未満の場合には、塗膜が薄くなりすぎるために好ましくない。 The viscosity of the black composition for black matrix according to the present invention 4 is preferably 0.5 to 800 mPa · s. When the viscosity exceeds 800 mPa · s, uniform coating becomes difficult. When it is less than 0.5 mPa · s, the coating film becomes too thin, which is not preferable.
また、本発明4に係るブラックマトリックス用黒色組成物を用いて得られた黒色膜の波長555nmにおける光透過率は、膜厚が0.3〜0.4μmの範囲で2.0%以下が好ましく、より好ましくは1.5%以下である。 Further, the light transmittance at a wavelength of 555 nm of the black film obtained by using the black composition for black matrix according to the present invention 4 is preferably 2.0% or less in a film thickness range of 0.3 to 0.4 μm. More preferably, it is 1.5% or less.
本発明5に係るブラックマトリックス用黒色組成物は、前記本発明4のブラックマトリックス用黒色組成物に透明樹脂を添加したものからなる。 The black composition for black matrix according to the present invention 5 is obtained by adding a transparent resin to the black composition for black matrix of the present invention 4.
<透明樹脂>
本発明における透明樹脂としては、アルカリ現像液に可溶であり、可視波長領域に吸収帯を有さず、且つ、フィルム形成能を有する、という条件を満たすものであればいかなるものでもよい。このための透明樹脂としては、一つ以上の酸性基で置換されたポリマー、あるいは、酸の作用による脱保護反応によって酸性基に変換される潜在性酸性基を1つ以上有するポリマーが挙げられる。本発明における酸性基は、フェノール性水酸基及びカルボキシル基であり、その導入量はアルカリ水溶液への溶解性によって適宜調節すればよい。
<Transparent resin>
The transparent resin in the present invention may be any resin as long as it satisfies the conditions that it is soluble in an alkali developer, does not have an absorption band in the visible wavelength region, and has film-forming ability. Examples of the transparent resin for this purpose include a polymer substituted with one or more acidic groups, or a polymer having one or more latent acidic groups that are converted into acidic groups by a deprotection reaction due to the action of an acid. The acidic group in the present invention is a phenolic hydroxyl group and a carboxyl group, and the amount introduced thereof may be appropriately adjusted depending on the solubility in an alkaline aqueous solution.
フェノール性水酸基を有するポリマーとしては、ノボラック樹脂、4−ヒドロキシスチレンのホモポリマー及び共重合体を挙げることができる。 Examples of the polymer having a phenolic hydroxyl group include novolak resins and 4-hydroxystyrene homopolymers and copolymers.
カルボキシル基を有する透明樹脂としては、エチレン性不飽和モノマーと他の共重合可能な不飽和モノマーとのビニル系共重合体が好ましい。このためのカルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、2−アクロイルオキシエチルフタレート、2−アクロイルオキシプロピルフタレート、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等を挙げることができる。これらのカルボキシル基を有するモノマーと共重合する他のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、メタ(ア)クロイルモルホリド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、スチレン、4−ビニルトルエン、酢酸ビニル、ビニルメチルエーテル等を挙げることができることができるが、この限りではない。 The transparent resin having a carboxyl group is preferably a vinyl copolymer of an ethylenically unsaturated monomer and another copolymerizable unsaturated monomer. Examples of the monomer having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, 2-acryloyloxyethyl phthalate, 2-acryloyloxypropyl phthalate, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, and itaconic anhydride. Can do. Other monomers that copolymerize with these carboxyl group-containing monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid. Cyclohexyl, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, 2- (meth) acrylate 2- Ethoxyethyl, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, meta (a ) Cloyl morpholide, N-methylmaleimide, N-phenylmale De, N- cyclohexyl maleimide, styrene, 4-vinyl toluene, vinyl acetate, may be may be mentioned vinyl methyl ether, is not limited thereto.
該透明樹脂におけるカルボキシル基含有モノマーが占めるモル割合は、0.005〜0.5、好ましくは0.05〜0.4である。0.005未満のモル割合を持つ共重合体ではアルカリ水溶液に対する溶解性が低下して、パターニングにおける地汚れが発生しやすくなる。一方、0.5を越えるモル割合では、得られる感光性組成物からなる塗膜を露光した後にアルカリ現像を施すと、不溶化した露光部の膨潤が起こるために解像性が低下したり、塗膜表面の平滑性が損なわれる。透明樹脂の重量平均分子量は2000〜500000、好ましくは3000〜300000である。 The molar ratio of the carboxyl group-containing monomer in the transparent resin is 0.005 to 0.5, preferably 0.05 to 0.4. When the copolymer has a molar ratio of less than 0.005, the solubility in an aqueous alkali solution is reduced, and background staining in patterning is likely to occur. On the other hand, at a molar ratio exceeding 0.5, when alkali development is performed after the coating film made of the resulting photosensitive composition is exposed, the insolubilized exposed portion swells, resulting in a decrease in resolution or coating. The smoothness of the film surface is impaired. The weight average molecular weight of the transparent resin is 2000 to 500000, preferably 3000 to 300000.
カルボキシル基を含有する透明樹脂として、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの重付加反応により得られるポリアミック酸を用いることができる。テトラカルボン酸二無水物の例として、1,2,3,4―シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,5−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ビシクルヘキセンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの二無水物を1種または2種以上を用いることができる。これらの二無水物と反応させるジアミンとしては、エチレンジアミン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’―ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 As a transparent resin containing a carboxyl group, a polyamic acid obtained by a polyaddition reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine can be used. Examples of tetracarboxylic dianhydrides include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4 -Cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-bicyclehexene tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic acid 2 Anhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like are exemplified, but are not limited thereto. It is not a thing. Moreover, 1 type (s) or 2 or more types can be used for these dianhydrides. Examples of diamines to be reacted with these dianhydrides include ethylenediamine, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, and 4,4′-diamino. Diphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diamino Although toluene etc. can be mentioned, it is not limited to these.
ポリアミック酸の合成は、極性有機溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを公知の方法により行われるが、その混合モル比によってポリアミック酸の重合度を調整することができる。 The synthesis of the polyamic acid is performed by a known method of tetracarboxylic dianhydride and diamine in a polar organic solvent, and the degree of polymerization of the polyamic acid can be adjusted by the mixing molar ratio.
潜在性酸性基を有する透明樹脂は、光酸発生剤から発生する酸の触媒作用によってカルボキシル基あるいはフェノール性水酸基を生成する置換基を有するポリマーであり、アルカリ現像性化学増幅型フォトレジストに用いられるベースポリマーを活用することができる(C.P.Wong編、Polymers for Electronic and Photonic Applications,Academic Press,p.67(1993)参照)。例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、tert−アミル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチルベンジル(メタ)アクリレート、1−エトキシエチル(メタ)アクリレート等と(メタ)アクリル酸を含む他のアクリレートモノマーとの共重合体、4−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)スチレン、4−(1−メトキシエトキシ)スチレン、4−(1−エトキシエトキシ)スチレン等のホモポリマーあるいは4−ヒドロキシスチレンとの共重合体を挙げることができる。 A transparent resin having a latent acidic group is a polymer having a substituent that generates a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group by the catalytic action of an acid generated from a photoacid generator, and is used in an alkali developable chemically amplified photoresist. Base polymers can be utilized (see CP Wong, edited by Polymers for Electronic and Photonic Applications, Academic Press, p. 67 (1993)). For example, cyclohexyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, tert-amyl (meth) acrylate, 1,1-dimethylbenzyl (meth) acrylate, 1-ethoxyethyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid Copolymers with other acrylate monomers containing, homopolymers such as 4- (tert-butoxycarbonyloxy) styrene, 4- (1-methoxyethoxy) styrene, 4- (1-ethoxyethoxy) styrene, or 4-hydroxy Mention may be made of copolymers with styrene.
前記ブラックマトリックス用黒色着色材料に対するこれらの酸性基及び/又は潜在性酸性基で置換された透明樹脂の混合割合は、ブラックマトリックス用黒色着色材料100重量部に対して、通常、5〜500重量部、好ましくは7〜300重量部である。透明樹脂の混合割合が5重量部未満の場合には、製膜性及びアルカリ現像性が低下する。500重量部を越える場合には、相対的に顔料濃度が低下するので、ブラックマトリックスとしての光学濃度を確保するために膜厚が増大して均一膜厚を得るのが困難になる。 The mixing ratio of the transparent resin substituted with these acidic groups and / or latent acidic groups with respect to the black coloring material for the black matrix is usually 5 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the black coloring material for the black matrix. The amount is preferably 7 to 300 parts by weight. When the mixing ratio of the transparent resin is less than 5 parts by weight, the film forming property and alkali developability are deteriorated. When the amount exceeds 500 parts by weight, the pigment concentration relatively decreases, so that it is difficult to obtain a uniform film thickness by increasing the film thickness in order to ensure the optical density as a black matrix.
本発明5に係るブラックマトリックス用黒色組成物の粘度は、0.5〜1000mPa・sであることが好ましい。粘度が1000mPa・sを超える場合には、均一なコーティングが困難となる。0.5mPa・s未満の場合には、塗膜が薄くなりすぎるために好ましくない。 The viscosity of the black composition for black matrix according to the present invention 5 is preferably 0.5 to 1000 mPa · s. If the viscosity exceeds 1000 mPa · s, uniform coating becomes difficult. When it is less than 0.5 mPa · s, the coating film becomes too thin, which is not preferable.
本発明5に係るブラックマトリックス用黒色組成物を用いて作製したブラックマトリックスの光学濃度(OD値)は3.00以上であり、好ましくは3.30以上、より好ましくは3.60以上である。また、光沢度は80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上、更により好ましくは90%以上であり、表面粗度Raは8.0nm以下であることが好ましく、より好ましくは7.5nm以下、更により好ましくは7.0nm以下である。 The optical density (OD value) of the black matrix produced using the black composition for black matrix according to the present invention 5 is 3.00 or more, preferably 3.30 or more, more preferably 3.60 or more. The glossiness is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and the surface roughness Ra is preferably 8.0 nm or less, more preferably 7%. .5 nm or less, still more preferably 7.0 nm or less.
本発明6に係るブラックマトリックス用黒色組成物は、前記本発明5に係るブラックマトリックス用黒色組成物に光ラジカル重合開始剤及びエチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマーを添加したものからなる。 The black composition for a black matrix according to the present invention 6 is obtained by adding a photo-radical polymerization initiator and a polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds to the black composition for a black matrix according to the present invention 5 Made up of.
また、本発明7に係るブラックマトリックス用黒色組成物は、前記本発明5に係るブラックマトリックス用黒色組成物に光酸発生剤を添加したものからなる。 The black composition for black matrix according to the present invention 7 comprises a black composition for black matrix according to the present invention 5 added with a photoacid generator.
<エチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマー>
本発明におけるエチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマーとして、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチレンエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールメタ(ア)クリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマー等が挙げられる。更には、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等から得られるアクリレートオリゴマー等が挙げられる。
<Polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds>
As the polyfunctional monomer having two or more ethylenically unsaturated double bonds in the present invention, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, trimethyleneethylene glycol di (meth) acrylate, tetramethylene glycol di (Meth) acrylate, pentamethylene glycol di (meth) acrylate, hexamethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, stearic acid Modified pentaerythritol meta (a) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tris (acryloyloxyethyl) isocyanurate, dipen Polyfunctional monomers such as dipentaerythritol hexa acrylate. Furthermore, the acrylate oligomer etc. which are obtained from a polyester resin, an epoxy resin, a urethane resin, a silicon resin etc. are mentioned.
これらの多官能性モノマーに、単官能性モノマーを混合することができる。単官能性モノマーとしては、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−アクリロイルオキシエチルサクシネート、2−アクロイルオキシエチルフタレート、2−アクロイルオキシプロピルフタレート等を挙げることができる。これらの単官能性モノマーは前記多官能性モノマー100重量部に対して、0〜80重量%、好ましくは0〜40重量%である。この範囲を越えて単官能性モノマーを混合すると、露光後の皮膜をアルカリ現像処理する際に、膜が一部剥離したり、解像性が低下する。 A monofunctional monomer can be mixed with these polyfunctional monomers. Monofunctional monomers include methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2-acryloyloxyethyl succinate, 2-acryloyloxyethyl phthalate, 2-acryloyloxy And propyl phthalate. These monofunctional monomers are 0 to 80% by weight, preferably 0 to 40% by weight, based on 100 parts by weight of the polyfunctional monomer. When the monofunctional monomer is mixed beyond this range, when the exposed film is subjected to an alkali development treatment, the film is partially peeled or the resolution is lowered.
本発明における多官能性モノマーは、前記した透明樹脂のうち、殊に、カルボキシル基を有するビニル系共重合体に好適に混合される。多官能性モノマーの使用割合は、透明樹脂100重量部に対して5〜300重量部、より好ましくは10〜200重量部である。多官能性モノマーの混合割合が5重量部未満の場合には、アルカリ現像後の塗膜が一部剥離したり、解像性が低下する。混合割合が300重量部を越える場合には、アルカリ現像性が劣化して、未露光部での地汚れや膜残りといった不具合が生じる。 The polyfunctional monomer in the present invention is preferably mixed with a vinyl copolymer having a carboxyl group, among the above-described transparent resins. The usage ratio of the polyfunctional monomer is 5 to 300 parts by weight, more preferably 10 to 200 parts by weight, based on 100 parts by weight of the transparent resin. When the mixing ratio of the polyfunctional monomer is less than 5 parts by weight, a part of the coating film after alkali development is peeled off or the resolution is lowered. When the mixing ratio exceeds 300 parts by weight, the alkali developability deteriorates, causing problems such as background contamination and film residue in unexposed areas.
<光重合開始剤>
本発明における光重合開始剤は、光照射によってラジカル種を効率よく発生する物質であって、これが前記した多官能性モノマーの重合を開始して架橋構造を形成し、酸性基を有する透明樹脂のアルカリ溶解性が低下することによって、ネガ型画像を与える。光重合開始剤としては、ケトン系化合物、トリクロロメチル基を有するトリアジン系化合物、電子移動型開始剤等を挙げることができるが、200〜450nmの範囲の紫外線によりラジカル種を発生する重合開始剤が選択される。
<Photopolymerization initiator>
The photopolymerization initiator in the present invention is a substance that efficiently generates radical species by light irradiation, and this initiates polymerization of the above-described polyfunctional monomer to form a crosslinked structure, and is a transparent resin having an acidic group. A negative image is provided by a decrease in alkali solubility. Examples of the photopolymerization initiator include ketone compounds, triazine compounds having a trichloromethyl group, electron transfer initiators, and the like. Polymerization initiators that generate radical species by ultraviolet rays in the range of 200 to 450 nm include Selected.
ケトン系光重合開始剤としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルシクロヘキサン、2−モルホリノ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−モルホリノ−2−メチル−1−(4−メトキシフェニル)プロパン−1−オン、2−モルホリノ−2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、2−フェニル−2,2−ジメトキシ−1−(4−メチルチオフェニル)エタンー1−オン、ジフェニルメシチレンホスフィンオキサイド、フェナシルテトラメチレンスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。 Examples of ketone photopolymerization initiators include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxy-1-benzoylcyclohexane, 2-morpholino-2-methyl-1-phenylpropane-1- ON, 2-morpholino-2-methyl-1- (4-methoxyphenyl) propan-1-one, 2-morpholino-2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) propan-1-one, 2-benzyl- 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one, 2-phenyl-2,2-dimethoxy-1- (4-methylthiophenyl) ethane-1-one, diphenylmesitylenephosphine oxide, phenacyltetra Examples include methylenesulfonium hexafluorophosphate.
トリクロロメチル基を有するトリアジン誘導体としては、2−(4−メトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−フェニル−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−クロロフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−メトキシフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−ブトキシフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(3,4−ジメトキシフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−メトキシナフチル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(4−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(2−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(3−クロロ−4−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(ビフェニル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。 Examples of triazine derivatives having a trichloromethyl group include 2- (4-methoxy-β-styryl) -bis (4,6-trichloromethyl) -s-triazine, 1-phenyl-3,5-bis (trichloromethyl)- s-triazine, 1- (4-chlorophenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (4-methoxyphenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1 -(4-butoxyphenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (3,4-methylenedioxyphenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1 -(3,4-dimethoxyphenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (4-methoxynaphthyl-1) -3,5-bis ( Lichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (4-methoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (2-methoxyphenyl) ethenyl} -3 , 5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (3,4-dimethoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (3 -Chloro-4-methoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (biphenyl-1) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine and the like. .
電子移動型開始剤は電子受容性化合物あるいは電子供与性化合物としてのラジカル発生剤と増感剤からなる。電子受容性化合物としては、前記のトリクロロメチル置換トリアジン誘導体、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’フェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’フェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)ビイミダゾール等のビイミダゾール化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、(4−メトキシフェニル)(4−オクチルオキシフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等のヨードニウム塩を挙げることができる。増感剤としては、9,10−ジメチルアントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、9,10−ビス(フェニルエチニル)アントラセン、1,8−ジメチル−9,10−ビス(フェニルエチニル)アントラセン、9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられる。更には、電子供与性化合物と増感剤からなる光重合開始剤を用いることができる。電子供与体として、p−ジメチルアミノ安息香酸エステル、ジエタノールアミン等であり、増感剤としてチオキサントン誘導体が好適に用いられる。以上の増感剤の1種あるいは2種以上を前記の電子受容性化合物あるいは電子供与性化合物と組み合わせて使用することができる。 The electron transfer type initiator comprises a radical generator and a sensitizer as an electron accepting compound or an electron donating compound. Examples of the electron-accepting compound include the trichloromethyl-substituted triazine derivatives, 2,2′-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′phenylbiimidazole, and 2,2′-bis (2,4 -Dichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′phenylbiimidazole, 2,2′-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′tetrakis (4-ethoxycarbonylphenyl) biimidazole, etc. Examples include iodonium salts such as biimidazole compounds, diphenyliodonium hexafluorophosphate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, (4-methoxyphenyl) (4-octyloxyphenyl) iodonium hexafluorophosphate, and the like. . As the sensitizer, 9,10-dimethylanthracene, 9,10-diphenylanthracene, 9,10-bis (phenylethynyl) anthracene, 1,8-dimethyl-9,10-bis (phenylethynyl) anthracene, 9, Examples include 10-dimethoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, thioxanthone, isopropylthioxanthone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone. Furthermore, a photopolymerization initiator composed of an electron donating compound and a sensitizer can be used. Examples of the electron donor include p-dimethylaminobenzoate and diethanolamine, and a thioxanthone derivative is preferably used as the sensitizer. One or more of the above sensitizers can be used in combination with the electron accepting compound or electron donating compound.
<光酸発生剤>
本発明における光酸発生剤としては、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物のうち、200〜430nmの範囲に吸収を持つ化合物が用いられ(有機エレクトロニクス材料研究会編、「イメージング用有機材料」、ぶんしん出版(1993年)、187〜192ページ参照)、オニウムカチオン化合物、ハロゲン化水素酸を発生する含ハロゲン化合物、スルホン酸を発生するスルホン化化合物を挙げることができる。オニウム塩としては、p−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム、フェナシルテトラメチレンスルホニウム、フェナシルジメチルスルホニウム、(2−ナフチルカルボニルメチル)テトラメチレンスルホニウム、フェニル(4−メトキシフェニル)ヨードニウム、フェニル{4−(tert―ブチル)フェニル}ヨードニウム、(4−ビス{4−(tert―ブチル)フェニル}ヨードニウム、ビス(4−ドデシルフェニル)ヨードニウム等のBF4 −,PF6 −,AsF6 −,SbF6 −,CH3SO3 −,CF3SO3 −,パーフルオロブタンスルホネート、ベンゼンスルホネート、p−トルエンスルホネート、(C6F5)4B−塩が挙げられる。ハロゲン化水素酸を発生する化合物としては、1−(3,4−ジメトキシフェニル)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−メトキシナフチル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(4−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(2−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−{2−(3−クロロ−4−メトキシフェニル)エテニル}−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(ビフェニル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−ヒドロキシビフェニル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−(4−メトキシビフェニル−1)−3,5−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。スルホン酸を発生する酸発生剤としては、N−トリフルオロメタンスルホニルオキシジフェニルマレイミド、N−p−トルエンスルホニルオキシサクシンイミド、N−カンファースルホニルオキシサクシンイミド、N−トルフルオロメタンスルホニルオキシサクシンイミド、N−パーフルオロブタンスルホニルオキシフタルイミド、N−p−トルエンスルホニルオキシ−1,8−ナフタレンカルボキシイミド、N−カンファースルホニルオキシ−1,8−ナフタレンカルボキシイミド、N−トリフルオロメタンスルホニルオキシ−1,8−ナフタレンカルボキシイミド、N−パーフルオロブタンスルホニルオキシ−1,8−ナフタレンカルボキシイミド等が挙げられる。
<Photo acid generator>
As the photoacid generator in the present invention, a compound having an absorption in the range of 200 to 430 nm is used among chemical amplification type photoresists and compounds used for photocationic polymerization (edited by Organic Electronics Materials Research Group, “Imaging”). Organic materials for use ", Bunshin Publishing (1993), pages 187 to 192), onium cation compounds, halogen-containing compounds that generate hydrohalic acid, and sulfonated compounds that generate sulfonic acid. Examples of onium salts include p-phenylthiophenyldiphenylsulfonium, phenacyltetramethylenesulfonium, phenacyldimethylsulfonium, (2-naphthylcarbonylmethyl) tetramethylenesulfonium, phenyl (4-methoxyphenyl) iodonium, phenyl {4- (tert - butyl) phenyl} iodonium, (4- bis {4- (tert-butyl) phenyl} iodonium, bis (4-dodecylphenyl) BF of iodonium 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, CH 3 SO 3 − , CF 3 SO 3 − , perfluorobutane sulfonate, benzene sulfonate, p-toluene sulfonate, and (C 6 F 5 ) 4 B - salt. -(3 4-dimethoxyphenyl) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (4-methoxynaphthyl-1) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (4-methoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (2-methoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine 1- {2- (3,4-dimethoxyphenyl) ethenyl} -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- {2- (3-chloro-4-methoxyphenyl) ethenyl} -3 , 5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (biphenyl-1) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (4-hydroxybiphenyl) -1) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1- (4-methoxybiphenyl-1) -3,5-bis (trichloromethyl) -s-triazine, and the like. Examples of the acid generator to be generated include N-trifluoromethanesulfonyloxydiphenylmaleimide, Np-toluenesulfonyloxysuccinimide, N-camphorsulfonyloxysuccinimide, N-trifluoromethanesulfonyloxysuccinimide, N-perfluorobutane Sulfonyloxyphthalimide, Np-toluenesulfonyloxy-1,8-naphthalenecarboximide, N-camphorsulfonyloxy-1,8-naphthalenecarboximide, N-trifluoromethanesulfonyloxy-1,8-naphthalenecarboxyimi , N- perfluorobutane sulfonyloxy-1,8-naphthalene dicarboximide and the like.
これらの光酸発生剤は、単独、あるいは、以下に示す増感剤の共存下で用いることができる。増感剤としては、9−メチルアントラセン、9,10−ジメチルアントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、1−メチルピレン、チオキサントン誘導体等が挙げられる。 These photoacid generators can be used alone or in the presence of a sensitizer shown below. Sensitizers include 9-methylanthracene, 9,10-dimethylanthracene, 9,10-diphenylanthracene, 9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9, Examples include 10-dibutoxyanthracene, 1-methylpyrene, thioxanthone derivatives, and the like.
本発明6及び7に係るブラックマトリックス用黒色組成物の粘度は、0.5〜1000mPa・sであることが好ましい。粘度が1000mPa・sを超える場合には、均一なコーティングが困難となる。0.5mPa・s未満の場合には、塗膜が薄くなりすぎるために好ましくない。 The viscosity of the black composition for black matrix according to the present invention 6 and 7 is preferably 0.5 to 1000 mPa · s. If the viscosity exceeds 1000 mPa · s, uniform coating becomes difficult. When it is less than 0.5 mPa · s, the coating film becomes too thin, which is not preferable.
本発明6及び7に係るブラックマトリックス用黒色組成物を用いて作製したブラックマトリックスの光学濃度(OD値)は3.00以上であり、好ましくは3.30以上、より好ましくは3.60以上である。また、光沢度は80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上、更により好ましくは90%以上であり、表面粗度Raは8.0nm以下であることが好ましく、より好ましくは7.5nm以下、更により好ましくは7.0nm以下である。 The optical density (OD value) of the black matrix produced using the black composition for black matrix according to the present invention 6 and 7 is 3.00 or more, preferably 3.30 or more, more preferably 3.60 or more. is there. The glossiness is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and the surface roughness Ra is preferably 8.0 nm or less, more preferably 7%. .5 nm or less, still more preferably 7.0 nm or less.
次に、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料を用いたカラーフィルターについて述べる。 Next, a color filter using the black coloring material for black matrix according to the present invention will be described.
本発明に係るカラーフィルターは、透明基板上に形成されたブラックマトリックス層、カラー表示用のR(赤)、G(緑)、B(青)等の有機顔料を樹脂中に分散させた各色の透明着色層又は/及び透明導電膜(ITO)から構成される。なお、必要に応じて着色層上に透明保護膜を形成してもよい。また、横電界によって液晶を駆動する方式の表示装置の場合には、ITO透明導電膜を省略することもできる。 The color filter according to the present invention comprises a black matrix layer formed on a transparent substrate, and organic pigments such as R (red), G (green), and B (blue) for color display dispersed in a resin. It is comprised from a transparent coloring layer or / and a transparent conductive film (ITO). In addition, you may form a transparent protective film on a colored layer as needed. In the case of a display device in which liquid crystal is driven by a lateral electric field, the ITO transparent conductive film can be omitted.
本発明における有機顔料としては、赤色、緑色、青色又はシアン、マゼンタ、イエローの各色を呈する有機顔料を用いることができる。また、有機顔料の分光特性を向上させるために、青色の補色である紫色系有機顔料などの他の色相を持つ有機顔料を併用してもよい。 As the organic pigment in the present invention, organic pigments exhibiting red, green, blue or cyan, magenta and yellow colors can be used. In order to improve the spectral characteristics of the organic pigment, an organic pigment having another hue such as a purple organic pigment which is a complementary color of blue may be used in combination.
赤色系有機顔料としては、キナクリドンレッド等のキナクリドン顔料、パーマネントレッド等のアゾ系顔料、縮合アゾレッド等の縮合アゾ顔料、ジアンスラキノニルレッド、ジケトピロロピロール系顔料等の建染染料系顔料及びペリレンレッド等のペリレン顔料を用いることができる。緑色系有機顔料としては、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料を用いることができる。青色系有機顔料としては、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー等のフタロシアニン系顔料及びアルカリブルーを用いることができる。黄色系有機顔料としては、ハンザイエロー等のモノアゾ系顔料、ベンジジンイエロー、パーマネントイエロー等のジスアゾ系顔料、縮合アゾイエロー等の縮合アゾ顔料及びイソインドリンイエロー等のイソインドリン系顔料を用いることができる。紫色系有機顔料としては、ジオキサジンバイオレット等のジオキサジン系顔料を用いることができる。本発明に用いられる有機顔料としては、以上に例示した顔料に限られるものではない。また、より高い透明性を得るために、白色無機微粒子表面に前記有機顔料を付着させた有機無機複合顔料を用いてもよい。 Red organic pigments include quinacridone pigments such as quinacridone red, azo pigments such as permanent red, condensed azo pigments such as condensed azo red, vat dyes such as dianthraquinonyl red, diketopyrrolopyrrole pigments, and the like Perylene pigments such as perylene red can be used. As the green organic pigment, a phthalocyanine pigment such as phthalocyanine green can be used. As the blue organic pigment, phthalocyanine pigments such as metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue, and fast sky blue, and alkali blue can be used. As the yellow organic pigment, monoazo pigments such as Hansa Yellow, disazo pigments such as benzidine yellow and permanent yellow, condensed azo pigments such as condensed azo yellow, and isoindoline pigments such as isoindoline yellow can be used. As the purple organic pigment, a dioxazine pigment such as dioxazine violet can be used. The organic pigment used in the present invention is not limited to the pigments exemplified above. In order to obtain higher transparency, an organic-inorganic composite pigment in which the organic pigment is attached to the surface of white inorganic fine particles may be used.
本発明に係るカラーフィルターは、各色の透過領域において、光透過率が80%以上であり、好ましくは83%以上、より好ましくは86%以上を有している。また、コントラストは、1,600以上が好ましく、より好ましくは1,800以上、更により好ましくは2,000以上である。 The color filter according to the present invention has a light transmittance of 80% or more, preferably 83% or more, and more preferably 86% or more in the transmission region of each color. Further, the contrast is preferably 1,600 or more, more preferably 1,800 or more, and even more preferably 2,000 or more.
次に、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の製造法について述べる。 Next, the manufacturing method of the black coloring material for black matrices concerning this invention is described.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料は、カーボンブラックと表面処理剤とを混合し、カーボンブラックの粒子表面の少なくとも1部を表面処理剤によって被覆し、次いで、表面処理剤によって被覆されたカーボンブラックと顔料誘導体及び/又は有機顔料とを混合することによって得ることができる。 The black coloring material for a black matrix according to the present invention is a mixture of carbon black and a surface treatment agent, and at least a part of the carbon black particle surface is coated with the surface treatment agent, and then the carbon coated with the surface treatment agent. It can be obtained by mixing black with a pigment derivative and / or an organic pigment.
本発明におけるカーボンブラック粒子表面への表面処理剤による被覆は、カーボンブラックと表面処理剤又は表面処理剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、カーボンブラックに表面処理剤の溶液又は表面処理剤を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加した表面処理剤は、ほぼ全量がカーボンブラックの粒子表面に被覆される。 In the present invention, the coating of the surface of the carbon black particles with the surface treatment agent is performed by mechanically mixing and stirring the carbon black and the surface treatment agent or the solution of the surface treatment agent. Mixing and stirring may be performed mechanically while spraying. Almost all of the added surface treatment agent is coated on the surface of the carbon black particles.
カーボンブラックと表面処理剤との混合攪拌、顔料誘導体及び/又は有機顔料と粒子表面に表面処理剤が被覆されているカーボンブラックとの混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。 As a device for mixing and stirring carbon black and a surface treatment agent, and mixing and stirring pigment derivatives and / or organic pigments and carbon black whose surface is coated with a surface treatment agent, a shear force is applied to the powder layer. In particular, a device capable of simultaneously performing shearing, spatula and compression, for example, a wheel-type kneader, a ball-type kneader, a blade-type kneader, or a roll-type kneader can be used. A wheel kneader can be used more effectively.
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー(「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である)、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、このましくはエッジランナ−、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラー、であり、より好ましくはエッジランナ−である。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。 Examples of the wheel type kneader include edge runners (synonymous with “mix muller”, “simpson mill”, “sand mill”), multi-mal, stotz mill, wet pan mill, conner mill, ring muller, etc. Are edge runners, multi-mals, stotz mills, wet pan mills and ring mullers, more preferably edge runners. Examples of the ball kneader include a vibration mill. Examples of the blade-type kneader include a Henschel mixer, a planetary mixer, and a nauter mixer. Examples of the roll-type kneader include an extruder.
カーボンブラックと表面処理剤との混合攪拌時における条件は、カーボンブラックの粒子表面に表面処理剤ができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は19.6〜1960N/cm(2〜200Kg/cm)、好ましくは98〜1470N/cm(10〜150Kg/cm)、より好ましくは147〜980N/cm(15〜100Kg/cm)、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で調整すればよい。攪拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で調整すればよい。 The condition during mixing and stirring of the carbon black and the surface treatment agent was such that the line load was 19.6 to 1960 N / cm (2 to 200 Kg / cm so that the surface treatment agent was coated as uniformly as possible on the particle surface of the carbon black. ), Preferably 98 to 1470 N / cm (10 to 150 Kg / cm), more preferably 147 to 980 N / cm (15 to 100 Kg / cm), and the treatment time is 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 20 hours. Adjust it within the range. The stirring speed may be adjusted in the range of 2 to 2000 rpm, preferably 5 to 1000 rpm, more preferably 10 to 800 rpm.
表面処理剤の添加量は、カーボンブラック100重量部に対して0.15〜45重量部が好ましい。0.15〜45重量部の添加量により、カーボンブラック100重量部に対して顔料誘導体及び/又は有機顔料を0.5〜50重量部存在させることができる。 The addition amount of the surface treatment agent is preferably 0.15 to 45 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black. With an addition amount of 0.15 to 45 parts by weight, 0.5 to 50 parts by weight of a pigment derivative and / or an organic pigment can be present with respect to 100 parts by weight of carbon black.
カーボンブラックの粒子表面に表面処理剤を被覆した後、顔料誘導体及び/又は有機顔料を添加し混合攪拌して、表面処理剤被覆カーボンブラック粒子表面に顔料誘導体及び/又は有機顔料を付着もしくは被覆させる。必要により更に、乾燥乃至加熱処理及び/又は粉砕・分級を行ってもよい。 After the surface treatment agent is coated on the surface of the carbon black particles, a pigment derivative and / or an organic pigment is added and mixed and stirred to attach or coat the pigment derivative and / or organic pigment on the surface of the surface treatment agent-coated carbon black particles. . If necessary, drying or heat treatment and / or pulverization / classification may be performed.
顔料誘導体及び/又は有機顔料は、少量ずつを時間をかけながら、殊に5分〜24時間、好ましくは5分〜20時間程度をかけて添加するか、若しくは、カーボンブラック100重量部に対して5〜25重量部の顔料誘導体及び/又は有機顔料を、所望の添加量となるまで分割して添加することが好ましい。また、顔料誘導体と有機顔料を添加する際は、予め顔料誘導体と有機顔料を混合しておいてもよいし、別々に添加してもよい。別々に添加する場合は、どちらが先でも構わない。 The pigment derivative and / or the organic pigment is added in small portions over a period of time, particularly 5 minutes to 24 hours, preferably 5 minutes to 20 hours, or with respect to 100 parts by weight of carbon black. It is preferable to add 5 to 25 parts by weight of the pigment derivative and / or the organic pigment in portions until a desired addition amount is obtained. Moreover, when adding a pigment derivative and an organic pigment, you may mix a pigment derivative and an organic pigment previously, and you may add separately. When adding separately, either may be first.
混合攪拌時における条件は、顔料誘導体及び/又は有機顔料が粒子表面にできるかぎり均一に存在するように、線荷重は19.6〜1960N/cm(2〜200Kg/cm)、好ましくは98〜1470N/cm(10〜150Kg/cm)、より好ましくは147〜980N/cm(15〜100Kg/cm)、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。 The condition during mixing and stirring is such that the linear load is 19.6 to 1960 N / cm (2 to 200 Kg / cm), preferably 98 to 1470 N so that the pigment derivative and / or the organic pigment is present as uniformly as possible on the particle surface. / Cm (10 to 150 Kg / cm), more preferably 147 to 980 N / cm (15 to 100 Kg / cm), treatment time is suitably 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 20 hours. do it. In addition, what is necessary is just to adjust process conditions suitably in the range of stirring speed 2-2000rpm, Preferably 5-1000rpm, More preferably, it is 10-800rpm.
顔料誘導体及び/又は有機顔料の添加量は、カーボンブラック100重量部に対して顔料誘導体と有機顔料の総量として0.05〜50重量部であり、好ましくは0.1〜40重量部、より好ましくは0.2〜30重量部である。顔料誘導体及び/又は有機顔料の添加量が前記範囲外の場合には、目的とするブラックマトリックス用黒色着色材料が得られない。 The addition amount of the pigment derivative and / or the organic pigment is 0.05 to 50 parts by weight, preferably 0.1 to 40 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of carbon black as the total amount of the pigment derivative and the organic pigment. Is 0.2 to 30 parts by weight. When the addition amount of the pigment derivative and / or the organic pigment is out of the above range, the intended black coloring material for black matrix cannot be obtained.
乾燥乃至加熱処理を行う場合の加熱温度は、通常40〜150℃が好ましく、より好ましくは60〜120℃であり、加熱時間は、10分〜12時間が好ましく、30分〜3時間がより好ましい。 In the case of performing drying or heat treatment, the heating temperature is usually preferably 40 to 150 ° C, more preferably 60 to 120 ° C, and the heating time is preferably 10 minutes to 12 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours. .
得られたブラックマトリックス用黒色着色材料を粉砕するための機器としては、微粉砕機もしくは超微粉砕機を用いることが好ましく、例えば、ローラミル、衝撃式粉砕機、ボールミル、攪拌ミル、ジェット粉砕機等を用いることが好ましい。ジェット粉砕機及び衝撃式粉砕機がより効果的に使用できる。 As an apparatus for pulverizing the obtained black coloring material for black matrix, it is preferable to use a fine pulverizer or an ultrafine pulverizer, such as a roller mill, an impact pulverizer, a ball mill, a stirring mill, a jet pulverizer, etc. Is preferably used. Jet crushers and impact crushers can be used more effectively.
前記ジェット粉砕機としては、旋回流型ジェットミル、流動層型ジェットミル等があり、好ましくは流動層型ジェットミルである。衝撃式粉砕機としては、ハンマミル、ピンミル、スクリーンミル、ターボ型ミル、遠心分級型ミル等があり、好ましくはピンミルである。ローラミルとしては、リングローラミル、遠心ローラミル等がある。ボールミルとしては、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ミル等がある。攪拌ミルとしては、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、アニュラミル等がある。 Examples of the jet pulverizer include a swirl type jet mill and a fluidized bed type jet mill, and a fluidized bed type jet mill is preferable. Examples of the impact pulverizer include a hammer mill, a pin mill, a screen mill, a turbo mill, and a centrifugal classification mill, and a pin mill is preferable. Examples of the roller mill include a ring roller mill and a centrifugal roller mill. Examples of the ball mill include a rolling ball mill, a vibration ball mill, and a planetary mill. Examples of the agitation mill include an agitation tank type mill, a flow tube type mill and an annular mill.
粉砕後のブラックマトリックス用黒色着色材料を分級するための機器としては、乾式分級機を用いることが好ましく、例えば、重力分級機、慣性分級機、遠心分級機等を用いることが好ましい。遠心分級機がより効果的に使用できる。 As an apparatus for classifying the black coloring material for the black matrix after pulverization, a dry classifier is preferably used. For example, a gravity classifier, an inertia classifier, a centrifugal classifier, or the like is preferably used. Centrifugal classifier can be used more effectively.
前記遠心分級機としては、サイクロン、クラシクロン、スターテバント型、ミクロンセパレータ、ターボプレックス、タボクラシファイヤ、スーパセパレータ、ディスパージョンセパレータ等があり、好ましくはターボプレックス、ミクロンセパレータである。重力分級機としては、水平流型、垂直流型、傾斜流型がある。慣性分級機としては、直線型、曲線型、傾斜型等がある。 Examples of the centrifugal classifier include cyclone, clacyclon, startevant type, micron separator, turboplex, tabo classifier, super separator, dispersion separator, etc., preferably turboplex and micron separator. As the gravity classifier, there are a horizontal flow type, a vertical flow type, and an inclined flow type. As the inertia classifier, there are a linear type, a curved type, and an inclined type.
次に、本発明に係るブラックマトリックス用黒色組成物の製造法について述べる。 Next, a method for producing the black composition for black matrix according to the present invention will be described.
本発明4のブラックマトリックス用黒色組成物を製造するために、前記ブラックマトリックス用黒色着色材料及び分散剤を前記溶剤に混合して分散する。混合・分散は、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、エッジランナー、2本又は3本ロールミル、エクストルーダー及び高速衝撃ミル等を用いることができる。磨砕型ミルに用いられる磨砕媒体としては、ミルの材質に応じて、スチールビーズ、ガラスビーズ、セラミックビーズ等が使用でき、その大きさは0.01〜10mmの範囲が好ましく、0.03〜3mmの範囲がより好ましい。磨砕温度は特に限定されず、室温から溶媒の沸点以下の範囲にあればよい。 In order to produce the black composition for black matrix of the present invention 4, the black coloring material for black matrix and the dispersing agent are mixed and dispersed in the solvent. For mixing / dispersing, a ball mill, a bead mill, a sand mill, an edge runner, a two or three roll mill, an extruder, a high-speed impact mill, or the like can be used. As the grinding media used in the grinding mill, steel beads, glass beads, ceramic beads, etc. can be used depending on the material of the mill, and the size is preferably in the range of 0.01 to 10 mm, 0.03 A range of ˜3 mm is more preferable. The grinding temperature is not particularly limited and may be in the range from room temperature to the boiling point of the solvent.
本発明5のブラックマトリックス用黒色組成物を調製するためには、本発明4の黒色組成物に酸性基を有する透明樹脂又は潜在性酸性基を有する透明樹脂を溶解すればよい。あるいは、あらかじめ酸性基を有する透明樹脂又は潜在性酸性基を有する透明樹脂を溶解した溶剤を用いてブラックマトリックス用黒色着色材料を混合分散することもできる。 In order to prepare the black composition for black matrix of the present invention 5, a transparent resin having an acidic group or a transparent resin having a latent acidic group may be dissolved in the black composition of the present invention 4. Alternatively, the black coloring material for black matrix can be mixed and dispersed using a solvent in which a transparent resin having an acidic group or a transparent resin having a latent acidic group is previously dissolved.
本発明6の感光性が付与されたブラックマトリックス用黒色組成物を調製するためには、本発明5の酸性基を有する透明樹脂を含有する黒色組成物に光重合開始剤及びエチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する多官能性モノマーを添加、混合すればよい。この場合、必要に応じて溶剤を添加して、顔料濃度、粘度等を調整することができる。更に、必要に応じて、重合禁止剤、2−メルカプトビエンゾイミダゾールなどの硬化促進剤等を使用することができる。 In order to prepare the black composition for black matrix imparted with photosensitivity according to the present invention 6, the black composition containing the transparent resin having an acidic group according to the present invention 5 is added to the photopolymerization initiator and the ethylenically unsaturated dimer. A polyfunctional monomer having two or more heavy bonds may be added and mixed. In this case, if necessary, a solvent can be added to adjust the pigment concentration, viscosity, and the like. Furthermore, a curing accelerator such as a polymerization inhibitor and 2-mercaptobienimidazole can be used as necessary.
本発明7の感光性が付与されたブラックマトリックス用黒色組成物を調製するためには、本発明5の潜在性酸性基を有する透明樹脂を含有する黒色組成物に光酸発生剤を添加、混合すればよい。 In order to prepare the black composition for black matrix imparted with photosensitivity according to the present invention 7, a photoacid generator is added to and mixed with the black composition containing the transparent resin having a latent acidic group according to the present invention 5. do it.
次に、本発明に係るカラーフィルターの製造法について述べる。 Next, a method for producing a color filter according to the present invention will be described.
本発明に係るカラーフィルターは、ブラックマトリックスのパターンを形成した透明基板上にカラー表示用のR(赤)、G(緑)、B(青)からなる各透明着色組成物を塗布した後に、プリベーク処理によって溶剤を十分に蒸発除去して着色塗膜を得る。感光性が付与されていない着色塗膜の場合には、その膜上にアルカリ現像可能なポジ型フォトレジスト層を設けて、二層構造からなる塗膜を得る。アルカリ現像性ポジ型フォトレジストとしては、キノンジアジド系フォトレジストが好適に用いられる。この着色塗膜にフォトマスクを介して光照射した後、アルカリ水溶液による現像処理を施す。ポジ型フォトレジスト層で被覆した塗膜の露光部はアルカリ可溶となるので、露出した着色層もアルカリ液によってエッチングされて着色ポジ画像となる。ついで、フォトレジスト層を溶剤で選択的に除去して着色パターンを得る。一方、光重合開始剤及び多官能性モノマーが添加された感光性透明着色組成物の場合には、それから調製される塗膜をそのまま着色感光層として用いる。同様に、フォトマスクを介して露光してからアルカリ現像を施せば、露光部が不溶化してネガ型の着色パターンを得ることができる。現像処理には、浸漬法、スプレー法、パドル法、シャワー法等が用いられ、アルカリ現像後は水洗し、乾燥させる。 The color filter according to the present invention is prepared by applying a transparent coloring composition composed of R (red), G (green), and B (blue) for color display on a transparent substrate on which a black matrix pattern is formed, and then pre-baking. The solvent is sufficiently removed by the treatment to obtain a colored coating film. In the case of a colored coating film not imparted with photosensitivity, a positive photoresist layer capable of alkali development is provided on the film to obtain a coating film having a two-layer structure. As the alkali developable positive photoresist, a quinonediazide-based photoresist is preferably used. The colored coating film is irradiated with light through a photomask and then developed with an alkaline aqueous solution. Since the exposed portion of the coating film coated with the positive photoresist layer becomes alkali-soluble, the exposed colored layer is also etched with an alkaline solution to form a colored positive image. Next, the photoresist layer is selectively removed with a solvent to obtain a colored pattern. On the other hand, in the case of a photosensitive transparent coloring composition to which a photopolymerization initiator and a polyfunctional monomer are added, a coating film prepared therefrom is used as it is as a colored photosensitive layer. Similarly, if alkali development is performed after exposure through a photomask, the exposed portion is insolubilized and a negative colored pattern can be obtained. For the development treatment, an immersion method, a spray method, a paddle method, a shower method, or the like is used. After alkali development, the substrate is washed with water and dried.
カラーフィルターを作製する透明基板として、シリカガラスの他、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等を用いることができる。また、固体撮像素子作製のために、シリコン基板を用いることもできる。透明着色組成物をこれらの透明基板上に塗布するために、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の方法を適宜用いることができる。塗布膜の厚さは、透明着色組成物中の有機顔料の濃度にも依存するが、0.1〜10μm、好ましくは0.2〜5.0μmである。 As a transparent substrate for producing a color filter, polycarbonate, polyester, polyamide, polyimide, polyamideimide, or the like can be used in addition to silica glass. A silicon substrate can also be used for manufacturing a solid-state imaging device. In order to apply the transparent coloring composition onto these transparent substrates, methods such as spin coating, cast coating, roll coating, and screen printing can be appropriately used. Although the thickness of a coating film is dependent also on the density | concentration of the organic pigment in a transparent coloring composition, it is 0.1-10 micrometers, Preferably it is 0.2-5.0 micrometers.
アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の水溶液が好ましい。アルカリ水溶液にメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、界面活性剤等を添加することもできる。 As the alkaline developer, an aqueous solution of sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide or the like is preferable. Methanol, ethanol, isopropyl alcohol, a surfactant and the like can also be added to the alkaline aqueous solution.
<作用>
本発明において最も重要な点は、カーボンブラック粒子粉末の粒子表面の少なくとも1部が表面処理剤によって被覆されていると共に、該表面処理剤被覆カーボンブラック粒子の粒子表面に顔料誘導体及び/又は有機顔料が存在するブラックマトリックス用黒色着色材料を用いて得られたブラックマトリックスは、表面平滑性及び遮光性に優れ、しかも、高い光学濃度を有するという事実である。
<Action>
The most important point in the present invention is that at least a part of the particle surface of the carbon black particle powder is coated with a surface treatment agent, and the surface of the surface treatment agent-coated carbon black particle has a pigment derivative and / or an organic pigment. This is the fact that a black matrix obtained by using a black coloring material for black matrix having excellent surface smoothness and light-shielding property and having a high optical density.
本発明に係るブラックマトリックス用黒色組成物を用いて得られたブラックマトリックスが高い光学濃度を有する理由として、本発明者は、以下のように考えている。微粒子であることに起因して、通常は凝集体として挙動する微細なカーボンブラックが、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料の場合は、顔料誘導体及び/又は有機顔料がカーボンブラックの表面処理剤被覆層に強固に付着もしくは被覆されていることによって、顔料誘導体及び/又は有機顔料が粒子表面から脱離することなく高い分散性改善効果を得ることができる。そのため、本発明に係るブラックマトリックス用黒色着色材料は、ブラックマトリックス用黒色組成物中で凝集することなく均一に分散し、ブラックマトリックス中における単位体積当たりの黒色着色材料の含有量を増加することができる。 As a reason why the black matrix obtained using the black composition for black matrix according to the present invention has a high optical density, the present inventor considers as follows. When the fine carbon black that normally behaves as an aggregate due to the fine particles is the black coloring material for black matrix according to the present invention, the pigment derivative and / or the organic pigment is a carbon black surface treatment agent. By being firmly attached or coated on the coating layer, a high dispersibility improving effect can be obtained without the pigment derivative and / or the organic pigment being detached from the particle surface. Therefore, the black coloring material for black matrix according to the present invention is uniformly dispersed without aggregation in the black composition for black matrix, and the content of the black coloring material per unit volume in the black matrix may be increased. it can.
以下、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
各粒子粉末の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子350個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。 The average particle diameter of each particle powder was measured by measuring the particle diameter of 350 particles shown in the electron micrograph, and the average value was shown.
比表面積値は、BET法により測定した値で示した。 The specific surface area value was indicated by a value measured by the BET method.
カーボンブラックの粒子表面に被覆されている表面処理剤の被覆量は、各表面処理剤に含まれる金属元素について、「蛍光X線分析装置3063M型」(理学電機工業株式会社製)を使用し、JIS K0119の「けい光X線分析通則」に従って測定した。 The coating amount of the surface treatment agent coated on the surface of the carbon black particles uses “fluorescence X-ray analyzer 3063M type” (manufactured by Rigaku Corporation) for the metal elements contained in each surface treatment agent, The measurement was performed according to “General X-ray fluorescence analysis rules” of JIS K0119.
カーボンブラックの粒子表面に被覆されている有機顔料及び顔料誘導体の被覆量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用い、炭素量を測定することにより求めた。 The coating amount of the organic pigment and pigment derivative coated on the surface of the carbon black particles is determined by measuring the carbon amount using a “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200” (manufactured by Horiba, Ltd.). Asked.
カーボンブラックの粒子表面に付着もしくは被覆されている顔料誘導体及び/又は有機顔料の脱離率(%)は、下記の方法により求めた値で示した。有機顔料・顔料誘導体の脱離率(%)が0に近いほど、粒子からの顔料誘導体及び/又は有機顔料の脱離量が少ないことを示す。 The desorption rate (%) of the pigment derivative and / or the organic pigment adhered or coated on the surface of the carbon black particles was indicated by the value obtained by the following method. The closer the organic pigment / pigment derivative desorption rate (%) is to 0, the smaller the amount of desorption of the pigment derivative and / or organic pigment from the particles.
被測定粒子粉末2gとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート20mlを50mlの三角フラスコに入れ、60分間超音波分散を行った後、3日間静置し、被測定粒子粉末を沈降させて上澄み液を分取した。次いで得られた上澄み液の光透過率を「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所)を用いて測定し、予め算出したプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート中の各顔料誘導体もしくは各有機顔料の濃度と光透過率との検量線より、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート中に存在する脱離した顔料誘導体及び/又は有機顔料の濃度を計算し、下記数1に従って求めた値を有機顔料・顔料誘導体の脱離率(%)とした。 2 g of the measured particle powder and 20 ml of propylene glycol monomethyl ether acetate were placed in a 50 ml Erlenmeyer flask, subjected to ultrasonic dispersion for 60 minutes, and then allowed to stand for 3 days to allow the measured particle powder to settle and collect the supernatant. . Next, the light transmittance of the obtained supernatant was measured using “Self-recorded photoelectric spectrophotometer UV-2100” (Shimadzu Corporation), and each pigment derivative or each organic pigment in propylene glycol monomethyl ether acetate calculated in advance. From the calibration curve of the concentration of light and the light transmittance, the concentration of the detached pigment derivative and / or organic pigment present in propylene glycol monomethyl ether acetate is calculated, and the value obtained according to the following formula 1 is the organic pigment / pigment derivative The desorption rate (%).
<数1>
顔料誘導体・有機顔料の脱離率(%)={(Wa−We)/Wa}×100
Wa:カーボンブラックの顔料誘導体及び/又は有機顔料付着量
We:脱離テスト後のカーボンブラックの顔料誘導体及び/又は有機顔料付着量
<Equation 1>
Desorption rate of pigment derivative / organic pigment (%) = {(Wa-We) / Wa} × 100
Wa: Carbon black pigment derivative and / or organic pigment adhesion amount We: Carbon black pigment derivative and / or organic pigment adhesion amount after desorption test
カーボンブラック及びブラックマトリックス用黒色着色材料の黒色度は、試料0.5gとヒマシ油0.5mlとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化してキャストコート紙上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布した塗布片(塗膜厚み:約30μm)を作製し、該塗布片について、「分光測色計CM−3610d」(ミノルタ株式会社製)を用いて測定を行い、CIE Lab色空間表示系における明度L*値で示した。 The blackness of the black coloring material for carbon black and black matrix is obtained by kneading 0.5 g of a sample and 0.5 ml of castor oil with a Hoover type Mahler to form a paste, adding 4.5 g of clear lacquer to this paste, kneading and coating An application piece (coating thickness: about 30 μm) coated on a cast coated paper using a 150 μm (6 mil) applicator was prepared, and “spectral colorimeter CM-3610d” (manufactured by Minolta Co., Ltd.) was prepared. ) And measured by the lightness L * value in the CIE Lab color space display system.
有機顔料の色相は、試料0.5gとヒマシ油0.5mlとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化してクリアフィルム上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布した塗布片(塗膜厚み:約30μm)を作製し、該塗布片について標準白色板をバックにして、「分光測色計CM−3610d」(ミノルタ株式会社製)を用いて測定を行い、CIE Lab色空間表示系における表色指数L*値、a*値、b*値及びC*値で示した。なお、C*値は彩度を表し、下記数2に従って求めることができる。 The hue of the organic pigment was kneaded with 0.5 g of a sample and 0.5 ml of castor oil with a Hoover type Mahler to form a paste, and 4.5 g of clear lacquer was added to the paste, and the mixture was kneaded and coated to 150 μm on the clear film ( 6 mil) is applied using an applicator (coating thickness: about 30 μm), and a standard white plate is used as the back for the applied piece, “spectral colorimeter CM-3610d” (manufactured by Minolta Co., Ltd.) The color index L * value, a * value, b * value and C * value in the CIE Lab color space display system were used. The C * value represents saturation and can be obtained according to the following formula 2.
<数2>
C*値=((a*値)2+(b*値)2)1/2
<Equation 2>
C * value = ((a * value) 2 + (b * value) 2 ) 1/2
カーボンブラック及びブラックマトリックス用黒色着色材料の隠蔽力は、下記に示す方法に従って作製した原色エナメルを用いて、JIS K 5101 8.2のクリプトメーター法に従って得られた値で示した。 The hiding power of the black coloring material for carbon black and black matrix was shown by the value obtained according to the cryptometer method of JIS K 5101 8.2 using the primary color enamel produced according to the method described below.
原色エナメルの作製:
上記試料粉体10gとアミノアルキッド樹脂16g及びシンナー6gとを配合して3mmφガラスビーズ90gと共に140mlのガラスビンに添加し、次いで、ペイントシェーカーで45分間混合分散した後、アミノアルキッド樹脂50gを追加し、更に5分間ペイントシェーカーで分散させて、原色エナメルを作製した。
Production of primary color enamel:
10 g of the above sample powder, 16 g of amino alkyd resin and 6 g of thinner were mixed and added to a 140 ml glass bottle together with 90 g of 3 mmφ glass beads, and then mixed and dispersed for 45 minutes with a paint shaker, and then 50 g of amino alkyd resin was added. Further, it was dispersed with a paint shaker for 5 minutes to produce a primary color enamel.
ブラックマトリックス用黒色組成物の粘度は、得られた組成物の25℃における粘度を、「E型粘度計EMD−R」(株式会社東京計器製)を用いて測定し、ずり速度D=1.92sec−1における値で示した。 The viscosity of the black composition for black matrix was determined by measuring the viscosity at 25 ° C. of the obtained composition using “E-type viscometer EMD-R” (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), and the shear rate D = 1. The value is shown at 92 sec −1 .
ブラックマトリックスの光学濃度は、後述する処方によって調製したブラックマトリックス用黒色組成物をノンアルカリガラス基板上に印刷し、得られたブラックマトリックス層の555nmにおける光透過率を、「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所製)を用いて測定し、下記数3に従って光学濃度OD値を算出した後、膜厚1μm当たりの光学濃度(OD値)に換算した。 The optical density of the black matrix is obtained by printing a black composition for black matrix prepared on the basis of the formulation described later on a non-alkali glass substrate, and measuring the light transmittance at 555 nm of the obtained black matrix layer by referring to “Self-recorded photoelectric spectrophotometer UV -2100 "(manufactured by Shimadzu Corporation), and after calculating the optical density OD value according to the following formula 3, it was converted to the optical density (OD value) per 1 μm of film thickness.
<数3>
光学濃度(OD値)=log(1/T)
T:555nmにおける光透過率(%)
<Equation 3>
Optical density (OD value) = log (1 / T)
T: Light transmittance at 555 nm (%)
ブラックマトリックスの光沢度は、前記測定用塗布片を「グロスメーター UGV−5D」(スガ試験機株式会社製)を用いて入射角60°の時の光沢度で示した。光沢度が高いほど、ブラックマトリックス用黒色着色材料を配合したブラックマトリックス用黒色組成物の分散性が優れていることを示す。 The glossiness of the black matrix was indicated by the glossiness at an incident angle of 60 ° using the “Glossmeter UGV-5D” (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). It shows that the dispersibility of the black composition for black matrices which mix | blended the black coloring material for black matrices is excellent, so that glossiness is high.
ブラックマトリックスの表面粗度Raは、「Surfcom−575A」(東京精密株式会社製)を用いて中心線平均粗さを測定することによって求めた。 The surface roughness Ra of the black matrix was determined by measuring the centerline average roughness using “Surfcom-575A” (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
ブラックマトリックス用黒色着色材料(I)を用いて得られた黒色膜の光透過率は、後述する方法によって作製した黒色膜を用いて、555nmの波長の光透過率を、「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。 The light transmittance of the black film obtained by using the black coloring material (I) for the black matrix was determined by using a black film produced by the method described later, and the light transmittance at a wavelength of 555 nm, as described in “Self-recording photoelectric spectrophotometer”. It measured using "UV-2100" (made by Shimadzu Corporation).
カラーフィルターの光透過率は、後述する方法によって作製したカラーフィルターを用いて、620nm、540nm及び460nmの各波長の光透過率を、「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。 For the light transmittance of the color filter, the light transmittance of each wavelength of 620 nm, 540 nm, and 460 nm was measured using a color filter produced by the method described below, and “Self-recorded photoelectric spectrophotometer UV-2100” (manufactured by Shimadzu Corporation) ).
カラーフィルターのコントラストは、後述する方法によって作製したカラーフィルターをバックライト上で、2枚の偏光板の間に挟み、該偏光板の向きをパラレルにしたときの輝度(A)とクロスにしたときの輝度(B)を測定し、(A)/(B)で示した。 The contrast of the color filter is the brightness when the color filter produced by the method described later is sandwiched between two polarizing plates on the backlight and the direction of the polarizing plate is parallel (A) and crossed. (B) was measured and indicated as (A) / (B).
<ブラックマトリックス用黒色着色材料の製造>
実施例1−1
カーボンブラック 粒子1(種類:カーボンブラック、粒子形状:粒状、平均粒子径0.084μm、BET比表面積値30.6m2/g、黒色度L*値27.15、隠蔽力11,100cm2/g)5.0kgに、メチルハイドロジェンポリシロキサン(商品名:TSF484:GE東芝シリコーン株式会社製)25gを、エッジランナーを稼動させながらカーボンブラックに添加し、588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で30分間混合攪拌を行った。なお、このときの攪拌速度は22rpmで行った。
<Manufacture of black coloring material for black matrix>
Example 1-1
Carbon black particles 1 (type: carbon black, particle shape: granular, average particle diameter 0.084 μm, BET specific surface area value 30.6 m 2 / g, blackness L * value 27.15, hiding power 11,100 cm 2 / g ) To 5.0 kg, 25 g of methyl hydrogen polysiloxane (trade name: TSF484: manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) is added to carbon black while operating the edge runner, and a linear load of 588 N / cm (60 Kg / cm). The mixture was stirred for 30 minutes. The stirring speed at this time was 22 rpm.
次に、顔料誘導体1(種類:フタロシアニン誘導体、官能基:スルホン酸基)200gを、エッジランナーを稼動させながら30分間かけて添加し、更に588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で60分間、混合攪拌を行い、顔料誘導体を付着もしくは被覆させた後、乾燥機を用いて105℃で60分間加熱処理を行い、ブラックマトリックス用黒色着色材料を得た。なお、このときの撹拌速度は22rpmで行った。 Next, 200 g of pigment derivative 1 (kind: phthalocyanine derivative, functional group: sulfonic acid group) is added over 30 minutes while operating the edge runner, and further for 60 minutes with a linear load of 588 N / cm (60 Kg / cm). After mixing and stirring to adhere or coat the pigment derivative, heat treatment was performed at 105 ° C. for 60 minutes using a dryer to obtain a black coloring material for a black matrix. The stirring speed at this time was 22 rpm.
得られたブラックマトリックス用黒色着色材料は、平均粒子径が0.084μmの粒状粒子であった。BET比表面積値は25.8m2/g、黒色度L*値は26.76、隠蔽力は12,300cm2/g、顔料誘導体の脱離率は1.6%であり、メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はSi換算で0.21重量%、付着している顔料誘導体の量は、C換算で2.63重量%(カーボンブラック100重量部に対して4重量部に相当する)であった。 The obtained black coloring material for black matrix was granular particles having an average particle diameter of 0.084 μm. The BET specific surface area value was 25.8 m 2 / g, the blackness L * value was 26.76, the hiding power was 12,300 cm 2 / g, and the desorption rate of the pigment derivative was 1.6%. The coating amount of siloxane was 0.21% by weight in terms of Si, and the amount of adhering pigment derivative was 2.63% by weight in terms of C (corresponding to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black). It was.
<ブラックマトリックス用黒色組成物(I)の製造>
実施例2
前記ブラックマトリックス用黒色着色材料、分散剤(塩基性クシ型ポリマー)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを下記組成割合でビーズミルを用いて分散し、ブラックマトリックス用黒色組成物(I)を得た。
<Production of black composition (I) for black matrix>
Example 2
The black coloring material for black matrix, the dispersant (basic comb type polymer) and propylene glycol monomethyl ether acetate were dispersed using a bead mill at the following composition ratio to obtain a black composition (I) for black matrix.
ブラックマトリックス用黒色着色材料 100.0重量部、
分散剤(塩基性クシ型ポリマー) 50.0重量部、
(商品名:Solsperse 24000:アビシア株式会社製)
フタロシアニン系顔料誘導体 10.0重量部、
(商品名:Solsperse 5000:アビシア株式会社製)
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 340.0重量部。
100.0 parts by weight of black coloring material for black matrix,
50.0 parts by weight of a dispersant (basic comb type polymer),
(Product name: Solsperse 24000: manufactured by Avicia Corporation)
Phthalocyanine pigment derivative 10.0 parts by weight,
(Product name: Solsperse 5000: manufactured by Avicia Co., Ltd.)
340.0 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate.
得られたブラックマトリックス用黒色組成物(I)の粘度は7.6mPa・sであった。 The viscosity of the obtained black composition for black matrix (I) was 7.6 mPa · s.
次いで、光透過率を評価するために、上記ブラックマトリックス用黒色組成物(I)に、更にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを120.0重量部添加し、ビーズミルを用いて分散した後、ノンアルカリガラス基板(厚さ0.7mm)上にスピンコートし、90℃で4分間、ホットプレートを用いてプリベークを行った。 Next, in order to evaluate the light transmittance, 120.0 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate is further added to the black composition for black matrix (I) and dispersed using a bead mill, and then a non-alkali glass substrate. The film was spin-coated on (thickness 0.7 mm) and prebaked at 90 ° C. for 4 minutes using a hot plate.
得られた黒色膜の555nmにおける光透過率は、0.82%であった。 The resulting black film had a light transmittance of 0.82% at 555 nm.
<ブラックマトリックス用黒色組成物(II)の製造>
実施例3
前記ブラックマトリックス用黒色組成物(I)及びメチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体を下記組成割合でサンドグラインダーを用いて分散し、得られた混練物を5μmのグラスフィルターで濾過した。
<Production of black composition (II) for black matrix>
Example 3
The black composition for black matrix (I) and the methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer were dispersed using a sand grinder at the following composition ratio, and the obtained kneaded product was filtered through a 5 μm glass filter.
ブラックマトリックス用黒色組成物(I) 500.0重量部、
メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 100.0重量部。
Black composition for black matrix (I) 500.0 parts by weight,
Methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer 100.0 parts by weight.
得られたブラックマトリックス用黒色組成物(II)の粘度は5.8mPa・sであった。 The viscosity of the obtained black composition for black matrix (II) was 5.8 mPa · s.
<ブラックマトリックス(II)の作製>
ノンアルカリガラス基板(厚さ0.7mm)上に前記ブラックマトリックス用黒色組成物(II)をスピンコートし、90℃で4分間、ホットプレートを用いてプリベークを行った後、この膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、80℃で20分間加熱乾燥してレジスト膜を得た。超高圧水銀灯2.50kWを用い、400mJ/cm2の光量で露光を行った。次いで、炭酸ナトリウム水溶液で現像を行った後、不要となったフォトレジスト層をメチルセルソルブアセテートで剥離した。更に、得られた黒色膜を窒素雰囲気中で250℃で30分間加熱処理することによってブラックマトリックス(II)を得た。
<Preparation of black matrix (II)>
The black composition for black matrix (II) was spin-coated on a non-alkali glass substrate (thickness 0.7 mm), prebaked at 90 ° C. for 4 minutes using a hot plate, and then positively coated on the film. A type photoresist was applied and dried by heating at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a resist film. Using an ultrahigh pressure mercury lamp 2.50 kW, exposure was performed with a light amount of 400 mJ / cm 2 . Next, after developing with an aqueous sodium carbonate solution, the photoresist layer that became unnecessary was peeled off with methyl cellosolve acetate. Further, the obtained black film was heat-treated at 250 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a black matrix (II).
得られたブラックマトリックス(II)の光学濃度(OD)は3.92、光沢度は102%、表面粗度Raは5.8nmであった。 The obtained black matrix (II) had an optical density (OD) of 3.92, a glossiness of 102%, and a surface roughness Ra of 5.8 nm.
<ブラックマトリックス用黒色組成物(III)の製造>
実施例4−1
前記ブラックマトリックス用黒色組成物(II)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及び重合開始剤(2−(4−メトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン)を下記組成割合でサンドグラインダーを用いて分散し、得られた混練物を1μmのグラスフィルターで濾過した。
<Production of black composition (III) for black matrix>
Example 4-1
The black composition for black matrix (II), dipentaerythritol pentaacrylate and a polymerization initiator (2- (4-methoxy-β-styryl) -bis (4,6-trichloromethyl) -s-triazine) are as follows: The mixture was dispersed using a sand grinder at a ratio, and the obtained kneaded product was filtered through a 1 μm glass filter.
ブラックマトリックス用黒色組成物(II) 480.0重量部、
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 100.0重量部、
2−(4−メトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン 5.0重量部。
480.0 parts by weight of black composition for black matrix (II),
100.0 parts by weight of dipentaerythritol pentaacrylate,
2- (4-Methoxy-β-styryl) -bis (4,6-trichloromethyl) -s-triazine 5.0 parts by weight.
得られたブラックマトリックス用黒色組成物(III)の粘度は10.3mPa・sであった。 The resulting black composition (III) for black matrix had a viscosity of 10.3 mPa · s.
<ブラックマトリックス(III)の作製>
ノンアルカリガラス基板(厚さ0.7mm)上に前記ブラックマトリックス用黒色組成物(III)をスピンコートし、90℃で4分間、ホットプレートを用いてプリベークを行った後、超高圧水銀灯2.50kWを用い、400mJ/cm2の光量でパターン露光を行った。次いで、炭酸ナトリウム水溶液で現像し、未露光部分のフォトレジスト層を除去し、更に、得られた着色膜を窒素雰囲気中で250℃で30分間加熱処理することによってブラックマトリックス(III)を得た。
<Preparation of black matrix (III)>
1. The black composition (III) for black matrix is spin-coated on a non-alkali glass substrate (thickness 0.7 mm), prebaked at 90 ° C. for 4 minutes using a hot plate, Using 50 kW, pattern exposure was performed with a light amount of 400 mJ / cm 2 . Next, development was performed with an aqueous sodium carbonate solution to remove the unexposed photoresist layer, and the resulting colored film was heat-treated at 250 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a black matrix (III). .
得られたブラックマトリックス(III)の光学濃度(OD)は3.96、光沢度は105%、表面粗度Raは5.6nmであった。 The obtained black matrix (III) had an optical density (OD) of 3.96, a glossiness of 105%, and a surface roughness Ra of 5.6 nm.
<ブラックマトリックス用黒色組成物(IV)の製造>
実施例5
前記ブラックマトリックス用黒色組成物(II)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及び重合開始剤(p−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート)を下記組成割合でサンドグラインダーを用いて分散し、得られた混練物を1μmのグラスフィルターで濾過した。
<Production of black composition (IV) for black matrix>
Example 5
The black composition for black matrix (II), dipentaerythritol pentaacrylate and a polymerization initiator (p-phenylthiophenyldiphenylsulfonium trifluoroacetate) were dispersed using a sand grinder at the following composition ratio, and the resulting kneaded product Was filtered through a 1 μm glass filter.
ブラックマトリックス用黒色組成物(II) 480.0重量部、
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 100.0重量部、
p−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート
5.0重量部。
480.0 parts by weight of black composition for black matrix (II),
100.0 parts by weight of dipentaerythritol pentaacrylate,
p-Phenylthiophenyldiphenylsulfonium trifluoroacetate
5.0 parts by weight.
得られたブラックマトリックス用黒色組成物(IV)の粘度は10.5mPa・sであった。 The viscosity of the obtained black composition for black matrix (IV) was 10.5 mPa · s.
<ブラックマトリックス(IV)の作製>
ブラックマトリックス用黒色組成物として前記ブラックマトリックス用黒色組成物(IV)を用いた以外は前記ブラックマトリックス(III)と同様にしてブラックマトリックス(IV)を得た。
<Preparation of black matrix (IV)>
A black matrix (IV) was obtained in the same manner as the black matrix (III) except that the black composition (IV) for black matrix was used as the black composition for black matrix.
得られたブラックマトリックス(IV)の光学濃度(OD)は3.93、光沢度は103%、表面粗度Raは5.8nmであった。 The obtained black matrix (IV) had an optical density (OD) of 3.93, a glossiness of 103%, and a surface roughness Ra of 5.8 nm.
<カラーフィルターの作製>
実施例6−1
ノンアルカリガラス基板(厚さ0.7mm)上に形成したブラックマトリックス(III)上に、後述する組成によって作製した透明黒色組成物(G)をスピンコートし、90℃で4分間、ホットプレートを用いてプリベークを行った後、超高圧水銀灯2.50kWを用い、400mJ/cm2の光量でパターン露光を行った。次いで、炭酸ナトリウム水溶液で現像し、未露光部分のフォトレジスト層を除去し、更に、得られた着色膜を窒素雰囲気中で250℃で30分間加熱処理することによって着色膜(G)のパターンを得た。
<Production of color filter>
Example 6-1
On a black matrix (III) formed on a non-alkali glass substrate (thickness 0.7 mm), a transparent black composition (G) produced by the composition described later is spin-coated, and a hot plate is placed at 90 ° C. for 4 minutes. After pre-baking, pattern exposure was performed using an ultra-high pressure mercury lamp 2.50 kW with a light amount of 400 mJ / cm 2 . Next, development with an aqueous solution of sodium carbonate is performed to remove the unexposed portion of the photoresist layer, and the resulting colored film is further heated at 250 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to form a pattern of the colored film (G). Obtained.
その後、同様にして、透明黒色組成物(B)及び透明黒色組成物(R)を用いて、それぞれの着色膜のパターンを形成した。 Then, similarly, the pattern of each colored film was formed using the transparent black composition (B) and the transparent black composition (R).
得られたカラーフィルターの透過率は、波長620nmが92.7%、波長540nmが91.0%、波長460nmが90.2%であり、コントラストは2,240であった。 The transmittance of the obtained color filter was 92.7% at a wavelength of 620 nm, 91.0% at a wavelength of 540 nm, 90.2% at a wavelength of 460 nm, and the contrast was 2,240.
<透明黒色組成物(G)の製造>
着色顔料G−1、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び分散剤(塩基性クシ型ポリマー)を下記組成割合で3本ロールミルを用いて混練した。
<Manufacture of transparent black composition (G)>
The color pigment G-1, propylene glycol monomethyl ether acetate and a dispersant (basic comb type polymer) were kneaded using a three-roll mill at the following composition ratio.
着色顔料G−1 100.0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 50.0重量部、
分散剤(塩基性クシ型ポリマー) 20.0重量部、
(商品名:Solsperse 24000:アビシア株式会社製)。
Color pigment G-1 100.0 parts by weight,
50.0 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate,
20.0 parts by weight of a dispersant (basic comb type polymer),
(Product name: Solsperse 24000: manufactured by Avicia Corporation).
得られた混練物に、更にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート230.0重量部を添加し、ビーズミルを用いて分散し、透明黒色組成物(I−G)を得た。 To the obtained kneaded product, 230.0 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate was further added and dispersed using a bead mill to obtain a transparent black composition (IG).
前記透明黒色組成物(I−G)及びメチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体を下記組成割合でサンドグラインダーを用いて分散し、透明黒色組成物(II−G)を得た。 The transparent black composition (IG) and methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer were dispersed using a sand grinder at the following composition ratio to obtain a transparent black composition (II-G).
透明黒色組成物(I−G) 400.0重量部、
メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 100.0重量部。
400.0 parts by weight of a transparent black composition (IG),
Methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer 100.0 parts by weight.
前記透明黒色組成物(II−G)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及び重合開始剤2−(4−メトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジンを下記組成割合でサンドグラインダーを用いて分散し、得られた混練物を1μmのグラスフィルターで濾過することによって、透明黒色組成物(G)を得た。 The transparent black composition (II-G), dipentaerythritol pentaacrylate and the polymerization initiator 2- (4-methoxy-β-styryl) -bis (4,6-trichloromethyl) -s-triazine were used in the following composition ratios. A transparent black composition (G) was obtained by dispersing using a sand grinder and filtering the resulting kneaded product with a 1 μm glass filter.
透明黒色組成物(II−G) 480.0重量部、
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 100.0重量部、
2−(4−メトキシ−β−スチリル)−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン 5.0重量部。
480.0 parts by weight of transparent black composition (II-G),
100.0 parts by weight of dipentaerythritol pentaacrylate,
2- (4-Methoxy-β-styryl) -bis (4,6-trichloromethyl) -s-triazine 5.0 parts by weight.
<透明黒色組成物(B)の製造>
着色顔料として着色顔料B−1を用いた以外は前記透明黒色組成物(G)と同様にして、透明黒色組成物(B)を得た。
<Manufacture of transparent black composition (B)>
A transparent black composition (B) was obtained in the same manner as the transparent black composition (G) except that the color pigment B-1 was used as the color pigment.
<透明黒色組成物(R)の製造>
着色顔料として着色顔料R−1を用いた以外は前記透明黒色組成物(G)と同様にして、透明黒色組成物(R)を得た。
<Manufacture of transparent black composition (R)>
A transparent black composition (R) was obtained in the same manner as the transparent black composition (G) except that the color pigment R-1 was used as the color pigment.
前記実施例1〜6に従ってブラックマトリックス用黒色着色材料、ブラックマトリックス用黒色組成物及びカラーフィルターを作製した。各製造条件及び得られた着色材料、黒色組成物及びカラーフィルターの諸特性を示す。 According to the said Examples 1-6, the black coloring material for black matrices, the black composition for black matrices, and the color filter were produced. Various characteristics of each production condition and the obtained coloring material, black composition and color filter are shown.
カーボンブラック1〜5:
芯粒子粉末として、表1に示す特性を有するカーボンブラックを用意した。
Carbon black 1-5:
Carbon black having the characteristics shown in Table 1 was prepared as the core particle powder.
有機顔料:
有機顔料として表2に示す諸特性を有する有機顔料を用意した。
Organic pigment:
An organic pigment having various characteristics shown in Table 2 was prepared as the organic pigment.
顔料誘導体1〜3:
顔料誘導体として表3に示す諸特性を有する顔料誘導体を用意した。
Pigment derivatives 1-3:
Pigment derivatives having various properties shown in Table 3 were prepared as pigment derivatives.
実施例1−2〜1−7、比較例1:
表面処理剤による被覆工程における添加物の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間、顔料誘導体及び/又は有機顔料の付着もしくは被覆工程における有機顔料及び顔料誘導体の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間を種々変化させた以外は、前記実施例1−1と同様にしてブラックマトリックス用黒色着色材料を得た。
Examples 1-2 to 1-7, Comparative Example 1:
Types and amounts of additives in the coating process with the surface treatment agent, line load and time of edge runner treatment, types and addition amounts of organic pigments and pigment derivatives in the adhesion or coating process of pigment derivatives and / or organic pigments, edge runners A black coloring material for a black matrix was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the line load and time for the treatment were variously changed.
このときの製造条件を表4に、得られたブラックマトリックス用黒色着色材料の諸特性を表5に示す。 The production conditions at this time are shown in Table 4, and the characteristics of the black coloring material obtained for the black matrix are shown in Table 5.
比較例2(特開2004−224948号公報 実施例1 追試実験)
実施例1 Printex25(デグサ社製:BET比表面積46m2/g)70.0gとスルホン化したフタロシアニン誘導体3.5gを1L乾式用アトライターに仕込み、SUS304ビーズをメディアとして30分分散した後、ビーズと分離し、乾式処理カーボンブラックを得た。
Comparative Example 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-224948 Example 1 Additional Test)
Example 1 70.0 g of Printex 25 (manufactured by Degussa: BET specific surface area 46 m 2 / g) and 3.5 g of a sulfonated phthalocyanine derivative were charged in a 1 L dry-type attritor and dispersed with SUS304 beads as a medium for 30 minutes. To obtain a dry-treated carbon black.
得られた黒色粒子粉末の諸特性を表5に示す。 Various characteristics of the obtained black particle powder are shown in Table 5.
<ブラックマトリックス>
実施例4−2〜4−7、比較例3〜9:
ブラックマトリックス用黒色着色材料の種類を種々変化させた以外は、前記実施例4−1のブラックマトリックス用黒色組成物(III)と同様にしてブラックマトリックス用黒色組成物を得た。
<Black Matrix>
Examples 4-2 to 4-7, Comparative Examples 3 to 9:
A black composition for black matrix was obtained in the same manner as the black composition (III) for black matrix of Example 4-1 except that the type of black coloring material for black matrix was variously changed.
このときの製造条件、得られたブラックマトリックス用黒色組成物及びブラックマトリックスの諸特性を表6に示す。 Table 6 shows the production conditions, the black composition for black matrix obtained, and various characteristics of the black matrix.
<カラーフィルター> <Color filter>
着色顔料:
着色顔料として表7に示す諸特性を有する着色顔料を用意した。
Color pigment:
Color pigments having various properties shown in Table 7 were prepared as the color pigments.
なお、着色顔料B−2、G−2及びR−2は、特開2002−356625号公報に記載された、白色無機粒子粉末の粒子表面に糊剤を介して有機顔料を付着させる方法により得ることができる。 The color pigments B-2, G-2, and R-2 are obtained by a method described in JP 2002-356625 A, in which an organic pigment is attached to the particle surface of white inorganic particle powder via a paste. be able to.
実施例6−2〜6−10、比較例10〜16:
ブラックマトリックスの種類及び着色顔料の種類を種々変化させた以外は、前記実施例6−1のカラーフィルターと同様にしてカラーフィルターを得た。
Examples 6-2 to 6-10, Comparative Examples 10 to 16:
A color filter was obtained in the same manner as in the color filter of Example 6-1 except that the type of black matrix and the type of color pigment were variously changed.
このときの製造条件及び得られたカラーフィルターの諸特性を表8に示す。 Table 8 shows the manufacturing conditions and various characteristics of the obtained color filter.
Claims (9)
A color filter comprising a coating film formed of the black composition for a black matrix according to any one of claims 5 to 7.
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