JP2015068893A - 樹脂ブラックマトリクス基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】青IPS方式のLCD基板における、青みが強い黒表示部分の色調に対して、その色調を合わせることが可能な、樹脂ブラックマトリックスを備える基板を提供すること。【解決手段】本発明は、透明基板と、該透明基板の上に形成され、かつ、青色着色材を主成分とする着色材を含有する、着色樹脂層と、該着色樹脂層の上に形成された、樹脂ブラックマトリクス層と、を備え、上記着色樹脂層及び上記樹脂ブラックマトリクス層の積層のOD値が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板を提供する。【選択図】なし
Description
本発明は、樹脂ブラックマトリクス基板に関する。
クロム系材料を用いた金属薄膜に代えて、近年、コストや環境汚染の低減が可能な樹脂ブラックマトリクスが開発されている。樹脂ブラックマトリクスは、樹脂とカーボンブラック等の遮光材を含有する感光性黒色樹脂組成物をガラス等の透明基板上に塗布、乾燥して黒色被膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法により格子状に微細パターン化することで形成される。また、例えば最近提案されているカバーガラス一体型タッチパネルでは、カバーガラスに形成されたブラックマトリクス上に、ITO等の透明電極が形成される。
ディスプレイの表示領域を広く見せるためには、ディスプレイの黒表示部分と、カバーガラス上の樹脂ブラックマトリクスとの色調を合わせる必要があるが、樹脂ブラックマトリクス表面の反射率は高く、ディスプレイの黒表示部分との境界が明瞭となることが問題視されていた。
一方、タッチパネル機能を搭載した液晶ディスプレイ(以下、「LCD」)の駆動方式については、これまでVA方式が幅広く採用されてきたが、視野角が狭く、押し圧による色ムラが発生する等の問題があったため、IPS方式への置き換えが進んでいる。
IPS方式のLCD基板では、カラーフィルターのガラス基板側に形成されたITOが直接視認されるため、IPS方式のLCD基板の黒表示部分が、強い青みを帯びた黒になる。このため、IPS方式のLCD基板の黒表示部分と、カバーガラス上の樹脂ブラックマトリクスとの色調を合わせるためには、樹脂ブラックマトリクスの色調を、青みが強い、IPS方式のLCD基板の黒表示部分の色調に近づける技術が必要とされていた。
またブラックマトリクス表面の反射率を低減する技術としては、2層からなるブラックマトリクスが知られている(特許文献1〜3)。さらに、黒色染料を含有する樹脂層の上に黒色顔料を含有する樹脂層を積層する技術も知られている(特許文献4)。
しかしながら、従来の2層からなるブラックマトリクスは、金属薄膜の層、又は、金属微粒子を含有する光反射層の存在を必須とするものであり、高い絶縁性が要求されるタッチパネル用途に用いることは極めて困難であって、さらにはLCDの黒表示部分との色調一致の面からも不十分なものであった。
また、IPS方式のLCD基板の黒表示部分の色調と、カバーガラス上の樹脂ブラックマトリクスとの色調とを近づける技術は、これまで一切知られていないのが現状であった。
そこで本発明は、IPS方式のLCD基板における、青みが強い黒表示部分の色調に対して、その色調を合わせることが可能な、樹脂ブラックマトリックスを備える基板を提供することを目的とする。
本発明は、以下の(1)〜(7)に記載した樹脂ブラックマトリクス基板を提供する。
(1) 透明基板と、該透明基板の上に形成され、かつ、青色着色材を主成分とする着色材を含有する、着色樹脂層と、該着色樹脂層の上に形成された、樹脂ブラックマトリクス層と、を備え、上記着色樹脂層及び上記樹脂ブラックマトリクス層の積層のOD値が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板。
(2) 上記着色樹脂層の膜厚が、0.6μm以上であり、上記着色樹脂層に占める上記着色材の割合が、0.5〜8質量%である、上記(1)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(3) 400〜520nmにおける、上記着色樹脂層の平均透過率T1が、85%以上であり、580〜750nmにおける、上記着色樹脂層の平均透過率T2が、90%以下であり、T2/T1の値が、0.9以下である、上記(1)又は(2)に記載の樹脂ブラックマトリックス基板。
(4) 上記T2が、40〜80%である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(5) 上記樹脂ブラックマトリクス層が、黒色顔料を含有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(6) 上記黒色顔料は、カーボンブラック又はチタン窒化物である、上記(5)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(7) タッチパネル用である、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(1) 透明基板と、該透明基板の上に形成され、かつ、青色着色材を主成分とする着色材を含有する、着色樹脂層と、該着色樹脂層の上に形成された、樹脂ブラックマトリクス層と、を備え、上記着色樹脂層及び上記樹脂ブラックマトリクス層の積層のOD値が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板。
(2) 上記着色樹脂層の膜厚が、0.6μm以上であり、上記着色樹脂層に占める上記着色材の割合が、0.5〜8質量%である、上記(1)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(3) 400〜520nmにおける、上記着色樹脂層の平均透過率T1が、85%以上であり、580〜750nmにおける、上記着色樹脂層の平均透過率T2が、90%以下であり、T2/T1の値が、0.9以下である、上記(1)又は(2)に記載の樹脂ブラックマトリックス基板。
(4) 上記T2が、40〜80%である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(5) 上記樹脂ブラックマトリクス層が、黒色顔料を含有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(6) 上記黒色顔料は、カーボンブラック又はチタン窒化物である、上記(5)に記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
(7) タッチパネル用である、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板によれば、樹脂ブラックマトリクスと、IPS方式のLCD基板における、青みが強い黒表示部分との色調を、容易に合わせることが可能となる。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板は、透明基板と、該透明基板の上に形成され、かつ、青色着色材を主成分とする着色材を含有する、着色樹脂層と、該着色樹脂層の上に形成された、樹脂ブラックマトリクス層と、を備え、上記着色樹脂層及び上記樹脂ブラックマトリクス層の積層のOD値が、3.5以上であることを特徴とする。以下、着色樹脂層と樹脂ブラックマトリクス層とからなる積層樹脂ブラックマトリクスを、「2層BM」という。
着色樹脂層は、青色着色材に加えて、任意の着色材を含有しても構わないが、青色着色材を主成分とすることが必要である。ここで青色着色材を主成分とする、とは、全着色材に占める青色着色材の割合が、80質量%以上であることをいう。青色着色材の割合が80質量%未満であると、2層BMの反射色の青みが弱くなり、青みが強いディスプレイ部分との色調を一致させることができない。
着色樹脂層が含有する着色材とは、可視領域に吸収を有する物質をいう。着色材としては、例えば、顔料又は染料が挙げられる。
青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(以下、「PB」)1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78又は79が挙げられるが、C.I.PB15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6又は60が好ましく、C.I.PB15:6がより好ましい。
青色染料としては、例えば、C.I.ソルベントブルー4、5、25、35、37、45、67、70若しくは90、C.I.アシッドブルー2、8、14、18、23、25、27、29、35、37、41、42、43、45、47、49、50、51、52、53、55、56、57、58、59、60、62、62:1、63、64、65、68、69、70、72、74、78、79、80、81、81:1、82、87、92、96、102、111、113、117、120、122、124、126、127、127:1、129、129:1、130、131、137、138、140、142、143、145、145:1、150、151、154、158、161、166、167、168、170、171、175、176、182、183、184、187、192、198、199、203、204、205、208、210、220、229、234、236、242、243、256、259、267、285、296、315若しくは335又はC.I.ダイレクトブルー2、6、8、15、22、25、57、71、76、78、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、120、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、195、196、198、199、200、201、202、203、207、209、210、212、213、214、222、225、226、228、229、236、237、238、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275若しくは293が挙げられる。
青色着色材としては、耐熱性に優れることから、青色顔料が好ましい。
青色着色材以外の着色材としては、例えば、紫色顔料、赤色顔料、緑色顔料、黄色顔料又はオレンジ色顔料が挙げられる。
紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット(以下、「PV」)1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49又は50が挙げられるが、C.I.PV19又は23が好ましく、C.I.PV23がより好ましい。
赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(以下、「PR」)1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275又は276が挙げられるが、C.I.ピグメントレッド48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242又は254が好ましく、C.I.PR177、209、224、242又は254がより好ましい。
緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン(以下、「PG」)1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55又は58が挙げられるが、C.I.PG7、36又は58が好ましい。
黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(以下、「PY」)1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207又は208が挙げられるが、C.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180又は185が好ましく、C.I.PY83、138、139、150又は180がより好ましい。
オレンジ色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78又は79が挙げられるが、C.I.ピグメントオレンジ38又は71が好ましい。
また、青色着色材以外の着色材となる染料としては、例えば、C.I.ダイレクトレッド2、4、9、23、26、28、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、221、223、224、225、226、227、232、233、240、241、242、243若しくは247、C.I.アシッドレッド35、42、51、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、145、151、154、157、158、211、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、319、336、337、361、396若しくは397、C.I.リアクティブレッド3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、49若しくは55、C.I.ベーシックレッド12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45若しくは46、C.I.ダイレクトバイオレット7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100若しくは101、C.I.アシッドバイオレット5、9、11、34、43、47、48、51、75、90、103若しくは126、C.I.リアクティブバイオレット1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33若しくは34、C.I.ベーシックバイオレット1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40若しくは48、C.I.ダイレクトイエロー8、9、11、12、27、28、29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、87、93、95、96、98、100、106、108、109、110、130、142、144、161若しくは163、C.I.アシッドイエロー17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222若しくは227、C.I.リアクティブイエロー2、3、13、14、15、17、18、23、24、25、26、27、29、35、37、41若しくは42、C.I.ベーシックイエロー1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39若しくは40、C.I.アシッドグリーン16又はC.I.ベーシックオレンジ21若しくは23等が挙げられる。
着色樹脂層の膜厚は、0.6〜3.0μmが好ましく、0.6〜2.0μmがより好ましい。着色樹脂層の膜厚が0.6μm未満であると、着色樹脂層と透明基板との界面で反射した光と、着色樹脂層と樹脂ブラックマトリクス層との界面で反射した光と、の干渉により、透明基板側からの2層BMの視認性が悪くなる。一方で、着色樹脂層の膜厚が3.0μmを超えると、2層BMの上に形成するタッチパネル用透明電極等が断線する可能性がある。
400〜520nmにおける、着色樹脂層の平均透過率T1は、85%以上であることが好ましい。580〜750nmにおける、着色樹脂層の平均透過率T2は、90%以下であることが好ましく、40〜80%であることがより好ましい。また、T2/T1の値は、0.9以下であることが好ましい。T1及びT2を至適な範囲に制御することにより、2層BMの反射色調の青みを強くすることができる。
2層BMの積層のOD値は、3.5以上である必要があるが、4.0以上であることが好ましい。2層BMの積層のOD値が3.5未満であると、遮光性が不十分となり、2層BMの上の金属配線や、タッチパネル基板背面のディスプレイからの迷光が視認されてしまう。
樹脂ブラックマトリクスの膜厚1μm当たりのOD値は、2.5以上であることが好ましく、3.0〜6.0であることがより好ましい。樹脂ブラックマトリクスの膜厚1μm当たりのOD値が2.5未満であると、所望の遮光性を得るために膜厚を厚くせざるを得ず、樹脂ブラックマトリクスの上のタッチパネル用透明電極等が断線する可能性がある。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層を形成する方法としては、例えば、着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層をいずれも感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法により形成する方法が挙げられる。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物としては、例えば、着色材、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤及び溶媒を含有するものが挙げられる。
樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物が含有する着色材としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、酸化クロム、酸化鉄、アニリンブラック、ペリレン系顔料若しくはC.I.ソルベントブラック123等の黒色顔料、あるいは、樹脂で被覆されたカーボンブラック、チタン、マンガン、鉄、銅若しくはコバルトの複合酸化物等の無機系ブラック顔料又は有機顔料と黒色顔料との組み合わせが挙げられるが、高い遮光性を有することから、カーボンブラック又はチタン窒化物が好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物が含有するアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサン系樹脂又はポリイミド樹脂が挙げられるが、塗膜の耐熱性又は組成物の保管安定性に優れる、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂が好ましい。
アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有するアクリル樹脂が好ましく、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物との共重合体がより好ましい。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸又はビニル酢酸が挙げられる。
共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート又はベンジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン又はα−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレート等の不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル又はα−クロルアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン又はイソプレン等の脂肪族共役ジエンあるいはそれぞれ末端にアクリロイル基若しくはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート又はポリブチルメタクリレートが挙げられる。
より具体的には、メタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート及びスチレンからなる群から選ばれるモノマーの2〜4元共重合体が好ましく、アルカリ現像液に対する溶解速度を適切なものとするため、平均分子量(Mw)が2千〜10万かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることがより好ましい。
また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂は、露光及び現像の際の感度が向上するため、好ましい。エチレン性不飽和基としては、アクリル基又はメタクリル基が好ましい。側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂は、例えば、カルボキシル基を有するアクリル樹脂のカルボキシル基に、グリシジル基又は脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させて得ることができる。
側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂としては、例えば、市販のアクリル樹脂であるサイクロマー(登録商標)P(ダイセル化学工業(株))又はアルカリ可溶性カルド樹脂が挙げられるが、エステル系溶媒やアルカリ現像液に対する溶解性を適切なものとするため、平均分子量(Mw)が2千〜10万(テトラヒドロフランをキャリヤーとしてゲルパーミェーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの)かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることが好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物は、さらにモノマー又はオリゴマーを含有しても構わない。モノマー又はオリゴマーとしては、例えば、多官能若しくは単官能のアクリル系モノマー又はオリゴマーが挙げられる。多官能のアクリル系モノマー又はオリゴマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレート、フルオレンジアクリレート系オリゴマー、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]エーテル、4,4’−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]シクロヘキサン、9,9−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−クロロ−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタアクリレート、ビスクレゾールフルオレンジアクリレート又はビスクレゾールフルオレンジメタアクリレートが挙げられる。
これらの多官能若しくは単官能のアクリル系モノマー又はオリゴマーを適宜選択して組み合わせることにより、露光及び現像の際の感度や加工性をコントロールすることが可能であるが、中でも感度を向上させるためには、官能基が3以上の化合物が好ましく、官能基が5以上の化合物がより好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物が、光架橋に有効な紫外線を吸収する黒色顔料等を含有する場合には、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートに加えて、分子中に芳香環を多く含み撥水性が高いフルオレン環を有する(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。フルオレン環を有する(メタ)アクリレートは、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート10〜60質量部に対して、90〜40質量部用いることが好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物が含有する光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、オキシムエステル化合物、カルバゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物又はチタネート等の無機系光重合開始剤が挙げられる。
より具体的には、例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、イルガキュア(登録商標)369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン)、同379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、同OXE01(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)])、同OXE02(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム))CGI−113(2−[4−メチルベンジル]−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン)若しくはCGI−242(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム);以上、いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)製)、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジン又は旭電化工業(株)製のカルバゾール系化合物であるアデカ(登録商標)オプトマーN−1818、同N−1919若しくはアデカアークルズ(登録商標)NCI−831が挙げられるが、イルガキュア(登録商標)379、同OXE02、アデカ(登録商標)オプトマーN−1919及びアデカクルーズNCI−831からなる群から選ばれる2種類の触媒を併用することが好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物は、ガラス板又はシリコンウエハー等との接着性を向上させるため、密着改良剤を含有しても構わない。密着改良剤としては、例えば、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤が挙げられる。密着改良剤の添加量は、アルカリ可溶性樹脂に対して0.2〜20質量%程度が一般的である。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物は、顔料の分散安定性を向上させるため、高分子分散剤を含有しても構わない。高分子分散剤としては、例えば、ポリエチレンイミン系高分子分散剤、ポリウレタン系高分子分散剤又はポリアリルアミン系高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤の添加量は、通常、顔料に対して1〜40質量%程度が一般的である。
着色樹脂層の形成に用いる感光性樹脂組成物における、顔料/樹脂成分の質量組成比は、1/99〜8/92の範囲であることが好ましく、青みの強い2層BMの色調を得るため、1/99〜3/97の範囲であることがより好ましい。ここで樹脂成分とは、感光性樹脂組成物が含有するポリマー、モノマー、オリゴマー及び高分子分散剤をいう。顔料が過多だと、透明基板側から樹脂ブラックマトリクス基板を見た際、透明基板と着色樹脂層との界面での反射の影響を強く受け、反射率が高く、赤みのある反射色となる。一方で、顔料が過少だと、2層BMの反射色の青みが弱くなり、青みが強いディスプレイ部分との色調を一致させることができない。
樹脂ブラックマトリクスの形成に用いる感光性樹脂組成物における、顔料/樹脂成分の質量組成比は、80/20〜40/60の範囲であることが好ましく、密着性、パターン加工性及びOD値のバランスをとるため、75/25〜50/50の範囲であることがより好ましい。ここで樹脂成分とは、感光性樹脂組成物が含有するポリマー、モノマー、オリゴマー及び高分子分散剤をいう。樹脂成分が過少だと、樹脂ブラックマトリクスの基板との密着性が不良となる。一方で、着色材が過少だと、光学濃度(OD値/μm)が低くなってしまう。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物が含有する溶媒としては、分散する顔料の分散安定性及び添加する樹脂成分の溶解性に合わせて、水又は有機溶媒を適宜選択することができる。有機溶媒としては、例えば、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶媒、ケトン類、アミド系極性溶媒又はラクトン系極性溶媒が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂としてアクリル樹脂を用いた場合の有機溶媒としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点247℃)、ベンジルアセテート(沸点214℃)、エチルベンゾエート(沸点213℃)、メチルベンゾエート(沸点200℃)、マロン酸ジエチル(沸点199℃)、2−エチルヘキシルアセテート(沸点199℃)、2−ブトキシエチルアセテート(沸点192℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点188℃)、シュウ酸ジエチル(沸点185℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、シクロヘキシルアセテート(沸点174℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(沸点173℃)、アセト酢酸メチル(沸点172℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(沸点170℃)、2−エチルブチルアセテート(沸点162℃)、イソペンチルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、酢酸ペンチル(沸点150℃)又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃;以下、「PMA」)が挙げられる。
また、上記以外の溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、エチレングリコールモノエチルエーテル(沸点135℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点193℃)、モノエチルエーテル(沸点135℃)、メチルカルビトール(沸点194℃)、エチルカルビトール(202℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル(沸点153℃)若しくはジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)等の(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶媒、酢酸エチル(沸点77℃)、酢酸ブチル(沸点126℃)若しくは酢酸イソペンチル(沸点142℃)等の脂肪族エステル類、ブタノール(沸点118℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112℃)若しくは3−メチル−3−メトキシブタノール(沸点174℃)等の脂肪族アルコール類、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類、キシレン(沸点144℃)、エチルベンゼン(沸点136℃)又はソルベントナフサ(石油留分:沸点165〜178℃)が挙げられる。
さらに、透明基板の大型化に伴いダイコーティング装置による塗布が主流になってきているところ、適度な揮発性及び乾燥性を実現するため、沸点が150〜200℃の溶媒を30〜75質量%含有する、混合溶媒が好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物は、塗布性及び塗布膜の平滑性を確保しながらベナードセルを防止するため、界面活性剤を含有しても構わない。界面活性剤の添加量は、顔料に対して0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましい。
界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸アンモニウム若しくは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陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート若しくはラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド若しくは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若しくはソルビタンモノステアレート等の非イオン界面活性剤、ポリジメチルシロキサン等を主骨格とするシリコーン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が挙げられる。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物における樹脂成分(溶媒を除く、モノマー、オリゴマー及び光重合開始剤等の添加剤も含む成分)と、顔料とをあわせた固形分濃度としては、塗工性や乾燥性の観点から、2〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
着色樹脂層及び樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物の製造方法としては、例えば、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法、又は、分散機を用いて水若しくは有機溶媒中に顔料を分散させて顔料分散液を作製し、その後顔料分散液と樹脂溶液とを混合する方法が挙げられる。顔料の分散方法としては、例えば、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル又は高速度衝撃ミルが挙げられるが、分散効率や微分散化の観点から、ビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、例えば、コボールミル、バスケットミル、ピンミル又はダイノーミルが挙げられる。ビーズミルのビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ又はジルコンビーズが好ましい。分散に用いるビーズ径としては、0.01〜5.0mmが好ましく、0.03〜1.0mmがより好ましい。顔料の一次粒子径又は一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、分散に用いるビーズ径としては、0.03〜0.10mmといった微小な分散ビーズが好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な、遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方で、サブミクロン程度の粗大な粒子を含有する顔料を分散させる場合には、十分な粉砕力を得るため、ビーズ径が0.10mm以上の分散ビーズが好ましい。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板の製法例を以下に示す。感光性樹脂組成物を基板上に塗布する方法としては、例えば、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング法若しくはワイヤーバーによる方法、基板を溶液中に浸漬する方法又は溶液を基板に噴霧する方法が挙げられる。感光性樹脂組成物を塗布する基板としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス若しくは表面をシリカコートしたソーダライムガラス等の無機ガラス類又は有機プラスチックのフィルム若しくはシートが挙げられる。なお、感光性樹脂組成物を基板上に塗布する場合、シランカップリング剤、アルミニウムキレート剤又はチタニウムキレート剤等の接着助剤で基板表面を処理しておくことで、塗布膜と基板との接着力を向上させることができる。
感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥又は真空乾燥等により塗布膜の加熱乾燥及び硬化をさせて、乾燥被膜を形成する。乾燥被膜を形成する際の乾燥ムラや搬送ムラを抑制するため、感光性樹脂組成物を塗布した基板を、加熱装置を備えた減圧乾燥機で減圧乾燥した後、加熱硬化することが好ましい。
得られた乾燥被膜は、通常、必要に応じて酸素遮断膜を形成した上で、フォトリソグラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。その後、必要に応じて、酸素遮断膜を除去した後、さらに加熱乾燥及び硬化をさせることで、着色樹脂層が得られる。熱硬化条件は、樹脂により異なるが、アクリル系樹脂を用いる場合には、200〜250℃で1〜60分加熱するのが一般的である。
得られた着色樹脂層の上に、樹脂ブラックマトリクス層の形成に用いる感光性樹脂組成物を同様に塗布し、塗布膜の加熱乾燥及び硬化をさせて、乾燥皮膜を形成する。得られた乾燥被膜は、必要に応じて酸素遮断膜を形成した上で、フォトリソグラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。その後、必要に応じて、酸素遮断膜を除去した後、さらに加熱乾燥及び硬化をさせることで、樹脂ブラックマトリクス層が形成され、2層BMが得られる。
また、2層BMの反射色度としては、透明基板側の面より測定を行い、JIS−Z8729の方法に従って、標準C光源に対する反射スペクトルを用いて、CIE L*a*b*表色系により計算された色度値(a*、b*)を用いるのが一般的である。しかしながら、本発明の樹脂ブラックマトリクス基板における2層BMは複数層からなるため、各層の界面で反射した光が干渉し、測定値と視認される色相とが合わない場合がある。そこで本発明においては、青みの強いIPS方式のLCD基板を比較対象として、太陽光の下、目視による官能評価により判断を行った。反射色調としては、光沢が少なく、青みの強い反射色調となることが好ましい。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<評価方法>
[透過率]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の膜厚の着色樹脂層を形成し、分光光度計(UV−2500PC;島津製作所製)を用いて透過スペクトル測定した(測定波長領域:300〜780nm、サンプリングピッチ:1.0nm、スキャン速度:低速、スリット幅:2.0nm)。測定した透過スペクトルから、400〜520nmにおける着色樹脂層の平均透過率T1と、580〜750nmにおける着色樹脂層の平均透過率T2とを算出した。
[透過率]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の膜厚の着色樹脂層を形成し、分光光度計(UV−2500PC;島津製作所製)を用いて透過スペクトル測定した(測定波長領域:300〜780nm、サンプリングピッチ:1.0nm、スキャン速度:低速、スリット幅:2.0nm)。測定した透過スペクトルから、400〜520nmにおける着色樹脂層の平均透過率T1と、580〜750nmにおける着色樹脂層の平均透過率T2とを算出した。
[積層のOD値]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の膜厚の2層BMを形成し、光学濃度計(361T(visual);X−rite社製)を用いて入射光及び透過光それぞれの強度を測定し、以下の式(1)より算出した。
OD値 = log10(I0/I) ・・・ 式(1)
I0 : 入射光強度
I : 透過光強度
[反射色度]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、分光光度計(MPC−2200;島津製作所製)を用いて、ガラス面からの反射色度を測定した(測定波長領域:300〜780nm、サンプリングピッチ:1.0nm、スキャン速度:低速、スリット幅:2.0nm)。
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の膜厚の2層BMを形成し、光学濃度計(361T(visual);X−rite社製)を用いて入射光及び透過光それぞれの強度を測定し、以下の式(1)より算出した。
OD値 = log10(I0/I) ・・・ 式(1)
I0 : 入射光強度
I : 透過光強度
[反射色度]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、分光光度計(MPC−2200;島津製作所製)を用いて、ガラス面からの反射色度を測定した(測定波長領域:300〜780nm、サンプリングピッチ:1.0nm、スキャン速度:低速、スリット幅:2.0nm)。
[反射色調]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、太陽光の下、IPS方式のLCD基板と目視比較して、以下の判断基準に基づき反射色調を判断した。
○ : 視認性が極めて良好(青みが強い黒)
△ : 視認性が良好(青みのある黒)
× : 視認性が不良(青みのない黒)
[干渉縞]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、太陽光の下、目視で干渉縞の有無を確認した。
○ : 干渉縞がなく、視認性が極めて良好
△ : 干渉縞がわずかに見られ、視認性が劣る
(アクリル樹脂(P−1)の合成)
文献(特許第3120476号公報;実施例1)記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(質量組成比30/40/30)を合成後、40質量部のグリシジルメタクリレートを付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量(Mw)10,000、酸価110(mgKOH/g)のアクリル樹脂(P−1)粉末を得た。
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、太陽光の下、IPS方式のLCD基板と目視比較して、以下の判断基準に基づき反射色調を判断した。
○ : 視認性が極めて良好(青みが強い黒)
△ : 視認性が良好(青みのある黒)
× : 視認性が不良(青みのない黒)
[干渉縞]
厚み0.7mmの化学強化ガラスの上に所望の2層BMを形成し、太陽光の下、目視で干渉縞の有無を確認した。
○ : 干渉縞がなく、視認性が極めて良好
△ : 干渉縞がわずかに見られ、視認性が劣る
(アクリル樹脂(P−1)の合成)
文献(特許第3120476号公報;実施例1)記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(質量組成比30/40/30)を合成後、40質量部のグリシジルメタクリレートを付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量(Mw)10,000、酸価110(mgKOH/g)のアクリル樹脂(P−1)粉末を得た。
(着色材分散液の製造)
青色顔料であるPB15:6(東洋インキ(株)製)を120g、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を114g、高分子分散剤としてディスパービックLPN−21116(DP−1;ビックケミー社製;PMA40質量%溶液)を100g及びPMA666gをタンクに仕込み、ホモミキサー(プライミクス製)で20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズ(YTZボール;ネツレン製)を75%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度20質量%、着色材/樹脂(質量比)=60/40の着色材分散液DB−1を得た。
青色顔料であるPB15:6(東洋インキ(株)製)を120g、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を114g、高分子分散剤としてディスパービックLPN−21116(DP−1;ビックケミー社製;PMA40質量%溶液)を100g及びPMA666gをタンクに仕込み、ホモミキサー(プライミクス製)で20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズ(YTZボール;ネツレン製)を75%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度20質量%、着色材/樹脂(質量比)=60/40の着色材分散液DB−1を得た。
着色材として青色顔料PB15:6の代わりに紫色顔料PV23(クラリアント製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DV−1を得た。
着色材として青色顔料PB15:6の代わりに赤色顔料PR254(BASF製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DR−1を得た。
着色材として青色顔料PB15:6の代わりに黄色顔料PY150(ランクセス製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DY−1を得た。
着色材として青色顔料PB15:6の代わりに緑色顔料PG58(DIC(株)製)を用いた以外は、着色材分散液DB−1と同様にして、着色材分散液DG−1を得た。
高抵抗カーボンブラック(キャボット(株)製)を175g、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を171g、高分子分散剤としてディスパービックLPN−21116を38g及びPMA616gをタンクに仕込み、ホモミキサーで20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズを75%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミルに予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度25質量%、着色材/樹脂(質量比)=70/30の着色材分散液BK−1を得た。
熱プラズマ法により製造したチタン窒化物粒子(日清エンジニアリング(株)製)を200g、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を114g、高分子分散剤として3級アミノ基と4級アンモニウム塩を有するディスパービックLPN−21116を25gおよびPMA661gをタンクに仕込み、ホモミキサーで20分撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズを75%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで3時間分散を行い、固形分濃度25質量%、着色材/樹脂(質量比)=80/20の着色材分散液BK−2を得た。
(感光性樹脂組成物A−1の製造)
PMAを61.52gに、光重合開始剤としてアデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.94g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを61.52gに、光重合開始剤としてアデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.94g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を26.89g、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製)を9.44g、界面活性剤としてシリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌し、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を0.80g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=0.5/99.5、青色顔料=100の感光性樹脂組成物PB−1を調製した。
(感光性樹脂組成物A−2の製造)
PMAを61.06gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.94g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを61.06gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.94g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を26.63g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製)を9.38g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を1.58g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=1/99、青色顔料=100の感光性樹脂組成物A−2を調製した。
(感光性樹脂組成物A−3の製造)
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を25.57g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを9.14g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を4.77g、添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料=100の感光性樹脂組成物A−3を調製した。
(感光性樹脂組成物A−4の製造)
PMAを54.53gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.85g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを54.53gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.85g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を22.92g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを8.53g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を12.77g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=8/92、青色顔料=100の感光性樹脂組成物A−4を調製した。
(感光性樹脂組成物A−5の製造)
PMAを50.77gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.80g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを50.77gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.80g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を20.78g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを8.04g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を19.2g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=12/88、青色顔料=100の感光性樹脂組成物A−5を調製した。
(感光性樹脂組成物A−6の製造)
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を25.57g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを9.14g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材顔料分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DV−1を0.95g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/紫色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−6を調製した。
(感光性樹脂組成物A−7の製造)
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを59.20gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.91g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を25.57g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを9.14g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DV−1を1.91g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/紫色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−7を調製した。
(感光性樹脂組成物A−8の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DR−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/赤色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−8を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DR−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/赤色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−8を調製した。
(感光性樹脂組成物A−9の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DR−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/赤色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−9を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DR−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/赤色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−9を調製した。
(感光性樹脂組成物A−10の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DY−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/黄色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−10を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DY−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/黄色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−10を調製した。
(感光性樹脂組成物A−11の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DY−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/黄色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−11を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DY−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/黄色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−11を調製した。
(感光性樹脂組成物A−12の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DG−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/緑色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−12を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を3.81g、着色材分散液DG−1を0.95g添加した以外は感光性樹脂組成物A−6と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/緑色顔料=80/20の感光性樹脂組成物A−12を調製した。
(感光性樹脂組成物A−13の製造)
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DG−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/緑色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−13を調製した。
着色材分散液として着色材分散液DB−1を2.86g、着色材分散液DG−1を1.91g添加した以外は感光性樹脂組成物A−7と同様にして、全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=3/97、青色顔料/緑色顔料=60/40の感光性樹脂組成物A−13を調製した。
(感光性樹脂組成物B−1の製造)
PMAを39.00gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.78g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを39.00gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.78g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を5.51g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを4.89g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに着色材分散液BK−1を49.42g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=45/55、カーボンブラック=100の感光性樹脂組成物B−1を調製した。
(感光性樹脂組成物B−2の製造)
PMAを41.10gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.81g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
PMAを41.10gに、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831を0.81g添加し、固形分が溶解するまで撹拌した。
さらに、アクリル樹脂(P−1)のPMA35質量%溶液を9.47g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5.04g、シリコーン系界面活性剤BYK333のPMA10質量%溶液を0.40g添加し、室温にて1時間撹拌して、感光性レジストを得た。この感光性レジストに窒化チタン分散液BK−2を43.18g添加することで全固形分濃度20%、顔料/樹脂(質量比)=45/55、窒化チタン=100の感光性樹脂組成物B−2を調製した。
(実施例1)
調製した感光性樹脂組成物A−1を2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過後、厚み0.7μmの化学強化ガラス基板上にスピンコーティング装置(1H−DS;ミカサ(株)製)を用いて300rpmで10秒間回転させ、塗布した基板を90℃のホットプレート上のピン状突起物で2分加熱処理し、さらに2分間ホットプレート上に直接基板を静置してプリベイクを行った。この塗布膜にマスクアライナー(PEM−6M;ユニオン光学(株)製)を用い、解像度テスト用マスクを介して紫外線を200mJ/cm2の露光量で露光した。
調製した感光性樹脂組成物A−1を2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過後、厚み0.7μmの化学強化ガラス基板上にスピンコーティング装置(1H−DS;ミカサ(株)製)を用いて300rpmで10秒間回転させ、塗布した基板を90℃のホットプレート上のピン状突起物で2分加熱処理し、さらに2分間ホットプレート上に直接基板を静置してプリベイクを行った。この塗布膜にマスクアライナー(PEM−6M;ユニオン光学(株)製)を用い、解像度テスト用マスクを介して紫外線を200mJ/cm2の露光量で露光した。
次に、0.045質量%水酸化カリウム水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中230℃で30分保持し、ポストベイクを行なうことで、透明基板上に形成された着色樹脂層であるBM(A)−1を得た。
感光性樹脂組成物としてB−1を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−1上に膜厚が1.4μmとなるように、樹脂ブラックマトリクス層であるBM(B)−1を形成し、2層BM−1を得た。
(実施例2)
スピンコーティング装置の回転数を500rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−2を得た。
スピンコーティング装置の回転数を500rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−2を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−2上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−2を得た。
(実施例3)
スピンコーティング装置の回転数を900rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−3を得た。
スピンコーティング装置の回転数を900rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−3を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−3上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−3を得た。
(実施例4)
スピンコーティング装置の回転数を1500rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−4を得た。
スピンコーティング装置の回転数を1500rpmとした以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−4を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−4上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−4を得た。
(実施例5)
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−5を得た。
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−5を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−5上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−5を得た。
(実施例6)
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−6を得た。
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−6を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−6上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−6を得た。
(実施例7)
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−7を得た。
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−7を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−7上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−7を得た。
(実施例8)
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−8を得た。
感光性樹脂組成物としてA−2を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−8を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−8上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−8を得た。
(実施例9)
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−9を得た。
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−9を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−9上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−9を得た。
(実施例10)
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−10を得た。
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−10を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−10上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−10を得た。
(実施例11)
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−11を得た。
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−11を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−11上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−11を得た。
(実施例12)
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−12を得た。
感光性樹脂組成物としてA−3を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−12を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−12上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−12を得た。
(実施例13)
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−13を得た。
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−13を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−13上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−13を得た。
(実施例14)
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−14を得た。
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−14を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−14上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−14を得た。
(実施例15)
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−15を得た。
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−15を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−15上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−15を得た。
(実施例16)
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−16を得た。
感光性樹脂組成物としてA−4を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−16を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−16上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−16を得た。
(実施例17)
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−17を得た。
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−1の形成と同様にして、BM(A)−17を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−17上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−17を得た。
(実施例18)
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−18を得た。
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−18を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−18上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−18を得た。
(実施例19)
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−19を得た。
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−3の形成と同様にして、BM(A)−19を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−19上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−19を得た。
(実施例20)
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−20を得た。
感光性樹脂組成物としてA−5を用いた以外はBM(A)−4の形成と同様にして、BM(A)−20を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−20上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−20を得た。
(実施例21)
感光性樹脂組成物としてA−6を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−21を得た。
感光性樹脂組成物としてA−6を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−21を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−21上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−21を得た。
(実施例22)
感光性樹脂組成物としてA−7を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−22を得た。
感光性樹脂組成物としてA−7を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−22を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−22上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−22を得た。
(実施例23)
感光性樹脂組成物としてA−8を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−23を得た。
感光性樹脂組成物としてA−8を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−23を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−23上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−23を得た。
(実施例24)
感光性樹脂組成物としてA−9を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−24を得た。
感光性樹脂組成物としてA−9を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−24を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−24上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−24を得た。
(実施例25)
実施例10と同様にして、BM(A)−10を得た。
実施例10と同様にして、BM(A)−10を得た。
感光性樹脂組成物としてB−2を用いた以外は実施例1と同様にして、BM(A)−10上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−2を形成し、2層BM−25を得た。
(比較例1)
感光性樹脂組成物としてA−10を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−26を得た。
感光性樹脂組成物としてA−10を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−26を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−26上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−26を得た。
(比較例2)
感光性樹脂組成物としてA−11を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−27を得た。
感光性樹脂組成物としてA−11を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−27を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−27上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−27を得た。
(比較例3)
感光性樹脂組成物としてA−12を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−28を得た。
感光性樹脂組成物としてA−12を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−28を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−28上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−28を得た。
(比較例4)
感光性樹脂組成物としてA−13を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−29を得た。
感光性樹脂組成物としてA−13を用いた以外はBM(A)−2の形成と同様にして、BM(A)−29を得た。
実施例1と同様にして、BM(A)−29上に膜厚が1.4μmとなるようにBM(B)−1を形成し、2層BM−29を得た。
実施例1〜25及び比較例1〜4で使用した着色材分散液の組成を表1に、感光性樹脂組成物の組成を表2それぞれに示す。また、各感光性樹脂組成物を用いて形成したBM(A)、BM(B)及び2層BMの評価結果を、表3〜8に示す。
実施例にて得られた2層BMは、膜厚が3.0μmと薄く、遮光性もOD=4.0以上と高く、青みの強い反射色調を達成することができる。
本発明の樹脂ブラックマトリクス基板は、液晶表示装置等の基板として好ましく用いることができ、タッチパネル用の樹脂ブラックマトリクス基板としてより好ましく用いることができ、カバーガラス一体型タッチパネル用の樹脂ブラックマトリクス基板としてさらに好ましく用いることができる。
Claims (7)
- 透明基板と、
該透明基板の上に形成され、かつ、青色着色材を主成分とする着色材を含有する、着色樹脂層と、
該着色樹脂層の上に形成された、樹脂ブラックマトリクス層と、を備え、
前記着色樹脂層及び前記樹脂ブラックマトリクス層の積層のOD値が、3.5以上である、樹脂ブラックマトリクス基板。 - 前記着色樹脂層の膜厚が、0.6μm以上であり、
前記着色樹脂層に占める前記着色材の割合が、0.5〜8質量%である、請求項1記載の樹脂ブラックマトリクス基板。 - 400〜520nmにおける、前記着色樹脂層の平均透過率T1が、85%以上であり、
580〜750nmにおける、前記着色樹脂層の平均透過率T2が、90%以下であり、
T2/T1の値が、0.9以下である、請求項1又は2記載の樹脂ブラックマトリックス基板。 - 前記T2が、40〜80%である、請求項1〜3のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
- 前記樹脂ブラックマトリクス層が、黒色顔料を含有する、請求項1〜4のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
- 前記黒色顔料は、カーボンブラック又はチタン窒化物である、請求項5記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
- タッチパネル用である、請求項1〜6のいずれか一項記載の樹脂ブラックマトリクス基板。
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