JP4819819B2 - 高抵抗組成物 - Google Patents

Description

本発明は、硬化性被膜組成物から調製されたブラックマトリクスに関する。また、本発明は、硬化性被膜組成物、その硬化性被膜組成物から調製された硬化性被膜、及びその硬化性被膜を硬化して調製した被膜に関する。さらに、本発明は、あらかじめ選択した電気特性を有する硬化性被膜を調製する方法に関する。

ブラックマトリクスは、個々のカラーピクセルを分離することによって画像のコントラストを改善するための、カラーディスプレイで使用される材料の総称である。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、ブラックマトリクスは高い遮光能力を有する薄膜であって、カラーフィルタの３つの色要素の間に形成される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いるＬＣＤでは、ブラックマトリクスはＴＦＴ内の反射光に起因する光誘起電流の生成も防止する。

液晶ディスプレイのブラックマトリクス層は、Ｃｒ／ＣｒＯの気相堆積によって製造されている。クロム系の膜は優れた遮光能力を有するが、金属気相堆積法は高価である。加えてクロムの使用及び廃棄は、ますます厳しくなっている環境基準に従わなければならない。またクロム膜は低抵抗であるために、ＬＣＤの電気的設計は一部の可能な設計構成に制限される。

カーボンブラックのような黒色顔料は、抵抗性ブラックマトリクスを作るためのポリマー組成物に使用されている。しかしながら、典型的なシステムは全ての特性の望ましいバランスを提供できないでいる。例えば、カーボンブラック顔料を含有するブラックマトリクスは、必要な遮光能力（すなわち光学密度（ＯＤ）が１μｍ厚で３より大きい）を提供するが、その膜は通常程々の抵抗性を有するに過ぎない。その代わりに高抵抗膜を製造するとＯＤは通常低くなる。

有機基が結合した修飾顔料をカラーフィルタ用のブラックマトリクスに使用することも開示されている。例えば、米国特許出願公開第２００３−０１２９５２９Ａ１号には、少なくとも１つのポリマー基が結合した顔料を含む修飾顔料を用いて調製されたブラックマトリクスであって、そのポリマー基が少なくとも１つの光重合性基及び少なくとも１つのイオン性基又はイオン化可能な基を含むブラックマトリクスが一部に開示されている。また、米国特許出願公開第２００２−００２０３１８Ａ１号には、少なくとも１つの有機イオン性基及び少なくとも１つの両性対イオンが結合した顔料を含む修飾顔料を用いて調製したブラックマトリクスが一部に開示されている。さらに、米国特許出願公開第２００２−００１１１８５Ａ１号には、炭素原子が５０〜２００個の少なくとも１つのアルキレン又はアルキル基が結合した顔料を含む修飾顔料を使用することが一部に開示されている。これらの材料は、ブラックマトリクス及び分散物に全般的に良好な性能をもたらすが、特性の改良されたブラックマトリクス、特に抵抗性及び光学密度の改良されたブラックマトリクスが依然として必要とされている。

本発明は、少なくとも１種の修飾顔料を含むブラックマトリクスに関し、その修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。好ましくは、硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、その硬化性被膜を画像的に硬化して被膜を形成し、その被膜を現像及び乾燥して、ブラックマトリクスが形成される。硬化性被膜組成物はビヒクル及び修飾顔料を含む。

さらに本発明は、ビヒクル、硬化性樹脂、及び少なくとも１種の修飾顔料を含む、硬化性被膜組成物に関し、その修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、硬化して被膜を形成する場合に、その被膜が被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含むような量で、その修飾顔料が存在する。

さらに本発明は、硬化性樹脂、及び少なくとも１種の修飾顔料を含む硬化性被膜に関し、その修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。硬化性被膜を硬化して被膜を形成する場合に、その被膜が被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含むような量で、その修飾顔料が存在する。

さらに本発明は、硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、その硬化性被膜を画像的に硬化して被膜を形成し、その被膜を現像及び乾燥して形成した、ブラックマトリクスに関する。硬化性被膜組成物はビヒクル及び少なくとも１種の修飾顔料を含み、その修飾顔料がカーボンブラックのような顔料と過硫酸塩試薬との反応生成物を含む。さらに本発明は、硬化性樹脂及びこの修飾顔料を含む硬化性被膜組成物に関し、硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、硬化して被膜を形成する場合に、その被膜が被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含むような量で、その修飾顔料が存在する。さらに本発明は、硬化性樹脂及びこの修飾顔料を含む硬化性被膜に関し、硬化性被膜を硬化して被膜を形成する場合に、その被膜が被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含むような量で、その修飾顔料が存在する。

さらに本発明は、樹脂及び少なくとも１種の修飾顔料を含む被膜に関する。ある実施態様では、被膜の修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。他の実施態様では、被膜は樹脂及び少なくとも１種の修飾顔料を含み、その体積抵抗率が１０¹²Ωｃｍ以上であり、光学密度が１μｍ厚で３以上である。第３の実施態様では、被膜は樹脂及び少なくとも１種の修飾顔料を含み、その体積抵抗率が１０⁶〜１０⁸Ωｃｍであり、光学密度が１μｍ厚で４以上である。第４の実施態様では、被膜は樹脂及び少なくとも１種の修飾顔料を含み、その修飾顔料がカーボンブラックのような顔料と過硫酸塩試薬との反応生成物である。これらの各実施態様について、被膜は、被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含む。

さらに本発明は、樹脂及び顔料を含む被膜の抵抗率を制御する方法に関する。この方法は、ビヒクル、硬化性樹脂及び少なくとも１種の修飾顔料を含む硬化性被膜組成物を用意する工程を含む。その修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。その後、硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、硬化して被膜を形成できる。

さらに本発明は、樹脂及び修飾顔料を含み、あらかじめ選択した顔料充填量であらかじめ選択した抵抗率を有する被膜に関する。その修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。あらかじめ選択した顔料充填量で樹脂及び顔料を含む被膜の抵抗率は、そのあらかじめ選択した顔料充填量で樹脂及び修飾顔料を含む被膜の抵抗率よりも低い。

当然のことながら、上述の一般的な記載及び以下の詳細な説明は、両方とも例示及び説明するものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明をさらに説明することを意図している。

本発明は、修飾顔料を含む、硬化性被膜組成物、硬化性被膜及び被膜に関し、それらから形成可能なブラックマトリクスに関する。

本発明は、ある実施態様で本発明のブラックマトリクスを調製するために使用可能な、硬化性被膜組成物に関し、以下より詳細に説明する。硬化性被膜組成物は、ビヒクル、硬化性樹脂、及び少なくとも１種の修飾顔料を含む。ビヒクルは、水系ビヒクル又は非水系ビヒクルのいずれかであってよい。水系及び非水系の両方の液体ビヒクルを使用できる場合、液体ビヒクルが非水系ビヒクルであることが好ましい。例として、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、酢酸エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、酢酸エチルカルビトール、ジエチレングリコール、シクロヘキサノン、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メチルエーテルアセテート、乳酸エステル、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、及びこれらの混合物を含む、非水系ビヒクルが挙げられる。また、例えば水及び水溶性アルコールを含む、水系溶媒を添加してもよい。

硬化性樹脂は本技術分野で既知の任意の樹脂でよい。例えば、樹脂はエポキシビスフェノールＡ樹脂又はエポキシノボラック樹脂であってよい。また樹脂は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はゼラチンであってもよい。樹脂は様々な既知の方法によって硬化できるものであり、その方法には、例えば、熱的な方法、又は任意の照射源、例えば赤外線もしくは紫外線照射のような照射源による方法が含まれる。このように、硬化性被膜組成物は、感光性（すなわち照射によって硬化可能）であってよく、あるいは感熱性（すなわち加熱などによって温度を変化させることによって硬化可能）であってもよい。樹脂が照射によって硬化可能である場合、硬化性被膜組成物は、個々の顔料と一緒に光を吸収した際にラジカルを発生する、光開始剤をさらに含んでもよい。

本発明の硬化性被膜組成物に使用する修飾顔料は、少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含む。顔料は、当業者によって従来から使用されている任意の種類の顔料であってよく、例えば黒色顔料、及び他の有色顔料、例えば青、黒、茶、シアン、緑、白、紫、マゼンタ、赤、オレンジ、又は黄色の顔料が挙げられる。異なる顔料の混合物も使用できる。黒色顔料の代表例として、チャンネルブラック、ファーネスブラック及びランプブラックなどの様々なカーボンブラック（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ ７）が挙げられ、例えば、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できる、商品名：Ｒｅｇａｌ（登録商標）、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）、Ｅｌｆｔｅｘ（登録商標）、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標）、Ｍｏｇｕｌ（登録商標）、及びＶｕｌｃａｎ（登録商標）（例えば、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） ２０００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） １４００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） １３００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） １１００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） １０００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） ９００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） ８８０、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） ８００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） ７００、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標） Ｌ、Ｅｌｆｔｅｘ（登録商標） ８、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） １４００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） １３００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） １１００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） １０００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） ９００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） ８８０、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） ８００、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標） ７００、Ｍｏｇｕｌ（登録商標） Ｌ、Ｍｏｇｕｌ（登録商標） Ｅ、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０Ｒ、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ３５０、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ３５０Ｒ、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ３３０、Ｒｅｇａｌ（登録商標） ４００、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標） Ｐ、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標） ＸＣ−７２、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標） ＸＣ−７２Ｒ）が挙げられる。適当な種類の有色顔料として、例えば、アントラキノン類、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ類、モノアゾ類、ピラントロン類、ペリレン類、ヘテロ環状イエロー、キナクリドン類、及び（チオ）インジゴイド類が挙げられる。そのような顔料は、数多くの供給元、例えばＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、及びＳｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、粉末又はプレスケーキの状態で市販されている。他の適当な有色顔料の例は、Ｃｏｌｏｕｒ Ｉｎｄｅｘ， ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｄｙｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｌｏｕｒｉｓｔｓ，１９８２）に記載されている。好ましくは、顔料はカーボンブラックのような炭素製品である。これらの顔料は、安定な分散体を形成するために、様々な異なる種類の分散剤と組み合わせて使用してもよい。

また顔料は、炭素相及びケイ素含有種相、又は炭素相及び金属含有種相を含む、多相凝集体であってもよい。それぞれの場合、ケイ素含有種及び／又は金属含有種が炭素相と同然の凝集体の相であると認識される限り、炭素相及びケイ素含有種相を含有する多相凝集体は、ケイ素処理したカーボンブラック凝集体と考えることもでき、炭素相及び金属含有種相を含有する多相凝集体は、金属処理したカーボンブラック凝集体と考えることもできる。多相凝集体とは、別個のカーボンブラック凝集体と別個のシリカ又は金属の凝集体との混合物を表すものではなく、シリカで被覆したカーボンブラックでもない。むしろ、本発明の顔料として使用可能な多相凝集体は、凝集体表面もしくは（凝集体から離れた）その表面付近及び／又は凝集体内部に、高濃度の、少なくとも１つのケイ素含有又は金属含有領域を含む。従って、凝集体は少なくとも２つの相を含有し、一方は炭素で他方はケイ素含有種、金属含有種又はその両方である。凝集体の一部となりうるケイ素含有種は、シリカカップリング剤のようにカーボンブラック凝集体に付着しておらず、実際は炭素相と同じく凝集体の一部となっている。

金属処理したカーボンブラックは、少なくとも炭素相及び金属含有種相を含有する凝集体である。金属含有種には、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、アンチモン、クロム、ネオジム、鉛、テルル、バリウム、セシウム、鉄、銀、銅及びモリブデンを含有する化合物が挙げられる。金属含有種相は凝集体の少なくとも一部分の全体に分布してもよく、凝集体に内在する部分であってもよい。金属処理したカーボンブラックは、１種より多い金属含有種相を含有してもよく、あるいは、金属処理したカーボンブラックは、ケイ素含有種相及び／又はホウ素含有種相を含有してもよい。

これらの多相凝集体の製造に関する詳細は、米国特許出願番号第０８／４４６１４１号（１９９５年５月２２日出願）、第０８／４４６１４２号（１９９５年５月２２日出願）、第０８／５２８８９５号（１９９５年９月１５日出願）、第０８／７５００１７号（１９９６年１１月２２日出願、これは、ＰＣＴ番号ＷＯ９６／３７５４７、１９９６年５月２１日出願の国内出願である）、第０８／８２８７８５号（１９９７年３月２７日）、第０８／８３７４９３号（１９９７年４月１８日）、及び第０９／０６１８７１号（１９９８年４月１７日出願）に説明されている。これら全ての特許出願を参照することにより、その内容全部を本明細書の一部とする。

シリカ被覆した炭素製品も粒子として使用でき、例えばＰＣＴ出願の公開番号ＷＯ９６／３７５４７（１９９６年１１月２８日公開）に記載されているものであり、この出願を参照することにより、その内容全部を本明細書の一部とする。

所望の顔料特性に応じて、顔料は、窒素吸着によって測定される、幅広い範囲のＢＥＴ表面積を有していてよい。例えば、顔料は、表面積が約１０〜６００ｍ²／ｇ、例えば約２０〜２５０ｍ²／ｇ、及び約２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラックであってよい。当業者には既知であるが、表面積が大きいことは一次粒径が小さいことに対応する。顔料は、本技術分野で既知である、様々な種類の一次粒径を有していてもよい。例えば、顔料の一次粒径は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、例えば約１０ｎｍ〜約８０ｎｍ、及び１５ｎｍ〜約５０ｎｍであってよい。例えば、高表面積の有色顔料を所望する用途にすぐに利用できない場合、これもまた当業者に周知であるが、必要であれば顔料をより小さい粒径にするために、ボール又はジェットミリングのような従来のサイズリダクション又は粉砕技術で顔料を処理してもよい。

また、顔料は幅広い範囲のジブチルフタレート吸収（ＤＢＰ）値を有していてもよく、この値は、顔料の構造又は分岐の尺度である。例えば、顔料は、ＤＢＰ値が約２５〜７０ｍＬ／１００ｇ、例えば約３０〜５０ｍＬ／１００ｇ、及び約３０〜４０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックであってよい。さらに、顔料は、約１０〜１００ｎｍのような、幅広い範囲の一次粒径を有していてもよく、例えば約１５〜６０ｎｍである。好ましい顔料は、実質的に全体が球状である形状に近い。他の形状、例えば針状及び板状の顔料も使用できる。

修飾顔料には少なくとも１つの有機基が結合している。ある実施態様では、有機基は式−Ｘ−Ｉである。他の実施態様では、有機基は式−Ｘ−ＮＩである。修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉの少なくとも１つの有機基と、式−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基とを含んでもよい。これらの基のそれぞれは、後程より詳細に説明する。修飾顔料は、有機化学基を顔料に結合させるような、当業者に既知の方法を用いて調製できる。こうすると、吸着させた基、例えばポリマー、界面活性剤などと比較して、顔料により安定に結合した基が提供される。例えば、修飾顔料は、米国特許第５５５４７３９号、第５７０７４３２号、第５８３７０４５号、第５８５１２８０号、第５８８５３３５号、第５８９５５２２号、第５９０００２９号、第５９２２１１８号、第６０４２６４３号、及びＰＣＴ国際公開ＷＯ９９／２３１７４に記載の方法によって調製でき、これら文献の記載を参照することによりその全体を本明細書の一部とする。そのような方法によって、分散剤型の方法、例えばポリマー及び／又は界面活性剤を使用する方法と比較して、顔料により安定に結合した基が提供される。

基Ｘは、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン基、又はアルカリーレン基を表す。Ｘは顔料に直接結合し、さらにＩ基又はＮＩ基で置換されている。好ましくは、Ｘはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表し、例えばフェニレン、ナフチレン、又はビフェニレンを表す。Ｘがアルキレン基を表す場合、その例として、分岐でも非分岐でもよい置換又は非置換のアルキレン基が挙げられるが、これらに限られない。例えば、アルキレン基はＣ₁〜Ｃ₁₂の基であってよく、例えばメチレン、エチレン、プロピレン又はブチレン基であってよい。最も好ましくは、Ｘがアリーレン基である。

基Ｘは、他の基、例えば１つ以上のアルキル基又はアリール基でさらに置換されてもよい。また、基Ｘは１つ以上の官能基で置換されてもよい。官能基の例として、Ｒ、ＯＲ、ＣＯＲ、ＣＯＯＲ、ＯＣＯＲ、カルボキシレート、ハロゲン、ＣＮ、ＮＲ₂、ＳＯ₃Ｈ、スルホネート、スルフェート、ＮＲ（ＣＯＲ）、ＣＯＮＲ₂、ＮＯ₂、ＰＯ₃Ｈ₂、ホスホネート、ホスフェート、Ｎ＝ＮＲ、ＳＯＲ、ＮＳＯ₂Ｒ（式中、Ｒは、同じでも異なってもよく、それぞれ、水素、分岐又は非分岐のＣ₁〜Ｃ₂₀で置換又は非置換の飽和又は不飽和炭化水素であって、例えばアルキル、アルケニル、アルキニル、置換もしくは非置換アリール、置換もしくは非置換ヘテロアリール、置換もしくは非置換アルカリール、又は置換もしくは非置換アラルキルである）が挙げられるが、これらに限られない。

基Ｉは、少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む基を表す。基Ｉはまた、イオン性基及びイオン化可能な基の混合物も含む。イオン性基はアニオン性又はカチオン性のいずれかであって、例えばＮａ⁺、Ｋ⁺、Ｌｉ⁺、ＮＨ₄ ⁺、ＮＲ’₄ ⁺、酢酸イオン、ＮＯ₃ ^-、ＳＯ₄ ^2-、Ｒ’ＳＯ₃ ^-、Ｒ’ＯＳＯ₃ ^-、ＯＨ^-及びＣｌ^-（式中、Ｒ’は、水素、又は有機基、例えば置換又は非置換のアリール及び／又はアルキル基を表す）のようなカウンターイオンを含む、反対電荷のカウンターイオンを伴っている。イオン化可能な基は、使用媒体中でイオン性基を生成可能なものである。アニオン化可能な基はアニオンを生成し、カチオン化可能な基はカチオンを生成する。イオン性基には米国特許第５６９８０１６号に記載したものが含まれ、この文献の記載を参照することによりその全体を本明細書の一部とする。

アニオン性基とは、酸性置換基のように、アニオンを生成しうるイオン化可能な置換基（アニオン化可能な基）を有する基から生成してもよい、負に帯電したイオン性基である。それらはイオン化可能な置換基の塩におけるアニオンであってもよい。アニオン性基の代表例として、−ＣＯＯ^-、−ＳＯ₃ ^-、−ＯＳＯ₃ ^-、−ＨＰＯ₃ ^-、−ＯＰＯ₃ ^2-及び−ＰＯ₃ ^2-が挙げられる。好ましくは、アニオン性基は、Ｎａ⁺塩、Ｋ⁺塩、Ｌｉ⁺塩のような一価の金属塩であるカウンターイオンを含む。カウンターイオンは、ＮＨ₄ ⁺塩のようなアンモニウム塩であってもよい。アニオン化可能な基の代表例として、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ₃Ｈ、−ＰＯ₃Ｈ₂、−Ｒ’ＳＨ、−Ｒ’ＯＨ、及び−ＳＯ₂ＮＨＣＯＲ’（Ｒ’は、水素、又は置換もしくは非置換のアリール及び／もしくはアルキル基のような有機基を表す）が挙げられる。

カチオン性基とは、プロトン化アミンのように、カチオンを生成しうるイオン化可能な置換基（カチオン化可能な基）から生成してもよい、正に帯電したイオン性基である。例えば、アルキル又はアリールアミンは、酸性媒体中でプロトン化してアンモニウム基−ＮＲ’₂Ｈ⁺（式中、Ｒ’は、有機基、例えば置換又は非置換のアリール及び／又はアルキル基）を生成してもよい。カチオン性基は、正に帯電した有機イオン性基であってもよい。例として、４級アンモニウム基（−ＮＲ’₃ ⁺）及び４級ホスホニウム基（−ＰＲ’₃ ⁺）が挙げられる。ここで、Ｒ’は、水素又は有機基、例えば置換もしくは非置換のアリール及び／もしくはアルキル基を表す。好ましくは、カチオン性基には、アルキルアミン基、又はその塩すなわちアルキルアンモニウム基が含まれる。

好ましくは、基Ｉには、少なくとも１種のカルボン酸基もしくはその塩、少なくとも１種のスルホン酸基もしくはその塩、少なくとも１種のスルフェート基、少なくとも１種のアルキルアミン基もしくはその塩、又は少なくとも１種のアルキルアンモニウム基が含まれる。基Ｘはアリーレン基であることが好ましいため、式−Ｘ−Ｉの結合した有機基の好ましいものとして、アリールカルボン酸基、アリールスルホン酸基又はこれらの塩が挙げられるが、それらに限られない。例えば、結合した有機基は、ベンゼンカルボン酸基、ベンゼンジカルボン酸基、ベンゼントリカルボン酸基、ベンゼンスルホン酸基又はこれらの塩であってもよい。結合した有機基は、これらのいずれかの置換誘導体であってもよい。

基ＮＩは、外見上電荷を有さない基である、少なくとも１種の非イオン性基を含む基を表す。非イオン性基の例として、アルキル基（例えば−Ｒ’’）、カルボン酸エステル（例えば−ＣＯＯＲ’’又は−ＯＣＯＲ’’）、アミド（例えば−ＣＯＮＨＲ’’、−ＣＯＮＲ’’₂、−ＮＨＣＯＲ’’、又は−ＮＲ’’ＣＯＲ’’）、アルキレンオキシド、グリコール類、アルコール、エーテル（例えば−ＯＲ’’）、ケトン（例えば−ＣＯＲ’’）、ハロゲン及びニトリルが挙げられるが、これらに限られない。上式中、Ｒ’’は、炭素原子が１〜２０個の、分岐又は非分岐のアルキル又はアルキレン基である。従って、例えば、Ｘに結合する基ＮＩは、カルボン酸のメチル又はエチルエステルであってよく、あるいはこのエステルを含む非ポリマー基であってもよい。Ｘがアリーレン基であることが好ましいため、式−Ｘ−ＮＩの結合した有機基で好ましいものとして、アリールカルボン酸エステル、アリールカルボン酸アミド又はアラルキル基（ここで、エステル基、アミド基、及びアルキル基は１〜２０個の炭素原子を有する）が挙げられるが、これらに限られない。例えば、結合した有機基は、ベンゼンカルボン酸のメチルエステルもしくはエチルエステル基、ベンゼンジカルボン酸エステル基、又はベンゼントリカルボン酸エステル基であってよく、あるいはメチルベンゼン又はエチルベンゼン基であってもよい。

驚くべきことに、ポリマー基を含まない有機基が結合した修飾顔料が、本発明の硬化性被膜組成物、硬化性被膜及び被膜に使用できることが見出された。従って本発明の目的のためには、基Ｉ及び基ＮＩは非ポリマー基である、すなわち基Ｉが少なくとも１種のイオン性又はイオン化可能な基を含み、基ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含むと同時に、これらの基は、個々のモノマー単位の重合によって調製された基を含まない。例えば、基Ｉは少なくとも１種のイオン性基又はイオン化可能な基を含むポリマー基ではなく、基ＮＩは少なくとも１種の非イオン性基を含むポリマー基ではない。さらに、基Ｉはポリマーのカウンターイオンを含むイオン性基ではない。これらの修飾顔料は、以下より詳細に説明するが、ポリマー基を含む修飾顔料と比べていくつかの利点をもたらすことが分かっている。

式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩを有する結合した有機基の量は、所望の性能特性を達成するために様々であってよい。そのため性能特性の最適化がより柔軟に行える。好ましくは、結合した有機基の合計量は、窒素吸着（ＢＥＴ法）により測定した場合に、顔料の表面積（ｍ²）あたり有機基が約０．００１〜約１０．０μｍｏｌである。より好ましくは、結合した有機基の量が約０．０１〜約５．０μｍｏｌ／ｍ²であり、最も好ましくは約０．０５〜３．０μｍｏｌ／ｍ²である。加えて、修飾顔料は、追加の結合した有機基をさらに含んでもよい。こうするとさらに改善された特性が得られる。また、追加の結合した基が存在する場合、これらもまた非ポリマー基である。

さらに、修飾顔料の混合物も使用できる。従って、硬化性被膜組成物は、２種以上の修飾顔料を含んでもよく、修飾顔料はそれぞれ式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの結合した有機基を有する。この２種類の修飾顔料は、結合した基の種類、結合した基の量、顔料の種類、又はこれらの組み合わせが異なっていなければならない。従って、例えばそれぞれ異なる基Ｉを含む有機基が結合した２種類の修飾顔料（例えば、一方が少なくとも１つのカルボン酸基又はその塩を含む有機基が結合しており、もう一方が少なくとも１つのスルホン酸基又はその塩を含む有機基が結合している）を一緒に使用できる。また、それぞれ異なる顔料（例えば、それぞれ表面積及び／又は構造が異なる２種類のカーボンブラック）を含み、結合した有機基（例えば、少なくとも１種のカルボン酸基を含むもの）が同一である、２種類の修飾顔料を一緒に使用できる。さらに、式−Ｘ−Ｉの有機基が結合した修飾顔料を、式−Ｘ−ＮＩの有機基が結合した修飾顔料と組み合わせて使用してもよい。−Ｘ−Ｉ及び−Ｘ−ＮＩの基が結合した修飾顔料の他の組み合わせも使用できる。組み合わせて使用する修飾顔料は、いずれもポリマー基を含まない。

本発明の硬化性被膜組成物に使用する修飾顔料は、顔料と過硫酸塩試薬との反応生成物を含んでもよい。顔料は上述した任意のものであってよく、過硫酸塩試薬は好ましくは、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムのような過硫酸塩である。反応生成物は、本技術分野で既知の任意の方法によって調製してよいが、好ましくは、i）顔料、過硫酸塩試薬、及び水系媒体（例えば、水、又は５０％より多く水を含有する水と少なくとも１種の水溶性溶媒との混合物）を、必要に応じて追加の強酸及び／又は界面活性剤もしくは分散剤（例えば、アニオン性又は非イオン性の安定剤）を用いて合わせることにより、混合物を形成し、ii）その混合物を加熱し、iii）その混合物を７．０より高いｐＨに中和する工程を含む方法によって調製される。加熱工程は、好ましくは１００℃未満、例えば約４０℃〜約９０℃で、好ましくは２４時間未満、例えば約２時間〜２４時間行う。この方法は、さらに混合物の中和後に加熱する工程をさらに含んでもよく、この工程は、好ましくは第１の加熱工程より高温、例えば２０℃〜４０℃高い温度で、好ましくは約２〜１２時間行う。好ましくは、修飾顔料を、米国特許出願公開第２００４−０１０３８２２号に記載されている方法により調製する。この文献を参照することにより、その全体を本明細書の一部とする。

硬化性被膜組成物は、当業者に既知の任意の方法によって形成してもよく、例えば、高せん断混合を用いることが挙げられる。さらに、組成物は、ミルベースのような修飾顔料の分散体を用いて調製してもよい。修飾顔料の量は、分散体の合計質量に対して約１質量％〜６０質量％であってよく、好ましくは約５質量％〜３０質量％である。より好ましくは、修飾顔料の量は、被膜組成物を使用して硬化性被膜を形成し、次に硬化する場合に、得られた被膜が、その被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上含むような量である。好ましくは、得られた被膜は、被膜の合計質量に対して修飾顔料を約５０質量％以上含み、より好ましくは、被膜の合計質量に対して修飾顔料を約５０質量％〜８０質量％含む。

硬化性被膜組成物は、最小限の追加成分（添加剤及び／又は共溶媒）及び処理工程を用いて形成してもよい。また、界面活性剤及び共溶媒のような添加剤が含まれてもよい。例えば、感光性樹脂、例えばエポキシビスフェノールＡ又はエポキシノボラックを使用する場合、光開始剤をさらに添加してもよい。モノマー及び／又はオリゴマーを添加してもよい。

本発明はさらに硬化性被膜に関する。好ましくは、硬化性被膜は、ここまでに詳述した本発明の硬化性被膜組成物から調製される。硬化性被膜は、硬化性樹脂と少なくとも１種の修飾顔料とを含み、好ましくは、修飾顔料が式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含む。硬化性樹脂及び修飾顔料は、ここまでに詳述した任意のものでよい。硬化性被膜は、感光性被膜であってよく、硬化性被膜を照射することにより被膜が形成される。また硬化性被膜は、感熱性被膜であってもよく、硬化性被膜を熱処理することによって被膜が形成される。本発明のこの態様における硬化性被膜は、硬化して被膜を形成する場合に、得られた被膜が、被膜の合計質量に対して修飾顔料を約３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは約５０質量％〜約８０質量％含むのに十分な量の修飾顔料を含む。

本発明はさらに被膜に関する。好ましくは、被膜は、ここまでに詳述した本発明の硬化性被膜から調製される。ある実施態様では、被膜は、樹脂と少なくとも１種の修飾顔料とを含み、修飾顔料はここまでに詳述した任意のものである。修飾顔料は、被膜の合計質量に対して修飾顔料が約３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは約５０質量％〜約８０質量％の量で存在する。

驚くべきことに、本発明の硬化性被膜組成物及び硬化性被膜を使用すると、従来の被膜に見られる量と比較して、上述するように比較的高濃度で顔料を含有する硬化した被膜を調製できることが分かっている。また、結合した有機基が非ポリマーであるため、被膜に使用する顔料の炭素含有量（質量パーセント）もまた、ポリマー基が結合した又はポリマー基で被覆した顔料を用いて調製した被膜と比較してかなり高く（一般に炭素が約９７％）できる。このことによって、以下詳述するように、体積抵抗率のような電気的特性と光学密度とのバランスが改善されることを含む全体の特性が改善された、被膜及びブラックマトリクスの調製が可能になる。体積抵抗率は電気の導通を妨げる材料の能力の尺度であり、例えばＡＳＴＭ手順書Ｄ２５７−９３に規定された方法を含む、本技術分野で既知の様々な技術を用いて測定できる。光学密度（ＯＤ）は、材料の不透明性の尺度であり、通常濃度計（densitometer）を用いて測定される。ＯＤは膜厚を含むいくつかの因子に左右される。本発明の被膜の体積抵抗率は１０¹²Ωｃｍ以上であってよく、好ましくは１０¹³Ωｃｍ以上であり、さらに光学密度は１μｍ厚で３以上であってよく、好ましくは４以上、より好ましくは５以上である。また、本発明の被膜の体積抵抗率は、１０⁶〜１０⁸Ωｃｍであってよく、さらに光学密度は１μｍ厚で４以上であってよく、好ましくは４〜５である。本発明の被膜は、被膜の用途に応じて、例えば１０〜１００μｍ厚などのより厚い膜で、同等の電気的特性（例えば抵抗率）を有していてもよい。

処理量及び顔料種類を含む、本発明のある特定の実施態様に従って制御できる様々な因子が性能に影響する。例えば、驚くべきことに、樹脂と、少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含む少なくとも１種の修飾顔料とを含んでなる被膜が、同様の樹脂と、有機基の結合していない同様の顔料とを含む被膜と比較して、電気的特性が改善していることが見出された。このことの概略を図１に示し、より詳細には図２〜４に示す。各図は以下より詳細に説明する。

一般に、特定のカーボンブラックの充填量は、そのカーボンブラックを含有する被膜の表面抵抗率に影響する。最初は、低充填量においては、表面抵抗率はカーボンブラック量を増加してもほぼ一定に保たれる。高充填量において、抵抗率の実質的な減少が起こるのに十分な顔料が存在する点で遷移が生じる。これを浸透限界と呼ぶことが多い。この限界を超えた量の顔料は、被膜の抵抗率にほとんど影響しない。一般に、大半のカーボンブラックは同様の浸透性能を示す。従って、カーボンブラックの浸透曲線は、浸透点（すなわち、表面抵抗率が減少するカーボンブラックの充填量）が異なることを除いて、カーボンブラックの種類に関係なく非常に似ている。これは、浸透曲線のシフトによって示される。

図１は、３種類の被膜について代表的な浸透曲線を示す。この説明をするために、各被膜は同じ樹脂及び異なるカーボンブラックを含んでいる。浸透曲線Ｃで表されるカーボンブラックは、本発明の代表的なものであり、少なくとも１つの有機基が結合した修飾カーボンブラック顔料である。浸透曲線Ａ及びＢで表されるカーボンブラックは、有機基を結合させるように修飾しなかったカーボンブラック顔料である。また、被膜に所望する、あらかじめ選択した目標表面抵抗率、及びあらかじめ選択した目標充填量（炭素の質量％）も示す。

曲線Ａで表されるカーボンブラックは、どのカーボンブラック充填量でも目標抵抗率を有する被膜をもたらさない。この目標抵抗率を有する被膜を製造するためには、別のカーボンブラックが必要であると思われる。本技術分野では、曲線Ａのカーボンブラックとは異なる形態（morphology）を有するカーボンブラックを用いて、この置き換えを行うことが通常である。従って、例えば曲線Ａの表すものとは異なる構造（ＤＢＰ）を有するカーボンブラックを、目標性能を有する被膜を製造するために探す必要があると思われる。これは曲線Ｂで示される。図１に示すように、曲線Ｂは曲線Ａと類似しているが、目標表面抵抗を有する被膜を製造するために、曲線Ｂのカーボンブラックをより大量に必要とするようにシフトしている。示したように、曲線Ｂのカーボンブラックは目標性能の被膜を製造するが、異なる形態を有する代替カーボンブラックの選択は、例えばコスト、処理効果などを含む、いくつかの欠点をもたらすことがある。

さらに図１に示すように、目標表面抵抗率は、浸透曲線の傾きが最も急な点で低下する場合がある。実用的観点からは、この被膜の製造には、充填量の僅かに変化すると観察される抵抗率に大きな影響を与えるであろうことから、カーボンブラック充填量の厳密な制御が要求されると思われる。このことは、一般に、表面抵抗率が通常約１０⁵〜１０¹²Ω／□であるカーボンブラック含有被膜に当てはまる。

形態を変化させずに、図１に示すあらかじめ選択した性能を有する被膜を製造するためには、別の方法が必要である。驚くべきことに本発明では、被膜に、少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含む少なくとも１種の修飾顔料が含まれる場合、その被膜の抵抗率を改善できることが見出されている。また、他の場合には所望の性能をもたらさなかったカーボンブラックを用いて、あらかじめ選択した表面抵抗率を有する被膜を製造できることも見出されている。これは修飾カーボンブラック顔料を表す曲線Ｃで示され、修飾カーボンブラック顔料のカーボンブラックは、曲線Ａで表されるカーボンブラックである。上述のように、曲線Ａの未修飾のカーボンブラックは、あらかじめ選択した抵抗率の性能に合致しない。しかしながら、曲線Ｃで示される、少なくとも１つの有機基が結合するように修飾した曲線Ａのカーボンブラックからは、所望の性能を有する被膜が得られると思われる。

従って、修飾カーボンブラック顔料を含む被膜の抵抗率は、同様の未修飾の顔料を含有する被膜の抵抗率より高いことが見出されている。図１の代表的な浸透曲線に示すように、所与のカーボンブラックを含有する膜の抵抗率は、本発明に従ってそのカーボンブラックの表面化学を変化させることによって増加可能である。所与のカーボンブラックの浸透曲線もまた、本発明の表面化学によって変化可能である。驚くべきことに、抵抗率は一般に処理量に伴って増加し、特に高充填量で増加することが見出されている。その結果、本発明を使用することにより、あらかじめ選択した抵抗率が、曲線の傾きの最も急な部分から離れて得られるように、浸透曲線をシフトすることができる。こうすると、充填量の僅かな変化は抵抗率に大きな影響を与えない。

従って、修飾顔料を用いると、特に目標充填量にてあらかじめ選択した又は所望の目標抵抗率が得られることが見出されている。修飾顔料は、少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、この顔料は、とりわけ特定の充填量にてあらかじめ選択した抵抗率を有する被膜を製造するために、これまで使用できなかった顔料であってもよい。さらに、形態を変化させて最適化した被膜特性を提供してもよい。

さらに、所望の性能を得るためには、結合した有機基の量を変化させてよいことも分かっている。これは図２〜４に示されている。図２には、少なくとも１つの有機基（−Ｃ₆Ｈ₄−ＳＯ₃Ｎａ）が結合した顔料（Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０ カーボンブラック）を含む修飾顔料を様々な量にして、樹脂（Ｊｏｎｃｒｙｌ ６１１）を含む被膜の表面抵抗率に与える処理量（すなわち、修飾顔料を調製するために添加した試薬量）の効果を示す。図２から見て分かるように、一般に処理量が増加すると、表面抵抗率が増加する。この効果は、高充填量、特に浸透限界を超えた、とりわけミルベースに対応するカーボン８３．３質量％を含む被膜でよりはっきりと見られる。さらに、高充填量で修飾カーボンブラックを用いて調製した被膜は、非常に低充填量で未修飾のカーボンブラックを用いて調製したものと同等の抵抗率を有する場合がある。図３は、少なくとも１つの有機基（−Ｃ₆Ｈ₄−ＣＯ₂Ｎａ基又は−Ｃ₆Ｈ₄−ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ基のいずれか一方）が結合した顔料（Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０ カーボンブラック）である、修飾顔料を含むミルベースから調製した被膜の抵抗率を示す。図３では、カーボンブラックの充填量は８３．３質量％であり、見て分かるように、処理量の増加は被膜の抵抗率を増加させる。図４は、（少なくとも１つの−Ｃ₆Ｈ₄−ＣＯ₂Ｎａ基が結合した顔料を含む修飾顔料を用いた）図３に示したものと同じ被膜を示し、結合基の量をＴＧＡで測定してある。図４で、測定した揮発分含量によって示されるように、結合基の量（結合している量）が増加すると、表面抵抗率が増加する。驚くべきことに、結合基の量を変化させると表面抵抗率を８桁変化させることができて、少なくとも１０¹²Ω／□と高い表面抵抗率が、揮発分含量が３％未満の顔料を用いて実現できることが見出されている。

このように図１〜４は、樹脂及び顔料を含む被膜の抵抗率を制御する方法である、本発明の実施態様を例示するものである。この方法は、ビヒクル、硬化性樹脂、及び少なくとも１種の修飾顔料を含む、硬化性被膜組成物を調製する工程を含む。修飾顔料は、式−Ｘ−Ｉ又は−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、その顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、アルキレン基、アラルキレン（aralkylene）基、又はアルカリーレン（alkarylene）基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表し、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表している。その後、硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成でき、硬化して被膜を形成できる。また、これらの図は、上述の樹脂及び修飾顔料を含み、あらかじめ選択した顔料充填量にてあらかじめ選択した抵抗率を有する、本発明の被膜の実施態様も示す。修飾顔料の調製に使用する元の顔料と樹脂とを含む被膜の、あらかじめ選択した顔料充填量での抵抗率は、あらかじめ選択した顔料充填量で修飾顔料と樹脂とを含む被膜の抵抗率よりも低い。

図４はさらに、上述の樹脂及び修飾顔料を含む、本発明の被膜の実施態様を例示する。修飾顔料の揮発分含量は３％未満、好ましくは約０．５％〜約３％であり、被膜の抵抗率は１０⁶〜１０¹³Ω／□である。好ましくは、修飾顔料の揮発分含量は約１．０％〜約３．０％であり、被膜の抵抗率は１０⁸〜１０¹³Ω／□である。このように、驚くべきことに、（例えば１０⁸Ω／□より高い、好ましくは１０¹⁰Ω／□より高い）高抵抗率の被膜組成物は、例えば３％未満といった低揮発分含量の顔料を用いて製造できることが見出されている。

本発明はさらに、例えば液晶ディスプレイデバイスのカラーフィルタ用に使用されうるブラックマトリクスに関する。ブラックマトリクスは本技術分野で既知の任意の方法を用いて形成できる。例えば、ブラックマトリクスは、修飾炭素製品を含む硬化性被膜組成物を基材に適用し、得られた硬化性被膜を画像的に硬化し、硬化した被膜を現像及び乾燥することによって形成してもよい。好ましくは、ブラックマトリクスは、本発明の硬化性被膜組成物、硬化性被膜及び／又は被膜から調製され、それらは既により詳細に説明されている。

体積抵抗率及び光学密度は、ブラックマトリクス材料に重要な特性であり、既により詳細に説明されている。本発明のブラックマトリクスは、好ましくは本発明の硬化性被膜組成物から形成され、その組成物は本発明の硬化した被膜を形成するために使用されるため、ブラックマトリクスの上述の性能特性（体積抵抗率及び光学密度）はその被膜と関係しうる。さらに、本発明のブラックマトリクスにある修飾炭素製品の結合した有機基の量は、様々な所望の全体的な性能特性を得るために変化させることができる。さらに、炭素製品の種類及び結合基の量に応じて、修飾炭素製品の量を変化させることもできる。本発明のブラックマトリクスにある修飾炭素製品の量は３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは約５０質量％〜８０質量％である。

本発明はさらに、ブラックマトリクス、特に本発明のブラックマトリクスと組み合わせて使用できるカラーフィルタに関する。カラーフィルタは本技術分野で既知の任意の方法を用いて形成でき、特に、上述したブラックマトリクスに関する方法と同様の方法を用いて形成できる。この用途では、ディスプレイデバイスのピクセルに必要な色に相当する色の修飾顔料が使用される。

本発明を以下の例によってさらに詳述するが、これらの例は本質的に例示に過ぎないことが意図されている。

例１−修飾顔料の調製：Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０Ｒ カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販）５５０ｇ、スルファニル酸３１．５ｇ、及び脱イオン水１０００ｇを、ジャケット加熱して６０℃にしたプラウミキサーに加えた。脱イオン水１００ｇ中に亜硝酸ナトリウム１２．６ｇを溶解した溶液を調製し、これをプラウミキサーの混合物に添加した。反応混合物をおよそ５０回転／分、６０℃で２時間混合し、次に室温まで放置冷却した。得られたカーボンブラックの分散体を固体１５％に希釈し、脱イオン水を用いて体積を７倍にしたダイアフィルトレーションにより処理した。最終分散体を７５℃で一晩乾燥し、実験用ブレンダーを用いて粉砕して、ベンゼンスルホン酸基が結合した修飾顔料の粉末を製造した。

例２Ａ及び２Ｂ−ミルベースの調製：ミルベースは、例１の修飾カーボンブラック（例２Ａ）及びＲｅｇａｌ（登録商標） ２５０Ｒ カーボンブラック（例２Ｂ）を用いて調製した。使用した材料及び量を表１に示す。Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ ３２５００はＮｏｖｅｏｎから市販されているポリマー分散剤である。Ｓｋａｎｄｅｘ実験用振とう機を用いて成分を２時間分散（milled）した。ミルベース中の顔料の平均体積粒径を測定したところ、基となったカーボンブラックの凝集径と同程度であることが分かった。

例３−レットダウンの調製：例２のミルベースをそれぞれ、Ｊｏｎｃｒｙｌ ６１１（Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓが市販）２０質量％のＰＧＭＥＡ溶液を用いてレットダウンし、溶媒を除いた量に対してカーボンブラックを３０質量％、４０質量％、５０質量％、６０質量％、７０質量％含有する被膜組成物を調製した。これらは従来の被膜組成物と比較して高濃度である。組成は以下の表２に示す。

例４−被膜の調製：例３の被膜組成物をガラスウェーハにスピンコートして被膜を形成し、これらの被膜の特性を測定した。光学密度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ ３６１Ｔ 透過濃度計を用いて測定し、厚さは、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ａｌｐｈａ Ｓｔｅｐ ５００ 表面形状測定装置を用いて測定した。被膜の表面抵抗率は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ Ｍｏｄｅｌ ６５１７ 電位／高抵抗計を用いて測定した。

各被膜の性能特性を以下の表３及び４に示す。

これらの結果は、本明細書に記載した顔料を含む被膜の表面抵抗率が、従来の顔料を用いたものと比べて高いことを示す。これらの被膜は高い光学密度も維持している。また、これらの被膜の体積抵抗率は、同じ被膜厚さの従来の顔料を含む被膜と比べて高いことが予測される。

これらの例では非硬化性の樹脂を使用したが、硬化性樹脂、例えば感光性又は感熱性の樹脂を使用した場合でも同様の性能が得られることが予測される。従って、これらの被膜はブラックマトリクスとして使用できるであろう。

例５−被膜の調製：例１の修飾顔料（６ｇ）、Ｊｏｎｃｒｙｌ ６１１ ２０％のＰＧＭＥＡ溶液 ３０．８ｇ、及びＰＧＭＥＡ ２３．２ｇを組み合わせて、ペイントシェーカーで８時間分散して調製した組成物を使用した以外は、例４で説明したのと同様の手順を用いて被膜を調製した。顔料を５０質量％含んで得られた被膜の光学密度は、厚さ１μで３．０であることが分かった。体積抵抗率は１．８×１０¹⁴Ωｃｍであることが分かった。

この被膜の特性は、（Ｅ．ＳｔｅｐによるＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＤＷ’０２，＃ＦＭＣ４−２，ｐ．４２５に記載の）ポリマー基が結合した同じベース顔料を含む修飾顔料を用いて得られ、ＰＧＭＥＡ中でＪｏｎｃｒｙｌ ６１１と混合された同様の被膜（カーボンブラック５０％）の特性と比較できる。これらの被膜の光学密度は１μｍ厚で３．０であり、体積抵抗率は７．０×１０¹³Ωｃｍであることが分かった。このように、本明細書に記載した修飾顔料を含む被膜は、結合したポリマー基を含む修飾顔料と比較して、光学密度を維持しつつも、より良好な抵抗特性を有する。

例６〜８−被膜の調製：スルファニル酸の量を様々にし、かつ亜硝酸ナトリウムとスルファニル酸との比率を同じにして、例１に記載した手順を用いて修飾顔料を調製した。次に、例２Ａ及び２Ｂについて説明した手順に従い、これらの修飾顔料を用いてミルベースを調製し、例３について説明した手順を用いて、これらのミルベースをレットダウンして、様々な充填量のカーボンブラックを含有する被膜組成物を調製した。スルファニル酸の量及びカーボンブラック（Ｒｅｇａｌ（登録商標） ２５０Ｒ カーボンブラック）の表面積から計算して、各例で使用した処理量を以下の表５に示し、その表には例３Ａ及び３Ｂで使用した顔料の処理量も含めた。組成を以下の表６に例３Ａ及び３Ｂの組成と併せて示す。

次に、例４に記載した手順を用いて被膜を調製し、各被膜の表面抵抗率を測定した。カーボンを８３．３質量％含む被膜がミルベースに相当する。結果を以下の表６に示す。また、この結果を図２にグラフで示す。

これらの結果は、修飾顔料を含む本発明の被膜組成物から調製した被膜の場合、処理量が抵抗率に影響することを示している。一般に処理量が増加すると、表面抵抗率が増加する。この効果は高充填量でよりはっきりと見られる。さらに、高充填量で修飾カーボンブラックを用いて調製した被膜は、非常に低充填量で未修飾のカーボンブラックを用いて調製したものと同等の抵抗率を有する場合がある。同じ被膜厚で体積抵抗率を比較したときにも、同様の傾向が見られると予測される。

これらの例では非硬化性の樹脂を使用したが、硬化性樹脂、例えば感光性又は感熱性の樹脂を使用した場合でも同様の性能が得られることが予測される。従って、これらの被膜はブラックマトリクスとして使用できるであろう。

例９：例６〜８に記載したのと同様の手順を用いて調製したミルベースから被膜を調製した。これらの被膜はカーボンブラックを８３．３質量％含む。例９Ａは従来のカーボンブラックを含む比較被膜である。例９Ｂ〜９Ｆは、修飾カーボンブラックを含む本発明の被膜である。例９Ａ〜９Ｆについては、スルファニル酸の代わりに４−アミノ安息香酸（ＰＡＢＡ）を用い、プラウミキサーの代わりにより小型のミキサーを用いた他は、例１に記載したのと同様の手順を用いて修飾カーボンブラックを調製した。これらの例のそれぞれで使用したＰＡＢＡの量は、以下の表７に示す処理量（ＰＡＢＡの添加量）と対応している。また各サンプルについて、ＴＧＡで測定した、使用したカーボンブラックの揮発分パーセント（揮発分の合計量）を示す。

各被膜の表面抵抗率及び膜厚を例４に記載したように測定した結果を上の表７に示すとともに、図３（処理量及び表面抵抗率）及び図４（揮発分パーセント及び表面抵抗率）にもグラフで示す。

フェネチルアルコール基が結合した修飾カーボンブラックを用いて調製した被膜についても、図４に表面抵抗率を示す。この修飾カーボンブラックは、スルファニル酸の変わりに４−アミノフェネチルアルコールを用いた他は、例１に記載したのと同様の手順を用いて調製した。処理量を６、１０及び２０μｍｏｌ／ｍ²として４−アミノフェネチルアルコールを含有する被膜について、表面抵抗率の値は、それぞれ１．２９×１０⁷、１．０５×１０⁸、及び１．０３×１０⁹Ω／□であることが分かった。

これらの結果は、修飾顔料を含む本発明の被膜組成物から調製した被膜について、処理量が増加すると表面抵抗率が増加することを示す。この効果は両方の処理の種類について見ることができる。同様の傾向が、結合量の指標とみなすことができる揮発分パーセントの値を比較したときに見られる。驚くべきことに、上に示したもののような低揮発分含量の修飾顔料を、高抵抗の被膜を製造するために使用できることが見出されている。また、これらの被膜については、同じ被膜厚で、処理量及び揮発分パーセントの増加に伴って体積抵抗率が高くなることが予測される。

これらの例では非硬化性の樹脂を使用したが、硬化性樹脂、例えば感光性又は感熱性の樹脂を使用した場合でも同様の性能が得られることが予測される。従って、これらの被膜はブラックマトリクスとして使用できるであろう。

本発明の好ましい実施態様に関する上記記載は、例示及び説明の目的で示されたものであって、本発明を網羅すること、又は開示した厳密な形態に本発明を限定することを意図していない。上述の教示に照らして変更及び変形することは可能であり、あるいは本発明の実施結果から変更及び変形することもできる。これらの実施態様は、想定した特定の用途に適したものとして、当業者が本発明を様々な実施態様で様々な変形を用いて利用可能とするために、本発明の原理及びその実際の応用を説明する目的で選択して記載した。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義されることを意図している。

被膜の表面抵抗率、及び抵抗率制御のために表面化学をどのように使用できるかを示すグラフである。 被膜の表面抵抗率に対する修飾顔料の様々な特性値の関係を示すグラフであって、処理量の効果を示すグラフである。 被膜の表面抵抗率に対する修飾顔料の様々な特性値の関係を示すグラフであって、異種の有機基及び処理量の効果を示すグラフである。 被膜の表面抵抗率に対する修飾顔料の様々な特性値の関係を示すグラフであって、結合量の効果を示すグラフである。

Claims (25)

1. 硬化性被膜組成物を基材に適用して硬化性被膜を形成し、該硬化性被膜を画像的に硬化して被膜を形成し、該被膜を現像及び乾燥して形成したブラックマトリクスであって、該硬化性被膜組成物がビヒクル及び少なくとも１種の修飾顔料を含み、該修飾顔料が、式−Ｘ−Ｉの少なくとも１つの有機基が結合した顔料を含み、式中、該顔料に直接結合しているＸがアリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、又はアルキレン基を表し、Ｉが少なくとも１種のイオン性基又は少なくとも１種のイオン化可能な基を含む非ポリマー基を表すことを特徴とする、ブラックマトリクス。
2. Ｘが、炭素１２個以下の、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、又はアルキレン基を表す、請求項１に記載のブラックマトリクス。
3. Ｘがアリーレン基である、請求項１に記載のブラックマトリクス。
4. Ｉが、少なくとも１種のカルボン酸基もしくはその塩、少なくとも１種のスルホン酸基もしくはその塩、少なくとも１種のアルキルスルフェート基、少なくとも１種のアルキルアミン基もしくはその塩、又は少なくとも１種のアルキルアンモニウム基を含む、請求項１に記載のブラックマトリクス。
5. 前記塩が、Ｎａ⁺塩、Ｋ⁺塩、Ｌｉ⁺塩、又はＮＨ₄ ⁺塩である、請求項４に記載のブラックマトリクス。
6. 前記有機基が、アリールカルボン酸塩の基又はアリールスルホン酸塩の基である、請求項１に記載のブラックマトリクス。
7. 前記硬化性被膜が感光性被膜であり、前記被膜が前記硬化性被膜を照射して形成される、請求項１に記載のブラックマトリクス。
8. 前記硬化性被膜組成物が感光性樹脂を含む、請求項７に記載のブラックマトリクス。
9. 前記硬化性被膜組成物がさらに少なくとも１種の光開始剤を含む、請求項８に記載のブラックマトリクス。
10. 前記硬化性被膜が感熱性被膜であり、前記被膜が前記硬化性被膜を熱処理して形成される、請求項１に記載のブラックマトリクス。
11. 前記被膜が、前記被膜の合計質量に対して前記修飾顔料を３０質量％以上含む、請求項１に記載のブラックマトリクス。
12. 前記被膜が、前記被膜の合計質量に対して前記修飾顔料を５０質量％以上含む、請求項１に記載のブラックマトリクス。
13. 前記被膜が、前記被膜の合計質量に対して前記修飾顔料を５０質量％〜８０質量％含む、請求項１に記載のブラックマトリクス。
14. 前記被膜の体積抵抗率が１０¹²Ωｃｍ以上である、請求項１に記載のブラックマトリクス。
15. さらに前記被膜の光学密度が１μｍ厚で３以上である、請求項１４に記載のブラックマトリクス。
16. 前記被膜の体積抵抗率が１０⁶〜１０⁸Ωｃｍである、請求項１に記載のブラックマトリクス。
17. さらに前記被膜の光学密度が１μｍ厚で４以上である、請求項１６に記載のブラックマトリクス。
18. 前記ビヒクルが非水系ビヒクルである、請求項１に記載のブラックマトリクス。
19. 前記ビヒクルが、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含む、請求項１に記載のブラックマトリクス。
20. 前記ビヒクルが水系ビヒクルである、請求項１に記載のブラックマトリクス。
21. 前記硬化性被膜組成物が少なくとも２種の修飾顔料を含み、該修飾顔料が異なっている、請求項１に記載のブラックマトリクス。
22. 前記修飾顔料の少なくとも１種が、少なくとも１種のカルボン酸基又はその塩を含み、前記修飾顔料の少なくとも１種が、少なくとも１種のスルホン酸基又はその塩を含む、請求項２１に記載のブラックマトリクス。
23. 前記修飾顔料に、さらに式−Ｘ−ＮＩの少なくとも１つの有機基が結合しており、ＮＩが少なくとも１種の非イオン性基を含む非ポリマー基を表す、請求項１に記載のブラックマトリクス。
24. 前記非イオン性基が、アルキル基、カルボン酸エステル、アミド、アルキレンオキシド、グリコール、アルコール、エーテル、ケトン、ハロゲン又はニトリルである、請求項２３に記載のブラックマトリクス。
25. 前記非イオン性基が、アリールカルボン酸エステル、アリールカルボン酸アミド又はアラルキル基である、請求項２３に記載のブラックマトリクス。

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