JP6516676B2 - ブラックマトリックス用顔料分散物及びそれを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物 - Google Patents

Description

本発明は、高遮光性を維持しつつ、高い絶縁性を有するブラックマトリックス用顔料分散物、及び、それを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に関する。

近年、ブラックマトリックス用顔料分散物の用途は多岐にわたり、例えば、液晶やプラズマ等のフラットパネルディスプレイにおいては、画面の表示領域内の着色パターンの間隙や表示領域周辺部分の縁、また、ＴＦＴを用いた液晶ディスプレイではＴＦＴの外光側等で遮光膜（ブラックマトリックス）を設けるために用いられている。そして、液晶ディスプレイでは主にバックライトからの漏れ光が、また、プラズマディスプレイでは主に各色光の混濁によるにじみが画面に写り込むのを防止して、表示特性（コントラスト及び色純度）を向上させるために役立っている。

例えば、液晶ディスプレイのバックライトの白色光を着色光に変換するために利用されるカラーフィルターでは、通常、ブラックマトリクスを形成したガラスやプラスチックシート等の透明基板表面に、赤、緑、青の異なる色相の画素を順次、ストライプ状あるいはモザイク状等のパターンで形成する方法で製造されている。

また、画像表示装置と位置入力装置を合わせたタッチパネルにおいても、同様に遮光膜としてブラックマトリクスが形成されたカラーフィルターが利用されており、これまでは、カバーガラスを挟んで、センサー基板と反対の側に形成することが一般的になされていた。しかし、タッチパネルの軽量化への要求が高まるにつれて、より軽量化が図れるよう、カバーガラスの同じ側に遮光膜とタッチセンサーを同時に形成する技術の開発が進んでいる。そのような場合、カバーガラス上にブラックマトリクスを形成した後に、センサーのための電極等を形成する必要があるため、まずはブラックマトリックスが複数の電極に跨って接触しても誤作動を起こさないような高い絶縁性に加え、高い密着性や耐薬品性が要求される。

そこで、高い絶縁性を有するブラックマトリックスを得るために、遮光性顔料としてカーボンブラックを、そして光硬化性材料として酸基含有エポキシアクリレート化合物を利用する技術（例えば、特許文献１参照）、カーボンブラックを多官能エポキシ樹脂（ただし、実施例では、多官能エポキシ樹脂として２官能のものが例示されているのみ）で被覆処理してなる絶縁性カーボンブラックを使用する技術（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。

これらの開示されている技術により高い絶縁性を得ることが可能となるが、近年、さらに薄膜での高遮光性と高い絶縁性とを具備するブラックマトリックスが要求されており、遮光性材料であるカーボンブラックの含有割合を高めることが必要となっている。しかし、カーボンブラックは導電性を有するため、含有割合を高めると絶縁性低下の要因となり、これらの開示されている技術では高遮光性と高い絶縁性の両立という要求を満たすことができないものであった。

特開平０８−２７８６２９号公報 特開平０９−１２４９６９号公報

そこで、本発明の課題は、高遮光性と高い絶縁性を有するブラックマトリックス用顔料分散物、及び、それを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を提供することである。

本発明者らは、ブラックマトリックス用レジスト組成物の塗膜がより薄膜でありながら高遮光性を有するよう、塗膜中におけるカーボンブラックの含有割合を増加させると、カーボンブラックが導電性であることに起因して塗膜の絶縁性が低下するとの知見から、ブラックマトリックス用レジスト組成物の塗膜が光硬化によって形成された後、高温で後硬化処理されると絶縁性の低下が著しくなることを見出した。
本発明者らは、この現象は、後硬化の加熱により、一旦、光硬化した塗膜が軟化し、カーボンブラックの凝集が進む可能性を示唆するものであると推測し、カーボンブラック表面に耐熱性の高い樹脂被膜を形成し、凝集が起こっても絶縁性の低下を抑え、更にブラックマトリックス形成時の現像特性等には悪影響を及ぼさない材料について検討した。
その結果、本発明者らは、酸性カーボンブラックと、多官能エポキシ化合物を利用すると、酸性カーボンブラックの含有割合を増加させても高い絶縁性が維持できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、酸性カーボンブラック、顔料分散剤、多官能エポキシ化合物、及び、溶剤を含有するブラックマトリックス用顔料分散物であって、上記多官能エポキシ化合物は、ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、トリアジン骨格、及び、ビフェニル骨格から選ばれる少なくとも１種の骨格を有するエポキシ化合物であり、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．１〜５０質量部含有するブラックマトリックス用顔料分散物に関する。

また、本発明は、上記ブラックマトリックス用顔料分散物、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、及び、光重合開始剤を含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物でもある。
また、本発明は、４官能以上の多官能エポキシ化合物であることが好ましい。
以下、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物、及び、それを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物について詳細に説明する。

本発明のブラックマトリックス用顔料分散物が高い絶縁性を有する機構については定かではないが、以下のように推測される。
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物において、酸性カーボンブラックと多官能エポキシ化合物は、該酸性カーボンブラックの表面に有する置換基と、多官能エポキシ化合物が有する置換基とが相互作用しており、該酸性カーボンブラックの表面に多官能エポキシ化合物が吸着された状態にあると考えられる。したがって、多官能エポキシ化合物に多くの結部位を持たせることにより、カーボンブラック表面の官能基と相互作用する確率を高めることができる。
また、ブラックマトリックス用レジスト組成物の塗工時に、酸性カーボンブラック表面の官能基に多官能エポキシ化合物のエポキシ基が相互作用することにより吸着している状態から、光硬化時及び後硬化時の熱により反応して酸性カーボンブラックのエポキシ樹脂被覆物が形成されることが十分に考えられる。
そうすると、酸性カーボンブラック同士が凝集により接触しても、直接、導電性のカーボンブラック表面が接触することはなく、非導電性の多官能エポキシ化合物被膜を介した接触となる。更に、多官能エポキシ化合物が多環構造の骨格を有していれば、高温時における酸性カーボンブラックの被膜維持に優れるため、嵩高さと相まって高い絶縁性が維持できるものと推測される。

（酸性カーボンブラック）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、酸性カーボンブラックを含有する。
上記酸性カーボンブラックとしては、従来からブラックマトリックスを形成するために使用されている酸性カーボンブラックが使用できる。
上記酸性カーボンブラックの具体例としては、三菱化学社製のＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１４、＃１０００、＃２３５０等、デグサ社製のＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ３５０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ２５０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５５０等、キャボット社製のＭＯＧＵＬ Ｌ、ＲＥＧＡＬ４００Ｒ等、コロンビヤンカーボン社製のＲＡＶＥＮ１２００、ＲＡＶＥＮ１２５０、ＲＡＶＥＮ１２５５、ＲＡＶＥＮ１１９０Ｕ、ＲＡＶＥＮ１１７０、ＲＡＶＥＮ１０３５、ＲＡＶＥＮ１０８０Ｕ、ＲＡＶＥＮ１０６０Ｕ、ＲＡＶＥＮ１１００Ｕ等が挙げられる。

上記酸性カーボンブラックのなかでも、ｐＨが５以下であり、カルボキシル基等の酸性基を有するものが好ましい。また、粒子径が２０〜６０ｎｍであるものが好ましい。このような酸性カーボンブラックであれば、後述する多官能エポキシ化合物と好適に相互作用し、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物に高い絶縁性を付与することができる。
上記を満たす酸性カーボンブラックとしては、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ２５０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ３５０等が挙げられる。
なお、上記粒子径は、顕微鏡観察によって測定または算出した平均一次粒子径を意味する。

上記酸性カーボンブラックの含有量は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物中に、３〜７０質量％含有することが好ましい。上記酸性カーボンブラックの含有量が３質量％未満であると、遮光性が低下することがある。一方で、上記酸性カーボンブラックの含有量が７０質量％を超えると、顔料分散が困難となることがある。
上記酸性カーボンブラックの含有量のより好ましい下限は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物中に１０質量％であり、上記酸性カーボンブラックの含有量のより好ましい上限は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物中に５０質量％である。

（顔料分散剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、顔料分散剤を含有する。
上記顔料分散剤としては、塩基性基含有顔料分散剤であり、アニオン性界面活性剤、塩基性基含有ポリエステル系顔料分散剤、塩基性基含有アクリル系顔料分散剤、塩基性基含有ウレタン系顔料分散剤、塩基性基含有カルボジイミド系顔料分散剤等を用いることができる。
これらの塩基性基含有顔料分散剤は、単独で用いてもよく、また、２種類以上の組み合わせを用いてもよい。中でも、良好な顔料分散性が得られる点から、塩基性基含有高分子顔料分散剤が好ましい。

塩基性基含有高分子顔料分散剤の具体例としては、
（１）ポリアミン化合物（例えば、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンポリイミン等のポリ（低級アルキレンアミン）等）のアミノ基および／またはイミノ基と、遊離のカルボキシル基を有するポリエステル、ポリアミドおよびポリエステルアミドよりなる群から選択される少なくとも１種との反応生成物（特開２００１−５９９０６号公報）、
（２）ポリ（低級）アルキレンイミン、メチルイミノビスプロピルアミン等の低分子アミノ化合物と、遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応生成物（特開昭５４−３７０８２号公報、特開平０１−３１１１７７号公報）、
（３）ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に、メトキシポリエチレングリコール等のアルコール類やカプロラクトンポリエステル等の水酸基を１個有するポリエステル類、２〜３個のイソシアネート基反応性官能基を有する化合物、イソシアネート基反応性官能基と第３級アミノ基とを有する脂肪族または複素環式炭化水素化合物を順次反応させてなる反応生成物（特開平０２−６１２号公報）、
（４）アルコール性水酸基を有するアクリレートの重合物に、ポリイソシアネート化合物とアミノ基を有する炭化水素化合物とを反応させた化合物、
（５）低分子アミノ化合物にポリエーテル鎖を付加させてなる反応生成物、
（６）イソシアネート基を有する化合物にアミノ基を有する化合物を反応させてなる反応生成物（特開平０４−２１０２２０号公報）、
（７）ポリエポキシ化合物に遊離のカルボキシル基を有する線状ポリマーおよび２級アミノ基を１個有する有機アミン化合物を反応させた反応生成物（特開平０９−８７５３７号公報）、
（８）片末端にアミノ基と反応し得る官能基を有するポリカーボネート化合物とポリアミン化合物との反応生成物（特開平０９−１９４５８５号公報）、
（９）メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベンジルアクリレート等のメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルから選択される少なくとも１種と、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアミド、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、アミノ基とポリカプロラクトン骨格を有するモノマー等の塩基性基含有重合モノマーの少なくとも１種と、スチレン、スチレン誘導体、その他の重合性モノマーの少なくとも１種との共重合体（特開平０１−１６４４２９号公報）、
（１０）塩基性基含有カルボジイミド系顔料分散剤（国際公開ＷＯ０４／０００９５０号公報）、
（１１）３級アミノ基、４級アンモニウム塩機等の塩基性基を有するブロックと官能基を有していないブロックからなるブロック共重合体（特開２００５−５５８１４号の記載参照）
（１２）ポリアリルアミンにポリカーボネート化合物をマイケル付加反応させて得られる顔料分散剤（特開平０９−１９４５８５号公報）、
（１３）ポリブタジエン鎖と塩基性窒素含有基とをそれぞれ少なくとも１つ有するカルボジイミド系化合物（特開２００６−２５７２４３号公報）、
（１４）分子内にアミド基を有する側鎖と、塩基性窒素含有基とをそれぞれ少なくとも１つ有するカルボジイミド系化合物（特開２００６−１７６６５７号公報）等が挙げられる。
（１５）エチレンオキサイド鎖とプロピレンオキサイド鎖を有する構成単位を有し、かつ四級化剤により四級化されたアミノ基を有するポリウレタン系化合物（特開２００９−１７５６１３号公報）、
（１６）分子内にイソシアヌレート環を有するイソシアネート化合物のイソシアネート基と、分子内に活性水素基を有し、かつ、カルバゾール環及び／又はアゾベンゼン骨格を有する化合物の活性水素基とを反応させて得られる化合物であって、該化合物の分子内の、イソシアヌレート環を有するイソシアネート化合物に由来するイソシアネート基と、イソシアネート基と活性水素基との反応により生じたウレタン結合及び尿素結合との合計に対するカルバゾール環とアゾベンゼン骨格の数が１５〜８５％である化合物（特願２００９−２２０８３６）。

上記塩基性基含有高分子顔料分散剤の中でも、塩基性基含有ウレタン系高分子顔料分散剤、塩基性基含有ポリエステル系高分子顔料分散剤、塩基性基含有アクリル系高分子顔料分散剤がより好ましく、アミノ基含有ウレタン系高分子顔料分散剤、アミノ基含有ポリエステル系高分子顔料分散剤、アミノ基含有アクリル系高分子顔料分散剤がさらに好ましい。上記塩基性基含有ウレタン系高分子顔料分散剤の中でも、ポリエステル鎖、ポリエーテル鎖、およびポリカーボネート鎖よりなる群から選択される少なくとも１種を有する塩基性基（アミノ基）含有ウレタン系高分子顔料分散剤が特に好ましい。

上記塩基性基含有分散剤は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、１〜２００質量部含有することが好ましい。
上記塩基性基含有分散剤の含有量が１質量部未満であると、顔料分散物の安定性を損なうことがある。一方で、上記塩基性基含有分散剤の含有量が２００質量部を超えると、塗膜の遮光性や絶縁性を損なうことがある。
また、上記塩基性基含有分散剤は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、１〜６０質量部含有することがより好ましい。

（多官能エポキシ化合物）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、多官能エポキシ化合物を含有する。
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、上記多官能エポキシ樹脂と、上記酸性カーボンブラックの表面に存在する官能基とが、好適に相互作用することにより、高い絶縁性を付与することができる。
上記多官能エポキシ化合物としては、従来からブラックマトリックス用顔料分散物を形成するために使用されている多官能エポキシ化合物が挙げられる。

上記多官能エポキシ化合物としては、ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、トリアジン骨格、及び、ビフェニル骨格から選ばれる少なくとも１種の骨格を有するものが好ましい。
上記ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、及び、ビフェニル骨格は上記酸性カーボンブラックの表面構造に類似した構造を有しているため、酸性カーボンブラックに近づきやすくなり、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物のベーク時に酸性カーボンブラックの表面に存在する官能基と反応しやすくなるので、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物に、高い絶縁性を好適に付与できると考えられる。
また、上記トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物では、トリアジン骨格が塩基性を有しているために、酸性カーボンブラックに近づきやすくなり、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物のベーク時に酸性カーボンブラックの表面に存在する官能基と反応しやすくなるので、本発明のブラックマトリックス用顔料分散物に、高い絶縁性を好適に付与できると考えられる。

上記ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、トリアジン骨格、及び、ビフェニル骨格から選ばれる少なくとも１種の骨格を有する多官能エポキシ化合物としては、下記式（１）〜（３）が挙げられる。
商品名：ＴＥＰＩＣ（日産化学社製）

商品名：エピクロン８３０（ＤＩＣ社製）

商品名：ＪＥＲ−ＹＸ−４０００（三菱化学社製）

上記多官能エポキシ化合物は、４官能以上の多官能エポキシ化合物が好ましい。上記４官能以上の多官能エポキシ化合物であれば、高温時における被膜維持に優れるため、嵩高さと相まって高い絶縁性が維持できるものと考えられる。
上記４官能以上の多官能エポキシ化合物は、ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、トリアジン骨格、及び、ビフェニル骨格を有する４官能以上の多官能エポキシ化合物がより好ましい。このような化合物としては、下記式（４）が挙げられる。
商品名：ＪＥＲ−６０４（三菱化学社製）

上記多官能エポキシ化合物は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．１〜５０質量部含有する。
上記多官能エポキシ化合物の含有量が、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．１質量部未満であると、高抵抗なブラックマトリックス用顔料分散物を得ることができない。一方、上記多官能エポキシ化合物の含有量が、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、５０質量部を超えると、エポキシ基の重合により分散液の安定性を損なう可能性がある。
上記多官能エポキシ化合物の好ましい含有量の下限は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して５質量部であり、上記多官能エポキシ化合物の好ましい含有量の上限は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して２０質量部である。

（溶剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、溶剤を含有する。
上記溶剤としては、従来から使用されているもので、酸性カーボンブラックを安定的に分散させることができ、かつ、上記顔料分散剤、上記多官能エポキシ化合物、後述するアルカリ可溶性樹脂を溶解させることができるものである。
上記溶剤としては、常圧（１．０１３×１０^２ｋＰａ）における沸点が１００〜２５０℃のエステル系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、エーテルエステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、芳香族炭化水素系有機溶剤、含窒素系有機溶剤等が好ましい。

このような溶剤としては、具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル系有機溶剤類、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、エチレングリコールモノブ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エステル系有機溶剤類、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２−ヘプタノン、δ−ブチロラクトン等のケトン系有機溶剤類、２−ヒドロキシプロピオン酸メチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、３−メチル−３−メトキシブチルプロピオネート、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エステル、蟻酸ｎ−アミル等のエステル系有機溶剤類、Ｎ−メチルピドリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の含窒素系有機溶剤類等を例示でき、これら有機溶剤は単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。

（必要に応じて添加できる添加剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、酸性カーボンブラックの分散性を向上させるために、酸基含有顔料誘導体、酸基含有色素誘導体、及び、酸基含有色素中間体からなる群より選択される少なくとも１種、並びに、アルカリ可溶性樹脂を含有させることができる。
まず、酸基含有顔料誘導体、酸基含有色素誘導体としては、酸基を有するフタロシアニン系顔料誘導体、酸基を有するアントラキノン系顔料誘導体、酸基を有するナフタレン系顔料誘導体等が例示できる。この中でも、スルホン酸基を有するフタロシアニン系顔料誘導体が酸性カーボンブラックの分散性の点から好ましい。

上記酸基含有顔料誘導体、上記酸基含有色素誘導体、及び、上記酸基含有色素中間体は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０〜２０質量部含有することが好ましい。
上記酸基含有顔料誘導体、上記酸基含有色素誘導体、及び、上記酸基含有色素中間体は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．５〜１０質量部含有することがより好ましい。

上記アルカリ可溶性樹脂としては、後述に記載するアルカリ可溶性共重合体樹脂、アルカリ可溶性カルド樹脂等を挙げることができる。
上記アルカリ可溶性樹脂は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０〜１００質量部含有することが好ましい。
上記アルカリ可溶性樹脂は、上記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．５〜６０質量部含有することがより好ましい。

（ブラックマトリックス用顔料分散物の製造）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散物は、酸性カーボンブラック、顔料分散剤、上記多官能エポキシ化合物、溶剤、必要に応じて、酸基含有顔料誘導体、酸基含有色素誘導体、酸基含有色素中間体、およびアルカリ可溶性樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種との混合物である。ブラックマトリックス用顔料分散物は、これらの混合物をロールミル、ニーダー、高速攪拌機、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、超音波分散機、高圧分散装置等を用いて、分散処理して得ることができる。

次に、本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物について説明する。
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物は、上記ブラックマトリックス用顔料分散物に加えて、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、溶剤から主として構成され、必要に応じて重合禁止剤等の各種添加剤を適宜添加して得られるものである。

（アルカリ可溶性樹脂）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に用いるアルカリ可溶性樹脂としては、アルカリ可溶性共重合体、アルカリ可溶性カルド樹脂等が例示できる。
アルカリ可溶性共重合体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸、無水シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル等のカルボキシル基含有不飽和単量体と、スチレン、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、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールメタクリレート、ジシクロペンタジエン骨格を有するモノ（メタ）アクルレート、Ｎ−フェニルマレイミド、ポリスチレンマクロモノマーおよびポリメチルメタクリレートマクロモノマーよりなる群から選択される少なくとも１種を反応させて得られる共重合体である。

上記アルカリ可溶性カルド樹脂としては、フルオレンエポキシ（メタ）アクリル酸誘導体とジカルボン酸無水物及び／又はテトラカルボン酸二無水物との付加生成物であるフルオレン骨格を有するエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物等を挙げることができる。
上記アルカリ可溶性樹脂は、単独または２種以上を併用して用いることができる。アルカリ可溶性樹脂は、塗膜形成性、アルカリ現像性の点から、酸価２０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量１０００〜２０万であることが好ましい。上記アルカリ可溶性樹脂は、要求される性能に応じて、適宜１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物中の上記アルカリ可溶性樹脂の含有量は、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物中の固形分中に５〜５０質量％となる範囲が好ましい。

（光重合性化合物）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に用いる光重合性化合物としては、光重合性不飽和結合を有するモノマー、オリゴマー等が挙げられる。
具体的には、光重合性不飽和結合を分子内に１個有するモノマーとして、例えば、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアルキルメタクリレート又はアクリレート、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート等のアラルキルメタクリレート又はアクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート等のアルコキシアルキルメタクリレート又はアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアミノアルキルメタクリレート又はアクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル、ヘキサエチレングリコールモノフェニルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアリールエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル、イソボニルメタクリレート又はアクリレート、グリセロールメタクリレート又はアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート又はアクリレート等を用いることができる。

光重合性不飽和結合を分子内に２個以上有するモノマーとして、例えば、ビスフェノールＡジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタアリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を用いることができる。

上記光重合性不飽和結合を有するオリゴマーとしては、上記モノマーを適宜重合させて得られたものを用いることができる。これらの光重合性化合物は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明において、上記光重合性化合物の使用量は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物中の全固形分に基づいて、好ましくは３〜５０質量％の範囲である。

（光重合開始剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に用いる光重合開始剤としては特に限定されないが、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、ベンジル、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、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、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、トリアジン系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤等を用いることができる。これらの光重合開始剤は単独で、または２種以上を併用して用いることがでる。
本発明において、上記光重合開始剤の使用量は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物中の全固形分に基づいて、好ましくは１〜２０質量％の範囲である。

（溶剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に用いる溶剤としては、上記に挙げた溶剤と同様のものを用いることができる。特に、常圧（１．０１３×１０^２ｋＰａ）における沸点が１００〜２５０℃のエステル系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、エーテルエステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、芳香族炭化水素系有機溶剤、含窒素系有機溶剤等が好ましい。沸点が２５０℃を超える有機溶剤を多量に含んでいると、塗布形成された塗膜をプレベークする際に有機溶剤が十分に蒸発せずに乾燥塗膜内に残存し、乾燥塗膜の耐熱性が低下する場合がある。また、沸点が１００℃未満の有機溶剤を多量に含有していると、ムラなく均一に塗布することが困難になり、表面平滑性に優れた塗膜が得られなくなる場合がある。

このような溶剤としては、具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル系有機溶剤類、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、エチレングリコールモノブ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エステル系有機溶剤類、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２−ヘプタノン、δ−ブチロラクトン等のケトン系有機溶剤類、２−ヒドロキシプロピオン酸メチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、３−メチル−３−メトキシブチルプロピオネート、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エステル、蟻酸ｎ−アミル等のエステル系有機溶剤類、Ｎ−メチルピドリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の含窒素系有機溶剤類等があり、これらを単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。

これらの溶剤の中でも、溶解性、分散性、塗布性等の点で、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、エチ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、シクロヘキサノン、２−ヘプタノン、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、３−メチル−３−メトキシブチルプロピオネート、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、蟻酸ｎ−アミル等が好ましい。特に好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。

これらの溶剤は、上記顔料分散剤、上記多官能エポキシ化合物、上記アルカリ可溶性樹脂の溶解性、顔料分散性、塗布性等の点から、上記ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物に使用される全有機溶剤中、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上含有させることがより好ましい。

（添加剤）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物には、必要に応じて、上述したもの以外のその他の光重合性化合物、熱重合禁止剤、酸化防止剤などの各種添加剤を適宜使用することも可能である。

（ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物）
本発明のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を製造する方法は、本発明の好ましい実施形態の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ブラックマトリックス用顔料分散物に、光重合性化合物、光重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、必要に応じて有機溶剤、その他添加剤を加え、攪拌装置等を用いて攪拌混合する方法が利用できる。

なお、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物中のカーボンブラックは、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物の固形分中の質量％で３０〜８０質量％であることが好ましい。

本発明によれば、高遮光性と高い絶縁性を有するブラックマトリックス用顔料分散物、及び、それを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を提供できる。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はその主旨と適用範囲を逸脱しない限りこれらに限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、本実施例において、「部」および「％」は、それぞれ「質量部」および「質量％」を表す。

以下の実施例、比較例で使用するブラックマトリックス用顔料分散物の材料は次の通りである。
＜酸性カーボンブラック＞
スペシャルブラック２５０（デグサ社製、吸油量：４６ｍｌ／１００ｇ、ｐＨ：３．１、平均一次粒子径５６ｎｍ）
＜顔料分散剤＞
ＢＹＫ−１６１（ビックケミー社製、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１、アミン価１１ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
＜多官能エポキシ化合物＞
ＪＥＲ−６０４（三菱化学社製、ビフェニル骨格を有する多官能エポキシ化合物）
エピクロン８３０（ＤＩＣ社製、ジフェニルメタン骨格を有する多官能エポキシ化合物）
ＪＥＲ−ＹＸ−４０００（三菱化学社製、ビフェニル骨格を有する多官能エポキシ化合物）
ＴＥＰＩＣ（日産化学社製、トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物）
＜単官能エポキシ化合物＞
デナコールＥＸ−１４１（ナガセケムテックス社製、単官能エポキシ化合物）
＜酸基含有顔料誘導体＞
ソルスパース５０００（ルーブリゾール社製、フタロシアニン誘導体）
＜溶剤＞
ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

以下の実施例、比較例で使用するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物の材料は次の通りである。
＜アルカリ可溶性樹脂＞
ＢｚＭＡ／ＭＡＡ（ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、理論酸価：１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、質量平均分子量：２５０００）
＜光重合性化合物＞
ＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
＜光重合開始剤＞
イルガキュア９０７（ＢＡＳＦ社製、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン）
＜溶剤＞
ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

＜実施例１〜６、比較例１〜４のブラックマトリックス用顔料分散物の調製＞
表１の組成（表１における各材料の使用量は質量％である）となるように各種材料を混合し、ビーズミルで一昼夜練肉し、実施例１〜６、比較例１〜４のブラックマトリックス用顔料分散物を調製した。

＜実施例１〜６、比較例１〜４のブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物の調製＞
高速攪拌機を用いて、実施例１〜６、比較例１〜４の各ブラックマトリックス用顔料分散物と他の材料とを表１の組成（表１における各材料の使用量は質量％である）になるように均一に混合した後、孔径３μｍのフィルターで濾過し、実施例１〜６、比較例１〜４の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を得た。

＜評価試験＞
実施例１〜６、比較例１〜４で得られたブラックマトリックス用顔料分散物、及び、ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物について、下記の方法で分散安定性、光学濃度、及び、表面抵抗値を評価し、その結果を表２に示した。

（分散安定性）
実施例１〜６、比較例１〜４の各ブラックマトリックス用顔料分散物をそれぞれガラス瓶に採り、密栓して室温で７日間保存した後の状態を下記評価基準に従って評価した。
Ａ：増粘、沈降物が共に認められない
Ｂ：軽く振ると元に戻る程度の増粘や沈降物が認められる
Ｃ：強く振っても元に戻らない程度の増粘や沈降物が認められる

＜光学濃度（ＯＤ値）＞
実施例１〜６、比較例１〜４の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物をスピンコーターにて膜厚１μｍとなるようにガラス基板上に塗布し、１００℃で３分間プレベークした後、高圧水銀灯で露光し、更に２３０℃で３時間ポストベークを行い、ベタ部のみで形成されたブラックレジストパターンを得た。得られた各ベタ部のブラックレジストパターンの光学濃度（ＯＤ値）をマクベス濃度計（ＴＤ−９３１、商品名、マクベス社製）で測定した。

（表面抵抗値）
実施例１〜６、比較例１〜４の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物をスピンコーターにて膜厚１μｍとなるようにガラス基板上に塗布し、１００℃で３分間プレベークした後、高圧水銀灯で露光し、更に２３０℃で３時間ポストベークを行い、ベタ部のみで形成されたブラックレジストパターンを得た。得らえた各ベタ部のブラックレジストパターンの表面抵抗値をアドバンス社製、本体：微小電流計 Ｒ８３４０、オプション：シールドボックス Ｒ１２７０２Ａで測定した。

実施例１〜６に係るブラックマトリックス用レジスト組成物は、高遮光性と高い絶縁性の両面において優れていた。
一方、比較例１、２、４に係るブラックマトリックス用レジスト組成物では、高遮光性と高い絶縁性を両立したものは得られなかった。
また、比較例３に係るブラックマトリックス用顔料分散物は、分散安定性が悪く、光学濃度及び表面抵抗値評価の対象足り得るブラックマトリックス用レジスト組成物が得られなかった。

本発明によれば、高遮光性と高い絶縁性を有するブラックマトリックス用顔料分散物、及び、それを含有するブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を提供できる。

Claims (3)

1. 酸性カーボンブラック、顔料分散剤、多官能エポキシ化合物、及び、溶剤を含有するブラックマトリックス用顔料分散物であって、
   前記多官能エポキシ化合物は、ジフェニルメタン骨格、ジナフチルメタン骨格、トリアジン骨格、及び、ビフェニル骨格から選ばれる少なくとも１種の骨格を有するエポキシ化合物であり、前記酸性カーボンブラック１００質量部に対して、０．１〜５０質量部含有されている
   ことを特徴とするブラックマトリックス用顔料分散物。
2. 多官能エポキシ化合物は、４官能以上のエポキシ化合物である請求項１に記載のブラックマトリックス用顔料分散物。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載のブラックマトリックス用顔料分散物、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、及び、光重合開始剤を含有することを特徴とするブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物。