JPH09124954A - 硬化性組成物 - Google Patents

硬化性組成物

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JPH09124954A
JPH09124954A JP28759295A JP28759295A JPH09124954A JP H09124954 A JPH09124954 A JP H09124954A JP 28759295 A JP28759295 A JP 28759295A JP 28759295 A JP28759295 A JP 28759295A JP H09124954 A JPH09124954 A JP H09124954A
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black
carbon
polymer
acrylate
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JP28759295A
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English (en)
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Takayuki Hirayama
隆之 平山
Haruyoshi Sato
晴義 佐藤
Yutaka Otsuki
裕 大月
Masayuki Ando
雅之 安藤
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Eneos Corp
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Nippon Oil Corp
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L51/00Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/10Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to inorganic materials
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    • C09K2323/05Bonding or intermediate layer characterised by chemical composition, e.g. sealant or spacer
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    • C09K2323/055Epoxy

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた遮光性を示し、使用時における有機高分
子化合物や有機溶剤等への分散性が良好な熱硬化性組成
物並びに、遮光性及び分散性に加えて水やアルカリ現像
液に対して溶解性及び感光性を示す光硬化性組成物を提
供すること。 【解決手段】(1)炭素質材料(a)、アジリジン基、オキサ
ゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ
基、ヒドロキシル基等の特定の反応性基及びR123
C−O−CO− (R1、R2、R3;H、C1〜6アルキル
基、C5〜8シクロアルキル基、C6〜16アルキルシクロア
ルキル基、C6〜16アリール基の有機残基。R1〜R3の少
なくとも2つは有機残基で、環状に結合してもよい。)
で表されるアルコキシカルボニル基を有する重合体(b)
を加熱させて得た炭素材料、(2)熱硬化性樹脂を含む熱
硬化性組成物、並びに前記(1)炭素材料、(2)C=C結合を
有する光硬化性化合物、(3)光重合開始剤を含む光硬化
性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性又は光硬
化性の組成物に関し、さらに詳しくは液晶ディスプレー
装置のカラーフィルターの遮光膜等を製造するのに最適
な硬化性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶表示装置の代表例としてはT
FT(薄膜トランジスタ)−アクティブマトリックス・
カラー液晶装置が知られている。この装置は、内側偏光
板上に配置された基板と、該基板上に配置された薄膜ト
ランジスタ(TFT)及び該TFTにより駆動される表
示電極と、該TFT及び該表示電極と接触する内側配向
膜とを有し、該基板の反対面には、外側配向膜を有する
液晶層と、最外側に設けられる外側偏光板とを備え、該
外側配向膜と外側偏光板との間には、透明基板上に黒色
の遮光層(ブラックマトリックス)と、たとえば赤色
層、緑色層及び青色層などの着色層とを形成した透明導
電層を有するカラーフィルターを備えている。
【0003】前記液晶装置に備えられるカラーフィルタ
ーは、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法、転写法等
の方法による製造が提案されており、いずれの方法にお
いても各色、例えば赤、緑、青および黒の各着色層や遮
光層の配列の位置精度は極めて重要である。特に黒の遮
光層部分、すなわちブラックマトリックスは、表示電極
周辺部で光もれが生じないように対向電極基板上に正確
に位置決めし、他の着色層の間に間隙なく位置決めする
必要がある。しかもブラックマトリックスは、コントラ
スト等、画面の品位に与える影響も大きい。
【0004】ブラックマトリックスは通常、ガラス基板
上に微細なパターンの金属薄膜として形成される。金属
薄膜の材質としては、クロム、ニッケル、アルミニウム
等が採用されており、成膜方法としては、蒸着法、スパ
ッタ法、真空成膜が一般的である。金属薄膜のパターン
化は、フォトリソグラフィー法により行なわれる。典型
例としては、金属薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥
した後、フォトマスクを介し紫外線を照射してレジスト
パターンを形成後、エッチング、レジスト剥離の工程を
経て製造する方法がある。しかしながら、この方法では
工程の煩雑さから製造コストが高くなり、従ってカラー
フィルター自体のコストが高くなる。さらにこの金属薄
膜により形成されたブラックマトリックスを有するカラ
ーフィルターを、透過型のディスプレイに搭載した場
合、金属薄膜の表面の反射率が高い為、強い外光がフィ
ルターに照射されると、反射光が強いために表示品質が
著しく低下するという問題が生じる。
【0005】そこで、金属薄膜以外の他の材料で形成す
るブラックマトリックスが種々提案されている。例えば
特開平2−239204号公報には、非感光性ポリイミ
ド系樹脂にカーボンブラックを分散した組成物を用いて
ブラックマトリックスを形成する方法が提案されてい
る。この方法によれば、外光反射が少なく、且つ基材の
ポリイミド系樹脂の耐熱性が高い為、信頼性の高いブラ
ックマトリックスが得られる。しかしこの方法も製造工
程が煩雑であるため製造コストが高いという問題があ
る。
【0006】また、黒色着色材、炭素−炭素二重結合を
有する光硬化性化合物および光重合開始剤を含む光硬化
性組成物を用い、フォトリソグラフィーによりブラック
マトリックスを形成する方法も提案されている。この場
合、黒色着色材としては、カーボンブラックやその他の
有機顔料の混合物を使用するが、充分な遮光性を得る為
にはカーボンブラックを用いる必要がある。例えば、特
開平4−63870号公報には、炭素−炭素二重結合を
有する光硬化性化合物に、カーボンブラックと有機顔料
とを分散し、更に光重合開始剤を組み合わせた組成物を
用いてブラックマトリックスを形成する方法が開示され
ている。しかしながら、この組成物は、光硬化に必要な
400nm前後の紫外線の透過性を持たせるために有機
顔料を含有させなければならず、低膜厚にて充分な遮光
性を得ることが困難である。またこの方法では、カーボ
ンブラックが紫外線により光重合開始剤から発生したラ
ジカルを捕捉してしまう為、光重合を阻害し、経済的な
露光量での充分な画素形成が困難であり、現像時にパタ
ーンが剥落するなどの問題点がある。
【0007】カーボンブラックを用いてブラックマトリ
ックスを形成するには、カーボンブラックを有機高分子
化合物や有機溶媒に添加して分散液を調製し、この分散
液を用いて透明基板上にブラックマトリックスを形成す
る。上記各公報に記載された方法では、いずれも顔料と
してカーボンブラックが使用されるが、カーボンブラッ
クは粒子間の凝集力に比べ、他の物質、例えば有機高分
子化合物や有機溶媒等との親和力が弱い為、均一で安定
な分散状態を有する分散液を得ることが極めて困難であ
るという問題がある。
【0008】このような問題を解決する方法として特開
平5−67421号公報では、高分子化合物でグラフト
化されたカーボンブラックと、光硬化性化合物とを含有
する組成物を使用する方法が提案されている。この方法
は、感光性、遮光性、分散安定性に優れたブラックマト
リックスを簡便に製造できる方法として期待されるが、
以下に示すいくつかの重大な問題がある。
【0009】同公報によると、高分子化合物でグラフト
化したカーボンブラックは、(A)ラジカル重合性、ア
ニオン重合性またはカチオン重合性のモノマーを重合さ
せることにより高分子化合物をグラフト化する方法、ま
たは(B)オキサゾリン基、エポキシ基などの反応基を
分子内に有する高分子化合物の該反応基とカーボンブラ
ックとを反応させてグラフト化する方法のいずれかの方
法で製造できることが記載される。しかし、(A)の方
法ではグラフト化率が低く、カラーフィルターのブラッ
クマトリックスとして使用するための黒色顔料としては
適当でなく、遮光性、黒色組成物の分散安定性などのブ
ラックマトリックスの作製に必要な特性を付与できない
という問題がある。また、(A)の方法では、グラフト
化率が低いため導電性の高いブラックマトリックスしか
製造できないという問題もある。
【0010】一方、(B)の方法ではグラフト化率を高く
できるため、上記各特性の付与が期待される。しかし、
一般に、光硬化性化合物を利用した顔料分散法によるカ
ラーフィルターの製造では、安全性および作業性の面か
ら工業的にはアルカリ現像液を用いる方法が採用されて
おり、上記グラフト化カーボンブラックを含む光硬化性
組成物の場合、高分子化合物のグラフト化率が高くなる
とアルカリ不溶成分であるグラフト化カーボンブラック
の濃度が高くなり過ぎ、黒色塗膜がアルカリ現像できな
くなるという問題が生じる。グラフト化カーボンブラッ
クを低濃度とするには、添加量を減らすことで対応でき
るが、この場合はブラックマトリックスの遮光性が著し
く劣るという別の問題が生じる。従って、(B)の方法
も高精細なカラーフィルターの製造には適しておらず、
カラーフィルターに実用できるグラフト化炭素材料につ
いては未だ製造されていないのが現状である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カラ
ーフィルター等の遮光膜に採用することによって、優れ
た遮光性を示し、使用時における有機高分子化合物や有
機溶剤等への分散性が良好な熱硬化性組成物及び光硬化
性組成物を提供することにある。本発明の別の目的は、
水やアルカリ現像液に対して溶解性を示し、カラーフィ
ルター等の遮光膜に採用することによって、製造時に優
れた感光性を示し、優れた遮光性を有する遮光膜を得る
ことができる光硬化性組成物を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの問
題点を解決すべく鋭意検討を行った。例えば、上記特開
平5−67421号公報(B)の方法の応用として、炭
素材料と反応可能な反応性基、および水分散やアルカリ
現像を可能にするカルボキシル基などの酸基を分子内に
有する高分子化合物をカーボンブラックに反応させるこ
とによりグラフト化する方法を試みた。しかしこの方法
では、前記高分子化合物の反応性基が、カーボンブラッ
ク表面の官能基(おそらく酸基)のみと反応するのでは
なく、高分子化合物自身の酸基とも反応してゲル化を起
こすため、得られるグラフト化カーボンブラックはブラ
ックマトリックス用の黒色顔料としては到底使用できな
かった。以上のような試行錯誤を経た結果、本発明者ら
は、高精細なカラーフィルターのブラックマトリックス
等を製造する際に、特定のアルコキシカルボニル基を分
子内に有する重合体を用いる方法で製造した酸基含有炭
素材料を含む熱硬化性組成物または光硬化性組成物を使
用することにより、優れた遮光性を有するブラックマト
リックス等を容易に得ることができることを見い出し、
本発明を完成するに至った。
【0013】すなわち本発明によれば、(1)炭素質材
料(a)と、アジリジン基、オキサゾリン基、N−ヒドロ
キシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、
イソシアネート基、ヒドロキシル基、アミノ基、ビニル
基、アクリル基、メタクリル基からなる群より選択され
る一種又は二種以上の反応性基および一般式(1) R123C−O−CO− ・・・(1) (式中、R1、R2およびR3は同一若しくは異なる基で
あって、水素原子あるいは炭素数1〜6のアルキル基、
炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜16のア
ルキルシクロアルキル基または炭素数6〜16のアリー
ル基の有機残基を示す。ただし、R1、R2およびR3
うち少なくとも2つは有機残基であり、これらは環状に
結合していてもよい。)で表されるアルコキシカルボニ
ル基を分子内に有する重合体(b)とを加熱させて得た炭
素材料および(2)熱硬化性樹脂を必須成分として含む
熱硬化性組成物が提供される。また本発明によれば、前
記(1)炭素質材料(a)と、前記重合体(b)とを加熱させ
て得た炭素材料、(2)炭素−炭素二重結合を少なくと
も1つ以上有する光硬化性化合物および(3)光重合開
始剤を必須成分とする光硬化性組成物が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の熱硬化性組成物及び光硬
化性組成物(以下、これらを単に「硬化性組成物」とい
う場合がある)のそれぞれにおいて用いる炭素材料は、
炭素質材料(a)と特定の重合体(b)とを加熱させて得たも
のである。
【0015】炭素質材料(a)としては特に制限はない
が、表面にキノン基、カルボキシル基、ウレタン基およ
びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも一種の官能基
を有するものが好ましい。具体的にはカーボンブラッ
ク、アニリンブラック、フェニレン系ブラック、チタン
ブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンウィスカ
ーなどを挙げることができる。これらの中でも着色力お
よび接触反応の容易さの点からカーボンブラックが最も
好ましい。
【0016】炭素質材料(a)としてカーボンブラックを
用いる場合、カーボンブラックの平均粒径は1μm以
下、特に0.01〜0.5μm、さらには0.01〜
0.3μmが望ましい。また、ISO−787−9の測
定方法に従って測定したカーボンブラック水溶液のpH
は、炭素質材料(a)と後述する重合体(b)の接触反応の容
易さの点から、7以下、特に1〜6、さらには1〜4が
望ましい。カーボンブラックの具体例としては、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、ランプブラックなどが挙げられるが、粒径やpHの
点からチャンネルブラックが最も好ましい。
【0017】重合体(b)が、必須の構成基として分子内
に有する特定の反応性基(以下、単に「反応性基」とい
う。)とは、炭素質材料(a)表面の官能基と反応性を有
する基であって、アジリジン基、オキサゾリン基、N−
ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキ
シ基、イソシアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、
ビニル基、アクリル基、メタクリル基からなる群より選
択される一種又は二種以上の基である。これらの中でも
炭素質材料(a)表面の官能基との反応性の点でアジリジ
ン基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド
基、エポキシ基、イソシアネート基、ヒドロキシル基が
好ましく、特にアジリジン基、オキサゾリン基、N−ヒ
ドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、ヒドロキシル
基が好ましい。得られる炭素材料を種々の硬化剤と共存
させた場合に容易に熱硬化できることから、反応性基と
してはヒドロキシル基を単独で、または他の反応性基と
併用することが最も好ましい。
【0018】重合体(b)のもう一方の必須の構成基とし
て分子内に有する特定のアルコキシカルボニル基(以
下、単に「アルコキシカルボニル基」という。)とは、
前記一般式(1)で表される。式(1)中のR1、R2
よびR3は同一若しくは異なる基であって、水素原子あ
るいは以下に挙げる有機残基、すなわち、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基などの炭素数1〜6、好ましくは1〜3の直鎖状また
は分枝状の1級、2級または3級アルキル基;シクロペ
ンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シク
ロオクチル基などの炭素数5〜8、好ましくは5〜6の
シクロアルキル基;メチルシクロペンチル基、メチルシ
クロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、エチルシ
クロヘキシル基などの炭素数6〜16、好ましくは6〜
9のアルキルシクロアルキル基;フェニル基、メチルフ
ェニル基、t−ブチルフェニル基などの炭素数6〜1
6、好ましくは6〜10のアリール基を示す。ただし、
1、R2およびR3のうち少なくとも2つは有機残基で
あり、これらは環状に結合していてもよい。R1、R2
たはR3のうち2つの有機残基が環状に結合している場
合、環状に結合しているこれら2つの有機残基はいずれ
も2価の基となる。
【0019】アルコキシカルボニル基の具体例として
は、t−ブチルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル
プロピルオキシカルボニル基、1−メチル−1−エチル
プロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピ
ルオキシカルボニル基、1,1−ジメチルブチルオキシ
カルボニル基、1,1−ジエチルブチルオキシカルボニ
ル基、1,1−ジプロピルブチルオキシカルボニル基、
1−メチル−1−エチルブチルオキシカルボニル基、1
−メチル−1−プロピルブチルオキシカルボニル基、1
−エチル−1−プロピルブチルオキシカルボニル基、1
−フェニルエチルオキシカルボニル基、1−メチル−1
−フェニルエチルオキシカルボニル基、1−フェニルプ
ロピルオキシカルボニル基、1−メチル−1−フェニル
プロピルオキシカルボニル基、1−エチル−1−フェニ
ルプロピルオキシカルボニル基、1−フェニルブチルオ
キシカルボニル基、1−メチル−1−フェニルブチルオ
キシカルボニル基、1−エチル−1−フェニルブチルオ
キシカルボニル基、1−プロピル−1−フェニルブチル
オキシカルボニル基、1−(4−メチルフェニル)エチ
ルオキシカルボニル基、1−メチル−1−(4−メチ
ル)フェニルエチルオキシカルボニル基、1−(4−メ
チルフェニル)プロピルオキシカルボニル基、1−メチ
ル−1−(4−メチルフェニル)プロピルオキシカルボ
ニル基、1−エチル−1−(4−メチルフェニル)プロ
ピルオキシカルボニル基、1−(4−メチルフェニル)
ブチルオキシカルボニル基、1−メチル−1−(4−メ
チルフェニル)ブチルオキシカルボニル基、1−エチル
−1−(4−メチルフェニル)ブチルオキシカルボニル
基、1−プロピル−1−(4−メチルフェニル)ブチル
オキシカルボニル基、1−シクロペンチルエチルオキシ
カルボニル基、1−メチル−1−シクロペンチルエチル
オキシカルボニル基、1−シクロペンチルプロピルオキ
シカルボニル基、1−メチル−1−シクロペンチルプロ
ピルオキシカルボニル基、1−エチル−1−シクロペン
チルプロピルオキシカルボニル基、1−シクロペンチル
ブチルオキシカルボニル基、1−メチル−1−シクロペ
ンチルブチルオキシカルボニル基、1−エチル−1−シ
クロペンチルブチルオキシカルボニル基、1−プロピル
−1−シクロペンチルブチルオキシカルボニル基、1−
シクロヘキシルエチルオキシカルボニル基、1−メチル
−1−シクロヘキシルエチルオキシカルボニル基、1−
シクロヘキシルプロピルオキシカルボニル基、1−メチ
ル−1−シクロヘキシルプロピルオキシカルボニル基、
1−エチル−1−シクロヘキシルプロピルオキシカルボ
ニル基、1−シクロヘキシルブチルオキシカルボニル
基、1−メチル−1−シクロヘキシルブチルオキシカル
ボニル基、1−エチル−1−シクロヘキシルブチルオキ
シカルボニル基、1−プロピル−1−シクロヘキシルブ
チルオキシカルボニル基、1−(4−メチルシクロヘキ
シル)エチルオキシカルボニル基、1−メチル−1−
(4−メチルシクロヘキシル)エチルオキシカルボニル
基、1−(4−メチルシクロヘキシル)プロピルオキシ
カルボニル基、1−メチル−1−(4−メチルシクロヘ
キシル)プロピルオキシカルボニル基、1−エチル−1
−(4−メチルシクロヘキシル)プロピルオキシカルボ
ニル基、1−(4−メチルシクロヘキシル)ブチルオキ
シカルボニル基、1−メチル−1−(4−メチルシクロ
ヘキシル)ブチルオキシカルボニル基、1−エチル−1
−(4−メチルシクロヘキシル)ブチルオキシカルボニ
ル基、1−プロピル−1−(4−メチルシクロヘキシ
ル)ブチルオキシカルボニル基、1−(2,4−ジメチ
ルシクロヘキシル)エチルオキシカルボニル基、1−メ
チル−1−(2,4−ジメチルシクロヘキシル)エチル
オキシカルボニル基、1−(2,4−ジメチルシクロヘ
キシル)プロピルオキシカルボニル基、1−メチル−1
−(2,4−ジメチルシクロヘキシル)プロピルオキシ
カルボニル基、1−エチル−1−(2,4−ジメチルシ
クロヘキシル)プロピルオキシカルボニル基、1−
(2,4−ジメチルシクロヘキシル)ブチルオキシカル
ボニル基、1−メチル−1−(2,4−ジメチルシクロ
ヘキシル)ブチルオキシカルボニル基、1−エチル−1
−(2,4−ジメチルシクロヘキシル)ブチルオキシカ
ルボニル基、1−プロピル−1−(2,4−ジメチルシ
クロヘキシル)ブチルオキシカルボニル基、シクロペン
チルオキシカルボニル基、1−メチルシクロペンチルオ
キシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカ
ルボニル基、1−プロピルシクロペンチルオキシカルボ
ニル基、1−ブチルシクロペンチルオキシカルボニル
基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、1−メチルシ
クロヘキシルオキシカルボニル基、1−エチルシクロヘ
キシルオキシカルボニル基、1−プロピルシクロヘキシ
ルオキシカルボニル基、1−ブチルシクロヘキシルオキ
シカルボニル基、1−ペンチルシクロヘキシルオキシカ
ルボニル基、1−メチルシクロヘプチルオキシカルボニ
ル基、1−メチルシクロオクチルオキシカルボニル基等
が挙げられる。
【0020】重合体(b)の数平均分子量(スチレン分子
量換算)は特に制限されないが、1000〜10000
0、特に5000〜30000が望ましい。また重合体
(b)の分子中に含有する前記特定の反応性基およびアル
コキシカルボニル基の含有割合については特に制限され
るものではないが、特定の反応性基が重合体(b)100
gあたり1〜500ミリモル、アルコキシカルボニル基
が重合体(b)100gあたり1〜500ミリモルである
のがそれぞれ好ましい。
【0021】重合体(b)を調製するには通常、特定の反
応性基を有するモノマーと、アルコキシカルボニル基を
有するモノマーとを共重合させることによって得ること
ができる。
【0022】特定の反応性基を有するモノマーとして
は、例えばCH2=C(CH3)-NHCO-A2-A1、CH2=
CH-COO-CH2CH2-A1、CH2=C(CH3)-COO
-CH2CH2-A1、CH2=CH-COO-CH2CH2-
3、CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-A3、CH2=
CH-COO-CH2CH2-A4、CH2=C(CH3)-COO
-CH2CH2-A4、CH2=CH-COO-CH2CH2-
5、CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-A5、CH2=
CH-A1、CH2=CH-CH2-A1、CH2=CH-A2-
1、CH2=C(CH3)-A2-A1、CH2=CH-A2-CH2
-A1、CH2=C(CH3)-A2-CH2-A1、CH2=CH-A
2-CH2CH2-A1、CH2=C(CH3)-A2-CH2CH2-
1、CH2=CH-NHCO-A2-A1、CH2=CH-CO
O-CH(CH)3-CH2-A1、CH2=C(CH3)-COO-
CH(CH)3-CH2-A1、CH2=CH-COO-(CH2
2O)n-CH2CH2O-A1、CH2=C(CH3)-COO-
(CH2CH2O)n-CH2CH2O-A1、CH2=CH-CO
O-(CH2CH2O)n-CO-CH2CH2O-A1、CH2=C
(CH3)-COO-(CH2CH2O)n-CO-CH2CH2O-
1、CH(CH2CH2O-CO-CH=CH2)2-CH2O-
CO-CH2CH2-A1、CH(CH2CH2O-CO-C(C
3)=CH2)2-CH2O-CO-CH2CH2-A1、CH3
2-C(CH2O-CO-CH=CH2)2-CH2O-CO-CH
2CH2-A1、CH3CH2-C(CH2O-CO-C(CH3)=
CH2)2-CH2O-CO-CH2CH2-A1、CH2=CH-C
O-A1、CH2=C(CH3)-CO-A1、CH2=CH-OC
O-A1、CH2=C(CH3)-OCO-A1、CH2=CH-S
2-A1、CH2=C(CH3)-SO2-A1、CH2=CH-N
HCO-A1、CH2=C(CH3)-NHCO-A1、CH2=C
H-NHCS-A1、CH2=C(CH3)-NHCS-A1、C
2=CH-CH2-OCO-A1、CH2=CH-CO-A3、C
2=C(CH3)-CO-A3、CH2=CH-CO-A4、CH2
=C(CH3)-CO-A4、CH2=CH-CO-A5、CH2=C
(CH3)-CO-A5、CH2=CH-A2-SO2-A1、CH2=
C(CH3)-A2-SO2-A1、CH2=CH-A2-NHCO-
1、CH2=C(CH3)-A2-NHCO-A1、CH2=CH-
CONH-A2-SO2-A1、CH2=C(CH3)-CONH-
2-SO2-A1、CH2=CH-COO-CH2CH2-NHC
O-A1、CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-NHCO
-A1、(CH2=CH-CH2NH)2-PO-A1等で表される
アジリジン基含有重合性単量体類(但し、A1はアジリ
ジン基、A2は1,4−置換フェニレン基、A3は2−メ
チルアジリジン基、A4は2,2−ジメチルアジリジン
基、A5は2−エチルアジリジン基をそれぞれ示す。ま
たnは0又は1〜20の整数である。);2−ビニル−
2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキ
サゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリ
ン、2−ビニル−4−エチル−2−オキサゾリン、2−
ビニル−5−エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロ
ペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−
メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−
メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−
エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−
エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4,
5−ジメチル−2−オキサゾリン等のオキサゾリン基含
有重合性単量体類;N−ヒドロキシメチルアクリルアミ
ド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−ヒドロ
キシブチルアクリルアミド、N−ヒドロキシイソブチル
アクリルアミド、N−ヒドロキシ−2−エチルヘキシル
アクリルアミド、N−ヒドロキシシクロヘキシルアクリ
ルアミド、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N
−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシ
ブチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシイソブチルメ
タクリルアミド、N−ヒドロキシ−2−エチルヘキシル
メタクリルアミド、N−ヒドロキシシクロヘキシルメタ
クリルアミド等のN−ヒドロキシアルキルアミド基含有
重合性単量体類;CH2=CH-A6、CH2=CH-A2-
6、CH2=CH-A2-CH2-A6、CH2=CH-A2-CH
2-CH2-A6、CH2=C(CH3)-A2-A6、CH2=C(C
3)-A2-CH2-A6、CH2=C(CH3)-A2-CH2-CH
2-A6、CH2=CH-NHCO-A2-A6、CH2=C(C
3)-NHCO-A2-A6、CH2=CH-A2-O-(CH
(R4)CHO)n-CH2-A6、CH2=C(CH3)-A2-O-
(CH(R4)CHO)n-CH2-A6、CH2=CH-COO-
(CH(R4)CHO)n-CH2-A6、CH2=C(CH3)-CO
O-(CH(R4)CHO)n-CH2-A6等の式で表されるエ
ポキシ基含有重合性単量体類(但し、R4は水素原子また
はメチル基を示し、A2は1,4−置換フェニル基、A6
はエポキシ基を示す。またnは0または1〜20の整数
である。);CH2=CH-A7、CH2=CH-A2-A7、C
2=CH-A2-CH2-A7、CH2=CH-A2-CH2-CH2
-A7、CH2=C(CH3)-A2-A7、CH2=C(CH3)-A2
-CH2-A7、CH2=C(CH3)-A2-CH2-CH2-A7
CH2=CH-NHCO-A2-A7、CH2=C(CH3)-NH
CO-A2-A7、CH2=CH-A2-O-(CH(R4)CHO)n
-CH2-A7、CH2=C(CH3)-A2-O-(CH(R4)CH
O)n-CH2-A7、CH2=CH-COO-(CH(R4)CH
O)n-CH2-A7、CH2=C(CH3)-COO-(CH(R4)
CHO)n-CH2-A7等で表わされるチオエポキシ基含有
重合性単量体類(但し、R4は水素原子またはメチル基を
示し、A2は1,4−置換フェニル基、A7はチオエポキ
シ基を示す。またnは0または1〜20の整数であ
る。);CH2=CH-COO-(CH2)n-N=C=O、CH2=
C(CH3)-COO-(CH2)n-N=C=O、CH2=CH-C
OO-(CH2)n-OCONH-A8、CH2=C(CH3)-CO
O-(CH2)n-OCONH-A8、CH2=CH-COO-(C
2)n-OCONH-A9、CH2=C(CH3)-COO-(CH
2)n-OCONH-A9等の式で表されるイソシアネート基
含有重合性単量体類(但し、A8およびA9は以下式で示
す基を表す。またnは0または1〜20の整数であ
る。);
【0023】
【化1】
【0024】CH2=CH-COO-CH2CH2-OH、C
2=C(CH3)-COO-CH2CH2-OH、CH2=CH-
COO-CH2CH(OH)CH2Cl、CH2=C(CH3)-
COO-CH2CH(OH)CH2Cl、CH2=CH-COO
-CH(CH3)CH2-OH、CH2=C(CH3)-COO-C
H(CH3)CH2-OH、CH2=CH-COO-CH2CH
(OH)CH3、CH2=C(CH3)-COO-CH2CH(O
H)CH3、CH2=CH-COO-CH2CH2CH2-OH、
CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2CH2-OH、CH2
=CH-COO-CH2CH(OH)CH2-OH、CH2=C
(CH3)-COO-CH2CH(OH)CH2-OH、CH2=C
H-COO-CH2CH(OH)CH2CH3、CH2=C(CH
3)-COO-CH2CH(OH)CH2CH3、CH2=CH-C
OO-CH2CH2CH2CH2-OH、CH2=C(CH3)-C
OO-CH2CH2CH2CH2-OH、CH2=CH-COO-
CH2CH2-O-CH2CH2-OH、CH2=C(CH3)-C
OO-CH2CH2-O-CH2CH2-OH、CH2=CH-C
OO-CH2CH2-OCO-A10-COO-CH2CH(OH)
CH3、CH2=CH-COO-CH2CH(OH)-CH2O-
11等で表されるヒドロキシ基含有重合性単量体類(但
し、A10は1,2−置換フェニル基、A11はフェニル基
を示す);4−ビニルアニリン、アリルアミン等のアミ
ノ基含有重合性単量体類等を挙げることができ、使用に
際しては単独若しくは混合物として用いることができ
る。
【0025】一方、アルコキシカルボニル基を有するモ
ノマーとしては、t−ブチル(メタ)アクリレート、t
−ペンチル(メタ)アクリレート、1−フェニルエチル
(メタ)アクリレート、トリエチルメチル(メタ)アク
リレートなどが挙げられる。
【0026】重合体(b)をより高分子量とするために、
前記特定の反応性基を有するモノマー及びアルコキシカ
ルボニル基を有するモノマーの他に、炭素質材料(a)と
の反応に寄与しないその他のモノマーを同時に共重合さ
せることができる。このようなモノマーとしては、例え
ばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリ
レート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メ
タ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ラ
ウリル(メタ)アクリレート、セチルアクリレート、ス
テアリルアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリ
レート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル
(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)ア
クリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレー
ト、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノ
キシエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル
(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メ
タ)アクリレート、ヘキサフルオロプロピル(メタ)ア
クリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレ
ート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレー
ト、トリメチルシロキシエチル(メタ)アクリレート、
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノ
キシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メ
トキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレー
ト、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレ
ートなどの炭素数1〜18のアルキル(メタ)アクリレ
ート;N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマ
レイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N
−ラウリルマレイミドなどのN−置換マレイミド;スチ
レン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−
メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−tert−ブ
チルスチレン、p−フェニルスチレン、o−クロロスチ
レン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレンなどの
スチレン系モノマー;エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリルニトリル、N−
ビニルピロリドンなどが挙げられる。
【0027】重合体(b)を調製する方法としては、溶液
重合法、懸濁重合法、乳化重合法、沈澱重合法、塊状重
合法等が挙げられるが、特に溶液重合法が好ましい。溶
液重合を採用した際の反応溶媒としては通常、イソプロ
ピルアルコール、メチルエチルケトン、ヘキサン、ブチ
ルセロソルブ、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等の有機
溶剤が用いられる。反応温度並びに反応時間等の諸条件
は、用いる原料モノマーに応じて、例えば前述の好まし
い分子量範囲となるように適宜選択することができる。
【0028】本発明の硬化性組成物に用いる炭素材料
は、炭素質材料(a)と重合体(b)とを加熱させることによ
って製造する。炭素質材料(a)と重合体(b)とを加熱させ
ることにより、通常、まず加熱のために炭素質材料(a)
と重合体(b)とが接触すると、炭素質材料(a)の表面に重
合体(b)が共有結合し、加熱によって、重合体(b)中の一
般式(1)で表されるアルコキシカルボニル基より、保
護基であるR123C−の部分が脱離し、カルボキシ
ル基を発現させる脱離反応が進行する。
【0029】前記加熱にあたり、炭素質材料(a)と重合
体(b)との配合割合は重量比率で、炭素質材料(a):重合
体(b)が1:0.5〜10、特に1:1〜5が望まし
い。
【0030】前記加熱は、例えば炭素質材料(a)と重
合体(b)とを適当な温度で接触させた後、得られた反応
物を有機溶剤に分散し、酸またはアルカリ触媒の存在
下、加熱する方法、炭素質材料(a)と重合体(b)とを適
当な温度で接触させた後、同一バッチ内で加熱する方
法、炭素質材料(a)と重合体(b)とを接触させると同時
に加熱する方法等により行なうことができる。
【0031】前記接触は、例えば炭素質材料(a)と重合
体(b)とを、イソプロピルアルコール、メチルエチルケ
トン、ヘキサン等の反応に影響しない溶剤に溶解する
か、好ましくは無溶剤で接触させて混合系とすることに
より行なうことができる。この際、スルホン酸、塩酸、
フッ化ホウ素系化合物などの酸触媒が存在すると前記共
有結合のための反応等が速やかに進行するが、各炭素質
材料(a)は酸性を示すので、酸触媒は必ずしも必要とは
しない。この接触は、通常、撹拌混合により行うが、接
触に伴う炭素質材料(a)と重合体(b)との反応率を向上さ
せるには、サンドミル、ロールミル、アトライター、ボ
ールミル、ニーダーなどの粉砕機を使用するのが好まし
い。この際、重合体(b)以外のポリマー成分、モノマー
等が存在していても良い。
【0032】の方法において、接触させる適当な温度
とは30〜250℃、好ましくは50〜200℃が望ま
しい。例えば反応性基としてエポキシ基を有する重合体
(b)を使用する場合の接触温度は、80〜200℃、特
に100〜180℃が好ましい。反応性基としてオキサ
ゾリン基を有する重合体(b)を使用する場合の接触温度
は30〜200℃、特に70〜180℃が好ましい。ま
た反応性基としてヒドロキシル基を有する重合体(b)を
使用する場合の接触温度は60〜230℃、特に100
〜210℃が好ましい。接触時間は通常1分〜10時
間、好ましくは10分〜5時間が望ましい。次に得られ
た反応物を有機溶剤に分散するが、有機溶剤としてはイ
ソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、ヘキサ
ン、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジメチル
エーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等
が挙げられる。得られる分散液を酸またはアルカリ触媒
の存在下で加熱する際の酸触媒としては硫酸、塩酸、酢
酸、パラトルエンスルホン酸等が挙げられ、アルカリ触
媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエ
チルアミン、アンモニア水などが挙げられる。加熱温度
は70〜200℃が望ましい。加熱時間は通常30分〜
5時間程度が好ましい。
【0033】の方法において、接触処理温度としては
30〜200℃、好ましくは30〜160℃が望まし
く、接触時間は1分〜5時間、特に3分〜5時間が好ま
しい。接触後の同一バッチ内での加熱温度は100〜2
00℃が好ましく、加熱時間は通常30分〜5時間程度
が好ましい。
【0034】の方法において、接触および加熱を同時
に行う際の温度は50〜200℃、特に70〜180℃
が好ましい。加熱時間は1分〜10時間、特に3分〜5
時間が好ましい。
【0035】前記加熱により得た炭素材料のカルボキシ
ル基含有量は、炭素材料100gあたり10〜500ミ
リモル、好ましくは20〜300ミリモルが望ましい。
カルボキシル基含有量が10ミリモル未満の場合、得ら
れる炭素材料の電気抵抗が低く、炭素材料を水性インキ
として使用する場合、水分散が困難になるので好ましく
ない。カルボキシル基含有量が500ミリモルを超える
場合、炭素材料の耐湿性が低下するので好ましくない。
【0036】前記炭素材料は低い導電性を示すが、通
常、体積抵抗率が1×108Ω・cm以上、好ましくは
1×1012〜1×1030Ω・cmが望ましい。
【0037】本発明の熱硬化性組成物では、前記炭素材
料に加えて熱硬化性樹脂を必須成分として含有する。熱
硬化性樹脂とは熱硬化可能な官能基を有する化合物であ
る。熱硬化可能な官能基の具体例としては、エポキシ
基;無水コハク酸基、無水フタル酸基などの酸無水基;
アルケニル基;ビニル基、プロペニル基(なお、主鎖に
炭素−炭素二重結合を有する化合物も利用できる);ヒ
ドロキシル基;アルデヒド基;カルボキシル基、スルホ
ン酸基などの酸基等が挙げられる。熱硬化性樹脂の具体
例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイ
ン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等を挙
げることができる。さらに、本発明の熱硬化性組成物
を、水性インキ等の目的に使用する場合、熱硬化性樹脂
にカルボキシル基などの酸基を導入し、トリエチルアミ
ン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、アン
モニアなどの塩基性物質で中和することにより水に可溶
化または分散できる組成物とすることができる。
【0038】本発明の熱硬化性組成物において、必須成
分としての前記炭素材料と熱硬化性樹脂との配合割合
は、用いる用途に応じて適宜選択することができるが、
炭素材料:熱硬化性樹脂が重量比で、1:0.1〜8、
特に1:0.4〜3となるように配合するのが好まし
い。
【0039】本発明の熱硬化性組成物の構成成分である
炭素材料は、その高分子側鎖に前述の熱硬化可能な官能
基を付与することが可能であり、このような場合は、例
外的に熱硬化性樹脂を使用しなくてもよい。
【0040】本発明の熱硬化性組成物を使用する際には
硬化剤を適宜添加してもよい。硬化剤としては、例え
ば、メラミン、ベンゾグアナミン、尿素およびこれら化
合物の誘導体;メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ樹
脂;フェノール樹脂;ブロック化イソシアナート類等が
挙げられる。カラーフィルターのブラックマトリックス
等の用途では、通常、90〜140℃と比較的低温硬化
性の硬化剤の使用が好ましい。硬化剤の添加量は、炭素
材料と熱硬化性樹脂との総重量100重量部に対して0
〜50重量部、特に5〜30重量部となるように配合す
るのが好ましい。
【0041】本発明の熱硬化性組成物には着色剤を添加
することができる。着色剤としては、染料または顔料、
具体的には、三酸化バナジウム、二酸化マンガン、二硫
化モリブデン、四三酸化鉄、アニリンブラック、スダン
ブラックB、アシッドブラック1および52、ファスト
ブラックK塩、、ニグロシン又はこれらの混合物等が挙
げられる。より詳細には、「COLOUR INDE
X」(第3版)等に記載されているものが挙げられる。
着色剤の添加量は、炭素材料と熱硬化性樹脂との総重量
100重量部に対して0〜40重量部、特に5〜30重
量部となるように配合するのが好ましい。
【0042】本発明の熱硬化性組成物には、さらに染料
や顔料の分散助剤、塗膜の平滑性をよくするレベリング
剤、粘度調整剤、消泡剤等の各種助剤類等を添加しても
よい。 本発明の熱硬化性組成物をカラーフィルターの
製造に使用する際には、本発明の熱硬化性組成物をガラ
ス板等の基材に塗布するが、基材に対する塗布性を良く
する為に有機溶剤を用いて希釈して使用するのが好まし
い。有機溶剤の具体例としては、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ、プロピルセロソルブ、イソプロピルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルキルセロソルブ類
又はこれらのアセテート類;エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレ
ングリコール類、これらのアルキルエーテル又はアルキ
ルエーテルアセテート類;シクロヘキサノン、ジグライ
ム、トルエン、キシレン、またはこれらの混合物等を挙
げることができる。有機溶剤で希釈する際は固形分が、
5〜80重量%含有されるように調製するのが好まし
い。有機溶剤での希釈は通常、混合機や分散機により行
う。得られた混合液は系内の粗粒子や異物を除去する目
的で所望により濾過してもよい。濾過は例えば孔径1μ
m以下、好ましくは0.5μm以下のメンブラン、サー
フェス、デプスタイプ等の濾材を用い加圧下に行うこと
ができる。
【0043】本発明の熱硬化性組成物を用いてカラーフ
ィルターのブラックマトリックスを作成するに際して
は、オフセット印刷、凹版印刷、凸版印刷、フォトリソ
グラフィ法等を用いることができるが、精度の点でフォ
トリソグラフィ法が好ましい。以下に説明するフォトリ
ソグラフィ法では、アルカリ現像液によって熱硬化性組
成物を現像する工程が含まれるので、熱硬化性組成物が
アルカリ現像液に可溶であることが要求される。この点
で、本発明のような、カルボキシル基を有する炭素材料
を含有する熱硬化性組成物を利用することは、黒色顔料
を高充填してもアルカリ現像できるという利点を有す
る。この点が、酸量が少ない従来のグラフト化炭素材料
を用いた場合と大きく異なる。
【0044】本発明の熱硬化性組成物を用いたフォトリ
ソグラフィ法によるブラックマトリックスの製造方法を
以下に例示する。
【0045】方法1;バーコーター、スピンコーター、
ロールコーター、スプレイ塗装、ディッピング、グラビ
ア印刷、スクリーン印刷等の塗布方法によって、ガラ
ス、ポリカーボネート、シリコンウエハー、プラスチッ
クシート、紙等の支持体上に、本発明の熱硬化性組成物
を塗布、乾燥し、黒色塗膜を得る。次に、得られた黒色
塗膜上にアルカリ現像可能なフォトレジストを上記と同
様な方法で塗布し、乾燥後、所定のフォトマスクを介し
て露光する。その後、アルカリ現像液を用いて所望の箇
所のフォトレジスト膜を現像すると同時に、現像除去さ
れたレジストの下の黒色塗膜も併せて除去する。この処
理の後、フォトレジストが劣化しない程度の温度で加熱
処理して黒色塗膜を硬化させレジストの現像液に対する
耐性を与え、引き続いてフォトレジストを現像除去し、
所望のブラックマトリックスを得ることができる。
【0046】方法2;フォトレジストを基板上に塗布し
たのち、フォトリソグラフィー法により所望の箇所のレ
ジストを現像除去する。その後、本発明の熱硬化性組成
物をスピンコーター等で塗布して薄膜を生成し、フォト
レジストのその後の除去が可能な程度の低温で加熱して
黒色塗膜を硬化させレジストの現像液に対する耐性を与
える。最後に、残りのレジストをレジスト上の黒色薄膜
とともに剥離することでブラックマトリックスを形成す
ることができる。上記のフォトレジストとしては、ポジ
型、ネガ型のいずれのレジストも使用できる。ブラック
マトリックスの好ましい膜厚は通常0.2〜5.0μm
である。
【0047】本発明の光硬化性組成物は、前記炭素材料
の他に、炭素−炭素二重結合を少なくとも1つ以上有す
る光硬化性化合物(以下、「光硬化性化合物」とい
う。)、および光重合開始剤を必須成分として含有す
る。
【0048】本発明の光硬化性組成物において、炭素材
料は、前記特定の炭素材料を用いるが、その含有量は、
組成物全重量に対して20〜80重量%が好ましい。
【0049】炭素材料としては、前記炭素材料をそのま
ま使用できるが、光硬化性および塗膜の耐性を向上させ
るために、さらに前記炭素材料を変性して光硬化性の炭
素−炭素二重結合を導入し、炭素材料に光硬化性を付与
したものを使用してもよい。このような光硬化性が付与
された炭素材料は、炭素材料のカルボキシル基の一部に
(メタ)アクリル酸グリシジルを付加することにより製
造することができる。このような光硬化性が付与された
炭素材料を使用する場合は、例外的に本発明の光硬化性
組成物の必須成分である光硬化性化合物を使用しなくて
もよい。
【0050】本発明の光硬化性組成物の必須成分である
光硬化性化合物の平均分子量は1000以上が光重合速
度が極めて速いため好ましい。この光硬化性化合物の含
有量は、効率良く光重合を行うために、組成物全重量に
対して30〜80重量%が好ましい。
【0051】光硬化性化合物の具体例としては、エチル
アクリレート、ブチルアクリレート、ヒドロキシエチル
アクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、エチ
レングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトー
ルトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタク
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ヘキサメタクリレートなど
の1価又は多価アルコールであるアクリル酸又はメタク
リル酸のエステル類;多価アルコールと1塩基酸又は多
塩基酸を縮合して得たポリエステルプレポリマーに、
(メタ)アクリル酸を反応させて得たポリエステル(メ
タ)アクリレート;ポリオール基を有する化合物と2個
のイソシアネート基を有する化合物とを反応させた後、
(メタ)アクリル酸を反応させて得たポリウレタン(メ
タ)アクリレート;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキ
シ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリ
オールポリグリシジルエーテル、脂肪族エポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エ
ポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、(メタ)アクリル酸と
を反応させて得たエポキシ(メタ)アクリレート、また
はこれらの混合物等が挙げられる。
【0052】前記光硬化性化合物は、アルカリ現像を容
易にするために分子中にカルボキシル基等の酸性基を含
有するのが好ましい。このようなカルボキシル基と炭素
−炭素二重結合を併せ持つ光硬化性化合物の具体例とし
ては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリ
カルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリオールポリグ
リシジルエーテル、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型
エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等
のエポキシ基含有樹脂と、(メタ)アクリル酸とを反応
させて得たヒドロキシル基含有樹脂と、コハク酸無水
物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル
酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物などの酸
無水物とを反応させて得たカルボキシル基含有エポキシ
(メタ)アクリレート;エチレン、プロピレン、イソブ
チレン、スチレン、ビニルフェノール、アクリル酸、ア
クリル酸エステル、アクリルアミド等のモノマーと無水
マレイン酸との共重合体における無水マレイン酸部に、
ヒドロキシエチルアクリレート等のアルコール性のヒド
ロキシル基を備えたアクリレートや、グリシジルメタク
リレート等のエポキシ基を有する(メタ)アクリレート
を反応させてハーフエステル化した化合物;アクリル
酸、アクリル酸エステル又はヒドロキシエチルアクリレ
ート等のアルコール性のヒドロキシル基を有するアクリ
レートの三元共重合体におけるヒドロキシル基に、更に
アクリル酸を反応させた化合物等が挙げられる。これら
の化合物は、単独又は混合して使用しても良い。
【0053】本発明の光硬化性組成物の必須成分である
光重合開始剤の具体例としては、ベンジル、ベンゾイン
エーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン
イソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安
息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−
4’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチル
ケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n
−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、
p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3’−ジ
メチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイ
ルフォーメート、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、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)−ブタン−1−オン、1−(4−
ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロ
パン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル
プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニ
ル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オ
ン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオ
キサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、
2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキ
サントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン
又はこれらの混合物等が挙げられる。光重合開始剤の配
合割合は、重量比率で光硬化性化合物1に対して、0.
005〜0.3、特に0.02〜0.15が望ましい。
【0054】本発明においては光重合開始剤にヘキサア
リールビスイミダゾール系化合物又は水素供与体化合物
を併用しても良い。これらの配合割合は、重量比率で光
硬化性化合物1に対して、0.005〜0.3、特に
0.02〜0.15が望ましい。具体例としては米国特
許第3784557号又はヨーロッパ公開公報第246
29号において開示されているものが使用できる。ヘキ
サアリールビスイミダゾール系化合物としては、安定性
及び感度の点で特に好ましくは、2,2’−ビス(o−
クロルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニ
ルビスイミダゾリル、2,2’−ビス(o−クロルフェ
ニル)−4,4’,5,5’−テトラ−(p−メトキシ
フェニル)−ビスイミダゾリル等が挙げられる。
【0055】水素供与体化合物としては、芳香族メルカ
プタン系化合物、芳香族アミン系化合物等を用いること
もできる。特に芳香族メルカプタン系水素供与体化合物
としては、ベンゼン或は複素環を母核としてメルカプト
基を1個又は2個有する化合物が良好である。この際、
2置換の場合には一方のメルカプト基がアルキル置換、
アラルキル置換、フェニル置換されていても良く、また
ジスルフィドの形をとった二量体でも良い。好ましい例
としては、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等が挙げられる。芳香族アミ
ン系水素供与体化合物としては、ベンゼン或は複素環を
母核としてアミノ基を1個又は2個有する化合物が良好
である。この場合、アミノ基は、アルキル基又は置換ア
ルキル基で置換されていても良く、モノアミノ体は更に
カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコ
キシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェ
ノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されて
いても良い。
【0056】本発明の光硬化性組成物には、皮膜形成性
高分子結合剤、例えばポリメタクリル酸エステル又はそ
の部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル又はその加水分解
物、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、ポリクロロ
プレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化
ポリプロピレン、ポリビニルピロリドン、スチレンと無
水マレイン酸との共重合物又はそのハーフエステル、
(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、ア
クリルアミド、アクリルニトリル等の共重合可能なモノ
マー群から選ばれた共重合物等を添加してもよい。皮膜
形成性高分子結合剤の添加量は、光硬化性組成物全重量
に対して0〜50重量%、特に3〜30重量%が好まし
い。
【0057】本発明の光硬化性組成物において、さらに
耐熱性向上の目的でエポキシ化合物を添加することもで
きる。エポキシ化合物は、前記カルボキシル基含有の炭
素材料やカルボキシル基含有光硬化性化合物等と熱的に
反応し架橋することにより耐熱性を向上させる上で有益
である。エポキシ化合物の具体例としては、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグ
リシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエーテ
ル、脂肪族又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹
脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキ
シベンゼン型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ化
合物の添加量は、光硬化性化合物1に対して重量比率
で、0.3以下、特に0.15以下が望ましい。
【0058】本発明の光硬化性組成物を用いてカラーフ
ィルターを作製するにあたっては、光硬化性組成物のガ
ラス板等の基材に対する塗布性を良くする為に、光硬化
性組成物を有機溶剤を用いて希釈して用いてもよい。こ
のような有機溶剤の具体例としてはメチルセロソルブ、
エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、イソプロピル
セロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルキルセロソルブ
類又はこれらのアセテート類;エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキ
レングリコール類、これらのアルキルエーテル又はアル
キルエーテルアセテート類;シクロヘキサノン、ジグラ
イム、トルエン、キシレン、またはこれらの混合物等を
挙げることができる。有機溶剤で希釈する際は固形分が
5〜80重量%含有されるように調製するのが好まし
い。有機溶剤での希釈は通常、混合機や分散機により行
う。得られた混合液は系内の粗粒子や異物を除去する目
的で所望により濾過してもよい。濾過は例えば孔径1μ
m以下、好ましくは0.5μm以下のメンブラン、サー
フェス、デプスタイプ等の濾材を用い加圧下に行うこと
ができる。
【0059】本発明の光硬化性組成物を用いてカラーフ
ィルターにおけるブラックマトリックスを作製する手順
を以下に示す。
【0060】本発明の光硬化性組成物をガラス、ポリカ
ーボネート、シリコンウエハー、紙、プラスチックシー
ト、合成紙等の支持体上に、バーコーター、スピンコー
ター、ロールコーター、スプレイ塗装、ディッピング、
グラビア印刷、スクリーン印刷等の塗布方法によって塗
装し、更に溶剤を乾燥させることにより平滑な塗膜を形
成する。この塗膜に、目的とする画素を形成する為に、
ネガフォトマスクを通して紫外線を通常50〜2000
mJ/cm2、好ましくは100〜1000mJ/cm2
照射する。この際、全塗膜に均一に平行光線が照射され
るようにマスクアライナー等の装置を用いるのが好まし
い。必要により、この照射された塗膜を短時間加熱し重
合を促進しても良い。次に、現像液へ浸漬或は、シャワ
ー中に晒し、未硬化部分を溶解させ現像する。次いで高
温ポストベーク処理で完全硬化させることにより、目的
とするブラックマトリックスを得ることができる。ブラ
ックマトリックスの好ましい膜厚は通常0.2〜5.0
μmである。
【0061】現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウムなど
の無機アルカリやテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ドなどの有機アミンの水溶液等を好ましく使用すること
ができる。
【0062】本発明の硬化性組成物を用いて、カラーフ
ィルター上にブラックマトリックスを形成する手順とし
ては、ガラス等の基板上にブラックマトリックスを形
成した後に赤、緑、青の各色の着色層を形成する方法、
ガラス基板等の上に赤、緑、青の各色の着色層を形成
した後にブラックマトリックスを形成する方法、または
ブラックマトリックス、各着色層をそれぞれ別個にま
たは併せて別の基板に作成しておき、後でカラーフィル
ター基板に転写する方法などが挙げられる。
【0063】本発明の硬化性組成物を用いて形成される
ブラックマトリックスを有する基板は、使用目的に応じ
て、導電性を大きく異なるように制御することができ
る。すなわち、本発明の必須構成成分である炭素材料の
製造条件を選択することにより、得られるブラックマト
リックスの体積抵抗率を1×102〜1×1015Ω・c
mと大幅に、かつ任意に変えることができる。具体的に
は重合体(b)として数平均分子量2,000〜50,0
00の高分子量のものを用いたり、または重合体(b)と
炭素質材料(a)の重量比率を0.4〜4と高くするとブ
ラックマトリックスの体積抵抗率を大きくすることがで
きる。これに対して、重合体(b)として数平均分子量3
00〜7,000の低分子量のポリマーを用いたり、あ
るいは重合体(b)と炭素質材料(a)の重量比率を0.05
以上、0.4未満と低くするとブラックマトリックスの
体積抵抗率は、前記炭素材料とほぼ同じく、小さく維持
できる。
【0064】一般に原料の炭素質材料は導電性が高いの
で、ブラックマトリックスの体積抵抗率を下げる目的の
ためのみであれば、本発明の炭素材料は必ずしも必要で
ないが、炭素質材料の分散性を大幅に改善しブラックマ
トリックスの精細性を向上させコントラストの向上を実
現するには、前記炭素材料を使用することが、最も効果
的である。
【0065】本発明の熱硬化性組成物または光硬化性組
成物を用いて形成されるカラーフィルターのブラックマ
トリックスは、その構成と目的によって所望する体積抵
抗率は異なる。このブラックマトリックスを有する基板
を用いて、電着法により、赤、緑、青の各画素を有する
カラーフィルターを作成する場合、ブラックマトリック
スの体積抵抗率が低いとブラックマトリックス上に着色
電着塗料が上乗りすることがある。これを避けるには、
ブラックマトリックスの体積抵抗率は1×105Ω・cm
〜1×1015Ω・cmが望ましい。なお、このような高い
体積抵抗率のブラックマトリックスは、前記特定の炭素
材料以外の通常の条件で製造した炭素材料では得ること
はできない。
【0066】本発明の熱硬化性組成物または光硬化性組
成物を用いて形成されるブラックマトリックスは、カラ
ーフィルター用以外に、白黒表示TFTアレイ基板用対
向電極基板用等として使用することもできる。
【0067】本発明の熱硬化性組成物または光硬化性組
成物は、液晶ディスプレーの液晶のシール剤またはスペ
ーサーに遮光性を付与するのにも好ましく利用すること
ができる。特にこれらの用途の場合、体積抵抗率が1×
105Ω・cm〜1×1015Ω・cmと大きい炭素材料を使
用するのが好ましい。
【0068】
【発明の効果】本発明の硬化性組成物では、水分散可能
な酸基を含む特定の炭素材料を必須成分とすることで、
顔料が高充填可能であり、アルカリ水に可溶とすること
ができる。従って、遮光性、解像性に優れ、かつ導電性
を制御したブラックマトリクス等を簡便に製造するのに
有用である。一般に、黒色着色剤として通常のカーボン
ブラック等の炭素質材料を含有するラジカル重合系樹脂
は、カーボンブラック等の重合禁止作用により重合を完
結させることが困難であり、その結果通常の炭素材料を
含有するラジカル重合系レジストには画素の基板に対す
る密着性が不十分で、現像時に画素が剥離したり、更に
は解像性、硬化膜からの残存モノマーの溶剤溶出等の問
題が生じる。これに対して、本発明における特定の炭素
材料を着色剤とする硬化性組成物は重合阻害を受けにく
く、上記のような欠点を引き起こすことを防止できる。
【0069】
【実施例】以下、実施例、比較例及び応用例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
【0070】
【合成例1】カルボキシル基含有カーボンブラック(GC−1)の合
撹拌機、コンデンサー、温度計を備えた5リットル反応
器に、イソプロピルアルコール1500gを仕込み65
℃に加熱して撹拌した。次にイソブチルアクリレート6
84g、ブチルアクリレート118g、メチルメタクリ
レート326g、ヒドロキシエチルアクリレート210
g、t−ブチルアクリレート154g、グリシジルメタ
クリレート8gおよび重合開始剤としてアゾイソブチロ
ニトリル10gからなる混合物を、4時間にわたって連
続的に滴下後そのまま2時間反応を継続した。その後さ
らに80℃に昇温して1時間反応を継続することにより
数平均分子量12000の共重合体を得た。この重合体
がエポキシ基、ヒドロキシ基及びt−ブチルオキシカル
ボニル基を含むものであることをIR、1H−NMR、
13C−NMRにより確認した。
【0071】上記共重合体を固形分濃度50wt%含む
共重合体ワニス600gと、カーボンブラック(商品名
「Special Black 4」、デグサ社製、粒子径25nm、
pH2.5(pHはISO−787−9に従い、カーボ
ンブラックの水性懸濁液をガラス電極で測定))300
gとをステンレスビーカーに入れ、さらにイソプロピル
アルコールを添加して固形分濃度35wt%の状態で3
0分間混練した後、ガラスビーズを添加して3000r
pm、2時間撹拌した。その後過剰のイソプロピルアル
コールを減圧留去してペースト状にしたものをニーダー
を用いて130℃、60rpmの条件下で15分間混練
して脱溶剤化並びに反応を行い重合体接触処理カーボン
ブラックを得た。
【0072】次いで、上記重合体接触処理カーボンブラ
ック300gをジエチレングリコールジメチルエーテル
に100℃で溶解し、不溶成分をろ過して除去したもの
(固形分濃度が20wt%)を三つ口フラスコに入れ、
窒素ガスを吹き込みながら3規定塩酸水溶液50mlを
加えて80℃で1時間加熱撹拌した。続いて、60℃で
減圧濃縮して共重合体部位にカルボキシル基が導入され
た酸基含有カーボンブラック(GC−1)を得た。な
お、GC−1のカルボキシル基含有量は、炭素材料(G
C−1)100gあたり35ミリモルであった。
【0073】
【合成例2】カルボキシル基含有カーボンブラック(GC−2)の合
撹拌機、コンデンサー、温度計を備えた5リットル反応
器に、ジエチレングリコールジメチルエーテル1500
gを仕込み80℃に加熱して撹拌した。次にイソプロペ
ニルオキサゾリン20g、t−ブチルアクリレート14
0g、イソブチルメタクリレート275g、ブチルアク
リレート130g、メチルメタクリレート235g、ス
チレン225g、ノニルフェノキシポリエチレングリコ
ールアクリレート475gおよび重合開始剤としてアゾ
イソブチロニトリル10gからなる混合物を、4時間に
わたって連続的に滴下後そのまま2時間反応を継続し
た。その後さらに80℃で1時間反応を継続することに
より数平均分子量13000の共重合体を得た。この重
合体がオキサゾリン基およびt−ブチルオキシカルボニ
ル基を含むことを合成例1と同様に確認した。
【0074】上記共重合体を固形分濃度50wt%含む
共重合体ワニス600gと、合成例1と同様のカーボン
ブラック300gとをステンレスビーカーに入れ、さら
にジエチレングリコールジメチルエーテルを添加して固
形分濃度35wt%の状態で30分間混練した後、ガラ
スビーズを添加して3000rpm、2時間撹拌した。
その後過剰のジエチレングリコールジメチルエーテルを
減圧留去してペースト状にしたものを3本ロールを用い
て130℃、10rpmの条件下で15分間混練して脱
溶剤化並びに反応を行い重合体接触処理カーボンブラッ
クを得た。
【0075】次いで上記重合体接触処理カーボンブラッ
ク300gを、ジエチレングリコールジメチルエーテル
に100℃で溶解し、不溶成分をろ過して除去したもの
(固形分濃度20wt%)を三つ口フラスコに入れ、1
50℃で4時間加熱撹拌した。続いて、100℃で減圧
濃縮して共重合体部位にカルボキシル基が導入された酸
基含有カーボンブラック(GC−2)を得た。なお、G
C−2のカルボキシル基含有量は、炭素材料(GC−
2)100gあたり33ミリモルであった。
【0076】
【合成例3】カルボキシル基含有黒鉛(GC−3)の合成 合成例1で調製した固形分50wt%の共重合体ワニス
600gと、微粒子状の黒鉛200gとをステンレスビ
ーカーに入れ、30分間混練した後、ガラスビーズを添
加して3000rpm、2時間撹拌した。その後過剰の
イソプロピルアルコールを減圧留去してペースト状にし
たものをニーダーを用いて100〜120℃、60rp
mの条件下で15分間混練して脱溶剤化並びに反応を行
い重合体接触処理黒鉛を得た。
【0077】次いで上記重合体接触処理黒鉛300g
を、ジエチレングリコールジメチルエーテルに100℃
で溶解し、不溶成分をろ過して除去したもの(固形分濃
度20wt%)を三つ口フラスコに入れ、窒素ガスを吹
き込みながら3規定塩酸水溶液50mlを加えて80℃
で1時間加熱撹拌した。続いて、60℃で減圧濃縮して
共重合体部位にカルボキシル基が導入されたカルボキシ
ル基含有黒鉛(GC−3)を得た。なお、GC−3のカ
ルボキシル基含量は、炭素材料(GC−3)100gあ
たり43ミリモルであった。
【0078】
【合成例4】カルボキシル基を含有しないカーボンブラック(GC−
4)の合成 撹拌機、コンデンサー、温度計を備えた5リットル反応
器に、イソプロピルアルコール1500gを仕込み65
℃に加熱して撹拌した。次にイソブチルアクリレート8
38g、ブチルアクリレート118g、メチルメタクリ
レート326g、ヒドロキシエチルアクリレート210
g、グリシジルメタクリレート8gおよび重合開始剤と
してアゾイソブチロニトリル10gからなる混合物を、
4時間にわたって連続的に滴下後そのまま2時間反応を
継続した。その後さらに80℃に昇温して1時間反応を
継続することにより数平均分子量12000の共重合体
を得た。この重合体がt−ブチルオキシカルボニル基お
よびカルボキシル基を含んでいないことを合成例1と同
様に確認した。
【0079】上記共重合体を固形分50wt%含む共重
合体ワニス600gと、実施例1と同様なカーボンブラ
ック300gとをステンレスビーカーに入れ、さらにイ
ソプロピルアルコールを添加して固形分濃度30wt%
の状態で30分間混練した後、ガラスビーズを添加して
3000rpm、2時間撹拌した。その後過剰のイソプ
ロピルアルコールを減圧留去してペースト状にしたもの
にジエチレングリコールジメチルエーテルを10%添加
し、ニーダーを用いて140℃、60rpmの条件下で
20分間混練して脱溶剤化並びに反応を行いカルボキシ
ル基を含まない重合体接触処理カーボンブラック(GC
−4)を得た。GC−4のカルボキシル基含量は、炭素
材料(GC−4)100gあたり0.5ミリモルであっ
た。
【0080】
【合成例5】カルボキシル基含有カーボンブラック(GC−5)の合
合成例1と同様なカーボンブラック100gを、ベンゼ
ン300gに懸濁し共沸脱水後、80℃にて塩化チオニ
ル50gを添加し50時間加熱撹拌した。反応後、ベン
ゼンと未反応の塩化チオニルを減圧下で除去し、90℃
で24時間真空乾燥した。次いで、上記酸クロリド基を
導入したカーボンブラック60gと、2,2’−アゾビ
ス(2−シアノプロパノール)10g、ジオキサン80
0ml、およびα−ピコリン100mlを、2000m
lフラスコに入れ、マグネットスターラーで室温、窒素
雰囲気下において8時間撹拌した。反応後のカーボンブ
ラックは、メタノールを用いて十分に洗浄した後室温下
で真空乾燥した。
【0081】次に、上記アゾ基を導入したカーボンブラ
ック60gとブチルセロソルブ100gとからなる系
に、窒素下でイソブチルアクリレート34g、ブチルア
クリレート6g、メチルメタクリレート16g、ヒドロ
キシエチルアクリレート11g、およびアクリル酸10
gからなる溶液を70℃の温度で加熱撹拌しながら6時
間かけて逐次添加した。添加後、80℃に昇温しさらに
2時間反応を続けた。
【0082】反応後、未反応のモノマーと溶媒とを減圧
除去して濃縮した後、この濃縮物のエタノール溶液を2
0000Gで遠心分離し、上澄みを除去後、沈澱物を乾
燥し、カルボキシル基含有カーボンブラック(GC−
5)102gを得た。GC−5のカルボキシル基含量
は、炭素材料(GC−5)100gあたり25ミリモル
であった。
【0083】
【実施例1】カルボキシル基および水酸基含有アクリル
樹脂50g、東亜合成化成(株)製、商品名「アロンS
−4030」(アルコキシメチロール化メラミン)25
g、住友化学(株)製、商品名「M−66B」(エチル
セロソルブアセテート)25gを混合し、熱硬化性樹脂
1を得た。次に、熱硬化性樹脂1 100gに、合成例
1で得られた酸基含有カーボンブラック(GC−1)1
00gおよびエチルセロソルブアセテート33gを加え
て分散化して黒色熱硬化性組成物を得た。
【0084】この黒色熱硬化性組成物を、膜厚100n
mのITO(インジウム−錫酸化物)膜を表面に有する
厚さ1.1mmのガラス基板(商品名「コーニング705
9ガラス」)に、乾燥膜厚が1.5μmになるようロー
ルコートし、塗布膜を100℃で5分間加熱処理した。
次に、この塗膜上に、ナフトキノンジアジド化合物とノ
ボラッククレゾール樹脂とからなるポジ型フォトレジス
ト(東京応化工業株式会社製、商品名「OFPR−80
0」)をスピンコート法により、レジストの乾燥後の膜
厚が1.0μmとなるように塗布した。次に、縦横50
μm間隔にブラックマトリックスに相当する20μm幅
の光遮光層を有するフォトマスクを介し、超高圧水銀灯
を用いて露光量200mJ/cm2で露光し、続いて
0.2wt%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド水溶液シャワーで30秒間現像した。さらに、この
基板を110℃、20分間加熱処理した後、超高圧水銀
灯を用いて露光量200mJ/cm2で露光し、続いて
0.2wt%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド水溶液シャワーにて30秒間現像し、ブラックマト
リックス上のフォトレジストを除去した。この基板を2
20℃、1時間加熱処理したところ、膜厚1.5μm、
OD値3.1および体積抵抗率1×1010Ω・cmのブ
ラックマトリックスが得られた。
【0085】このブラックマトリックス付き原板(原板
1)を用いて、顔料分散法によってカラーフィルターを
作成した。原板1上にカラーモザイクシステム「CR−
2000」、「CG−2000」、「CB−2000」
(富士ハントエレクトロニクステクノロジー(株)製、
商品名)を用いて、同システム指定の処理方法に従っ
て、赤、緑、青の三色を膜厚1.5μmで遮光層間隙に
充填し、高解像度で平坦性に優れたカラーフィルターを
得た。なお、露光に使用したフォトマスクは、光透過性
部分が遮光層間隙と同一寸法のものを用いた。
【0086】
【実施例2】実施例1で調製した熱硬化性樹脂1 10
0gと、合成例3で合成した酸基含有黒鉛(GC−3)
100gとを混合し、黒色熱硬化性樹脂組成物を得た。
この黒色熱硬化性樹脂組成物を用いて、印刷法により実
施例1と同様なガラス基板に膜厚1.5μmのブラック
マトリックスを作成した。この基板を220℃、1時間
加熱処理したところ、OD値は3.0および体積抵抗率
は1×1010Ω・cmであった。
【0087】
【実施例3】フェノールノボラックエポキシアクリレー
ト60g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
10g、「イルガキュア907」(商品名、チバガイギ
ー製、光重合開始剤)4g、ジエチルチオキサントン1
gおよびエチルセロソルブアセテート25gを混合し、
感光性樹脂1を得た。次に、感光性樹脂1 100g
に、合成例1で合成した酸基含有カーボンブラック(G
C−1)100gおよびエチルセロソルブアセテート3
3gを加えて分散化し黒色光重合性組成物を得た。
【0088】この黒色光重合性組成物を実施例1と同様
なガラス基板に、乾燥膜厚が1.5μmになるようスピ
ンコートし、塗布膜を85℃で5分間乾燥した。次に、
縦横50μm間隔にブラックマトリックスに相当する2
0μm幅の光透過層を有するフォトマスクを介し、超高
圧水銀灯を用いて露光量200mJ/cm2で露光し
た。その後、0.2wt%テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド水溶液シャワーにて30秒間現像した
ところ高解像度のブラックマトリクスが得られた。この
基板を220℃、1時間加熱処理したところ、膜厚1.
2μm、OD値3.0および体積抵抗率1×1010Ω・
cmのブラックマトリックスが得られた。
【0089】このブラックマトリックス付き原板(原板
2)を用いて、顔料分散法によってカラーフィルターを
作成した。原板2上にカラーモザイクシステム「CR−
2000」、「CG−2000」、「CB−2000」
(富士ハントエレクトロニクステクノロジ(株)製、商
品名)を用いて、同システム指定の処理方法に従って、
赤、緑、青の三色を遮光層間隙に充填し、高解像度で平
坦性に優れたカラーフィルターを得た。なお、露光に使
用したフォトマスクは、光透過性部分が遮光層間隙と同
一寸法のものを用いた。
【0090】
【実施例4】トリスフェノール系エポキシアクリレート
多塩基酸付加物54g、トリメチロールプロパントリア
クリレート(商品名「KAYARAD R5198」、
日本化薬製)9g、「脂環式エポキシモノマーAK60
1」(商品名、日本化薬製)7g、「イルガキュア36
9」(商品名、チバガイギー製)2g、1−クロロ−4
−プロポキシ−チオキサントン1g、ビイミダゾール1
g、2−メルカプトベンゾオキサゾール1gおよびエチ
ルセロソルブアセテート25gを混合し、感光性樹脂2
を得た。次に、感光性樹脂2 100gに、合成例2で
合成した酸基含有カーボンブラック(GC−2)100
gおよびエチルセロソルブアセテート33gを加えて分
散化し、黒色光重合性組成物を調製した。
【0091】基板全面に100nmの膜厚のITOを有
する実施例1と同様なガラス基板に、上記黒色光重合性
組成物を乾燥膜厚が1.5μmになるようスピンコート
し、塗布膜を85℃で5分間乾燥した。次に、縦横50
μm間隔にブラックマトリックスに相当する20μm幅
の光透過層を有するフォトマスクを介し、超高圧水銀灯
を用いて露光量200mJ/cm2で露光した後、0.
2重量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
水溶液シャワーにて30秒間現像し高解像度のブラック
マトリックスを得た。この基板を220℃、1時間加熱
処理したところ、膜厚1.3μm、OD値3.0および
体積抵抗率1×109Ω・cmのブラックマトリックス
が得られた。
【0092】このブラックマトリックス付き原板(原板
3)を用いて、電着法によってカラーフィルターを作成
した。原板3上にポジ型フォトレジスト(東京応化工業
株式会社製、商品名「OFPR−800」)をスピンコ
ート法により、乾燥後の膜厚が2.0μmとなるように
塗布した。次いで露光部分が遮光層間隙より上下左右が
各10μm大きいモザイク状パターンを有するフォトマ
スクを用いて露光、現像を行い、露光部分を除去しIT
O膜を露出させた。次に原板3を陽極とし、表1のアニ
オン電着性を有する赤色塗料(R)を入れたステンレス
スチール製ビーカーを陰極として、直流電圧40Vを2
5℃で10秒間印加し電着した。原板3をステンレスス
チール製ビーカーから引き揚げイオン交換水で洗浄後乾
燥し、120℃、10分間熱処理した。これにより赤色
モザイク状層が得られた。次にこのモザイク状層に隣接
するように別のモザイク状層の露光、現像を行った後、
緑色塗料(G)の電着および熱処理を赤色塗料(R)と
同様に行った。この操作を青色塗料(B)についても繰
り返してカラーフィルターを作成した。上記各電着工程
で遮光層上に着色塗料が上乗りする現象は全くみられな
かった。なお、使用した現像液は界面活性剤(花王株式
会社製、商品名「ペレックスNBL」)5重量%を含有
する1重量%水酸化ナトリウム水溶液である。最後に硬
化を完全に行わせるために180℃で30分間処理し、
透明性、均一性、平坦性に優れ、精度の良い黒色遮光層
を有するカラーフィルターを得た。
【0093】
【比較例1】実施例1で調製した感光性樹脂1 100
gと、合成例4で合成した酸基を含まない重合体接触カ
ーボンブラック(GC−4)100gと、エチルセロソ
ルブ33gとを混合し、黒色光硬化性樹脂組成物を得
た。この黒色光重合性組成物を用いて、実施例1と同様
にしてブラックマトリックスを作成しようとしたが、黒
色塗膜の現像性が悪いため解像度が著しく悪いブラック
マトリックスしか得ることができなかった。
【0094】
【比較例2】実施例1で調製した感光性樹脂1 100
gと、合成例5で合成した酸基含有カーボンブラック
(GC−5)100gと、エチルセロソルブ33gとを
混合し、黒色光硬化性樹脂組成物を得た。この黒色光重
合性組成物を用いて、実施例1と同様にしてブラックマ
トリックスを作成した。この基板を220℃、1時間加
熱処理したところ、膜厚2.0μm、OD値2.7およ
び体積抵抗率1×102Ω・cmのブラックマトリック
スが得られた。
【0095】このブラックマトリックス付き原板(原板
4)を用いて、電着法によって実施例3と同様にしてカ
ラーフィルターの作成を試みたが、ブラックマトリック
ス上に着色塗料の上乗りが起こり、ブラックマトリック
ス部分の膜厚が厚くなり、平坦性の悪いカラーフィルタ
ーしか作成することができなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 5/20 101 G02B 5/20 101 (72)発明者 大月 裕 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 安藤 雅之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)炭素質材料(a)と、アジリジン
    基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド
    基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基、
    ヒドロキシル基、アミノ基、ビニル基、アクリル基及び
    メタクリル基からなる群より選択される一種又は二種以
    上の反応性基および一般式(1) R123C−O−CO− ・・・(1) (式中、R1、R2およびR3は同一若しくは異なる基で
    あって、水素原子あるいは炭素数1〜6のアルキル基、
    炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜16のア
    ルキルシクロアルキル基または炭素数6〜16のアリー
    ル基の有機残基を示す。ただし、R1、R2およびR3
    うち少なくとも2つは有機残基であり、これらは環状に
    結合していてもよい。)で表されるアルコキシカルボニ
    ル基を分子内に有する重合体(b)とを加熱させて得た炭
    素材料および(2)熱硬化性樹脂を必須成分として含む
    熱硬化性組成物。
  2. 【請求項2】 (1)炭素質材料(a)と、アジリジン
    基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド
    基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基、
    ヒドロキシル基、アミノ基、ビニル基、アクリル基、メ
    タクリル基からなる群より選択される一種又は二種以上
    の反応性基および一般式(1) R123C−O−CO− ・・・(1) (式中、R1、R2およびR3は同一若しくは異なる基で
    あって、水素原子あるいは炭素数1〜6のアルキル基、
    炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜16のア
    ルキルシクロアルキル基または炭素数6〜16のアリー
    ル基の有機残基を示す。ただし、R1、R2およびR3
    うち少なくとも2つは有機残基であり、これらは環状に
    結合していてもよい。)で表されるアルコキシカルボニ
    ル基を分子内に有する重合体(b)とを加熱させて得た炭
    素材料、(2)炭素−炭素二重結合を少なくとも1つ以
    上有する光硬化性化合物および(3)光重合開始剤を必
    須成分として含む光硬化性組成物。
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