KR20190100231A - 블랙 매트릭스용 조성물, 블랙 매트릭스, 및 블랙 매트릭스의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 블랙 매트릭스용 조성물로서, 고휘도의 표시 디바이스 구조에 적합한, 고내열성, 및, 고차광성의 블랙 매트릭스의 제조에 적합한 재료를 제공한다.
[해결 수단] (I) 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm인 카본 블랙을 포함하는 흑색 착색제, (II) 소정의 식으로 표시되는 실란 화합물을 산성 또는 염기성 촉매의 존재하에서 가수분해 및 축합시켜서 얻어지는 실록산 중합체, (III) 표면 개질 실리카 미립자, (IV) 열 염기 발생제, 및 (V) 용제를 함유하는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스용 조성물을 사용한다.

Description

블랙 매트릭스용 조성물, 블랙 매트릭스, 및 블랙 매트릭스의 제조 방법
본 발명은, 블랙 매트릭스용 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이 블랙 매트릭스용 조성물로 형성한 블랙 매트릭스에 관한 것이기도 하다. 또한, 본 발명은, 블랙 매트릭스용 조성물로부터 블랙 매트릭스를 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.
컬러 표시 디바이스에 사용되는 컬러 필터용 블랙 매트릭스로서, 종래에는 카본 블랙 등의 차광성 흑색 안료를, 분산제를 사용하여 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 고분자 중합체에 분산시켜 액상 조성물로 하고, 이를 도포, 경화, 및 패터닝한 것을 사용하였다. 블랙 매트릭스는, 예를 들어, 액정 표시 소자에서는, 스위칭하지 않는 화소간으로부터 광 누설을 방지하고, 높은 콘트라스트를 유지하기 위해 사용된다. 또한, 비정질 실리콘이나 산화물 반도체는, 광이 닿으면 광 여기에 의한 누설 전류가 발생되어 버리기 때문에, 블랙 매트릭스층으로 박막 트랜지스터 부분을 차광함으로써 누설 전류를 억제하고 있다.
이러한 목적의 블랙 매트릭스용 조성물로서, 지금까지 다양한 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 일차 입자 직경 20 내지 30nm의 카본 블랙을 특정 유기 화합물을 포함하는 분산액을 사용함으로써 높은 OD값과 높은 전기 절연성을 양립하는 카본 블랙 분산액이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 도전성 카본 블랙과 산화 티탄 안료를 혼합함으로써 차광성을 개선하는 것도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 또한, 도전성 카본 블랙 대신에, 전기 절연성의 금속 산화물로 이루어진 복합 금속 산화물 안료를 포함하는, 절연성 흑색 안료 조성물이 제안되어 있다(특허문헌 3 참조). 또한, 티탄산 질화물을 폴리이미드 수지에 분산시킨 조성물을 사용함으로써, 안정적인 전기 절연성을 갖는 블랙 매트릭스가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).
또한, 실록산 중합체를 사용한 블랙 매트릭스용 조성물도 제안되어 있다. 예를 들어, 컬러 필터에 사용하는 착색층 형성용 감방사선성 조성물에, 특정 관능기를 갖는 실록산 올리고머를 배합하여, 도포 후에 방사선 경화시킴으로써 밀착성이나 내용제성을 개량하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 5 참조). 또한, 측쇄에 산 무수물기를 갖는 실란 모노머의 가수분해 축합으로 얻어지는 실록산 중합체를 컬러 필터의 보호막으로서 사용함으로써, 투명성, 평탄성 및 내투수성이 뛰어난 막을 얻는 것이 제안되어 있다(특허문헌 6 참조). 또한 카본 블랙의 높은 차광성을 살려, 도전성의 카본 블랙을 사용하면서 높은 전기 저항값을 얻는 방법으로서, 카본 블랙에 실리카가 내포되어 있는 구조의 착색제(특허문헌 7 참조)가 제안되어 있다. 착색제에 개량을 가한 다른 예로서는, 표면을 실리카 미립자로 피복한 티탄 블랙 입자(특허문헌 8 참조) 등도 제안되어 있다. 그 외에도, 컬러 필터용 착색 조성물로서, 착색 안료와 실리카 미립자를 배합시킴으로써, 높은 콘트라스트를 달성하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 9 참조).
또한, 특히 모바일 디스플레이의 고해상도화에 따라, 표시 화소 영역이 작아지는 문제가 현재화(顯在化)되고 있다. 표시 화소 영역이 제한되는 요인으로서, 배선, 박막 트랜지스터 및 보조 용량, 및 이것들을 커버하는 블랙 매트릭스 등을 들 수 있다. 이 중에서 특히, 트랜지스터가 형성되어 있는 어레이 기판에 대하여 부착되는, 컬러 필터 기판에 형성되는 블랙 매트릭스에 의해 표시 화소 영역은 제한된다.
어레이 기판과 컬러 필터 기판을 첩합하기 위해 필요한 용장(冗長) 설계에 의해, 표시 화소 영역은 더욱 제한된다. 이러한 문제에 대하여, 블랙 매트릭스를 어레이측 기판 위에 형성한 후, BCB(등록상표, 다우 케미컬사 제조)와 같은 투명 재료로 평탄화하고, 그 후 그 위에 박막 트랜지스터를 형성함으로써, 높은 투과율의 표시 소자용 기판을 제공하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 10 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2004-292672호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 특개평8-73800호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 특개평10-204321호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 특개2000-143985호 특허문헌 5: 일본 공개특허공보 특개2008-242078호 특허문헌 6: 일본 공개특허공보 특개2008-208342호 특허문헌 7: 일본 공개특허공보 특개2008-150428호 특허문헌 8: 일본 공개특허공보 특개2002-285007호 특허문헌 9: 일본 공개특허공보 특개2008-164985호 특허문헌 10: 미국 특허 제6407782호 명세서
어레이 기판측에 블랙 매트릭스를 형성하는 경우, 내열성이 높은 블랙 매트릭스 재료가 필요해진다. 여기에서, 블랙 매트릭스용 조성물에는, 흑색 안료로서 차광성이 높은 카본 블랙이 널리 사용되고 있는데, 카본 블랙은 높은 도전성을 갖기 때문에, 이 도전성을 억제하기 위해 일반적으로 유기 재료를 베이스로 하는 분산제가 사용된다. 이러한 유기 재료를 베이스로 하는 분산제는 내열성이 낮기 때문에, 분산제의 열분해에 의해, 블랙 매트릭스 자체의 차광성이나 절연성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 분산제의 열 안정성이 블랙 매트릭스로서의 내열성에 반영된다. 또한, 카본 블랙을 대신하는 절연성의 흑색 안료는 차광성이 떨어지기 때문에, 그러한 흑색 안료를 사용하는 경우에는 더 우수한 분산제가 필요해진다. 따라서, 카본 블랙을 사용하지 않는 경우라도, 블랙 매트릭스의 내열성 향상에는 분산제의 열 안정성의 개선이 필요하다.
분산제의 열 안정성에 추가하여 바인더 고분자의 열 안정성도, 블랙 매트릭스의 내열성 향상을 위한 중요한 요소이다. 바인더용 고분자 재료로서는, 아크릴 수지나 에폭시 수지, 또한 내열성 수지로서 폴리이미드 수지가 제안되어 있지만, 블랙 매트릭스 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 경우에는, 미량이라도 열분해나 아웃 가스가 문제가 되는 경우가 있다. 실록산 중합체는, 투명성, 내열성이 우수한 중합체이며, 에폭시 수지나 폴리이미드 수지에 비교하면, 블랙 매트릭스의 내열성을 개량할 수 있다. 그러나, 실록산 중합체를 사용한 경우라도, 300℃ 이상에서는, 분산제가 분해되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 고휘도의 표시 디바이스 구조에 적합한, 고내열성, 및, 고차광성의 블랙 매트릭스의 제조에 적합한 블랙 매트릭스용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또한 본 발명은, 차광성이 높고, 고온에 내성을 가지며, 또한 안정적이며 높은 전기 저항을 갖는 블랙 매트릭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
여기서, 본 발명자들은, 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm인 카본 블랙을 포함하는 흑색 착색제, 실록산 중합체, 표면 개질 실리카 미립자, 열 염기 발생제 및 용제를 함유하는 블랙 매트릭스용 조성물을 사용함으로써, 흑색 착색제로서 도전성이 높은 카본 블랙을 사용한 경우라도, 높은 전기 저항을 유지하면서, 높은 차광성 및 내열성을 갖춘 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다는 예상 외의 지견을 얻었다. 본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물은,
(I) 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm인 카본 블랙을 포함하는 흑색 착색제,
(II) 일반식 (Ia), (Ib) 및/또는 (Ic)로 표시되는 반복 단위를 갖는 실록산 중합체로서, 일반식 (Ia)의 전체 반복 단위에서의 비율 x는 0몰% 이상 30몰% 이하이며, 일반식 (Ib)의 전체 반복 단위에서의 비율 y는 50몰% 이상 100몰% 이하이고, 일반식 (Ic)의 전체 반복 단위에서의 비율 z는 0몰% 이상 30몰% 이하인, 실록산 중합체:
일반식 (Ia)
Figure pct00001
일반식 (Ib)
Figure pct00002
일반식 (Ic)
Figure pct00003
상기 일반식들에서,
R1은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 10의 직쇄상, 분기상 또는 환상의, 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다;
(III) 표면의 적어도 일부에 일반식 (3)으로 표시되는 관능기를 갖는, 체적 평균 입자 직경 1 내지 300nm의 표면 개질 실리카 미립자:
일반식 (3)
-(O)kSiR3 m(OR5)l
상기 일반식 (3)에서,
R3은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 나타내고, R5는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 나타내고, k＋l＋m＝4, k＝1 내지 3, m＝0 내지 3을 나타낸다;
(IV) 열 염기 발생제, 및
(V) 용제
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 블랙 매트릭스의 제조 방법은, 상기의 블랙 매트릭스용 조성물을 도포하고, 경화하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 블랙 매트릭스는, 상기의 블랙 매트릭스용 조성물을 도포하고, 경화함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 고휘도의 표시 디바이스 구조에 적합한, 고내열성, 및, 고차광성의 블랙 매트릭스의 제조에 적합한 블랙 매트릭스용 조성물을 제공할 수 있다. 내열성을 높임으로써, 종래에는 컬러 필터 기판에 형성하고 있던 블랙 매트릭스를, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 종래 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판의 첩합 마진을 확보하기 위해 수행하였던, 블랙 매트릭스의 용장 설계의 필요성을 저감할 수 있다. 또한, 고정밀 패널 설계에서 문제였던, 액정이나 유기 일렉트로 루미네센스(OLED)의 표시 영역이 작아짐으로써 화면이 어두워진다는 문제를 해소하여, 소비 전력의 증대도 억제할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 사용되는 표면 개질 실리카 미립자의 표면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
[블랙 매트릭스용 조성물]
본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물은, (I) 흑색 착색제, (II) 실록산 중합체, (III) 표면 개질 실리카 미립자, (IV) 열 염기 발생제, 및 (V) 용제를 포함하여 이루어진다. 이하에 각각의 성분에 대하여 상세하게 설명한다.
<(I) 흑색 착색제>
본 발명에 사용되는 흑색 착색제는 카본 블랙을 포함하여 이루어진다. 카본 블랙으로서는, 퍼니스 블랙, 채널 블랙, 아세틸렌 블랙, 서멀 블랙 및 램프 블랙 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 흑색 착색제에 포함되는 카본 블랙은, 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm이고, 50 내지 150nm인 것이 바람직하다. 흑색 착색제의 체적 평균 입자 직경을 이 범위 내로 함으로써, 양호한 차광성이 얻어진다. 또한, 이러한 체적 평균 입자 직경은 동적 광산란법(DLS: Dynamic Light Scattering)에 준거하여, 닛기소 가부시키가이샤 제조의 나노 트랙 입도 분석계 등의 장치에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에 사용되는 흑색 착색제는, 추가로 분산제와 조합하여 사용할 수도 있다. 분산제로서는, 카본 블랙의 분산성을 향상시키는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 일본 공개특허공보 특개2004-292672호에 기재된 고분자 분산제 등의 유기 화합물계 분산제를 사용해도 좋다. 시판되고 있는 카본 블랙을 포함하는 것으로서는, TSBK-007(상품명, 타이세이 카코사 제조) 등을 들 수 있다.
<(II) 실록산 중합체>
실록산 중합체란, Si-O-Si 결합(실록산 결합)을 주쇄로 하는 중합체를 말한다. 실록산 수지의 골격 구조는, 규소 원자에 결합되어 있는 산소수에 따라, 실리콘 골격(규소 원자에 결합하는 산소 원자수가 2), 실세스퀴옥산 골격(규소 원자에 결합하는 산소 원자수가 3), 및 실리카 골격(규소 원자에 결합하는 산소 원자수가 4)로 분류할 수 있다. 본 발명에서는, 이러한 실록산 중합체의 골격 구조는 실세스퀴옥산 골격을 주로 하고, 복수의 조합이라도 좋다. 하지만, 실리콘 구조가 많으면, 고온에서 실록산 중합체가 무너지기 쉬운 경향이 있다. 특히, 가열 경화시키는 경우에는 피막 형성시의 경화 반응이 진행되기 쉽고, 도포 후의 끈적거림이 적은 등의 취급성이 좋은 것으로부터, 실세스퀴옥산 구조 또는 실세스퀴옥산 구조와 실리카 구조와의 혼합물인 것이 바람직하다. 또한, 실리카 구조가 많으면 안정성이 낮고, 조성물이 증점하는 경향이 있다.
본 발명에서 사용하는 실록산 중합체는, 하기 일반식 (Ia), (Ib) 및/또는 (Ic)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다.
일반식 (Ia)
Figure pct00004
일반식 (Ib)
Figure pct00005
일반식 (Ic)
Figure pct00006
상기 일반식들에서,
R1은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 10의 직쇄상, 분기상 또는 환상의, 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이며, 일반식 (Ia)의 전체 반복 단위에서의 비율 x는 0몰% 이상 30몰% 이하이고, 일반식 (Ib)의 전체 반복 단위에서의 비율 y는 50몰% 이상 100몰% 이하이며, 일반식 (Ic)의 전체 반복 단위에서의 비율 z는 0몰% 이상 30몰% 이하이다.
상기 일반식들에서, 치환기 R1의 구체예로서는, (i) 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-헥실기, n-데실기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 3-하이드록시프로필기, 3-글리시독시프로필기, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸기, 3-아미노프로필기, 3-머캅토프로필기, 3-이소시아네이트프로필기, 4-하이드록시-5-(p-하이드록시페닐카르보닐옥시)펜틸기, 3-아크릴옥시프로필기 등의 치환 또는 비치환의 알킬기, (ii) 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등의 치환 또는 비치환의 사이클로알킬기, (iii) 페닐이소프로필기 등의 치환 또는 비치환의 아르알킬기, (iv) 페닐기, 톨릴기, p-하이드록시페닐기, 나프틸기 등의 치환 또는 비치환의 아릴기를 들 수 있다.
실록산 중합체의 질량 평균 분자량은, 조성물의 농도나 실록산 중합체에 포함되는 관능성기의 함유량 등에 따라 적절히 선택된다. 그러나, 감광성 조성물을 포함하는 피막을 현상한 후의 스컴을 억제하기 위해, 또한 감도를 상승시키기 위해, 질량 평균 분자량은 낮은 편이 바람직하다. 구체적으로는, 감광성 조성물이 포지티브형 감광성 조성물인 경우에는 노광부의 용해성이 상승하므로, 실록산 중합체의 분자량이 낮은 편이 감광성 조성물의 감도가 높아지므로 바람직하다. 또한, 감광성 조성물이 네거티브형 감광성 조성물인 경우에는, 미노광부의 용해성이 높은 편이 감도가 높아지므로, 실록산 중합체의 질량 평균 분자량이 낮은 편이 바람직하다. 한편으로 경화 후의 패턴 형상을 양호하게 유지하기 위해서는 분자량이 과도하게 낮아지지 않도록 해야 한다. 이러한 관점에서, 실록산 중합체의 질량 평균 분자량(Mw)이 500 내지 10,000인 것이 바람직하고, 1,500 내지 5,000인 것이 보다 바람직하다. 여기서 질량 평균 분자량이란, 겔 침투 크로마토그래피에 의한 스티렌 환산 질량 평균 분자량을 말한다.
흑색 착색제와 실록산 중합체의 질량비는, 블랙 매트릭스로서 구해지는 OD(광학 밀도)에 의해 결정된다. 흑색 착색제:실록산 중합체＝10:90 내지 50:50의 범위에 있는 것이 바람직하다. 여기에서의 질량비는, 고형분비를 의미한다. 질량비가 이 범위에 있음으로써, 감광성과 막의 강도가 유지된다.
<(III) 표면 개질 실리카 미립자>
실리카 미립자
본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물에는, 분산제로서 표면 개질 실리카 미립자가 사용된다. 그러한 표면 개질 실리카 입자는, 예를 들어, 실리카 미립자의 표면을 개질함으로써 얻어진다. 본 명세서에 있어서, 「미립자」란 체적 평균 입자 직경이 1μm 이하의 것을 말한다. 또한, 이러한 체적 평균 입자 직경은 동적 광산란법(DLS: Dynamic Light Scattering)에 준거하여, 닛키소 가부시키가이샤 제조의 나노 트랙 입도 분석계 등의 장치에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에 사용하는 실리카 미립자는, 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm이다. 바람직하게는 20 내지 200nm이고, 카본 블랙의 체적 평균 입자 직경과 같은 정도이거나, 보다 작은 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하는 실리카 미립자의 체적 평균 입자 직경을 이 범위 내로 함으로써, 양호한 광학 농도와 양호한 전기적 절연성이 얻어진다. 300nm 이상에서는, 표면의 평활성이 손실되어, 광산란 효과에 의해 트랜지스터의 오작동 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.
실리카 미립자의 굴절률은 상술한 실록산 중합체의 굴절률과 가까운 것이 감광성 유지의 관점에서 바람직하다. 이론에 구속되는 것은 아니지만, 실리카 미립자의 굴절률과 그 주위에 존재하는 실록산 중합체의 굴절률을 가까운 값으로 함으로써, 광의 산란이 억제되어 감광성의 유지에 기여한다고 생각된다. 따라서, 실리카 미립자의 굴절률과 실록산 중합체의 굴절률의 차는 0.2 이내인 것이 바람직하다.
카본 블랙의 체적 평균 입자 직경과, 표면 개질 실리카 미립자의 체적 평균 입자 직경의 비는, 1:0.05 내지 1:3인 것이 바람직하고, 1:0.2 내지 1:2인 것이 보다 바람직하다. 이론에 구속되는 것은 아니지만, 표면 개질 실리카 미립자는, 블랙 매트릭스용 조성물 중에서 카본 블랙의 입자 사이에 존재함으로써, 카본 블랙끼리의 응집에 의한 도전성 증가를 방지하고 있다고 생각된다. 따라서, 표면 개질 실리카 미립자가 카본 블랙의 입자와 가까운 혹은 조금 작은 입자 직경을 가짐으로써 보다 효과적으로 카본 블랙끼리의 응집을 방지할 수 있고, 도전성을 낮게(전기 저항을 높게) 유지할 수 있다. 또한, 카본 블랙 입자의 응집이 억제되어 있기 때문에, 균일하고 높은 차광성이 달성되어 있는 것이라고 생각된다.
흑색 착색제와 표면 개질 실리카 미립자의 질량비는, 흑색 착색제:표면 개질 실리카 미립자＝10:90 내지 90:10, 바람직하게는 30:70 내지 70:30의 범위에 있는 것이 바람직하다. 질량비가 이 범위에 있음으로써, 차광성과 전기 절연성을 양립하고, 가열시의 절연성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기의 「카본 블랙의 체적 평균 입자 직경과, 표면 개질 실리카 미립자의 체적 평균 입자 직경의 비」 및 「흑색 착색제와 표면 개질 실리카 미립자의 질량비」는, 요구되는 감광성의 정도(즉, 블랙 매트릭스의 차광성을 어느 정도 강하게 하고 싶은지)에 따라 적절히 조정할 수 있다.
본 발명에 사용하는 실리카 입자로서는, 예를 들어, 연소법 등의 건식법으로 얻어진 건식 실리카(흄드 실리카라고도 함), 침강법, 겔법, 졸겔법 등의 습식법으로 얻어진 습식 실리카 등을 들 수 있다. 또한, 실리카 입자로서, 가부시키가이샤 토쿠야마 제조의 레오로실(등록 상표) 시리즈의 건식 실리카 등의 시판품을 사용할 수도 있다.
실리카 미립자의 표면 개질
본 발명에 사용하는 표면 개질 실리카 미립자는, 상기와 같은 실리카 미립자의 표면을 개질함으로써 실록산 중합체 및 카본 블랙 분산체 중에, 양호하게 분산시킬 수 있다. 이러한, 표면 개질 실리카 미립자는, 이하와 같이 하여 얻어진다. 우선, 실리카 미립자와 수성 분산매를 포함하는 실리카 미립자 수성 분산액을 준비한다. 여기서, 실리카 미립자 수성 분산액은, 수성 분산매에 실리카 미립자를 첨가하여 교반함으로써 준비할 수 있다. 또는, 시판의 실리카 미립자 수성 분산액을 준비해도 좋다. 본 발명에 사용하는 수성 분산매는, 주로 물로 이루어지며, 필요에 따라 다른 성분을 소량 포함하고 있어도 좋지만, 물 이외의 성분은 전체의 30질량% 이하인 것이 바람직하다.
실리카 미립자 수성 분산액에서의 실리카 미립자의 농도는, 적절히 선택할 수 있지만, 5 내지 40질량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 10 내지 30질량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 시판의 실리카 입자 수성 분산액으로서는, 예를 들어, 머크 퍼포먼스 머티리얼즈 가부시키가이샤 제조(이하 머크사 제조라고 약기함)의 Klebosol(등록상표) 시리즈, 닛산 카가쿠코교 가부시키가이샤 제조의 스노우텍스(등록상표) 시리즈, 후소 카가쿠코교 가부시키가이샤 제조의 쿼트론(등록상표) PLEASE 시리즈, 및 가부시키가이샤 ADEKA 제조의 아데라이트(등록상표) AT 시리즈 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 표면 개질 실리카 미립자는, 임의의 방법으로 조제할 수 있다. 예를 들어, 상기 실리카 미립자를 하기와 같은 표면 개질 공정에 부침으로써 조제할 수 있다. 그 표면 개질 공정은, 상기 실리카 미립자 수성 분산액에, 하기 화학식 (2)로 표시되는 실란 화합물을 첨가함으로써 수행된다:
화학식 (2)
R3 mSi(OR4)4-m
상기 화학식 (2)에서,
R3은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 나타내고, R4는, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 나타내고, m은 0 내지 3을 나타낸다.
이러한 화학식 (2)로 표시되는 실란 화합물은, m＝0의 경우, 테트라알콕시실란이고, m＝1의 경우, 트리알콕시알킬실란, 트리알콕시알케닐실란, 또는 트리알콕시아릴실란이고, m＝2의 경우, 디알콕시디알킬실란, 디알콕시디알케닐실란, 디알콕시디아릴실란, 디알콕시알킬알케닐실란, 또는 디알콕시알킬아릴실란 등이며, m＝3의 경우, 알콕시트리알킬실란, 알콕시트리알케닐실란, 알콕시트리아릴실란, 알콕시디알킬알케닐실란 또는 알콕시디알킬아릴실란 등이다. 그러한 실란 화합물로서, 메톡시트리메틸실란, 메톡시트리에틸실란, 메톡시트리프로필실란, 메톡시트리부틸실란, 에톡시트리프로필실란, 에톡시트리부틸실란, 프로폭시트리메틸실란, 메톡시메틸디에틸실란, 메톡시(디메틸)부틸실란, 메톡시(디메틸)옥틸실란, 메톡시(디메틸)데실실란, 메톡시(디메틸)테트라데실실란, 메톡시(디메틸)옥타데실실란, 트리메톡시비닐실란, 트리메톡시알릴실란, 디에톡시디비닐실란, 디에톡시메틸비닐실란, 에톡시디메틸비닐실란, 트리메톡시페닐실란, 4-메틸페닐트리메톡시실란, 에톡시디메톡시페닐실란, 디메톡시디페닐실란, 메톡시트리페닐실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란 등을 들 수 있는데, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 표면 개질 공정에 사용하는 실란 화합물로서, 상기 화학식 (2)로 표시되는 실란 화합물을 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다.
표면 개질 공정에 사용하는 실란 화합물의 양은, 실란 화합물의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 실리카 미립자의 표면에 존재하는 OH기(예를 들어, 실라놀기 유래의 OH기를 의미한다.) 수에 대하여, 몰비로, 2 내지 20배 정도의 양을 첨가하는 것이 바람직하다. 여기서, 실리카 미립자의 표면에 존재하는 OH기의 수는, 예를 들면 Iler에 의한 문헌 「The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica 저자 Ralph K.Iler 1979 by John Wiley & Sons, Inc.」에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 이 문헌에는, 실리카 표면 1nm2(100Å2)당 4 내지 5개의 OH기가 존재한다고 기재되어 있다. 따라서, 이 방법에 준거하면, 직경 25nm(반경 r＝25nm/2)의 구상 실리카를 사용한 경우, 표면적(S＝4πr2)를 계산하고, 이 값의 4 내지 5배의 값을 OH기(실라놀기)의 수로 할 수 있다. 또한 이 문헌에 의하면, 고온에서 처리한 비정질 실리카의 표면에는 일반적으로 1nm2당 약 4.6개의 OH기가 관측되므로, 본 명세서에서는 실리카 입자를 사용하는 경우, 구상 실리카의 표면적을 4.6배한 값을 OH기(실라놀기)의 수로 한다.
표면 개질 공정은, 실온에서 수행하여도 좋지만, 필요에 따라 가열해서 수행하여도 좋다. 또한, 반응의 촉진 및 균일화의 관점에서, 자기 교반기 등으로 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 개질 공정을 수행할 시간은, 온도나 사용하는 실리카 미립자의 양에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
상기 표면 개질 공정에 의해 분산매 중에 분산된 실리카 미립자의 표면이 개질된다. 실리카 미립자의 표면에 존재하는 OH기의 적어도 일부 또는 전부가, 상기 화학식 (2)로 표시되는 실란 화합물과 반응하여, 실리카 미립자 표면의 적어도 일부에 일반식 (3)으로 표시되는 관능기가 형성된다:
일반식 (3)
-(O)kSiR3 m(OR5)l
상기 일반식 (3)에서,
R3은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 나타내고, R5는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 탄소 1 내지 6의 알킬기, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 나타내고, k＋l＋m＝4, k＝1 내지 3, m＝0 내지 3을 나타낸다.
그 반응시에, 화학식 (2)의 화합물에서의 (OR4)기는 물에 의해 가수분해되어 OH기가 되는 것이 바람직하다. 여기서, m＝0의 경우에는, 규소 원자에 결합되어 있는 4개의 OH기 중, 하나는 실리카 미립자 표면의 OH기와 탈수 축합 반응하여 결합하고, 나머지 3개의 OH기는, 인접하는 다른 실라놀기 유래의 OH기와 축합하여 부분적으로 올리고머화하거나, 반응하지 않고 그대로 OH기로서 남는다(도 1(a) 또는 (b) 참조). m＝1의 경우에는, 규소 원자에 결합되어 있는 3개의 OH기 중, 하나는 실리카 미립자 표면의 OH기와 탈수 축합 반응하여 결합하고, 나머지 2개의 OH기는, 인접하는 다른 실라놀기 유래의 OH기와 축합하여 부분적으로 올리고머화하거나, 반응하지 않고 그대로 OH기로서 남는다(도 1(c) 또는 (d) 참조). m＝2의 경우에도 마찬가지로, 규소 원자에 결합되어 있는 2개의 OH기 중, 하나는 실리카 미립자 표면의 OH기와 탈수 축합 반응하여 결합하고, 나머지 하나의 OH기는, 인접하는 다른 실라놀기 유래의 OH기와 축합하여 부분적으로 올리고머화하거나, 반응하지 않고 그대로 OH기로서 남는다(도 1의 (e) 참조). 또한, m＝3의 경우, OH기는 하나이므로, 그 OH기가 실리카 미립자 표면의 OH기와 탈수 축합 반응하여 결합한다(도 1의 (f) 참조). 또한, 이 밖에도, m＝0, 1 또는 2에서, OH기가 전부 미반응으로 남는 경우도 있을 수 있다. 이 때, 각각의 관능기는, -O-Si(OH)3, -O-SiR(OH)2, -O-SiR2(OH)로서 실리카 미립자 표면에 결합되어 있다. 또한, 여기에서는 (OR5)기가 OH기인 경우에 대하여 설명했지만 (OR5)기의 전부가 OH기는 아니고, 그 일부 또는 전부가 가수분해되지 않고 (OR4)기라도 좋다. 표면 개질 공정 후에는 실리카 미립자 표면의 유기 분산매에 대한 친화성을 향상시키기 위해, 임의의 유기 용제로 추출할 수 있다.
표면 개질 후의 표면 분석은, FT-IR, 29Si-NMR, 13C-NMR 등의 스펙트럼 데이터나 TG-DTA 분석 등에 의해 확인할 수 있다. 또한, 대체적으로, 표면 개질 처리 전후의 실리카 미립자 표면의 OH기의 수를 비교함으로써, OH기가 반응한 것을 확인할 수도 있다. 예를 들어, FT-IR(닛폰 분코 가부시키가이샤 FT/IR-4000)을 사용하여 일본 공개특허공보 특개평6-92621에 기재된 방법에 의해 수행할 수 있다. 구체적으로는, 표면 개질 전후의 실리카 입자의 FT-IR 흡수 스펙트럼을 비교하여, Si-OH 유래의 피크(3400 내지 3500cm-1)의 변화를 관찰함으로써, 실리카 미립자의 표면이 상기 화학식 (2)로 표시되는 실란 화합물로 개질되었는지를 판단할 수 있다.
<(IV) 열 염기 발생제>
본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물은, 열 염기 발생제를 포함하여 이루어진다. 열 염기 발생제는, 포스트 베이크시에 염기를 발생하는 것이다. 광, 혹은 열에 의해 발생한 염기는, 포스트 베이크시에, 실록산 중합체의 축합 반응에 기여한다고 생각된다.
본 화합물의 첨가량은, 분해하여 발생하는 활성 물질의 종류, 발생량, 요구되는 감도·노광부와 미노광부와의 용해 콘트라스트에 의해 최적량은 다르지만, 실록산 중합체의 총 질량 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 10질량부이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3질량부이다. 첨가량이 0.1질량부보다 적으면, 발생하는 산 또는 염기의 양이 너무 적어서, 포스트 베이크시의 중합이 가속되지 않고, 패턴 무너짐을 일으키기 쉬워진다. 한편, 첨가량이 10질량부보다 많은 경우, 형성되는 피막에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 또한, 첨가량이 많아지면 열분해에 의해 경화물의 전기 절연성의 열화나 가스 방출의 원인이 되어, 후공정의 문제가 되는 경우가 있다.
상기 열 염기 발생제의 예로서는, 이미다졸, 제3급 아민, 제4급 암모늄 등의 염기를 발생시키는 화합물, 이것들의 혼합물을 들 수 있다. 방출되는 염기의 예로서, N-(2-니트로벤질옥시카르보닐)이미다졸, N-(3-니트로벤질옥시카르보닐)이미다졸, N-(4-니트로벤질옥시카르보닐)이미다졸, N-(5-메틸-2-니트로벤질옥시카르보닐)이미다졸, N-(4-클로로-2-니트로벤질옥시카르보닐)이미다졸 등의 이미다졸 유도체, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데센-7 등을 들 수 있다. 이들 염기 발생제는, 산 발생제와 마찬가지로, 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
<(V) 용제>
용제로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤류 등을 들 수 있다. 이러한 용제는, 각각 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 용제의 배합비는, 도포 방법이나 도포 후의 막두께의 요구에 따라 다르다. 예를 들어, 스프레이 코트의 경우에는, 실록산 중합체와 임의의 성분과의 총 질량을 기준으로 하여 90질량% 이상이 되거나 하지만, 디스플레이의 제조에서 사용되는 대형 유리 기판의 슬릿 도포에서는, 통상 50질량% 이상, 바람직하게는 60질량% 이상, 통상 90질량% 이하, 바람직하게는 85질량% 이하가 된다.
본 발명에 의한 조성물은, 상기한 (I) 내지 (V)을 필수로 하는 것이지만, 필요에 따라 추가로 화합물을 조합할 수 있다. 이러한 조합할 수 있는 재료에 대하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 조성물 전체에서 차지하는 (I) 내지 (V) 이외의 성분은, 전체의 질량에 대하여, 10% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이하이다.
<임의 성분>
또한, 본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물은 필요에 따라 기타 임의의 성분을 포함하고 있어도 좋다. 그러한 성분으로서는, 감광제나 계면활성제 등을 들 수 있다.
도포성을 개선하기 위해서는, 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서의 블랙 매트릭스용 조성물에 사용할 수 있는 계면활성제로서는, 예를 들어 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양성(兩性) 계면활성제 등을 들 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제로서는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류나 폴리옥시에틸렌 지방산 디에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 모노에스테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시피로피렌 블록 중합체, 아세틸렌알코올, 아세틸렌글리콜, 아세틸렌알코올의 폴리에톡실레이트, 아세틸렌글리콜의 폴리에톡실레이트 등의 아세틸렌글리콜 유도체, 불소 함유 계면활성제, 예를 들어 플로라도(상품명, 스미토모 쓰리엠 가부시키가이샤 제조), 메가팍(상품명, DIC 가부시키가이샤), 술푸론(상품명, 아사히 가라스 가부시키가이샤 제조), 또는 유기 실록산 계면활성제, 예를 들어 KP341(상품명, 신에츠 카가쿠코교 가부기키가이샤 제조) 등을 들 수 있다. 상기 아세틸렌글리콜로서는, 3-메틸-1-부틴-3-올, 3-메틸-1-펜틴-3-올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올 등을 들 수 있다.
또한 음이온성 계면활성제로서는, 알킬디페닐에테르디설폰산의 암모늄염 또는 유기 아민염, 알킬디페닐에테르설폰산의 암모늄염 또는 유기 아민염, 알킬벤젠설폰산의 암모늄염 또는 유기 아민염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산의 암모늄염 또는 유기 아민염, 알킬황산의 암모늄염 또는 유기 아민염 등을 들 수 있다.
또한, 양성 계면활성제로서는, 2-알킬-N-카르복시메틸-N-하이드록시에틸이 미다졸륨베타인, 라우릴산아미드프로필하이드록시설폰베타인 등을 들 수 있다.
이들 계면활성제는, 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 그 배합비는, 블랙 매트릭스용 조성물의 총 질량에 대하여, 통상 50 내지 10,000ppm, 바람직하게는 100 내지 5,000ppm이다.
또한, 본 발명에 따른 블랙 매트릭스용 조성물에, 감광제를 첨가함으로써 감광성을 부여하는 것도 가능하다. 감광제의 종류를 선택함으로써, 본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물을 포지티브형 감광성 조성물 또는 네거티브형 감광성 조성물 중 어느 하나로서 기능시킬 수 있다.
상기 (I) 흑색 착색제, (II) 실록산 중합체, (III) 표면 개질 실리카 미립자, (IV) 열 염기 발생제, 및 (V) 용제를 포함하여 이루어진 본 발명에 따른 블랙 매트릭스용 조성물은, 고휘도의 표시 디바이스 구조에 적합한, 고내열성, 및, 고차광성의 블랙 매트릭스의 제조에 적합하며, 게다가 제조도 간편하다. 종래의 블랙 매트릭스용 조성물은, 수지 또는 분산제의 열 안정성의 문제로부터 200℃ 정도까지밖에 내열성이 없었지만, 본 발명에서는 열 안정성이 높은 실록산 중합체 및 실리카 미립자가 사용되고 있고, 또한, 실리카 미립자가 카본 블랙 입자 사이에 존재하고 있다고 추정되므로, 300℃ 이상에서도 카본 블랙의 응집에 의해 발생하는 차광성이나 절연성 저하가 저감된다. 즉, 본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물이면, 분산제가 포함되는 경우에, 그 분산제가 200℃ 부근에서 분해되었다고 해도 표면 개질 실리카 미립자가 카본 블랙의 응집을 방해한다로 생각되므로, 보다 고온까지 견딜 수 있다. 또한, 분산제가 포함되어 있지 않아도, 표면 개질 실리카 미립자의 존재에 의해 카본 블랙 입자의 응집을 방지할 수 있다. 지금까지, 실리카 미립자와 같은 절연성 미립자의 사용예로서, 카본 표면의 피막이나 실리카를 코어로 하는 흑색 안료가 제안되어 있었지만, 합성이 복잡하다는 등의 문제가 있었다. 또한, 컬러 필터 안료와 투명 실리카 미립자를 혼합함으로써, 콘트라스트를 개량하는 제안이 있지만, 블랙 매트릭스로서의 제안은 되어 있지 않다. 블랙 매트릭스를 고내열의 BCB로 도포하여 평탄화·보호함으로써 안정화되고, 그 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 어레이 기판이 제안되어 있는데, 블랙 매트릭스 재료의 내열성에 대해서는 특별히 언급되어 있지 않다. 비정질 실리콘과 같은 비교적 저온 프로세스(300℃)에서 형성되는 박막 트랜지스터 어레이의 경우에는 내열성이 낮은 블랙 매트릭스에서도 사용될 수 있지만, 추가로 고온 프로세스가 필요한 산화물 반도체나 저온 폴리실리콘 반도체로의 적응은 곤란하다. 따라서, 본 발명에 의한 블랙 매트릭스용 조성물에 의한 상기 효과는, 종래의 블랙 매트릭스용 조성물의 기술 수준에 비추어, 예측될 수 있는 범위를 넘어선 현저한 효과라고 할 수 있다.
[블랙 매트릭스]
본 발명에 의한 블랙 매트릭스는, 상기의 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여 임의의 방법으로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 기판 위에 블랙 매트릭스용 조성물을 도포하고, 경화한 후에, 필요에 따라 에칭함으로써 패턴이 형성된다. 사용되는 기재로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실리콘 기판, 유리판, 금속판, 세라믹스판 등의 각종 기판을 들 수 있고, 특히, 액정 디스플레이의 어레이 기판 등은, 본 발명의 기판으로서 바람직한 것이다. 도포 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 스핀 코트법, 딥 코트법, 나이프 코트법, 롤 코트법, 스프레이 코트법, 슬릿 코트법 등의 각종 방법을 채용할 수 있다. 또는, 도포시에 블랙 매트릭스용 조성물을 원하는 패턴으로 인쇄할 수 있다.
이리 하여 기판 위에 형성된 도막은, 필요에 따라 프리베이크된다. 프리베이크 온도는, 조성물에 포함되는 유기 용제의 종류에 따라 조정되는데, 일반적으로 온도가 너무 낮으면, 도막 중의 유기 용제의 잔류분이 많아지고, 기판 운반 기기 등을 침범하는 원인이 되는 경우가 있고, 한편, 온도가 너무 높으면 급격하게 건조 되어, 도포 얼룩이 생겨 버린다. 이 때문에, 프리베이크 온도는 60 내지 200℃가 바람직하고, 80 내지 150℃가 더욱 바람직하다. 프리베이크는, 예를 들어 핫 플레이트, 오븐 등의 가열 장치를 사용하여 수행할 수 있고, 프리베이크 시간은, 사용한 유기 용제의 종류와 프리베이크의 온도에 따라 다르지만, 30초 내지 10분이 바람직하고, 1분 내지 5분이 더욱 바람직하다.
필요에 따라, 프리베이크된 도막을 경화시킨다. 경화시의 온도는, 도막이 경화되는 온도이면 임의로 선택할 수 있다. 그러나, 온도가 너무 낮으면 반응이 충분히 진행되지 않고 충분히 경화되지 않는 경우가 있다. 이 때문에 온도는 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 그러나, 첨가제로서 경화제를 첨가함으로써 150℃ 전후에서도 충분히 경화시킬 수 있다. 또한, OH기는 극성을 갖기 때문에, OH기가 잔존하면 유전율이 높아지는 경향이 있다. 따라서, 실리카질막의 유전율을 낮게 유지하고 싶은 경우에는 높은 온도, 구체적으로는 200℃ 이상에서 경화시키는 것이 보다 바람직하다. 또한, 반대로 온도가 너무 높으면, 열 에너지 비용이 증대해 버리기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 온도는 450℃ 이하인 것이 바람직하고, 350℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 시간은 특별히 한정되지 않지만, 15분 내지 3시간으로 하는 것이 바람직하다. 시간이 너무 길면 막에 크랙이 발생하기 쉬워지므로 주의가 필요하다. 또한, 처리는 대기 중에서 수행하는 것이 일반적이지만, 필요에 따라 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 하에서 수행할 수도 있다. 또한, 가열 장치도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 핫 플레이트, 오븐 등을 사용할 수 있다.
경화 후에, 필요에 따라 에칭에 의해 블랙 매트릭스를 패터닝한다. 에칭 방법으로서는 드라이 에칭법과 웨트 에칭법이 있는데, 용도에 따라 임의로 선택할 수 있다. 도포시에 블랙 매트릭스용 조성물을 원하는 모양으로 인쇄하고 있는 경우에는, 이 에칭 공정을 생략할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스용 조성물이 감광제를 포함하여, 감광성을 갖는 경우에는, 에칭 처리 대신에 노광·알칼리 수용액 처리를 수행함으로써 원하는 패턴을 얻을 수 있다.
본원 발명에 따른 블랙 매트릭스이면, 높은 내열성을 가지므로, 어레이 기판측에 형성하였다고 해도, 블랙 매트릭스 자체의 차광성이나 절연성이 저하되지 않고 양호한 차광성 및 절연성이 유지된다.
[블랙 매트릭스의 평가]
본 발명에 따른 블랙 매트릭스의 물성의 평가는, 이하에 기재하는 바와 같이 수행할 수 있다.
<차광성>
차광성은, UV-Vis 분광 광도계 Cary-4000을 사용하여 측정을 수행하여, 파장 400nm의 광의 투과율을 측정함으로써 평가할 수 있다.
<전기 저항>
전기 저항 측정은, 고저항률계 MCP-HT800을 사용하여 측정을 수행하고, 인가 전압 1000V에서의 표면 저항률을 MCC-B법으로 평가하였다. 프리베이크 후의 시트 저항값은, 어느 조성물(이하 실시예 A1 내지 A9, 비교예 A1)에서도 1.0×1015 초과이고, 경화 후의 표면 저항값이 내려가지 않으면 내열성을 갖는다고 평가된다.
[실시예]
본 발명을 여러 예에 의해 구체적으로 설명하면 이하와 같다.
조제예 1(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸 SE-1550(상품명, 머크사 제조)을 물 분산매액에서 같은 농도의 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME) 분산액으로 분산매 치환을 수행하였다. 3구 플라스크에, PGME 치환된 SE-1550을 30g, 물을 0.15g 투입하였다. 다음에 이것들을 60℃로 가열하면서 트리메톡시프로필실란(Pr-Si(OMe)3)을 6g 적하하고, 4시간 반응시켰다. 이것을 증발기로 농축하여, 표면 개질을 완료하였다.
조제예 2(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 30H50(상품명, 머크사 제조)을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 3(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 20H12(상품명, 머크사 제조)를 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 4(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 30H50(상품명, 머크사 제조)을 사용하여, 표면 개질제로서 메톡시트리메틸실란(Me3-Si(OMe))을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 5(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 30H50(상품명, 머크사 제조)을 사용하여, 표면 개질제로서 메톡시트리메틸실란(Me3-Si(OMe))과 트리메톡시비닐실란(CH2＝CH-Si(OMe)3)의 혼합물(혼합비 80:20)을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 6(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 30H50(상품명, 머크사 제조)을 사용하여, 표면 개질제로서 트리메톡시프로필실란(Pr-Si(OMe)3)과 트리메톡시비닐실란(CH2＝CH-Si(OMe)3)의 혼합물(혼합비 80:20)을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 7(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 20H12(상품명, 머크사 제조)을 사용하여, 표면 개질제로서 메톡시트리메틸실란(Me3-Si(OMe))을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 8(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 20H12(상품명, 머크사 제조)를 사용하여, 표면 개질제로서 트리메톡시메틸실란(Me-Si(OMe)3)을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
조제예 9(실리카 입자의 표면 개질)
실리카 졸로서 SE-1550 대신에 Klebosol 30H9(상품명, 머크사 제조)를 사용하여, 표면 개질제로서 트리메톡시프로필실란(Pr-Si(OMe)3)을 사용한 것 이외에는, 조제예 1과 동일하게 실리카 입자의 표면 개질을 수행하였다.
이하의 표에, 조제예 1 내지 9에서 얻어진 표면 개질 실리카 입자의 상세를 나타낸다.
Figure pct00007
<합성예 1(실록산 중합체 A의 합성)>
4구 플라스크에 메틸트리에톡시실란 107g과 페닐트리에톡시실란 96g과 PGMEA 300g을 투입하여, 용해시켰다. 다음으로 44% 수산화나트륨 수용액 48g을 첨가하여, 500rpm으로 2시간 교반하였다. 다음에 아세트산수로 중화를 수행하여, 1시간 교반하였다. 그 후, 분액 깔때기에 반응 용액을 옮겨 30분간 정치하여, 유기 용매상과 수상을 분리시켰다. 수상을 버리고, 분액 깔때기 중의 유기 용매상에 새롭게 순수 100g을 첨가하여 진탕하고, 유기 용매상에 남아 있는 알칼리 성분 및 수 가용 성분을 추출하여 세정하였다. 이 세정 조작을 3회 실시하였다. 이후, 순수로 세정된 유기 용매상을 회수하였다. 유기 용매상에 포함되는 실록산 중합체 A의 분자량 측정을 실시한 결과, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 1,200, 중량 평균 분자량이 1,700이었다.
실시예 A1(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
실록산 중합체 A, 조제예 1에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액, 흑색 착색제를, 고형분의 조성 질량비가 20:10:10이 되도록 혼합하였다. 여기서, 흑색 착색제로서는, 체적 평균 입자 직경이 100nm인 카본 블랙과 분산제를 포함하는 TSBK-007(상품명, 타이세이 카코사 제조)을 사용하였다. 또한 계면활성제로서 AKS-10(상품명, 신에츠 카가쿠코교 가부시키가이샤 제조)을, 전체 고형분 100질량부에 대하여 0.1질량부, 촉매로서 열 염기 발생제 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데센-7-오르토프탈산염(상품명, 산아프로 가부시키가이샤)을, 0.025질량부 첨가하여, 전체 고형분 35% PGMEA 용액으로 조제하여, 블랙 매트릭스용 조성물을 얻었다.
실시예 A2(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 2에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A3(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 3에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A4(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 4에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A5(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 5에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A6(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 6에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A7(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 7에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A8(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 8에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
실시예 A9(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
조제예 9에서 얻은 표면 개질 실리카 미립자의 PGME 분산액을 사용하여, 흑색 착색제로서 체적 평균 입자 직경이 200nm인 카본 블랙과 분산제를 사용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 블랙 매트릭스용 조성물의 조제를 수행하였다.
[비교예]
비교예 A1(블랙 매트릭스용 조성물의 조제)
실록산 중합체 A와 흑색 착색제를, 고형분 질량비가 30:10이 되도록 혼합하였다. 여기서, 흑색 착색제로서는, 실시예 A1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용 하였다. 또한 계면활성제로서 AKS-10(상품명, 신에츠 카가쿠코교 가부시키가이샤 제조)을, 전체 고형분 100질량부에 대하여 0.1질량부, 촉매로서 열 염기 발생제 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운데센-7-오르토프탈산염(상품명, 산아프로 가부시키가이샤 제조)을 0.025질량부 첨가하여, 전체 고형분 35%의 PGMEA 용액으로 조제하여 블랙 매트릭스용 조성물을 얻었다.
비교예 B1 블랙 매트릭스의 형성
비교예 A1에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 유리 기판(코닝 사 제조의 EAGLE XG(등록상표)) 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 그 때, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스용 조성물을 도포하고, 130℃, 90초간, 핫 플레이트에서 프리베이크를 수행하였다.
비교예 B2 블랙 매트릭스의 형성
프리베이크 후에 180℃, 1시간, 공기 중에서 경화 처리를 수행한 것 이외에는, 비교예 B1과 동일하게 하여 블랙 매트릭스를 형성하였다.
비교예 B3 블랙 매트릭스의 형성
경화 처리의 온도를 200℃로 한 것 이외에는, 비교예 B2와 동일하게 하여 블랙 매트릭스를 형성하였다.
비교예 B4 블랙 매트릭스의 형성
경화 처리의 온도를 230℃로 한 것 이외에는, 비교예 B2와 동일하게 하여 블랙 매트릭스를 형성하였다.
비교예 B5 블랙 매트릭스의 형성
경화 처리의 온도를 250℃로 한 것 이외에는, 비교예 B2와 동일하게 하여 블랙 매트릭스를 형성하였다.
비교예 B6 블랙 매트릭스의 형성
경화 처리의 온도를 250℃, 1시간, 추가로 350℃, 1시간 수행한 것 이외에는, 비교예 B2와 동일하게 하여 블랙 매트릭스를 형성하였다.
비교예 B1 내지 5에 대하여 시트 저항을 측정하여, 그 결과를 하기의 표에 정리하였다.
Figure pct00008
경화 처리 전의 비교예 B1에 대하여, 비교예 B2 내지 B6에서는 경화 처리 온도가 높을수록 시트 저항이 내려가는 것이 확인되었다.
실시예 B1 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A1에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 유리 기판(코닝 사 제조의 EAGLE XG(등록상표)) 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 그 때, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스용 조성물을 도포하고, 130℃, 90초간, 핫 플레이트에서 프리베이크를 수행하고, 이어서, 비교예 B6과 동일하게, 250℃, 1시간, 공기 중 및 350℃, 1시간, 공기 중에서 경화 처리를 수행하였다.
실시예 B2 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A2에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B3 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A3에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B4 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A4에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B5 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A5에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B6 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A6에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B7 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A7에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B8 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A8에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B9 블랙 매트릭스의 형성
실시예 A9에서 얻어진 블랙 매트릭스용 조성물을 사용하여, 실시예 B1과 동일하게, 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하였다.
실시예 B1 내지 9 및 비교예 B6에서 얻어진 블랙 매트릭스의 시트 저항 및 투과율을, 각각 고저항률계 및 UV-Vis 분광 광도계를 사용하여 측정하고, 결과를 하기의 표에 정리하였다.
Figure pct00009
표면 개질 실리카 입자를 포함하는 조성물에서는, 고온 경화 처리 후에도 시트 저항의 저하가 작은 것이 확인되었다.

Claims (7)

  1. (I) 체적 평균 입자 직경이 1 내지 300nm인 카본 블랙을 포함하는 흑색 착색제,
    (II) 일반식 (Ia), (Ib) 및/또는 (Ic)로 표시되는 반복 단위를 갖는 실록산 중합체로서, 일반식 (Ia)의 전체 반복 단위에서의 비율 x는 0몰% 이상 30몰% 이하이며, 일반식 (Ib)의 전체 반복 단위에서의 비율 y는 50몰% 이상 100몰% 이하이고, 일반식 (Ic)의 전체 반복 단위에서의 비율 z는 0몰% 이상 30몰% 이하인, 실록산 중합체:
    일반식 (Ia)
    Figure pct00010

    일반식 (Ib)
    Figure pct00011

    일반식 (Ic)
    Figure pct00012

    상기 일반식들에서,
    R1은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 10의 직쇄상, 분기상 또는 환상의, 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다;
    (III) 표면의 적어도 일부에 일반식 (3)으로 표시되는 관능기를 갖는, 체적 평균 입자 직경 1 내지 300nm의 표면 개질 실리카 미립자:
    일반식 (3)
    -(O)kSiR3 m(OR5)l
    상기 일반식 (3)에서,
    R3은, 하나 이상의 메틸렌이 산소로 치환되어 있어도 좋은, 또는 하나 이상의 수소가 불소로 치환되어 있어도 좋은, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 알킬기 또는 알케닐기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 나타내고, R5는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 나타내고, k＋l＋m＝4, k＝1 내지 3, m＝0 내지 3을 나타낸다;
    (IV) 열 염기 발생제, 및
    (V) 용제
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 블랙 매트릭스용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카본 블랙의 체적 평균 입자 직경과, 상기 표면 개질 실리카 미립자의 체적 평균 입자 직경의 비가, 1:0.05 내지 1:3인, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흑색 착색제와 상기 실록산 중합체의 질량비가, 흑색 착색제:실록산 중합체＝10:90 내지 50:50의 범위에 있는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑색 착색제와 상기 표면 개질 실리카 미립자의 질량비가, 흑색 착색제:실리카 미립자＝10:90 내지 90:10의 범위에 있는, 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 도포하고, 경화하는, 블랙 매트릭스의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 경화 후에 추가로 에칭하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 조성물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는, 블랙 매트릭스.
KR1020197019627A 2016-12-08 2017-12-07 블랙 매트릭스용 조성물, 블랙 매트릭스, 및 블랙 매트릭스의 제조 방법 KR102395344B1 (ko)

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KR1020197019627A KR102395344B1 (ko) 2016-12-08 2017-12-07 블랙 매트릭스용 조성물, 블랙 매트릭스, 및 블랙 매트릭스의 제조 방법

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109254445B (zh) * 2018-10-15 2020-12-25 深圳市华星光电技术有限公司 一种黑色矩阵分散液及其制备方法、显示面板
CN110205037A (zh) * 2019-05-30 2019-09-06 深圳市华星光电技术有限公司 封框胶及液晶显示装置
CN111987133B (zh) * 2020-09-02 2022-05-27 京东方科技集团股份有限公司 镜面显示面板及镜面显示装置
TWI827161B (zh) * 2022-07-26 2023-12-21 台虹科技股份有限公司 鈦黑組合物、聚醯胺酸組合物、聚醯亞胺膜及其層疊體

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0873800A (ja) 1994-08-31 1996-03-19 T & K Touka:Kk 顔料分散組成物
JPH10204321A (ja) 1997-01-24 1998-08-04 Nippon Kayaku Co Ltd 黒色顔料組成物、高抵抗黒色感放射線性樹脂組成物及びその硬化物
JP2000143985A (ja) 1998-08-31 2000-05-26 Toray Ind Inc 黒色被覆組成物、樹脂ブラックマトリックス、カラ―フィルタ―および液晶表示装置
JP2000169591A (ja) * 1998-12-11 2000-06-20 Ube Nitto Kasei Co Ltd 光硬化性樹脂被覆粒子、その製造方法および液晶表示素子の製造方法
US6407782B1 (en) 1999-11-15 2002-06-18 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Array substrate having color filter for liquid crystal display device and method of manufacturing the same
JP2002285007A (ja) 2001-03-27 2002-10-03 Dainippon Printing Co Ltd 黒色樹脂組成物、黒色被膜、ブラックマトリックス基板および黒色樹脂組成物の製造方法
JP2004292672A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Mikuni Color Ltd カーボンブラック分散液
JP2008150428A (ja) 2006-12-14 2008-07-03 Toda Kogyo Corp ブラックマトリックス用着色材及び該ブラックマトリックス用着色材を含有するブラックマトリックス用着色組成物並びにカラーフィルター
JP2008164985A (ja) 2006-12-28 2008-07-17 Kao Corp カラーフィルター用着色組成物
JP2008208342A (ja) 2007-01-31 2008-09-11 Toray Ind Inc 樹脂組成物、硬化膜、および硬化膜を有するカラーフィルタ
JP2008242078A (ja) 2007-03-27 2008-10-09 Jsr Corp 着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示素子
KR20150134411A (ko) * 2013-03-29 2015-12-01 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 비닐기 함유 화합물을 함유하는 조성물
KR20160043899A (ko) * 2014-10-14 2016-04-22 사카타 인쿠스 가부시키가이샤 블랙 매트릭스용 안료 분산 조성물

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734551A (ja) * 1993-07-09 1995-02-03 Hirobumi Furukawa 鉄骨構造の継手における接合材及び接合法
JP4222344B2 (ja) * 1998-08-31 2009-02-12 東レ株式会社 黒色被覆組成物の製造方法、樹脂ブラックマトリックスの製造方法、カラーフィルターの製造方法および液晶表示装置の製造方法
JP2009206197A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Fujifilm Corp ナノインプリント用硬化性組成物、硬化物およびその製造方法
JP2011257635A (ja) * 2010-06-10 2011-12-22 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 絶縁膜形成用感光性組成物
WO2013031736A1 (ja) * 2011-08-30 2013-03-07 旭硝子株式会社 ネガ型感光性樹脂組成物、隔壁、ブラックマトリックスおよび光学素子
CN102627770B (zh) * 2012-03-16 2014-03-05 深圳市惠乐光电有限公司 一种有机硅氧烷聚合物及其制备方法、彩色滤光片用阻光剂、彩色滤光片及其制备方法
JP6127497B2 (ja) * 2012-12-19 2017-05-17 Jsr株式会社 着色組成物、カラーフィルタ、表示素子及びポリシロキサン
TWI521308B (zh) * 2014-03-28 2016-02-11 奇美實業股份有限公司 感光性聚矽氧烷組成物及其應用
US10061151B2 (en) * 2014-06-30 2018-08-28 Lg Display Co., Ltd. Light shielding material and display device including the same
KR20160094668A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물, 이로써 제조된 컬럼 스페이서 및 이를 구비한 액정 표시 장치

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0873800A (ja) 1994-08-31 1996-03-19 T & K Touka:Kk 顔料分散組成物
JPH10204321A (ja) 1997-01-24 1998-08-04 Nippon Kayaku Co Ltd 黒色顔料組成物、高抵抗黒色感放射線性樹脂組成物及びその硬化物
JP2000143985A (ja) 1998-08-31 2000-05-26 Toray Ind Inc 黒色被覆組成物、樹脂ブラックマトリックス、カラ―フィルタ―および液晶表示装置
JP2000169591A (ja) * 1998-12-11 2000-06-20 Ube Nitto Kasei Co Ltd 光硬化性樹脂被覆粒子、その製造方法および液晶表示素子の製造方法
US6407782B1 (en) 1999-11-15 2002-06-18 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Array substrate having color filter for liquid crystal display device and method of manufacturing the same
JP2002285007A (ja) 2001-03-27 2002-10-03 Dainippon Printing Co Ltd 黒色樹脂組成物、黒色被膜、ブラックマトリックス基板および黒色樹脂組成物の製造方法
JP2004292672A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Mikuni Color Ltd カーボンブラック分散液
JP2008150428A (ja) 2006-12-14 2008-07-03 Toda Kogyo Corp ブラックマトリックス用着色材及び該ブラックマトリックス用着色材を含有するブラックマトリックス用着色組成物並びにカラーフィルター
JP2008164985A (ja) 2006-12-28 2008-07-17 Kao Corp カラーフィルター用着色組成物
JP2008208342A (ja) 2007-01-31 2008-09-11 Toray Ind Inc 樹脂組成物、硬化膜、および硬化膜を有するカラーフィルタ
JP2008242078A (ja) 2007-03-27 2008-10-09 Jsr Corp 着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示素子
KR20150134411A (ko) * 2013-03-29 2015-12-01 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 비닐기 함유 화합물을 함유하는 조성물
KR20160043899A (ko) * 2014-10-14 2016-04-22 사카타 인쿠스 가부시키가이샤 블랙 매트릭스용 안료 분산 조성물

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TW201829590A (zh) 2018-08-16
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