TWI636083B - 附有遮光材之基板,彩色濾光片及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種生產性良好且實現優異之低反射性之附有遮光材之基板。本發明之基板係於透明基板上具有遮光材之附有遮光材之基板,並且上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,且滿足下述(1)及(2)。
(1)上述遮光材含有(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子。
(2)上述遮光材中之上述微粒子之濃度於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側低於上述透明基板側。

Description

附有遮光材之基板,彩色濾光片及液晶顯示裝置
本發明係關於一種附有遮光材之基板、彩色濾光片及液晶顯示裝置。詳細而言,本發明係關於一種反射率較低、遮光性優異之附有遮光材之基板、用以形成該遮光材之著色樹脂組成物、以及具有該遮光材之彩色濾光片及液晶顯示裝置。
先前,作為使用顏料之彩色濾光片之製造法,已知有染色法、電鍍法、噴墨法、顏料分散法等。
於利用顏料分散法製造彩色濾光片之情形時,通常將向藉由分散劑等將顏料分散而成之著色樹脂組成物中添加有黏合劑樹脂、光聚合起始劑、光聚合性單體等的感光性著色樹脂組成物塗佈於玻璃基板上並加以乾燥,其後使用光罩進行曝光,實施顯影,藉此形成著色圖案,其後對其進行加熱,藉此固定圖案而形成像素。對於每種顏色重複進行該等步驟,而形成彩色濾光片。
對於彩色濾光片所使用之遮光材,要求遮光性、圖案成形性、電氣特性等各種品質,另外亦可舉出反射性。關於液晶面板,通常隔著玻璃可見彩色濾光片之像素、遮光材,但表面之反射性越低,來自外部之映入越少,可獲得良好之圖像。通常,像素、遮光材包含 有色材料與樹脂之混合物或其煅燒物,但玻璃與像素、與遮光材之間因折射率之差異而引起反射。玻璃或樹脂之折射率為1.5左右,相對於此,有色材料之值通常高於該值,例如碳黑有2.0左右,因此,有含量越高反射性亦變得越高之傾向。
近年來,業界逐漸對液晶顯示裝置要求更高之遮光性,伴隨於此,必須增加有色材料之量,結果有反射性亦變得更高之傾向。專利文獻1中記載有於光硬化性樹脂層上設置有金屬薄膜層之遮光層。然而,利用鉻等所進行之金屬蒸鍍亦存在如下問題:製造步驟較長且生產性較低、成本較高,又,產生由蝕刻處理之廢液等引起之環境問題等。
又,專利文獻2中記載有於基板上形成包含2層以上之樹脂層之遮光層,且將該遮光層之基板側之第1層設為光吸收層,將第2層以後設為光反射層,藉此高度遮光,可降低自觀察者側觀察時之反射率。
進而,專利文獻3中記載有藉由於基板上形成著色樹脂層,進而於其上形成黑色樹脂層,而可製成光線反射率於整個可見光波長區域均較低,遮光性優異者。
另一方面,關於將粒狀二氧化矽等調配至感光性樹脂組成物中,於若干文獻中有所記載。例如專利文獻4中記載有為了電鍍層之密接化而向保護膜中添加有機矽烷。又,專利文獻5中記載有為了改善圖案形成性而向黑矩陣用感光性組成物中添加粒狀二氧化矽。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利第3367173號公報
專利文獻2:日本專利特開2006-11180號公報
專利文獻3:日本專利特開平8-146410號公報
專利文獻4:日本專利特開平5-288926號公報
專利文獻5:日本專利特開2008-304583號公報
本發明者經過研究,結果發現:專利文獻2中記載之附有遮光材之基板存在因將第2層以後設為光反射層而導致難以進一步降低反射率之問題。又,發現專利文獻3中記載之附有遮光材之基板存在因基板上形成有著色樹脂層而導致反射率之波長依存性並不充分之問題。
本發明之第1課題在於提供一種生產性良好且可實現優異之低反射性的附有遮光材之基板。本發明之第2課題在於提供一種實現優異之低反射性、進而反射率之波長依存性較低的附有遮光材之基板。
本發明之第3課題在於提供一種用以生產性較高地形成可實現優異之低反射性之附有遮光材之基板的著色樹脂組成物。
本發明者為了解決上述第1課題反覆進行努力研究,結果發現:藉由使遮光材中含有特定之微粒子,且控制該微粒子之厚度方向之濃度分佈,而生產性良好且可實現優異之低反射性。又,為了解決上述第2課題反覆進行努力研究,結果發現:藉由使遮光材之透明基板側及與其相反之側含有特定之有色材料,且控制厚度方向之OD值,而可實現優異之低反射性,進而可降低反射率之波長依存 性。進而,為了解決上述第3課題反覆進行努力研究,結果發現:藉由使著色樹脂組成物中含有特定量之特定之粒子,可生產性較高地形成可實現優異之低反射性之附有遮光材之基板。
即,本發明之主旨在於下述[1]至[18]。
[1]一種附有遮光材之基板,其係於透明基板上具有遮光材者,並且上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,且滿足下述(1)及(2):(1)上述遮光材含有(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子;(2)上述遮光材中之上述微粒子之濃度於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側低於上述透明基板側。
[2]如上述[1]之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側高於上述透明基板側。
[3]如上述[1]或[2]之附有遮光材之基板,其中,(C)微粒子為無機微粒子。
[4]如上述[3]之附有遮光材之基板,其中,上述無機微粒子為二氧化矽粒子。
[5]如上述[1]至[4]中任一項之附有遮光材之基板,其中,(A)有色材料含有選自由碳黑、鈦黑及有機著色顏料所組成之群中之1種以上。
[6]一種附有遮光材之基板,其係於透明基板上具有遮光材者,並且上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,且滿足下述(3)~(5): (3)上述遮光材之透明基板側含有黑色顏料作為(A)有色材料;(4)上述遮光材之與透明基板相反之側含有顏料作為(A)有色材料;(5)上述遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側高於上述透明基板側。
[7]如上述[1]至[6]中任一項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材之每1μm之OD值為2.5以上。
[8]如上述[1]至[7]中任一項之附有遮光材之基板,其中,(B)有機結合材為鹼可溶性樹脂之硬化物。
[9]如上述[1]至[8]中任一項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材進而含有(E)光聚合起始劑。
[10]如上述[1]至[9]中任一項之附有遮光材之基板,其於波長550nm下之相對反射率為1.0%以下,(其中,上述相對反射率係自上述透明基板側以5度之入射角射入光並以鏡面板作為基準所測得之值)。
[11]如上述[10]之附有遮光材之基板,其於波長450~650nm下之上述相對反射率之上限值與下限值之差為0.5%以下。
[12]如上述[1]至[11]中任一項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材係由2層以上之層所構成。
[13]一種彩色濾光片,其具有如上述[1]至[12]中任一項之附有遮光材之基板。
[14]一種液晶顯示裝置,其具有如上述[13]之彩色濾光片。
[15]一種著色樹脂組成物,其係包含(A)有色材料、(B')有機結合材、(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子、及(D)有機溶劑者,並且(C)微粒子之含量為15質量%以上。
[16]如上述[15]之著色樹脂組成物,其中,(C)微粒子為無機微粒子。
[17]如上述[16]之著色樹脂組成物,其中,上述無機微粒子為二氧化矽粒子。
[18]如上述[15]至[17]中任一項之著色樹脂組成物,其中,(A)有色材料含有選自由碳黑、鈦黑及有機著色顏料所組成之群中之1種以上。
本發明之第1態樣之附有遮光材之基板於生產性方面良好,可實現優異之低反射性。又,本發明之第2態樣之附有遮光材之基板實現優異之低反射性,進而反射率之波長依存性較低。進而,本發明之第3態樣之著色樹脂組成物可生產性較高地形成可實現優異之低反射性之附有遮光材之基板。
1‧‧‧微粒子
10‧‧‧遮光材
11‧‧‧透明基板
12‧‧‧第1遮光層
12A‧‧‧第1遮光層用塗膜
13‧‧‧第2遮光層
13A‧‧‧第2遮光層用塗膜
14‧‧‧抗反射膜
15‧‧‧光罩
16‧‧‧測定入射光路
17‧‧‧測定反射光路
圖1(a)及圖1(b)係用以說明本發明之附有遮光材之基板之一態樣的概念圖。
圖2(a)至圖2(c)係說明本發明之遮光材之形成步驟的概要側剖面圖,圖2(a)表示塗佈步驟,圖2(b)表示曝光步驟,圖2(c)表示顯影後之遮光材。
圖3(a)及圖3(b)係說明相對反射率之測定方法的概要側剖面圖。
圖4(a)及圖4(b)係測定反射率時之相對於波長之反射率分佈圖,圖4(a)為實施例2中於具有抗反射膜之情況下測定反射率R1時之相對於波長之反射率分佈圖,圖4(b)為實施例中於不設置抗反射膜之情況下測定反射率R3時之相對於波長之反射率分佈圖。
以下,具體說明本發明之實施形態,但本發明並不限 定於以下之實施形態,可在其主旨之範圍內進行各種變更而實施。
於本發明中,所謂折射率意指波長589nm下之折射率。
又,於本發明中,所謂「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸及/或甲基丙烯酸」,「(甲基)丙烯酸酯」、「(甲基)丙烯醯基」亦相同。
又,於本發明中,所謂「總固形份」意指著色樹脂組成物中或下述油墨中所含有之除溶劑以外之全部成分。又,於本發明中,所謂重量平均分子量係指利用凝膠滲透層析法(GPC,Gel Permeation Chromatography)所獲得之以聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)。再者,於本說明書中,「質量」意指「重量」。又,於本發明中,所謂「胺值」只要無特別規定,則表示以有效固形份換算之胺值,係以相當於分散劑之固形份每1g之鹼量的KOH之質量所表示之值。再者,下文說明測定方法。
又,於本發明中,所謂「遮光材」,意指設置於透明基板上之具有遮光性之硬化物,且係於塗佈著色樹脂組成物後進行乾燥而塗膜化者、對該塗膜進行曝光及/或顯影而成者等。本發明之遮光材亦包含黑矩陣、邊框等。
<第1態樣之附有遮光材之基板>
本發明之第1態樣之附有遮光材之基板之特徵在於:於透明基板上具有遮光材,上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,且滿足下述(1)及(2)。(1)上述遮光材含有(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子。(2)上述遮光材中之上述微粒子之濃度於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側低於上述透明基板側。
如此,以遮光材中之(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子(以下僅稱為「(C)微粒子」)之濃度於厚度方向上不同,且使與透明基板相反之側低於透明基板側之方式構成,藉此,於將著色樹脂組成物塗佈複數次而形成遮光材之情形時,有可抑制於已塗佈之著色樹脂組成物上進而塗佈著色樹脂組成物時可能產生之已塗佈之著色樹脂組成物之溶解的傾向,因此,有即便以1次曝光顯影亦可容易地構成遮光材之傾向。進而,藉由使(C)微粒子之折射率在特定範圍內,有可抑制因(C)微粒子所致之光之反射的傾向。
作為本發明之第1態樣之附有遮光材之基板之一例,可舉出如下者:如圖1(a)般,遮光材10中之(C)微粒子1之濃度於厚度方向上逐漸不同,且與上述透明基板11相反之側低於上述透明基板11側。為了獲得此種附有遮光材之基板,可舉出以(C)微粒子之濃度逐漸降低之方式將(C)微粒子之濃度不同之著色樹脂組成物塗佈複數次的方法。亦可將含有(C)微粒子之著色樹脂組成物於透明基板上塗佈1次,於其上塗佈不含(C)微粒子之著色樹脂組成物。於該情形時,有藉由利用相同種類或類似種類之材料構成各著色樹脂組成物中之(B)有機結合材,可抑制因複數次塗佈所致之形成界面的傾向。
又,可舉出如下者:如圖1(b)般,由2層以上之層(第1遮光層12與第2遮光層13)構成遮光材10,使與透明基板11相反之側之層中之(C)微粒子1之濃度低於透明基板11側。例如為了獲得此種附有遮光材之基板,可舉出以使(C)微粒子之濃度逐漸降低之方式將(C)微粒子之濃度不同之著色樹脂組成物塗佈複數次的方法。亦可將含有(C)微粒子之著色樹脂組成物於透明基板上塗佈1次,並於其上塗佈不含(C)微粒子之著色樹脂組成物。於該情形時,有藉由利用不同種類之 材料構成各著色樹脂組成物中之(B)有機結合材,可於塗佈複數次時形成界面之傾向。積層構造並無特別限定,例如亦可相對於與透明基板之接觸面而平行地積層2層以上之遮光層。又,積層數並無特別限制,但若積層數較多,則形成遮光材時之著色樹脂組成物之塗佈步驟數增多,製造效率變差,故而較佳為2~4層,更佳為2~3層,進而較佳為2層。
如此,本發明之第1態樣之附有遮光材之基板只要如圖1(a)或圖1(b)般,於遮光材中至少包含以(C)微粒子之濃度於厚度方向上不同,且使與上述透明基板相反之側低於上述透明基板側之方式構成之區域即可。例如遮光材不僅可包含圖1(b)之第1遮光層及第2遮光層,亦可包含藉由於第2遮光層13上進而包含與第1遮光層相同之層作為第3遮光層,而使(C)微粒子之濃度在與透明基板相反之側高於透明基板側的區域。
作為(C)微粒子,可較佳地採用以下所記載者。通常,透明基板與遮光材之界面之反射率因透明基板與遮光材之折射率之差而成為程度不同者。例如用作透明基板之玻璃或樹脂,又,成為著色樹脂組成物之成分之樹脂之折射率約為1.4~1.6。相對於此,(A)有色材料之折射率有高於該值之傾向。例如,碳黑之折射率約為2.0~i(複數)。因此,隨著增加用以形成遮光材之著色樹脂組成物中之碳黑之量,著色樹脂組成物之折射率增大,結果與透明基板之折射率之差增大,而使透明基板與遮光材之界面之反射率增大。因此,變得難以同時實現高遮光性與低反射率。
另一方面,於欲利用通常之著色樹脂組成物實施多層化之情形時,若塗佈著色樹脂組成物並加以乾燥而形成第1層之塗膜 後塗佈用於第2層之著色樹脂組成物,則存在因第2層之塗佈液之溶劑而使第1層之塗膜溶解之情形。
為了解決此種問題,而使第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材含有(C)微粒子。於本發明中,作為添加(C)微粒子之效果,有填充效果,可舉出提高著色樹脂組成物之耐溶劑性。又,藉由使樹脂成分在著色樹脂組成物中所占之含量降低,亦可提高耐溶劑性。該等效果係藉由添加(A)有色材料便可多少獲得者,基於上述原因,若增加(A)有色材料之量,則有成為造成反射率增大之原因之傾向。
作為可用於第1態樣之附有遮光材之基板的(C)微粒子,可舉出二氧化矽微粒子、樹脂微粒子等,但並不限定於該等。(C)微粒子之折射率為1.2以上,較佳為1.3以上,更佳為1.4以上,又,為1.8以下,較佳為1.7以下,更佳為1.6以下。若(C)微粒子之折射率過大,則有遮光材之折射率增大,成為使透明基板與遮光材之界面之反射率增大之原因的傾向。(C)微粒子可單獨使用1種亦可組合使用2種以上。
作為折射率滿足上述範圍之微粒子,例如可舉出無機微粒子或樹脂微粒子,就可簡便地獲得所需之粒徑者之觀點而言,較佳為無機微粒子,就可進一步縮小粒徑之觀點而言,更佳為氧化物粒子。作為氧化物粒子,例如可舉出:氧化矽(二氧化矽)、氧化鋁、氧化鋯,就分散性之觀點而言,更佳為氧化矽(二氧化矽)之微粒子。
作為二氧化矽微粒子,可使用乾式二氧化矽、矽酸膠、或其溶劑分散品等。較佳為使該等分散於有機溶劑中後,與其他成分進行混合而用於著色樹脂組成物之製備。或者,亦可將(A)有色材料與二氧化矽混合,使該等分散而添加。(C)微粒子之平均粒徑可利用 布厄特(BET,Brunauer-Emmett-Teller)法等進行測定,較佳為5nm以上,更佳為10nm以上,又,較佳為100nm以下,更佳為20nm以下。若(C)微粒子之平均粒徑過小,則存在變得無法保持分散穩定性之情形,又,若過大,則存在對所形成之遮光材之平面均勻性造成障礙之情形。
作為可用於本發明中之二氧化矽微粒子之一例,作為乾式二氧化矽,可舉出Nippon Aerosil公司製造之Aerosil系列,作為矽酸膠,可舉出日產化學公司製造之Snowtex系列、有機二氧化矽溶膠系列等。
作為樹脂粒子,可舉出丙烯酸系樹脂微粒子,但並不僅限於此。於製備著色樹脂組成物時,樹脂微粒子可使用分散於(D)有機溶劑中者,亦可與(A)有色材料進行混合而共分散。基於與二氧化矽微粒子相同之原因,樹脂微粒子之利用BET法所獲得之平均粒徑較佳為20~500nm,更佳為30~300nm。
於第1態樣之附有遮光材之基板中,作為(C)微粒子,上述中較佳為二氧化矽微粒子,進而較佳為矽酸膠之溶劑分散品。
又,關於(C)微粒子於遮光材中之厚度方向上之濃度,例如可利用以下之方法進行確認。
(1)掃描式電子顯微鏡(SEM,scanning electron microscope)之二次電子像
對透明基板及遮光材之剖面之SEM之二次電子像進行確認。例如於使用二氧化矽粒子或金屬氧化物粒子等作為(C)微粒子之情形時,二氧化矽粒子或金屬氧化物粒子等之強度高於來自有機結合材、光聚合性化合物等之碳原子之強度,因此可於剖面確認濃度分佈。
(2)藉由掃描式電子顯微鏡-能量分散型X射線分析(SEM-EDS,energy dispersive X-ray spectroscopy)之元素分析
藉由SEM-EDS對透明基板及遮光材之剖面進行元素分析,測定厚度方向上之強度分佈(射線分析)。例如於透明基板為玻璃基板且(C)微粒子為二氧化矽粒子之情形時等,對本發明之附有遮光材之基板與附有不含二氧化矽粒子之遮光材之基板進行測定,以玻璃面進行標準化,求出沿其示差譜之厚度方向之強度分佈,藉此可確認濃度分佈。即,得知只要示差譜之強度於厚度方向上均勻,則不存在(C)微粒子之厚度方向上之濃度分佈,另一方面,若示差譜之強度於透明基板側較強,則透明基板側之(C)微粒子之濃度較高。
本發明之第1態樣之遮光材之每1μm之OD值(以下有時稱為「單位OD值」,以「/μm」表示其單位)較佳為2.5以上,更佳為3.0以上,進而較佳為3.5以上。藉由將該單位OD值設為上述下限值以上,有可獲得充分之遮光性之傾向。另一方面,單位OD值越大,遮光材之遮光性越高,故而較佳,但若為了使單位OD值更大而增加有色材料之添加量,則存在損害對基板之密接性、顯影性之情形,因此遮光材之單位OD值較佳為5.0/μm以下,進而佳為4.5/μm以下。每1μm之OD值可藉由將遮光材整體之OD值換算為每1μm厚度之值而求出。
又,本發明之第1態樣之遮光材較佳為遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,且與透明基板相反之側低於透明基板側。藉由如此構成,有可更簡便地同時實現高遮光性與低反射性之傾向。例如,遮光材之透明基板側之單位OD值較佳為0.1/μm以上,更佳為0.5/μm以上,又,較佳為1.5/μm以下,更佳為1.0/μm以下。藉 由設為上述下限值以上,有可於塗佈複數次時抑制已塗佈之著色樹脂組成物之溶解之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,有可使反射率降低之傾向。透明基板側之單位OD值例如可藉由測定自透明基板至厚度0.5μm之範圍之OD值,用該值除以厚度而求出。再者,於遮光材由2層以上之層形成之情形時,亦可對透明基板上之第1層之單位OD值進行測定。
另一方面,與透明基板相反之側之單位OD值較佳為2.5/μm以上,更佳為3.0/μm以上,又,較佳為5.0/μm以下,更佳為4.5/μm以下。藉由設為上述範圍內,有可使遮光材整體實現所需之遮光性之傾向。與透明基板相反之側之單位OD值例如可藉由測定自遮光材之上表面至厚度0.5μm之範圍之OD值,用該值除以厚度而求出。再者,於遮光材由2層以上之層形成之情形時,亦可對透明基板上之第1層以外之第2層以後之單位OD值進行測定。
又,本發明之第1態樣之遮光材於波長550nm下之相對反射率較佳為1.0%以下,更佳為0.7%以下,又,通常為0.1%以上。上述相對反射率可自透明基板側以5度之入射角射入光並以鏡面板作為基準而測定。藉由如此將基板與遮光材間之反射率設為上述上限值以下,可製成來自外部之映入較少而獲得良好圖像之遮光材。又,藉由使遮光材含有有色材料,多少會產生反射,因此有成為上述下限值以上之傾向。
又,本發明之第1態樣之遮光材於波長450~650nm下之相對反射率之上限值與下限值之差較佳為0.5%以下,更佳為0.3%以下,通常為0.01%以上。藉由設為上述上限值以下,有可使遮光材之色調成為黑色,而可使製作面板時之色調成為所需者之傾向。又, 由於有色材料之反射率根據波長而多少有差異,故而有0.01%以上會產生上下限差之傾向。
本發明之第1態樣之遮光材之總膜厚較佳為0.2μm以上,更佳為0.5μm以上,進而較佳為0.8μm以上,又,較佳為20μm以下,更佳為10μm以下,進而較佳為5μm以下。若遮光材之總膜厚過薄,則存在無法獲得充分之遮光性之情形,若過厚,則存在於設置顏色像素時在邊界部產生階差,以液晶顯示面板裝置進行面板化時,作為液晶單元間隙之重疊相隔距離變得不均勻,成為單元間隙不良之原因之情形。於由2層以上之層構成遮光材之情形時,透明基板上之第1層之膜厚較佳為0.2μm以上,更佳為0.5μm以上,又,較佳為1.5μm以下,更佳為0.8μm以下。若第1層之膜厚過薄,則存在第2層以後之層增大反射率之情形,若過厚,則存在不會使遮光材整體達成所需之遮光性之情形。
作為透明基板,通常使用下述本發明之彩色濾光片之說明中所述者。
作為用於遮光材之(A)有色材料,可較佳地採用以下之<(A)有色材料>中記載者。尤其是亦可採用<第2態樣之附有遮光材之基板>中記載者。又,作為(B)有機結合材,例如可舉出使下述(B')有機結合材硬化而成者。於使用(E)光聚合起始劑或含有其他成分之(B')有機結合材之情形時,遮光材亦可含有(E)光聚合起始劑或其他成分。第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材通常可使用至少含有(A)有色材料、(B)有機結合材、及視需要之(C)微粒子之著色樹脂組成物而形成。
<(A)有色材料>
第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材、及用以形成該遮光材之著色樹脂組成物通常含有(A)有色材料。作為(A)有色材料,可使用染料或顏料,就耐熱性、耐光性等方面而言,較佳為顏料。例如可舉出附有C.I.顏料編號之公知顏料。顏料中不包括由金屬單質組成之粒子。有色材料所呈現之顏色並無特別限定,就實現較高之遮光性之觀點而言,較佳為黑色。
作為黑色有色材料,可舉出:碳黑、鈦黑、乙炔黑、燈黑、骨黑、石墨、苯胺黑、花青黑、苝黑(BASF K0084、K0086)、氧化鐵系黑色顏料等黑色顏料。
又,亦可使用日本專利特開2010-134453號公報中記載之以銀錫合金作為主成分之微粒子等,於該情形時,就抑制圖案之剝離等之觀點而言,亦可如同一公報中記載般組合使用特定之光聚合起始劑。又,就成為所需之圖案形狀之觀點而言,亦可如日本專利特開2013-130843號公報中記載般組合使用特定之鹼可溶性樹脂。進而,就成為所需之圖案形狀之觀點而言,亦可如日本專利特開2013-134264號公報中記載般與特定之苝系黑色顏料(苝黑)組合使用。該等之中,就遮光率、圖像特性之觀點而言,較佳為碳黑、鈦黑。作為碳黑之例,可舉出如下之碳黑。
三菱化學公司製造:MA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B
Degussa公司製造:Printex 3、Printex 30P、Printex 30、Printex 300P、Printex 40、Printex 45、Printex 55、Printex 60、Printex 75、Printex 80、Printex 85、Printex 90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、Printex G、SpecialBlack 550、SpecialBlack 350、SpecialBlack 250、SpecialBlack 100、SpecialBlack 6、SpecialBlack 5、SpecialBlack 4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170(該等之中,Printex為註冊商標)
Cabot公司製造:Monarch 120、Monarch 280、Monarch 460、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400、Monarch 4630、REGAL 99、REGAL 99R、REGAL 415、REGAL 415R、REGAL 250、REGAL 250R、REGAL 330、REGAL 400R、REGAL 55R0、REGAL 660R、BLACK PEARL S480、PEARL S130、VULCAN XC72R、ELFTEX-8 Columbian(該等之中,Monarch為註冊商標)
Carbon公司製造:RAVEN 11、RAVEN 14、RAVEN 15、RAVEN 16、RAVEN 22、RAVEN 30、RAVEN 35、RAVEN 40、RAVEN 410、RAVEN 420、RAVEN 450、RAVEN 500、RAVEN 780、RAVEN 850、RAVEN 890H、RAVEN 1000、RAVEN 1020、RAVEN 1040、RAVEN 1060U、RAVEN 1080U、RAVEN 1170、RAVEN 1190U、RAVEN 1250、RAVEN 1500、RAVEN 2000、RAVEN 2500U、RAVEN 3500、RAVEN 5000、RAVEN 5250、RAVEN 5750、RAVEN 7000(該等之中,RAVEN為註冊商標)
由於增大碳黑含量後會增大體積電阻值,故而亦可使 用經樹脂被覆之碳黑。例如可較佳地使用日本專利特開平09-71733號公報中記載之碳黑等。
作為進行被覆處理之碳黑,較佳為Na與Ca之合計含量為100ppm以下。碳黑係以百分級通常含有自製造時之原料油或燃燒油(或氣體)、反應終止水或造粒水、進而反應爐之爐材等所混入之以Na或Ca、K、Mg、Al、Fe等作為組成之灰分。其原因在於:其中Na或Ca通常各含數百ppm以上,但若大量存在該等,則存在滲透至透明電極(ITO(Indium Tin Oxides,氧化銦錫))或其他電極而成為電氣短路之原因之情形。
作為降低含有該等Na或Ca之灰分含量之方法,可舉出如下方法:嚴格挑選出該等之含量儘可能較少者作為製造碳黑時之原料油或燃料油(或氣體)暨反應終止水;及儘可能減少調整結構之鹼性物質之添加量。
作為其他方法,可舉出藉由利用水或鹽酸等清洗自爐製出之碳黑而使Na或Ca溶解去除之方法。具體而言,若使碳黑混合分散至水或鹽酸、過氧化氫水中後,添加難溶於水之溶劑,則碳黑向溶劑側移動而與水完全分離並且存在於碳黑中之大部分之Na或Ca溶解於水或酸中而被去除。
為了將Na與Ca之合計量降低至100ppm以下,藉由將該兩種方式併用,可更容易地使Na與Ca之合計量成為100ppm以下。
又,樹脂被覆碳黑較佳為pH值為6以下之所謂酸性碳黑。由於此種碳黑在水中之分散直徑(聚結直徑)縮小,故而甚至可被覆微細單元,故而較佳。進而,樹脂被覆碳黑較佳為粒徑40nm以下、 酞酸二丁酯(DBP,Dibutyl phthalate)吸收量140mL/100g以下。其原因在於:若粒徑大於40nm、DBP吸收量大於140mL/100g,則於製成糊劑之情形時之分散性優異,但存在塗膜之濃度感並不充分之情形,若膜厚為1~2μm左右,則有變得缺乏遮光性之虞。
製備經樹脂被覆之碳黑之方法並無特別限定,例如於適當調整碳黑及樹脂之調配量後,可採用如下方法等:
1.將樹脂與環己酮、甲苯、二甲苯等溶劑加以混合並進行加熱溶解,將所獲得之樹脂溶液與將碳黑及水加以混合所獲得之懸濁液進行混合攪拌,使碳黑與水分離,其後去除水進行加熱混練,將所獲得之組成物成形為片狀並進行粉碎,其後進行乾燥
2.將以與上述相同方式製備之樹脂溶液與懸濁液進行混合攪拌,使碳黑及樹脂粒狀化,其後將所獲得之粒狀物分離並加熱,去除殘存之溶劑及水
3.使順丁烯二酸、反丁烯二酸等羧酸溶解於上述例示之溶劑中,添加碳黑進行混合並乾燥,去除溶劑而獲得添加有羧酸之碳黑,其後向其中添加樹脂進行乾摻
4.將構成所被覆之樹脂的含反應性基之單體成分與水進行高速攪拌,製備懸濁液,聚合後進行冷卻,自聚合體懸濁液中獲得含反應性基之樹脂,其後向其中添加碳黑進行混練,使碳黑與反應性基進行反應(使碳黑進行接枝),並進行冷卻及粉碎。
進行被覆處理之樹脂之種類亦無特別限定,通常為合成樹脂,進而,由於構造中具有苯核之樹脂作為兩性系界面活性劑之作用更強,故而就分散性及分散穩定性方面而言較佳。
作為具體之合成樹脂,可使用:酚樹脂、三聚氰胺樹 脂、二甲苯樹脂、鄰酞酸二烯丙酯樹脂、甘酞樹脂、環氧樹脂、烷基苯樹脂等熱硬化性樹脂;或聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯、聚對酞酸丁二酯、改質聚苯醚、聚碸、聚對伸苯基對苯二甲醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、聚胺基雙順丁烯二醯亞胺、聚醚碸、聚苯亞碸、聚芳酯、聚醚醚酮等熱可塑性樹脂。
樹脂對碳黑之被覆量相對於碳黑與樹脂之合計量,較佳為1~30質量%。若該樹脂之被覆量未達1質量%,則有僅獲得與未處理之碳黑同樣之分散性或分散穩定性之虞。另一方面,若超過30質量%,則樹脂彼此之黏著性較強,成為團狀固體,而有變得難以進行分散之虞。
以此種方式利用樹脂進行被覆處理而成之碳黑可依據常法用作黑矩陣之遮光材,並可藉由常法製作以該黑矩陣作為構成要素之彩色濾光片。若使用此種碳黑,則有可以低成本達成高遮光率且表面反射率較低、另外膜厚較薄之黑矩陣之傾向。推測其原因在於:碳黑之分散性或分散穩定性於構成黑矩陣液之樹脂或溶劑中尤其提高(若為先前之碳黑,則不管如何進行混練亦難以分散至以分散粒徑計為0.1μm以下,即便分散至0.1μm以下,穩定性亦較差,隨時間經過而凝集增大)。又,亦推測藉由利用樹脂被覆碳黑表面,亦有將Ca或Na封入碳黑中之作用。
又,作為鈦黑之市售品之例,可舉出Mitsubishi Materials公司製造之鈦黑10S、12S、13R、13M、13M-C等。作為鈦黑之製造方法,有將二氧化鈦與金屬鈦之混合體於還原氣體環境中進行加熱而將其還原之方法(日本專利特開昭49-5432號公報)、於含有氫氣之還原氣體環境中將由四氯化鈦之高溫水解所獲得之超微細二氧化 鈦還原之方法(日本專利特開昭57-205322號公報)、於氨存在下將二氧化鈦或氫氧化鈦高溫還原之方法(日本專利特開昭60-65069號公報、日本專利特開昭61-201610號公報)、使二氧化鈦或氫氧化鈦附著釩化合物並於氨存在下進行高溫還原之方法(日本專利特開昭61-201610號公報)等,但並不限定於該等。
又,亦可將其他著色顏料進行混合而以黑色顏料之形式使用。作為其他著色顏料,可使用藍色顏料、綠色顏料、紅色顏料、黃色顏料、紫色顏料、橙色顏料、棕色顏料等各種顏色之顏料。又,作為其構造,可利用偶氮系、酞菁系、喹吖酮系、苯并咪唑酮系、異吲哚啉酮系、二系、陰丹士林系、苝系等有機顏料,此外亦可利用各種無機顏料等。
以下,以顏料編號表示可用於本發明之顏料之具體例。再者,以下舉出之「C.I.顏料紅2」等用語意指色料索引(C.I.,Colour Index)。
作為紅色顏料,可舉出:C.I.顏料紅1、顏料紅2、顏料紅3、顏料紅4、顏料紅5、顏料紅6、顏料紅7、顏料紅8、顏料紅9、顏料紅12、顏料紅14、顏料紅15、顏料紅16、顏料紅17、顏料紅21、顏料紅22、顏料紅23、顏料紅31、顏料紅32、顏料紅37、顏料紅38、顏料紅41、顏料紅47、顏料紅48、顏料紅48:1、顏料紅48:2、顏料紅48:3、顏料紅48:4、顏料紅49、顏料紅49:1、顏料紅49:2、顏料紅50:1、顏料紅52:1、顏料紅52:2、顏料紅53、顏料紅53:1、顏料紅53:2、顏料紅53:3、顏料紅57、顏料紅57:1、顏料紅57:2、顏料紅58:4、顏料紅60、顏料紅63、顏料紅63:1、顏料紅63:2、顏料紅64、顏料紅64:1、顏料紅68、顏料紅69、顏 料紅81、顏料紅81:1、顏料紅81:2、顏料紅81:3、顏料紅81:4、顏料紅83、顏料紅88、顏料紅90:1、顏料紅97、顏料紅101、顏料紅101:1、顏料紅104、顏料紅108、顏料紅108:1、顏料紅109、顏料紅112、顏料紅113、顏料紅114、顏料紅122、顏料紅123、顏料紅144、顏料紅146、顏料紅147、顏料紅149、顏料紅151、顏料紅166、顏料紅168、顏料紅169、顏料紅170、顏料紅172、顏料紅173、顏料紅174、顏料紅175、顏料紅176、顏料紅177、顏料紅178、顏料紅179、顏料紅180、顏料紅181、顏料紅184、顏料紅185、顏料紅187、顏料紅188、顏料紅190、顏料紅192、顏料紅193、顏料紅194、顏料紅200、顏料紅202、顏料紅206、顏料紅207、顏料紅208、顏料紅209、顏料紅210、顏料紅214、顏料紅215、顏料紅216、顏料紅217、顏料紅220、顏料紅221、顏料紅223、顏料紅224、顏料紅226、顏料紅227、顏料紅228、顏料紅230、顏料紅231、顏料紅232、顏料紅233、顏料紅235、顏料紅236、顏料紅237、顏料紅238、顏料紅239、顏料紅240、顏料紅242、顏料紅243、顏料紅245、顏料紅247、顏料紅249、顏料紅250、顏料紅251、顏料紅253、顏料紅254、顏料紅255、顏料紅256、顏料紅257、顏料紅258、顏料紅259、顏料紅260、顏料紅262、顏料紅263、顏料紅264、顏料紅265、顏料紅266、顏料紅267、顏料紅268、顏料紅269、顏料紅270、顏料紅271、顏料紅272、顏料紅273、顏料紅274、顏料紅275、顏料紅276。其中,可較佳地舉出:C.I.顏料紅48:1、顏料紅122、顏料紅168、顏料紅177、顏料紅202、顏料紅206、顏料紅207、顏料紅209、顏料紅224、顏料紅242、顏料紅254,可進而較佳地舉出:C.I.顏料紅177、顏料紅209、顏料紅224、顏料紅254。
作為藍色顏料,可舉出:C.I.顏料藍1、顏料藍1:2、顏料藍9、顏料藍14、顏料藍15、顏料藍15:1、顏料藍15:2、顏料藍15:3、顏料藍15:4、顏料藍15:6、顏料藍16、顏料藍17、顏料藍19、顏料藍22、顏料藍25、顏料藍27、顏料藍28、顏料藍29、顏料藍33、顏料藍35、顏料藍36、顏料藍56、顏料藍56:1、顏料藍60、顏料藍61、顏料藍61:1、顏料藍62、顏料藍63、顏料藍64、顏料藍66、顏料藍67、顏料藍68、顏料藍71、顏料藍72、顏料藍73、顏料藍74、顏料藍75、顏料藍76、顏料藍78、顏料藍79。其中,可較佳地舉出:C.I.顏料藍15、顏料藍15:1、顏料藍15:2、顏料藍15:3、顏料藍15:4、顏料藍15:6,可進而較佳地舉出C.I.顏料藍15:6。
作為綠色顏料,可舉出:C.I.顏料綠1、顏料綠2、顏料綠4、顏料綠7、顏料綠8、顏料綠10、顏料綠13、顏料綠14、顏料綠15、顏料綠17、顏料綠18、顏料綠19、顏料綠26、顏料綠36、顏料綠45、顏料綠48、顏料綠50、顏料綠51、顏料綠54、顏料綠55。其中,可較佳地舉出C.I.顏料綠7、顏料綠36。
作為黃色顏料,可舉出:C.I.顏料黃1、顏料黃1:1、顏料黃2、顏料黃3、顏料黃4、顏料黃5、顏料黃6、顏料黃9、顏料黃10、顏料黃12、顏料黃13、顏料黃14、顏料黃16、顏料黃17、顏料黃20、顏料黃24、顏料黃31、顏料黃32、顏料黃34、顏料黃35、顏料黃35:1、顏料黃36、顏料黃36:1、顏料黃37、顏料黃37:1、顏料黃40、顏料黃41、顏料黃42、顏料黃43、顏料黃48、顏料黃53、顏料黃55、顏料黃61、顏料黃62、顏料黃62:1、顏料黃63、顏料黃65、顏料黃73、顏料黃74、顏料黃75、顏料黃81、顏料黃83、顏料黃86、顏料黃87、顏料黃93、顏料黃94、顏料黃95、顏料黃97、顏 料黃100、顏料黃101、顏料黃104、顏料黃105、顏料黃108、顏料黃109、顏料黃110、顏料黃111、顏料黃116、顏料黃117、顏料黃119、顏料黃120、顏料黃125、顏料黃126、顏料黃127、顏料黃127:1、顏料黃128、顏料黃129、顏料黃133、顏料黃134、顏料黃136、顏料黃137、顏料黃138、顏料黃139、顏料黃142、顏料黃147、顏料黃148、顏料黃150、顏料黃151、顏料黃153、顏料黃154、顏料黃155、顏料黃157、顏料黃158、顏料黃159、顏料黃160、顏料黃161、顏料黃162、顏料黃163、顏料黃164、顏料黃165、顏料黃166、顏料黃167、顏料黃168、顏料黃169、顏料黃170、顏料黃172、顏料黃173、顏料黃174、顏料黃175、顏料黃176、顏料黃180、顏料黃181、顏料黃182、顏料黃183、顏料黃184、顏料黃185、顏料黃188、顏料黃189、顏料黃190、顏料黃191、顏料黃191:1、顏料黃192、顏料黃193、顏料黃194、顏料黃195、顏料黃196、顏料黃197、顏料黃198、顏料黃199、顏料黃200、顏料黃202、顏料黃203、顏料黃204、顏料黃205、顏料黃206、顏料黃207、顏料黃208。其中,可較佳地舉出:C.I.顏料黃83、顏料黃117、顏料黃129、顏料黃138、顏料黃139、顏料黃150、顏料黃154、顏料黃155、顏料黃180、顏料黃185,可進而較佳地舉出:C.I.顏料黃83、顏料黃138、顏料黃139、顏料黃150、顏料黃180。
作為橙色顏料,可舉出:C.I.顏料橙1、顏料橙2、顏料橙5、顏料橙13、顏料橙16、顏料橙17、顏料橙19、顏料橙20、顏料橙21、顏料橙22、顏料橙23、顏料橙24、顏料橙34、顏料橙36、顏料橙38、顏料橙39、顏料橙43、顏料橙46、顏料橙48、顏料橙49、顏料橙51、顏料橙55、顏料橙59、顏料橙61、顏料橙62、顏料橙64、 顏料橙65、顏料橙67、顏料橙68、顏料橙69、顏料橙70、顏料橙71、顏料橙72、顏料橙73、顏料橙74、顏料橙75、顏料橙77、顏料橙78、顏料橙79。其中,可較佳地舉出C.I.顏料橙38、顏料橙64、顏料橙71。
作為紫色顏料,可舉出:C.I.顏料紫1、顏料紫1:1、顏料紫2、顏料紫2:2、顏料紫3、顏料紫3:1、顏料紫3:3、顏料紫5、顏料紫5:1、顏料紫14、顏料紫15、顏料紫16、顏料紫19、顏料紫23、顏料紫25、顏料紫27、顏料紫29、顏料紫30、顏料紫31、顏料紫32、顏料紫37、顏料紫39、顏料紫40、顏料紫42、顏料紫44、顏料紫47、顏料紫49、顏料紫50。其中,可較佳地舉出C.I.顏料紫19、顏料紫23,可進而較佳地舉出C.I.顏料紫23。
又,作為顏料,亦可使用硫酸鋇、硫酸鉛、氧化鈦、鉛黃、鐵丹、氧化鉻等。
該等各種顏料亦可併用複數種。為了更接近黑色,例如可舉出:藍色顏料與紅色顏料、藍色顏料與紅色顏料與紫色顏料、藍色顏料與紅色顏料與紫色顏料與黃色顏料、藍色顏料與橙色顏料、藍色顏料與紅色顏料與橙色顏料、藍色顏料與紫色顏料與橙色顏料等組合。再者,該等顏料較佳為以使平均粒徑通常成為1μm、較佳為成為0.5μm以下、進而較佳為成為0.25μm以下之方式進行分散而使用。
再者,於本發明中,顏料之平均粒徑係根據藉由動態光散射DLS(Dynamic Light Scattering)所測得之顏料粒徑而求出之值。粒徑測定係對經充分稀釋之著色樹脂組成物(通常為進行稀釋而將顏料濃度調整為0.005~0.2質量%左右;但是,若有由測定機器所推薦之濃度,則按照該濃度)進行,且於25℃下進行測定。
又,作為可用作有色材料之染料,可舉出:偶氮系染 料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。
作為偶氮系染料,例如可舉出:C.I.酸性黃11、C.I.酸性橙7、C.I.酸性紅37、C.I.酸性紅180、C.I.酸性藍29、C.I.直接紅28、C.I.直接紅83、C.I.直接黃12、C.I.直接橙26、C.I.直接綠28、C.I.直接綠59、C.I.反應黃2、C.I.反應紅17、C.I.反應紅120、C.I.反應黑5、C.I.分散橙5、C.I.分散紅58、C.I.分散藍165、C.I.鹼性藍41、C.I.鹼性紅18、C.I.媒介紅7、C.I.媒介黃5、C.I.媒介黑7等。
作為蒽醌系染料,例如可舉出:C.I.還原藍4、C.I.酸性藍40、C.I.酸性綠25、C.I.反應藍19、C.I.反應藍49、C.I.分散紅60、C.I.分散藍56、C.I.分散藍60等。此外,作為酞菁系染料,例如可舉出C.I.還原藍5等,作為醌亞胺系染料,例如可舉出C.I.鹼性藍3、C.I.鹼性藍9等,作為喹啉系染料,例如可舉出C.I.溶劑黃33、C.I.酸性黃3、C.I.分散黃64等,作為硝基系染料,例如可舉出C.I.酸性黃1、C.I.酸性橙3、C.I.分散黃42等。
<(B')有機結合材>
第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材包含(B)有機結合材。(B)有機結合材例如可藉由對(B')有機結合材進行曝光處理或熱硬化處理而使之聚合及硬化而獲得。因此,用以形成上述遮光材之著色樹脂組成物通常包含(B')有機結合材。本發明中使用之(B')有機結合材係作為黏合劑樹脂而形成遮光材之成分,就使紫外線未曝光部更容易顯影之觀點而言,較佳為鹼可溶性樹脂。尤其就提高紫外線曝光部之硬化性之觀點而言,較佳為具有乙烯性不飽和鍵之鹼可溶性樹脂,更佳為具 有羧基與乙烯性不飽和鍵之鹼可溶性樹脂,尤佳為下述鹼可溶性樹脂(B1)及/或鹼可溶性樹脂(B2)(以下有時稱為「含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂」)。
<鹼可溶性樹脂(B1)>
藉由對環氧樹脂加成α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,進而與多元酸及/或其酸酐進行反應而獲得之鹼可溶性樹脂。
<鹼可溶性樹脂(B2)>
藉由對環氧樹脂加成α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,進而與多元醇、及多元酸及/或其酸酐進行反應而獲得之鹼可溶性樹脂。
作為成為原料之環氧樹脂,例如可較佳地使用:雙酚A型環氧樹脂(例如三菱化學公司製造之「Epikote 828」、「Epikote 1001」、「Epikote 1002」、「Epikote 1004」等)、藉由雙酚A型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應所獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-1302」(環氧當量323,軟化點76℃))、雙酚F型樹脂(例如三菱化學公司製造之「Epikote 807」、「EP-4001」、「EP-4002」、「EP-4004等」)、藉由雙酚F型環氧樹脂之醇性羥基與表氯醇之反應所獲得之環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「NER-7406」(環氧當量350,軟化點66℃))、雙酚S型環氧樹脂、聯苯縮水甘油醚(例如三菱化學公司製造之「YX-4000」)、酚系酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN-201」、三菱化學公司製造之「EP-152」、「EP-154」、Dow Chemical公司製造之「DEN-438」)、(鄰,間,對-)甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EOCN-102S」、「EOCN-1020」、「EOCN-104S」)、 異氰尿酸三縮水甘油酯(例如日產化學公司製造之「TEPIC」)、三苯酚甲烷型環氧樹脂(例如日本化藥公司製造之「EPPN-501」、「EPN-502」、「EPPN-503」)、脂環式環氧樹脂(Daicel Chemical Industries公司製造之「Celloxide 2021P」、「Celloxide EHPE」)、將藉由二環戊二烯與苯酚之反應所獲得之酚樹脂進行縮水甘油化所獲得之環氧樹脂(例如大日本油墨公司製造之「EXA-7200」、日本化藥公司製造之「NC-7300」)、下述通式(b1)~(b4)所表示之環氧樹脂等。具體而言,作為下述通式(b1)所表示之環氧樹脂,可舉出日本化藥公司製造之「XD-1000」,作為下述通式(b2)所表示之環氧樹脂,可舉出日本化藥公司製造之「NC-3000」,作為下述通式(b4)所表示之環氧樹脂,可舉出新日鐵化學公司製造之「ESF-300」等。
(上述通式(b1)中,a表示平均值,且表示0~10之範圍內之數值;R11表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基;再者,1分子中所存在之複數個R11可相互相同亦可不同)
[化2]
(上述通式(b2)中,b表示平均值,且表示0~10之範圍內之數值;R21表示氫原子、鹵素原子、碳數1~8之烷基、碳數3~10之環烷基、苯基、萘基或聯苯基;再者,1分子中所存在之複數個R21可相互相同亦可不同)
(上述通式(b3)中,X表示下述通式(b3-1)或(b3-2)所表示之連結基;其中,分子構造中包含1個以上之金剛烷構造;c表示2或3之整數)
(上述通式(b3-1)及(b3-2)中,R31~R34及R35~R37分別獨立表示可具有取代基之金剛烷基、氫原子、可具有取代基之碳數1~12之烷基或可具有取代基之苯基;*表示鍵結鍵)
[化5]
(上述通式(b4)中,d及e分別獨立表示0~4之整數,R41及R42分別獨立表示烷基或鹵素原子;R43及R44分別獨立表示伸烷基;x及y分別獨立表示0以上之整數;再者,式中存在複數個R43及R44之情形時,各自可相互相同亦可不同)
該等之中,較佳為使用通式(b1)~(b4)所表示之環氧樹脂。
作為α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,可舉出:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、鄰乙烯基苯甲酸、間乙烯基苯甲酸、對乙烯基苯甲酸、(甲基)丙烯酸之α位鹵代烷基、烷氧基、鹵素、硝基、氰基取代體等單羧酸;2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基四氫酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丙基順丁烯二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基己二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基氫酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基丁基順丁烯二酸;使(甲基)丙烯酸與ε-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等內酯類進行加成所獲得之單體、或者使(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯與琥珀酸(酐)、酞酸(酐)、順丁烯二酸(酐)等酸(酐)進行加成所獲得之 單體、(甲基)丙烯酸二聚物等。
該等之中,就感度之方面而言,尤佳者為(甲基)丙烯酸。
作為對環氧樹脂加成α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之方法,可使用公知之方法。例如可於酯化觸媒之存在下,在50~150℃之溫度下使α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯與環氧樹脂進行反應。作為此處使用之酯化觸媒,可使用:三乙基胺、三甲基胺、苄基二甲胺、苄基二乙胺等三級胺;氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化十二烷基三甲基銨等四級銨鹽等。再者,環氧樹脂、α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯及酯化觸媒均可單獨使用1種亦可併用2種以上。
α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之使用量相對於環氧樹脂之環氧基1當量較佳為0.5~1.2當量之範圍,進而較佳為0.7~1.1當量之範圍。若α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之使用量較少,則不飽和基之導入量不足,後續之與多元酸及/或其酸酐之反應亦不充分。又,殘存大量之環氧基亦並不有利。另一方面,若該使用量較多,則α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯以未反應物之形式殘存。於任意情形時,均確認出硬化特性較差之傾向。
作為多元酸及/或其酸酐,可舉出選自順丁烯二酸、琥珀酸、衣康酸、酞酸、四氫酞酸、六氫酞酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、二苯甲酮四羧酸、甲基六氫酞酸、內亞甲基四氫酞酸、氯菌酸、甲基四氫酞酸、聯苯四羧酸及該等之酸酐等中之1種或2種以上。
較佳為順丁烯二酸、琥珀酸、衣康酸、酞酸、四氫酞 酸、六氫酞酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、聯苯四羧酸或該等之酸酐。尤佳為四氫酞酸、聯苯四羧酸、四氫酞酸酐、或聯苯四羧酸二酐。
關於多元酸及/或其酸酐之加成反應亦可使用公知之方法,可於與對環氧樹脂之α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之加成反應相同之條件下繼續進行反應而獲得目標物。多元酸及/或其酸酐成分之加成量較佳為使所生成之含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值成為10~150mgKOH/g之範圍般之程度,進而較佳為成為20~140mgKOH/g之範圍般之程度。若含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之酸值未達上述範圍,則有變得缺乏鹼性顯影性之傾向,又,若超過上述範圍,則確認出硬化性能較差之傾向。
再者,於該多元酸及/或其酸酐之加成反應時,亦可添加三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等多官能醇,而製成導入有多分枝構造者。
含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂通常可藉由向環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物中混合多元酸及/或其酸酐後、或者向環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物中混合多元酸及/或其酸酐及多官能醇後進行加熱而獲得。於該情形時,多元酸及/或其酸酐與多官能醇之混合順序並無特別限制。藉由加熱,使多元酸及/或其酸酐對存在於環氧樹脂與α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯之反應物及多官能醇之混合物中之任一羥基進行加成反應。
含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之利用凝膠滲透層析法(GPC)所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)通常為1000以上,較佳為1500以上,且通常為10000以下,較佳為8000以下, 更佳為6000以下。若該重量平均分子量較小,則於顯影液中之溶解性較高,若過大,則於顯影液中之溶解性較低。
含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂可單獨使用1種亦可混合使用2種以上之樹脂。
又,關於本發明中使用之(B')有機結合材,只要無損本發明之性能,則亦可將上述含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之一部分替換為其他黏合劑樹脂。即,亦可將含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂與其他黏合劑樹脂併用。於該情形時,較佳為將(B')有機結合材中之含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之比例設為50質量%以上、尤其是80質量%以上。
只要無損本發明之性能,則可與含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂併用之其他黏合劑樹脂並無限制,只要自通常用於彩色濾光片用感光性著色樹脂組成物中之樹脂中進行選擇即可。再者,其他黏合劑樹脂均可單獨使用1種亦可組合使用2種以上。
<(B)有機結合材>
遮光材中之有機結合材因由下述曝光、顯影處理、熱硬化處理引起之聚合、分解等,而未必為直接具有著色樹脂組成物中之(B')有機結合材之構造者。作為側鏈而加成之α,β-不飽和單羧酸、具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯、多元醇、多元酸及/或其酸酐大多因熱處理而未必殘留該構造。樹脂之主骨架部分殘留之可能性相對較高,於使用上述通式(b1)~(b4)所表示之環氧樹脂之情形時,有具有源自以下所示之(b1)~(b4)之構造之傾向。
(源自b1骨架)
上述式(b1-1)中,R11及a與上述通式(b1)中之R11及a含義相同。*表示鍵結鍵。
上述式(b1-2)~式(b1-4)中,R11與上述通式(b1)中之R11含義相同。*表示鍵結鍵。
(源自b2骨架)
上述式(b2-1)中,R21及b與上述通式(b2)中之R21及b含義相同。*表示鍵結鍵。
[化9]
上述式(b2-2)~式(b2-4)中,R21與上述通式(b2)中之R21含義相同。*表示鍵結鍵。
(源自b3骨架)
上述式(b3-1-1)及式(b3-2-1)中,R31~R37與上述通式(b3)中之R31~R37含義相同。*表示鍵結鍵。
(源自b4骨架)
上述式(b4-1)中,R41及R42與上述通式(b4)中之R41及R42含義相同。*表示鍵結鍵。
<(D)有機溶劑>
如上所述,第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材通常可使用至少含有(A)有色材料、(B)有機結合材、及視需要之(C)微粒子之著色 樹脂組成物而形成。著色樹脂組成物中所含有之各種材料通常可以溶解或分散於(D)有機溶劑中之狀態使用。
作為(D)有機溶劑,較佳為選擇沸點為100~300℃之範圍者。更佳為具有120~280℃之沸點之溶劑。
作為此種有機溶劑,例如可舉出如下者。
可舉出:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇-第三丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丁醚、甲氧基甲基戊醇、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三丙二醇甲醚之類的單烷基醚類;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、二丙二醇二甲醚之類的二醇二烷基醚類;乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單正丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、甲氧基戊基乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單正丁醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單甲醚乙酸酯、三乙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯之類的二醇烷基醚乙酸酯類;乙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己醇二乙酸酯等二醇二乙酸酯類;環己醇乙酸酯等烷基乙酸酯類; 戊醚、二乙醚、二丙醚、二異丙醚、二丁醚、二戊醚、乙基異丁醚、二己醚之類的醚類;丙酮、甲基乙基酮、甲基戊基酮、甲基異丙基酮、甲基異戊基酮、二異丙基酮、二異丁基酮、甲基異丁基酮、環己酮、乙基戊基酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、甲基壬基酮、甲氧基甲基戊基酮之類的酮類;乙醇、丙醇、丁醇、己醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、甲氧基甲基戊醇、甘油、苄醇之類的一元或多元醇類;正戊烷、正辛烷、二異丁烯、正己烷、己烯、異戊二烯、雙戊烯、十二烷之類的脂肪族烴類;環己烷、甲基環己烷、甲基環己烯、聯環己烷之類的脂環式烴類;苯、甲苯、二甲苯、異丙苯之類的芳香族烴類;甲酸戊酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、異丁酸甲酯、乙二醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、丁酸異丁酯、異丁酸甲酯、辛酸乙酯、硬脂酸丁酯、苯甲酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、γ-丁內酯之類的鏈狀或環狀酯類;3-甲氧基丙酸、3-乙氧基丙酸之類的烷氧基羧酸類;氯丁烷、氯戊烷之類的鹵化烴類;甲氧基甲基戊基酮之類的醚酮類;乙腈、苯甲腈之類的腈類等; 作為相當於上述之市售之溶劑,可舉出:礦油精(mineral spirit)、Valsol#2、Apco#18 solvent、Apco稀釋劑、Socal Solvent No.1及No.2、Solvesso#150、Shell TS28 Solvent、Carbitol、Ethyl Carbitol、Butyl Carbitol、Methyl Cellosolve、Ethyl Cellosolve、Ethyl Cellosolve acetate、Methyl Cellosolve acetate、Diglyme(均為商品名,Cellosolve為註冊商標)等。
該等有機溶劑可單獨使用亦可併用2種以上。
於利用光微影法形成彩色濾光片之像素或黑矩陣之情形時,作為有機溶劑,較佳為選擇沸點為100~200℃(壓力1013.25[hPa]條件下。以下關於沸點全部相同)之範圍者。更佳為具有120~170℃之沸點者。若沸點較低,則有時於乾燥時容易成為不均,若沸點較高,則有時對乾燥機之負擔較大、或者會以殘留溶劑之形式殘留於膜中。
上述有機溶劑中,就塗佈性、表面張力等之平衡性良好、組成物中之構成成分之溶解度相對較高之方面而言,較佳為二醇烷基醚乙酸酯類。
又,二醇烷基醚乙酸酯類可單獨使用,亦可與其他有機溶劑併用。作為併用之有機溶劑,尤佳為二醇單烷基醚類。其中,尤其是就組成物中之構成成分之溶解性而言,較佳為丙二醇單甲醚。再者,二醇單烷基醚類之極性較高,過添加量過多,則有顏料容易凝集,造成其後所獲得之著色樹脂組成物之黏度上升等保存穩定性下降之傾向,故而溶劑中之二醇單烷基醚類之比例較佳為5質量%~30質量%,更佳為5質量%~20質量%。
又,亦較佳為併用具有150℃以上之沸點之有機溶劑 (以下有時稱為「高沸點溶劑」)。藉由併用此種高沸點溶劑,雖然著色樹脂組成物變得不易乾燥,但有防止組成物中之顏料之均勻分散狀態因急遽之乾燥而被破壞。即,例如有防止產生因有色材料等於狹縫噴嘴前端之析出、固化所致之異物缺陷的效果。就此種效果較高之方面而言,上述各種溶劑中,尤佳為二乙二醇單正丁醚、二乙二醇單正丁醚乙酸酯、及二乙二醇單乙醚乙酸酯。
有機溶劑中之高沸點溶劑之含有比例較佳為3質量%~50質量%,更佳為5質量%~40質量%,尤佳為5質量%~30質量%。若高沸點溶劑之量過少,則有可能例如於狹縫噴嘴前端有色材料等析出、固化而引起異物缺陷,又,若過多,則擔憂組成物之乾燥溫度變遲緩而引起下述彩色濾光片製造步驟中之減壓乾燥製程之作業不良、或預烘烤之氣孔痕跡等問題。
再者,沸點150℃以上之高沸點溶劑可為二醇烷基醚乙酸酯類,又,亦可為二醇烷基醚類,於該情形時,亦可另外含有沸點150℃以上之高沸點溶劑。作為較佳之高沸點溶劑,例如可舉出上述各種溶劑中之二乙二醇單-正丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯等。
又,作為沸點180℃以上之高沸點溶劑之較佳例,例如可舉出:上述各種溶劑中之二乙二醇單-正丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯等。
進而,為了調整下述油墨或著色樹脂組成物之黏度或調整固形份之溶解度,亦有效為一部分含有沸點低於180℃之有機溶 劑。作為此種有機溶劑,較佳為低黏度且溶解性較高、低表面張力者,較佳為醚類、酯類或酮類等。其中,尤佳為環己酮、二丙二醇二甲醚、環己醇乙酸酯等。
另一方面,若有機溶劑含有醇類,則存在噴墨法時之吐出穩定性劣化之情形。因此,較佳為將醇類設為於全部有機溶劑中為20質量%以下,更佳為10質量%以下,尤佳為5質量%以下。
<(E)光聚合起始劑>
第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材、及用以形成該遮光材之著色樹脂組成物亦可進而含有(E)光聚合起始劑。(E)光聚合起始劑係具有直接吸收光而發生分解反應或奪氫反應從而產生聚合活性自由基之功能的成分。亦可視需要添加增感色素等附加劑使用。
作為(E)光聚合起始劑,例如可舉出:日本專利特開昭59-152396號公報、日本專利特開昭61-151197號各公報中記載之含有二茂鈦化合物之二茂金屬化合物;日本專利特開2000-56118號公報中記載之六芳基聯咪唑衍生物;日本專利特開平10-39503號公報記載之鹵甲基化二唑衍生物、鹵甲基-均三衍生物、N-苯基甘胺酸等N-芳基-α-胺基酸類、N-芳基-α-胺基酸鹽類、N-芳基-α-胺基酸酯類等自由基活性劑、α-胺基烷基苯酮衍生物;日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特開2006-36750號公報等中記載之肟酯衍生物等。其中,尤其是就感度、硬化性之觀點而言,有效為肟酯衍生物類(肟系及酮肟系化合物)。
具體而言,例如作為二茂鈦衍生物類,可舉出:二氯化(二環戊二烯基)鈦、聯苯基(二環戊二烯基)鈦、雙(2,3,4,5,6-五氟苯-1- 基)(二環戊二烯基)鈦、雙(2,3,5,6-四氟苯-1-基)(二環戊二烯基)鈦、雙(2,4,6-三氟苯-1-基)(二環戊二烯基)鈦、二(2,6-二氟苯-1-基)(二環戊二烯基)鈦、二(2,4-二氟苯-1-基)(二環戊二烯基)鈦、雙(2,3,4,5,6-五氟苯-1-基)二(甲基環戊二烯基)鈦、雙(2,6-二氟苯-1-基)二(甲基環戊二烯基)鈦、二環戊二烯基鈦[2,6-二-氟-3-(吡咯-1-基)-苯-1-基]等。
又,作為聯咪唑衍生物類,可舉出:2-(2'-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-氯苯基)-4,5-雙(3'-甲氧基苯基)咪唑二聚物、2-(2'-氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(2'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、(4'-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物等。
又,作為鹵甲基化二唑衍生物類,可舉出:2-三氯甲基-5-(2'-苯并呋喃基)-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-苯并呋喃基)乙烯基]-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2'-(6"-苯并呋喃基)乙烯基)]-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-呋喃基-1,3,4-二唑等。
又,作為鹵甲基-均三衍生物類,可舉出:2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(4-乙氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三、2-(4-乙氧基羰基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三等。
又,作為α-胺基烷基苯酮衍生物類,可舉出:2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁烷-1-酮、苯甲酸4-二甲胺基乙酯、苯甲酸4-二甲胺基異戊酯、4-二乙胺基苯乙酮、4-二甲胺基苯丙酮、1,4-二甲胺基苯甲酸2-乙基己酯、2,5-雙(4-二乙胺基亞苄基)環己酮、7-二乙胺基-3-(4-二乙胺基苯甲醯基)香豆素、4-(二乙胺基)查爾酮等。
作為光聚合起始劑,尤其是就感度之方面而言,有效為肟衍生物類(肟系及酮肟系化合物),於使用含有酚性羥基之鹼可溶性樹脂作為(B)有機結合材之情形時等,就感度之方面而言變得不利,故而尤其有用的是此種感度優異之肟衍生物類(肟系及酮肟系化合物)。
作為肟系化合物,可舉出包含下述通式(6-1)所表示之構造部分之化合物,可較佳地舉出下述通式(6-2)所表示之肟酯系化合物。
(式(6-1)中,R62表示可分別經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數3~20之烷氧基羰基烷醯基、碳數8~20之苯氧基羰基烷醯基、碳數3~20之雜芳氧基羰基烷醯基、碳數2~10之胺基烷基羰基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基或碳數7~20之芳氧基羰基)
(式(6-2)中,R61a表示氫原子、或可分別經取代之碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7 ~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基或碳數1~10之環烷基烷基;R61b表示包含芳香環或雜芳香環之任意之取代基;再者,R61a可與R61b一起形成環,其連結基可舉出可分別具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)r-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)r-)或組合該等而成之基(再者,r為1~3之整數);R62a表示可分別經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數3~20之烷氧基羰基烷醯基、碳數8~20之苯氧基羰基烷醯基、碳數3~20之雜芳氧基羰基烷醯基、碳數2~10之胺基羰基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基或碳數7~20之芳氧基羰基)
作為上述通式(6-1)中之R62及上述通式(6-2)中之R62a,可較佳地舉出碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯基或碳數3~8之環烷醯基。
作為上述通式(6-2)中之R61a,較佳為未經取代之甲基、乙基、丙基、或經N-乙醯基-N-乙醯氧基胺基取代之丙基。又,作為上述通式(6-2)中之R61b,較佳為可經取代之肼甲醯基、可經取代之9-氧硫基或可經取代之苯硫醚基。又,作為上述通式(6-1)及(6-2)中之任意之取代基,可舉出:烷基、芳基、脂環基、雜環基、鹵基、羥基、羧基、醯胺基等。
又,作為酮肟系化合物,可舉出包含下述通式(6-3)所表示之構造部分之化合物,可較佳地舉出下述通式(6-4)所表示之肟酯系化合物。
[化14]
(上述通式(6-3)中,R64與上述通式(6-1)中之R62含義相同)
(上述通式(6-4)中,R63a表示可分別經取代之苯基、碳數1~20之烷基、碳數2~25之烯基、碳數1~20之雜芳基烷基、碳數3~20之烷氧基羰基烷基、碳數8~20之苯氧基羰基烷基、碳數2~20之烷硫基烷基、碳數1~20之雜芳氧基羰基烷基或雜芳硫基烷基、碳數1~20之胺基烷基、碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數3~8之環烷醯基、碳數7~20之芳醯基、碳數1~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基或碳數1~10之環烷基烷基;R63b表示包含芳香環或雜芳香環之任意之取代基;再者,R63a可與R63b一起形成環,其連結基可舉出可分別具有取代基之碳數1~10之伸烷基、聚伸乙基(-(CH=CH)r-)、聚伸乙炔基(-(C≡C)r-)或組合該等而成之基(再者,r為1~3之整數);R64a表示可分別經取代之碳數2~12之烷醯基、碳數3~25之烯醯基、碳數4~8之環烷醯基、碳數7~20之苯甲醯基、碳數3~20之雜芳醯基、碳數2~10之烷氧基羰基、碳數7~20之芳氧基羰基、碳數2~20之雜芳基或碳數2~20之烷基胺基羰基)
作為上述通式(6-3)中之R64及上述通式(6-4)中之R64a,可較佳地舉出:碳數2~12之烷醯基、碳數1~20之雜芳基烷醯 基、碳數3~8之環烷醯基或碳數7~20之芳醯基。
作為上述通式(6-4)中之R63a,可較佳地舉出:未經取代之乙基、丙基、丁基、或經甲氧基羰基取代之乙基或丙基。又,作為上述通式(6-4)中之R63b,可較佳地舉出可經取代之肼甲醯基或可經取代之苯硫醚基。又,作為上述通式(6-3)及(6-4)中之任意之取代基,可舉出:烷基、芳基、脂環基、雜環基、鹵素基、羥基、羧基、醯胺基等。
作為本發明中較佳之肟酯系化合物、酮肟酯系化合物,具體而言,可舉出如下所例示之化合物,但不受該等化合物之任何限定(再者,以下,「Me」表示「甲基」)。
[化17]
[化19]
[化20]
此外,亦可舉出:安息香甲醚、安息香苯醚、安息香異丁醚、安息香異丙醚等安息香烷基醚類;2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-第三丁基蒽醌、1-氯蒽醌等蒽醌衍生物類;二苯甲酮、米其勒酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4- 溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物類;2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、α-羥基-2-甲基苯基丙酮、1-羥基-1-甲基乙基-(對異丙基苯基)酮、1-羥基-1-(對十二烷基苯基)酮、2-甲基-(4'-甲硫基苯基)-2-啉基-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(對丁基苯基)酮等苯乙酮衍生物類;9-氧硫、2-乙基9-氧硫、2-異丙基9-氧硫、2-氯9-氧硫、2,4-二甲基9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫、2,4-二異丙基9-氧硫等9-氧硫衍生物類;對二甲胺基苯甲酸乙酯、對二乙胺基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯衍生物類;9-苯基吖啶、9-(對甲氧基苯基)吖啶等吖啶衍生物類;9,10-二甲基苯并啡等啡衍生物類;苯并蒽酮等蒽酮衍生物類等。
該等光聚合起始劑中,就感度方面而言,尤佳為肟酯衍生物類(肟酯系化合物)。
於光聚合起始劑中,為了提高感應感度,亦可視需要根據調配圖像曝光光源之波長之增感色素。作為該等增感色素,可舉出:日本專利特開平4-221958號公報、日本專利特開平4-219756號公報中記載之色素;日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報中記載之具有雜環之香豆素色素;日本專利特開平3-239703號公報、日本專利特開平5-289335號公報中記載之3-酮香豆素化合物;日本專利特開平6-19240號公報中記載之吡咯亞甲基色素;此外可舉出:日本專利特開昭47-2528號公報、日本專利特開昭54-155292號公報、日本特公昭45-37377號公報、日本專利特開昭48-84183號公報、日本專利特開昭52-112681號公報、日本專利特開昭58-15503號公報、日本專利特開昭60-88005號公報、日本專利特開昭59-56403號公報、日本專利特開平2-69號公報、日本專利特開昭 57-168088號公報、日本專利特開平5-107761號公報、日本專利特開平5-210240號公報、日本專利特開平4-288818號公報中記載之具有二烷基胺基苯骨架之色素等。
該等增感色素中較佳者為含胺基之增感色素,進而較佳者為同一分子內具有胺基及苯基之化合物。尤佳為例如4,4'-二甲胺基二苯甲酮、4,4'-二乙胺基二苯甲酮、2-胺基二苯甲酮、4-胺基二苯甲酮、4,4'-二胺基二苯甲酮、3,3'-二胺基二苯甲酮、3,4-二胺基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2-(對二甲胺基苯基)苯并唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[4,5]苯并唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并[6,7]苯并唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)1,3,4-唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并噻唑、2-(對二甲胺基苯基)苯并咪唑、2-(對二乙胺基苯基)苯并咪唑、2,5-雙(對二乙胺基苯基)-1,3,4-噻二唑、(對二甲胺基苯基)吡啶、(對二乙胺基苯基)吡啶、(對二甲胺基苯基)喹啉、(對二乙胺基苯基)喹啉、(對二甲胺基苯基)嘧啶、(對二乙胺基苯基)嘧啶等含對二烷基胺基苯基之化合物等。
其中,最佳者為4,4'-二烷基胺基二苯甲酮。又,增感色素可單獨使用1種亦可併用2種以上。
<光聚合性化合物>
於用以形成第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材之著色樹脂組成物中,就感度等方面而言,較佳為進而含有光聚合性化合物。
作為本發明中使用之光聚合性化合物,可舉出分子內具有至少1個乙烯性不飽和基之化合物(以下有時稱為「乙烯性單體」)。具體而言,例如可舉出:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、 丙烯腈、苯乙烯、及具有1個乙烯性不飽和鍵之羧酸、及多元或一元醇之單酯等。
於本發明中,尤其理想為1分子中具有兩個以上乙烯性不飽和基之多官能乙烯性單體。作為該多官能乙烯性單體之例,例如可舉出:脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯;藉由脂肪族多羥基化合物、芳香族多羥基化合物等多元羥基化合物與不飽和羧酸及多元性羧酸之酯化反應所獲得之酯等。
作為上述脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,可舉出:乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯等脂肪族多羥基化合物之丙烯酸酯、將該等例示化合物之丙烯酸酯替換為甲基丙烯酸酯之甲基丙烯酸酯、同樣地替換為衣康酸酯之衣康酸酯、替換為丁烯酸酯之丁烯酸酯或替換為順丁烯二酸酯之順丁烯二酸酯等。
作為芳香族多羥基化合物與不飽和羧酸之酯,可舉出:對苯二酚二丙烯酸酯、對苯二酚二甲基丙烯酸酯、間苯二酚二丙烯酸酯、間苯二酚二甲基丙烯酸酯、鄰苯三酚三丙烯酸酯等芳香族多羥基化合物之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯等。
作為藉由多元性羧酸及不飽和羧酸與多元羥基化合物之酯化反應所獲得之酯,未必為單一化合物,若舉出具代表性之具體例,則可舉出:丙烯酸、酞酸、及乙二醇之縮合物、丙烯酸、順丁烯二酸、及二乙二醇之縮合物、甲基丙烯酸、對酞酸及季戊四醇之縮 合物、丙烯酸、己二酸、丁二醇及甘油之縮合物等。
此外,作為本發明中使用之多官能乙烯性單體之例,有用的是:使聚異氰酸酯化合物與含羥基之(甲基)丙烯酸酯或使聚異氰酸酯化合物與多元醇及含羥基之(甲基)丙烯酸酯反應所獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸乙酯類;使多元環氧化合物與(甲基)丙烯酸羥基酯或(甲基)丙烯酸之加成反應物之類的環氧丙烯酸酯類;伸乙基雙丙烯醯胺等丙烯醯胺類;鄰酞酸二烯丙酯等烯丙酯類;鈦酸二乙烯酯等含乙烯基之化合物等。
該等可單獨使用亦可併用2種以上。
<分散劑>
於第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材、及用以形成該遮光材之著色樹脂組成物中,較佳為含有分散劑,其原因在於:使(A)有色材料微細地分散並且使該分散狀態穩定化對於確保品質之穩定性較為重要。
作為分散劑,較佳為具有官能基之高分子分散劑,進而就分散穩定性之方面而言,較佳為具有羧基、磷酸基、磺酸基、或該等之鹽基;一級、二級或三級胺基、四級銨鹽基;吡啶、嘧啶、吡等源自含氮雜環之基等官能基之高分子分散劑。其中,尤佳為具有一級、二級或三級胺基;四級銨鹽基;源自吡啶、嘧啶、吡等含氮雜環之基等鹼性官能基之高分子分散劑。
又,作為高分子分散劑,例如可舉出:胺基甲酸乙酯系分散劑、丙烯酸系分散劑、聚伸乙基亞胺系分散劑、聚烯丙胺系分散劑、包含具有胺基之單體與巨單體之分散劑、聚氧乙烯烷基醚系分 散劑、聚氧乙烯二酯系分散劑、聚醚磷酸系分散劑、聚酯磷酸系分散劑、山梨醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改質聚酯系分散劑等。
作為此種分散劑之具體例,以商品名可舉出EFKA(EFKA Chemicals B.V.(EFKA)公司製造)、Disperbyk(BYK-Chemie公司製造,註冊商標)、Disparlon(楠本化成公司製造,註冊商標)、SOLSPERSE(Lubrizol公司製造,註冊商標)、KP(信越化學工業公司製造)、Polyflow(共榮社化學公司製造)、Ajisper(Ajinomoto公司製造,註冊商標)等。
該等高分子分散劑可單獨使用1種,或亦可併用2種以上。
高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)通常為700以上,較佳為1000以上,又,通常為100,000以下,較佳為50,000以下。
該等之中,就密接性及直線性之方面而言,分散劑尤佳為含有具有官能基之胺基甲酸乙酯系高分子分散劑及/或丙烯酸系高分子分散劑。
作為胺基甲酸乙酯系高分子分散劑,例如可舉出:Disperbyk(註冊商標)160~167、182系列(以上為BYK-Chemie公司製造)、EFKA4046、EFKA4047(以上為BASF公司製造);作為丙烯酸系高分子分散劑,可舉出:Disperbyk(註冊商標)2000、2001(以上為BYK-Chemie公司製造)等。
若具體例示作為胺基甲酸乙酯系高分子分散劑之較佳之化學構造,則例如可舉出藉由使聚異氰酸酯化合物與分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10,000之化合物及同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物進行反應而獲得之重量平均分子量 1,000~200,000之分散樹脂等。
作為上述聚異氰酸酯化合物之例,可舉出:對苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、離胺酸甲酯二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯;異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-亞甲基雙(異氰酸環己酯)、二甲基環己烷ω,ω'-二異氰酸酯等脂環族二異氰酸酯;苯二甲基二異氰酸酯、α,α,α',α'-四甲基苯二甲基二異氰酸酯等具有芳香環之脂肪族二異氰酸酯;離胺酸酯三異氰酸酯、1,6,11-十一烷三異氰酸酯、甲基辛烷1,8-二異氰酸酯-4-異氰酸酯、1,3,6-六亞甲基三異氰酸酯、雙環庚烷三異氰酸酯、三(苯基甲烷異氰酸酯)、三(異氰酸苯酯)硫代磷酸酯等三異氰酸酯、及該等三聚物、水加成物、及該等之多元醇加成物等。作為聚異氰酸酯,較佳為有機二異氰酸酯之三聚物,最佳為甲苯二異氰酸酯之三聚物與異佛爾酮二異氰酸酯之三聚物。該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
作為異氰酸酯之三聚物之製造方法,可舉出如下方法:使用適當之三聚化觸媒、例如三級胺類、膦類、烷氧化物類、金屬氧化物、羧酸鹽類等,對上述聚異氰酸酯類進行異氰酸酯基之部分三聚化,藉由觸媒毒之添加而使三聚化終止,其後藉由溶劑萃取、薄膜蒸餾而去除未反應之聚異氰酸酯,從而獲得目標含異氰尿酸酯基之聚異氰酸酯。
作為同一分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10,000之化合物,可舉出:聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚烯烴二醇等、及該等化合物之單末端羥基經碳數1~25之烷基 烷氧基化者、及該等2種以上之混合物。
作為聚醚二醇,可舉出:聚醚二醇、聚醚酯二醇及該等2種以上之混合物。作為聚醚二醇,可舉出使環氧烷均聚合或共聚合所得者,例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙/丙二醇、聚氧四亞甲基二醇、聚氧六亞甲基二醇、聚氧八亞甲基二醇及其等之2種以上之混合物。
作為聚醚酯二醇,可舉出藉由使含醚基之二醇或其與其他二醇之混合物與二羧酸或其等之酐反應、或使聚酯二醇與環氧烷反應而獲得者,例如聚(聚氧四亞甲基)己二酸酯等。作為聚醚二醇,最佳為聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧四亞甲基二醇或該等化合物之單末端羥基經碳數1~25之烷基烷氧基化之化合物。
作為聚酯二醇,可舉出:使二羧酸(琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、酞酸等)或其等之酐與二醇(乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,8-八亞甲基二醇、2-甲基-1,8-八亞甲基二醇、1,9-壬二醇等脂肪族二醇;雙羥基甲基環己烷等脂環族二醇;苯二甲醇、雙羥基乙氧基苯等芳香族二醇;N-甲基二乙醇胺等N-烷基二烷醇胺等)聚縮合而獲得者,例如聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚己二酸己二酯、聚己二酸乙二/丙二酯等;或使用上述二醇類或碳數1~25之一元醇作為起始劑所獲得之聚內酯二醇或聚內酯單醇,例如聚己內酯二醇、聚甲基戊內酯及該等2 種以上之混合物。作為聚酯二醇,最佳為聚己內酯二醇或以碳數1~25之醇作為起始劑之聚己內酯。
作為聚碳酸酯二醇,可舉出:聚碳酸(1,6-伸己基)酯、聚碳酸(3-甲基-1,5-伸戊基)酯等,作為聚烯烴二醇,可舉出:聚丁二烯二醇、氫化型聚丁二烯二醇、氫化型聚異戊二烯二醇等。
該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
同一分子內具有1個或2個羥基之化合物之數量平均分子量通常為300~10,000,較佳為500~6,000,進而較佳為1,000~4,000。
對本發明中使用之同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物進行說明。作為活性氫、即直接鍵結於氧原子、氮原子或硫原子上之氫原子,可舉出羥基、胺基、硫醇基等官能基中之氫原子,其中,較佳為胺基、尤其是1級胺基之氫原子。
三級胺基並無特別限定,例如可舉出具有碳數1~4之烷基之胺基或雜環構造,更具體而言可舉出咪唑環或三唑環等。
若例示此種同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物,則可舉出:N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、N,N-二丙基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二丙基乙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-二甲基-1,4-丁二胺、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、N,N-二丙基-1,4-丁二胺、N,N-二丁基-1,4-丁二胺等。
又,作為於三級胺基為含氮雜環構造之情形時之該含氮雜環,可舉出:吡唑環、咪唑環、三唑環、四唑環、吲哚環、咔唑環、吲唑環、苯并咪唑環、苯并三唑環、苯并唑環、苯并噻唑環、 苯并噻二唑環等含N雜五員環;吡啶環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、吖啶環、異喹啉環等含氮雜六員環。該等含氮雜環中,較佳者為咪唑環或三唑環。
若具體例示具有該等咪唑環與胺基之化合物,則可舉出:1-(3-胺基丙基)咪唑、組胺酸、2-胺基咪唑、1-(2-胺基乙基)咪唑等。又,若具體例示具有三唑環與胺基之化合物,則可舉出:3-胺基-1,2,4-三唑、5-(2-胺基-5-氯苯基)-3-苯基-1H-1,2,4-三唑、4-胺基-4H-1,2,4-三唑-3,5-二醇、3-胺基-5-苯基-1H-1,3,4-三唑、5-胺基-1,4-二苯基-1,2,3-三唑、3-胺基-1-苄基-1H-2,4-三唑等。其中,較佳為N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、1-(3-胺基丙基)咪唑、3-胺基-1,2,4-三唑。
該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
於製造胺基甲酸乙酯系高分子分散劑時之原料之較佳調配比率,相對於聚異氰酸酯化合物100質量份,同一分子內具有1個或2個羥基之數量平均分子量300~10,000之化合物為10~200質量份、較佳為20~190質量份、進而較佳為30~180質量份,同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物為0.2~25質量份、較佳為0.3~24質量份。
胺基甲酸乙酯系高分子分散劑之製造係根據聚胺基甲酸乙酯樹脂製造之公知方法進行。作為製造時之溶劑,通常可使用丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮、異佛爾酮等酮類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸賽路蘇等酯類;苯、甲苯、二甲苯、己烷等烴類;二丙酮醇、異丙醇、第二丁醇、第三丁醇等一部分醇類;二氯甲烷、氯仿等氯化物;四氫呋喃、二乙醚等醚類;二甲基甲醯胺、 N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸等非質子性極性溶劑等。該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
上述製造時,通常可使用胺基甲酸乙酯化反應觸媒。作為該觸媒,例如可舉出:二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二辛酸二丁基錫、辛酸亞錫等錫系;乙醯丙酮鐵、氯化鐵等鐵系;三乙基胺、三乙二胺等三級胺系等之1種或2種以上。
同一分子內具有活性氫與三級胺基之化合物之導入量較佳為控制在以反應後之胺值計為1~100mgKOH/g之範圍內。更佳為5~95mgKOH/g之範圍。胺值係藉由酸對鹼性胺基進行中和滴定,對應酸值以KOH之mg數表示之值。若胺值低於上述範圍,則有分散能力降低之傾向,又,若超過上述範圍,則顯影性變得容易降低。
再者,於因上述反應而於高分子分散劑中殘存異氰酸酯基之情形時,若進而由醇或胺基化合物破壞異氰酸酯基,則產物之經時穩定性提高,因此較佳。
胺基甲酸乙酯系高分子分散劑之重量平均分子量(Mw)通常為1,000~200,000、較佳為2,000~100,000、更佳為3,000~50,000之範圍。若該分子量未達1,000,則分散性及分散穩定性較差,若超過200,000,則溶解性降低,分散性較差,與此同時變得難以控制反應。
作為丙烯酸系高分子分散劑,較佳為使用具有官能基(此處所謂官能基係上文中作為高分子分散劑所含有之官能基所說明者)之含不飽和基單體、及不含官能基之含不飽和基單體之無規共聚合體、接枝共聚合體、嵌段共聚合體。該等共聚合體可利用公知之方法製造。
作為具有官能基之含不飽和基單體,作為具體例,可舉出:(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫酞酸、丙烯酸二聚物等具有羧基之不飽和單體;(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙胺基乙酯及該等四級化物等具有三級胺基、四級銨鹽基之不飽和單體。該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
作為不含官能基之含不飽和基單體,可舉出:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異基酯、三環癸烷(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、N-乙烯基吡咯啶酮、苯乙烯及其衍生物、α-甲基苯乙烯、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺等N-取代馬來醯亞胺、丙烯腈、乙酸乙烯酯及聚(甲基)丙烯酸甲酯巨單體、聚苯乙烯巨單體、聚(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯巨單體、聚乙二醇巨單體、聚丙二醇巨單體、聚己內酯巨單體等巨單體等。該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
丙烯酸系高分子分散劑尤佳為包含具有官能基之A嵌段與不含官能基之B嵌段的A-B或B-A-B嵌段共聚合體,於該情形時,A嵌段中除包含上述含有官能基之含不飽和基單體以外亦可包含上述不含官能基之含不飽和基單體,該等可於該A嵌段中以無規共聚合或嵌段共聚合之任意態樣含有。又,不含官能基之部分構造於A嵌段中之含量通常為80質量%以下,較佳為50質量%以下,進而較佳為 30質量%以下。
B嵌段為包含上述不含官能基之含不飽和基單體者,1個B嵌段中亦可含有2種以上之單體,該等可於該B嵌段中以無規共聚合或嵌段共聚合之任意態樣含有。該A-B或B-A-B嵌段共聚合體例如利用活性聚合法製備。
活性聚合法中有陰離子活性聚合法、陽離子活性聚合法、自由基活性聚合法,其中,陰離子活性聚合法之聚合活性種為陰離子。自由基活性聚合法之聚合活性種為自由基。
於合成該丙烯酸系高分子分散劑時,可採用日本專利特開平9-62002號公報、或P.Lutz,P.Masson et al,Polym.Bull.12,79(1984)、B.C.Anderson,G.D.Andrews et al,Macromolecules,14,1601(1981)、K.Hatada,K.Ute,et al,Polym.J.17,977(1985),18,1037(1986)、右手浩一、畑田耕一之高分子加工,36,366(1987)、東村敏延、澤本光男之高分子論文集,46,189(1989)、M.Kuroki,T.Aida,J.Am.Chem.Sic,109,4737(1987)、相田卓三、井上祥平之有機合成化學,43,300(1985)、D.Y.Sogoh,W.R.Hertler et al,Macromolecules,20,1473(1987)等中記載之公知方法。
不論本發明中使用之丙烯酸系高分子分散劑為A-B嵌段共聚合體抑或B-A-B嵌段共聚合體,構成該共聚合體之A嵌段/B嵌段比均較佳為1/99~80/20、尤其是5/95~60/40(質量比),若為該範圍外,則存在無法兼備良好之耐熱性與分散性之情形。
又,本發明之A-B嵌段共聚合體、B-A-B嵌段共聚合體1g中之四級銨鹽基之量通常較佳為0.1~10mmol,若為該範圍外,則存在無法兼備良好之耐熱性與分散性之情形。
再者,存在於此種嵌段共聚合體中通常含有製造過程中產生之胺基之情形,其胺值為1~100mgKOH/g左右。
此處,該等嵌段共聚合體等分散劑之胺值係以相當於除去分散劑試樣中之溶劑後之固形份每1g之鹼量的KOH之質量表示,藉由下述方法進行測定。精確稱量0.5~1.5g之分散劑試樣置於100mL之燒杯中,利用50mL之乙酸使之溶解。使用具備pH電極之自動滴定裝置,利用0.1mol/L之HClO4乙酸溶液對該溶液進行中和滴定。將滴定pH曲線之反曲點設為滴定終點,藉由下述式求出胺值。
胺值[mgKOH/g]=(561×V)/(W×S)
[其中,W表示分散劑試樣稱取量[g],V表示於滴定終點之滴定量[mL],S表示分散劑試樣之固形份濃度[質量%]]
又,該嵌段共聚合體之酸值雖亦取決於成為該酸值之基礎之酸性基之有無及種類,但一般而言,較佳為較低,通常為10mgKOH/g以下,其重量平均分子量(Mw)較佳為1000~100,000之範圍。若嵌段共聚合體之重量平均分子量未達1000,則有分散穩定性下降之傾向,若超過100,000,則有顯影性、解像性下降之傾向。
<顏料衍生物>
就分散穩定性提高之方面而言,上述分散劑亦可與下述顏料衍生物併用。
作為顏料衍生物,可舉出:偶氮系、酞菁系、喹吖酮系、苯并咪唑酮系、喹酞酮系、異吲哚啉酮系、二系、蒽醌系、陰丹士林系、苝系、芘系、二酮基吡咯并吡咯系、二系等衍生物,其中,較佳為酞菁系、喹酞酮系。
作為顏料衍生物之取代基,可舉出:磺酸基、磺醯胺基及其四級鹽、酞醯亞胺甲基、二烷基胺基烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接鍵結或經由烷基、芳基、雜環基等鍵結於顏料骨架上者,較佳為磺酸基。又,該等取代基亦可於一個顏料骨架上取代有複數個。作為顏料衍生物之具體例,可舉出:酞菁之磺酸衍生物、喹酞酮之磺酸衍生物、蒽醌之磺酸衍生物、喹吖酮之磺酸衍生物、二酮基吡咯并吡咯之磺酸衍生物、二之磺酸衍生物等。該等可單獨使用1種亦可併用2種以上。
<著色樹脂組成物之其他調配成分>
於用以形成第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材之著色樹脂組成物中,除含上述成分以外,亦可適當調配磷酸系添加劑、矽烷偶合劑、界面活性劑、硫醇系添加劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等。
(1)磷酸系添加劑
作為磷酸系添加劑,較佳為含(甲基)丙烯醯氧基磷酸酯類,較佳為下述通式(5a)、(5b)或(5c)所表示者。
[化21]
[上述通式(5a)、(5b)及(5c)中,R51表示氫原子或甲基,p及p'為1~10之整數,q為1、2或3]。
該等磷酸系添加劑可單獨使用1種亦可組合使用2種以上。
(2)矽烷偶合劑
為了改善與透明基板之密接性,亦可添加矽烷偶合劑。作為矽烷偶合劑之種類,可單獨使用1種之環氧系、(甲基)丙烯酸系、胺基系等各者,或者可混合使用2種以上。
作為較佳之矽烷偶合劑,例如可舉出:3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等(甲基)丙烯醯氧基矽烷類;2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷類;3-脲基丙基三乙氧基矽烷等脲基矽烷類;3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等異氰酸酯矽烷類,可尤佳地舉出環氧矽烷類之矽烷偶合劑。
該等矽烷偶合劑可單獨使用1種亦可組合使用2種以 上。
(3)界面活性劑
作為界面活性劑,例如可使用陰離子系、陽離子系、非離子系、兩性界面活性劑等各者。其中,就不大可能對諸特性造成不良影響之方面而言,較佳為使用非離子系界面活性劑,其中,就塗佈性之方面而言,有效的是氟系或矽系之界面活性劑。
作為此種界面活性劑,例如可舉出:TSF4460(GE Toshiba Silicone公司製造)、DFX-18(NEOS公司製造)、BYK-300、BYK-325、BYK-330(BYK-Chemie公司製造)、KP340(Shin-Etsu Silicone公司製造)、F-470、F-475、F-478、F-559(大日本油墨化學工業公司製造)、SH7PA(Toray Silicone公司製造)、DS-401(Daikin公司製造)、L-77(Nippon Unicar公司製造)、FC4430(Sumitomo 3M公司製造)等。
該等界面活性劑可使用1種亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
(4)硫醇系添加劑
為了獲取高感度化、提高對透明基板之密接性而亦可添加硫醇類。作為硫醇類之種類,可舉出:己二硫醇、癸二硫醇、1,4-二甲基巰基苯、丁二醇雙硫代丙酸酯、丁二醇雙巰基乙醇酸酯、乙二醇雙巰基乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三巰基乙醇酸酯、丁二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三巰基乙醇酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、季戊四醇四巰基乙醇酸酯、三羥基乙基三硫代丙酸酯、乙二醇雙(3-巰基丁酸酯)、丁二醇雙(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷三 (3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巰基丁酸酯)、乙二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、丁二醇雙(3-巰基異丁酸酯)、三羥甲基丙烷三(3-巰基異丁酸酯)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮等,可將該等各者單獨使用1種,或混合使用2種以上。
<著色樹脂組成物中之成分調配量>
於用以形成第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材之著色樹脂組成物中,(A)有色材料之含量相對於著色樹脂組成物中之總固形份通常可於1~70質量%之範圍內進行選擇。於該範圍中,更佳為10~60質量%,尤佳為20~55質量%。若(A)有色材料之含量過少,則存在作為遮光材之遮光性降低之情況,若含量過多,則存在變得無法獲得充分之圖像形成性之情況。
又,其中,於形成透明基板側之遮光材、或遮光材中之第1層之著色樹脂組成物中,(A)有色材料之含量相對於著色樹脂組成物中之總固形份更佳為1~30質量%,尤佳為1~20質量%。若(A)有色材料之含量過多,則透明基板與遮光材之界面之反射率增大而欠佳。又,於形成與透明基板相反之側、或遮光材中之第2層以後之層之著色樹脂組成物中,(A)有色材料之含量相對於著色樹脂組成物中之總固形份更佳為20~70質量%,尤佳為30~60質量%。若(A)有色材料之含量過少,則存在變得無法獲得充分之遮光性之情形。
於使用分散劑之情形時,其含量於著色樹脂組成物之固形份中通常為50質量%以下、較佳為30質量%以下,且通常為1質量%以上、較佳為3質量%以上。又,分散劑之含量相對於(A)有色材 料較佳為通常為5質量%以上、尤其是10質量%以上,且通常為200質量%以下、尤其是80質量%以下。若分散劑之含量過少,則存在無法獲得充分之分散性之情形,若過多,則有其他成分之比例相對下降,色濃度、感度、成膜性等降低之傾向。
尤其是作為分散劑,較佳為將高分子分散劑與顏料衍生物併用,於該情形時,顏料衍生物之調配比例相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份較佳為通常設為1質量%以上,且通常設為10質量%以下、較佳為5質量%以下。
(B)有機結合材之含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常為5質量%以上、較佳為10質量%以上,且通常為85質量%以下、較佳為80質量%以下。若於(B)有機結合材為鹼可溶性樹脂之情形時其含量顯著較少,則未曝光部分於顯影液中之溶解性降低,變得容易引起顯影不良。反之,若(B)有機結合材之含量過多,則有顯影液對曝光部之滲透性提昇之傾向,存在像素之鮮明性或密接性降低之情形。
又,(B)有機結合材相對於(A)有色材料之量通常為10~500質量%、較佳為30~300質量%、更佳為50~200質量%之範圍。若(B)有機結合材相對於(A)有色材料之含量過低,則未曝光部分於顯影液中之溶解性降低,容易引起顯影不良,若顯著較高,則變得難以獲得所需之像素膜厚。
又,其中,於形成透明基板側之遮光材、或遮光材中之第1層之著色樹脂組成物中,(B)有機結合材之含量以相對於(A)有色材料與(C)微粒子之合計的含量計較佳為10~300質量%,尤佳為20~200質量%。
於用以形成透明基板側之遮光材、或遮光材中之第1層之著色樹脂組成物中之(C)微粒子之含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常於10~40質量%之範圍、較佳為15~35質量%之範圍內使用。若(C)微粒子之含量過少,則有於形成與透明基板相反之側之遮光材、或遮光材中之第2層以後之層時,在塗佈著色樹脂組成物時透明基板側之遮光材或遮光材中之第1層之塗膜會溶解之虞,反之,若過多,則未曝光部分於顯影液中之溶解性降低,容易引起顯影不良。再者,用於形成與透明基板相反之側、或遮光材中之第2層以後之層之著色樹脂組成物較佳為不含(C)微粒子。
(E)光聚合起始劑之含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常為0.1質量%以上、較佳為0.5質量%以上、進而較佳為0.7質量%以上,且通常為30質量%以下、較佳為20質量%以下。若(E)光聚合起始劑之含量過少,則存在引起感度降低之情況,反之,若過多,則未曝光部分於顯影液中之溶解性降低,容易引起顯影不良。
於使用(E)光聚合起始劑一併使用加速劑之情形時,加速劑之含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常為0質量%以上、較佳為0.02質量%以上,且通常為10質量%以下、較佳為5質量%以下,加速劑較佳為以相對於(E)光聚合起始劑為0.1~50質量%、尤其是0.1~10質量%之比例使用。若包含(E)光聚合起始劑與加速劑等之光聚合起始劑系成分之調配比例顯著較低,則存在成為對曝光光線之感度降低之原因之情況,反之,若顯著較高,則存在未曝光部分於顯影液中之溶解性降低,引起顯影不良之情況。
又,增感色素在本發明之著色樹脂組成物中所占之調 配比例相對於著色樹脂組成物中之總固形份通常為0~20質量%、較佳為0~15質量%、進而較佳為0~10質量%。
於使用光聚合性化合物之情形時,其含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常為90質量%以下、較佳為80質量%以下。若光聚合性化合物之含量過多,則存在顯影液對曝光部之滲透性增大,難以獲得良好之圖像之情形。再者,光聚合性化合物之含量之下限通常為1質量%以上,較佳為5質量%以上。
又,於使用矽烷偶合劑及/或磷酸系添加劑之情形時,該等含量相對於著色組成物中之總固形份通常為0.1~5質量%、較佳為0.2~3質量%、進而較佳為0.4~2質量%。若矽烷偶合劑及/或磷酸系添加劑之含量低於上述範圍,則存在無法充分獲得密接性之提高效果之情形,若較多,則存在感度降低或顯影後殘留殘渣而成為缺陷之情形。
於使用界面活性劑之情形時,其含量相對於著色樹脂組成物中之總固形份通常為0.001~10質量%、較佳為0.005~1質量%、進而較佳為0.01~0.5質量%、最佳為0.03~0.3質量%。若界面活性劑之含量低於上述範圍,則有可能無法表現出塗膜之平滑性、均勻性,若較多,則存在無法表現出塗膜之平滑性、均勻性,此外其他特性變差之情形。
於使用硫醇系添加劑之情形時,其含量相對於本發明之著色樹脂組成物之總固形份通常為0.1質量%以上、較佳為0.3質量%以上、進而較佳為0.5質量%以上,且通常為10質量%以下、較佳為5質量%以下。若硫醇系添加劑之含量過少,則存在引起感度降低之情況,反之,若過多,則存在保存穩定性變差之情形。
再者,本發明之著色樹脂組成物係使用上述(D)有機溶劑,以使其固形份濃度通常成為5~50質量%、較佳為成為10~30質量%之方式調液。
<著色樹脂組成物之製造方法>
用以形成第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材之著色樹脂組成物(以下有時稱為「光阻劑」)係依據常法而製造。
通常(A)有色材料較佳為預先使用塗料調節器、砂磨機、球磨機、輥磨機、石磨機、噴射磨機、均化器等進行分散處理。藉由分散處理而將(A)有色材料微粒子化,故而提高光阻劑之塗佈特性。又,於使用黑色有色材料作為(A)有色材料之情形時,有助於提高遮光能力。
分散處理較佳為通常以將(A)有色材料、(D)有機溶劑、及視需要之分散劑、暨(B)有機結合材及/或其他黏合劑樹脂之一部分或全部併用之體系進行。(以下,有時將供於分散處理之混合物、及利用該處理所獲得之組成物稱為「油墨」)若尤其是使用高分子分散劑作為分散劑,則抑制所獲得之油墨及光阻劑之經時增黏(即分散穩定性優異),故而較佳。
再者,於對含有調配於著色樹脂組成物中之全部成分之液體進行分散處理之情形時,因分散處理時產生之發熱而有可能使高反應性之成分發生改質。因此,較佳為以含有上述成分之體系進行分散處理。
於利用砂磨機使(A)有色材料分散之情形時,可較佳地使用0.1~8mm左右之直徑之玻璃珠或鋯珠。關於分散處理條件, 溫度通常為0℃至100℃、較佳為室溫至80℃之範圍。由於分散時間根據液體之組成及分散處理裝置之尺寸等而適宜時間有所不同,故而進行適當調節。分散之標準為以使光阻劑之20度鏡面光澤度(JIS Z8741-1997)成為100~200之範圍之方式控制油墨之光澤。於光阻劑之光澤度較低之情形時,大多為分散處理不充分,殘留粗大之顏料(有色材料)粒子,有可能使顯影性、密接性、解像性等變得不充分。又,若進行分散處理直至光澤值超過上述範圍,則有顏料會破碎而產生大量超微粒子,故而反而損害分散穩定性之傾向。
繼而,將藉由上述分散處理所獲得之油墨、及光阻劑中所含有之上述其他成分進行混合,製成均勻之溶液。於光阻劑之製造步驟中,大多會於液體中混有微細之污物,故而理想為對所獲得之光阻劑藉由過濾器等進行過濾處理。
[遮光材之形成方法]
以下,對使用上述本發明之著色樹脂組成物於透明基板上形成本發明之遮光材之方法進行說明。再者,作為透明基板,可使用下述彩色濾光片之說明中所例示之透明基板。
作為本發明之遮光材之形成方法,可舉出:藉由正型光阻劑等對著色樹脂組成物之塗膜進行蝕刻之方法、及使用感光性著色組成物之方法等。
作為進行蝕刻之方法,可藉由在透明基板上形成著色樹脂組成物之塗膜後,利用正型光阻劑之塗膜形成所需之圖案,繼而,使用蝕刻液進行蝕刻,最後利用剝離劑剝離正型光阻劑,從而形成遮光材。
於使用感光性著色組成物之情形時,於透明基板上塗佈感光性著色樹脂組成物並乾燥後,於所形成之塗膜上重疊光罩,經由該光罩藉由圖像曝光、顯影、視需要之熱硬化或光硬化而形成像素圖像,從而形成遮光材。
本發明之遮光材係於透明基板上積層形成有2層以上之遮光層者,因此,於上述遮光材之製造方法中,對各遮光層逐個進行藉由著色樹脂組成物或感光性著色樹脂組成物之塗佈、乾燥而形成塗膜,形成複數層之積層塗膜,其後,於利用正型蝕刻之情形時形成正型光阻劑塗膜後進行蝕刻,於使用感光性著色樹脂組成物之情形時進行圖像曝光。
以下,參照圖2(a)~圖2(c),對使用感光性著色樹脂組成物而形成積層有2層遮光層之遮光材之情形進行說明,但本發明之遮光材之形成方法不受該方法之任何限定。又,於形成具有3層以上之遮光層之遮光材之情形時,同樣地進行複數次第2遮光層用之塗膜形成,除此以外,可以與下述說明之方法相同之方式進行。
如圖2(a)所示,藉由於透明基板11上塗佈第1遮光層形成用之感光性著色樹脂組成物並加以乾燥,形成第1遮光層用塗膜12A,繼而,塗佈第2遮光層形成用之感光性著色樹脂組成物並加以乾燥,藉此形成第2遮光層用塗膜13A。其後,如圖2(b)般,於該積層塗膜上重疊光罩15,經由光罩15進行曝光,藉由顯影、視需要之熱硬化或光硬化形成像素圖像,從而形成如圖2(c)所示之由第1遮光層12與第2遮光層13所形成之積層構造之遮光材。
(1)感光性著色樹脂組成物之塗佈
感光性著色樹脂組成物之塗佈可藉由旋轉塗佈法、線棒塗佈法、流塗法、模具塗佈法、輥式塗佈法、或噴塗法等進行。其中,根據模具塗佈法,就塗佈液使用量大幅縮減,並且完全不存在利用旋轉塗佈法時所附著之薄霧等之影響、抑制異物產生等綜合之觀點而言較佳。
關於塗膜之厚度,若過厚,則存在圖案顯影變難並且例如於液晶顯示裝置之彩色濾光片用途中,難以進行液晶單元化步驟中之間隙調整之情況,若過薄,則存在變得難以提高顏料濃度,而不會達成所需之遮光性之情況。將塗膜之厚度設為如形成上述遮光材、第1遮光層、及第2遮光層之較佳膜厚之層般之厚度。
(2)塗膜之乾燥
於透明基板上塗佈感光性著色樹脂組成物後之塗膜之乾燥較佳為藉由使用加熱板、IR烘箱、或對流烘箱之乾燥法。乾燥之條件可根據上述溶劑成分之種類、使用之乾燥機之性能等進行適當選擇。乾燥時間根據溶劑成分之種類、使用之乾燥機之性能等,通常在40~200℃之溫度下為15秒~10分鐘之範圍內進行選擇,較佳為在50~150℃之溫度下為30秒~5分鐘之範圍內選擇。
其中,第1遮光層用塗膜之乾燥條件尤佳為在100~150℃之溫度下為60秒~5分鐘之範圍內進行選擇。若該乾燥過弱,則存在於塗佈用以形成第2遮光層之感光性著色樹脂組成物時第1遮光層用塗膜會溶解之情形,若過強,則存在產生顯影不良等之情形。再者,該塗膜之乾燥步驟亦可進行不提高溫度而於減壓室內進行乾燥之減壓乾燥法。
上述感光性著色樹脂組成物之塗佈與乾燥可對所形 成之遮光層逐個進行,形成必需之積層數之塗膜,其後進行下述曝光。
(3)曝光
圖像曝光係於感光性著色樹脂組成物之積層塗膜上重疊負型光罩圖案,經由該光罩圖案照射紫外線或可見光線之光源而進行。此時,為了防止因氧導致光聚合性層之感度降低,亦可視需要於光聚合性之塗膜上形成聚乙烯醇層等阻氧層後進行曝光。上述圖像曝光所使用之光源並無特別限定。作為光源,例如可舉出:氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧燈、螢光燈等燈光源;或氬離子雷射、釔鋁石榴石(YAG,yttrium aluminum garnet)雷射、準分子雷射、氮氣雷射、氦-鎘雷射、半導體雷射等雷射光源等。於照射特定波長之光而使用之情形時,亦可利用光學濾片。
(4)顯影
於藉由上述光源對由感光性著色樹脂組成物所獲得之塗膜進行圖像曝光後,藉由使用有機溶劑或含有界面活性劑與鹼性化合物之水溶液之顯影,藉此可於基板上形成圖像。該水溶液中可進而含有有機溶劑、緩衝劑、錯合劑、染料或顏料。
作為鹼性化合物,可舉出:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、矽酸鈉、矽酸鉀、偏矽酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、氫氧化銨等無機鹼性化合物;或單/二或三乙醇胺、單/二或三甲基胺、單/二或三乙基胺、單或二異丙胺、正丁基胺、單/二或三異 丙醇胺、伸乙基亞胺、伸乙基二亞胺、氫氧化四甲基銨(TMAH,Tetramethyl Ammonium Hydroxide)、膽鹼等有機鹼性化合物。該等鹼性化合物亦可為2種以上之混合物。
作為界面活性劑,例如可舉出:聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基芳基醚類、聚氧乙烯烷基酯類、山梨醇酐烷基酯類、單甘油烷基酯類等非離子系界面活性劑;烷基苯磺酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類、烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類、磺基琥珀酸酯鹽類等陰離子性界面活性劑;烷基甜菜鹼類、胺基酸類等兩性界面活性劑。
作為有機溶劑,例如可舉出:異丙醇、苄醇、乙基賽路蘇、丁基賽路蘇、苯基賽路蘇、丙二醇、二丙酮醇等。有機溶劑可單獨使用,又,亦可與水溶液併用。
顯影處理之條件並無特別限制,通常顯影溫度為10~50℃之範圍、其中15~45℃、尤佳為20~40℃,且顯影方法可利用浸漬顯影法、噴射顯影法、毛刷顯影法、超音波顯影法等中之任一方法。
(5)熱硬化處理
顯影後亦可實施熱硬化處理。關於此時之熱硬化處理條件,溫度在100~280℃之範圍、較佳為150~250℃之範圍內選擇,時間在5~60分鐘之範圍內進行選擇。
再者,本發明之遮光材主要用作彩色濾光片之黑矩陣用途,但不受黑矩陣之任何限定。
[遮光材中之成分調配量]
於第1態樣之附有遮光材之基板中之遮光材遮光材中,(A)有色材料之含量係由於著色樹脂組成物中之有色材料殘留於遮光材中,故而相對於遮光材之總質量通常成為1~70質量%、較佳為成為10~60質量%之範圍。
又,其中,於透明基板側區域,(A)有色材料之含量相對於遮光材之總質量更佳為1~30質量%,尤佳為1~20質量%。又,於與透明基板相反之側之區域,(A)有色材料之含量相對於遮光材之總質量更佳為20~70質量%,尤佳為30~60質量%。
(A)有色材料以外者因由上述記載之曝光、顯影處理、熱硬化處理引起之聚合、分解等而於遮光材中未必以與作為著色樹脂組成物所添加之組成相同之狀態形成,但其組成大致為如下所述。於使用分散劑之情形時,相對於遮光材之總質量通常成為50質量%以下、較佳為成為30質量%以下,且通常成為1質量%以上、較佳為成為3質量%以上。(B)有機結合材相對於遮光材之總質量通常成為5質量%以上、較佳為成為10質量%以上,且通常成為85質量%以下、較佳為成為80質量%以下。(E)光聚合起始劑相對於遮光材之總質量通常成為0.01質量以上,且通常成為30質量%以下。於使用光聚合性化合物之情形時,相對於遮光材之總質量通常成為90質量%以下,且通常成為0.01質量%以上。再者,在本發明之遮光材中所占之(D)有機溶劑於上述記載之曝光、顯影處理、熱硬化處理時大部分因蒸發等而損失,故而有相對於遮光材之總質量,通常僅殘留0~1質量%之傾向。
<第2態樣之附有遮光材之基板>
本發明之第2態樣之附有遮光材之基板之特徵在於:其於透明基板上具有遮光材,且上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,並且滿足下述(3)~(5)。
(3)上述遮光材之透明基板側含有黑色顏料作為(A)有色材料。
(4)上述遮光材之與透明基板相反之側含有顏料作為(A)有色材料。
(5)上述遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,且與上述透明基板相反之側高於上述透明基板側。
如此,藉由使遮光材之透明基板側含有黑色顏料作為(A)有色材料,而有不管波長如何而可效率良好地吸收自透明基板側入射之光,可降低反射率之波長依存性之傾向。又,藉由使遮光材之與透明基板相反之側含有顏料作為(A)有色材料,而有可抑制有可能於與透明基板相反之側產生之光之反射的傾向。進而,藉由使遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,且與透明基板相反之側高於透明基板側,而有可容易地同時實現高遮光性與低反射性之傾向。
作為本發明之第2態樣之附有遮光材之基板之一例,可舉出遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上逐漸不同,並且與上述透明基板相反之側高於上述透明基板側者。為了獲得此種附有遮光材之基板,可舉出以使(A)有色材料之濃度逐漸增大之方式將(A)有色材料之濃度不同之著色樹脂組成物塗佈複數次之方法。於該情形時,藉由利用相同種類或類似種類之材料構成各著色樹脂組成物中之(B)有機結合材,而有可抑制因複數次塗佈所致之形成界面的傾向。
又,可舉出由2層以上之層構成遮光材,且使與透明基板相反之側之層之每1μm之OD值高於透明基板側之層者。例如為了獲得此種附有遮光材之基板,以使(A)有色材料之濃度逐漸增大之方 式將(A)有色材料之濃度不同之著色樹脂組成物塗佈複數次之方法。於該情形時,有藉由利用不同種類之材料構成各著色樹脂組成物中之(B)有機結合材,可於塗佈複數次時形成界面之傾向。積層構造並無特別限定,例如可相對於與透明基板之接觸面平行地積層2層以上之遮光層。又,積層數並無特別限制,但若積層數較多,則形成遮光材時之著色樹脂組成物之塗佈步驟數增加,製造效率變差,故而較佳為2~4層,更佳為2~3層,進而較佳為2層。
關於遮光材之透明基板側之單位OD值、與透明基板相反之側之單位OD值、遮光材整體之單位OD值、或膜厚,可較佳地採用第1態樣中所說明之值。進而,較佳為將波長550nm下之相對反射率或波長450~650nm下之相對反射率之上限值與下限值之差設為第1態樣中說明之值。再者,亦可與第1態樣同樣地含有(C)微粒子。關於具體構成,可較佳地採用第1態樣中說明者。
作為第2態樣之遮光材之透明基板側所含有之黑色顏料,例如可使用上述<(A)有色材料>中例示者,就與色調之觀點而言,較佳為苯胺黑、苝黑、花青黑等有機黑色顏料、碳黑。又,亦可使用向黑色顏料中混合紅色顏料、黃色顏料、橙色顏料等而縮小由波長所致之反射率之差的顏料之組合。其中,就色調與遮光性之觀點而言,更佳為碳黑。又,作為遮光材之與透明基板相反之側所含有之顏料,例如可使用上述<(A)有色材料>中例示者,就遮光性之觀點而言,較佳為苯胺黑、苝黑、花青黑等有機黑色顏料、碳黑、鈦黑。又,亦可組合使用藍色顏料、紅色顏料、黃色顏料、橙色顏料等。其中,就與遮光性之觀點而言,更佳為碳黑、鈦黑。此外,亦可採用作為第1態樣之附有遮光材之基板所例示之構成。
又,作為(B)有機結合材,例如可舉出使上述(B')有機結合材硬化而成者。於使用上述(E)光聚合起始劑或含有其他成分之(B')有機結合材之情形時,亦可含有(E)光聚合起始劑或其他成分。作為透明基板,通常使用下述本發明之彩色濾光片之說明中所述者。第2態樣之附有遮光材之基板中之遮光材可使用第1態樣中記載之著色樹脂組成物而形成。
<第3態樣之著色樹脂組成物>
本發明之第3態樣之著色樹脂組成物為感光性著色樹脂組成物,其特徵在於:其包含(A)有色材料、(B')有機結合材、(C)折射率1.2以上且1.8以下之微粒子、及(D)有機溶劑,且(C)微粒子之含量為15質量%以上。如此,藉由含有特定量以上之折射率在特定範圍內之(C)微粒子,而有如下傾向:即便於基板上塗佈該著色樹脂組成物、進而於其上塗佈其他著色樹脂組成物之情形時,亦可抑制該著色樹脂組成物之溶解,可生產性較高地形成可實現優異之低反射性之附有遮光材之基板。
作為(C)微粒子,可較佳地採用第1態樣中例示者。(C)微粒子之含量為15質量%以上,較佳為20質量%以上,又,較佳為40質量%以下,更佳為30質量%以下。藉由設為上述下限值以上,而有可抑制已塗佈之著色樹脂組成物之溶解之傾向,又,藉由設為上述上限值以下,而有可賦予適宜之顯影性之傾向。
作為(A)有色材料,可較佳地採用上述<(A)有色材料>中記載者,作為(B')有機結合材,可較佳地採用上述<(B')有機結合材>中記載者,又,作為(D)有機溶劑,可較佳地採用上述<(D)有機溶 劑>中記載者。進而,亦可視需要含有上述(E)光聚合起始劑、光聚合性化合物、矽烷偶合劑等密接提高劑、塗佈性提高劑、顯影改良劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、界面活性劑、顏料衍生物等其他調配成分,通常各調配成分係於溶解或分散於(D)有機溶劑中之狀態下使用。此外,亦可採用作為用以形成第1態樣之附有遮光材之基板之遮光材之著色樹脂組成物所例示之構成。
[抗反射膜]
於設置本發明之遮光材作為液晶顯示裝置用彩色濾光片之黑矩陣等遮光層之情形時,為了減少顯示裝置之反射,亦可於透明基板中與形成遮光材之側相反之側之面設置抗反射膜。作為抗反射膜,有效的是積層有折射率不同之數種薄膜而成之抗反射膜、利用任意方法向材料中導入有空氣之抗反射膜等。該抗反射膜亦可為與透明基板成形為一體之抗反射層。
作為其一,例如眾所周知有於透明薄膜之表面形成微細凹凸構造之方法。根據該方法,形成有微細凹凸構造之整個表面之層之折射率成為由空氣與形成微細凹凸構造之材料之體積比所決定者,故而可大幅降低折射率,即便積層數較少亦可降低反射率。
又,例如亦可使用如日本再表2008-096872號公報中記載之於整個膜上連續地形成有稜錐狀凸部之抗反射膜。形成有稜錐狀凸部(微細凹凸構造)之抗反射膜於沿膜面方向切斷時之截面積發生連續地變化,折射率自空氣至基板逐漸增大,故而成為有效之抗反射之手段。又,該抗反射膜顯示出其他方法所無法替代之優異之光學性能。
上述凸部之高度較佳為100nm以上,更佳為150nm以上。若該高度未達100nm,則最低反射率會上升或特定波長之反射率上升,抗反射性變不充分。又,縱橫比(上述凸部之高度/相鄰凸部彼此之間隔)較佳為1.0~5.0,更佳為1.2~4.0,最佳為1.5~3.0。若縱橫比小於1.0,則最低反射率會上升或特定波長之反射率上升,抗反射性變不充分,若大於5,則摩擦時凸部容易折曲,而耐擦傷性降低或變得不顯示抗反射性能。
於透明薄膜之表面形成微細凹凸構造之方法並無特別限定,例如可舉出:使用形成有微細凹凸構造之壓模,對透明薄膜進行射出成形、壓製成形而形成微細凹凸構造之方法;於形成有微細凹凸構造之壓模與透明薄膜之間填充活性能量射線硬化性組成物,藉由照射活性能量射線使活性能量射線硬化性組成物硬化而轉印壓模之凹凸形狀,其後進行脫模,藉此,對透明薄膜積層形成微細凹凸構造之表面層之方法;於形成有微細凹凸構造之壓模與透明基板之間填充活性能量射線硬化性組成物,對活性能量射線硬化性組成物轉印壓模之凹凸形狀,其後進行脫模,其後照射活性能量射線使活性能量射線硬化性組成物硬化,藉此,對透明薄膜積層形成微細凹凸構造之表面層之方法。
再者,於下述實施例之項目中,簡易地將使用形成有微細凹凸構造之壓模所另外成形之抗反射膜貼附於透明薄膜上使用。
[彩色濾光片]
繼而,針對於具有本發明之遮光材之彩色濾光片,依據其製造方法進行說明。
(1)透明基板
作為彩色濾光片之透明基板,只要為透明且具有適度之強度,則其材質並無特別限定。作為材質,例如可舉出:聚對酞酸乙二酯等聚酯系樹脂、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴系樹脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碸等熱可塑性樹脂製片材;環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂等熱硬化性樹脂片材、或各種玻璃等。其中,就耐熱性之觀點而言,較佳為玻璃、耐熱性樹脂。
為了對接著性等表面物性進行改良,亦可對透明基板視需要進行電暈放電處理、臭氧處理、矽烷偶合劑、或胺基甲酸乙酯系樹脂等各種樹脂之薄膜形成處理等。
透明基板之厚度通常設為0.05~10mm、較佳為設為0.1~7mm之範圍。又,於進行各種樹脂之薄膜形成處理之情形時,其膜厚通常為0.01~10μm、較佳為0.05~5μm之範圍。
(2)黑矩陣(遮光材)
藉由於透明基板上設置黑矩陣,形成通常為紅色、綠色、藍色之像素圖像,從而可製造彩色濾光片。如上所述,本發明之遮光材主要用於黑矩陣用途,但並不限定於此。
於藉由本發明之遮光材形成彩色濾光片之黑矩陣之情形時,依據上述遮光材之形成方法形成黑矩陣。於將本發明之遮光材用於彩色濾光片之黑矩陣以外、例如顯示面板之邊框等,使用本發明之遮光材以外者作為黑矩陣之情形時,黑矩陣係依據常法形成。
(3)像素之形成 (3-1)感光性著色樹脂組成物之塗佈
於設置有黑矩陣之透明基板上塗佈含有紅色、綠色、藍色中之一種顏色之有色材料之感光性著色樹脂組成物,並加以乾燥,其後於塗膜上重疊光罩,並經由該光罩藉由圖像曝光、顯影、視需要之熱硬化或光硬化而形成像素圖像,從而製作著色層。藉由對紅色、綠色、藍色之三種顏色之感光性著色樹脂組成物分別進行該操作,可形成彩色濾光片圖像。
彩色濾光片用之著色樹脂組成物之塗佈可採用與上述本發明之遮光材之形成方法中之感光性著色樹脂組成物之塗佈方法相同之方法。
若塗膜之厚度過厚,則存在圖案顯影變難並且難以調整液晶單元化步驟中之間隙之情況,若過薄,則存在變得難以提高顏料濃度,不會達成所需之遮光性之情況。塗膜之厚度較佳為以乾燥後之膜厚計通常設為0.2~20μm之範圍,更佳為0.5~10μm之範圍,進而較佳為0.8~5μm之範圍。
(3-2)塗膜之乾燥
於基板上塗佈感光性著色樹脂組成物後之塗膜之乾燥可採用與上述本發明之遮光材之形成方法中之塗膜之乾燥方法相同之方法及條件。
(3-3)曝光
關於圖像曝光亦可採用與上述本發明之遮光材之形成方法中之曝 光方法相同之操作方法。
(3-4)顯影
本發明之彩色濾光片可於藉由上述光源對由感光性著色樹脂組成物所獲得之塗膜進行圖像曝光後,利用與上述本發明之遮光材之形成方法中之顯影方法相同之方式藉由使用有機溶劑或含有界面活性劑與鹼性化合物之水溶液之顯影,而於基板上形成圖像,從而製作。關於用於顯影之水溶液亦與上述本發明之遮光材之形成中之顯影液相同。
(3-5)熱硬化處理
對顯影後之彩色濾光片基板實施熱硬化處理。關於此時之熱硬化處理條件,溫度在100~280℃之範圍、較佳為150~250℃之範圍內選擇,時間在5~60分鐘之範圍內進行選擇。經由該等一系列之步驟而最終形成一種顏色之圖案圖像。依序重複進行該步驟,而對黑色、紅色、綠色、藍色進行圖案化,形成彩色濾光片。再者,4種顏色之圖案之順序並不限定於上述順序。
(4)透明電極之形成
彩色濾光片可直接於該狀態下在圖像上形成ITO等透明電極,而用作彩色顯示器、液晶顯示裝置等之零件之一部分,為了提高表面平滑性或耐久性,亦可視需要於圖像上設置聚醯胺、聚醯亞胺等面塗層。又,亦有一部分於平面配向型驅動方式(面內切換(IPS,in-plane switching)模式)等用途中不形成透明電極之情況。
[液晶顯示裝置]
本發明之液晶顯示裝置係使用上述本發明之彩色濾光片而製作者。
液晶顯示裝置通常於彩色濾光片上形成配向膜並於該配向膜上散佈間隔物,其後與對向基板貼合,形成液晶單元,向所形成之液晶單元注入液晶,並與對向電極接線而完成。作為配向膜,較佳為聚醯亞胺等之樹脂膜。配向膜之形成時通常採用凹版印刷法及/或快乾印刷法,將配向膜之厚度設為數10nm。藉由熱煅燒進行配向膜之硬化處理後,藉由紫外線之照射或利用磨擦布之處理進行表面處理,從而加工成可調整液晶之斜度之表面狀態。
作為間隔物,使用根據與對向基板之間隙(gap)之大小者,通常較佳為2~8μm者。亦可於彩色濾光片基板上藉由光微影法形成透明樹脂膜之感光性間隔物(PS,photo spacer),並活用其而代替間隔物。作為對向基板,通常使用陣列基板,尤佳為薄膜電晶體(TFT,thin film transistor)基板。
與對向基板之貼合間隙根據液晶顯示裝置之用途而不同,通常於2~8μm之範圍內進行選擇。與對向基板貼合後,將液晶注入口以外之部分藉由環氧樹脂等密封材密封。密封材藉由紫外線(UV,ultraviolet)照射及/或加熱而硬化,而將液晶單元周邊密封。
將已密封周邊之液晶單元切割成面板單元後,於真空室內進行減壓,將上述液晶注入口浸漬於液晶中,其後,使氣室內漏氣,藉此將液晶注入液晶單元內。液晶單元內之減壓度通常為1×10-2~1×10-7Pa,較佳為1×10-3~1×10-6Pa。又,較佳為於減壓時加熱液晶單元,加熱溫度通常為30~100℃,更佳為50~90℃。減壓時之加熱 保持通常設為10~60分鐘之範圍,其後浸漬於液晶中。注入有液晶之液晶單元藉由使UV硬化樹脂硬化而密封液晶注入口,從而完成液晶顯示裝置(面板)。
液晶之種類並無特別限制,其為芳香族系、脂肪族系、多環狀化合物等自先前以來所已知之液晶,亦可為溶致型液晶、熱致型液晶等均可。熱致型液晶中已知有向列型液晶、層列型液晶及膽固醇狀液晶等,可為任意者。再者,本發明之彩色濾光片不僅限於液晶顯示裝置而亦可較佳地用於有機電致發光(EL,Electroluminescence)顯示裝置等其他液晶顯示裝置。
[實施例]
繼而,舉出製造例、實施例及比較例更具體地說明本發明,但本發明只要不超過其主旨則並不限定於下述實施例。
<製造例1:被覆碳黑之製造>
碳黑係利用通常之油爐法製造。其中,作為原料油,使用Na、Ca、S分量較少之乙烯底油,使用氣體燃料進行燃燒。進而,作為反應終止水,使用經離子交換樹脂處理之純水,從而進行製造。使用均質攪拌機,以5,000~6,000rpm將所獲得之碳黑540g與純水14500g一併攪拌30分鐘,獲得漿體。將該漿體移至附有螺旋型攪拌機之容器中,一面以約1,000rpm進行混合一面逐步少量添加溶解有60g環氧樹脂「Epikote 828」(三菱化學公司製造)之甲苯600g。分散於水中之碳黑歷時約15分鐘全部移動至甲苯側,成為約1mm之微粒。繼而,藉由60目金屬篩網甩除水,其後放入真空乾燥機中,於70℃下乾燥7小時而將甲苯與水完全去除,從而獲得被覆碳黑。
<製造例2:油墨(a1)之製造>
相對於製造例1中製備之被覆碳黑20質量份,添加作為分散劑之Disperbyk-167(BYK-Chemie公司製造)4.4質量份、作為顏料衍生物之S12000(Lubrizol公司製造)1質量份,以使固形份濃度成為35質量%之方式添加丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)。藉由攪拌機對其充分攪拌,進行預混。繼而,藉由塗料振盪機於25~45℃之範圍內進行6小時分散處理。作為珠,使用0.5mm之鋯珠,添加分散液60g與珠180g。分散結束後,藉由過濾器將珠與分散液分離,從而製造油墨(a1)。
<製造例3:有機結合材(b'1)之合成>
將上述構造之環氧化合物(環氧當量264)50g、丙烯酸13.65g、甲氧基丁基乙酸酯60.5g、三苯基膦0.936g、及對甲氧基苯酚0.032g放入安裝有溫度計、攪拌機及冷卻管之燒瓶中,一面攪拌一面於90℃下進行反應直至酸值成為5mgKOH/g以下。反應需要12小時,從而獲得環氧丙烯酸酯溶液。
將上述環氧丙烯酸酯溶液25質量份、及三羥甲基丙烷(TMP)0.76質量份、聯苯四羧酸二酐(BPDA)3.3質量份、四氫酞酸酐 (THPA)3.5質量份放入安裝有溫度計、攪拌機及冷卻管之燒瓶中,一面攪拌一面緩慢升溫至105℃而進行反應。
當樹脂溶液成為透明時,利用甲氧基丁基乙酸酯進行稀釋,而製備為固形份成為50質量%,從而獲得酸值131mgKOH/g、經GPC所測得之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)2600之有機結合材(b'1)。
<製造例4:分散樹脂之製備>
一面對反應容器內進行氮氣置換一面對丙二醇單甲醚乙酸酯145質量份進行攪拌,並升溫至120℃。向其中滴加苯乙烯20質量份、甲基丙烯酸縮水甘油酯57質量份及具有三環癸烷骨架之單丙烯酸酯(日立化成公司製造「FA-513M」)82質量份,進而於120℃下繼續攪拌2小時。繼而,對反應容器內進行空氣置換,投入丙烯酸27.0質量份、三-二甲胺基甲基苯酚0.7質量份及對苯二酚0.12質量份,於120℃下繼續反應6小時。其後,添加四氫酞酸酐(THPA)52.0質量份、三乙基胺0.7質量份,於120℃下反應3.5小時,從而獲得分散樹脂溶液。所獲得之分散樹脂之重量平均分子量(Mw)約為15000,酸值為100mgKOH/g。
<製造例5:光聚合起始劑(e1)之合成> <二酮體>
使乙基咔唑(5g,25.61mmol)與鄰萘甲醯氯(5.13g,26.89mmol)溶解於30ml之二氯甲烷中,利用冰水浴冷卻至2℃並進行攪拌,添加AlCl3(3.41g,25.61mmol)。進而,於室溫下攪拌3小時後,向反應液 中添加巴豆醯氯(2.81g,26.89mmol)之15ml二氯甲烷溶液,添加AlCl3(4.1g,30.73mmol),進而攪拌1小時30分鐘。將反應液添加至冰水200ml中,並添加二氯甲烷200ml而使有機層分液。利用無水硫酸鎂對所回收之有機層進行乾燥後,於減壓下濃縮,從而獲得白色固體(10g)。
<肟體>
將二酮體(3.00g,7.19mmol)、NH2OH.HCl(1.09g,15.81mmol)、及乙酸鈉(1.23g,15.08mmol)混合於異丙醇30ml中,進行3小時回流。反應結束後濃縮反應液,向所獲得之殘渣中添加乙酸乙酯30ml,依序利用飽和碳酸氫鈉水溶液30ml及飽和食鹽水30ml進行清洗,利用無水硫酸鎂進行乾燥。過濾後,減壓下濃縮有機層,獲得固體3.01g。利用管柱層析法對其進行純化,從而獲得淡黃色固體2.22g。
<肟酯體>
將肟體(2.22g,4.77mmol)與乙醯氯(1.34g,17.0mmol)添加至二氯甲烷20ml中,進行冰浴冷卻,並滴加三乙基胺(1.77g,17.5mmol),於該狀態下反應1小時。藉由薄層層析法確認原料消失後,添加水而使反應終止。將反應液利用飽和碳酸氫鈉水溶液5ml清洗2次、利用飽和食鹽水5ml清洗2次,並利用無水硫酸鈉進行乾燥。過濾後,減壓下濃縮有機層,利用管柱層析法(乙酸乙酯/己烷=體積比2/1)對所獲得之殘渣進行純化,從而以0.79g之淡黃色固體之形式獲得光聚合起始劑(e1)(以下記作「起始劑(e1)」)。
以下表示所獲得之起始劑(e1)之由1H-NMR(nuclear magnetic resonance,核磁共振)所測得之測定值及構造式。1H NMR(CDCl3):σ 1.17(d,3H),1.48(t,3H),1.53(s,3H),1.81(s,3H),2.16(s,3H),2.30(s,3H),3.17-3.32(m,2H),4.42(q,2H),4.78-4.94(br,1H),7.45-7.59(m,5H),7.65(dd,1H),7.95(m,2H),8.04(m,2H),8.14(dd,1H),8.42(d,1H),8.64(d,1H)
<製造例6:光阻劑之製備>
以使光阻劑固形份中之比率成為下述表1所示之比例之方式添加各成分,進而以使光阻劑固形份濃度成為20質量%之方式添加作為有機溶劑(d1)之丙二醇單甲醚乙酸酯,藉由攪拌器進行攪拌,使之溶解,從而製備黑色光阻劑(1)~(16)。
再者,作為油墨(a2)及(a3)、微粒子(c1)~(c6)、光聚合性化合物、界面活性劑,使用以下者。又,以下,表示成分組成之含有比例之「%」均為「質量%」。
油墨(a2):鈦黑油墨
(鈦黑顏料15%,胺基甲酸乙酯系鹼性分散劑3.5%,助劑1%,丙二醇單甲醚乙酸酯80.5%)
油墨(a3):有機顏料混色油墨
固形份比B15:6/R254/V23/Y139=50%/19%/6%/25%,聚伸乙基亞胺分散劑17%,樹脂(b2)32%固形份濃度30%丙二醇單甲醚乙酸酯溶液
微粒子(c1):日產化學公司製造之有機二氧化矽溶膠PMA-ST
(二氧化矽含量30.7%丙二醇單甲醚乙酸酯分散溶液,平均粒徑(BET法)10nm,折射率1.7)
微粒子(c2):日產化學公司製造之有機二氧化矽溶膠MEK-ST
(二氧化矽含量30.4%甲基乙基酮分散溶液,平均粒徑(BET法)40nm,折射率1.7)
微粒子(c3):日產化學公司製造之有機二氧化矽溶膠MEK-ST
(二氧化矽含量30.6%甲基乙基酮分散溶液,平均粒徑(BET法)70nm,折射率1.7)
微粒子(c4):觸媒化成工業製造之氧化鋯分散液
(20%甲醇溶液,平均粒徑46nm被覆氧化鋯折射率1.7)
微粒子(c5):觸媒化成工業製造之氧化鋯分散液
(20%異丙醇溶液,平均粒徑14nm被覆氧化鋯折射率1.7)
微粒子(c6):哈利瑪化成製造之氧化鋁分散液
(20%丙二醇單甲醚乙酸酯溶液,平均粒徑54nm氧化鋁折射率1.45)
光聚合性化合物:日本化藥公司製造之二季戊四醇六丙烯酸酯
界面活性劑:DIC公司製造之氟系界面活性劑F475
<製造例6:抗反射膜之製作>
於二季戊四醇六丙烯酸酯20質量份、ARONIX M-260(東亞合成公司製造)70質量份、丙烯酸羥基乙酯10質量份中溶解Irgacure 184(Ciba Specialty Chemicals公司製造)1.5質量份,從而獲得活性能量射線硬化性組成物。將該硬化性組成物於利用陽極氧化之由多孔氧化鋁所製作之壓模上滴下數滴,利用丙烯酸系樹脂薄膜一面壓展一面進行被覆,其後,自薄膜側以400mJ/cm2之能量照射紫外線,使活性能量射線硬化性組成物光硬化。將薄膜與壓模剝離,獲得具有相鄰凸部彼此之距離為200nm、凸部之高度為200nm之微細凹凸構造(縱橫比1.0)之抗反射膜。
[實施例1~15、比較例1~4] {評價試驗1} <附有遮光材之基板之製作>
為了形成第1遮光層用塗膜,利用旋轉塗佈機,以煅燒後之膜厚成為0.6μm之條件於玻璃基板上塗佈光阻劑(1)。其後,利用真空乾燥機乾燥60秒,繼而,利用加熱板於140℃下乾燥5分鐘。繼而,為了形成第2遮光層用塗膜,利用旋轉塗佈機,以煅燒後之總膜厚成為1.6μm之條件於第1遮光層用塗膜上塗佈光阻劑(6)。其後,利用真空乾燥機乾燥60秒。繼而,利用加熱板於110℃下乾燥2分鐘。利用烘箱,於230℃下對該基板煅燒25分鐘,從而獲得實施例1之附有遮光材之基板。利用相同之方式,將光阻劑種類、膜厚等按記載於表2、4、5及6中之內容進行相同操作,從而獲得實施例2~15、比較例1~4之 附有遮光材之基板。其中,利用上述方法藉由SEM-EDS對實施例2及4之附有遮光材之基板之剖面進行元素分析,結果可確認出於遮光材中透明基板側及與透明基板相反之側,(C)微粒子之濃度沿厚度方向不同,尤其是使與其相反之側之濃度低於透明基板側。
<單位OD值之測定>
利用非接觸表面/層剖面形狀測定系統(Ryoka Systems公司製造之「VertScan」)對所獲得之附有遮光材之基板之第1遮光層之膜厚及第2遮光層塗佈後之膜厚進行測定。另一方面,利用大塚電子公司製造之分光特性檢測裝置「LCF」對第1遮光層之OD值及第2遮光層塗佈後之OD值進行測定,以單位OD值=測定OD值/膜厚算出單位OD值(/μm)。將結果示於表2、4、5及6。
<反射率之測定>
圖3(a)及圖3(b)中表示反射率之測定方法。圖3(a)及圖3(b)中,符號16表示測定入射光路,符號17表示測定反射光路。對分光光度計(島津公司製造之「UV-3100」)設置鏡面反射測定用之治具。繼而,於成為試樣基板之背面之未形成遮光材側之玻璃基板面設置製造例6製作之抗反射膜14。於該狀態下,以鏡面板作為基準板,如圖3(b)般測定5度之入射角時之相對反射率,將波長為550nm時之相對反射率(%)設為R1(%)。另外,以相同之方式對於未設置遮光材之玻璃基板之兩面設置有製造例3中製作之抗反射膜之基板之反射率進行測定,結果波長為550nm時之反射率為0.337%。
以R(%)=R1(%)-(0.337/2)
算出透明基板與遮光材之間之反射率R(%),將該等將結果示於表2、4、5及6。
繼而,針對於各例之附有遮光材之基板,將如圖3(b)般設置抗反射膜14而所測得之380~780nm之相對反射率換算為白色光源(D65)波長,將所獲得之反射率(%)設為R2(%)記載於表3中,又,將如圖3(a)般未設置抗反射膜14所測得之550nm之相對反射率(%)設為R3(%)、換算成白色光源波長之反射率(%)設為R4(%)記載於表3中。再者,於未設置遮光材之玻璃基板之兩面設置有抗反射膜之基板之550nm之相對反射率(%)為0.338%。根據表3得知,於無抗反射膜之情形時包含空氣與玻璃間之反射,故而反射率之絕對值增大,但本發明之實施例之遮光材達成低於比較例之反射率。圖4(a)中表示實施例2中於具有抗反射膜之情況下測定反射率R1時之相對於波長之反射率之分佈圖。圖4(b)中表示實施例2中於不設置抗反射膜之情況下測定反射率R3時之相對於波長之反射率之分佈圖。根據圖4(a)及圖4(b)得知,本發明之實施例之遮光材於整個可見光區域,不管波長如何,相對反射率之變動均逐漸減少。再者,圖4(a)及圖4(b)中之表為以波長每50nm表示反射率分佈圖中之反射率之值者。
<遮光材之外觀評價>
自未形成遮光材側之玻璃基板面側照射白色光,以目視對映入進行外觀評價。將映入較低者設為「○」、映入略高者設為「△」、映入較高者設為「×」,將結果示於表2。
{評價試驗2}
為了形成第1遮光層用塗膜,利用旋轉塗佈機,以煅燒後之膜厚成為0.6μm之條件於玻璃基板上塗佈光阻劑(1)。其後,利用真空乾燥機乾燥60秒,繼而,利用加熱板於140℃下乾燥5分鐘。繼而,為了形成第2遮光層用塗膜,利用旋轉塗佈機,以煅燒後之總膜厚成為1.6μm之條件於第1遮光層用塗膜上塗佈光阻劑(6)。其後,利用真空乾燥機乾燥60秒。繼而,利用加熱板於110℃下乾燥2分鐘,從而獲得實施例1之曝光前基板。
通過開口10μm之線性光罩(光罩與試樣之間隔為200μm),使用高壓水銀燈以50mJ/cm2對該試樣進行曝光。其後,於溫度25℃下使用濃度0.05質量%之KOH水溶液進行噴射顯影,以下述基準評價圖案成形性。圖案成形性:顯影後,利用光學顯微鏡對是否光罩之10μm開口部之線再現進行確認,將再現者設為「○」、未再現者設為「×」。利用相同之方式,將光阻劑種類、膜厚等按記載於表2及4中之內容進行相同操作,對實施例2~10、比較例1~4之圖案成形性進行評價。將結果示於表2及4。
其中,利用光學顯微鏡對實施例12之膜面進行觀察,結果產生凹凸。其原因在於:微粒子之平均粒徑過大。
根據表2明確得知,實施例1~48之遮光材即便每1μm之OD值為2.5以上,而藉由將基板與遮光材之間之相對反射率設為1.0%以下,亦成為抑制了光澤之低反射且遮光性優異者。又,顯影性及圖案成形性均良好。尤其是根據實施例1~3明確得知,不管第1層之(C)微粒子之含有比例如何,又,根據實施例4及5明確得知,不管總膜厚如何,進而,根據實施例6~8明確得知,不管第1層之有色材料濃度如何,均成為低反射且遮光性優異者。又,根據實施例9明確得知,即便於第2層之有色材料濃度較低之情形時,亦可實現低反射化。另一方面,比較例1~3之遮光材雖然每1μm之OD值為2.5以上,但基板與遮光材之間之相對反射率超過1.0%,遮光性優異但反射性變不充分。
根據表4明確得知,實施例5、10之遮光材藉由使用(C)微粒子之含有比例為15質量%以上之光阻劑形成第1層,可以1次煅燒生產性較高地形成使基板與遮光材之間之相對反射率為1.0%以下之附有遮光材之基板。另一方面,比較例4之遮光材為使用(C)微粒子之含有比例低於15質量%之光阻劑形成第1層者,且基板與遮光材之間之相對反射率會超過1.0%。其原因在於:於塗佈第2層時第1層溶解,而無法形成所需之層構成。
根據表5明確得知,實施例11、12之遮光材即便於40~100nm之範圍內變更(C)微粒子之平均粒徑,而於任意實施例中均可使基板與遮光材之間之相對反射率成為1.0%以下,成為抑制了光澤之低反射且遮光性優異者。
根據表6明確得知,實施例13、14、15之遮光材即便使用二氧化矽以外之微粒子作為(C)微粒子,而藉由選擇使用折射率 為1.2~1.8之範圍之微粒子亦可獲得與二氧化矽同樣之效果。
由以上之結果得知,根據本發明,使用可藉由曝光、顯影進行圖案化之著色樹脂組成物而可形成低反射性且遮光性較高之黑矩陣。

Claims (10)

  1. 一種附有遮光材之基板,其係於透明基板上具有遮光材者,上述遮光材包含(A)有色材料及(B)有機結合材,且滿足下述(1)~(5):(1)上述遮光材含有二氧化矽微粒子;(2)上述遮光材中之上述二氧化矽微粒子之濃度於厚度方向上不同,與上述透明基板相反之側低於上述透明基板側;(3)上述遮光材之透明基板側含有碳黑作為(A)有色材料;(4)上述遮光材之與透明基板相反之側含有碳黑作為(A)有色材料;(5)上述遮光材之每1μm之OD值於厚度方向上不同,與上述透明基板相反之側高於上述透明基板側。
  2. 如申請專利範圍第1項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材之每1μm之OD值為2.5以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之附有遮光材之基板,其中,(B)有機結合材為鹼可溶性樹脂之硬化物。
  4. 如申請專利範圍第3項之附有遮光材之基板,其中,上述(B)有機結合材含有含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂之硬化物,上述含羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂,係:對環氧樹脂加成α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,進而與多元酸及/或其酸酐進行反應之鹼可溶性樹脂(B1);以及對環氧樹脂加成α,β-不飽和單羧酸或具有羧基之α,β-不飽和單羧酸酯,進而與多元醇、及多元酸及/或其酸酐進行反應之鹼可溶性樹脂(B2)中之至少任一者。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材進而含有(E)光聚合起始劑。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之附有遮光材之基板,其於波長550nm下之相對反射率為1.0%以下,(其中,上述相對反射率為自上述透明基板側以5度之入射角射入光並以鏡面板作為基準所測得之值)。
  7. 如申請專利範圍第6項之附有遮光材之基板,其於波長450~650nm下之上述相對反射率之上限值與下限值之差為0.5%以下。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之附有遮光材之基板,其中,上述遮光材係由2層以上之層所構成。
  9. 一種彩色濾光片,其具有申請專利範圍第1至8項中任一項之附有遮光材之基板。
  10. 一種液晶顯示裝置,其具有申請專利範圍第9項之彩色濾光片。
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