TWI736718B - 黑色矩陣用組成物、黑色矩陣、及黑色矩陣之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種黑色矩陣用組成物，其係適合高亮度的顯示裝置結構並適於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣之材料。

本發明之解決手段為使用一種黑色矩陣用組成物，其特徵為含有(I)包含體積平均粒徑為1~300nm的碳黑之黑色著色劑、(II)使以規定的式子表示的矽烷化合物在酸性或鹼性觸媒的存在下水解及縮合而得到的矽氧烷聚合物、(III)表面改質二氧化矽微粒、(IV)熱鹼產生劑、及(V)溶劑。

Description

黑色矩陣用組成物、黑色矩陣、及黑色矩陣之製造方法
本發明係關於一種黑色矩陣用組成物。本發明亦進一步關於一種由該黑色矩陣用組成物形成的黑色矩陣。又本發明亦關於一種由黑色矩陣用組成物製造黑色矩陣的方法。
以往是使用一種使用分散劑使碳黑等遮光性黑色顏料分散於丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等高分子聚合物中製成液狀組成物而將該液狀組成物塗布、硬化、及圖案成形者作為彩色顯示裝置所使用的彩色濾光片用的黑色矩陣。例如，在液晶顯示元件中，為了防止來自未切換的像素間的漏光並維持高對比，而使用黑色矩陣。又，非晶矽或氧化物半導體在光照射時會產生因光激發造成的漏電流，因此藉由在黑色矩陣層中對薄膜電晶體部分遮光來抑制漏電流。
到目前為止已經針對這種目的的黑色矩陣用組成物提出各種建議。舉例來說，有人提出藉由使用包含一次粒徑20~30nm的碳黑與特定有機化合物之分散液來得到兼具高OD值及高電絕緣性的碳黑分散液(參照專利文獻1)。又，有人已提出藉由混合導電性碳黑與氧 化鈦顏料來改善遮光性(參照專利文獻2)。還有，已提出一種包含含有電絕緣性金屬氧化物的複合金屬氧化物顏料來取代導電性碳黑的絕緣性黑色顏料組成物(參照專利文獻3)。又，已提出藉由使用將鈦氧氮化物分散於聚醯亞胺樹脂的組成物來得到具有安定的電絕緣性的黑色矩陣(參照專利文獻4)。
還有，亦提出一種使用矽氧烷聚合物的黑色矩陣用的組成物。例如已提出藉由在用於彩色濾光片的著色層形成用感放射線性組成物中摻合具有特定官能基的矽氧烷寡聚物，並在塗布後照射放射線使其硬化來改善密著性及耐溶劑性(參照專利文獻5)。又，已提出藉由使用在側鏈具有酸酐基的矽烷單體的水解縮合所得到的矽氧烷聚合物作為彩色濾光片的保護膜，而得到具有優異透明性、平坦性及耐透水性的膜(參照專利文獻6)。還有，作為為了利用碳黑的高遮光性而使用導電性碳黑得到高電阻值的方法，已提出一種在碳黑內包含二氧化矽的結構的著色劑(參照專利文獻7)。就對著色劑進行改良的其他例子來說，亦提出一種以二氧化矽微粒被覆表面的鈦黑粒子(參照專利文獻8)等。另外，作為彩色濾光片用著色組成物，已提出藉由摻合著色顏料與二氧化矽微粒來達成高對比(參照專利文獻9)。
又，特別是隨著行動顯示器的高解析度化，顯示像素區域變小的問題變得明顯。就限制顯示像素區域的因素而言，可舉出配線、薄膜電晶體及補助容量、以及覆蓋此等的黑色矩陣等。其中特別是因為貼附在形 成電晶體的陣列基板上之彩色濾光片基板所形成的黑色矩陣而限制顯示像素區域。
為了將陣列基板與彩色濾光片基板貼合而需要冗餘的設計，因而進一步限制顯示像素區域。針對這樣的問題，已提出在陣列側基板上形成黑色矩陣後以BCB(註冊商標、Dow Chemical公司製)這樣的透明材料將其平坦化，之後藉由在這之上形成薄膜電晶體來提供高穿透率的顯示元件用基板之方法(參照專利文獻10)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-292672號公報
[專利文獻2]日本特開平8-73800號公報
[專利文獻3]日本特開平10-204321號公報
[專利文獻4]日本特開2000-143985號公報
[專利文獻5]日本特開2008-242078號公報
[專利文獻6]日本特開2008-208342號公報
[專利文獻7]日本特開2008-150428號公報
[專利文獻8]日本特開2002-285007號公報
[專利文獻9]日本特開2008-164985號公報
[專利文獻10]美國專利第6407782號說明書
在陣列基板側形成黑色矩陣時，需要耐熱性高的黑色矩陣材料。此處，黑色矩陣用組成物廣泛使用 遮光性高的碳黑作為黑色顏料，但由於碳黑具有高導電性，因此為了抑制其導電性，通常會使用以有機材料為基底的分散劑。由於這種以有機材料為基底的分散劑的耐熱性低，因此會因分散劑的熱分解而發生黑色矩陣本身的遮光性或絕緣性下降的問題。因此，分散劑的熱穩定性反映作為黑色矩陣的耐熱性。又，由於取代碳黑的絕緣性黑色顏料的遮光性差，因此在使用這樣的黑色顏料時需要更加優良的分散劑。因此，即便在不使用碳黑的情況下，還是需要改善分散劑的熱穩定性來提升黑色矩陣的耐熱性。
除了分散劑的熱穩定性，黏結劑高分子的熱穩定性也是用於提升黑色矩陣的耐熱性的重要因素。就黏結劑用高分子材料而言，已提出丙烯酸樹脂及環氧樹脂，並且進一步提出聚醯亞胺樹脂作為耐熱性樹脂，但在黑色矩陣上形成薄膜電晶體時，即便相當微量，還是會造成熱分解或排氣的問題。矽氧烷聚合物為透明性、耐熱性優異的聚合物，相較於環氧樹脂或聚醯亞胺樹脂，能夠改良黑色矩陣的耐熱性。然而，即便使用矽氧烷聚合物，在300℃以上還是會有分散劑分解的可能。
本發明係基於上述情況所完成者，其目的在於提供一種適合高亮度的顯示裝置結構並適於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣之黑色矩陣用組成物。再者，本發明的目的在於提供一種遮光性高、耐高溫、安定且具有高電阻的黑色矩陣。
此處，本發明人等出乎意料地發現藉由使用 一種含有包含體積平均粒徑為1~300nm的碳黑之黑色著色劑、矽氧烷聚合物、表面改質二氧化矽微粒、熱鹼產生劑及溶劑之黑色矩陣用組成物，即便使用導電性高的碳黑作為黑色著色劑，也能夠形成維持高電阻且具備高遮光性及耐熱性的黑色矩陣。本發明則是基於這樣的知識見解所完成者。
本發明之黑色矩陣用組成物的特徵為包含下述(I)~(V)而成：(I)包含體積平均粒徑為1~300nm的碳黑之黑色著色劑；(II)具有以通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重複單元之矽氧烷聚合物
Figure 106142862-A0202-12-0005-1
Figure 106142862-A0202-12-0005-2
Figure 106142862-A0202-12-0005-3
(式中，R1係1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~10的直鏈狀、分枝狀 或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，通式(Ia)的所有重複單元的比率x為0莫耳%以上30莫耳%以下，通式(Ib)的所有重複單元的比率y為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ic)的所有重複單元的比率z為0莫耳%以上30莫耳%以下)；(III)表面的至少一部分具有以通式(3)-(O)kSiR3 m(OR5)l (3)
(式中，R3係表示1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~20的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，R5係表示氫或碳數1~10的烷基，k+l+m=4、k=1~3、m=0~3。)
表示的官能基之體積平均粒徑1~300nm的表面改質二氧化矽微粒；(IV)熱鹼產生劑；及(V)溶劑。
本發明之黑色矩陣之製造方法之特徵在於將上述黑色矩陣用組成物塗布、硬化。
本發明之黑色矩陣之特徵為藉由將上述黑色矩陣用組成物塗布、硬化而形成。
根據本發明，能夠提供一種適合高亮度的顯示裝置結構並適於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣之黑色矩陣用組成物。藉由提高耐熱性，能夠將以往形成在彩色濾光片基板上的黑色矩陣形成於薄膜電晶體陣 列基板上。藉此能夠減少為了確保以往彩色濾光片基板與薄膜電晶體陣列基板的貼合範圍所進行的黑色矩陣的冗餘設計的必要性。再者，藉由減少因高精細面板設計而造成問題之液晶或有機電致發光(OLED)的顯示區域，能夠解決畫面變暗的問題，並且也能夠抑制耗電量的增加。
[圖1]為示意地表示本發明所使用的表面改質二氧化矽微粒的表面的圖。
[實施發明之形態] [黑色矩陣用組成物]
本發明之黑色矩陣用組成物係包含(I)黑色著色劑、(II)矽氧烷聚合物、(III)表面改質二氧化矽微粒、(IV)熱鹼產生劑及(V)溶劑而成，以下詳細地說明各個成分。
<(I)黑色著色劑>
本發明所使用的黑色著色劑包含碳黑。就碳黑而言，能夠使用爐黑、槽黑、乙炔黑、熱碳黑及燈黑等。
本發明所使用的黑色著色劑所含的碳黑的體積平均粒徑為1~300nm，較佳為50~150nm。藉由使黑色著色劑的體積平均粒徑在此範圍內，能夠得到良好的遮光性。還有，能夠根據動態光散射法(DLS：Dynamic Light Scattering)並使用日機裝股份有限公司製的Nanotrac粒度分析儀等裝置來測定該體積平均粒徑。
本發明所使用的黑色著色劑亦能夠進一步組合分散劑來使用。就分散劑而言，只要是使碳黑的分散性提升的分散劑，就沒有特殊的限定，例如可使用記載於日本特開2004-292672號公報中的高分子分散劑等的有機化合物系分散劑。就市售包含碳黑的分散劑而言，可列舉TSBK-007(商品名，大成化工公司製)等。
<(II)矽氧烷聚合物>
矽氧烷聚合物是指以Si-O-Si鍵結(矽氧烷鍵結)為主鏈的聚合物。根據鍵結於矽原子的氧數，矽氧烷樹脂的骨架結構能夠分類成聚矽氧骨架(鍵結於矽原子的氧原子數為2)、倍半矽氧烷(silsesquioxane)骨架(鍵結於矽原子的氧原子數為3)、及二氧化矽骨架(鍵結於矽原子的氧原子數為4)。在本發明中，此等的矽氧烷聚合物的骨架結構係以倍半矽氧烷骨架為主要骨架結構，亦可為多個的組合。然而，若聚矽氧結構多，則有在高溫下矽氧烷聚合物易於被破壞的傾向。尤其是在加熱硬化的情況下，被膜形成時的硬化反應易於進行且塗布後的發黏少等的操作性佳，從這些點來看，較佳為倍半矽氧烷結構或倍半矽氧烷結構與二氧化矽結構的混合物。又，若二氧化矽結構多，則有組成物黏度增加的傾向。
本發明中使用的矽氧烷聚合物具有下述以通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重複單元。
Figure 106142862-A0202-12-0009-4
Figure 106142862-A0202-12-0009-6
Figure 106142862-A0202-12-0009-7
(式中，R1係1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~10的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，通式(Ia)的所有重複單元的比率x為0莫耳%以上30莫耳%以下，通式(Ib)的所有重複單元的比率y為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ic)的所有重複單元的比率Z為0莫耳%以上30莫耳%以下)
上述通式中，就取代基R1的具體例而言，可列舉：(i)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、三級丁基、正己基、正癸基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、3-羥基丙基、3-環氧丙氧基丙基、2-(3,4-環氧環己基)乙基、3-胺基丙基、3-巰基丙基、3-異氰酸酯基丙基、4-羥基-5-(對羥基苯基羰氧基)戊基、3-丙烯醯氧基丙基等之經取代或未經取代的烷基；(ii)環丙基、環丁基、環戊基、環己基等之經取代或未經取代的環烷基； (iii)苯基異丙基等之經取代或未經取代的芳烷基；(iv)苯基、甲苯基、對羥基苯基、萘基等之經取代或未經取代的芳基。
矽氧烷聚合物的質量平均分子量係根據組成物的濃度或矽氧烷聚合物所含的官能性基的含量等而進行適當的選擇。然而，為了抑制將含有感光性組成物的被膜顯影後的浮渣，並且為了提升感度，係以質量平均分子量低者為佳。具體來說，在感光性組成物為正型感光性組成物的情況下，曝光部的溶解性會上升，因此矽氧烷聚合物的分子量較低者，其感光性組成物的感度會增加，故而較佳。又，在感光性組成物為負型感光性組成物的情況下，未曝光部的溶解性較高者，其感度會增加，因此係以矽氧烷聚合物的質量平均分子量較低者為佳。另一方面，為了良好地保持硬化後的圖案形狀，必須使分子量不會變得太低。從這樣的觀點來看，矽氧烷聚合物的質量平均分子量(Mw)較佳為500~10,000，更佳為1,500~5,000。此處，質量平均分子量是指使用凝膠滲透層析術之以苯乙烯換算的質量平均分子量。
黑色著色劑與矽氧烷聚合物的質量比係藉由作為黑色矩陣所求得的OD(光學濃度)來決定，較佳為黑色著色劑：矽氧烷聚合物=10：90~50：50之範圍，此處的質量比是指固體含量比。藉由使質量比在該範圍內，可保持遮光性與膜的強度。
<(III)表面改質二氧化矽微粒> 二氧化矽微粒
在本發明之黑色矩陣用組成物中可使用表面改質二氧化矽微粒作為分散劑。這種的表面改質二氧化矽微粒係例如藉由將二氧化矽微粒的表面改質而得到。在本說明書中，「微粒」是指體積平均粒徑為1μm以下者。還有，能夠依據動態光散射法(DLS：Dynamic Light Scattering)並使用日機裝股份有限公司製的Nanotrac粒度分析儀等裝置來測定該體積平均粒徑。
用於本發明的二氧化矽微粒的體積平均粒徑為1~300nm，較佳為20~200nm，係以相當於碳黑的體積平均粒徑或是比碳黑的體積平均粒徑小為佳。藉由使用於本發明的二氧化矽微粒的體積平均粒徑在此範圍內，能夠得到良好的光學濃度與良好的電絕緣性。在300nm以上，可能會喪失表面的平滑性，且可能會因光散射效果而產生電晶體的異常(malfunction)等問題。
從維持遮光性的觀點來看，二氧化矽微粒的折射率係以接近上述的矽氧烷聚合物的折射率為佳。儘管不受理論約束，但是認為藉由使二氧化矽微粒的折射率與存在於其周邊的矽氧烷聚合物的折射率為相近的值，光的散射會受到抑制，而有助於維持遮光性。因此，二氧化矽微粒的折射率與矽氧烷聚合物的折射率的差係以在0.2以內為佳。
碳黑的體積平均粒徑與表面改質二氧化矽微粒的體積平均粒徑之比較佳為1：0.05~1：3，更佳為1：0.2~1：2。儘管不受理論約束，但是表面改質二氧化矽微粒 藉由在黑色矩陣用組成物中存在於碳黑的粒子間，認為會防止因碳黑彼此間的凝聚所導致的導電性增加。因此，表面改質二氧化矽微粒藉由具有與碳黑的粒子接近或是比較小的粒徑，而能夠更有效地防止碳黑彼此間的凝聚，並能夠維持較低的導電性(較高的電阻)。再者，認為由於抑制了碳黑粒子的凝聚，而達成均一且高的遮光性。
黑色著色劑與表面改質二氧化矽微粒的質量比係以黑色著色劑：表面改質二氧化矽微粒=10：90~90：10、較佳為30：70~70：30之範圍為佳。藉由使質量比在該範圍內，能夠兼具遮光性與電絕緣性，並防止加熱時的絕緣性下降。
還有，上述之「碳黑的體積平均粒徑與表面改質二氧化矽微粒的體積平均粒徑之比」及「黑色著色劑與表面改質二氧化矽微粒的質量比」係能夠藉由所要求的遮光性的程度(即期望黑色矩陣的遮光性要有多高的程度)而適當地進行調整。
就用於本發明的二氧化矽粒子而言，例如可列舉：藉由燃燒法等乾式法所得到的乾式二氧化矽(亦稱為氣相二氧化矽)；藉由沉澱法、凝膠法、溶膠凝膠法等濕式法所得到的濕式二氧化矽等。又，亦能夠使用TOKUYAMA股份有限公司製的REOLOSIL(註冊商標)系列的乾式二氧化矽等市售品作為二氧化矽粒子。
二氧化矽微粒的表面改質
用於本發明的表面改質二氧化矽微粒係能夠藉由將如上述之二氧化矽微粒的表面改質而良好地分散在矽氧烷聚合物及碳黑分散體中。此種的表面改質二氧化矽微粒係如下述進行而得到。首先準備含有二氧化矽微粒與水性分散介質的二氧化矽微粒水性分散液。此處的二氧化矽微粒水性分散液係能夠藉由在水性分散介質中加入二氧化矽微粒進行攪拌而準備。或是亦能夠準備市售的二氧化矽微粒水性分散液。用於本發明的水性分散介質主要由水構成，亦可視需要地含有少量的其他成分，但水以外的成分較佳為整體的30質量%以下。
二氧化矽微粒水性分散液中的二氧化矽微粒的濃度係能夠適當地選擇，但較佳為5~40質量%的範圍內，更佳為10~30質量%的範圍內。
就能夠用在本發明中之市售的二氧化矽粒子水性分散液而言，例如可列舉：Merck Performance Materials股份有限公司製(以下簡稱為Merck公司製)的Klebosol(註冊商標)系列、日產化學工業股份有限公司製的SNOWTEX(註冊商標)系列、扶桑化學工業股份有限公司製的QUARTRON(註冊商標)PLEASE系列、及ADEKA股份有限公司製的ADELITE(註冊商標)AT系列等。
在本發明中能夠以任意的方法調製表面改質二氧化矽微粒。例如能夠藉由將上述二氧化矽微粒經由如下所述的表面改質步驟來調製。該表面改質步驟係藉由在上述二氧化矽微粒水性分散液中加入以下述式(2)表示的矽烷化合物來進行。
R3 mSi(OR4)4-m (2)(式中，R3係表示1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~20的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，R4係表示氫或碳數1~10的烷基，較佳為碳數1~6的烷基，更佳為碳數1~5的烷基，m係表示0~3)
此種以式(2)表示的矽烷化合物在m=0的情況下為四烷氧基矽烷，在m=1的情況下為三烷氧基烷基矽烷、三烷氧基烯基矽烷、或三烷氧基芳基矽烷，在m=2的情況下為二烷氧基二烷基矽烷、二烷氧基二烯基矽烷、二烷氧基二芳基矽烷、二烷氧基烷基烯基矽烷、或二烷氧基烷基芳基矽烷等，在m=3的情況下為烷氧基三烷基矽烷、烷氧基三烯基矽烷、烷氧基三芳基矽烷、烷氧基二烷基烯基矽烷或烷氧基二烷基芳基矽烷等。就此種的矽烷化合物而言，可列舉：甲氧基三甲基矽烷、甲氧基三乙基矽烷、甲氧基三丙基矽烷、甲氧基三丁基矽烷、乙氧基三丙基矽烷、乙氧基三丁基矽烷、丙氧基三甲基矽烷、甲氧基甲基二乙基矽烷、甲氧基(二甲基)丁基矽烷、甲氧基(二甲基)辛基矽烷、甲氧基(二甲基)癸基矽烷、甲氧基(二甲基)十四烷基矽烷、甲氧基(二甲基)十八烷基矽烷、三甲氧基乙烯基矽烷、三甲氧基烯丙基矽烷、二乙氧基二乙烯基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷、乙氧基二甲基乙烯基矽烷、三甲氧基苯基矽烷、4-甲基苯基三甲氧基矽烷、乙氧基二甲氧基苯基矽烷、二甲氧基二苯基矽烷、甲氧基三苯基矽烷、四甲氧基矽烷、 四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷、四丁氧基矽烷等，但不限於此等。又，亦可組合2種以上的以上述式(2)表示的矽烷化合物作為用於表面改質步驟的矽烷化合物來使用。
用於表面改質步驟的矽烷化合物的量係能夠依據矽烷化合物的種類而適當地選擇，但以加入相對於存在於二氧化矽微粒表面的OH基(例如是指源自矽烷醇基的OH基。)數量而言，以莫耳比計為2~20倍左右的量為佳。此處，存在於二氧化矽微粒表面的OH基的數量係能夠藉由例如記載於Iler的文獻「The Chemistry of Silica：Solubility,Polymerization,Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica作者Ralph K.Iler 1979 by John Wiley & Sons,Inc.」中的方法來測定。在此文獻中，已記載二氧化矽表面每1nm2(100Å2)存在4~5個OH基。因此，根據該方法，在使用直徑25nm(半徑r=25nm/2)的球狀二氧化矽時，計算表面積(S=4πr2)，能夠將該數值的4~5倍的數值設為OH基(矽烷醇基)的數量。還有，根據該文獻，由於在經高溫處理的無定形二氧化矽的表面通常每1nm2會觀測到約4.6個OH基，因此在本說明書中使用二氧化矽粒子時，將球狀二氧化矽的表面積的4.6倍的數值設為OH基(矽烷醇基)的數量。
表面改質步驟係可在室溫下進行，但亦可視需要地加熱來進行。又，從反應的促進及均一化的觀點來看，較佳為以磁攪拌器等進行攪拌。還有，能夠依據 溫度及使用的二氧化矽微粒的量而適當地選擇進行表面改質步驟的時間。
根據上述表面改質步驟而將分散於分散介質中的二氧化矽微粒的表面改質。存在於二氧化矽微粒表面的OH基的至少一部分或全部與上述以式(2)表示的矽烷化合物反應，二氧化矽微粒表面的至少一部分會形成以通式(3)：-(O)kSiR3 m(OR5)l (3)
表示的官能基，(式中，R3係表示1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~20的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，R5係表示氫或碳數1~10的烷基，較佳為碳數1~6的烷基，更佳為碳數1~5的烷基，k+l+m=4、k=1~3、m=0~3)。在進行該反應時，係以式(2)的化合物中的(OR4)基使用水進行水解成為OH基為佳。此處，m=0時，在鍵結至矽原子的4個OH基之中，1個會與二氧化矽微粒表面的OH基進行脫水縮合反應而鍵結，剩餘的3個OH基則是與相鄰的其他源自矽烷醇基的OH基縮合而進行部分的寡聚物化，或是不反應而直接作為OH基殘留(參照圖1的(a)或(b))。m=1時，在鍵結至矽原子的3個OH基之中，1個會與二氧化矽微粒表面的OH基進行脫水縮合反應而鍵結，剩餘的2個OH基則是與相鄰的其他源自矽烷醇基的OH基縮合而進行部分的寡聚物化，或是不反應而直接作為OH基殘留(參照圖1的(c)或(d))。m=2時， 同樣在鍵結至矽原子的2個OH基之中，1個會與二氧化矽微粒表面的OH基進行脫水縮合反應而鍵結，剩餘的1個OH基則是與相鄰的其他源自矽烷醇基的OH基縮合而進行部分的寡聚物化，或是不反應而直接作為OH基殘留(參照圖1的(e))。又，m=3時，由於OH基為1個，因此該OH基會與二氧化矽微粒表面的OH基進行脫水縮合反應而鍵結(參照圖1的(f))。還有，除此之外，在m=0、1或2時，亦可能有OH基完全未反應而殘留的情況等。此時，各個官能基係作為-O-Si(OH)3、-O-SiR(OH)2、-O-SiR2(OH)而鍵結於二氧化矽微粒表面。又，此處針對(OR5)基為OH基的情形進行說明，但所有的(OR5)基不會都是OH基，可以是其中一部分或全部未水解而為(OR4)基。表面改質步驟後會提高對二氧化矽微粒表面的有機分散介質的親和性，因此能夠以任意的有機溶劑進行萃取。
能夠使用FT-IR、29Si-NMR、13C-NMR等的光譜數據或TG-DTA分析等確認表面改質後的表面分析。又，或者藉由比較表面改質處理前後的二氧化矽微粒表面的OH基的數量，亦能夠確認OH基發生反應。例如，能夠使用FT-IR(日本分光股份有限公司製FT/IR-4000)並透過記載於日本特開平6-92621的方法來進行。具體來說，藉由比較表面改質前後的二氧化矽粒子的FT-IR吸收光譜，觀察源自Si-OH的波峰(3400~3500cm-1)的變化，能夠判斷二氧化矽微粒的表面是否使用上述以式(2)表示的矽烷化合物進行改質。
<(IV)熱鹼產生劑>
本發明之黑色矩陣用組成物含有熱鹼產生劑，熱鹼產生劑為後焙時產生鹼者。藉由光或是熱產生的鹼被認為在後焙時有助於矽氧烷聚合物的縮合反應。
本化合物的添加量會隨著分解產生的活性物質的種類、產生量、所要求的感度、曝光部與未曝光部的溶解對比而有不同的最佳量，但相對於矽氧烷聚合物的總質量100質量份而言，較佳為0.1~10質量份，更佳為0.5~3質量份。添加量若比0.1質量份少，則產生的酸或鹼的量會太少，後焙時的聚合不會加速，而容易造成圖案塌陷。另一方面，添加量若比10質量份多，則會在所形成的被膜上產生龜裂。又，添加量一旦變多，會因熱分解而造成硬化物的電絕緣性劣化或氣體排出，而變成後續步驟的問題。
就前述熱鹼產生劑的例子而言，可列舉使咪唑、三級胺、四級銨等鹼產生的化合物、此等的混合物。就所釋放的鹼的例子而言，可列舉：N-(2-硝基苯甲氧基羰基)咪唑、N-(3-硝基苯甲氧基羰基)咪唑、N-(4-硝基苯甲氧基羰基)咪唑、N-(5-甲基-2-硝基苯甲氧基羰基)咪唑、N-(4-氯-2-硝基苯甲氧基羰基)咪唑等的咪唑衍生物；1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7等。此等鹼產生劑係與酸產生劑同樣，可單獨使用或或混合使用。
<(V)溶劑>
就溶劑而言，可列舉例如：乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚等乙二醇單烷基醚類；二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚等二乙二醇二烷基醚類；甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯等乙二醇烷基醚乙酸酯類；丙二醇單甲基醚(PGME)、丙二醇單乙基醚等丙二醇單烷基醚類；丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單丙基醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯類；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類；甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮類等。可分別單獨使用此等的溶劑，或是組合2種以上的此等溶劑來使用。溶劑的摻合比會因塗布方法或塗布後的膜厚的要求而有所不同。例如，在噴塗的情況下，以矽氧烷聚合物與任意的成分的總質量為基準，會達到90質量%以上，但在顯示器製造所使用的大型玻璃基板的狹縫塗布的情況下，通常為50質量%以上，較佳為60質量%以上，通常為90質量%以下，較佳為85質量%以下。
本發明之組成物必須要有前述(I)~(V)，但能夠視需要地組合其他的化合物。針對這些能夠組合的材料進行說明如下。還有，(I)~(V)以外的成分在組成物整體中相對於整體的質量來說，較佳為10%以下，更佳為5%以下。
<任意成分>
又，本發明之黑色矩陣用組成物亦可視需要地包含 其他任意的成分。就此種成分而言，可列舉：感光劑、界面活性劑等。
為改善塗布性，係以使用界面活性劑為佳。就能夠用於本發明中之黑色矩陣用組成物之界面活性劑而言，可列舉例如：非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、兩性界面活性劑等。
就上述非離子性界面活性劑而言，例如可列舉：聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯十六烷基醚等聚氧乙烯烷基醚類或聚氧乙烯脂肪酸二酯、聚氧乙烯脂肪酸單酯、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物、乙炔醇、乙炔二醇、乙炔醇類的聚乙氧基化物(polyethoxylate)、乙炔二醇的聚乙氧基化物(polyethoxylate)等的乙炔二醇衍生物；含氟界面活性劑，例如Fluorad(商品名，Sumitomo 3M股份有限公司製)、Megafac(商品名，DIC股份有限公司製)、Surufuron(商品名，旭硝子股份有限公司製)；或有機矽氧烷界面活性劑，例如KP341(商品名，信越化學工業股份有限公司製)等。就前述乙炔二醇而言，可列舉：3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇等。
又，就陰離子性界面活性劑而言，可列舉：烷基二苯基醚二磺酸的銨鹽或有機胺鹽、烷基二苯基醚磺酸的銨鹽或有機胺鹽、烷基苯磺酸的銨鹽或有機胺 鹽、聚氧乙烯烷基醚硫酸的銨鹽或有機胺鹽、烷基硫酸的銨鹽或有機胺鹽等。
再者，就兩性界面活性劑而言，可列舉：2-烷基-N-羧基甲基-N-羥基乙基咪唑鎓甜菜鹼、月桂酸醯胺丙基羥基磺化甜菜鹼等。
此等界面活性劑係能夠單獨使用，或是混合2種以上來使用，其摻合比相對於黑色矩陣用組成物的總質量，一般為50~10,000ppm，較佳為100~5,000ppm。
又，本發明之黑色矩陣用組成物亦能夠藉由添加感光劑而對其賦予感光性。藉由選擇感光劑的種類，本發明之黑色矩陣用組成物可以用作正型感光性組成物或負型感光性組成物中的任一種。
包含上述(I)黑色著色劑、(II)矽氧烷聚合物、(III)表面改質二氧化矽微粒、(IV)熱鹼產生劑及(V)溶劑而成之本發明之黑色矩陣用組成物係適合高亮度的顯示裝置結構並適於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣，而且製造也相當簡便。由於樹脂或分散劑的熱穩定性的問題，以往的黑色矩陣用組成物僅具有達到200℃左右的耐熱性，但在本發明中使用熱穩定性高的矽氧烷聚合物及二氧化矽微粒，且推測二氧化矽微粒存在於碳黑粒子之間，因此即使在300℃以上也會減少因碳黑的凝聚所導致的遮光性或絕緣性的下降。也就是說，若是本發明之黑色矩陣用組成物，在含有分散劑的情況下，即便該分散劑在200℃附近會分解，還是認為表面改質二氧化矽微粒會妨礙碳黑的凝聚，因此能夠耐受更高 溫。又，即便不含有分散劑，還是能夠藉由表面改質二氧化矽微粒的存在而防止碳黑粒子的凝聚。到目前為止，已提出一種以碳表面的被膜或二氧化矽為核的黑色顏料作為如二氧化矽微粒的絕緣性微粒的使用例，但有合成繁雜等問題。又，有人提出藉由混合彩色濾光片顏料與透明二氧化矽微粒來改善對比，但並沒有提出作為黑色矩陣的提議。有人提出一種以高耐熱的BCB塗布黑色矩陣並藉由平坦化及保護而使其穩定並在其上形成薄膜電晶體之陣列基板，但並沒有特別提及黑色矩陣材料的耐熱性。在像是非晶矽這樣較低溫的製程(300℃)中形成的薄膜電晶體陣列的情況下，也可以使用耐熱性低的黑色矩陣，但難以將其應用於進一步需要高溫製程的氧化物半導體或低溫多晶矽半導體。因此，使用本發明之黑色矩陣用組成物的上述效果可以說是超過了參照以往的黑色矩陣用組成物的技術水準所能預測的範圍的顯著效果。
[黑色矩陣]
本發明之黑色矩陣係能夠使用上述的黑色矩陣用組成物並以任意的方法來形成。較佳為在基板上塗布黑色矩陣用組成物進行硬化後，視需要地藉由蝕刻來形成圖案。就所使用的基材而言，並沒有特殊的限定，但可列舉：矽基板、玻璃板、金屬板、陶瓷板等各種基板，尤其是以液晶顯示器的陣列基板等作為本發明的基板為佳。塗布方法並沒有特殊的限定，例如可採用：旋塗法、 浸塗法、刮刀塗布法、輥塗法、噴塗法、狹縫塗布法等的各種方法。或是亦能夠在塗布時將黑色矩陣用組成物印刷成所想要的圖案。
像這樣進行而形成在基板上的塗膜係可視需要地進行預焙。預焙溫度係可根據組成物所含的有機溶劑的種類進行調整，但一般若溫度太低，塗膜中的有機溶劑的殘留量會增加，有時會導致基板輸送設備等受損；反之，若溫度太高，則會急遽乾燥，產生塗布不均。因此，預焙溫度較佳為60~200℃，更佳為80~150℃。預焙係能夠使用例如加熱板、烘箱等加熱裝置來進行，預焙的時間則會依據使用的有機溶劑的種類與預焙的溫度而不同，但較佳為30秒~10分鐘，更佳為1分鐘~5分鐘。
將視需要而進行預焙的塗膜硬化，只要是塗膜硬化的溫度就可以任意地選擇硬化時的溫度。然而，溫度若太低，反應就無法充分地進行，有時無法充分地硬化，因此溫度較佳為150℃以上。然而，藉由將硬化劑作為添加劑添加，即便是在150℃前後，也能夠充分地使其硬化。又，OH基由於具有極性，因此若OH基殘留，則會有介電常數變高的傾向。因此，在將二氧化矽質膜維持在較低的介電常數的情況下係以在較高溫度下、具體來說是在200℃以上使其硬化為更佳。又，反之，溫度若太高，則熱能成本會增加，故而不佳。因此，溫度較佳為450℃以下，更佳為350℃以下。又，時間並沒有特殊的限定，但較佳為15分鐘~3小時。時間若 太長，則膜容易產生龜裂，因此需要注意。又，處理一般會在大氣中進行，但亦能夠視需要地在氮氣、氦氣、氬氣等非活性氣體環境下進行。又，加熱裝置亦沒有特殊的限定，能夠使用例如加熱板、烘箱等。
硬化後會視需要地藉由蝕刻將黑色矩陣圖案成形。蝕刻方法有乾式蝕刻法與濕式蝕刻法，但能夠根據用途而任意選擇。在塗布時將黑色矩陣用組成物印刷成所需的圖樣的情況下，能夠省略該蝕刻步驟。又，黑色矩陣用組成物含有感光劑具有感光性時，能夠藉由進行曝光、鹼水溶液處理來代替蝕刻處理而得到所需的圖案。
若為本案發明之黑色矩陣，則具有高耐熱性，因此即便在陣列基板側形成，黑色矩陣本身的遮光性或絕緣性也不會下降，能夠維持良好的遮光性及絕緣性。
[黑色矩陣的評價]
本發明之黑色矩陣的物性的評價係能夠如下方記載的內容進行。
<遮光性>
遮光性係使用UV-Vis分光光度計Cary-4000進行測定，能夠藉由測定波長400nm的光穿透率來進行評價。
<電阻>
電阻測定係使用高電阻率儀MCP-HT800進行測定，以MCC-B法評價施加電壓1000V下的表面電阻率。所有的組成物(以下實施例A1~A9、比較例A1)的預焙後的片電阻值皆超過1.0x1015，硬化後的表面電阻值只要不下降，就評價為具有耐熱性。
[實施例]
根據各種實例具體地說明本發明如下。
調製例1(二氧化矽粒子的表面改質)
對矽溶膠SE-1550(商品名，Merck公司製)從水分散介質液進行分散介質置換至同濃度的丙二醇單甲基醚(PGME)分散液，在三口燒瓶中投入30g的經PGME置換的SE-1550以及0.15g的水，接著將其加熱至60℃，同時滴入6g的三甲氧基丙基矽烷(Pr-Si(OMe)3)，使其反應4小時，以蒸發器將其濃縮，完成表面改質。
調製例2(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 30H50(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例3(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 20H12(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠以外，係與調製例1同樣地 進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例4(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 30H50(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用甲氧基三甲基矽烷(Me3-Si(OMe))作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例5(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 30H50(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用甲氧基三甲基矽烷(Me3-Si(OMe))與三甲氧基乙烯基矽烷(CH2=CH-Si(OMe)3)的混合物(混合比80：20)作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例6(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 30H50(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用三甲氧基丙基矽烷(Pr-Si(OMe)3)與三甲氧基乙烯基矽烷(CH2=CH-Si(OMe)3)的混合物(混合比80：20)作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例7(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 20H12(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用甲氧基三甲基矽烷(Me3-Si(OMe))作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例8(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 20H12(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用三甲氧基甲基矽烷(Me-Si(OMe)3)作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
調製例9(二氧化矽粒子的表面改質)
除了使用Klebosol 30H9(商品名，Merck公司製)來代替SE-1550作為矽溶膠、以及使用三甲氧基丙基矽烷(Pr-Si(OMe)3)作為表面改質劑以外，係與調製例1同樣地進行二氧化矽粒子的表面改質。
在下表中顯示調製例1~9中所得到的表面改質二氧化矽微粒的細節。
Figure 106142862-A0202-12-0028-8
<合成例1(矽氧烷聚合物A的合成)>
在四口燒瓶中投入107g的甲基三乙氧基矽烷、96g的苯基三乙氧基矽烷以及300g的PGMEA並使其溶解，接著添加48g的44%氫氧化鈉水溶液，以500rpm攪拌2小時。接著以醋酸水進行中和，攪拌1小時。之後，將反應溶液移至分液漏斗中靜置30分鐘，將有機溶媒相與水相分離。棄去水相，在分液漏斗中的有機溶媒相中重新加入100g的純水進行振盪，萃取殘留在有機溶媒相的鹼成分及水可溶成分並洗淨。實施該洗淨操作3次。之後，回收以純水洗淨的有機溶媒相。實施有機溶媒相所含的矽氧烷聚合物A的分子量測定後，得到聚苯乙烯換算的數量平均分子量為1,200，質量平均分子量為1,700。
實施例A1(黑色矩陣用組成物的調製)
以固體含量的組成質量比成為20：10：10的方式將矽 氧烷聚合物A、調製例1中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液、黑色著色劑混合。此處的黑色著色劑係使用包含體積平均粒徑為100nm的碳黑與分散劑之TSBK-007(商品名，大成化工公司製)。又，相對於所有固體含量100質量份，加入0.1質量份的AKS-10(商品名，信越化學工業股份有限公司製)作為界面活性劑，以及加入0.025質量份的熱鹼產生劑1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7-鄰苯二甲酸鹽(商品名，San-Apro股份有限公司)作為觸媒，而調製成所有固體含量35%的PGMEA溶液，得到黑色矩陣用組成物。
實施例A2(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例2中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A3(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例3中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A4(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例4中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A5(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例5中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A6(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例6中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A7(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例7中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A8(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例8中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液以外，係與實施例A1同樣地進行黑色矩陣用組成物的調製。
實施例A9(黑色矩陣用組成物的調製)
除了使用調製例9中得到的表面改質二氧化矽微粒的PGME分散液、還有使用體積平均粒徑為200nm的碳黑作為黑色著色劑以及分散劑以外，係與實施例A1同樣 地進行黑色矩陣用組成物的調製。
[比較例] 比較例A1(黑色矩陣用組成物的調製)
以固體含量質量比成為30：10的方式將矽氧烷聚合物A與黑色著色劑混合。此處的黑色著色劑係使用與實施例A1中使用的黑色著色劑相同的黑色著色劑。又，相對於所有固體含量100質量份，加入0.1質量份的AKS-10(商品名，信越化學工業股份有限公司製)作為界面活性劑，以及加入0.025質量份的熱鹼產生劑1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7-鄰苯二甲酸鹽(商品名，San-Apro股份有限公司)作為觸媒，而調製成所有固體含量35%的PGMEA溶液，得到黑色矩陣用組成物。
比較例B1 黑色矩陣的形成
使用比較例A1中所得到的黑色矩陣用組成物，在玻璃基板(Corning公司製的EAGLE XG(註冊商標))上形成黑色矩陣。此時，將黑色矩陣用組成物塗布在玻璃基板上，在130℃下以加熱板進行預焙90秒。
比較例B2 黑色矩陣的形成
除了於預焙後在180℃、空氣中進行1小時的硬化處理以外，係與比較例B1同樣地進行而形成黑色矩陣。
比較例B3 黑色矩陣的形成
除了將硬化處理的溫度設定為200℃以外，係與比較例B2同樣地進行而形成黑色矩陣。
比較例B4 黑色矩陣的形成
除了將硬化處理的溫度設定為230℃以外，係與比較例B2同樣地進行而形成黑色矩陣。
比較例B5 黑色矩陣的形成
除了將硬化處理的溫度設定為250℃以外，係與比較例B2同樣地進行而形成黑色矩陣。
比較例B6 黑色矩陣的形成
除了將硬化處理的溫度設定為250℃進行1小時並且將硬化處理的溫度設定為350℃進行1小時以外，係與比較例B2同樣地進行而形成黑色矩陣。
針對比較例B1~5測定片電阻，將結果彙整於下表中。
Figure 106142862-A0202-12-0032-10
相對於硬化處理前的比較例B1，在比較例B2~B6中已確認硬化處理溫度越高，片電阻越會下降。
實施例B1 黑色矩陣的形成
使用實施例A1中所得到的黑色矩陣用組成物，在玻璃基板(Corning公司製的EAGLE XG(註冊商標))上形成黑色矩陣。此時，將黑色矩陣用組成物塗布在玻璃基板上，在130℃下以加熱板進行預焙90秒，接著與比較例B6同樣地在250℃、空氣中進行1小時的硬化處理以及在35()℃、空氣中進行1小時的硬化處理。
實施例B2 黑色矩陣的形成
使用實施例A2中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B3 黑色矩陣的形成
使用實施例A3中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B4 黑色矩陣的形成
使用實施例A4中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B5 黑色矩陣的形成
使用實施例A5中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B6 黑色矩陣的形成
使用實施例A6中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B7 黑色矩陣的形成
使用實施例A7中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B8 黑色矩陣的形成
使用實施例A8中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
實施例B9 黑色矩陣的形成
使用實施例A9中所得到的黑色矩陣用組成物，與實施例B1同樣地在玻璃基板上形成黑色矩陣。
分別使用高電阻率儀及UV-Vis分光光度計測定實施例B1~9及比較例B6中所得到的黑色矩陣的片電阻及穿透率，將結果彙整於下表中。
Figure 106142862-A0202-12-0035-11
在包含表面改質二氧化矽粒子的組成物中，已確認在高溫硬化處理後片電阻的減少亦很小。

Claims (8)

  1. 一種黑色矩陣用組成物，其特徵為包含下述(I)~(V)而成：(I)包含體積平均粒徑為1~300nm的碳黑之黑色著色劑；(II)具有以通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重複單元之矽氧烷聚合物
    Figure 106142862-A0305-02-0038-1
    Figure 106142862-A0305-02-0038-4
    Figure 106142862-A0305-02-0038-3
     (式中，R1係1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~10的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，通式(Ia)的所有重複單元的比率x為0莫耳%以上30莫耳%以下，通式(Ib)的所有重複單元的比率y為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ic)的所有重複單元的比率z為0莫耳%以上30莫耳%以下)；(III)表面的至少一部分具有以通式(3)： -(O)kSiR3 m(OR5)l (3)表示的官能基之體積平均粒徑1~300nm的表面改質二氧化矽微粒(式中，R3係表示1個以上的亞甲基可被氧取代或是1個以上的氫可被氟取代之碳數1~20的直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基或是烯基、或碳數6~20的芳基，R5係表示氫或碳數1~10的烷基，k+l+m=4、k=1~3、m=0~3)；(IV)熱鹼產生劑；及(V)溶劑。
  2. 如請求項1之組成物，其中該碳黑的體積平均粒徑與該表面改質二氧化矽微粒的體積平均粒徑的比為1：0.05~1：3。
  3. 如請求項2之組成物，其中該黑色著色劑與該矽氧烷聚合物的質量比為黑色著色劑：矽氧烷聚合物=10：90~50：50之範圍。
  4. 如請求項1之組成物，其中該黑色著色劑與該矽氧烷聚合物的質量比為黑色著色劑：矽氧烷聚合物=10：90~50：50之範圍。
  5. 如請求項1至4中任一項之組成物，其中該黑色著色劑與該表面改質二氧化矽微粒的質量比為黑色著色劑：二氧化矽微粒=10：90~90：10之範圍。
  6. 一種黑色矩陣之製造方法，其係將如請求項1至5中任一項之組成物塗布、硬化。
  7. 如請求項6之方法，其係在硬化後進一步進行蝕刻。
  8. 一種黑色矩陣，其特徵為藉由如請求項1至5中任一項之組成物而形成。
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