专利名称：滤色器用着色组合物及滤色器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备滤色器用着色组合物、滤波器节和/或黑矩阵的滤色器、黑色树脂组合物、黑矩阵以及薄膜晶体管(TFT)方式彩色液晶显示装置的驱动用基板。
背景技术：
液晶显示装置是由2片偏振片中夹着的液晶层对通过第1片偏振片的光的偏振度进行控制、并对通过第2片偏振片的光量进行控制来进行显示的显示装置，使用扭转向列 (TN)型液晶的类型成为主流。作为其他的代表性液晶显示装置的方式，有在一侧的基板上设置一对电极并在平行于基板的方向施加电场的平面转换(IPQ方式、使具有负的介电各向异性的向列型液晶垂直取向的垂直排列(VA)方式、以及使单轴性相位差膜的光轴互相正交来进行光学补偿的光学补偿弯曲排列(OCB)方式等，且均已实用化。液晶显示装置可以通过在2片偏振片之间设置滤色器来进行彩色显示，近年来， 由于逐渐用于电视和个人电脑监视器等，因此对滤色器的高对比度化、高亮度化的要求提尚了。滤色器是在玻璃等透明基板的表面上平行或交叉地配置2种以上不同色调的微细的带(条)状的滤波器节、或者按长宽一定的排列配置微细的滤波器节而形成。滤波器节微细至几微米 几百微米，而且每种色调按规定的排列整齐配置。通常，彩色液晶显示装置中，用于在滤色器上驱动液晶的透明电极通过蒸镀或溅射来形成，进而在其上形成用于使液晶按一定方向取向的取向膜。为了充分获得这些透明电极和取向膜的性能，其形成通常需要在200°C以上、优选在230°C以上的高温下进行。因此，目前，作为滤色器的制造方法，将耐光性、耐热性优异的颜料作为着色剂的称作颜料分散法的方法成为主流。但是，通常分散有颜料的滤色器存在由于颜料导致的光散射等，液晶控制的偏振程度发生混乱的问题。即，在必须遮断光时(OFF状态)，光发生泄漏，或者，在必须透过光时 (ON状态)，透过光发生衰减，因此存在ON状态和OFF状态时的显示装置上的亮度之比(对比度)低这样的问题。为了实现滤色器的高亮度化、高对比度化，大多对滤波器节中所含的颜料进行微细化处理来使用。但是，简单地通过各种微细化处理方法对颜料(将通过化学反应制造的粒径为10 100 μ m的所谓粗制物通过颜料化处理直至得到一次粒子及其聚集而成的二次粒子的混合物)进行微细化时，进行了一次粒子或二次粒子的微细化的颜料通常也容易聚集，在过度进行微细化时还会形成巨大的块状颜料固体物质。进一步地，进行了微细化的颜料即使被分散于含有树脂等的颜料载体中，再使颜料的二次粒子尽可能接近于一次粒子从而使其稳定化，也很难得到稳定的着色组合物。另外已知，将实施了微细化处理的颜料分散于含有树脂等的颜料载体中而形成的滤色器用着色组合物难以稳定且高浓度地分散颜料，从而会对制造工序和制品本身引起各种问题。
例如，含有由微细粒子构成的颜料的颜料组合物往往表现出高粘度，不仅从分散机取出和输送制品变得困难，不好的情况还包括在保存中发生凝胶化而导致使用变得困难。进一步地，关于颜料组合物的展色物的表面，会产生光泽下降、流平性不良等状态不良。 另外，在混合不同种类的颜料使用时，由于聚集引起的色斑、沉降等现象，有时在展色物上出现色斑、着色能力的显著下降。因此，为了使分散状态保持良好，通常利用树脂型分散剂。树脂型分散剂兼具吸附于颜料的部位和与作为分散介质的溶剂亲和性高的部位的结构，性能由这2个功能的部位的平衡来决定。树脂型分散剂可以根据作为被分散物的颜料的表面状态而使用各种物质。就树脂型分散剂而言，已知具有嵌段型结构(专利文献1)和梳形结构(专利文献 2)的结构控制的树脂型分散剂作为颜料分散性优异的树脂型分散剂。就任一情况而言，由于近年来颜料微细化的发展、表面积的增加，因此，为了确保分散稳定性，而具有大量添加的倾向。由此存在如下情况由于分散剂的增加，造成对显影液的溶解性下降或分散剂自身对显影液的溶解性变差，从而在规定的时间内无法显影；或者即使能显影，显影后的非图像部中也容易残留着色树脂组合物的未溶解物。进而，如果在基板上的非图像部中残留着色树脂组合物的未溶解物，则会引起所得滤色器的透过率和对比度的下降等，此外，在残留于图案边缘部的情况下，会引起ITO膜的剥离、液晶单元化工序中的密封性劣化等，从而变成对后工序造成影响的状况。在梳形结构的情况下，有向具有伯氨基或仲氨基的聚胺化合物接枝具有羧基或丙烯酰基等官能团的形成梳齿的部分，使残留的伯胺或仲胺成为吸附于颜料表面的官能团的方法，但伯胺或仲胺具有反应性高的活性氢，因此这种方法是不优选的。关于滤色器，不仅如前所述地要求高对比度化，还要求高亮度化。为了获得高亮度，通常在颜料载体中分散颜料时会使其接近于一次粒子，从而提高分散体的透明度，由于使分散体的分光光谱具有高透过率，因此得到高亮度。为了解决上述问题，已经做了改良丙烯酸系嵌段共聚物的结构、酸值等、以少量的添加改良颜料分散性的尝试(参照专利文献3、4、5)。另外，在滤色器的红、绿、蓝滤波器节的间隙部分，以提高对比度为目的，通常形成具有遮光性的称作黑矩阵(以下，有时简记作BM)的格子状的黑色图案。就黑矩阵而言，为了优化液晶显示的图像品质，要求其遮光性优异。另外，近年来，为了应对更加高精细、高亮度化，从以往那样的在滤色器基板上形成黑矩阵的方法出发，进行了在薄膜晶体管(TFT)方式彩色液晶显示装置的驱动用基板上形成黑矩阵的BOA (Black Matrix on Array)方式的研究。该BOA方法中，不需要用于与元件对位的以往那样的粘贴工序，并且由于能大幅增大像素口径比(开口率)、缩短制造工序，还由于可以提高显示质量、削减成本，因此与在滤色器基板上形成的BM相比优点多。由于这些BM也要求高遮光性，因此要求高颜料浓度下的分散稳定化，还有必要也同时赋予高清晰度。与彩色抗蚀剂同样地，在黑矩阵用着色组合物中，也存在着如下问题 由于为得到分散稳定性而倾向于增大分散剂的添加量，因此对显影液的溶解性变差，不能在规定的时间内显影；或者即使可显影，在显影后的非像素部中也容易残留着色树脂组合物的未溶解物等。另夕卜，要在阵列基板一侧形成BM时，由于BM自身直接被暴露在液晶的驱动电场中，因此BM自身的介电常数高时会引起液晶显示的显示不良。另外，BM形成时进行的掩模校准由于使用红外线照相机来进行，因此也需要一定水平的近红外区域的光透过率。因此， 对于以往主要用作BM材料的碳黑而言，不仅表现出高介电常数、缺乏绝缘性，而且近红外区域的光透过率也低，因此难以进行校准，难以用于BOA方式的液晶面板。
作为解决这样的课题的方法，公开了将碳黑和至少一种有机颜料组合的方法(参照专利文献6)、不使用碳黑而只使用有机颜料的组合从而具备遮光性的方法(参照专利文献7,8)、使用碳黑和作为黑色有机系颜料的茈系黑色颜料的方法(参照专利文献9 11) 等，但来自黑矩阵部件的遮光性、电气特性以及用于掩模校准操作的近红外区域的充分的光透过率不能全部满足。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2002-31713号公报专利文献2 日本特开平11-1515号公报专利文献3 日本特开2006-265528号公报专利文献4 日本特开2006-321979号公报专利文献5 日本特开2009-25813号公报专利文献6 日本特开2005-215150号公报专利文献7 日本特开2009-069822号公报专利文献8 日本特开2009-282251号公报专利文献9 日本特开平6489602号公报专利文献10 日本特开平4-190362号公报专利文献11 日本特开平10-219167号公报
发明内容
第1实施方式中，目的在于提供一种分散性优异、流动性良好、稳定且显影性也优异的滤色器用着色组合物以及使用了该滤色器用着色组合物的、具有高对比度的滤波器节或光密度高的黑矩阵的高品质滤色器。本发明人等为了解决前述诸问题反复进行了积极研究，结果发现通过使用含有平均一次粒径为20 50nm且颜料粒子的纵横比为1 1 1 3. 5的颜料的着色剂，以及使用丙烯酸系嵌段共聚物作为树脂型分散剂，从而解决上述课题，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有亲溶剂性的A嵌段和具有含氮原子的官能团的B嵌段构成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且胺值以有效固体成分换算为10mgK0H/g以上99mgK0H/g以下。S卩，第1实施方式涉及一种滤色器用着色组合物，其为含有着色剂、树脂型分散剂和溶剂的滤色器用着色组合物，其特征为，该着色剂含有平均一次粒径为20 50nm且颜料粒子的纵横比为1 1 1 3. 5的颜料，该树脂型分散剂含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有亲溶剂性的A嵌段和具有含氮原子的官能团的B嵌段构成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且胺值以有效固体成分换算为10mgK0H/g以上 99mgK0H/g 以下。就前述丙烯酸系嵌段共聚物而言，在具有亲溶剂性的A嵌段中可含有5 40摩
7尔％的下述通式(I)所表示的重复单元，在具有含氮原子的官能团的B嵌段中可含有下述
通式(II)所表示的重复单元。
权利要求
1.一种滤色器用着色組合物，其特征在干，其为含有着色剂、树脂型分散剂和溶剂的 滤色器用着色組合物，所述着色剂含有平均一次粒径为20 50nm且颜料粒子的纵横比为 1 1 1 3. 5的颜料，所述树脂型分散剂含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有亲溶 剂性的A嵌段和具有含氮原子的官能团的B嵌段构成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚 物、且其胺值以有效固体成分換算为10mgK0H/g以上99mgK0H/g以下。
2.如权利要求1所述的滤色器用着色組合物，其特征在干，所述丙烯酸系嵌段共聚物， 在具有亲溶剂性的A嵌段中含有5 40摩尔％的下述通式(I)所表示的重复单元，在具有 含氮原子的官能团的B嵌段中含有下述通式(II)所表示的重复单元，
3.如权利要求2所述的滤色器用着色組合物，其特征在干，所述丙烯酸系嵌段共聚物， 在具有亲溶剂性的A嵌段中进ー步含有50 90摩尔％的除通式(I)所表示的构成单元以 外的以(甲基)丙烯酸酯系単体作为前驱体的构成单元。
4.如权利要求1所述的滤色器用着色組合物，其特征在干，所述着色剂为茈系黑色颜料。
5.如权利要求1所述的滤色器用着色組合物，其特征在干，进ー步含有作为有机颜料 的酸性衍生物或其金属盐的颜料衍生物。
6.如权利要求1所述的滤色器用着色組合物，其特征在干，进ー步含有光聚合性単体 和光聚合引发剂。
7.一种滤色器，其特征在干，基板上具备由权利要求1 6中任一项所述的滤色器用着 色組合物形成的滤波器节和/或黑矩阵。
8.—种黑色树脂组合物，其特征在干，其为含有遮光性黑色颜料、树脂和溶剂的黑色树 脂組合物，所述遮光性黑色颜料由平均一次粒径为50nm以下且颜料一次粒子的纵横比为 1 1 1 2的茈系黑色颜料及碳黑构成，所述茈系黑色颜料的含量以遮光性黑色颜料的全部重量为基准时为78 95重量％，且固体成分浓度为5重量％以上且小于40重量％。
9.如权利要求8所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述茈系黑色颜料的平均一次粒径为20 45nm。
10.如权利要求8所述的黑色树脂组合物，其特征在于，进一步含有颜料分散剂。
11.如权利要求10所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述颜料分散剂包含具有有机颜料的母体骨架和碱性取代基的颜料衍生物。
12.如权利要求10所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述颜料分散剂进一步含有酸性树脂型分散剂。
13.如权利要求8所述的黑色树脂组合物，其特征在于，进一步含有乙烯性不饱和化合物和光聚合引发剂。
14.一种黑矩阵，由权利要求8所述的黑色树脂组合物形成。
15.如权利要求14所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为Ι.Ομπι时的相对介电常数为8.0以下。
16.如权利要求14所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为1.0 μ m时的波长780nm 的光透过率为15%以上且小于99%。
17.如权利要求14所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为1.0 μ m时的光密度为 2. 50以上。
18.—种薄膜晶体管方式彩色液晶显示装置的驱动用基板，其特征在于，具备权利要求 14 17中任一项所述的黑矩阵。
19.一种黑色树脂组合物，其特征在于，其为含有遮光性黑色颜料、颜料分散剂、树脂和溶剂的黑色树脂组合物，所述遮光性黑色颜料是平均一次粒径为50nm以下且颜料粒子的纵横比为1 1 1 2的茈系黑色颜料。
20.如权利要求19所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述茈系黑色颜料的平均一次粒径为20 45nm。
21.如权利要求19所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述颜料分散剂为具有有机颜料的母体骨架和碱性取代基的颜料衍生物。
22.如权利要求21所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述有机颜料的母体骨架为二噁嗪系颜料或二酮基吡咯并吡咯系颜料中的任一种。
23.如权利要求21所述的黑色树脂组合物，其特征在于，所述颜料分散剂进一步含有树脂型分散剂。
24.如权利要求19所述的黑色树脂组合物，其特征在于，进一步含有乙烯性不饱和化合物和光聚合引发剂。
25.一种黑矩阵，由权利要求19所述的黑色树脂组合物形成。
26.如权利要求25所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为Ι.Ομπι时的相对介电常数为4.5以下。
27.如权利要求25所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为1.0 μ m时的波长IOOOnm 的透过率为60%以上且小于99%。
28.如权利要求25所述的黑矩阵，其特征在于，在干燥膜厚为1.0 μ m时的光密度为 1. 30以上。
29. 一种薄膜晶体管方式彩色液晶显示装置的驱动用基板，其特征在于，具备权利要求 25 28中任一项所述的黑矩阵。
全文摘要
本发明提供一种滤色器用着色组合物及滤色器。本发明的一实施方式涉及一种滤色器用着色组合物，其特征在于，其为含有着色剂、树脂型分散剂和溶剂的滤色器用着色组合物，该着色剂含有平均一次粒径为20～50nm且颜料粒子的纵横比为1∶1～1∶3.5的颜料，该树脂型分散剂含有丙烯酸系嵌段共聚物，所述丙烯酸系嵌段共聚物是由具有亲溶剂性的A嵌段和具有含氮原子的官能团的B嵌段构成的A-B嵌段共聚物或B-A-B嵌段共聚物、且其胺值以有效固体成分换算为10mgKOH/g以上99mgKOH/g以下。
文档编号G03F7/004GK102279522SQ20111015962
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者山本裕一, 早坂努, 近藤庆一, 门胁智之 申请人:东洋油墨Sc控股株式会社, 东洋科美株式会社