黑矩阵基板的制作方法_2

文档序号:9308458阅读:来源:国知局
另外,本段落所示的上述微粒均是白度为30%以上的微 粒。
[0067] 作为微粒的形状,并无特别限定,可举出例如球状、椭球体状、针状、多角形状、星 形状或者表面有凹凸或细孔的形状、或者中空的形状。
[0068] 微粒的粒径优选1ym以下的粒径,优选5~500nm,更优选10~100nm。如果微 粒的粒径过小,有分散稳定化变得困难的趋势。另一方面,如果过大,光的散射变大,反射率 有变高的趋势。这里微粒的粒径是指微粒的一次粒径。微粒的一次粒径可以如下算出:用 电子显微镜分别观察随机地选择的100个微粒的一次粒径,求得它们的平均值,来算出。形 状为球形以外的情况下,可以如下算出:对于某1个粒子将用电子显微镜观察到的最大宽 度和最小宽度的平均值算作该粒子的一次粒径,求得100个的一次粒径的平均值,来算出。 优选上述那样的粒径的微粒在包含于低光密度层的微粒中包含90质量%以上。
[0069] 作为微粒的制造方法,可举出例如,将成为原料的矿物等物质粉碎并微细化的粉 碎法、气相、液相或者固层中的化学方法或者物理方法。作为粉碎法,可举出例如喷射法、锤 法或者磨机法。作为气相中的化学方法,可举出例如化学蒸镀法(CVD法)、电炉法、化学火 焰法或者等离子体法。作为液相中的化学方法,可举出例如沉淀法、醇盐法或者水热法。作 为固相中的化学方法,可举出例如晶析法。作为物理方法,可举出例如喷雾法、溶液燃烧法 或冷冻干燥法。其中,为了能够容易地控制微粒的粒径,优选沉淀法。
[0070]〈遮光层⑷的组成〉
[0071] 本发明的黑矩阵基板中的遮光层(A)含有遮光材料、折射率1. 4~1. 8的微粒,优 选还含有树脂。
[0072] 作为遮光材料,可举出例如黑色有机颜料、混色有机颜料和无机颜料。作为黑色有 机颜料,可举出例如炭黑、树脂被覆炭黑、茈黑或者苯胺黑。作为混色有机颜料,可举出例如 将红、蓝、绿、紫、黄色、洋红或者青色等的颜料混合制成拟黑色化的颜料。作为无机颜料,可 举出例如石墨。作为其他的例子,可举出钛、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙或者银等的金属微 粒。还可举出前面所示的金属的氧化物、复合氧化物、硫化物、氮化物和碳化物。优选选自 氧化钛被氮还原的氮氧化钛即钛黑、氮化钛、碳化钛和炭黑中的1种以上。其中,更优选氮 氧化钛。
[0073] 这里所说的氮氧化钛是指用TiNx0y(0〈x〈2. 0,0.l〈y〈2. 0)表示的化合物,由于如 果氧的含量多则黑度下降,所以,x/y优选为〇. 1~10,更优选1~3。
[0074] 遮光材料的粒径优选10~300nm,更优选30~100nm。这里所说的遮光材料的粒 径是指遮光材料的一次粒径。遮光材料的一次粒径可以通过与微粒的情况同样的方法算 出。如果遮光材料的粒径过大,有微细的图案加工变得困难的趋势。另一方面,如果粒径过 小,遮光材料的粒子有凝集,反射率变高的趋势。
[0075] 遮光层(A)中遮光材料占有的比例,优选5质量%以上,更优选10质量%以上。 且其比例优选80质量%以下,更优选50质量%以下。如果遮光材料的比例少,得到充分的 光密度变得困难。另一方面,如果遮光材料的比例多,遮光层(A)的图案形成有时会变得困 难。
[0076] 遮光层(A)中微粒占有的比例,优选1质量%以上,更优选10质量%以上。且其 比例优选60质量%以下,进一步更优选50质量%以下。如果微粒的比例过小,本发明的效 果有时会不充分。另一方面,如果微粒的比例过大,有图案形成变得困难的趋势。
[0077] 遮光层(A)能够含有的树脂的比例优选10质量%以上,更优选30质量%以上。且 其比例优选90质量%以下,更优选70质量%以下。
[0078] 树脂优选在波长589nm处折射率为1. 4~1. 8,更优选1. 5~1. 7。可举出例如环 氧树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷聚合物类树脂或者聚酰亚胺树脂。上述树脂中,从涂膜的耐热 性高考虑,优选丙烯酸树脂或者聚酰亚胺树脂,更优选聚酰亚胺树脂。这里所说的聚酰亚胺 树脂,除了具有完全已闭环结构的聚酰亚胺树脂以外,还包含作为聚酰亚胺树脂的前体的 聚酰胺酸和聚酰胺酸一部分闭环了的聚酰亚胺树脂。
[0079] 聚酰亚胺树脂是通过将作为前体的聚酰胺酸加热闭环酰亚胺化而形成的。一般 地,聚酰胺酸是通过使具有酸酐基的化合物和二胺化合物在40~KKTC下加成聚合得到 的。具有用下述通式(1)表示的重复结构单元。聚酰胺酸一部分闭环了的聚酰亚胺树脂具 有下述通式(2)表示的酰胺酸结构、酰胺酸结构一部分酰亚胺闭环而成的下述通式(3)表 示的结构、和酰胺酸结构全部酰亚胺闭环而成的下述通式(4)表示的酰亚胺结构。
[0080]
v ? ,
[0081] 上述通式⑴~⑷中,R1表示碳原子数2~22的3价或者4价的有机基,R2表 示碳原子数1~22的2价的有机基,n表示1或者2的整数。
[0082] 为了提高聚酰亚胺树脂的耐热性和绝缘性,作为为了得到聚酰胺酸而使用的二胺 化合物,优选芳香族系二胺化合物,作为具有酸酐基的化合物,优选酸二酐。
[0083] 作为芳香族系二胺化合物,可以举出例如对苯二胺、间苯二胺、3, 3' -二氨基二苯 酿、4, 4' -二氨基二苯酿、3, 4' -二氨基二苯酿、4, 4' -二氨基二苯甲烧、3, 3' -二氨基二苯 砜、4, 4' -二氨基二苯砜、3, 3' -二氨基二苯硫醚、4, 4' -二氨基二苯硫醚、1,3-双(4-氨基 苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、2, 2-双(三氟甲基)联苯胺、9, 9'-双(4-氨基 苯基)荷4, 4' -二氨基二苯胺、3, 4' -二氨基二苯胺、3, 3' -二氨基二苯胺、2, 4' -二氨基 二苯胺、4, 4' -二氨基二节胺、2, 2' -二氨基二节胺、3, 4' -二氨基二节胺、3, 3' -二氨基二 节胺、N,N' -双- (4-氨基-3-甲基苯基)乙二胺、4, 4' -二氨基苯甲酰苯胺、3, 4' -二氨基 苯甲酰苯胺、3, 3' -二氨基苯甲酰苯胺、4, 3' -二氨基苯甲酰苯胺、2, 4' -二氨基苯甲酰苯 胺、N,N' -对苯撑双(对氨基苯甲酰胺)、N,N' -对苯撑双(间氨基苯甲酰胺)、N,N' -间苯 撑双(对氨基苯甲酰胺)、N,N' -间苯撑双(间氨基苯甲酰胺)、N,N' -二甲基-N,N' -对苯 撑双(对氨基苯甲酰胺)、N,N' -二甲基-N,N' -对苯撑双(间氨基苯甲酰胺)、N,N' -二 苯基-N,N' -对苯撑双(对氨基苯甲酰胺)、或N,N' -二苯基-N,N' -对苯撑双(间氨基苯 甲酰胺),优选对苯二胺、间苯二胺、3, 3' -二氨基二苯醚、4, 4' -二氨基二苯醚、3, 4' -二 氨基二苯醚、3, 3' -二氨基二苯砜、4, 4' -二氨基二苯砜、9, 9' -双(4-氨基苯基)芴或者 4, 4' -二氨基苯甲酰苯胺。
[0084] 作为芳香族四羧酸,可以列举出例如4, 4' -氧二邻苯二甲酸二酐、3, 3',4, 4' -二 苯甲酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、3, 4, 9, 10-茈四甲酸二酐、3, 3',4, 4' -二苯砜四甲酸 二酐、3, 3',4, 4' -联苯四甲酸二酐、1,2, 5, 6-萘四甲酸二酐、3, 3',4, 4' -对三联苯四甲酸 二酐或3, 3',4, 4' -间三联苯四甲酸二酐等,优选为4, 4' -联苯四甲酸二酐、4, 4' -二苯甲 酮四甲酸二酐、或均苯四甲酸二酐。另外,如果使用如4, 4'-(六氟异丙叉基)二邻苯二甲 酸二酐这样的氟系的四羧酸二酐,能够得到短波长区域的透明性良好的聚酰亚胺。
[0085] 在为了得到聚酰胺酸的、具有酸酐基的化合物和二胺化合物的加成聚合中,也可 以根据需要添加马来酸酐或者邻苯二甲酸酐等酸酐作为封端剂。另外,为了提高与玻璃 板或者硅片等无机物的粘接性,也可以使用具有硅原子的酸酐或者具有硅原子的二胺化合 物。作为具有硅原子的二胺,优选双_3_(氨基丙基)四甲基硅氧烷等硅氧烷二胺化合物。 具有硅原子的二胺在全部二胺化合物中所占的比例优选1~20摩尔%。如果硅氧烷二胺化 合物少,不能得到提高粘接性的效果。另一方面,如果过大,有膜的耐热性降低的趋势。另 外,遮光层的图案形成中有以碱性溶液显影的情况,如果量过多,由于附着性过度高,因此 在碱显影时,有时会产生残留膜这样的问题。
[0086] 作为为了得到聚酰胺酸的、具有酸酐基的化合物和二胺化合物,也可以使用脂 环式的酸二酐或脂环式的二胺。作为脂环式的酸二酐或脂环式的二胺,可以举出例如, 1,2, 4, 5-环己烷四甲酸二酐、双环[2. 2. 2]辛-7-烯-2, 3, 5, 6-四甲酸二酐、双环[2. 2. 1] 庚烷-2-内型-3-内型-5-外型-6-外型-2, 3, 5, 6-四甲酸二酐、双环[2. 2. 1]庚烷-2-外 型-3-外型-5-外型-6-外型-2, 3, 5, 6-四甲酸二酐、双环[2. 2. 1]庚烷-2, 3, 5, 6-四甲酸 二酐、或十氢-二甲桥萘四甲酸二酐、或双[2-(3-氨基丙氧基)乙基]醚、1,4-丁二醇-双 (3-氨基丙基)醚、3, 9-双(3-氨基丙基)-2, 4, 8, 10-四螺-5, 5-^烷、1,2-双(2-氨 基乙氧基)乙烷、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷、三甘醇-双(3-氨基丙基)醚、聚乙二 醇-双(3-氨基丙基)醚、3, 9-双(3-氨基丙基)-2, 4, 8, 10-四螺-5, 5-^烷或1,4_ 丁 二醇-双(3-氨基丙基)醚。
[0087]遮光层(A)也可以含有作为其他的添加剂的附着性改良剂、高分子分散剂或者表 面活性剂等。作为附着改良剂,可举出例如硅烷偶联剂或者钛偶联剂。优选附着性改良剂相 对于聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等树脂添加0. 2~20质量%。作为高分子分散剂,可举出例 如聚乙烯亚胺类高分子分散剂、聚氨酯类高分子分散剂或者聚烯丙胺类高分子分散剂。通 常,高分子分散剂相对于遮光材料添加1~40质量%。作为表面活性剂,可以举出例如月 桂基硫酸铵或聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺等阴离子表面活性剂、硬脂基胺乙酸酯或月桂 基三甲基氯化铵等阳离子表面活性剂、月桂基二甲基氧化胺或月桂基羧甲基羟基乙基咪唑 眢|甜菜碱等两性表面活性剂、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚或失水山梨糖醇单硬 脂酸酯等非离子表面活性剂、以聚二甲基硅氧烷等为主骨架的有机硅系表面活性剂或氟系 表面活性剂。通常,表面活性剂相对于颜料添加0. 001~10质量%,优选添加0. 01~1质 量%。如果表面活性剂少,有时涂布性、着色被膜的平滑性或者防止贝纳尔旋流窝(Benard Cells)的效果变得不充分。另一方面,如果表面活性剂过多,则有时涂膜物性变得不良。上 述各种添加剂包含于设置遮光层(A)时的组合物中,也可以在之后,通过加热、光照射,与 树脂发生化学反应,引入到树脂的化学结构中。
[0088]〈〈遮光层(B) >>
[0089]〈遮光层⑶的组成〉
[0090]本发明的黑矩阵基板中遮光层(B)含有遮光材料,更优选含有树脂。
[0091]作为遮光层(B)含有的遮光材料,可举出与遮光层(A)同样的物质,但由于0D/T大,优选选自炭黑、氮氧化钛、氮化钛和碳化钛中的1种以上,更优选氮化钛或者钛氮 化物。这里所说的钛氮化物是指包含氮化钛作为主成分,含有氧化钛Ti02、低价氧化钛 Tin02n "1fn5 20)或者氮氧化钛作为副成分的物质。钛氮化物粒子含有氧原子,为得到 更高0D/T优选氧原子少,更优选氧原子的含量为12质量%以下,进一步优选8质量%以 下。
[0092] 作为钛氮化物粒子的合成,可举出例如电炉法或者热等离子体法等气相反应法。 其中,热等离子体法由于混入的杂质少,粒径容易集中,生产性也高,所以优选。作为产生热 等离子体的方法,可举出例如直流电弧放电、多层电弧放电、高频(RF)等离子体或混合等 离子体等。其中,高频等离子体由于从电极混入的杂质少而优选。
[0093] 遮光材料的粒径优选10~300nm,更优选30~100nm。这里所说的遮光材料的粒 径是指遮光材料的一次粒径。遮光材料的一次粒径可以通过与微粒的情况同样的方法算 出。如果遮光材料的粒径超过300nm,微细的图案加工有时会变得困难。另一方面,如果小 于10nm,容易引起粒子的凝集,有反射率变高的趋势。
[0094] 遮光层⑶中遮光材料占有的比例,优选10质量%以上,进一步更优选40质量% 以上。且其比例优选90质量%以下,更优选80质量%。如果遮光材料的比例少,得到充分 的光密度变得困难。另一方面,如果过多,图案形成变得困难。
[0095] 遮光层⑶能够含有的树脂的比例优选10质量%以上,更优选20质量%以上。且 其比例优选90质量%以下,更优选60质量%以下。
[0096] 作为遮光层(B)能够含有的树脂,可举出与遮光层(A)含有的树脂同样的树脂,其 中优选丙烯酸树脂。
[0097]作为丙烯酸树脂,优选具有羧基的丙烯酸系聚合物,可以优选使用不饱和羧酸和 烯属不饱和化合物的共聚物。
[0098] 作为成为共聚物的原料的不饱和羧酸,可以列举出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康 酸、巴豆酸、马来酸、富马酸或乙烯基乙酸。作为烯属不饱和化合物,可以列举出例如丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基 丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、甲基 丙烯酸仲丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯 酸正戊酯、甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸苄酯、 或甲基丙烯酸苄酯等不饱和羧酸烷基酯。此外作为其他的烯属不饱和化合物,可以举出苯 乙烯、对甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯或a-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合 物。其他可以举出丙烯酸氨基乙基酯等不饱和羧酸
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