黑色组合物、喷墨方式滤色片用隔板及滤色片的制作方法

专利名称：黑色组合物、喷墨方式滤色片用隔板及滤色片的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于形成隔板的遮光性膜的黑色组合物、喷墨方式滤色片用隔板、及具备该隔板的滤色片(colour filter)。
背景技术：
液晶显示器等显示装置具有在形成了彼此对向成对的电极的2张基板之间夹持液晶层的结构。在一侧基板的内侧形成具有由红色(R)、绿色(G)、青色(B)等各色组成的像素的滤色片。该滤色片中，为了防止各像素的不同颜色发生混色、掩盖电极的图案，通常像素形成呈矩阵状配置的黑色矩阵，来区分R、G、B各色像素。
滤色片通常采用光刻法形成。具体而言，首先，在基板上涂布黑色感光性组合物，进行曝光、显影，形成黑色矩阵。然后，对R、G、B各色的每个感光性组合物反复进行涂布、曝光、显影，在规定的位置形成各色图案，制成滤色片。
近年来，为了提高滤色片的生产率，开始研究以喷墨方式制造滤色片的方法。通过喷墨方式制造滤色片如下进行通过光刻法形成隔板，通过喷墨喷嘴向该隔板的框内喷出R、G、B各色墨水。上述喷墨方式中，墨水的漏润或混色成为问题。
为了解决上述问题，开始研究在隔板形成用组合物中使用具有聚有机硅氧烷链的乙烯类聚合物(参见专利文献1)。
专利文献1特开2004-177948号公报发明内容但是，要完全抑制墨水的漏润、混色是困难的。特别是即使将墨水喷出到隔板内，也会因墨水从隔板中流出而引发墨水的漏润、混色现象。因此，必须抑制墨水流出。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供能够形成可抑制墨水流出、防止漏润、混色的隔板的黑色组合物、喷墨方式滤色片用隔板、及具有该隔板的滤色片。
本发明人等发现墨水溢出起因于黑色颜料的分散粒径，通过使黑色组合物的黑色颜料的分散粒径小于目前使用的黑色颜料，能够形成可抑制墨水流出、防止漏润、混色的隔板，从而完成了本发明。
即，本发明提供一种黑色组合物、由该黑色组合物形成的喷墨方式滤色片用隔板、及具有该隔板的滤色片，上述黑色组合物是含有树脂和黑色颜料的喷墨方式的黑色组合物，上述黑色颜料的分散粒径为120nm以下。
另外，本发明人等发现墨水流出起因于隔板的表面粗糙度，通过使隔板的表面粗糙度在规定的数值以下，能够形成可抑制墨水流出的隔板，从而完成了本发明。
即，本发明提供一种隔板、及具有该隔板的滤色片，所述隔板是喷墨方式滤色片用隔板，表面粗糙度在8nm以下。
根据本发明，能够提供一种黑色组合物，该黑色组合物通过使黑色颜料的分散粒径在120nm以下，能够形成可抑制墨水流出的隔板。
进而，通过使用上述黑色组合物，能够形成光透过率降低的可能性小的喷墨方式滤色片用隔板或滤色片。
另外，根据本发明，能够提供一种喷墨方式滤色片用隔板，通过使隔板的表面粗糙度在8nm以下，能够抑制墨水流出。
进而，通过配备该隔板，能够形成不会令人担心光透过率降低的滤色片。
具体实施例方式
〔黑色组合物〕本发明的黑色组合物含有树脂成分和黑色颜料。该黑色组合物是用于形成喷墨方式滤色片用隔板(以下也简称为“隔板”)的组合物。该隔板也可以发挥作为黑色矩阵的作用。
本发明的黑色颜料的分散粒径为120nm以下。
由含有分散粒径为120nm以下的黑色颜料的黑色组合物形成的隔板能够抑制喷出到隔板内的墨水从隔板中流出。从而可以防止滤色片发生墨水漏润、混色。
推测墨水从隔板中流出起因于隔板的表面粗糙度的大小，墨水在毛细管现象的作用下被抽吸而从隔板中流出。考虑通过使黑色颜料的分散粒径在120nm以下来改善其表面粗糙度。
另外，上述黑色颜料的分散粒径优选在110nm以下，优选在40nm以上。通过使黑色颜料的分散粒径在40nm以上，能够提高黑色颜料的分散性，抑制黑色组合物中黑色颜料发生沉降。
此处，本发明的“分散粒径”是指在使粒子分散到液体中的状态下测定的粒子的平均粒径。
作为上述黑色颜料，可以举出炭黑、钛黑、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙、银等的金属氧化物、复合氧化物、金属硫化物、金属硫酸盐或金属碳酸盐等无机颜料等。上述黑色颜料中，更优选使用具有高遮光性的炭黑、钛黑。
作为炭黑，可以使用槽法炭黑、炉法炭黑、热裂法炭黑、灯黑等公知的炭黑。另外，为了提高在黑色组合物中的分散性，更优选使用树脂被覆炭黑。
本发明的黑色组合物可以添加使黑色颜料分散的分散剂。作为分散剂，优选使用聚乙烯亚胺类、聚氨酯树脂类、丙烯酸树脂类高分子分散剂。
作为上述分散剂，例如可以举出日本毕克化学(Bicchemi Japan)株式会社制商品名BYK-161、162、163、164、166、170、182，Zeneca株式会社制的商品名Solsperse S3000、S9000、S17000、S20000、S27000、S24000、S26000、S28000等。
另外，黑色颜料的含量优选调整至在如后所述使用本发明的黑色组合物形成隔板时的膜厚下OD(Optical Density)值为4以上的含量。如果由黑色组合物形成的隔板的OD值为4以上，则即使为液晶显示器的黑色矩阵，也能够得到充分的显示对比度。
具体而言，黑色颜料的含量相对于溶剂以外的全部固态成分优选为5质量％～70质量％，更优选为25质量％～55质量％。
作为本发明的黑色组合物中使用的树脂成分，具体而言，优选使用环氧树脂、丙烯酸环氧树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷聚合物类树脂、聚酰亚胺树脂、含硅聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺硅氧烷树脂、聚马来酰亚胺树脂等聚酰亚胺类树脂。
另外，为了提高滤色片的生产率，优选上述树脂成分具有感光性、并且能够通过曝光形成图案。上述树脂成分可以为正型感光性组合物，也可以负型感光性组合物。
《正型感光性组合物》本发明的树脂成分为正型感光性树脂组合物时，包含碱可溶性树脂、感光剂。
<碱可溶性树脂>
作为碱可溶性树脂，例如可以举出酚醛清漆树脂。
作为酚醛清漆树脂，例如可以举出将间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、三甲基苯酚等苯酚类用甲醛、或甲醛与水杨醛的混合醛在酸催化剂下通过常规方法制得的酚醛清漆树脂等。
上述酚醛清漆树脂中，特别是质量平均分子量为2000～50000、优选在3000～20000范围内的物质被实际应用。
<感光剂>
作为上述感光剂，例如可以举出含有醌二叠氮基的化合物。作为该含有醌二叠氮基的化合物，例如可以举出，使萘醌-1，2-二叠氮基-4-磺酰基卤化物或萘醌-1，2-二叠氮基-5-磺酰基卤化物和2，3，4-三羟基二苯甲酮、2，3，4，4’ -四羟基二苯甲酮等多羟基二苯甲酮类、或双(4-羟基-3，5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2，5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2，3，5-三甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2，3，5-三甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2，3，5-三甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2-甲基-5-环己基苯基)-3，4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2-甲基-5-环己基苯基)-4-羟基苯基甲烷、1-[1-(4-羟基苯基)异丙基]-4-[1，1-双(4-羟基苯基)乙基]苯等三酚类在三乙胺或三乙醇胺等胺催化剂的存在下，在二噁烷或γ-丁内酯等有机溶剂中发生缩合反应，完全酯化或部分酯化而得到的化合物等。
感光剂的配合量，相对于上述碱可溶性树脂100质量份优选在25质量份～60质量份的范围内。
《负型感光性组合物》本发明的树脂成分为负型感光性树脂组合物时，包含光聚合性化合物、光聚合引发剂。作为“光聚合性化合物”，优选含有具有乙烯性双键的化合物。
<具有乙烯性双键的化合物>
(具有乙烯性双键的高分子化合物)作为具有乙烯性双键的化合物，可以举出具有乙烯性双键的高分子化合物。本发明中，将质量平均分子量为1000以上的具有乙烯性双键的化合物称为具有乙烯性双键的高分子化合物。作为该具有乙烯性双键的高分子化合物，可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、乙二醇单甲基醚丙烯酸酯、乙二醇单甲基醚甲基丙烯酸酯、乙二醇单乙基醚丙烯酸酯、乙二醇单乙基醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、Cardo环氧二丙烯酸酯等单体、低聚物类；多元醇类与一元酸或多元酸缩合得到的聚酯预聚物与(甲基)丙烯酸反应得到的聚酯(甲基)丙烯酸酯；多元醇和具有2个异氰酸酯基的化合物反应后与(甲基)丙烯酸反应得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯；双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚或甲酚-线型酚醛环氧树脂、可熔性酚醛环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、聚羧酸聚缩水甘油基酯、多元醇聚缩水甘油基酯、脂肪族或脂环式环氧树脂、胺环氧树脂、二羟基苯型环氧树脂等环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应得到的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂等。而且，可以使用上述环氧(甲基)丙烯酸酯树脂与多元酸酐反应得到的树脂。上述化合物中，由于引入了丙烯酰基或甲基丙烯酰基，因此提高了交联效率，涂膜的耐光性、耐化学药品性优异。
使上述具有乙烯性双键的高分子化合物的质量平均分子量为1000以上，由此可以均匀地形成涂膜。另外，上述具有乙烯性双键的高分子化合物的质量平均分子量优选为100000以下。通过使质量平均分子量在100000以下，能够使显影性优良。
(光聚合性单体)进而，作为上述具有乙烯性双键的化合物，可以举出光聚合性单体。作为上述光聚合性单体，可以举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、Cardo环氧二丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等，但是并不限定于上述单体。其中，优选多官能性光聚合性单体。
作为上述具有乙烯性双键的化合物，优选组合使用具有乙烯性双键的高分子化合物和光聚合性单体。由此可以提高固化性，容易形成图案。
上述光聚合性单体的含量相对于黑色组合物中的固态成分优选为5质量％以上50质量％以下、更优选为10质量％以上40质量％以下。通过使其含量在上述范围内，存在容易取得感度、显影性、清晰度的平衡的倾向，故而优选。
(高分子粘合剂)作为光聚合性化合物，以上列举了其分子本身能够聚合的化合物，本发明中，将高分子粘合剂和光聚合性单体的混合物也包括在光聚合性化合物中。
作为高分子粘合剂，从显影的容易性方面考虑，优选能够进行碱显影的粘合剂。
具体而言，作为高分子粘合剂，可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸等具有羧基的单体与丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苯氧基酯、甲基丙烯酸苯氧基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯腈等形成的共聚物，及线型酚醛树脂型环氧丙烯酸酯聚合物、线型酚醛树脂型环氧甲基丙烯酸酯聚合物、甲酚-线型酚醛环氧丙烯酸酯聚合物、甲酚-线型酚醛环氧甲基丙烯酸酯聚合物、双酚A型环氧丙烯酸酯聚合物、双酚S型环氧丙烯酸酯聚合物等树脂。构成上述树脂的丙烯酸、甲基丙烯酸等具有羧基的单体成分的含量优选在5摩尔％～40摩尔％的范围内。
上述高分子粘合剂的质量平均分子量的优选范围为1000～100000。通过使质量平均分子量在1000以上，能够均匀地形成涂膜。另外，通过使质量平均分子量在100000以下，可以使显影性优良。
作为光聚合性化合物，含有高分子粘合剂和光聚合性单体时，高分子粘合剂的配合量相对于高分子粘合剂、光聚合性单体和光聚合性引发剂的总和100质量份可以在10质量份～60质量份的范围内。通过使配合量在10质量份以上，在涂布、干燥时可以容易地形成膜，充分提高固化后的被膜强度。另外，通过使配合量在60质量份以下，可以使显影性优良。
另外，光聚合性单体的配合量相对于高分子粘合剂、光聚合性单体和光聚合性引发剂的总和100质量份优选在15质量份～50质量份的范围内。通过使上述配合量在15质量份以上，可以防止光固化不良，得到充分的耐热性、耐化学药品性。另外，通过使配合量在50质量份以下，可以使涂膜形成能力优良。
<光聚合引发剂>
作为光聚合引发剂，例如可以举出1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮、双(4-二甲基氨基苯基)酮、2-甲基-1-〔4-(甲硫基)苯基〕-2-吗啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、乙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧膦、4-苯甲酰基-4’-甲基二甲基硫、4-二甲基氨基苯甲酸、4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸丁酯、4-二甲基氨基-2-乙基己基苯甲酸、4-二甲基氨基-2-异戊基苯甲酸、苄基-β-甲氧基乙基缩醛、苄基二甲基缩酮、1-苯基-1，2-丙烷二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、2，4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2，4-二甲基噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、噻吨、2-氯噻吨、2，4-二乙基噻吨、2-甲基噻吨、2-异丙基噻吨、2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌、1，2-苯并蒽醌、2，3-二苯基蒽醌、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化枯烯、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并噻唑、2-(邻氯苯基)-4，5-二(间甲氧基苯基)-咪唑基二聚体、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p，p’ -双(二甲基氨基)二苯甲酮、4，4’ -双(二乙基氨基)二苯甲酮、4，4’ -二氯二苯甲酮、3，3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、偶苯酰、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻正丁基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻丁基醚、苯乙酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、对二甲基氨基苯基·乙基酮、二氯苯乙酮、三氯苯乙酮、对叔丁基苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、α，α-二氯-4-苯氧基苯乙酮、噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、二苯并环庚酮、戊基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、9-苯基吖啶、1，7-双-(9-吖啶基)庚烷、1，5-双-(9-吖啶基)戊烷、1，3-双-(9-吖啶基)丙烷、对甲氧基三嗪、2，4，6-三(三氯甲基)-s-三嗪、2-甲基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(3，4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-正丁氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2，4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2，4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2，4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪、2，4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪等。上述光聚合引发剂可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。
上述光聚合引发剂的含量相对于上述光聚合性化合物和光聚合引发剂的总和100质量份优选为1质量份～40质量份。
黑色组合物优选含有溶剂。作为上述溶剂，例如可以举出乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单正丙基醚、二甘醇单正丁基醚、三甘醇单甲基醚、三甘醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇单乙基醚等(聚)烷撑二醇单烷基醚类；乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二甘醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯等(聚)烷撑二醇单烷基醚乙酸酯类；二甘醇二甲基醚、二甘醇甲基乙基醚、二甘醇二乙基醚、四氢呋喃等其他醚类；甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮类；2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯等乳酸烷基酯类；2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等其他酯类；甲苯、二甲苯等芳香族烃类；N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等酰胺类等。上述溶剂可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。
其中，丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇甲基乙基醚、环己酮、3-甲氧基丁基乙酸酯对光聚合性化合物、光聚合引发剂显示优异的溶解性，同时能够使黑色颜料等不溶性成分的分散性优良，故而优选，特别优选使用丙二醇单甲基醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯。溶剂的使用量相对于树脂成分及黑色颜料的总和1 00质量份在50质量份～500质量份的范围内。
本发明的黑色组合物中，可以根据需要配合添加剂。具体而言，可以举出热阻聚剂、消泡剂、表面活性剂、敏化剂、固化促进剂、光交联剂、光敏化剂、分散剂、分散助剂、填充剂、粘附促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗凝剂等。
另外，作为热阻聚剂，可以使用氢醌、氢醌单乙基醚等。另外，作为消泡剂，可以使用硅类、氟类化合物，作为表面活性剂，可以使用阴离子类、阳离子类、非离子类等公知的各种表面活性剂。
〔黑色组合物的制备方法]本发明的黑色组合物通过用搅拌机完全地混合上述树脂成分、黑色颜料等而得到。需要说明的是，为了使得到的混合物变得均一，使用过滤器进行过滤。
〔喷墨方式滤色片用隔板〕本发明的隔板可以使用上述本发明的黑色组合物形成。用含有分散粒径为120nm以下的黑色颜料的本发明黑色组合物形成的隔板能够抑制喷出到隔板内的墨水从隔板中流出。由此可以防止滤色片发生墨水的漏润、混色。
推测墨水从隔板中流出起因于隔板表面粗糙度的大小，墨水在毛细管现象的作用下被吸出而发生流出。一般认为通过使黑色颜料的分散粒径在120nm以下可改善表面粗糙度。
另外，本发明的隔板也可以使用本发明黑色组合物以外的隔板形成用组合物来形成。使用上述隔板形成用组合物时，也可以通过使隔板的表面粗糙度在8nm以下、优选为1～6nm来抑制被喷出到隔板内的墨水从隔板中流出。由此可以防止滤色片发生墨水漏润、混色。需要说明的是，本发明的表面粗糙度是指用原子力显微镜(AFM)测定时的表面粗糙度(Ra)。
如上所述，墨水从隔板中流出起因于隔板的表面粗糙度的大小，墨水在毛细管现象的作用下被吸出而发生流出。通过使隔板的表面粗糙度在8nm以下能够抑制墨水在毛细管现象的作用下被吸出，能够抑制墨水流出。
用于形成表面粗糙度为8nm以下的本发明隔板的隔板形成用组合物含有与本发明黑色组合物相同的树脂成分、溶剂、及根据需要使用的添加剂。形成的隔板可以透明，也可以为黑色，更优选为黑色。通过使隔板为黑色，可以将其用作黑色矩阵，可以与黑色矩阵一体地形成。使隔板为黑色时，隔板形成用组合物还含有黑色颜料。
作为黑色颜料，只要是具有遮光性、具有能使表面粗糙度在8nm以下的分散粒径的黑色颜料即可，没有特别限定。具体而言，分散粒径优选为120nm以下。另外，可以通过改变黑色颜料的分散粒径自由地调整隔板的表面粗糙度。从而可以形成能够自由地调整墨水的漏润程度的隔板。
另外，上述黑色颜料的分散粒径优选在110nm以下，优选在40nm以上。通过使黑色颜料的分散粒径在40nm以上，可以提高黑色颜料的分散性，抑制隔板形成用组合物中黑色颜料发生沉降。
〔形成滤色片〕
下面说明使用本发明的黑色组合物形成隔板及具有该隔板的滤色片的方法。需要说明的是，使用上述隔板形成用组合物时，也可以通过同样的方法形成隔板及具有该隔板的滤色片。
首先，使用辊涂机、逆转涂敷机、棒涂机等接触转印型涂布装置或旋转器(旋转式涂布装置)、淋幕帘式涂漆器等非接触型涂布装置在基板上涂布本发明的黑色组合物。基板使用具有透光性的基板。
然后，使被涂布的黑色组合物干燥形成涂膜。干燥方法没有特别限定，例如可以使用下述任一种方法(1)用加热板，在80℃～120℃、优选90℃～100℃的温度下干燥60秒钟～120秒钟的方法，(2)在室温下放置数小时～数日的方法，(3)在温风加热器或红外线加热器中放置数十分钟～数小时除去溶剂的方法。
接下来，经由掩模对涂膜照射紫外线、准分子激光等活性能量线进行部分曝光。照射的能量线量根据黑色组合物的组成而不同，例如优选30mJ/cm2～2000mJ/cm2。
然后，将曝光后的膜用显影液显影形成所希望形状的图案。显影方法没有特别限定，例如可以使用浸渍法、喷雾法等。作为显影液，可以举出单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有机类显影液，氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、氨水、季铵盐等水溶液。
接下来，将显影后的图案在200℃左右进行后烘焙。另外，优选将形成的图案全面曝光。
经以上操作，可以形成具有规定图案形状的隔板(黑色矩阵)。
需要说明的是，作为基板上形成的隔板(黑色矩阵)的厚度，通常可以设定在0.5μm～10μm的范围内，优选为1μm～5μm，更优选为1.5μm～4μm。从用作喷墨方式的滤色片的隔板方面考虑，特别优选膜厚为1.5μm以上。
另外，形成的隔板的齿廓角(profile angle)优选为50°以上、更优选为70°以上。进而，上述齿廓角优选不足90°。此处，“齿廓角”是指基板表面与图案斜面所成的角度。另外，上述隔板形成有开口部。
以喷墨方式形成滤色片时，墨水组合物有时流到隔板的开口部外，通过使齿廓角在50°以上，即使流出一些墨水组合物，也可以使流出的墨水组合物回到开口部内，因此可以防止流出。
最后，在按上述顺序形成的可同时作为黑色矩阵的隔板的开口部，将R、G、B墨水以喷墨方式喷出到上述开口部内，并滞留在隔板内，用热或光使滞留的墨水固化。由此可以形成滤色片。
实施例以下基于实施例说明本发明。
在500ml四颈烧瓶中，边以25ml/分的速度吹入空气，边将双酚芴型环氧树脂235g(环氧当量235)、氯化四甲铵110mg、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚100mg及丙烯酸72.0g在90℃～100℃下加热使其溶解。
然后，在该溶液处于白浊的状态下缓慢升温至120℃使其完全溶解。此时溶液逐渐变得透明粘稠，保持该状态继续搅拌。在此期间测定酸值，继续加热搅拌约12小时至酸值不足1.0mgKOH/g。然后冷却至室温，得到下述结构式(1)所示的无色透明的固体状双酚芴型环氧丙烯酸酯。
接下来，在如上所述得到的上述双酚芴型环氧丙烯酸酯307.0g中加入丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)600g，使其溶解后，混合二苯甲酮四酸二酐80.5g及溴化四乙铵1g，在110℃～115℃下反应4小时。确认酸酐基消失后，混合1，2，3，6-四氢化邻苯二甲酸酐38.0g，在90℃下反应6小时，得到树脂。需要说明的是，酸酐基的消失通过IR光谱确认。

将合成例1中合成的树脂30质量份、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)20质量份、光聚合引发剂(商品名Irgacure369)10质量份、含有粒径为100nm的炭黑的颜料分散液(商品名RT(炭黑含量20质量％、溶剂3-甲氧基丁基乙酸酯)、御国色素社制)50质量份混合，用丙二醇单甲基乙酸酯进行调整使固态成分浓度为28质量％，制备黑色组合物(隔板形成用组合物)。
将该黑色组合物涂布在玻璃基板上，在90℃下使其干燥得到涂膜。
接下来，以100mJ/Dev的曝光量对该涂膜(黑色组合物层)照射紫外线。然后，用0.04％的氢氧化钾溶液进行显影，在220℃下进行后烘焙，形成厚度为2.0μm的隔板。使用原子力显微镜(AFM)测定该隔板的表面粗糙度(Ra)，结果Ra＝4.5nm。
在按上述顺序得到的隔板上滴下绿色墨水(绿色抗蚀剂)(商品名RH1008、东京应化工业社制)，未观察到墨水流出到隔板外。
作为颜料分散液，使用含有粒径为160nm的炭黑的颜料分散液(商品名OCT(炭黑含量20％、溶剂3-甲氧基丁基乙酸酯)、御国色素社制)，除此之外，采用与实施例1相同的方法形成隔板。该隔板的表面粗糙度Ra＝10.5nm。
与上述同样地在该隔板上滴下墨水。结果观察到墨水流出到隔板外。
由此可知，本发明的黑色组合物能够形成可抑制墨水流出的隔板。另外，本发明的隔板能够抑制墨水流出。
权利要求
1.一种黑色组合物，是含有树脂成分和黑色颜料的喷墨方式滤色片隔板形成用黑色组合物，其中，所述黑色颜料的分散粒径在120nm以下。
2.如权利要求1所述的黑色组合物，其中，所述黑色颜料为炭黑或钛黑。
3.如权利要求1所述的黑色组合物，其中，所述树脂成分含有光聚合性化合物，还含有光聚合引发剂。
4.如权利要求1所述的黑色组合物，其中，所述黑色颜料的含量相对于溶剂以外的全部固态成分为5质量％～70质量％。
5.一种喷墨方式滤色片用隔板，是由权利要求1所述的黑色组合物形成的。
6.一种喷墨方式滤色片用隔板，其表面粗糙度为8nm以下。
7.如权利要求6所述的喷墨方式滤色片用隔板，其中，所述隔板是黑色的。
8.如权利要求7所述的喷墨方式滤色片用隔板，其中，所述隔板是使用含有树脂成分和黑色颜料的隔板形成用组合物形成的。
9.如权利要求8所述的喷墨方式滤色片用隔板，其中，所述黑色颜料为炭黑或钛黑。
10.一种滤色片，所述滤色片具备权利要求5或6所述的喷墨方式滤色片用隔板。
全文摘要
本发明提供一种能够形成可抑制墨水流出、防止漏润、混色的隔板的黑色组合物、喷墨方式滤色片用隔板、及具有该隔板的滤色片。使含有树脂成分和黑色颜料的喷墨方式滤色片隔板形成用黑色组合物中所含黑色颜料的分散粒径在120nm以下。另外，使喷墨方式滤色片用隔板的表面粗糙度在8nm以下。
文档编号C08L101/00GK101093261SQ200710109158
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年6月19日
发明者大西启之, 片野彰, 加藤哲也 申请人:东京应化工业株式会社