(57)【要約】  カラーフィルターのブラックマトリックス用レジスト組成物に利用した場合、高遮光かつ高抵抗で密着性に優れた細線パターンを形成することができるカーボンブラック分散体を提供する。  表面が染料で被覆されてなる染料被覆カーボンブラックと、下記一般式（Ｉ）【化１】2013129555.tif 000010（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ａは、−ＣＯ−、−ＳＯ２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ−、９，９−フルオレニル基又は直結合を表し、Ｘは４価のカルボン酸残基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して水素原子又は−ＯＣ−Ｚ−（ＣＯＯＨ）ｍ（但し、Ｚは２価又は３価カルボン酸残基を表し、ｍは１〜２の数を表す）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す）で示されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物とを含む、ブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。
2013129555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラックと光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂とを溶剤に分散させてなるブラックマトリックス用カーボンブラック分散体であって、
前記カーボンブラックは、表面が染料で被覆されてなる染料被覆カーボンブラックを含み、
前記光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂は、ビスフェノール類から誘導される２個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応物に、（ａ）ジカルボン酸、トリカルボン酸又はその酸一無水物と（ｂ）テトラカルボン酸又はその酸二無水物とを、（ａ）と（ｂ）のモル比が１：１０〜１０：１となるよう反応させて得られる下記一般式（Ｉ）
【化１】
2013129555.tif 000009
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ａは、−ＣＯ−、−ＳＯ２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ−、９，９−フルオレニル基又は直結合を表し、Ｘは４価のカルボン酸残基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して水素原子又は−ＯＣ−Ｚ−（ＣＯＯＨ）ｍ（但し、Ｚは２価又は３価カルボン酸残基を表し、ｍは１〜２の数を表す）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す）で示されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物を含む、
ブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項２】
前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料の含有率が、０．５〜１０質量％である、請求項１に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項３】
前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が陰イオン性又は非イオン性の染料である、請求項１又は２に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項４】
前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が濃色系の染料である、請求項１乃至３の何れか１項に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項５】
前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が金属又は金属塩によりレーキ化されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項６】
前記金属又は金属塩は、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム若しくはマンガン又はこれらの塩である、請求項５に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項７】
前記染料被覆カーボンブラックは、表面に少なくとも１種類の酸性官能基を有するカーボンブラックを用いて得られたものである、請求項１乃至６の何れか１項に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項８】
前記酸性官能基は、水酸基、オキソ基、ヒドロペルオキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ペルオキシカルボン酸基、アルデヒド基、ケトン基、ニトロ基、ニトロソ基、アミド基、イミド基、スルホン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸基、チオカルボン酸基、クロロシル基、クロリル基、ペルクロリル基、ヨードシル基又はヨージル基である、請求項７に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項９】
前記染料被覆カーボンブラックの配合量が、１５〜３５質量％である、請求項１乃至８の何れか１項に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【請求項１０】
前記エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物の配合量が、２〜２０質量％である、請求項１乃至９の何れか１項に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルターのブラックマトリックス用レジスト組成物に利用するカーボンブラック分散体に関する。詳しくは、カラーフィルターのブラックマトリックスにおいて、高遮光かつ高抵抗で密着性に優れた細線パターンを形成することができるカーボンブラック分散体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビ、液晶モニター、カラー液晶携帯電話等あらゆる分野でカラー液晶表示装置が用いられるようになってきた。カラーフィルターはカラー液晶表示装置の視認性を左右する重要な部材の一つであり、視認性を向上させより鮮明な画像を得るために、ブラックマトリックスの更なる高遮光化が要求されており、感光性樹脂組成物にカーボンブラック等の顔料を従来よりも多量に添加しなければならなくなってきている。【０００３】
しかし、顔料の含有量が増加すると、カラーフィルター形成時、特にブラックレジスト膜では紫外線領域の光が塗膜深部にまで届きにくくなり、光硬化性組成物中の硬化不良によってパターンの密着不良や現像時のパターン剥がれ、エッジ形状のシャープ性損失が生じるという問題が発生する。そこで、高濃度の顔料が含まれる場合でも硬化不良が生じないように、高感度の光重合開始剤や重合度の高いアクリルモノマーが用いられるようになってきたが、現在の技術では光重合開始剤やアクリルモノマーについて高感度化が限界に来ているのが現状であり、高濃度顔料領域において良好なパターン形成をおこなうための十分な感度や密着性及び保存安定性が得られないという問題があった。【０００４】
また、顔料としてカーボンブラックを利用した場合、カーボンブラックは導電性を有するため、遮光性を上げるために樹脂中のカーボンブラック濃度を高くすると得られるブラックマトリックスの抵抗値が低下し、カラーフィルター上の透明電極とブラックマトリックスの間や対向電極間で導通して画像不良を引き起こし易くなるという問題があった。【０００５】
そこで、先に本発明者らは、顔料分散の際に使用するアルカリ可溶性樹脂として特定のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物を利用し、それらを分散剤とともに共分散させたカーボンブラック顔料分散体を使用したカラーフィルター用レジスト組成物を提案した（特許文献１参照）。かかるレジスト組成物によれば、高遮光を達成する高濃度の顔料を含む領域において、高感度で高い密着性能を有し、かつ優れた保存安定性を達成することができるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記レジスト組成物によっても、細線パターンにおいて高遮光と高抵抗を両立することは未だ困難であり、例えば遮光性改善のためにカーボンブラックを多量に添加した場合に、１０μｍ以下の細線パターンの密着性が十分に得られないことや、抵抗が要求レベルに達しないことが課題として残されていた。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記レジスト組成物において、高遮光、高抵抗を維持しつつ、更に高感度で高い密着性能と保存安定性を達成することができるカーボンブラック分散体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。【００１０】
（１）すなわち、本発明は、カーボンブラックと光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂とを溶剤に分散させてなるブラックマトリックス用カーボンブラック分散体であって、前記カーボンブラックは、表面が染料で被覆されてなる染料被覆カーボンブラックを含み、前記光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂は、ビスフェノール類から誘導される２個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応物に、（ａ）ジカルボン酸又はその酸一無水物と（ｂ）テトラカルボン酸又はその酸二無水物とを、（ａ）と（ｂ）のモル比が１：１０〜１０：１となるよう反応させて得られる下記一般式（Ｉ）
【化１】
2013129555.tif 000003
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ａは、−ＣＯ−、−ＳＯ２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ−、９，９−フルオレニル基又は直結合を表し、Ｘは４価のカルボン酸残基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して水素原子又は−ＯＣ−Ｚ−（ＣＯＯＨ）ｍ（但し、Ｚは２価又は３価カルボン酸残基を表し、ｍは１〜２の数を表す）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す）で示されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物を含む、ブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１１】
（２）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料の含有率が、０．５〜１０質量％である、（１）に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１２】
（３）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が陰イオン性又は非イオン性の染料である、（１）又は（２）に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１３】
（４）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が濃色系の染料である、（１）乃至（３）の何れか１つに記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１４】
（５）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックは、前記染料が金属又は金属塩によりレーキ化されている、（１）乃至（４）の何れか１つに記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１５】
（６）本発明はまた、前記金属又は金属塩は、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム若しくはマンガン又はこれらの塩である、（５）に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１６】
（７）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックは、表面に少なくとも１種類の酸性官能基を有するカーボンブラックを用いて得られたものである、（１）乃至（６）の何れか１つに記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１７】
（８）本発明はまた、前記酸性官能基は、水酸基、オキソ基、ヒドロペルオキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ペルオキシカルボン酸基、アルデヒド基、ケトン基、ニトロ基、ニトロソ基、アミド基、イミド基、スルホン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸基、チオカルボン酸基、クロロシル基、クロリル基、ペルクロリル基、ヨードシル基又はヨージル基である、（７）に記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１８】
（９）本発明はまた、前記染料被覆カーボンブラックの配合量が、１５〜３５質量％である、（１）乃至（８）の何れか１つに記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。【００１９】
（１０）本発明はまた、前記エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物の配合量が、２〜２０質量％である、（１）乃至（９）の何れか１つに記載のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、表面が染料で被覆されてなる染料被覆カーボンブラックと、特定のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物とを含んでなるので、ブラックマトリックス用レジスト組成物に用いた場合、現像特性及び基板密着性の優れた細線パターン形成が可能となり、これをカラーフィルターに適用すると、高遮光かつ高抵抗で信頼性の高いブラックマトリックスを作成することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、カーボンブラックと光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂とを溶剤に分散させてなるものである。
【００２３】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体で利用されるカーボンブラックは、表面が染料で被覆されてなる染料被覆カーボンブラックを含む。
【００２４】
本発明の染料被覆カーボンブラックに利用される原料カーボンブラックの種類は特に限定されるものではなく、ランプブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の既知のカーボンブラックを利用することができる。
【００２５】
また、原料カーボンブラックは、平均一次粒子径が５〜６０ｎｍのものが好ましく、１０〜５０ｎｍのものがより好ましく、２０〜４５ｎｍのものが特に好ましい。ここで、平均一次粒子径とは、カーボンブラック一次粒子１５００個を電子顕微鏡で観察して求めた一次粒子径の相加平均値をいう。原料カーボンブラックの平均一次粒子径が上記下限未満では、凝集を起こしやすくミルベースの安定性が悪くなり高濃度での分散が困難になる一方、上記上限を超えると、ブラックマトリックスが形状不良を生じやすくなり表面粗さも悪くなるので、何れも好ましくない。
【００２６】
また、原料カーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のものが好ましい。ここで、ＤＢＰ吸油量とは、カーボンブラック１００ｇが吸収するフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）の容量をいう（ＪＩＳ６２１７）。原料カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が上記上限を超えると、抵抗値が低下し、また、粘度が高くなるので塗布性が悪くなり、黒色度が低下したりするので好ましくない。
【００２７】
さらに、原料カーボンブラックは、ｐＨ値が２〜１０のものが好ましく、５〜９のものがより好ましく、４〜８のものが特に好ましい。ここで、ｐＨ値とは、カーボンブラックと蒸留水の混合液をガラス電極ｐＨ計で測定した値をいう（ＪＩＳ６２２１）。原料カーボンブラックのｐＨが上記下限未満では全体のバランスが崩れ安定性が悪くなり、上記上限を超えると膜剥がれが生じやすくなるので何れも好ましくない。
【００２８】
さらに、原料カーボンブラックは、灰分が１．０％以下、比表面積が２０〜３００ｍ２／ｇのものが好適に利用される。灰分が上記上限を超えると抵抗値が低下するので好ましくなく、また、比表面積が、上記下限を下回るとブラックマトリックスの形状不良が生じやすくなり、上記上限を超えると分散剤、樹脂、染料等を多量に必要とするため、何れも好ましくない。
【００２９】
また、原料カーボンブラックは、事前に酸化処理が施されて表面に少なくとも１種類の酸性官能基を有していることが好ましく、複数種類の酸化処理が施されて表面に２種類以上の酸性官能基を有していることがより好ましい。事前に酸化処理が施されていないものは表面に酸性官能基を有しないか酸性官能基の数が不十分であるため、得られるブラックマトリックス用カーボンブラックの分散性が十分に確保できず抵抗値が低下してブラックマトリックスの絶縁性が不十分となり、カラーフィルター上の透明電極とブラックマトリックスの間や対向電極間で導通して画像不良を引き起こし易くなるので好ましくない。かかる酸化処理としては、オゾンガス、硝酸、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、無水硫酸、フッ素ガス、濃硫酸、硝酸、各種過酸化物等を用いる方法が挙げられ、前記酸性官能基としては、水酸基、オキソ基、ヒドロペルオキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ペルオキシカルボン酸基、アルデヒド基、ケトン基、ニトロ基、ニトロソ基、アミド基、イミド基、スルホン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸基、チオカルボン酸基、クロロシル基、クロリル基、ペルクロリル基、ヨードシル基、ヨージル基等が挙げられる。
【００３０】
本発明の染料被覆カーボンブラックに利用される染料としては、カーボンブラックの表面に吸着可能なものであれば特に限定されるものではなく、既知の塩基性染料、酸性染料、直接染料、反応性染料等を利用することができるが、スルホン基やカルボキシル基がカーボンブラック上の官能基と相互作用すること、アミノ基とアルカリ可溶性樹脂が反応してしまうこと、硫酸バンド等で不溶化できること等から、陰イオン性又は非イオン性の染料がより好適に利用できる。また、得られるブラックマトリックスの遮光性をより高いものにするため光吸収性の高い黒色に近い濃色系の染料を用いることが好ましい。このような染料の具体例としては、Food Black No.1、Food Black No.2、Food Red No.40、Food Blue No.1、Food Yellow No.7等の食用色素染料、Bernacid Red 2BMN、Basacid Black X34(BASF X-34)（BASF社製）、Kayanol Red 3BL(Nippon Kayaku Company社製)、Dermacarbon 2GT(Sandoz社製)、Telon Fast Yellow 4GL-175、BASF Basacid Black SE 0228、Basacid Black X34(BASF X-34)（BASF社製）、Basacid Blue 750(BASF社製)、Bernacid Red（Bemcolors, Poughkeepsie, N. Y. 社製）、BASF Basacid Black SE 0228（BASF社製）等の各色の酸性染料、Pontamine Brilliant Bond Blue A及びその他のPontamine Brilliant Bond Blue A及びその他のPontamine（登録商標）染料（Bayer Chemicals Corporation、Pittsburgh,PA社製)、Cartasol Yellow GTF Presscake（Sandoz, Inc社製）;Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110（Sandoz, Inc. 社製）;Yellow Shade 16948（Tricon社製）、Direct Brilliant Pink B(Crompton & Knowles社製)、Carta Black 2GT（Sandoz, Inc. 社製）、Sirius Supra Yellow GD 167、Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Sandoz社製);、Pergasol Yellow CGP(Ciba-Geigy社製)、Pyrazol Black BG(JCI社製)、Diazol Black RN Quad(JCJ社製)、Pontamine Brilliant Bond Blue; Berncolor A. Y. 34等の各色の直接染料、Cibacron Brilliant Red 3B-A(Reactive Red 4)（Aldrich Chemical、Milwaukee, WI社製)、Drimarene Brilliant Red X-2B(Reactive Red 56)（Pylam Products, Inc. Tempe, AZ社製)、Levafix Brilliant Red E-4B,Levafix Brilliant Red F-6BA,及び類似のLevafix（登録商標）dyes Dystar L. P.(Charlotte, NC社製)製の染料、Procion Red H8B(Reactive Red 31)（JCI America社製）、等の各色の反応性染料、Neozapon Red 492(BASF社製)、Orasol Red G(Ciba-Geigy社製)、Aizen Spilon RedC-BH(Hodogaya Chemical Company社製)、Spirit Fast Yellow 3G、Aizen Spilon Yellow C-GNH(Hodogaya Chemical Company社製)、Orasol Black RL(Ciba-Geigy社製)、Orasol Black RLP(Ciba-Geigy社製)、Savinyl Black RLS(Sandoz社製)、Orasol Blue GN (Ciba-Geigy社製)、Luxol BlueMBSN (Morton-Thiokol社製)、Morfast Black Concentrate A(Morton-Thiokol社製)等の油溶性染料等が挙げられる。これらは単独で利用されてもよいし又は２種以上を組み合わせて利用されてもよい。
【００３１】
また、本発明で利用される染料被覆カーボンブラックにおける染料の含有量は、０．５〜１０質量％が好ましく、１〜７質量％がより好ましく、１〜５質量％が特に好ましい。染料の含有量が上記下限未満では被覆が不十分となり高い抵抗値が得られず、上記上限を超えると被覆されなかった余剰の染料が分散性を阻害し増粘・凝集を起こし易くなるので、何れも好ましくない。
【００３２】
さらに、本発明で利用される染料被覆カーボンブラックは、金属又は金属塩により前記染料がレーキ化されていることが好ましい。かかるレーキ化により、染料が金属又は金属塩を介してカーボンブラックの表面や前記酸性官能基に固定され、染料がカーボンブラックの表面から離脱し難くなるので、染料が溶出し難くなり高い遮蔽性を維持することができる。かかるレーキ化に利用される金属又は金属塩としては、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム若しくはマンガン又はこれらの塩酸塩、硫酸塩等が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。レーキ化に利用される金属又は金属塩の添加量は、染料に対して０．３倍モル以上が好ましく、０．５倍モル以上がより好ましく、０．８倍モル以上が特に好ましい。金属又は金属塩の添加量が上記未満では、染料の固定が不十分となりカーボンブラック表面から離脱し易くなり、ミルベースの安定性が悪く抵抗値も低下するので好ましくない。
【００３３】
なお、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、前記染料被覆カーボンブラック以外に、通常の又は所定の処理を施したカーボンブラックを含むものであっても構わない。
【００３４】
次に、本発明で利用される染料被覆カーボンブラックの製造方法について説明する。まず、原料のカーボンブラックを水（電気伝導度が一定となるよう水道水にイオン交換水を適宜混合して調製したもの、以下同じ）と混合してスラリーとし、所定時間加熱撹拌してカーボンブラックを洗浄処理し、冷却後再度水洗する。次に、得られたカーボンブラックに水を加えて再びスラリーとし、上述した酸化剤を添加して所定温度で所定時間撹拌してカーボンブラックの表面を酸化処理し、水洗する。酸化処理は、必要により複数回、酸化剤の種類を変えて行う。次いで、得られた酸化処理済のカーボンブラックを水と混合して再びスラリーとし、目的の染料被覆カーボンブラックに対して前記所定含有量となるよう染料を添加し、４０〜９０℃で１〜５時間撹拌して、カーボンブラックの表面に染料を吸着して被覆させる。更に、添加した染料と等モルの上述した金属又は金属塩を添加し、３０〜７０℃で１〜５時間撹拌して、染料を金属又は金属塩でレーキ化してカーボンブラックの表面に染料を固定させる。そして、これを冷却後水洗し、ろ過乾燥することにより、目的の染料被覆カーボンブラックを得ることができる。
【００３５】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体で利用される光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂は、下記一般式（Ｉ）
【化２】
2013129555.tif 000004
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ａは、−ＣＯ−、−ＳＯ２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ−、９，９−フルオレニル基又は直結合を表し、Ｘは４価のカルボン酸残基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して水素原子又は−ＯＣ−Ｚ−（ＣＯＯＨ）ｍ（但し、Ｚは２価又は３価カルボン酸残基を表し、ｍは１〜２の数を表す）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す）で示されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物を含むことを特徴とする。
【００３６】
本発明で利用されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）は、ビスフェノール類から誘導される２個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応物に、ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸一無水物とテトラカルボン酸又はその酸二無水物とを反応させて得られる。
【００３７】
本発明のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）を与えるビスフェノール類としては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）スルホン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）スルホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルシラン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ジメチルシラン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）ジメチルシラン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）メタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）エーテル、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３−フルオロフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）フルオレン、４，４'−ビフェノール、３，３'−ビフェノール等およびこれらの誘導体が挙げられる。これらの中では、上記一般式（Ｉ）において、Ａが９，９−フルオレニル基を有するものが特に好適に利用される。
【００３８】
本発明のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）を得る次のステップは、上記ビスフェノール類とエピクロルヒドリンを反応させて２個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物を得るものである。この反応の際には、一般にジグリシジルエーテル化合物のオリゴマー化を伴うため、下記一般式（II）
【化３】
2013129555.tif 000005
の化合物を得ることになる。ここで、一般式（II）の式中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＡは一般式（Ｉ）と同義であり、ｌは０〜１０の整数である。好ましいＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は水素原子であり、好ましいＡは９，９−フルオレニル基である。また、ｌは通常複数の値が混在するため平均値０〜１０（整数とは限らない）となるが、好ましいｌの平均値は０〜３である。ｌの値が上限値を超えると、一般式（Ｉ）の化合物として樹脂組成物としたとき組成物の粘度が大きくなりすぎて塗工がうまく行かなくなったり、アルカリ可溶性が十分に付与できずアルカリ現像性が非常に悪くなったりする。
【００３９】
次に、一般式（II）の化合物に（メタ）アクリル酸（アクリル酸若しくはメタクリル酸又はこれらの両方）を反応させ、得られたヒドロキシ基を有する反応物に、多塩基酸であるジカルボン酸類又はトリカルボン酸とテトラカルボン酸類の少なくとも各１種類を反応させてエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物を得る。上記エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）は、エチレン性不飽和二重結合とカルボキシル基とを併せ持つため、アルカリ現像型感光性樹脂組成物に優れた光硬化性、良現像性、パターニング特性を与え、良好なブラックマトリックスが得られるものである。
【００４０】
本発明のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）に利用されるジカルボン酸類としては、鎖式炭化水素ジカルボン酸又はその酸無水物や脂環式ジカルボン酸又はその酸無水物、芳香族ジカルボン酸やその酸無水物が使用される。ここで、鎖式炭化水素ジカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、コハク酸、アセチルコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、アゼライン酸、シトラリンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、クエン酸、酒石酸、オキソグルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、ジグリコール酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸類又はその酸無水物でもよい。また、脂環式ジカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、ヘキサヒドロフタル酸、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸類又はその酸無水物でもよい。更に、芳香族ジカルボン酸やその酸無水物としては、例えばフタル酸、イソフタル酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸類又はその酸無水物でもよい。また、ジカルボン酸類の代わりに、トリカルボン酸類又はその酸一無水物を使用してもよく、係る具体例としては、例えばトリメリット酸又はその酸一無水物を挙げることができる。
【００４１】
また、本発明のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）に利用されるテトラカルボン酸類としては、鎖式炭化水素テトラカルボン酸又はその酸二無水物や脂環式テトラカルボン酸又はその酸二無水物、又は、芳香族多価カルボン酸又はその酸二無水物が使用される。ここで、鎖式テトラカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ヘキサンテトラカルボン酸等があり、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸類又はその酸二無水物でもよい。また、脂環式テトラカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、シクロへプタンテトラカルボン酸ノルボルナンテトラカルボン酸等があり、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸類又はその酸二無水物でもよい。更に、芳香族テトラカルボン酸やその酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸又はその酸二無水物が挙げられ、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸類又はその酸二無水物でもよい。
【００４２】
本発明のエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）に利用される（ａ）ジカルボン酸類と（ｂ）テトラカルボン酸類との使用割合は、（ａ）と（ｂ）のモル比が１：１０〜１０：１、好ましくは１：５〜１：１となる範囲である。エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）におけるジカルボン酸類とテトラカルボン酸類との使用割合が上記範囲を逸脱すると最適分子量が得られず、アルカリ現像性、光透過性、耐熱性、耐溶剤性、パターン形状等が劣化するので好ましくない。なお、テトラカルボン酸類の使用割合が大きいほどアルカリ溶解性が大となり、分子量が大となる傾向がある。
【００４３】
また、本発明で利用されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）は、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０００〜１０，０００の間であることが好ましく、３０００〜７０００の間であることが特に好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）が２０００に満たないと現像時のパターンの密着性が維持できず、パターン剥がれが生じ、また、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００を超えるとガラス基板への密着性が高くなりすぎてしまい、残渣やパターン部の残膜が残り易くなる。更に、エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）は、その酸価が３０〜２００ＫＯＨｍｇ／ｇの範囲にあることが望ましい。この値が、３０ＫＯＨｍｇ／ｇ未満ではアルカリ現像がうまくできないか強アルカリ等の特殊な現像条件が必要となり、２００ＫＯＨｍｇ／ｇを超えるとアルカリ現像液の浸透が早くなり剥離現像が起きるので、何れも好ましくない。
【００４４】
本発明で利用されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）は、上述の工程により、既知の方法、例えば、特許文献１に記載の方法で製造することができる。先ず、一般式（II）のエポキシ化合物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させる方法としては、例えば、エポキシ化合物のエポキシ基と当モルの不飽和基含有モノカルボン酸を溶剤中に添加し、触媒（トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、２，６−ジイソブチルフェノール等）の存在下、空気を吹き込みながら９０〜１２０℃に加熱・攪拌して反応させるという方法がある。次に、反応生成物であるエポキシアクリレート化合物の水酸基に酸無水物を反応させる方法としては、エポキシアクリレート化合物と酸二無水物および酸一無水物の所定量を溶剤中に添加し、触媒（臭化テトラエチルアンモニウム、トリフェニルホスフィン等）の存在下、９０〜１３０℃で加熱・攪拌して反応させるという方法がある。
【００４５】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体における上記染料被覆カーボンブラックの配合量は、１５〜３５質量％、好ましくは２０〜３０質量％である。染料被覆カーボンブラックの配合量が上記下限未満では、遮光性が十分でなくなり、望ましいコントラストを得るためには膜厚を厚くしなければならなくなり、ブラックマトリックスの面平滑性が得にくい。また、染料被覆カーボンブラックの配合量が上記上限を超えると、カーボンブラック分散体の分散安定性が低下し、また、本来のバインダーとなる感光性樹脂の含有量も減少するため、良好な現像特性が得られなくなるので何れも好ましくない。
【００４６】
また、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体における上記エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物の配合量は、２〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％である。エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物の配合量が上記下限未満では、ミルベースの安定性が悪くなり抵抗値が低下するので好ましくなく、上記上限を超えると、ミルベースの粘度が高くなり塗布性が悪く平滑性が低下するので好ましくない。
【００４７】
さらに、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体には、必要により、染料被覆カーボンブラック以外のカーボンブラックや酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック、アニリンブラック、シアニンブラック等の遮光材、ペリレンブラック、シアニンブラック等の黒色有機顔料や２種以上の顔料を混合して擬似黒色化した混色有機顔料等の着色材、エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）以外の光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂、１級、２級又は３級アミノ基、ピリジン、ピリミジン、ピラジン等の含窒素ヘテロ環等の塩基性官能基を有する高分子分散剤等の分散剤が添加されてもよい。
【００４８】
また、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体に用いられる溶剤としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−又はβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等の単一又は混合溶媒が挙げられる。
【００４９】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物（Ｉ）及び必要により加えられる他の成分を最適な量の溶媒に添加して混合・溶解した後、染料被覆カーボンブラックを添加し、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ等のメディアを加えた後、ペイントコンディショナー、サンドグランダー、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザー、超音波等を単独又は複数組み合わせて分散処理することにより得られる。この分散処理によって、顔料成分が微粒子化及び分散安定化されるため、レジスト組成物の塗布特性の向上が図れ、ブラックマトリックスの遮光能力向上及びカーボンブラックのような導電性を有する遮光材を用いる場合の高抵抗化に有利である。
【００５０】
分散後の２次粒子径としては、カーボンブラックの分散粒径が５０〜２００ｎｍ、好ましくは８０〜１５０ｎｍとなるように調製するのが好ましい。ここでの分散粒径は、例えば公知のレーザードップラー式の粒度測定器で求めた平均の粒子径である。また分散液の粘度は、公知のコーンプレート型粘度計より求めたとき、分散液の液温２５℃で３．０〜１００．０ｍＰａ・ｓ、好ましくは３．０〜２０．０ｍＰａ・ｓに調製するのが好ましい。
【００５１】
本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、公知の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤及び溶剤等、並びに必要に応じて硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、充填材、レベリング剤、消泡剤、分散剤用とは別の界面活性剤等の添加剤を配合して、カラーフィルターのブラックマトリックス用等のレジスト組成物として利用することができる。
【００５２】
次に、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体を、実施例を示して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［参考例１］
【００５３】
染料被覆カーボンブラックの調製（１）
【００５４】
カーボンブラック（TPX-1099：cabot社製）１０００ｇを水と混合してスラリー１０Ｌを調製し、９５℃で１時間撹拌させ放冷した後水洗した。これを再び水と混合処理してスラリー１０Ｌを調製し、７０％の硝酸４２．９ｇを添加して４０℃で４時間撹拌した。これを放冷して水洗した後再び水と混合してスラリー１０Ｌを調製し、１３％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液７６９．２ｇを添加して４０℃で６時間撹拌した。これを放冷して水洗した後再び水と混合してスラリー１０Ｌを調製し、純度３８．４％の染料（Direct Deep BLACK）３８．１ｇを添加して４０℃で１時間撹拌し、その後更に硫酸アルミニウム１０．１ｇを添加して４０℃で１時間撹拌した。これを放冷した後水洗し、ろ過乾燥させて、染料被覆カーボンブラックを得た。
【００５５】
カルボキシル基量の測定
【００５６】
得られた染料被覆カーボンブラックの酸性官能基量（カルボキシル基量）を、特開２０００−２４８１９７号公報に記載の方法に従って、以下のとおり測定した。
【００５７】
染料被覆カーボンブラック１０ｇを秤量し、０．１規定の炭酸水素ナトリウム水溶液５０ｍｌ中で１時間振盪して反応させた後濾過し、濾液の上澄み液２０ｍｌを採取して０．０１規定の塩酸水溶液で滴定した。カルボキシル基量は、カーボンブラック１ｇ中のミリモル量（ｍｍｏｌ／ｇ）として下式に従って求めた。
【００５８】
カルボキシル基量＝（５０／２０×０．０１×（滴定量−空滴定量））／カーボンブラック試料質量
【００５９】
得られた染料被覆カーボンブラックのカルボキシル基量は、５３．９ｍｍｏｌ／ｇであった。
［参考例２］
【００６０】
染料未被覆カーボンブラックの調製
【００６１】
染料被覆及び硫酸アルミニウムによるレーキ処理を施さなかった以外は参考例１とほぼ同様に処理して、染料未被覆カーボンブラックを得た。
［参考例３］
【００６２】
樹脂被覆カーボンブラックの調製
【００６３】
ポリ塩化ビニル（日産化学（株）製ニッサンビニルＥ−４３０）にシクロヘキサノンを添加し、約９０℃に加熱して溶解させ、ポリ塩化ビニルを１０質量％含有したシクロヘキサノン溶液を調製した。一方、カーボンブラック（ファーネスブラック、三菱化学（株）製＃３０５０）と水とを混合して強力に撹拌し、カーボンブラックを６質量％含有した均一な懸濁液を調製した。次に、前記シクロヘキサノン溶液に懸濁液を撹拌しながら添加し、水相のカーボンブラックを溶剤相に移行させた。次いで、カーボンブラックと分離した水を、デカンテーションによって除去したのち、８０〜１２０℃に加熱した２本のロールを有するロールミルで約５分間混練して樹脂組成物を得た。次に、樹脂組成物を加熱ロールによりシート状に切出し、これを常温の２本のロールを有するロールミルに通し、約３０ｍｍ以下の大きさにまで粉砕したのち、水中に移し、約３０００ｒｐｍの速度で約３分間撹拌して粒子径が０．１〜３ｍｍの粒状物となるように粉砕整粒し、整粒物を得た。この整粒物を８０〜１５０℃で乾燥し、樹脂被覆カーボンブラックを得た。
【実施例１】
【００６４】
本発明のカーボンブラック分散体の調製【００６５】
参考例１で得られた染料被覆カーボンブラック６００ｇと、ウレタン系分散剤のＢＹＫ−１６７（ビックケミー・ジャパン社製）９３．２ｇと、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート酸付加物のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液（樹脂固形分濃度＝５６．５質量％、新日鐵化学社製「Ｖ２５９ＭＥ」）３７８ｇと溶剤プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１３２８．８ｇとをビーズミルで分散して本発明のカーボンブラック分散体を得た。
［比較例１］【００６６】
比較用カーボンブラック分散体１（染料未被覆カーボンブラック使用）の調製【００６７】
染料被覆カーボンブラックに替えて参考例２で得られた染料未被覆カーボンブラックを用いた以外は実施例１とほぼ同様に処理して、比較用カーボンブラック分散体１を得た。
［比較例２］【００６８】
比較用カーボンブラック分散体２（樹脂被覆カーボンブラック使用）の調製【００６９】
染料被覆カーボンブラックに替えて参考例３で得られた樹脂被覆カーボンブラックを用いた以外は実施例１とほぼ同様に処理して、比較用カーボンブラック分散体２を得た。
［比較例３］【００７０】
比較用カーボンブラック分散体３（分散樹脂なし）の調製【００７１】
フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート酸付加物のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を添加せず、溶剤プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１７０６．８ｇとした以外は実施例１とほぼ同様に処理して、比較用カーボンブラック分散体３を得た。
［評価］【００７２】
ブラックマトリックス用レジスト組成物の調製【００７３】
実施例１で得られた本発明のカーボンブラック分散体及び比較例１〜３で得られた比較用カーボンブラック分散体１〜３を用いて、表１に示した各配合成分にて均一に混合し、それぞれレジスト組成物１〜４を調製した。なお、表中の配合成分は以下のものを使用した。【００７４】
エポキシ（メタ）アクリレート酸付加物：フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート酸付加物のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液（樹脂固形分濃度＝５６．５質量％、新日鐵化学社製「Ｖ２５９ＭＥ」）【００７５】
モノマー：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ」）【００７６】
光重合開始剤１：エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−１−（０−アセチルオキシム）（ＢＡＳＦ社製「イルガキュアＯＸＥ０２」）【００７７】
シランカップリング剤：３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製「ＫＢＭ−５０３」）【００７８】
界面活性剤：メガファックＦ４７５（ＤＩＣ社製）【００７９】
溶剤１：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート【００８０】
溶剤２：シクロヘキサノン
【表１】
2013129555.tif 000006
【００８１】
現像特性（パターン線幅・パターン直線性・解像度）の評価【００８２】
上記で得られた各レジスト組成物を、スピンコーターを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）上にポストベーク後の膜厚が１．０μｍとなるように塗布し、９０℃で１分間プリベークした。その後、露光ギャップを１００μｍに調整し、乾燥塗膜の上に、ライン／スペース＝２μｍ／２μｍ、４μｍ／４μｍ、５μｍ／５μｍ、６μｍ／６μｍ、８μｍ／８μｍ、１０μｍ／１０μｍ及び２０μｍ／２０μｍのネガ型フォトマスクを被せ、ｉ線照度３０ｍＷ／ｃｍ２の超高圧水銀ランプで８０ｍJ／ｃｍ２の紫外線を照射し、感光部分の光硬化反応を行った。次に、この露光済み塗板を２５℃、０．０８％水酸化カリウム水溶液中、１ｋｇｆ／ｃｍ２のシャワー現像圧にて、パターンが現れ始める現像時間（ブレイクタイム＝ＢＴ）から、＋１０秒、＋２０秒の現像後、５ｋｇｆ／ｃｍ２圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去してガラス基板上に画素パターンを形成し、その後、熱風乾燥機を用いて２３０℃、３０分間熱ポストベークした後の１０μｍ線のマスク幅に対する線幅、パターン直線性及び解像度を評価した。結果を表２に示す。なお、各評価方法は次のとおりである。【００８３】
パターン線幅：測長顕微鏡（ニコン社製「ＸＤ−２０」）を用いてマスク幅１０μｍのパターン線幅を測定した。【００８４】
パターン直線性：ポストベーク後の１０μｍマスクパターンを顕微鏡観察し、基板に対する剥離やパターンエッジ部分のギザツキが認められないものを○、一部に認められるものを△、全体に渡って認められるものを×と評価した。【００８５】
解像度：２μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、８μｍ、１０μｍ及び２０μｍマスクパターンのうち、基板上に残った最小パターンサイズを解像度とした。
【表２】
2013129555.tif 000007
【００８６】
ＯＤの評価【００８７】
上記で得られた各レジスト組成物を、スピンコーターを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）上にポストベーク後の膜厚が１．０μｍとなるように塗布し、９０℃で１分間プリベークした。その後、露光ギャップを１００μｍに調整し、乾燥塗膜の上に、１５ｍｍ×１５ｍｍ開口があるネガ型フォトマスクを被せ、ｉ線照度３０ｍＷ／ｃｍ２の超高圧水銀ランプで８０ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、感光部分の光硬化反応を行った。次に、この露光済み塗板を２５℃、０．０８％水酸化カリウム水溶液中、１ｋｇｆ／ｃｍ２のシャワー現像圧にて、パターンが現れ始める現像時間（ブレイクタイム＝ＢＴ）から、＋２０秒の現像後、５ｋｇｆ／ｃｍ２圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去してガラス基板上に画素パターンを形成、その後、熱風乾燥機を用いて２３０℃、３０分間熱ポストベークした後、１５ｍｍ×１５ｍｍ開口部に形成された画素のＯＤをマクベス透過濃度計を用いて評価した。結果を表３に示す。【００８８】
表面抵抗の評価【００８９】
上記で得られた各レジスト組成物を、スピンコーターを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）上にポストベーク後の膜厚が１．０μｍとなるように塗布し、９０℃で１分間プリベークした。その後、ｉ線照度３０ｍＷ／ｃｍ２の超高圧水銀ランプで８０ｍＪ／ｃｍ２の紫外線をマスクなしで照射し、光硬化反応を行った。次に、この露光済み塗板を２５℃、０．０８％水酸化カリウム水溶液中、１ｋｇｆ／ｃｍ２のシャワー現像圧にて、フォトマスクを被せた時にパターンが現れ始める現像時間（ブレイクタイム＝ＢＴ）から、＋２０秒の現像後、５ｋｇｆ／ｃｍ２圧のスプレー水洗を行い、熱風乾燥機を用いて２３０℃、３０分間及び１８０分間熱ポストベークした後、表面抵抗を測定した。結果を表３に示す。【００９０】
ガラス基板との密着性の評価【００９１】
上記で得られた各レジスト組成物を、スピンコーターを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）上にポストベーク後の膜厚が１．０μｍとなるように塗布し、９０℃で１分間プリベークした。その後、ネガ型フォトマスクを用いずにｉ線照度３０ｍＷ／ｃｍ２の超高圧水銀ランプで８０ｍＪ／ｃｍ２でベタ露光し、熱風乾燥機を用いて２３０℃、３０分間熱ポストベークした。そして、上記で得られたポストベーク基板について、ＪＩＳＫ６８５６−１９９４の３点折り曲げ密着試験方法に準じた評価法により、以下のようにしてガラス基板との密着強度を評価した。上記のポストベーク基板、及びレジスト組成物を塗布してないガラス基板（コーニング１７３７）それぞれを２０ｍｍ×６３ｍｍの短冊状に切断し、試験片を用意した。ポストベーク済の塗膜板と樹脂組成物を塗布してないガラス基板とが一定の量のシール剤エポキシ系接着剤（三井化学製「ストラクトボンドＸＮ−２１ｓ」）を介して重ね合わせ幅が８ｍｍになるように、双方の基板（試験片）を貼りあわせた。この重ね合わせたときのシール剤エポキシ系接着剤の形は円形であり、かつ直径が約５ｍｍであった。その後、重ね合わせた試験片を９０℃、２０分のプリベーク、続いて、１５０℃、２時間ポストベークをそれぞれ実施し、三点折り曲げ試験片を作成した。さらに２０ｍｍ×６３ｍｍの塗布していないガラス片同士も上記と同じ方法で張り合わせた比較試験用のサンプルを作成した。上記で得られた試験片において、重ね合わせ部位が中心となるよう、塗布板と対向基板（塗布無し基板）、又は塗布していない比較試験用のガラス基板を２点の支持体で支え（２点の支持体の長さは３ｃｍ）、重ね合わせ部の真上から真下に向かってオリエンテック社製「ＵＣＴ−１００」を用いて１ｍｍ／分の速度で加重をかけていき、剥離面の観察とそのときの加重を読み取り、シール剤エポキシ系接着剤の塗布面積で割り、単位面積当たりの加重を密着強度とした。また、１２１℃、１００％ＲＨ、２ａｔｍ、及び５時間の条件下においてＰＣＴ（プレッシャー・クッカー・テスト）を実施した後、同様の密着強度テストを実施し、ＰＣＴ前後での密着強度を評価した。ＰＣＴ前後におけるレジストを塗布していないガラス同士の密着強度をそれぞれ１００としたときの、各組成の密着強度を相対値として示した。ＰＣＴ前後において７０以上を○、７０未満を×とした。結果を表３に示す。
【表３】
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【００９２】
表２及び表３から明らかなとおり、本発明のカーボンブラック分散体を用いたレジスト組成物１は、比較用カーボンブラック分散体１（染料未被覆カーボンブラック使用）を用いたレジスト組成物２と比較して、パターン線幅、パターン直線性及び解像度の現像特性において同等の性能を発揮するとともに、表面抵抗及びガラス基板との密着強度において極めて優れた性能を示した。また、本発明のカーボンブラック分散体を用いたレジスト組成物１は、比較用カーボンブラック分散体２（樹脂被覆カーボンブラック使用）を用いたレジスト組成物３と比較して、パターン線幅、パターン直線性及び解像度の現像特性において何れも優れた性能を示すとともに、ガラス基板との密着強度にも優れており、さらに、比較用カーボンブラック分散体３（分散樹脂なし）を用いたレジスト組成物４と比較して、優れた解像度を有するとともに、表面抵抗にも優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
上述したように、本発明のブラックマトリックス用カーボンブラック分散体は、ブラックマトリックス用レジスト組成物に用いると、高抵抗で且つ現像特性及びガラス基板との密着性の優れた細線パターン形成が可能となり、これをカラーフィルターに適用すると、高遮光性かつ高抵抗で信頼性の高いブラックマトリックスを作成することが可能となる。したがって、カラー液晶表示装置、カラーファクシミリ、イメージセンサー等の各種の多色表示体や光学機器等に使用されるインク、及びブラックマトリックスを有するカラーフィルターや、テレビ、ビデオモニター又はコンピューターのディスプレー等に利用した場合極めて有用であり、特に、スマートフォン向けの中小型高精細ディスプレー用として極めて有用である。
【国際調査報告】
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