(57)【要約】【課題】従来の顔料分散液組成物よりブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性が向上されたブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物を提供すること。【解決手段】下記一般式のベンゼン化合物で表面処理されたカーボンブラックを用いる。下記一般式でＸはＨ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基である。2007131831.tif 000023【選択図】図１
2007131831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式(１)のベンゼン化合物で表面処理されたカーボンブラック。
【化１】
2007131831.tif 000018
(Ｘ : Ｈ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2
、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基)
【請求項２】
上記カーボンブラックは、上記ベンゼン化合物の表面処理量が０.５〜２.５μｍｏｌ/
ｍ2であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンブラック。
【請求項３】
上記カーボンブラックは、ジブチルフタレート(ＤＢＰ)吸油量が３０ｍｌ/１００ｇ〜
１００ｍｌ/１００ｇであることを特徴とする請求項１に記載のカーボンブラック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のカーボンブラック、分散剤及び溶剤を含むことを特徴とするブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物。
【請求項５】
カーボンブラック、分散剤及び溶剤を含むブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物において、カルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物をさらに含むことを特徴とするブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物。
【請求項６】
上記ブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物がカルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物を０.１〜２０重量％含むことを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項７】
上記組成物１００重量％当たり５〜４０重量％のカーボンブラック、１〜１０重量％の分散剤、０.１〜２０重量％のカルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリ
マーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物及び３０〜９０重量％の溶剤を含むことを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項８】
上記カルド系化合物は、カルド系ポリマーを含み、該ポリマーの前記組成物への添加量が０.１〜２０重量％であることを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項９】
上記カルド系化合物はカルド系モノマー又はカルド系オリゴマーを含み、該モノマー又はオリゴマーの前記組成物への添加量が０.１〜２０重量％であることを特徴とする請求
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液組成物。
【請求項１０】
上記カーボンブラックは、ジブチルフタレート(ＤＢＰ)吸油量が３０ｍｌ/１００ｇ〜
１００ｍｌ/１００ｇであるカーボンブラックであることを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項１１】
上記分散剤は、重量平均分子量５０００〜２００００の変性ポリウレタン系ブロック共
重合体であることを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項１２】
上記カルド系ポリマーは、下記一般式（２）で表される構造（下記一般式（２ａ）で表される構造および／または下記一般式（２ｂ）で表される構造）を含み、重量平均分子量１０００〜８０００であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか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液組成物。
【化２】
2007131831.tif 000019
【請求項１３】
上記カルド系モノマーは、下記一般式(３)で表されるカルド系モノマーであり、カルド系オリゴマーは、下記一般式(３)で表されるカルド系モノマーが重合したカルド系オリゴマーであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか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液組成物。
【化３】
2007131831.tif 000020
【請求項１４】
上記カルド系化合物は、カルド系ポリマーを含み、該ポリマーの前記組成物への添加量が０.５〜１０重量％であることを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項１５】
上記カルド系化合物は、カルド系モノマー又はカルド系オリゴマーを含み、該モノマーまたはオリゴマーの前記組成物への添加量が０.１〜１０重量％であることを特徴とする
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液組成物。
【請求項１６】
上記カーボンブラックは、下記一般式(１)のベンゼン化合物で表面処理され、その表面処理量が０.５〜２.５μｍｏｌ/ｍ2であるカーボンブラックであることを特徴とする請求項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液組成物。
【化４】
2007131831.tif 000021
(Ｘ : Ｈ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2
、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基)
【請求項１７】
上記組成物に０.１〜１０重量％の分散補助剤をさらに含むことを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項１８】
上記分散補助剤は、下記一般式(４)の４級アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１７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液組成物。
【化５】
2007131831.tif 000022
(Ｒ1〜Ｒ4 : Ｃ1〜Ｃ20のアルキル基、ベンジル基、アリール基、Ｘ- : Ｃｌ-、Ｂｒ-、
Ｉ-)
【請求項１９】
上記溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチル３-エトキシプロピオネート、エチルセロソルブ、及びポリエチレングリコール
の中から選択されるいずれか一つ又は混合物であることを特徴とする請求項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液組成物。
【請求項２０】
請求項５〜１９のいずれかに記載のカーボンブラック分散液組成物を利用して製造したカラーフィルター用ブラックマトリックス。
【請求項２１】
請求項２０に記載のブラックマトリックスが含まれたカラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のカラーフィルター製造時用いられるブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物に関する。さらに詳しくはカーボンブラックを主成分とし、有機系分散剤、高分子及びその他添加剤を組み合わせて製造したカーボンブラック分散液組成物を液晶表示装置のカラーフィルター構成成分であるブラックマトリックス製造に利用することで、ブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性を向上させるためのものである。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルターは、一般にガラス及び薄板型樹脂などの透明材料を基板として用いて、基板表面に黒色のマトリックス(枠)を形成し、赤色、緑色、青色(以下「Ｒ、Ｇ、Ｂ」
とも記す。)などの３種以上の互いに異なる色相を利用して、順次モザイク型の画素(色パターン)を形成したものである。カラーフィルターの代表的な製造方法としては、染色法
、印刷法、顔料分散法、電着法などがある。
【０００３】
このうち、特に顔料分散法が主に用いられるが、顔料分散法は、顔料を含む感光性組成物を透明基板に塗布し、パターンが予め描かれたフォトマスクを用いる露光工程、アルカリ水溶液などを現像液として利用する現像工程及び高温熱硬化(乾燥)工程などを経って、カラーフィルターを製造する方法であって、カラーフィルターの上の各画素の位置及び膜厚などの精度が良く、耐光性、耐熱性、耐薬品性などの物性に優れ、ピンホールなどの欠陥などが少ないという長所が知られている。
【０００４】
カラーフィルターの上のブラックマトリックスは、一般にＲ、Ｇ、Ｂ、それぞれの画素の間に格子型、線型、モザイク型などの配列で形成され、各色間の混色抑制によるコントラスト(ｃｏｎｔｒａｓｔ)の向上及びバックライトユニット(ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ ｕｎ
ｉｔ)から放出される光の漏れによるＴＦＴ(薄膜トランジスタ)の誤作動を防ぐ役目を遂
行する。従って、ブラックマトリックスは高い水準の遮光性が要求され、ブラックマトリックスの遮光性の程度は光学密度(ＯＤ)数値で表示される。ＯＤ数値は、特定単一波長又は特定波長範囲で測定した透過率の常用対数の数値を絶対値で表示したもので、ＯＤ数値が大きければ大きいほどブラックマトリックスは遮光性に優れるということを意味する。
【０００５】
既存のブラックマトリックスは、クロムやクロム酸化物などの金属及び金属酸化物を薄膜化して形成する方法によって製造されている。この方法は、透明基板上にクロムなどの金属を蒸着し、フォトリソグラフィ工程を経った後、クロム層をエッチング処理することで、このように製造したブラックマトリックスは、非常に薄い膜厚で高い遮光性を有し、精度が高いという長所があるが、製造工程が複雑で面倒なだけでなく、低い生産性による高コスト化、エッチング処理時発生する廃液による環境問題などが発生するという短所がある。
【０００６】
従って近年では、遮光物質を既存のクロム及びクロム酸化物などの金属及び金属酸化物から無公害物質であるカーボンブラックなどの有機顔料を分散させて、感光性樹脂を製造し、これをブラックマトリックス製造に適用することによって、無公害樹脂系ブラックマトリックスを製造する方向に転換されてきた。
【０００７】
カーボンブラックを利用して、ブラックマトリックスを製造する公知の方法は、特開２００４-２９２６７２号公報、米国特許第４、７６２、７５２号明細書、特開平１０-２０
４３２１号公報、特開２００４-２５１９４６号公報、特開２００４-２９７４５号公報、特開２００４-４７６２号公報、特開２００４-７５９８５号公報、特開２００４-１９８
７１７号公報、韓国特開２００２-００７５５０２号公報、特開平１１-６０９８９号公報、特開平１０-２５３８２０号公報、特開平１０-１０３１１号公報、特開平９-２２６５
３号公報などがある。 これら方法は、主にカーボンブラックの１次粒子と構造別種類及
び高抵抗性、又は分散性を付与するためのカーボンブラックの表面処理方法及び表面処理剤の種類などに関し、これらの方法によって分散液の安定性、遮光性、密着性、高抵抗性などの性能は向上されたが、ブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性に対する研究はなされていなかった。昭和電工株式会社が出願した特開２００４-１９８７１７号
公報にブラックマトリックスパターンの解像性に対して言及されているが、近年の液晶表示装置の製造分野で要求する水準の十分な研究がなされていないと考えられる。
【０００８】
液晶画面が、携帯電話、ノートパソコンなどのモバイル用やコンピュータモニタ用から徐々にＴＶ用に大型化されながら、液晶画面の明るさが液晶表示装置の品質を決める重要な因子になった。そして、カラーフィルターの上で液晶画面の明るさの向上に寄与するのがブラックマトリックスの細密化であることを考慮してみるとき、ブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性はさらに重要になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、カーボンブラックを利用したブラックマトリックス用顔料分散液及びその製造方法に関し、従来の顔料分散液組成物よりブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性が向上されたブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、下記一般式(１)のベンゼン系化合物で表面処理されたカーボンブラックを提供する。
【００１１】
【化６】
2007131831.tif 000003
【００１２】
(Ｘ : Ｈ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2
、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基)
上記カーボンブラックは、上記ベンゼン化合物の表面処理量が０.５〜２.５μｍｏｌ/
ｍ2であることが好ましい。
【００１３】
上記カーボンブラックは、ジブチルフタレート(ＤＢＰ)吸油量が３０ｍｌ/１００ｇ〜
１００ｍｌ/１００ｇであることが好ましい。
又、本発明は、上記カーボンブラック、分散剤及び溶剤を含むことを特徴とするブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物を提供する。
【００１４】
又、本発明は、カーボンブラック、分散剤及び溶剤を含むブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物において、カルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物をさらに含むことを特徴とするブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物を提供する。
【００１５】
上記ブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物は、カルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物を０.１〜２０重量％含むことが好ましい。
【００１６】
上記組成物は１００重量％あたり、５〜４０重量％のカーボンブラック、１〜１０重量％の分散剤、０.１〜２０重量％のカルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系
ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物及び３０〜９０重量％の溶剤を含むことが好ましい。
【００１７】
上記カルド系化合物は、カルド系ポリマーを含み、該ポリマーの前記組成物への添加量が０.１〜 ２０重量％であることが好ましい。
上記カルド系化合物は、カルド系モノマー又はカルド系オリゴマーを含み、該モノマー又はオリゴマーの前記組成物への添加量が０.１〜 ２０重量％であることが好ましい。
上記カーボンブラックは、ジブチルフタレート(ＤＢＰ)吸油量が３０ｍｌ/１００ｇ〜１
００ｍｌ/１００ｇであるカーボンブラックであることが好ましい。
【００１８】
上記分散剤は、重量平均分子量５０００〜２００００の変性ポリウレタン系ブロック共重合体であることが好ましい。
上記カルド系ポリマーは、下記一般式（２）で表される構造（下記一般式（２ａ）で表される構造および／または下記一般式（２ｂ）で表される構造）を含み、重量平均分子量１０００〜８０００であることが好ましい。
【００１９】
【化７】
2007131831.tif 000004
【００２０】
上記カルド系モノマーは、下記一般式(３)で表されるカルド系モノマーであり、カルド系オリゴマーは、下記一般式(３)で表されるカルド系モノマーが重合したカルド系オリゴマーであることを特徴とする。
【００２１】
【化８】
2007131831.tif 000005
【００２２】
上記カルド系化合物は、カルド系ポリマーを含み、該ポリマーの前記組成物への添加量が０.５〜１０重量％であることが好ましい。
上記カルド系化合物は、カルド系モノマー又はカルド系オリゴマーを含み、該モノマー又はオリゴマーの前記組成物への添加量が０.１〜１０重量％であることが好ましい。
上記カーボンブラックは、下記一般式(１)のベンゼン化合物で表面処理され、その表面処理量が０.５〜２.５μｍｏｌ/ｍ2であるカーボンブラックであることが好ましい。
【００２３】
【化９】
2007131831.tif 000006
【００２４】
(Ｘ：Ｈ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基)
又、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液組成物は、上記組成物に０.１〜１０重量％の分散補助剤をさらに含むことが好ましい。
【００２５】
上記分散補助剤は、下記一般式(４)の４級アンモニウム塩であることが好ましい。
【００２６】
【化１０】
2007131831.tif 000007
【００２７】
(Ｒ1〜Ｒ4 : Ｃ1〜Ｃ20のアルキル基、ベンジル基、アリール基、Ｘ- : Ｃｌ-、Ｂｒ-、
Ｉ-)
上記溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチル３-エトキシプロピオネート、エチルセロソルブ、及びポリエチレングリコール
の中から選択されるいずれか一つ又は混合物であることが好ましい。
【００２８】
本発明では、上記カーボンブラック分散液組成物を利用して製造したカラーフィルター用ブラックマトリックスを提供する。
本発明では、上記ブラックマトリックスが含まれたカラーフィルターを提供する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によって、有機化合物で表面処理したカーボンブラック、カルド系モノマー、オリゴマー及びポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物を選択的に用いて、ブラックマトリックスパターンの密着性、均一性及び解像度に優れ、アンダーカットがないブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明をより詳しく説明する。
液晶表示装置カラーフィルター用として用いられるブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物に関し、該カーボンブラック分散液組成物はカーボンブラック、分散剤、溶剤を含む。なお、本発明は、ブラックマトリックス用カーボンブラック分散液組成物に関し、該カーボンブラック分散液組成物１００重量％当たり５〜４０重量％のカーボンブラック、１〜１０重量％の分散剤、０.１〜２０重量％のカルド系モノマー、オリゴ
マー及びポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物であるカルド系化合物及び３０〜９０重量％の溶剤を含むことができる。
【００３１】
本発明で、上記カーボンブラックは、１次粒径が１０〜６０ｎｍであることが望ましい。最も望ましくは２０〜４０ｎｍである。粒径が１０ｎｍより小さければ分散が難しく、６０ｎｍ以上であればＯＤ数値が低下する傾向がある。カーボンブラックは、製造方法には特に制限はなく、通常のオイルファーネスブラック法、ガスファーネスブラック法、サーマルブラック法、アセチレンブラック法、チャンネルブラック法などであればいずれも使用可能である。
【００３２】
本発明で、上記カーボンブラックは、上記範囲の１次粒径を有するものを利用して、特定の表面処理をしたものを用いることが望ましい。カーボンブラックの表面処理は、カーボンブラックの表面に有機親和性基を導入することによって、有機溶剤での分散性の向上とブラックマトリックスの均一性及び解像性を増進させる目的で行なわれることであり、本発明の要点と言える。本発明で、カーボンブラックの表面処理は、上記一般式(１)のベンゼン化合物を利用して下記のように遂行した。
【００３３】
【化１１】
2007131831.tif 000008
【００３４】
(Ｘ：Ｈ、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＮａ、Ｐｈ、置換されたＰｈ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｎａ、ＮＯ2、ハロゲン原子又はＣ1〜Ｃ5アルキル基)
本発明で、カーボンブラック表面処理剤の種類及び量に応じて、ブラックマトリックス性能が大きく左右されるが、これら表面処理剤の選択は、感光性樹脂溶液と高分子種類及び量によって決めることができる。例えば、ブラックマトリックス感光性樹脂溶液製造時、高分子樹脂をカルド系として用いながら架橋剤でジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(ＤＰＨＡ)を用いる場合、置換基(Ｘ)がＣ1〜Ｃ5アルキル基である場合よりＳＯ3
Ｎａ(又はＳＯ3Ｈ)及びＣＯＯＮａ(又はＣＯＯＨ)である場合に、分散性に優れ、ブラッ
クマトリックスの均一性及び解像性においても優れた結果を示した。
【００３５】
置換基がＣＯＯＮａ(又はＣＯＯＨ)である場合にも、置換程度によって性能が変わるようになるが、最も望ましくは表面処理量が０.５〜２.５μｍｏｌ/ｍ2である。ＣＯＯＮａ(又はＣＯＯＨ)置換が０.５μｍｏｌ/ｍ2未満であると、分散性を十分に向上させること
ができない傾向があり、逆に置換程度が２.５μｍｏｌ/ｍ2を超えるとアルカリ水溶液を
利用した現像工程時、過剰な現像が起きてブラックマトリックスパターンの線幅が減少し均一性が悪くなる傾向がある。特に、パターンの直線性不良及びアンダーカット等の短所がある場合があり、上記の事項を考慮して設計することが望ましい。
【００３６】
本発明で、塩を含む置換基(例えば、ＣＯＯＮａ又はＳＯ3Ｎａ)をカルボン酸に転換し
ようとする場合には、当該の物質を乾燥する前、１重量％の塩酸溶液で処理した後、十分に洗浄したり、又は下記表面処理構造２のようにジアゾ化合物をｐＨ４以下の塩酸、又は窒酸溶液内で製造してカーボンブラックと反応させる方法で遂行することができる。
【００３７】
【化１２】
2007131831.tif 000009
【００３８】
上記表面処理した後のカーボンブラックのジブチルフタレート(ＤＢＰ)吸油量は、３０
ｍｌ/１００ｇ〜１００ｍｌ/１００ｇであることが望ましい。３０ｍｌ/１００ｇ未満で
あるものは、カーボンブラックの構造が小さすぎて分散が難しくなり、１００ｍｌ/１０
０ｇを超える場合は、構造があまりに大きくなり、構造間の隙間が大きくなるため単位体積当たりのカーボンブラック粒子の充填率が低下されて、必要な遮光性を得ることができない傾向がある。
【００３９】
本発明で用いられる分散剤は、重量平均分子量５０００〜２００００範囲の変性ポリウレタン系ブロック共重合体が望ましい。重量平均分子量が５０００より小さければ分散性能を発揮することができず、逆に重量平均分子量が２００００より大きいものを用いる場合には、ブラックマトリックスパターンの密着性が低下し、パターンを失い、結果的に解像度が低下する傾向がある。
【００４０】
本発明で用いられる分散剤は、主成分としてトルエンジイソシアネート及びヘキサデカノール変性ポリカプロラクトンを含むものが好ましく、これら分散剤は、自分で製造して用いても又、市販されている製品を用いても構わない。市販中の製品としては、例えば、ＢＹＫ社のＤｉｓｐｅｒｂｙｋ  １６１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １６３、Ｄｉｓｐｅｒｂ
ｙｋ １６４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １６６、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １６７、Ｄｉｓｐｅｒ
ｂｙｋ １６９などであり、Ａｖｅｃｉａ社のＳｏｌｓｐｅｒｓｅ ２４０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ ３２５５０、 Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ ３８５００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ ３１８４５、ＥＦＫＡ社のＥＦＫＡ ４０４６、ＥＦＫＡ ４０４７の中から選択することが望ましい。
【００４１】
上記分散剤のアミン価は１０〜２０ｍｇＫＯＨ/ｇであるものとして、本発明では、分
散剤のアミン価が分散性能及びブラックマトリックス性能を特別に左右しない。
本発明で、カルド系化合物は、カルド系モノマー、カルド系オリゴマー及びカルド系ポリマーのうち、いずれか一つ又はその混合物が望ましい。本発明で上記カルド系ポリマーは、下記一般式（２）で表される構造（下記一般式（２ａ）で表される構造および／または下記一般式（２ｂ）で表される構造）を有することが好ましく、一般式（２ａ）で表される構造を有し、一般式（２ｂ）で表される構造を有しない場合でも良く、一般式（２ｂ）で表される構造を有し、一般式（２ａ）で表される構造を有しない場合でも良く、一般式（２ａ）で表される構造および、一般式（２ｂ）で表される構造を有していても良い。また上記カルド系ポリマーの分子量は、重量平均分子量が１０００〜８０００であるものを用いることが好ましい。
【００４２】
【化１３】
2007131831.tif 000010
【００４３】
本発明のカルド系ポリマーは、カルド系ブラックマトリックス感光性樹脂溶液製造時に用いられるカルド系ポリマーと同一又は類似のものを用いることが望ましい。ポリマーの添加量は０.１〜２０重量％であり、添加量が０.１未満である場合には、十分な性能を期待することができず、添加量が２０重量％を超える場合には、分散液の粘度が上昇して塗布時膜厚の調整などが難しくなる傾向があるため、望ましくない。特に、望ましいポリマーの添加量は０.５〜１０重量％である。
【００４４】
本発明において、ポリマーの添加は、顔料分散液を製造した後、単純に添加するのではなく、顔料分散時他の成分と同時に添加して、共分散を誘導することで、ブラックマトリックスの性能改善だけではなく、分散液の安定性改善及び分散を容易にする付随的効果がある。本発明で用いたポリマーは、分子量が１０００〜８０００であればいずれも使用可能である。本発明において、ポリマーの添加は、ブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性を大きく改善する効果を奏する。
【００４５】
本発明で用いたカルド系モノマーは下記一般式（３）ので表される構造を有するものが好ましく、カルド系オリゴマーは、下記一般式（３）で表されるカルド系モノマーが重合したものが好ましい。該カルド系モノマーおよび／または該カルド系オリゴマーは、光硬化及び熱硬化時に関与してブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性を増進させる役目をする。
【００４６】
【化１４】
2007131831.tif 000011
【００４７】
上記のカルド系モノマーは、カルド構造であり、且つグリシジル基を有するもので、ブラックマトリックス用感光性樹脂溶液製造時に用いるポリマーとの親和力に優れるだけではなく、グリシジル基が露光又は高温乾燥時にポリマー内にあるカルボン酸を媒介として、開環重合をさせることによって、ポリマーと共にカーボンブラックの密着性及びブラックマトリックスパターンの均一性及び解像性を増進させる。上記グリシジル基のようにエポキシ基を有する場合、硬化収縮性が最も小さかった。
【００４８】
カルド系モノマー、又はカルド系オリゴマーの添加量は０.１〜２０重量％であり、０.１より小さければ上記の効果を十分に奏することができなく、２０重量％を超えると分散液の粘度が上昇する傾向があり、塗布するときに望ましくなく、又マトリックスの形成後、カーボンブラックの量が相対的に減少して、ＯＤ数値が低下する短所がある場合があり望ましくない。特に、望ましいカルド系モノマー又はカルド系オリゴマーの添加量は０.
１〜１０重量％である。本発明でカルド系モノマー、又はカルド系オリゴマーは、カルド系物質とエピクロロヒドリンを出発物質として用いて製造した後、使用する。
【００４９】
本発明では、分散効果を極大化させるために、さらに分散補助剤を０.１〜１０重量％
用いることが好ましい。例として、アベシア(Ａｖｅｃｉａ)社Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ  ５０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ  １２０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ  ２２０００などがあるが、これら物質は、銅フタロシアニン系顔料誘導体としてカーボンブラックとの親和性を付与することによって、分散剤を単独で用いる場合より分散性が強化される効果を得ること
ができる。
【００５０】
又、本発明ではカーボンブラック分散液の粒径及び粒度分布を調節するために、４級アンモニウム塩が用いられることが好ましい。本発明で使用可能な４級アンモニウム塩は、下記構造式を有するものであればいずれも使用可能である。特に、４級アンモニウム塩を用いる場合には、用いない場合より分散液の粒度が１０〜２０ｎｍ改善される効果がある。本発明で用いられる４級アンモニウム塩は、下記一般式(４)のような構造式を有するもので、例えば、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルジラウリルアンモニウムクロライド及びそれぞれに対応されるブロマイド類及びヨージド類などを挙げることができる。これら４級アンモニウム塩は、０.１〜２重量％を添加することが望ましい。０.１重量％未満である場合、分散効果を極大化できなく、２重量％を超える場合には、分散液の粘度が上昇するだけでなく、経済的にも望ましくない場合がある。これら４級アンモニウム塩は、単独又は２種以上を混合して用いることも可能である。
【００５１】
【化１５】
2007131831.tif 000012
【００５２】
(Ｒ1〜Ｒ4：Ｃ1〜Ｃ20のアルキル基、ベンジル基、アリール基、Ｘ- : Ｃｌ-、
Ｂｒ-、 Ｉ-。)
本発明で溶剤は、カラーフィルター製造工程での作業容易性と樹脂及びその他感光性樹脂溶液組成物との相溶性を考慮する時、高沸点の有機溶剤を使うことが望ましい。例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ＰＧＭＥＡ)、シクロヘキサノン、エチル３-エトキシプロピオネート、エチルセロソルブ、 ポリエチレングリコールなどが用いられ、これら溶剤は、単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【００５３】
本発明で分散は、通常はビーズを用いる方法、回転子と固定子を用いる方法、オリフィスを用いる高圧分散法などいずれも可能である。ビーズを用いる方法の場合には、酸化ジルコニウム材の０.１ｍｍ〜０.８ｍｍの大きさのビーズを用いるのが分散時間と分散液の粒子の大きさ及び分布を考慮するとき最も望ましい。
【００５４】
本発明では、上記カーボンブラック分散液組成物を利用して製造したカラーフィルター用ブラックマトリックスを提供することができ、上記ブラックマトリックスが含まれたカラーフィルターを提供することができる。
【００５５】
以下、具体的な例を挙げて、本発明をより詳しく説明する。下記の実施例は本発明を具体的に説明するためのことであり、これら実施例によって本発明の範囲は限定されない。
【実施例】
【００５６】
実施例で用いたカルド系ポリマーとは一般式（２ｂ）で表されるカルド系ポリマーであり、Ｘが
【００５７】
【化１６】
2007131831.tif 000013
【００５８】
であり、Ｙが-Ｏ-であり、
【００５９】
【化１７】
2007131831.tif 000014
【００６０】
がピロメリット酸二無水物（1,2,4,5-Benzentetracarboxylic dianhydride）から誘導さ
れる基であるカルド系ポリマーを示す。
[実施例１]
１) 表面処理されたカーボンブラック製造
１Ｌ反応容器が装着された韓国Ｄａｅｈｗａ  Ｔｅｃｈ社のプラネタリーミキサー(Ｐ
ｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｘｅｒ)に３００ｇのＢＥＴ比表面積３０ｍ2/ｇ及びＤＢＰ吸油量９４ｍｌ/１００ｇであるＤｅｇｕｓｓａ社のカーボンブラック(Ｓｐｅｃｉａｌ ｂｌａ
ｃｋ １００)と、３.４ｇのパラアミノ安息香酸を入れる。プラネタリーミキサーを公転
８０ｒｐｍ及び自転２５０ｒｐｍで３０分間撹拌する。亜窒酸ナトリウム(ＮａＮＯ2)を
脱イオン水 ３００ｍｌに溶かした溶液を入れた後、１時間追加撹拌した後、生成物を取
り出して９０℃オーブンで５ｈｒ乾燥すれば、Ｓｏｄｉｕｍ  Ｐａｒａｂｅｎｚｏａｔｅに置換されたカーボンブラックが得られる。熱重量分析(ＴＧＡ)測定結果、揮発分が１.
２％Ｖｏｌであり、表面処理量は１.５μｍｏｌ/ｍ2である。
【００６１】
２) 分散液製造
撹拌器及び冷却ジャケットが装着された１Ｌバスケットミルに０.５ｍｍ酸化ジルコニ
ウムビーズ３００ｇを入れた後、溶剤としてＰＧＭＥＡ３８０ｇを入れ、その後上記１)
で得た表面修飾されたカーボンブラック９０ｇを入れた。続いてＢＹＫ社の分散剤Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１６１を２６ｇ、重量平均分子量３０００であるカルド系ポリマー１８ｇ、４、４'-(９-フルオレニリデン)ジフェノールグリシジルエーテル４ｇを添加した後、１
５℃、１０００ｒｐｍで４時間分散した。分散液の粒径はＨｏｒｉｂａ社のＬＢ５００にて測定し、粘度は粘度計ＤＶ-ＩＩ ＋ Ｐｒｏ（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社）によって測定
した。分散安定性は、４０℃オーブンで３０日間放置した後、平均粒径及び粘度を測定し評価した。
【００６２】
分散液の平均粒径、粘度及び分散安定性などの測定結果を表１及び２に示した。
３) ブラックマトリックス感光性樹脂溶液製造及び評価
上記２）で製造した分散液３２.０ｇに、ＤＰＨＡモノマー０.７ｇ、光開始剤(Ｃｉｂ
ａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ社のＩＲＧ ＯＸＥ０１)０.６ｇ及び溶剤としてＰＥＭＥＡ６０ｇを添加した後、ホモジナイザーを用いて１時間撹拌した後、２０μｍデプスフィルター(
Ｄｅｐｔｈ ｆｉｌｔｅｒ)を用いて濾過することによって、感光性樹脂溶液を製造した。この組成物を１０×１０ｃｍガラス基板にスピンコーティングで塗布した後、８０℃で乾燥した後、１〜２５μｍの多様な模様及び大きさのフォトマスクが装着されたＵＳＨＩＯ社の露光器にて１００ｍＪ/ｃｍ2で露光した後、２３℃で４３０ｐｐｍのＫＯＨ溶液で現像した。現像された基板を洗浄した後、２２０℃で４０分間高温乾燥して光学顕微鏡でブラックマトリックスパターンの直線性及び解像性を観察した。パターンの断面は走査電子
顕微鏡(ＳＥＭ)を通じて測定した。分散安定性は、４０℃オーブンで３０日間放置した後、平均粒径及び粘度測定した。解像度評価は１〜２５μｍの大きさの特定パターンの中、現像後残っている最小の大きさのパターンにした。測定結果を表２に示した。
【００６３】
[実施例２ないし１２]
表１及び表２のように、カーボンブラック及び表面処理剤の種類、表面処理量を異なるようにしたことを除き、上記のような方法と同様に遂行した。
【００６４】
[実施例１３及び１４]
補助分散剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド４ｇをさらに用いたことを除き、実施例１１〜１２と同様に遂行した。
【００６５】
[実施例１５]
表１のように表面処理をしないカーボンブラックを用いたことを除き、実施例１と同様に遂行した。
【００６６】
[比較例１ないし３]
表１のように表面処理をしないカーボンブラックをそれぞれ１次粒子を異なるようにし、カルド系化合物を用いないことを除き、実施例１と同様に分散液を製造した。
【００６７】
[実施例１６]
３) ブラックマトリックス感光性樹脂溶液製造及び評価
実施例１の分散液３２.０ｇにカルド系ポリマー ５.０ｇ、ＤＰＨＡモノマー０.７ｇ、光開始剤(Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ社のＩＲＧ ＯＸＥ０１)０.６ｇ及び溶剤としてＰ
ＥＭＥＡ６０ｇを添加した後、ホモジナイザーを用いて１時間撹拌した後、２０μｍデプスフィルター(Ｄｅｐｔｈ ｆｉｌｔｅｒ)を用いて濾過することによって、感光性樹脂溶
液を製造した。この組成物を１０×１０ｃｍガラス基板にスピンコーティングで塗布した後、８０℃で乾燥した後、１〜２５μｍの多様な模様及び大きさのフォトマスクが装着されたＵＳＨＩＯ社の露光器にて１００ｍＪ/ｃｍ2で露光した後、２３℃で４３０ｐｐｍのＫＯＨ溶液で現像した。現像された基板を洗浄した後、２２０℃で４０分間高温乾燥して光学顕微鏡でブラックマトリックスパターンの直線性及び解像性を観察した。パターンの断面は走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)を通じて測定した。解像度評価は１〜２５μｍの大きさの特定パターンの中、現像後残っている最小の大きさのパターンにした。測定結果を表３に示した。
【００６８】
[実施例１７]
実施例２の分散液３２.０ｇをそれぞれ表３のような組成にてブラックマトリックス感
光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００６９】
[実施例１８]
実施例３の分散液３２.０ｇをそれぞれ表３のような組成にてブラックマトリックス感
光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７０】
[実施例１９]
実施例１５の分散液３２.０ｇを表３のような組成にてブラックマトリックス感光性樹
脂溶液を製造及び評価した。
【００７１】
[実施例２０]
実施例１３の分散液３２.０ｇをそれぞれ表３のような組成にてブラックマトリックス
感光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７２】
[実施例２１]
実施例１４の分散液３２.０ｇをそれぞれ表３のような組成にてブラックマトリックス
感光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７３】
[比較例４]
比較例１の分散液３２.０ｇを表３のようにカルド系化合物を用いない組成にてブラッ
クマトリックス感光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７４】
[比較例５]
比較例２の分散液３２.０ｇを表３のようにカルド系化合物を用いない組成にてブラッ
クマトリックス感光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７５】
[比較例６]
比較例３の分散液３２.０ｇを表３のようにカルド系化合物を用いない組成にてブラッ
クマトリックス感光性樹脂溶液を製造及び評価した。
【００７６】
【表１】
2007131831.tif 000015
【００７７】
【表２】
2007131831.tif 000016
【００７８】
【表３】
2007131831.tif 000017
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例３の２５μｍブラックマトリックスパターンの５００倍拡大写真である。
【図２】実施例３の２５μｍブラックマトリックスパターンの３０００倍拡大写真である。
【図３】比較例1のパターンの直線性不良写真である。
【図４】比較例1のアンダーカット発生写真である。
【図１】
2007131831.tif 000024
【図２】
2007131831.tif 000025
【図３】
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【図４】
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