(57)【要約】【課題】高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度のブラックマトリックスが得られるブラックマトリックス用顔料組成物、同着色組成物及び熱吸収がより少なく、液晶表示素子の安定駆動が可能なカラーフィルタが得られるブラックマトリックス用感光性組成物を提供する。【解決手段】青色、黄色、赤色の各有機顔料を混合したブラックマトリックス用有機顔料組成物、青色、黄色、赤色の各有機顔料と樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するブラックマトリックス用着色組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用顔料組成物、ブラックマトリックス用着色組成物及び当該ブラックマトリックス用着色組成物と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと光重合開始剤とを含有してなるブラックマトリックス用感光性組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色、黄色、赤色の各有機顔料を含有するブラックマトリックス用顔料組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用顔料組成物。
【請求項２】
青色、黄色、赤色の各有機顔料と樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するブラックマトリックス用着色組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用着色組成物。
【請求項３】
樹脂系分散剤が、ポリエステル樹脂及び／またはアクリル樹脂である請求項１記載のブラックマトリックス用着色組成物。
【請求項４】
有機溶剤が、２−ヘプタノンである請求項２または３のいずれか一項記載のブラックマトリックス用着色組成物。
【請求項５】
請求項２記載のブラックマトリックス用着色組成物と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと光重合開始剤とを含有してなるブラックマトリックス用感光性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度のブラックマトリックスが得られるブラックマトリックス用着色組成物及び熱吸収がより少なく、液晶表示素子の安定駆動が可能なカラーフィルタが得られるブラックマトリックス用感光性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に含まれるカラーフィルタは、ＲＧＢの三色画素部と、黒色のブラックマトリックスとから構成される。このブラックマトリックスを形成するための着色剤としては、従来、カーボンブラックが使用されていたが、カーボンブラックは、黒色を得るには都合が良いものの、熱を吸収することから、カラーフィルタが高温となり、液晶表示が不安定になるという欠点があった。
【０００３】
この様な欠点を解消するために、カーボンブラックに代えて、青色、黄色、赤色の各有機顔料を黒色となる様に混合して得た黒色有機顔料組成物を用いる試みが最近活発に行われている。
【０００４】
特許文献１、２には、青色、黄色、赤色の各有機顔料を黒色となる様に混合して得た黒色有機顔料組成物と、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄などの導電性遮光材とを併用することが、特許文献３には、可視光領域に光透過性を持つ青色、黄色、赤色の３色各有機顔料または可視光領域に光透過性を持つ青色、黄色、紫色の３色各有機顔料を黒色となる様に併用したりすることが、特許文献４には、特定のＣ．Ｉ．ピグメント番号の青色、緑色、黄色、紫色、赤色の各有機顔料を黒色となる様に併用することが、特許文献５には、青色、緑色、黄色、紫色、赤色の各有機顔料を黒色となる様に併用すると共に、これらの顔料スルホン酸誘導体を併用することが、記載されている。
【０００５】
しかしながら、これら最近の試みでは、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足できるカラーフィルタのブラックマトリックスを含むカラーフィルタが得られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１３１０６号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平４−１９０３６２号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平９−３０２２６５号公報
【０００９】
【特許文献４】特開２００９−６９８２２公報
【００１０】
【特許文献５】特開２００９−２８２２５１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足できるカラーフィルタのブラックマトリックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、前記実状に鑑みて鋭意検討した結果、意外にも、これらの特性は、異なる複数種の有機顔料の選択や、有機顔料誘導体の併用よりも、ブラックマトリックスを構成する有機顔料自身の性質に依存するものであることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明は、青色、黄色、赤色の各有機顔料を含有するブラックマトリックス用顔料組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用顔料組成物を提供する。
【００１４】
また本発明は、青色、黄色、赤色の各有機顔料と樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するブラックマトリックス用着色組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用着色組成物を提供する。
【００１５】
さらに本発明は、上記ブラックマトリックス用着色組成物と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと光重合開始剤とを含有してなるブラックマトリックス用感光性組成物を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のブラックマトリックス用顔料組成物は、青色、黄色、赤色の各特定の比表面積の有機顔料を黒色となる様に併用するので、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足できるブラックマトリックスのための着色組成物が容易に得られるという格別顕著な技術的効果を奏する。
また、本発明のブラックマトリックス用着色組成物は、青色、黄色、赤色の各特定の比表面積の有機顔料を黒色となる様に併用するので、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足できるブラックマトリックスのための感光性組成物が容易に得られるという格別顕著な技術的効果を奏する。
さらに、本発明のブラックマトリックス用感光性組成物は、上記したブラックマトリックス用着色組成物を用いているので、熱吸収がより少なく、液晶表示素子の安定駆動が可能なカラーフィルタが得られるという格別顕著な技術的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明のブラックマトリックス用顔料組成物は、青色、黄色、赤色の各特定の比表面積の有機顔料を黒色となる様に併用するものであり、本発明のブラックマトリックス用着色組成物は、青色、黄色、赤色の各有機顔料と樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するものである。
【００１８】
本発明においては、青色、黄色、赤色の各有機顔料として、いずれも比表面積８０ｍ２／ｇ以上のものを用いることに最大の特徴を有する。
【００１９】
青色、黄色、赤色の各色有機顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であれば良いが、この様な８０〜１５０ｍ２／ｇである有機顔料自体は比較的容易に製造することができ、しかも高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足し、熱吸収がより少なく、液晶表示素子の安定駆動が可能なカラーフィルタが得られるので好ましい。
【００２０】
異なる比表面積の有機顔料同士を併用し薄膜を形成する場合には、膜厚ムラが発生したり、塗布面の一部分に局所的ムラが発生しやすく、これは安定した遮光性と放熱性が求められるブラックマトリックスにおいては、致命的な欠陥となる場合がある。
【００２１】
本発明における比表面積とは、窒素吸着法により測定されるＢＥＴ比表面積であり、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８８３０−１９９０の付属書２に規定される「１点法による気体吸着量の測定方法」に従って測定したときの乾燥した顔料の比表面積を意味する。
【００２２】
この様な従来よりも比表面積が大きい有機顔料は、微細な市販品をそのまま用いることも出来るが、例えば、より比表面積が大きい有機顔料を乾式粉砕したり、より高い無機塩倍率にてより長時間混練するソルベントソルトミリング処理を行ったり、硫酸などの強酸にいったん溶解して、貧溶媒と混合するアシッドスラリー処理を行うことで得ることができる。
【００２３】
本発明において用いられる有機顔料としては、青色有機顔料、黄色有機顔料、赤色有機顔料を併用することで遮光性を持たせることができる。これらの各色有機顔料としては、化学構造に基づけば、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系等の有機顔料が挙げられる。以下、本発明において使用できる顔料の具体例をピグメントナンバーで示す。以下に挙げる「Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４」等の用語は、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）を意味する。
【００２４】
青色有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、１：２、９、１４、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、１９、２５、２７、２８、２９、３３、３５、３６、５６、５６：１、６０、６１、６１：１、６２、６３、６６、６７、６８、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７８、７９等を挙げることができる。この中でも、好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６が挙げられ、さらに好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を挙げることができる。
【００２５】
黄色有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、１：１、２、３、４、５、６、９、１０、１２、１３、１４、１６、１７、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４１、４２、４３、４８、５３、５５、６１、６２、６２：１、６３、６５、７３、７４、７５、８１、８３、８７、９３、９４、９５、９７、１００、１０１、１０４、１０５、１０８、１０９、１１０、１１１、１１６、１１７、１１９、１２０、１２６、１２７、１２７：１、１２８、１２９、１３３、１３４、１３６、１３８、１３９、１４２、１４７、１４８、１５０、１５１、１５３、１５４、１５５、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８８、１８９、１９０、１９１、１９１：１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、１９９、２００、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８等を挙げることができる。この中でも、好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー８３、１１７、１２９、１３８、１３９、１５０、１５４、１５５、１８０、１８５が挙げられ、さらに好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー８３、１３８、１３９、１５０、１８０を挙げることができる。
【００２６】
赤色有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１２、１４、１５、１６、１７、２１、２２、２３、３１、３２、３７、３８、４１、４７、４８、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、４９、４９：１、４９：２、５０：１、５２：１、５２：２、５３、５３：１、５３：２、５３：３、５７、５７：１、５７：２、５８：４、６０、６３、６３：１、６３：２、６４、６４：１、６８、６９、８１、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、８３、８８、９０：１、１０１、１０１：１、１０４、１０８、１０８：１、１０９、１１２、１１３、１１４、１２２、１２３、１４４、１４６、１４７、１４９、１５１、１６６、１６８、１６９、１７０、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８１、１８４、１８５、１８７、１８８、１９０、１９３、１９４、２００、２０２、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１４、２１６、２２０、２２１、２２４、２３０、２３１、２３２、２３３、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９、２４２、２４３、２４５、２４７、２４９、２５０、２５１、２５３、２５４、２５５、２５６、２５７、２５８、２５９、２６０、２６２、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７、２６８、２６９、２７０、２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６等を挙げることができる。この中でも、好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、１２２、１６８、１７７、２０２、２０６、２０７、２０９、２２４、２４２、２５４が挙げられ、さらに好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、２０９、２２４、２５４を挙げることができる。
【００２７】
本発明においては、青色有機顔料、黄色有機顔料、赤色有機顔料だけを併用することもできるが、必要に応じて、緑色有機顔料、紫色有機顔料、橙色有機顔料、茶色有機顔料等を併用して色調調整しても良い。これら併用する他色有機顔料としても、比表面積が８０ｍ２／ｇ以上のものを用いることが好ましい。
【００２８】
併用するのに好適な青色、黄色、赤色以外の色の有機顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６、５８、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３８、７１、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３等を挙げることができる。
【００２９】
用いる有機顔料及びその組み合わせは、目的とするブラックマトリックスに求められている黒色度が得られれば良い。青色、黄色、赤色の三原色を減法混色することで黒色とすることは、当業者の技術常識に属することであり、それらの混合割合は特に制限されるものではない。しかしながら、例えば、青色、黄色、赤色の各色有機顔料の合計を質量換算で１００％とした際、質量基準で各色３３％を中心として、各色ともプラスマイナス７％で増減して併用することで、黒色を調整することができる。
【００３０】
こうして青色有機顔料、黄色有機顔料及び赤色有機顔料を含む本発明のブラックマトリックス用顔料組成物は、それぞれを任意の順序で混合することで容易に調製することができる。
【００３１】
本発明の着色組成物は、上記した各色有機顔料と、樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するものである。着色組成物の作成方法としては、別々に各色有機顔料、有機溶剤、分散剤を分散した着色組成物を混合しても良いし、全有機顔料を一度に有機溶剤、分散剤と分散させても良い。
【００３２】
これら有機顔料を有機溶剤中に分散させる場合、分散性の向上、及び分散安定性の向上のために、樹脂系分散剤が併用される。この樹脂系分散剤は、有機顔料とアンカー部位と結合して、相溶性部分が分散媒に伸長して分散体を構成する機能を有するものであり、後記する感光性組成物の調製に用いるアルカリ可溶性樹脂や、光重合性モノマーとは、別種のものである。
【００３３】
樹脂系分散剤としては、高分子鎖を有するもの、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリオキシエチレングリコールジエステル、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができる。中でも、ポリエステル樹脂系分散剤及び／又はアクリル樹脂系分散剤が、分散性、耐熱性、耐光性の点で好ましい。
【００３４】
各種樹脂系分散剤の具体例としては、商品名で、アジスパー(味の素ファインテクノ社製)、ＥＦＫＡ（チバ（Ｃｉｂａ）社製）、Ｄｉｓｐｅｒｂｉｋ（ビックケミー社製）、ディスパロン（楠本化成社製）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ（ルーブリゾール社製）、ＫＰ（信越化学工業社製）、ポリフロー（共栄社化学社製）等を挙げることができる。これらの分散剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。
【００３５】
樹脂系分散剤は、各色の有機顔料の合計の質量換算１００部当たり、通常３０〜６０部、好ましくは３８〜５０部である。
【００３６】
本発明の着色組成物の調製には、有機溶剤が用いられる。
ここで用いられる有機溶剤としては、例えば、ジイソプロピルエーテル、ミネラルスピリット、ｎ−ペンタン、アミルエーテル、エチルカプリレート、ｎ−ヘキサン、ジエチルエーテル、イソプレン、エチルイソブチルエーテル、ブチルステアレート、ｎ−オクタン、バルソル＃２、アプコ＃１８ソルベント、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルアセテート、アプコシンナー、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキセン、メチルノニルケトン、プロピルエーテル、ドデカン、ソーカルソルベントＮｏ．１及びＮｏ．２、アミルホルメート、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ソルベッソ＃１５０、（ｎ，ｓｅｃ，ｔ−）酢酸ブチル、ヘキセン、シェルＴＳ２８ ソルベント、ブチルクロライド、エチルアミルケトン、エチルベンゾエート、アミルクロライド、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルオルソホルメート、メトキシメチルペンタノン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルイソブチレート、ベンゾニトリル、エチルプロピオネート、メチルセロソルブアセテート、メチルイソアミルケトン、ｎ−アミルメチルケトン（２−ヘプタノン）、メチルイソブチルケトン、プロピルアセテート、アミルアセテート、アミルホルメート、ビシクロヘキシル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジペンテン、メトキシメチルペンタノール、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、プロピルプロピオネート、プロピレングリコール−ｔ−ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、カルビトール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコール、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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジ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ジメチルエーテル、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メチルエーテルアセテート、３−メトキシプロピオン酸、３−エトキシプロピオン酸、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸プロピル、３−メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、エチレングリコールアセテート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール−ｔ−ブチルエーテル、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、３−メトキシブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。
【００３７】
本発明の着色組成物を用いて、フォトリソグラフィー方式でブラックマトリックスを形成するための感光性組成物を調製する際には、低粘度で塗工性、作業性、吐出性に優れたものとするために、少なくとも、着色組成物に含有させる有機溶剤としてはｎ−アミルメチルケトン（２−ヘプタノン）を用いることが好ましい。
【００３８】
着色組成物を調製するために、有機溶剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。しかしながら、本発明の着色組成物において、有機溶剤は、各色の有機顔料の合計の質量換算１００部当たり、通常３００〜８００部、好ましくは４００〜６００部用いることが好ましい。
【００３９】
本発明の着色組成物の調製に当たっては、必要に応じて、例えば各種の顔料誘導体等を併用することができる。顔料誘導体の置換基としては、例えばスルホン酸基、スルホンアミド基及びその４級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられる。
【００４０】
本発明の着色組成物は、上記した各色の有機顔料、樹脂系分散剤及び有機溶剤を撹拌混合することにより調製することができる。必要であれば、ビーズやロッド等の各種粉砕メディアの存在下、必要時間に亘って振とうを行い、当該メディアを濾過等により分散させることで、調製することもできる。
【００４１】
本発明の着色組成物は、従来公知の方法でブラックマトリックス部の形成に使用することができる。
【００４２】
カラーフィルタの代表的な製造方法は、フォトリソグラフィー法であり、ブラックマトリックスは、本発明の着色組成物から調製された後記する感光性組成物を、カラーフィルタ用の透明基板上に塗布し、加熱乾燥（プリベーク）した後、フォトマスクを介して紫外線を照射することでパターン露光を行って、ブラックマトリックス部に対応する箇所の光硬化性化合物を硬化させた後、未露光部分を現像液で現像し、非画素部を除去して画素部を透明基板に固着させる方法である。この方法で、感光性組成物の硬化着色皮膜からなるブラックマトリックス部が透明基板上に形成される。ＲＧＢの各画素部も、より比表面積の大きな各色の有機顔料から調製された感光性組成物から、上記の様にして同様に調製することができる。
【００４３】
後記する感光性組成物をガラス等の透明基板上に塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、スリットコート法、インクジェット法等が挙げられる。
【００４４】
透明基板に塗布した感光性組成物の塗膜の乾燥条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、通常、５０〜１５０℃で、１〜１５分間程度である。この加熱処理を一般に「プリベーク」という。また、感光性組成物の光硬化に用いる光としては、２００〜５００ｎｍの波長範囲の紫外線、あるいは可視光を使用するのが好ましい。この波長範囲の光を発する各種光源が使用出来る。
【００４５】
現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、スプレー法等が挙げられる。感光性組成物の露光、現像の後に、ブラックマトリックス或いは必要な色の画素部が形成された透明基板は水洗いし乾燥させる。こうして得られたカラーフィルタは、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により、１００〜２８０℃で、所定時間加熱処理（ポストベーク）することによって、着色塗膜中の揮発性成分を除去すると同時に、感光性組成物の硬化着色皮膜中に残存する未反応の光硬化性化合物が熱硬化し、カラーフィルタが完成する。
【００４６】
カラーフィルタのブラックマトリックス部を形成するための感光性組成物は、本発明の着色組成物と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと、光重合開始剤とを必須成分とし、これらを混合することで調製することが出来る。
【００４７】
ブラックマトリックス部を形成する着色樹脂皮膜に、カラーフィルタの実生産で行われるベーキング等に耐え得る強靱性等が要求される場合には、前記感光性組成物を調製するに当たって、光重合性モノマーだけでなく、このアルカリ可溶性樹脂を併用することが不可欠である。アルカリ可溶性樹脂を併用する場合には、有機溶剤としては、それを溶解するものを使用するのが好ましい。
【００４８】
前記感光性組成物の製造方法としては、本発明の着色組成物を事前に調製してから、そこに、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと、光重合開始剤を加えて前記感光性組成物とする方法が一般的である。
【００４９】
感光性組成物の調製に使用するアルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は酸性を呈する水酸基を含む樹脂、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、（メタ）アクリル酸アルキルエステル−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体等が挙げられる。尚、本発明において、（メタ）アクリルとの記載は、アクリルとメタクリルとを合わせた総称である。
なかでも、硬化皮膜の耐熱性をより高めるためには、イミド構造、スチレン及び（メタ）アクリル酸の各重合単位を含有するアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ましい。
【００５０】
このアルカリ可溶性樹脂は、上記した、有機顔料とアンカー部位と結合して、相溶性部分が分散媒に伸長して分散体を構成する機能を有さないものであるが、一方で、アルカリに接触することで溶解する特徴を活かし、感光性組成物の未露光部分の除去の目的で専ら用いられる。
【００５１】
光重合性モノマーとしては、例えば、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビス〔（メタ）アクリロキシエトキシ〕ビスフェノールＡ、３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレート等のような２官能モノマー、トリメチルロールプロパトントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の比較的分子量の小さな多官能モノマー、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート等の様な比較的分子量の大きな多官能モノマーが挙げられる。上記同様に、（メタ）アクリレートとの記載は、アクリレートとメタクリレートとを合わせた総称である。
【００５２】
なかでも、硬化皮膜の耐熱性をより高めるためには、四官能〜六官能の（メタ）アクリレートを用いることが好ましい。
【００５３】
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタノール、ベンゾイルパーオキサイド、２−クロロチオキサントン、１，３−ビス（４’−アジドベンザル）−２−プロパン、１，３−ビス（４−アジドベンザル）−２−プロパン−２’−スルホン酸、４，４’−ジアジドスチルベン−２，２’−ジスルホン酸、エタノン，１−〔９−エチル−６−[２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル]−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）等が挙げられる。
しかしながら、本発明の感光性組成物は、黒色であるため、硬化性に優れる光重合開始剤を用いることが好ましい。
【００５４】
光透過率に影響を及ぼさないアルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーを選択することにより、感光性組成物の硬化皮膜は、ブラックマトリックスに好適な、波長４００〜８００ｎｍの範囲における最高光透過率が１％以下であり、波長８００〜１１００ｎｍの近赤外線領域における光透過率８０％とすることができる。
【００５５】
ブラックマトリックスの光透過率とは、ガラス基板等の透明基板上に形成された膜厚３μｍのブラックマトリックス（硬化膜）について、樹脂ブラックマトリックスが形成されていない該基板を対照として、分光光度計により測定された光透過率をいう。
【００５６】
最高光透過率とは、特定の波長領域（範囲）における光透過率の中で最も大きな値を意味する。より詳しくは、特定の波長領域における光透過率曲線の最大値である。例えば、「波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における最高光透過率が１％以下である」とは、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光透過率曲線の最大値が１％以下であって、この範囲において光透過率が１％を超える領域がないことを意味する。
【００５７】
一方、「波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍ」とは、いわゆる近赤外線領域を意味する。「波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外線領域における光透過率が８０％以上のブラックマトリックスとは、すなわち、近赤外線長領域においては光の吸収が小さく、光透過率が高いブラックマトリックスである。
近赤外線領域における光透過率が大きいほど、ブラックマトリックスは、発熱源であるＴＦＴ素子における発熱を発散しやすくなる。このため、ＴＦＴ素子においてはオン電流やオフ電流の増加も少なく、熱暴走を起こし難くなる。
【００５８】
また、体積抵抗率が１×１０１３Ω・ｃｍ以上かつ誘電率５以下となるようにすれば、漏れ電流によるＴＦＴ素子（薄膜トランジスタからなるスイッチング素子）の短絡を低減することができ、ＴＦＴ素子のスイッチングが正確に伝達され、液晶の駆動の乱れも低減することができる。
【００５９】
体積抵抗率とは、物質の絶縁性の尺度であり、単位体積あたりの電気抵抗である。体積抵抗率は、例えば、社団法人電気学会「電気学会大学講座 電気電子材料−基礎から試験法まで−」（株式会社オーム社、２００６年、第２２３頁〜第２３０頁）等に記載されている手法により測定することができる。
【００６０】
誘電率とは、いわゆる比誘電率を意味し、物質の誘電率と真空の誘電率の比である。誘電率は、例えば、社団法人電気学会「電気学会大学講座 電気電子材料−基礎から試験法まで−」（株式会社オーム社、２００６年、第２３３頁〜第２４３頁）等に記載されている手法により測定することができる。
【００６１】
この様な特性の本発明の感光性組成物は、本発明の着色組成物１００部当たり、アルカリ可溶性樹脂と光重合性モノマーの合計が３〜２０部、光重合性モノマー１部当たり０．０５〜３部の光重合開始剤と、必要に応じて、さらに上記した着色組成物の調製に用いた有機溶剤を添加し、均一となる様に攪拌分散してブラックマトリックス部を形成するための感光性組成物を得ることが出来る。
【００６２】
フォトリソグラフィー方式でブラックマトリックスを形成させるには、本発明の感光性組成物を低粘度で塗工性、作業性に優れたものとするために、少なくとも、質量換算で不揮発分は５〜２０％となるように調製することが好ましい。
【００６３】
現像液としては、公知慣用のアルカリ水溶液を使用することが出来る。特に前記感光性組成物には、アルカリ可溶性樹脂が含まれていることから、アルカリ水溶液での洗浄がブラックマトリックス部の形成に効果的である。本発明の感光性組成物の優れた耐熱性は、この様なアルカリ洗浄後に焼成を行なうカラーフィルタの製造方法において発揮される。
【００６４】
顔料分散法のうち、フォトリソグラフィー法によるブラックマトリックス部の製造方法について詳記したが、本発明の感光性組成物を使用して調製されたブラックマトリックス部は、その他の電着法、転写法、ミセル電解法、ＰＶＥＤ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の方法で形成して、カラーフィルタを製造してもよい。
【００６５】
カラーフィルタは、赤色有機顔料、緑色有機顔料、青色有機顔料ならびに本発明の着色組成物を使用して得た各色の感光性組成物を使用し、平行な一対の透明電極間に液晶材料を封入し、透明電極を不連続な微細区間に分割すると共に、この透明電極上のブラックマトリックスにより格子状に区分けされた微細区間のそれぞれに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれか１色から選ばれたカラーフィルタ着色画素部を交互にパターン状に設ける方法、あるいは基板上にカラーフィルタ着色画素部を形成した後、透明電極を設ける様にすることで得ることが出来る。
【００６６】
本発明の感光性組成物から得られるブラックマトリックス部は、上記した青色、黄色、赤色の各有機顔料が黒色となる様に含まれたものであり、一見すると、各色の感光性組成物を混合して黒色感光性組成物を調製した場合と、同様のブラックマトリックスが得られるかの様に思われるが、本発明では、感光性組成物とする以前の段階である着色組成物の調製時に、予め、各色の有機顔料が混合される結果、より均一な混合が達成され、より優れた特性のブラックマトリックスが得られる。
【００６７】
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例および比較例において、「部」および「％」は、いずれも質量基準である。
【実施例１】
【００６８】
顔料としてFASTＯGEN  BLUE  EP-CF（ＤＩＣ株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、比表面積８６ｍ２／ｇ）５．５９部、ＩＲＧＡＦＯＲＥ  ＲＥＤ  ＢＴ−ＣＦ（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ社製Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、比表面積８８ｍ２／ｇ）４．３１部、Ｅ４ＧＮ−ＧＴ（LANXESS社製Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、比表面積１０５ｍ２／ｇ）５．１部、樹脂系分散剤としてＰＢ−８２１（味の素ファインテクノ株式会社製、ポリエステル樹脂系分散剤）４．５部、プロピレングリコールモノメチルアセテート７３．７５ｇの混合物に０．２〜０．３ｍｍφのジルコニアビーズを加え、ペイントコンディショナーで２時間分散し、着色組成物（Ａ−１）を得た。
【００６９】
この着色組成物（Ａ−１）１００部、アルカリ可溶性樹脂（Ｂ）としてメタクリル酸／こはく酸モノ（２−メタクリロイロキシエチル）／Ｎ−フェニルマレイミド／スチレン／ベンジルメタクリレート共重合体（共重合質量比＝２５／１０／３０／２０／１５、Ｍｗ＝１２，０００、Ｍｎ＝６，５００）５部、光重合性モノマー（Ｃ）としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０部、光重合開始剤（Ｄ）としてエタノン，１−〔９−エチル−６−[２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル]−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）を１部、および有機溶剤（Ｅ）としてジプロピレングリコールジメチルエーテル２５重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート２５重量部、３−メトキシブチルアセテート７５重量部、シクロヘキサノン５０重量部を混合して、感光性組成物（Ｘ−１）を調製した。
【実施例２】
【００７０】
プロピレングリコールモノメチルアセテートを、同量の２−ヘプタノンに置換する以外は、着色組成物（Ａ−１）と同様にして着色組成物（Ａ−２）を得た。
着色組成物（Ａ−１）を着色組成物（Ａ−２）に代える以外は、上記実施例１と同様の操作を行い、感光性組成物（Ｘ−２）を調製した。
【実施例３】
【００７１】
レッド顔料のＩＲＧＡＦＯＲＥ  ＲＥＤ  ＢＴ−ＣＦを同量のＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬ  ＲＥＤ  Ａ２Ｂ（クラリアント社製Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、比表面積９２ｍ２／ｇ）に置換する以外は、着色組成物（Ａ−１）と同様に着色組成物（Ａ−３）を得た。
着色組成物（Ａ−１）を着色組成物（Ａ−３）に代える以外は、上記実施例１と同様の操作を行い、感光性組成物（Ｘ−３）を調製した。
【実施例４】
【００７２】
イエロー顔料のＥ４ＧＮ−ＧＴを同量のＰＡＬＩＯＴＯＬ  ＹＥＬＬＯＷ  Ｋ０９６１ＨＤ微細化品（ＢＡＳＦ社製Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、比表面積１０２ｍ２／ｇ）に置換する意外は、着色組成物（Ａ−１）と同様に着色組成物（Ａ−４）を得た。
着色組成物（Ａ−１）を着色組成物（Ａ−４）に代える以外は、上記実施例１と同様の操作を行い、感光性組成物（Ｘ−４）を調製した。
【実施例５】
【００７３】
樹脂系分散剤ＰＢ−８２１（味の素ファインテクノ株式会社製）４．５部をＢＹＫ−１８２（ビックケミー社製、アクリル樹脂系分散剤）１１．２５部に置換する以外は、着色組成物（Ａ−１）と同様にして着色組成物（Ａ−５）を得た。
着色組成物（Ａ−１）を着色組成物（Ａ−５）に代える以外は、上記実施例１と同様の操作を行い、感光性組成物（Ｘ−５）を調製した。
【００７４】
比較例１
顔料としてFASOTGEN  BLUE  EP-７（ＤＩＣ株式会社製Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、比表面積７３ｍ２／ｇ）５．５９部、ＩＲＧＡＦＯＲＥ  ＲＥＤ  ＢＯ（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ社製Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、比表面積１５ｍ２／ｇ）４．３１部、Ｅ４ＧＮ（LANXESS社製Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、比表面積６５ｍ２／ｇ）５．１部を用いる以外は着色組成物（Ａ−１）と同様にして着色組成物（Ａ−６）を得た。
着色組成物（Ａ−１）を着色組成物（Ａ−６）に代える以外は、上記実施例１と同様の操作を行い、感光性組成物（Ｘ−６）を調製した。
【００７５】
こうして得られた実施例１〜５及び比較例１の各感光性組成物を用いて、その組成物の粘度を測定した。また、これらの各感光性組成物から得られたブラックマトリックスについて、絶縁性、誘電率及び光学濃度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ；ＯＤ）をそれぞれ測定した。それら測定結果を下表に示した。
【００７６】
感光性組成物の粘度、ブラックマトリックスの調製方法、その体積抵抗率、誘電率及び光学濃度の測定方法は、以下の通りである。
【００７７】
＜感光性組成物の粘度＞
ＥＭ型粘度計（ＴＯＫＩＭＥＣ社製）を用い、２５℃、１００ｒｐｍにて粘度測定した。
【００７８】
＜ブラックマトリックスの作成方法＞
１０ｃｍ角のガラス基板（日本電気硝子製カラーフィルタ用ガラス板「ＯＡ−１０」）を信越化学製シランカップリング剤「ＫＢＭ−６０３」の１％希釈液に３分間浸漬し、１０秒間水洗して、エアーガンで水切り後、１１０℃のオーブンで５分間乾燥した。このガラス基板上に、上記にて調製した各感光性樹脂組成物をスピンコーターを用いて塗布した。１分間真空乾燥後、ホットプレート上で９０℃にて９０秒間加熱乾燥し、乾燥膜厚約３．５μｍの塗布膜を得た。その後、塗布膜側から、１５μｍ幅の細線パターンマスクを介して画像露光を施すもの（パターン１）と、マスクを介さずに全面に露光を施すもの（パターン２）との２通りの露光を行った。露光条件は、それぞれ３ｋＷ高圧水銀灯を用い５０ｍＪ／ｃｍ２（ｉ線基準）とした。次いで、０．０５％の水酸化カリウムと０．０８％のノニオン性界面活性剤（花王製「Ａ−６０」）を含有する水溶液よりなる現像液を用い、２３℃において水圧０．１５ＭＰａのシャワー現像を施した後、純水にて現像を停止し、水洗スプレーにて洗浄した。シャワー現像時間は、１０〜１２０秒間の間で調整し、未露光の塗布膜が溶解除去される時間の１．５倍とした。
【００７９】
＜体積抵抗率・誘電率＞
１５０ｎｍ厚のＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜したガラス基板上に、上記（パターン２）の条件と同様にして全面に樹脂ブラックマトリックスが形成されたＩＴＯ基板を作製した。このサンプルのＩＴＯ基板を主電極として、樹脂ブラックマトリックス上に金の対向電極を蒸着法により形成した。体積抵抗率はＫＥＩＴＨＬＥＹ製２３７型ＳＭＵを用いて、印加電圧直流１０Ｖ・充電時間３０秒の電流値を測定して求めた。誘電率はＨＰ（現Ａｇｉｌｅｎｔ）製４２８４Ａ型ＬＣＲメーターを用いて、参照信号の周波数１ＫＨｚ・振幅１Ｖの等価並列容量を測定して求めた。結果は表１に示した。
【００８０】
＜光学濃度＞
上記ブラックマトリックスの作成方法で作成したブラックマトリックスを、透過濃度計（エックスライト製X-Rite 361T）を用いて下記式（１）より求めた。
ＯＤ値 ＝ ｌｏｇ１０ （Ｉ０／Ｉ）  （１）
【００８１】
【表１】
2012032697.tif 000002
【００８２】
比較例１の着色組成物に比べて実施例１の着色組成物は感光性組成物を調製した場合のブラックマトリックスの光学濃度が高く、また実施例１に比べて実施例２は着色組成物の粘度が低く、それを用いて得た感光性組成物の粘度も低くでき、インクジェット記録方式でのブラックマトリックスの形成により好適であることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の青色、黄色、赤色の各有機顔料を混合したブラックマトリックス用顔料組成物や、青色、黄色、赤色の各有機顔料と樹脂系分散剤と有機溶剤とを含有するブラックマトリックス用着色組成物において、各顔料の比表面積がいずれも８０ｍ２／ｇ以上であることを特徴とするブラックマトリックス用着色組成物によれば、高絶縁性、低誘電率でありかつ高光学濃度を満足できるブラックマトリックス用感光性組成物が簡便に得られ、前記ブラックマトリックス用着色組成物と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性モノマーと光重合開始剤とを含有してなるブラックマトリックス用感光性組成物によれば、熱吸収がより少なく、液晶表示素子の安定駆動が可能なカラーフィルタが得られる簡便に得られる。