黑矩阵用组合物、黑矩阵、以及黑矩阵的制造方法技术

本发明专利技术提供一种材料，其为黑矩阵用的组合物，其适于制造适用于高亮度的显示设备结构的、高耐热性且高遮光性的黑矩阵。使用一种黑矩阵用组合物，其特征在于，含有：(I)包含体积平均粒径为1～300nm的炭黑的黑色着色剂、(II)在酸性或者碱性催化剂的存在下将由预定的式子表示的硅烷化合物进行水解以及缩合而获得的硅氧烷聚合物、(III)表面改性二氧化硅微粒、(IV)热碱产生剂、以及(V)溶剂。

Compositions for Black Matrix, Black Matrix, and Manufacturing Method of Black Matrix

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】黑矩阵用组合物、黑矩阵、以及黑矩阵的制造方法
本专利技术涉及黑矩阵用组合物。本专利技术进一步也涉及由此黑矩阵用组合物形成的黑矩阵。另外，本专利技术也涉及由黑矩阵用组合物制造黑矩阵的方法。
技术介绍
作为在彩色显示设备中使用的滤色器用的黑矩阵，以往使用了如下的黑矩阵，该黑矩阵通过使用分散剂将炭黑等遮光性黑色颜料分散于丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等高分子聚合物中而制成液状组合物，将其进行涂布、固化、以及图案化从而得到。例如，在液晶显示元件中，为了防止光从不切换(switching)的像素间泄漏，维持高的对比度，因而使用黑矩阵。另外，对非晶硅、氧化物半导体进行光照射时，则基于光激发而产生了泄漏电流，因而通过利用黑矩阵层将薄膜晶体管部分进行遮光从而抑制了泄漏电流。作为这样的目的的黑矩阵用组合物，一直以来提出了各种各样的提案。例如，有人提出了一种炭黑分散液，关于该炭黑分散液，通过对于一次粒径20～30nm的炭黑，使用包含特定的有机化合物的分散液，从而兼顾高的OD值与高的电绝缘性(参照专利文献1)。另外，有人还提出了，通过将导电性炭黑与氧化钛颜料进行混合从而改善遮光性(参照专利文献2)。此外，有人提出了一种绝缘性黑色颜料组合物，其包含由电绝缘性的金属氧化物形成的复合金属氧化物颜料以替代导电性炭黑(参照专利文献3)。另外，有人提出了一种黑矩阵，其通过使用通过将钛氧氮化物分散于聚酰亚胺树脂而得到的组合物，从而具有稳定的电绝缘性(参照专利文献4)。此外，有人还提出了一种使用了硅氧烷聚合物的黑矩阵用的组合物。例如提出了，通过向在滤色器中使用的着色层形成用感辐射线性组合物中，配混具有特定的官能团的硅氧烷低聚物，进行涂布，然后进行辐射线固化，从而改良密接性、耐溶剂性(参照专利文献5)。另外，有人提出了，通过使用一种硅氧烷聚合物作为滤色器的保护膜，从而获得透明性、平整性以及耐透水性优异的膜，所述硅氧烷聚合物通过利用在侧链具有酸酐基的硅烷单体的水解缩合而获得(参照专利文献6)。此外，作为发挥炭黑的高的遮光性、使用导电性的炭黑并且获得高的电阻值的方法，有人提出了一种在炭黑中内含了二氧化硅的结构的着色剂(参照专利文献7)。关于对着色剂施加了改良的其它的例子，有人还提出了一种由二氧化硅微粒将表面进行了包覆的钛黑颗粒(参照专利文献8)等。其外，有人提出了，通过配混着色颜料与二氧化硅微粒作为滤色器用着色组合物，从而实现高对比度(参照专利文献9)。另外，特别是，随着移动显示器的高分辨率化，显示像素区域变小的问题日益明显化。作为显示像素区域受限制的原因，列举布线、薄膜晶体管以及辅助容量、以及将它们覆盖的黑矩阵等。其中特别是，因粘贴在形成了晶体管的阵列基板上、形成在滤色器基板的黑矩阵，导致显示像素区域受限制。为了将阵列基板与滤色器基板贴合而必需进行冗余设计，因而进一步限制显示像素区域。对于这样的问题，有人提出了一种方法，其中，通过将黑矩阵形成于阵列侧基板上，然后由BCB(注册商标、TheDowChemicalCompany制造)那样的透明材料进行平整化，然后在其上形成薄膜晶体管，从而提供高透射率的显示元件用基板(参照专利文献10)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-292672号公报专利文献2：日本特开平8-73800号公报专利文献3：日本特开平10-204321号公报专利文献4：日本特开2000-143985号公报专利文献5：日本特开2008-242078号公报专利文献6：日本特开2008-208342号公报专利文献7：日本特开2008-150428号公报专利文献8：日本特开2002-285007号公报专利文献9：日本特开2008-164985号公报专利文献10：美国专利第6407782号说明书
技术实现思路
专利技术想要解决的课题在阵列基板侧形成黑矩阵的情况下，需要耐热性高的黑矩阵材料。此处，在黑矩阵用组合物中，广泛使用了遮光性高的炭黑作为黑色颜料，但由于炭黑具有高的导电性，因而为了抑制该导电性，通常使用以有机材料为基础的分散剂。由于这样的以有机材料为基础的分散剂的耐热性低，因而可能因分散剂的热分解而产生黑矩阵自身的遮光性、绝缘性降低的问题。因此，分散剂的热稳定性反映于作为黑矩阵而言的耐热性。另外，代替炭黑的绝缘性黑色颜料的遮光性差，因而在使用这样的黑色颜料的情况下，必需更加优异的分散剂。因此，即使在不使用炭黑的情况下，为了提高黑矩阵的耐热性，也必需改善分散剂的热稳定性。在分散剂的热稳定性之外，粘合剂高分子的热稳定性也是提高黑矩阵的耐热性的重要要素。关于粘合剂用高分子材料，提出了丙烯酸类树脂、环氧树脂，进一步提出了作为耐热性树脂的聚酰亚胺树脂，但是在黑矩阵上形成薄膜晶体管的情况下，热分解、逸气(outgas)即使是微量也有时会成为问题。硅氧烷聚合物是透明性、耐热性优异的聚合物，相比较于环氧树脂、聚酰亚胺树脂时，则可改良黑矩阵的耐热性。但是，即使在使用了硅氧烷聚合物的情况下，也存在有在300℃以上时分散剂发生分解的担忧。本专利技术基于上述那样的情形而完成，其目的在于提供一种黑矩阵用组合物，其适于制造适用于高亮度的显示设备结构的高耐热性且高遮光性的黑矩阵。本专利技术的另一目的在于提供一种黑矩阵，其遮光性高，对高温具有耐受性，另外稳定且具有高的电阻。此处，本专利技术人等获得了如下的预想不到的见解：使用一种黑矩阵用组合物，该黑矩阵用组合物含有包含体积平均粒径为1～300nm的炭黑的黑色着色剂、硅氧烷聚合物、表面改性二氧化硅微粒、热碱产生剂以及溶剂，从而即使在使用了导电性高的炭黑作为黑色着色剂的情况下，也可形成维持高的电阻、并且具备有高的遮光性以及耐热性的黑矩阵。本专利技术基于相关的见解而完成。用于解决课题的方案本专利技术的黑矩阵用组合物的特征在于，其包含以下的成分：(I)黑色着色剂，其包含体积平均粒径为1～300nm的炭黑，(II)硅氧烷聚合物，其具有由通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重复单元，式中，R1是1个以上的亚甲基也可被氧置换、或者1个以上的氢也可被氟置换的碳原子数1～10的直链状、分支状或者环状的烷基或者烯基、或者碳原子数6～20的芳基，通式(Ia)在全部重复单元中的比率x为0摩尔％以上且30摩尔％以下，通式(Ib)在全部重复单元中的比率y为50摩尔％以上且100摩尔％以下，通式(Ic)在全部重复单元中的比率z为0摩尔％以上且30摩尔％以下，(III)表面改性二氧化硅微粒，其在表面的至少一部分具有由通式(3)表示的官能团，体积平均粒径为1～300nm，-(O)kSiR3m(OR5)l(3)式中，R3表示1个以上的亚甲基也可被氧置换、或者1个以上的氢也可被氟置换的碳原子数1～20的直链状、分支状或者环状的烷基或者烯基、或者碳原子数6～20的芳基，R5表示氢或者碳原子数1～10的烷基，并且k+l+m＝4，k＝1～3，m＝0～3，(IV)热碱产生剂，以及(V)溶剂。本专利技术的黑矩阵的制造方法的特征在于，将上述的黑矩阵用组合物进行涂布、固化。本专利技术的黑矩阵的特征在于，通过将上述的黑矩阵用组合物进行涂布、固化从而形成。专利技术的效果本专利技术可提供一种黑矩阵用组合物，其适于制造适用于高亮度的显示设备结构的高耐热性且高遮光性的黑矩阵。通过提高耐热性，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑矩阵用组合物，其特征在于，包含以下的成分：(I)黑色着色剂，该黑色着色剂包含体积平均粒径为1～300nm的炭黑，(II)硅氧烷聚合物，该硅氧烷聚合物具有由通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重复单元，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 JP 2016-2386271.一种黑矩阵用组合物，其特征在于，包含以下的成分：(I)黑色着色剂，该黑色着色剂包含体积平均粒径为1～300nm的炭黑，(II)硅氧烷聚合物，该硅氧烷聚合物具有由通式(Ia)、(Ib)及/或(Ic)表示的重复单元，式中，R1是1个以上的亚甲基也可被氧置换、或者1个以上的氢也可被氟置换的碳原子数1～10的直链状、分支状或者环状的烷基或者烯基、或者碳原子数6～20的芳基，通式(Ia)在全部重复单元中的比率x为0摩尔％以上且30摩尔％以下，通式(Ib)在全部重复单元中的比率y为50摩尔％以上且100摩尔％以下，通式(Ic)在全部重复单元中的比率z为0摩尔％以上且30摩尔％以下，(III)表面改性二氧化硅微粒，其在表面的至少一部分具有由通式(3)表示的官能团，体积平均粒径为1～300nm，-(O)kSiR3m(OR5)l(3)式中，R3表示1个以上的亚甲基也可被氧置换、...

【专利技术属性】
技术研发人员：锦博彦，冈部达，石田和泉，村重正悟，能谷敦子，野中敏章，吉田尚史，
申请(专利权)人：夏普株式会社，睿智弗尤德收购公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP