滤色片黑色矩阵光阻组合物及用于该组合物的碳黑分散体组合物制造技术

一种用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其包含（Ａ）平均初始粒径为２０－６０ｎｍ、ＤＢＰ吸油能力为３０－１００ｍｌ／１００ｇ、ＢＥＴ法测定的比表面积为３０－１５０ｍ↑［２］／ｇ和羧基在颗粒表面的浓度为０．２－１．０μｍｏｌ／ｍ↑［２］的碳黑，（Ｂ）具有氨基和／或其季铵盐的共聚物和（Ｃ）有机溶剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产光学滤色片的滤色片黑色矩阵光阻和其中使用的碳黑分散体，其中所述光学滤色片用于彩色电视机、液晶显示器、固体图像拾取装置、照相机等。更具体地，本专利技术涉及用于滤色片黑色矩阵光阻的、包含高浓度碳黑且具有优异分散稳定性的碳黑分散体及其生产方法，并且涉及高度光屏蔽且具有优异的细线形状和优异分辨率的滤色片黑色矩阵光阻组合物。
技术介绍
滤色片一般包括由玻璃、塑料片等制成的基体，在这些基体的表面依次形成条状或斑纹状的黑色的矩阵(黑色矩阵)和其他三种或更多色彩如红(R)、绿(G)和蓝(B)色的图案。所述图案的尺寸虽然可以根据滤色片的实用性和不同的颜色而变化，但是一般约为5-700μm。另一方面，叠加位置的精度为数μm到几十μm，并且所述图案是利用微加工技术产生的，这提供高的精度。生产滤色片的代表性方法包括染色方法、印刷方法、颜料分散方法、电镀方法等。其中，特别是颜料分散方法——将包含颜色材料的光敏组合物反复涂覆在透明基体上、成像曝光、显影并任选地将组合物固化以形成滤色片图像——在滤色片像素和薄膜厚度方面具有高精度并表现出较少的缺陷(如针孔)，因此被广泛采用。一般而言，黑色矩阵以格栅、条纹或斑纹形式排列在R、G和B彩色图案之间，并通过抑制颜色间的混合提高对比度或防止因漏光引起的TFT(薄膜晶体管)工作失常。为此，黑色矩阵需要具有高的光屏蔽性能。传统上，用金属膜如铬膜形成黑色矩阵已得到普遍认可。这项技术包括将金属(如铬)气相沉积在透明基体上，并通过光刻法步骤蚀刻铬层，提供了具有高精度的薄的、高光屏蔽性的黑色矩阵。但是，该方法同时具有下述问题因生产过程长、生产率低，因而成本高；并且因蚀刻处理排放废水造成环境污染，等等。因此，已经对使用其中分散有光屏蔽颜料的光敏树脂、以低成本且不会引起环境污染地形成黑色矩阵(树脂黑色矩阵)的技术进行了积极研究。但是，所述树脂黑色矩阵存在下述问题，因此还没有投入实际应用。为了在树脂黑色矩阵中显示与金属膜如铬膜制成的黑色矩阵相同级别的光屏蔽性能(高光密度)，必须增大光屏蔽颜料含量或增大薄膜厚度。一种其中增大膜厚度的方法受到黑色矩阵不均匀度的影响，因此彩色像素R、G和B的均匀性或光滑度恶化。结果，液体单元间隙变得不均匀或液晶的定向被打乱，因此导致了显示能力下降和透明电极(例如ITO(氧化铟锡)膜)出现破裂的问题。在一种其中提高光屏蔽颜料含量的方法中，光屏蔽颜料碳黑以高浓度分散，但是该方法引起了光阻组合物粘度增大并且灵敏度、显影能力、分辨率、粘附性能等恶化的问题，因此，不仅生产率下降，而且不能获得需要滤色片具有的精度和可靠性。为了在其中碳黑以高浓度加入的情况下提高碳黑在黑色矩阵组合物中的可分散性，已经开发了一种用树脂等对碳黑进行表面处理或用树脂对碳黑接枝的技术。例如JP-A-9-71733(这里使用的术语″JP-A″是指“未审定已公开的日本专利申请”)和JP-A-10-330643公开了用环氧树脂覆盖碳黑的技术。另一方面，JP-A-6-214385和JP-A-10-160937公开了用树脂接枝碳黑的方法。但是，这些方法包括繁琐的处理，而且所述树脂在所述光阻固体含量中的比例较高，导致光屏蔽性能下降的问题。另外，已经从用于分散碳黑的分散剂角度进行了研究。例如，在JP-A-2000-227654(国际公开号WO 01/98831)中，提出了一种含有其中具有尿烷键的分散剂的树脂黑色矩阵。但是，基于100质量份碳黑，所述分散剂的实际混入量高达30-40质量份，以致难以提高光屏蔽效果。如上所述，由于还没有发现使光阻组合物在薄膜性能和高光屏蔽性能令人满意的条件下可显示储存稳定性、灵敏度、显影能力、分辨率和粘附性的光敏树脂材料，因此树脂黑色矩阵的实际应用受到了阻碍。本专利技术的目的在于解决上述问题，并提供可通过光刻法容易地形成具有薄膜性能和高光屏蔽性能的图案的、并提供充分的灵敏度和分辨率的滤色片黑色矩阵光阻组合物和碳黑分散体，并进一步有效地生产所述碳黑分散体。
技术实现思路
经过广泛地研究，本专利技术人发现，将(A)特定的碳黑与(B)具有氨基和/或其季铵盐的共聚物合并、并使用碳黑分散体通过连续环形珠磨进行分散处理后，适于形成具有高光屏蔽性能和高分辨率的滤色片黑色矩阵，并且还发现了具有优异分散稳定性的碳黑分散体组合物和黑色矩阵光阻组合物。也就是说，本专利技术提供了下述用于滤色片黑色矩阵组合物的碳黑分散体和滤色片黑色矩阵光阻组合物。1.一种用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其包含(A)平均初始粒径为20-60nm、DBP吸油能力为30-100ml/100g、BET法测定的比表面积为30-150m2/g和羧基在颗粒表面的浓度为0.2-1.0μmol/m2的碳黑，(B)具有氨基和/或其季铵盐的共聚物和(C)有机溶剂。2.如上述第1项所述的用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其中(B)具有氨基和/或其季铵盐的共聚物通过使下述单体(i)、(ii)和(iii)共聚而获得 (i)10-85质量份的至少一种(甲基)丙烯酸酯，其选自(a)包含具有1-18个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯，(b)由下式(1)代表的(甲基)丙烯酸酯 式中，R1和R2可以相同或不同，各自代表氢原子或甲基，R3代表具有1-18个碳原子的烷基，n是1-50的整数，(c)由下式(2)代表的(甲基)丙烯酸酯 式中，R4和R5可以相同或不同，各自代表氢原子或甲基，R6代表具有1-18个碳原子的烷基，m是1-50的整数，和(d)具有羟基的(甲基)丙烯酸酯，(ii)10-85质量份的由下式(3)代表的(甲基)丙烯酸氨基烷基酯单体 式中，R7代表氢原子或甲基，R8和R9可以相同或不同，各自代表具有1-6个碳原子的烷基，l是2-8的整数，和/或由下式(4)代表的(甲基)丙烯酸季铵盐 式中，R10代表氢原子或甲基，R11、R12和R13可以相同或不同，各自代表具有1-6个碳原子的烷基、具有2-6个碳原子羟烷基、具有1-4个碳原子的烷氧基烷基、环烷基、芳烷基、苯基或卤代芳基，X-代表卤素离子或酸的阴离子残基，k是2-8的整数，(iii)5-80质量份的至少一种选自端部具有(甲基)丙烯酰基的聚(甲基)丙烯酸烷基酯的大分子单体和聚苯乙烯大分子单体的化合物，前提是(i)至(iii)的总量是100质量份。3.如上述第1或2项所述的用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其中碳黑(A)与具有氨基或其季铵盐的共聚物(B)的质量比为(A)∶(B)＝100∶5至100∶25。4.如上述第1项所述的用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其中进一步包含(D)具有羧基的粘结剂用树脂。5.如上述第1项所述的用于滤色片黑色矩阵光阻的碳黑分散体组合物，其中所述分散体通过使用连续环形珠磨制备。6.一种包含下述组分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)和(G)的滤色片黑色矩阵光阻组合物(A)平均初始粒径为20-60nm、DBP吸油能力为30-100ml/100g、BET法测定的比表面积为30-150m2/g和羧基在颗粒表面的浓度为0.2-1.0μmol/m2的碳黑，(B)具有氨基和/或其季铵盐的共聚物，(C)有机溶剂，(D)具有羧基的粘结剂用树脂，(E)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：镰田博稔，上条正直，大西美奈，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：