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TWI453260B - 黑矩陣用顏料分散組成物及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物 - Google Patents

黑矩陣用顏料分散組成物及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物 Download PDF

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TWI453260B
TWI453260B TW096145337A TW96145337A TWI453260B TW I453260 B TWI453260 B TW I453260B TW 096145337 A TW096145337 A TW 096145337A TW 96145337 A TW96145337 A TW 96145337A TW I453260 B TWI453260 B TW I453260B
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black matrix
pigment
acid
pigment dispersion
group
Prior art date
Application number
TW096145337A
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TW200831618A (en
Inventor
Kazunori Itoh
Naoyuki Kitaoka
Tomohiro Kita
Original Assignee
Sakata Inx Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sakata Inx Corp filed Critical Sakata Inx Corp
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Description

黑矩陣用顏料分散組成物及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物
本發明係有關於一種使用在液晶面板黑矩陣形成之黑矩陣用顏料分散組成物以及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物。
液晶顯示方式多使用於電腦、彩色電視、手機及攝影機等之影像顯示元件上。液晶影像顯示元件係利用形成有各色畫素之彩色濾光片及具有光閘作用之液晶，來將影像於畫面上。
其次，彩色濾光片通常是先在玻璃、塑膠片等透明基板的表面上，形成具有條狀(strip)或馬賽克狀(mosaic)等之開口部的黑色矩陣(黑矩陣，black matrix)，接著，再依序於開口部上形成紅、綠、藍等3種以上不同顏色之畫素，而完成者。
在此處，黑矩陣的功能是控制各顏色間的混合及藉由防止漏光而達到提升對比的效果。因此，基於高遮光性的要求，過去薄膜皆使用遮光性高之鉻等蒸鍍膜。然而，由於其形成步驟複雜且價格高等理由，近來已改為使用含有顏料及感光性樹脂之顯影成像法(Photolithography，顏料法)。
上述的顏料法，係將碳黑等之黑色顏料或數種顏料以調成黑色之方式來組合使用之。
進而，為了得到高遮光性，勢必要大大提高顏料本身的含量，然而當顏料濃度愈高時，顯影性、解析度、密著性、穩定性等之其他必要特性會降低，而對遮光性之提高造成限制。另一方面，就形成彩色濾光片之皮膜而言，亦被要求薄膜化，在顏料必須以高濃度來因應的狀況下，更加助長導致了分散穩定性及流動性降低之結果。
因此，為了解決上述問題，遂有以下方案被提出：使用了比表面積110m2 /g以下、pH為2~9之碳黑，以及由具有鹼性官能基之聚酯或聚醚所構成的高分子分散劑而組成之感光性樹脂(例如，特開平10－082908號公報)；使用了平均一次粒子徑20~30nm、DBP吸油量140ml/100 g以下、pH為2.5~4之碳黑，以及胺值1~100mgKOH/g的有機化合物系分散劑所組成之碳黑分散液(例如，特開2004－292672號公報)。如上所述般的顏料分散物，具有即使是在高顏料濃度下，分散穩定性、流動性皆非常良好之特徵。
然而，近來在彩色液晶顯示裝置中，色彩鮮明度與銷售量的增加幅度成正比關係，故市場對於提升色彩鮮明度之期待也非常地強烈。因此，對於肇因於彩色濾光片或黑矩陣圖案之形成不良，而導致了色漏等會損及色彩鮮明度之成因，已變成非常重大的研究課題。
就以顯影成像法來形成黑矩陣而言，首先，係將黑矩陣用光阻組成物塗佈於基板上。之後，再藉由具有既定圖案之光罩以紫外線進行曝光，並使曝光部的塗膜硬化。接著，利用顯影液去除未曝光部份之塗膜，就形成出如同上述既定圖案之黑矩陣。此時，為了得到良好的圖案，就必須要求光阻組成物具有良好的圖案再現性。例如，在顯影終了時，必須達到在未曝光部份中沒有顯影殘渣，曝光部具有足夠的細線再現性，以及能形成出銳利的邊緣之圖案等。
然而，作為黑矩陣，不只遮光性很高，對於紫外線之遮光性也高。因此，在曝光部份中，即使塗膜表面已硬化，靠近基板之邊緣仍會因紫外線無法到達，而呈現未硬化前的原狀態。然後，未硬化的殘餘部分就會被顯影液慢慢地侵蝕而變細，最終導致曝光部份也被全部去除，而產生黑矩陣消失之現象。
從完全地去除如上所述般的未曝光部，到曝光部變細而無法得到符合當作黑矩陣之規定機能間的時間長度，稱為『顯影寬容度(margin)』(Development Latitude)。此顯影寬容度較少者，由於未曝光部份去除後，馬上會造成曝光部變細或消失，因此很難弄清楚停止顯影的時機點。特別是前述的已高顏料濃度化之光阻組成物，因其在曝光部中之未硬化比例容易變高，所以無法取得足夠的顯影寬容度。因此，會產生未曝光部無法完全地被去除，曝光部變細而無法得到符合規定之機能等在工程管理層面而言非常大的問題。
在此處，本發明之課題係提供一種遮光性良好、且顯影寬容度大的黑矩陣用顏料分散組成物及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物。
本發明者等，經過反覆研究之結果，發現藉由使用吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑，就可解決上述之課題，本發明於是完成。
亦即，本發明(1)係有關於一種黑矩陣用顏料分散組成物，其特徵在於：令吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑，分散於溶劑中。
又，本發明(2)係有關於：如上述(1)中所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述碳黑的吸油量為10~70ml/100g。
又，本發明(3)係有關於：如上述(1)或(2)中所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中為了令上述碳黑分散，更包括有：含鹼性基顏料分散劑。
又，本發明(4)係有關於：如上述(3)中所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中為了令上述碳黑分散，更包括有：擇自於由含酸基顏料衍生物、含酸基色素衍生物、含酸基色素中間體及含酸基樹脂所構成之族群中至少1種物質。
又，本發明(5)係有關於：如上述(3)或(4)中所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含鹼性基顏料分散劑係擇自於：由含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑、含鹼性基聚酯系高分子顏料分散劑及含鹼性基丙烯系高分子顏料分散劑所構成之族群中至少1種物質。
又，本發明(6)係有關於：如上述(5)中所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑係具有：擇自於由聚酯鏈、聚醚鏈及聚碳酸酯鏈所構成之族群中至少1種物質。
又，本發明(7)係有關於：如上述(4)~(6)中所述之任一黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含酸基顏料衍生物係為具有磺酸基之酞菁(Phthalocyanine)衍生物。
又，本發明(8)係有關於：如上述(4)~(6)中所述之任一黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含酸基樹脂係為酸值10~300mgKOH/g之含酸基共聚合物樹脂。
又，本發明(9)係有關於一種黑矩陣用顏料分散光阻組成物，包括：如上述(1)~(8)中所述之任一黑矩陣用顏料分散組成物、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、以及光聚合引發劑。
以下，就本發明之黑矩陣用顏料分散組成物以及含有此黑矩陣用顏料分散組成物之黑矩陣用顏料分散光阻組成物進行詳細的說明。
首先，針對本發明之黑矩陣用顏料分散組成物來進行說明。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散組成物之碳黑而言，可使用吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑。
吸油量若從對於溶劑的分散性之觀點來看，必須在10~150ml/100g的範圍內，並以在10~70ml/100g的範圍內較佳、30~60ml/100g的範圍內更佳。
在此處，本發明所謂的吸油量，係指將碳黑與亞麻仁油混合後，於其混合漿料中，相對於100克碳黑開始出現流動性時之亞麻仁油ml數(德國工業品標準規格DIN53601)。又，pH值範圍必須大於9，並以在9.1~12的pH值範圍內為較佳。若pH值範圍在9以下，則顯影寬容度就會降低，故較不佳。
pH值之測定，係先將碳黑1g加入在已去除掉碳酸的蒸餾水(pH為7.0)20ml中，並以磁力攪拌器進行混合而調製出水性懸浮液，再使用玻璃電極於25℃下完成測量(德國工業品標準規格DIN ISO 787/9)。
以具體的碳黑之例而言，例如：CABOT公司製的ELFTEX8；DEGUSSA公司製的PRINTEX3、25、30、35、40、55、60、75、85、95、200、300等。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散組成物之溶劑而言，係以可使習知以來所使用的顏料穩定地分散、且能溶解後述之含鹼性基顏料分散劑及含酸基樹脂者為佳，其中更佳者係為：在常壓(1.013*102 kPa)下之沸點為100~250℃之酯系有機溶劑、醚系有機溶劑、醚酯系有機溶劑、酮系有機溶劑、芳香族碳氫化合物系有機溶劑及含氮系有機溶劑等。
以上述般的溶劑來說，具體而言可舉例如：乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一異丙醚、乙二醇一丁醚、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、丙二醇一丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚等之醚系有機溶劑類；乙二醇一甲醚乙酸酯、乙二醇一乙醚乙酸酯、乙二醇一丁醚乙酸酯、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯等之醚酯系有機溶劑類；甲基異丁基甲酮、環己酮、2－庚烷、δ－丁內醯胺等之酮系有機溶劑類；2－羥基丙酸甲酯、2－羥基丙酸乙酯、2－羥基－2－甲基丙酸乙酯、3－甲基－3－甲氧基丁基丙酸酯、3－甲氧基丙酸甲酯、3－甲氧基丙酸乙酯、3－乙氧基丙酸甲酯、3－乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸酯、甲酸正戊酯等之酯系有機溶劑類；N－甲基吡咯烷酮(N－methyl pyrrolidone)、N,N－二甲基甲醯胺、N,N－二甲基乙醯胺等之含氮系有機溶劑類等等。上述等有機溶劑可單獨使用或混合兩種以上來使用之。
就構成本發明的黑矩陣用顏料分散組成物之含鹼性基顏料分散劑而言，可使用例如：陰離子性界面活性劑、含鹼性基聚酯系顏料分散劑、含鹼性基丙烯系顏料分散劑、含鹼性基尿烷系顏料分散劑、含鹼性基碳化二亞胺系顏料分散劑等。
上述等之含鹼性基顏料分散劑可單獨使用，或者，亦可組合兩種以上使用之。其中，若從可得到良好的顏料分散性之觀點而言，則係以含鹼性基高分子顏料分散劑為較佳。
以含鹼性基高分子顏料分散劑之具體例來說，可舉例如下：(1)由聚胺化合物(例如，聚烯丙胺、聚乙烯胺、聚乙烯聚亞胺等之聚(低級烷撐胺)等)之胺基及/或亞胺基，以及擇自從具有游離的羧基之聚酯、聚烯胺和聚酯醯胺等所構成之族群中至少1種物質所得出的反應生成物(特開2001－59906號公報)；(2)由聚(低級)烷撐亞胺、甲基亞氨基雙丙基胺等之低分子氨基化合物，以及具有游離的羧基之聚酯所得出的反應生成物(特開昭54－37082號公報、特開平01－311177號公報)；(3)於聚異氰酸酯化合物的異氰酸酯基中，依序加入下述物質進行反應所得到的反應生成物(特開平02－612號公報)：具有1個甲氧基聚乙二醇等之醇類或己內酯聚酯等之氫氧基的聚酯類，具有2~3個異氰酸酯基反應性官能基之化合物，具有異氰酸酯基反應性官能基及第3級氨基之脂肪族或雜環碳氫化合物；(4)於具有醇性氫氧基之丙烯酸酯的聚合物中，加入聚異氰酸酯化合物及具有氨基之碳氫化合物所反應得到的生成物；(5)於低分子氨基化合物中，進行聚醚鏈加成反應所得到的反應生成物；(6)於具有聚異氰酸酯基之化合物中，令具有氨基之化合物進行反應所得到的反應生成物(特開平04－210220號公報)；(7)於聚環氧基化合物中，加入具有游離的羧基之直鏈狀聚合物及具有1個2級氨基之有機胺化合物進行反應所得到的反應生成物(特開平09－87537號公報)；(8)由在片末端具有可跟氨基反應的官能基之聚碳酸酯化合物跟聚胺化合物所得出的反應生成物(特開平09－194585號公報)；(9)由擇自甲基甲基丙烯酸酯、乙基甲基丙烯酸酯、丙基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、硬脂醯甲基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、硬脂醯丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯等之甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯中至少1種物質，丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N－甲撐醯胺、乙烯基咪唑(vinyl imidazole)、乙烯基吡啶(vinyl pyridine)、具有氨基和聚已內酯骨幹之單體等的含鹼性基聚合單體中至少1種物質，以及苯乙烯、苯乙烯衍生物、其他聚合性單體中至少1種物質，所共同反應得到的共聚合物(特開平01－164429號公報)；(10)含鹼性基碳化二亞胺系顏料分散劑(國際公開WO 04/000950號公報)；(11)由具有3級氨基、4級銨鹽基等鹼性基之嵌塊，以及不具有官能基的嵌塊所構成之嵌塊共聚合物(參照特開2005－55814號之記載)；(12)於聚烯丙基胺中，令聚碳酸酯化合物進行麥可加成(Michael addition)反應所得到之顏料分散劑(特開平09－194585號公報)；(13)分別具有至少1個聚丁二烯鏈和鹼性含氮基之碳化二亞胺系化合物(特開2006－257243號公報)；(14)分別具有至少1個於分子內具有醯胺基的側鏈和鹼性含氮基之碳化二亞胺系化合物(特開2006－176657號公報)等等。
在上述等之含鹼性基高分子顏料分散劑中，係以含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑、含鹼性基聚酯系高分子顏料分散劑、含鹼性基丙烯系高分子顏料分散劑為較佳，並以含氨基尿烷系高分子顏料分散劑、含氨基聚酯系高分子顏料分散劑、含氨基丙烯系高分子顏料分散劑更佳。尤其，又以含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑為特佳，尤其以由擇自於從聚酯鏈、聚醚鏈及聚碳酸酯鏈所構成的族群中至少1種物質之含鹼性基(氨基)尿烷系高分子顏料分散劑為最佳。
含鹼性基分散劑之使用量，係以相對於碳黑100質量份而言，為1~200質量份較佳、1~60質量份更佳。
進而，在本發明之黑矩陣用顏料分散組成物中，為了讓碳黑之分散性更提高，亦可進一步包括：擇自於由含酸基顏料衍生物、含酸基色素衍生物、含酸基色素中間體及含酸基樹脂所構成之族群中至少1種物質。
首先，以含酸基顏料衍生物、含酸基色素衍生物而言，可舉例如：具有酸基之酞菁系顏料衍生物、具有酸基之蒽醌(anthraquinone)系顏料衍生物、具有酸基之萘系顏料衍生物等。其中，若從碳黑之分散性的觀點來看，係以具有磺酸基之酞菁系顏料衍生物為較佳。
含酸基顏料衍生物、含酸基色素衍生物及含酸基色素中間體之使用量，係相對於碳黑100質量份而言為0~20質量份，並以0.5~10質量份為較佳。
其次，以含酸基樹脂而言，可使用含酸基共聚合物樹脂、含酸基聚酯樹脂及含酸基尿烷樹脂等。
以上述含酸基樹脂之酸基而言，可舉例如：羧基、磺酸基、磷酸基等。
在上述含酸基樹脂中，較佳者為由含有至少1種具酸基單體之單體成份進行自由基聚合所得到之酸值10~300mgKOH/g(較佳為20~300mgKOH/g)、重量平均分子量1,000~100,000之含酸基共聚合物樹脂(特別是含酸基丙烯系共聚合物樹脂)。
具體而言，可使用擇自於由下列物質所構成之族群中至少1種之單體成份來進行自由基聚合所得到的含酸基共聚合物樹脂：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸(itaconic acid)、馬來酸(maleic acid)、馬來酸酐、馬來酸一烷基酯、檸康酸(citraconic acid)、檸康酸酐、檸康酸一烷基酯、磺基甲基丙烯酸酯、丁基丙烯基氨基磺酸、磷基乙基甲基丙烯酸酯等之含酸基不飽和單體成份；苯乙烯、甲基苯乙烯、2－羥基乙基丙烯酸酯、2－羥基乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、烯丙基甲基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯、甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯巨單體、聚甲基甲基丙烯酸酯巨單體等。
另外，在本發明中，上述含酸基樹脂之重量平均分子量係為基於GPC所得到之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。在本發明中，係使用Water 2690(Waters公司製)作為GPC裝置、PLgel 5 μ MIXED－D(Polymer Laboratories公司製)作為柱管(column)。
含酸基樹脂之使用量，係以相對於碳黑100質量份而言為0~100質量份，並以為0.5~60質量份較佳。
本發明之黑矩陣用顏料分散組成物，乃為包括碳黑、含鹼性基顏料分散劑及溶劑的混合物，必要時還可對應加入：擇自於由含酸基顏料衍生物、含酸基色素衍生物、含酸基色素中間體及含酸基樹脂所構成之族群中至少1種物質。黑矩陣用顏料分散組成物，可利用輥輾機(roller miller)、混練機(kneader)、高速攪拌機、珠磨機(beads miller)、球磨機(ball miller)、砂磨機(sand miller)、超音波分散機或高壓分散裝置等，來將上述等之混合物進行分散處理而得到。
本發明的黑矩陣用顏料分散組成物中之碳黑的含有量，係以3~70質量%為較佳，10~50質量%為更佳。若碳黑的含有量未達前述範圍，則黑矩陣形成完了時之遮光性會有降低的傾向，另一方面，若超過前述範圍時，則顏料的分散就會變得很困難。
其次，就本發明之黑矩陣用顏料分散光阻組成物來進行說明。
本發明之黑矩陣用顏料分散光阻組成物，主要係於上述黑矩陣用顏料組成物中加入皮膜形成樹脂、光聚合性化合物、光聚合引發劑及溶劑而構成，必要時亦可對應再適當加入聚合禁止劑等各種添加物來得出。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物之皮膜形成樹脂而言，例如，係以使用可跟擇自從下列物質所構成之族群中至少1種進行反應而得到的共聚合物之具有羧基的鹼可溶性樹脂為較佳：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、馬來酸一烷基酯、檸康酸、檸康酸酐、檸康酸一烷基酯等之含羧基不飽和單體；苯乙烯、2－羥基乙基丙烯酸酯、2－羥基乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、烯丙基甲基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯、丙三醇一丙烯酸酯、丙三醇甲基丙烯酸酯、具有二環戊二烯骨幹之單(甲基)丙烯酸酯、N－苯基馬來醯亞胺、聚苯乙烯巨單體以及聚甲基甲基丙烯酸酯巨單體等。上述等物質可單獨使用或混合兩種以上併用之。皮膜形成樹脂若從皮膜形成性、鹼顯影性的觀點來看，係以酸值20~300mgKOH/g、重量平均分子量1,000~200,000為較佳。皮膜形成樹脂亦可對應被需求的機能，單獨或適當的組合2種以上來使用之。重量平均分子量則為聚苯乙烯換算之重量平均分子量，可同前述含酸基樹脂之情況來進行測定。
黑矩陣用顏料分散光阻組成物中之皮膜形成樹脂含有量，若以黑矩陣用顏料分散光阻組成物中其固形成份中的皮膜形成樹脂跟前述含酸基樹脂之合計量的質量%來表現的話，係以達到5~50質量%的範圍為較佳。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物之光聚合性化合物而言，可舉例如：具有光聚合性不飽和鍵之單體、寡聚物(oligomer)等。
具體來說，在分子內具有1個光聚合性不飽和鍵之單體，可使用例如：甲基甲基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、2－乙基己基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、2－乙基己基丙烯酸酯等之烷基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；苄基甲基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯等之芳烷基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；丁氧基乙基甲基丙烯酸酯、丁氧基乙基丙烯酸酯等之芳氧基烷基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；N,N－二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N－二甲基氨基乙基丙烯酸酯等之氨基烷基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；二乙二醇一乙醚、三乙二醇一丁醚、二丙烯乙二醇一甲醚等之聚烷烯基乙二醇一烷醚的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；六乙二醇一苯醚等之聚烷烯基乙二醇一芳醚的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；異冰片基(isobornyl)甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；丙三醇甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；2－羥基乙基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯等等。
在分子內具有2個以上光聚合性不飽和鍵之單體，可使用例如：雙苯酚A二甲基丙烯酸酯、1,4－丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,3－丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙三醇二甲基丙烯酸酯、異戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、雙苯酚A二丙烯酸酯、1,4－丁二醇二丙烯酸酯、1,3－丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、異戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯等。
就具有上述光聚合性不飽和鍵之寡聚物來說，可使用能使上述單體適當聚合而得到聚合物者。上述等之光聚合性化合物，可單獨使用或組合兩種以上來使用之。
在本發明中，上述光聚合性化合物之使用量，係以基於本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物中之全固形成份而言，為3~50質量%的範圍較佳。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物之光聚合引發劑而言，並未予以特別限定。可使用例如：二苯甲酮、N,N’－四乙基－4,4’－二氨基二苯甲酮、4－甲氧基－4’－二甲基氨基二苯甲酮、苯偶醯(benzil)、2,2－二乙氧基苯乙酮、苯偶因(benzoin)、苯偶因甲醚、苯偶因異丁醚、苄基二甲縮酮、α－羥基異丁苯酮、噻噸酮(thioxanthone)、2－氯噻噸酮、1－羥基環己基苯酮、第三丁基蒽醌(t－butyl anthraquinone)、1－氯蒽醌、2,3－二氯蒽醌、3－氯－2－甲基蒽醌、2－乙基蒽醌、1,4－萘醌(1,4－naphthoquinone)、1,2－苯并蒽醌、1,4－二甲基蒽醌、2－苯基蒽醌、三嗪(triazine)系光聚合引發劑、肟酯(oxime ester)系光聚合引發劑。上述等之光聚合引發劑可單獨使用或混合兩種以上併用之。
在本發明中，上述光聚合引發劑之使用量，係以基於本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物中之全固形成份而言，為1~20質量%的範圍較佳。
以構成本發明的黑矩陣用顏料分散光阻組成物之溶劑而言，可使用同前述所舉例之溶劑。特別又以使用在常壓(1.013×102 kPa)下之沸點為100~250℃之酯系有機溶劑、醚系有機溶劑、醚酯系有機溶劑、酮系有機溶劑、芳香族碳氫化合物系有機溶劑及含氮系有機溶劑等較佳。若含有較多量之沸點超過250℃的有機溶劑時，則已塗佈成形的塗膜在施行預烘烤之際，就會發生有機溶劑無法充分地蒸發而殘留於乾燥塗膜內之情況，導致乾燥塗膜之耐熱性降低。又，若含有較多量之沸點未達100℃的有機溶劑時，要進行均勻地塗佈而沒有斑紋產生是很困難的事，因而會導致有無法得到表面平滑性優良的塗膜之情況。
以上述般的溶劑來說，具體而言可舉例如：乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一異丙醚、乙二醇一丁醚、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、丙二醇一丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚等之醚系有機溶劑類；乙二醇一甲醚乙酸酯、乙二醇一乙醚乙酸酯、乙二醇一丁醚乙酸酯、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯等之醚酯系有機溶劑類；甲基異丁基甲酮、環己酮、2－庚烷、δ－丁內醯胺等之酮系有機溶劑類；2－羥基丙酸甲酯、2－羥基丙酸乙酯、2－羥基－2－甲基丙酸乙酯、3－甲基－3－甲氧基丁基丙酸酯、3－甲氧基丙酸甲酯、3－甲氧基丙酸乙酯、3－乙氧基丙酸甲酯、3－乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸酯、甲酸正戊酯等之酯系有機溶劑類；N－甲基吡咯烷酮、N,N－二甲基甲醯胺、N,N－二甲基乙醯胺等之含氮系有機溶劑類等等。上述等有機溶劑可單獨使用或混合兩種以上來使用之。
上述等之有機溶劑中，若從溶解性、分散性、塗佈性等觀點來看，又以下述者較佳：二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚、乙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯、環己酮、2－庚烷、2－羥基丙酸乙酯、3－甲基－3－甲氧基丁基丙酸酯、3－甲氧基丙酸乙酯、3－乙氧基丙酸甲酯、甲酸正戊酯等。其中更以丙二醇一甲醚乙酸酯為特佳。
更進一步，上述等之有機溶劑若從上述顏料分散劑、含酸基樹脂、皮膜形成樹脂的溶解性、顏料分散性、塗佈性等觀點來看，係以在上述黑矩陣用顏料分散光阻組成物所使用的全部有機溶劑中，含有達50質量%以上較佳、70質量%以上更佳。
本發明之黑矩陣用顏料分散光阻組成物，於必要時亦可對應適當使用前述物質以外之其他光聚合性化合物、熱聚合禁止劑、抗氧化劑等各種添加劑。
另外，黑矩陣用顏料分散光阻組成物中之碳黑，係以佔黑矩陣用顏料分散光阻組成物其固形成份中質量%的30~80質量%為較佳。
最後，就使用以上之構成材料來製造本發明之黑矩陣用顏料分散光阻組成物的方法進行說明。
以下所述本發明之黑矩陣用顏料分散光阻組成物的製造方法，僅係本發明之較佳實施例的一例，並非用以限定本發明。例如，亦可在黑矩陣用顏料分散組成物中，加入光聚合性化合物、光聚合引發劑、皮膜形成用樹脂，甚至必要時可再對應加入有機溶劑、其他添加劑，再使用攪拌裝置等進行攪拌混合之方法等等。
以下，雖利用實施例來對本發明進行具體的說明，然而在不脫離本發明之主要意旨及適用範圍的情況下，皆屬本發明之保護範圍內。另外，若未特別說明，則本實施例中所指的『份』及『%』，乃分別表示『質量份』及『質量%』。
<實施例1~12、比較例1~3的黑矩陣用顏料分散組成物之調製>
以如表1所示之組成(表1中之各材料的使用量為質量%)，將各種材料進行混合，以珠磨機混練一畫夜，而調製出實施例1~12、比較例1~3的黑矩陣用顏料分散組成物。
<實施例1~12、比較例1~3的黑矩陣用顏料分散光阻組成物之調製>
使用高速攪拌機，將實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散組成物及其他材料，以如表1所示之組成(表1中之各材料的使用量為質量%)混合均勻後，利用孔徑3 μm的過濾器進行過濾，即可得到實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散光阻組成物。
<評價試驗>
(分散穩定性)將實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散組成物，以及實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散光阻組成物，分別取樣裝入玻璃瓶中密封之，於室溫下保存7天後，將其狀態依據下述評價基準進行評價。
A：無增粘及沉澱物B：有輕輕晃動就會恢復原狀程度之增粘及沉澱物C：有大力搖晃也不會恢復原狀程度之增粘及沉澱物
(光阻圖案之顯影性)使用光阻塗佈機，將實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散光阻組成物以令其形成1 μm膜厚的方式塗佈於玻璃基板上，並於100℃下預烘烤3分鐘。之後，使用可得到硬化部份與未硬化部份面積比為20：80之線寬25 μm的格子狀圖案之光罩，利用高壓水銀燈，以UV累積光量400mJ/cm2 完成曝光。使用0.05%氫氧化鉀水溶液令所得到的塗膜顯影，並從可除去未曝光部份的光阻組成物的時間，依據下述評價基準來評價顯影性。
A：可在30秒以內完全地去除者B：超過30秒但可在60秒以內完全地去除者C：超過60秒亦無法完全地去除者
(光阻圖案之顯影寬容度)使用光阻塗佈機，將實施例1~12、比較例1~3的各黑矩陣用顏料分散光阻組成物以令其形成1 μm膜厚的方式塗佈於玻璃基板上，並於100℃下預烘烤3分鐘。之後，使用可得到硬化部份與未硬化部份面積比為20：80之線寬25 μm的格子狀圖案之光罩，利用高壓水銀燈，以UV累積光量400mJ/cm2 完成曝光。將所得到的塗膜使用0.05%氫氧化鉀水溶液進行顯影，並測量從已去除完未曝光部份的光阻組成物時、到除去硬化部份的光阻組成物之時間，再依據下述評價基準來評價顯影寬容度。
A：從已去除完未曝光部份的光阻組成物時、到除去硬化部份的光阻組成物之時間為60秒以上B：從已去除完未曝光部份的光阻組成物時、到除去硬化部份的光阻組成物之時間為30秒以上，但不到60秒C：從已去除完未曝光部份的光阻組成物時、到除去硬化部份的光阻組成物之時間不到30秒
以上所得到的結果如表1中所示。
*1)CABOT公司製，吸油量：117ml/100g，pH：9.5 *2)DEGUSSA公司製，吸油量：45ml/100g，pH：9.3 *3)DEGUSSA公司製，吸油量：45ml/100g，pH：9.1〔雖與上述*2)者之製品編號相同，但是批次編號不同〕*4)DEGUSSA公司製，吸油量：42ml/100g，pH：9.9 *5)DEGUSSA公司製，吸油量：46ml/100g，pH：9.5 *6)DEGUSSA公司製，吸油量：114ml/100g，pH：10.0 *7)CABOT公司製，吸油量：46ml/100g，pH：3.1 *18)CABOT公司製，吸油量：55ml/100g，pH：9.5 *8)CABOT公司製，吸油量：45ml/100g，pH：3.5 *9)BYK－Chemie公司製，含氨基聚尿烷系高分子分散劑*10)EFCA公司製，含氨基尿烷系高分子分散劑*11)BYK－Chemie公司製，含氨基丙烯系高分子分散劑*12)味之素(股份有限)製，含氨基聚酯系高分子分散劑*13)BzMA/MMA共聚合物，酸值100mgKOH/g，重量平均分子量30000 *14)丙二醇一甲醚乙酸酯*15)BzMA/MMA共聚合物，酸值100mgKOH/g，重量平均分子量23000 *16)二季戊四醇五甲基丙烯酸酯*17)Ciba Specialty Chemicals公司製2－甲基－[4－(甲硫基)苯基]－2－嗎啉基丙烷－1－醇BzMA：苄基甲基丙烯酸酯MMA：甲基丙烯酸
從表1的結果可明白得知，使用了吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑的實施例1~12，比起使用了吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍在9以下之碳黑的比較例1~2而言，其顯影寬容度明顯變大。
【產業上可利性】
本發明係提供一種黑矩陣用顏料分散組成物，藉由使用吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑，得出遮光性良好、且顯影寬容度大的黑矩陣用顏料分散光阻組成物。

Claims (6)

  1. 一種黑矩陣用顏料分散組成物，其特徵在於：令吸油量為10~150ml/100g、pH值範圍大於9之碳黑、含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑與作為含酸基顏料衍生物之具有磺酸基之酞菁衍生物，分散於溶劑中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述碳黑的吸油量為10~70ml/100g。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中為了令上述碳黑分散，更包括有：擇自於由含酸基色素衍生物、含酸基色素中間體及含酸基樹脂所構成之族群中至少1種物質。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含鹼性基尿烷系高分子顏料分散劑係具有：擇自於由聚酯鏈、聚醚鏈及聚碳酸酯鏈所構成之族群中至少1種物質。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之黑矩陣用顏料分散組成物，其中上述含酸基樹脂係為酸值20~300mgKOH/g之含酸基共聚合物樹脂。
  6. 一種黑矩陣用顏料分散光阻組成物，包括：如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之黑矩陣用顏料分散組成物、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、以及光聚合引發劑。
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