黑色基質用顏料分散組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于液晶屏的黑色基質的形成的黑色基質用顏料分散組合物及含有 該黑色基質用顏料分散組合物的黑色基質用顏料分散抗蝕劑組合物。
【背景技術】
[0002] 在計算機、彩色電視機、手機、圖形輸入板終端、游戲終端機等的圖像顯示元件中 多使用液晶方式。液晶圖像顯示元件利用形成各色像素的彩色濾光片與具有快門作用的液 晶來在畫面上顯不圖像。 其次，彩色濾光片通常在玻璃、塑料板等透明基板的表面上形成具有條紋狀或馬賽克 狀等的開口部的黑色基質（black matrix)，接著，開口部上依次形成紅、綠、藍等3種以上 不同色素的像素。
[0003] 在此，黑色基質抑制各色間的混色及防止露光從而發揮提高對比度的功能。因此， 需要高遮光性，曾經使用即使為薄膜遮光性也高的鉻等的蒸鍍膜。然而，出于形成的工序復 雜而且價格高這樣的理由，最近利用含有顏料與感光性樹脂的光刻法（顏料法）。 對于該顏料法而言，使用碳黑等的黑色顏料或組合使用幾種顏料使成為黑色。 進而，為了得到高遮光性，顏料自身的含量也需要較多地配合，但顏料濃度越高，顯影 性、分辨率、貼緊性、穩定性等其他的必需性能越低，且在提高遮光性上存在限度。另一方 面，對于形成彩色濾光片的膜而尋求薄膜化，成為不得不以顏料的高濃度化來應對的情況。
[0004] 不過，最近在彩色液晶顯示裝置中，顯示鮮明直接關系著裝置自身銷售的增加，且 鮮明性提高的需求非常強。因此，消除成為顏色發生洇出等有損鮮明性的原因的彩色濾光 片、黑色基質的圖案形成不良成為非常大的課題。 通過光刻法形成黑色基質時，首先，將黑色基質用抗蝕劑組合物涂覆于基板上。其后， 穿過具有所期望圖案的掩膜用紫外線進行曝光，使曝光部的涂膜固化。其次，將未曝光部的 涂膜用顯影液除去，從而形成如上述所期望的圖案的黑色基質。此時，為了得到良好的圖 案，需要抗蝕劑組合物有良好的圖案再現性。例如，要求顯影結束時在未曝光部中沒有顯影 殘渣、曝光部具有充分的細線再現性、可形成清晰邊緣的圖案等。
[0005] 然而，作為黑色基質，遮光性高是指相對于紫外線的遮光性也高。因此，在曝光部 分中，即使涂膜表面固化，在基板的旁邊紫外線也不能通過從而以未固化的狀態殘留。其 次，產生下述現象：未固化而殘留的部分慢慢地被顯影液侵入而變少，最終曝光部分全部被 除去而黑色基質消失。 這樣，將從首先未曝光部完全被除去之后，到曝光部變少而無法得到作為黑色基質的 規定性能的時間長度稱作顯影寬容度（Development Latitude)。該顯影寬容度少是由于未 曝光部分被除去后立刻發生曝光部的變少、消失，故而確認終止顯影的時機存在困難。尤其 是，對于上述這樣的被高顏料濃度化的抗蝕劑組合物而言，由于曝光部中的未固化的程度 易于增高，故而無法充分取得顯影寬容度，貼緊性也降低。因此，未曝光部無法完全除去，或 者曝光部變少而無法得到規定的性能等，在工序管理方面成為非常大的問題。
[0006] 為了解決該問題，提出了（1)作為著色劑，使用黑色顏料與體質顏料的黑色基質 用顏料組合物（例如，參照專利文獻1)、（2)作為著色劑，使用吸油量10~150ml/100g、pH 大于9的范圍的碳黑的黑色基質用顏料組合物（例如，參照專利文獻2)。據此，可在一定程 度上解決上述問題。 而且，專利文獻3及4中記載有通過控制碳黑的粒徑等使黑色基質層形成時的固化性 等提高、合用骨料粒徑不同的2種以上的碳黑等。
[0007] 然而，近年來，手機、圖形輸入板終端、游戲終端機等廣為發展，盡管他們與計算機 用顯示器、彩色電視機相比畫面較小，但需要與計算機用顯示器為同等的分辨率。因此，對 形成所述清晰邊緣圖案的需求比以往越發提高。進而期望有上述的顯影寬容度（更大）與 貼緊性（更高），具有通過上述提出的方法還不充分的問題。
[0008] 如圖1所示，通常形成黑色基質的圖案時，該圖案的寬度方向的截面成為梯形較 為普遍。此時，圖案的截面1與基板2之間形成的角Θ為銳角。 角Θ稱作錐度角。錐度角很大程度依賴于黑色基質涂膜的熱特性。經曝光的黑色基質 通過加熱工序被固化，但固化時的溫度通常為200°C以上。在該溫度下，黑色基質的涂膜軟 化，且因圖案的邊緣一部分流動，圖案截面從長方形變化為梯形。流動大時，邊緣的直線性 變佳，由于圖案的筆畫寬度增大，故而錐度角變小。這樣的話，難以形成所期望的筆畫寬度 的細線圖案，而且，由于圖案邊緣附近的膜厚小，故而遮光性降低。另一方面，當流動小時， 錐度角變大，易于形成所期望的筆畫寬度的細線圖案，但邊緣的直線性降低。根據用途不同 所需要的錐度角也各種各樣，在圖形輸入板終端等的小畫面高分辨率用途中，需要錐度角 大。 現有技術文獻 專利文獻
[0009] 專利文獻1日本特開平11-149153號公報 專利文獻2國際公開第2008/066100號公報 專利文獻3日本特開2006-257110號公報 專利文獻4日本特開2004-251946號公報

【發明內容】

[0010] 因此，本發明的課題在于提供遮光性良好且錐度角大、顯影寬容度大、貼緊性高、 邊緣的直線性優異的黑色基質用顏料分散組合物及含有該黑色基質用顏料分散組合物的 黑色基質用顏料分散抗蝕劑組合物。
[0011] 本發明者為了解決上述課題進行了深入研究，結果發現通過采用具有特定的平均 一次粒徑的碳黑且使用具有特定的平均一次粒徑的二氧化硅能夠解決上述課題，從而完成 了本發明。
[0012] SP，本發明如下： 1. 一種黑色基質用顏料分散組合物，其為含有碳黑、二氧化硅、含堿性基團的顏料分散 劑、顏料衍生物、含酸性基團的樹脂及溶劑的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，碳 黑的平均一次粒徑為20~60nm，且相對于碳黑100質量份含有1~7質量份平均一次粒徑 為1~20nm的二氧化娃。 2. 根據1所述的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，碳黑由平均一次粒徑20~ 60nm的中性碳黑與平均一次粒徑20~60nm的酸性碳黑構成。 3. 根據1或2所述的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，所述中性碳黑與所述酸 性碳黑的混合比率（質量比）為85/15~15/85的范圍。 4. 根據1~3中任一項所述的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，所述含堿性基 團的顏料分散劑為具有聚酯鏈的含堿性基團的氨基甲酸酯類高分子分散劑，所述顏料衍生 物為具有磺酸基的酞菁類衍生物。 5. 根據1~4中任一項所述的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，二氧化硅為進 行了疏水化表面處理的二氧化硅。 6. 根據1~5中任一項所述的黑色基質用顏料分散組合物，其特征在于，二氧化硅為進 行了二甲基硅基化表面處理的二氧化硅。 7. -種黑色基質用顏料分散抗蝕劑組合物，其特征在于，含有1~6中任一項所述的黑 色基質用顏料分散組合物、光聚合性化合物與光聚合引發劑。 8. -種黑色基質，其為含有碳黑的黑色基質，其特征在于，該碳黑的平均一次粒徑為 20~60nm，進一步相對于該碳黑100質量份含有1~7質量份平均一次粒徑為1~20nm 的二氧化硅。 9. 根據8所述的黑色基質，其特征在于，相對于含有碳黑的黑色基質的基板的錐度角 為60°以上。
[0013] 本發明為下述發明：通過成為由特定組合構成的黑色基質用顏料分散組合物及含 有該黑色基質用顏料分散組合物的黑色基質用顏料分散抗蝕劑組合物，可發揮下述顯著效 果：分散穩定性優異，且在抗蝕劑圖案形成時，光學濃度高、遮光性優異、顯影性、顯影寬容 度大、細線貼緊性高、錐度角大及直線性優異。 而且，根據以特定量含有特定的碳黑與特定的二氧化娃的黑色基質，可進一步發揮下 述顯著效果：光學濃度高，遮光性優異，顯影性、顯影寬容度大，細線貼緊性高，錐度角大及 直線性優異。
【附圖說明】
[0014] 圖1為黑色基質的圖案截面不意圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下，對本發明的黑色基質用顏料分散組合物及含有該黑色基質用顏料分散組合 物的黑色基質用顏料分散抗蝕劑組合物進行詳細說明。
[黑色基質用顏料分散組合物] 首先，對本發明的黑色基質用顏料分散組合物進行說明。 黑色基質用顏料分散組合物