JP6240924B2 - 光硬化性黒色組成物 - Google Patents
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Description
最近、ブラックマトリックスの製造工程において、コントラスト向上を目的として、遮光性を上げることが要求されている。一般に、カーボンブラックは遮光性が他の有機顔料に比べ高いものの、導電性を有する。遮光性を上げるため、組成物中のカーボンブラック濃度を高くさせると、形成されたブラックマトリックス自体も導電性を有してしまう。これに対し、カーボンブラック含有量を減少すると、導電性は低くなるが、遮光率を高める為に、遮光膜の膜厚を厚くする必要があり、色むらが発生し、表示品質が劣化する。
また近年、タッチパネルにおける遮光膜用ブラックマトリックス等の用途において、耐薬品性の高い光硬化性黒色組成物が望まれている。
本発明の光硬化性黒色組成物に用いられる光重合性不飽和化合物(A)は、上記一般式(I)で表わされるエポキシ化合物に不飽和一塩基酸を付加させた構造を有するエポキシ付加化合物と、多塩基酸無水物とのエステル化反応により得られた構造を有する。本発明の光硬化性黒色組成物に用いられる光重合性不飽和化合物(A)は、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物の一種である。
R1、R2、R3及びR4で表される炭素原子数1〜8のアルコキシ基としては、メチルオキシ、エチルオキシ、iso−プロピルオキシ、プロピルオキシ、ブチルオキシ、ペンチルオキシ、iso−ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ等が挙げられ、
R1、R2、R3及びR4で表される炭素原子数2〜5のアルケニル基としては、ビニル、アリル、ブテニル、プロペニル等が挙げられ、
R1、R2、R3及びR4並びにY1、Y2及びZ2で表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
Y1で表される炭素原子数6〜30のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセン−1−イル、フェナントレン−1−イル、o−トリル、m−トリル、p−トリル、4−ビニルフェニル、3−イソプロピルフェニル、4−イソプロピルフェニル、4−ブチルフェニル、4−イソブチルフェニル、4−t−ブチルフェニル、4−ヘキシルフェニル、4−シクロヘキシルフェニル、4−オクチルフェニル、4−(2−エチルヘキシル)フェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、2,4−ジ−t−ブチルフェニル、2,5−ジ−t−ブチルフェニル、2,6−ジ−t−ブチルフェニル、2,4−ジ−t−ペンチルフェニル、2,5−ジ−t−アミルフェニル、シクロヘキシルフェニル、ビフェニル、2,4,5−トリメチルフェニル、4−クロロフェニル、3,4−ジクロロフェニル、4−トリクロロフェニル、4−トリフルオロフェニル、パーフルオロフェニル等が挙げられ、
Y1で表される炭素原子数7〜30のアリールアルキル基としては、ベンジル、フェネチル、2−フェニルプロピル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、スチリル、シンナミル、4−クロロフェニルメチル等が挙げられ、
Y1で表される炭素原子数2〜20の複素環基としては、ピロリル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジル、ピペラジル、ピペリジル、ピラニル、ピラゾリル、トリアジル、ピロリジル、キノリル、イソキノリル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、トリアゾリル、フリル、フラニル、ベンゾフラニル、チエニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、チアジアゾリル、チアゾリル、ベンゾチアゾリル、オキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、インドリル、ユロリジル、モルフォリニル、チオモルフォリニル、2−ピロリジノン−1−イル、2−ピペリドン−1−イル、2,4−ジオキシイミダゾリジン−3−イル、2,4−ジオキシオキサゾリジン−3−イル等が挙げられる。
また、上記不飽和一塩基酸を付加させた後にエステル化反応させる上記多塩基酸無水物としては、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、2,2'−3,3'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸−無水マレイン酸付加物、ドデセニル無水コハク酸、無水メチルハイミック酸等が挙げられる。
即ち、上記エポキシ化合物のエポキシ基1個に対し、上記不飽和一塩基酸のカルボキシル基が0.1〜1.0個で付加させた構造を有するエポキシ付加物において、該エポキシ付加物の水酸基1個に対し、上記多塩基酸無水物の酸無水物構造が0.1〜1.0個となる比率となるようにするのが好ましい。
上記エポキシ化合物、上記不飽和一塩基酸及び上記多塩基酸無水物の反応は、常法に従って行なうことができる。
本発明の光硬化性黒色組成物に用いられる光重合開始剤(B)としては、従来既知の化合物を用いることが可能であり、例えば、ベンゾフェノン、フェニルビフェニルケトン、1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルシクロヘキサン、4−ベンゾイル−4'−メチルジフェニルスルフィド、ベンゾインブチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−ベンゾイルプロパン、2−ヒドロキシ−2−(4'−イソプロピル)ベンゾイルプロパン、4−ブチルベンゾイルトリクロロメタン、4−フェノキシベンゾイルジクロロメタン、ベンゾイル蟻酸メチル、ベンゾイン、2−モルホリル−2−(4'−メチルメルカプト)ベンゾイルプロパン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ベンジル−1−ジメチルアミノ−1−(4'−モルホリノベンゾイル)プロパン等のアルキルフェノン系化合物;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)等のオキシムエステル化合物;チオキサントン、1−クロル−4−プロポキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン化合物;エチルアントラキノン等のアントラキノン化合物;2,2−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1−2’−ビイミダゾール等のビイミダゾール化合物;2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ナフチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のトリアジン化合物;4、4−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;過酸化ベンゾイル等の過酸化物;1,7−ビス(9'−アクリジニル)ヘプタン、9−n−ブチル−3,6−ビス(2'−モルホリノイソブチロイル)カルバゾール、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン等が挙げられ、市販品としては、N−1414、N−1717、N−1919、PZ−808、NCI−831、NCI−930((株)ADEKA社製)、IRGACURE184、IRGACURE369、IRGACURE651、IRGACURE907、IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02(BASF(株)社製)等が挙げられる。
R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、R10、OR11、SR12、NR13R14、COR15、SOR16、SO2
R17又はCONR18R19を表し、R8又はR9は、隣接するベンゼン環に結合してX2を含む環を形成してもよく、
R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18及びR19は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基又は炭素原子数2〜20の複素環基を表し、
X2は、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CR20R21、CO、NR22又はPR23を表し、
X3は、単結合又はCOを表し、
R20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基又は炭素原子数7〜30のアリールアルキル基を表し、
前記のアルキル基、アリール基及びアリールアルキル基中の水素原子は、更に、水酸基、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基又は炭素原子数2〜20の複素環基で置換されていても良く、前記のアルキル基又はアリールアルキル基中のメチレン基は、−O−で中断されていてもよく、
R20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成していてもよく、
aは、0〜4の整数を表し、
bは、1〜5の整数を表す。)
本発明の光硬化性黒色組成物に用いられるスルホン酸基を有するカーボンブラック(C)としては、カーボンブラック表面にスルホン酸基を付与したものを用いることができ、一種単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
上記ペルオキソ二硫酸の塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウム等の金属塩或いはアンモニウム塩が挙げられる。
ペルオキソ二硫酸或いはその塩の使用量は、カーボンブラック1質量部に対して0.5〜5質量部の範囲で用いるのが好ましい。
上記スルホン化剤としては、濃硫酸、発煙硫酸、三酸化硫黄、ハロゲン化硫酸、アミド硫酸、亜硫酸水素塩、亜硫酸塩、SO3−ジオキサン錯体、SO3−ケトン錯体、スルファミン酸、スルホン化ピリジン塩、スルホラン等が挙げられる。
上記溶媒としては、水;硫酸、発煙硫酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、無水酢酸等の酸性溶媒;ピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン等の塩基性溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、スルホラン、ニトロメタン、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等の芳香族系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;クロロホルム、トリクロロフルオロメタン、塩化メチレン、クロロベンゼン等の塩素系溶媒等を用いることができ、これらの混合溶媒を用いてもよい。
スルホン化剤の使用量は、カーボンブラック1質量部に対して0.5〜20質量部の範囲で用いるのが好ましく、複数のスルホン化剤を用いる場合はその合計量が前記範囲になるのが好ましい。
また、スルホン化反応の副反応として公知のスルホンの生成を抑制するため、反応を阻害しない範囲で公知のスルホン抑制剤、例えば脂肪酸、有機過酸、酸無水物、プリジン、酢酸、ケトン等を、カーボンブラック1質量部に対して0.01〜5質量部添加してもよい。
本発明の光硬化性黒色組成物において、分散剤(D)の含有量は、スルホン酸基を有するカーボンブラック(C)100質量部に対して、0.001〜1.0質量部であることが好ましく、0.01〜0.5質量部であることが更に好ましい。
本発明の光硬化性黒色組成物において、光重合性不飽和化合物(A)以外のエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物を使用する場合、その含有量は、光硬化性黒色組成物における溶媒以外の組成物中、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることが更に好ましい。
また、上記酸価を有する化合物は、更に単官能又は多官能エポキシ化合物を反応させることにより酸価調整してから用いることもできる。上記酸価を有する化合物の酸価を調整することにより、感光性樹脂のアルカリ現像性を改良することができる。上記酸価を有する化合物(即ちアルカリ現像性を付与するエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物)は、固形分の酸価が5〜120mgKOH/gの範囲であることが好ましく、単官能又は多官能エポキシ化合物の使用量は、上記酸価を満たすように選択するのが好ましい。単官能又は多官能エポキシ化合物を用いる場合、該エポキシ化合物は、上記酸価を有する化合物に反応させて得られる反応物として本発明の組成物に含有させてもよいし、該エポキシ化合物そのものを、光重合性不飽和化合物(A)等の酸化を有する化合物と共に該組成物に含有させてもよい。単官能又は多官能エポキシ化合物を本発明の組成物に含有させる場合、その含有量は、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物全体100質量部に対し、0.1〜150質量部であることが好ましく、1〜100質量部であることが更に好ましい。
上記ビスフェノール型エポキシ化合物としては、上記一般式(I)で表されるエポキシ化合物を用いることができる他、例えば、水添ビスフェノール型エポキシ化合物等のビスフェノール型エポキシ化合物も用いることができる。
また上記グリシジルエーテル類としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,8−オクタンジオールジグリシジルエーテル、1,10−デカンジオールジグリシジルエーテル、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)プロパン、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)エタン、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)メタン、1,1,1,1−テトラ(グリシジルオキシメチル)メタン等を用いることができる。
その他、フェノールノボラック型エポキシ化合物、ビフェニルノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ化合物等のノボラック型エポキシ化合物;3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1−エポキシエチル−3,4−エポキシシクロヘキサン等の脂環式エポキシ化合物;フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル類;テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルP−アミノフェノール、N,N−ジグリシジルアニリン等のグリシジルアミン類;1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン、トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ化合物;ジシクロペンタジエンジオキシド等のジオキシド化合物;ナフタレン型エポキシ化合物;トリフェニルメタン型エポキシ化合物;ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物等を用いることもできる。
また縮合反応終了後に、前記親水性溶媒に反応混合物を溶解し、水、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の沈殿剤に添加することにより、ノボラック樹脂を析出させ、析出物を分離し、加熱乾燥することにより回収することもできる。
また、これら無機化合物は、例えば、充填剤、反射防止剤、導電剤、安定剤、難燃剤、機械的強度向上剤、特殊波長吸収剤、撥インク剤等としても好適に用いられる。
鉄分の濃度を20ppmにするためには、ミキサー、コロイドミル、プレミアコロイドミル、シャロッテコロイドミル、乳鉢、ボールミル、振動ボールミル、セラミックボールミル、ローラーミル、ロッドミル、チューブミル、コニカルミル、ハイスイングボールミル、ピン型ミル、ハンマーミル、ナイフハンマーミル、アトリションミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、スパイラルジェットミル、ミクロンミル、ロータリーカッター、衝撃粉砕型ミル、圧縮せん断型ミル等を用いて光硬化性黒色組成物中において上記スルホン酸基を有するカーボンブラック(C)等を分散させる方法が好適であり、特にボールミル、セラミックボールミルが好ましい。
前述した鉄分の濃度、光学濃度(OD)、体積抵抗率及び表面抵抗率は、後述する実施例で述べる方法により測定することができる。
液晶表示パネルなどに用いるカラーフィルタの製造は、本発明又はそれ以外の着色組成物を用いて、上記(1)〜(4)の工程を繰り返し行い、2色以上のパターンを組み合わせて作成することができる。
1,1−ビス〔4−(2,3−エポキシプロピルオキシ)フェニル〕インダンの30.0g、アクリル酸7.52g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.080g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.183g及び、PGMEA11.0gを仕込み、90℃で1時間、105℃で1時間及び120℃で17時間撹拌した。室温まで冷却し、無水コハク酸8.11g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.427g及びPGMEA11.1gを加えて、100℃で5時間撹拌した。更に、1,1−ビス〔4−(2,3−エポキシプロピルオキシ)フェニル〕インダン12.0g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.080g及び、PGMEA0.600gを加えて、90℃で90分、120℃で5時間撹拌後、PGMEA24.0gを加えて、PGMEA溶液として光重合性不飽和化合物No.1(固形分44.5質量%)を得た。
9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン75.0g、アクリル酸23.8g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.273g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.585g、及びPGMEA65.9gを仕込み、90℃で1時間、100℃ で1時間、110℃ で1時間及び120℃ で14時間撹拌した。室温まで冷却し、無水コハク酸25.9g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.427g、及びPGMEA1.37gを加えて、100℃ で5時間撹拌した。さらに、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン30.0g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.269g、及びPGMEA1.50gを加えて、90℃ で90分、120℃ で4時間撹拌後、PGMEA93.4gを加えて、PGMEA溶液として目的物である光重合性不飽和化合物No.2(固形分55.0質量%)を得た。
ビス〔4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル〕−4−ビフェニリル(シクロヘキシル)メタン89.9g 、アクリル酸23.5g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.457g 、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.534g及びPGMEA75.6gを仕込み、120℃ で16時間撹拌した。室温まで冷却し、2,4−ペンタンジオン12.0g、トリエチルアミン1.0gを仕込み、92℃ で17時間撹拌した。室温まで冷却し、無水コハク酸25.6g、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド1.39g 、PGMEA40.42gを加えて100℃ で5時間撹拌した。室温まで冷却し、PGMEA46.7gを加えて、PGMEA溶液として目的物である光重合性不飽和化合物No.3(固形分44.6質量%)を得た。
ビスフェノールA型エポキシ化合物の35.0g、アクリル酸7.52g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.080g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.183g及び、PGMEA11.0gを仕込み、90℃で1時間、105℃で1時間及び120℃で17時間撹拌した。室温まで冷却し、無水コハク酸8.11g、テトラブチルアンモニウムクロリド0.427g及びPGMEA11.1gを加えて、100℃で5時間撹拌した。更に、1,1−ビス〔4−(2,3−エポキシプロピルオキシ)フェニル〕インダン12.0g、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.080g及び、PGMEA0.600gを加えて、90℃で90分、120℃で5時間撹拌後、PGMEA24.0gを加えて、PGMEA溶液として比較光重合性不飽和化合物No.1(固形分45.0質量%)を得た。
MA100(三菱化学社製カーボンブラック)150g及びペルオキソニ硫酸ナトリウム脱イオン水溶液(濃度2.0N)3000mlを混合し、60℃で10時間撹拌した。ろ過し、得られたスラリーを水酸化ナトリウムで中和し、ダイアフィルトレーションにより処理し、得られた固体を75℃で一晩乾燥し、黒色粉末としてスルホン酸基を有するカーボンブラックNo.1を得た。
MA100(三菱化学社製カーボンブラック)150g及びスルホラン400mlを混合し、アミド硫酸15gを添加して140〜150℃で10時間撹拌した。得られたスラリーを水酸化リチウムで中和し、ダイアフィルトレーションにより処理し、得られた固体を75℃で一晩乾燥し、黒色粉末としてスルホン酸基を有するカーボンブラックNo.2を得た。
[表1]の配合に従って各成分を混合し、ボールミルで微粉砕して、光硬化性黒色組成物No.1〜No.9及び比較光硬化性黒色組成物No.1〜No.4を得た。尚、A−1〜E−5に係る数字は質量部を表す。
A−2 光重合性不飽和化合物No.2
A−3 光重合性不飽和化合物No.3
A’−1 比較光重合性不飽和化合物No.1
B−1 OXE−01(BASF社製)
B−2 NCI−831(ADEKA社製)
B−3 N−1919(ADEKA社製)
C−1 スルホン酸基を有するカーボンブラックNo.1
C−2 スルホン酸基を有するカーボンブラックNo.2
C−1’ MA100(三菱化学社製カーボンブラック)
D−1 BYK−164(ビックケミー社製分散剤)
D−2 EFKA−4046(BASF社製分散剤)
E−1 カヤラッドDPHA(多官能アクリレート;日本化薬社製)
E−2 アロニックスM−405(多官能アクリレート;東亜合成社製)
E−3 PGMEA
E−4 カヤラッドTMPTA(多官能アクリレート;日本化薬社製)
E−5 FC−3000(エポキシ化ポリブタジエン;ADEKA社製)
基板上にγ−グリシドキシプロピルメチルエトキシシランをスピンコートして良くスピン乾燥させた後、実施例1〜7で得られた光硬化性黒色組成物No.1〜No.7及び比較例1〜2で得られた比較光硬化性黒色組成物No.1〜No.2をスピンコート(1300r.p.m、50秒間)し乾燥させた。70℃で20分間プリベークを行った後、ポリビニルアルコール5%溶液をコートして酸素遮断膜とした。70℃にて20分間の乾燥後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃ で1時間ベークしてパターンを定着させた。得られたパターンについて、以下の感度及び密着性の評価並びにOD値、抵抗率の測定を行った。
また、実施例1〜7で得られた光硬化性黒色組成物No.1〜No.7及び比較例1〜2で得られた比較光硬化性黒色組成物No.1〜No.2について、以下の方法で鉄分濃度を測定した。
これらの結果を[表2]に示す。
(感度)
露光時に、露光量が70mJ/cm2で十分だったものをa、70mJ/cm2では不十分で、100mJ/cm2で露光したものをb、100mJ/cm2では不十分で、150mJ/cm2で露光したものをcとした。なお、露光が十分か否かの判断は、パターンの線幅が20μmに達したかどうかにより行った。
(密着性試験)
JIS D 0202の試験方法に従い、塗膜に基盤目状にクロスカットを入れ、次いでセロハンテープによってピーリングテストを行い、基盤目の剥離の状態を目視により評価した。全く剥離が認められなかったものを○、剥離が認められたものを×とした。この密着性試験は、70、100、150mJ/cm2の露光量のうち、前記の感度試験で十分と判断された最低の露光量で露光して得られた前記パターンについて行った。
(鉄分濃度)
以下の方法で鉄分濃度測定用の試料を調製した。
試料の調製法:光硬化性黒色組成物を乾式灰化後、希塩酸に溶解させた。
この試料について、ICP−MSを用いて鉄分の濃度を測定し、測定値から光硬化性黒色組成物中のFe濃度を算出した。得られたFe濃度が20ppm以下のものを○、20ppm以上のものを×とした。
(OD値)
得られた膜のOD値をマクベス透過濃度計を用いて測定し、該OD値をポストベイク後の膜厚で割って、膜厚あたりのOD値を算出した。このOD値の測定は、70、100、150mJ/cm2の露光量のうち、前記の感度試験で十分と判断された最低の露光量で露光して得られた前記パターンについて行った。
(体積抵抗率)
電極用にアルミ蒸着した100mm×100mm、厚み0.7mmのガラス基板上に、実施例1〜7で得られた光硬化性黒色組成物No.1〜No.7及び比較例1〜2で得られた比較光硬化性黒色組成物No.1〜No.2を、スピンコーターを用いて膜厚2.50μmとなるように塗布し、塗布基板を得た。次に、減圧乾燥後、塗布基板を230℃で210分加熱、放冷し、得られた硬化塗膜上に、面積1cm2の電極用のアルミを蒸着し、黒色塗膜をアルミ電極で挟んだサンプルを作製した。塗膜の体積抵抗率を、微小電流測定器(ADVANTEST社製「R8340A型」)によって測定した。
(表面抵抗率)
100mm×100mm、厚み0.7mmのガラス基板上に、実施例1〜7で得られた光硬化性黒色組成物No.1〜No.7及び比較例1〜2で得られた比較光硬化性黒色組成物No.1〜No.2を、スピンコーターを用いて膜厚1.20μmとなるように塗布し、塗布基板を得た。次に、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、露光量40mJ/cm2で露光を行った。アルカリ現像後、塗布基板を230℃で60分加熱、放冷した。
塗膜の表面抵抗率を、微小電流測定器(ADVANTEST社製「R8340A型」及び「レディスティビティチャンバー12704A」)によって測定した。
(耐薬試験)
化学強化ガラス(コーニング社製ゴリラガラス)に、実施例8〜9で得られた光硬化性黒色組成物No.8〜No.9をスピンコート(500r.p.m、7秒間)し乾燥させた。90℃で2分間プリベークを行った後、光源として超高圧水銀ランプを用いて基板を全面露光後、230℃で30分間ベークしてパターンを定着させて基板を作成した。
得られた基板について、JIS K5600−5−6の試験方法に従い塗膜に基盤目状にクロスカットを入れ、下記条件により耐薬試験を実施し、セロハンテープによってピーリングテストを行い、基盤目の剥離の状態を顕微鏡により確認をおこなった。耐薬試験後のピーリングテストにおいて、100マスすべてハガレなかったものを◎、99−51マス以上ハガレなかったものを○、50−1マスハガレなかったものを△、すべてハガレてしまったものを×とした。結果を[表3]に示す。
耐薬試験条件:
50℃王水中5分→40℃KOHの4.5質量%水溶液中5分→45℃Al酸水溶液(酢酸を20質量%、リン酸を70質量%、硝酸を10質量%の濃度で含有する水溶液)中5分→80℃レジスト剥離液N−300(ナガセケムテックス社製)中20分(5分×4回)
(OD値)
化学強化ガラス(コーニング社ゴリラガラス)に実施例8〜9で得られた光硬化性黒色組成物No.8〜No.9をスピンコート(500r.p.m、7秒間)し乾燥させた。90℃で2分間プリベークを行った後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃で30分ベークしてパターンを定着させた。得られたパターンについて、下記の方法によりOD値の測定を行った。結果を[表1]に示す。このOD値の測定は、50、70、100mJ/cm2の露光量のうち、前記の感度試験で十分と判断された露光量で露光して得られた前記パターンについて行った。
得られたパターンのOD値をマクベス透過濃度計を用いて測定し、該OD値をポストベイク後の膜厚で割って、膜厚あたりのOD値(/μm)を算出した。
(感度)
上記パターンを得る際の露光時に、露光量が50mJ/cm2で十分だったものをa、50mJ/cm2では不十分で、70mJ/cm2で露光したものをb、70mJ/cm2では不十分であり100mJ/cm2で露光したものをcとした。なお、露光が十分か否かの判断は、パターンの線幅が20μmに達したかどうかにより行った。結果を[表3]に示す。
Claims (4)
- 下記一般式(I)で表されるエポキシ化合物に不飽和一塩基酸を付加させた構造を有するエポキシ付加化合物と、多塩基酸無水物とのエステル化反応により得られた構造を有する光重合性不飽和化合物(A)、光重合開始剤(B)及びスルホン酸基を有するカーボンブラック(C)を含有する光硬化性黒色組成物であって、組成物中の鉄分の濃度が20ppm以下であることを特徴とする光硬化性黒色組成物。
- 光重合開始剤(B)が、下記一般式(II)で表されることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性黒色組成物。
R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、R10、OR11、SR12、NR13R14、COR15、SOR16、SO2R17又はCONR18R19を表し、R8又はR9は、隣接するベンゼン環に結合してX2を含む環を形成してもよく、
R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18及びR19は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基又は炭素原子数2〜20の複素環基を表し、
X2は、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CR20R21、CO、NR22又はPR23を表し、
X3は、単結合又はCOを表し、
R20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基又は炭素原子数7〜30のアリールアルキル基を表し、
前記のアルキル基、アリール基及びアリールアルキル基中の水素原子は、更に、水酸基、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基又は炭素原子数2〜20の複素環基で置換されていても良く、前記のアルキル基又はアリールアルキル基中のメチレン基は、−O−で中断されていてもよく、
R20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成していてもよく、
aは、0〜4の整数を表し、
bは、1〜5の整数を表す。) - 更に分散剤(D)を含有する請求項1又は2に記載の光硬化性黒色組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光硬化性黒色組成物を用いたブラックマトリックス。
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