JPH107982A - 光硬化性塗料組成物および表面に遮光性薄膜を有する基板を製造する方法 - Google Patents

光硬化性塗料組成物および表面に遮光性薄膜を有する基板を製造する方法

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JPH107982A
JPH107982A JP18128496A JP18128496A JPH107982A JP H107982 A JPH107982 A JP H107982A JP 18128496 A JP18128496 A JP 18128496A JP 18128496 A JP18128496 A JP 18128496A JP H107982 A JPH107982 A JP H107982A
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light
thin film
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JP18128496A
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Takeo Tokuda
武雄 徳田
Koshi Tsujimoto
耕嗣 辻本
Toshinobu Yamashita
敏信 山下
Kiyoharu Nakatsuka
木代春 中塚
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 LCD用のカラーフィルターなどの遮光性薄
膜に要求される諸特性に優れ、精細な形状の形成が可能
で保存安定性、分散安定性にも優れる光硬化性塗料組成
物、および表面に遮光性薄膜を有する高品位な基板を製
造する方法を提供する。 【解決手段】 比表面積が50m2 /g以下である炭素
系黒色顔料を遮光性材料とし、分子中にポリアルキレン
オキサイド鎖を有するエポキシ樹脂の少なくとも一種と
α、βエチレン性不飽和酸の少なくとも一種とを反応さ
せてなる光硬化性樹脂を高分子材料として含有してなる
光硬化性塗料組成物を製造し、その遮光性塗料組成物を
用いて基板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光硬化性塗料組成物
およびその応用に関する。更に詳しくは、本発明は、特
に、液晶表示素子や撮像素子などに用いられるカラーフ
ィルターの遮光性薄膜の形成に有用な光硬化性塗料組成
物およびその応用に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子(LCD)などに用いられ
るカラーフィルターにおいて、コントラストや色純度の
向上、あるいは、スイチッング素子などへの光洩れの防
止のために、例えば、透明基板上に形成された赤、緑お
よび青色の各透明着色微細パターンの間隙にブラックマ
トリックスと呼ばれる遮光性薄膜を設けることや、スイ
ッチング素子の上に配置される基板上に不要光を遮る遮
光性薄膜を設けることが知られている。
【0003】近年、LCDの急速な大型化、高精彩化、
生産量の増加などに伴って遮光性薄膜の諸特性や生産性
などに対する要求が一層強まってきている。例えば、高
遮光性であるとともに、塗膜の平坦性や平滑性、基板や
オーバーコート(保護膜)との密着性がよりすぐれるこ
となどの他、最近では、耐熱性、耐水性、耐湿性、耐ア
ルカリ性、耐溶剤性、耐液晶性等の信頼性が一層強く要
望されるようになってきている。
【0004】このような遮光性薄膜を形成する材料とし
ては、金属系および樹脂系材料が主に用いられている。
金属系材料としてはクロム等が、また、樹脂系材料とし
ては、樹脂等の高分子材料とカーボンブラック等の遮光
性材料とを含む塗料組成物が用いられている。しかしな
がら、クロム等の金属材料には、環境汚染の問題、形成
した遮光性薄膜の光反射率が高いという問題、さらには
製造コストが高いといった問題などがあるために、現在
では樹脂系材料が注目されている。
【0005】樹脂系材料としては、それぞれに高分子材
料および遮光性材料を含有してなる、感光性塗料、アル
カリまたは溶剤可溶性塗料、電着塗料、あるいは印刷イ
ンキなどが工業的に使用されている。すなわち、感光性
塗料は、塗布後、所定の露光を行い、現像する方法で、
アルカリまたは溶剤可溶性塗料は、塗布後、その塗膜上
にフォトレジスト層を形成し、所定のパターンを有する
フォトマスクを介して露光した後、所定のフォトレジス
ト層を現像除去して所定のパターンのアルカリまたは溶
剤可溶性塗膜の表面を露出させ、次いで、アルカリまた
は溶剤で現像する、または、フォトレジスト層およびア
ルカリまたは溶剤可溶性塗膜を同時にアルカリまたは溶
剤で現像する方法、電着塗料は、所望によりパターン化
した透明導電層上に電着法で塗膜を形成する方法で、ま
た、印刷インキは文字どうり直接印刷する方法でそれぞ
れ遮光性薄膜を形成することができる。
【0006】これらの樹脂系材料中、感光性塗料、とり
わけ、光硬化性塗料が工業的に有利である。光硬化性塗
料を用いて、例えば、特開昭62−247331号公報
に記載されている方法によって、工業的有利に遮光性薄
膜を形成することができる。すなわち、先ず、電着法に
よって透明基板上に所望の透明着色微細パターンを形成
し、形成した透明着色微細パターンを覆うように基板上
の全面に光硬化性塗料を塗布し、次いで基板の背面から
露光、現像を行うという、所謂、背面露光法としてよく
知られている方法である。
【0007】しかしながら、このような背面露光法によ
る場合、造膜性が不十分になるとか、透明着色微細パタ
ーンとの間に隙間が生じる、あるいは透明着色微細パタ
ーンの上にも遮光性薄膜が形成されるといった種々の問
題が発生しやすく、その解決が望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、遮光性
薄膜の形成方法によって影響されることなく、特に、液
晶表示素子などに用いられるカラーフィルターの遮光性
薄膜に対する諸要求を満足することができ、保存安定性
や分散安定性にも優れる工業的有利な樹脂系材料につい
て鋭意検討を行い、特定の光硬化性塗料組成物を見出し
て本発明を完成するに至った。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、比表面積が5
0m2 /g以下である炭素系黒色顔料を遮光性材料と
し、分子中にポリアルキレンオキサイド鎖を有するエポ
キシ樹脂の少なくとも一種とα、βエチレン性不飽和酸
の少なくとも一種とを反応させて得られる光硬化性樹脂
を高分子材料として含有することを特徴とする光硬化性
塗料組成物、およびその塗料組成物を用いて表面に遮光
性薄膜を有する基板を製造する方法を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明で用いる炭素系黒色顔料は公
知のいずれのものでもよく、ファーネスブラック、チャ
ンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラッ
ク、ランプブラック、ボーンブラック等のカーボンブラ
ックや黒鉛粉末またはグラファイト粉末として市販され
ているものなどが例示される。
【0011】本発明において用いる炭素系黒色顔料は、
窒素ガス吸着法で測定した比表面積が50m2 /g以下
のものである。これらの炭素系黒色顔料の中、50m2
/g〜10m2 /gの範囲内のものが好ましく、さらに
好ましくは30m2 /g〜15m2 /gの範囲内のもの
である。
【0012】炭素系黒色顔料の使用量は、好ましくは、
本発明の塗料組成物中の全固形分に対して5重量%以上
であり、さらに好ましくは、15重量%〜60重量%の
範囲内である。
【0013】本発明の塗料組成物は、上記の炭素系黒色
顔料を必須の遮光性材料として含み、そのほか所望によ
りチタンブラック、黒色酸化鉄、硫化ビスマス、ペリレ
ンブラックなどの黒色顔料、その他の顔料、体質顔料、
直接染料、酸性染料、反応染料、分散染料、油溶性染料
および建染染料などの他の遮光性材料を本発明の効果が
損なわれない範囲で含むことができる。
【0014】本発明において高分子材料として用いる光
硬化性樹脂は、分子中にポリアルキレンオキサイド鎖を
有するエポキシ樹脂の少なくとも一種とα、βエチレン
性不飽和酸の少なくとも一種とを反応させることによっ
て容易に製造することができる。
【0015】分子中にポリアルキレンオキサイド鎖を有
するエポキシ樹脂はそれ自体公知であり、ポリアルキレ
ングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールの
フェニル基にアルキレンオキサイドを付加して得られる
化合物のジグリシジルエーテル等のジグリシジルエーテ
ル化物を例示することができる。ここでビスフェノール
としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビス
フェノールSなどが挙げられ、アルキレンオキサイドと
しては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、
ブチレンオキサイド等が挙げられる。α、βエチレン性
不飽和酸としては、アクリル酸、メタクリル酸が代表的
に例示される。
【0016】このようなエポキシ樹脂と、α、βエチレ
ン性不飽和酸との反応は、約80〜150℃の温度で、
好ましくは、エーテル類、エステル類などの反応に不活
性な有機溶媒の存在下に行うことができる。
【0017】このようにして得られる光硬化性樹脂の二
重結合量は、遮光性薄膜を形成する際の光硬化性、およ
び形成された遮光性薄膜の特性、とりわけ、カラーフィ
ルターに要求される諸特性に鑑みると、1〜5モル/k
g樹脂であることが望ましい。さらに、光硬化時の工業
的に限られた紫外線照射量を考慮すると、二重結合量
は、2〜4モル/kg樹脂であることがより望ましい。
【0018】このような二重結合量は、α、βエチレン
性不飽和酸の使用量を、分子中にポリアルキレンオキサ
イド鎖を有するエポキシ樹脂1モルに対して、通常、約
0.5〜2モルの範囲から適宜選択することによって得
ることができる。
【0019】高分子材料として用いる光硬化性樹脂と遮
光性材料との重量(固形分)比は、形成される遮光性薄
膜の諸特性などに鑑み、90〜30:10〜70が好ま
しい。
【0020】また、本発明の塗料組成物は、一般的に使
用されている光重合開始剤を紫外線照射条件に応じて含
有することができる。そのような開始剤としてはベンゾ
イン、ベンゾインメチルエーテルなどのベンゾイン類、
アセトフェノン、2,2−ジメトキン−2−フェニルア
セトフェノン等のアセトフェノン類、2−エチルアント
ラキノン等のアントラキノン類、2,4−ジメチルチオ
キサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメ
チルケタール等のケタール類などが例示され、その使用
量は、高分子材料として用いる光硬化性樹脂と遮光性材
料との重量(固形分)に対し、0.1〜10重量%が適
当である。
【0021】更に、本発明の塗料組成物には、必要に応
じて光反応性希釈剤、有機溶剤、各種カップリング剤、
重合禁止剤、分散助剤、流展剤、増(低)粘度化剤、充
填剤、などが適宜使用されてもよい。
【0022】本発明の塗料組成物は、これらの各材料
を、常法に従ってロールミル、ボールミル、サンドミ
ル、ビーズミルなどを用いて均一に分散、混合すること
により製造することができる。
【0023】このようにして得られる本発明の光硬化性
塗料組成物は、特に、ブラックマトリックスと呼ばれて
いる遮光性薄膜を表面に有する基板の製造に有用であ
る。このような遮光性薄膜は、赤、緑および青色等の透
明着色微細パターンが形成されていてもよい基板上に、
公知の方法によって形成することができる。すなわち、
遮光性薄膜は、透明着色微細パターンの形成後または形
成前に形成して透明着色微細パターンの間隙に形成して
もよく、また、透明着色微細パターンとは独立に別の基
板上に形成することもできる。
【0024】例えば、ガラスなどの透明基板上に、印刷
法、フォトリソグラフィー法、電着法などの公知の方法
にしたがって透明着色微細パターンを形成し、次いで、
本発明の塗料組成物を用い、公知の方法で遮光性薄膜を
形成することによって、透明着色微細パターンの間隙に
遮光性薄膜を有する基板を製造することができる。
【0025】具体的には、例えば、特開昭62−247
331号公報に記載された方法にしたがって、透明基板
上に所望の透明着色微細パターンを電着法によって形成
した後、本発明の塗料組成物を、形成した透明着色微細
パターンを覆うように基板上の全面に塗布し、次いで基
板の背面から露光、現像を行うという、所謂、背面露光
法としてよく知られている方法によって、所望の基板を
得ることができる。
【0026】本発明の塗料組成物は、このような背面露
光法によっても、なんらの問題もなく所望の基板を得る
ことができるという特徴を有するものである。
【0027】あるいは、特開平7−35920号公報に
記載された方法にしたがって、先ず、窓枠状の遮光性薄
膜を形成し、次いで窓状の透明着色微細パターンを形成
することによっても、所望の基板を得ることができる。
【0028】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。例中、部および%は、特記しないかぎり、それ
ぞれ重量部、重量%を表す。
【0029】 参考例 (光硬化性樹脂の製造) ジエチレングリコールジメチルエーテル 46.2部 エポライト 3002 326.0部 〔プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、エ ポキシ当量 326g/当量、共栄社油脂化学工業(株)製〕 アクリル酸 72.0部 メトキシハイドロキノン 0.6部 トリエチルベンジルアンモニウムクロライド 1.2部
【0030】攪拌機、温度計、コンデンサーを有する4
ツ口フラスコ内に、、、、およびをフラスコ
内に投入し、攪拌下に昇温させ、120°±3℃で酸価
が5以下になるまで6時間維持した。このようにして、
粘調な光硬化性樹脂(不揮発樹脂分:90%、二重結合
量:2.5モル/kg樹脂)を得た。
【0031】実施例 光硬化性樹脂 75部 プロピレングリコールモノメチルエーテル 100部 ラーベン 410 25部 〔比表面積が27m2 /gのファーネスブラック、コロンビアン社製〕 A−1120 2部 〔シランカップリング剤、日本ユニカー(株)製〕 イルガキュア907 1部 〔光開始剤、チバ・ガイギー(株)製〕
【0032】、、及びの混合物を、ガラスビー
ズ〔EGB−503MM、東芝バロティーニ(株)製〕
で5時間分散し、分散物を更にロールミルで分散処理
し、次いで、を添加して光硬化性塗料組成物を得た。
【0033】幅80μmのITO膜の透明導電膜を20
μm間隔で短冊状に付けたガラス基板を用いた。この導
電膜の表面抵抗率は約60Ω/cm2 であった。この透
明基板に、赤色の電着塗料〔クロモフタル レッド A
2B(チバガイギー社製)25重量部とエスビア#30
00クリヤー(神東塗料社製の電気泳動型熱硬化性樹
脂)75重量部を用いて調整〕を用いて、40ないし8
0Vで10ないし20秒間電着を行い、水洗後200℃
で30分間熱処理して、厚さ約1.5μmの透明着色微
細パターンを得た。
【0034】上記で得た光硬化性塗料組成物をスクリー
ン印刷にて前記のガラス基板の全面に塗布し、90℃で
10分間プレベークし約8μmの膜厚の塗膜を得た。こ
の基板の背面から高圧水銀灯を用いて80W/cm2
放射照度で3〜20秒間露光した。その後、常温でブチ
ルセロソルブに2分間浸漬して未露光部の塗膜を除去
し、さらにイオン交換水で洗浄して、200℃で30分
間加熱処理した。このようにして、膜厚が約1.5μm
のパターン化された遮光性薄膜を表面に有する基板を得
た。
【0035】得られた基板は、遮光性薄膜と着色パター
ンとの境界部での光リークも認められず、表面が平坦で
均一性が高く、さらに基板単独でも、また両面から偏光
板で挟んでこの2枚の偏光板の偏光軸を直交したときに
も光漏れが無く高い遮光性が得られ、カラーフィルター
として良好な仕上がりであった。この光硬化性塗料組成
物を冷暗所に1ヶ月間保存した後も劣化が認められず、
安定性も良好であった。
【0036】
【発明の効果】本発明によって、高遮光性であるととも
に、塗膜の平坦性や平滑性、基板やオーバーコート(保
護膜)との密着性が優れ、耐熱性、耐水性、耐湿性、耐
アルカリ性、耐溶剤性、耐液晶性等の信頼性が高く、精
細な所定の形状を有する遮光性薄膜を、その形成方法に
かかわらず形成することができるために、特に、LCD
用のカラーフィルターの遮光性薄膜の形成に有用で、保
存安定性、分散安定性にも優れた遮光性塗料組成物が工
業的有利に提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C08F 290/06 C08F 290/06 299/02 MRV 299/02 MRV (72)発明者 中塚 木代春 兵庫県尼崎市南塚口町6丁目10番73号 神 東塗料株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比表面積が50m2 /g以下である炭素
    系黒色顔料を遮光性材料とし、分子中にポリアルキレン
    オキサイド鎖を有するエポキシ樹脂の少なくとも一種と
    α、βエチレン性不飽和酸の少なくとも一種とを反応さ
    せて得られる光硬化性樹脂を高分子材料として含有する
    ことを特徴とする光硬化性塗料組成物。
  2. 【請求項2】 炭素系黒色顔料がカーボンブラックまた
    は黒鉛である請求項1に記載の塗料組成物。
  3. 【請求項3】 炭素系黒色顔料の含量が組成物中の全固
    形分に対して5重量%以上である請求項1または2に記
    載の塗料組成物。
  4. 【請求項4】 光硬化性樹脂の二重結合量が1〜5モル
    /kg樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載の塗料
    組成物。
  5. 【請求項5】 光硬化性樹脂と炭素系黒色顔料との重量
    比が90〜30:10〜70である請求項1〜4のいず
    れかに記載の塗料組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1〜6のいずれかに記載の塗料組
    成物を用い基板の表面に遮光性薄膜を形成することを特
    徴とする表面に遮光性薄膜を有する基板を製造する方
    法。
JP18128496A 1996-05-23 1996-06-21 光硬化性塗料組成物および表面に遮光性薄膜を有する基板を製造する方法 Pending JPH107982A (ja)

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KR1019970019904A KR980002169A (ko) 1996-05-23 1997-05-22 차광성 도포 조성물 및 이의 사용 방법
CN97105440A CN1167793A (zh) 1996-05-23 1997-05-23 滤光涂料组合物及其用途

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000045224A1 (fr) * 1999-01-29 2000-08-03 Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Composition photodurcissable electroconductrice et ecran a plasma presentant des electrodes formees par son utilisation

Cited By (2)

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WO2000045224A1 (fr) * 1999-01-29 2000-08-03 Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Composition photodurcissable electroconductrice et ecran a plasma presentant des electrodes formees par son utilisation
US6555594B1 (en) 1999-01-29 2003-04-29 Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Photo-curable electrically conductive composition and plasma display panel having electrodes formed by use of the same

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