TWI744376B - 黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法 - Google Patents

黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI744376B
TWI744376B TW106127933A TW106127933A TWI744376B TW I744376 B TWI744376 B TW I744376B TW 106127933 A TW106127933 A TW 106127933A TW 106127933 A TW106127933 A TW 106127933A TW I744376 B TWI744376 B TW I744376B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
black matrix
composition
black
mol
less
Prior art date
Application number
TW106127933A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201816011A (zh
Inventor
野中敏明
能谷敦子
Original Assignee
盧森堡商Ａｚ電子材料盧森堡有限公司
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 盧森堡商Ａｚ電子材料盧森堡有限公司 filed Critical 盧森堡商Ａｚ電子材料盧森堡有限公司
Publication of TW201816011A publication Critical patent/TW201816011A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI744376B publication Critical patent/TWI744376B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/18—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to alkoxy or aryloxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/26—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/105—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having substances, e.g. indicators, for forming visible images
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2150/00—Compositions for coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/16—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to hydroxyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/70—Siloxanes defined by use of the MDTQ nomenclature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/80—Siloxanes having aromatic substituents, e.g. phenyl side groups
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

本發明課題係提供一種材料，其係黑色矩陣用之組成物，其適用於高輝度之顯示裝置結構、並適合於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣。

解決手段為使用一種黑色矩陣用組成物，其係包含：(I)具有特定之重複單元的矽氧烷聚合物、(II)矽醇縮合觸媒(III)黑色著色劑、及(IV)溶劑而成。

Description

黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法
本發明係有關於一種黑色矩陣用組成物。本發明又有關於一種使用黑色矩陣用組成物之黑色矩陣之製造方法。
作為彩色顯示裝置所使用的彩色濾光片用之黑色矩陣，向來係採用：使用分散劑使碳黑等遮光性黑色顏料，分散於丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等的高分子聚合物中而調成液狀組成物，並將其塗布、硬化、及圖案化而成者。黑色矩陣，例如在液晶顯示元件中，係為了防止從未切換的畫素間漏光並維持高對比而使用。又，非晶矽或氧化物半導體，只要一照光便會因光激發而產生漏電流，因此，係透過以黑色矩陣層將薄膜電晶體部分遮光來抑制漏電流。
通常，黑色矩陣在液晶面板中係形成於彩色濾光片基板側。彩色濾光片係使用使著色顏料或染料分散於丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等的透明有機聚合物而作成液狀組成物，並將其塗布‧硬化及圖案化而成者。就圖案化而言，一般係採用藉由使用光阻之微影法或感光性著色劑者，惟也會進行印刷法或噴墨法 等直彩色濾光片圖案的形成。在此種彩色濾光片基板的形成過程中，彩色濾光片之透明有機聚合物的加熱硬化或者透明導電膜(ITO)的製程溫度為最高的溫度，係200℃左右。因此，過去對黑色矩陣之耐熱性的要求不高。近年來，基於顯示器的高機能化(高精細化、高輝度、高對比等)的要求，像是氧化物半導體之高遷移率的薄膜電晶體備受矚目。又，已提案一種方法，其係藉由將黑色矩陣形成於薄膜電晶體側而非彩色濾光片基板上之結構來將面板高機能化(參照專利文獻1)。尤其是隨著移動顯示器的高解析度化，顯示畫素區域縮小的問題更為顯著。就顯示畫素區域受限的主因，可舉出配線、薄膜電晶體及輔助容量、以及覆蓋此等的黑色矩陣等。再者，由於為了貼合形成有電晶體的陣列基板與形成有黑色矩陣的彩色濾光片基板所需的繁冗設計，使得顯示畫素區域進一步受限。針對如此問題，已提案一種方法，其係藉由將黑色矩陣形成於陣列側基板上後，以如BCB(註冊商標，Dow Chemical公司製)之透明材料予以平坦化，並於其上形成薄膜電晶體，來提供高透射率的顯示元件用基板(參照專利文獻2)。
就黑色矩陣用組成物而言，迄此已有各種類型提案。例如，已提案：，透過使用一次粒徑20~30nm的碳黑與包含特定有機化合物的分散液，可兼具高OD值與高電絕緣性的碳黑分散液(參照專利文獻3)，藉由混合導電性碳黑與氧化鈦顏料來改善遮光性(參照專利文獻4)。然而，有機聚合物的耐熱性不足，尤其是在形成薄 膜電晶體的過程中所進行之高溫真空下的沉積製程仍存有問題。
再者，已提案一種包含特定矽氧烷聚合物與著色劑的著色二氧化矽系被膜形成組成物(參照專利文獻5)。矽氧烷聚合物係為耐熱性優良的有機聚合物，然而，該發明雖顯示出針對著色劑之分散性的改良，但不是意圖改良耐熱性者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2015/0219972號說明書
[專利文獻2]美國專利第6407782號說明書
[專利文獻3]日本特開平8-73800號公報
[專利文獻4]日本特開平10-204321號公報
[專利文獻5]日本特開2007-211062號公報
於陣列基板側形成黑色矩陣時，需要耐熱性高的黑色矩陣材料。於此，黑色矩陣用組成物，一般而言係廣泛使用遮光性高的碳黑作為黑色顏料，但因碳黑具有高導電性，為抑制此導電性而使用以有機材料為基底的分散劑。此類以有機材料為基底的分散劑因耐熱性低，而可能因分散劑的熱分解而產生黑色矩陣本身之遮光性或絕緣性降低的問題。
除分散劑的熱穩定性外，黏結劑高分子的熱穩定性亦為用來提升黑色矩陣之耐熱性的重要要素。作為黏結劑用高分子材料，提案有丙烯酸樹脂或環氧樹脂，以及作為耐熱性樹脂之聚醯亞胺樹脂。於彩色濾光片基板形成黑色矩陣時，因製程溫度較低，對於熱分解或逸出氣體不會特別造成問題。然而，於黑色矩陣上形成薄膜電晶體時，係在高溫‧真空條件下藉由CVD(Chemical Vapor Deposition)法進行加工，但即使微量，熱分解或逸出氣體在CVD步驟中仍會成為問題。矽氧烷聚合物為透明性、耐熱性優良的聚合物，發現透過使用其作為黑色矩陣組成物之黏結劑樹脂，對防止黑色顏料之分散劑的熱分解及抑制逸出氣體有其效果。
本發明係基於如上述之實情而完成者，係以提供一種適用於高輝度之顯示裝置結構、並適用於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣之黑色矩陣用組成物為目的。再者，就本發明而言，其遮光性高，具有耐高溫特性，可適用於在高溫製程下的裝置製程。
於此，本案發明人等透過使用含有：具有交聯性矽醇基的矽氧烷聚合物、黑色著色劑、矽醇縮合觸媒及溶劑的黑色矩陣用組成物，獲得可形成具備耐熱性的黑色矩陣之預料之外的見解。本發明係基於所述見解而完成者。
本發明之黑色矩陣用組成物(以下，為予簡化而有稱為組成物)，其特徵為包含：
(I)具有以下通式(Ia)及/或(Ib)所示之重複單元的矽氧烷聚合物
Figure 106127933-A0202-12-0005-1
Figure 106127933-A0202-12-0005-2
(式中，R1表示氫、1~3價之C1~30之直鏈狀、分支狀或者環狀的飽和或不飽和脂肪族烴基、或1~3價之C6~30之芳香族烴基，於前述脂肪族烴基及前述芳香族烴基中，1個以上的伸甲基係經氧基、醯亞胺或羰基取代或者未取代，1個以上的氫係經氟、羥基、或烷氧基取代或者未取代，或者1個以上的碳係經矽取代或者未取代，當R1為2價或3價時，R1係連結多個重複單元所含有之矽彼此，於此，通式(Ia)之總重複單元中的比率x為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ib)之總重複單元中的比率y為0莫耳%以上50莫耳%以下)
(II)矽醇縮合觸媒
(III)黑色著色劑、及
(IV)溶劑而成。
本發明之黑色矩陣之製造方法，其特徵為包 含塗布上述之黑色矩陣用組成物而形成塗膜，並使前述塗膜硬化而成。
根據本發明，可提供一種適用於高輝度之顯示裝置結構、並適用於製造高耐熱性且高遮光性的黑色矩陣之組成物。藉由提高耐熱性，可將以往形成於彩色濾光片基板的黑色矩陣形成於薄膜電晶體陣列基板上。藉此，可減少以往為確保彩色濾光片基板與薄膜電晶體陣列基板之貼合裕度而進行的黑色矩陣之繁冗設計的必要性。此外，可解決在高精細面板設計上所遇到的問題，例如因液晶或有機電致發光(OLED)的顯示區域縮小而使畫面變暗者，且亦可抑制耗電增大。
又，本發明藉由進一步包含光鹼產生劑或光酸產生劑，亦可作為具感光性之黑色矩陣用組成物使用。
[實施發明之形態]
以下，針對本發明實施形態詳細加以說明。
於本說明書中，使用~表示數值範圍時，除非特別限定地言及，否則此等係包含兩側之端點值，單位為共同者。例如，5~25莫耳%係指5莫耳%以上25莫耳%以下。
於本說明書中，「Cx~y」、「Cx~Cy」及「Cx」等的記載係指分子或取代基中的碳數。例如，C1~6烷基係指具有1個以上6個以下的碳之烷基(甲基、乙基、 丙基、丁基、戊基、己基等)。又，本說明書中所稱氟烷基，係指烷基中的1個以上的氫經氟取代者；氟芳基係指芳基中的1個以上的氫經氟取代者。
於本說明書中，除非特別限定地言及，否則烷基係指直鏈狀或支鏈狀烷基，環烷基則指包含環狀結構之烷基。環狀結構中直鏈狀或支鏈狀烷基取代者亦稱為環烷基。又，烴基係指1價或2價以上之包含碳及氫，且視需求包含氧或氮的基。而且，脂肪族烴基係指直鏈狀、支鏈狀或環狀的脂肪族烴基；芳香族烴基係指包含芳香環，且視需求具有脂肪族烴基作為取代基。此等脂肪族烴基、及芳香族烴基係視需求包含氟、氧基、羥基、胺基、羰基、或矽基等。
於本說明書中，當聚合物具有多種重複單元時，此等重複單元會進行共聚合。除非特別限定地言及，否則此等共聚合可為交互共聚合、隨機共聚合、嵌段共聚合、接枝共聚合、或此等的混合任一種。
於本說明書中，除非特別限定地言及，否則溫度的單位係使用攝氏(Celsius)。例如，20度係指攝氏20度。
〔黑色矩陣用組成物〕
本發明之組成物，其特徵為包含：(I)特定的矽氧烷聚合物、(II)矽醇縮合觸媒、(III)黑色著色劑、及(IV)溶劑而成。
以下，就本發明之組成物所含的各成分，詳細加以說明。
(I)矽氧烷聚合物
矽氧烷聚合物係指以Si-O-Si鍵(矽氧烷鍵)為主鏈的聚合物。矽氧烷聚合物的骨架結構，依據鍵結於矽的氧數可分類為聚矽氧骨架(鍵結於矽的氧數為2)、矽倍半氧烷骨架(鍵結於矽的氧數為3)、及二氧化矽骨架(鍵結於矽的氧數為4)。聚矽氧結構較多的話，則在高溫下有聚合物結構容易崩壞的傾向。於本發明中，此等矽氧烷聚合物的骨架結構係以矽倍半氧烷骨架為主，亦可為多種組合。尤其是在使其加熱硬化時，為了容易進行被膜形成時的硬化反應而提高硬化膜的強度，較佳為矽倍半氧烷結構或矽倍半氧烷結構與二氧化矽結構的混合物。
本發明之矽氧烷聚合物係具有以下通式(Ia)及/或(Ib)所示之重複單元：
Figure 106127933-A0202-12-0008-4
Figure 106127933-A0202-12-0008-3
(式中，R1表示氫、1~3價之C1~30之直鏈狀、分支狀或者環狀的飽和或不飽和脂肪族烴基、或1~3價之C6~30之芳香族烴基，於前述脂肪族烴基及前述芳香族烴基中，1個以上的伸甲基係經氧基、醯亞胺或羰基取代或者未取代，1個以 上的氫係經氟、經基、或烷氧基取代或者未取代，或者1個以上的碳係經矽取代或者未取代，當R1為2價或3價時，R1係連結多個重複單元所含有之矽彼此，於此，通式(Ia)之總重複單元中的比率x為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ib)之總重複單元中的比率y為0莫耳%以上50莫耳%以下)。
作為較佳之R1的具體實例，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、三級丁基及正戊基、苯基、萘基等。尤為包含苯基之結構，以提升對溶劑的溶解性或提升裂縫阻抗觀點而言係較佳。
x較佳為50莫耳%以上95莫耳%以下，更佳為80莫耳%以上90莫耳%以下。從合成容易度而言，y較佳為30莫耳%以下，更佳為5莫耳%以上20莫耳%以下。
於本發明中，矽氧烷聚合物之結構較佳透過含有通式(Ia)及/或(Ib)之重複單元，而具有非線性結構。亦即，通式(Ia)及/或(Ib)之單元亦可相互鍵結而形成環狀結構、或形成網目狀結構。於本發明中，矽氧烷聚合物，特別是包含通式(Ia)及/或(Ib)之重複單元以3~6聚物閉環而成的環狀結構為佳。又，亦較佳為包含多個此環狀結構，且環狀結構彼此以通式(Ia)或(Ib)之單元鍵結而成的結構。以下舉出較佳結構之實例：
Figure 106127933-A0202-12-0010-5
此外，此等矽氧烷聚合物的末端基不特別限定。當上述重複單元相互鍵結而形成環狀結構時，亦有特定的末端基不存在之情形。又，末端基可為源自羥基或烷氧基的-O0.5H或-O0.5R1(R1係如前述定義)。亦可視需求組合使用直鏈結構之矽氧烷聚合物。惟，在要求高溫耐性的用途中，直鏈結構之矽氧烷聚合物較佳為總矽氧烷聚合物的30莫耳%以下。
又，矽氧烷聚合物的質量平均分子量通常係選自200以上15,000以下，例如可選擇200以上10,000以下、或500以上15,000以下。而且，基於對有機溶劑的溶解性、對鹼顯像液的溶解性觀點，較佳為1,000以上10,000以下，更佳為1,000以上5,000以下。於此，質量平均分子量係指根據凝膠滲透層析的苯乙烯換算質量平均分子量。又，根據苯乙烯換算之質量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比Mw/Mn較佳為2.5以下，更佳為2.0以下。
(II)矽醇縮合觸媒
本發明之組成物係包含矽醇縮合觸媒而成。矽醇縮合觸媒係以促進矽氧烷聚合物的縮合反應為目的而使用。具體而言，可大致分類為(i)經照射光即分解而放出酸的光酸產生劑；(ii)經照射光即分解而放出鹼的光鹼產生劑；(iii)藉由熱發生分解而放出酸的熱酸產生劑；及(iv)藉由熱發生分解而放出鹼的熱鹼產生劑
此外，亦有藉由照射光，因結構異構化而使熱分解溫度降低的熱酸產生劑或熱鹼產生劑，惟此等係分類為(i)光酸產生劑或(ii)光鹼產生劑。此等矽醇縮合觸媒可依據硬化膜製程中所利用的縮合反應或交聯反應來選擇。於此，光可舉出可見光、紫外線、紅外線、X射線、電子射線、α射線、或γ射線等。
光酸產生劑或光鹼產生劑是一種於曝光時產生酸或鹼的物質，而產生的酸或鹼，茲認為有助於矽氧烷聚合物的縮合反應。使用本發明之組成物形成例如正型圖案時，一般係將組成物塗布於基板上而形成被膜，並對該被膜進行曝光，以鹼顯像液進行顯像，再去除經曝光的部分。於此，矽醇縮合觸媒較佳為並非在該曝光(下稱最初曝光)，而是在第2次所進行的整面曝光時產生酸或鹼，且最初曝光時的波長係以吸收較少為佳。例如，以g射線(峰值波長436nm)及/或h射線(峰值波長405nm)進行最初曝光，並以g+h+i射線(峰值波長365nm)進行第2次曝光時的波長時，光酸產生劑或光鹼產生劑較佳選擇 波長365nm下的吸光度比波長436nm及/或405nm下的吸光度更大者。具體而言，波長365nm下的吸光度/波長436nm下的吸光度的比或波長365nm下的吸光度/波長405nm下的吸光度的比較佳為5/1以上，更佳為10/1以上，再更佳為100/1以上。
又，熱酸產生劑或熱鹼產生劑係於後烘烤時產生酸或鹼者。藉由光、或者熱產生的酸或鹼，於後烘烤時茲認為有助於矽氧烷聚合物的縮合反應。
本化合物的添加量，隨分解產生之活性物質的種類、產生量、要求之感度‧曝光部與未曝光部的溶解對比，其最佳量雖不同，惟相對於矽氧烷聚合物的總質量100質量份，較佳為0.1~10質量份，更佳為0.5~3質量份。添加量若少於0.1質量份，產生之酸或鹼的量過少，於後烘烤時無法加速縮合反應，而容易引起圖案鬆塌。另一方面，添加量多於10質量份時，則形成之被膜會產生裂縫。又，若添加量增加，則會因熱分解而引起硬化物的電絕緣性劣化或氣體釋出，而在後續步驟中發生問題。
作為前述光酸產生劑的實例，可任意地選自一般所使用者，例如可舉出重氮甲烷化合物、三
Figure 106127933-A0202-12-0012-11
化合物、磺酸酯、二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、鋶鹽、銨鹽、鏻鹽、磺醯亞胺化合物等。
包括上述者，作為可具體使用的光酸產生劑，可舉出4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟膦酸酯、4-甲氧基苯基二苯基鋶六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶甲磺 酸酯、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸酯、三苯基鋶四氟硼酸酯、三苯基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽、三苯基鋶六氟膦酸酯、三苯基鋶六氟砷酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶對甲苯磺酸酯、4-苯基苯硫基二苯基四氟硼酸酯、4-苯基苯硫基二苯基六氟膦酸酯、三苯基鋶甲磺酸酯、三苯基鋶三氟乙酸酯、三苯基鋶對甲苯磺酸酯、4-甲氧基苯基二苯基鋶四氟硼酸酯、4-苯基苯硫基二苯基六氟砷酸鹽、4-苯基苯硫基二苯基對甲苯磺酸酯、N-(三氟甲基磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)鄰苯二甲醯亞胺、5-降莰烯-2,3-二羧醯亞胺基三氟甲磺酸酯、5-降莰烯-2,3-二羧醯亞胺基對甲苯磺酸酯、4-苯基苯硫基二苯基三氟甲磺酸酯、4-苯基苯硫基二苯基三氟乙酸酯、N-(三氟甲基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)雙環〔2.2.1〕庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(九氟丁基磺醯氧基)萘醯亞胺等。
又，5-丙基磺醯氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基-(2-甲基苯基)乙腈、5-辛基磺醯氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基-(2-甲基苯基)乙腈、5-樟腦磺醯氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基-(2-甲基苯基)乙腈、5-甲基苯基磺醯氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基-(2-甲基苯基)乙腈等，由於在h射線的波長區域具有吸收，不欲使其對h射線具有吸收時則應避免使用。
作為前述光鹼產生劑的實例，可舉出具有醯胺之多取代醯胺化合物、內醯胺、醯亞胺化合物或者包 含此等結構之化合物。
又，作為較佳之光鹼產生劑，可舉出以下通式(IIa)所示之光鹼產生劑，更佳可舉出其水合物或溶劑合物；
Figure 106127933-A0202-12-0014-6
(式中，p為1以上6以下之整數，R3~R8各自獨立地為氫、鹵素、羥基、巰基、硫醚、矽基、矽醇、硝基、亞硝基、亞磺酸基、磺酸基、磺酸根基、膦基、氧膦基、膦醯基、膦酸根基、胺基、銨、可包含取代基之C1~20之脂肪族烴基、可包含取代基之C6~22之芳香族烴基、可包含取代基之C1~20之烷氧基、或可包含取代基之C6~20之芳氧基，R3~R6中的2個以上可鍵結而形成環狀結構，前述環狀結構可包含雜原子，N為含氮雜環之構成原子，前述含氮雜環為3~10員環，前述含氮雜環亦可進一步具有與CpH2pOH基不同之可包含取代基之碳數1~20的脂肪族烴基)。
R3~R6較佳為根據使用之曝光波長來適宜選擇。在針對顯示器的用途中，例如可使用對g、h、i射線使吸收波長位移之乙烯基、炔基等不飽和烴鍵官能基、或烷氧基、硝基等，尤以甲氧基、乙氧基為佳。
作為式(IIa)所示之化合物的具體實例，可舉出以下者：
Figure 106127933-A0202-12-0015-7
作為前述熱酸產生劑的實例，可舉出各種脂肪族磺酸與其鹽、檸檬酸、乙酸、馬來酸等的各種脂肪族羧酸與其鹽、苯甲酸、鄰苯二甲酸等的各種芳香族羧酸與其鹽、芳香族磺酸與其銨鹽、各種胺鹽、芳香族重氮鹽及膦酸與其鹽等及產生有機酸之鹽或酯等。本發明所使用之熱酸產生劑當中，特別是以包含有機酸與有機鹼的鹽為佳，更佳為包含磺酸與有機鹼的鹽。
作為較佳之磺酸，可舉出對甲苯磺酸、苯磺酸、對十二烷基苯磺酸、1,4-萘二磺酸、甲磺酸等。此等酸產生劑可單獨或混合使用。
作為前述熱鹼產生劑的實例，可舉出咪唑、三級胺、四級銨等產生鹼的化合物及此等之混合物。作為放出之鹼的實例，可舉出N-(2-硝基苯甲氧羰基)咪唑、N-(3-硝基苯甲氧羰基)咪唑、N-(4-硝基苯甲氧羰基)咪唑、N-(5-甲基-2-硝基苯甲氧羰基)咪唑、N-(4-氯-2-硝基 苯甲氧羰基)咪唑等的咪唑衍生物、1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7等。此等鹼產生劑係與酸產生劑相同，可單獨或混合使用。
當矽醇縮合觸媒為酸產生劑時，產生的酸之沸點、分解溫度、或昇華溫度的任一者較佳為300℃以下，更佳為不會因後烘烤而殘留膜中的酸。這是因為，酸雖為矽醇之縮合觸媒，然而，尤其是在高溫下存在強酸時，會促進矽氧烷基的分解或Si-C鍵的斷裂之故。由此，在矽氧烷硬化物中殘留有強酸的狀態下於CVD或加熱步驟中暴露於高溫時，則有低分子之矽氧烷昇華物或有機物等形成逸出氣體之虞。
(III)黑色著色劑
作為黑色著色劑，可使用周知之各種無機及有機著色劑，而基於提高耐熱性觀點，較佳使用無機黑色著色劑。作為此種黑色著色劑，例如可舉出碳黑、鈦系黑色顏料、氧化鐵顏料及複合金屬氧化物顏料等。作為碳黑，有爐黑、槽黑、乙炔黑、熱碳黑及燈黑等，作為包含市售碳黑者，可舉出TSBK-007(商品名，大成化工公司製)等。鈦系黑色顏料係主要包含低階氧化鈦或氮氧化鈦等，作為市售鈦系黑色顏料，可舉出Titan Black(商品名，Mitsubishi Materials Electronic Chemicals股份有限公司)等。氧化鐵顏料係主要包含被稱為磁鐵礦的黑色氧化鐵(Fe3O4)。複合金屬氧化物顏料為包含多種金屬氧化物之固溶體的無機顏料，係含有Cu、Fe、Mn、Cr、Co、V及Ni等。作為黑色複合金屬氧化物顏料，有Fe-Cr系顏料、 Cu-Cr-Mn系顏料、Cu-Mn-Fe系顏料、Co-Fe-Cr系顏料等，市場上販售有Black3500(商品名，ASAHI KASEI KOGYO股份有限公司製)及Black # 3510(商品名，大日精化工業股份有限公司製)等。此等黑色著色劑當中，基於遮光性或低反射性觀點，較佳使用碳黑。
本發明所使用之黑色著色劑所含的碳黑，其體積平均粒徑較佳為1~300nm，更佳為50~150nm。藉由將黑色著色劑的平均粒徑設在此範圍內，可得良好的遮光性。此外，此種體積平均粒徑可依據動態光散射法(DLS：Dynamic Light Scattering)，藉由日機裝股份有限公司製Nanotrac粒度分析計等裝置來測定。
本發明所使用之黑色著色劑亦可與分散劑組合使用。作為分散劑，例如亦可使用日本特開2004-292672號公報所記載之高分子分散劑等的有機化合物系分散劑。
於本發明之組成物中，黑色著色劑與矽氧烷聚合物的質量比係由以黑色矩陣求得的OD(光學濃度)來決定。較佳為黑色著色劑：矽氧烷聚合物=10：90~70：30。
(IV)溶劑
作為溶劑，例如可舉出乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚等的乙二醇單烷基醚類、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚等的二乙二醇二烷基醚類、乙酸甲賽璐蘇、乙酸乙賽璐蘇等的乙二醇烷 基醚乙酸酯類、丙二醇單甲基醚(PGME)、丙二醇單乙基醚等的丙二醇單烷基醚類、丙二醇單乙基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單丙基醚乙酸酯等的丙二醇烷基醚乙酸酯類、苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴類、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮、環己酮等的酮類等。此等溶劑可各自單獨、或組合2種以上使用。溶劑的摻混比係隨塗布方法或塗布後的膜厚要求而異。例如，採用噴塗時，係以矽氧烷聚合物與任意成分的總質量為基準，係90質量%以上等；而採用在顯示器的製造中使用的大型玻璃基板之狹縫塗布時，通常取50質量%以上，較佳為60質量%以上；通常取90質量%以下，較佳為85質量%以下。
本發明之組成物係以前述之(I)~(IV)為必需者，惟可視需求進一步組合其他化合物。就此等可組合之材料加以說明，則如下所述。此外，相對於全體的質量，占組成物全體之(I)~(IV)以外的成分較佳為10%以下，更佳為5%以下。
(任意成分)
又，本發明之黑色矩陣用組成物亦可視需求包含其他的任意成分。作為此種成分，可舉出感光劑或界面活性劑等。
為改善塗布性，較佳使用界面活性劑。作為可使用於本發明之黑色矩陣用組成物的界面活性劑，例如可舉出非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、兩性界面活性劑等。
作為上述非離子性界面活性劑，例如可舉出聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯十六基醚等的聚氧乙烯烷基醚類或聚氧乙烯脂肪酸二酯、聚氧脂肪酸單酯、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物、乙炔醇、乙炔二醇、乙炔醇之聚乙氧化物、乙炔二醇之聚乙氧化物等的乙炔二醇衍生物、含氟界面活性劑，例如Fluorad(商品名，住友3M股份有限公司製)、MEGAFACE(商品名，DIC股份有限公司製)、Surflon(商品名，旭硝子股份有限公司製)、或有機矽氧烷界面活性劑，例如KP341(商品名，信越化學工業股份有限公司製)等。作為前述乙炔二醇，可舉出3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇等。
又，作為陰離子性界面活性劑，可舉出烷基二苯基醚二磺酸之銨鹽或有機胺鹽、烷基二苯基醚磺酸之銨鹽或有機胺鹽、烷基苯磺酸之銨鹽或有機胺鹽、聚氧乙烯烷基醚硫酸之銨鹽或有機胺鹽、烷基硫酸之銨鹽或有機胺鹽等。
再者，作為兩性界面活性劑，可舉出2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑鎓甜菜鹼、月桂酸醯胺丙基羥基碸甜菜鹼等。
此等界面活性劑可單獨或混合2種以上使用，相對於黑色矩陣用組成物的總質量，其摻混比通常為50~10,000ppm，較佳為100~5,000ppm。
又，亦可藉由對本發明之黑色矩陣用組成物添加感光劑而賦予感光性。透過選擇感光劑的種類，可使本發明之黑色矩陣用組成物發揮作為正型感光性組成物或負型感光性組成物任一者之機能。
〔黑色矩陣之製造方法〕
本發明之黑色矩陣可使用上述黑色矩陣用組成物以任意方法形成。較佳為，本發明之黑色矩陣之製造方法，其特徵為包含將本發明之組成物塗布於基板而形成塗膜，並使前述塗膜硬化而成。
作為所用基板，並未特別限定，可舉出矽基板、玻璃板、金屬板、陶瓷板等的各種基板，尤以液晶顯示器的陣列基板等，係較佳作為本發明之基板。塗布方法不特別限定，例如可採用旋轉塗布法、浸漬塗布法、刀塗布法、輥塗布法、噴塗法、狹縫塗布法等各種方法。或者，亦可於塗布時將黑色矩陣用組成物印刷成所要的圖案。
如此形成於基板上的塗膜係視需求進行預烘烤。預烘烤溫度可根據組成物所含之有機溶劑的種類來調整，一般而言若溫度過低的話，則塗膜中之有機溶劑的殘留量變多，而有成為侵蝕基板運送機器等的原因之情形；另一方面，溫度過高的話則其經劇烈乾燥，而發生塗布不均。因此，預烘烤溫度較佳為80~150℃，更佳為100~120℃。預烘烤例如可使用加熱板、烘箱等的加熱裝置來進行；預烘烤的時間係隨使用之有機溶劑的種類與預烘烤的溫度而異，較佳為30秒~10分鐘，更佳為1 分鐘~5分鐘。
視需求進行預烘烤後，使塗膜硬化。硬化時的溫度，只要是使塗膜硬化的溫度則可任意選擇。然而，溫度過低的話，有時反應未能充分進行而未能充分硬化。一般而言，在後續步驟中例如以CVD這種高溫真空製程(300~350℃)形成氧化膜或氮化膜時，茲認為透過以同等程度或更低之溫度使其硬化則可消除逸出氣體。然而，於本發明中藉由矽醇縮合觸媒的硬化，縱使為約200℃左右，也能使其充分硬化，而基於後續步驟中的逸出氣體觀點，較佳為230℃以上。又，時間不特別限定，較佳設為0.5~2小時。再者，處理一般係於大氣中進行，惟亦可視需求於氮氣、氦氣、氬氣等的惰性氣體環境下進行。又，加熱裝置亦不特別限定，例如可使用加熱板、烘箱等。
硬化後，視需求，藉由蝕刻將黑色矩陣圖案化。作為蝕刻方法，有乾蝕刻法與濕蝕刻法，可視用途而任意選擇。於塗布之際將黑色矩陣用組成物印刷成所要的圖樣時，可省略此蝕刻步驟。又，當黑色矩陣用組成物含有感光劑或具有感光性時，可隔著遮罩照射光，進行顯像處理來代替蝕刻處理而獲得所要的圖案。
若為本發明之黑色矩陣，由於具有高耐熱性，縱使形成於陣列基板側，黑色矩陣本身的遮光性或絕緣性也不會變差而能夠維持良好的遮光性及絕緣性。
又，亦能以層被覆於本發明之黑色矩陣，而形成黑色矩陣複合物。於此，該層較佳為塗布包含具有 上述通式(Ia)及/或(Ib)所示之重複單元的矽氧烷聚合物而成的組成物並使其硬化而成者。本發明之黑色矩陣可應用於例如顯示裝置等，此時，由於黑色矩陣的高低差係藉由保護膜而平坦化，因而更佳。
〔實施例〕
以下舉出實施例、比較例對本發明更具體地加以說明，惟本發明不受此等實施例、比較例任何限定。
<合成例1(矽氧烷聚合物A的合成)>
於四頸燒瓶投入107g甲基三乙氧基矽烷、96g苯基三乙氧基矽烷與300g的PGMEA，使其溶解。其次添加44質量%氫氧化鈉水溶液48g，以500rpm攪拌2小時。接著以乙酸水進行中和，攪拌1小時。其後，將反應溶液移至分液漏斗並靜置30分鐘，使有機溶媒相與水相分離。捨去水相，於分液漏斗中的有機溶媒相新添加100g純水並予以振盪，萃取出殘留於有機溶媒相的鹼成分及水可溶成分並加以洗淨。實施此洗淨操作3次。其後，回收以純水洗淨之有機溶媒相。實施有機溶媒相所含之矽氧烷聚合物A的分子量測定，結果聚苯乙烯換算的數量平均分子量為1,200、質量平均分子量為1,700。
<合成例2(矽氧烷聚合物B的合成)>
於四頸燒瓶投入125g甲基三乙氧基矽烷、63g四乙氧基矽烷與200g的PGME，使其溶解。其次添加69質量%氫氧化鈉水溶液58g，以500rpm攪拌2小時。接著以乙酸水進行中和，攪拌1小時。其後，將反應溶液移至分液漏斗並靜置30分鐘，使有機溶媒相與水相分離。捨去水相， 於分液漏斗中的有機溶媒相新添加100g純水並予以振盪，萃取出殘留於有機溶媒相的鹼成分及水可溶成分並加以洗淨。實施此洗淨操作3次。其後，回收以純水洗淨之有機溶媒相。實施有機溶媒相所含之矽氧烷聚合物B的分子量測定，結果聚苯乙烯換算的數量平均分子量為1,600、質量平均分子量為3,500。
<合成例3(矽氧烷聚合物C的合成)>
於四頸燒瓶投入89g甲基三乙氧基矽烷、96g苯基三乙氧基矽烷、21g四乙氧基矽烷與300g的PGMEA，使其溶解。其次添加35質量%氫氧化鈉水溶液54g，以500rpm攪拌2小時。接著以乙酸水進行中和，攪拌1小時。其後，將反應溶液移至分液漏斗並靜置30分鐘，使有機溶媒相與水相分離。捨去水相，於分液漏斗中的有機溶媒相新添加100g純水並予以振盪，萃取出殘留於有機溶媒相的鹼成分及水可溶成分並加以洗淨。實施此洗淨操作3次。其後，回收以純水洗淨之有機溶媒相。實施有機溶媒相所含之矽氧烷聚合物C的分子量測定，結果聚苯乙烯換算的數量平均分子量為1,400、質量平均分子量為3,000。
<合成例4(矽氧烷聚合物D的合成>
於四頸燒瓶投入2g的35質量%鹽酸(HCl)水溶液、400ml的PGMEA與10.0g的水。接著在滴液漏斗中調製39.7g苯基三甲氧基矽烷、34.1g甲基三甲氧基矽烷、30.8g三-(3-三甲氧基丙基)異氰尿酸酯與0.3g三甲氧基矽烷的混合溶液。將此混合溶液於10℃下向前述四頸燒瓶內滴下，於10℃攪拌3小時。對其添加200ml甲苯與200ml水， 使其分離成2層，將所得有機層在減壓下進行濃縮而去除溶媒，添加調整PGMEA，使其形成固體成分濃度40質量%的濃縮物溶液。實施所得聚矽氧烷聚合物D的分子量測定，結果聚苯乙烯換算的數量平均分子量為3,900、質量平均分子量為7,500。
實施例1(黑色矩陣用組成物的調製)
將矽氧烷聚合物A、黑色著色劑以固體成分質量比為90：10的方式混合。於此，係使用包含作為黑色著色劑之體積平均粒徑為100nm的碳黑與分散劑的TSBK-007(商品名，大成化工公司製)。又，相對於100質量份的總固體成分，添加0.1質量份之作為作為界面活性劑的KF-53(商品名，信越化學工業股份有限公司製)、0.05質量份之作為觸媒的熱鹼產生劑1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7-鄰苯二甲酸鹽(商品名，San-Apro股份有限公司)，調製成總固體成分35%的PGMEA溶液，而得到黑色矩陣用組成物。
黑色矩陣的形成
使用實施例1中所得之黑色矩陣用組成物，於玻璃基板(Corning公司製EAGLE XG(註冊商標))上形成硬化後膜厚1.0μm的黑色矩陣。此時，係於玻璃基板上塗布黑色矩陣用組成物，以130℃、90秒使用加熱板進行預烘烤，接著以250℃、1小時在空氣中進行硬化處理。
除如以下表1所記載地變更組成以外，係以與實施例1同樣的方式調製實施例2~10、比較例1及2之黑色矩陣用組成物，並與上述同樣地形成黑色矩陣。
針對上述所得之黑色矩陣的表面電阻值，如下進行評價，將結果彙整於以下表1。
表面電阻值係使用高電阻率計MCP-HT800進行測定，並以MCC-B法評價在外加電壓1000V下的表面電阻率。預烘烤後的表面電阻值係超過1.0×1012，硬化後的表面電阻值(表1)若未下降則評價為具有耐熱性。
表中，熱鹼產生劑：1,8-二吖雙環(5,4,0)十一烯-7-鄰苯二甲酸鹽 San-Apro股份有限公司製
熱酸產生劑：SI-100 三新化學公司製
光酸產生劑：NAI105 Midori化學公司製
光鹼產生劑：WPBG-140 和光純藥公司製
丙烯酸系樹脂：丙烯酸樹脂PB-123(商品名，Mitsubishi Rayon公司製)與環氧交聯劑3101L(商品名， Printeq公司製)以70：30之固體成分質量比混合而成者

Claims (14)

  1. 一種黑色矩陣用組成物，其係包含：(I)具有以下通式(Ia)及/或(Ib)所示之重複單元的矽氧烷聚合物
    Figure 106127933-A0305-02-0029-1
    Figure 106127933-A0305-02-0029-2
     (式中，R1表示氫、1~3價之C1~30之直鏈狀、分支狀或者環狀的飽和或不飽和脂肪族烴基、或1~3價之C6~30之芳香族烴基，於該脂肪族烴基及該芳香族烴基中，1個以上的伸甲基係經氧基、醯亞胺或羰基取代或者未取代，1個以上的氫係經氟、羥基、或烷氧基取代或者未取代，或者1個以上的碳係經矽取代或者未取代，當R1為2價或3價時，R1係連結多個重複單元所含之矽彼此，於此，通式(Ia)之總重複單元中的比率x為50莫耳%以上100莫耳%以下，通式(Ib)之總重複單元中的比率y為0莫耳%以上50莫耳%以下)，其根據苯乙烯換算之質量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比Mw/Mn為2.5以下，(II)矽醇縮合觸媒、 (III)黑色著色劑、及(IV)溶劑而成。
  2. 如請求項1之黑色矩陣用組成物，其係包含該通式(Ia)中R1為苯基者，且該x為50莫耳%以上95莫耳%以下。
  3. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中該矽醇縮合觸媒為光鹼產生劑。
  4. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中該矽醇縮合觸媒為熱鹼產生劑。
  5. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中該矽醇縮合觸媒為熱酸產生劑。
  6. 如請求項5之黑色矩陣用組成物，其中由該矽醇縮合觸媒所產生的酸之沸點、分解溫度、或昇華溫度的任一者為300℃以下。
  7. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中該矽醇縮合觸媒為光酸產生劑。
  8. 如請求項7之黑色矩陣用組成物，其中由該矽醇縮合觸媒所產生的酸之沸點、分解溫度、或昇華溫度的任一者為300℃以下。
  9. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中該黑色著色劑與該矽氧烷聚合物的質量比係處於黑色著色劑：矽氧烷聚合物=10：90~70：30的範圍。
  10. 如請求項1或2之黑色矩陣用組成物，其中矽氧烷聚合物的質量平均分子量為500以上15,000以下。
  11. 一種黑色矩陣之製造方法，其係包含將如請求項1至10中任一項之組成物塗布於基板而形成塗膜，並使該 塗膜硬化而成。
  12. 一種黑色矩陣之製造方法，其係包含將如請求項3或7之黑色矩陣用組成物塗布於基板而形成塗膜，隔著遮罩照射光，然後進行顯像而成。
  13. 一種黑色矩陣複合物之製造方法，其係以塗布包含具有通式(Ia)及/或(Ib)所示之重複單元的矽氧烷聚合物而成的組成物並使其硬化而成的層，被覆藉由如請求項11或12之方法所製造的黑色矩陣。
  14. 一種顯示裝置之製造方法，其係包含將如請求項1至10中任一項之組成物塗布於基板而形成塗膜，並使該塗膜硬化而形成黑色矩陣而成。
TW106127933A 2016-08-19 2017-08-18 黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法 TWI744376B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016161164A JP2018028630A (ja) 2016-08-19 2016-08-19 ブラックマトリックス用組成物、およびそれを用いたブラックマトリックスの製造方法
JP2016-161164 2016-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201816011A TW201816011A (zh) 2018-05-01
TWI744376B true TWI744376B (zh) 2021-11-01

Family

ID=59738307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106127933A TWI744376B (zh) 2016-08-19 2017-08-18 黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10719013B2 (zh)
JP (2) JP2018028630A (zh)
KR (1) KR102407313B1 (zh)
CN (1) CN109563372A (zh)
SG (1) SG11201810063SA (zh)
TW (1) TWI744376B (zh)
WO (1) WO2018033552A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11693318B2 (en) * 2018-07-17 2023-07-04 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Photosensitive resin composition, photosensitive resin coating, photosensitive dry film, and black matrix
JPWO2023032746A1 (zh) * 2021-08-31 2023-03-09

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201022852A (en) * 2008-12-10 2010-06-16 Dow Corning Switchable antireflective coatings
TW201516574A (zh) * 2013-10-22 2015-05-01 Chi Mei Corp 感光性樹脂組成物、彩色濾光片及其液晶顯示元件

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0873800A (ja) 1994-08-31 1996-03-19 T & K Touka:Kk 顔料分散組成物
JPH10204321A (ja) 1997-01-24 1998-08-04 Nippon Kayaku Co Ltd 黒色顔料組成物、高抵抗黒色感放射線性樹脂組成物及びその硬化物
TW495494B (en) * 1998-10-05 2002-07-21 Tonengeneral Sekiyu Kk Photosensitive polysilazane composition and method of forming patterned polysilazane film
JP2000327980A (ja) 1999-05-18 2000-11-28 Jsr Corp 硬化性インク、およびその使用方法、並びにその硬化方法
KR100638525B1 (ko) 1999-11-15 2006-10-25 엘지.필립스 엘시디 주식회사 컬러 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
JP2004292672A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Mikuni Color Ltd カーボンブラック分散液
US20040260018A1 (en) * 2003-04-10 2004-12-23 Simendinger William H. Thermal barrier composition
JP2006350029A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Sekisui Chem Co Ltd ブラックレジスト組成物
JP2007211062A (ja) 2006-02-07 2007-08-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 着色シリカ系被膜形成用組成物
JP2008208342A (ja) 2007-01-31 2008-09-11 Toray Ind Inc 樹脂組成物、硬化膜、および硬化膜を有するカラーフィルタ
JP5397152B2 (ja) 2009-10-22 2014-01-22 Ｊｓｒ株式会社 ポジ型感放射線性組成物、層間絶縁膜及びその形成方法
US9668745B2 (en) * 2011-12-19 2017-06-06 Depuy Ireland Unlimited Company Anatomical concentric spheres THA
TWI567498B (zh) * 2012-04-06 2017-01-21 Ａｚ電子材料盧森堡有限公司 負型感光性矽氧烷組成物
TWI459137B (zh) * 2012-05-10 2014-11-01 Chi Mei Corp 彩色濾光片用感光性樹脂組成物及其應用
JP6466087B2 (ja) * 2013-06-14 2019-02-06 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ（ルクセンブルグ）ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ 低温硬化可能なネガ型感光性組成物
US9964820B2 (en) 2014-02-04 2018-05-08 Apple Inc. Displays with flipped panel structures
JP6690239B2 (ja) * 2014-09-30 2020-04-28 東レ株式会社 感光性樹脂組成物、硬化膜、硬化膜を具備する素子及び半導体装置の製造方法
KR101751411B1 (ko) * 2016-02-19 2017-07-11 엘티씨 (주) 폴리실세스퀴옥산 수지 조성물 및 이를 포함하는 차광용 블랙 레지스트 조성물
WO2017159876A1 (ja) * 2016-03-18 2017-09-21 東レ株式会社 ネガ型感光性樹脂組成物、硬化膜、硬化膜を具備する表示装置、及びその製造方法
JP7075209B2 (ja) * 2016-12-28 2022-05-25 東京応化工業株式会社 パターン形成方法及びポリシラン樹脂前駆体の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201022852A (en) * 2008-12-10 2010-06-16 Dow Corning Switchable antireflective coatings
TW201516574A (zh) * 2013-10-22 2015-05-01 Chi Mei Corp 感光性樹脂組成物、彩色濾光片及其液晶顯示元件

Also Published As

Publication number Publication date
US10719013B2 (en) 2020-07-21
SG11201810063SA (en) 2019-03-28
JP7170543B2 (ja) 2022-11-14
US20190204734A1 (en) 2019-07-04
JP2018028630A (ja) 2018-02-22
KR102407313B1 (ko) 2022-06-13
CN109563372A (zh) 2019-04-02
WO2018033552A1 (en) 2018-02-22
JP2019526649A (ja) 2019-09-19
TW201816011A (zh) 2018-05-01
KR20190040984A (ko) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110095941B (zh) 感光性树脂组合物和半导体元件的制造方法
TWI696663B (zh) 含矽樹脂組合物
KR20120102090A (ko) 포지티브형 감광성 수지 조성물, 그것으로부터 형성된 경화막, 및 경화막을 갖는 소자
EP1662322A2 (en) Positive type photo-sensitive siloxane composition, curing film formed by the composition and device with the curing film
TWI797164B (zh) 正型感光性矽氧烷組成物、使用其之硬化膜及硬化膜的製造方法
KR102302306B1 (ko) 보호막을 구비한 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
TW201232184A (en) Negative-type photosensitive resin composition, partition wall for use in optical elements and manufacturing method thereof, manufacturing method of an optical element having said partition walls, and ink-repellent agent solution
TWI761526B (zh) 感光性矽氧烷組成物、及使用其而形成之硬化膜
CN110073476B (zh) 具备保护膜的薄膜晶体管基板及其制造方法
JP6640381B2 (ja) ブラックマトリックス用組成物、ブラックマトリックス、およびブラックマトリックスの製造方法
KR20170132726A (ko) 감광성 수지 조성물, 도전성 패턴의 제조 방법, 기판, 터치패널 및 디스플레이
TWI744376B (zh) 黑色矩陣用組成物、及使用其之黑色矩陣之製造方法
TWI795478B (zh) 聚矽氧烷、包含其而成之組成物、及使用其之硬化膜、以及硬化膜之製造方法
JP4556639B2 (ja) ネガ型感光性樹脂組成物、それから形成された透明硬化膜、および硬化膜を有する素子
JP7330256B2 (ja) ポジ型感光性ポリシロキサン組成物
TW201934618A (zh) 感光性矽氧烷組成物、及使用其之圖案形成方法
JP6639724B1 (ja) ポジ型感光性ポリシロキサン組成物
TW202111004A (zh) 柵極絕緣膜形成組成物