JP7809583B2 - Dispersion liquid for black partition wall material - Google Patents
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Description
本発明は、黒色隔壁材用分散液に関する。より詳細には、本発明は、黒色隔壁材のテーパー角を大きくすることができ、かつ、反射率も低下させることができ、高精細なディスプレイを作製するための、黒色隔壁材用分散液に関する。 The present invention relates to a dispersion liquid for a black partition wall material. More specifically, the present invention relates to a dispersion liquid for a black partition wall material that can increase the taper angle of the black partition wall material and reduce the reflectance, thereby enabling the production of high-resolution displays.
従来、ディスプレイで使用される黒色隔壁材は、誤動作防止のために高い電気絶縁性が求められる。黒色着色剤として使用されるカーボンブラックは、高い電気絶縁性を得るために、表面が絶縁性材料で被覆される。被覆が完全でない場合、電気絶縁性が発現せず、充分な信頼性が得られなかった。また、フレキシブルタイプのディスプレイは、反射防止に使用する円偏光板を取り除き、反射防止のためにカラーフィルターが使用される。カラーフィルターに使用する黒色隔壁材は、従来よりも低反射率のものが求められる。これらの用途で注目される黒色着色剤としてラクタムブラックがある(たとえば特許文献1参照)。 Conventionally, black partition wall materials used in displays are required to have high electrical insulation to prevent malfunctions. Carbon black, used as a black colorant, is coated on its surface with an insulating material to achieve high electrical insulation. If the coating is incomplete, electrical insulation is not achieved, and sufficient reliability is not achieved. Furthermore, flexible displays eliminate circular polarizers used for anti-reflection and use color filters to prevent reflection. Black partition wall materials used in color filters are required to have lower reflectivity than conventional materials. Lactam black is a black colorant that has attracted attention for these applications (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載のラクタムブラックを分散させた樹脂組成物は、黒色隔壁材に用いた場合に、テーパー角が充分に得られず、ディスプレイの高精細化には適していなかった。 However, when the resin composition containing dispersed lactam black described in Patent Document 1 was used as a black partition wall material, it was not possible to obtain a sufficient taper angle, making it unsuitable for achieving high-definition displays.
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、黒色隔壁材のテーパー角を大きくすることができ、かつ、反射率も低下させることができ、高精細なディスプレイを作製することのできる黒色隔壁材用分散液を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these conventional problems, and aims to provide a dispersion liquid for black partition wall materials that can increase the taper angle of black partition wall materials and reduce reflectance, thereby enabling the production of high-definition displays.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、微細化されたラクタムブラックと、ブロック型共重合体であるアクリル系分散剤とを併用した分散剤を用いることにより、上記課題を同時に解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。上記課題を解決する本発明は、以下の構成を主に備える。 As a result of extensive research into solving the above problems, the inventors discovered that the above problems could be solved simultaneously by using a dispersant that combines finely divided lactam black with an acrylic dispersant that is a block copolymer, and thus completed the present invention. The present invention, which solves the above problems, mainly comprises the following features:
(1)ラクタムブラックと、アクリル系分散剤と、樹脂と、溶剤とを含み、前記ラクタムブラックは、体積基準粒径D50値が、20~60nmであり、体積基準粒径D90値が、40~110nmであり、前記アクリル系分散剤は、ブロック型共重合体を含む、黒色隔壁材用分散液。 (1) A dispersion for a black partition wall material, comprising lactam black, an acrylic dispersant, a resin, and a solvent, wherein the lactam black has a volume-based particle size D50 value of 20 to 60 nm and a volume-based particle size D90 value of 40 to 110 nm, and the acrylic dispersant contains a block copolymer.
このような構成によれば、得られる黒色隔壁材のテーパー角を大きくすることができ、かつ、反射率も低下させることができ、高精細なディスプレイを作製することのできる黒色隔壁材用分散液を提供することができる。 This configuration makes it possible to increase the taper angle of the resulting black partition wall material and reduce the reflectance, thereby providing a dispersion for black partition wall material that can be used to produce high-definition displays.
本発明によれば、黒色隔壁材のテーパー角を大きくすることができ、かつ、反射率も低下させることができ、高精細なディスプレイを作製することのできる黒色隔壁材用分散液を提供することができる。 The present invention provides a dispersion for black partition wall material that can increase the taper angle of the black partition wall material and reduce the reflectance, enabling the production of high-resolution displays.
<黒色隔壁材用分散液>
本発明の一実施形態の黒色隔壁材用分散液(以下、分散液ともいう)は、ラクタムブラックと、アクリル系分散剤と、樹脂と、溶剤とを含む。ラクタムブラックは、体積基準粒径D50値が、20~60nmであり、体積基準粒径D90値が、40~110nmである。アクリル系分散剤は、ブロック型共重合体を含む。以下、それぞれについて説明する。
<Dispersion liquid for black partition material>
A dispersion for a black partition wall material (hereinafter also referred to as dispersion) according to one embodiment of the present invention contains lactam black, an acrylic dispersant, a resin, and a solvent. The lactam black has a volume-based particle size D50 value of 20 to 60 nm and a volume-based particle size D90 value of 40 to 110 nm. The acrylic dispersant contains a block copolymer. Each of these will be described below.
(ラクタムブラック)
ラクタムブラックは、以下の構造を有する公知のラクタムブラックである。具体的には、ラクタムブラックは、Irgaphor Black S 0100 CF(BASF社製)等である。
(Lactam Black)
The lactam black is a known lactam black having the following structure: Specifically, the lactam black is Irgaphor Black S 0100 CF (manufactured by BASF) or the like.
本実施形態のラクタムブラックは、公知のラクタムブラックを微細化したラクタムブラックである。微細化方法は特に限定されない。一例を挙げると、微細化は、公知のラクタムブラックに、水溶性無機塩および湿潤剤を用いて前処理する方法である。具体的には、前処理は、ラクタムブラックを水溶性無機塩および湿潤剤と共に混練する段階、得られた顔料を濾過および水洗する段階によって行い得る。混練は、40~100℃の温度で行うことができる。濾過および水洗は、水などを使用して無機塩を水洗した後、濾過して行い得る。水溶性無機塩は、塩化ナトリウム、塩化カリウム等である。 The lactam black of this embodiment is a lactam black obtained by micronizing a known lactam black. The micronization method is not particularly limited. One example is a method in which known lactam black is pretreated with a water-soluble inorganic salt and a wetting agent. Specifically, the pretreatment can be carried out by kneading the lactam black with the water-soluble inorganic salt and the wetting agent, and then filtering and washing the resulting pigment. Kneading can be carried out at a temperature of 40 to 100°C. Filtration and washing can be carried out by washing the inorganic salt with water or the like, followed by filtration. The water-soluble inorganic salt is sodium chloride, potassium chloride, or the like.
微細化された本実施形態のラクタムブラックの体積基準粒径D50値は、20nm以上であればよく、30nm以上であることが好ましい。また、D50値は、60nm以下であればよく、50nm以下であることが好ましい。D50値が20nm未満である場合、分散液は、分散安定性が悪くなる。一方、D50値が60nmを超える場合、分散液は、得られる黒色隔壁材のテーパー角が小さくなり、反射率が高くなる。 The volume-based particle size D50 value of the micronized lactam black of this embodiment may be 20 nm or more, and preferably 30 nm or more. The D50 value may be 60 nm or less, and preferably 50 nm or less. If the D50 value is less than 20 nm, the dispersion will have poor dispersion stability. On the other hand, if the D50 value exceeds 60 nm, the resulting black partition wall material will have a small taper angle and high reflectance.
微細化された本実施形態のラクタムブラックの体積基準粒径D90値は、40nm以上であればよく、50nm以上であることが好ましい。また、D90値は、110nm以下であればよく、100nm以下であることが好ましい。D90値が40nm未満である場合、分散液は、分散安定性が悪くなる。一方、D90値が110nmを超える場合、分散液は、得られる黒色隔壁材のテーパー角が小さくなり、反射率が高くなる。 The volume-based particle size D90 value of the micronized lactam black of this embodiment may be 40 nm or more, and preferably 50 nm or more. The D90 value may be 110 nm or less, and preferably 100 nm or less. If the D90 value is less than 40 nm, the dispersion will have poor dispersion stability. On the other hand, if the D90 value exceeds 110 nm, the resulting black partition wall material will have a smaller taper angle and higher reflectance.
微細化された本実施形態のラクタムブラックの体積基準粒径D10値は、5nm以上であることが好ましく、15nm以上であることがより好ましい。また、D10値は、40nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましい。 The volume-based particle size D10 value of the micronized lactam black of this embodiment is preferably 5 nm or more, and more preferably 15 nm or more. Furthermore, the D10 value is preferably 40 nm or less, and more preferably 30 nm or less.
本実施形態において、体積基準粒径は、ナノトラック(UPA-EX150、日機装社製)を用いて、レーザー回析式粒度測定法により測定し得る。 In this embodiment, the volume-based particle size can be measured by laser diffraction particle size measurement using a Nanotrac (UPA-EX150, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
本実施形態の分散液は、体積基準粒径の中でも、特にD50およびD90が所定の範囲に含まれることを特徴とする。すなわち、D50とD90が上記範囲内であることにより、得られる黒色隔壁材は、テーパー角が大きくなり、反射率が低くなる。すなわち、顔料粒子径が小さいほど、光が透過しやすくなるため、反射光が減る。また、顔料粒子径が小さくなれば、UV光が顔料の裏側まで回析しやすくなり、全体的に硬化が進みやすく、熱フローしにくくなる。さらに、顔料粒子径が小さくなると、樹脂や分散剤と相互作用する顔料の表面積が増える。その結果、塗膜は、塗膜内の結合力が高くなり、熱フローしにくくなる。 The dispersion of this embodiment is characterized by the volume-based particle diameters, particularly D50 and D90, falling within a specified range. By ensuring that D50 and D90 fall within the above ranges, the resulting black partition wall material has a larger taper angle and lower reflectance. The smaller the pigment particle diameter, the easier it is for light to transmit, resulting in less reflected light. Furthermore, as the pigment particle diameter decreases, UV light is more likely to diffract to the back side of the pigment, promoting overall curing and reducing thermal flow. Furthermore, as the pigment particle diameter decreases, the surface area of the pigment that interacts with the resin and dispersant increases. As a result, the coating film has stronger bonding strength within the coating film and is less susceptible to thermal flow.
ラクタムブラックの含有量は特に限定されない。一例を挙げると、ラクタムブラックの含有量は、分散液中、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。また、ラクタムブラックの含有量は、分散液中、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。ラクタムブラックの含有量が上記範囲内であることにより、分散液は、分散安定性が良好になる。 The content of lactam black is not particularly limited. For example, the content of lactam black in the dispersion is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. Furthermore, the content of lactam black in the dispersion is preferably 30% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less. By keeping the lactam black content within the above range, the dispersion has good dispersion stability.
(アクリル系分散剤)
アクリル系分散剤は、ブロック型共重合体(アクリル系ブロック共重合体)を含む。アクリル系ブロック共重合体は特に限定されない。一例を挙げると、アクリル系ブロック共重合体は、アミン化合物を単量体として含むアクリル系ブロック共重合体である。
(acrylic dispersant)
The acrylic dispersant includes a block copolymer (acrylic block copolymer). The acrylic block copolymer is not particularly limited. For example, the acrylic block copolymer is an acrylic block copolymer containing an amine compound as a monomer.
アミン化合物である単量体を含むアクリル系ブロック共重合体を構成するブロックの種類は、2種であってもよく、3種以上であってもよい。そのうち1種以上のブロックは、アミン化合物であるラジカル重合性不飽和結合を有する単量体を含むブロックである。 The types of blocks constituting the acrylic block copolymer containing a monomer that is an amine compound may be two or three or more. At least one of the blocks is a block containing a monomer that is an amine compound and has a radically polymerizable unsaturated bond.
このブロックを構成する単量体は、非環式アミン化合物、複素環式アミン化合物、又は4級アンモニウムカチオン化合物であり、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート等の非環式アミン化合物、ビニルピリジン、ペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレート等の複素環式アミン化合物、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートを塩化ベンジルにより4級化しカチオン化してなる化合物等の4級アンモニウムカチオン化合物等であることが好ましい。これらの単量体のうちの1種の単量体からなるブロックでも良く、2種以上の単量体がランダム重合してなるブロックや、2種以上の単量体がブロック重合してなるブロックでも良い。また、ペンタメチルピペリジニルメタクリレートおよび/又はジメチルアミノプロピルアクリレートのブロックと、他の重合可能なエチレン性不飽和単量体からなるブロックとからなる構造を有するものが特に好ましい。 The monomers constituting this block are acyclic amine compounds, heterocyclic amine compounds, or quaternary ammonium cation compounds, preferably acyclic amine compounds such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminopropyl (meth)acrylate, and dimethylaminobutyl (meth)acrylate; heterocyclic amine compounds such as vinylpyridine and pentamethylpiperidinyl (meth)acrylate; and quaternary ammonium cation compounds such as compounds obtained by quaternizing and cationizing dimethylaminopropyl (meth)acrylate with benzyl chloride. The block may consist of one of these monomers, or may be a block formed by random polymerization of two or more monomers, or a block formed by block polymerization of two or more monomers. Furthermore, structures consisting of blocks of pentamethylpiperidinyl methacrylate and/or dimethylaminopropyl acrylate and blocks of other polymerizable ethylenically unsaturated monomers are particularly preferred.
アミン化合物である単量体に由来するブロックと共重合する他の重合可能なブロックは、1種の単量体からなるブロックであってもよく、2種以上の単量体がランダム重合したブロックであってもよい。アミノ基やピリジン環を含む単量体由来の単位を有しないことが好ましい。また、カルボン酸基、水酸基、チオール基、硫黄やリン含有の基を有しないことがさらに好ましい。なお、他の重合可能なエチレン性不飽和単量体からなるブロックは1種であってもよく、2種のブロックであってもよい。 The other polymerizable block copolymerized with the block derived from the amine compound monomer may be a block consisting of one type of monomer, or a block formed by random polymerization of two or more types of monomers. It preferably does not contain units derived from monomers containing amino groups or pyridine rings. It is even more preferable that it does not contain carboxylic acid groups, hydroxyl groups, thiol groups, or sulfur- or phosphorus-containing groups. The block consisting of the other polymerizable ethylenically unsaturated monomer may be one type or two types.
この他の重合可能なエチレン性不飽和単量体は、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、スチレン、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、グリセロールモノアクリレート等のグリセロール(メタ)クリレート、N-フェニルマレイミド、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、カルボエポキシジアクリレート等のモノマー、オリゴマー類の群から選ばれる少なくとも1種のエチレン性不飽和単量体との共重合体等である。ただし、N-ビニルピロリドン、硫黄元素含有モノマーは使用しない方が望ましい。 Other polymerizable ethylenically unsaturated monomers include copolymers with at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of alkyl (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and butyl (meth)acrylate; styrene; 2-hydroxyethyl (meth)acrylate; allyl (meth)acrylate; benzyl (meth)acrylate; cyclohexyl (meth)acrylate; glycerol (meth)acrylates such as glycerol monoacrylate; N-phenylmaleimide; polystyrene macromonomer; polymethyl methacrylate macromonomer; and carboepoxy diacrylate. However, it is preferable not to use N-vinylpyrrolidone or sulfur-containing monomers.
ブロック共重合体は、リビングラジカル重合、アニオン重合にて合成されたブロック樹脂を採用し得る。 Block copolymers can be block resins synthesized by living radical polymerization or anionic polymerization.
アクリル系分散剤の含有量は特に限定されない。一例を挙げると、アクリル系分散剤の含有量は、分散液中、0.5質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましい。また、アクリル系分散剤の含有量は、分散液中、30.0質量%以下であることが好ましく、25.0質量%以下であることがより好ましい。アクリル系分散剤の含有量が上記範囲内であることにより、分散液は、粒度分布が所望の範囲内の粒径に調製されやすく、分散安定性が良好になる。 The content of the acrylic dispersant is not particularly limited. For example, the content of the acrylic dispersant in the dispersion is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1.0% by mass or more. The content of the acrylic dispersant in the dispersion is preferably 30.0% by mass or less, and more preferably 25.0% by mass or less. By keeping the content of the acrylic dispersant within the above range, the particle size distribution of the dispersion can be easily adjusted to a particle size within the desired range, resulting in good dispersion stability.
(樹脂)
樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、樹脂は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、アクリル系共重合樹脂、マレイン酸系共重合樹脂、縮重合反応によって得られるポリエステル樹脂、およびポリウレタン樹脂等であることがより好ましい。これらの中でも、樹脂は、現像性、分子設計の幅、およびコストの点から、アクリル系共重合樹脂であることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂が含まれることにより、分散液は、アルカリ現像液で現像可能となり、隔壁等のパターンを作成し得る。
(resin)
The resin is not particularly limited. For example, the resin is preferably an alkali-soluble resin, and more preferably an acrylic copolymer resin, a maleic acid copolymer resin, a polyester resin obtained by a condensation polymerization reaction, a polyurethane resin, or the like. Among these, the resin is preferably an acrylic copolymer resin in terms of developability, flexibility in molecular design, and cost. By including an alkali-soluble resin, the dispersion liquid can be developed with an alkali developer, and a pattern such as a partition wall can be formed.
アルカリ可溶性樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基(-P(=O)(OH2))等のアニオン性基を含む樹脂等である。 The alkali-soluble resin is not particularly limited, and examples thereof include resins containing anionic groups such as carboxyl groups, sulfonic acid groups, and phosphonic acid groups (-P(=O)(OH 2 )).
アルカリ可溶性樹脂の酸価は、アルカリ現像性の観点から、10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上であることがより好ましい。また、酸価は、300mgKOH/g以下であることが好ましく、200mgKOH/g以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of alkaline developability, the acid value of the alkali-soluble resin is preferably 10 mgKOH/g or more, and more preferably 20 mgKOH/g or more. Furthermore, the acid value is preferably 300 mgKOH/g or less, and more preferably 200 mgKOH/g or less.
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、レジスト膜の形成性の観点から、5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましい。また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、溶解性を高める観点から、100,000以下であることが好ましく、50,000以下であることがより好ましい。重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法によって測定することができる。一例として、GPC装置としてWater2690(ウォーターズ社製)、カラムとしてPLgel、5μ、MIXED-D(Polymer Laboratories社製)を使用して、展開溶媒としてテトラヒドロフラン、カラム温度25℃、流速1ミリリットル/分、RI検出器、試料注入濃度10ミリグラム/ミリリットル、注入量100マイクロリットルの条件下、クロマトグラフィーを行ない、ポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。 From the viewpoint of resist film formation, the weight-average molecular weight of the alkali-soluble resin is preferably 5,000 or more, and more preferably 10,000 or more. Furthermore, from the viewpoint of enhancing solubility, the weight-average molecular weight of the alkali-soluble resin is preferably 100,000 or less, and more preferably 50,000 or less. The weight-average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC). For example, chromatography can be performed using a Water 2690 (manufactured by Waters) GPC apparatus and a PLgel 5μ MIXED-D (manufactured by Polymer Laboratories) column under the following conditions: tetrahydrofuran as the developing solvent, a column temperature of 25°C, a flow rate of 1 milliliter/minute, an RI detector, a sample injection concentration of 10 milligrams/milliliter, and an injection volume of 100 microliters. The weight-average molecular weight can be determined as a polystyrene-equivalent.
アルカリ可溶性樹脂は、アクリル系共重合樹脂、マレイン酸系共重合樹脂、縮重合反応によって得られるポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等である。これらの中でも、アルカリ可溶性樹脂は、現像性、分子設計の幅、およびコストの観点から、アクリル系共重合樹脂であることが好ましい。 Alkali-soluble resins include acrylic copolymer resins, maleic acid copolymer resins, polyester resins obtained by condensation polymerization reactions, polyurethane resins, etc. Among these, acrylic copolymer resins are preferred as the alkali-soluble resin from the standpoints of developability, flexibility in molecular design, and cost.
アルカリ可溶性樹脂の含有量は特に限定されない。一例を挙げると、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、ラクタムブラック100質量部に対して、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましい。また、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、ラクタムブラック100質量部に対して、90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましい。 The amount of alkali-soluble resin contained is not particularly limited. For example, the amount of alkali-soluble resin contained is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more, per 100 parts by mass of lactam black. Furthermore, the amount of alkali-soluble resin contained is preferably 90 parts by mass or less, and more preferably 80 parts by mass or less, per 100 parts by mass of lactam black.
(溶剤)
溶剤は特に限定されない。一例を挙げると、溶剤は、ラクタムブラックを安定的に分散させ、樹脂等を充分に溶解させることができる観点から、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、エーテルエステル系溶剤、ケトン系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、含窒素系溶剤等が好ましい。
(solvent)
The solvent is not particularly limited, but from the viewpoint of stably dispersing lactam black and sufficiently dissolving resins and the like, preferred examples of the solvent include ester-based solvents, ether-based solvents, ether ester-based solvents, ketone-based solvents, aromatic hydrocarbon-based solvents, and nitrogen-containing solvents.
エステル系溶剤は、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エステル、蟻酸n-アミル等である。 Ester solvents include methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl ethoxyacetate, hydroxyacetic acid esters, and n-amyl formate.
エーテル系溶剤は、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等である。 Ether solvents include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether.
エーテルエステル系溶剤は、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等である。 Ether ester solvents include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether acetate.
ケトン系溶剤は、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、δ-ブチロラクトン等である。 Ketone solvents include methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, and delta-butyrolactone.
芳香族炭化水素系溶剤は、トルエン、キシレン、アルキルナフタレン等である。 Aromatic hydrocarbon solvents include toluene, xylene, and alkylnaphthalenes.
含窒素系溶剤は、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等である。 Nitrogen-containing solvents include N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, and N,N-dimethylacetamide.
溶剤の含有量は特に限定されない。一例を挙げると、溶剤の含有量は、分散液中、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。また、溶剤の含有量は、分散液中、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。溶剤の含有量が上記範囲内であることにより、分散液は、ラクタムブラックの分散安定性が優れる。 The solvent content is not particularly limited. For example, the solvent content in the dispersion is preferably 40% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. The solvent content in the dispersion is preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less. When the solvent content is within the above range, the dispersion exhibits excellent dispersion stability of lactam black.
分散液全体の説明に戻り、本実施形態の分散液の調製方法は特に限定されない。一例を挙げると、分散液は、各種材料を混合し、ビーズミル等で一昼夜練肉することにより調製し得る。 Returning to the explanation of the dispersion as a whole, the method for preparing the dispersion of this embodiment is not particularly limited. To give one example, the dispersion can be prepared by mixing various materials and kneading overnight in a bead mill or the like.
本実施形態の分散液は、黒色隔壁材のテーパー角を大きくすることができ、かつ、反射率も低下させることができ、高精細なディスプレイを作製することができる。 The dispersion of this embodiment can increase the taper angle of the black partition material and reduce the reflectance, allowing for the production of high-resolution displays.
<黒色隔壁材>
黒色隔壁材は、上記した分散液を硬化したものである。具体的には、まず、本実施形態の分散液を基板上に塗布して樹脂層(塗布膜)を形成する。その後、所定のパターンのマスクを介して、樹脂層を露光して、露光部分を光硬化させる。そして、未露光部分および半露光部をアルカリ現像液で現像して黒色隔壁材を形成する。その後、必要に応じて、黒色隔壁材をポストベークする。
<Black partition material>
The black partition wall material is obtained by curing the above-described dispersion liquid. Specifically, first, the dispersion liquid of this embodiment is applied to a substrate to form a resin layer (coating film). Then, the resin layer is exposed to light through a mask with a predetermined pattern, and the exposed portions are photocured. Then, the unexposed portions and the partially exposed portions are developed with an alkaline developer to form the black partition wall material. Thereafter, the black partition wall material is post-baked as necessary.
基板は特に限定されない。一例を挙げると、基板は、ガラス基板、シリコン基板、ポリカーボネート基板、ポリエステル基板、ポリアミド基板、ポリアミドイミド基板、ポリイミド基板、アルミニウム基板、プリント配線基板、アレイ基板等である。 The substrate is not particularly limited. Examples of substrates include glass substrates, silicon substrates, polycarbonate substrates, polyester substrates, polyamide substrates, polyamideimide substrates, polyimide substrates, aluminum substrates, printed wiring boards, and array substrates.
分散液の塗布方法は特に限定されない。一例を挙げると、分散液の塗布方法は、スクリーン印刷法、ロールコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、スピンコート法等である。また、分散液の塗布後、必要に応じて、循環式オーブン、赤外線ヒーター、ホットプレート等の加熱手段を用いて加熱することにより、樹脂層に含まれる溶剤を揮発させてもよい。加熱条件は、使用する分散液の組成に応じて適宜設定すればよい。一般には、加熱条件は、50℃~120℃の温度で、30秒~30分である。 The method for applying the dispersion is not particularly limited. Examples of methods for applying the dispersion include screen printing, roll coating, curtain coating, spray coating, and spin coating. After applying the dispersion, the solvent contained in the resin layer may be evaporated, if necessary, by heating using a heating means such as a circulation oven, infrared heater, or hot plate. Heating conditions may be appropriately set depending on the composition of the dispersion used. Generally, heating conditions are a temperature of 50°C to 120°C and a time of 30 seconds to 30 minutes.
樹脂層の露光方法は特に限定されない。一例を挙げると、露光方法は、紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線の照射である。エネルギー線量は、分散液の組成に応じて適宜設定すればよい。一例を挙げると、エネルギー染料は、30~2000mJ/cm2である。露光に用いられる光源は特に限定されない。一例を挙げると、光源は、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等である。 The method of exposing the resin layer is not particularly limited. For example, the exposure method is irradiation with active energy rays such as ultraviolet light or excimer laser light. The energy dose may be appropriately set depending on the composition of the dispersion. For example, the energy dye has an energy dose of 30 to 2000 mJ/ cm2 . The light source used for exposure is not particularly limited. For example, the light source may be a low-pressure mercury lamp, a medium-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, or the like.
現像に用いられるアルカリ現像液は特に限定されない。一例を挙げると、現像液は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液;エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン系化合物の水溶液;テトラメチルアンモニウム、3-メチル-4-アミノ-N,N-ジエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-ヒドロキシエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-メタンスルホンアミドエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-メトキシエチルアニリンおよびこれらの硫酸塩、塩酸塩又はp-トルエンスルホン酸塩等のp-フェニレンジアミン系化合物の水溶液等である。なお、アルカリ現像液は、必要に応じて、消泡剤、界面活性剤等が添加されてもよい。 The alkaline developer used for development is not particularly limited. Examples of the developer include aqueous solutions of sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.; aqueous solutions of amine compounds such as ethylamine, diethylamine, and dimethylethanolamine; and aqueous solutions of p-phenylenediamine compounds such as tetramethylammonium, 3-methyl-4-amino-N,N-diethylaniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N-β-hydroxyethylaniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N-β-methanesulfonamidoethylaniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N-β-methoxyethylaniline, and sulfates, hydrochlorides, or p-toluenesulfonates thereof. Antifoaming agents, surfactants, etc. may be added to the alkaline developer as needed.
アルカリ現像により形成された黒色隔壁材は、ポストベークされることにより、樹脂の硬化が促進され得る。ポストベークの条件は特に限定されない。一例を挙げると、ポストベークの条件は、80℃~250℃の温度で、10分~4時間である。 The black partition wall material formed by alkaline development can be post-baked to accelerate the curing of the resin. The post-baking conditions are not particularly limited. For example, the post-baking conditions are a temperature of 80°C to 250°C for 10 minutes to 4 hours.
得られる黒色隔壁材は、テーパー角が大きく、かつ、反射率が低く、高精細なディスプレイを作製することができる。 The resulting black partition wall material has a large taper angle and low reflectance, allowing for the creation of high-resolution displays.
<画像表示装置>
本実施形態の画像表示装置(ディスプレイ)は、上記した黒色隔壁材を備える。画像表示装置の具体例は、液晶表示装置、有機EL表示装置等である。画像表示装置は、上記した黒色隔壁材を形成すること以外は、常法に従って製造され得る。
<Image display device>
The image display device (display) of this embodiment includes the above-described black partition wall material. Specific examples of the image display device include a liquid crystal display device and an organic EL display device. The image display device can be manufactured according to a conventional method except for forming the above-described black partition wall material.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、これら実施例に何ら限定されない。なお、特に制限のない限り、「%」は「質量%」を意味し、「部」は「質量部」を意味する。 The present invention will be explained in more detail below using examples. The present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "%" means "% by mass" and "parts" means "parts by mass."
使用した原料を以下に示す。
<ラクタムブラック>
ラクタムブラック:IrgaphorS100CF(BASF社製)
・微細化ラクタムブラックの調製
トリミックスTX-15(井上製作所製)のタンクに、上記ラクタムブラックを800質量部、粒径20μmの塩化ナトリウム8000質量部、ジエチレングリコール1920質量部を投入した。定格電流値9.3Aの70%となる範囲で、45℃で3時間混練し、ソルトミリングを行った。得られた混練物1300質量部を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌しスラリー状とした。ろ過、水洗を繰り返し塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、40℃にて一昼夜乾燥し、95質量部の微細化ラクタムブラックを得た。
・微細化ラクタムブラック(ソルトリミング強化品)の調製
上記微細化ラクタムブラックの調製方法において、ラクタムブラックを400質量部、6時間混錬する以外は同様に調製し、40質量部の微細化ラクタムブラック(ソルトリミング強化品)を得た。
<分散剤>
・アクリル系分散剤(ABAトリブロック)の調製
脱気したガラス製装置にメタクリル酸メチル(MMA)を17g、ブチルメタクリレート(BMA)を24g、テトラヒドロフラン(THF)を1L投入し、n-ブチルリチウムのヘキサン溶液を4.5mmol投入し、MMAとBMAのランダム共重合体部分を合成した。次いで、-78℃まで冷却し、2時間攪拌した。次いで、ペンタメチルピペリジニルメタクリレート(PMPMA)を33g投入して2時間攪拌し、MMAとBMAのランダム共重合体部分に結合したPMPMAのブロック部分を合成した。さらに、MMAを17g、BMAを24g投入して、ABA型のトリブロック共重合体を合成し、2時間攪拌後、反応を停止した。大量のメタノールに合成終了した溶液を滴下し、沈殿させた。ろ紙にて分散剤を採取し、メタノールで数回洗浄し、60℃で減圧乾燥してアクリル系分散剤を得た。得られたアクリル系分散剤は、ABAトリブロック共重合体であり、BMA/MMA//b-PMPMA//b-BMA/MMA=(24/17)//18//(24/17)であった。なお「/」で区切られたモノマーはランダムに重合しており、「//b-」で区切られたモノマーはブロック構造を形成している。
アクリル系分散剤(グラフト):BYKJET-9151(ビックケミー社製)
ウレタン系分散剤(グラフト):DISPERBYK-167(ビックケミー社製)
<光重合性化合物>
DPEHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
<光重合開始剤>
イルガキュアOXE02(BASF社製)
<溶剤>
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<樹脂>
フォレットZAH-110(アルカリ可溶性感光性樹脂、固形分35質量%、綜研化学社製)
ZCR-1569H(アルカリ可溶性感光性樹脂、固形分70質量%、日本化薬社製)
<レベリング剤>
メガファックF-554(DIC社製)
The raw materials used are shown below.
<Lactam Black>
Lactam black: Irgaphor S100CF (manufactured by BASF)
Preparation of Micronized Lactam Black 800 parts by mass of the above lactam black, 8,000 parts by mass of sodium chloride having a particle size of 20 μm, and 1,920 parts by mass of diethylene glycol were placed in a tank of a Trimix TX-15 (manufactured by Inoue Seisakusho). The mixture was kneaded for 3 hours at 45°C at a current that was 70% of the rated current of 9.3 A, followed by salt milling. 1,300 parts by mass of the resulting kneaded mixture was placed in 3 liters of warm water and stirred for 1 hour while heating to 70°C to form a slurry. After repeated filtration and water washing to remove the sodium chloride and diethylene glycol, the mixture was dried overnight at 40°C to obtain 95 parts by mass of micronized lactam black.
Preparation of Micronized Lactam Black (Salt Trimming Enhanced Product) The same preparation method as in the above-mentioned preparation method of micronized lactam black was used, except that 400 parts by mass of lactam black was kneaded for 6 hours, to obtain 40 parts by mass of micronized lactam black (salt trimming enhanced product).
<Dispersant>
Preparation of Acrylic Dispersant (ABA Triblock) 17 g of methyl methacrylate (MMA), 24 g of butyl methacrylate (BMA), and 1 L of tetrahydrofuran (THF) were added to a degassed glass apparatus, followed by the addition of 4.5 mmol of a hexane solution of n-butyllithium, to synthesize a random copolymer of MMA and BMA. The mixture was then cooled to -78°C and stirred for 2 hours. Next, 33 g of pentamethylpiperidinyl methacrylate (PMPMA) was added and stirred for 2 hours to synthesize a PMPMA block moiety bonded to the random copolymer of MMA and BMA. Furthermore, 17 g of MMA and 24 g of BMA were added to synthesize an ABA triblock copolymer. After stirring for 2 hours, the reaction was terminated. The synthesized solution was dropped into a large amount of methanol to precipitate. The dispersant was collected using filter paper, washed several times with methanol, and dried under reduced pressure at 60°C to obtain an acrylic dispersant. The resulting acrylic dispersant was an ABA triblock copolymer, with the structure being BMA/MMA//b-PMPMA//b-BMA/MMA = (24/17)//18//(24/17). The monomers separated by "/" were polymerized randomly, and the monomers separated by "//b-" formed a block structure.
Acrylic dispersant (graft): BYKJET-9151 (manufactured by BYK-Chemie)
Urethane dispersant (graft): DISPERBYK-167 (manufactured by BYK-Chemie)
<Photopolymerizable compound>
DPEHA: Dipentaerythritol hexaacrylate (photopolymerization initiator)
Irgacure OXE02 (manufactured by BASF)
<Solvent>
PGME: Propylene glycol monomethyl ether PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate <Resin>
Folet ZAH-110 (alkali-soluble photosensitive resin, solid content 35% by mass, manufactured by Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.)
ZCR-1569H (alkali-soluble photosensitive resin, solid content 70% by mass, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
<Leveling agent>
Megafac F-554 (DIC)
<実施例1~4、比較例1~6>
(黒色隔壁材用顔料分散液の調製)
表1の組成(単位は質量%)となるように各種材料を混合し、ビーズミルで一昼夜練肉し、実施例1~4、比較例1~6の黒色隔壁材用顔料分散液を調製した。得られた分散液における分散組成物の粒子径は、ナノトラック(UPA-EX150、日機装社製)を使用し、D10粒径、D50粒径、D90粒径を、レーザー回析式粒度測定法により測定した。結果を表1に示す。
<Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 6>
(Preparation of pigment dispersion for black partition wall material)
Various materials were mixed to obtain the compositions (units: mass%) shown in Table 1, and the mixture was milled overnight in a bead mill to prepare pigment dispersions for black partition wall materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6. The particle sizes of the dispersion compositions in the obtained dispersions were measured by a laser diffraction particle size measurement method using a Nanotrac (UPA-EX150, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) to determine the D10 particle size, D50 particle size, and D90 particle size. The results are shown in Table 1.
(黒色隔壁材用顔料分散液レジスト組成物の調製)
顔料濃度15質量%の上記分散液を40.00質量部、アルカリ可溶性感光性樹脂ZCR-1569Hを10.60質量部、DPEHAを3.00質量部、イルガキュアOXE02を0.80質量部、メガファックF-554を0.05質量部、PGMEAを45.55質量部となる組成にて、高速攪拌機を用いて均一に混合した後、孔径3μmのフィルターでろ過して、それぞれの黒色隔壁材用顔料分散液レジスト組成物を得た。
(Preparation of Pigment Dispersion Resist Composition for Black Partition Wall Material)
A composition comprising 40.00 parts by mass of the above dispersion having a pigment concentration of 15% by mass, 10.60 parts by mass of alkali-soluble photosensitive resin ZCR-1569H, 3.00 parts by mass of DPEHA, 0.80 parts by mass of Irgacure OXE02, 0.05 parts by mass of Megafac F-554, and 45.55 parts by mass of PGMEA was uniformly mixed using a high-speed stirrer, and then filtered through a filter having a pore size of 3 μm to obtain pigment dispersion resist compositions for black partition wall materials.
得られたレジスト組成物を用いて、以下の方法により、粘度安定性、テーパー角および反射率を測定した。結果を表1に示す。 The viscosity stability, taper angle, and reflectance of the resulting resist composition were measured using the following methods. The results are shown in Table 1.
(粘度安定性)
上記実施例、比較例の黒色隔壁材用顔料分散液レジスト組成物を40℃で1週間保管し、保管前後の粘度変化を測定し、以下の評価基準にしたがって評価した。
○:粘度変化は、10%以下であった。
△:粘度変化は、10%を超え、20%以下であった。
×:粘度変化は、20%を超えた。
(viscosity stability)
The pigment dispersion resist compositions for black partition wall materials of the above Examples and Comparative Examples were stored at 40° C. for one week, and the change in viscosity before and after storage was measured and evaluated according to the following evaluation criteria.
Good: The viscosity change was 10% or less.
Δ: The viscosity change was more than 10% and 20% or less.
×: The viscosity change exceeded 20%.
(テーパー角)
上記実施例、比較例の黒色隔壁材用顔料分散液レジスト組成物を、スピンコーターにて膜厚1μmとなるようにガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で2分間プレベークした。その後、ラインパターンを有するフォトマスクと基板とのギャップを20μmとして、高圧水銀灯を用い、UV積算光量40mJ/cm2で露光した。23℃、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)2.4質量%水溶液中、0.07MPaのシャワーにて現像を行い、0.07MPaのシャワー水洗を行った。その後、250℃で30分間ポストベークした。得られた基板を、ガラスカッターを用いてパターン幅方向に分割した。6μmパターンの分割面を、電子顕微鏡を用いて観察し、画像解析によってテーパー角を測定した。結果を表1に示す。テーパー角は、大きいほど好ましい。
(Taper angle)
The pigment dispersion resist compositions for black partition wall materials of the above examples and comparative examples were applied to a glass substrate (Corning 1737) using a spin coater to a film thickness of 1 μm and prebaked at 100°C for 2 minutes. Subsequently, the substrate was exposed to UV light at a cumulative dose of 40 mJ/ cm2 using a high-pressure mercury lamp with a 20 μm gap between the substrate and a photomask having a line pattern. Development was performed at 23°C in a 2.4% by mass aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) using a shower at 0.07 MPa, followed by shower rinsing at 0.07 MPa. The resulting substrate was then postbaked at 250°C for 30 minutes. The resulting substrate was divided in the pattern width direction using a glass cutter. The divided surfaces of the 6 μm pattern were observed using an electron microscope, and the taper angle was measured by image analysis. The results are shown in Table 1. A larger taper angle is preferable.
(反射率)
上記テーパー角と同様の操作を行い、露光後の現像操作は行わず、100℃で30分間ポストベークを行い、ベタ部のみで形成された塗膜を得た。得られたベタ部の塗膜面での波長360~740nmの反射率(単位は%)を反射率計(photal MC-7300:SC、大塚電子社製)で平均値を測定した。結果を表1に示す。反射率の平均値は、小さいほど好ましい。
(reflectance)
The same procedure as for the taper angle was carried out, but without any development after exposure, post-baking was carried out at 100°C for 30 minutes to obtain a coating film formed only in the solid area. The average reflectance (unit: %) of the coating surface of the obtained solid area at wavelengths of 360 to 740 nm was measured using a reflectometer (photal MC-7300:SC, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The results are shown in Table 1. The smaller the average reflectance value, the better.
表1に示されるように、本発明の黒色隔壁材用分散液は、粘度変化が小さく、体積基準粒径(特にD50値およびD90値)が所定の範囲内になるよう調製されていた。これにより、本発明の黒色隔壁材用分散液は、黒色隔壁材用として用いた場合に、テーパー角を大きくすることができ、かつ、低反射率の塗膜が得られ、ディスプレイ材料として好適であることが分かった。 As shown in Table 1, the dispersion for black partition wall material of the present invention was prepared so that the viscosity change was small and the volume-based particle size (particularly the D50 and D90 values) was within a specified range. This demonstrates that when used as a black partition wall material, the dispersion for black partition wall material of the present invention can increase the taper angle and produce a coating film with low reflectance, making it suitable as a display material.
Claims (1)
前記ラクタムブラックは、
体積基準粒径D10値が、5~40nmであり、
体積基準粒径D50値が、20~60nmであり、
体積基準粒径D90値が、40~110nmであり、
前記アクリル系分散剤は、ブロック型共重合体を含む、黒色隔壁材用分散液。 The ink contains lactam black, an acrylic dispersant, a resin, and a solvent,
The lactam black is
The volume-based particle size D10 value is 5 to 40 nm,
The volume-based particle size D50 is 20 to 60 nm,
The volume-based particle size D90 is 40 to 110 nm,
The acrylic dispersant contains a block copolymer.
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