JP2000235114A

JP2000235114A - ブラックマトリックス形成用組成物、ブラックマトリックスの形成方法及びブラックマトリックスを付した液晶系ディスプレイ

Info

Publication number: JP2000235114A
Application number: JP2000010224A
Authority: JP
Inventors: Michiei Nakamura; 道衛中村; Keiji Nakajima; 啓二中島; Shigeru Sakamoto; 茂坂本; Takamitsu Shinoda; 孝光篠田; Mitsuo Yamazaki; 三雄山崎; Kanako Sato; 香奈子佐藤; Munehisa Maruyama; 統久丸山; Hiromi Terada; 裕美寺田; Akira Nishio; 章西尾; Masanori Takagamo; 雅則高鴨
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; Ukima Chemicals and Color Mfg Co Ltd
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; Ukima Chemicals and Color Mfg Co Ltd
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2016-04-08
Also published as: JP3771409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のブラックマトリックスの形成に伴う諸
問題点を解決し、遮光性に優れ、表示画像に明確さや鮮
明性を与えるブラックマトリックスを提供すること。【解決手段】黒色顔料と該顔料のバインダーとからな
る液晶系ディスプレイ用のブラックマトリックス用組成
物において、上記の黒色顔料が二種以上の金属の酸化物
からなり、スピネル型或いは逆スピネル型の結晶構造を
有する複合酸化物黒色顔料であって、そのＢＥＴ比表面
積が４０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とするブラック
マトリックス形成用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン、テ
レビジョン電話等の家庭用及び事務用受像機器、ビデオ
カメラ、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサ
ー等の事務用機器、ファクトリーオートメーション機
器、店舗用自動制御機器、計測機器等のディスプレイに
使用される液晶ディスプレイの表示パネルに遮光性のブ
ラックマトリックスを形成するための黒色顔料含有組成
物、ブラックマトリックスの形成方法及び該ブラックマ
トリックスを付した液晶系ディスプレイに関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、液晶ディスプレ
イ、プラズマアドレス液晶、液晶プロジェクター等の液
晶系ディスプレイのフイルター基板或いは表示パネルの
基板に、ブラックマトリックスを形成させるための黒色
顔料含有組成物において、上記黒色顔料として、優れた
着色力及び遮光性等の特性及び耐紫外線性、耐電子線
性、耐光性、耐熱性等の優れた堅牢性を有する複合酸化
物黒色顔料を用いたブラックマトリックス形成用組成
物、それを使用したブラックマトリックスの形成方法及
びブラックマトリックスを付した液晶系ディスプレイに
関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、液晶カラーディスプレイ等の場合
は、カラーフイルター用のガラス基板上に、光源光から
の透過光を分光するための赤色（以下Ｒと称す）、緑色
（以下Ｇと称す）及び青色（以下Ｂと称す）の３原色か
らなるモザイク状又はストライプ状等の画素パターンが
形成され、バックライト（光源）である蛍光ランプから
の白色光が、上記カラーフイルターを透過し、Ｒ、Ｇ及
びＢの光に分光され、これらのＲ、Ｇ及びＢの分光光に
より画像がフルカラー表示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記のように３原色の画素を有するカラーフイルターを用
いる方法では、カラーフイルターの隣り合った画素から
の色光が互いに重なり合ってＲ、Ｇ及びＢの色光が混色
することが避けられず、画素による色光の分離性が劣
り、Ｒ、Ｇ及びＢのみからなるカラーフイルターを用い
るのみでは、表示パネルとしての画像の明確さや鮮明性
に欠けてしまう。そのために液晶カラーディスプレイ等
の場合は、カラーフイルターのガラス基板上のＲ、Ｇ及
びＢの画素の回りをブラックマトリックスで囲むことで
上記の問題点を解決する試みがなされている。

【０００５】ブラックマトリックスを形成する方法とし
ては、（１）クロム等の金属を蒸着する方法、（２）黒
色染料による染着方法、（３）カーボンブラックや黒色
に配合した染料等を含む印刷インキを用いる印刷方法、
（４）感光性黒色樹脂組成物を使用し、フォトリソグラ
フ法による方法等が提案されている。

【０００６】上記（１）の方法は、コスト高で工程が複
雑で生産性が向上しないことや、設備等が大型で高価に
なる欠点がある。上記（２）の方法は、黒色に染める良
い染料がなく、２色乃至３色の染料を混合して黒色に染
色する必要があり、そのためにブラックマトリックスに
色むらができたり、充分な濃度の黒色を有するブラック
マトリックスが得られず、又、ブラックマトリックスを
形成する基板を高温処理をする場合には、ブラックマト
リックスの耐熱性や耐光性等の物性に問題があり、実用
化されるには至っていない。上記（３）の方法の黒色顔
料を含有する印刷法及び感光性樹脂を使用するリソグラ
フ法は、黒色顔料としてカーボンブラックを使用した場
合には、ブラックマトリックス形成用組成物におけるカ
ーボンブラックの分散不良によるブラックマトリックス
の遮光性の低下、カーボンブラック特有の導電性の問題
や、カーボンブラックが高含有量の場合におけるブラッ
クマトリックス形成用組成物の光硬化が不充分になる等
の問題があった。

【０００７】又、黒色顔料である鉄黒は、マグネタイト
とも呼ばれる材料であって、該材料は磁性を有している
ため、鉄黒顔料粒子が、それらの有する磁性によって分
散媒体中で凝集する傾向があり、ブラックマトリックス
形成用組成物を製造する際に顔料の分散が困難で、且つ
顔料が分散してもすぐ凝集する傾向にあり、得られるブ
ラックマトリックス形成用組成物は経時的にも分散安定
性が劣り、該組成物の着色力も低く、空気酸化に対して
も顔料の安定性に劣り、形成されるブラックマトリック
スは黒度が徐々に低下して茶色味に変わるという欠点を
有している。

【０００８】従って、上記の如き従来使用されてきた染
料及び顔料は、優れた遮光性、分散性、堅牢性等が要求
されるブラックマトリックス形成用色素としては性能上
不十分であった。従って本発明は、従来のブラックマト
リックスの形成に伴う諸問題点を解決し、遮光性に優
れ、表示画像に明確さや鮮明性を与えるブラックマトリ
ックスを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、液晶ディ
スプレイの表示パネルにおける３原色の混色を防止する
ために、３原色の画素を囲むブラックマトリックスの形
成に使用する黒色顔料について種々検討した結果、特定
の無機顔料がブラックマトリックス用としての諸物性及
び諸性質に優れ、上記の従来技術の問題解決に有効であ
ることを見出して本発明を完成した。

【００１０】即ち、本発明は、黒色顔料と該顔料のバイ
ンダーとからなる液晶系ディスプレイのブラックマトリ
ックス形成用組成物において、上記の黒色顔料が二種以
上の金属の酸化物からなり、スピネル型或いは逆スピネ
ル型の結晶構造を有する複合酸化物黒色顔料であって、
そのＢＥＴ比表面積が４０ｍ²／ｇ以上であることを特
徴とするブラックマトリックス形成用組成物、該組成物
を使用するブラックマトリックスの形成方法及びブラッ
クマトリックスを付した液晶系ディスプレイである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に好ましい発明の実施の形態を
挙げて本発明を更に詳しく説明する。本発明において
は、画像表示の方式として、液晶ディスプレイ、プラズ
マアドレス液晶、液晶プロジェクター等を液晶系ディス
プレイと称する。又、これらのディスプレイに使用され
るカラーフイルター基板、或いは表示パネル基板を単に
基板と称する。

【００１２】液晶カラーディスプレイの場合、ブラック
マトリックスの形成方法は、基板にカラーフイルターの
Ｒ、Ｇ及びＢの画素パターンと共に形成する方法と、画
素パターンの開口率を上げるために画素パターンとは別
に、例えば、ＴＦＴアレイ基板側にブラックマトリック
スを形成するオン・アレイの方法等がある。

【００１３】本発明のブラックマトリックス用組成物
は、後述する如く複合酸化物黒色顔料を感光性或いは非
感光性樹脂ワニス中に混合及び分散させたものであり、
この組成物を用いて従来公知の方法に準じて液晶ディス
プレイのカラーフイルターを形成することにより、所望
のブラックマトリックスを形成することができる。

【００１４】本発明のブラックマトリックス形成用組成
物に使用される複合酸化物黒色顔料について説明する。
本発明において使用される複合酸化物黒色顔料は、２種
類以上の金属の酸化物からなる顔料であり、高温で焼成
して作られており、顔料として耐薬品性、耐熱性、耐光
性、耐水性、耐溶剤性等の諸性質に優れ、着色力、隠蔽
力、遮光性等にも優れた特性を有し、又、顔料の分散媒
体である感光性ワニス（有機質バインダー）中における
分散性も良好であり、得られる分散液の保存安定性にも
優れており、且つ該分散液を感光性樹脂中に配合して
も、カーボンブラック顔料を使用した場合に比べ、分散
媒体であるワニスの光硬化性をほとんど阻害しないとい
う特長を有している。特に耐熱性については、他の黒色
顔料に比べて優れており、約８００℃まで安定に使用す
ることができる。

【００１５】カラーフイルター等の製造時には、フイル
ター基板上にＩＴＯ電極を蒸着により形成させたり、ワ
ニスや液晶配向膜の樹脂としてポリイミド前駆体のポリ
アミック酸を使用して、後処理でイミド化反応をする場
合等、高温熱処理を必要とする場合があるが、本発明に
おいて使用する複合酸化物黒色顔料は耐熱性に優れてお
り、上記の如き高温度下でも十分安定に使用することが
できる。

【００１６】本発明で使用する代表的な複合酸化物黒色
顔料としては、銅、クロム、鉄、マンガン、コバルト、
アルミニウム、ニッケル、亜鉛、アンチモン、チタン、
バリウム等からなる群から選ばれた二種以上の金属を主
金属成分とする複合金属酸化物顔料が挙げられ、それら
の顔料は、結晶構造としてはスピネル型或いは逆スピネ
ル型を有している。具体的な複合酸化物黒色顔料として
は、銅とクロムを主金属成分とした複合酸化物黒色顔
料、銅とマンガンを主金属成分とした複合酸化物黒色顔
料、銅と鉄とマンガンを主金属成分とした複合酸化物黒
色顔料、コバルトとクロムと鉄を主金属成分とした複合
酸化物黒色顔料、コバルトとクロムと鉄とマンガンを主
金属成分とする複合酸化物黒色顔料、コバルトとニッケ
ルとクロムと鉄を主金属成分とした複合酸化物黒色顔料
等が挙げられ、これらの顔料は単独或いは混合物として
使用することができる。

【００１７】本発明においてブラックマトリックスを形
成する顔料としては、Ｒ、Ｇ及びＢの画素から発光され
るそれぞれの可視光を充分に遮光できる複合酸化物顔料
であれば、黒色顔料に限られず、有彩色の複合酸化物顔
料であっても、単独で、或いは遮光性を有するように配
色した混合物として使用することができる。遮光性を有
するように有彩色顔料を配色する際には、これらの有彩
色顔料のみを混合してもよく、又、前記黒色顔料を有彩
色顔料に混合して使用することも好ましい。遮光性を有
するように有彩色顔料を配色して得られる色相として
は、可視光の吸収をより完全にするために黒色、暗灰色
ないし暗有彩色が望ましい。

【００１８】上記有彩色の複合酸化物顔料としては、例
えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２８（コバルト−アル
ミニウム系）、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー３６（コバル
ト−アルミニウム−クロム系）、Ｃ．Ｉ．ピグメントグ
リーン２６（コバルト−アルミニウム−クロム系）、
Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５０（チタン−ニッケル−
コバルト−亜鉛系）、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン３３
（鉄−亜鉛−クロム系）、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン
３４（鉄−ニッケル−アルミニウム系）等の複合酸化物
顔料が挙げられる。これらの顔料も本発明においては
「複合酸化物黒色顔料」の表現に含まれるものとする。

【００１９】本発明で使用する複合酸化物黒色顔料は、
湿式酸化法によって得ることが出来る。以下、湿式酸化
法と従来の乾式合成法製造方法及び湿式合成法と、その
結果得られる顔料の特性について説明する。乾式合成法
は、顔料を構成する金属成分である金属酸化物等を必要
な配合比率で混合し、高温で焼結させる方法である。例
えば、顔料を構成する金属成分の酸化物、水酸化物又は
炭酸塩等を所望の比率で均一に混合し、約６００℃以上
の温度で焼成し、次いで焼結して大きくなった粗大粒子
を強力な粉砕機により粉砕して顔料化する。この方法で
得られる顔料の一次粒子は、平均粒子径が約０．３〜
０．７μｍであり、該顔料のＢＥＴ比表面積は５ｍ²／
ｇ程度である。又、湿式合成法は、顔料を構成する金属
成分のそれぞれの塩を、同一の水系媒体中に溶解し、こ
の溶液にアルカリ剤を添加して、それぞれの金属塩を酸
化物、水酸化物等の如く、熱処理により酸化物となる化
合物として同時に析出させ、この析出混合物を焼成し、
粉砕して顔料化する製造法である。この製造方法により
得られる顔料の一次粒子の平均粒子径は約０．１〜０．
４μｍであり、ＢＥＴ比表面積は約２５ｍ²／ｇ以下で
ある。

【００２０】一方、本発明で使用する複合酸化物黒色顔
料は、例えば、湿式酸化法と呼称される新しい合成法で
製造されるものであり、この合成方法では、銅、クロ
ム、鉄、マンガン、コバルト、アルミニウム、ニッケ
ル、亜鉛、アンチモン、チタン及びバリウム等から選ば
れた２種以上の金属塩を同一水性媒体中に溶解し、この
溶液にアルカリ剤を添加して混合金属塩を混合水酸化物
等として析出させ、該析出と同時に又は析出後に、液相
中で析出している金属水酸化物を液相中で酸化処理し、
次いで焼成処理、例えば、約４００℃〜６５０℃の温度
で焼成処理を行って顔料を得る方法である。この合成方
法で得られた顔料のＢＥＴ比表面積は約４０ｍ²／ｇ以
上であり、それらの顔料の一次粒子の平均粒子径として
は約０．０１〜０．１μｍである。

【００２１】上記の如き合成方法の種類によって、得ら
れる顔料の平均粒子径やＢＥＴ比表面積が異なってく
る。乾式法や湿式法による顔料のように粒子径の大きい
顔料の方が、有機質バインダーであるワニスに分散させ
て顔料分散液とするときに、該顔料分散液の顔料の含有
率を高くすることができ、又、ほぼ同じ顔料含有量では
顔料分散液の粘度を低くすることができる。又、一般に
従来の複合酸化物黒色顔料は無機顔料であることから、
その着色力は有機系顔料に比べて劣り、又、比重が高い
ことから、顔料分散液は長期の保存中に顔料の沈降が起
こり易かった。しかしながら、上記の湿式酸化法によっ
て得られる無機顔料は、著しく微粒子化されており、こ
の微粒子化された無機顔料は、着色力、黒度、分散安定
性及び沈降安定性が著しく向上しており、本発明の目的
に最も適している。

【００２２】上記湿式酸化法による複合酸化物黒色顔料
の製造方法の好ましい実施の形態を説明する。先ず、複
合酸化物黒色顔料を構成する各構成金属の塩としては、
硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、塩化物、酢酸塩等、従来の複
合酸化物顔料の製造時に使用されているものは全て使用
することができる。これらの各構成金属の塩を水に溶解
して混合塩の溶液を調製するが、構成金属の塩の水溶液
のトータルの濃度は、約５〜５０重量％程度が適当であ
る。上記混合塩の水溶液から、金属の水酸化物を析出さ
せるために使用するアルカリ剤としては、苛性ソーダ等
の苛性アルカリが良い。アルカリ剤によって金属の混合
水酸化物を析出させ、次いで該水酸化物を酸化処理する
が、該酸化処理に際しては金属水酸化物の濃度は低い方
が酸化効率が上がるので、得られる顔料の微細化に効果
がある。このような理由で酸化処理時における金属水酸
化物の濃度は、主要金属塩基準で０．０５〜０．５モル
／リットルが適当である。水酸化物の析出反応及び酸化
処理時の液のｐＨは７〜１３の範囲が適当である。金属
水酸化物の合成温度は２０〜４０℃の範囲が好ましく、
熟成温度は７０〜１００℃の範囲が好ましい。

【００２３】湿式酸化法では、アルカリ剤によって析出
沈殿した混合金属水酸化物を、例えば、その２価の金属
イオンを３価の金属イオンに酸化処理するように、金属
イオンを低原子価から高原子価に酸化処理することが必
須要件であり、使用する酸化剤としては過酸化水素、過
酸化ソーダ、塩素酸ソーダ、空気、酸素ガス等いずれの
酸化剤でもよいが、酸化によって不純物を生じない酸化
剤、例えば、過酸化水素水、空気及び酸素ガスが好まし
い酸化剤である。

【００２４】上記酸化処理後に酸化物を濾過及び乾燥し
た後、該乾燥物を焼成する。該焼成は酸化性雰囲気下で
４００〜６５０℃の温度で３０分間〜１時間行ない、上
記乾燥物を完全なスピネル構造を有する複合酸化物顔料
とする。この湿式酸化法によれば、沈殿された混合金属
水酸化物を水相中で酸化処理することにより、比較的低
温の焼成温度でも単一スピネル構造を有する顔料の一次
粒子を微粒子化することができ、得られる顔料はソフト
な粒子であって、乾式粉砕或いは湿式磨砕が容易である
という特長も有している。

【００２５】前記したように複合酸化物黒色顔料の特長
の一つは、該顔料が高温で焼成される結果、特定の結晶
構造を持つ複合金属酸化物からなっていることであり、
そのために顔料としての耐熱性が高く、ブラックマトリ
ックスの形成に際して、有機物が燃焼する温度、例え
ば、４５０℃〜９００℃においても十分な耐熱性を有し
ていることである。

【００２６】本発明の組成物において顔料のバインダー
として使用する低融点ガラスフリット成分としては、例
えば、酸化鉛・酸化珪素・酸化硼素を主成分とする鉛硼
珪酸系ガラスの微細粉末であり、その組成により焼成温
度が約５００℃の低温焼成ガラスフリットから約７００
℃の高温焼成のガラスフリットがあり、それらは副成分
として酸化ナトリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化リチウム、酸化アルミニウム等が加えられたも
のである。

【００２７】本発明のブラックマトリックス用組成物
は、該組成物を基板へ塗布する方法、パターンの形成方
法等によって、その組成物の構成、ワニス、添加剤類が
決められる。本発明のブラックマトリックス用組成物を
基板上に印刷してブラックマトリックスを形成する方法
としては、孔版スクリーン印刷、凹版グラビア印刷、オ
フセット凹版印刷、オフセット平版印刷、凸版印刷等の
各種印刷法、電着塗装法、電子印刷法、静電印刷法、熱
転写法等が挙げられる。

【００２８】本発明のブラックマトリックス形成用組成
物は、そのバインダーの少なくとも一部として感光性樹
脂を用いることによって、感光性のブラックマトリック
ス形成用組成物とすることができる。本発明の感光性の
ブラックマトリックス形成用組成物を使用して、フォト
リソグラフィ法でブラックマトリックスを形成する方法
としては、スピンコーティングやロールコーティング等
により組成物を基板全面に塗布した後、フォトリソグラ
フィによる方法、印刷法や熱転写法等により粗パターン
を形成した後、フォトリソグラフィにより精密なパター
ンを形成する方法等を使用することができる。本発明に
おける組成物の成分としては、前記の複合酸化物黒色顔
料、前記の無機系バインダー以外に、顔料を分散させる
ための有機質バインダーであるワニスを使用することが
できる。該ワニスとしては、上記した塗布方法、パター
ン形成方法によってそれぞれ適する従来公知の非感光性
及び感光性のワニスが用いられる。

【００２９】非感光性のワニスとしては、孔版スクリー
ンインキ、凹版グラビヤインキ、オフセット凹版イン
キ、オフセット平版インキ、凸版インキ等の印刷インキ
に使用するワニス、電着塗装に使用するワニス、電子印
刷や静電印刷の現像剤に使用するワニス、熱転写リボン
に使用するワニス等が挙げられる。又、感光性のワニス
としては、例えば、紫外線硬化型インキ、電子線硬化型
インキ等に用いられる感光性樹脂ワニス等が挙げられ
る。これらのワニス以外にも前記塗布方法及びフォトリ
ソグラフィ方法等に適したワニスを使用することができ
る。

【００３０】非感光性樹脂バインダーの例としては、セ
ルロースアセテートブチレート系樹脂、ニトロセルロー
ス系樹脂、スチレン系（共）重合体、ポリビニルブチラ
ート系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、ポリエステル系
樹脂、アミノ樹脂変性ポリエステル樹脂、ポリウレタン
系樹脂、アクリルポリオールウレタン系樹脂、可溶性ポ
リアミド系樹脂、可溶性ポリイミド系樹脂等、カゼイ
ン、ヒドロキシエチルセルロース、スチレン−マレイン
酸エステル系共重合体の水溶性塩、（メタ）アクリルエ
ステル系（共）重合体の水溶性塩、水溶性アミノアルキ
ッド系樹脂、水溶性アミノ樹脂変性ポリエステル樹脂、
水溶性ポリアミド系樹脂等が挙げられ、これらのバイン
ダーは単独或いは組み合わせて使用することができる。
前記複合酸化物黒色顔料と上記のバインダーを従来公知
の方法により、混合及び分散混練することにより本発明
のブラックマトリックス形成用組成物が得られる。

【００３１】本発明のブラックマトリックス形成用組成
物に使用することができる感光性の樹脂ワニスとして
は、例えば、紫外線硬化性インキ、電子線硬化性インキ
等が挙げられる。特にフォトリソグラフィーとエッチン
グによるパターン形成方法に使用されている感光性の樹
脂ワニスが好適である。例えば、具体的には、感光性環
化ゴム系樹脂、感光性フェノール系樹脂、感光性（メ
タ）アクリル系樹脂、感光性スチレン−（メタ）アクリ
ル系樹脂、感光性ポリアミド系樹脂、感光性ポリイミド
系樹脂、感光性の不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステ
ル系アクリレート樹脂、ポリエポキシ系アクリレート樹
脂、ポリウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系
アクリレート樹脂、ポリオール系アクリレート樹脂等に
反応性希釈剤として従来公知の多官能性アクリル単量体
を加えたもの、更にはこれらに必要に応じて有機溶媒や
水系媒体を加えたワニスが挙げられる。前記の複合酸化
物黒色顔料と上記のワニスとの混合物にベンゾインエー
テル、ベンゾフェノン等の光重合開始剤を加え、従来公
知の方法により混練することにより、本発明の感光性ブ
ラックマトリックス形成用組成物とすることができる。

【００３２】上記の感光性ブラックマトリックス形成用
組成物を用いてブラックマトリックスを形成する場合に
は、該組成物をスピンコート、ロールコート等のコーテ
ィング方式により基板上に均一に塗布し、予備乾燥後フ
ォトマスクを密着させ、超高圧水銀灯を使用して露光及
び硬化を行う。次いで現像及び洗浄を行い、必要に応じ
ポストベークを行うことによりブラックマトリックスを
形成することができる。又、上記の光重合開始剤に代え
て熱重合開始剤を使用しても熱重合性の本発明のブラッ
クマトリックス形成用組成物とすることができる。本発
明のブラックマトリックス形成用組成物における複合酸
化物黒色顔料に対する有機バインダーの割合は、顔料１
００重量部に対し、有機バインダー５〜３００重量、好
ましくは１０〜約２００重量部のの範囲である。

【００３３】又、前記した無機バインダーである低融点
ガラスフリットをバインダーとする本発明のブラックマ
トリックス形成用組成物においては、顔料に対する無機
バインダーの割合は、顔料１００重量部に対し、無機バ
インダー５〜２００重量部、好ましくは１０〜約１００
重量部の範囲である。該組成物を用いてブラックマトリ
ックスを形成する際の焼成温度としては、組成物中に含
まれている有機バインダーが全量燃焼してなくなり、且
つ無機バインダーが溶融して複合酸化物黒色顔料が基板
に固着する温度、例えば、約４５０〜９００℃が望まし
い。

【００３４】上記の如くして形成されたブラックマトリ
ックスは、特に種々のカラーディスプレイに好適であ
り、液晶系ディスプレイのカラーフイルターとして液晶
ディスプレイ、液晶プロジェクタ、プラズマアドレス液
晶等のブラックマトリックスとして有用である。

【００３５】本発明のブラックマトリックスを付した液
晶系ディスプレイは、上記した液晶系ディスプレイのカ
ラーフイルターの表示パネルに、前記の本発明のブラッ
クマトリックス形成用組成物を使用してブラックマトリ
ックスを形成したことを特徴としたものである。液晶カ
ラーディスプレイの製造方法は、その１例を挙げれば、
カラーフイルター基板にＲ、Ｇ及びＢのカラーフイルタ
ー及びブラックマトリックスを形成し、液晶配向膜の形
成、ラビング処理、シール印刷、トランスファ電極形成
を行う。別に、アレイ基板にＴＦＴ素子形成、液晶配向
膜形成、ラビング処理、スペーサ散布を行なう。次いで
アレイ基板とカラーフイルター基板を貼り合わせ、液晶
の注入、セルの封止、偏光板の貼り付け等を行なってカ
ラー液晶パネルとし、該パネルに駆動用集積回路及び制
御集積回路を接続し、照明用バックライト等を取り付け
て装置化するモジュール工程を経て液晶カラーディスプ
レイが製造される。

【００３６】カラーフイルターのＲ、Ｇ及びＢの画素を
形成するためのＲ、Ｇ及びＢの着色組成物及び各画素の
形成方法は、従来公知のものでよく、使用するＲ、Ｇ及
びＢの顔料の好ましい例としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントレッド１２２、１２３、１４９、１７７、１７
９、１９０、１９４、２０７、２０９等、Ｃ．Ｉ．ピグ
メントイエロー２４、１０８、１０９、１１０、１６６
等、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６、３７等、
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、６０、６６等が挙げら
れる。又、カラーフイルターの画素はＲ、Ｇ及びＢの３
原色の組合せに限られず、藍色、紅色及び黄色の３原色
の組合せ等の他の組合せも勿論可能である。

【００３７】液晶ディスプレイ用のカラーフイルターの
ような場合には、本発明のブラックマトリックス形成用
組成物に、例えば、形成されるブラックマトリックスの
黒色度を上げてオプティカルデンシティを大きくするた
めに、更に従来公知の顔料を添加することもできる。使
用される顔料としては堅牢性に優れ、電気的物性に優
れ、着色力が高く、且つ黒色ないし黒色に調色しやすい
色相の顔料が好ましい。例えば、黒色顔料としてＣ．
Ｉ．ピグメントブラック６、７、８、９、１０、特公平
４−１５２６５号のアゾメチンアゾ系黒色顔料、Ｃ．
Ｉ．ピグメントブラック３１、３２等が挙げられる。

【００３８】

【実施例】次に本発明で使用する顔料の合成例及び実施
例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。尚、文中、
部又は％とあるのは特に断りのない限り重量基準であ
る。

【００３９】合成例１微粒子タイプの銅−鉄−マンガン系複合酸化物黒色顔料
を合成した。硫酸銅１２０部、硫酸鉄７水塩１０４部及
び硫酸マンガン１７０部を計りとり、約８００部の水に
完全に溶かして混合塩水溶液とする。次に沈殿剤として
苛性ソーダ２４０部を計りとり、約８００部の水に溶解
し水溶液を作る。別に水８００部を準備し、２６℃にて
攪拌しながら上記の混合塩水溶液と苛性ソーダ水溶液と
を上記８００部の水に同時に滴下し、約３０分間から１
時間をかけてｐＨ１２で沈殿反応を行う。滴下終了後ｐ
Ｈを保ちながら３５％過酸化水素水１００部を滴下して
酸化処理を行う。この際の酸化反応が完全に行われたこ
とを酸化還元電位を測定して確認する。

【００４０】酸化処理終了後、液温を７０℃にして１時
間程度熟成を行う。次いで、濾過及び水洗して可溶性塩
を十分に洗い流し、濾過ケーキを得る。該濾過ケーキを
１００℃〜１２０℃の温度にて８時間以上乾燥させる。
この乾燥物を５２０℃で１時間酸化雰囲気にて焼成す
る。得られた顔料は、一次粒子が小さく、粒子径は約
０．０１〜０．０６μｍであり、ＢＥＴ比表面積は約５
６ｍ²／ｇであり、黒度及び着色力のある、分散性の良
好な青みの黒色を示す銅−鉄−マンガン系微粒子複合酸
化物黒色顔料（ＢＫ−１と呼称する）である。

【００４１】合成例２合成例１と同様にして硫酸銅１２０部、硫酸鉄７水塩１
０４部及び硫酸マンガン１７０部を計りとり、約８００
部の水に完全に溶かして混合塩水溶液とする。次に沈殿
剤として苛性ソーダ２４０部を計りとり、約８００部の
水に溶解し水溶液を作る。別に水８００部を準備し、２
６℃に保ちながら上記の混合塩水溶液と苛性ソーダ水溶
液とを上記８００部の水に同時に滴下し、ｐＨ１２で沈
殿反応を行う。沈殿反応終了後、攪拌しながら空気を５
０リットル／ｍｉｎの流量で反応槽の底部よりバブリン
グして酸化処理を行う。この際の酸化反応も酸化還元電
位を測定しながら完全に酸化反応が行われたことを確認
する。

【００４２】酸化処理終了後、液温を７０℃にして１時
間程度熟成を行う。濾過及び水洗して可溶性塩を十分に
洗い流して濾過ケーキを得る。該濾過ケーキを１００℃
〜１２０℃の温度にて８時間以上乾燥させる。この乾燥
物を５２０℃で１時間酸化雰囲気にて焼成する。得られ
た顔料は一次粒子が小さく粒子径は約０．０１〜０．０
５μｍであり、ＢＥＴ比表面積は６０ｍ²／ｇであり、
黒度及び着色力のある、分散性の良好な青みの黒色を示
す銅−鉄−マンガン系微粒子複合酸化物黒色顔料（ＢＫ
−２と呼称する）である。

【００４３】合成例３合成例１と同様にして、硫酸銅１２０部及び硫酸マンガ
ン２２７部を計りとり、約８００部の水に溶かして混合
塩水溶液とする。次に沈殿剤として苛性ソーダ２４０部
を計りとり、約８００部の水に溶解し水溶液を作る。別
に水８００部を準備し、２６℃に保ちながら上記の混合
塩水溶液と苛性ソーダ水溶液とを上記８００部の水に同
時に滴下し、ｐＨ１２で沈殿反応を行う。滴下終了後ｐ
Ｈを保ちながら３５％過酸化水素水を滴下して酸化処理
を行う。

【００４４】酸化処理終了後、液温を７０℃にして１時
間程度熟成を行う。濾過及び水洗して可溶性塩を十分に
洗い流し、濾過ケーキを得る。該濾過ケーキを１００℃
〜１２０℃にて８時間以上乾燥させ、更に、５２０℃で
１時間酸化雰囲気にて焼成する。得られた顔料は一次粒
子が小さく粒子径は０．０１〜０．０８μｍであり、Ｂ
ＥＴ比表面積は４２ｍ²／ｇであり、黒度及び着色力の
ある、分散性の良好な青みの黒色を示す銅−マンガン系
微粒子複合酸化物黒色顔料（ＢＫ−３と呼称する）であ
る。

【００４５】実施例１ブラックマトリックスを有するカラーフイルターを有す
る液晶ディスプレイを作るために、合成例３にて得られ
た黒色複合酸化物顔料ＢＫ−３及び下記処方に記載した
Ｒ−１、Ｇ−１及びＢＬ−１の各色の顔料を下記処方に
て分散機を用いて分散させ、ＵＶ硬化型の４色のカラー
フイルター用感光性組成物を調製した。

【００４６】

【００４７】液晶ディスプレイ用のブラックマトリック
スとしての性能を調べるために、上記ブラックマトリッ
クス形成用組成物をロールコーターを用いて、シランカ
ップリング剤で表面処理を行ったガラス基板上に乾燥前
３μｍの厚さで全面に塗布し、６０℃で５分間予備乾燥
を行った。次いで超高圧水銀灯２５０Ｗを用い、４００
ｍＪ／ｃｍの光量で全面に露光を行った。塗膜の黒色度
をマクベス濃度計で測定したところ光学密度は２．９で
あった。該塗膜の表面抵抗も高く、十分な電気絶縁性を
示し、更に、蛍光ランプの前に置き遮光性を調べるたと
ころランプの光は完全に遮光され、ブラックマトリック
スとして優れた性能を有することが示された。

【００４８】次いで、ブラックマトリックスを有するカ
ラーフイルターを作製した。上記ブラックマトリックス
形成用組成物をロールコーターを用いて、シランカップ
リング剤で表面処理を行ったガラス基板上に乾燥前３μ
ｍの厚さで第１色として塗布した。次いで６０℃で５分
間予備乾燥を行った。その後、格子状のパターンを有す
るフォトマスクを密着させ、超高圧水銀灯２５０Ｗを用
い、４００ｍＪ／ｃｍの光量で露光を行った。次いでイ
ソプロピルアルコール／トルエン／酢酸エチルを主成分
とする現像剤で未露光部を洗い流し、イソプロピルアル
コールでリンス後、乾燥空気で乾燥させ、線巾５０μｍ
の格子状のブラックマトリックスを得た。

【００４９】上記で得た格子状のブラックマトリックス
を有するガラス基板上に、Ｒ、Ｇ及びＢのインキを夫々
第２色、第３色及び第４色として使用し、Ｒ、Ｇ及びＢ
の３色の配列がブラックマトリックス格子の中を交互に
繰り返し、隣り合わせにならないように、一色毎にブラ
ックマトリックス形成用組成物の場合と同様にしてロー
ルコーターにて均一に塗布し、Ｒ、Ｇ及びＢの各々のフ
ォトマスクを利用して露光させ、モザイク状のＲ、Ｇ及
びＢの各パターンを形成させ、ブラックマトリックスを
有するＲ、Ｇ及びＢのカラーフイルターを得た。

【００５０】次いで、常法に従い、上記で得られたカラ
ーフイルター基板に液晶配向膜を形成し、ラビング、シ
ール印刷、トランスファ電極形成を行う。別に、アレイ
基板にＴＦＴ素子形成、液晶配向膜形成、ラビング、ス
ペーサ散布をする。アレイ基板とカラーフイルター基板
を貼り合わせ、液晶注入、封止、偏光板の貼り付け等を
行いカラー液晶パネルを得た。これに駆動用集積回路及
び駆動集積回路を接続し、照明用バックライト等を取り
付けて装置化するモジュール工程を経て液晶カラーディ
スプレイを製造した。得られた液晶カラーディスプレイ
は、Ｒ、Ｇ及びＢの各色がブラックマトリックスによっ
て分離されており、色の純度及びコントラストが高く、
輝度に優れた鮮明な色再現性の画像を形成することがで
きる。又、上記した実施例１に記載の方法に従い、使用
した複合酸化物黒色顔料に代えて、それ以外の複合酸化
物黒色顔料をそれぞれ使用して上記実施例と同様に行
い、優れたブラックマトリックスを有するカラー液晶デ
ィスプレイが得られる。

【００５１】

【発明の効果】上記本発明によれば、遮光性顔料として
優れた堅牢性や隠蔽力を有している複合酸化物黒色顔料
を含有する組成物は黒度や光学密度等の光学的性質に優
れており、又、分散媒体中での分散安定性にも優れてお
り、この本発明のブラックマトリックス形成用組成物を
液晶系ディスプレイのカラーフイルターの形成に使用す
ることにより、従来方法に比べてより容易に且つ安価
に、黒度及び遮光性に優れ、耐熱性、耐紫外線性、耐光
性、耐薬品性及び耐溶剤性等の堅牢性に優れたブラック
マトリックスが提供される。従って、本発明の複合酸化
物黒色顔料を含むブラックマトリックス形成用組成物を
使用した液晶系ディスプレイ等は、画素の色の分離性及
び画像の鮮明性に優れ、視覚的に見やすい画像を提供す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島啓二東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者坂本茂東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者篠田孝光東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者山崎三雄東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者佐藤香奈子東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者丸山統久東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者寺田裕美東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者西尾章東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者高鴨雅則東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内 (72)発明者安斉俊明東京都中央区日本橋馬喰町一丁目７番６号大日精化工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒色顔料と該顔料のバインダーとからな
る液晶系ディスプレイのブラックマトリックス形成用組
成物において、上記の黒色顔料が二種以上の金属の酸化
物からなり、スピネル型或いは逆スピネル型の結晶構造
を有する複合酸化物黒色顔料であって、そのＢＥＴ比表
面積が４０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とするブラッ
クマトリックス形成用組成物。
【請求項２】複合酸化物黒色顔料が、銅、クロム、
鉄、マンガン、コバルト、アルミニウム、ニッケル、亜
鉛、アンチモン、チタン及びバリウムからなる群から選
ばれた二種以上の金属を主金属成分とする複合酸化物で
ある請求項１に記載のブラックマトリックス形成用組成
物。
【請求項３】複合酸化物黒色顔料が、銅とクロムを主
金属成分とする複合酸化物黒色顔料、銅とマンガンを主
金属成分とする複合酸化物黒色顔料、銅と鉄とマンガン
を主金属成分とする複合酸化物黒色顔料、コバルトとク
ロムと鉄を主金属成分とする複合酸化物黒色顔料、コバ
ルトとクロムと鉄とマンガンを主金属成分とする複合酸
化物黒色顔料及びコバルトとニッケルとクロムと鉄を主
金属成分とする複合酸化物黒色顔料からなる群から選ば
れた少なくとも１種の複合酸化物黒色顔料、或いは褐
色、緑色、青色若しくは黒色の上記複合酸化物顔料から
なる群から選ばれた少なくとも２種の黒色ないし暗色混
合物である請求項１に記載のブラックマトリックス形成
用組成物。
【請求項４】複合酸化物黒色顔料が、上記の二種以上
の金属の塩を水中に溶解し、アルカリ剤の添加によって
中和、析出させ、析出と同時又は析出後に液相中で酸化
処理し、次いで焼成処理を行って得られたものである請
求項１に記載のブラックマトリックス形成用組成物。
【請求項５】バインダーが有機質バインダーと低融点
ガラスフリットの混合物である請求項１に記載のブラッ
クマトリックス形成用組成物。
【請求項６】基板上に黒色顔料含有組成物から液晶系
ディスプレイのブラックマトリックスを形成するブラッ
クマトリックスの形成方法において、上記の黒色顔料が
請求項１に記載の複合酸化物黒色顔料であることを特徴
とするブラックマトリックスの形成方法。
【請求項７】基板が、カラー液晶ディスプレイのカラ
ーフイルターの基板である請求項６に記載のブラックマ
トリックスの形成方法。
【請求項８】請求項５に記載のブラックマトリックス
形成用組成物を用いて、基板上にブラックマトリックス
を形成した後、４５０℃〜９００℃にて有機質バインダ
ーを燃焼除去すると共に、低融点ガラスフリットを熱溶
融させ、ブラックマトリックス形成用組成物中の複合酸
化物黒色顔料を基板に固着する工程を含む請求項６に記
載のブラックマトリックスの形成方法。
【請求項９】基板上に黒色顔料含有組成物により形成
されたブラックマトリックスを付した液晶系ディスプレ
イにおいて、上記の黒色顔料が請求項１に記載の複合酸
化物黒色顔料であることを特徴とするブラックマトリッ
クスを付した液晶系ディスプレイ。
【請求項１０】ブラックマトリックスを付した液晶系
ディスプレイが、カラー液晶ディスプレイである請求項
９に記載の液晶系ディスプレイ。
【請求項１１】複合酸化物黒色顔料が、基板上に低融
点ガラス質バインダーで融着及び固着されている請求項
９又は１０に記載の液晶系ディスプレイ。