JP2003213035A - Carbon black for black matrix and resin composition - Google Patents

Carbon black for black matrix and resin composition

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JP2003213035A
JP2003213035A JP2002014116A JP2002014116A JP2003213035A JP 2003213035 A JP2003213035 A JP 2003213035A JP 2002014116 A JP2002014116 A JP 2002014116A JP 2002014116 A JP2002014116 A JP 2002014116A JP 2003213035 A JP2003213035 A JP 2003213035A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide carbon black preferable to form a black matrix excellent in shading performance and a resin composition for forming the black matrix. <P>SOLUTION: Carbon black particles are prepared by wet oxidation of carbon black having ≥50 m<SP>2</SP>/g nitrogen-absorbing specific surface area and ≤140 cm<SP>3</SP>/100 g DBP absorption to have ≥0.1 atom ratio of total oxygen atoms over total carbon atoms detected by X ray photoelectron spectroscopy. The carbon black for the black matrix is prepared by bonding a straight chain, branched or cyclic compound having ether bonds and an alcoholic hydroxy group on the terminal or in the side chain through esterification to carboxylic groups on the surface of the carbon black particles. The resin composition comprises 2-20 wt.% carbon black, 60-96 wt.% solvent and 2-20 wt.% resin. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用カ
ラーフィルターやプラズマディスプレイなどに用いられ
るブラックマトリックス用の顔料として、高度の遮光性
および黒色度を有し、導電性が低い表面平滑なブラック
マトリックスの形成に好適なカーボンブラック、および
該カーボンブラックを用いたブラックマトリックス形成
用の樹脂組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a black matrix pigment having a high light-shielding property and a high degree of blackness and having a low conductivity, which is a smooth surface, as a pigment for a black matrix used in a color filter for a liquid crystal display device, a plasma display or the like. The present invention relates to a carbon black suitable for forming a matrix and a resin composition for forming a black matrix using the carbon black.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶ディスプレイは、液晶となる結晶材
料を透明な電極間に挟み、電極間に電圧を印加して液晶
の分子配列を変えることにより入射光の透過を制御し、
反射板と偏光板を組み合わせることにより画像や文字な
どを表示するものであり、消費電力が少なくて済むた
め、携帯電話、時計、カメラ、各種電気機器などの表示
装置として広く使用されている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display controls the transmission of incident light by sandwiching a crystalline material that becomes liquid crystal between transparent electrodes and applying a voltage between the electrodes to change the molecular arrangement of the liquid crystal.
It is used to display images and characters by combining a reflector and a polarizing plate and consumes less power. Therefore, it is widely used as a display device for mobile phones, watches, cameras, and various electric devices.

【0003】この液晶ディスプレイをカラー化したカラ
ー液晶ディスプレイは、画素ごとに赤、青、緑のカラー
フィルターを付けて光の三原色をつくり、各画素の明暗
を制御して色の変化を表現するものである。すなわち、
カラーフィルターは透明基板上に赤、青、緑の三原色の
画素をつくり、各画素を透過する光量を制御して三原色
の加色による発色によってカラー表示を行うものであ
り、各画素間の漏光を防止し、コントラストおよび色純
度の低下を防止するために各画素間の光を遮断するため
の遮断層(ブラックマトリックス)が形成されている。
ブラックマトリックスは、また、カラーフィルターに対
向する基板上に設けられた液晶の駆動用電極やTFT
(薄膜トランジスタ)などのトランジスタを遮光する機
能も有している。
A color liquid crystal display in which this liquid crystal display is colorized is one in which red, blue, and green color filters are attached to each pixel to create the three primary colors of light, and the brightness of each pixel is controlled to express a color change. Is. That is,
The color filter creates pixels of three primary colors of red, blue, and green on a transparent substrate, controls the amount of light that passes through each pixel, and performs color display by coloring by adding the three primary colors. A blocking layer (black matrix) for blocking light between each pixel is formed in order to prevent deterioration of contrast and color purity.
The black matrix is a liquid crystal driving electrode or TFT provided on the substrate facing the color filter.
It also has a function of shielding a transistor such as a (thin film transistor) from light.

【0004】したがって、ブラックマトリックスには、
当然、遮光性に優れていることが要求されるが、その他
に、表面が平滑で、層の厚さが薄いこと、導電性が低い
ことなどが必要とされている。すなわち、表面平滑性が
劣り、層厚が厚いと三原色の色パターンを形成する際に
凹凸が生じることになり、また導電性が高いと印加電圧
により半導体素子が誤作動を起こすおそれがあるためで
ある。
Therefore, in the black matrix,
Naturally, it is required to have excellent light-shielding properties, but in addition, it is required to have a smooth surface, a thin layer, and low conductivity. That is, when the surface smoothness is poor and the layer thickness is large, unevenness occurs when forming the color patterns of the three primary colors, and when the conductivity is high, the semiconductor element may malfunction due to the applied voltage. is there.

【0005】このブラックマトリックスには従来から
フォトリソグラフィ法によるCr、Ni、Alなどの金
属薄膜からなるブラックマトリックス、黒色顔料を分
散した黒色有機樹脂膜からなるブラックマトリックス、
が用いられてきた。このうちの金属薄膜により形成さ
れたブラックマトリックスは、遮光率や光学濃度が高く
解像度に優れている反面、導電性が高く、また光反射率
が大きいので反射光による写り込みが生じ易く、表示品
位が損なわれる難点がある。
As the black matrix, a black matrix made of a metal thin film of Cr, Ni, Al or the like by a photolithography method, a black matrix made of a black organic resin film in which a black pigment is dispersed, is used.
Has been used. Among them, the black matrix formed by the metal thin film has high light-shielding rate and optical density and excellent resolution, but has high conductivity and high light reflectance, so that reflection due to reflected light is likely to occur and display quality is improved. There is a drawback that is damaged.

【0006】一方、の黒色有機樹脂膜からなるブラッ
クマトリックスには上記のような難点が少なく、特に、
カーボンブラックは黒色顔料として優れた黒色度を備え
ているためブラックマトリックス用の黒色顔料として好
適である。そこで、カーボンブラックを分散した光重合
性樹脂組成物を透明基板に塗布してブラックマトリック
スを形成する方法やカーボンブラックを含有するインキ
を透明基板に印刷してブラックマトリックスを形成する
方法などが開発されている。このブラックマトリックス
用のカーボンブラックあるいはカーボンブラックを用い
たブラックマトリックスのカーボンブラックの特性を規
制するものとして、例えば、下記の技術などが開発、提
案されている。
On the other hand, the black matrix composed of the black organic resin film has few problems as described above, and in particular,
Since carbon black has excellent blackness as a black pigment, it is suitable as a black pigment for a black matrix. Therefore, a method of applying a photopolymerizable resin composition in which carbon black is dispersed to a transparent substrate to form a black matrix, a method of printing an ink containing carbon black on a transparent substrate to form a black matrix, etc. have been developed. ing. The following techniques, for example, have been developed and proposed as the ones that regulate the characteristics of the carbon black for the black matrix or the carbon black of the black matrix using the carbon black.

【0007】樹脂中に少なくともカーボンブラックを含
むインキにおいて、前記カーボンブラックが、カーボン
ブラック100g 当たり40〜130mlの吸油量を有
し、かつ950℃で7分間加熱したときの揮発減量分が
3重量%以上であって、樹脂100重量部に対して10
〜50重量部の割合で配合されることを特徴とする液晶
カラーフィルター遮光層用インキ(特開平8−262223号
公報)、樹脂中に遮光剤を分散せしめてなる樹脂ブラッ
クマトリックスにおいて、該遮光剤として下記(A)〜
(D)のうち少なくとも1つを満たすカーボンブラック
を用いることを特徴とする樹脂ブラックマトリックス。
但し、(A)PH値が6.5以下、(B)表面のカルボ
キシル基濃度〔COOH〕が、全炭素原子あたりのモル
比で、0.001<〔COOH〕、(C)表面の水酸基
濃度〔OH〕が全炭素原子あたりのモル比で、0.00
1<〔OH〕、(D)表面のスルホン基濃度〔SO
3 H〕が、全炭素原子あたりのモル比で0.001<
〔SO3 H〕、(特開平9−15403号公報)。
In an ink containing at least carbon black in a resin, the carbon black has an oil absorption of 40 to 130 ml per 100 g of carbon black and has a volatilization loss of 3% by weight when heated at 950 ° C. for 7 minutes. The above is 10 with respect to 100 parts by weight of the resin.
In the liquid crystal color filter light-shielding layer ink (Japanese Patent Laid-Open No. 8-262223), a resin black matrix in which a light-shielding agent is dispersed in a resin, As below (A)
A resin black matrix comprising carbon black satisfying at least one of (D).
However, (A) PH value is 6.5 or less, (B) surface carboxyl group concentration [COOH] is 0.001 <[COOH] in terms of molar ratio per total carbon atom, (C) surface hydroxyl group concentration. [OH] is a molar ratio per total carbon atom of 0.00
1 <[OH], (D) surface sulfo group concentration [SO
3 H] is 0.001 <in molar ratio per total carbon atom
[SO 3 H], (JP-A-9-15403).

【0008】また、黒色顔料としてカーボンブラックを
含有するブラックマトリックスにおいて、該カーボンブ
ラックの平均粒子径が40〜300nmであることを特徴
とするカラーフィルター用ブラックマトリックス(特開
平9−15419 号公報)、黒色顔料としてカーボンブラッ
クを含有するブラックマトリックスにおいて、該カーボ
ンブラックは、950℃における揮発分中のCO及びC
2 から算出した全酸素量が、カーボンブラックの表面
積100m2当たり7mg以上であることを特徴とするカラ
ーフィルター用ブラックマトリックス(特開平9−2265
3 号公報)、平均粒径50〜200nm、DBP吸油量1
0〜40ml/100g の範囲にあるカーボンブラックを含有
することを特徴とするブラックマトリックス用カラーフ
ィルターレジスト(特開平9−80220 号公報)、平均一
次粒子径35〜150nm、凝集体径60〜300nm、ジ
ブチルフタレート吸油量30〜90ml/100g のカーボン
ブラックを樹脂で被覆してなることを特徴とする黒色レ
ジストパターン形成用カーボンブラック(特開平11−80
583 号公報)、なども提案されている。
Further, in a black matrix containing carbon black as a black pigment, the average particle size of the carbon black is 40 to 300 nm, and a black matrix for a color filter (JP-A-9-15419), In a black matrix containing carbon black as a black pigment, the carbon black contains CO and C in the volatile matter at 950 ° C.
A black matrix for a color filter, characterized in that the total oxygen amount calculated from O 2 is 7 mg or more per 100 m 2 of surface area of carbon black (JP-A-9-2265).
No. 3), average particle size 50-200 nm, DBP oil absorption 1
Color filter resist for black matrix, characterized by containing carbon black in the range of 0 to 40 ml / 100 g (JP-A-9-80220), average primary particle diameter 35 to 150 nm, aggregate diameter 60 to 300 nm, Carbon black for forming a black resist pattern, characterized in that carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption of 30 to 90 ml / 100 g is coated with a resin (JP-A-11-80).
No. 583), etc. have also been proposed.

【0009】更に、全酸素量が15mg/g以上、全酸素量
/比表面積が0.10mg/m2 以上であるカーボンブラッ
クを樹脂で被覆処理してなる絶縁性ブラックマトリック
ス用カーボンブラック(特開平9−95625 号公報)や表
面のカルボキシル基濃度〔COOH〕、表面の水酸基濃
度〔OH〕、表面のスルホン酸基濃度〔SO3 H〕の少
なくとも1つが、全炭素原子あたりのモル比で、0.0
05より大きいカーボンブラックを遮光剤として含む樹
脂からなるブラックマトリックスであって、比抵抗率
が、7×104 Ω・cm以上であることを特徴とする樹脂
ブラックマトリックス(特開平9−265006号公報)など
が提案されている。
Further, carbon black for an insulating black matrix obtained by coating a carbon black having a total oxygen content of 15 mg / g or more and a total oxygen content / specific surface area of 0.10 mg / m 2 or more (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10 (1999) -96). 9-95625), at least one of the surface carboxyl group concentration [COOH], the surface hydroxyl group concentration [OH], and the surface sulfonic acid group concentration [SO 3 H] is 0 in terms of molar ratio per total carbon atom. .0
A resin black matrix comprising a resin containing a carbon black larger than 05 as a light-shielding agent and having a specific resistance of 7 × 10 4 Ω · cm or more (Japanese Patent Laid-Open No. 9-265006). ) Etc. have been proposed.

【0010】一般に、ブラックマトリックスには黒色度
および遮光性が高く、遮光層の膜厚が薄くても高い遮光
率を有し、また遮光層の表面が平滑で、遮光層の導電性
が小さいこと、などが必要とされている。
Generally, the black matrix has a high degree of blackness and a light-shielding property, has a high light-shielding rate even when the film thickness of the light-shielding layer is thin, the surface of the light-shielding layer is smooth, and the conductivity of the light-shielding layer is small. , Etc. are needed.

【0011】そこで、本発明者はこれらのブラックマト
リックスに要求される諸性能の向上について別異の観点
から研究を行い、窒素吸着比表面積(N2SA)50m2/g以
上、DBP吸収量140cm3/100g以下のカーボンブラッ
クを湿式酸化して、X線光電子分光法により測定した全
炭素原子当たりの全酸素原子の原子比(酸素結合エネル
ギーの強度/炭素結合エネルギーの強度)の値が0.1
以上に酸化処理されたカーボンブラック表面の官能基を
基幹として、ビニルモノマーを反応させてカチオン重合
によりビニルポリマーが化学結合されてなるブラックマ
トリックス用カーボンブラック顔料(特願2000−257473
号)、および、酸化処理されたカーボンブラック表面の
官能基をアゾ基に変換して基幹とし、該基幹にビニル基
を含むモノマーがラジカルグラフト重合して生成したビ
ニルポリマーが化学結合されてなるブラックマトリック
ス用カーボンブラック(特願2001−227404号)、を開
発、提案した。
Therefore, the present inventor has conducted research on the improvement of various performances required for these black matrices from a different viewpoint, and has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 50 m 2 / g or more and a DBP absorption amount of 140 cm. The value of the atomic ratio of total oxygen atoms per total carbon atom (oxygen bond energy strength / carbon bond energy strength) measured by X-ray photoelectron spectroscopy was 0. 1
Carbon black pigment for a black matrix obtained by reacting a vinyl monomer with a functional group on the surface of carbon black subjected to the above-mentioned oxidation as a backbone to chemically bond the vinyl polymer by cationic polymerization (Japanese Patent Application No. 2000-257473).
No.) and a functional group on the surface of the oxidized carbon black is converted to an azo group to form a backbone, and a vinyl polymer produced by radical graft polymerization of a monomer containing a vinyl group is chemically bonded to the backbone. Developed and proposed carbon black for matrix (Japanese Patent Application No. 2001-227404).

【0012】これらのカーボンブラックを遮光剤として
用いたブラックマトリックスは総合的に優れた性能を有
しているが、ブラックマトリックスの膜強度が若干不足
し、改善する必要性のあることが認められた。そこで、
本発明者は酸化処理したカーボンブラック表面のカルボ
キシル基をカリウム塩(COOK基)に変換して基幹と
し、該基幹にエポキシドと環状酸無水物とのアニオン開
環交互共重合により生成したポリエステルがグラフト結
合されてなるブラックマトリックス用カーボンブラック
顔料(特願2001−258986号)を開発した。
The black matrix using these carbon blacks as a light-shielding agent has excellent performance as a whole, but it was recognized that the film strength of the black matrix is slightly insufficient and there is a need for improvement. . Therefore,
The present inventor converts a carboxyl group on the surface of an oxidized carbon black into a potassium salt (COOK group) to form a backbone, and onto the backbone, a polyester produced by anionic ring-opening alternating copolymerization of an epoxide and a cyclic acid anhydride is grafted. A combined carbon black pigment for black matrix (Japanese Patent Application No. 2001-258986) was developed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このブラックマトリッ
クス用カーボンブラック顔料を用いることにより、形成
したブラックマトリックスの膜強度を向上させることが
可能となる。しかしながら、このカーボンブラック顔料
を用いて作製した樹脂組成物やインキ組成物は粘度が増
大する難点があることが認められた。粘度が増大する
と、例えば、樹脂組成物をスロットコータやロールコー
タにより透明基板に塗布してスピンコートする際、均一
に塗布することが難しいため形成したブラックマトリッ
クスの膜厚が不均一化し、遮光性能が低下する問題点が
ある。
By using this carbon black pigment for a black matrix, it becomes possible to improve the film strength of the formed black matrix. However, it has been recognized that the resin composition and the ink composition produced using this carbon black pigment have a problem that the viscosity increases. When the viscosity increases, for example, when a resin composition is applied to a transparent substrate by a slot coater or a roll coater and spin-coated, it is difficult to apply the resin composition uniformly, so that the film thickness of the formed black matrix becomes non-uniform and the light-shielding performance is increased. There is a problem that

【0014】本発明者は、この問題点を解消するために
鋭意研究を行い、酸化処理によりカーボンブラック粒子
表面に生成したカルボキシル基に、エーテル結合、およ
び末端あるいは側鎖にアルコール系水酸基を持つ直鎖
状、分枝状あるいは環状の化合物を反応させてエステル
結合させると、ブラックマトリックス形成に好適な樹脂
組成物やインキ組成物が得られることを確認した。
The present inventor has conducted diligent research in order to solve this problem, and has a carboxyl group formed on the surface of carbon black particles by an oxidation treatment, and an ether bond and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain. It was confirmed that a resin composition or an ink composition suitable for forming a black matrix can be obtained by reacting a chain, branched or cyclic compound to form an ester bond.

【0015】本発明は上記の知見に基づいて完成したも
のであり、その目的は、ブラックマトリックス形成用の
黒色顔料として、高度の遮光性および黒色度を有し、導
電性が低く、平滑性、絶縁性、膜強度などに優れたブラ
ックマトリックスの形成に好適なカーボンブラックおよ
び樹脂組成物を提供することにある。
The present invention has been completed based on the above findings, and an object thereof is as a black pigment for forming a black matrix, which has a high degree of light-shielding property and blackness, low conductivity, smoothness, It is an object of the present invention to provide a carbon black and a resin composition suitable for forming a black matrix having excellent insulation properties and film strength.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
ブラックマトリックス用カーボンブラックは、窒素吸着
比表面積(N2SA)50m2/g以上、DBP吸収量140cm3/
100g以下のカーボンブラックが湿式酸化により、X線光
電子分光法により測定した全酸素原子と全炭素原子との
原子比(酸素結合エネルギーの強度/炭素結合エネルギ
ーの強度)の値が0.1以上に酸化処理されて生成した
カーボンブラック粒子表面のカルボキシル基に、エーテ
ル結合、および末端あるいは側鎖にアルコール系水酸基
を持つ直鎖状、分枝状あるいは環状の化合物がエステル
化反応により結合されてなることを構成上の特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] That is, the carbon black for a black matrix according to the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 50 m 2 / g or more and a DBP absorption amount of 140 cm 3 /
Carbon black of 100 g or less is wet-oxidized to have an atomic ratio (intensity of oxygen bond energy / intensity of carbon bond energy) of total oxygen atoms to total carbon atoms of 0.1 or more measured by X-ray photoelectron spectroscopy. The carbon black particles formed by the oxidation treatment have ether groups and linear, branched or cyclic compounds having an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain bonded to the carboxyl groups on the surface by esterification reaction. Is a structural feature.

【0017】また、本発明によるブラックマトリックス
形成用の樹脂組成物は、上記のカーボンブラックを2〜
20wt%、溶媒を60〜96wt%、樹脂を2〜20wt%
の量比で混合した組成からなることを構成上の特徴とす
る。
The resin composition for forming a black matrix according to the present invention contains the above carbon black in an amount of 2 to
20 wt%, solvent 60-96 wt%, resin 2-20 wt%
The compositional feature is that the composition is mixed in the amount ratio of.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】まず、本発明のカーボンブラック
には窒素吸着比表面積(N2SA)50m2/g以上、DBP吸収
量140cm3/100g以下の特性のものが適用される。窒素
吸着比表面積(N2SA)が50m2/g未満であると、溶媒に分
散させた際に分散液中におけるカーボンブラックの平均
粒径が大きくなり、形成したブラックマトリックスの黒
色度および光遮蔽力が低下し、遮光層の膜厚が厚くなる
ためである。但し、好ましくは300m2/g以下のものが
用いられる。また、DBP吸収量が140cm3/100g以下
のカーボンブラックを用いるのは、140cm3/100gを越
えると、樹脂などの溶媒に混合した場合粘度が増大して
遮光層の平滑性が損なわれるためである。なお、好まし
くはDBP吸収量は110cm3/100g以下のものが用いら
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the carbon blacks of the present invention is a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 50m 2 / g or more, the following properties DBP absorption 140cm 3/100 g is applied. When the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is less than 50 m 2 / g, the average particle size of carbon black in the dispersion becomes large when dispersed in a solvent, and the blackness of the formed black matrix and light shielding This is because the force is reduced and the light-shielding layer becomes thicker. However, those having 300 m 2 / g or less are preferably used. Moreover, the DBP absorption amount using the following carbon black 140cm 3/100 g, when exceeding 140cm 3/100 g, because the smoothness of the light-shielding layer viscosity when mixed with a solvent such as a resin is increased is impaired is there. Incidentally, preferably DBP absorption include: 110 cm 3/100 g is used.

【0019】本発明のブラックマトリックス用カーボン
ブラックは、上記の窒素吸着比表面積(N2SA)50m2/g以
上、DBP吸収量140cm3/100g以下の特性を有するカ
ーボンブラックを対象として、湿式酸化処理によりカー
ボンブラック粒子表面に官能基を生成させ、生成した官
能基のうちカルボキシル基に、エーテル結合、および末
端あるいは側鎖にアルコール系水酸基を持つ直鎖状、分
枝状あるいは環状の化合物をエステル化反応により結合
させてなるものである。
The black matrix for carbon black of the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 50m 2 / g or more, as a target of carbon black having the following properties DBP absorption 140cm 3/100 g, wet oxidation A functional group is generated on the surface of carbon black particles by treatment, and a linear, branched, or cyclic compound having a carboxyl group among the generated functional groups, an ether bond, and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain is esterified. It is formed by binding by a chemical reaction.

【0020】カーボンブラックの湿式酸化処理は、酸化
剤として、例えばペルオキソ2硫酸塩、ペルオキソ2硼
酸塩、ペルオキソ2炭酸塩、ペルオキソ2リン酸塩など
のペルオキソ2酸塩あるいはペルオキソ酸が好適に用い
られ、ペルオキソ2酸塩としてはアルカリ金属塩やアン
モニウム塩などが好ましい。湿式酸化処理は、これらの
酸化剤水溶液中にカーボンブラックを入れて攪拌、混合
することにより行われる。
In the wet oxidation treatment of carbon black, a peroxo diacid salt such as peroxo disulfate, peroxo diborate, peroxo dicarbonate or peroxo diphosphate or a peroxo acid is preferably used as an oxidizing agent. As the peroxo diacid salt, alkali metal salts and ammonium salts are preferable. The wet oxidation treatment is performed by putting carbon black in these oxidant aqueous solutions and stirring and mixing.

【0021】酸化処理の度合いは、酸化剤水溶液の濃
度、カーボンブラックの添加量、反応温度、反応時間な
どを適宜に設定することにより制御し、具体的にはX線
光電子分光法により測定した全酸素原子と全炭素原子の
原子比(酸素結合エネルギーの強度/炭素結合エネルギ
ーの強度)の値が0.1以上となるように湿式酸化処理
する。
The degree of oxidation treatment is controlled by appropriately setting the concentration of the oxidant aqueous solution, the amount of carbon black added, the reaction temperature, the reaction time, etc. Specifically, the total amount measured by X-ray photoelectron spectroscopy. The wet oxidation treatment is performed so that the value of the atomic ratio of oxygen atoms to total carbon atoms (oxygen bond energy strength / carbon bond energy strength) becomes 0.1 or more.

【0022】すなわち、XPSやESCAなどのX線光
電子分光法により測定される全酸素原子と全炭素原子の
原子比(酸素結合エネルギーの強度/炭素結合エネルギ
ーの強度)の値は、カーボンブラック粒子表面のカルボ
キシル基の生成量に関連し、この値が0.1未満の場合
にはカルボキシル基の生成量が少ないために、エーテル
結合、および末端あるいは側鎖にアルコール系水酸基を
持つ直鎖状、分枝状あるいは環状の化合物とのエステル
化反応が均一に進行せず、ブラックマトリックス形成用
の樹脂組成物を調製する際に溶媒への分散性が低下し
て、ブラックマトリックスの遮光性能の低下を招くこと
になる。なお、オゾンなどの気相酸化ではこの値を0.
1以上に効率よく酸化処理することが難しいため、湿式
酸化処理が適用される。
That is, the value of the atomic ratio of total oxygen atoms to total carbon atoms (intensity of oxygen bond energy / intensity of carbon bond energy) measured by X-ray photoelectron spectroscopy such as XPS or ESCA is the surface of carbon black particles. When the value is less than 0.1, the amount of carboxyl groups is small. The esterification reaction with the branched or cyclic compound does not proceed uniformly, and the dispersibility in a solvent is reduced when preparing a resin composition for forming a black matrix, which causes a reduction in the light-shielding performance of the black matrix. It will be. It should be noted that this value should be 0.
Since it is difficult to efficiently perform the oxidation treatment of 1 or more, the wet oxidation treatment is applied.

【0023】本発明のブラックマトリックス用カーボン
ブラックは、このようにして湿式酸化処理によりカーボ
ンブラック粒子表面に生成したカルボキシル基に、エー
テル結合、および末端あるいは側鎖にアルコール系水酸
基を持つ直鎖状、分枝状あるいは環状の化合物がエステ
ル化反応により結合されたものである。
The carbon black for the black matrix of the present invention is a linear chain having a carboxyl group thus formed on the surface of the carbon black particles by the wet oxidation treatment, an ether bond, and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain, A branched or cyclic compound is bound by an esterification reaction.

【0024】エステル化反応は、上記の湿式酸化処理を
施したカーボンブラックを容器に入れ、その中にエーテ
ル結合、および末端あるいは側鎖にアルコール系水酸基
を持つ直鎖状、分枝状あるいは環状の化合物および縮合
剤を加えて所定温度に所定時間、攪拌混合して反応させ
ることにより、下記 (1)〜(5) 式に示す反応式にしたが
ってエステル化反応が進む。次いで、未反応溶液をエバ
ポレータで回収したのち真空乾燥して本発明のブラック
マトリックス用カーボンブラックが得られる。なお、
(1)〜(5) 式において、R1 は水素、メチル基、エチル
基、芳香族炭化水素など、R2 は炭素数1〜4の2価の
炭化水素基(例えばメチレン基、エチレン基、プロピレ
ン基、ブチレン基など)を示し、nは1〜5である。
The esterification reaction is carried out by placing the above-mentioned wet-oxidized carbon black in a container, in which a linear, branched or cyclic carbon bond having an ether bond and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain is contained. The compound and the condensing agent are added, and the mixture is stirred and mixed at a predetermined temperature for a predetermined time to react, whereby the esterification reaction proceeds according to the reaction formulas shown in the following formulas (1) to (5). Then, the unreacted solution is recovered by an evaporator and then vacuum dried to obtain the carbon black for a black matrix of the present invention. In addition,
In the formulas (1) to (5), R 1 is hydrogen, a methyl group, an ethyl group, an aromatic hydrocarbon, etc., and R 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms (for example, a methylene group, an ethylene group, Propylene group, butylene group, etc.), and n is 1 to 5.

【0025】[0025]

【化1】 [Chemical 1]

【0026】[0026]

【化2】 [Chemical 2]

【0027】[0027]

【化3】 [Chemical 3]

【0028】[0028]

【化4】 [Chemical 4]

【0029】[0029]

【化5】 [Chemical 5]

【0030】エーテル結合、および末端あるいは側鎖に
アルコール系水酸基を持つ直鎖状化合物としては、例え
ば、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-
(メトキシメトキシ)エタノール、2-イソプロポキシエ
タノール、2-ブトキシエタノール、2-(イソペンチルオ
キシ)エタノール、2-フェノキシエタノール、2-(ベン
ジルオキシ)エタノール、ジエチレングリコール、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、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコ
ール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジ
プロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピ
レングリコールモノメチルエーテルなどが、また、分枝
状化合物としては、1-メトキシ-2- プロパノール、1-エ
トキシ-2- プロパノール、環状化合物としては、フルフ
リルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、
などが例示される。
The linear compound having an ether bond and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain is, for example, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-
(Methoxymethoxy) ethanol, 2-isopropoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2- (isopentyloxy) ethanol, 2-phenoxyethanol, 2- (benzyloxy) ethanol, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Monobutyl ether, triethylene glycol, triethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether and the like, and the branched compound is 1-methoxy. -2-Propanol, 1-Ethoxy-2-propanol, cyclic compounds such as furfuryl alcohol, tetrahydo Dorofurfuryl alcohol,
Are exemplified.

【0031】また、縮合剤としては、例えば塩化水素、
濃硫酸、フッ化硼素などの無機酸、N,N-ジシクロヘキシ
ルカルボジイミド、N,N-ジイソプロピルカルボジイミ
ド、1-イソプロピル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カ
ルボジイミド過塩素酸塩、1-エチル-3-(3-ジメチルアミ
ノプロピル)カルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチル
アミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N-(3- ジメチ
ルアミノプロピル)-N-エチルカルボジイミド塩酸塩、メ
ト-P- トルエンスルホン酸-1- シクロヘキシル-3-(2-モ
ルホリノエチル)カルボジイミドなどのカルボジイミド
類、塩化チオニル/N-メチル-2 -ピロピドン、塩化チオ
ニル/N,N-ジメチルホルムアミド、塩化チオニル/ピリ
ジンなどがある。また、縮合剤を用いずにDean-Stark水
分離器などを用いる共沸蒸留法やソックスレー抽出器に
無水硫酸マグネシウムやモレキュラーシーブ5Aなどの乾
燥剤を入れて、溶媒を乾留させて縮合を行うなどの手法
を用いてもよい。
As the condensing agent, for example, hydrogen chloride,
Concentrated sulfuric acid, inorganic acids such as boron fluoride, N, N-dicyclohexylcarbodiimide, N, N-diisopropylcarbodiimide, 1-isopropyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide perchlorate, 1-ethyl-3- (3-Dimethylaminopropyl) carbodiimide, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, N- (3-dimethylaminopropyl) -N-ethylcarbodiimide hydrochloride, met-P-toluenesulfonic acid There are carbodiimides such as -1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimide, thionyl chloride / N-methyl-2-pyropidone, thionyl chloride / N, N-dimethylformamide, and thionyl chloride / pyridine. In addition, a desiccant such as anhydrous magnesium sulfate or molecular sieve 5A is placed in a Soxhlet extractor or an azeotropic distillation method using a Dean-Stark water separator without using a condensing agent, and the solvent is subjected to dry distillation for condensation. You may use the method of.

【0032】本発明のブラックマトリックス用の樹脂組
成物は、このカーボンブラックを2〜20wt%、溶媒を
60〜96wt%、樹脂を2〜20wt%の量比で混合、分
散した組成からなる。
The resin composition for the black matrix of the present invention has a composition in which the carbon black is mixed in an amount of 2 to 20 wt%, the solvent is 60 to 96 wt%, and the resin is mixed in an amount ratio of 2 to 20 wt%.

【0033】溶媒としては、例えばメチルセロソルブ、
エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジエチレングリ
コールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、キ
シレン、ベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン、酢
酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノール、テトラハイドロフ
ラン、N-メチル-2- 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、 N,N′- ジ
メチルスルホオキシドなど樹脂の溶解性やカーボンブラ
ックの分散性に支障を来さない限り、種々の溶媒を使用
することができる。
Examples of the solvent include methyl cellosolve,
Ethyl cellosolve, butyl cellosolve, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, toluene, xylene, benzene, chloroform, dichloromethane, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methanol, ethanol, propanol, butanol, Tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N'-dimethylformamide, N, N'-dimethylacetamide, N, N'-dimethylsulfoxide, etc. Various solvents can be used, unless otherwise provided.

【0034】また樹脂としては、例えばフェノール樹
脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、グリプタル樹脂、エポキシ樹脂、アルキルベンゼ
ン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、メタクリル酸
樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエステル樹脂、など
耐熱性、流動性、カーボンブラックの分散性に支障を来
さない限り、各種の樹脂が用いられる。
As the resin, for example, phenol resin, melamine resin, xylene resin, diallyl phthalate resin, glyptal resin, epoxy resin, alkylbenzene resin, polyimide resin, acrylic resin, methacrylic acid resin, polyvinyl alcohol, polyester resin, etc. Various resins are used as long as they do not affect the fluidity and the dispersibility of carbon black.

【0035】本発明のブラックマトリックス用樹脂組成
物においてカーボンブラックを2〜20wt%、溶媒を6
0〜96wt%、樹脂を2〜20wt%の量比に設定するの
は、カーボンブラックが2wt%未満であると形成したブ
ラックマトリックスの遮光性が低くなり、一方20wt%
を越えるとブラックマトリックスの膜厚が厚くなるため
である。また、溶媒が60wt%未満であると流動性が著
しく低下するために均一な膜厚のブラックマトリックス
の形成が困難となり、96wt%を越えると遮光性の低下
が著しくなるためである。また、樹脂が2wt%未満であ
るとブラックマトリックスの膜強度が低下し、20wt%
を越えると樹脂組成物の粘度が増大して膜厚の制御が困
難となるためである。
In the resin composition for a black matrix of the present invention, 2 to 20 wt% of carbon black and 6 of solvent are used.
The amount ratio of 0 to 96 wt% and resin to 2 to 20 wt% is set so that when the carbon black is less than 2 wt%, the light-shielding property of the formed black matrix becomes low, while on the other hand, 20 wt%
This is because the thickness of the black matrix becomes thicker if it exceeds. Further, if the amount of the solvent is less than 60% by weight, the fluidity is remarkably reduced, so that it becomes difficult to form a black matrix having a uniform thickness, and if it exceeds 96% by weight, the light shielding property is remarkably reduced. Also, if the resin content is less than 2 wt%, the film strength of the black matrix will be reduced,
If it exceeds, the viscosity of the resin composition increases and it becomes difficult to control the film thickness.

【0036】以下、本発明の実施例を比較例と対比して
具体的に説明する。
Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described in comparison with comparative examples.

【0037】〔カーボンブラック試料の作製〕 実施例1〜3、比較例4〜6 窒素吸着比表面積(N2SA)およびDBP吸収量が異なるカ
ーボンブラックを用いて、カーボンブラック100g を
濃度1.0mol/dm3 のペルオキソ2硫酸ナトリウム水溶
液3dm3 に添加し、回転数0.12 s-1で攪拌しなが
ら、60℃の温度で10時間、湿式酸化処理した。その
後、限外濾過膜(旭化成社製、AHP-1010、分画分子量 5
0000)で酸化反応液中に残存する過剰の塩を精製分離
し、更に濃縮精製した。次いで、この精製液を110℃
で16時間真空乾燥した後、ミキサーで粉砕して酸化処
理したカーボンブラック試料85g を得た。
[Preparation of Carbon Black Samples] Examples 1 to 3 and Comparative Examples 4 to 6 Using carbon black having different nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and DBP absorption amount, 100 g of carbon black was added at a concentration of 1.0 mol. It was added to 3dm 3 of an aqueous solution of sodium peroxodisulfate of / dm 3 and a wet oxidation treatment was performed at a temperature of 60 ° C. for 10 hours while stirring at a rotation speed of 0.12 s −1 . After that, an ultrafiltration membrane (AHP-1010, manufactured by Asahi Kasei, molecular weight cutoff 5
0000), the excess salt remaining in the oxidation reaction solution was purified and separated, and further concentrated and purified. Then, the purified solution is heated to 110 ° C.
After vacuum drying for 16 hours at 85 ° C., 85 g of carbon black sample was obtained which was crushed by a mixer and subjected to oxidation treatment.

【0038】セパラブルフラスコ(容量 2000cm3)に、
上記の酸化カーボンブラック試料を20g 、ジプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルを400cm3 入れ、超
音波洗浄器を用いて窒素雰囲気中300rpm の回転数で
60分間攪拌混合した。次いで、この分散液中に、N,N
′−ジシクロヘキシルカルボジイミド2.9g をジプ
ロピレングリコールモノメチルエーテル40cm3 に溶解
させた液を添加し、60℃の温度で12時間反応させ
た。
In a separable flask (volume 2000 cm 3 ),
20 g of the above oxidized carbon black sample and 400 cm 3 of dipropylene glycol monomethyl ether were put, and the mixture was stirred and mixed for 60 minutes at 300 rpm in a nitrogen atmosphere using an ultrasonic cleaner. Then, in this dispersion, N, N
A solution prepared by dissolving 2.9 g of'-dicyclohexylcarbodiimide in 40 cm 3 of dipropylene glycol monomethyl ether was added, and the mixture was reacted at a temperature of 60 ° C. for 12 hours.

【0039】反応後、エバポレーターを用いて未反応の
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを回収した
のち、真空乾燥機に入れて110℃で16時間乾燥して
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを完全に除
去した。このようにして、カーボンブラック粒子表面の
カルボキシル基にジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテルがエステル化反応によりエステル結合したブラッ
クマトリックス用カーボンブラック試料を作製した。
After the reaction, unreacted dipropylene glycol monomethyl ether was recovered by using an evaporator and then placed in a vacuum dryer and dried at 110 ° C. for 16 hours to completely remove dipropylene glycol monomethyl ether. In this way, a carbon black sample for a black matrix was prepared in which dipropylene glycol monomethyl ether was ester-bonded to the carboxyl groups on the surface of the carbon black particles by an esterification reaction.

【0040】実施例4 実施例2のジプロピレングリコールモノメチルエーテル
に代えて、2-メトキシエタノールを使用した他は、全て
実施例2と同じ方法によりカーボンブラック試料を作製
した。
Example 4 A carbon black sample was prepared in the same manner as in Example 2, except that 2-methoxyethanol was used instead of dipropylene glycol monomethyl ether in Example 2.

【0041】比較例1〜3 実施例1〜3に使用したカーボンブラックと同じカーボ
ンブラックを用い、実施例1〜3と同じ酸化処理を施し
て、カーボンブラック試料とした。
Comparative Examples 1 to 3 Using the same carbon black as that used in Examples 1 to 3, the same oxidation treatment as in Examples 1 to 3 was performed to obtain carbon black samples.

【0042】比較例7〜9 実施例1〜3に使用したカーボンブラックと同じカーボ
ンブラックを用い、カーボンブラック150g をオゾン
処理器中に入れて、オゾン発生機(日本オゾン社 (株)
製 IOT-4A6)により、発生電圧200V、オゾン発生量
5mg/sの条件で5時間保持してオゾンによる気相酸化処
理した他は、実施例1〜3と同じ方法でカーボンブラッ
ク試料を作製した。
Comparative Examples 7 to 9 Using the same carbon black as that used in Examples 1 to 3, 150 g of carbon black was placed in an ozonizer to produce an ozone generator (Japan Ozone Co., Ltd.).
A carbon black sample was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3 except that the production voltage was 200 V and the ozone generation rate was 5 mg / s, and the gas phase oxidation treatment with ozone was performed for 5 hours. .

【0043】比較例10 セパラブルフラスコ(容量 2000cm3)に、実施例2と同
じカーボンブラックを実施例2と同一の方法で酸化処理
したカーボンブラック試料20g 、ヘキサメチルリン酸
トリアミド400cm3 、クレゾール20g を入れ、超音
波洗浄器を用いて窒素雰囲気中300rpm の回転数で6
0分間攪拌混合した。次いで、この分散液中に、N,N ′
−ジシクロヘキシルカルボジイミド2.9g をヘキサメ
チルリン酸トリアミド40cm3 に溶解させた液を添加し
て、実施例2と同じ方法により、クレゾールをエステル
結合させたブラックマトリックス用カーボンブラック試
料を作製した。
Comparative Example 10 In a separable flask (volume: 2000 cm 3 ), the same carbon black as in Example 2 was oxidized by the same method as in Example 2, 20 g of carbon black, 400 cm 3 of hexamethylphosphoric triamide, 20 g of cresol. In a nitrogen atmosphere at an rpm of 300 rpm using an ultrasonic cleaner.
Stir and mix for 0 minutes. Then, in this dispersion, N, N ′
A solution of 2.9 g of dicyclohexylcarbodiimide dissolved in 40 cm 3 of hexamethylphosphoric triamide was added, and a carbon black sample for a black matrix in which cresol was ester-bonded was prepared in the same manner as in Example 2.

【0044】このようにして作製したブラックマトリッ
クス用カーボンブラック試料について、エステル化反応
前の酸化処理した段階のカーボンブラック試料につい
て、S-Probe ESCA 2803 型(Surface Science Instrume
nts 社製)を用いて酸素結合エネルギーの強度および炭
素結合エネルギーの強度を測定し、全酸素原子と全炭素
原子の原子比を求めた。測定は有姿状態の試料表面につ
いてワイドスキャン測定(定性分析)を行い、検出され
た元素の高分解測定(状態分析)を行った。なお結合エ
ネルギーは、C−C、C−Hを284.6 eVして基準化し
た。得られた結果を、表1に示した。
With respect to the carbon black sample for black matrix thus produced, the carbon black sample at the stage of oxidation treatment before the esterification reaction was analyzed by S-Probe ESCA Model 2803 (Surface Science Instrument Instrument).
(manufactured by nts) was used to measure the intensity of oxygen binding energy and the intensity of carbon binding energy, and the atomic ratio of all oxygen atoms to all carbon atoms was determined. For the measurement, wide-scan measurement (qualitative analysis) was performed on the surface of the sample in a visible state, and high-resolution measurement (state analysis) of the detected element was performed. The binding energy was standardized by setting C-C and C-H to 284.6 eV. The obtained results are shown in Table 1.

【0045】[0045]

【表1】 表注:*1 A;ジプロピレングリコールモノメチルエーテル B;2-メトキシエタノール C;クレゾール[Table 1] Table Note: * 1 A; dipropylene glycol monomethyl ether B; 2-methoxyethanol C; cresol

【0046】〔樹脂組成物の調製〕カーボンブラック試
料16g 、シクロヘキサノン64g 、メタクリル酸樹脂
20g を軽く混合した後、ホモジナイザーによりカーボ
ンブラックを微分散させてブラックマトリックス形成用
の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物の粘度、表面
張力および樹脂組成物中のカーボンブラック粒子凝集体
の粒径を下記の方法により測定し、その結果を表2に示
した。
[Preparation of Resin Composition] A carbon black sample (16 g), cyclohexanone (64 g) and methacrylic acid resin (20 g) were lightly mixed, and then the carbon black was finely dispersed by a homogenizer to prepare a resin composition for forming a black matrix. The viscosity, surface tension, and particle size of carbon black particle aggregates in this resin composition were measured by the following methods, and the results are shown in Table 2.

【0047】粘度;回転振動式粘度計(山一電機株式会
社製、VM-100A-L )を用いて、温度25℃における粘度
を測定した。
Viscosity: The viscosity at a temperature of 25 ° C. was measured using a rotary vibration type viscometer (VM-100A-L manufactured by Yamaichi Denki Co., Ltd.).

【0048】表面張力;協和界面科学社製表面張力測定
装置を用いて、温度25℃における表面張力を測定し
た。
Surface tension: Surface tension at a temperature of 25 ° C. was measured using a surface tension measuring device manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

【0049】粒径;ヘテロダインレーザドップラー方式
粒度分布測定装置(マイクロトラック社製UPA model 93
40)を用いて測定した。測定は、樹脂組成物中のカーボ
ンブラック粒子凝集体の粒度分布の累積度数分布曲線か
ら50%累積度数の値を平均粒径、99%累積度数の値
を最大粒径として求めた。なお、測定時、粘度調整の溶
媒としてはシクロヘキサノンを用いた。
Particle size: Heterodyne laser Doppler system particle size distribution measuring device (Microtrac UPA model 93
40). For the measurement, the value of 50% cumulative frequency was determined as the average particle size and the value of 99% cumulative frequency was determined as the maximum particle size from the cumulative frequency distribution curve of the particle size distribution of carbon black particle aggregates in the resin composition. Cyclohexanone was used as a solvent for viscosity adjustment during measurement.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】〔ブラックマトリックスの形成〕調製した
樹脂組成物を、トリクロロエチレンで洗浄した透明ガラ
ス板上にスピンコーターを用いて回転数0.06 s-1
塗布し、常温で30分間保持したのち120〜250℃
のホットプレート上で120秒間処理した。次いで、5
00W超高圧水銀灯を用い、ブラックマトリックスパタ
ーンの描かれたフォトマスクを通して100mJ/cm2のエ
ネルギーを塗膜上から照射した。その後、炭酸ナトリウ
ム0.05%、エマルゲンA−60(花王製)0.4%
からなる現像液(25℃)を用いて、流量8.33cm3/s
、吐出圧0.098MPaでシャワー洗浄を60秒間
行った。水洗後、表面温度250℃のホットプレート上
でポストベークしてブラックマトリックスを形成した。
[Formation of Black Matrix] The prepared resin composition was applied onto a transparent glass plate washed with trichloroethylene at a rotation speed of 0.06 s −1 by using a spin coater, and kept at room temperature for 30 minutes, then 120 ~ 250 ° C
On a hot plate for 120 seconds. Then 5
The coating film was irradiated with energy of 100 mJ / cm 2 through a photomask on which a black matrix pattern was drawn using a 00 W ultra-high pressure mercury lamp. After that, sodium carbonate 0.05%, Emulgen A-60 (made by Kao) 0.4%
Flow rate of 8.33 cm 3 / s using the developing solution (25 ℃)
The shower cleaning was performed for 60 seconds at a discharge pressure of 0.098 MPa. After washing with water, post-baking was performed on a hot plate having a surface temperature of 250 ° C. to form a black matrix.

【0052】このようにして形成したブラックマトリッ
クスについて、下記の方法により測定評価を行い、その
結果を表3に示した。
The black matrix thus formed was measured and evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3.

【0053】光学的濃度(OD値);マクベス濃度計
(コルモーゲン社製、RD-927)を用いて測定し、膜厚1
μm 当たりの光学濃度を求めた。
Optical density (OD value): Measured using a Macbeth densitometer (RD-927, manufactured by Kolmogen Co.), and a film thickness of 1
The optical density per μm was determined.

【0054】膜厚;膜断面をSEM(電子顕微鏡、日立
製作所製 S-2100B)により観察して、膜厚を測定した。
Film thickness: The film cross section was observed with an SEM (electron microscope, S-2100B manufactured by Hitachi Ltd.) to measure the film thickness.

【0055】表面粗さ;SPM(走査型プローブ顕微
鏡、AFM モード SII社製 SPI-3100 )にて表面を観察
し、表面の粗さを測定した。
Surface roughness: The surface was observed with an SPM (scanning probe microscope, SPI-3100 manufactured by AFM Mode SII) to measure the surface roughness.

【0056】体積固有抵抗;ガラス板をクロム蒸着基板
に変更した以外は、ブラックマトリックスと同じ方法で
塗膜を形成し、硬化した塗膜上に面積0.28cm2(S)の
円形電極を銀ペーストにより形成し、この電極と対向電
極であるクロム蒸着面との間に一定電圧発生装置(ケン
ウッド社製 PA36-2A レギュレーテッド DC パワーサプ
ライ)を用いて一定の電圧(100V)を印加し、膜に流れる
電流(I) を電流計(アドバンテスト社製 R644C デジタ
ルマルチメーター)にて測定した。次に、黒色膜の膜厚
(d) cmを測定し、下記式から体積固有抵抗Rを求めて、
その対数値(log10R)を算出した。 R(Ω・cm)=(V・S)/(I・d)
Volume resistivity: A coating film was formed in the same manner as the black matrix except that the glass plate was changed to a chromium vapor deposition substrate, and a circular electrode having an area of 0.28 cm 2 (S) was silver on the cured coating film. It is formed by paste, and a constant voltage (100V) is applied between this electrode and the chromium vapor deposition surface, which is the counter electrode, using a constant voltage generator (PA36-2A regulated DC power supply manufactured by Kenwood) to form a film. The current (I) flowing through was measured with an ammeter (R644C digital multimeter manufactured by Advantest). Next, the thickness of the black film
(d) cm is measured, volume specific resistance R is calculated from the following equation,
The logarithmic value (log 10 R) was calculated. R (Ω ・ cm) = (V ・ S) / (I ・ d)

【0057】膜硬度;JIS K5400「鉛筆ひっか
き試験」の方法に準拠して測定した。
Film hardness: Measured according to the method of JIS K5400 "Pencil scratch test".

【0058】[0058]

【表3】 [Table 3]

【0059】表1〜3より、窒素吸着比表面積(N2SA)が
50m2/g以上、DBP吸収量が140cm3/100g以下のカ
ーボンブラックを、ペルオキソ2硫酸ナトリウム水溶液
で湿式酸化して全酸素原子/全炭素原子の原子比を0.
1以上に酸化処理し、生成したカルボキシル基と、ジプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルをエステル化反
応させてエステル結合させた実施例1〜3、および、2-
メトキシエタノールをエステル化反応させてエステル結
合させた実施例4のカーボンブラックから調製した樹脂
組成物の粘度が低く、樹脂組成物中のカーボンブラック
凝集粒子径も低位にあり、これらの樹脂組成物で形成し
たブラックマトリックスは光学的濃度、膜厚、表面粗
さ、体積固有抵抗、膜硬度など、いずれも良好なレベル
にあることが認められる。
From Tables 1 to 3 , carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 50 m 2 / g or more and a DBP absorption amount of 140 cm 3/100 g or less was wet-oxidized with an aqueous sodium peroxodisulfate solution to obtain all carbon black. The atomic ratio of oxygen atoms / total carbon atoms is 0.
Examples 1 to 3 in which the carboxyl group produced by an oxidation treatment to 1 or more and the produced carboxyl group and dipropylene glycol monomethyl ether are subjected to an esterification reaction to form an ester bond, and 2-
The resin composition prepared from the carbon black of Example 4 which was esterified with methoxyethanol to form an ester bond had a low viscosity, and the carbon black aggregate particle size in the resin composition was also low. It is recognized that the formed black matrix is at a good level in terms of optical density, film thickness, surface roughness, volume resistivity, film hardness and the like.

【0060】これに対して、比較例1〜3は実施例1〜
3と同じカーボンブラックを用い、同じ酸化処理を施し
たものであるが、実施例1〜3のようにジプロピレング
リコールモノメチルエーテルとのエステル化反応をさせ
ていないので、調製した樹脂組成物の粘度、表面張力も
高く、カーボンブラック粒子凝集体も大きいことが認め
られる。そして、形成したブラックマトリックスも実施
例1〜3に対比して、光学的濃度、膜厚、表面粗さ、体
積固有抵抗、膜硬度などいずれも劣ることが判る。
On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 are Examples 1 to 1.
The same carbon black as that of No. 3 was subjected to the same oxidation treatment, but the esterification reaction with dipropylene glycol monomethyl ether as in Examples 1 to 3 was not performed, so that the viscosity of the prepared resin composition was It is recognized that the surface tension is high and the carbon black particle aggregates are also large. Also, it can be seen that the formed black matrix is inferior in all of the optical density, the film thickness, the surface roughness, the volume specific resistance, the film hardness, etc., as compared with Examples 1 to 3.

【0061】また、窒素吸着比表面積(N2SA)およびDB
P吸収量のカーボンブラック特性が本発明で特定した要
件を外れる比較例4〜6では、実施例1〜4に比べて形
成したブラックマトリックスの光学的濃度が低く、表面
粗さも若干大きくなることが認められる。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and DB
In Comparative Examples 4 to 6 in which the carbon black property of P absorption amount deviates from the requirement specified in the present invention, the optical density of the black matrix formed is lower and the surface roughness is slightly larger than those in Examples 1 to 4. Is recognized.

【0062】オゾンによる気相酸化を施した比較例7〜
9は酸化処理が不充分なため、実施例1〜4に比べて全
酸素原子/全炭素原子の原子比が著しく低く、調製した
樹脂組成物は粘度が高く、表面張力、カーボンブラック
粒子凝集体も大きいものである。その結果、形成したブ
ラックマトリックスは光学的濃度、膜厚、表面粗さ、体
積固有抵抗、膜硬度のいずれも劣ることが判る。
Comparative Example 7 in which vapor-phase oxidation with ozone was carried out
No. 9 had an insufficient oxidation treatment, so the atomic ratio of total oxygen atoms / total carbon atoms was remarkably low as compared with Examples 1 to 4, the prepared resin composition had high viscosity, surface tension, and carbon black particle aggregates. Is also large. As a result, it is found that the formed black matrix is inferior in all of optical density, film thickness, surface roughness, volume resistivity and film hardness.

【0063】比較例10は、実施例2と同じカーボンブ
ラックを実施例2と同一の方法で酸化処理したカーボン
ブラック試料にクレゾールをエステル化反応させた場合
であるが、実施例2に比較して調製した樹脂組成物は粘
度が高く、また表面張力、カーボンブラック粒子凝集体
も大きく、形成したブラックマトリックスは光学的濃
度、膜厚、表面粗さ、体積固有抵抗、膜硬度のいずれも
劣るものである。
Comparative Example 10 is a case where the carbon black sample obtained by oxidizing the same carbon black as in Example 2 with the same method as in Example 2 was subjected to esterification reaction with cresol. The prepared resin composition has a high viscosity, a large surface tension and a large aggregate of carbon black particles, and the formed black matrix is inferior in all of optical density, film thickness, surface roughness, volume resistivity and film hardness. is there.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のとおり、本発明のブラックマトリ
ックス用カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)
およびDBP吸収量が特定範囲にあるカーボンブラック
を湿式酸化して全酸素原子と全炭素原子との原子比を
0.1以上に酸化し、生成したカーボンブラック粒子表
面のカルボキシル基に、エーテル結合、および末端ある
いは側鎖にアルコール系水酸基を持つ直鎖状、分枝状あ
るいは環状の化合物をエステル化反応によりエステル結
合させた構造を特徴とし、このカーボンブラックを分散
させた本発明のブラックマトリックス用樹脂組成物は粘
度が低く、この樹脂組成物によれば遮光性、表面平滑
性、膜強度などに優れ、体積固有抵抗が高く絶縁性に優
れ、膜厚が薄くても高い遮光率を示すブラックマトリッ
クスの形成が可能となる。
As described above, the carbon black for a black matrix of the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA)
And carbon black having a DBP absorption amount within a specific range by wet oxidation to oxidize the atomic ratio of all oxygen atoms to all carbon atoms to 0.1 or more, and to the carboxyl group on the surface of the generated carbon black particles, an ether bond, And a resin for a black matrix of the present invention in which this carbon black is dispersed, characterized by a structure in which a linear, branched or cyclic compound having an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain is ester-bonded by an esterification reaction. The composition has a low viscosity. According to this resin composition, a black matrix exhibiting excellent light-shielding properties, surface smoothness, film strength, etc., high volume resistivity and excellent insulation properties, and a high light-shielding rate even when the film thickness is thin Can be formed.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H042 AA06 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA45 BA47 BA48 BB28 BB42 4J002 BE021 BG041 CC031 CC101 CC121 CC181 CD001 CF001 CF181 CM041 DA036 FB086 FD096 GP00 4J037 AA02 CB04 CB07 CC15 CC16 CC21 CC22 CC23 CC24 DD07 DD20 DD23 EE02 EE19 EE43   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H042 AA06 AA09 AA15 AA26                 2H048 BA11 BA45 BA47 BA48 BB28                       BB42                 4J002 BE021 BG041 CC031 CC101                       CC121 CC181 CD001 CF001                       CF181 CM041 DA036 FB086                       FD096 GP00                 4J037 AA02 CB04 CB07 CC15 CC16                       CC21 CC22 CC23 CC24 DD07                       DD20 DD23 EE02 EE19 EE43

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素吸着比表面積(N2SA)50m2/g以上、
DBP吸収量140cm3/100g以下のカーボンブラックが
湿式酸化により、X線光電子分光法により測定した全酸
素原子と全炭素原子との原子比(酸素結合エネルギーの
強度/炭素結合エネルギーの強度)の値が0.1以上に
酸化処理されて生成したカーボンブラック粒子表面のカ
ルボキシル基に、エーテル結合、および末端あるいは側
鎖にアルコール系水酸基を持つ直鎖状、分枝状あるいは
環状の化合物がエステル化反応により結合されてなるこ
とを特徴とするブラックマトリックス用カーボンブラッ
ク。
1. A nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 50 m 2 / g or more,
The DBP absorption 140cm 3/100 g or less of the carbon black is wet oxidation, the value of the atomic ratio of the total oxygen atom and the total carbon atoms measured by X-ray photoelectron spectroscopy (intensity of the intensity / carbon bond energy of the oxygen binding energy) Esterification reaction of a linear, branched or cyclic compound having an ether bond with the carboxyl group on the surface of carbon black particles produced by oxidation of 0.1 to 0.1 and an alcoholic hydroxyl group at the terminal or side chain A carbon black for a black matrix, which is characterized by being bonded by.
【請求項2】 請求項1のカーボンブラックを2〜20
wt%、溶媒を60〜96wt%、樹脂を2〜20wt%の量
比で混合した組成からなるブラックマトリックス用樹脂
組成物。
2. The carbon black according to claim 1 is contained in an amount of 2 to 20.
A resin composition for a black matrix, which has a composition in which an amount of wt%, a solvent of 60 to 96% by weight, and a resin of 2 to 20% by weight are mixed.
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