JP3105639B2 - ブラックマトリックス用炭素塗料 - Google Patents
ブラックマトリックス用炭素塗料Info
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- JP3105639B2 JP3105639B2 JP04113508A JP11350892A JP3105639B2 JP 3105639 B2 JP3105639 B2 JP 3105639B2 JP 04113508 A JP04113508 A JP 04113508A JP 11350892 A JP11350892 A JP 11350892A JP 3105639 B2 JP3105639 B2 JP 3105639B2
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- Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、カラーブラウン管の
ブラックマトリックス、液晶やプラズマデスプレーの光
学的フィルターなど、炭素被膜を選択除去して複雑図形
の被膜を形成するものに適した炭素塗料に関するもので
ある。
ブラックマトリックス、液晶やプラズマデスプレーの光
学的フィルターなど、炭素被膜を選択除去して複雑図形
の被膜を形成するものに適した炭素塗料に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】以下、カラーブラウン管の画素の輝度及
びコントラストを向上させるためのブラックマトリック
スを例に説明する。ブラックマトリックス用の炭素塗料
は、水に約１０重量％程度の黒鉛の微粉と、結合剤とし
て約１重量％程度の水ガラスを添加した懸濁液、又はさ
らにカルボキシメチルセルロースのような分散剤を含む
懸濁液が知られており、このような黒鉛塗料は特公昭５
１−５８５６号公報に記載されている。また、黒鉛に代
えて結晶化カーボンブラックを用いたものがあり、特開
昭６２−１５７６４７号公報に記載されている。
びコントラストを向上させるためのブラックマトリック
スを例に説明する。ブラックマトリックス用の炭素塗料
は、水に約１０重量％程度の黒鉛の微粉と、結合剤とし
て約１重量％程度の水ガラスを添加した懸濁液、又はさ
らにカルボキシメチルセルロースのような分散剤を含む
懸濁液が知られており、このような黒鉛塗料は特公昭５
１−５８５６号公報に記載されている。また、黒鉛に代
えて結晶化カーボンブラックを用いたものがあり、特開
昭６２−１５７６４７号公報に記載されている。
【０００３】ところで、ブラックマトリックスの形成
は、まず、ガラス面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
と重クロム酸アンモニウムの混合物のような感光性樹脂
（レジスト）を塗布して薄膜を形成し、次に網目状のシ
ャドウマスクを通して紫外線照射後に水洗すると、レジ
ストの未感光部は溶解し、感光部のみガラス面に残る。
第２工程では、この上に炭素塗料を塗布乾燥して均一な
炭素被膜を形成する。次に、第３工程として、過酸化水
素水に浸漬してレジストを軟化及び膨潤し、これに温水
を吹きつけるとレジストがその表面の炭素被膜と共に脱
落して選択的に除去され、蛍光体ドットのための多数の
孔をもつ炭素膜（ブラックマトリックス）が形成され
る。
は、まず、ガラス面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
と重クロム酸アンモニウムの混合物のような感光性樹脂
（レジスト）を塗布して薄膜を形成し、次に網目状のシ
ャドウマスクを通して紫外線照射後に水洗すると、レジ
ストの未感光部は溶解し、感光部のみガラス面に残る。
第２工程では、この上に炭素塗料を塗布乾燥して均一な
炭素被膜を形成する。次に、第３工程として、過酸化水
素水に浸漬してレジストを軟化及び膨潤し、これに温水
を吹きつけるとレジストがその表面の炭素被膜と共に脱
落して選択的に除去され、蛍光体ドットのための多数の
孔をもつ炭素膜（ブラックマトリックス）が形成され
る。
【０００４】炭素塗料は、炭素粒子が沈降しにくいこ
と、薄い塗膜が形成できること、ガラス面に十分な強度
をもって密着し温水吹き付けなどにより浸蝕されたり剥
離しないこと、及びＰＶＡと共に抜け落ちた穴の輪郭が
明瞭なこと、等が要求される。
と、薄い塗膜が形成できること、ガラス面に十分な強度
をもって密着し温水吹き付けなどにより浸蝕されたり剥
離しないこと、及びＰＶＡと共に抜け落ちた穴の輪郭が
明瞭なこと、等が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の炭素塗料によれ
ば、炭素被膜が抜け落ちた穴の輪郭が希望する程明瞭と
はならなかった。即ちホール抜け性（選択除去壁面の切
れ）が不良であった。本発明は、塗膜が均一で付着性が
よく、ホール抜け性が良好な炭素塗膜が得られる塗料を
提供することを目的とする。
ば、炭素被膜が抜け落ちた穴の輪郭が希望する程明瞭と
はならなかった。即ちホール抜け性（選択除去壁面の切
れ）が不良であった。本発明は、塗膜が均一で付着性が
よく、ホール抜け性が良好な炭素塗膜が得られる塗料を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、分散剤と結合剤とを含む水に炭素粒子がコ
ロイド状に懸濁した塗料において、結合剤がシリカ変性
アクリル樹脂のエマルジョンであり、炭素粒子が黒鉛及
び／又は結晶化カーボンブラックであることを特徴とす
るブラックマトリックス用炭素塗料を提供するものであ
る。
するために、分散剤と結合剤とを含む水に炭素粒子がコ
ロイド状に懸濁した塗料において、結合剤がシリカ変性
アクリル樹脂のエマルジョンであり、炭素粒子が黒鉛及
び／又は結晶化カーボンブラックであることを特徴とす
るブラックマトリックス用炭素塗料を提供するものであ
る。
【０００７】本発明においては、シリカ変性アクリル樹
脂はシリカの量が４０ｗｔ％程度のものが好適に用いら
れる。黒鉛は従来のコロイド黒鉛塗料に用いられる見掛
粒子径が１μｍ以下のフレーク状をした天然黒鉛が、結
晶化カーボンブラックは平均ストラクチャー粒径が８０
〜１６０ｎｍのものが好適に用いられる。
脂はシリカの量が４０ｗｔ％程度のものが好適に用いら
れる。黒鉛は従来のコロイド黒鉛塗料に用いられる見掛
粒子径が１μｍ以下のフレーク状をした天然黒鉛が、結
晶化カーボンブラックは平均ストラクチャー粒径が８０
〜１６０ｎｍのものが好適に用いられる。
【０００８】炭素塗料の組成は、保存を考慮した原液の
組成と塗布するときに適宜の粘度に調整した組成があり
特定することはできないが、おおよそ炭素粒子１０〜２
０ｗｔ％、分散剤１〜４ｗｔ％、結合剤０．５〜１ｗｔ
％、残部が水である。必要に応じアンモニア水を添加す
ることがある。なお、ブラックマトリックス以外の用途
にあっては、被膜の導電特性を調整するために金属酸化
物や炭化珪素を含有する場合がある。
組成と塗布するときに適宜の粘度に調整した組成があり
特定することはできないが、おおよそ炭素粒子１０〜２
０ｗｔ％、分散剤１〜４ｗｔ％、結合剤０．５〜１ｗｔ
％、残部が水である。必要に応じアンモニア水を添加す
ることがある。なお、ブラックマトリックス以外の用途
にあっては、被膜の導電特性を調整するために金属酸化
物や炭化珪素を含有する場合がある。
【０００９】
【作用】結合剤は接着剤として機能する。従来の結合剤
である水ガラスは耐水性に劣るため、ホール抜きの際に
用いる温水により溶け出して穴の切れを悪くし、また、
アルカリ性であるから、ＣＲＴ（陰極線管）のように水
性の蛍光体スラリーを穴に塗布する際には接触面で溶け
出し蛍光体を変質させる虞がある。本発明にあっては耐
水性の良い樹脂結合剤を用いるため、多くの樹脂のうち
でシリカ変性アクリル樹脂が耐水性、耐薬品性、接着性
に優れているのでこれを用い、塗料中にエマルジョンの
形で含有させる。
である水ガラスは耐水性に劣るため、ホール抜きの際に
用いる温水により溶け出して穴の切れを悪くし、また、
アルカリ性であるから、ＣＲＴ（陰極線管）のように水
性の蛍光体スラリーを穴に塗布する際には接触面で溶け
出し蛍光体を変質させる虞がある。本発明にあっては耐
水性の良い樹脂結合剤を用いるため、多くの樹脂のうち
でシリカ変性アクリル樹脂が耐水性、耐薬品性、接着性
に優れているのでこれを用い、塗料中にエマルジョンの
形で含有させる。
【００１０】シリカ変性アクリル樹脂は、ＣＲＴの場合
のようにマトリックスを形成した後、ベーキング処理す
ると分解する。炭素は塗膜となって吸光あるいは導電体
となる。塗料中のコロイド状炭素は、黒鉛であるか、結
晶化したカーボンブラックであるか、またはこれらの混
合体とする。
のようにマトリックスを形成した後、ベーキング処理す
ると分解する。炭素は塗膜となって吸光あるいは導電体
となる。塗料中のコロイド状炭素は、黒鉛であるか、結
晶化したカーボンブラックであるか、またはこれらの混
合体とする。
【００１１】黒鉛は、薄い塗膜が得られ物理的接着性が
良い反面、粒子が比較的大きいために塗料の保存寿命及
びホール抜け性がやや劣る。一方、カーボンブラックは
黒鉛と比較すると、液中で凝集し易い性質があり、薄い
塗膜を得ることが困難であり、接着性がやや劣るという
欠点があるものの、粒子が小さく粉砕する手間がかから
ない、懸濁液中で沈降し難く、ホール抜け性がよく、塗
膜の表面が適度の粗さになるため蛍光体の付着性が良い
という長所が挙げられる。両者を混合状態にすると、そ
れぞれの欠点が補われた性質の塗料が得られる。
良い反面、粒子が比較的大きいために塗料の保存寿命及
びホール抜け性がやや劣る。一方、カーボンブラックは
黒鉛と比較すると、液中で凝集し易い性質があり、薄い
塗膜を得ることが困難であり、接着性がやや劣るという
欠点があるものの、粒子が小さく粉砕する手間がかから
ない、懸濁液中で沈降し難く、ホール抜け性がよく、塗
膜の表面が適度の粗さになるため蛍光体の付着性が良い
という長所が挙げられる。両者を混合状態にすると、そ
れぞれの欠点が補われた性質の塗料が得られる。
【００１２】本発明に用いられるカーボンブラックは結
晶化されていることが必要である。通常のカーボンブラ
ックは、熱天秤を用いて空気中で加熱したときの急激に
重量減少する温度は５５０〜６２０℃である。黒鉛粉に
比べて約１００℃程度低く耐熱性が劣っている。しか
し、温度２０００〜３５００℃で１日間程度加熱したも
のは、６８０〜７２０℃になり耐熱性が向上する。図２
は通常のカーボンブラックと加熱処理したカーボンブラ
ックを透過型電子顕微鏡で倍率９０万倍で観察した模式
図で、通常のカーボンブラック（イ）は結晶を認めない
が、加熱処理したもの（ロ）は多角形の結晶が認められ
る。
晶化されていることが必要である。通常のカーボンブラ
ックは、熱天秤を用いて空気中で加熱したときの急激に
重量減少する温度は５５０〜６２０℃である。黒鉛粉に
比べて約１００℃程度低く耐熱性が劣っている。しか
し、温度２０００〜３５００℃で１日間程度加熱したも
のは、６８０〜７２０℃になり耐熱性が向上する。図２
は通常のカーボンブラックと加熱処理したカーボンブラ
ックを透過型電子顕微鏡で倍率９０万倍で観察した模式
図で、通常のカーボンブラック（イ）は結晶を認めない
が、加熱処理したもの（ロ）は多角形の結晶が認められ
る。
【００１３】また、結晶化カーボンブラックはいくつか
の粒子が結合して１個の粒子を形成している。図３はそ
の透過断面の一例で、点線で示される円の直径３はスト
ラクチャー粒径である。これが小さ過ぎると耐熱性が悪
くなり、ガス放出量が多くなり好ましくない。一方、大
き過ぎるとホール抜け性が悪くなりシャープな輪郭の塗
膜が得られなくなるため、８０〜１６０ｎｍが好適であ
る。実線で示される円直径２は一次粒子径である。これ
が小さ過ぎると耐熱性が悪く、一方、大き過ぎると色調
が悪くなる。
の粒子が結合して１個の粒子を形成している。図３はそ
の透過断面の一例で、点線で示される円の直径３はスト
ラクチャー粒径である。これが小さ過ぎると耐熱性が悪
くなり、ガス放出量が多くなり好ましくない。一方、大
き過ぎるとホール抜け性が悪くなりシャープな輪郭の塗
膜が得られなくなるため、８０〜１６０ｎｍが好適であ
る。実線で示される円直径２は一次粒子径である。これ
が小さ過ぎると耐熱性が悪く、一方、大き過ぎると色調
が悪くなる。
【００１４】分散剤は、炭素粒子を結合剤を含む水中に
均質に懸濁させ粒子の凝集を防止し、コロイド状態を維
持する作用をする。分散剤は、炭素粒子が黒鉛の場合は
カルボルキシメチルセルロースが最も好ましい組み合わ
せである。一方、結晶化カーボンブラックの場合は粒径
が小さくなるため水中で凝集し易い性質が比較的大き
く、浸透性の強い界面滑性剤が選ばれる。このようなも
のにはアニオン系のβナフタリン・スルホン酸ソーダが
挙げられる。
均質に懸濁させ粒子の凝集を防止し、コロイド状態を維
持する作用をする。分散剤は、炭素粒子が黒鉛の場合は
カルボルキシメチルセルロースが最も好ましい組み合わ
せである。一方、結晶化カーボンブラックの場合は粒径
が小さくなるため水中で凝集し易い性質が比較的大き
く、浸透性の強い界面滑性剤が選ばれる。このようなも
のにはアニオン系のβナフタリン・スルホン酸ソーダが
挙げられる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明を実施例により説明する。比
較用の従来塗料は、見掛粒子径１μｍ以下の天然黒鉛粉
１０重量％、結合剤として水ガラス０．８重量％、分散
剤としてカルボキシメチルセルロース１重量％、濃度２
８重量％のアンモニア水１重量％、残部水からなる塗料
である。
較用の従来塗料は、見掛粒子径１μｍ以下の天然黒鉛粉
１０重量％、結合剤として水ガラス０．８重量％、分散
剤としてカルボキシメチルセルロース１重量％、濃度２
８重量％のアンモニア水１重量％、残部水からなる塗料
である。
【００１６】実施例の炭素塗料は、前記の従来塗料の成
分のうち水ガラスに代えてシリカ変性アクリル樹脂（中
央理化製、商品名ＥＳ−Ｊ８０５）１重量％とした塗料
（試料１）と、平均的な一次粒子径が、１４ｎｍで、平
均ストラクチャー粒径が１００ｎｍの結晶化カーボンブ
ラック１０重量％、結合剤としてシリカ変性アクリル樹
脂（中央理化製、商品名ＥＳ−Ｊ８０５）１重量％、分
散剤としてβナフタリン・スルホン酸ソーダ（花王製、
商品名デモールＮ）３重量％、濃度２８重量％のアンモ
ニア水１重量％、残部水からなる塗料（試料２）と、前
記の試料１と試料２を１：１（重量比）で混合した塗料
（試料３）とを準備した。
分のうち水ガラスに代えてシリカ変性アクリル樹脂（中
央理化製、商品名ＥＳ−Ｊ８０５）１重量％とした塗料
（試料１）と、平均的な一次粒子径が、１４ｎｍで、平
均ストラクチャー粒径が１００ｎｍの結晶化カーボンブ
ラック１０重量％、結合剤としてシリカ変性アクリル樹
脂（中央理化製、商品名ＥＳ−Ｊ８０５）１重量％、分
散剤としてβナフタリン・スルホン酸ソーダ（花王製、
商品名デモールＮ）３重量％、濃度２８重量％のアンモ
ニア水１重量％、残部水からなる塗料（試料２）と、前
記の試料１と試料２を１：１（重量比）で混合した塗料
（試料３）とを準備した。
【００１７】まず、清浄なガラス板にＰＶＡのレジスト
を塗布乾燥し、円形の穴が開いたシャドウマスクを通し
て紫外線照射後に水洗して円盤状のレジストを形成し
た。次いで、前記塗料を塗布、乾燥して塗膜を形成し、
温度５０℃の過酸化水素水と硫酸の混合液に浸漬した
後、被膜面に圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 の温水を吹き付けレ
ジストを除去し円形の穴が開いた炭素塗膜を得た。
を塗布乾燥し、円形の穴が開いたシャドウマスクを通し
て紫外線照射後に水洗して円盤状のレジストを形成し
た。次いで、前記塗料を塗布、乾燥して塗膜を形成し、
温度５０℃の過酸化水素水と硫酸の混合液に浸漬した
後、被膜面に圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 の温水を吹き付けレ
ジストを除去し円形の穴が開いた炭素塗膜を得た。
【００１８】従来塗料による比較試料と実施例各試料
を、それぞれ走査型電子顕微鏡を用いて塗膜の穴部を観
察した結果のホール抜け性を示す説明図を図１に示す。
図１の（イ）、（ロ）は比較試料、（ハ）、（ニ）は実
施例試料のうち最もホール抜け性のよい試料２の場合
の、それぞれ斜視図と縦断面図である。比較試料はぎざ
ぎざの円で、しかもテーパ状になっており、ガラス面よ
り少し上部で突出した穴になっている。一方、実施例試
料２は切れが良い円形を示しており、側面もガラス板か
ら垂直に立っている。黒鉛を用いた試料１は、試料２に
比べてやや劣り、（イ）と（ハ）の中間パターンを示し
ている。また、混合塗料である試料３のホール抜け性は
試料１と試料２の中間程度である。
を、それぞれ走査型電子顕微鏡を用いて塗膜の穴部を観
察した結果のホール抜け性を示す説明図を図１に示す。
図１の（イ）、（ロ）は比較試料、（ハ）、（ニ）は実
施例試料のうち最もホール抜け性のよい試料２の場合
の、それぞれ斜視図と縦断面図である。比較試料はぎざ
ぎざの円で、しかもテーパ状になっており、ガラス面よ
り少し上部で突出した穴になっている。一方、実施例試
料２は切れが良い円形を示しており、側面もガラス板か
ら垂直に立っている。黒鉛を用いた試料１は、試料２に
比べてやや劣り、（イ）と（ハ）の中間パターンを示し
ている。また、混合塗料である試料３のホール抜け性は
試料１と試料２の中間程度である。
【００１９】このことは、結合剤である水ガラスは耐水
性が悪くホールの縁が水で浸蝕され易いのに比べ、シリ
カ変性アクリル樹脂は、塗膜の強度及び接着製が高く耐
水性があることを示している。また、微粒な結晶化カー
ボンブラックはフレーク状の黒鉛粒子に比べてホール抜
け性が良好な結果を示している。
性が悪くホールの縁が水で浸蝕され易いのに比べ、シリ
カ変性アクリル樹脂は、塗膜の強度及び接着製が高く耐
水性があることを示している。また、微粒な結晶化カー
ボンブラックはフレーク状の黒鉛粒子に比べてホール抜
け性が良好な結果を示している。
【００２０】
【発明の効果】結合剤としてシリカ変性アクリル樹脂を
用いた本発明の炭素塗料によれば、レジストを用いて塗
膜を選択除去して、網目状、縞状、等の複雑で細かな模
様の吸光性塗膜を必要とするカラーブラウン管のブラッ
クマトリックス、液晶のフィルター等に用いると、ホー
ル抜け性がよいので、鮮明な画像を提供することができ
る。
用いた本発明の炭素塗料によれば、レジストを用いて塗
膜を選択除去して、網目状、縞状、等の複雑で細かな模
様の吸光性塗膜を必要とするカラーブラウン管のブラッ
クマトリックス、液晶のフィルター等に用いると、ホー
ル抜け性がよいので、鮮明な画像を提供することができ
る。
【図１】ホール抜け性を示す説明図である。
【図２】カーボンブラックの内部構造を説明する模式図
である。
である。
【図３】カーボンブラックの粒子径の説明図である。
１ 結晶 ２ 一次粒子径 ３ ストラクチャー粒径 ４ ガラス板 ５ 炭素塗膜 ６ 選択除去部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09D 133/06 C09D 5/02 H01J 9/227 ＷＰＩＤＳ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 分散剤と結合剤とを含む水に炭素粒子が
コロイド状に懸濁した塗料において、結合剤がシリカ変
性アクリル樹脂のエマルジョンであり、炭素粒子が黒鉛
及び／又は結晶化カーボンブラックであることを特徴と
するブラックマトリックス用炭素塗料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113508A JP3105639B2 (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | ブラックマトリックス用炭素塗料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113508A JP3105639B2 (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | ブラックマトリックス用炭素塗料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311109A JPH05311109A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3105639B2 true JP3105639B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=14614113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04113508A Expired - Fee Related JP3105639B2 (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | ブラックマトリックス用炭素塗料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3105639B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449753B1 (ko) * | 1997-07-04 | 2004-11-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 블랙매트릭스형성용조성물및이를이용한블랙매트릭스형성방법 |
| US5885669A (en) * | 1997-08-08 | 1999-03-23 | Acheson Industries, Inc. | Liquid crystal device and method |
| JP2008033272A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Applied Materials Inc | ブラックマトリクス組成物及びその形成方法 |
-
1992
- 1992-05-06 JP JP04113508A patent/JP3105639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05311109A (ja) | 1993-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000822 |
|
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