JPH0873800A - 顔料分散組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い色濃度(OD)を有するとともに、顔料の分
散安定性にも優れ、特にブラックマトリックス用として
好適な顔料分散組成物を提供することを目的とする。 【構成】 （ａ）カーボンブラック顔料２０〜８０重量
部と酸化チタン顔料８０〜２０重量部とからなる顔料混
合物１００重量部に対して、（ｂ）分散剤２〜２０重量
部および（ｃ）溶剤可溶性ポリマー２〜２０重量部を、
（ｄ）溶剤中に均一に分散させてなり、厚さ１μｍにお
ける色濃度(OD)３．０以上の塗膜を形成しうる顔料分散
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラックマトリックス
用として好適な顔料分散組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用のパソコン等にはカラー液晶ディ
スプレイが搭載されており、特にカラー液晶ディスプレ
イの必須部品であるカラーフィルターは、従来、ブラッ
クマトリックスとしてクロム薄膜をフォトエッチングし
てパターンを形成したものが主流となっている。しかし
ながら、このようなカラーフィルターは、製造コストが
極めて高く、また製造時に生じるクロム廃液の環境への
影響も社会的に問題視されている。さらに、黒色の染顔
料を分散した感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタ
ーも知られているが、このカラーフィルターは、薄膜で
十分な遮光能力をもたせることが困難であり、また特に
顔料の分散安定性にも問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い色濃度
(OD)を有するとともに、顔料の分散安定性にも優れ、特
にブラックマトリックス用として好適な顔料分散組成物
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すべく鋭意検討を重ねた結果見い出されたものであ
り、その要旨は、（ａ）カーボンブラック顔料２０〜８
０重量部と酸化チタン顔料８０〜２０重量部とからなる
顔料混合物１００重量部に対して、（ｂ）分散剤２〜２
０重量部および（ｃ）溶剤可溶性ポリマー２〜２０重量
部を、（ｄ）溶剤中に均一に分散させてなり、厚さ１μ
ｍにおける色濃度(OD)３以上の塗膜を形成しうる顔料分
散組成物、からなる。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明するが、これに
より、本発明の目的、構成および効果が明確となるであ
ろう。まず、本発明において使用される各成分につい
て、順次説明する。（ａ）顔料混合物 〈カーボンブラック顔料〉本発明におけるカーボンブラ
ック顔料としては、例えばファーネスブラック、チャン
ネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラッ
ク、ランプブラック、ボーンブラック、ミネラルブラッ
ク、アニリンブラック、黒鉛等を挙げることができる。
これらのカーボンブラック顔料は、単独でまたは２種以
上を混合して使用することができるが、特にファーネス
ブラックが好ましい。前記カーボンブラック顔料の平均
粒径は、通常、１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜８
５μｍである。本発明において、カーボンブラック顔料
は、後述する酸化チタン顔料と併用されるが、この場
合、カーボンブラック顔料を単独で使用すると、顔料粒
子が凝集し、分散安定性が不十分となる。 〈酸化チタン顔料〉本発明における酸化チタン顔料とし
ては、例えばルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チ
タンや、これらの酸化チタンに硫酸カルシウム、硫酸マ
グネシウム、硫酸バリウム等の他の白色顔料を配合した
複合顔料、酸化チタン粒子の表面をアルミナ、三酸化ア
ンチモン、酸化亜鉛等の他の白色顔料で被覆した被覆顔
料等を挙げることができるが、特にルチル型酸化チタン
が好ましい。これらの酸化チタン顔料は、単独でまたは
２種以上を混合して使用することができる。前記酸化チ
タン顔料の平均粒径は、通常、１５０〜３５０μｍ、好
ましくは２００〜３００μｍである。本発明において
は、酸化チタン顔料を前記カーボンブラック顔料と併用
するが、この場合、他の顔料、例えば酸化第二鉄、真
鍮、アルミニウムペースト、硫酸バリウム等をカーボン
ブラック顔料と併用しても、色濃度(OD)が不十分で遮光
能力に劣り、あるいは顔料の分散安定性が低下したりし
て、特にブラックマトリックス用顔料分散組成物として
は満足できないものとなる。本発明における顔料混合物
中の各顔料の使用量は、顔料混合物１００重量部当た
り、カーボンブラック顔料が２０〜８０重量部、酸化チ
タン顔料が８０〜２０重量部であり、好ましくはカーボ
ンブラック顔料が３０〜７０重量部、酸化チタン顔料が
７０〜３０重量部、さらに好ましくはカーボンブラック
顔料が４０〜６０重量部、酸化チタン顔料が６０〜４０
重量部である。この場合、顔料混合物中のカーボンブラ
ック顔料の割合が多すぎると、分散安定性が低下し、ま
た少なすぎると、遮光能力が不十分となる。本発明にお
いては、カーボンブラック顔料と酸化チタン顔料とをほ
ぼ等量で使用することが特に好ましい。

【０００６】（ｂ）分散剤 本発明における分散剤としては、低分子分散剤でも高分
子分散剤でもよい。このような分散剤の例としては、長
鎖ポリアミノアマイドりん酸塩、長鎖ポリアミノアマイ
ドと高級カルボン酸エステルとの塩、長鎖ポリアミノア
マイドと酸性カルボン酸エステルとの塩、高級ポリカル
ボン酸塩、ポリカルボン酸のアルキルアミン塩、ポリア
マイド、高級不飽和カルボン酸エステル、高級不飽和ポ
リカルボン酸、高級不飽和ポリカルボン酸との相溶性が
良いシリコーン樹脂、高級不飽和ポリカルボン酸との相
溶性が良いシリコーン樹脂と長鎖アミンとの塩、ポリカ
ルボン酸アマイド、ポリカルボン酸のアルキルアミン
塩、アニオン性あるいはノニオン性の多官能性ポリマー
のアルキロールアミン塩、アクリル酸系共重合体のアン
モニウム塩、アクリル酸系共重合体のアルカリ金属塩、
変性ポリアクリレート、脂肪酸変性ポリマー、ポリウレ
タン、三級アミン変性ポリウレタン等を挙げることがで
きるが、特に三級アミン変性ポリウレタンが好ましい。
これらの分散剤は、単独でまたは２種以上を混合して使
用することができる。本発明における分散剤の使用量
は、前記顔料混合物１００重量部に対して、２〜２０重
量部（固形分換算）であり、好ましくは５〜１５重量部
である。

【０００７】（ｃ）溶剤可溶性ポリマー 本発明における溶剤可溶性ポリマーは、後述する（ｄ）
溶剤に可溶である限り、特に限定されるものではない
が、前記（ａ）顔料混合物に対して親和性を有するもの
が好ましい。このような溶剤可溶性ポリマーとしては、
例えば（メタ）アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ス
チレン系樹脂、マレイミド系樹脂等を挙げることができ
る。本発明における好ましい溶媒可溶性ポリマーは、
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ク
ロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、け
い皮酸等のカルボキシル基含有モノマー類；（メタ）ア
クリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２
−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロ
キシプロピル等の水酸基含有モノマー類；ｏ−ヒドロキ
シスチレン、ｍ−ヒドロキシスチレン、ｐ−ヒドロキシ
スチレン等のフェノール性水酸基含有モノマー類等の官
能基含有モノマーの１種以上、ポリスチレン、ポリ
（メタ）アクリル酸メチル、ポリ（メタ）アクリル酸エ
チル、ポリ（メタ）アクリル酸ベンジル等のポリマー鎖
の一方の末端に、例えば（メタ）アクリロイル基等の重
合性不飽和結合を有するマクロモノマーの１種以上、お
よび（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸
エチル、（メタ）アクリル酸ベンジル等の他の（メタ）
アクリル酸エステル類；スチレン、α−メチルスチレ
ン、メチルスチレン等の芳香族ビニル系モノマー；ブタ
ジエン、イソプレン等の共役ジエン類等の他の重合性モ
ノマーの１種以上の共重合体である。本発明における特
に好ましい溶剤可溶性樹脂は、前記〜のモノマーの
合計量を１００重量部としたとき、官能基含有モノマ
ーが５〜５０重量部、特に好ましくは５〜３０重量部、
マクロモノマーが１〜４０重量部、特に好ましくは５
〜３０重量部および他の重合性モノマーが１０〜９４
重量部、特に好ましくは４０〜８０重量部の範囲内で共
重合させたものである。溶媒可溶性ポリマーの使用量
は、顔料混合物１００重量部に対して、２〜２０重量
部、好ましくは５〜１５重量部である。また、本発明に
おける（ｂ）分散剤と（ｃ）溶剤可溶性ポリマーとの合
計使用量は、顔料混合物１００重量部に対して、４〜２
５重量部の範囲内とすることが好ましい。

【０００８】（ｄ）溶剤 本発明において使用される溶剤としては、例えばエーテ
ル類、エステル類、エーテルエステル類、ケトン類、ケ
トンエステル類、アミド類、アミドエステル類、ラクタ
ム類、ラクトン類、スルホキシド類、スルホン類、（ハ
ロゲン化）炭化水素類等、具体的には、例えばテトラヒ
ドロフラン、アニソール、ジオキサン、エチレングリコ
ールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジ
アルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキ
ルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテ
ル類、酢酸エステル類、ヒドロキシ酢酸エステル類、ア
ルコキシ酢酸エステル類、プロピオン酸エステル類、ヒ
ドロキシプロピオン酸エステル類、アルコキシプロピオ
ン酸エステル類、乳酸エステル類、エチレングリコール
モノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコ
ールモノアルキルエーテルアセテート類、アルコキシ酢
酸エステル類、（非）環式ケトン類、アセト酢酸エステ
ル類、ピルビン酸エステル類、Ｎ，Ｎ−ジアルキルホル
ムアミド類、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアセトアミド類、Ｎ−
アルキルピロリドン類、γ−ラクトン類、ジアルキルス
ルホキシド類、ジアルキルスルホン類、（ハロゲン化）
脂肪族炭化水素類、（ハロゲン化）芳香族炭化水素類等
を挙げることができる。これらの溶剤は、単独でまたは
２種以上を混合して使用することができる。本発明にお
いて、溶剤の使用量は、前記（ａ）顔料混合物１００重
量部当たり、通常、１０〜３００重量部、好ましくは５
０〜２００重量部である。他の添加剤 本発明における顔料分散組成物には、所望により、現像
促進剤、接着助剤、形状改良剤、ハレーション防止剤、
保存安定剤、消泡剤等の他の添加剤を配合することもで
きる。

【０００９】分散方法 本発明における顔料分散組成物は、（ａ）顔料混合物、
（ｂ）分散剤および（ｃ）を、場合により他の添加剤と
ともに、（ｄ）溶剤中に均一に分散させてなるものであ
るが、ここで、前記成分の分散方法について説明する。
本発明における分散方法は、例えば各成分を配合して予
備混合したのち、初期分散および微分散を経て行うこと
ができる。前記予備混合、初期分散および微分散には、
例えば高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速
衝撃ミル、ボールミル、ペブルミル、ビーズミル（サン
ドグラインダー、アトライター等）、ロールミル等の混
合装置を使用することができる。この場合、予備混合、
初期分散あるいは微分散で、混合装置が同一でも異なっ
てもよい。本発明における好ましい分散方法の例には、
前記各成分を配合したのち、高速インペラー分散機で予
備混合したのち、ビーズ径１．０〜３．０mm、好ましく
は１．０〜２．０mmのビーズミルで初期分散を行い、次
いでビーズ径０．３〜１．０mm、好ましくは０．３〜
０．６mmのビーズミルで微分散を行う方法を挙げること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明
をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、これらの
実施例に何ら制約されるものではない。 実施例１ ファーネスブラック（平均粒径０．０７μｍ）２０．０
重量部とルチル型酸化チタン（平均粒径０．２８μｍ）
２０．０重量部とからなる顔料混合物、分散剤として三
級アミン変性ポリウレタン３．５重量部、溶剤可溶性ポ
リマーとしてメタクリル酸／メタクリル酸２−ヒドロキ
シエチル／ポリスチレンマクロモノマー／メタクリル酸
ベンジル共重合体（重量組成＝１２．５／１２．５／１
０／６５、分子量３００００）３．０重量部、および溶
剤として３−エトキシプロピオン酸エチル５３．５重量
部からなる配合物１００重量部を、高速インペラー分散
機（回転数約１０００rpm)で１時間予備混合したのち、
ビーズ径１．０〜２．０mmのビーズミル（回転数１００
０rpm)で１時間初期分散し、次いでビーズ径０．３〜
０．６mmのビーズミル（回転数１０００rpm)で１時間微
分散を行った。このようにして得られた顔料分散組成物
は、カーボンブラック顔料および酸化チタン顔料がとも
に極めて良好に分散していた。前記顔料分散組成物を、
ガラス基板（厚さ約１mm) 上に、スピンコーターを用い
て塗布、乾燥して、膜厚１．０μｍの遮光層を形成し
た。この遮光層の色濃度（OD) は３．８と極めて優れて
おり、また膜硬度は鉛筆硬度3Hあった。 実施例２ 顔料組成をファーネスブラック３０．０重量部とルチル
型酸化チタン１０．０重量部に変更した以外は、実施例
１と同様にして、顔料分散組成物の調製および遮光層の
形成を行った。この顔料分散組成物における各顔料の分
散状態は極めて良好であった。また遮光層の色濃度（O
D) は３．６、膜硬度は鉛筆硬度3Hであった。

【００１１】比較例１ 顔料としてファーネスブラックのみ５０重量部を用い、
分散剤として三級アミン変性ポリウレタン５．０重量
部、溶剤可溶性ポリマーとしてメタクリル酸／メタクリ
ル酸２−ヒドロキシエチル／ポリスチレンマクロモノマ
ー／メタクリル酸ベンジル共重合体（重量組成＝１２．
５／１２．５／１０／６５、分子量３００００）３．０
重量部、および溶剤として３−エトキシプロピオン酸エ
チル６０重量部からなる配合物１００重量部を用いた以
外は、実施例１と同様にして、顔料分散組成物の調製お
よび遮光層の形成を行った。この顔料分散組成物は、フ
ァーネスブラックの凝集が著しく、分散安定性が極めて
悪かった。また遮光層の色濃度（OD) は３．６、膜硬度
は鉛筆硬度3Hであった。 比較例２ 顔料としてルチル型酸化チタン３０重量部のみを用い、
分散剤として三級アミン変性ポリウレタン２．５重量
部、溶剤可溶性ポリマーとしてメタクリル酸／メタクリ
ル酸２−ヒドロキシエチル／ポリスチレンマクロモノマ
ー／メタクリル酸ベンジル共重合体（重量組成＝１２．
５／１２．５／１０／６５、分子量３００００）３．０
重量部、および溶剤として３−エトキシプロピオン酸エ
チル６４．５重量部からなる配合物１００重量部を用い
た以外は、実施例１と同様にして、顔料分散組成物の調
製および遮光層の形成を行った。この顔料分散組成物に
おける顔料の分散状態は比較的良好であったが、遮光層
の色濃度（OD) は、長波長側で透過光量のピークが上昇
して、２．７となり、遮光能力が低かった。また膜硬度
は鉛筆硬度3Hであった。

【００１２】

【発明の効果】本発明の顔料分散組成物は、顔料分散安
定性に優れ、しかも高い色濃度（OD)と優れた膜特性を
有するブラックマトリックスを低コストで製造しうるも
のである。したがって、本発明の顔料分散組成物は、例
えばカラー液晶ディスプレー、カラー撮像素子、カラー
センサー等のブラックマトリックスにおいて、極めて好
適に使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）カーボンブラック顔料２０〜８０
   重量部と酸化チタン顔料８０〜２０重量部とからなる顔
   料混合物１００重量部に対して、（ｂ）分散剤２〜２０
   重量部および（ｃ）溶剤可溶性ポリマー２〜２０重量部
   を、（ｄ）溶剤中に均一に分散させてなり、厚さ１μｍ
   における色濃度(OD)３以上の塗膜を形成しうる顔料分散
   組成物。