JPH10114873A

JPH10114873A - 高抵抗黒色硬化性樹脂組成物、ブラックマトリクス基板及びカラーフィルター

Info

Publication number: JPH10114873A
Application number: JP28727696A
Authority: JP
Inventors: Naoko Imaizumi; 尚子今泉; Takao Koyanagi; 敬夫小柳; Takashi Mangyo; 隆史萬行
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置、電子表示装置におけるカラーフ
ィルターについて、遮光性が高く、表示品位に優れた高
電気抵抗性樹脂ブラックマトリクスを得ること。【解決手段】硬化性樹脂とカーボンブラックからなる硬
化性樹脂組成物であって、カーボンブラックの、ＢＥＴ
法比表面積（Ａ）、ＤＢＰ吸油量（Ｂ）、揮発分（Ｃ）
の関係が下記式（１）を満たす性質を有する事を特徴と
する高抵抗黒色硬化性樹脂組成物、及びこれによって得
られるブラックマトリクス基板、及びこれによるカラー
フィルター。【数１】（Ａ×Ｂ）^1/2／（Ｃ＋１）＜３５・・・（１）（但し、Ａ；ＢＥＴ法比表面積、単位ｍ²／ｇＢ；ＤＢＰ吸油量、単位ｃｃ／１００ｇＣ；揮発分、単位％を表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高抵抗黒色硬化性樹
脂組成物、ブラックマトリクス基板及びそのカラーフィ
ルターに係り、特に、液晶表示装置、電子表示装置等の
表示装置やＣＣＤに使用される、高電気抵抗性で遮光性
に優れた、安価なブラックマトリクス基板及びそのカラ
ーフィルターに関するものである。

【０００２】

【従来技術】液晶表示装置、電子表示装置等の表示装置
やＣＣＤに使用されるカラーフィルターは、少なくとも
２種類以上の色相に着色された微細な画素間に光を遮断
しコントラストを向上させる目的及び色純度の低下を防
止するためブラックマトリクスが形成されている。

【０００３】従来、このようなブラックマトリクスは、
通常ガラス基板上にＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属薄膜を蒸
着、スパッタ、真空成膜法等により形成し、この金属薄
膜上にフォトレジストを塗布、所望のパターンを施した
フォトマスクを介して紫外線を照射した後、現像処理し
レジストパターンを得、エッチング等の手段を用いてレ
ジスト部分以外の金属薄膜部を除去し、最終的にレジス
トを剥離し、得ていた。しかしながら、これらの工程は
煩雑なため、製造コストが高く、これを用いるカラーフ
ィルターのコストも高くなるという欠点があるだけでな
く、エッチング等により除去される金属の除害設備等が
必要なことから、更にコストがかかるという問題があ
る。更に、この様な金属薄膜からなるブラックマトリク
スは、導電性が高い為、液晶駆動電極と導通、又は金属
薄膜を通じて電界が逃げることにより、液晶駆動異常の
不具合が生じる為、絶縁膜或いは、電界遮断膜を付与す
る工程が必要となり、製造工程の簡略化、コストの低減
化の面で不十分である。

【０００４】一方、その他のブラックマトリクス形成材
料としては例えば、特開平２−２３９２０４には、ポリ
イミド系樹脂にカーボンブラック等の遮光剤を分散し、
これを用いてブラックマトリクスを形成する方法が提案
されている。また、特開平４−６３８７０には、光重合
性化合物に、カーボンブラック、有機顔料を分散し、こ
れによりブラックマトリクスを形成する方法が提案され
ている。しかしながら、一般に、カーボンブラックは遮
光性が他の有機顔料に比べ高いものの、導電性を有す
る。この種の組成物を使用して、遮光性を上げるため、
樹脂中のカーボンブラック濃度を高くさせると、形成さ
れたブラックマトリクス自体も導電性を有してしまう。
そのため、これらの材料を用いて液晶ディスプレイ用カ
ラーフィルターを製造した場合も、カラーフィルター上
の透明電極とブラックマトリクスの間や、対向電極間で
導通し、画像不良を引き起こし易い。また、ＴＦＴ電極
基板上の遮光膜としても、不向きである。

【０００５】これに対し、カーボンブラック含有量を減
少すると、導電性は低くなるが、遮光率を高める為に、
遮光膜の膜厚を厚くする必要があり、カラーフィルター
の平坦化を困難にならしめる為に色むらが発生し、表示
品質が劣化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、遮光性に優
れながら、高電気抵抗性を有するブラックマトリクス基
板、表示品位の優れたカラーフィルターの開発が望まれ
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記諸問
題を解決すべく、種々検討した結果本発明に至ったもの
である。

【０００８】すなわち、本発明は、（ａ）硬化性樹脂と
カーボンブラックからなる樹脂組成物であって、カーボ
ンブラックのＢＥＴ法比表面積（Ａ）、ＤＢＰ吸油量
（Ｂ）、揮発分（Ｃ）の関係が下記式（１）を満たす性
質を有する事を特徴とする高抵抗黒色硬化性樹脂組成
物、

【０００９】

【数２】（Ａ×Ｂ）^1/2／（Ｃ＋１）＜３６・・・（１）（但し、Ａ；ＢＥＴ法比表面積、単位ｍ²／ｇＢ；ＤＢＰ吸油量、単位ｃｃ／１００ｇＣ；揮発分、単位％を表す。）

【００１０】（ｂ）硬化性樹脂が放射線硬化性樹脂であ
る（ａ）の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物、（ｃ）カーボ
ンブラックの灰分が、１％以下である（ａ）又は（ｂ）
に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物、（ｄ）樹脂組成
物の固形分中のカーボンブラックの含有率が１〜３０ｗ
ｔ％である（ａ）乃至（ｃ）のいずれか一項に記載の高
抵抗黒色硬化性樹脂組成物、（ｅ）顔料を含有すること
を特徴とする（ａ）乃至（ｄ）のいずれか一項に記載の
高抵抗黒色硬化性樹脂組成物、（ｆ）（ａ）乃至（ｅ）
のいずれか一項に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物に
よってパターン化された硬化皮膜を基板上に有するブラ
ックマトリクス基板、（ｇ）体積抵抗率（膜厚１〜２μ
ｍ、電圧１０Ｖ以下）が、１０⁷Ω・cm以上である
（ｆ）に記載のブラックマトリクス基板、（ｈ）（ｆ）
又は（ｇ）に記載のブラックマトリクス基板からなるカ
ラーフィルター、（ｉ）（ｈ）に記載のカラーフィルタ
ーを有する表示装置、に関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の高抵抗黒色硬化性
樹脂組成物、ブラックマトリクス基板及びこれを用いた
カラーフィルターについて、詳細に説明する。

【００１２】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物及び
／又はブラックマトリクスに使用されるカーボンブラッ
クは、ランプブラック、アセチレンブラック、サーマル
ブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等
のいずれの種類でも構わないが、芳香族系油を主原料と
したファーネスブラックは好ましく、更に好ましくは、
天然ガスを原料とし不完全燃焼させて生成させるチャン
ネルブラックが好適に用いられる。この種のチャンネル
ブラックは、熱酸化によって、カーボンブラック表面に
化学的に結合された各種酸化物が、導電性を抑制するも
のとされる。また、ファーネスブラックの中でも、特
に、湿式または乾式的酸化工程を経て製造される種類の
ものは、カーボンブラック表面が多量の酸化物を保有
し、導電性抑制作用がある。

【００１３】更に、カーボンブラックは製造工程上、ス
トラクチャーの増殖を防止する為にアルカリ金属化合物
を添加する場合がある。アルカリ金属化合物の添加を処
した場合、最終製品としてのカーボンブラックは、金属
含有量が多くなる為に、これを含有した樹脂組成物によ
る硬化物は、導電性を帯び始めることがあるので好まし
くはない。即ち、これらのカーボンブラックの内、灰分
が１％以下であり、且つ、ＢＥＴ法比表面積（Ａ）、Ｄ
ＢＰ吸油量（Ｂ）、揮発分（Ｃ）の関係が、下記式
（１）を満たすカーボンブラックが好適に使用される。

【００１４】

【数３】（Ａ×Ｂ）^1/2／（Ｃ＋１）＜３６・・・（１）（但し、Ａ；ＢＥＴ法比表面積、単位ｍ²／ｇＢ；ＤＢＰ吸油量、単位ｃｃ／１００ｇＣ；揮発分、単位％を表す。）

【００１５】上記カーボンブラックの具体例としては、
以下のカーボンブラックが挙げられる。Ｓｐｅｃｉａｌ
Ｂｌａｃｋ４、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４
Ａ、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５、Ｓｐｅｃｉａｌ
Ｂｌａｃｋ６、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ１０
０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ２５０、Ｓｐｅｃｉ
ａｌＢｌａｃｋ３５０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃ
ｋ５５０、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＦＷ２００、Ｐｒ
ｉｎｔｅｘ２５、Ｐｒｉｎｔｅｘ１５０Ｔ、Ｐｒｉ
ｎｔｅｘ２００、ＬａｍｐＢｌａｃｋＢ１０１
（以上、商品名、デグサ社製）、ＭＯＮＡＲＣＨ１０
００、ＭＯＮＡＲＣＨ１３００、ＭＯＮＡＲＣＨ１
４００、ＭＯＮＡＲＣＨ１２０、ＭＯＧＵＬ−Ｌ、
ＲＥＧＡＬ９９Ｒ、ＲＥＧＡＬ２５０Ｒ、ＲＥＧＡＬ
３５０Ｒ（以上、商品名、キャボット社製）、ＲＡＶ
ＥＮ１０６０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ１０３５、
ＲＡＶＥＮ５０００ＵＬＴＲＡ II、ＲＡＶＥＮ１
２５５、ＲＡＶＥＮ１０８０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥ
Ｎ４５０、ＲＡＶＥＮ４２０、ＲＡＶＥＮ５７５
０、ＲＡＶＥＮ５２５０、ＲＡＶＥＮ４６０、ＲＡ
ＶＥＮ７６０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮＨ２０、Ｒ
ＡＶＥＮ７０００、ＲＡＶＥＮ４１０、ＲＡＶＥＮ
１２５０、ＲＡＶＥＮ４３０、ＲＡＶＥＮ１０４
０、ＲＡＶＥＮ１０００、ＲＡＶＥＮ１６、ＲＡＶ
ＥＮ５００、ＲＡＶＥＮ２２、ＲＡＶＥＮ１４、
ＲＡＶＥＮ１１９０ＵＬＴＲＡ、ＮＥＯＳＰＥＣ
ＴＲＡＭＡＲＫ III 、ＳＵＰＥＲＢＡ、ＥＸＣＥＬＳ
ＩＯＲ、ＰＥＥＲＬＥＳＳ、Ｎｏ．９９９（以上、商品
名、コロンビアンカーボン社製）、ＭＡ７、ＭＡ７７、
ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１００、ＭＡ１００Ｒ、ＭＡ２
２０、ＭＡ２３０、ＯＩＬ７Ｂ、ＯＩＬ９Ｂ、ＯＩＬ１
１Ｂ、ＯＩＬ３０Ｂ、ＯＩＬ３１Ｂ、＃５２、＃５０、
＃４７、＃４５（以上、商品名、三菱化学社製）など
が、挙げられる。これらの中で、灰分が１％以下である
ものは特に洗浄等の処理をせずに用いても構わないが、
１％を超える灰分を有するものについては、酸性水等で
十分に洗浄することにより残存無機分を除去し、十分に
乾燥させた上で使用しなければならない。又、関係式
（１）にて計算される数値は小さい程高い電気抵抗性を
呈し、好ましい数値としては、３５以下、更に好ましく
は３０以下である。

【００１６】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物及び
／又はブラックマトリクスには、必要により有機顔料が
用いられても良い。具体的には、アントラキノン系、フ
タロシアニン系、ベンゾイミダゾロン系、キナクリドン
系、アゾキレート系、アゾ系、イソインドリノン系、ピ
ランスロン系、インダンスロン系、アンスラピリミジン
系、ジブロモアンザンスロン系、フラバンスロン系、ペ
リレン系、ペリノン系、キノフタロン系、チオインジゴ
系、ジオキサジン系等の顔料が挙げられ、１種又は２種
以上組み合わせて用いることが出来る。

【００１７】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物及び
／又はブラックマトリクスには、必要により無機顔料が
用いられても良い。具体的には、金属酸化物、金属錯塩
等で示される金属化合物であるが、これらを用いて作製
した樹脂組成物によるブラックマトリクスの抵抗を損な
わぬ範囲内にて使用することが望ましい。その無機顔料
の具体例としては、チタン、鉄、コバルト、アルミニウ
ム、カドミウム、鉛、銅、マグネシウム、クロム、亜
鉛、アンチモン等の金属酸化物、及び、前記金属の複合
酸化物を挙げることが出来る。これらを、１種又は２種
以上組み合わせて用いることが出来る。

【００１８】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物に用
いられるカーボンブラックの割合は、樹脂組成物の固形
分（有機溶剤以外のもの）量を１００重量部とした時、
１〜３０重量部の割合で使用出来る。また、本発明に用
いられる顔料の割合は同様に、樹脂組成物の固形分（有
機溶剤以外のもの）量を１００重量部とした時、７０重
量部以下の割合で使用出来、且つ、カーボンブラックを
含めた総顔料の割合は２０〜８０重量部、好ましくは、
３０〜７５重量部で用いることが出来る。顔料総割合が
２０重量部未満の場合、遮光性が十分でなく、８０重量
部を越えた場合は、感度が低下し、解像劣化等の不都合
を生じる恐れがある。

【００１９】上記のような、カーボンブラック及び顔料
は分散媒中に分散させて使用される。この分散には、通
常公知の分散剤やバインダー樹脂が広く使用される。分
散剤やバインダー樹脂としては、例えばカチオン系界面
活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性
剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリン
グ剤、顔料誘導体、ポリエステル系高分子バインダー、
アクリル系高分子バインダー、ポリウレタン系高分子バ
インダー、ポリカルボン酸系高分子バインダー等が挙げ
られる。これらの分散剤は、単独で用いてもよく、２種
以上組み合わせて用いてもよい。具体例としてはソルス
パース１３０００、ソルスパース２４０００、ソルスパ
ース５０００（以上商品名、Ｉ．Ｃ．Ｉ．社製）、ディ
スパービック１６１（商品名、ビックケミー社製）、Ｒ
−９７１（商品名、日本化薬社製）等のようなものがあ
る。その使用量は、カーボンブラックを含めた総顔料１
００重量部に対して５〜３００重量部、好ましくは１０
〜１００重量部で用いることが出来る。又、樹脂組成物
の固形分量を１００重量部とした時、カーボンブラック
を含めた総顔料と分散剤の総量として、その固形分中に
３０〜８５重量部、好ましくは３５〜８０重量部で用い
ることが出来る。

【００２０】又、用いる分散媒としては特に制限はな
く、例えば、水、及びエステル系、エーテル系、ケトン
系、アルコール系、芳香族炭化水素系等の有機溶剤が挙
げられる。これら分散媒は、単独で用いても、２種以上
混合して用いてもよい。

【００２１】エステル系の分散媒としては、例えば酢酸
エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸アミ
ル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブ
チル、酪酸エチル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル等の
飽和脂肪族モノカルボン酸アルキルエステル類、乳酸メ
チル、乳酸エチル等の乳酸エステル類、オキシ酢酸メチ
ル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル等のアルコキ
シ酢酸アルキルエステル類、３−オキシプロピオン酸メ
チル、３−オキシプロピオン酸エチル等の３−オキシプ
ロピオン酸アルキルエステル類、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
エチル等の３−アルコキシプロピオン酸アルキルエステ
ル類、２−オキシプロピオン酸メチル、２−オキシプロ
ピオン酸エチル、２−オキシプロピオン酸ブチル等の２
−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、２−メトキ
シプロピオン酸メチル、２−メトキシプロピオン酸エチ
ル、２−メトキシプロピオン酸プロピル、２−エトキシ
プロピオン酸メチル、２−エトキシプロピオン酸エチル
等の２−アルコキシプロピオン酸アルキルエステル類、
２−オキシ−２−メチルプロピオン酸メチル、２−オキ
シ−２−メチルプロピオン酸エチル等の２−オキシ−２
−メチルプロピオン酸アルキルエステル類、２−メトキ
シ−２−メチルプロピオン酸メチル、２−エトキシ−２
−メチルプロピオン酸メチル等の２−アルコキシ−２−
メチルプロピオン酸アルキルエステル類、ピルビン酸メ
チル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト
酢酸メチル、アセト酢酸エチル、２−オキソブタン酸メ
チル、２−オキソブタン酸エチル等のケトン酸エステル
類等が挙げられる。

【００２２】エーテル系の分散媒としては、例えばジメ
チルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエーテル類、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、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ブチ
ルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエー
テル等のグリコールエーテル類、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、エチレングリコールモノイソ
プロピルエーテルアセテート等のグリコールエーテルア
セテート類等が挙げられ、ケトン系の分散媒としては、
例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、２−ヘ
プタノン、３−ヘプタノン等が挙げられ、アルコール系
としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノー
ル等が挙げられ、芳香族炭化水素系の分散媒としては、
例えばキシレン、トルエン等が挙げられる。

【００２３】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物及び
／又はブラックマトリクスに用いられる硬化性樹脂とし
ては、放射線照射によって架橋反応を起こしうる放射線
硬化性樹脂、皮膜形成性を備えるバインダー樹脂と放射
線架橋剤との組合せによる放射線硬化性樹脂組成物、加
熱によって架橋反応を起こしうる熱硬化性樹脂等が挙げ
られる。放射線としては、例えばＸ線、電子線、紫外線
等、好ましくは紫外線が挙げられる。

【００２４】放射線硬化性樹脂（組成物）としては、特
に限定されるものではないが、具体的には次のような樹
脂が用いられる。

【００２５】（Ａ）感光基を有する水溶性感光性樹脂ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアルコール／ス
チルバゾリウム系樹脂等の、ポリビニルアルコール樹脂
誘導体等。（Ｂ）感光基を有する油溶性感光性樹脂桂皮酸系等の光架橋性感光性樹脂、ビスアジド系等の光
分解架橋型感光性樹脂、ο−キノンジアジド系等の光分
解極性変化型感光性樹脂等。

【００２６】（Ｃ）以下の様な、バインダー樹脂と、
光架橋剤との組合せバインダー樹脂（ａ）ゼラチン、カゼイン、グリュー等の動物性蛋白系
樹脂。（ｂ）カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセル
ロース、メチルセルロース等のセルロース系樹脂。（ｃ）ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸、ポリアク
リルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、これらの共
重合体等のビニル重合体。（ｄ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン等
の開環重合系。（ｅ）水溶性ナイロン等の縮合系。（ｆ）ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合
体、塩素化ポリエチレン又は塩素化ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル系重合体、ポリ
酢酸ビニル、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
イミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹
脂、ポリウレタン系樹脂、等の油溶性樹脂。光架橋剤重クロム酸塩、クロム酸塩、ジアゾ化合物、ビスアジド
化合物等。

【００２７】（Ｄ）以下の様な、モノマー又はオリゴ
マーと、重合開始剤の組合せモノマー又はオリゴマーメタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコ
ール、（ポリ）エチレングリコール、（ポリ）プロピレ
ングリコール、グリセリン、メチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価ア
ルコールと（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエ
ステル化合物；Ｎ−メチロールメラミン、Ｎ−メチロー
ルベンゾグアナミン、（ポリ）Ｎ−メチロール（メタ）
アクリル酸アミド等と（メタ）アクリル酸を反応させて
得られるエステル化合物；エチレン性不飽和二重結合を
有するスチレン−マレイン酸ハーフエステル系共重合
体；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシ
ジルエステル、ポリオールポリグリシジルエステル、脂
肪族又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベン
ゼン型エポキシ樹脂、フルオレン系エポキシ樹脂等の、
グリシジル基と（メタ）アクリル酸を反応させて得られ
るエステル化合物；等。

【００２８】重合開始剤（ａ）光分解型アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾインアルキルエー
テル類、チオアクリドン、トリアジン化合物等。（ｂ）水素移動型ベンゾフェノン、アントラキノン、アクリジン化合物
等。（ｃ）電荷移動型複合系ベンズアンスロン／トリエタノールアミン、メチレンブ
ルー／ベンゼンスルフィン酸塩、トリアリルイミダゾリ
ル二量体／ミヒラーズケトン、四塩化炭素／マンガンカ
ルボニル等。（Ｅ）ととの組合せ。

【００２９】熱硬化性化合物及び／又は樹脂としては、
特に限定されるものではないが、具体的には次のような
化合物が用いられる。

【００３０】（Ａ）メチロール尿素化合物、尿素樹脂（Ｂ）メチロールメラミン化合物、メラミン樹脂（Ｃ）以下の様な、エポキシ化合物及び／又は樹脂、
及びその、硬化剤エポキシ化合物及び／又は樹脂ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ノボ
ラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジル
エステル、ポリオールポリグリシジルエステル、脂肪族
又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフ
ェノールメタン系エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン
系エポキシ樹脂、フルオレン系エポキシ樹脂、等のエポ
キシ樹脂が挙げられる。硬化剤熱硬化、熱架橋反応を促進するために、硬化剤を配合し
てもよい。係る硬化剤としては、アラメンタンジアミ
ン、メツホロンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチ
ルシクロヘキシル）メタン、２−エチル−４メチルイミ
ダゾール等の、環状脂肪族アミン；４、４’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、ジシアンジアミド等の芳香族アミ
ン；無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット
酸、ナジック酸無水物などの（酸無水物；メラミン；イ
ソフタロヒドラジン等が挙げられる。（Ｄ）ポリアミック酸、ポリイミド前駆体

【００３１】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物を調
整する際、塗膜の物性を向上化する為に、表面平滑剤、
基板密着改良剤、界面活性剤等の添加剤を任意量加えて
もよい。

【００３２】本発明の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物を調
製する方法としては、特に限定されないが、例えばま
ず、カーボンブラック及び顔料、分散剤、分散媒とを、
サンドミル、ボールミル、ディゾルバー、ホモミキサ
ー、ニーダー、２本ロール又は３本ロール等によって充
分に分散し、この分散液に硬化性樹脂、その他の添加剤
等を加えて充分に混合する。更に場合によっては、この
分散液を１００Ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力下で高速液−液
衝突させる高圧分散機によって再分散処理をしてもよ
い。得られた分散液は、濾過を行い、夾雑物を除去して
使用される。硬化性樹脂、その他の添加剤等は予め分散
媒に分散もしくは溶解させておくほうが均一混合の点で
好ましい。

【００３３】上記の方法で製造された本発明の高抵抗黒
色硬化性樹脂組成物の分散液を使用することにより本発
明のブラックマトリクス基板が得られる。このブラック
マトリクス基板の形成は、公知の方法で行われる。

【００３４】ブラックマトリクスを形成すべき基板の材
質としては、特に限定されないが、例えばガラス類、ポ
リカーボネート類等が挙げられ、これらの基板表面は、
酸化珪素コーティング、ＵＶオゾン照射、プラズマアッ
シング、コロナ処理等の処理がなされてても構わない
が、基板上に残渣や損傷のない清浄な表面状態であるこ
とが好ましい。また、透明基板上に、所定色の画素、所
定パターンの透明電極等が、予め配設されていても構わ
ない。

【００３５】硬化性樹脂組成物として放射線硬化性樹脂
組成物を使用する場合、前記の方法で得られた黒色溶液
及び／又は黒色分散液を、ガラス基板等の基板上に、ス
ピンコート法、ロールコート法、印刷法、バーコート法
等の方法で、膜厚が通常０．５〜５μｍになるように塗
布し、プレベークを行い塗膜を得る。次に、フォトリソ
グラフィー法により所望のマスクパターンを通して放射
線を照射し、その後現像、ポストベーク等の処理工程を
経て、ブラックマトリクスを得ることが出来る。或い
は、予め基板上に所定色の画素が配設されている場合、
この上に同様に塗布し、基板裏側より放射線照射を行
い、パターニングする事も出来る。

【００３６】硬化性樹脂組成物として熱硬化性樹脂組成
物を使用する場合、前記の方法で得られた黒色溶液及び
／又は黒色分散液を、ガラス基板等の基板上に、スピン
コート法、ロールコート法、印刷法、バーコート法等の
方法で、膜厚が通常０．５〜５μｍになるように塗布
し、プレベークを行い塗膜を得る。この塗膜上に、フォ
トレジストを同様に塗布し、フォトリソグラフィー法に
より所望のマスクパターンを通して放射線を照射し、フ
ォトレジストを現像し、先の黒色塗膜をエッチングす
る。次に、フォトレジストを剥離液にて除去し、パター
ニングされた黒色膜を加熱焼成して得ることが出来る。
或いは、フォトレジスト製版前に、黒色塗膜を加熱焼成
した後、エッチングを行ってもよい。

【００３７】得られたブラックマトリクスは、体積抵抗
値として１０⁷Ω・ｃｍ以上の値を有し、充分絶縁性が
あり、又基板に対する密着性も高い。

【００３８】本発明のカラーフィルターは上記のよう
な、高抵抗率を有し遮光性、密着性に優れた黒色硬化膜
からなるブラックマトリックスを有するものである。こ
のカラーフィルターの製法としては特に限定されるもの
ではないが、例えばガラス基板等の基板上に上記の方法
で、所定のパターンを有する本発明の黒色硬化膜からな
るブラックマトリックスを設け、次いで染色方式、顔料
分散フォトリソ方式、印刷方式、電着方式、インクジェ
ット方式等によって所定色（Ｒ、Ｇ、ＢもしくはＹ、
Ｍ、Ｃ）の画素を形成してカラーフィルターを得ること
ができる。一方、逆に予め透明基板上に染色方式、顔料
分散フォトリソ方式、印刷方式、電着方式、インクジェ
ット方式等によって所定色の画素が形成された後に、ブ
ラックマトリクスを形成してカラーフィルターを得るこ
とも出来る。

【００３９】本発明によって得られたカラーフィルター
は、この後必要に応じて、ＩＴＯ製膜、ＩＴＯパターニ
ング、保護膜、配向膜等の形成を、公知の方法により行
うことが出来る。

【００４０】本発明の表示装置としては、例えば、液晶
表示装置、電子表示装置等があげられる。例えば液晶表
示装置の場合、バックライト部、偏光フィルム部、液晶
部、本発明のカラーフィルター部、偏光フィルム部等か
ら構成され、各部がこの順に積層されたものである。

【００４１】

【実施例】実施例によって本発明をさらに具体的に説明
するが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００４２】実施例１〜６、比較例１〜３カーボンブラック（ＣＢ）の分散表１に示す特性のカーボンブラックを選定し、各々、表
２に示す組成比で充分に混合し、サンドミルにて１時
間、充分に分散した。

【００４３】

【表１】表１カーホ゛ンフ゛ラック DBP 吸油量揮発分比表面積灰分式(1) No. 銘柄 cc/100g ％ BET m²/g ％計算値１ Special Blac ｋ 4 110 14.5 180 0.02 9.1 ２ Colour Black FW200 150 21.5 460 0.02 11.7 ３ MONARCH 1000 105 9.0 343 0.30 19.0 ４ RAVEN 1255 66 3.2 130 0.45 22.1 ５ RAVEN 1040 100 2.6 95 0.05 27.1 ６ VULCAN XC72R 174 1.5 254 0.50 84.1 ７ VULCAN 9A32 114 1.5 140 0.60 50.5 ８ MA-100 100 1.5 134 0.30 46.3

【００４４】

【表２】表２分散液カーホ゛ンフ゛ラックカーホ゛ンフ゛ラックエステル系溶媒分散例番号銘柄仕込量分散剤 PMA-P １ CB-1 Special Blac ｋ 4 13.2 6.6 80.2 ２ CB-2 Colour Black FW200 7.5 6.4 86.1 ３ CB-3 MONARCH 1000 14.2 9.8 76.0 ４ CB-4 RAVEN 1255 13.2 3.3 83.5 ５ CB-5 RAVEN 1080 13.2 2.7 84.1 ６ CB-6 VULCAN XC72R 14.4 7.3 78.3 ７ CB-7 VULCAN 9A32 19.7 5.5 74.8 ８ CB-8 MA-100 20.0 5.0 75.0 単位；重量部ＰＭＡ−Ｐ；（商品名、協和発酵社製、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

【００４５】放射線硬化性樹脂液の調製放射線照射によって架橋反応を起こし得る化合物とし
て、ＤＰＨＡ（商品名、日本化薬社製、アクリレート系
モノマー）１００重量部、Ｒ−９７１（商品名、日本化
薬社製、スチレン−無水マレイン酸ハーフエステルアク
リレート系モノマー）２７２重量部、重合開始剤とし
て、イルガキュア３６９（商品名、チバガイギー社製）
４０重量部、カヤキュアＤＥＴＸ−Ｓ（商品名、日本化
薬社製）２０重量部とを、ＰＭＡ−Ｐ５６８重量部に
溶解させて、放射線硬化性樹脂液を調製した。

【００４６】顔料分散液の調製例１チタンブラック１３Ｍ（商品名、三菱マテリアル社
製）２００重量部、スチレン−マレイン酸部分エステル
系バインダー樹脂１００重量部、分散助剤５０重量部、
ＰＭＡ−Ｐ６５０重量部とを充分に混合し、サンドミ
ルにて１時間、充分に分散した。この顔料分散液をＰ−
１とする。

【００４７】顔料分散液の調製例２チタンブラック１３Ｒ（商品名、三菱マテリアル社
製）２００重量部、スチレン−マレイン酸部分エステル
系バインダー樹脂１００重量部、分散助剤５０重量部、
ＰＭＡ−Ｐ６５０重量部とを充分に混合し、サンドミ
ルにて１時間、充分に分散した。この顔料分散液をＰ−
２とする。

【００４８】黒色樹脂組成物の調製表３の配合処方に従い、分散例１〜８より得られた各カ
ーボンブラック分散液、放射線硬化性樹脂液調製例にて
得られた樹脂、顔料分散例にて得られたＰ−１、Ｐ−２
の混合比率を変えた、各種黒色樹脂組成物を作製した。

【００４９】この各種黒色樹脂組成物によって得られた
黒色硬化膜の体積抵抗率及び光学濃度、ブラックマトリ
クスの解像性についての評価結果を、表３に示す。

【００５０】

【表３】

【００５１】解像性：上記の黒色樹脂組成物を、ガラ
ス基板上に最終膜厚１．０〜１．５μｍとなるよう塗布
し、５０℃の循環式乾燥機にて１分間予備乾燥後、表面
温度１００℃のホットプレート上で１００秒間プレベー
クを行った。次に、５００Ｗ超高圧水銀灯を用い、ブラ
ックマトリ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、０．０５％炭酸ナトリウム、０．４％エマ
ルゲンＡ−６０（商品名、花王社製）からなる液温２５
℃の現像液を用いて、流量５００ｍＬ／分、吐出圧１．
０Ｋｇ／ｃｍ²にてシャワー現像を６０秒間行った。水
洗後、表面温度２００℃のホットプレート上でポストベ
ークし、ブラックマトリクスパターンを得た。顕微鏡に
てパターンを観察し、最小線幅解像性を評価した。

【００５２】光学濃度：塗膜を全面紫外線照射した以
外は前記と同様の操作を行い、黒色硬化膜を得た。次
に、このガラス基板を分光光度計にて、３８０ｎｍ〜７
８０ｎｍにおける、吸光度を測定し、膜厚１μｍ当たり
の吸光度に規格化した。規格化吸光度を透過率に変換
し、ＪＩＳＺ７８２２によりＣ光源によるＹ値を計算
した。次式にて、ＸＹＺ表色系における光学濃度（Ｏ
Ｄ）を算出した。

【００５３】

【数４】光学濃度；ＯＤ＝Ｌｏｇ₁₀（１００／Ｙ値）

【００５４】体積抵抗率：ガラス基板をクロム蒸着基
板にし、又、塗膜を全面紫外線照射した以外は前記と同
様の操作を行い、黒色硬化膜を得た。次に、黒色硬化膜
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、定電圧発生装置（ケンウッド製ＰＡ３６
−２ＡレギュレーテッドＤＣパワーサプライ）を
用いて一定の電圧を印加し、膜に流れる電流（Ｉ）を電
流計（アドバンテスト製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）ｃ
ｍを測定し、次式にて体積抵抗率を計算した。

【００５５】

【数５】体積抵抗率；Ｒ＝（Ｖ・Ｓ）／（Ｉ・ｄ）（単位； Ω・ｃｍ）

【００５６】実施例７実施例１の黒色樹脂組成物により形成したブラックマト
リックスパターンを有するガラス基板上に、顔料分散フ
ォトリソグラフィー法によってＲ、Ｇ、Ｂの画素をパタ
ーン形成して、カラーフィルターを作成した。

【００５７】

【発明の効果】本発明の高抵抗黒色樹脂組成物を使用す
ることにより、充分な遮光性を持ちながらも、高い電気
抵抗率を有し、高精細なブラックマトリクスパターンを
簡便に製造することが出来る。又、このブラックマトリ
クスパターン層を設けたカラーフィルターは、優れた光
学特性及び電気特性を有し、このカラーフィルターを用
いることによって、表示品位の優れたカラー表示装置や
ＣＣＤを提供することが出来る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化性樹脂とカーボンブラックからなる硬
化性樹脂組成物であって、カーボンブラックの、ＢＥＴ
法比表面積（Ａ）、ＤＢＰ吸油量（Ｂ）、揮発分（Ｃ）
の関係が下記式（１）を満たす性質を有する事を特徴と
する高抵抗黒色硬化性樹脂組成物。【数１】（Ａ×Ｂ）^1/2／（Ｃ＋１）＜３６・・・（１）（但し、Ａ；ＢＥＴ法比表面積、単位ｍ²／ｇＢ；ＤＢＰ吸油量、単位ｃｃ／１００ｇＣ；揮発分、単位％を表す。）
【請求項２】硬化性樹脂が放射線硬化性樹脂である請求
項１に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物。
【請求項３】カーボンブラックの灰分が、１％以下であ
る請求項１又は２に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組成
物。
【請求項４】樹脂組成物の固形分中のカーボンブラック
の含有率が１〜３０ｗｔ％である、請求項１乃至３のい
ずれか一項に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組成物。
【請求項５】顔料を含有することを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか一項に記載の高抵抗黒色硬化性樹脂組
成物。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一項に記載の高
抵抗黒色硬化性樹脂組成物によってパターン化された硬
化皮膜を基板上に有するブラックマトリクス基板。
【請求項７】体積抵抗率（膜厚１〜２μｍ、電圧１０Ｖ
以下）が、１０⁷Ω・cm以上である請求項６に記載のブ
ラックマトリクス基板。
【請求項８】請求項６又は７に記載のブラックマトリク
ス基板からなるカラーフィルター。
【請求項９】請求項８に記載のカラーフィルターを有す
る表示装置。