JPH0915403A - 樹脂ブラックマトリックス、黒色ペースト、カラーフィルタおよび液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示品位に優れ、信頼性に優れる液晶表示装置
を作成する。 【解決手段】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、該遮光剤として特定のカ
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子のカ
ラーフィルタなどに使用される樹脂ブラックマトリック
スおよびそれを製造するための黒色ペーストに関するも
のであり、さらに詳しくは、遮光性に優れ、高い寸法精
度を有し、かつ膜剥がれが生じにくいなど、優れた特性
を有する樹脂ブラックマトリックスおよびそれを製造す
るための黒色ペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示用カラーフィルタは、
光透過性基板上に形成された赤、緑、青の三原色の画素
を一絵素として多数の絵素から構成されている。そし
て、各画素間には、表示コントラストを高めるために一
定の幅を持つ遮光領域（画面上では、一般に黒色に見え
ることから、ブラックマトリックスと称されている）が
設けられている。

【０００３】従来のカラーフィルタは、予めフォトリソ
グラフィ法で作製されたブラックマトリックスを利用し
ており、微細なパターンからなる金属薄膜により形成さ
れることが多い。このブラックマトリックスに用いられ
ている金属としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ等があり、その
形成方法としては、スパッタ法や真空蒸着法などの真空
薄膜形成法が広く用いられている。次に、微細なパター
ンを形成するために、通常フォトリソグラフィ法により
フォトレジストのパターンを形成した後、このレジスト
パターンをエッチングマスクとして金属薄膜のエッチン
グを行なう。この工程により、フォトレジストの微細パ
ターンと一致する金属薄膜の微細パターンを形成するこ
とができる。

【０００４】また、画素を形成する方法としては、フォ
トリソグラフィ法を用いて形成した可染媒体を染色する
方法、感光性の顔料分散組成物を用いる方法、非感光性
の顔料分散組成物をエッチングする方法、パターニング
した電極を利用した電着法などの他に、低コストの製造
方法として印刷法やインクジェット法で着色部分を形成
する方法もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、金属薄膜に
より形成されたブラックマトリックスは、金属薄膜を形
成する工程での製造コストが高く、カラーフィルタその
ものの価格を引き上げる原因になっている。さらに、ブ
ラックマトリックス用の金属薄膜として一般に用いられ
ているＣｒは反射率が高いため、外光の強い場所ではＣ
ｒ面からの反射光も強く、特に透過型のディスプレーに
カラーフィルタを組み込んだ場合には、表示品位を著し
く損ねるという問題があった。ブラックマトリックスの
反射率を低くさせるために、Ｃｒと光透過性基板間に酸
化クロムのような層を設ける方法が提案されているが、
ブラックマトリックスの製造コストはさらに増加するこ
とになり、コストダウンの点からは好ましくない。

【０００６】このため、例えば遮光剤によって着色され
た樹脂をパターニング化してブラックマトリックスを形
成した後、画素を形成してカラーフィルタを製造する方
法が提案されている。しかしながら、従来の金属薄膜と
比べると、まだ十分な遮光性が得られてはいない。その
ため、液晶表示において、ブラックマトリックス通して
バックライト光が表示面に漏れてくるという問題があっ
た。そのため、特に黒色や輝度の低い色を表示した場
合、所望の色が表示できないという重大な問題があっ
た。一方、遮光性を向上させるためにはブラックマトリ
ックスの膜厚を厚くすればよいが、今度は、カラーフィ
ルタ表面の平坦性が低下して、画質が低下するという新
たな問題が発生する。

【０００７】本発明は、かかる技術の諸欠点に鑑み、創
案されたもので、その目的とするところは、高い遮光性
を有し、液晶表示素子に組み込んだ場合に優れた画質を
表示できるカラーフィルタ用樹脂ブラックマトリックス
およびそれを製造するための黒色ペーストに関する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
以下の樹脂ブラックマトリックスおよびそれを製造する
ための黒色ペーストによって達成できる。

【０００９】すなわち、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、樹脂溶液中に遮光剤を分散せしめてなる
黒色ペーストにおいて、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黒色ペースト、前記樹脂ブラ
ックマトリックスを有することを特徴とするカラーフィ
ルタおよび該カラーフィルタを有することを特徴とする
液晶表示素子である。

【００１０】（Ａ）ＰＨ値が６．５以下である。 （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］で
ある。 （Ｃ）表面の水酸基濃度［ＯＨ］が、全炭素原子あたり
のモル比で、０．００１＜［ＯＨ］である。 （Ｄ）表面のスルホン基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］が、全炭素原
子あたりのモル比で、０．００１＜［ＳＯ₃ Ｈ］であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、詳細に説明する。

【００１２】本発明のブラックマトリックスは、高い遮
光性を得るために、カーボンブラックを微分散する必要
があり、樹脂中に遮光剤として特定のカーボンブラック
を分散したものである。特定のカーボンブラックとは、
下記（Ａ）〜（Ｄ）のうち少なくとも１つを満たすカー
ボンブラックである。

【００１３】（Ａ）ＰＨ値が６．５以下である。 （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］で
ある。 （Ｃ）表面の水酸基濃度［ＯＨ］が、全炭素原子あたり
のモル比で、０．００１＜［ＯＨ］である。 （Ｄ）表面のスルホン基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］が、全炭素原
子あたりのモル比で、０．００１＜［ＳＯ₃ Ｈ］であ
る。

【００１４】カーボンブラックのＰＨ値は、より好まし
くは４以下、さらに好ましくは３以下である。カーボン
ブラックのＰＨ値が６．５よりも高いものを用いると、
ブラックマトリックスの遮光性が低下する他に、寸法精
度が悪くなったり、膜剥がれも生じやすくなり、好まし
くない。なお、カーボンブラックのＰＨ値とは、カーボ
ンブラック１０ｇと純水１００ｇを十分超音波により混
合させ、１０分間水が蒸発しないように煮沸後、室温ま
で冷却後の上澄み液のＰＨ値を、ＰＨメータや水素イオ
ン濃度計などで測定したものである。

【００１５】表面のカルボキシル基濃度［ＣＯＯＨ］
は、より好ましくは０．００２以上、さらに好ましくは
０．００３以上であることが分散安定性の点から望まし
い。上限は特に限定されないが、通常［ＣＯＯＨ］＝
０．１がカーボンブラックの製造上の上限である。

【００１６】また、表面の水酸基濃度［ＯＨ］は、より
好ましくは０．００２以上、さらに好ましくは０．００
３以上であることが分散安定性の点から望ましい。水酸
基としては、中性を示すアルコール性の水酸基と酸性を
示すフェノール性の水酸基があるが、フェノール性の水
酸基の量が重要である。したがって、フェノール性の水
酸基の濃度が、水酸基の濃度の５０％以上であることが
好ましい。フェノール性の水酸基の濃度は０．００５以
上であることが好ましい。また、表面の水酸基濃度［Ｏ
Ｈ］の上限は特に限定されないが、通常［ＯＨ］＝０．
１がカーボンブラックの製造上の上限である。

【００１７】また、表面のスルホン基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］
は、より好ましくは０．００２以上、さらに好ましくは
０．００３以上であることが分散安定性の点から望まし
い。上限は特に限定されないが、通常［ＳＯ₃ Ｈ］＝
０．１がカーボンブラックの製造上の上限である。

【００１８】カーボンブラック表面の水酸基濃度、カル
ボキシル基濃度、スルホン基濃度を定量化する方法とし
ては、ＸＰＳあるいはＥＳＣＡと呼ばれているＸ線光電
子分光法を用いることができる。特に化学修飾法と組み
合わせてＸ線光電子分光法を用いると有効である。例え
ば、カルボキシル基と水酸基とを区別するためには、無
水トリフルオロ酢酸等と水酸基と反応させることによっ
てラベル化させ、Ｘ線光電子分光法により検出されたＦ
1Sピーク強度により、水酸基の濃度を定量化することが
できる。また、トリフルオロエタノール等とカルボキシ
ル基と反応させることによってラベル化させ、Ｘ線光電
子分光法により検出されたＦ1Sピーク強度により、カル
ボキシル基の濃度を定量化することができる。

【００１９】カーボンブラックの表面に、水酸基やカル
ボキシル基を設ける方法としては、カーボン粉を製造
後、高温下で遊離酸素と接触させ酸化させる方法、オゾ
ン、ＮＯ₂ などの酸化剤によって酸化させる方法、臭素
および水によって、常圧下または加圧下で処理する方
法、硝酸や硫酸など酸化性の溶液で酸化する方法などが
あり、カーボンブラックの粉体表面にカルボキシル基、
フェノール性水酸基などの酸性基を設ける。また、これ
らの方法を組み合わせても良い。さらに、発煙硫酸によ
るスルホン化などの化学反応によってスルホン基などの
酸性基を設けることもできる。これらの処理の程度を調
整することによって、カーボンブラックのＰＨ値を制御
できる。

【００２０】カーボンブラックは、チャネルブラック、
ローラーブラック、ディスクブラックと呼ばれているコ
ンタクト法で製造されたもの、ガスファーネストブラッ
ク、オイルファーネストブラックと呼ばれているファー
ネスト法で製造されたもの、サーマルブラック、アセチ
レンブラックと呼ばれているサーマル法で製造されたも
のなどを用いることがきるが、チャネルブラック、ガス
ファーネストブラック、オイルファーネストブラックが
好ましく、特にファーネストブラックがより好ましい。

【００２１】ブラックマトリックスの遮光性を向上させ
るためには、粒径の小さいカーボンブラックを用いるの
が好ましく、平均１次粒径が５〜４０ｎｍが好ましく、
より好ましくは６〜３５ｎｍ、さらに好ましくは８〜３
０ｎｍである。

【００２２】ブラックマトリックス中でのカーボンブラ
ックの構造は、微細なカーボンブラックが凝集してカー
ボンブラックの２次粒子を形成しており、この粒子径の
平均を平均２次粒径とすると、平均２次粒径が小さくな
るよう微分散させることが好ましく、２次粒子を形成せ
ず１次粒子で安定性よく分散せしめるのが理想的であ
る。平均２次粒径としては、５〜１００ｎｍが好まし
く、より好ましくは６〜８８ｎｍ、さらに好ましくは８
〜７５ｎｍである。これより大きければ十分な遮光性が
得られず好ましくない。平均１次粒径、平均２次粒径の
求め方としては、例えば透過型もしくは走査型電子顕微
鏡等でカーボンブラックを観測し、ＪＩＳ−Ｒ６００２
に準じて平均粒径を求める。

【００２３】このような粒径の小さいカーボンブラック
は、主として茶系統の色調を有する。そのため、カーボ
ンブラックに対して補色の顔料を混合させ、無彩色にす
るのが好ましい。樹脂ブラックマトリックスとしては、
樹脂中に、カーボンブラックと該カーボンブラックに対
して補色の顔料からなる遮光剤を分散させてなるのが好
ましい。茶色の補色としては、青、または紫系の色であ
る。補色用の顔料としては、青色顔料または紫色顔料、
さらには青色顔料と紫色顔料との混合物を用いることが
できる。ただし、着色した樹脂を用いる場合は、樹脂と
カーボンブラックの混色に対して補色の顔料を用いる。
代表的な顔料の具体的な例をカラーインディクス（Ｃ
Ｉ）ナンバーで示す。青色顔料または紫色顔料として
は、着色力の高い有機顔料が特に好ましく、青色顔料の
例としてはピグメントブルー１５、１５：１、１５：
２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２１、２
２、６０、６４などが挙げられるが、特にピグメントブ
ルー１５、１５：１、１５：２、１５：６が好ましい。
紫色顔料の例としてはピグメントバイオレット１９、２
３、２９、３１、３２、３３、３６、３７、３９、４
３、５０などが挙げられるが、特にピグメントバイオレ
ット２３、３１、３３、４３、５０が好ましい。

【００２４】これ以外にも遮光剤として、遮光性を低下
させない範囲で種々の遮光剤を添加してもよいが、高い
遮光性を得るためには、遮光剤中にしめるカーボンブラ
ックの割合を５０重量％以上にするのが好ましく、より
好ましくは６０重量％以上、さらに好ましくは７０重量
％以上である。カーボンブラック以外の遮光剤として
は、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫
化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物
などを用いることができる。

【００２５】本発明の無彩色の樹脂ブラックマトリック
スとしては、ＸＹＺ表色系において、Ｃ光源またはＦ１
０光源において測定した樹脂ブラックマトリックスの透
過光および反射光の色度座標（ｘ，ｙ）が、該光源の色
度座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）に対して、（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ
−ｙ₀ ）² ≦０．０１であることが好ましく、より好ま
しくは（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ＜０．００２
５、更に好ましくは（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ＜
０．０００４である。

【００２６】また、カラー液晶表示素子は、通常視認性
向上のためのバックライト光源が設けられている。本発
明の樹脂ブラックマトリックスは、バックライト照射時
に液晶表示素子上に樹脂ブラックマトリックスを通して
漏れてくる光のＸＹＺ表色系における色度座標（ｘ，
ｙ）が、該バックライトの色度座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）に対
して、（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ≦０．０１であ
ることが好ましく、より好ましくは（ｘ−ｘ₀ ）² ＋
（ｙ−ｙ₀ ）² ＜０．００２５、更に好ましくは（ｘ−
ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ＜０．０００４である。

【００２７】また、バックライトは、通常カラーフィル
タの赤色、青色、緑色画素の透過スペクトルのピークに
エネルギーが集中する三波長光源が用いられている。三
波長光源は、可視域（４００〜７００ｎｍ）において特
定の３波長において光のエネルギーの強いピークがあ
り、これを主波長と呼ぶ。主波長の定義としては、波長
４００〜４９０ｎｍの範囲における青系色の光のエネル
ギーの最も高いピークを中心に±１０ｎｍの範囲、波長
４９０〜５８０ｎｍの範囲における緑系色にて、エネル
ギーの最も高いピークを中心に±１０ｎｍの範囲、波長
５８０〜６７５ｎｍの範囲における赤系色の光におい
て、エネルギーの最も高いピークを中心に±１０ｎｍの
範囲とする。通常、４４０〜４６０ｎｍ、５３０〜５５
０ｎｍ、６００〜６２０ｎｍの範囲である。

【００２８】これらの各主波長における樹脂ブラックマ
トリックスの透過率としては、それらの最大値が最小値
の４倍を超えないことが好ましく、より好ましくは２倍
を超えないこと、さらに好ましくは１．５倍を超えない
ことが好ましい。これ以上差が大きくなると、三波長光
源を通して漏れてきた光が着色し、画像表示品位を損ね
てしまう。ただし、各主波長における樹脂ブラックマト
リックスの透過率としては、エネルギーの最も高いピー
クを中心に＋１０ｎｍ、−１０ｎｍの３点における平均
値とする。

【００２９】ブラックマトリックスは、波長４３０〜６
４０ｎｍの可視光域においてブラックマトリックスの膜
厚１μｍあたりの光学濃度が２．３以上の遮光性を有し
ているのが好ましい。より好ましくは３．１以上、さら
に好ましくは３．５以上である。以下、波長４３０〜６
４０ｎｍの可視光域において膜厚１μｍあたりの光学濃
度を遮光性と定義する。遮光性を向上させるためには、
遮光剤の分散および分散安定性を向上させるのが重要で
ある。また、このような高い遮光性を得るには、ブラッ
クマトリックス中に含まれるカーボンブラックの割合
を、好ましくは３５重量％以上、より好ましくは４５重
量％以上、さらに好ましくは６０重量％以上とするのが
望ましい。

【００３０】また、波長４００〜７００ｎｍの可視光域
におけるブラックマトリックスのＸＹＺ表色系における
原刺激Ｙは、０．５０以下であることが好ましく、より
好ましくは０．０７９以下、さらに好ましくは０．０２
５以下である。

【００３１】ブラックマトリックスの膜厚としては、１
μｍ未満にするのが好ましく、より好ましくは０．７５
μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下である。ブ
ラックマトリックスの膜厚を薄くするほど、カラーフィ
ルタ上での表面断差が小さくなり好ましい。また、ブラ
ックマトリックスの膜厚を０．５μｍ以下にすることに
よって、保護層を省略することもでき、特に好ましい。
下限としては特に限定されないが、ブラックマトリック
スの強度、パターンの寸法精度などの点から０．３μｍ
以上が好ましい。

【００３２】ブラックマトリックス用の樹脂としては、
ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ＰＶＡ、ゼラチン、ポ
リエステル樹脂、ポリビニル樹脂等が挙げられる。画素
や保護膜に用いる樹脂よりも高い耐熱性を有するのが好
ましく、２５０℃以上の耐熱性を有するポリイミド樹脂
がより好ましい。ポリイミド樹脂としては、ポリアミド
イミドも含まれ、特に限定されないが、通常一般式
（１）で表わされる構造単位を主成分とするポリイミド
前駆体（ｎ＝１〜２）を、加熱もしくは適当な触媒によ
ってイミド化するものが好適に用いられる。

【００３３】

【化１】 上記一般式（１）中、Ｒ¹ は少なくとも２個以上の炭素
原子を有する３価または４価の有機基である。耐熱性の
面から、Ｒ¹ は環状炭化水素、芳香族環または芳香族複
素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価または４価
の基が好ましい。 Ｒ¹ の例として、フェニル基、ビフ
ェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン
基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジ
フェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルト
リフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチ
ル基などが挙げられるが、これらに限定されない。

【００３４】Ｒ² は少なくとも２個以上の炭素原子を有
する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ² は環
状炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有し、か
つ炭素数６〜３０の２価の基が好ましい。

【００３５】Ｒ² の例として、フェニル基、ビフェニル
基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフ
ェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニル
プロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオ
ロプロパン基、ジフェニルメタン基、ジシクロヘキシル
メタン基などが挙げられるが、これらに限定されない。

【００３６】構造単位（１）を主成分とするポリマは、
Ｒ¹ 、Ｒ² がこれらのうち各々１種から構成されていて
も良いし、各々２種以上から構成される共重合体であつ
てもよい。さらに、基板との接着性を向上させるため
に、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分として、
シロキサン構造を有するビス（３−アミノプロピル）テ
トラメチルジシロキサンを共重合するのが好ましい。

【００３７】構造単位（１）を主成分とするポリマの具
体的な例として、ピロメリット酸二無水物、３，３´，
４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、
３，３´，４，４´−ビフェニルトリフルフォロプロパ
ンテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´−ビ
フェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，３，
５，−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物など
からなる群から選ばれた１種以上のカルボン酸二無水物
と、パラフェニレンジアミン、３，３´−ジアミノジフ
ェニルエーテル、４，４´−ジアミノジフェニルエーテ
ル、３，４´ジアミノジフェニルエーテル、３，３´−
ジアミノジフェニルスルホン、４，４´−ジアミノジフ
ェニルスルホン、４，４´−ジアミノジシクロヘキシル
メタン、４，４´−ジアミノジフェニメタンなどの群か
ら選ばれた１種以上のジアミンから合成されたポリイミ
ド前駆体が挙げられるが、これらに限定されない。これ
らのポリイミド前駆体は公知の方法すなわち、テトラカ
ルボン酸二無水物とジアミンを選択的に組み合わせ、溶
媒中で反応させることにより合成される。

【００３８】また、通常、ポリイミド前駆体の分子末端
を封止し、重合を停止するために無水マレイン酸等のジ
カルボン酸無水物を添加する。しかし、ポリイミド樹脂
の分子末端がアミン基である方が、遮光剤の分散性が向
上し、さらに好ましい。分子末端がアミン基である割合
は、好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以
上、さらに好ましくは９０％以上である。ポリイミド樹
脂の分子末端をアミン基にするためには、ポリイミド前
駆体の合成時に、テトラカルボン酸二無水物のモル数に
対してジアミンのモル数をやや多くするようにして、溶
媒中で反応させることが好ましい。具体的には、ジアミ
ン１００モルに対して、テトラカルボン酸二無水物を好
ましくは１００〜９０モル、より好ましくは９８〜９３
モル、さらに好ましくは９７〜９５モルにする。

【００３９】これらポリイミド樹脂の中でも、特に、可
視光域の波長での光吸収の高いものの方がブラックマト
リックスの遮光性も高くなり、より好ましい。すなわ
ち、膜厚２μｍのポリイミド膜において、波長４００〜
７００ｎｍの可視光でのＸＹＺ表色系における原刺激Ｙ
が９６以下のポリイミド樹脂を用いるのが好ましく、よ
り好ましくは９０以下、さらに好ましくは８０以下であ
る。

【００４０】具体的には、例えばテトラカルボン酸二無
水物としては、酸二無水物残基の電子吸引性が高い程好
ましく、ベンゾフェノン基のようなケトンタイプのも
の、ジフェニルエーテル基のようなエーテルタイプのも
の、フェニル基を有するもの、ジフェニルスルホン基の
ようなスルホン基を有するものなど好ましい。例えば、
ピロメリット酸二無水物、３，３´，４，４´−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸２無水物などであ
る。ジアミンとしてはジアミン残基の電子供与性が強い
程好ましく、ビフェニル基、ｐ−，ｐ−置換またはｍ
−，ｐ−置換構造のジアミノジフェニルエーテル、メチ
レンジアニリン、ナフタレン基、ペリレン基などを有す
るものが好ましく、４，４´、または３，４´ジアミノ
ジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンなどであ
る。また、これらの芳香族環にニトロ基が置換された構
造を有するのも好ましい。

【００４１】本発明の樹脂ブラックマトリックスは、樹
脂溶液中に前記特定のカーボンブラックからなる遮光剤
を分散した黒色ペーストを用い、塗布法で形成せしめる
ことができる。

【００４２】黒色ペースト中のカーボンブラックの平均
１次粒径、平均２次粒径の求め方としては、例えば黒色
ペーストを塗布、乾燥後、透過型もしくは走査型電子顕
微鏡等でカーボンブラックを観測し、ＪＩＳ−Ｒ６００
２に準じて平均粒径を求める。

【００４３】また、カーボンブラックに対して補色の顔
料を混合させ、無彩色にするのが好ましく、本発明の黒
色ペーストとしては、樹脂溶液中に、カーボンブラック
と該カーボンブラックに対して補色の顔料からなる遮光
剤を分散させてなるのが好ましい。例えば、青色顔料ま
たは紫色顔料、さらには青色顔料と紫色顔料との混合物
を用いることができ、特に、着色力の高い有機顔料が好
ましい。

【００４４】これ以外にも遮光剤として、遮光性を低下
させない範囲で種々の遮光剤を添加してもよいが、高い
遮光性を得るためには、遮光剤中にしめるカーボンブラ
ックの割合を５０重量％以上にするのが好ましく、より
好ましくは６０重量％以上、さらに好ましくは７０重量
％以上である。カーボンブラック以外の遮光剤として
は、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫
化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物
などを用いることができる。

【００４５】また、本発明の黒色ペーストの透過光の色
としては、Ｃ光源またはＦ１０光源を用い、ＸＹＺ表色
系において、原刺激Ｙが、０．０３≦Ｙ≦０．３となる
条件において、色度座標（ｘ，ｙ）が、光源の色度座標
（ｘ₀ ，ｙ₀ ）に対して、（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−
ｙ₀ ）² ≦０．０１であることが好ましく、より好まし
くは（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ＜０．００２５、
更に好ましくは（ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ₀ ）² ＜０．
０００４である。

【００４６】黒色ペーストの透過光の色測定方法として
は、まず、光線透過率を測定する。黒色ペーストをガラ
ス上に所定量塗布して、分光光度計で透過率を測定する
方法、黒色ペーストをガラスセルに入れ、分光光度計で
透過率を測定する方法などがある。光線透過スペクルか
ら、Ｃ光源またはＦ１０光源における原刺激Ｘ、Ｙ、Ｚ
を計算し、色度座標を計算する。

【００４７】樹脂溶液としては、ポリイミド前駆体、ア
クリル樹脂、ＰＶＡ、ゼラチン、ポリエステル樹脂、ポ
リビニル樹脂等の溶液を用いることができる。画素や保
護膜に用いる樹脂よりも高い耐熱性を有するのが好まし
く、２５０℃以上の耐熱性を有するポリイミド前駆体溶
液が好ましい。ポリイミド前駆体としては、前記ポリイ
ミド前駆体を好ましく用いることができる。

【００４８】したがって、ポリイミド前駆体の中でも、
特に、可視光域の波長での光吸収の高いものの方がブラ
ックマトリックスの遮光性も高くなり、より好ましい。
すなわち、膜厚２μｍのポリイミド膜において、ＸＹＺ
表色系における原刺激Ｙが９６以下のポリイミド樹脂を
用いるのが好ましく、より好ましくは９０以下、さらに
好ましくは８０以下である。これらの値は、波長４００
〜７００ｎｍの可視光でのポリイミド膜の光線透過率ス
ペクトルを測定することにより計算できる。具体的に
は、例えばテトラカルボン酸二無水物としては、酸二無
水物残基の電子吸引性が高い程好ましく、ベンゾフェノ
ン基のようなケトンタイプのもの、ジフェニルエーテル
基のようなエーテルタイプのもの、フェニル基を有する
もの、ジフェニルスルホン基のようなスルホン基を有す
るものなどが好ましい。例えば、ピロメリット酸二無水
物、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラ
カルボン酸２無水物などである。ジアミンとしてはジア
ミン残基の電子供与性が強い程好ましく、ビフェニル
基、ｐ−，ｐ−置換またはｍ−，ｐ−置換構造のジアミ
ノジフェニルエーテル、メチレンジアニリン、ナフタレ
ン基、ペリレン基などを有するものが好ましく、４，４
´、または３，４´ジアミノジフェニルエーテル、パラ
フェニレンジアミンなどである。また、これらの芳香族
環にニトロ基が置換された構造を有するのも好ましい。

【００４９】黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性
溶媒、ラクトン系極性溶媒、ジメチルスルフォキシドな
どが好適に使用されるが、カーボンブラックの分散効果
を高めるためには、少なくともアミド系極性溶媒を含む
ものが好ましく、より好ましくはアミド系極性溶媒が主
成分もしくはアミド系極性溶媒単独からなる溶媒を用い
るのが好ましい。ここでアミド系極性溶媒が主成分であ
る溶媒とは、ｎ種類の溶媒からなる混合溶媒の場合、
（１／ｎ）×１００重量％よりも多く含むことを言う。
例えば２成分系の溶媒の場合、アミド系極性溶媒が５０
重量％より多く含有されていることをいい、３成分系の
溶媒の場合、アミド系極性溶媒が３３重量％より多く含
有されていることをいう。

【００５０】さらに、カーボンブラック以外の遮光剤も
添加する場合は、遮光剤の分散効果を高めるためには、
さらにラクトン系極性溶媒を少なくとも含むことが好ま
しい。特に、分散剤としてロジン樹脂酸を用いた場合、
特に有効に作用する。ラクトン類とは、脂肪族環状エス
テルで炭素数３〜１２の化合物をいい、具体的な例とし
て、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−
バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラク
トン、ε−カプロラクトンなどが挙げられるが、特にポ
リイミド前駆体の溶解性の点で、γ−ブチロラクトンが
好ましい。このため、アミド系極性溶媒とラクトン系極
性溶媒の混合溶媒にするのがより好ましい。

【００５１】これら以外の溶媒としては、塗布性向上の
ため、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカ
ルビトール、エチルカルビトール、エチルラクテートな
ど蒸発速度のより速い溶媒や、表面張力が２６〜３３ダ
イン／ｃｍのエチレングリコールもしくはプロピレング
リコールのエーテルアセテート溶媒を添加するのが好ま
しく、好ましくは全溶媒中１〜２５重量％、さらに好ま
しくは５〜２０重量％混合させるのが望ましい。具体的
にはプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、
３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、エチレン
グリコールエチルエーテルアセテート、３−メトキシブ
チルアセテートなどがある。また、これらの溶媒を添加
した溶液中でカーボンブラック等の遮光剤を分散させる
方が、分散時の発熱が小さくなり、ゲル化が生じにくく
なったり、分散性が向上したりして、より好ましい。

【００５２】カーボンブラック等の遮光剤を分散させる
方法としては、例えば、樹脂溶液中に遮光剤、分散剤を
混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボー
ルミル等の分散機中で分散させる方法などがある。カー
ボンブラック以外の遮光剤も用いる場合は、各遮光剤を
それぞれ単独で分散させた後、これらを混合させる方
法、あるいは、カーボンブラックとそれ以外の遮光剤と
を分け、それぞれ分散後、調合する方法などがより好適
に用いられる。また、樹脂としてポリイミド前駆体を用
いる場合、分散中におけるポリイミド前駆体間の反応、
遮光剤とポリイミド前駆体の反応による粘度上昇、ゲル
化等の防止のため、まず溶媒中に遮光剤を混合して、前
分散を行なわせた後、ポリイミド前駆体を後から混合ま
たは分散させる方法がより好ましい。さらには、カーボ
ンブラックやカーボンブラック以外の遮光剤を、それぞ
れ分散に適した溶媒、またはその溶媒を含むポリイミド
前駆体で分散または混合させる方法がより好ましい。ま
た、遮光剤を微分散させるために、分散強度、分散時間
等は、適宜調整するのが好ましい。

【００５３】黒色ペーストのレオロジー特性としては、
Ｃａｓｓｏｎの流動方程式による降伏値が０．１Ｐａ以
下であることが好ましく、より好ましくは０．０１Ｐａ
以下、さらに好ましくは０．００１Ｐａ以下である。遮
光剤の分散安定性が悪いと、これよりも降伏値が大きく
なり、遮光剤の凝集が起こり、ブラックマトリックスの
遮光性が低下したりするので、好ましくない。本発明の
黒色ペーストは、所定のカーボンブラックを用いるた
め、低い降伏値が得られる。Ｓ＝ずり応力、Ｄ＝ずり速
度、τ0 ＝降伏値、μ0 ＝Ｃａｓｓｏｎ粘度とすると、
流動方程式は式１で表わされ、降伏値はＤ^1/2 に対する
Ｓ^1/2 のグラフにおけるＳ^1/2 軸の切片の２乗で求めら
れる。

【００５４】

【数１】 粘度は、塗布方式にあわせて適宜調製されるが、５〜１
０００ｃＰが好ましく、より好ましくは８〜１５０ｃ
Ｐ、さらに好ましくは１０〜１００ｃＰである。

【００５５】また、黒色ペーストには、遮光剤の分散性
向上を目的に種々の添加剤を加えることができる。これ
以外にも、塗布性やレベリング性向上を目的に種々の添
加剤、界面活性剤等を加えることができる。

【００５６】次に、光透過性基板上に、樹脂ブラックマ
トリックス、画素、保護膜をこの順に積層せしめてなる
液晶表示素子用カラーフィルタを例にして説明する。ま
ず最初に、黒色ペーストを光透過性基板上に塗布する。
光透過性基板としては、特に限定されるものではなく、
石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、表面をシリカコートし
たソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機プラス
チックのフィルムまたはシートなどが好ましく用いられ
る。塗布方法は、ディップ塗布、ロールコータの他に、
ホエラー、スピナーなどの回転塗布法が好的に用いられ
る。この後、熱風オーブン、ホットプレート等により乾
燥し、セミキュアする。セミキュア条件は、用いたポリ
イミド前駆体の種類や塗布量によって若干異なるが、通
常１００〜１８０℃で１〜６０分加熱するのが一般的で
ある。非感光性のポリイミド前駆体を用いた場合は、こ
の後フォトレジストを塗布し、プリベークし、光学マス
クを用いて露光する。この後、現像液を用い、ディッ
プ、シャワー、パドル法等でレジストの現像とブラック
マトリックスのパターン化を連続して行なう。この後、
剥離液を用いてディップ、シャワー、パドル法等でレジ
ストを剥離する。最後に、イミド化するため、２００〜
４００℃で１〜６０分加熱し、キュアする。なお、ブラ
ックマトリックス間には通常２０〜２００μｍ程度の開
口部が設けられており、後工程でこのスペースに画素が
形成される。

【００５７】次に、複数色の画素をブラックマトリック
スの開口部に形成する。通常、各画素の画素の色は、
赤、青、緑の３色であり、着色剤によって着色されてい
る。画素に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機
顔料、染料などを好適に用いることができる。有機顔料
としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ
系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、
ペリノン系などが好適に用いられる。また、画素に用い
られる樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系、ポ
リイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリビニル系樹脂、ゼラチン等染色可能な動物性タ
ンパク樹脂などの感光性または非感光性の材料を用いる
ことができ、着色剤をこれらの樹脂中に分散もしくは溶
解させて着色するのが好ましい。

【００５８】まず、着色剤を含む樹脂ペーストを塗布す
る。ディップ塗布、ロールコータの他に、ホエラー、ス
ピナーなどの回転塗布法が好適に用いられる。この後、
熱風やホットプレート等で乾燥することよって、ブラッ
クマトリックス上に第１色目の着色層が全面にわたって
形成される。通常カラーフィルタは複数色の画素からな
るので、不必要な部分をフォトリソグラフィ法で除去
し、所望の第１色目の画素パターンを形成する。画素膜
厚としては０．５〜３μｍ程度である。これを必要な色
の画素だけ繰り返し、複数の色からなる画素を形成し、
カラーフィルタを製造する。

【００５９】この後、必要に応じて保護膜を積層する。
保護膜としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂、ポリイミド樹脂などがあり、特に限定されな
い。

【００６０】また、これ以外にも、あらかじめ光透過性
基板上にパターン化された画素を形成した後、感光性の
黒色ペーストを塗布して、光透過性基板側から露光し、
画素をマスクとして用いて画素間にブラックマトリック
スを形成する方法、いわゆる裏露光方式などがある。

【００６１】最後に、必要に応じてＩＴＯ透明電極の積
層およびパターニング等を一般的な方法により行なうこ
とができる。

【００６２】なお、本発明の液晶表示素子用樹脂ブラッ
クマトリックスは、上述のように液晶表示素子のカラー
フィルタ側に設ける以外にも、対向する基板側に設けて
催い。例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤの場合は、ＴＦＴマトリ
ックスアレイ基板側に、ＭＩＭ−ＬＣＤの場合は、ＭＩ
Ｍマトリックスアレイ基板側に、ＳＴＮ−ＬＣＤの場合
は対向するストライプ状電極基板側に設けてもよい。

【００６３】この様にして製造された樹脂ブラックマト
リックスを有するカラーフィルタを搭載した液晶表示素
子を製造するには、例えば以下の方法によることができ
る。まずカラーフィルタ上に液晶配向膜を形成し、ラビ
ング処理を行う。同様に配向膜を形成し、ラビング処理
を行った対向基板と組み合わせる。ついで、基板間に液
晶を注入して液晶セルの組み立てを行うことにより、上
記カラーフィルタを液晶セル内部に有するカラー液晶表
示素子が得られる。

【００６４】本発明の液晶表示素子は、従来のブラック
マトリックスを有する液晶表示素子と比較して、主にそ
のブラックマトリックスの反射率が低く、また無彩色で
あることに起因して (1)明るい場所でも表示のコントラストが低下しない (2)赤・緑・青の着色が鮮やかにみえる (3)黒が黒らしい (4)背景の写り込みが小さい (5)反射の色味がない という優れた表示特性を示す。

【００６５】以下、実施例によって本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００６６】

【実施例】

［ポリイミド前駆体溶液の製造］３，３´，４，４´−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 147ｇをＮ−メチ
ル−２−ピロリドン 775ｇと共に仕込み、４，４´−ジ
アミノジフェニルエーテル 95.10ｇおよびビス（３−ア
ミノプロピル）テトラメチルジシロキサン 6.20ｇを添
加し、６０℃で３時間反応させ、粘度６００ポアズ（２
５℃）のポリイミド前駆体溶液を得た。平均重合度は約
２７で、両末端はアミン基を有していた。これを、無ア
ルカリガラス（日本電気ガラス（株）製、”ＯＡ−
２”）基板上にスピナーで仕上がり膜厚が２μｍになる
ように塗布、８０℃１０分熱風乾燥した後、１２０℃で
２０分間セミキュア、３００℃３０分間キュアした。こ
のポリイミド膜の原刺激Ｙは９５であった。

【００６７】実施例１ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース、青顔
料ミルベースをホモジナイザーを用いて、7000rpm で３
０分間分散後、それぞれ全量を混合し、ガラスビーズを
瀘過により除去して、黒色ペーストを調製した。黒色ペ
ーストの粘度は、３０ｃＰであり、降伏値は２．０×１
０^-4Ｐａであった。遮光剤としては、茶色のカーボンブ
ラックとその補色顔料として青色顔料を用いた。

【００６８】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（ＰＨ値２．８、平均１次粒径２８ｎｍ、 平均２次粒径５５ｎｍ、ファーネストブラック） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ２３．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．４部 ガラスビーズ ９０．０部 (2) 青顔料ミルベース ビグメントブルー１５ ２．２部 ポリイミド前駆体溶液 ２３．０部 Abieticacid ０．２部 γ−ブチロラクトン ６３．６部 ガラスビーズ ９０．０部 無アルカリガラス（日本電気ガラス（株）製、”ＯＡ−
２”）基板上にスピナーで塗布、８０℃１０分熱風乾燥
した後、１２０℃で２０分間セミキュアした。この後、
ポジ型レジスト（Shipley "Microposit" RC100 30cp ）
をスピナーで塗布後、８０℃２０分乾燥した。キャノン
（株）製露光機ＰＬＡ−５０１Ｆを用い、フォトマスク
を介して露光し、アルカリ現像液（Shipley "Microposi
t" 351）でポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆
体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジストを
メチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、３０
０℃３０分間キュアした。このようにして、厚み０．９
８μｍで、開口部が縦方向２４０μｍ、横方向６０μｍ
の格子状ブラックマトリックスを設けた。

【００６９】次に、赤、緑、青の顔料として各々Color
Index No.65300 Pigment Red 177で示されるジアントラ
キノン系顔料、Color Index No.74265 Pigment Green 3
6 で示されるフタロシアニングリーン系顔料Color Inde
x No.74160 Pigment Blue 15-4で示されるフタロシアニ
ンブルー系顔料を用意した。ポリイミド前駆体溶液に上
記顔料を各々混合分散させて、赤、緑、青の３種類の着
色ペーストを得た。まず、光透過性のガラス基板のブラ
ックマトリックス形成面側に緑ペーストを塗布し、８０
℃１０分熱風乾燥し、１２０℃で２０分間セミキュアし
た。この後、ポジ型レジスト（Shipley "Microposit" R
C100 30cp ）をスピナーで塗布後、８０℃２０分乾燥し
た。マスクを用いて露光し、アルカリ現像液（Shipley
"Microposit" 351）でポジ型レジストの現像およびポ
リイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ
型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離し、幅
約９０μｍで縦方向にストライプ状の緑色画素を幅方向
にピッチ３００μｍとした。さらに、３００℃３０分間
キュアした。画素層の厚さは１．５μｍとした。水洗
後、同様にして、ストライプ状の赤、青色の画素を、３
色の画素間隔が１０μｍになるように形成した。

【００７０】次に保護膜を積層した。保護膜としては、
メチルトリメトキシシランに酢酸を加えて加水分解し、
オルガノシラン縮合物を得た。3,3',4,4'-ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸二無水物と３−アミノプロピルトリ
エトキシシランとをＮ−メチル−２−ピロリドン溶媒中
にて、モル比で１：２の割合で混合し、反応させてイミ
ド基を有する縮合物を得た。該オルガノシラン混合物と
該イミド基を有する縮合物およびＮ−メチル−２−ピロ
リドンとを重量比で５：２：４の割合で混合した組成物
を、赤、青、緑の有機着色層が形成された基体上に塗
布、キュアしてポリイミド変性シリコーン重合体からな
る厚さ３．０μｍの保護層を得た。

【００７１】なお、ブラックマトリックスの遮光性はほ
とんど波長依存性がなく、波長４３０〜６４０ｎｍにお
いて、２．５〜２．８（光学濃度／μｍ）であった。こ
のときの波長４００〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙ
は、０．４０であった。

【００７２】実施例２ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース、紫顔
料ミルベース、青顔料ミルベースをそれぞれホモジナイ
ザーを用いて、7000rpm で３０分間分散後、それぞれ全
量を混合し、ガラスビーズを瀘過して除去して、黒色ペ
ーストを調製した。黒色ペーストの粘度は、３３ｃＰで
あり、降伏値は１．０×１０^-4Ｐａであった。遮光剤と
しては、茶色のカーボンブラックとその補色顔料として
青色顔料と紫色顔料を用いた。

【００７３】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（ＰＨ値３．５、平均１次粒径３２ｎｍ、 平均２次粒径６０ｎｍ、ファーネストブラック） ２．３部 ポリイミド前駆体溶液 ８．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．２部 ガラスビーズ ７１．５部 (2) 紫顔料ミルベース ピグメントバイオレット２３ ０．３部 ポリイミド前駆体溶液 １．２部 γ−ブチロラクトン ２．２部 ガラスビーズ ３．７部 (3) 青顔料ミルベース ビグメントブルー１５ １．１部 Abieticacid ０．１部 ポリイミド前駆体溶液 ４．９部 γ−ブチロラクトン ８．８部 ガラスビーズ １４．９部 以下、実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。た
だし、ブラックマトリックスの膜厚は、０．７５μｍと
した。ブラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依
存性がなく、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、３．１
〜３．４（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長
４００〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．３２で
あった。

【００７４】実施例３ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース、紫顔
料ミルベース、青顔料ミルベースをそれぞれホモジナイ
ザーを用いて、7000rpm で３０分間分散後、それぞれ全
量を混合し、ガラスビーズを瀘過して除去して、黒色ペ
ーストを調製した。黒色ペーストの粘度は、２５ｃＰで
あり、降伏値は４．７×１０^-4Ｐａであった。遮光剤と
しては、茶色のカーボンブラックとその補色顔料として
青色顔料と紫色顔料を用いた。

【００７５】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（ＰＨ値６．０、平均１次粒径２６ｎｍ、 平均２次粒径５５ｎｍ、ファーネストブラック） ２．３部 ポリイミド前駆体溶液 ６．６部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．２部 ガラスビーズ ７１．５部 (2) 紫顔料ミルベース ピグメントバイオレット２３ ０．３部 ポリイミド前駆体溶液 １．０部 γ−ブチロラクトン ２．２部 ガラスビーズ ３．７部 (3) 青顔料ミルベース ビグメントブルー１５ １．１部 Abieticacid ０．１部 ポリイミド前駆体溶液 ４．０部 γ−ブチロラクトン ８．８部 ガラスビーズ １４．９部 以下、実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。た
だし、ブラックマトリックスの膜厚は、０．６６μｍと
した。ブラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依
存性がなく、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、３．５
〜３．８（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長
４００〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．３３で
あった。

【００７６】実施例４ 実施例３と同様にしてカラーフィルタを得た。ただし、
ブラックマトリックスの膜厚は、０．９５μｍとした。
ブラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依存性が
なく、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、３．５〜３．
８（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長４００
〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．０２５であっ
た。

【００７７】実施例５ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース、青顔
料ミルベースをホモジナイザーを用いて、7000rpm で３
０分間分散後、それぞれ全量を混合し、ガラスビーズを
瀘過により除去して、黒色ペーストを調製した。黒色ペ
ーストの粘度は、３２ｃＰであり、降伏値は１．０×１
０^-4Ｐａであった。遮光剤としては、茶色のカーボンブ
ラックとその補色顔料として青色顔料を用いた。

【００７８】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（［ＣＯＯＨ］＝０．００４、平均１次粒径２６ｎｍ、 平均２次粒径５７ｎｍ、ファーネストブラック） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ２３．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．４部 ガラスビーズ ９０．０部 (2) 青顔料ミルベース ビグメントブルー１５ ２．２部 ポリイミド前駆体溶液 ２３．０部 Abieticacid ０．２部 γ−ブチロラクトン ６３．６部 ガラスビーズ ９０．０部 以下、実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。ブ
ラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依存性がな
く、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、２．５〜２．８
（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長４００〜
７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．４０であった。

【００７９】実施例６ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース、紫顔
料ミルベース、青顔料ミルベースをそれぞれホモジナイ
ザーを用いて、7000rpm で３０分間分散後、それぞれ全
量を混合し、ガラスビーズを瀘過して除去して、黒色ペ
ーストを調製した。黒色ペーストの粘度は、２５ｃＰで
あり、降伏値は５．０×１０^-5Ｐａであった。遮光剤と
しては、茶色のカーボンブラックとその補色顔料として
青色顔料と紫色顔料を用いた。

【００８０】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（［ＯＨ］＝０．００５、平均１次粒径３０ｎｍ、 平均２次粒径６０ｎｍ、ファーネストブラック） ２．３部 ポリイミド前駆体溶液 ８．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．２部 ガラスビーズ ７１．５部 (2) 紫顔料ミルベース ピグメントバイオレット２３ ０．３部 ポリイミド前駆体溶液 １．２部 γ−ブチロラクトン ２．２部 ガラスビーズ ３．７部 (3) 青顔料ミルベース ビグメントブルー１５ １．１部 Abieticacid ０．１部 ポリイミド前駆体溶液 ４．９部 γ−ブチロラクトン ８．８部 ガラスビーズ １４．９部 以下、実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。た
だし、ブラックマトリックスの膜厚は、０．７５μｍと
した。ブラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依
存性がなく、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、３．１
〜３．４（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長
４００〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．３２で
あった。

【００８１】実施例７ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベース組成に
変更した他は、実施例６と同様にして、黒色ペーストを
調製した。黒色ペーストの粘度は、２７ｃＰであり、降
伏値は７．０×１０^-4Ｐａであった。

【００８２】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（［ＳＯ₃ Ｈ］＝０．００５、平均１次粒径２５ｎｍ、 平均２次粒径５５ｎｍ、ファーネストブラック） ２．３部 ポリイミド前駆体溶液 ８．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．２部 ガラスビーズ ７１．５部 以下、実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。ブ
ラックマトリックスの遮光性はほとんど波長依存性がな
く、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて、３．１〜３．４
（光学濃度／μｍ）であった。このときの波長４００〜
７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．３２であった。

【００８３】比較例１ カーボンブラックを下記のものを用いたこと以外は、実
施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。

【００８４】 カーボンブラック（ＰＨ値８．０、平均１次粒径３０ｎｍ、 平均２次粒子径８０ｎｍ、ファーネストブラック） ４．６部 黒色ペーストの粘度は、５５ｃＰであり、降伏値は０．
２５Ｐａであった。実施例１に比べ、ブラックマトリッ
クスの遮光性は、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて１．
９〜２．３（光学濃度／μｍ）と、波長依存性が増加
し、かつ遮光性も低下し、不合格であった。このときの
波長４００〜７００ｎｍにおける原刺激値Ｙは、０．７
０であった。

【００８５】比較例２ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベースをホモ
ジナイザーを用いて、7000rpm で３０分間分散後、それ
ぞれ全量を混合し、ガラスビーズを瀘過により除去し
て、黒色ペーストを調製した。黒色ペーストの粘度は、
５５ｃＰであり、降伏値は０．２Ｐａであった。遮光剤
としては、茶色のカーボンブラックのみを用いた。

【００８６】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（ＰＨ値８．０、平均１次粒径３０ｎｍ、 平均２次粒径８０ｎｍ、ファーネストブラック） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ５７．０部 Ｎ−メチルピロリドン １２０．０部 ガラスビーズ １８０．０部 実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。ただし、
ブラックマトリックスの膜厚は、１．４μｍとした。な
お、ブラックマトリックスの遮光性は波長依存性が強
く、長波長側で遮光性が低下した。遮光性は、波長４３
０〜６４０ｎｍにおいて、１．５〜２．２（光学濃度／
μｍ）と、不合格であった。このときの波長４００〜７
００ｎｍにおける原刺激値Ｙは０．３であった。

【００８７】比較例３ カーボンブラックを下記のものを用いたこと以外は、実
施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。

【００８８】 カーボンブラック（［ＣＯＯＨ］≦０．００１、［ＯＨ］≦０．００１、 ［ＳＯ₃ Ｈ］≦０．００１、平均１次粒径５５ｎｍ、平均２次粒子径１１０ｎｍ 、ファーネストブラック） ４．６部 黒色ペーストの粘度は、６０ｃＰであり、降伏値は０．
３０Ｐａであった。実施例１に比べ、ブラックマトリッ
クスの遮光性は、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて１．
９〜２．３（光学濃度／μｍ）と、遮光性が低下し、不
合格であった。このときの波長４００〜７００ｎｍにお
ける原刺激値Ｙは、０．８０であった。

【００８９】比較例４ 下記の組成を有するカーボンブラックミルベースをホモ
ジナイザーを用いて、7000rpm で３０分間分散後、それ
ぞれ全量を混合し、ガラスビーズを瀘過により除去し
て、黒色ペーストを調製した。黒色ペーストの粘度は、
５５ｃＰであり、降伏値は０．２Ｐａであった。遮光剤
としては、茶色のカーボンブラックのみを用いた。

【００９０】 (1) カーボンブラックミルベース カーボンブラック（［ＣＯＯＨ］≦０．００１、［ＯＨ］≦０．００１、 ［ＳＯ₃ Ｈ］≦０．００１、平均１次粒径５５ｎｍ、平均２次粒径１１０ｎｍ、 ファーネストブラック） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ５７．０部 Ｎ−メチルピロリドン １２０．０部 ガラスビーズ １８０．０部 実施例１と同様にしてカラーフィルタを得た。ただし、
ブラックマトリックスの膜厚は、１．４μｍとした。な
お、ブラックマトリックスの遮光性は波長依存性が強
く、長波長側で遮光性が低下した。遮光性は、波長４３
０〜６４０ｎｍにおいて、１．５〜２．２（光学濃度／
μｍ）と、不合格であった。このときの波長４００〜７
００ｎｍにおける原刺激値Ｙは０．３であった。

【００９１】表１−１に、各実施例、比較例で用いたカ
ーボンブラックのｐＨ値、平均１次粒径、平均２次粒
径、補色顔料の有無と、得られた黒色ペーストの粘度、
降伏値、ブラックマトリックスの膜厚当たりの遮光性、
遮光性の波長依存性の有無をまとめた。

【００９２】表１−２に、各実施例、比較例で用いたカ
ーボンブラックの表面のカルボキシル基濃度［ＣＯＯ
Ｈ］、表面の水酸基濃度［ＯＨ］、表面のスルホン基濃
度［ＳＯ₃ Ｈ］、平均１次粒径、平均２次粒径、補色顔
料の有無と、得られた黒色ペーストの粘度、降伏値、ブ
ラックマトリックスの膜厚当たりの遮光性、遮光性の波
長依存性の有無をまとめた。

【００９３】表２に、Ｃ光源における各樹脂ブラックマ
トリックスの透過光の色度座標をまとめた。

【００９４】表３に、バックライト照射時の各樹脂ブラ
ックマトリックスの透過光の色度座標をまとめた。

【００９５】表４に、バックライトの各主波長での各樹
脂ブラックマトリックスの光線透過率をまとめた。

【００９６】表５に、Ｃ光源における各黒色ペーストの
透過光の色度座標をまとめた。

【００９７】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】 このようにして製造された樹脂ブラックマトリックスを
有するカラーフィルタを搭載した液晶表示素子（ＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）型）とその他のクロムブラックマ
トリックス、２層クロムブラックマトリックスを有する
液晶表示素子および比較としてＣＲＴ（カラーブラウン
管）のコントラスト比（見え易さ：白輝度／黒輝度で一
般に定義されているが、反射光がある場合には、（白輝
度＋反射）／（黒輝度＋反射）で表される）の室内照度
依存性を比較した（図１）。輝度はトプコンブラックマ
トリックス−５あるいはブラックマトリックス−７で測
定した。室内照度が高い場合に、樹脂ブラックマトリッ
クスを有するカラーフィルタを搭載した液晶表示素子の
コントラスト比の低下が少なく、明るい場所でもその表
示が見易いと言う結果が得られた。感覚的に知覚される
樹脂ブラックマトリックスカラーフィルタ搭載の液晶表
示素子の特徴は、 (1)赤・緑・青の着色が鮮やかにみえる (2)黒が黒らしい (3)背景の写り込みが小さい (4)反射の色味がない であった。

【００９８】また、１００名のモニター調査を行ったと
ころ、統計的に樹脂ブラックマトリックスカラーフィル
タ搭載の液晶表示素子の特徴を裏付けるデータが得られ
た。

【００９９】本発明のカラーフィルタは、上述のように
樹脂中に特定の遮光剤を分散することによって、色特性
の優れたブラックマトリックスを有する液晶表示素子用
カラーフィルタを得ることができ、表示品位の優れた液
晶表示素子が得られた。

【０１００】

【発明の効果】本発明の樹脂ブラックマトリックスは、
上述のように樹脂中に遮光剤として特定のカーボンブラ
ックを分散することによって分散性を向上することがで
き、遮光性が高くて、パターン加工性に優れ、かつ膜剥
がれなどがないブラックマトリックスを得ることがで
き、表示品位の優れた液晶表示素子が得られる。また、
樹脂溶液中に特定のカーボンブラックを分散することに
よって得られた黒色ペーストを塗布することによって、
優れた樹脂ブラックマトリックスが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コントラスト比の室内照度依存性を比較した図
である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０５ Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０５ 7/037 ５０１ 7/037 ５０１

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。 （Ａ）ＰＨ値が６．５以下である。 （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］で
   ある。 （Ｃ）表面の水酸基濃度［ＯＨ］が、全炭素原子あたり
   のモル比で、０．００１＜［ＯＨ］である。 （Ｄ）表面のスルホン基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］が、全炭素原
   子あたりのモル比で、０．００１＜［ＳＯ₃ Ｈ］であ
   る。
2. 【請求項２】遮光剤の平均１次粒径が５〜４０ｎｍであ
   ることを特徴とする請求項１記載の樹脂ブラックマトリ
   ックス。
3. 【請求項３】遮光剤の平均２次粒径が５〜１００ｎｍで
   あることを特徴とする請求項１記載の樹脂ブラックマト
   リックス。
4. 【請求項４】遮光剤として、カーボンブラックと該カー
   ボンブラックに対して補色の顔料を含むことを特徴とす
   る請求項１記載の樹脂ブラックマトリックス。
5. 【請求項５】カーボンブラックに対して補色の顔料が、
   青色および／または紫色の顔料であることを特徴とする
   請求項４記載の樹脂ブラックマトリックス。
6. 【請求項６】遮光剤中にしめるカーボンブラックの割合
   が５０重量％以上であることを特徴とする請求項１記載
   の樹脂ブラックマトリックス。
7. 【請求項７】樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴と
   する請求項１記載の樹脂ブラックマトリックス。
8. 【請求項８】樹脂溶液中に遮光剤を分散せしめてなる黒
   色ペーストにおいて、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黒色ペースト。 （Ａ）ＰＨ値が６．５以下である。 （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］で
   ある。 （Ｃ）表面の水酸基濃度［ＯＨ］が、全炭素原子あたり
   のモル比で、０．００１＜［ＯＨ］である。 （Ｄ）表面のスルホン基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］が、全炭素原
   子あたりのモル比で、０．００１＜［ＳＯ₃ Ｈ］であ
   る。
9. 【請求項９】遮光剤の平均１次粒径が５〜４０ｎｍであ
   ることを特徴とする請求項８記載の黒色ペースト。
10. 【請求項１０】遮光剤の平均２次粒径が５〜１００ｎｍ
    であることを特徴とする請求項８記載の黒色ペースト。
11. 【請求項１１】遮光剤として、カーボンブラックと該カ
    ーボンブラックに対して補色の顔料を含むことを特徴と
    する請求項８記載の黒色ペースト。
12. 【請求項１２】カーボンブラックに対して補色の顔料
    が、青色および／または紫色の顔料であることを特徴と
    する請求項１１記載の黒色ペースト。
13. 【請求項１３】遮光剤中にしめるカーボンブラックの割
    合が５０重量％以上であることを特徴とする請求項８記
    載の黒色ペースト。
14. 【請求項１４】樹脂溶液がポリイミド前駆体溶液である
    ことを特徴とする請求項８記載の黒色ペースト。
15. 【請求項１５】Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチル
    ホルムアミド、ジメチルアセトアミドの中から選ばれた
    アミド系極性溶媒を溶剤の主成分とすることを特徴とす
    る請求項８記載の黒色ペースト。
16. 【請求項１６】少なくともラクトン系溶媒を含むことを
    特徴とする請求項８記載の黒色ペースト。
17. 【請求項１７】少なくとも表面張力が２６〜３３ダイン
    ／ｃｍのエチレングリコール系またはプロピレングリコ
    ール系のエーテルアセテート溶媒を含むことを特徴とす
    る請求項８記載の黒色ペースト。
18. 【請求項１８】Ｃａｓｓｏｎの流動方程式による降伏値
    が０．１Ｐａ以下であることを特徴とする請求項８記載
    の黒色ペースト。
19. 【請求項１９】粘度が５〜１０００ｃＰであることを特
    徴とする請求項８記載の黒色ペースト。
20. 【請求項２０】請求項１記載の樹脂ブラックマトリック
    スを有することを特徴とするカラーフィルタ。
21. 【請求項２１】請求項２０記載のカラーフィルタを有す
    ることを特徴とする液晶表示素子。