JPH09279082A - 黒色塗料組成物およびそれを用いるカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

黒色塗料組成物およびそれを用いるカラーフィルターの製造方法

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JPH09279082A
JPH09279082A JP11530796A JP11530796A JPH09279082A JP H09279082 A JPH09279082 A JP H09279082A JP 11530796 A JP11530796 A JP 11530796A JP 11530796 A JP11530796 A JP 11530796A JP H09279082 A JPH09279082 A JP H09279082A
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particle size
light
shielding
coating composition
black
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JP11530796A
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Toshinobu Yamashita
敏信 山下
Koshi Tsujimoto
耕嗣 辻本
Toshiki Furubayashi
俊樹 古林
Kiyoharu Nakatsuka
木代春 中塚
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高遮光性を有するとともに塗布作業性も優
れ、また、液晶表示素子などに用いられるカラーフィル
ターの遮光性薄膜に要求されるその他の特性をも満足す
る黒色塗料組成物を提供する。 【解決手段】 遮光性材料および高分子材料からなる黒
色塗料組成物において、遮光性材料として複粒径分布を
有する粉体粒子を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は黒色塗料組成物およ
びその応用に関する。更に詳しくは、本発明は、特に、
液晶表示素子や撮像素子などに用いられるカラーフィル
ターの遮光性薄膜の形成に有用な黒色塗料組成物および
それを用いるカラーフィルターの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液晶
表示素子などに用いられるカラーフィルターにおいて、
コントラストや色純度の向上、あるいは、スイチッング
素子などへの光洩れの防止のために、例えば、透明基板
上に形成された赤、緑および青色の各透明着色微細パタ
ーンの間隙にブラックマトリックスと呼ばれる遮光性薄
膜を設けることや、スイッチング素子の上に配置される
基板上に不要光を遮る遮光性薄膜を設けることが知られ
ている。
【0003】遮光性薄膜は、基板との密着性、耐熱性、
耐水性、耐湿性、耐薬品性などが優れるとともに遮光性
がより高いことが要求されている。このような遮光性薄
膜を形成する原材料としては、金属系および樹脂系材料
が主に用いられている。金属系材料としてはクロム等
が、また、樹脂系材料としては、樹脂等の高分子材料と
カーボンブラック等の遮光性材料とを含む組成物が用い
られている。これらのうち、クロム等の金属材料には、
公害の問題、形成した遮光性薄膜の光反射率が高いとい
う問題、さらには製造コストが高いといった問題などが
あるために、現在では樹脂系材料が注目されている。
【0004】しかしながら、樹脂系材料には、遮光性の
面で金属系材料に及ばないという問題がある。樹脂系材
料を用いて高遮光性を得るためには、遮光性材料の添加
量を増やすことが効果的であるが、遮光性材料の添加量
を増やすと樹脂系材料の粘度が高くなり、塗布作業性が
著しく低下し、カラーフィルターの生産性が低下してし
まうという問題が生じる。このようなことから、高遮光
性を有するとともに塗布作業性も優れる樹脂系材料の開
発が強く望まれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高遮光性
を有するとともに塗布作業性も優れ、また、液晶表示素
子などに用いられるカラーフィルターの遮光性薄膜に要
求されるその他の特性も満足する工業的有利な樹脂系材
料を見出すために鋭意検討を行い、本発明を完成するに
至った。本発明の目的は、遮光性材料および高分子材料
を含有し、遮光性材料が複粒径分布を有する粉体粒子で
あることを特徴とする黒色塗料組成物を提供することで
ある。
【0006】本発明の他の目的は、遮光性材料および高
分子材料を含有し、遮光性材料が複粒径分布を有する粉
体粒子であることを特徴とするカラーフィルターの遮光
性薄膜形成用黒色塗料組成物を提供することである。本
発明のさらに他の目的は、上記の黒色塗料組成物を用い
て遮光性薄膜を形成することを特徴とするカラーフィル
ターの製造方法を提供することである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
詳細に説明する。本発明で用いる遮光性材料は、その種
類については特に制限されることなく、カーボンブラッ
ク、チタンブラック、黒色酸化鉄のような金属酸化物、
硫化ビスマスのような金属硫化物等のほか、フタロシア
ニンブラック、ニグロシン、アニリンブラック、ペリレ
ンブラックなどの黒色有機顔料や、赤、緑、青等の有彩
色有機顔料の混合物などが例示される。このような遮光
性材料として、例えば、Special Black
550(Degussa社)、Raven 410,1
250など(Colonbian Carbon社)、
BY−004(三菱マテリアル社)、Paliogen
Black L0084(BASF社)、などの市販
品から適宜選択することもできる。本発明の塗料組成物
をカラーフィルターの遮光性薄膜形成材料として使用す
る場合は、特に、カーボンブラック、チタンブラックな
どが好適である。
【0008】これらの遮光性材料は、粒径が好ましくは
約500nm以下、さらに好ましくは約300nm以下
の粉体粒子である。粒径の下限は特に制限されないが、
通常はおおよそ5nmである。
【0009】このような粉体粒子の粒径およびその分布
の測定は、特に制限されるものではないが、例えば、液
相沈降法、X線透過法、光子相関法または電子顕微鏡を
用いる方法などによることができる。また、本発明で用
いる遮光性材料の粒子の形状は、好ましくは、球または
球に近似のものであるが、それのみならず、板状、棒
状、針状などであってもよい。
【0010】本発明で用いる粉体粒子は複粒径分布を有
するものである。さらに詳しくは、所定の粒径を平均粒
径とする粒径分布(この粒径分布を以下には大粒径分布
と呼ぶ。)、およびそれよりも小さい粒径を平均粒径と
する1または2以上の粒径分布(以下、小粒径分布と呼
ぶ。)からなる複粒径分布を有する粉体粒子である。こ
のような複粒径分布において、小粒径分布における平均
粒径を1とすると、大粒径分布の平均粒径は、好ましく
は約4以上であり、また、好ましくは約50以下であ
る。ここで、大粒径分布の平均粒径は、好ましくは50
nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。ま
た、小粒径分布の粉体粒子量は全粉体粒子量に対して、
好ましくは、1〜40重量%であり、さらに好ましくは
5〜30重量%である。
【0011】本発明で好適に用いる、すなわち、このよ
うな各条件を満たしている粉体粒子は、例えば、縦軸に
分布(重量%/nm)を、横軸に粒径(nm)をとりグ
ラフで表した場合、ピークを中心に短粒径側により長く
裾野を有した曲線で表すことができる。
【0012】このような遮光性材料は、例えば、粉体粒
子を所望の粒径に調整する際に、粒径分布が上記の分布
になるように方法、条件等を適宜選択して調製してもよ
く、また、篩分の条件を適宜選択するなどして調製する
ことができる。また、例えば、通常の方法で所望の粒径
に調整して、粒径分布は共に正規分布しているが、平均
粒径がそれぞれに異なる2種以上の粉体粒子を準備し、
適宜それらを配合することによって調製することもでき
る。この場合、配合するそれぞれの粉体粒子における遮
光性材料の種類は同じであっても異なっていてもよい
が、好ましくは、前記の平均粒径の比が所定値になるよ
うに、また、小粒径分布の粉体粒子量が所定値になるよ
うに配合を行う。
【0013】本発明における高分子材料は、本技術分野
で通常用いられているいずれのものでもよく、耐熱性、
耐溶剤性などの特性を有する熱硬化性または感光性材料
などが挙げられる。熱硬化性材料としては、マレイン化
油系、アクリル系、ポリエステル系、ポリブタジエン
系、ポリオレフィン系などの樹脂や、フェノールノボラ
ック、クレゾールノボラック、ポリイミド、ポリビニー
ルアルコール、変成アクリル樹脂、変成エポキシ樹脂、
変成シリコーン樹脂などが例示される。
【0014】感光性材料としては、アクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリイミド樹脂などを含む材料が例示さ
れるが、特に、ネガ型またはポジ型フォトレジストとし
て知られている感光性材料が好適である。ネガ型フォト
レジストとしては、アクリル樹脂にベンゾフェノン類、
アントラキノン類などの光開始剤を含有したものなどが
挙げられ、市販品としてV−259−PA(新日鉄化学
社)、KayaradINC−116N(日本化薬社)
などが挙げられる。ポジ型フォトレジストとしては、ノ
ボラック型フェノール樹脂にO−キノンジアジドのエス
テル化物を含有したものなどが挙げられ、市販品とし
て、OFPR−800(東京応化社)、PF−7400
(住友化学社)、FH−2030(富士ハントエレクト
ロニクステクノロジー社)などが挙げられる。
【0015】本発明の黒色塗料組成物における遮光性材
料と高分子材料との混合割合は、特に制限されず広い範
囲から選ぶことができる。遮光性材料および高分子材料
の種類および本発明の黒色塗料組成物の使用目的に応じ
て、遮光性材料:高分子材料=10〜80:90〜20
(重量比)という広い範囲から、通常は、10〜60:
90〜40の範囲から適宜選択することができる。ま
た、本発明の黒色塗料組成物は、遮光性材料および高分
子材料のほかに、目的に応じて、炭化水素、エーテル、
エステル、ケトン、アルコール、セロソルブ類などの有
機溶剤や水、補助的に用いられるその他の顔料、光増感
剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、分
散剤、pH調整剤、消泡剤、塗膜流展剤などの添加剤を
含有していてもよい。
【0016】本発明の黒色塗料組成物は、遮光性材料お
よび高分子材料、必要により、溶剤類や添加剤などの所
定量をロールミル、ボールミル、サンドミル、ビーズミ
ルなどを用いて分散、混合することによって容易に得る
ことができる。
【0017】このようにして得られる本発明の黒色塗料
組成物は、遮光性を向上するために、たとえ遮光性材料
の添加量を増やした場合であっても塗布作業性が優れて
おり、また、カラーフィルターのブラックマトリックス
と呼ばれている遮光性薄膜に要求される諸特性に優れる
ものである。
【0018】カラーフィルターは、本発明の黒色塗料組
成物を用い、印刷法、顔料分散法、電着法など、公知の
いずれの方法によっても製造することができる。例え
ば、公知のいずれかの方法にしたがって、ガラスなどの
透明基板上に所望の形状の透明着色微細パターンを形成
し、高分子材料としてネガ型フォトレジストを用いて得
た本発明の黒色塗料組成物を透明着色微細パターンが形
成されている基板上の全面に塗布、次いで基板の裏面か
ら露光、現像を行うことにより透明着色微細パターンの
間隙に遮光性薄膜を形成してなるカラーフィルターを得
ることができる。
【0019】また例えば、高分子材料としてネガ型また
はポジ型フォトレジストを用いて本発明の黒色塗料組成
物を得、この組成物を用い、特開平7−35920号公
報に記載された方法にしたがって窓枠状の遮光性薄膜を
形成し、次いで窓状の着色パターンを形成することによ
ってもカラーフィルターを得ることができる。
【0020】
【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。例中、部は重量部を表す。
【0021】実施例 1 平均粒径25nmのカーボンブラック粉体(Speci
al Black 550、Degussa社製)7
部、および平均粒径130nmの黒色有機顔料(Pal
iogen Black L0084、BASF社製)
18部からなる遮光性材料、感光性樹脂(Kayara
d INC−116N、日本化薬社製)75部、および
溶剤としてのプロピレングリコールモノメチルエーテル
50部を予備混合したあと、3本ロールミルで分散処理
し、次いで光開始剤(Irgacure 907、チバ
ガイギー社製)5部を加え十分に混合して黒色塗料組成
物を得た。
【0022】得られた組成物をロールコーターを用いて
ガラス基板上に塗布し、95℃で10分間予備乾燥後、
所定のパターンを有するマスクを介して超高圧水銀灯で
200〜2500mJ/cm2 の露光を行い、次いでブ
チルセロソルブで現像を行って遮光性薄膜を形成した。
上記の操作中、黒色塗料組成物の性状は良好で長時間安
定しており、塗布作業も円滑であって(チキソトロピー
インデックス=4)、塗布作業性が優れており、また、
形成された遮光性薄膜はカラーフィルターの機能性薄膜
特性も優れるものであった。
【0023】実施例 2 Raven 1250(Colombian Carb
on社製カーボンブラック粉体、平均粒径20nm)6
部、およびRaven 410(同社製カーボンブラッ
ク粉体、平均粒径101nm)19部を遮光性材料とし
て用いた以外は実施例1と同様に行って黒色塗料組成物
を得た。実施例1と同様にして遮光性薄膜を形成し、得
られた黒色塗料組成物の性状および塗布作業性を観察し
たところ、そのいずれも優れていた。
【0024】実施例 3 粒径が10〜500nmの範囲に分布しており、平均粒
径が約30nmの分布の粉体が30重量%、残部70重
量%の分布の平均粒径が約180nmの複粒径分布を有
するチタンブラック粉体25部を遮光性材料として用い
た以外は実施例1と同様に行って黒色塗料組成物を得
た。実施例1と同様にして遮光性薄膜を形成し、得られ
た黒色塗料組成物の性状および塗布作業性を観察したと
ころ、そのいずれも優れていた。
【0025】
【発明の効果】本発明により、高遮光性を有するととも
に塗布作業性も優れ、また、液晶表示素子などに用いら
れるカラーフィルターの遮光性薄膜に要求されるその他
の特性をも満足する工業的有利な黒色塗料組成物が提供
される。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 中塚 木代春 兵庫県尼崎市南塚口町6丁目10番73号 神 東塗料株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遮光性材料および高分子材料を含有し、
    該遮光性材料が複粒径分布を有する粉体粒子であること
    を特徴とする黒色塗料組成物。
  2. 【請求項2】 複粒径分布が、所定の粒径を平均粒径と
    する粒径分布、およびそれよりも小さい粒径を平均粒径
    とする1または2以上の小粒径分布からなる請求項1に
    記載の組成物。
  3. 【請求項3】 該小粒径分布における平均粒径が1のと
    き、所定の粒径を平均粒径とする粒径分布の平均粒径は
    約4以上である請求項2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 該小粒径分布の粉体粒子量が全粉体粒子
    量に対して1〜40重量%である請求項2または3に記
    載の組成物。
  5. 【請求項5】 粉体粒子の粒径が約500nm以下であ
    る請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
  6. 【請求項6】 遮光性材料がカーボンブラック、チタン
    ブラック、金属酸化物、金属硫化物および有機顔料から
    選ばれる少なくとも1種である請求項1〜5のいずれか
    に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 遮光性材料と高分子材料との重量比が1
    0〜80:90〜20である請求項1〜6のいずれかに
    記載の組成物。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の組成物
    を用いて遮光性薄膜を形成することを特徴とするカラー
    フィルターの製造方法。
JP11530796A 1996-04-11 1996-04-11 黒色塗料組成物およびそれを用いるカラーフィルターの製造方法 Pending JPH09279082A (ja)

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