JPH1063193A - 耐熱性遮光材料、カラーフィルターおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、高温環境下においても品質変化のな
い、耐熱性に優れた遮光材料、カラーフィルターおよび
液晶表示装置を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明の耐熱性遮光材料は、粒状遮光剤を
含むポリイミド系樹脂からなり、かつ、２７０℃以上で
１２０分以上の耐熱性を有することを特徴とするもので
ある。また、本発明のカラーフィルターは、かかる耐熱
性遮光材料を用いて、透明基板上に遮光層が形成されて
いることを特徴とするものであり、また、本発明の液晶
表示装置は、かかる耐熱性遮光材料が、遮光層として使
用されていることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性に優れた遮
光材料、カラーフィルターおよび液晶表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用装置などに使用される色分解
のカラーフィルターは、透明基板上に形成された赤、
緑、青の三原色の画素から構成されている。そして、各
画素に一定の幅を持つ遮光領域（一般にブラックマトリ
ックスと称されている）を有するカラーフィルターは、
例えば特開昭６２ー２５４１０３号公報で提案されてい
るように知られている。

【０００３】カラーフィルターのブラックマトリックス
には、例えば特公平２ー１３１１号公報に示されている
ように、光学的に黒である金属からなる不透明膜を配設
する金属からなる遮光材料と、例えば特開昭６２−１４
１０３号公報で示されているように、透明樹脂をフォト
リソグラフィ法によりパターンニングした後、黒色染料
で染色する方法、さらに特開平２−１９６２８４号公
報、特開平２−２３９２０４号公報で示されているよう
に、カーボンブラックなどの黒色色素を含むバインダー
樹脂を用いて、フォトリソグラフィ法によりパターンニ
ングする方法、また、さらに特開平４−１３１０５号公
報で示されているように、樹脂中に互いに補色関係にあ
る顔料を少なくとも二色以上分散し、フォトリソグラフ
ィ法によりパターンニングする方法などのような黒色の
樹脂からなる遮光材料とが知られている。

【０００４】後者の黒色の樹脂からなる遮光材料は、金
属からなる遮光材料と比較して、真空蒸着法またはスパ
ッタ法などによる製膜が不要であるので、製膜コストが
安いこと、フォトリソグラフィ法によるパターンニング
時に発生する廃液の処理コストが安いなど、製造コスト
的に優位な方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
黒色の樹脂からなる遮光材料は、電気絶縁性、低反射
性、色相などの品質の点では、金属遮光材料より優れた
特性があるものの、唯一の課題として、金属遮光材料と
比較して、耐熱性が低いという欠点があった。すなわ
ち、高温環境下に遭遇することにより電気絶縁性、遮光
性、色相、膜厚などの致命的な品質変化を惹起するもの
であった。

【０００６】この点において、金属遮光材料、つまり金
属単層構造薄膜や多層構造薄膜は、優れた耐熱性を有す
るために、製造コスト的に劣るにも拘わらず、全面的に
市場を占有しているのが実状である。

【０００７】かかる耐熱性は、液晶表示装置に、かかる
遮光材料を組み込んだ時の信頼性、およびカラーフィル
ター加工工程、液晶表示装置セル組み工程に関与してく
るもので、信頼性不足は長期間にわたる安定した表示品
質を保証出来ないと言う致命的欠点を惹起するものであ
った。

【０００８】また、近年、液晶表示装置はパネルサイズ
の大型化が進んでいるが、これにともない、透明電極
は、時分割で駆動する単純マトリックス駆動方式、非線
形素子が配置されたアクティブマトリックス駆動方式の
いずれにおいても、選択した画素以外の他の画素が駆動
される、所謂クロストークの関係から低抵抗透明電極が
要求されることになる。低抵抗透明電極は高温成膜が必
須要件であることから、耐熱性不足は、市場の動きに対
応できないという問題を惹起するものであった。さら
に、液晶表示装置セル組みにおいては、液晶動作モード
に適した液晶分子の配列や傾きの制御のため、主として
ポリイミド系樹脂を配向膜として用い、高温でキュアを
するが、耐熱性不足は配向膜キュアに制約を惹起するも
のであった。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、
耐熱性に優れた遮光材料、カラーフィルターおよび液晶
表示装置を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の耐熱性遮光材料は、粒状遮光剤
を含むポリイミド系樹脂からなり、かつ、２７０℃以上
で１２０分以上の耐熱性を有することを特徴とするもの
である。また、本発明のカラーフィルターは、かかる耐
熱性遮光材料を用いて、透明基板上に遮光層が形成され
ていることを特徴とするものであり、また、本発明の液
晶表示装置は、かかる耐熱性遮光材料が、遮光層として
使用されていることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、高温環境下においても
電気絶縁性、遮光性、色相、膜厚などの品質変化のな
い、優れた耐熱性を有する遮光材料からなる、信頼性に
優れた大型パネルの液晶表示装置を低コストで提供する
ために鋭意検討したところ、優れた耐熱性を有するポリ
イミド系樹脂および特定の粒状遮光剤を必須構成要件と
することにより、かかる課題を一挙に解決することを究
明したものである。

【００１２】本発明の遮光材料は、粒状遮光剤を含むポ
リイミド系樹脂からなり、且つ、２７０℃以上で１２０
分以上の耐熱性を有することを特徴とするものである。
かかる耐熱性は、透明基板上に塗膜形成して、これを２
７０℃以上で１２０分以上の熱処理後、ＪＩＳ Ｚ−８
７２９−１９８０に基づいて測定したとき、ＣＩＥＬＡ
Ｂ表色系において、Ｃ光源またはＦ１０光源における該
遮光材料の透過光および反射光の色度変化が、色差ΔＥ
^* abで３以下であることを特徴とするものであり、ま
た、上記の熱処理後、ＪＩＳ Ｋ−６９１１−１９７９
に基づいて測定したとき、該遮光材料の比抵抗率変化が
１０Ω・cm以下であることを特徴とするものであり、該
遮光材料の膜厚１μｍあたりの面抵抗値変化が１０⁵ Ω
／cm² 以下であることを特徴とするものであり、さらに
は、該遮光材料膜の膜厚変化が０．０５μｍ以下である
ことを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の遮光材料は、かかる優れた
耐熱性により、カラーフィルターにおける透明電極を２
７０℃以上で形成することが可能であることを特徴とす
るものであり、また、一対の透明基板の間に液晶を封入
してなる液晶表示装置セル組みにおいて、液晶を配向す
るための配向膜を２７０℃以上で形成することが可能で
あることを特徴とするものである。

【００１４】かかる耐熱性に優れた遮光剤としては、例
えば、表面のカルボキシル基濃度［ＣＯＯＨ］、表面の
水酸基濃度［ＯＨ］、および表面のスルホン酸基濃度
［ＳＯ₃ Ｈ］の少なくとも１種の全炭素原子に対するモ
ル比が、好ましくは０．００５を越えるもの、さらに好
ましくは０．０１０を越える酸性カーボンブラック、さ
らには、アジリジン基、オキサゾリン基、Ｎーヒドロキ
シアルキルアミド基、イソシアネート基、エポキシ基、
ビニル基、アクリル基、およびメタクリル基などから選
ばれた少なくとも１種類の反応性基を含有する高分子化
合物によって、表面がカーボンブラック１００部に対し
て５部以上グラフト化されてなる、グラフト化カーボン
ブラックが好ましくは使用される。

【００１５】これらの特定なカーボンブラックは、好ま
しくは二種類併用するのがよく、さらに好ましくは酸性
基濃度を高めた酸性カーボンブラックを、カーボンブラ
ック総量の好ましくは５０重量％以上、さらに好ましく
は６０重量％以上併用するのがよい。

【００１６】かかる酸性カーボンブラックの、表面のカ
ルボキシル基濃度、水酸基濃度、またはスルホン酸基濃
度は、Ｘ線光電子分光計（（株）島津製作所製”ＥＳＣ
Ａ７５０”）を用いて測定することができる。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のが
好ましい。例えば、トリフルオロエタノールなどとカル
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的に測定することがで
きる。

【００１７】次に、かかる酸性カーボンブラックを製造
する方法としては、例えば、カルボキシル基、水酸基を
カーボンブラックの表面に設ける場合は、カーボン粉を
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を採用す
ることができる。また、スルホン酸基、カルボキシル
基、水酸基などの酸性基をカーボンブラックの表面に設
ける場合は、発煙硫酸によるスルホン化などの化学反応
による方法を採用することができる。

【００１８】かかる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、ガスファーネスブ
ラック、オイルファーネスブラックと呼ばれているファ
ーネス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
のなど各種のものを用いることができる。これらのカー
ボンブラックの中でも、好ましくはチャネルブラック、
ガスファーネスブラック、およびオイルファーネスブラ
ック、さらに好ましくはファーネスブラックが樹脂への
分散性に優れていて良い。

【００１９】遮光材料は、膜厚が薄いほど、カラーフィ
ルター上での表面段差が小さくなるので好ましいが、か
かる遮光剤によって膜厚１．０μｍあたりの波長４３０
〜６４０ｎｍの可視光域における光学濃度が、２．０以
上といった高い遮光性を得るためには、該遮光剤中に占
める上述特定カーボンブラックを、好ましくは５０重量
％以上、より好ましくは６０重量％以上、特に好ましく
は７０重量％以上含有せしめるのがよい。さらに、かか
る遮光性を有する遮光材料を提供するには、該マトリッ
クス総量に対する遮光剤の配合量を、好ましくは３０重
量％以上、より好ましくは４０重量％以上、さらに好ま
しくは５０重量％以上とするのがよい。

【００２０】本発明で使用する遮光剤としては、かかる
特定カーボンブラック以外の遮光剤を併用することがで
き、例えば、通常市販されているカーボンブラック、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、紫色などの顔料を併用
することができる。ポリイミド系樹脂への分散性の関係
で、これらの中でも特に顔料が好ましく使用される。

【００２１】かかる顔料としては、該カーボンブラック
に対して補色の関係にある色を有する顔料を使用するの
が好ましい。すなわち、かかる顔料は、該カーボンブラ
ックと併用することによって、色相をニュートラルブラ
ックにさせることができ、それによって遮光性をさらに
改善させることができる効果を奏する。例えば、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
するものであり、かかる茶色の補色、つまり青および紫
系から選ばれた少なくとも１種の色の顔料を配合する。
すなわち、青色顔料または紫色顔料、さらには青色顔料
と紫色顔料の混合物を用いるのである。ただし、着色し
た樹脂を用いる場合は、色相をニュートラルブラックに
するために、この着色樹脂と特定カーボンブラックで得
られる混色に対して、補色の顔料を用いるのが好まし
い。

【００２２】かかる顔料の具体的な代表例を、カラーイ
ンデックス（ＣＩ）ナンバーで示す。

【００２３】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、１５：５、１５：６、１６、２１、２
２、６０、６４などが挙げられ、特にピグメントブルー
１５、１５：１、１５：２、１５：６がポリイミド系樹
脂への分散性の関係で好ましいが、これらに限定されな
い。

【００２４】紫色顔料の例としては、ピグメントバイオ
レット１９、２３、２９、３１、３２、３３、３６、３
７、３９、４３、５０などが挙げられ、特にピグメント
バイオレット２３、３１、３３、４３、５０が好ましい
が、これらに限定されない。カラーフィルターの加工に
おいて、ブラックマトリックスは最初に加工されること
が多い。そのため、ブラックマトリックス用の樹脂とし
ては、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
イミド系樹脂が好ましい。ポリイミド系樹脂としては、
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したものが好ましく用いられる。

【００２５】

【化１】 式中、Ｒ₁ の例としては、耐熱性の面から、環状炭化水
素、芳香族環または芳香族複素環を含有する、例えば、
フェニル基、ビフェニル基、タ−フェニル基、ナフタレ
ン基、ペリレン基、ジフェニルエ−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。

【００２６】Ｒ₂ の例としては、耐熱性の面から、環状
炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有する、例
えば、フェニル基、ビフェニル基、タ−フェニル基、ナ
フタレン基、ペリレン基、ジフェニルエ−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。

【００２７】一般式（１）の構造単位を主成分とするポ
リマは、Ｒ₁ 、Ｒ₂ が同一または異種のもので構成され
ていてもよいし、共重合であってもよい。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
共重合するのも好ましい。

【００２８】一般式（１）の構造単位をを主成分とする
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´−ジ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−テル、４，４´−ジアミノ
ジフェニルエ−テル、３，４´ジアミノジフェニルエ−
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
ル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を使用することができる
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。

【００２９】次に、黒色ペーストについて説明する。黒
色ペーストは、遮光材料を製造するためのものであっ
て、ポリイミド系樹脂溶液中に主として特定のカーボン
ブラックからなる遮光剤を分散させたものである。かか
る黒色ペーストを用いて、種々の塗布法で遮光材料を形
成することができる。

【００３０】黒色ペーストの溶媒としては、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、特定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。

【００３１】また、特定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。

【００３２】特定カーボンブラックなどの遮光剤を分散
させる方法としては、例えば、ポリイミド前駆体溶液中
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
法などがあるが、特定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が、分散性を高める関係で
より好ましい。また、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、ゲル化などの防止のため、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、特定カーボンブラックや特定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。

【００３３】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
加剤を加えることができる。

【００３４】次に、透明基板上に、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ーを例にして説明する。

【００３５】まず最初に、黒色ペーストを透明基板上に
塗布する。透明基板としては、アルカリガラス、無アル
カリガラス、シリカガラスなどの無機ガラス類が、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
適に用いられる。

【００３６】この後、熱風オーブン、ホットプレートな
どにより乾燥し、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、パドル法などでレジストの現
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２０〜２０
０μｍ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。

【００３７】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
料などが挙げられるが、耐熱性およびポリイミド系樹脂
への分散性の関係から、有機顔料を好ましく用いること
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、ペリノン系などが挙げられる。

【００３８】また、画素に用いられる樹脂としては、エ
ポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ウレタン系、ポ
リエステル系、ポリビニル系、ゼラチンなど染色可能な
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
が挙げられるが、耐熱性の関係から、ポリイミド系樹脂
を好ましく用いることができる。

【００３９】着色剤を含む樹脂ペーストの塗布は、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、塗布ムラなどの関係から好適に用い
られる。この後、熱風やホットプレートなどで乾燥する
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ー
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、カラーフィルター上で
の表面段差の関係から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
を形成する。

【００４０】この後、必要に応じて保護膜を積層する。
保護膜としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シ
リコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられる
が、耐熱性の関係から、シリコーン系樹脂およびポリイ
ミド系樹脂を好ましく用いることができる。

【００４１】最後に、必要に応じてＩＴＯ透明電極の積
層およびパターンニングなどを公知の方法により行なう
ことでカラーフィルターを製造する。

【００４２】かくして得られたカラーフィルターは、こ
れ以降、配向剤塗布、ラビング、シール剤塗布、スペー
サー分散、対向基板との貼合わせ、液晶注入、封孔、偏
光板貼付けなどを公知の方法で行うことで、液晶表示装
置のセルを製造する。

【００４３】

【実施例】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ない。

【００４４】（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１
４７ｇ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−テル９５．１
ｇ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（２５℃）のポリイミド前駆体溶
液を得た。

【００４５】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、青色
顔料ミルベースおよび紫色顔料ミルベースをホモジナイ
ザーを用いて、７０００ｒｐｍで１時間分散後、ガラス
ビーズを瀘過により除去し、それぞれ全量混合後、黒色
ペーストを調製した。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顔料の混合
系を用いた。

【００４６】 （１）カーボンブラックミルベース 酸性カーボンブラック ３．６部 （［ＣＯＯＨ］＝0.004 、［ＳＯ₃ Ｈ］＝0.002 、［ＯＨ］＝0.006 ） ポリイミド前駆体溶液 ３４．６部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２８．４部 ガラスビーズ ６６．６部 （２）青色顔料および紫色顔料混合ミルベース ビグメントブルー１５ ２．７部 ピグメントバイオレット２ ０．９部 ポリイミド前駆体溶液 ３４．６部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン １９．９部 γ−ブチロラクトン ８．５部 ガラスビーズ ６６．６部 シリカコートしたアルカリガラス（日本板硝子（株）
製）基板上にスピナーで塗布、８０℃１０分熱風乾燥し
た後、１２０℃で１０分間セミキュアした。この後、ポ
ジ型レジスト（シュプレイ（株）製 "Microposit" RC10
0 30cp）をスピナーで塗布後、８０℃で２０分乾燥し
た。露光機ＰＬＡ−５０１Ｆ（キャノン（株）製）を用
い、光学マスクを介して露光し、アルカリ現像液（シュ
プレイ（株）製 "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
トで剥離した。さらに、３００℃で３０分間キュアし
た。このようにして、厚み１．０μｍのブラックマトッ
リクスのパターンを得た。

【００４７】得られたブラックマトリックスについて、
空気中で２９０℃、１２０分の熱処理をした。また、ス
パッタ法によるＩＴＯ透明電極の成膜を行い、２７０℃
で、膜厚２８０ｎｍのＩＴＯ膜を得た。また、ポリイミ
ド系配向膜（東レ（株）製”セミコファインSP-341”）
をスピナーで塗布、３００℃で３０分キュアし、膜厚２
００ｎｍの配向膜を得た。

【００４８】処理後のブラックマトリックスは、いずれ
も、ＪＩＳ Ｚ−８７２９−１９８０に基づいて測定し
たとき、ＣＩＥＬＵＢ表色系において、Ｃ光源で測定し
た透過光の色度変化は、色差ΔＥ^* abで３以下であり、
また、ＩＳ Ｋ−６９１１−１９７９に基づいて測定し
たときの比抵抗率変化は、１０Ω・ｃｍ以下、面抵抗値
変化は１０⁵ Ω／ｃｍ² 以下、膜厚変化は０．０５μｍ
以下であり、ブラックマトリックスの耐熱性は良好であ
った。

【００４９】実施例２ 実施例１で用いたカーボンブラックミルベースを下記組
成に変更した以外は、実施例１と同様の組成として黒色
ペーストを調製した。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顔料の混合
系を用いた。

【００５０】 （１）カーボンブラックミルベース グラフト化カーボンブラック ３．６部 （カーボンブラック１００部に対して、アクリル基含有高分子化合物を ５部グラフトしたもの） ポリイミド前駆体溶液 ２４．４部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン １９．８部 プロピレングリコールメチルエーテルアセテート ２．２部 ガラスビーズ ５０．０部 （２）青色顔料および紫色顔料混合ミルベース ビグメントブルー１５ ２．５部 ピグメントバイオレット２ １．１部 ポリイミド前駆体溶液 ２４．４部 γ−ブチルラクトン ２２．０部 ガラスビーズ ５０．０部 以下、実施例１と同様にしてブラックマトリックスを得
た。得られたブラックマトリックスについて、実施例１
と同様にして熱処理、ＩＴＯ透明電極の成膜処理、配向
膜処理を行った。

【００５１】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、ＣＩＥＬＡＢ表
色系において、Ｃ光源で測定した透過光の色度変化は、
色差ΔＥ^* abで３以下、比抵抗率変化は１０Ω・ｃｍ以
下、面抵抗値変化は１０⁵ Ω／ｃｍ² 以下、膜厚変化は
０．０５μｍ以下であり、ブラックマトリックスの耐熱
性は良好であった。 実施例３ 実施例１で用いたカーボンブラックミルベースを、下記
２種類のカーボンブラックミルベースの混合組成に変更
した以外は、実施例１と同様の組成として黒色ペースト
を調製した。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顔料の混合系を用い
た。

【００５２】 （１）カーボンブラックミルベース１ 酸性カーボンブラック ５．５部 （［ＣＯＯＨ］＝0.012 、［ＳＯ₃ Ｈ］＝0.002 、［ＯＨ］＝0.003 ） ポリイミド前駆体溶液 ２２．５部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２２．０部 ガラスビーズ ５０．０部 （２）カーボンブラックミルベース２ カーボンブラック ２．５部 （カーボンブラック１００部に対して、アクリル基含有高分子化合物を ５部グラフトしたもの） ポリイミド前駆体溶液 ２３．５部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２４．０部 ガラスビーズ ５０．０部 （３）青色顔料および紫色顔料混合ミルベース ビグメントブルー１５ ３．３部 ピグメントバイオレット２ １．１部 ポリイミド前駆体溶液 ２３．４部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２２．２部 ガラスビーズ ５０．０部 以下、実施例１と同様にしてブラックマトリックスを得
た。得られたブラックマトリックスについて、実施例１
と同様にして熱処理、ＩＴＯ透明電極の成膜処理、配向
膜処理を行った。

【００５３】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、ＣＩＥＬＡＢ表
色系において、Ｃ光源で測定した透過光の色度変化は、
色差ΔＥ^* abで３以下、比抵抗率変化は１０Ω・ｃｍ以
下、面抵抗値変化は１０⁵ Ω／ｃｍ² 以下、膜厚変化は
０．０５μｍ以下であり、ブラックマトリックスの耐熱
性は良好であった。

【００５４】比較例１ 実施例１で用いたカーボンブラックを下記に変更した以
外は、実施例１と同様の組成として黒色ペーストを調製
した。

【００５５】 カーボンブラック ３．６部 （［ＣＯＯＨ］＝0.004 、［ＳＯ₃ Ｈ］＝0.002 、［ＯＨ］＝0.002 ） 以下、実施例１と同様にしてブラックマトリックスを得
た。得られたブラックマトリックスについて、実施例１
と同様にして熱処理、ＩＴＯ透明電極の成膜処理、配向
膜処理を行った。

【００５６】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、ＣＩＥＬＡＢ表
色系において、Ｃ光源で測定した透過光の色度変化は、
色差ΔＥ^* abで３以上であり、ブラックマトリックスの
耐熱性は不良であった。

【００５７】比較例２ 市販の感光性アクリル系黒色ペースト（東京応化（株）
製”CFPR BKー416S ”）をシリカコートしたアルカリガ
ラス（日本板硝子（株）製）基板上にスピナーで塗布、
８０℃で１０分熱風乾燥した。この後、露光機ＰＬＡ−
５０１Ｆ（キャノン（株）製）を用い、光学マスクを介
して露光し、モノエタノールアミンを用いてエッチング
を行なった後、２５０℃で３０分間キュアした。このよ
うにして、厚み１．０μｍのブラックマトッリクスのパ
ターンを得た。得られたブラックマトリックスについ
て、実施例１と同様にして熱処理、ＩＴＯ透明電極の成
膜処理、配向膜処理を行った。

【００５８】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、ＣＩＥＬＡＢ表
色系において、Ｃ光源で測定した透過光の色度変化は、
色差ΔＥ^* abで３以上、膜厚変化は０．０５μｍ以上で
あり、ブラックマトリックスの耐熱性は不良であった。

【００５９】比較例３ 市販の感光性アクリル系黒色ペースト（富士ハント
（株）製”CK-S142B”）を用いて、比較例２と同様にし
てブラックマトリックスを得た。得られたブラックマト
リックスについて、実施例１と同様にして熱処理、ＩＴ
Ｏ透明電極の成膜処理、配向膜処理を行った。

【００６０】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、ＣＩＥＬＡＢ表
色系において、Ｃ光源で測定した透過光の色度変化は、
色差ΔＥ^* abで３以上、膜厚変化は０．０５μｍ以上で
あり、ブラックマトリックスの耐熱性は不良であった。

【００６１】比較例４ 市販の感光性アクリル系黒色ペースト（富士ハント
（株）製”CK”）を用いて、比較例２と同様にしてブラ
ックマトリックスを得た。得られたブラックマトリック
スについて、実施例１と同様にして熱処理、ＩＴＯ透明
電極の成膜処理、配向膜処理を行った。

【００６２】処理後のブラックマトリックスは、実施例
１と同様に測定したところ、いずれも、比抵抗率変化は
１０Ω・ｃｍ以上、面抵抗値変化は１０⁵ Ω／ｃｍ² 以
上、膜厚変化は０．０５μｍ以上であり、ブラックマト
リックスの耐熱性は不良であった。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、高温環境下においても
品質変化のない、耐熱性に優れた遮光材料を提供するこ
とができるので、信頼性に優れた大型パネルのカラーフ
ィルターおよび液晶表示装置を低コストで提供すること
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 Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０９Ｆ 9/35 ３９５ Ｇ０９Ｆ 9/35 ３９５

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒状遮光剤を含むポリイミド系樹脂からな
   り、かつ、２７０℃以上で１２０分以上の耐熱性を有す
   ることを特徴とする耐熱性遮光材料。
2. 【請求項２】該遮光材料が、透明基板上に塗膜を形成し
   た後、２７０℃以上で１２０分以上の熱処理後に、ＪＩ
   Ｓ Ｚ−８７２９−１９８０に基づいて測定したとき、
   ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｃ光源またはＦ１０光源
   における該遮光材料の透過光および反射光の色度変化
   が、色差ΔＥ^* abで３以下である請求項１記載の耐熱性
   遮光材料。
3. 【請求項３】該遮光材料が、透明基板上に塗膜を形成し
   た後、２７０℃以上で１２０分以上の熱処理後に、ＪＩ
   Ｓ Ｋ−６９１１−１９７９に基づいて測定したとき、
   比抵抗率変化が１０Ω・cm以下である請求項１記載の耐
   熱性遮光材料。
4. 【請求項４】該遮光材料が、透明基板上に塗膜を形成し
   た後、２７０℃以上で１２０分以上の熱処理後に、ＪＩ
   Ｓ Ｋ−６９１１−１９７９に基づいて測定したとき、
   膜厚１μｍあたりの面抵抗値変化が１０⁵ Ω／cm² 以下
   である請求項１記載の遮光材料。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれかに記載の遮光材料
   において、該熱処理後の膜厚変化が、０．０５μｍ以下
   であることを特徴とする耐熱性遮光材料。
6. 【請求項６】該遮光剤が、該遮光材料の総重量の３０重
   量％以上含有されている請求項１〜５のいずれかに記載
   の耐熱性遮光材料。
7. 【請求項７】該遮光剤が、その５０重量％以上がカーボ
   ンブラックである請求項１〜６のいずれかに記載の耐熱
   性遮光材料。
8. 【請求項８】該遮光剤が、酸性カーボンブラックである
   請求項１〜７のいずれかに記載の耐熱性遮光材料。
9. 【請求項９】該酸性カーボンブラックが、その表面に存
   在するカルボキシル基濃度［ＣＯＯＨ］、水酸基濃度
   ［ＯＨ］およびスルホン酸基濃度［ＳＯ₃ Ｈ］から選ば
   れた少なくとも１種の全炭素原子に対するモル比が０．
   ００５より大きいものである請求項９記載の耐熱性遮光
   材料。
10. 【請求項１０】該遮光剤が、グラフト化カーボンブラッ
    クである請求項１〜７のいずれかに記載の耐熱性遮光材
    料。
11. 【請求項１１】該グラフト化カーボンブラックが、その
    表面がアジリジン基、オキサゾリン基、Ｎーヒドロキシ
    アルキルアミド基、イソシアネート基、エポキシ基、ビ
    ニル基、アクリル基およびメタクリル基から選ばれた少
    なくとも１種類の反応性基を含有する高分子化合物によ
    って、カーボンブラック１００部に対して５部以上グラ
    フト化されたものである請求項１０記載の耐熱性遮光材
    料。
12. 【請求項１２】該遮光剤が、請求項８および１０記載の
    カーボンブラックを含有するものである請求項１〜７の
    いずれかに記載の耐熱性遮光材料。
13. 【請求項１３】該カーボンブラックが、５０重量％以上
    が酸性カーボンブラックである請求項１２記載の耐熱性
    遮光材料。
14. 【請求項１４】該遮光剤が、カーボンブラックと顔料か
    らなる請求項１〜６のいずれかに記載の耐熱性遮光材
    料。
15. 【請求項１５】該顔料が、該カーボンブラックに対して
    補色の関係にある請求項１４記載の耐熱性遮光材料。
16. 【請求項１６】該顔料が、青色および紫色から選ばれた
    少なくとも１種である請求項１５記載の耐熱性遮光材
    料。
17. 【請求項１７】該顔料が、有機顔料である請求項１４〜
    １６のいずれかに記載の耐熱性遮光材料。
18. 【請求項１８】請求項１〜１７のいずれかに記載の耐熱
    性遮光材料を用いて、透明基板上に遮光層が形成されて
    いることを特徴とするカラーフィルター。
19. 【請求項１９】該カラーフィルターの透明電極が、２７
    ０℃以上の温度条件で作られたものである請求項１８記
    載のカラーフィルター。
20. 【請求項２０】請求項１８記載のカラーフィルターが、
    遮光層として使用されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
21. 【請求項２１】該液晶表示装置が、一対の透明基板の間
    に液晶を封入してなる液晶表示装置セル組みにおいて、
    液晶を配向するための配向膜が２７０℃以上の温度条件
    で形成されたものである請求項２０記載の液晶表示装
    置。