JPH11349898A

JPH11349898A - 黒色被覆組成物およびそれを用いた樹脂ブラックマトリックス

Info

Publication number: JPH11349898A
Application number: JP15712198A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsukamoto; 遵塚本; Fumio Tomita; 文雄冨田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高ＯＤ値、低反射率の樹脂ブラックマトリック
スを形成した、表示品質に優れた液晶表示装置を提供す
る。【解決手段】少なくとも結着性樹脂と炭素遮光剤からな
る黒色被覆組成物であって、１．０μｍ厚みあたりの光
学濃度が４．０以上、表面反射率が３．０％以下である
黒色被覆組成物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、黒色被覆組成物、
特に樹脂ブラックマトリックス、該ブラックマトリック
スを使用した液晶表示装置用カラーフィルターおよびか
かるカラーフィルターを有する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を
用いることにより、画像や文字の表示や、情報処理など
に用いられるものであり、具体的には、パソコン、ワー
ドプロセッサー、ナビゲーションシステム、液晶テレ
ビ、ビデオなどの表示画面や、液晶プロジェクター、液
晶空間変調素子などに用いられる。

【０００３】液晶表示を行うためには、画素間、あるい
は駆動回路部分など光の透過を防止することが望ましい
部分には遮光膜としてブラックマトリックスが必要とな
る。遮光膜中の遮光剤としては、通常、クロム、ニッケ
ル、アルミニウム等の消衰係数の大きな素材が採用され
ている。これらの金属を用いた遮光膜の製膜方法として
は、蒸着法、スパッタ法、真空製膜が一般的であり、該
遮光膜のパターン化は、フォトリソグラフィー法によっ
て行われる。典型例としては、上記方法で成膜された金
属薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥した後、フォト
マスクを介して紫外線を照射してレジストパターンを形
成後、エッチング、レジスト剥離の工程を経て製造する
方法が挙げられる。しかしながらこの方法では工程の煩
雑さから製造コストが高くなり、従ってカラーフィルタ
ー自体のコストが高くなる。さらに、この金属薄膜によ
り形成されたブラックマトリックスを有する液晶表示装
置用基板を搭載した場合、金属薄膜表面の反射率が高い
ため、強い外光に照射されると、反射光が強く表示品位
が著しく低下するという問題が生じる。

【０００４】一方、金属以外の遮光剤としては結晶性炭
素粉末、すなわち黒鉛粉末が高い遮光性を有するものと
して挙げられるが、反射率が高いという問題点がある。
そこで、反射率の低い炭素体としてカーボンブラック
（ＣＢ）を遮光剤として使用する方法が特開平９−１５
４０３号公報に記載されており、、樹脂とＣＢからなる
組成物を適当な溶剤に分散してペーストを作成し、該ペ
ーストを液晶基板に塗布することによって樹脂ブラック
マトリックスを形成することができる。この場合におい
ても遮光膜のパターン化は上述のフォトリソグラフィー
と同様の方法によって行われる。該樹脂ブラックマトリ
ックスはペースト塗布法で成膜されること、反射率の低
いカーボンブラックを遮光剤としていることからプロセ
ス上に低コストが図れるとともに、金属遮光剤と比較し
て反射率を低減できること等の特徴を有する。しかし、
金属や黒鉛と比較してＣＢは可視光に対する消衰係数が
小さいため、ＣＢを遮光剤として用いた黒色被覆膜の光
学濃度（以下ＯＤ値と言う）が低く、高いＯＤ値を保持
させるには、黒色被覆膜の厚みを厚くする必要がある。
しかしながら、樹脂ブラックマトリックスの膜厚が厚い
とカラーフィルター表面の凹凸が大きくなり、液晶表示
の乱れの原因となる。

【０００５】すなわち、従来の液晶表示装置の構造は、
基本的にはブラックマトリックスを有する電極基板と、
透明基板上に透明導電膜を形成した対向電極基板、およ
び前記２枚の基板間に挟まれた液晶層からなるものであ
る。特に、これら液晶表示装置を用いてカラー表示を行
うには、ブラックマトリックスに加え、色選択性を有す
る画素からなるカラーフィルターを基板上に形成する方
法が採られている。前記液晶層には前もって所定の構造
を取らせてあり、２枚の基板間に印加された電界によっ
て構造が制御され、この構造変化にともなって液晶層を
透過する光量が調節されることによって表示が行われ
る。このような表示を行うには、液晶分子を均一に予め
配向させておく必要があるが、樹脂ブラックマトリック
スの膜厚が厚く、そのためカラーフィルター表面の凹凸
が大きいと、液晶分子の配向に乱れが生じやすくなり、
表示ムラの原因となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄膜であっ
てもＯＤ値が高く表面反射率の低い樹脂ブラックマトリ
ックスを提供することをその目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次の構成を有する。

【０００８】すなわち本発明は、少なくとも結着性樹脂
と炭素遮光剤からなる黒色被覆組成物であって、１．０
μｍ厚みあたりの光学濃度（ＯＤ値）が４．０以上、表
面反射率が３．０％以下である黒色被覆組成物、それを
用いた樹脂ブラックマトリックス、液晶表示用カラーフ
ィルターおよび液晶表示装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の黒色被覆組成物は、１．
０μｍ厚みあたりのＯＤ値が４．０以上である必要があ
る。ＯＤ値が４．０未満であるとブラックマトリックス
としての遮光性を保つためには黒色被覆組成物の厚みを
厚くすることが必要となり、液晶表示器のカラーフィル
ターに用いる場合には液晶配向の乱れが生じやすくな
る。

【００１０】また、１．０μｍ厚みあたりの表面反射率
が３．０％以下である必要があり、３．０％を超える
と、例えば液晶表示用ブラックマトリックスとして使用
した場合、液晶表示の視認性が低下する。

【００１１】なお本発明において、遮光性の指標となる
ＯＤ値は以下の方法で求めたものとする。すなわち、顕
微分光器ＭＣＰＤ２０００（大塚電子製）を用いて下記
の関係式より求めた。

【００１２】ＯＤ値＝ log₁₀（Ｉ₀／Ｉ）ここでＩ₀ は入射光強度、Ｉは透過光強度を意味する。

【００１３】また、表面反射率は、上記顕微分光器を使
用し、基板ガラス面からの落射法にてＹ値を用いて求め
た。

【００１４】上記高光学濃度と低反射率を備えた黒色被
覆組成物とするために、炭素遮光剤として、ＣＢ粉末と
黒鉛粉末とからなる遮光剤を用いることが好ましい。Ｃ
Ｂ粉末と黒鉛粉末を混合させることによって単にそれぞ
れの性能の組成平均としての反射率、ＯＤ値が得られる
のではなく、これらの炭素剤をある好ましい重量組成比
の範囲で混合することにより、組成平均以上の性能が得
られる。このように組成平均以上の性能が現れるのは、
鱗片状黒鉛の間に微粒子状のＣＢ粉末が介在することに
よって、鱗片状炭素体からの反射が抑制され、その結
果、黒鉛粉末とＣＢ粉末の組成平均反射率よりも反射率
が低下するとともに、ＣＢ粉末を含む鱗片状炭素の間で
空洞輻射のごとく光反射と吸収が反復されることで、実
効的な光吸収が増加するためと考えられる。なお組成平
均反射率とは、それぞれの組成の反射率に重量組成比を
かけた組成反射率を組成全体で加算した、重量平均反射
率のことである。

【００１５】ここで、好ましい重量組成比の範囲とは、
ＣＢ粉末対黒鉛粉末の重量組成比が９０／１０から５０
／５０の範囲である。９０／１０を越えてＣＢ粉末を増
やすとＯＤ値が３．８以下に低下し、また５０／５０よ
り多く結晶性黒鉛を増やすと反射率が増加し、黒鉛単独
なみの高い表面反射率となる。上記に示した適切な組成
比の混合炭素体を用いることによって、表面反射率が３
％以下でありかつＯＤ値が１μｍあたり４．５程度の樹
脂ブラックマトリックスが可能となる。したがって、本
発明の黒色被覆組成物を用いて形成した樹脂ブラックマ
トリックスのＯＤ値を３．５とするために必要な、膜厚
は０．７８μｍ程度であり、、ＯＤ値：３．０とするた
めには膜厚を０．６７μｍまで薄くすることが可能であ
る。

【００１６】一方、遮光剤としてＣＢを単独で用いた従
来の樹脂ブラックマトリックスでは、ＣＢの組成比を高
めればＯＤ値は向上するが、基板との密着性、加工性が
低下するため、実用に耐える範囲での組成では、表面反
射率は２％程度と低く、この場合のＯＤ値は膜厚１μｍ
あたり高々３．６であった。また黒鉛粉末を単独で用い
た場合は、実用に耐えられる組成で１μｍあたり５．８
程度のＯＤ値が得られるが、表面反射率は５．５％程度
と高くなる。すなわち、これらの単独炭素遮光剤に対
し、上記混合炭素遮光剤を用いることによって、本発明
の高ＯＤ値、低反射率の黒色被覆組成物が容易に製造で
き、樹脂ブラックマトリックスの薄膜化を可能とするも
のである。

【００１７】本発明において遮光剤として使用されるＣ
Ｂとしてはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、
ファーネスブラック、アニリンブラック等の微粒子状カ
ーボンブラックが挙げられる。ＣＢ粉末の一次粒子径は
４０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下
である。なお一次粒子径は、電子顕微鏡による算術平均
により求めることができる。

【００１８】また、もう一方の遮光剤である黒鉛粉末と
は、結晶性の高い炭素粉末のことであり、一般に黒鉛粉
末、またはグラファイト粉末といわれているもの、ある
いは鱗片状炭素、あるいはＸ線解析から求められる結晶
の大きさＬｃが３０ｎｍ以上の炭素体粉末を意味するも
のとする。黒鉛粉末の粒子径は２μｍ以下が好ましく、
より好ましくは１．５μｍ以下である。

【００１９】本発明において炭素遮光剤／結着性樹脂の
重量組成比は、８０／２０〜４０／６０の範囲が基板と
の密着性、フォトリソ加工性の上で好ましい。炭素遮光
剤の重量比率が８０を越えて結着性樹脂の割合が低下す
ると、ＯＤ値は増加するが密着性が低下する。また、４
０より低くなり結着性樹脂の割合が増加するとＯＤ値が
急激に低下する。なお、黒色被覆膜の色度調整等のため
に、ＯＤ値を低下させない範囲で炭素遮光剤の一部を他
の顔料に代えることも可能である。

【００２０】本発明において用られる結着性樹脂として
は、具体的には、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹
脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ系の樹脂、ポリイ
ミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド樹脂、ポリイミドシロ
キサン樹脂、ポリマレイミド樹脂等があげられるが、ポ
リイミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド樹脂、ポリイミド
シロキサン樹脂、ポリマレイミド樹脂等のポリイミド系
樹脂であることが好ましい。これらを用いた本発明の黒
色被覆組成物を用いて形成される樹脂ブラックマトリッ
クスは平坦性、塗布性、耐熱性の点でより優れたものと
なるからである。

【００２１】これらの樹脂の前駆体樹脂と前記混合炭素
体物粉末から製造される塗液は保存安定性に優れてい
る。

【００２２】ポリイミド系高分子膜は例えば、前駆体と
してのポリアミック酸を加熱閉環イミド化することによ
って形成される。なおここで、ポリアミック酸ポリマ
ーは、一般式（１）で表される構造単位を主成分とする
ものを意味する。

【００２３】一般式（１）

【化１】ここで一般式（１）のｎは０あるいは１〜４の数であ
る。Ｒ¹は酸成分残基であり、少なくとも２個の炭素原
子を有する３価または４価の有機基を示す。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から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、ジフェニルスルフォン基、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
などから誘導された基が挙げられるがこれらに限定され
るものではない。

【００２４】Ｒ²は少なくなくとも２個の炭素原子を有
する２価の有機基を示す。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から３０の２価の基が好ましい。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
ニルスルフォン基、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、シクロヘキシルメタン基などから誘導され
た基が挙げられるがこれらに限定されるものではない。

【００２５】なお一般式（１）で表される構造単位を主
成分とするポリアミック酸ポリマーにおいて、Ｒ¹、Ｒ²
はすべて同一であっても良いし、上記したものを各々２
種以上含む共重合体であっても良い。

【００２６】なおポリイミド樹脂の前駆体として、上記
一般式（１）で表される構造単位を主成分とするポリア
ミック酸を用いて樹脂ブラックマトリックスを形成する
に際し、前駆体の分子量が大きすぎると、湿式エッチン
グによりパターン加工を行う場合、現像に要する時間が
長くなる傾向がある。このため重合度は、５〜１０００
の範囲であることが好ましい。

【００２７】次に本発明の黒色被覆組成物を得るための
塗液の作製方法について例を挙げて説明する。例えば、
ＣＢ粉末と結着性樹脂とからなるペースト、および黒鉛
粉末と結着性樹脂とからなるペーストを別々に作製し、
塗布前にスリーワンモーター、ボールミル、ロータリー
シェーカー等で混合させても良いし、最初から所定組成
比としたＣＢ粉末と黒鉛粉末と結着性樹脂とをホモジナ
イザーなどで混合しても良い。

【００２８】上記のように製造される本発明の黒色被覆
組成物製造用塗液は保存安定性や塗布性に優れ、またこ
れを用いて得られる黒色被覆組成物および樹脂ブラック
マトリックスは平坦性、耐熱性の点で優れたものとな
る。

【００２９】次に本発明の黒色被覆組成物を用いた樹脂
ブラックマトリックスについて説明する。樹脂ブラック
マトリックスは、例えば次の方法で形成される。すなわ
ち、本発明の黒色被覆組成物を製造するための塗液は基
板上に、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダ
イコーティング法、ワイヤーバーによる方法などによっ
て塗布し、その後、オーブンやホットプレートを用いて
加熱乾燥および硬化を行う。加熱条件は、使用する樹
脂、溶媒、塗布量により異なるが、通常５０〜４００℃
で、１〜３００分加熱することが好ましい。

【００３０】こうして得られた塗布膜を、フォトリソグ
ラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。すな
わち、黒色被覆組成物が非感光性の樹脂である場合は、
その上にフォトレジストの被膜を形成した後に、また、
感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮
断膜を形成した後に露光現像を行い所望のパターンにす
る。また、必要に応じて、フォトレジストまたは酸素遮
断膜を除去した後、加熱し硬化させる。熱硬化条件は、
樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得
る場合には、通常２００〜３５０℃で１〜６０分加熱す
ればよい。

【００３１】特に結着性樹脂としてポリイミド樹脂の前
駆体であるポリアミック酸を用いる場合、塗布した後、
化学処理または加熱処理し、イミド環やその他の環状構
造を有するポリマ（ポリイミド、ポリアミドイミド）か
らなる塗布膜とすることができる。このほか、ポリアミ
ック酸エステルなどからポリイミド膜を得ることもでき
る。

【００３２】このようにして得られる樹脂ブラックマト
リックスは、波長４３０〜６４０ｎｍの可視光域におい
てＯＤ値が４．０以上、反射率が３％以下とすることが
可能である。

【００３３】上記樹脂ブラックマトリックスが形成され
た液晶表示用カラーフィルター、該フィルターを有する
液晶表示用基板および液晶表示装置は、表示ムラ等の欠
点がなく表示品位に優れる。

【００３４】液晶表示用カラーフィルターは、、例えば
特公平２−１３１１号公報に示されているように、まず
透明基板上に樹脂ブラックマトリクス、次いで赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色選択性を有する画素を
形成せしめ、この上に必要に応じてオーバーコート膜を
形成することにより製造できる。

【００３５】なお、画素の具体的な材質としては、任意
の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜や、染
色、染料分散あるいは顔料分散された着色樹脂膜などが
ある。

【００３６】本発明での画素に用いられる顔料には特に
制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れた物が
望ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデッ
クス（ＣＩ）ナンバーで示す。黄色顔料の例としてはピ
グメントイエロー２０、２４、８３、８６、９３、９
４、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３
８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６
６、１７３などがあげられる。橙色顔料の例としてはピ
グメントオレンジ１３、３１、３６、３８、４０、４
２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５などが
挙げられる。赤色顔料の例としてはピグメントレッド
９、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、
１６８、１７７、１９０、１９２、２１５、２１６、２
２４などが挙げられる。紫色顔料の例としてはピグメン
トバイオレット１９、２３、２９、３２、３３、３６、
３７、３８などが挙げられる。青色顔料の例としてはピ
グメントブルー１５（１５：３、１５：４、１５：６な
ど）、２１，２２、６０、６４などが挙げられる。緑色
顔料の例としてはピグメントグリーン７、１０、３６、
４７などが挙げられる。なお、顔料は必要に応じて、ロ
ジン処理，酸性基処理，塩基性基処理などの表面処理が
施されている物を使用してもよい。また、樹脂ブラック
マトリックスの密着力を向上させるために、必要に応じ
て顔料表面を樹脂で被覆したものを用いてもよい。

【００３７】着色樹脂膜として用いられる樹脂に特に制
限は無く、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ
アミド、ポリイミドなどを使用することができる。製造
プロセスの簡便さや、耐熱性、耐光性などの面から画素
としては顔料分散された樹脂膜を用いることが好まし
い。パターン形成の容易さの点からは顔料分散された感
光性のアクリル樹脂を用いることが好ましい。しかし、
耐熱性、耐薬品性の面からは、顔料分散されたポリイミ
ド膜を用いることが好ましい。

【００３８】液晶表示用カラーフィルターでは、画素間
に遮光膜からなる樹脂ブラックマトリクスを配置され
る。樹脂ブラックマトリクスの配置により、液晶表示装
置のコントラストを向上させることができることに加
え、光による液晶表示装置の駆動素子の誤動作を防止す
ることができる。

【００３９】上記カラーフィルターを形成した液晶表示
用電極基板上には、固定されたスペーサーを形成しても
よい。固定されたスペーサーとは、特開平４−３１８８
１６号公報に示されるように液晶表示用電極基板の特定
の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基
板と接するものである。これにより対向基板との間に、
一定のギャップが保持され、このギャップに液晶が注入
される。固定されたスペーサーを配することにより、液
晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布す
る工程や、シール剤内にロッド状のスペーサーを混練り
する工程を省略することができる。

【００４０】固定されたスペーサーの形成は、フォトリ
ソグラフィーや印刷、電着などの方法によって行われ
る。スペーサーを容易に設計通りの位置に形成できるの
で、フォトリソグラフィーによって形成することが好ま
しい。

【００４１】本発明においては、基板上に樹脂ブラック
マトリックスを形成した後又は画素を形成した後又は固
定されたスペーサーを配した後に、オーバーコート膜を
形成することがより好ましい。

【００４２】加熱硬化後の該オーバーコート膜の厚み
は、凹凸のある基板上に塗布された場合、オーバーコー
ト剤のレベリング性により、凹部（周囲より低い部分）
では厚く、凸部（周囲より高い部分）では薄くなる傾向
がある。オーバーコート膜の厚みには、特に制限がない
が、０．０１〜５μm、好ましくは０．０３〜４μm、さ
らに好ましくは０．０４〜３μmである。

【００４３】必要に応じて、樹脂ブラックマトリックス
を形成した後又は画素を形成した後又は固定されたスペ
ーサーを配した後又はオーバーコート膜を形成後に、液
晶を駆動させるために必要な透明導電膜を形成してもよ
い。

【００４４】透明導電膜は、ディッピング法、化学気相
成長、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法のいずれかの方法を経て作成され、主として液
晶を駆動させるために用いられるのである。本発明に使
用される透明導電膜としては、抵抗値が低く、透明性が
高く、カラー表示特性を損なわれないものが好ましい。
代表的な透明導電膜の具体例を示すと、酸化インジウム
スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ等及びその合金を
用いることができる。このような透明導電膜の厚みは、
０．０１〜１μm、好ましくは０．０３〜０．５μmであ
る。

【００４５】上記液晶表示用電極基板を、薄膜トランジ
スタを備えた液晶表示素子用基板と貼り合わせた液晶表
示装置は、表示品質に優れたものとなる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体
的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定さ
れるものではない。

【００４７】実施例１ γ−ブチロラクトン（３８２５ｇ）溶媒中で、ピロメリ
ット酸二無水物（１４９．６ｇ）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（２２５．５ｇ）、３，３′−ジ
アミノジフェニルスルフォン（６９．５ｇ）、４，４´
−ジアミノジフェニルエーテル（２１０．２ｇ）、ビス
−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン（１
７．４ｇ）を６０℃、３時間反応させた後、無水マレイ
ン酸（２．２５ｇ）を添加し、更に６０℃１時間反応さ
せることによって、前駆体であるポリアミック酸溶液
（ポリマー濃度１５重量％）を得た。

【００４８】ＣＢ粉末（三菱化学製）と黒鉛粉末（日立
粉末冶金製）の混合物（重量比９０／１０）を８．４
ｇ、前記のポリマー濃度１５重量％のポリアミック酸溶
液３７．３ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４１．４
ｇ、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート１２．
９ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモジナイザーを
用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビ
ーズを濾過により除去し、ＣＢ粉末と黒鉛粉末とからな
る顔料の濃度１４重量％の顔料分散液を得た。用いたＣ
Ｂ粉末の平均一次粒子径は２３ｎｍであった。この時の
ＣＢ粉末＋黒鉛粉末／ポリイミド樹脂前駆体の重量比率
は６０／４０であった。

【００４９】上記の方法で得られた顔料分散液２２．８
６ｇに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１４．５７ｇ、３
−メチル−３−メトキシブチルアセテート２．５７ｇを
添加混合し、塗液を作製した。該塗液を無アルカリガラ
ス基板上に塗布後、１３０℃で予備焼成し、ポリイミド
前駆体黒色着色膜を形成した。次に該ポリイミド前駆体
黒色着色膜を２９０℃に加熱して熱硬化を行い、ポリイ
ミドに転換して樹脂ブラックマトリクスを形成した。

【００５０】得られた樹脂ブラックマトリックスの厚み
は０．８３μｍであり、１．０μmあたりのＯＤ値は
４．０２、表面反射率は２．０５％であった。

【００５１】実施例２ＣＢ粉末（三菱化学製）と黒鉛粉末（日立粉末冶金製）
を重量比７０／３０で８．４ｇとした以外は実施例１と
同様の方法で樹脂ブラックマトリックスを作成した。

【００５２】得られた樹脂ブラックマトリックスの膜厚
は０．８０μｍであり、１．０μm厚みあたりＯＤ値は
４．３３、表面反射率は２．１５％であった。

【００５３】実施例３ＣＢ粉末と黒鉛粉末の重量比を５０／５０とした以外は
実施例１と同様の方法で樹脂ブラックマトリックスを作
成した。

【００５４】得られた樹脂ブラックマトリックスの厚み
は０．８０μｍであり、１．０μmあたりのＯＤ値は
４．４７であり、表面反射率は２．６４％であった。

【００５５】比較例１ γ−ブチロラクトン（３８２５ｇ）溶媒中で、ピロメリ
ット酸二無水物（１４９．６ｇ）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（２２５．５ｇ）、３，３′−ジ
アミノジフェニルスルフォン（６９．５ｇ）、４，４´
−ジアミノジフェニルエーテル（２１０．２ｇ）、ビス
−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン（１
７．４ｇ）を６０℃、３時間反応させた後、無水マレイ
ン酸（２．２５ｇ）を添加し、更に６０℃１時間反応さ
せ、ポリアミック酸溶液（ポリマー濃度１５重量％）を
得た。

【００５６】ＣＢ粉末（三菱化学製）と黒鉛粉末（日立
粉末冶金製）を重量比３０／７０で８．４ｇ、前記のポ
リマー濃度１５重量％のポリアミック酸溶液３７．３
ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４１．５ｇ、３−メチ
ル−３−メトキシブチルアセテート１２．９ｇをガラス
ビーズ１００ｇとともにホモジナイザーを用い、７００
０ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過に
より除去し、顔料濃度１４重量％の顔料分散液を得た。
用いたＣＢ粉末の平均一次粒子径は２３nm、黒鉛粉末の
平均一次粒子径は１μｍであった。また、この時のカー
ボンブラック／ポリイミド樹脂の重量比率は６０／４０
であった。

【００５７】顔料分散液２２．８６ｇに、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン１４．５７ｇ、３−メチル−３−メトキ
シブチルアセテート２．５７ｇを添加混合し、塗液を作
製した。

【００５８】該塗液を無アルカリガラス基板上に塗布
後、１３０℃で予備焼成し、ポリイミド前駆体黒色着色
膜を形成した。次に該ポリイミド前駆体黒色着色膜を２
９０℃に加熱して熱硬化を行い、ポリイミドに転換して
樹脂ブラックマトリクスを形成した。

【００５９】得られた樹脂ブラックマトリックスの厚み
は０．６８μmであり、膜厚１μｍあたりＯＤ値は５．
３であったが、反射率は４．７７と高かった。

【００６０】比較例２遮蔽剤としてＣＢ粉末（三菱化学製）と黒鉛粉末（日立
粉末冶金製）を重量比１０／９０を使用した以外は実施
例１と全く同様な方法で塗液を作製し、樹脂ブラックマ
トリクスを形成した。得られた樹脂ブラックマトリック
スの厚みは０．６６μｍであり、１μmあたりのＯＤ値
は５．７８であったが、反射率は５．６０と高かった。

【００６１】実施例４（カラーフィルターの作製）実施例１と同様の方法でポ
リイミド前駆体とＣＢ粉末（三菱化学製）と黒鉛粉末
（日立粉末冶金製）とから黒色着色膜を形成後、冷却
し、ポジ型フォトレジストを塗布して、９０℃で加熱乾
燥してフォトレジスト被膜を形成した。これを紫外線露
光機を用いて、フォトマスクを介して露光した。露光
後、アルカリ現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、
ポリイミド前駆体黒色着色膜のエッチングを同時に行
い、開口部を形成した。エッチング後、不要となったフ
ォトレジスト層をメチルセルソルブアセテートにて剥離
した。エッチングされたポリイミド前駆体黒色着色膜を
２９０℃に加熱して熱硬化を行い、ポリイミドに転換し
て樹脂ブラックマトリクスを形成した。

【００６２】次に画素の作製を以下の方法で行った。

【００６３】γ−ブチロラクトンとＮ−メチル−２−ピ
ロリドンの混合溶媒中で、ピロメリット酸二無水物
（０．５モル当量）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物（０．４９モル当量）、４，４´−ジアミノジ
フェニルエーテル（０．９５モル当量）、ビス−３−
（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン（０．０５
モル当量）を反応させ、ポリアミック酸溶液（ポリマー
濃度２０重量％）を得た。

【００６４】このポリアミック酸溶液を２００ｇ取り出
し、それにγ−ブチロラクトン１８６ｇ、ブチルセロソ
ルブ６４ｇを添加して、ポリマー濃度１０重量％の画素
用ポリアミック酸溶液を得た。

【００６５】ピグメントレッド１７７（アントラキノン
レッド）４ｇ、γ−ブチロラクトン４０ｇ、ブチルセロ
ソルブ６ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモジナイ
ザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガ
ラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度８重量％の顔
料分散液を得た。

【００６６】顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度
１０重量％の画素用ポリアミック酸溶液３０ｇを添加混
合し、赤色ぺーストを得た。

【００６７】樹脂ブラックマトリクス上に赤色ペースト
を塗布し、予備焼成を行い、ポリイミド前駆体赤色着色
膜を形成した。フォトレジストを用い、前記と同様な手
段により、赤色画素の形成し、２９０℃に加熱して熱硬
化を行った。

【００６８】ピグメントグリーン７（フタロシアニング
リーン）３．６ｇ、ピグメントイエロー８３（ベンジジ
ンイエロー）０．４ｇ、γ−ブチロラクトン３２ｇ、ブ
チルセロソルブ４ｇをガラスビーズ１２０ｇとともにホ
モジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処
理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度１０
重量％の顔料分散液を得た。

【００６９】顔料分散液３２ｇに、前記のポリマー濃度
１０重量％の画素用ポリアミック酸溶液３０ｇを添加混
合し、緑色カラーぺーストを得た。

【００７０】赤色ぺーストを用いた時と同様にして、緑
色画素の形成し、２９０℃に加熱して熱硬化を行った。

【００７１】前記のポリマー濃度１０重量％の画素用ポ
リアミック酸溶液６０ｇと、ピグメントブルー１５（フ
タロシアニンブルー）２．８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン３０ｇ、ブチルセロソルブ１０ｇをガラスビーズ
１５０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐ
ｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除
去し、青色カラーペーストを得た。

【００７２】前記と同様な手順により、青色画素の形成
し、２９０℃に加熱して熱硬化を行った。

【００７３】上記樹脂ブラックマトリクスと赤画素、緑
画素、青画素を有する無アルカリガラス基板上に、スパ
ッタリング法にて導電膜としてＩＴＯ層を形成し、カラ
ーフィルターを得た。

【００７４】樹脂ブラックマトリックスの遮光性は殆ど
波長依存性がなく光学濃度は、波長４３０〜６４０ｎｍ
において３．４〜３．７であった。樹脂ブラックマトリ
ックスの膜厚は０．８１μmであった。

【００７５】（カラー液晶表示素子の作製と評価）この
カラーフィルターのＩＴＯ膜上にポリイミド系の配向膜
を設け、ラビング処理を施した。また、同様に対向する
薄膜トランジスタを備えた液晶表示素子用基板について
も、ポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施し
た。この２枚の基板を樹脂ブラックマトリックスにかか
るようにシール剤を塗布し貼り合わせた。次にシール部
に設けられた注入口から液晶を注入した。液晶を注入
後、注入口を封止し、さらに偏光板を基板の外側に貼り
合わせ液晶表示装置を作製した。

【００７６】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることができ
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価したとこ
ろ、表示品位は良好であった。

【００７７】

【発明の効果】本発明の黒色被覆組成物は、少なくとも
結着性樹脂と炭素遮光剤からなる黒色被覆組成物であっ
て、１．０μｍ厚みあたりの光学濃度が４．０以上、表
面反射率が３．０％以下であるため、高ＯＤ値、低反射
率の黒色被覆膜が得られ、それによって樹脂ブラックマ
トリックスの薄膜化が図れる。このため、本発明の黒色
被覆組成物を用いた液晶表示装置は表示品質に優れたも
のとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結着性樹脂と炭素遮光剤からな
る黒色被覆組成物であって、１．０μｍ厚みあたりの光
学濃度が４．０以上、表面反射率が３．０％以下である
黒色被覆組成物。
【請求項２】炭素遮光剤がカーボンブラック粉末と黒鉛
粉末とからなり、該カーボンブラック粉末と該黒鉛粉末
の組成重量比が、カーボンブラック粉末／黒鉛粉末＝９
０／１０〜５０／５０の範囲にある請求項１に記載の黒
色被覆組成物。
【請求項３】結着性樹脂がポリイミド樹脂である請求項
１または２に記載の黒色被覆組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の黒色被覆
組成物からなる樹脂ブラックマトリックス。
【請求項５】請求項４に記載の樹脂ブラックマトリック
スを使用してなる液晶表示用カラーフィルター。
【請求項６】請求項５に記載のカラーフィルターを用い
た液晶表示用電極基板。
【請求項７】請求項５に記載のカラーフィルターを用い
た液晶表示装置。