JP2000053915A - 黒色被覆組成物およびこ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、液晶表示用基板、液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遮光性、電気抵抗が高いブラックマトリックス
を安定して製造可能な黒色被覆組成物により、均一な表
示可能なインプレーン・スイッチング方式の液晶表示装
置を提供する。 【解決手段】黒色被覆組成物を、少なくとも結着性樹
脂、炭素体、着色顔料とからなる黒色被覆組成物であっ
て、電気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以上とし、該黒色被覆組
成物により樹脂ブラックマトリックスを形成した液晶表
示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の樹
脂ブラックマトリックスに使用される黒色被覆膜組成物
およびこ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、液晶表示用基板、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、情報処理を行
うものであり、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】液晶表示において、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
光膜の材質としては、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される。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、金属以外の遮光材としては結晶性炭
素粉末、すなわち黒鉛粉末が高い遮光性を有するものと
して知られているが、電気抵抗率が約１０^ー4Ω・ｃｍと
低いという課題がある。そこで、黒鉛粉末より電気抵抗
率の高い炭素体として、カーボンブラックを利用する方
法が、特開平９−１５４０３号公報等に記載されてお
り、該公報には、樹脂とカーボンブラックからなる組成
物を適当な溶剤に分散して黒色ペーストを作成し、該黒
色ペーストを基板に塗布することによってブラックマト
リックスを形成する方法が開示されている。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。該ブラックマトリ
ックスは黒色ペースト塗布法で成膜されること、比較的
電気抵抗率の高いカーボンブラックを遮光材としている
ことからプロセス上に低コストが図れるとともに、金属
遮光材と比較して反射率を低減できること等の特長を有
する。しかし、金属や黒鉛と比較してカーボンブラック
は可視光に対する消衰係数が小さいため、これを遮光剤
として用いた黒色被覆膜の光学濃度（ＯＤ値）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、ブラックマトリックスの膜厚
が厚いと液晶カラーフィルターとして用いた場合、表面
の凹凸が大きくなり、液晶表示の乱れの原因となる。そ
の他、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、紫（Ｖ）などの
着色顔料を混合して電気抵抗率の高い黒色遮光膜とする
こともできるが、カーボンブラック同様にＯＤ値が低
い。

【０００５】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。該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。

【０００６】所定の液晶構造としては、現在Twisted Ne
matics（ＴＮ）構造と呼ばれる液晶構造、すなわち厚み
方向にわたってねじれた構造をとらせる方式が最も一般
的である。しかし、ＴＮ方式による液晶表示では視野角
が狭いという問題があり、視野角拡大フィルム等を用い
て視野角を拡げているのが現状である。

【０００７】このため、最近、広い視野角が得られる液
晶表示方式として特開平７−１５９７８６号公報にある
ようなインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式と呼ば
れる方式が注目されている。本方式では、液晶分子を電
極基板に並行に配向させるとともに、一方の基板上にの
み櫛形状の電極を対向させて形成し、対向電極間に電界
を加え、すなわち液晶層面内方向に電界を加えて液晶を
層面内で回転させることによって透過光量を調節する。

【０００８】しかし、電界が液晶層面内方向にかかる上
記ＩＰＳ方式では、対向基板のブラックマトリックスの
電気抵抗が低いと、電界が正常に印加されず、そのため
に液晶配向に乱れが発生して表示ムラの原因となるとい
う問題が生じる。

【０００９】上記したカーボンブラックを遮蔽剤として
用いたブラックマトリックスは、遮光性、電気抵抗とも
にＩＰＳ方式には不十分である。カーボンブラックの組
成比率を減少させることによって高抵抗化を図ることは
可能であるが、その際には高い遮光性を保てないという
課題が依然残る。

【００１０】高い電気抵抗を有する遮蔽剤の一つとして
として、酸化チタン（ＴｉｘＯｙ、一般にｘ／ｙは１／
２より大）が知られている（特開昭６４−２６８２０号
公報など）。また、遮光特性がより優れたものとして、
チタン酸窒化物粉末（ＴｉＮｘＯｙ、ここで０≦ｘ＜
１．４、０．１＜ｙ＜１．８）を用いた高抵抗遮蔽膜が
公知である（特開平１−１４１９６３号公報）。

【００１１】しかし、上記チタン化合物はいずれも、樹
脂との混合体からなる塗液が保存安定性に劣り、放置後
に該化合物が沈積しやすいという課題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
に鑑み、遮光剤として炭素体と着色顔料を併用し、遮光
性、電気的絶縁性（高抵抗）に優れた樹脂ブラックマト
リックスを製造できる黒色被覆組成物およびこれを用い
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、液晶表示用基板、液晶表示装置を提供することを
その目的とするものである。

【００１３】

【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。

【００１４】すなわち、（１）少なくとも結着性樹脂と
炭素体、着色顔料からなる黒色被覆組成物であって、電
気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物であ
る。

【００１５】特に、（２）炭素体と着色顔料の組成重量
比が、炭素体／着色顔料＝８０／２０〜４０／６０の範
囲にあること、（３）結着性樹脂がポリイミド系樹脂で
あること、（４）炭素体の少なくとも一部が黒鉛粉末で
あることが好ましい。

【００１６】また、本発明の樹脂ブラックマトリックス
は、上記黒色被覆組成物からなる樹脂ブラックマトリッ
クスである。

【００１７】さらに液晶表示用カラーフィルターは、上
記樹脂ブラックマトリックスを使用してなる液晶表示用
カラーフィルターであり、液晶表示用基板、液晶表示装
置は、それぞれ、該カラーフィルターを用いたものであ
る。

【００１８】特にインプレーンスイッチング方式による
液晶表示装置においても均一な表示を得ることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者らは上記のごとく高抵抗
率と高いＯＤ値を備えた黒色被覆膜を得るべく鋭意検討
した結果、黒鉛粉末やカーボンブラックなどの炭素体と
着色顔料からなる被覆膜で上記の性能が達成されること
を見出すに至った。すなわち、炭素体と着色顔料を混合
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
ての電気抵抗率、ＯＤ値が得られるのではなく、これら
の材料をある好ましい重量組成比の範囲で混合すると、
混合の効果によって組成平均以上の性能が得られること
を見出すに至った。このように組成平均以上の性能が現
れるのは、例えば黒鉛粉末のように粒子径のやや大きい
粒子間に微粒子状の着色顔料が埋め込まれることによっ
て、ＯＤ値を低下させずに、かつ着色顔料により電気抵
抗を著しく高く出来るからである。

【００２０】本発明の黒色被覆組成物の電気抵抗は、１
０⁹Ω・ｃｍ以上である必要がある。電気抵抗が１０⁹Ω
・ｃｍ未満であると、インプレーンスイッチング方式の
液晶表示装置の樹脂ブラックマトリックスの形成に用い
た場合、電界が正常に印加されず、液晶配向に乱れが発
生して表示ムラの原因となる。

【００２１】本発明において黒色被覆組成物の電気抵抗
は、黒色ペーストを用いてガラス基板上に塗布し焼成さ
せた膜、および黒色ペーストを塗布した膜をパターニン
グした樹脂ブラックマトリックスの黒色被覆膜の体積電
気抵抗（ρ）を意味し、黒色被覆膜の体積電気抵抗
（ρ）はガードリング付きの３端子法で黒色被覆膜（電
極面積（Ｓ）、遮光膜厚（ｄ））の上下に設けられた電
極面に電圧（Ｖ）を印加し、流れた電流（Ｉ）から、次
式を用いて求められる。

【００２２】ρ ＝ （Ｖ／Ｉ）・（Ｓ／ｄ） 一方、遮光性の指標となる光学濃度ＯＤ(optical densi
ty)値は顕微分光器（大塚電子製MCPD2000）を用いて下
記の関係式より求めた。

【００２３】ＯＤ値 ＝ log₁₀ （Ｉ₀／Ｉ） ここでＩ₀ は入射光強度、Ｉは透過光強度である。

【００２４】本発明の黒色被覆組成物は、炭素体と着色
顔料、粘着性樹脂を必須成分とするものであり、炭素体
とは黒鉛粉末、あるいはカーボンブラックを意味する。

【００２５】本発明において黒鉛粉末とは、結晶性の高
い炭素粉末のことであり、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
末を意味し、一般に黒鉛粉末といわれるものが好まし
い。黒鉛粉末の粒子径は２μm以下、より好ましくは
１．５μm以下である。

【００２６】また、カーボンブラックとはアセチレンブ
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を意味す
る。カーボンブラック粉末の一次粒子径は４０ｎｍ以
下、より好ましくは３０ｎｍ以下が好ましい。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。

【００２７】本発明においては上記した炭素体のうち、
少なくとも一種を含むものであればよく、２種以上併用
することも可能であるが、黒鉛粉末を含むことが好まし
い。

【００２８】また、着色顔料は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）、紫（Ｖ）等の微粒子状顔料を意味し、これら
の着色顔料は体積電気抵抗率が高いことが特徴である。
着色顔料粉末の一次粒子径は４０ｎｍ以下、より好まし
くは３０ｎｍ以下が好ましい。

【００２９】また、炭素体／着色顔料の重量組成比は、
８０／２０〜４０／６０の範囲が高抵抗かつ高いＯＤ値
を有する上で好ましい。炭素体の重量比率が８０を越え
ると、黒色被覆膜の電気抵抗が低下する。また、４０未
満となるとＯＤ値が急激に低下する。

【００３０】本発明において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。これらの樹脂を用いたブラックマト
リックスは平坦性、塗布性、耐熱性の点でよりすぐれて
いるからである。

【００３１】本発明において（炭素体＋着色顔料）／結
着性樹脂の重量組成比は、８０／２０〜３０／７０の範
囲が高抵抗かつ高いＯＤ値を有する上で好ましい。（炭
素体＋着色顔料）の重量比率が８０を超えると、のちの
パターン加工が難しい。また、３０未満となるとＯＤ値
が急激に低下する。

【００３２】これらの樹脂の前駆体樹脂と炭素体および
着色顔料から製造される黒色被覆組成物の塗液（黒色ペ
ースト）は保存安定性に優れ、また得られたブラックマ
トリックスは平坦性、塗布性、耐熱性の点ですぐれてい
る。

【００３３】黒色被覆組成物に含まれる、例えば、ポリ
アミック酸等のポリイミド系樹脂前駆体は、基板上に塗
布、加熱処理されることにより、加熱閉環イミド化し、
ポリイミド系高分子膜を形成する。ポリアミック酸は、
通常一般式（１）で表される構造単位を主成分とする。

【００３４】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、Ｒ¹は少なくとも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。

【００３５】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。
一般式（１）で表される構造単位を主成分とするポリマ
ーは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
あっても良い。本発明の黒色ペーストには、その他Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、３−メ
チル−３−メトキシブチルアセテートなどの有機溶媒、
および、膜塗布性向上のために界面活性剤等を含むこと
が出来る。

【００３６】本発明の黒色被覆組成物は、上記した黒色
ペーストをガラス基板上に塗布して製造されるものであ
り、例えば、次の方法で製造される。すなわち、上記し
た黒色被覆組成物の塗液（黒色ペースト）をガラス基板
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、この後、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５０〜２００℃で、
１〜１００分加熱することが好ましい。この状態をセミ
キュア状態と云い、この状態での膜をセミキュア膜と云
う。セミキュア膜をさらに２００〜４００℃で、１〜３
００分加熱することでキュア膜とする。

【００３７】本発明の樹脂ブラックマトリックスは、上
記した黒色被覆組成物のセミキュア状態におけるものを
パターン加工して製造されるものである。上記と同様に
塗膜された塗布膜は、通常、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、樹脂が
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、樹脂が感光性の樹脂であ
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分加熱するのが一般的で
ある。

【００３８】特に結着性樹脂としてポリイミド系樹脂を
用いた場合について、さらに述べる。ポリアミック酸と
して、上記一般式（１）で表される構造単位を主成分と
するポリイミド樹脂の前駆体を用いた本発明の黒色被覆
組成物により形成されるポリアミック酸膜は湿式エッチ
ングによりパターン加工を行う場合、前駆体の分子量が
大き過ぎると、現像に要する時間が長くなり過ぎるとい
う問題がある。このため通常重合度は、５〜１０００の
範囲にすることが望ましい。

【００３９】上記ポリアミック酸膜は、化学処理または
加熱処理され、イミド環やその他の環状構造を有するポ
リマー（ポリイミド、ポリアミドイミド）となすことに
より顔料分散ポリイミド膜が得られるが、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。

【００４０】こう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２．５以上であることが好ましい。より好ましくは
３．５以上、さらに好ましくは４．０以上である。ＯＤ
値が２．５未満である場合、液晶駆動時の表示のコント
ラストが低下し、表示品位が著しく低下する。また、ブ
ラックマトリックスにより十分に遮光されず、液晶表示
装置内に形成された薄膜トランジスター等に光が入射し
た場合、薄膜トランジスタの誤動作を生じる場合があ
る。

【００４１】さらに、インプレーンスイッチング方式の
液晶表示素子においては、ムラのない均一な表示には樹
脂ブラックマトリックスの電気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以
上であることが必要である（International Display Wo
rkshop ’９７，ｐ１６７）。

【００４２】樹脂ブラックマトリックスの膜厚として
は、０．３μm〜３μm、より好ましくは、０．５〜２．
０μm、さらに好ましくは０．７〜１．５μmである。ブ
ラックマトリックスと画素間との段差を小さくするた
め、樹脂ブラックマトリックスの厚みは２μm以下が好
ましい。また、パターン形成、ＯＤ値の確保の点から、
０．３μm以上であることが好ましい。

【００４３】本発明の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、上記した黒色被覆組成物により
ブラックマトリクスを形成し、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させ
るものである。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】液晶表示用カラーフィルターでは、画素間
に該遮光膜からなるブラックマトリクスを配置される。
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。

【００４８】本発明の液晶表示装置用基板上には、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４−３１８８１６号公報に示されるよ
うに液晶表示装置用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
れる。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。

【００４９】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。

【００５０】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
形成してなるカラーフィルターであることがより好まし
い。

【００５１】加熱硬化後の該オーバーコートの厚みは、
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。本発明においてオーバーコートの厚みには、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。

【００５２】本発明の液晶表示装置は、上記した液晶表
示用カラーフィルターを用いた液晶表示装置であり、対
向基板との間のギャップに、液晶が注入されたものであ
る。特にインプレーンスイッチング素子による液晶表示
装置においても均一な表示を得ることが可能である。

【００５３】

【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、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。

【００５４】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。

【００５５】グラファイト粉末（日立粉末冶金製）４．
１６ｇ、Ｂ顔料（ピグメントブルー１５）１．９０ｇ、
Ｖ顔料（ピグメントバイオレット２３）０．３４ｇ、前
記のポリマー濃度１５重量％のポリアミック酸溶液５
０．６ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３０．１ｇ、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、顔料濃度１４重量％の顔料分散液を
得た。用いたグラファイト粉末の一次粒子径は１μmで
あった。

【００５６】この顔料分散液２７．５ｇに、前記のポリ
マー濃度１５重量％ポリアミック酸溶液３．７ｇ、γ−
ブチロラクトン１ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６
ｇ、３−メチルー３−メトキシブチルアセテート１．８
ｇを添加混合し、黒色被覆組成物の塗液（黒色ペース
ト）を作製した。

【００５７】黒色ペースト中の遮光剤粉末／ポリイミド
樹脂の重量比率は４０／６０、グラファイト／着色粉末
の重量比率は６５／３５、Ｂ／Ｖの重量比率は８５／１
５であった。

【００５８】上記黒色ペーストを無アルカリガラス基板
上に塗布後、１４５℃でプリベークを行い、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。こ
こで使用した黒色ペーストを−１５℃下で３０日間保存
した後、分散状態を調べたが沈積は全く認められなかっ
た。得られた樹脂ブラックマトリックス用遮光膜の厚み
は１μmであり、ＯＤ値は３．４、電気抵抗は２×１０⁹
Ω・ｃｍであった。

【００５９】実施例２ グラファイト粉末（日立粉末冶金製）０．５６ｇ、カー
ボンブラック（コロンビヤンカーボン日本製）５．０４
ｇ、Ｂ顔料（ピグメントブルー１５）２．０４ｇ、Ｖ顔
料（ピグメントバイオレット２３）０．３６ｇ、実施例
１のポリマー濃度１５重量％のポリアミック酸溶液４
０．０ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３９．１ｇ、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、顔料濃度１４重量％の顔料分散液を
得た。用いたカーボンブラック粉末の一次粒子径は２８
ｎｍであった。

【００６０】この顔料分散液を用い、実施例１と同様に
黒色ペーストを作製した。黒色ペーストの遮光剤粉末／
ポリイミド樹脂の重量比率は５０／５０、炭素体／着色
粉末の重量比率は７０／３０、Ｂ／Ｖの重量比率は８５
／１５であった。得られた樹脂ブラックマトリックス用
遮光膜の厚みは１μmであり、ＯＤ値は３．０、電気抵
抗は４×１０¹⁰Ω・ｃｍであった。

【００６１】実施例３ グラファイト粉末（日立粉末冶金製）４．４７ｇ、Ｒ顔
料（ピグメントレッド１７７）３．３５ｇ、Ｇ顔料（ピ
グメントグリーン７）３．３５ｇ、実施例１のポリマー
濃度１５重量％のポリアミック酸溶液１８．５６ｇ、γ
−ブチロラクトン５７．４ｇ、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、顔
料濃度１４重量％の顔料分散液を得た。用いたグラファ
イト粉末の一次粒子径は１μmであった。

【００６２】この顔料分散液を用い、実施例１と同様に
黒色ペーストを作製した。この黒色ペーストの遮光剤粉
末／ポリイミド樹脂の重量比率は７０／３０、グラファ
イト／着色粉末の重量比率は４０／６０、Ｒ／Ｇの重量
比率は５０／５０であった。◎ 得られた樹脂ブラック
マトリックス用遮光膜の厚みは１μmであり、ＯＤ値は
２．８、電気抵抗は３×１０⁹Ω・ｃｍであった。

【００６３】比較例１ 黒色ペースト中のグラファイトと着色粉末の重量比率を
８２／１８とした以外は実施例１と全く同様な方法で黒
色ペーストを作製した。得られた樹脂ブラックマトリッ
クス用遮光膜の厚みは１μmであり、ＯＤ値は４．８と
高かったが、電気抵抗は７×１０⁶Ω・ｃｍと低かっ
た。

【００６４】比較例２ Ｒ顔料（ピグメントレッド１７７）２．１３ｇ、Ｇ顔料
（ピグメントグリーン７）２．１３ｇ、Ｂ顔料（ピグメ
ントブルー１５）２．１３ｇ、実施例１のポリマー濃度
１５重量％のポリアミック酸溶液５０．６ｇ、γ−ブチ
ロラクトン３０．１ｇ、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、顔料濃度
１４重量％の顔料分散液を得た。

【００６５】この顔料分散液を用い、実施例１と同様に
黒色ペーストを作製した。この黒色ペーストの遮光剤粉
末／ポリイミド樹脂の重量比率は４０／６０、Ｒ／Ｇ／
Ｂの重量比率は３３／３３／３３であった。得られた樹
脂ブラックマトリックス用遮光膜の厚みは１μmであ
り、ＯＤ値は１．５と低かった。

【００６６】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。

【００６７】[画素の作製]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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】樹脂ブラックマトリクス上に赤色ペースト
を塗布し、プリベークを行い、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。

【００７２】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。

【００７３】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、緑色ぺーストを得た。

【００７４】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。

【００７５】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、青色ペーストを得た。

【００７６】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。このようにし
てカラーフィルターを作製した。

【００７７】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３．３〜３．８であった。樹脂ブラックマトリ
ックスの膜厚は１．１μmであった。

【００７８】（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。

【００７９】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。

【００８０】

【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、炭素体、着色顔料とからなる黒色被覆組成
物であって、電気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以上であるた
め、遮光性、電気抵抗が高いブラックマトリックスが安
定して製造可能となり、特にインプレーン・スイッチン
グ素子による液晶表示装置においても均一な表示を得る
ことが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ ４Ｊ０３８ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｆターム(参考） 2H042 AA06 AA07 AA09 AA26 2H048 BA27 BA43 BA47 BB08 BB14 BB22 BB37 BB42 2H091 FA02Y FA34Y FA35Y FB02 FB12 FB13 GA08 LA12 4J002 BG001 BH021 CD001 CM041 CP001 DA026 FD097 GH01 GP00 GQ01 4J037 AA01 AA02 CB28 CC16 CC17 CC23 CC27 CC28 DD05 DD12 EE28 FF05 4J038 DJ021 EA011 HA026 HA036 KA08 KA20 PB08

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも結着性樹脂、炭素体、着色顔料
   とからなる黒色被覆組成物であって、電気抵抗が１０⁹
   Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物。
2. 【請求項２】炭素体と着色顔料の組成重量比が、炭素体
   ／着色顔料＝８０／２０〜４０／６０の範囲である請求
   項１記載の黒色被覆組成物。
3. 【請求項３】結着性樹脂がポリイミド系樹脂である請求
   項１または２記載の黒色被覆組成物。
4. 【請求項４】炭素体の少なくとも一部が黒鉛粉末である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の黒色被覆組成物。
5. 【請求項５】少なくとも結着性樹脂、炭素体、着色顔料
   とからなる黒色被覆組成物であって、電気抵抗が１０⁹
   Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物からなる樹脂ブラッ
   クマトリックス。
6. 【請求項６】黒色被覆組成物中の炭素体と着色顔料の組
   成重量比が、炭素体／着色顔料＝８０／２０〜４０／６
   ０の範囲である請求項５記載の樹脂ブラックマトリック
   ス。
7. 【請求項７】黒色被覆組成物中の結着性樹脂がポリイミ
   ド系樹脂である請求項５または６記載の樹脂ブラックマ
   トリックス。
8. 【請求項８】黒色被覆組成物中の炭素体の少なくとも一
   部が黒鉛粉末である請求項５〜７のいずれか１項に記載
   の樹脂ブラックマトリックス。
9. 【請求項９】少なくとも結着性樹脂、炭素体、着色顔料
   とからなる黒色被覆組成物であって、電気抵抗が１０⁹
   Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物からなる樹脂ブラッ
   クマトリックスにより構成される液晶表示用カラーフィ
   ルター。
10. 【請求項１０】少なくとも結着性樹脂、炭素体、着色顔
    料とからなる黒色被覆組成物であって、電気抵抗が１０
    ⁹Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物からなる樹脂ブラ
    ックマトリックスにより構成されるカラーフィルターを
    用いた液晶表示装置。
11. 【請求項１１】インプレーンスイッチング方式による請
    求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】少なくとも結着性樹脂、炭素体、着色顔
    料とからなる黒色被覆組成物であって、電気抵抗が１０
    ⁹Ω・ｃｍ以上である黒色被覆組成物からなる樹脂ブラ
    ックマトリックスにより構成されるカラーフィルターを
    用いたインプレーンスイッチング方式による液晶表示用
    基板。