JP2001106938A

JP2001106938A - ブラックマトリックス形成用レジスト用カーボンブラック分散液

Info

Publication number: JP2001106938A
Application number: JP28507599A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Hisa; 英之久; Satoru Arata; 悟安良田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mikuni Color Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mikuni Color Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】高遮光率で表面反射率が低く、しかも、薄膜の
ブラックマトリックスを提供し得る、ブラックマトリッ
クス形成用レジスト用カーボンブラック分散液を提供す
る。【解決手段】表面が樹脂で被覆されて成り且つ体積固有
抵抗値が１００Ω・cm以上である高抵抗性カーボンブラ
ック（ａ）と、電子供与性基を有する分散剤（ｂ）と、
分散媒体（ｃ）とを含有するブラックマトリックス形成
用レジスト用カーボンブラック分散液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラックマトリッ
クス形成用レジスト用カーボンブラック分散液に関し、
詳しくは、例えば、カラーテレビ・液晶カラーテレビ・
カメラ等に使用される、光学的カラーフイルターの絶縁
性ブラックマトリックスの形成に使用されるカーボンブ
ラック分散液であって、着色力、隠蔽力、絶縁性に優れ
る上記のカーボンブラック分散液に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極が設けられた
ガラス等の透明な基板で形成される１〜１０μｍ程度の
間隙に液晶物質を封入し、電極間に印加した電圧により
一定の方向に液晶を配向させ、透明部分と不透明部分を
形成して画像を表示する。カラー液晶表示装置は、何れ
かの透明基板上に光の三原色に対応する赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラーフイルターを設けてお
り、透明電極への印加電圧の調整によって液晶の光の透
過を制御し、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色のフイルターを透過する
光量を制御し、三原色の加色による発色によってカラー
表示を行う。

【０００３】Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層の形成方法としては、
予め各色の間を区画するブラックマトリックスの膜を設
けた基板上に形成する方法や、Ｒ、Ｇ、Ｂを形成した
後、ブラックマトリックス膜を設ける方法など種々ある
が、ブラックマトリックスの役割は、何れも、Ｒ、Ｇ、
Ｂの三原色を区画すると共にカラーフイルターに対向す
る基板上に設けた液晶駆動用の電極またはＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）等のトランジスタを遮光する点にある。

【０００４】上記の様な目的で使用されるカラーフイル
ターのブラックマトリックスの一つとして、黒色材料と
してカーボンブラックが分散されたレジスト膜をパター
ンニングしたものがある。ところで、カーボンブラック
は本来的に導電性素材であり、これを分散したレジスト
膜も導電性ないしは半導電性を示す問題がある。そこ
で、従来より、その遮光性を維持しつつ抵抗性（絶縁
性）の高められたレジスト膜より成るブラックマトリッ
クスが切望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、高遮光率で表面
反射率が低く、しかも、薄膜のブラックマトリックスを
提供し得る、ブラックマトリックス形成用レジスト用カ
ーボンブラック分散液を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、表面が樹脂で被覆されて成り且つ体積固有抵抗値が
１００Ω・cm以上である高抵抗性カーボンブラック
（ａ）と、電子供与性基を有する分散剤（ｂ）と、分散
媒体（ｃ）とを含有することを特徴とするブラックマト
リックス形成用レジスト用カーボンブラック分散液に存
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】先ず、本発明で使用する高抵抗性
カーボンブラック（ａ）について説明する。本発明では
表面が樹脂で被覆されて成り且つ体積固有抵抗値が１０
０Ω・cm以上である高抵抗性カーボンブラック（ａ）を
使用する。樹脂被覆に使用するカーボンブラックとして
は、特に制限されないが、揮発分を比表面積で除した値
（単位比表面積当たりの揮発分量）が０．０１（％・ｇ
／ｍ²）以上のものが好ましい。単位比表面積当たりの
揮発分量は、好ましくは０．０２（％・ｇ／ｍ²）以
上、更に好ましくは０．０３（％・ｇ／ｍ²）以上であ
る。。ここで、単位比表面積当たりの揮発分量と言う属
性で示したのは、比表面積が大きいカーボンブラック程
揮発分が多く付与されるが、後述の体積固有抵抗は揮発
分の絶対量でなく単位表面に付与している揮発分量と相
関するためである。

【０００８】カーボンブラックの揮発分は、オゾン及び
／又は過酸化水素によるカーボンブラックの酸化処理に
より上昇させることが出来る。一般にカーボンブラック
の酸化剤としては、上記以外にも硝酸やＮＯガス、ＮＯ
₂ガス、空気、ＳＯ₃ガス、フッ素ガス等があるが、単位
比表面積当たりの揮発分量が比較的少ない量で体積固有
抵抗が向上するのは、オゾン及び／又は過酸化水素を必
須酸化剤として上記の硝酸やＮＯ²ガス等の酸化剤を組
み合わせて使用した場合である。

【０００９】揮発分の測定は、ＪＩＳＫ６２２１に準
拠し、カーボンブラックを９５０℃で７分間加熱した時
の減量％として算出する方法により求められる。比表面
積は、ＢＥＴの式を使用した窒素吸着法により求められ
る。すなわち、低温窒素吸着装置（イタリヤ、カルロ・
エルバ社製「ソウプトマチック１８００」）を使用し低
温窒素吸着法によりカーボンブラックの窒素吸着量を測
定し、これからＢＥＴの式を使用し多点法により算出す
ることが出来る。

【００１０】カーボンブラックとしては、灰分含量が
１．０重量％以下、特に０．５重量％以下のものが好ま
しい。灰分の主成分は、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ等のアルカリ金
属やアルカリ土類金属などであり、これらの含有量が高
いカーボンブラックは体積固有抵抗を向上させるのが困
難である。斯かるイオン性導電物質の低減は、カーボン
ブラックの製造に使用する原料油、ガス、添加物を選択
することにより達成される。また、製造炉から製出した
カーボンブラックの水洗や酸洗処理によっても達成され
る。灰分含量は、７５０℃において空気中で５〜６時間
カーボンブラックを焼成した際に残る灰化量から算出す
ることが出来る。

【００１１】更に、使用するカーボンブラックとして
は、分散体中の分散径が可能な限り小さいものが好まし
い。分散径が大きなカーボンブラックは、レジスト作成
時に所望の絶縁性や分散性が得られ難い。分散径は、好
ましくは２０ミクロン以下、更に好ましくは５ミクロン
以下、特に好ましくは１ミクロン以下である。カーボン
ブラック分散体の調製に使用する分散媒体としては水や
エタノール水溶液が好適である。分散処理は、公知の分
散機を使用し、また、各種界面活性剤や分散助剤を適宜
使用して行われる。界面活性剤や分散助剤はアルカリ金
属やアルカリ土類金属を含有しないものが好適であり、
分散助剤としては揮発性の親水性溶剤（エタノール等）
が好適である。

【００１２】カーボンブラックの被覆に使用する樹脂と
しては、特に制限されないが、エポキシ系樹脂、特に多
官能型エポキシ樹脂が好ましい。多官能エポキシ樹脂の
具体例としては、カーボンブラックグリシルアミン系エ
ポキシ樹脂、トリフェニルグリシジメタン系エポキシ樹
脂、テトラフェニルグリシジメタン系エポキシ樹脂、ア
ミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミドジフェニルメ
タン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、オルソクレゾール型エポキシ樹脂ビスフェノール
Ａノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。

【００１３】また、例えばエポキシ樹脂の場合、樹脂で
被覆カーボンブラックの体積固有抵抗値や表面性状をコ
ントロールする手段として硬化剤や硬化促進剤を使用す
ることも可能である。これらの使用により、被覆された
樹脂に対して絶縁性・耐熱性などの優れた特性を付与す
ることが可能である。

【００１４】硬化剤としては、特に制限されないが、絶
縁性に特色を持たせる観点から、酸無水物、イミダゾー
ル化合物またはＢＦ₃錯体が好ましい。更に、反応過程
での効率を考えると、比較的低温で硬化時間が短いイミ
ダゾール化合物が好ましい。

【００１５】代表的なイミダゾール系化合物としては、
２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミ
ダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデ
シルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−ベ
ンジル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−
２−メチルイミダゾール、２，４ジアミノ−６−[２−
メチルイミダゾリル−（１）]−エチルＳ−トリアジン
等が挙げられる。硬化剤の使用量は、樹脂と硬化剤の合
計量に対する割合として、通常１〜３０重量％、好まし
くは５〜２５重量％、更に好ましくは１０〜２０重量％
とされる。硬化促進剤の種類および使用量は、常法に従
い、使用する硬化剤の種類にあわせて選択することが出
来る。

【００１６】カーボンブラックの樹脂被覆は、カーボン
ブラック分散体に樹脂エマルジョン添加する方法で行う
のが好ましい。樹脂エマルジョンの代りに樹脂溶液を使
用することも出来る。

【００１７】上記の樹脂エマルジョンの調製には、界面
活性剤やアルコール等を使用することが出来る。界面活
性剤としては、樹脂エマルジョンの形成が可能な限り、
特に制限されないが、非イオン又は両生であって金属を
含有しない界面活性剤が好ましい。また、Ｏ／Ｗエマル
ジョンに適したＨＬＢ８〜１８の界面活性剤が好まし
い。樹脂エマルジョンの直径は１０ミクロン以下、特に
５ミクロン以下にするのが好ましい。樹脂エマルジョン
の使用により、カーボンブラック凝集体に被覆する樹脂
の均一性が安定し、表面被覆状態が均一となる。

【００１８】カーボンブラック分散液に樹脂エマルジョ
ン添加した後、加温処理を施すことで分散体中での樹脂
の硬化を行う。この場合の加温処理条件は、目的とする
樹脂被覆カーボンブラックの体積固有抵抗値、樹脂の種
類、硬化促進剤の使用の有無などで異なるが、硬化剤を
使用して３０００Ω・ｃｍ以上の高抵抗のカーボンブラ
ックを調製するためには、溶媒の蒸発後、７０℃で４時
間以上の加温処理が必要である。

【００１９】カーボンブラックに対する樹脂の被覆量
は、カーボンブラックと樹脂の合計量に対して５〜４０
重量％、特に７〜２０重量％の範囲が好ましい。被覆量
が５重量％未満の場合は、未処理のカーボンブラックと
同様の分散性、分散安定性、体積固有抵抗値しか得られ
ないおそれがある。一方、被覆量が４０重量％を超える
場合は、凝集塊同士を融着させる樹脂が過剰となり、分
散性が低下するおそれがある。

【００２０】樹脂で被覆されたカーボンブラック（粉
体）の体積固有抵抗は、下部に真鍮製電極を取り付けた
内径２ｃｍのテフロン製容器に約２ｇの試料を入れ、先
端に真鍮製電極の付いたテフロン製棒で蓋をした後、テ
ンシロンにより０．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重を掛け
ていき、５０ｋｇ／ｃｍ²時の抵抗を高感度テスターで
測定する。そして、この荷重下における粉体の嵩高さと
抵抗値から、下式により体積固有抵抗を算出する。

【００２１】体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）＝カーボンブラ
ック粉体の断面積（ｃｍ²）×抵抗値（Ω）／カーボン
ブラック粉体の嵩高さ（ｃｍ）

【００２２】また、樹脂で被覆されたカーボンブラック
は、水スラリーの状態で測定したｐＨが５以上、特に７
以上であることが好ましい。そして、ｐＨの上限は通常
１０である。これらのｐＨ値は、１００ｍｌの水に、樹
脂で被覆されたカーボンブラック１０ｇを添加し、５分
間十分に撹拌した後の水スラリーについての値を意味す
る。

【００２３】次に、本発明で使用する分散剤、すなわ
ち、電子供与性基を有する分散剤（ｂ）について説明す
る。ここに、電子供与性基とは、分子内で水素を標準と
したときに他に電子を与える傾向のある置換基であり、
例えば、−ＮＨ₂、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃、−ＯＣＯＣ
Ｈ₃、−Ｎ（ＣＨ₃）₂、−ＮＨＣＯＣＨ₃、ＣＨ₃等のア
ルキル基、−Ｃ₆Ｈ₅等のアリール基がこれに属する。分
散剤は、油性と水性とに大別され、その代表例は次の通
りである。

【００２４】電子供与性基を有する油性分散剤として
は、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン
酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸（部
分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカ
ルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリ
アミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エ
ステル、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミ
ン）と遊離のカルボン酸基を有するポリエステルとの反
応により形成されたアミド及びその塩などが挙げられ
る。

【００２５】電子供与性基を有する水性分散剤として
は、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）
アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂（水溶性高分子化
合物）、各種のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面
活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。

【００２６】上記のアニオン性界面活性剤の具体例とし
ては、ラウリル硫酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルキ
ルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ソー
ダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステ
アリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナ
トリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナ
トリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリ
ル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウ
ム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸
ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アク
リル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテルリン酸エステル等が挙げられ
る。

【００２７】上記のノニオン性界面活性剤の具体例とし
ては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエー
テルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレー
ト等が挙げられる。上記の両性界面活性剤の具体例とし
ては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキ
ルベタイン、アルキルイミダゾリン等が挙げられる。

【００２８】電子供与性基としてアミノ基を有する分散
剤が特に好ましく、斯かる分散剤としては、例えば、
「Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１３０、−１０１、−１６１、
−１６２、−１６３、−１６４、−１６５、−１６６、
−１７０」（以上、ビックケミー・ジャパン（株）
製）、「ＥＦＫＡ−４７、−４７ＥＡ、−４８、−４
９、−１００、−４００、−４５０」（以上、ＥＦＫＡ
社製）、「ソルスパース１３２４０、１３９４０、１
７０００、２４０００ＧＲ、２８０００、２００００、
１２０００、２７０００」（以上、アビシア（株）製）
等が挙げられる。

【００２９】電子供与性基を有する分散剤（ｂ）は、高
抵抗性カーボンブラック（ａ）に対して優れた分散力を
発揮し、本発明のカーボンブラック分散液の粘度を低下
させ、高抵抗性カーボンブラック（ａ）の有する優れた
特徴（絶縁性、着色力、隠蔽力）を最大限に引き出す。
その結果、高遮光率で表面反射率が低く、しかも、薄膜
のブラックマトリックスを提供し得る、ブラックマトリ
ックス形成用レジスト用カーボンブラック分散液が提供
される。電子供与性基を有する分散剤（ｂ）のポリマー
構造としては特に櫛型が好ましい。ここに、櫛型構造の
ポリマーとは、特に線状ポリマーを幹とし、多数の線状
ポリマーが枝状に分岐している構造のポリマーをいう。
斯かる型構造のポリマーはカーボンブラックの表面付着
性に優れている。

【００３０】次に、本発明で使用する分散媒体（ｃ）に
ついて説明する。本発明では分散媒体の種類は特に制限
されない。例えば、セロソルブアセテート、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、３−メトキ
シブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、２
−メトキシエチルアセテート等のセロソルブアセテート
系溶媒、３−エトキシエチルプロピオネート、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルプロピオネート等のエ
ーテル結合およびエステル結合を有する炭化水素化合物
などの有機溶媒や水が好適に使用される。

【００３１】本発明のカーボンブラック分散液は、上記
の様な高抵抗性カーボンブラック（ａ）と、電子供与性
基を有する分散剤（ｂ）と、分散媒体（ｃ）とを含有す
る。そして、電子供与性基を有する分散剤（ｂ）は使用
する分散媒体（ｃ）に溶解する分散剤が選択して使用さ
れる。

【００３２】上記の高抵抗性カーボンブラック（ａ）の
使用割合は、分散媒体（ｃ）に対し、通常１０〜８０重
量％、好ましくは２０〜６０重量％である。高抵抗性カ
ーボンブラック（ａ）の使用割合が１０重量％未満の場
合は十分な着色力や隠蔽力が得られない。一方、高抵抗
性カーボンブラック（ａ）の使用割合が８０重量％を超
える場合は、粘度が高くなり過ぎて取り扱い性に劣り、
また、形成されるブラックマトリックス薄膜の機械的強
度や基材に対する密着性が低下する。

【００３３】上記の電子供与性基を有する分散剤（ｂ）
の使用割合は、分散媒体（ｃ）に対し、通常０．２〜２
０重量％、好ましくは１〜１５重量％である。分散剤
（ｂ）の使用割合が０．２重量％未満の場合は高抵抗性
カーボンブラック（ａ）の分散性が低下し、２０重量％
を超える場合はブラックマトリックス形成時の現像性が
低下する。

【００３４】本発明のカーボンブラック分散液には、形
成されるブラックマトリックス薄膜に平滑性を付与する
ため、高分子バインダーを配合することが好ましい。斯
かる高分子バインダーとしては、例えば、アクリル酸、
メタクリル酸などのカルボキシル基含有モノマーと他の
モノマーとの共重合体が挙げられ、共重合成分として使
用される他のモノマーとしては、アクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エ
チル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロ
キシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメ
タクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルメタ
クリレート、スチレン、アクリルアミド、アクリルニト
リル等が挙げられる。また、高分子バインダーとして、
フェノールノボラック型エポキシアクリレート重合体、
フェノールノボラック型エポキシメタクリレート重合
体、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート重合
体、クレゾールノボラック型エポキシメタクリレート重
合体、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート重合
体、ビスフェノールＳ型エポキシアクリレート重合体な
ども使用し得る。高分子バインダーの使用割合は、分散
媒体（ｃ）に対し、通常３〜５０重量％、好ましくは５
〜３０重量％である

【００３５】本発明のカーボンブラック分散液は、上記
の必要な成分を適宜の手段で混合することにより調製さ
れる。混合手段としては、例えば、ペイントシェーカ
ー、サンドミル、ボールミル、ロールミル等が使用さ
れ、通常、５〜７０℃程度で１〜５０時間程度混合処理
することにより、均一組成の分散液が得られる。

【００３６】分散液中におけるカーボンブラックの平均
粒子径は、分散安定性および流動性を考慮すると、０．
００５μｍ程度以上、特に０．０１μｍ程度以上である
ことが好ましく、また、着色力、黒色度および分散安定
性を考慮すると、２．５μｍ程度以下、特に１．５μｍ
程度以下であることが好ましい。

【００３７】本発明のカーボンブラック分散液は、ブラ
ックマトリックス形成用レジストの調製に使用される。
ブラックマトリックス形成用レジストは、本発明のカー
ボンブラック分散液に、光重合性モノマー、プレポリマ
ー、光重合開始剤、アミン系増感剤、その他の成分を配
合して調製される。

【００３８】光重合性モノマーとしては、例えば、単官
能または多官能の（メタ）アクリレート系モノマー等が
挙げられ、プレポリマーとしては、ポリエステルアクリ
レート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレ
ート、ポリエーテルアクリレート、オリゴアクリレー
ト、アルキドアクリレート、ポリオールアクリレート等
が挙げられ、光重合開始剤としては、カルボニル化合
物、イオウ化合物、アゾ化合物、有機過酸化物などが挙
げられる。その他の成分としては、ベンジルトリメチル
アンモニウムクロライド、ジエチルヒドロキシアミン等
の４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの
有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテ
コール、有機ホスフィン、亜リン酸塩、ナフテン酸銅な
どの銅化合物が挙げられる。これらの各成分は、本発明
のカーボンブラック分散液の調製の際に配合することが
出来る。

【００３９】ブラックマトリックス形成用レジストの粘
度は、特に制限されないが、例えば液晶パネルのＴＦＴ
側にブラックマトリックスを形成する際の取扱い性、形
成される薄膜の膜厚を均一に制御すること等を考慮する
と、２５℃で１０〜２０００ｍＰａ・ｓ程度、特に２０
〜１０００ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。

【００４０】ブラックマトリックスは、上記のレジスト
を透明基板上に塗布した後、加熱乾燥、画像露光、現像
および熱硬化の各処理を行って形成することが出来る。
透明基板としては、例えば、ガラス基板、ポリカーボネ
ート、ポリメチルメタクリレート等のプラスチック基板
が挙げられる。塗布装置としては、スピナー、ワイヤー
バー、フローコーター、ダイコーター、ロールコータ
ー、スプレー等が使用される。画像露光は、塗布層上に
ネガのマトリクスパターンマスクを導き、当該パターン
マスクを介し、紫外または可視の光源を照射して行われ
る。アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ剤が
使用される。

【００４１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００４２】実施例１〜５及び比較例１〜３カーボンブラックは、Ｎａ・Ｃａ・Ｓの少ない原料油を
使用し、反応停止水にイオン交換樹脂で処理した水を使
用した以外は、通常のオイルファーネス法にって製造し
た。そして、得られたカーボンブラック１００ｇを、内
径１０ｃｍ、長さ１０ｃｍの円筒形キルンに入れ、９ｒ
ｐｍで回転させつつ空気とオゾンの混合ガス（オゾン６
０００ｐｐｍ）に０．５〜４時間の範囲の一定時間接触
させた。実施例に示すカーボンブラックは、接触時間を
変更することにより表面酸化処理度を変更している。表
１にカーボンブラックの物性を示す。

【００４３】先ず、上記の各カーボンブラック６０ｇを
純水１３００ｃｃに分散させた。分散径の確認は容易で
はないため、強分散したカーボンブラック水分散液を濾
過して選別した。実施例において、２０ミクロンの分散
液は、分散機にホモジナイザーを使用し、そして、２０
ミクロン以下のカーボンブラックを濾過で選別した。５
ミクロンの分散液は、分散剤にエタノールを使用し、分
散機として直径１ｍｍのジルコニアビーズを入れたサン
ドミルを使用し、５ミクロン以下のカーボンブラックを
濾過で選別した。

【００４４】次いで、トルエンに溶解させた樹脂溶液
（樹脂：６．７ｇ、トルエン：６０ｃｃ）に硬化剤１．
３ｇを加えて十分に溶解した後、水６００ｃｃとエタノ
ール１２０ｃｃを加え、ホモジナイザーにより９０００
回転で３０分攪拌して樹脂エマルジョンを調製した。こ
こで使用した硬化剤は、２−エチル−４−メチルイミダ
ゾール（油化シェルエポキシ製「ＥＭＩ２４」）であ
る。得られた樹脂エマルジョンの直径は５ミクロンであ
った。エマルジョン化しなかった例においては樹脂溶液
を使用した。

【００４５】次いで、スクリューで攪拌したカーボンブ
ラック分散液に上記の樹脂エマルジョン又は樹脂溶液を
徐々に加え、カーボンブラック表面を樹脂で被覆処理し
た。そして、攪拌を維持したまま加温し、トルエンが蒸
発してから４時間７０℃で硬化処理を行った。

【００４６】次いで、濾過により水切りした後、真空乾
燥機に入れ、６２℃で１０時間乾燥させ、水分と溶媒を
除去し、樹脂で被覆カーボンブラックを得た。得られた
樹脂被覆カーボンブラックの残存溶媒量は約５０ｐｐ
ｍ、残存水分量は約５００ｐｐｍであった。

【００４７】表２に樹脂で被覆カーボンブラックの物性
測定の結果を示す。実施例と比較例とでは体積固有抵抗
が著しく異なる。高分解能電子顕微鏡により実施例の樹
脂被覆カーボンブラックを確認したところ、ピーナッツ
チョコボール状またはイガグリ状の外観が観察され、カ
ーボンブラック粒子表面が樹脂層で高緻密に被覆されて
いることが確認された。すなわち、実施例の樹脂被覆カ
ーボンブラックの場合、高緻密な樹脂被覆層の介在によ
り電子のジャンプが抑制され、体積固有抵抗が著しく高
くなっていると推定される。一方、比較例の被覆方法で
は、団子状の樹脂塊がカーボンブラック粒子表面に付着
しており、カーボンブラックの未被覆面から電子がスパ
ークするため、体積固有抵抗が低くなっていると推定さ
れる。

【００４８】次いで、上記の樹脂被覆カーボンブラック
を使用し、次の様な方法により、ブラックマトリックス
形成用レジスト用カーボンブラック分散液を調製した。

【００４９】先ず、上記の樹脂被覆カーボンブラック２
０重量部および電子供与性基としてアミノ基および櫛型
構造を有する分散剤（アビシア（株）製「ソルスパース
２４０００」）６重量部を分散媒（プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート）７４重量部に添加
し、ダイノミルを使用し２５℃で撹拌混合し、分散状態
が良好で組成が均一なカーボンブラック分散液を得た。

【００５０】次に、上記のカーボンブラック分散液の物
性を調べるため、以下の方法に従ってブラックマトリッ
クス形成用レジストを調製した。

【００５１】光重合性モノマー１０重量部（ラウリルア
クリレート３重量部、メチルメタクリレート３重量部、
２−ヒドロキシエチルアクリレート３重量部およびメタ
クリル酸１重量部）及びプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート６５重量部でプレポリマー（エポ
キシアクリレート）２５重量部を希釈した後、光重合開
始剤（２−メチル−（４−（メチルチオノフェニル）−
２−モルフォリノ−１−プロパノン）２重量部を添加
し、希釈用樹脂液を調製した。

【００５２】前記のカーボンブラック分散液４０重量
部、希釈用樹脂液４０重量部およびプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート２０重量部を混合、撹
拌し、ブラックマトリックス形成用レジストを得た。そ
して、スピンコーターでガラス板と金属板の上にそれぞ
れ上記のブラックマトリックス形成用レジストを塗布
し、８０℃で１０分間乾燥させ、その後、２２０℃で３
０分間加熱処理し、厚さ約１μｍの薄膜を形成させた。
形成された薄膜の物性として、光学密度（以下、ＯＤ値
という）及び体積固有抵抗値を以下の方法に従って調べ
た。その結果を表３に示す。

【００５３】＜ＯＤ値＞ＯＤ値は物質が光を吸収する程
度を表わす値であり、光路長が一定のとき、ＯＤ値が大
きいほど色材の濃度が高いことを示す。マクベス（登録
商標）濃度計（ＴＲ−９２７オルソマチックタイプ）
を使用し、ガラス板の上に形成した薄膜のＯＤ値を求め
た。

【００５４】＜体積固有抵抗値＞高抵抗測定機（油化電
子（株）製「ハイレスタＭＣＰ−ＨＴ２１０」）を使用
し、金属板の上に形成した薄膜の厚み方向の体積固有抵
抗値を測定した。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】

【表３】

【００５８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、高遮光率
で表面反射率が低く、しかも、薄膜のブラックマトリッ
クスを提供し得る、ブラックマトリックス形成用レジス
ト用カーボンブラック分散液が提供され、本発明の工業
的価値は顕著である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安良田悟兵庫県姫路市御国野町国分寺138−１御国色素株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA11 BB01 BB14 BB15 BB24 4J037 AA02 CB19 CC23 DD05 DD12 DD20 DD23 DD24 EE02 EE03 EE19 EE28 EE43 FF02 FF05 FF11 FF15 5C036 CC14 CC18 CC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が樹脂で被覆されて成り且つ体積固
有抵抗値が１００Ω・cm以上である高抵抗性カーボンブ
ラック（ａ）と、電子供与性基を有する分散剤（ｂ）
と、分散媒体（ｃ）とを含有することを特徴とするブラ
ックマトリックス形成用レジスト用カーボンブラック分
散液。
【請求項２】樹脂で被覆されたカーボンブラックの水
スラリーの状態で測定したｐＨが５以上である請求項１
に記載のカーボンブラック分散液。
【請求項３】分散剤の有する電子供与性基がアミノ基
である請求項１又は２に記載のカーボンブラック分散
液。
【請求項４】分散剤が櫛型構造のポリマーである請求
項１〜３の何れかに記載のカーボンブラック分散液。
【請求項５】高抵抗性カーボンブラック（ａ）の使用
割合が分散媒体（ｃ）に対し１０〜８０重量％である請
求項１〜４の何れかに記載のカーボンブラック分散液。