JP4877444B2 - ブラックマトリックス用着色材料及び該ブラックマトリックス用着色材料を含むブラックマトリックス用着色組成物並びにカラーフィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シャープな粒度分布及び高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れたブラックマトリックス用着色材料を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の情報化社会において、パーソナルコンピュータを始めとした各種情報機器がビジネス用、個人・家庭用を問わず普及しており、その端末には必ずディスプレイが組み込まれている。殊に、携帯型の情報機器は、軽量、省スペースが要求されることから、液晶表示素子（ＬＣＤ）が用いられていると共に、カラー化が進んでいる。
【０００３】
カラー液晶表示素子（ＬＣＤ）は、ガラス基板上に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色又はＣ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）の３原色を規則的に配列したカラーフィルター層と遮光用のブラックマトリックス層を形成することにより得られる。
【０００４】
ブラックマトリックス層は、１）画素以外の部分でのバックライトの光を遮り、表示コントラストを向上する、２）隣接する各画素の混色を防止し、色純度の低下を防ぐ、３）光電流によるＴＦＴの動作不全を防止する、４）表示面への背景光の映り込みによるコントラストの低下を防ぐ、等の目的のために設けられている。
【０００５】
近年の液晶表示素子（ＬＣＤ）の高画質化に伴い、ブラックマトリックス層にもより高性能化が求められており、上記目的を達成するために、高い遮光率、低反射率及びファインパターン性が要求されている。
【０００６】
従来より、ブラックマトリックス材料として、クロム系材料を用いた金属薄膜が用いられているが、近年、環境汚染等の問題から、カーボンブラックを樹脂中に配合した黒色樹脂膜が実用化されている（特開平６−９９１５号公報等）。
【０００７】
しかしながら、カーボンブラックを用いたブラックマトリックスは、反射率が低いという点では優れているが、一般にカーボンブラックは導電性を有しているため、これを用いたブラックマトリックスは、高抵抗であることが要求されるＳＴＮ方式やＭＩＮ方式の液晶パネルには適さない。
【０００８】
ブラックマトリックスの遮光性を確保しながら、電気抵抗の低減を抑制するため技術として、カーボンブラックとともにペリレン系黒色顔料を配合することが行われている（特開平１０−２１９１６７）。
【０００９】
また、カーボンブラックは一般に、微粒子であることに起因して、通常は凝集体として挙動するため、樹脂中に配合した場合、均一に分散させることが困難であり、遮光性が低下する傾向にあるため、優れた分散性を有するブラックマトリックス用着色材料が要求されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
シャープな粒度分布及び高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れたブラックマトリックス用着色材料は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。
【００１１】
即ち、前出特開平１０−２１９１６７号公報には、樹脂中にカーボンブラックと共にペリレン系黒色顔料を配合したブラックマトリックス層用インキが記載されているが、カーボンブラック及びペリレンブラック系黒色顔料の粒度分布が広く、分散性が十分とは言い難いため、十分な遮光性を得ることが困難である。
【００１２】
なお、特開平１１−３２３１７４号公報には、黒色酸化鉄粒子粉末又は黒色含水酸化鉄粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆にカーボンブラックが付着している鉄系黒色複合粒子粉末が記載されているが、黒色の芯粒子に黒色のカーボンブラックを固着させる技術である。
【００１３】
そこで、本発明は、シャープな粒度分布及び高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れたブラックマトリックス用着色材料を得ることを技術的課題とする。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
【００１５】
即ち、本発明は、白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆に有機顔料及び／又はカーボンブラックが付着している平均粒子径０．００１〜１．０μｍの複合粒子粉末からなり、前記有機顔料及び／又はカーボンブラックの全付着量が前記白色無機粒子１００重量部に対して１〜５００重量部であることを特徴とするブラックマトリックス用着色材料である（本発明１）。
【００１６】
また、本発明は、本発明１の白色無機粒子の粒子表面が、あらかじめアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物によって被覆されていることを特徴とするブラックマトリックス用着色材料である（本発明２）。
【００１７】
また、本発明は、本発明１又は本発明２のブラックマトリックス用着色材料を含むブラックマトリックス用着色組成物である（本発明３）。
【００１８】
また、本発明は、本発明１又は本発明２のブラックマトリックス用着色材料を含むカラーフィルターである（本発明４）。
【００１９】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【００２０】
先ず、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料について述べる。
【００２１】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、芯粒子である白色無機粒子の粒子表面に、糊剤が被覆されており、該糊剤被覆に有機顔料及び／又はカーボンブラック（以下、「有機顔料等」という。）が付着している平均粒子径０．００１〜１．０μｍの複合粒子からなる。
【００２２】
本発明における白色無機粒子としては、二酸化チタン、酸化亜鉛等の白色顔料、シリカ粉、ホワイトカーボン、微粉ケイ酸、珪藻土等のシリカ微粒子並びにクレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナホワイト、タルク及び透明性酸化チタン等の体質顔料が挙げられる。得られるブラックマトリックス用着色材料の黒色度を考慮すれば、体質顔料が好ましい。
【００２３】
白色無機粒子の粒子形状は、球状、粒状、多面体状、針状、紡錘状、米粒状、フレーク状、鱗片状及び板状等のいずれの形状であってもよい。
【００２４】
白色無機粒子の粒子サイズは、平均粒子径が０．０００９〜０．９９μｍ、好ましくは０．００１４〜０．４９μｍ、より好ましくは０．００１９〜０．１９μｍである
【００２５】
平均粒子径が０．９９μｍを超える場合には、得られるブラックマトリックス用着色材料が粗大粒子となり、着色力が低下するため好ましくない。
【００２６】
本発明における白色無機粒子粉末の粒子径の幾何標準偏差値は２．０以下が好ましく、より好ましくは１．８以下、更に好ましくは１．５以下である。２．０を超える場合には、得られるブラックマトリックス用着色材料の粒度分布もまた広いものとなり、分散性が低下する。工業的な生産性を考慮すれば、白色無機粒子粉末の粒子径の幾何標準偏差値の下限値は１．０１である。
【００２７】
白色無機粒子のＢＥＴ比表面積値は０．５ｍ^２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積値が０．５ｍ^２／ｇ未満の場合には、白色無機粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、得られるブラックマトリックス用着色材料は粗大粒子となり着色力が低下する。ブラックマトリックス用着色材料の着色力を考慮すると、ＢＥＴ比表面積値は、好ましくは１．０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは１．５ｍ^２／ｇ以上である。白色無機粒子の粒子表面への糊剤による均一な被覆処理及び有機顔料等による均一な付着処理を考慮すると、その上限値は５００ｍ^２／ｇであり、好ましくは４００ｍ^２／ｇ、より好ましくは３００ｍ^２／ｇである。
【００２８】
本発明における白色無機粒子の色相は、Ｌ^＊値が７０．００以上であり、より好ましくは７５．００以上であり、Ｃ^＊値が１８．００以下、好ましくは１５．００以下、より好ましくは１２．００以下である。Ｌ^＊値、Ｃ^＊値が上記範囲外の場合には、色相が白色を呈しているとは言い難く、本発明の目的とするブラックマトリックス用着色材料を得ることが困難となる。
【００２９】
本発明における白色無機粒子の隠蔽力は、６００ｃｍ^２／ｇ未満が好ましい。得られるブラックマトリックス用着色材料の透明性を考慮すれば、隠蔽力は５００ｃｍ^２／ｇ以下がより好ましく、更に好ましくは４００ｃｍ^２／ｇ以下である。
【００３０】
白色無機粒子の耐光性は、後述する評価方法により、ΔＥ^＊値の下限値は通常５．０を超え、上限値は１２．０、好ましくは１１．０、より好ましくは１０．０である。
【００３１】
本発明における糊剤としては、白色無機粒子の粒子表面へ有機顔料等を付着できるものであれば何を用いてもよく、好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤、オリゴマー又は高分子化合物の一種又は二種以上である。白色無機粒子の粒子表面への有機顔料等の付着強度を考慮すれば、より好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤である。
【００３２】
殊に、芯粒子粉末としてシリカ微粒子を用いた場合には、糊剤としては、有機ケイ素化合物もしくはシラン系カップリング剤を用いることが好ましい。
【００３３】
本発明における有機ケイ素化合物としては、化１で表わされるアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物、化２で表わされるポリシロキサン、化３で表わされる変成ポリシロキサン、化４で表わされる末端変成ポリシロキサン並びに化５で表されるフルオロアルキルシラン又はこれらの混合物を用いることができる。
【００３４】
【化１】

【００３５】
アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００３６】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料等の付着強度を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物がより好ましく、最も好ましくはメチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びフェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物である。
【００３７】
【化２】

【００３８】
【化３】

【００３９】
【化４】

【００４０】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料等の付着強度を考慮すると、メチルハイドロジェンシロキサン単位を有するポリシロキサン、ポリエーテル変成ポリシロキサン及び末端がカルボン酸で変成された末端カルボン酸変成ポリシロキサンが好ましい。
【００４１】
【化５】

【００４２】
フルオロアルキルシランとしては、具体的には、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルロデシルメチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００４３】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料等の付着強度を考慮すると、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物が好ましく、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物が最も好ましい。
【００４４】
カップリング剤のうち、シラン系カップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００４５】
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスフェイト）チタネート、テトラ（２−２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスフェイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等が挙げられる。
【００４６】
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。
【００４７】
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。
【００４８】
オリゴマーとしては、分子量３００以上、１０，０００未満のものが好ましく、高分子化合物としては、分子量１０，０００以上、１００，０００程度のものが好ましい。白色無機粒子への均一な被覆処理を考慮すれば、液状、もしくは、水又は各種溶剤に可溶なオリゴマー又は高分子化合物が好ましい。
【００４９】
糊剤の被覆量は、糊剤被覆白色無機粒子に対してＣ換算で０．０１〜１５．０重量％が好ましく、より好ましくは０．０２〜１２．５重量％、最も好ましくは０．０３〜１０．０重量％である。
【００５０】
０．０１重量％未満の場合には、白色無機粒子１００重量部に対して１重量部以上の有機顔料等を付着させることが困難である。１５．０重量％を超える場合には、白色無機粒子１００重量部に対して有機顔料等を１〜５００重量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。
【００５１】
本発明における有機顔料としては、アニリンブラック、ペリレンブラック等の黒色の有機顔料を用いることができる。本発明におけるカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラックを用いることができるが、樹脂表面にグラフトし、電気的に絶縁性とした絶縁性カーボンブラックが好ましい。
【００５２】
なお、ブラックマトリックス用着色材料の黒色をより鮮明にするために他の有機顔料を併用してもよい。例えば、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー等のフタロシアニン系顔料からなる青色系有機顔料を使用することができる。
【００５３】
有機顔料及びカーボンブラックの全付着量は、白色無機粒子１００重量部に対して１〜５００重量部である。
【００５４】
１重量部未満の場合及び５００重量部を超える場合には、本発明の目的とするブラックマトリックス用着色材料を得ることが困難となる。好ましくは３〜４００重量部であり、より好ましくは５〜３００重量部である。
【００５５】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の粒子形状や粒子サイズは、芯粒子である白色無機粒子の粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、芯粒子に相似する粒子形態を有している。
【００５６】
即ち、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、平均粒子径が０．００１〜１．０μｍ、好ましくは、０．００１５〜０．５μｍ、より好ましくは０．００２〜０．２μｍである。
【００５７】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の平均粒子径が１．０μｍを超える場合には、粒子サイズが大きすぎるため、着色力が低下する。平均粒子径が０．００１μｍ未満の場合には、ビヒクル中への分散が困難となる場合がある。
【００５８】
ブラックマトリックス用着色材料の粒子径の幾何標準偏差値は２．０以下であることが好ましく、より好ましくは１．８以下、更に好ましくは１．５以下である。２．０を超える場合には、粒度分布が広すぎるため、分散性が低下する。工業的な生産性を考慮すれば、ブラックマトリックス用着色材料の粒子径の幾何標準偏差値の下限値は１．０１である。
【００５９】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料のＢＥＴ比表面積値は、１．０〜５００ｍ^２／ｇであり、好ましくは１．５〜４００ｍ^２／ｇ、より好ましくは２．０〜３００ｍ^２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ^２／ｇ未満の場合には、粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、着色力が低下する。
【００６０】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の体積固有抵抗値は、５．０×１０^４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは７．５×１０^４Ω・ｃｍ以上、更により好ましくは１．０×１０^５Ω・ｃｍ以上である。体積固有抵抗値が５．０×１０^４Ω・ｃｍ未満の場合には、高い電気抵抗値を有するブラックマトリックスを得ることが困難となる。
【００６１】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の黒色度は、上限値がＬ^＊値で３０．０が好ましく、より好ましくはＬ^＊値が２９．０、更により好ましくはＬ^＊値が２８．０である。Ｌ^＊値が３０．０を超える場合には、明度が高くなり、黒色度が十分とは言えない。ブラックマトリックス用着色材料の黒色度の下限値は、Ｌ^＊値が１５．０である。
【００６２】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の有機顔料等の脱離の程度は、後出評価方法における目視観察において、５又は４が好ましく、より好ましくは５である。有機顔料等の脱離の程度が３以下の場合には、脱離した有機顔料等によりビヒクル中での均一な分散が阻害される場合があるとともに、脱離した部分の白色無機粒子の色相が粒子表面に現れるため、均一な色相を得ることが困難となる。
【００６３】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の着色力は、後述する評価方法により１１０％以上が好ましく、１１５％以上がより好ましく、最も好ましくは１２０％以上である。
【００６４】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の隠蔽力は、７００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、より好ましくは８５０ｃｍ^２／ｇ以上であり、さらに好ましくは１０００ｃｍ^２／ｇ以上である。
【００６５】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の耐光性は、後述する評価方法において、ΔＥ^＊値で５．０以下が好ましく、より好ましくは４．０以下である。
【００６６】
なお、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、芯粒子である白色無機粒子の粒子表面に有機顔料等からなる付着層を複数設けてもよい。例えば、白色無機粒子の粒子表面が糊剤で被覆され、該被覆に有機顔料等が付着している付着層が形成され、更に、第一付着層の表面に糊剤が被覆され、当該被覆に有機顔料等が付着している付着層が形成されている形態をいう。必要に応じて、同様にして、更に、付着層を形成してもよい。
【００６７】
複数の付着層を有するブラックマトリックス用着色材料においては、各付着層における有機顔料等の付着量は、所望の特性に応じて前記有機顔料等全体での付着量が前記上限値を超えない範囲で適量を付着させればよい。
【００６８】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、必要により、白色無機粒子の粒子表面をあらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも１種からなる中間被覆物で被覆しておいてもよく、中間被覆物で被覆しない場合に比べ、白色無機粒子の粒子表面からの有機顔料等の脱離をより低減することができるとともに、耐光性が向上する。
【００６９】
中間被覆物による被覆量は、中間被覆物が被覆された白色無機粒子に対してＡｌ換算、ＳｉＯ_２換算又はＡｌ換算量とＳｉＯ_２換算量との総和で０．０１〜２０重量％が好ましい。
【００７０】
０．０１重量％未満である場合には、有機顔料等の脱離量の低減効果及び耐光性向上効果が得られない。０．０１〜２０重量％の被覆量により、有機顔料等の脱離量の低減効果及び耐光性向上が十分に得られるので、２０重量％を超えて必要以上に被覆する意味がない。
【００７１】
中間被覆物で被覆されている本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、中間被覆物で被覆されていない本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の場合とほぼ同程度の粒子サイズ、ＢＥＴ比表面積値、黒色度、着色力及び隠蔽力を有している。また、有機顔料等の脱離の程度及び耐光性は中間被覆物を被覆することによって向上し、脱離の程度は５が好ましく、耐光性はΔＥ^＊値で４．０以下が好ましく、より好ましくは３．０以下である。
【００７２】
次に、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料を用いたブラックマトリクス用着色組成物について述べる。
【００７３】
本発明に係るブラックマトリックス用着色組成物は、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料、バインダー樹脂及び溶剤から構成される。また、殊に、感光性の着色組成物とした場合には、前記に加えて、分散剤、反応性希釈剤であるモノマー及び重合開始剤等から構成される。
【００７４】
前記ブラックマトリックス用着色組成物における有機顔料等の配合割合は、バインダー樹脂（感光性着色組成物の場合はバインダー樹脂及びモノマー）１００重量部に対して５〜１０００重量部の範囲で使用することができる。得られるブラックマトリックスの遮光性を考慮すれば、好ましくは１０〜７５０重量部が好ましく、より好ましくは１５〜５００重量部である。
【００７５】
バインダー樹脂としては、カラーフィルターの製造工程における加熱処理に耐えるものであれば、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等、通常ブラックマトリックス用着色組成物に用いられる樹脂を用いることができる。
【００７６】
熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂としては、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合樹脂、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン系樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等を用いることができる。
【００７７】
溶剤としては、シクロヘキサノン等の脂環族炭化水素系溶剤、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、イソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、ミネラルスピリット等の石油系溶剤、セロソルブアセテート等を単独あるいは混合して用いることができる。
【００７８】
分散剤としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等のアニオン性界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤、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ステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレート等の非イオン性界面活性剤の１種又は２種以上を用いることができる。
【００７９】
反応性希釈剤であるモノマーとしては、重合することにより塗膜を形成するモノマー又は／及びオリゴマーを用いることができる。
【００８０】
上記モノマー及びオリゴマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ビニルアセテート、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−（１，１−ジメチル−３−オキソブチル）アクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、１，３，５−トリアクリロイル−１，３，５−トリアザシクロヘキサン、ペンタエリスリトールトリアクリレート、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル等を用いることができる。
【００８１】
重合開始剤としては、２−トリクロロメチル−５−スチリル−１，３，４−オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール、２，４，６−トリ（トリクロロメチル）トリアジン等のトリアジン系化合物、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾジンアルキルエーテル、チオアクリドン、ベンジル及びＮ−（アルキルスルホニルオキシ）−１，８−ナフタレンジカルボキシイミド等の光分解型重合開始剤、ベンゾフェノン、アントラキノン及び９−フェニルアクリジン等の水素移動型重合開始剤及びベンズアンスロン／トリエタノールアミン、メチレンブルー／ベンゼンスルフィン酸塩、トリアリルイミダゾリル二量体／ミヒラーズケトン及び四塩化炭素／マンガンカルボニル等の電子移動型複合系重合開始剤等を用いることができる。
【００８２】
本発明に係るブラックマトリック用着色材料を用いて得られたブラックマトリックス層は、光沢度が７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上であり、光学濃度が２．４以上、好ましくは２．５以上であり、体積固有抵抗値が１×１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは５．０×１０^７Ω・ｃｍ以上であり、耐光性ΔＥ^＊値は５．０以下が好ましく、より好ましくは４．０以下である。
【００８３】
次に、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料を用いたカラーフィルターについて述べる。
【００８４】
本発明におけるカラーフィルターは、透明基板上に形成されたブラックマトリックス層、カラー表示用のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）からなる着色層及び透明導電膜（ＩＴＯ）から構成される。なお、必要に応じて着色層上に透明保護膜を形成してもよい。また、横電界によって液晶を駆動する方式の表示装置の場合には、ＩＴＯ透明導電膜を省略することもできる。
【００８５】
本発明に係るカラーフィルターは、各色の透過領域において、光透過率が７０％以上であり、好ましくは７２％以上、より好ましくは７４％以上を有している。
【００８６】
次に、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の製造法について述べる。
【００８７】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、白色無機粒子と糊剤とを混合し、白色無機粒子の粒子表面を糊剤によって被覆し、次いで、糊剤によって被覆された白色無機粒子と有機顔料等を混合することによって得ることができる。
【００８８】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の粒子表面への糊剤による被覆は、白色無機粒子と糊剤又は糊剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、白色無機粒子に糊剤の溶液又は糊剤を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加した糊剤は、ほぼ全量が白色無機粒子の粒子表面に被覆される。
【００８９】
なお、糊剤としてアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランを用いた場合、被覆されたアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランは、その一部が被覆工程を経ることによって生成する、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物として被覆されていてもよい。この場合においてもその後の有機顔料等の付着に影響することはない。
【００９０】
糊剤を均一に白色無機粒子の粒子表面に被覆するためには、白色無機粒子の凝集をあらかじめ粉砕機を用いて解きほぐしておくことが好ましい。
【００９１】
白色無機粒子と糊剤との混合攪拌、有機顔料等と粒子表面に糊剤が被覆されている白色無機粒子との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【００９２】
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。
【００９３】
白色無機粒子と糊剤との混合攪拌時における条件は、白色無機粒子の粒子表面に糊剤ができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００Ｋｇ／ｃｍ）、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ）、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００Ｋｇ／ｃｍ）、処理時間は５分〜２４時間、好ましくは１０分〜２０時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍ、好ましくは５〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００９４】
糊剤の添加量は、白色無機粒子１００重量部に対して０．１５〜４５重量部が好ましい。０．１５〜４５重量部の添加量により、白色無機粒子１００重量部に対して有機顔料等を１〜５００重量部付着させることができる。
【００９５】
白色無機粒子の粒子表面に糊剤を被覆した後、有機顔料等を添加し、混合攪拌して糊剤被覆に有機顔料等を付着させる。必要により更に、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。
【００９６】
有機顔料等は、少量ずつを時間をかけながら、殊に５分〜２４時間、好ましくは５分〜２０時間程度をかけて添加するか、若しくは、白色無機粒子１００重量部に対して５〜２５重量部の有機顔料等を、所望の添加量となるまで分割して添加することが好ましい。
【００９７】
混合攪拌時における条件は、有機顔料等が均一に付着するように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００Ｋｇ／ｃｍ）、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ）、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００Ｋｇ／ｃｍ）、処理時間は５分〜２４時間、好ましくは１０分〜２０時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍ、好ましくは５〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００９８】
有機顔料等の添加量は、白色無機粒子１００重量部に対して１〜５００重量部であり、好ましくは３〜４００重量部、より好ましくは５〜３００重量部である。有機顔料等の添加量が上記範囲外の場合には、目的とするブラックマトリックス用着色材料が得られない。
【００９９】
乾燥乃至加熱処理を行う場合の加熱温度は、通常４０〜１５０℃が好ましく、より好ましくは６０〜１２０℃であり、加熱時間は、１０分〜１２時間が好ましく、３０分〜３時間がより好ましい。
【０１００】
なお、糊剤としてアルコキシシラン及びフルオロアルキルシランを用いた場合には、これらの工程を経ることにより、最終的にはアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物となって被覆されている。
【０１０１】
白色無機粒子は、必要により、糊剤との混合撹拌に先立って、あらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物で被覆しておいてもよい。
【０１０２】
中間被覆物による被覆は、白色無機粒子を分散して得られる水懸濁液に、アルミニウム化合物、ケイ素化合物又は当該両化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にｐＨ値を調整することにより、前記白色無機粒子の粒子表面を、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。必要により、更に、脱気・圧密処理等を施してもよい。
【０１０３】
アルミニウム化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩等が使用できる。
【０１０４】
ケイ素化合物としては、３号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム等が使用できる。
【０１０５】
次に、本発明に係るブラックマトリックス用着色組成物の製造法について述べる。
【０１０６】
本発明に係るブラックマトリックス用着色組成物は、まず、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料、バインダー樹脂、溶剤及び分散剤とを混合・分散する。次いで、得られた混練物に、反応性希釈剤であるモノマー又は／及びオリゴマーと重合開始剤及び溶剤を添加し、更に混練を行うことによって得ることができる。混合・分散方法としては、ボールミル、エッジランナー、２本又は３本ロールミル、エクストルーダー及び高速度衝撃ミル等を用いることができる。
【０１０７】
次に、本発明に係るカラーフィルターの製造法について述べる。
【０１０８】
本発明に係るカラーフィルターは、透明基板上にブラックマトリックスを形成し、次いで、カラー表示用のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）からなる着色層を形成し、必要に応じて着色層状上に透明保護膜を形成した後、透明導電膜を形成することにより得られる。
【０１０９】
カラーフィルターの透明基板としては、ノンアルカリガラス、ソーダライムガラス、低アルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板や、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリアリレート等のフィルムを用いることができる。
【０１１０】
ブラックマトリックス層は、上記透明基板上にブラックマトリックス用着色組成物を印刷することにより得ることができる。
【０１１１】
ブラックマトリックス層を印刷・形成する方法としては、凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、電着塗装、電子印刷、熱転写等が挙げられる。
【０１１２】
カラーフィルターの製造において着色層の形成は、常法に従って行えばよく、例えば、エッチング法又は転写法等の顔料分散法、インクジェット法、印刷法、電着法等によって作製することができる。
【０１１３】
例えば、顔料分散法であれば、ブラックマトリックスを形成した透明基板上に、着色組成物を塗布し、露光、現像、焼き付け工程を繰り返すことによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンを形成する。
【０１１４】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。
【０１１５】
粒子の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子３５０個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
【０１１６】
粒子の粒子径の粒度分布は、下記の方法により求めた幾何標準偏差値で示した。
【０１１７】
即ち、上記拡大写真に示される粒子の粒子径を測定した値を、その測定値から計算して求めた粒子の実際の粒子径と個数から統計学的手法に従って対数正規確率紙上に横軸に粒子径を、縦軸に所定の粒子径区間のそれぞれに属する粒子の累積個数（積算フルイ下）を百分率でプロットする。そして、このグラフから粒子の個数が５０％及び８４．１３％のそれぞれに相当する粒子径の値を読みとり、幾何標準偏差値＝積算フルイ下８４．１３％における粒子径／積算フルイ下５０％における粒子径（幾何平均径）に従って算出した値で示した。幾何標準偏差値が１に近いほど、粒子の粒子径の粒度分布が優れていることを意味する。
【０１１８】
比表面積値は、ＢＥＴ法により測定した値で示した。
【０１１９】
中間被覆物によって被覆された白色無機粒子末の粒子表面に存在するＡｌ量及びＳｉ量は、「蛍光Ｘ線分析装置３０６３Ｍ型」（理学電機工業株式会社製）を使用し、ＪＩＳ Ｋ０１１９の「けい光Ｘ線分析通則」に従って測定した。
【０１２０】
また、白色無機粒子の粒子表面に被覆されている糊剤の被覆量及び本発明に係るブラックマトリックス用着色材料に付着している有機顔料等の被覆量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【０１２１】
ブラックマトリックス用着色材料からの有機顔料等の脱離の程度は、下記方法によって目視により５段階で評価した。５がブラックマトリックス用着色材料の粒子表面からの有機顔料等の脱離量が少ないことを示す。
【０１２２】
被測定粒子粉末２ｇとエタノール２０ｍｌを５０ｍｌの三角フラスコに入れ、６０分間超音波分散を行った後、回転数１０，０００ｒｐｍで１５分間遠心分離を行い、被測定粒子粉末と溶剤部分とを分離した。得られた被測定粒子粉末を８０℃で１時間乾燥させ、電子顕微鏡写真（×５０，０００）に示される視野の中に存在する、脱離して再凝集した有機顔料等の個数を目視で観察し、白色無機粒子と有機顔料等を、糊剤を介さず単に混合しただけの混合粒子粉末の電子顕微鏡写真（×５０，０００）と比較して５段階で評価した。
【０１２３】
１：白色無機粒子と有機顔料等を、糊剤を介さず単に混合した場合と同程度。
２：ブラックマトリックス用着色材料１００個当たりに３０個以上５０個未満。
３：ブラックマトリックス用着色材料１００個当たりに１０個以上３０個未満。
４：ブラックマトリックス用着色材料１００個当たりに５個以上１０個程度。
５：ブラックマトリックス用着色材料１００個当たりに５個未満。
【０１２４】
白色無機粒子、有機顔料、カーボンブラック及びブラックマトリックス用着色材料の色相は、試料０．５ｇとヒマシ油０．５ｍｌとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー４．５ｇを加え、混練、塗料化してキャストコート紙上に１５０μｍ（６ｍｉｌ）のアプリケーターを用いて塗布した塗布片（塗膜厚み：約３０μｍ）を作製し、該塗布片について、「多光源分光測色計ＭＳＣ−ＩＳ−２Ｄ」（スガ試験機株式会社製）を用いて測定を行い、ＪＩＳ Ｚ ８９２９に定めるところに従って表色指数（Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値）で示した。なお、Ｃ^＊値は彩度を表し、下記数１に従って求めることができる。
【０１２５】
【数１】
Ｃ^＊値＝（（ａ^＊値）^２＋（ｂ^＊値）^２）^１／２
【０１２６】
ブラックマトリックス用着色材料の着色力は、まず下記に示す方法に従って作製した原色エナメルと展色エナメルのそれぞれを、キャストコート紙上に１５０μｍ（６ｍｉｌ）のアプリケーターを用いて塗布して塗布片を作製し、該塗布片について、「多光源分光測色計ＭＳＣ−ＩＳ−２Ｄ」（スガ試験機株式会社製）を用いてＬ^＊値を測色し、その差をΔＬ^＊値とした。
【０１２７】
次いで、ブラックマトリックス用着色材料の標準試料として、ブラックマトリックス用着色材料と同様の割合で有機顔料等と白色無機粒子とを単に混合した混合顔料を用いて、上記と同様にして原色エナメルと展色エナメルの塗布片を作製し、各塗布片のＬ^＊値を測色し、その差をΔＬｓ^＊値とした。
【０１２８】
得られたブラックマトリックス用着色材料のΔＬ^＊値と標準試料のΔＬｓ^＊値を用いて下記数２に従って算出した値を着色力（％）として示した。
【０１２９】
【数２】
着色力（％）＝１００＋｛（ΔＬｓ^＊値−ΔＬ^＊値）×１０｝
【０１３０】
原色エナメルの作製：
上記試料粉体１０ｇとアミノアルキッド樹脂１６ｇ及びシンナー６ｇとを配合して３ｍｍφガラスビーズ９０ｇと共に１４０ｍｌのガラスビンに添加し、次いで、ペイントシェーカーで４５分間混合分散した後、アミノアルキッド樹脂５０ｇを追加し、更に５分間ペイントシェーカーで分散させて、原色エナメルを作製した。
【０１３１】
展色エナメルの作製：
上記原色エナメル１２ｇとアミラックホワイト（二酸化チタン分散アミノアルキッド樹脂）４０ｇとを配合し、ペイントシェーカーで１５分間混合分散して、展色エナメルを作製した。
【０１３２】
白色無機粒子、有機顔料、カーボンブラック及びブラックマトリックス用着色材料の隠蔽力は、上記で得られた原色エナメルを用いて、ＪＩＳ Ｋ ５１０１８．２のクリプトメーター法に従って得られた値で示した。
【０１３３】
白色無機粒子、有機顔料、カーボンブラック及びブラックマトリックス用着色材料の耐光性は、前述の着色力を測定するために作製した原色エナメルを、冷間圧延鋼板（０．８ｍｍ×７０ｍｍ×１５０ｍｍ）（ＪＩＳ Ｇ−３１４１）に１５０μｍの厚みで塗布、乾燥して塗膜を形成し、得られた測定用塗布片の半分を金属製フォイルで覆い、「アイ スーパーＵＶテスター」（ＳＵＶ−Ｗ１３（岩崎電気株式会社製））を用いて、紫外線を照射強度１００ｍＷ／ｃｍ^２で６時間連続照射した後、金属製フォイルで覆うことによって紫外線が照射されなかった部分と紫外線照射した部分との色相（Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値）をそれぞれ測定し、紫外線が照射されなかった部分の測定値を基準に、下記数３に従って算出したΔＥ^＊値によって示した。
【０１３４】
【数３】
ΔＥ^＊値＝（（ΔＬ^＊値）^２＋（Δａ^＊値）^２＋（Δｂ^＊値）^２）^１／２
ΔＬ^＊値： 比較する試料の紫外線照射有無のＬ^＊値の差
Δａ^＊値： 比較する試料の紫外線照射有無のａ^＊値の差
Δｂ^＊値： 比較する試料の紫外線照射有無のｂ^＊値の差
【０１３５】
有機顔料、カーボンブラック及びブラックマトリックス用着色材料の各粒子粉末の体積固有抵抗値は、まず、粒子粉末０．５ｇを測り取り、ＫＢｒ錠剤成形器（株式会社島津製作所）を用いて、１．３７２×１０^７Ｐａ（１４０Ｋｇ／ｃｍ^２）の圧力で加圧成形を行い、円柱状の被測定試料を作製した。
【０１３６】
次いで、被測定試料を温度２５℃、相対温度６０％の環境下に１２時間以上暴露した後、この被測定試料をステンレス電極の間にセットし、電気抵抗測定装置（ｍｏｄｅｌ ４３２９Ａ 横河北辰電気株式会社製）で１５Ｖの電圧を印加して抵抗値Ｒ（Ω）を測定した。
【０１３７】
次いで、被測定（円柱状）試料の上面の面積Ａ（ｃｍ^２）と厚みｔ_０（ｃｍ）を測定し、下記数４にそれぞれの測定値を挿入して、体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）を求めた。
【０１３８】
【数４】
体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）＝Ｒ×（Ａ／ｔ_０）
【０１３９】
ブラックマトリックス用着色組成物の光学濃度は、後述する処方によって調製したブラックマトリックス用着色組成物をノンアルカリガラス基板上に印刷し、得られたブラックマトリックス層の５５０ｎｍにおける光透過率を、「自記光電分光光度計ＵＶ−２１００」（株式会社島津製作所製）を用いて測定し、下記数５に従って光学濃度ＯＤ値を算出した。
【０１４０】
【数５】
ＯＤ値＝ｌｏｇ（１／Ｔ）
Ｔ：５５０ｎｍにおける光透過率（％）
【０１４１】
ブラックマトリックス層の光沢度は、前記測定用塗布片を「グロスメーター ＵＧＶ−５Ｄ」（スガ試験機株式会社製）を用いて入射角６０°の時の光沢度で示した。光沢度が高いほど、ブラックマトリックス用着色材料を配合したブラックマトリックス用着色組成物の分散性が優れていることを示す。
【０１４２】
ブラックマトリックス層の耐光性は、前述のノンアルカリ基板上に形成したブラックマトリックス層の半分を金属製フォイルで覆い、「アイ スーパーＵＶテスター」（ＳＵＶ−Ｗ１３（岩崎電気株式会社製））を用いて、紫外線を照射強度１００ｍＷ／ｃｍ^２で６時間連続照射した後、金属製フォイルで覆うことによって紫外線が照射されなかった部分と紫外線照射した部分との色相（Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値）をそれぞれ測定し、紫外線が照射されなかった部分の測定値を基準に、前記数３に従って算出したΔＥ^＊値によって示した。
【０１４３】
ブラックマトリックス層の電気抵抗値は、後述する処方によって調製したブラックマトリックス用着色組成物をクリアフィルム上に１５０μｍ（６ｍｉｌ）のアプリケーターを用いて塗布して塗布片を作製し、被測定塗布膜を温度２５℃、相対湿度６０％の環境下に１２時間以上暴露した後、幅６．５ｍｍの金属製の電極に、幅６ｍｍにスリットした塗布膜を、塗布面が金属製電極に接触するように置き、その両端に各１７０ｇのおもりを付け、電極に塗布膜を密着させた後、電極間に５００Ｖの直流電圧をかけて電気抵抗値を測定した。
【０１４４】
カラーフィルターの光透過率は、後述する方法によって作製したカラーフィルターを用いて、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ及び４６０ｎｍの各波長の光透過率を、「自記光電分光光度計ＵＶ−２１００」（株式会社島津製作所製）を用いて測定した。
【０１４５】
＜ブラックマトリックス用着色材料の製造＞
図１の電子顕微鏡写真（×５０，０００）に示すシリカ粒子粉末（粒子形状：球状、平均粒子径０．０２２μｍ、ＢＥＴ比表面積値１９３．８ｍ^２／ｇ、幾何標準偏差値１．２２、Ｌ^＊値９２．４、ａ^＊値０．２、ｂ^＊値０．４、Ｃ^＊値０．４、隠蔽力１０ｃｍ^２／ｇ、耐光性８．１４）７．０ｋｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン（商品名：ＴＳＦ４８４：ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）３５０ｇを、エッジランナーを稼動させながらシリカ粒子粉末に添加し、５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で３０分間混合攪拌を行った。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【０１４６】
次に、図２の電子顕微鏡写真（×５０，０００）に示す有機顔料Ｃ−２（種類：アニリンブラック、粒子形状：棒状、平均粒子径０．３１μｍ、ＢＥＴ比表面積値５６．８ｍ^２／ｇ、Ｌ^＊値１６．２０、ａ^＊値−１．０３、ｂ^＊値０．４６、隠蔽力２１０ｃｍ^２／ｇ、体積固有抵抗値３．６×１０^１１Ω・ｃｍ、耐光性ΔＥ^＊値１５．２１）７．０ｋｇを、エッジランナーを稼動させながら３０分間かけて添加し、更に５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で１２０分間混合攪拌を行い、メチルハイドロジェンポリシロキサン被覆に有機顔料Ｃ−２を付着させた後、乾燥機を用いて８０℃で６０分間乾燥を行い、ブラックマトリックス用着色材料を得た。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【０１４７】
得られたブラックマトリックス用着色材料は、平均粒子径が０．０２６μｍの粒状粒子であった。ＢＥＴ比表面積値は１２０．１ｍ^２／ｇ、粒子径の幾何標準偏差値は１．２３、色相のうちＬ^＊値は２３．４８、ａ^＊値は−０．２５、ｂ^＊値は０．５２であり、着色力は１５６％、隠蔽力は２，４７０ｃｍ^２／ｇ、体積固有抵抗値は２．２×１０^１１Ω・ｃｍ、耐光性ΔＥ^＊値は１．９８、有機顔料の脱離の程度は５であり、メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はＣ換算で２．０２重量％であった。付着している有機顔料Ｃ−２量はＣ換算で４０．８１重量％（シリカ粒子粉末１００重量部に対して１００重量部に相当する）であった。
【０１４８】
得られたブラックマトリックス用着色材料の電子顕微鏡写真の観察結果を図３に示す。電子顕微鏡観察の結果、添加した有機顔料Ｃ−２の粒子がほとんど認められないことから、有機顔料Ｃ−２のほぼ全量がメチルハイドロジェンポリシロキサン被覆に付着していることが認められた。また、有機顔料Ｃ−２は添加時の粒子形状及び粒子サイズを維持しておらず、芯粒子よりもはるかに微細化された状態で芯粒子の粒子表面に付着層を形成していることが認められた。
【０１４９】
＜ブラックマトリックス用着色組成物の製造＞
前記ブラックマトリックス用着色材料、メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体及びシクロヘキサノンを下記組成割合で３本ロールミルを用いて混練した。
【０１５０】
ブラックマトリックス用着色材料 １０．０重量部、
メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 １０．０重量部、
カチオン性高分子分散剤（ソルスパース２４０００） ２．５重量部、
シクロヘキサノン １２．５重量部。
【０１５１】
得られた混練物に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを下記組成割合で添加し、サンドグラインダーを用いて分散した。
【０１５２】
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６．５重量部、
【０１５３】
得られた混練物を１μｍのグラスフィルターで濾過した。
【０１５４】
次いで、ジペンタエリストールペンタアクリレート、２，４，６−トリ（トリクロロメチル）トリアジン、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を下記組成割合で添加して、カラーフィルター用着色組成物を得た。
【０１５５】
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０重量部、
２，４，６−トリ（トリクロロメチル）トリアジン １．０重量部、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３７．５重量部。
【０１５６】
前記ブラックマトリックス用着色組成物をノンアルカリガラス基板上に塗布し、６０℃で乾燥を行い、次いで超高圧水銀灯２５０Ｗを用い、４００ｍＪ／ｃｍ^２の光量で露光を行った。得られたブラックマトリックス層の光学濃度は２．５であり、光沢度が９４％、耐光性ΔＥ^＊が１．９７であった。
【０１５７】
次に、前記ブラックマトリックス用着色組成物をクリアベースフィルムに１５０μｍ（６ｍｉｌ）の厚みで塗布、乾燥して電気抵抗値測定用塗膜を得た。得られた塗膜の電気抵抗値は８．７×１０^１１Ω／ｓｑであった。
【０１５８】
＜カラーフィルターの作製＞
上記で得られたブラックマトリックス用着色組成物を、ノンアルカリガラス基板上に塗布し、６０℃で乾燥を行った後、ストライプ状のパターンを有するフォトマスクを掛け、超高圧水銀灯２５０Ｗを用い、４００ｍＪ／ｃｍ^２の光量で露光を行った。次いで、現像液で未露光部分を洗い流した後乾燥させ、膜厚１．０μｍのブラックマトリックスのパターンを形成した。
【０１５９】
得られたブラックマトリックス層が形成された透明基板上に、後述する組成のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色着組成物を用いてブラックマトリックス層を形成した場合と同様の操作を繰り返し、ストライプ状のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）パターンを有するカラーフィルターを得た。
【０１６０】
赤（緑、青）色有機顔料 １０．０重量部、
メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 １０．０重量部、
カチオン性高分子分散剤（ソルスパース２４０００） ２．５重量部、
シクロヘキサノン １２．５重量部、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６．５重量部、
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０重量部、
２，４，６−トリ（トリクロロメチル）トリアジン １．０重量部、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ５４．０重量部。
【０１６１】
得られたカラーフィルターの透過率は、波長６２０ｎｍが７９．４％、波長５５０ｎｍが８１．３％、波長４６０ｎｍが７８．５％であった。
【０１６２】
【作用】
本発明において最も重要な点は、白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に、該被覆に有機顔料及び／又はカーボンブラックが付着しているカラーフィルター用着色材は、シャープな粒度分布及び高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れているという事実である。
【０１６３】
本発明において、シャープな粒度分布を有するブラックマトリックス用着色材料が得られる理由として、本発明者は、芯粒子としてシャープな粒度分布を有する白色無機粒子粉末を用いたこと、及び、付着させる有機顔料等が微細な状態で均一に付着しているためと考えている。
【０１６４】
本発明に係るブラックマトリック用着色材料の耐光性が優れている理由として、本発明者は、比較的耐光性に優れている芯粒子の粒子表面に、耐光性に優れた糊剤を介して染料と比べて格段に耐光性に優れている有機顔料等を付着させたことによるものと推定している。
【０１６５】
また、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料を用いて得られたブラックマトリックス用着色組成物は、高い光学濃度と電気抵抗値及び優れた分散性を有しているという事実である。
【０１６６】
本発明に係るブラックマトリックス用着色組成物が優れた分散性を有する理由として、本発明者は、芯粒子の粒子表面からの有機顔料等の脱離が抑制された本発明に係るブラックマトリックス用着色材料を用いたことにより、ブラックマトリックス用着色組成物の製造時におけるビヒクル中への分散が、脱離した有機顔料等によって阻害されることがないためと考えている。
【０１６７】
本発明に係るブラックマトリックス用着色組成物が高い光学濃度を有する理由として、本発明者は、高い黒色度を有する本発明に係るブラックマトリックス用着色材料を用いたためと考えている。また、通常はビヒクル中で自己凝集又は結晶成長を起こして大粒子として挙動する有機顔料等が、本発明に係るブラックマトリックス用着色材料の場合は、芯粒子の粒子表面に微細な状態で均一に付着していることによって、大粒子化することなくビヒクル中に存在することができるためと考えている。
【０１６８】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を示す。
【０１６９】
芯粒子１〜３：
芯粒子粉末として表１に示す特性を有する白色無機粒子を用意した。
【０１７０】
【表１】

【０１７１】
芯粒子４：
芯粒子１のシリカ粒子粉末２０ｋｇと水１５０ｌとを用いて、シリカ粒子粉末を含むスラリーを得た。得られたシリカ粒子粉末を含む再分散スラリーのｐＨ値を、水酸化ナトリウム水溶液を用いて１０．５に調整した後、該スラリーに水を加えスラリー濃度を９８ｇ／ｌに調整した。このスラリー１５０ｌを加熱して６０℃とし、このスラリー中に１．０ｍｏｌ／ｌのアルミン酸ナトリウム溶液２７２２ｍｌ（シリカ粒子粉末に対してＡｌ換算で０．５重量％に相当する）を加え、３０分間保持した後、酢酸を用いてｐＨ値を７．５に調整した。この状態で３０分間保持した後、濾過、水洗、乾燥、粉砕して粒子表面がアルミニウムの水酸化物により被覆されているシリカ粒子粉末を得た。
【０１７２】
このときの製造条件を表２に、得られた表面処理済みシリカ粒子粉末の諸特性を表３に示す。
【０１７３】
芯粒子５、６
芯粒子２〜５の各白色無機粒子を用い、表面被覆物の種類及び量を種々変化させた以外は、前記芯粒子６と同様にして粒子表面が被覆物で被覆されている白色無機粒子を得た。
【０１７４】
このときの製造条件を表２に、得られた表面処理済み白色無機粒子の諸特性を表３に示す。
【０１７５】
【表２】

【０１７６】
【表３】

【０１７７】
尚、表面処理工程における被覆物の種類のＡはアルミニウムの水酸化物であり、Ｓはケイ素の酸化物を表わす。
【０１７８】
有機顔料、カーボンブラック：
有機顔料として表４に示す諸特性を有する有機顔料及びカーボンブラックを用意した。
【０１７９】
【表４】

【０１８０】
実施例１〜１１、比較例１〜６：
糊剤による被覆工程における添加物の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間、有機顔料等の付着工程における有機顔料等の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてブラックマトリックス用着色材料を得た。
【０１８１】
このときの製造条件を表５に、得られたブラックマトリックス用着色材料の諸特性を表６に示す。
【０１８２】
なお、実施例１〜３では、芯粒子１００．０重量部に対して、各有機顔料１００．０重量部を２０．０重量部づつ５回に分けて添加した。実施例４及び５では、芯粒子粉末１００．０重量部に対して、各有機顔料をあらかじめヘンシェルミキサー等で混合した後、該混合顔料１００．０重量部を１００分かけて添加した。実施例４では、芯粒子粉末１００．０重量部に対して、各有機顔料をあらかじめヘンシェルミキサー等で混合した後、該混合顔料１５０．０重量部を１５０分かけて添加した。実施例７〜９では、芯粒子粉末１００．０重量部に対して、各有機顔料を１５．０重量部づつ１０回に分けて添加した。実施例１０及び１１では、芯粒子１００．０重量部に対して、各有機顔料２００．０重量部を２００分かけて添加した。
【０１８３】
【表５】

【０１８４】
【表６】

【０１８５】
＜ブラックマトリックス用着色組成物＞
実施例１２〜２２、比較例７〜１５：
ブラックマトリックス用着色材料の種類を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてブラックマトリックス用着色組成物を得た。
【０１８６】
このときの製造条件及び得られたブラックマトリックス層の諸特性を表７に示す。
【０１８７】
【表７】

【０１８８】
＜カラーフィルター＞
実施例２３〜３３、比較例１６〜２４：
ブラックマトリックス用着色組成物の種類を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてカラーフィルターを得た。
【０１８９】
用いた有機顔料を表８に、このときの製造条件及び得られたカラーフィルターの諸特性を表９に示す。
【０１９０】
【表８】

【０１９１】
【表９】

【０１９２】
【発明の効果】
本発明に係るブラックマトリックス用着色材料は、シャープな粒度分布及び高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れているのでブラックマトリックス用着色材料として好適である。
【０１９３】
本発明におけるブラックマトリックス用着色組成物は、前記ブラックマトリックス用着色材料を用いたことにより、高い光学濃度と電気抵抗値及び優れた分散性を有しているので、ブラックマトリックス用着色組成物として好適である
【０１９４】
本発明におけるカラーフィルターは、高い電気抵抗値を有すると共に、遮光性及び耐光性に優れたブラックマトリックスを用いているので、カラーフィルターとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の実施の形態で用いたシリカ粒子の電子顕微鏡写真である（×５０，０００）。
【図２】 発明の実施の形態で用いた有機顔料Ｃ−２の電子顕微鏡写真である（×５０，０００）。
【図３】 発明の実施の形態で得られたブラックマトリックス用着色材料の電子顕微鏡写真である（×５０，０００）。

Claims (4)

1. 白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆に有機顔料及び／又はカーボンブラックが付着している平均粒子径０．００１〜１．０μｍの複合粒子粉末からなり、前記有機顔料及び／又はカーボンブラックの全付着量が前記白色無機粒子１００重量部に対して１〜５００重量部であることを特徴とするブラックマトリックス用着色材料。
2. 請求項１記載の白色無機粒子の粒子表面が、あらかじめアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物によって被覆されていることを特徴とするブラックマトリックス用着色材料。
3. 請求項１又は請求項２に記載のブラックマトリックス用着色材料を含むブラックマトリックス用着色組成物。
4. 請求項１又は請求項２に記載のブラックマトリックス用着色材料を含むカラーフィルター。

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