(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状黒色酸化鉄顔料および粒状黒色酸化鉄顔料を重量比で１：９〜９：１の割合で含有したブラックマトリックス用樹脂組成物。
【請求項２】
平板状黒色酸化鉄顔料および粒状黒色酸化鉄顔料を重量比で１：９〜９：１の割合で含有したものであって、樹脂組成物の表面抵抗値が１×１０10Ω／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載のブラックマトリックス用樹脂組成物。
【請求項３】
平板状黒色酸化鉄顔料が鉄に対してＭｎが１０〜５０原子％を固溶した鉄を主成分とするヘマタイト構造を示すものであり、粒状黒色酸化鉄顔料が鉄に対してＭｎが５０原子％以下で固溶した鉄を主成分とするヘマタイト構造を示すものである、請求項１または２記載のブラックマトリックス用樹脂組成物。
【請求項４】
比抵抗値が１×１０5Ω・ｃｍ以上である平板状黒色酸化鉄顔料および比抵抗値が１×１０5Ω・ｃｍ以上である粒状黒色酸化鉄顔料を重量比１：９〜９：１で混合し、更に、樹脂中で分散させることを特徴とするブラックマトリックス用樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカラー液晶におけるカラーフィルターのブラックマトリックスに応用が可能な、平板状酸化鉄顔料と粒状酸化鉄顔料を混合、塗料化することで得られる、遮光性に優れ、かつ、反射率が小さい樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶カラーフィルターの要求性能はより厳しくなりつつあり、その中でもブラックマトリックスに対する要求は低反射率、高遮光性などがあり、更にＴＦＴ用ブラックマトリックスとしては高抵抗であることも要求される。
【０００３】
しかしながら、２層クロムあるいは黒色顔料フォトレジストなどの現状品はどれも一長一短である。日本印刷学会研究発表会講演予稿集９２ｎｄ，１９９４、Ｐ７７記載の如く、黒色顔料を使用したブラックマトリックスの場合、平板状黒色顔料では高遮光性であるが反射率が高くなる。また、粒状黒色顔料の場合低反射率であるが遮光性が十分でないといった問題がある。更に従来の黒色顔料としてはグラファイトやカーボンブラックなどが使用されていたがこれらは導電性を有するために高抵抗を必要とされるＴＦＴ用のブラックマトリックスには使用できないといった問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は黒色酸化鉄顔料を使って低反射率、高遮光性、かつ高抵抗のカラー液晶用ブラックマトリックスに応用が可能な樹脂組成物を製造することにある。
【０００５】
その技術的課題を具体的にいうと、前述した、日本印刷学会講演予稿集、９２ｎｄ、１９９４、Ｐ７７記載の如く、平板状の黒鉛粒子を使用したブラックマトリックスは高遮光性であるが反射率が高くなる。また、粒状の黒色顔料の場合低反射率であるが遮光性が十分でないといった問題がある。更にＴＦＴ用のブラックマトリックスでは１×１０10Ω／ｃｍ2以上の表面抵抗が必要とされており、黒鉛やカ−ボンブラック等の導電性顔料を使用した場合はこのような高抵抗のブラックマトリックスを得ることは出来ない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のブラックマトリックスの欠点を改善すべく鋭意研究を行った結果、高い比抵抗値を示す平板状黒色酸化鉄顔料および粒状黒色酸化鉄顔料を所定比で混合することで、カラー液晶用ブラックマトリックスに十分応用可能な、低反射率、高遮光性かつ高抵抗である樹脂組成物が製造できることを見い出し、本発明を達成した。
【０００７】
使用する黒色顔料は無機系顔料、例えば特開平２−２２１２５号公報記載の黒色酸化亜鉛や、特開平５−２７９０４０号公報記載の黒色酸化チタン複合顔料、あるいは特開平５−２５４８４４号公報記載の銅−クロム−マンガンの黒色複合酸化物なども用いることもできるが、代表的な黒色顔料であるマグネタイトと同様の黒色度を持つ黒色酸化鉄顔料を用いることがより好ましい。
【０００８】
平板状黒色酸化鉄顔料としては、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ等の１種またはこれらの組合せから選択される金属が固溶したものならどれでも使用できるが、なかでも黒色度の高くなるＭｎが好ましい。Ｍｎを使用する場合、その含有量は鉄に対して１０〜５０原子％とするのが好ましい。粒子径は０．０３〜１μｍが好ましく、０．１〜０．３μｍがより好ましい。厚みは５〜３００ｎｍが好ましく、１０〜３０ｎｍがより好ましい。
【０００９】
粒状黒色酸化鉄顔料としては、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ等の１種またはこれらの組合せから選択される金属が固溶したものならどれでも使用できるが、なかでも黒色度の高くなるＭｎが好ましい。Ｍｎを使用する場合、その含有量は鉄に対して５０原子％以下とするのが好ましく、１０〜５０原子％とするのがより好ましい。粒子径は０．０１〜０．１μｍが好ましく、０．０２〜０．０５μｍがより好ましい。
【００１０】
上記の２種の黒色酸化鉄顔料の配合割合は、重量比で平板状黒色酸化鉄顔料：粒状黒色酸化鉄顔料＝１：９〜９：１であり、３：７〜７：３がより好ましい。この配合割合から外れる場合は、塗料化して樹脂組成物にしたときに、それぞれの黒色酸化鉄顔料の短所である低反射率と高遮光性のどちらか一方が顕著に現れてしまうので好ましくない。
【００１１】
ここでいう低反射率および高遮光性とは、一概に定量的に表現することは難しいが、例えば本発明における実施例に示す塗料化条件によって作製した樹脂組成物の塗膜の測定において、前者は反射率が１０％以下であり、後者は透過率が４％以下のものをいう。
【００１２】
上記の２種の黒色酸化鉄顔料を混合し塗料化して、樹脂組成物とする際に使用される樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が使用できる。製造された樹脂組成物は、平板状黒色酸化鉄顔料の長所である高遮光性と粒状黒色酸化鉄の長所である低反射率がバランス良く配合されたものとなる。また、これら黒色酸化鉄顔料は顔料の比抵抗値が１×１０5Ω・ｃｍ以上と大きいため、塗料化して樹脂組成物とした場合、樹脂の抵抗も加わってＴＦＴ用のブラックマトリックスに必要とされる１×１０10Ω／ｃｍ2を上回る表面抵抗値を示す特徴も合わせ持つ。
【００１３】
以上より本発明の樹脂組成物は、カラー液晶用ブラックマトリックスに十分応用が可能であることがわかる。
【００１４】
以下に上記黒色酸化鉄顔料の製造例およびこれを用いた樹脂組成物の実施例を示すが、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。
【００１５】
【製造例】
製造例１
窒素ガスを通気しながら、１０℃に調整した０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液５．２リットルに、同じく１０℃に調整した１．４３Ｍｏｌ／リットルの硫酸第一鉄水溶液６７６ミリリットルと１．８６Ｍｏｌ／リットルの硫酸マンガン水溶液１７４ミリリットルとを混合したＭｎ／Ｆｅ＝１／３の水溶液を添加して鉄とマンガンとの混合水酸化物を生成させ、さらに該溶液のｐＨを１２、液温を１５℃、全容量を６リットルに調整した。
【００１６】
その溶液をタービン型撹拌羽根を要した撹拌機で５００ｒｐｍで撹拌しながら３５％の過酸化水素水６７ｇ添加し、δＦｅＯＯＨ構造の鉄とマンガンの複合含水酸化物を得、さらに該水溶液のｐＨを１０に調整した後、１８０℃で１時間水熱処理する。該懸濁溶液を濾別、洗浄し雑塩を取り除き１００℃で乾燥した。得られた粒子は平均径０．０２５μｍのヘマタイト構造をした粒状物であった。また比抵抗値は１．６×１０6Ω・ｃｍであった。この物を試料Ａとした。
【００１７】
製造例２
硫酸第一鉄０．４５Ｍｏｌと硫酸マンガン０．１５Ｍｏｌを１．５リットルに溶解した水溶液に窒素ガスを通気しながら３０℃に調整する。その溶液に対して、３０℃に調整した１．８５４ＮのＮａＯＨ水溶液１リットルを緩やかに撹拌しながら添加し、鉄とマンガンの複合水酸化物を生成させた後、８０℃に昇温し１時間熟成を行い、引き続き３０℃に冷却後、３５％過酸化水素水３１ｇを加えてδＦｅＯＯＨ構造の鉄とマンガンの複合含水酸化物とした。その懸濁液を濾別、洗浄し雑塩を除き１１０℃にて乾燥後、さらに３００℃で１時間加熱処理した。得られた粒子はヘマタイト構造をした、平均径０．２５μｍ、厚さ１０ｎｍの黒褐色の平板状物であった。また比抵抗値は２．５×１０6Ω・ｃｍであった。この物を試料Ｂとした。
【００１８】
製造例３
製造例２におけるアルカリと鉄、マンガン混合溶液の中和順序を逆に行った以外は製造例２と同様にした。得られた粒子はヘマタイト構造の平均径０．１５μｍ、厚さ２０ｎｍの黒褐色の平板状物であった。また比抵抗値は３．２×１０6Ω・ｃｍであった。この物を試料Ｃとした。
【００１９】
製造例４
製造例３における８０℃の熟成を４５℃とした以外は製造例３と同様に行った。得られた粒子はヘマタイト構造の平均径０．０５μｍ、厚さ５ｎｍの黒褐色の平板状物であった。この物を試料Ｄとした。また比抵抗値は３．６×１０6Ω・ｃｍであった。
【００２０】
製造した試料Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの特性を表１に示した。
【００２１】
【実施例】
実施例１〜３
本発明の樹脂組成物を製造するための塗料化を以下の手順で行った。
【００２２】
表１の顔料を表２の割合で混合したものと、下記に示す配合１の割合で１２０ｍｌのマヨネーズ瓶に仕込み、レッドデビル社製のペイントコンデイショナーで３０分間分散させた。更に配合２を加え、再度ペイントコンデイショナーで１０分間分散を行い、これを塗料とした。
【００２３】
〈配合１〉
顔料                                              ２．００  ｇ
大日本インキ化学工業ｊ製アクリル樹脂              ５．５０  〃
アクリディック４７−７１２（ＮＶ５０％）
トルエン                                          ２．００  〃
酢酸ブチル                                        ０．９０  〃
ソルベッソ１００                                  ０．９０  〃
ガラスビーズ３φ                                ３０．０    〃
〈配合２〉
大日本インキ化学工業ｊ製アクリル樹脂              ０．６３  〃
アクリディック４７−７１２（ＮＶ５０％）
同社製メラミン樹脂                                ０．３３  〃
スーパーベッカミンＬ−１１７（ＮＶ６０％）
トルエン                                          ３．００  〃
酢酸ブチル                                        １．３５  〃
ソルベッソ１００                                  １．３５  〃
次に、これをドクターブレードでペットフィルムに塗布し、１時間セッティングした後１３０℃で２０分間焼き付け、塗膜厚３．０μｍの塗膜とした。塗膜は表面抵抗値を測定後、日本分光株式会社製Ｕｂｅｓｔ−５０にて８００ｎｍの透過率Ｔ800（％）と反射率Ｒ800（％）をペット面から測定し、その結果を表３に示した。
【００２４】
また、Ｔ800とＲ800の関係をグラフ化して図１に示した。
【００２５】
比較例１〜４
顔料を混合せずに、単独で使用した他は実施例と同様に行った。
【００２６】
図１より、比較例はほぼ直線関係となるが、それに対して実施例はその直線関係から外れて下に凸の曲線となることから、黒色酸化鉄顔料を単独で用いるよりも混合した方が低反射率かつ高遮光性になることが判る。
【００２７】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｔ800とＲ800の関係をグラフ化したものである。
【図１】
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