説明

金属微粒子分散物、転写材料、遮光画像付き基板、カラーフィルタ、及び表示装置

【課題】反射率が低い遮光画像を有する遮光画像付き基板を提供する。
【解決手段】少なくとも金属微粒子を含有する遮光画像を有する遮光画像付き基板であって、該金属微粒子が不定形平板金属微粒子を含むことを特徴とする遮光画像付き基板。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属微粒子分散物、転写材料、遮光画像付き基板、カラーフィルタ、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属微粒子を用いた着色組成物は、印刷インク、インクジェットインク、エッチングレジスト、ソルダーレジスト、プラズマデイスプレイパネル(PDP)の隔壁、誘電体パターン、電極(導体回路)パターン、電子部品の配線パターン、導電ペースト、導電フイルム、ブラックマトリクス等の遮光画像等に広く用いられている。前記着色組成物の中で黒色材料用着色組成物は液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置の周辺部に設けられた黒色の縁や、赤、青、緑の画素間の格子状やストライプ状の黒色の部、さらにTFT遮光のためのドット状や線状の黒色パターン等、いわゆるブラックマトリクス(以下、「BM」ともいう。)の他に各種遮光画像に用いられていることが期待されている。
BMは表示コントラストを向上させるため、また薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置の場合には光による電流リークによる画質低下を防止するために用いられており、高い遮光性(光学濃度ODで3以上)が必要である。
【0003】
一方で、近年は液晶表示装置がTVへ応用されるようになってきたが、TVでは、透過率が低くかつ高い色純度のカラーフィルタを使用して高輝度を得るため、バックライトの輝度が高くなる傾向にあり、コントラストの低下や、周辺額縁部分の透けを防止するため、BMに高い遮光性が要求される。
【0004】
更にTVは、太陽光が入射する部屋に長期間設置されることから、太陽光によるTFTの劣化が懸念され、また、(1)ODが高いことで画像の引締まり感がでること、つまりコントラストが高いこと、及び(2)外光での液晶の白さが目立たなくなることの意味でもBMに高い遮光性が要求される。
【0005】
クロム等の金属膜を遮光層とするBMの形成方法としては、例えば、金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法により作製し、該金属薄膜の上にフォトレジストを塗布し、次いでBM用パターンをもつフォトマスクを用いてフォトレジスト層を露光現像し、その後露出した金属薄膜をエッチングし、最後に金属薄膜上のレジスト層を剥離することによりBMを形成する方法がある(例えば、非特許文献1参照)。
【0006】
この方法は金属薄膜を用いるため、膜厚が小さくても高い遮光効果が得られるという利点がある。しかし、蒸着法やスパッタリング法という真空成膜工程やエッチング工程が必要となり、コストが高くなるとともに環境に対する負荷も無視できないという問題がある。また、金属膜であるため反射率が高く、強い外光の下では表示コントラストが低いという問題もある。これに対して、上記金属薄膜として、低反射クロム膜(金属クロムと酸化クロムとの2層からなるもの等)を用いるという手段があるが、更にコストアップとなることは否めない。
そしてエッチング工程では金属イオンを含有した廃液が排出されるため、環境負荷が大きいという大きな欠点も有している。特に最もよく用いられるクロムは、有害で環境負荷が大きいことが懸念されている。
昨今、EUのELV指令、RoHS指令に代表されるように環境負荷低減への社会的な関心が高まっており、クロムを代替した材料の提案が行われている。
【0007】
また、他のBM形成方法としては、遮光性顔料、例えばカーボンブラックを含有する感光性樹脂組成物を用いる方法も知られている。該方法としては、例えば、透明基板にR、G、B画素を形成した後、この画素の上にカーボンブラック含有感光性樹脂組成物を塗布し、透明基板のR、G、B画素非形成面側から全面に露光する、セルフアライメント方式のBM形成方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記方法は、上記金属膜のエッチングによる方法に比較して製造コストは低くなるものの、十分な遮光性を得るためには膜厚が厚くなるという問題がある。その結果、BMとR、G、B画素との重なり(段差)が生じ、カラーフィルタの平坦性が悪くなって液晶表示素子のセルギャップムラが発生し、表示ムラ等の表示不良につながることになる。
【0008】
上記以外に、環境負荷が小さく薄膜で光学濃度の高いブラックマトリクスを得る方法として、金属微粒子の粒子形状として平板を用いる方法が知られている(例えば、特許文献2、3参照)。この方法によると、環境負荷が小さく、薄膜で光学濃度の高いブラックマトリクスを得ることができるとされている。
【特許文献1】特開昭62−9301号公報
【特許文献2】特開2004−334180号公報
【特許文献3】特開2005−17322号公報
【非特許文献1】共立出版(株)発行「カラーTFT液晶ディスプレイ」第218〜220頁(1997年4月10日)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記の金属微粒子の粒子形状として平板を用いる技術のみでは、遮光画像の反射率を低く保つことができるとは限らない。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、反射率が低い遮光画像を有する遮光画像付き基板を提供することにある。
また、本発明の目的は、反射率が低く光学濃度が高い遮光画像の形成が可能であり、表示装置に用いた際に表示ムラの発生を抑制できる金属微粒子分散物及び転写材料、これらを用いた遮光画像付き基板及び該遮光画像基板を用いたカラーフィルタ、並びに、表示ムラの発生が抑制され良好な表示品質を有する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、平板金属微粒子の中でも、主平面が不定形である平板金属微粒子を用いることで、低い反射率を有する遮光画像を得ることができるとの知見を得、かかる知見に基づいて本発明を完成した。
即ち、前記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりである。
【0011】
<1> 少なくとも金属微粒子を含有する遮光画像を有する遮光画像付き基板であって、該金属微粒子が不定形平板金属微粒子を含むことを特徴とする遮光画像付き基板である。
<2> 前記金属微粒子のうち粒径10nm以上の金属微粒子全数に対し、25%以上が不定形平板金属微粒子であることを特徴とする<1>に記載の遮光画像付き基板である。
<3> 前記金属微粒子が、周期律表の第2族〜第14族からなる群から選ばれる1種または2種以上の金属を含有することを特徴とする<1>又は<2>に記載の遮光画像付き基板である。
【0012】
<4> 前記金属微粒子が、銀微粒子または銀を含有する合金微粒子であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか1つに記載の遮光画像付き基板である。
<5> 前記不定形平板金属微粒子の平均異形度が1.3以上であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の遮光画像付き基板である。
<6> 前記不定形平板金属微粒子の平均アスペクト比が3.0以上であることを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1つに記載の遮光画像付き基板である。
【0013】
<7> 前記不定形平板金属微粒子の数平均粒径が5〜50nmであることを特徴とする<1>〜<6>のいずれか1つに記載の遮光画像付き基板である。
<8> 少なくとも金属微粒子を含有する分散物であって、該金属微粒子が不定形平板金属微粒子を含み、該金属微粒子全質量に対して10%以下の水を含有することを特徴とする金属微粒子分散物である。
<9> 前記金属微粒子のうち粒径10nm以上の金属微粒子全数に対し、25%以上が不定形平板金属微粒子であることを特徴とする<8>に記載の金属微粒子分散物である。
【0014】
<10> 更に、硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーを含有することを特徴とする<8>又は<9>に記載の金属微粒子分散物である。
<11> 前記硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーが、アルカリ溶解性を有することを特徴とする<10>に記載の金属微粒子分散物である。
<12> 仮支持体上に少なくとも<8>〜<11>のいずれか1つに記載の金属微粒子分散物を用いて形成された遮光層を有することを特徴とする転写材料である。
【0015】
<13> <12>に記載の転写材料を用いて形成された遮光画像付き基板である。
<14> <1>〜<7>及び<13>のいずれかに1つに記載の遮光画像付き基板を備えたことを特徴とするカラーフィルタである。
<15> <14>に記載のカラーフィルタを備えたことを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、反射率が低い遮光画像を有する遮光画像付き基板を提供することができる。
また、本発明によれば、反射率が低く光学濃度が高い遮光画像の形成が可能であり、表示装置に用いた際に表示ムラの発生を抑制できる金属微粒子分散物及び転写材料、これらを用いた遮光画像付き基板及び該遮光画像基板を用いたカラーフィルタ、並びに、表示ムラの発生が抑制され良好な表示品質を有する表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明における金属微粒子について説明し、引き続き、本発明の金属微粒子分散物、転写材料、遮光画像付き基板、カラーフィルタ、及び表示装置について詳細に説明する。
【0018】
≪金属微粒子≫
本発明の金属微粒子分散物、及び、本発明の遮光画像付き基板における遮光画像は、金属微粒子を少なくとも1種含有する。
前記金属微粒子は、不定形平板金属微粒子を含む。
ここで、不定形平板金属微粒子とは、異形度が1.2以上の平板金属微粒子を指す。様々な形状を有する金属微粒子の群全体から、不定形平板金属微粒子を特定する方法としては、例えば、まず前記金属微粒子の群から平板金属微粒子を特定し、次に、特定した平板金属微粒子の中から、異形度1.2以上の平板金属微粒子を特定する方法が挙げられる。
以下、金属微粒子の寸法の定義、平板金属微粒子、不定形平板金属微粒子、金属微粒子の数平均粒径、金属微粒子の組成について詳述する。
【0019】
<金属微粒子の寸法>
本発明においては、1個の金属微粒子を三軸径の直方体に収めた状態で、該金属微粒子の各寸法を定義する。
すなわち、1個の金属微粒子がちょうど(きっちりと)収まるような箱(直方体)を考え、この箱の長さL、幅a、高さ又は厚みbをもってこの金属微粒子の寸法と定義する仕方である。金属微粒子を箱に収める場合いくつかの仕方があるが、本発明では以下の方法を採用する。
まず、水平面上に、金属微粒子を、最も重心が低くて安定に静止するように置く。次に、水平面に対し直角に立てた2枚の平行な板により金属微粒子を挟み、その板間隔が最も短くなる位置の板間隔を「幅a」とする。次に、前記幅aを決する2枚の板に対し直角で、前記水平面に対しても直角の2枚の平行な板により金属微粒子を挟み、この2枚の板間隔を「長さL」とする。最後に金属微粒子の最も高い位置に接触するように天板を前記水平面に平行になるようにして載せる。このときの天板と水平面との間隔を「厚みb」とする(この方法により水平面、4枚の板及び天板によって画される直方体が形成される)。すなわち、各寸法は、L≧a≧bの関係をもつこととなる。
【0020】
<平板金属微粒子>
前記「平板金属微粒子」とは、2つの対向する最大外表面(以下、「主平面」ともいう)を有し、アスペクト比が2.0以上である金属微粒子を指す。
主平面は、いかなる面であってもよいが、前記長さLの方向軸と前記幅aの方向軸とで張られる面に略平行な面であることが好ましく、また、(111)面であることが好ましい。
また、アスペクト比とは、主平面の投影面積と同面積の円の直径を、粒子の厚さbの平均値で割った値をいう。アスペクト比が大きいほど、平たくなり、より顕著な平板形状となる。
以下、2つの対向する略平行な主平面同士を連結する面を、平板金属微粒子の「側面」ということがある。
【0021】
(アスペクト比の測定方法)
金属微粒子分散物中における金属微粒子のアスペクト比は、どのように測定してもよいが、例えば、以下のようにして測定できる。
まず、金属微粒子分散物をガラス基板等の基体上に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察し、透過型電子顕微鏡写真上で、側面が投影されている、すなわち、厚さbが現れている100個の金属微粒子を選び、各金属微粒子の厚さbを測定する。得られた100個の測定値の平均値を、金属微粒子の群の平均厚さとする。
次に、上記同様に透過型電子顕微鏡で観察し、透過型電子顕微鏡写真上で、主平面が投影されている100個の金属微粒子を選び、各金属微粒子について、主平面の投影面積と同面積の円の直径を求める。
得られた各金属微粒子についての前記円の直径を、前述の平均厚さで割ることにより、各金属微粒子のアスペクト比を個別に求めることができる。
なお、上記において、側面が投影されているか、主平面が投影されているかの判定方法としては、透過型電子顕微鏡写真上で、黒くみえる粒子を側面が投影されている粒子とみなし、透けて薄い色に見える粒子を主平面が投影されている粒子とみなすことができる。
【0022】
遮光画像付き基板における金属微粒子のアスペクト比についても、金属微粒子分散物中における金属微粒子のアスペクト比と同様の方法で測定できる。すなわち、遮光画像の断面を透過型電子顕微鏡により観察することにより測定できる。
【0023】
以上で求めた個別のアスペクト比が2.0以上である金属微粒子が、本発明にいう「平板金属微粒子」である。
【0024】
(平板化率)
本発明においては、金属微粒子の全数のうち、前記平板金属微粒子の占める数の割合を、「平板化率」(%)という。
ここで、金属微粒子の全数は、透過型電子顕微鏡写真上における粒径10nm以上の金属微粒子数とする。ここで、「粒径」とは、各金属微粒子の投影面積と同面積の円の直径を指す。
平板化率は、遮光画像の光学濃度を上げる観点からは、25%以上が好ましく、35%以上がより好ましく、50%以上が特に好ましい。
【0025】
<不定形平板金属微粒子>
本発明における不定形平板金属微粒子は、前述の平板金属微粒子のうち、異形度が1.2以上の平板金属微粒子を指す。
【0026】
(異形度)
前記異形度とは、以下(1)〜(3)で表される値のうち、最小値を指す。
(1)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の円の面積Scを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
(2)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の六角形の面積Shを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
(3)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の三角形の面積Stを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
【0027】
本発明の不定形平板金属微粒子は、前記異形度が1.2以上であるため、例えば、主平面の投影面が、円、六角形、または三角形の平板金属微粒子は、本発明にいう「不定形平板金属微粒子」には含まれない。
異形度が1.2未満の平板金属微粒子(例えば、主平面の投影面が円、六角形、または三角形の平板金属微粒子)を遮光画像に用いた場合、遮光画像の反射率が高くなる。
【0028】
(異形度の測定方法)
金属微粒子分散物中における平板金属微粒子の異形度はどのように測定してもよいが、例えば、以下のようにして測定できる。
まず、前述の「(アスペクト比の測定方法)」で説明した方法等により、透過型電子顕微鏡写真上に撮影されている各金属微粒子について、アスペクト比を個別に求め、アスペクト比が2.0以上のものを「平板金属微粒子」として選別する。
選別された平板金属微粒子のそれぞれについて、上記(1)〜(3)で表される値を計算し、最小値を求めることにより、各平板金属微粒子の異形度を個別に求めることができる。
【0029】
遮光画像付き基板における平板金属微粒子の異形度についても、金属微粒子分散物中における平板金属微粒子の異形度と同様の方法で測定できる。すなわち、遮光画像の断面を透過型電子顕微鏡により観察することにより測定できる。
【0030】
以上で求めた個別の異形度が1.2以上である平板金属微粒子が、本発明にいう「不定形平板金属微粒子」である。
【0031】
(不定形平板化率)
本発明においては、金属微粒子に全数のうち、前記不定形平板金属微粒子の占める数の割合を、「不定形平板化率」(%)という。
ここで、金属微粒子の全数は、透過型電子顕微鏡写真上における粒径10nm以上の金属微粒子数とする。なお、本発明において「粒径」とは、各金属微粒子の投影面積と同面積の円の直径を指す。
不定形平板化率は、濃遮光画像の光学濃度を上げる観点や、反射率を抑制する観点からは、25%以上が好ましく、35%以上がより好ましく、50%以上が特に好ましい。
【0032】
(不定形平板金属微粒子の好ましい異形度)
本発明における不定形平板金属微粒子の異形度は、1.2以上であれば特に限定はない。異形度が1.2未満であると、反射率が高くなる。
さらなる低反射率の観点からは、異形度が1.3以上である不定形平板金属微粒子を含むことが好ましく、1.4以上である不定形平板金属微粒子を含むことがより好ましく、1.5以上である不定形平板金属微粒子を含むことが特に好ましい。
【0033】
また、低反射率の観点からは、異形度の平均値も重要である。
本発明においては、低反射率の観点から、100個の不定形平板金属微粒子の異形度の平均値(以下、「平均異形度」ともいう)が1.2以上であることが好ましく、1.3以上であることがより好ましく、1.4以上であることが特に好ましい。
ここで、平均異形度は、金属微粒子を撮影した透過型電子顕微鏡写真上から100個の不定形平板金属微粒子を選別し、選別された不定形平板金属微粒子それぞれについて個別の異形度を求め、得られた異形度の総和を100で割ることにより求めることができる。
【0034】
(不定形平板金属微粒子の好ましいアスペクト比)
本発明における不定形平板金属微粒子のアスペクト比は、2.0以上であれば特に制限はないが、可視光全域の波長の光を吸収するために、アスペクト比が2.0〜4.0の不定形平板金属微粒子を含むことが好ましく、2.5〜4.0の不定形平板金属微粒子を含むことがより好ましく、3.0〜4.0の不定形平板金属微粒子を含むことが更に好ましく、3.5〜4.0の不定形平板金属微粒子を含むことが特に好ましい。また、本発明の金属微粒子分散物は、アスペクト比の異なる金属微粒子を含むことが好ましい。
【0035】
また、可視光全域の波長の光を吸収する観点からは、アスペクト比の平均値も重要である。
本発明においては、可視光全域の波長の光を吸収する観点から、100個の不定形平板金属微粒子のアスペクト比の平均値(以下、「平均アスペクト比」ともいう)が、2.5以上であることが好ましく、3.0以上であることがより好ましい。
ここで、平均アスペクト比は、金属微粒子を撮影した透過型電子顕微鏡写真上から100個の不定形平板金属微粒子を選別し、選別された不定形平板金属微粒子それぞれについて個別のアスペクト比を求め、得られたアスペクト比の総和を100で割ることにより求めることができる。
【0036】
(不定形平板金属微粒子の好ましい厚さ)
また、アスペクト比を上げる観点や、光学濃度を上げる観点等から、不定形平板金属微粒子の厚さbも重要である。
本発明においては、上記観点からは、厚さbが1nm〜50nmの不定形平板金属微粒子を含むことが好ましく、厚さbが3nm〜40nmの不定形平板金属微粒子を含むことがより好ましく、厚さbが7nm〜25nmの不定形平板金属微粒子を含むことが特に好ましい。
また、不定形平板金属微粒子の平均厚さ(100個の平均値)としては、1nm〜50nmが好ましく、3nm〜40nmがより好ましく、7nm〜25nmが特に好ましい。
【0037】
<金属微粒子の数平均粒径>
本発明における金属微粒子の数平均粒径は、形成する膜厚を超えない限り特に制限はないが、5nm〜1000nmの範囲が好ましく、10nm〜200nmの範囲がより好ましく、30nm〜100nmの範囲が更に好ましい。
本発明における金属微粒子の数平均粒径が5nm〜1000nmの範囲であると、生成がし易く、該数平均粒径範囲の平板粒子を用いて作製されたカラーフィルタは、その特性上、目視で黒色(茶褐色ではない)に見える点で、好ましく、また、粒子を分散した分散物の安定性が向上して、良好な遮光性を示すため好ましい。
また、本発明における金属微粒子は、粒径分布についても特に制約はない。
【0038】
(不定形平板金属微粒子の数平均粒径)
本発明における不定形平板金属微粒子の数平均粒径は、上記同様に、生成し易さの観点、目視でより黒色に見える点、分散安定性の観点、及び良好な遮光性の観点等から、2nm〜100nmの範囲が好ましく、3nm〜80nmの範囲がより好ましく、5nm〜50nmの範囲が特に好ましい。
【0039】
(数平均粒径の測定方法)
金属微粒子分散物中における金属微粒子の数平均粒径は、例えば、前述の(アスペクト比の測定方法)で説明した方法と同様にして、透過型電子顕微鏡で観察し、透過型電子顕微鏡写真上で、ランダムに100個の粒子を選び、各粒子についての投影面積と同面積の円の直径を求める。得られた円の直径を、各金属微粒子の粒径とする。
得られた粒径の総和を100で割ることにより金属微粒子分散物中における金属微粒子の数平均粒径となる。
【0040】
遮光画像付き基板における金属微粒子の数平均粒径についても、金属微粒子分散物中における金属微粒子の数平均粒径と同様の方法で測定できる。すなわち、遮光画像の断面を透過型電子顕微鏡により観察することにより測定できる。
【0041】
不定形平板金属微粒子の数平均粒径を測定する際には、まず、前述の方法により、透過型電子顕微鏡写真上の金属微粒子から不定形平板金属微粒子を100個選別する。
選別された不定形平板金属微粒子100個について、前記金属微粒子の数平均粒径の測定方法と同様の方法により、不定形平板金属微粒子の数平均粒径を測定することができる。
【0042】
<金属微粒子の組成>
本発明における金属微粒子の金属としては、特に限定されず、いかなる金属であってもよい。また、本発明における金属微粒子としては、2種以上の金属を組み合わせて用いてもよく、合金として用いることも可能である。
その中でも、本発明における金属微粒子としては、金属又は金属および金属化合物との複合微粒子が好ましく、金属から形成されるものが特に好ましい。
特に本発明において好ましく用いられる金属微粒子の種類としては、特開2006−251237号公報の段落番号[0038]から[0039]に記載の金属微粒子が本発明においても好適に用いることができる。
【0043】
中でも、好ましい金属は、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウムまたはこれらの合金から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましい金属は、銅、銀、金、白金、錫及びこれらの合金から選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは銀又は銀を含有する合金である。
【0044】
本発明における不定形平板金属微粒子は、後述の分散ポリマーの存在下で、金属イオンを還元することによって得られる。
具体的には、分散ポリマーの存在下に、前記金属を有する金属塩を含む溶液と還元剤とを添加し、混合して、金属イオンを還元することによって得られる。
前記金属塩は、特に制限なく用いることができ、例えば、塩化物、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、酢酸塩等の金属塩が挙げられ、これらの中でも、不定形平板粒子形成の過程で粒子に吸着しないという観点から、硝酸塩、亜硝酸塩、酢酸塩が好ましく、硝酸塩、酢酸塩がより好ましく、硝酸塩が特に好ましい。
【0045】
また、前記還元剤としては、通常使用されるものであれば特に限定されず用いることができる。例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムなどの水素化ホウ素金属塩;水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムカリウム、水素化アルミニウムセシウム、水素化アルミニウムベリリウム、水素化アルミニウムマグネシウム、水素化アルミニウムカルシウム等の水素化アルミニウム塩;亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン化合物、デキストリン、ハイドロキノン、ヒドロキシルアミン、クエン酸およびその塩、コハク酸およびその塩、アスコルビン酸およびその塩等;ジエチルアミノエタノール、エタノールアミン、プロパノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノプロパノールなどのアルカノールアミン;プロピルアミン、ブチルアミン、ジプロピレンアミン、エチレンジアミン、トリエチレンペンタミンなどの脂肪族アミン;ピペリジン、ピロリジン、Nメチルピロリジン、モルホリンなどのようなヘテロ環式アミン;アニリン、N−メチルアニリン、トルイジン、アニシジン、フェネチジンのような芳香族アミン;ベンジルアミン、キシレンジアミン、N−メチルベンジルアミンのようなアラルキルアミン;等が挙げられ、金属微粒子の形状制御の観点から、これらの中でも、亜硫酸ナトリウム、ハイドロキノン、アスコルビン酸またはその塩から選択される1種以上を用いることが好ましく、亜硫酸ナトリウムとハイドロキノンとの組み合わせ、亜硫酸ナトリウムとアスコルビン酸との組み合わせ、又は亜硫酸ナトリウムとアスコルビン酸との組み合わせがより好ましく、亜硫酸ナトリウムとハイドロキノンとの組み合わせが更に好ましい。
【0046】
前記金属塩/前記還元剤当量比は0.2〜5であることが好ましく、0.5〜2であることがより好ましく、0.8〜1.5であることが特に好ましい。
【0047】
本発明の金属微粒子の製造方法において、金属塩および還元剤の添加方法や反応温度等は特に制限はなく、調製する目的の金属微粒子組成に合わせて、適宜調整することが出来る。
金属微粒子の形状制御の観点から、反応時の温度は60度以下が好ましく、50度以下であることがより好ましい。また、添加方法は特に限定されないが、金属イオンの添加開始を還元剤よりも早くすることが好ましい。そして、粒子形成時には均一系を形成する観点から攪拌することが好ましく、その回転数は200rpm以上が好ましく、400rpm以上がより好ましい。粒子形成時のpHに特に制限は無いが、水酸化物を経由して金属塩を還元させる観点から金属塩添加前のpHが10以上であることが好ましい。
【0048】
−複合微粒子−
前記「金属化合物および金属との複合微粒子」とは、金属と金属化合物が結合して1つの粒子になったものをいう。
該複合微粒子としては、特開2006−251237号公報の段落番号[0040]から[0043]に記載の金属化合物微粒子、複合微粒子、及びコアシエル型の複合粒子が本発明においても好適に用いることができる。
【0049】
−金属微粒子の分散−
本発明における前記不定形平板金属微粒子を含む金属微粒子は、後述の本発明の金属微粒子分散物中において分散されていることが好ましい。分散時における金属微粒子の存在状態は特に限定されないが、金属微粒子が安定な分散状態で存在していることが好ましく、例えば、コロイド状態であることがより好ましい。
【0050】
前記金属微粒子を分散する際に用いる溶媒は特に制限なく用いられるが、中でもSP値が9.0以上のものが好ましい。「SP値」は溶解性パラメーターともいわれるもので、凝集エネルギー密度の平方根で表される。本発明においては、SP値とは、「接着ハンドブック」(日本接着学会編、日刊工業新聞社発行、1971年初版発行)の838頁記載のものを意味する。
例えば、n−ヘキサン/7.3、トルエン/8.9、酢酸エチル/9.1、メチルエチルケトン/9.3、アセトン/10.0、エチルアルコール/12.7、メチルアルコール/14.5、水/23.4等である。ここで前記SP値の単位は「(cal/cm1/2」である。
溶媒への再分散の際にSP値が9.0以上のものを用いると、分散性が特に良好となり、メチルエチルケトン、2−プロパノール、1−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、シクロヘキサノン、アセトン、N−メチルピロリドン、あるいはそれらの混合物などが好適に挙げられる。
後述の分散ポリマーの含有量が、70〜99質量%であると分散が十分行われ、凝集することがなく、また、平板成長を阻害してしまうことがないため好ましい。
【0051】
≪金属微粒子分散物≫
本発明の金属微粒子分散物は、少なくとも前述した金属微粒子を含有する分散物であって、前記金属微粒子が前記不定形平板金属微粒子を含み、前記金属微粒子全質量に対して10%以下の水を含有することを特徴とする。
本発明の金属微粒子分散物は、上記構成としたことにより、遮光画像を形成したときの該遮光画像の反射率を低減することができる。
前記水の含有量が10%を超えると、金属微粒子の分散状態が悪くなるためか、表示ムラなどの表示不良につながる。
表示ムラとは、液晶表示装置にグレイのテスト信号を入力させた時に観察される淡いムラである。ブラックマトリックス基板表面が平滑でない場合に、液晶の配向が乱れ、表示ムラの原因となるといわれている。比較的くっきりした筋状に見える「スジムラ」は感光性樹脂層の形成時に生じた厚みムラ、露光のムラ、現像処理のムラ、熱処理のムラなど、配向制御用突起の形成時に発生しているものと、液晶表示装置として機能する際に、配向制御用突起と液晶の間のインターラクションにより発生するムラとが考えられるが、機構は定かではない。
【0052】
中でも、本発明による効果をより効果的に奏する観点、遮光画像を形成したときの該遮光画像の光学濃度向上の観点、及び、反射率抑制の観点等からは、金属微粒子分散物に含まれる金属微粒子であって粒径10nm以上の金属微粒子全数のうち、25%以上が不定形平板金属微粒子であることが好ましい。
不定形平板金属微粒子、金属微粒子の好ましい形態については前述のとおりである。
さらに本発明の金属微粒子分散物は、任意成分として、硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーを含有してもよい。
以下、硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーについて説明する。さらに、金属微粒子分散物の好ましい使用形態である、着色組成物についても説明する。
【0053】
<硫黄原子および/または窒素原子を1個以上有する分散ポリマー>
次に、本発明における硫黄原子および/または窒素原子を1個以上有する分散ポリマー(以下、「分散ポリマー」ともいう。)について説明する。
本発明の金属微粒子分散物は、分散ポリマーを含有することにより金属微粒子の分散安定性を更に改良することができる。
また、本発明の金属微粒子分散物は、分散ポリマーの存在下で金属微粒子を調製することにより、金属微粒子の分散安定性に優れた分散物とすることができる。
【0054】
本発明における分散ポリマーには、硫黄原子、窒素原子の両方を含むポリマーであってもよいし、硫黄原子または窒素原子のいずれか一方を有するポリマーであってよく、両者ともに本発明の金属微粒子の分散安定性効果を得ることができる。
硫黄原子をもつポリマーとしては、チオエーテル基、メルカプト基、スルフィド基、チオキソ基を有するものが好ましく、また、窒素原子をもつポリマーとしては、アミノ基、イミノ基を有するものや含窒素複素環化合物が好ましい。
【0055】
前記含窒素複素環化合物としては、例えば、2−メルカプトベンズイミダゾール、ピロール、ピロリジン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピペリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、キノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾールが挙げられ、これらの基は未置換でもよいし、置換された形でもよい。
【0056】
本発明における分散ポリマーは、上述した硫黄原子または窒素原子を含む基を、後述する重合体(共重合体を含む)或いは重合性化合物の側鎖末端基として有するものでも、また、その側鎖末端以外に有していてもよいが、側鎖末端基として有するものが好ましい。以下、重合体(共重合体を含む。)または重合性化合物を単に重合体ともいう。
【0057】
本発明における分散ポリマーは、パターン形成時に欠陥の無いパターンを形成する観点から、アルカリ溶解性を有することが好ましい。
本発明において「アルカリ溶解性」とは、蒸留水(HO)に不溶であり、且つ、pH10〜13のアルカリ水溶液に溶解しうるものを意味する。例えば、水溶性高分子化合物はアルカリ水溶液に対して可溶性を示すが、蒸留水に対しても同様に可溶性を示すので、本発明におけるポリマーからは除外される。
【0058】
本発明における「アルカリ溶解性」の判定は、例えば、以下の評価法で決定することができる。
まず、pH12.0に調整したNaOH水溶液20mlに評価対象の化合物0.2gを添加し、激しく攪拌する。25℃の恒温層中に6時間放置し溶解性を確認する。同時に蒸留水20mlに評価対象の化合物0.2gを添加し、激しく攪拌する。25℃の恒温層中に6時間放置後に溶解性を確認する。この際、白濁、沈降物が確認されれば不溶、白濁、沈降物が確認されなければ可溶と判定する。このような評価法によって、pH12.0に調整したNaOH水溶液に可溶で、蒸留水に不溶の物を選択することにより、本発明における「アルカリ溶解性」を確認することができる。
【0059】
本発明における分散ポリマーとしては、例えば、酸性基を有するものが好適に挙げられる。前記酸性基としては、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができる。前記酸性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸、フェノール類、スルホアミドなどが挙げられ、これらの中でもカルボキシル基が好ましい。また、本発明における分散ポリマー中の前記アルカリ可溶性基を有する構造単位の導入量は、該アルカリ可溶性基の存在によって、本発明における分散ポリマーがpH10〜13のアルカリ水溶液に溶解しうるものであれば特に限定はされない。
【0060】
本発明における分散ポリマーの酸価としては、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、70〜300(mgKOH/g)が好ましく、90〜250(mgKOH/g)がより好ましく、100〜200(mgKOH/g)が分散安定性の観点から特に好ましい。
【0061】
前記酸性基としてカルボキシル基を有する重合体としては、例えば、カルボキシル基を有するビニル共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリアミド酸樹脂、変性エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの中でも、塗布溶媒への溶解性、アルカリ現像液への溶解性、合成適性、膜物性の調整の容易さ等の観点からカルボキシル基を有するビニル共重合体が好ましい。また、スチレンおよびスチレン誘導体の少なくともいずれか1つを含む共重合体も好ましい。
【0062】
前記カルボキシル基を有するビニル共重合体は、少なくとも(1)カルボキシル基を有するビニルモノマーと、(2)前記(1)のビニルモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合により得ることができる。
前記カルボキシル基を有するビニルモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマー、水酸基を有する単量体(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等)と環状無水物(例えば、無水マレイン酸や無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物)との付加反応物、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、共重合性、コストおよび溶解性などの観点から(メタ)アクリル酸が特に好ましい。尚、本願明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸を総称し、その誘導体の場合も同様である。
また、カルボキシル基の前駆体として無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等の無水物を有するモノマーを用いてもよい。
【0063】
前記(1)のビニルモノマーと共重合可能なモノマーとしては、特に制限は無く目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、クロトン酸エステル類、ビニルエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、イタコン酸ジエステル類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエーテル類、ビニルアルコールのエステル類、スチレン類(例えば、スチレン、スチレン誘導体等)、(メタ)アクリロニトリル、ビニル基が置換した複素環類(例えば、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール等)、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルイミダゾール、ビニルカプロラクトン、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、リン酸モノ(2−アクリロイルオキシエチルエステル)、リン酸モノ(1−メチル−アクリロイルオキシエチルエステル)、官能基(例えば、ウレタン基、ウレア基、スルホンアミド基、フェノール基、イミド基)を有するビニルモノマーなどが挙げられ、これらの中でもスチレン類が好ましい。
【0064】
前記(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチル(メタ)アクリレート、tert−オクチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、アセトキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、β−フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、オクタフロロペンチル(メタ)アクリレート、パーフロロクチルエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0065】
前記クロトン酸エステル類としては、例えば、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシルなどが挙げられる。
前記ビニルエステル類としては、例えば、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルメトキシアセテート、安息香酸ビニルなどが挙げられる。
前記マレイン酸ジエステル類としては、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどが挙げられる。
前記フマル酸ジエステル類としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジブチルなどが挙げられる。
前記イタコン酸ジエステル類としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなどが挙げられる。
【0066】
前記(メタ)アクリルアミド類としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−ブチルアクリル(メタ)アクリルアミド、N−tert−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N−(2−メトキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−ベンジル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジアセトンアクリルアミドなどが挙げられる。
【0067】
前記ビニルエーテル類としては、例えば、メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテルなどが挙げられる。
前記ビニルアルコールのエステル類としては、ベルサト酸ビニル、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどが挙げられる。
前記スチレン類としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヒドロキシスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、クロロメチルスチレン、酸性物質により脱保護可能な基(例えば、tert−ブチルオキシカルボニル基等)で保護されたヒドロキシスチレン、ビニル安息香酸メチル、α−メチルスチレンなどが挙げられる。
【0068】
本発明における分散ポリマーの分子量としては、特に制限は無く目的に応じて適宜選択することができるが、金属微粒子の分散安定性の観点から、例えば、重量平均分子量として、2,000〜300,000が好ましく、4,000〜150,000がより好ましく、6,000〜100,000が特に好ましい。
【0069】
また、本発明における分散ポリマーの有機性/無機性比(I/O値)は、0.44以上1.65以下が好ましく、0.5以上0.6以下が更に好ましい。前記I/O値が0.44以上であると水への溶解性をより低減することができ、また、前記I/O値が1.65以下であると、アルカリ水溶液への溶解性をより向上させることができる。
上記の有機性/無機性比(I/O値)は三共出版(株)発行「有機概念図」を参照することにより求めることができる。
本発明における分散ポリマーが硫黄原子を有する場合、ポリマー中の硫黄原子の含有量は、金属微粒子の分散安定性の観点から、0.5質量%〜20質量%が好ましく、1.0質量%〜10.0質量%が更に好ましい。
また、本発明における分散ポリマーが窒素原子を有する場合、ポリマー中の窒素原子の含有量は、金属微粒子の分散安定性の観点から、0.5質量%〜20質量%が好ましく、1.0質量%〜10.0質量%が更に好ましい。
更に、本発明における分散ポリマーが硫黄原子および窒素原子の両者を有する場合、硫黄原子(s)と窒素原子(n)との質量比(s/n)は、金属微粒子の分散安定性の観点から、0.01〜200好ましく、0.1〜20が更に好ましい。
【0070】
本発明における分散ポリマーが硫黄原子を含有する場合の具体例としては、例えば、下記一般式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも1種を有する高分子化合物が挙げられる。
【0071】
【化1】

【0072】
前記一般式(1)において、Rは、水素原子、または総炭素数1〜4のアルキル基を表す。総炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、secブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。
【0073】
前記一般式(1)において、Rは、水素原子、総炭素数1〜18のアルキル基、総炭素数6〜14のアリール基、または総炭素数7〜16のアラルキル基を表し、このアルキル基、アリール基、およびアラルキル基は各々独立に、無置換でも置換基を有していてもよく、飽和または不飽和の環状構造を形成していてもよい。飽和または不飽和の環状構造としては、2−メルカプトベンズイミダゾール、ピロール、ピロリジン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピペリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、キノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾールが挙げられる。
【0074】
前記Rで表される総炭素数1〜18のアルキル基は、無置換でも置換基を有していてもよく、例えば、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、secブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、ステアリル基等のアルキル基が挙げられる。置換基を有する場合の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、エステル基、スルホニル基等が好適である。
【0075】
上記のうち、総炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、総炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基ノルマルブチル基、tert−ブチル基は特に好ましい。
【0076】
前記Rで表されるアリール基は、無置換でも置換基を有していてもよく、例えば、フェニル基、トルイル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル等のアリール基が挙げられる。置換基を有する場合の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、エステル基、スルホニル基等が好適である。
【0077】
上記のうち、総炭素数6〜10のアリール基が好ましく、フェニル基は特に好ましい。
【0078】
前記Rで表されるアラルキル基は、無置換でも置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントラセニルメチル基等のアラルキル基が挙げられる。置換基を有する場合の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、エステル基、スルホニル基等が好適である。
上記のうち、総炭素数7〜11のアラルキル基が好ましく、ベンジル基は特に好ましい。
【0079】
前記一般式(1)において、Zは、−O−または−NH−を表す。また、Yは、−O−、−CO−、−NR−(Rは水素原子、アルキル基またはアリール基)、又は総炭素数1〜8の2価の連結基を表す。
Yで表される総炭素数1〜8の2価の連結基は、アルキレン基(例、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン)、アルケニレン基(例、エテニレン、プロぺニレン)、アルキニレン基(例、エチニレン、プロピニレン)、アリーレン基(例、フェニレン)、二価のヘテロ環基(例、6−クロロー1、3、5−トリアジン−2、4ージイル基、ピリミジン2、4−ジイル基、キノキサリン−2、3−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル)またはこれらの組み合わせ(例えば−NHCHCHNH−、−NHCONH−等)であることが好ましい。
上記のうち、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、二価のヘテロ環基、Rのアルキル基またはアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、アリール基の置換基と同じである。Rのアルキル基およびアリール基は、Rのそれぞれと同義であり、好ましい例も同様である。
【0080】
Yで表される総炭素数1〜8の2価の連結基のうち、総炭素数1〜6の2価の連結基が好ましく、中でも、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、−CH−CH(OH)−CH−、−C−O−C−は特に好ましい。
【0081】
本発明における分散ポリマーは、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を1種のみならず、2種以上を共重合して硫黄原子を2以上含む高分子化合物であってもよい。
【0082】
本発明における分散ポリマーは、所望の高分子化合物に(好ましくは側鎖として)チオエーテル構造を導入する、あるいはチオエーテル基を(好ましくは側鎖に)持つ単量体を単独重合する、またはチオエーテル基を(好ましくは側鎖に)持つ単量体と他の単量体とを共重合することにより得ることができる。好ましくは、エチレン性不飽和単量体の側鎖にチオエーテル構造を導入する、あるいはチオエーテル構造を側鎖に含むエチレン性不飽和単量体を単独重合する、またはチオエーテル構造を側鎖に含むエチレン性不飽和単量体と他の共重合成分とを共重合することにより得ることができる。
【0083】
以下、前記一般式(1)で表される繰り返し単位の具体例を示す。但し、本発明においては、これらに制限されるものではない。
【0084】
【化2】

【0085】
上述の中でも、金属微粒子と組み合わせた場合に微粒子との結合に優れるという観点から、特にRが水素原子あるいはメチル基であって、Rがメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、ノルマルブチル基、tert−ブチル基、フェニル基であって、Zが−O−であって、Yがエチレン基、である化合物が好ましい。
【0086】
本発明における分散ポリマーが窒素原子を含有する場合の具体例としては、例えば、下記で表される繰り返し単位の少なくとも1種を有する高分子化合物が挙げられる。
【0087】
【化3】

【0088】
以下に本発明における硫黄原子あるいは窒素原子を含有する分散ポリマーの具体例(例示化合物PO−1〜PO−34)を挙げるが、これらに限定される物ではない。下記例示化合物PO−1〜PO−34はA、B、Cで表される繰り返し単位を有した共重合体である。また繰り返し単位A,B,Cの量比は、それぞれの質量%の比で表す。
【0089】
【化4】

【0090】
【化5】

【0091】
本発明の金属微粒子分散物における前記分散ポリマーの含有量としては、全固形分に対して、1〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
前記分散ポリマーの含有量が前記範囲内であれば、より効果的に、分解能を向上させ、凝集を防止し、ポリマーの吸着による平板成長の阻害を防止することができる。
【0092】
また、本発明の金属微粒子分散物には、界面活性剤、防腐剤、または分散安定化剤などを適宜配合してもよい。
【0093】
前記界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、ベタイン系界面活性剤のいずれも使用でき、アニオン系およびノニオン系界面活性剤が特に好ましい。界面活性剤のHLB値は塗布液の溶媒が非極性溶剤であるため、3〜6が好ましい。
【0094】
尚、前記HLB値については、例えば「界面活性剤ハンドブック」(吉田時行、進藤信一、山中樹好編、工学図書(株)発行昭和62年)に記載されている。
前記界面活性剤の具体例としては、プロピレングリコールモノステアリン酸エステル、プロピレングリコールモノラウリン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアリン酸エステル、ソルビタンモノラウリル酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリル酸エステルなどがある。更に、前述の「界面活性剤ハンドブック」に記載されている界面活性剤の化合物も用いることができる。
【0095】
分散安定化剤については、例えば「顔料分散技術(技術情報協会(株)1999年発行)」に記載されているものを用いることができる。
【0096】
<着色組成物>
本発明の金属微粒子分散物は、更に他の成分を加え、着色組成物の形態で用いることが好ましい。
即ち、前記着色組成物は、本発明の金属微粒子分散物を含有し、必要に応じて、樹脂またはその前駆体の少なくとも1種、顔料微粒子、バインダーとなるポリマー、モノマー、開始剤、溶媒等を含有してもよい。
そして、前記着色組成物は、印刷インク、インクジェットインク、フォトマスク作製材料、印刷用プルーフ作製用材料、エッチングレジスト、ソルダーレジスト、プラズマデイスプレイパネル(PDP)の隔壁、誘電体パターン、電極(導体回路)パターン、電子部品の配線パターン、導電ペースト、導電フィルム、ブラックマトリクス等の遮光画像等に用いることができる。
例えば、カラー液晶表示装置等に用いるカラーフィルタの表示特性向上のために、着色パターンの間隔部、周辺部分、およびTFTの外光側等に遮光画像を設けるために好適に用いることが好ましい。
また、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置の周辺部に設けられた黒色の縁や、赤、青、緑の画素間の格子状やストライプ状の黒色の部分、更に好ましくはTFT遮光のためのドット状や線状の黒色パターン等のブラックマトリクスとして特に好適に用いられる。
【0097】
また、前記着色組成物は、黒色の黒色組成物であることが好ましい。ここで、「黒色」とは、無彩色点(x=0.333,y=0.333,Y=0)からの色度のズレがΔEで100以内である色をいう。
【0098】
また、「黒色組成物」とは、本発明の着色組成物に含まれる全金属原子濃度を4.0×10−4モル/Lの分散溶液とした場合に、波長450nmと550nmでの吸光度の比、すなわち黒色度(k=Abs(450nm)/Abs(550nm))が0.5〜2.0の範囲である組成物を意味する。前記黒色組成物の吸収は、日立社製U−3410形自記分光光度計を用いて測定することができる。
【0099】
前記金属微粒子分散物以外の着色組成物を構成する成分としては、特開2006−251095号公報の段落番号[0023]から[0075]に記載の感光性樹脂組成物を構成する成分や、特開2006−251237号公報の段落番号[0077]から[0100]に記載の光重合性組成物を構成する成分が、本発明においても好適に用いることができる。
【0100】
前記着色組成物を用いて遮光層(パターニングする前の層)を形成した場合、遮光層の膜厚1μmあたりの光学濃度は1以上となることが好ましい。例えば、カラーフィルタの作製時など、ポストベークの際、金属微粒子が融着するのを防止することを考慮すると、前記遮光用着色組成物における金属微粒子の含有量は、形成される遮光層の全固形分に対して10〜90質量%、好ましくは10〜80質量%程度になるように調節することが好ましい。また、前記含有量は、金属微粒子の数平均粒径による光学濃度の変動を考慮して行うのが好ましい。
【0101】
前記着色組成物を用いて遮光画像を形成することで、薄膜で且つ光学濃度が高い低反射率の遮光画像を作製することができる。
【0102】
本発明でいう「遮光画像」とは、ブラックマトリクスを包含する意味で用いられる。「ブラックマトリクス」とは、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置の周辺部に設けられた黒色の縁や、赤、青、緑の画素間の格子状やストライプ状の黒色の部分、更にTFT遮光のためのドット状や線状の黒色パターン等のことであり、このブラックマトリクスの定義は、例えば、菅野泰平著、「液晶ディスプレイ製造装置用語辞典」、第2版、日刊工業新聞社、1996年、p.64に記載されている。遮光画像の例としては、有機ELディスプレイ(例えば、特開2004−103507号公報)、PDPのフロントパネル(例えば、特開2003−51261号公報)、PALCではバックライトの遮光等が挙げられる。
ブラックマトリクスは表示コントラストを向上させるため、また薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置の場合には光の電流リークによる画質低下を防止するため、高い遮光性(光学濃度ODで3以上)が必要である。
【0103】
≪転写材料≫
本発明の転写材料は、仮支持体上に、前述の本発明の金属微粒子分散物を用いて形成された遮光層を少なくとも設け、更に、必要に応じて、熱可塑性樹脂層、中間層等の他の層を設けて構成される。該転写材料をガラス等の基板に圧着することにより、該基板上に遮光層を形成することができる。
転写材料の好ましい形態としては、例えば、特開平5−72724号公報に記載されている感光性樹脂転写材料、すなわち一体型となったフイルムの形態が好適である。該一体型フイルムの構成の例としては、仮支持体/熱可塑性樹脂層/中間層/遮光層/保護フイルムを、この順に積層した構成が挙げられる。
該転写材料を構成する仮支持体、熱可塑性樹脂層、中間層、保護フィルムや、転写材料の作製方法については、特開2005−3861号公報の段落番号[0023]〜[0066]に記載のものが好適なものとして挙げられる。
【0104】
≪遮光画像付き基板≫
本発明の遮光画像付き基板は、光透過性基板等の基板上に、前述の不定形平板金属微粒子を含む金属微粒子を含有する遮光画像を設けた構成からなる。
本発明の遮光画像付き基板は、上記構成としたことにより、遮光画像の反射率を低減することができる。
中でも、本発明による効果をより効果的に奏する観点からは、遮光画像に含まれる金属微粒子であって粒径10nm以上の金属微粒子全数のうち、25%以上が不定形平板金属微粒子であることが好ましい。
不定形平板金属微粒子、金属微粒子の好ましい形態については前述のとおりである。
【0105】
本発明の遮光画像付き基板は、基板上に遮光画像を形成することにより作製することができる。
基板上に前記遮光画像を形成する方法としては特に限定はないが、基板上に前記不定形平板金属微粒子を含む金属微粒子を含有する遮光層を形成する遮光層形成工程と、基板上に形成された遮光層を全面露光若しくはパターン状に露光する露光工程と、パターン状に露光した場合には露光された遮光層を現像する現像工程と、を有して構成される方法が好適である。更に、必要に応じてポスト露光やポストベーク等の他の工程を設けてもよい。
【0106】
前記遮光画像形成工程において、基板上に前記遮光層を形成する方法としては特に限定はない。
例えば、前述の本発明の転写材料を用い、基板上に該転写材料中の遮光層を転写する方法が挙げられる(以下、「転写法」ともいう)。また、基板上に本発明の金属微粒子分散物若しくは該金属微粒子分散物を含有する着色組成物を、公知の塗布方法により塗布する方法も挙げられる(以下、「塗布法」ともいう)。いずれの方法においても、本発明の金属微粒子分散物を用いるため、形成された遮光画像の反射率を下げ、光学濃度を向上させることができ、該遮光画像を表示装置に用いた際には表示ムラを抑制できる。
上記方法のうち、遮光層の層厚の均一性を良好に保つ観点、及びコスト削減の観点等からは、「転写法」により遮光層を形成することが好ましい。
【0107】
前記露光、現像等の工程については、特開2006−251095号公報の段落番号[0096]から[0106]に記載の方法や、特開2006−251237号公報の段落番号[0116]から[0126]に記載の遮光画像の形成方法が本発明においても好適に用いることができる。
【0108】
基板上には、前記遮光層以外にも、中間層(酸素遮断層)等の他の層を形成してもよいが、この場合には、該他の層は現像工程において除去されることが好ましい。
【0109】
本発明の遮光画像付き基板(好ましくは、ブラックマトリクス基板)における遮光画像の膜厚としては、0.2〜5.0μmが好ましく、特に0.2〜2.0μmが好ましい。 前記遮光画像付き基板における遮光層は、本発明における金属微粒子を分散させたものであるため、前記のごとき薄膜でも十分な光学濃度(例えば、O.D3.5以上)を有することができる。
前記遮光画像付き基板における遮光層は、波長500nmにおいてガラス基板側(塗布膜の形成されている面の反対側)から測定した反射率としては、7.0%以下が好ましく、特に5.0%以下が好ましい。
【0110】
本発明の遮光画像付き基板における基板としては、例えば、光透過性基板を用いることができる。前記光透過性基板としては、表面に酸化珪素皮膜を有するソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板或いはプラスチックフィルム等が用いられる。
【0111】
本発明の遮光画像付き基板は、テレビ、パーソナルコンピュータ、液晶プロジェクター、ゲーム機、携帯電話などの携帯端末、デジタルカメラ、カーナビなどの用途に特に制限なく適用できる。また、下記カラーフィルタの作製においても好適に用いることができる。
【0112】
≪カラーフィルタ≫
本発明のカラーフィルタは、本発明の遮光画像付き基板を用いて作製される。
更に、具体的には、本発明のカラーフィルタは、光透過性基板の上に、着色層からなり、互いに異なる2色以上を呈する画素群を有し、前記画素群を構成する各画素は互いに遮光画像(ブラックマトリクス)により離画されている構成を有することが好ましい。
前記異なる2色以上を呈する画素群は、2色でも、3色でも4色以上でもよい。例えば3色の場合は赤(R)、緑(G)および青(B)の3つの色相が好適に用いられる。赤、緑、青の3色の画素群を配置する場合は、モザイク型、トライアングル型等の配置が好ましく、4種以上の画素群を配置する場合ではどのような配置であってもよい。
【0113】
本発明のカラーフィルタを作製するには、光透過性の基板に常法により2色以上の画素群を形成した後、前記のようにしてブラックマトリクスを形成してもよいし、或いは、最初にブラックマトリクスを形成し、その後2色以上の画素群を形成してもよい。
本発明のカラーフィルタは上述のごとき薄膜で高濃度であるブラックマトリクスを備えているため、表示コントラストが高くまた平坦性に優れている。
【0114】
≪表示装置≫
本発明の表示装置は、本発明の遮光画像付基板を備えたことを特徴とする。
本発明の表示装置としては液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置などをいう。表示装置の定義や各表示装置の説明は例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。
本発明の表示装置のうち、液晶表示装置は特に好ましい。液晶表示装置については例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。本発明はこれらのなかで特にカラーTFT方式の液晶表示装置に対して有効である。カラーTFT方式の液晶表示装置については例えば「カラーTFT液晶ディスプレイ(共立出版(株)1996年発行)」に記載されている。さらに本発明はIPSなどの横電界駆動方式、MVAなどの画素分割方式などの視野角が拡大された液晶表示装置や、STN、TN、VA、IPS、OCS、FFS、及びR−OCB等にも適用できる。これらの方式については例えば「EL、PDP、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページに記載されている。
【0115】
液晶表示装置はカラーフィルタ以外に電極基板、偏光フィルム、位相差フィルム、バックライト、スペーサ、視野角保障フィルムなどさまざまな部材から構成される。本発明のブラックマトリクスはこれらの公知の部材で構成される液晶表示装置に適用することができる。これらの部材については例えば「’94液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルズの市場(島 健太郎 (株)シーエムシー 1994年発行)」、「2003液晶関連市場の現状と将来展望(下巻)(表 良吉 (株)富士キメラ総研 2003年発行)」に記載されている。
【実施例】
【0116】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0117】
[実施例1]
≪銀ナノ粒子分散液A−1の調製≫
純水1000mLに前記例示化合物PO−1を6.0×10−3%(W/W)となるように添加し、1.0モル/L硝酸カルシウム水溶液10mLを添加し攪拌した。その後、1.0モル/L硝酸銀水溶液50mLを30秒かけて添加し、その後1.0モル/L亜硫酸ナトリウム水溶液50mLと1.0モル/Lハイドロキノン水溶液25mLを30秒かけ添加した。
前記銀微粒子液に、硝酸を滴下してpH4に調整し銀微粒子を凝集沈降させた。
上記凝集銀微粒子液の上澄み液を除去し、これに蒸留水750mLを加えて120分静置し再び上澄みを除去した。これを4回繰り返した。
【0118】
上記凝集銀微粒子にメチルエチルケトンを銀が8質量%となるよう加え、ブランソン社製「ソニファー(Sonifier)II型」超音波ホモジナイザーを用いて20kHzの超音波を5分間照射した。
その後、ブランソン社製「モデル(Model)2000bdc−h 40:0.8型超音波ホモジナイザー」で40kHzの超音波を10分間照射して、銀ナノ粒子分散液(金属微粒子分散液)を得た。
上記超音波照射の間は、上記液が25℃に維持されるよう、ヤマト科学社製クールニクスCTW400により冷却した。
以上のようにして得られた銀ナノ粒子分散液中の水の含有量は、0.3質量%であった。
【0119】
<銀ナノ粒子の測定>
上記で得られた銀ナノ粒子分散液に含まれる銀ナノ粒子について、以下の測定を行った。測定結果は下記表1に示す。
まず、上記で得られた銀ナノ粒子分散液をガラス基板に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察した(倍率100000倍)。
この透過型電子顕微鏡写真(倍率100000倍)上の銀ナノ粒子の群から、主な粒子形状を求め、平板銀ナノ粒子を選定し、平板化率を求めた。
さらに、選定された平板銀ナノ粒子から、不定形平板銀ナノ粒子を選定し、不定形平板化率を求めた。
選定された不定形平板銀ナノ粒子について、数平均粒径、平均アスペクト比、及び平均異形度を求めた。
以下、各選定方法、各測定方法について説明する。
【0120】
−主な粒子形状−
透過型電子顕微鏡写真上で、粒子形状を観察して、粒子100個中で最も多い形状を主な粒子形状とした。
【0121】
−平板銀ナノ粒子の選定−
透過型電子顕微鏡写真上で、側面が投影されている100個の銀ナノ粒子を選び、各銀ナノ粒子の厚さbを測定した。得られた100個の測定値の平均値を、銀ナノ粒子の群の平均厚さとした。
次に、透過型電子顕微鏡写真上で、主平面が投影されている100個の銀ナノ粒子を選び、各銀ナノ粒子について、主平面の投影面積と同面積の円の直径、すなわち粒径を求めた。
得られた主平面が投影されている各銀ナノ粒子についての粒径を、前述の平均厚さで割ることにより、主平面が投影されている各銀ナノ粒子のアスペクト比を個別に求めた。
ここで、側面が投影されているか、主平面が投影されているかの判定方法としては、透過型電子顕微鏡写真上で、黒くみえる粒子を側面が投影されている粒子とみなし、透けて薄い色に見える粒子を主平面が投影されている粒子とみなした。いずれか判別しがたいものは、測定対象としなかった。
以上により得られたアスペクト比が2.0以上の銀ナノ粒子を、「平板銀ナノ粒子」として選定した。
【0122】
−平板化率−
透過型電子顕微鏡写真上で、粒径10nm以上の全銀ナノ粒子数に対する、平板銀ナノ粒子数の割合を求め、平板化率(%)とした。
【0123】
−不定形平板銀ナノ粒子の選定−
上記で選定された平板銀ナノ粒子それぞれについて、以下(1)〜(3)で表される値を計算し、(1)〜(3)の最小値を、各平板銀ナノ粒子の異形度とした。
(1)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の円の面積Scを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
(2)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の六角形の面積Shを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
(3)金属微粒子の主平面の投影面が内接する最小の三角形の面積Stを、金属微粒子の主平面の投影面積で割った値
異形度が1.2以上の平板銀ナノ粒子を、「不定形平板銀ナノ粒子」として選定した。
【0124】
−不定形平板化率−
透過型電子顕微鏡写真上で、粒径10nm以上の全銀ナノ粒子数に対する、不定形平板銀ナノ粒子数の割合を求め、不定形平板化率(%)とした。
【0125】
−不定形平板銀ナノ粒子の数平均粒子径−
上記で選定された不定形平板銀ナノ粒子のそれぞれについて、同面積の円とした時の直径を求め、この値100個の平均値を不定形平板銀ナノ粒子の数平均粒径とした。
【0126】
−不定形平板銀ナノ粒子の平均アスペクト比−
前記「−平板銀ナノ粒子の選定−」で説明した方法と同様の方法により、上記で選定された不定形平板銀ナノ粒子のそれぞれについてアスペクト比を求め、この値100個の平均値を不定形平板銀ナノ粒子の平均アスペクト比とした。
【0127】
−不定形平板銀ナノ粒子の平均異形度−
前記「−不定形平板銀ナノ粒子の選定−」で説明した方法と同様の方法により、上記で選定された不定形平板銀ナノ粒子のそれぞれについて、前述の方法で異形度を求め、この値100個の平均値を不定形平板銀ナノ粒子の平均異形度とした。
【0128】
≪ブラックマトリクス(遮光画像)付き基板の作製≫
<感光性遮光層用塗布液の調製>
下記組成を混合して、感光性遮光層用塗布液を調製した。
〔組成〕
・金属微粒子分散液A−1 ・・・ 40.00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 ・・・ 28.6部
・メチルエチルケトン ・・・ 37.6部
・フッ素系界面活性剤(商品名:F780F、大日本インキ化学工業(株)製)
・・・ 0.2部
・ヒドロキノンモノメチルエーテル ・・・0.001部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(モル比=73/27、分子量30000) ・・・ 2.1部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD DPHA(日本化薬社製))
ここで、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの添加量は、塗布液におけるベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体の量を1としたときの質量比率で0.9となる量とし、且つ、上記金属微粒子分散液A−1の体積分率が0.13になるような量とした。
・ビス[4−[N−[4−(4、6−ビストリクロロメチル−s−トリアジン−2−イル)フェニル]カルバモイル]フェニル]セバケート ・・・ 0.1部
【0129】
<保護層用塗布液の調製>
下記組成を混合して、保護層用塗布液を調製した。
・ポリビニルアルコール(商品名:PVA205、(株)クラレ製)・・・ 3.0部
・ポリビニルピロリドン(商品名:PVP−K30、アイエスピー・ジャパン社製)
・・・ 1.3部
・蒸留水 ・・・ 50.7部
・メチルアルコール ・・・ 45.0部
【0130】
<塗布法による感光材料の作製>
無アルカリガラス基板を、UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、更に超純水で超音波洗浄した。その後、この基板を120℃で3分間熱処理して表面状態を安定化させた。
続いて、基板を冷却して23℃に温調後、基板上に、スリット状ノズルを備えたガラス基板用コーターMH−1600(エフ・エー・エス・アジア社製)を用いて乾燥膜厚が1.00μmになるように上記感光性遮光層用塗布液を塗布し、100℃で5分間乾燥させて感光性組成物層を形成した(塗布工程)。次いで、この感光性組成物層上にスリット状ノズルを用いて、上記より得た保護層用塗布液を乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布し、100℃で5分間乾燥させて保護層を形成し、感光材料を作製した。
【0131】
<ブラックマトリクスの形成>
超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製)で、前記感光材料とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と保護層塗布面の間の距離を200μmに設定し、露光量70mJ/cmでパターン露光した。次いで、現像処理液T−CD1(富士写真フイルム(株)製;アルカリ現像液)を5倍希釈したもの(使用時のpHは10.2)を用いて現像処理(33℃・20秒)を行った。画面サイズ10インチで、画素数が480×640であり、また、ブラックマトリクス幅が24μmで、画素部の開口が86μm×304μmであるブラックマトリクスを得た。
以上のようにして、ブラックマトリクス(遮光画像)付き基板を得た。
【0132】
≪評価≫
上記で得られたブラックマトリクス付き基板について、下記の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
<反射率測定>
日本分光(株)製スペクトロフォトメーターV−560と組み合わせた、日本分光(株)製絶対反射率測定装置ARV−474を用いてガラス基板側(塗布膜の形成されている面の反対側)の絶対反射率を測定した。測定角度は5度、波長は500nmである。
【0133】
<品位(色味)評価>
上記ベーク前及び後における感光性遮光層を目視観察して、その品位(色味)を評価した。
【0134】
[実施例2]
実施例1中、銀ナノ粒子分散液A−1の調製において、例示化合物PO−1を用いる代わりに、例示化合物PO−2を用いた以外は、実施例1と同様にして調製して銀ナノ粒子分散液A−2を調製した。調製した銀ナノ粒子分散液A−2について、実施例1と同様にして銀ナノ粒子の測定を行った。測定結果を下記表1に示す。
さらに、実施例1中、≪ブラックマトリクス付き基板の作製≫において、銀ナノ粒子分散液A−1を銀ナノ粒子分散液A−2に変更した以外は実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0135】
[実施例3]
実施例1中、銀ナノ粒子分散液A−1の調製において、ハイドロキノン水溶液の代わりに、アスコルビン酸水溶液を用いたことと、pH4に調整する代わりにpH7に調整したこと以外は、実施例1と同様にして銀ナノ粒子分散液A−3を調製した。この銀粒子は、粒子形成直後と同様の色味を有していた。調製した銀ナノ粒子分散液A−3について、実施例1と同様にして銀ナノ粒子の測定を行った。測定結果を下記表1に示す。
さらに、実施例1中、≪ブラックマトリクス付き基板の作製≫において、銀ナノ粒子分散液A−1を銀ナノ粒子分散液A−3に変更した以外は実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0136】
[実施例4]
実施例1において、下記の操作以外は、実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0137】
≪転写材料の作製≫
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、乾燥厚みが5μmになるように下記の処方H1からなる熱可塑性樹脂層塗布液を塗布し、100℃で3分間乾燥させた。
次に、熱可塑性樹脂層上に、実施例1における保護層用塗布液と同組成の中間層用塗布液を、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、さらに100℃で5分間乾燥し、中間層を形成した。さらに、この中間層上に実施例1における感光性遮光層用塗布液を、乾燥膜厚が0.6μmとなるように塗布して感光性遮光層を形成した。さらに、この感光性遮光層上に保護フィルム(厚さ12μmのポリプロピレンフィルム)を圧着した。
以上により、仮支持体/熱可塑性樹脂層/中間層/感光性遮光層/保護フイルムを、この順に積層した構成からなる転写材料を得た。
【0138】
熱可塑性樹脂層用塗布液:処方H1
・メタノール ・・・ 11.1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 ・・・ 6.36部
・メチルエチルケトン ・・・ 52.4部
・メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)=55/11.7/4.5/28.8、重量平均分子量=9万、Tg≒70℃) ・・・ 5.83部
・スチレン/アクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)=63/37、重量平均分子量=8万、Tg≒100℃) ・・・ 13.6部
・ビスフェノールAにペンタエチレングリコールモノメタクリートを2当量脱水縮合した化合物(BPE−500、新中村化学(株)製) ・・・ 9.1部
・界面活性剤1(メガファックF780F、大日本インキ化学工業(株)製)
・・・ 0.54部
【0139】
≪転写法による感光材料の作製≫
上記で得られた転写材料の保護フイルムを剥離した後、転写材料の遮光層がガラス基板(厚さ1.1mm)と接するように、ガラス基板と重ね合わせ、ラミネーター(株式会社日立インダストリイズ製(Lamic II型)を用いて圧力0.8Pa、温度130℃で貼り合わせた。
次いで、ポリエチレンテレフタレート仮支持体を剥離し、感光材料を得た。
【0140】
≪ブラックマトリクスの作製≫
実施例1中、ブラックマトリクスの作製に用いた塗布法による感光材料を、前記で作製した転写法による感光材料に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0141】
[比較例1]
実施例1中、銀ナノ粒子分散液A−1の調製において、硝酸銀と亜硫酸ナトリウムとハイドロキノンを同時に30分かけて添加する以外は、実施例1と同様にして銀ナノ粒子分散液S−1を調製した。調製した銀ナノ粒子分散液S−1について、実施例1と同様にして銀ナノ粒子の測定を行った。測定結果を下記表1に示す。
さらに、実施例1中、≪ブラックマトリクス付き基板の作製≫において、銀ナノ粒子分散液A−1を銀ナノ粒子分散液S−1に変更した以外は実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0142】
[比較例2]
実施例3中、銀ナノ粒子分散液A−3の調製において、1.0モル/Lハイドロキノン水溶液を50mL添加することと、1.0モル/L亜硫酸ナトリウム水溶液50mLを用いないこと以外は、実施例3と同様にして銀ナノ粒子分散液S−2を調製した。調製した銀ナノ粒子分散液S−2について、実施例1と同様にして銀ナノ粒子の測定を行った。測定結果を下記表1に示す。
さらに、実施例1中、≪ブラックマトリクス付き基板の作製≫において、銀ナノ粒子分散液A−1を銀ナノ粒子分散液S−2に変更した以外は実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0143】
【表1】

【0144】
【表2】

【0145】
表2に示すように、不定形平板金属微粒子を含む実施例1〜4のブラックマトリクスは低い反射率を示した。一方、不定形平板金属微粒子を含まない比較例1〜2のブラックマトリクスは反射率が高かった。
【0146】
[比較例3]
実施例1中、≪ブラックマトリクス付き基板の作製≫において、銀ナノ粒子分散液A−1を以下の方法で調製した銀ナノ粒子分散液S−3に変更した以外は実施例1と同様にしてブラックマトリクス付き基板を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を下記表4に示す。
【0147】
≪銀ナノ粒子分散液S−3の調製≫
純水4000mLに前記例示化合物PO−1を6.0×10−3%(W/W)となるように添加し、1.0モル/L硝酸カルシウム水溶液40mLを添加し攪拌した。その後、1.0モル/L硝酸銀水溶液200mLを30秒かけて添加し、その後1.0モル/L亜硫酸ナトリウム水溶液200mLと1.0モル/Lハイドロキノン水溶液100mLを30秒かけ添加した。限外濾過モジュールSIP1013(旭化成社製;分画分子量6000)、マグネットポンプ、ステンレスカップをシリコンチューブで接続し、限外濾過装置とした。先の銀微粒子分散液(水溶液)をステンレスカップに入れ、ポンプを稼動させて限外濾過を行った。モジュールからの濾液が2.5lになった時点で、ステンレスカップに2.5lの蒸留水を加え、洗浄を行った。上記の洗浄を10回繰り返した後、母液の量が50mlになるまで濃縮を行った。上記凝集銀微粒子にメチルエチルケトンを銀が8質量%となるよう加え、ブランソン社製「ソニファー(Sonifier)II型」超音波ホモジナイザーを用いて20kHzの超音波を5分間照射した。
その後、ブランソン社製「モデル(Model)2000bdc−h 40:0.8型超音波ホモジナイザー」で40kHzの超音波を10分間照射して、銀ナノ粒子分散液S−3(金属微粒子分散液)を得た。
上記超音波照射の間は、上記液が25℃に維持されるよう、ヤマト科学社製クールニクスCTW400により冷却した。
以上のようにして得られた銀ナノ粒子分散液S−3中の水の含有量は、19.1質量%であった。この銀ナノ粒子分散液S−3中の銀ナノ粒子について、実施例1と同様の測定を行った。測定結果を下記表3に示す。
【0148】
【表3】

【0149】
≪光学濃度の測定≫
実施例1〜4、及び比較例3で作製したブラックマトリクス(遮光画像)付き基板について、以下のようにして光学濃度をそれぞれ測定した。測定結果を下記表4に示す
まずブラックマトリクスを形成した材料を用い、透明基板上にODが3.0以下になるような薄膜の層を形成し、パターン状に露光しない以外は各実施例と同様の工程を経て、測定用のサンプル(膜状)を得た。この透過光学濃度を分光光度計(島津製作所製、UV−2100)を用いて555nmで測定した(OD)。別途ガラス基板の透過光学濃度を同様な方法で測定した(OD0)。
ODからOD0を差し引いた値をブラックマトリクスの透過光学濃度とした。接触式表面粗さ計P−10(ケーエルエー・テンコール(株)製)を用いて、測定用サンプルの膜厚を測定し、測定結果の透過光学濃度と膜厚の関係から、実施例1〜4、及び比較例3で作製した膜厚のブラックマトリクスの光学濃度をそれぞれ算出した。
【0150】
≪カラーフィルタの作製≫
実施例1〜4、及び比較例3で作製したブラックマトリクス(遮光画像)付き基板をそれぞれ用いて、特開2006−251237号公報の段落番号[0158]から[0170]に記載の転写型の感光性樹脂フイルムを用いたカラーフィルタ作製方法にて、赤色、緑色、青色の所定サイズ、形状の着色パターンを形成し、実施例1〜4、及び比較例3のカラーフィルタをそれぞれ作製した。
【0151】
≪液晶表示装置の作製≫
前記で得られたカラーフィルタを用い、特開2006−251237号公報の段落番号[0171]に記載の液晶表示装置の作製方法にて、実施例1〜4、及び比較例3の液晶表示装置をそれぞれ作製した。
【0152】
≪表示ムラの評価≫
実施例1〜4、及び比較例3の液晶表示装置について、グレイのテスト信号を入力させ、表示ムラを確認した。評価結果を下記表4に示す。
【0153】
【表4】

【0154】
表4に示すように、実施例1〜4のブラックマトリクスは高い光学濃度を示し、実施例1〜4の液晶表示装置には表示ムラは確認されなかった。一方、比較例3の液晶表示装置には表示ムラが発生した。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも金属微粒子を含有する遮光画像を有する遮光画像付き基板であって、該金属微粒子が不定形平板金属微粒子を含むことを特徴とする遮光画像付き基板。
【請求項2】
前記金属微粒子のうち粒径10nm以上の金属微粒子全数に対し、25%以上が不定形平板金属微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の遮光画像付き基板。
【請求項3】
前記金属微粒子が、周期律表の第2族〜第14族からなる群から選ばれる1種または2種以上の金属を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の遮光画像付き基板。
【請求項4】
前記金属微粒子が、銀微粒子または銀を含有する合金微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の遮光画像付き基板。
【請求項5】
前記不定形平板金属微粒子の平均異形度が1.3以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の遮光画像付き基板。
【請求項6】
前記不定形平板金属微粒子の平均アスペクト比が3.0以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の遮光画像付き基板。
【請求項7】
前記不定形平板金属微粒子の数平均粒径が5〜50nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の遮光画像付き基板。
【請求項8】
少なくとも金属微粒子を含有する分散物であって、該金属微粒子が不定形平板金属微粒子を含み、該金属微粒子全質量に対して10%以下の水を含有することを特徴とする金属微粒子分散物。
【請求項9】
前記金属微粒子のうち粒径10nm以上の金属微粒子全数に対し、25%以上が不定形平板金属微粒子であることを特徴とする請求項8に記載の金属微粒子分散物。
【請求項10】
更に、硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーを含有することを特徴とする請求項8又は9に記載の金属微粒子分散物。
【請求項11】
前記硫黄原子及び/又は窒素原子を1個以上有する分散ポリマーが、アルカリ溶解性を有することを特徴とする請求項10に記載の金属微粒子分散物。
【請求項12】
仮支持体上に、少なくとも請求項8〜11のいずれか1項に記載の金属微粒子分散物を用いて形成された遮光層を有することを特徴とする転写材料。
【請求項13】
請求項12に記載の転写材料を用いて形成された遮光画像付き基板。
【請求項14】
請求項1〜7及び13のいずれかに1項に記載の遮光画像付き基板を備えたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項15】
請求項14に記載のカラーフィルタを備えたことを特徴とする表示装置。

【公開番号】特開2008−249967(P2008−249967A)
【公開日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−90849(P2007−90849)
【出願日】平成19年3月30日(2007.3.30)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】