黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材
【課題】 溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材を提供する。
【解決手段】 本発明の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材に関し、特に、液晶ディスプレイなどの平面型表示装置のブラックマトリックスに好適に用いられ、黒色度が高く、遮光性に優れた黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄型かつ大型の平面型表示装置として、フルカラー表示が可能な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が知られている。
このカラー液晶ディスプレイにおいては、透明基板上にマトリックス状に配列されているＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素には、その表示面におけるコントラストを向上させるために、遮光性の高いブラックマトリックスが形成されている。
【０００３】
このブラックマトリックスは、特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）においては、ＴＦＴの光が誘起するリーク電流を防止するとともに、各画素の表示面以外の光の透過を阻止して、各画素のコントラストを向上させることにより、表示装置としての画質を向上させることができる。
【０００４】
このブラックマトリックスは、ＴＦＴアレイ基板側に形成する場合と、カラーフィルタ側に形成する場合とがある。
ＴＦＴアレイ基板に形成する場合、ブラックマトリックスが画素電極およびＴＦＴに直接接触することになるため、ブラックマトリックスに高い絶縁性が要求される。
【０００５】
一方、カラーフィルタ側に形成する場合、特に横電界駆動方式の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の場合には、カラーフィルタ側のブラックマトリックスにも高い絶縁性が要求される。
【０００６】
このブラックマトリックスは、従来では、遮光性の高いＣｒなどの金属膜が、真空蒸着法やスパッタリング法により透明な画素電極以外の部分を覆うように成膜されていたが、近年、これに取って代わる材料として、遮光性が高く、製造工程が簡単で、しかも低価格化を図ることが可能なブラックマトリックス形成用材料が開発され、実用に供されている。
【０００７】
このようなブラックマトリックス形成用材料としては、例えば、表面を樹脂や酸化ケイ素により被覆して絶縁化させたカーボンブラックやチタンブラックを有機溶媒中に分散させた分散液（例えば、特許文献１、２参照）、銀微粒子などの金属微粒子を有機溶媒中に分散させた分散液（例えば、特許文献３、４参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２０１３８１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７８３２号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７８９７号公報
【特許文献４】特開２００４−３３４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のカーボンブラックやチタンブラックを用いた分散液でブラックマトリックスを作製した場合、遮光性が不足しているために、分散液の高濃度化や重ね塗りなどで、膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、膜厚を厚くすると、ブラックマトリックスと各画素との重なりが大きくなり、カラーフィルタの平坦性が低下し、各画素のセルギャップにムラが生じるために、均一な画素が形成し難くなるという問題点があった。
セルギャップにムラが生じた場合、表示面に色むらが発生し易くなり、その結果、表示面の品質が低下することとなる。
【０００９】
また、ブラックマトリックスと各画素との重なりが大きくなると、各画素におけるブラックマトリックスの占有面積が大きくなり、各画素の開口率が低下するという問題点があった。開口率が低下した場合、各画素の輝度が低下し、その結果、表示装置の表示面全体の輝度が低下することとなる。
【００１０】
また、カーボンブラックやチタンブラックは、気相法や液相法で表面処理を行っているが、気相法で表面処理を行った場合、粒子を気相中に分散させることが難しいために、粒子同士が接触している状態で表面処理する物質と混合することとなり、したがって、表面処理の均一性が悪く、粒子同士の凝集なども問題となる。そこで、粒子の表面にテトラエトキシシランなどのアルコキシドを気相吸着させた後、過剰のアルコキシドを減圧下にて除去する方法もあるが、この方法には、操作が煩雑で時間およびコストがかかるとい問題点がある。
【００１１】
また、液相法で表面処理を行った場合、粒子が液相中に分散している状態で表面処理することができるので、気相法に比べて均一に表面処理することが可能であるが、例えば、カーボンブラックやチタンブラックは、粒子同士が凝集した粉末状態で得られるために、これらを水や有機溶剤中に分散させることが非常に困難である。
【００１２】
一方、従来の金属微粒子を用いた分散液でブラックマトリックスを作製した場合、単に金属微粒子を分散させたブラックマトリックスでは、高い絶縁性が得られないという問題点があった。
特に、黒色銀微粒子を用いた分散液の場合、ゼラチンを用いて銀微粒子を合成しているために、合成した後にゼラチンを完全に除去することができず、したがって、銀微粒子を有機溶剤中に均一分散させることが難しい。この場合、ゼラチンを用いないと銀微粒子を合成することができない。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する材料について鋭意検討した結果、従来の銀微粒子を、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子に替え、さらに、この２次粒子の表面を絶縁膜により被覆することで、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する黒色微粒子を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
前記絶縁膜は、金属酸化物または有機高分子化合物であることが好ましい。
前記微粒子は、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなることが好ましい。
【００１７】
本発明の黒色微粒子分散液は、本発明の黒色微粒子を含有してなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の黒色遮光膜は、本発明の黒色微粒子分散液を塗布してなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の黒色遮光膜付き基材は、基材の一主面に、本発明の黒色遮光膜を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の黒色微粒子によれば、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、絶縁膜により被覆したので、溶媒に分散させることを容易とすることができ、黒色微粒子自体の黒色度を向上させることができ、絶縁性を高めることができる。
【００２１】
本発明の黒色微粒子分散液によれば、本発明の黒色微粒子を含有したので、黒色微粒子の分散性を向上させることができ、塗布性を向上させることができる。
【００２２】
本発明の黒色遮光膜によれば、本発明の黒色微粒子分散液を塗布して得られたので、膜厚が薄い場合であっても、遮光性および絶縁性を高めることができる。
この黒色遮光膜を液晶ディスプレイなどの平面型表示装置のブラックマトリックスに適用すれば、膜厚を薄くすることでブラックマトリックスと各画素との重なりを小さくすることができ、各画素のセルギャップのムラを小さくすることができ、画素の均一化を図ることができる。したがって、表示面に色むらが発生し難くなり、表示面の品質を向上させることができる。また、各画素の開口率を向上させることができ、表示装置の表示面全体の輝度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２４】
本実施形態の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されている。
【００２５】
この微粒子は、元素は特に限定されないが、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなるものが好ましい。
【００２６】
この２次粒子は、内部に空間部が形成されている形態が最も好ましく、次いで、最外層または該最外層を含む複数層からなる外殻層の内側に空間部が形成されている形態、もしくは、核となる物質の外表面を前記最外層または前記最外層を含む複数層からなる外殻層により被覆してなるコアシェル状である形態が好ましい。また、この２次粒子は、１次粒子が分散剤などを介して集合しているだけの形態でもよいが、分散剤などを介さずに１次粒子が互いに直に接している形態、もしくは１次粒子間にネックを有して接合している形態がより好ましい。
【００２７】
この黒色微粒子の構成要素である微粒子は、通常の微粒子合成法を用いて作製することができる。微粒子合成法としては、気相反応法、噴霧熱分解法、アトマイズ法、液相反応法、凍結乾燥法、水熱合成法など、いずれの方法を用いてもよい。
【００２８】
絶縁膜は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を絶縁化させることにより高絶縁性微粒子とするもので、金属酸化物または有機高分子化合物が好適である。
金属酸化物としては、絶縁性を有する金属酸化物、例えば、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、酸化チタン（チタニア）などが好適に用いられる。
【００２９】
また、有機高分子化合物としては、絶縁性を有する樹脂、例えば、ポリイミド、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミン化合物などが好適に用いられる。
【００３０】
絶縁膜の膜厚は、上記微粒子の表面の絶縁性を十分に保持することができるためには１〜１００ｎｍの厚みが好ましく、より好ましくは５〜５０ｎｍである。
【００３１】
この絶縁膜は、表面改質技術あるいは表面のコーティング技術により容易に形成することができる。特に、テトラエトキシシラン、アルミニウムトリエトキシドなどのアルコキシドを用いれば、比較的低温で、膜厚の均一な絶縁膜を形成することができるので好ましい。
【００３２】
次に、本実施形態の黒色微粒子の断面形状について説明する。
この黒色微粒子は、次の様な様々な構造を採ることができる。
（１）密構造
図１は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造を模式的に示す断面図であり、図において、符号１は黒色微粒子であり、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる１次粒子２が集合して、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子３とされ、この黒色微粒子１は、１次粒子２が密に集合したことにより、内部に粒子の間隙以外には大きな空間部の無い密構造をなし、さらに、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。また、１次粒子２は１種類の金属または金属酸化物から構成されても、２種類以上の金属および／または金属酸化物から構成されても構わない。また、この２次粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。
【００３３】
（２）中空構造（その１）
図２は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子１１が図１の黒色微粒子１と異なる点は、２次粒子３の内部に空間部１２を形成した点である。この黒色微粒子１１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。この２次粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。また、この中空構造は完全な状態でなくてもよく、外部と空間部１２がポアで繋がっていても良いし、例えば図２の球状の２次粒子がいくつかに割れた形状になっていても良い。
【００３４】
（３）中空構造（その２）
図３は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子２１が図２の黒色微粒子１１と異なる点は、微粒子４のみにより外殻層２２を構成し、この外殻層２２の内側を空間部２３とした点である。この黒色微粒子２１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。
この外殻層２２は、ここでは、微粒子４の１層としたが、２層以上の複数層からなる構成としてもよい。また、この黒色微粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。また、この中空構造は完全な状態でなくてもよく、外部と空間部２３がポアで繋がっていても良いし、例えば図３の球状の黒色微粒子がいくつかに割れた形状になっていても良い。
【００３５】
（４）コアシェル構造
図４は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子３１が図１の黒色材料１と異なる点は、粒子状の核３２の外表面を微粒子４のみからなる外殻層２２により被覆した構成である。この黒色微粒子３１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。また、この外殻層２２は完全な状態でなくてもよく、外部と核３２がポアで繋がっていても良い。この黒色微粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。
核３２を構成する物質としては、特に限定されないが、外殻層２２を構成する微粒子４と密着性に優れている物質が好ましく、例えば、銀、錫、ニッケル、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などが好適に用いられる。
【００３６】
本実施形態の黒色微粒子では、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、絶縁膜により被覆したことにより、Ａｇ粒子やＳｎ粒子に比べて黒色度が高まり、遮光性が向上し、絶縁性も向上する。
また、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、金属酸化物からなる絶縁膜により被覆することにより、Ａｇ粒子やＳｎ粒子等の金属微粒子に比べて耐熱性に優れたものとなり、しかも、機械的強度が高く、摩耗し難い。
【００３７】
本実施形態の黒色微粒子分散液は、本実施形態の黒色微粒子を含有したものであり、この黒色微粒子分散液には、溶媒、必要に応じて有機バインダーなどが含まれる。
【００３８】
溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどの一価アルコール類、エチレングリコールなどの二価アルコール類、β−オキシエチルメチルエーテル（メチルセロソルブ）、β−オキシエチルエーテル（エチルセロソルブ）、β−オキシエチルプロピルエーテル（プロピルセロソルブ）、ブチル−β−オキシエチルエーテル（ブチルセロソルブ）などのエチレングリコールエーテル（セロソルブ）類、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ベンジルなどのエステル類、メトキシエタノール、エトキシエタノールなどのエーテルアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどを挙げることができる。
【００３９】
本実施形態の黒色微粒子分散液では、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を絶縁膜により被覆した黒色微粒子を含有したことにより、黒色度が高く、遮光性および絶縁性に優れ、しかも安価な黒色遮光膜の原料となる黒色微粒子分散液を提供することが可能になる。
【００４０】
また、高分子分散剤としてポリビニルピロリドンを用いることで、さらに良好な分散安定性を得ることができる。このポリビニルピロリドンは有機溶剤にも可溶であるから、ポリビニルピロリドンを高分子分散剤として用いることで、微粒子をさまざまな溶剤へ分散させることができ、その結果、さまざまな塗料への応用が可能となる。
以上により、黒色度が高く、遮光性に優れ、しかも環境負荷が小さく、安価な黒色遮光膜の原料となる黒色微粒子分散液を提供することができる。
【００４１】
本実施形態の黒色遮光膜は、本実施形態の黒色微粒子分散液を基材上に塗布し、その後乾燥することで得られる。
この黒色遮光膜を基材の一主面に形成すれば、黒色遮光膜付き基材となる。
基材としては、特に限定されるものではないが、ガラス基材、プラスチック基材（有機高分子基材）を挙げることができる。また、その形状としては、平板、フィルム状、シート状などが挙げられる。また、上記のプラスチック基材としては、プラスチックシート、プラスチックフィルムなどが好適である。
【００４２】
ガラス基材の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ソーダガラス、カリガラス、無アルカリガラスなどから適宜選択することができる。
プラスチック基材の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、セルロースアセテート、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテル、ポリイミド、エポキシ、フェノキシ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン、トリアセチルセルロース、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレートなどから適宜選択することができる。
【００４３】
塗布方法としては、通常用いられている方法、例えば、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、ディップ法、ロールコート法、スクリーン印刷法などが好適に用いられる。
【００４４】
基材上に塗布された分散液は溶媒を含んでいるので、その後の乾燥工程により溶媒を除去する。
例えば、分散液が塗布された基材を、大気中、室温（２５℃）に放置するか、あるいは所定の温度、例えば、大気中、５０℃〜８０℃の温度にて加熱することにより、分散液に含まれる溶媒を散逸させ、黒色遮光膜とする。
【００４５】
この黒色遮光膜は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置のブラックマトリックスとして用いる場合、高絶縁性を有することが好ましく、例えば、体積抵抗（Ω・ｃｍ）としては１０７Ω・ｃｍ以上が好ましい範囲である。
【００４６】
また、ＣＩＥ（国際照明委員会）により規格化されたＣＩＥ明度Ｌ＊が１０以下、色度ａ＊が−１以上かつ１以下、色度ｂ＊が−１以上かつ１以下、光学濃度であるＯＤ値が３以上であることが好ましい。
ＣＩＥ明度Ｌ＊は、低いほど黒色度が向上し、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置のブラックマトリックスとして用いた場合には、低いほど表示のコントラストが向上する。そこで、表示コントラストが良好な範囲である１０以下を好ましい範囲とした。
【００４７】
色度ａ＊、ｂ＊は、無彩色であることが表示品位の点から好ましく、絶対値が１を超えると色相を帯びるので、好ましい範囲を無彩色となる絶対値が１以下、すなわち−１以上かつ１以下とした。
ＯＤ値は、低いと十分な遮光性が得られず、また、低いＯＤ値の膜で十分な遮光性を得るためには膜厚を厚くせざるを得ず、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのブラックマトリックスとして用いた場合、膜厚が厚くなることにより、表示ムラなどが生じ易くなる。そこで、膜厚が薄い場合であっても、十分な遮光性が得られる範囲を３以上とした。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例１〜２および比較例１〜３により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００４９】
「黒色微粒子の調製」
以下により黒色微粒子を調製した。
（１）シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａ
平均粒子径５〜２０ｎｍの１次粒子が集合した、平均粒子径２０〜１５０ｎｍの２次粒子を形成している黒色の銀錫合金集合粒子の水分散液（固形分の濃度１５重量％、住友大阪セメント社製）１００ｇを、純水を用いて１０倍に希釈した溶液に、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＳ）０．１重量％水溶液７５０ｇを加えて撹拌し、Ａ液とした。
【００５０】
一方、水ガラスを水で希釈した溶液（ＳｉＯ２換算で３％）１００ｇを、陽イオン交換樹脂を用いてｐＨを１０．５に調製し、Ｂ液とした。
次いで、上記のＡ液をＮａＯＨ水溶液（０．１Ｎ）によりｐＨを９．５に調整し、このＡ液に上記のＢ液をゆっくりと滴下し、１時間撹拌した。次いで、限外濾過を用いて、この溶液から未反応の水ガラス、ＡＰＳ、イオンなどを除去し、その後濃縮し、分散液を得た。
次いで、この分散液から遠心分離、フリーズドライなどにより溶液と微粒子を分離し、乾燥することにより、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａを得た。
【００５１】
（２）シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂ
平均粒子径５〜２０ｎｍの１次粒子が集合した、平均粒子径２０〜１５０ｎｍの２次粒子を形成している黒色の銀錫合金集合粒子の水分散液（固形分の濃度１５重量％、住友大阪セメント社製）１００ｇを、純水を用いて１０倍に希釈した溶液に、酢酸を加えてｐＨを４．８に調整した。
次いで、この溶液に、テトラエトキシシラン１重量％含有水溶液２００ｇを滴下した後、６０℃にて２時間撹拌した。次いで、限外濾過を用いて、この溶液から未反応のテトラエトキシシラン、酢酸などを除去し、その後濃縮し、分散液を得た。
次いで、この分散液から遠心分離、フリーズドライなどにより溶液と微粒子を分離し、乾燥することにより、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂを得た。
【００５２】
「黒色微粒子分散液および黒色遮光膜の作製」
（実施例１）
シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａ１００ｇに分散剤（ソルスパース２４０００：アビシア（株）製）２ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１００ｇを加え、ビーズミルを用いて分散し、シリカコーティング銀錫合金集合粒子分散液を得た。この分散液に、ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体：６４重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート：２６重量部、イルガキュア９０７：９重量部からなるバインダーを５０ｇ加え、混合し、塗布液を得た。この塗布液をガラス基板上にスピンコーターにより塗布し、室温（２５℃）にて乾燥後、紫外線（ＵＶ）を照射して厚み０．６μｍの黒色膜を形成した。
【００５３】
（実施例２）
実施例１にて、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａの替わりにシリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２の黒色膜を形成した。
【００５４】
（比較例１）
シリカコーティングされていない銀錫合金集合粒子を用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５５】
（比較例２）
シリカコーティングされたカーボンブラックを用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５６】
（比較例３）
シリカコーティングされたチタンブラックを用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５７】
「黒色膜の評価」
実施例１〜２および比較例１〜３それぞれの黒色膜の体積抵抗を測定した。測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ２１０３−１９９１「体積抵抗率試験」に準拠して、４端子法により測定した。
また、この黒色膜の光学濃度であるＯＤ値を、透過濃度計を用いて測定した。
また、この黒色膜の黒色度を評価するために、この黒色膜のＣＩＥ明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊を、ＣＩＥ（国際照明委員会）により規格化されたＬ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づいて測定した。
これらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
この表によれば、実施例１、２の黒色膜は、体積抵抗が１０１０Ωｃｍよりも大きく、ＯＤ値が４以上であり、ＣＩＥ明度Ｌ＊も低く、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も小さいことから、絶縁性、遮光性及び黒色度に優れていることが確認された。
一方、比較例１の黒色膜は、ＯＤ値が４以上であり、ＣＩＥ明度Ｌ＊も低く、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も小さいものの、体積抵抗が１．２×１０６Ωｃｍと低く、絶縁性が低下していることが分かった。
また、比較例２、３の黒色膜は、体積抵抗が１０１０Ωｃｍよりも大きいものの、ＣＩＥ明度Ｌ＊が高く、ＯＤ値が２前後と小さく、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も１を超えており、実施例１、２の黒色膜に対して黒色度、遮光性共に劣っていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の黒色微粒子分散液は、黒色度、遮光性に優れ、さらには耐熱性に優れ、しかも安価な黒色遮光膜の材料として利用することができるので、黒色度、遮光性、耐熱性が求められるあらゆる物の材料に適用可能である。例えば、黒色遮光性フィルム、黒色遮光性ガラス、黒色紙、黒色布、黒色インキ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置向けのブラックマトリックス材料、ブラックシール材料、ブラックマスク材料などとしても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１１、２１、３１ 黒色微粒子
２ １次粒子
３ ２次粒子
４ 微粒子
５ 絶縁膜
１２、２３ 空間部
２２ 緻密な外殻層
３２ 粒子状の核
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材に関し、特に、液晶ディスプレイなどの平面型表示装置のブラックマトリックスに好適に用いられ、黒色度が高く、遮光性に優れた黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄型かつ大型の平面型表示装置として、フルカラー表示が可能な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が知られている。
このカラー液晶ディスプレイにおいては、透明基板上にマトリックス状に配列されているＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素には、その表示面におけるコントラストを向上させるために、遮光性の高いブラックマトリックスが形成されている。
【０００３】
このブラックマトリックスは、特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）においては、ＴＦＴの光が誘起するリーク電流を防止するとともに、各画素の表示面以外の光の透過を阻止して、各画素のコントラストを向上させることにより、表示装置としての画質を向上させることができる。
【０００４】
このブラックマトリックスは、ＴＦＴアレイ基板側に形成する場合と、カラーフィルタ側に形成する場合とがある。
ＴＦＴアレイ基板に形成する場合、ブラックマトリックスが画素電極およびＴＦＴに直接接触することになるため、ブラックマトリックスに高い絶縁性が要求される。
【０００５】
一方、カラーフィルタ側に形成する場合、特に横電界駆動方式の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の場合には、カラーフィルタ側のブラックマトリックスにも高い絶縁性が要求される。
【０００６】
このブラックマトリックスは、従来では、遮光性の高いＣｒなどの金属膜が、真空蒸着法やスパッタリング法により透明な画素電極以外の部分を覆うように成膜されていたが、近年、これに取って代わる材料として、遮光性が高く、製造工程が簡単で、しかも低価格化を図ることが可能なブラックマトリックス形成用材料が開発され、実用に供されている。
【０００７】
このようなブラックマトリックス形成用材料としては、例えば、表面を樹脂や酸化ケイ素により被覆して絶縁化させたカーボンブラックやチタンブラックを有機溶媒中に分散させた分散液（例えば、特許文献１、２参照）、銀微粒子などの金属微粒子を有機溶媒中に分散させた分散液（例えば、特許文献３、４参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２０１３８１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７８３２号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７８９７号公報
【特許文献４】特開２００４−３３４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のカーボンブラックやチタンブラックを用いた分散液でブラックマトリックスを作製した場合、遮光性が不足しているために、分散液の高濃度化や重ね塗りなどで、膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、膜厚を厚くすると、ブラックマトリックスと各画素との重なりが大きくなり、カラーフィルタの平坦性が低下し、各画素のセルギャップにムラが生じるために、均一な画素が形成し難くなるという問題点があった。
セルギャップにムラが生じた場合、表示面に色むらが発生し易くなり、その結果、表示面の品質が低下することとなる。
【０００９】
また、ブラックマトリックスと各画素との重なりが大きくなると、各画素におけるブラックマトリックスの占有面積が大きくなり、各画素の開口率が低下するという問題点があった。開口率が低下した場合、各画素の輝度が低下し、その結果、表示装置の表示面全体の輝度が低下することとなる。
【００１０】
また、カーボンブラックやチタンブラックは、気相法や液相法で表面処理を行っているが、気相法で表面処理を行った場合、粒子を気相中に分散させることが難しいために、粒子同士が接触している状態で表面処理する物質と混合することとなり、したがって、表面処理の均一性が悪く、粒子同士の凝集なども問題となる。そこで、粒子の表面にテトラエトキシシランなどのアルコキシドを気相吸着させた後、過剰のアルコキシドを減圧下にて除去する方法もあるが、この方法には、操作が煩雑で時間およびコストがかかるとい問題点がある。
【００１１】
また、液相法で表面処理を行った場合、粒子が液相中に分散している状態で表面処理することができるので、気相法に比べて均一に表面処理することが可能であるが、例えば、カーボンブラックやチタンブラックは、粒子同士が凝集した粉末状態で得られるために、これらを水や有機溶剤中に分散させることが非常に困難である。
【００１２】
一方、従来の金属微粒子を用いた分散液でブラックマトリックスを作製した場合、単に金属微粒子を分散させたブラックマトリックスでは、高い絶縁性が得られないという問題点があった。
特に、黒色銀微粒子を用いた分散液の場合、ゼラチンを用いて銀微粒子を合成しているために、合成した後にゼラチンを完全に除去することができず、したがって、銀微粒子を有機溶剤中に均一分散させることが難しい。この場合、ゼラチンを用いないと銀微粒子を合成することができない。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する材料について鋭意検討した結果、従来の銀微粒子を、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子に替え、さらに、この２次粒子の表面を絶縁膜により被覆することで、溶媒に分散させることが容易で、黒色度が高く、しかも高い絶縁性を有する黒色微粒子を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
前記絶縁膜は、金属酸化物または有機高分子化合物であることが好ましい。
前記微粒子は、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなることが好ましい。
【００１７】
本発明の黒色微粒子分散液は、本発明の黒色微粒子を含有してなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の黒色遮光膜は、本発明の黒色微粒子分散液を塗布してなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の黒色遮光膜付き基材は、基材の一主面に、本発明の黒色遮光膜を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の黒色微粒子によれば、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、絶縁膜により被覆したので、溶媒に分散させることを容易とすることができ、黒色微粒子自体の黒色度を向上させることができ、絶縁性を高めることができる。
【００２１】
本発明の黒色微粒子分散液によれば、本発明の黒色微粒子を含有したので、黒色微粒子の分散性を向上させることができ、塗布性を向上させることができる。
【００２２】
本発明の黒色遮光膜によれば、本発明の黒色微粒子分散液を塗布して得られたので、膜厚が薄い場合であっても、遮光性および絶縁性を高めることができる。
この黒色遮光膜を液晶ディスプレイなどの平面型表示装置のブラックマトリックスに適用すれば、膜厚を薄くすることでブラックマトリックスと各画素との重なりを小さくすることができ、各画素のセルギャップのムラを小さくすることができ、画素の均一化を図ることができる。したがって、表示面に色むらが発生し難くなり、表示面の品質を向上させることができる。また、各画素の開口率を向上させることができ、表示装置の表示面全体の輝度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２４】
本実施形態の黒色微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されている。
【００２５】
この微粒子は、元素は特に限定されないが、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなるものが好ましい。
【００２６】
この２次粒子は、内部に空間部が形成されている形態が最も好ましく、次いで、最外層または該最外層を含む複数層からなる外殻層の内側に空間部が形成されている形態、もしくは、核となる物質の外表面を前記最外層または前記最外層を含む複数層からなる外殻層により被覆してなるコアシェル状である形態が好ましい。また、この２次粒子は、１次粒子が分散剤などを介して集合しているだけの形態でもよいが、分散剤などを介さずに１次粒子が互いに直に接している形態、もしくは１次粒子間にネックを有して接合している形態がより好ましい。
【００２７】
この黒色微粒子の構成要素である微粒子は、通常の微粒子合成法を用いて作製することができる。微粒子合成法としては、気相反応法、噴霧熱分解法、アトマイズ法、液相反応法、凍結乾燥法、水熱合成法など、いずれの方法を用いてもよい。
【００２８】
絶縁膜は、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を絶縁化させることにより高絶縁性微粒子とするもので、金属酸化物または有機高分子化合物が好適である。
金属酸化物としては、絶縁性を有する金属酸化物、例えば、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、酸化チタン（チタニア）などが好適に用いられる。
【００２９】
また、有機高分子化合物としては、絶縁性を有する樹脂、例えば、ポリイミド、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミン化合物などが好適に用いられる。
【００３０】
絶縁膜の膜厚は、上記微粒子の表面の絶縁性を十分に保持することができるためには１〜１００ｎｍの厚みが好ましく、より好ましくは５〜５０ｎｍである。
【００３１】
この絶縁膜は、表面改質技術あるいは表面のコーティング技術により容易に形成することができる。特に、テトラエトキシシラン、アルミニウムトリエトキシドなどのアルコキシドを用いれば、比較的低温で、膜厚の均一な絶縁膜を形成することができるので好ましい。
【００３２】
次に、本実施形態の黒色微粒子の断面形状について説明する。
この黒色微粒子は、次の様な様々な構造を採ることができる。
（１）密構造
図１は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造を模式的に示す断面図であり、図において、符号１は黒色微粒子であり、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる１次粒子２が集合して、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子３とされ、この黒色微粒子１は、１次粒子２が密に集合したことにより、内部に粒子の間隙以外には大きな空間部の無い密構造をなし、さらに、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。また、１次粒子２は１種類の金属または金属酸化物から構成されても、２種類以上の金属および／または金属酸化物から構成されても構わない。また、この２次粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。
【００３３】
（２）中空構造（その１）
図２は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子１１が図１の黒色微粒子１と異なる点は、２次粒子３の内部に空間部１２を形成した点である。この黒色微粒子１１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。この２次粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。また、この中空構造は完全な状態でなくてもよく、外部と空間部１２がポアで繋がっていても良いし、例えば図２の球状の２次粒子がいくつかに割れた形状になっていても良い。
【００３４】
（３）中空構造（その２）
図３は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子２１が図２の黒色微粒子１１と異なる点は、微粒子４のみにより外殻層２２を構成し、この外殻層２２の内側を空間部２３とした点である。この黒色微粒子２１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。
この外殻層２２は、ここでは、微粒子４の１層としたが、２層以上の複数層からなる構成としてもよい。また、この黒色微粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。また、この中空構造は完全な状態でなくてもよく、外部と空間部２３がポアで繋がっていても良いし、例えば図３の球状の黒色微粒子がいくつかに割れた形状になっていても良い。
【００３５】
（４）コアシェル構造
図４は、本実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を模式的に示す断面図であり、この黒色微粒子３１が図１の黒色材料１と異なる点は、粒子状の核３２の外表面を微粒子４のみからなる外殻層２２により被覆した構成である。この黒色微粒子３１でも、２次粒子３の表面が、絶縁膜５により被覆されている。また、この外殻層２２は完全な状態でなくてもよく、外部と核３２がポアで繋がっていても良い。この黒色微粒子の形状は特に制限はなく、球状、不定形、板状など種々の形状のものを使用することができる。
核３２を構成する物質としては、特に限定されないが、外殻層２２を構成する微粒子４と密着性に優れている物質が好ましく、例えば、銀、錫、ニッケル、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などが好適に用いられる。
【００３６】
本実施形態の黒色微粒子では、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、絶縁膜により被覆したことにより、Ａｇ粒子やＳｎ粒子に比べて黒色度が高まり、遮光性が向上し、絶縁性も向上する。
また、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を、金属酸化物からなる絶縁膜により被覆することにより、Ａｇ粒子やＳｎ粒子等の金属微粒子に比べて耐熱性に優れたものとなり、しかも、機械的強度が高く、摩耗し難い。
【００３７】
本実施形態の黒色微粒子分散液は、本実施形態の黒色微粒子を含有したものであり、この黒色微粒子分散液には、溶媒、必要に応じて有機バインダーなどが含まれる。
【００３８】
溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどの一価アルコール類、エチレングリコールなどの二価アルコール類、β−オキシエチルメチルエーテル（メチルセロソルブ）、β−オキシエチルエーテル（エチルセロソルブ）、β−オキシエチルプロピルエーテル（プロピルセロソルブ）、ブチル−β−オキシエチルエーテル（ブチルセロソルブ）などのエチレングリコールエーテル（セロソルブ）類、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ベンジルなどのエステル類、メトキシエタノール、エトキシエタノールなどのエーテルアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどを挙げることができる。
【００３９】
本実施形態の黒色微粒子分散液では、平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面を絶縁膜により被覆した黒色微粒子を含有したことにより、黒色度が高く、遮光性および絶縁性に優れ、しかも安価な黒色遮光膜の原料となる黒色微粒子分散液を提供することが可能になる。
【００４０】
また、高分子分散剤としてポリビニルピロリドンを用いることで、さらに良好な分散安定性を得ることができる。このポリビニルピロリドンは有機溶剤にも可溶であるから、ポリビニルピロリドンを高分子分散剤として用いることで、微粒子をさまざまな溶剤へ分散させることができ、その結果、さまざまな塗料への応用が可能となる。
以上により、黒色度が高く、遮光性に優れ、しかも環境負荷が小さく、安価な黒色遮光膜の原料となる黒色微粒子分散液を提供することができる。
【００４１】
本実施形態の黒色遮光膜は、本実施形態の黒色微粒子分散液を基材上に塗布し、その後乾燥することで得られる。
この黒色遮光膜を基材の一主面に形成すれば、黒色遮光膜付き基材となる。
基材としては、特に限定されるものではないが、ガラス基材、プラスチック基材（有機高分子基材）を挙げることができる。また、その形状としては、平板、フィルム状、シート状などが挙げられる。また、上記のプラスチック基材としては、プラスチックシート、プラスチックフィルムなどが好適である。
【００４２】
ガラス基材の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ソーダガラス、カリガラス、無アルカリガラスなどから適宜選択することができる。
プラスチック基材の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、セルロースアセテート、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテル、ポリイミド、エポキシ、フェノキシ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン、トリアセチルセルロース、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレートなどから適宜選択することができる。
【００４３】
塗布方法としては、通常用いられている方法、例えば、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、ディップ法、ロールコート法、スクリーン印刷法などが好適に用いられる。
【００４４】
基材上に塗布された分散液は溶媒を含んでいるので、その後の乾燥工程により溶媒を除去する。
例えば、分散液が塗布された基材を、大気中、室温（２５℃）に放置するか、あるいは所定の温度、例えば、大気中、５０℃〜８０℃の温度にて加熱することにより、分散液に含まれる溶媒を散逸させ、黒色遮光膜とする。
【００４５】
この黒色遮光膜は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置のブラックマトリックスとして用いる場合、高絶縁性を有することが好ましく、例えば、体積抵抗（Ω・ｃｍ）としては１０７Ω・ｃｍ以上が好ましい範囲である。
【００４６】
また、ＣＩＥ（国際照明委員会）により規格化されたＣＩＥ明度Ｌ＊が１０以下、色度ａ＊が−１以上かつ１以下、色度ｂ＊が−１以上かつ１以下、光学濃度であるＯＤ値が３以上であることが好ましい。
ＣＩＥ明度Ｌ＊は、低いほど黒色度が向上し、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置のブラックマトリックスとして用いた場合には、低いほど表示のコントラストが向上する。そこで、表示コントラストが良好な範囲である１０以下を好ましい範囲とした。
【００４７】
色度ａ＊、ｂ＊は、無彩色であることが表示品位の点から好ましく、絶対値が１を超えると色相を帯びるので、好ましい範囲を無彩色となる絶対値が１以下、すなわち−１以上かつ１以下とした。
ＯＤ値は、低いと十分な遮光性が得られず、また、低いＯＤ値の膜で十分な遮光性を得るためには膜厚を厚くせざるを得ず、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのブラックマトリックスとして用いた場合、膜厚が厚くなることにより、表示ムラなどが生じ易くなる。そこで、膜厚が薄い場合であっても、十分な遮光性が得られる範囲を３以上とした。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例１〜２および比較例１〜３により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００４９】
「黒色微粒子の調製」
以下により黒色微粒子を調製した。
（１）シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａ
平均粒子径５〜２０ｎｍの１次粒子が集合した、平均粒子径２０〜１５０ｎｍの２次粒子を形成している黒色の銀錫合金集合粒子の水分散液（固形分の濃度１５重量％、住友大阪セメント社製）１００ｇを、純水を用いて１０倍に希釈した溶液に、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＳ）０．１重量％水溶液７５０ｇを加えて撹拌し、Ａ液とした。
【００５０】
一方、水ガラスを水で希釈した溶液（ＳｉＯ２換算で３％）１００ｇを、陽イオン交換樹脂を用いてｐＨを１０．５に調製し、Ｂ液とした。
次いで、上記のＡ液をＮａＯＨ水溶液（０．１Ｎ）によりｐＨを９．５に調整し、このＡ液に上記のＢ液をゆっくりと滴下し、１時間撹拌した。次いで、限外濾過を用いて、この溶液から未反応の水ガラス、ＡＰＳ、イオンなどを除去し、その後濃縮し、分散液を得た。
次いで、この分散液から遠心分離、フリーズドライなどにより溶液と微粒子を分離し、乾燥することにより、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａを得た。
【００５１】
（２）シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂ
平均粒子径５〜２０ｎｍの１次粒子が集合した、平均粒子径２０〜１５０ｎｍの２次粒子を形成している黒色の銀錫合金集合粒子の水分散液（固形分の濃度１５重量％、住友大阪セメント社製）１００ｇを、純水を用いて１０倍に希釈した溶液に、酢酸を加えてｐＨを４．８に調整した。
次いで、この溶液に、テトラエトキシシラン１重量％含有水溶液２００ｇを滴下した後、６０℃にて２時間撹拌した。次いで、限外濾過を用いて、この溶液から未反応のテトラエトキシシラン、酢酸などを除去し、その後濃縮し、分散液を得た。
次いで、この分散液から遠心分離、フリーズドライなどにより溶液と微粒子を分離し、乾燥することにより、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂを得た。
【００５２】
「黒色微粒子分散液および黒色遮光膜の作製」
（実施例１）
シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａ１００ｇに分散剤（ソルスパース２４０００：アビシア（株）製）２ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１００ｇを加え、ビーズミルを用いて分散し、シリカコーティング銀錫合金集合粒子分散液を得た。この分散液に、ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体：６４重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート：２６重量部、イルガキュア９０７：９重量部からなるバインダーを５０ｇ加え、混合し、塗布液を得た。この塗布液をガラス基板上にスピンコーターにより塗布し、室温（２５℃）にて乾燥後、紫外線（ＵＶ）を照射して厚み０．６μｍの黒色膜を形成した。
【００５３】
（実施例２）
実施例１にて、シリカコーティング銀錫合金集合粒子Ａの替わりにシリカコーティング銀錫合金集合粒子Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２の黒色膜を形成した。
【００５４】
（比較例１）
シリカコーティングされていない銀錫合金集合粒子を用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５５】
（比較例２）
シリカコーティングされたカーボンブラックを用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５６】
（比較例３）
シリカコーティングされたチタンブラックを用いたこと以外は、実施例１と同様にして黒色膜を形成した。
【００５７】
「黒色膜の評価」
実施例１〜２および比較例１〜３それぞれの黒色膜の体積抵抗を測定した。測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ２１０３−１９９１「体積抵抗率試験」に準拠して、４端子法により測定した。
また、この黒色膜の光学濃度であるＯＤ値を、透過濃度計を用いて測定した。
また、この黒色膜の黒色度を評価するために、この黒色膜のＣＩＥ明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊を、ＣＩＥ（国際照明委員会）により規格化されたＬ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づいて測定した。
これらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
この表によれば、実施例１、２の黒色膜は、体積抵抗が１０１０Ωｃｍよりも大きく、ＯＤ値が４以上であり、ＣＩＥ明度Ｌ＊も低く、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も小さいことから、絶縁性、遮光性及び黒色度に優れていることが確認された。
一方、比較例１の黒色膜は、ＯＤ値が４以上であり、ＣＩＥ明度Ｌ＊も低く、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も小さいものの、体積抵抗が１．２×１０６Ωｃｍと低く、絶縁性が低下していることが分かった。
また、比較例２、３の黒色膜は、体積抵抗が１０１０Ωｃｍよりも大きいものの、ＣＩＥ明度Ｌ＊が高く、ＯＤ値が２前後と小さく、色度ａ＊、ｂ＊の絶対値も１を超えており、実施例１、２の黒色膜に対して黒色度、遮光性共に劣っていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の黒色微粒子分散液は、黒色度、遮光性に優れ、さらには耐熱性に優れ、しかも安価な黒色遮光膜の材料として利用することができるので、黒色度、遮光性、耐熱性が求められるあらゆる物の材料に適用可能である。例えば、黒色遮光性フィルム、黒色遮光性ガラス、黒色紙、黒色布、黒色インキ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置向けのブラックマトリックス材料、ブラックシール材料、ブラックマスク材料などとしても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の黒色微粒子の断面構造の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１１、２１、３１ 黒色微粒子
２ １次粒子
３ ２次粒子
４ 微粒子
５ 絶縁膜
１２、２３ 空間部
２２ 緻密な外殻層
３２ 粒子状の核
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする黒色微粒子。
【請求項２】
前記絶縁膜は、金属酸化物または有機高分子化合物であることを特徴とする請求項１記載の黒色微粒子。
【請求項３】
前記微粒子は、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１または２記載の黒色微粒子。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の黒色微粒子を含有してなることを特徴とする黒色微粒子分散液。
【請求項５】
請求項４記載の黒色微粒子分散液を塗布してなることを特徴とする黒色遮光膜。
【請求項６】
基材の一主面に、請求項５記載の黒色遮光膜を備えてなることを特徴とする黒色遮光膜付き基材。
【請求項１】
平均粒子径が１ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の金属および／または金属酸化物からなる微粒子の１次粒子が集合した、平均粒子径が５ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の２次粒子の表面が、絶縁膜により被覆されていることを特徴とする黒色微粒子。
【請求項２】
前記絶縁膜は、金属酸化物または有機高分子化合物であることを特徴とする請求項１記載の黒色微粒子。
【請求項３】
前記微粒子は、銀、錫、ニッケルの群から選択された１種または２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１または２記載の黒色微粒子。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の黒色微粒子を含有してなることを特徴とする黒色微粒子分散液。
【請求項５】
請求項４記載の黒色微粒子分散液を塗布してなることを特徴とする黒色遮光膜。
【請求項６】
基材の一主面に、請求項５記載の黒色遮光膜を備えてなることを特徴とする黒色遮光膜付き基材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２２５４９５（Ｐ２００６−２２５４９５Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４０２５８（Ｐ２００５−４０２５８）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]