トップ :: C 化学 冶金 :: C09 染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用

【発明の名称】 黒色材料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
【発明者】 【氏名】根矢 直

【氏名】川瀬 剛

【氏名】大塚 剛史

【氏名】中野 豊将

【氏名】竹田 洋介

【氏名】木下 暢

【要約】 【課題】黒色度が高く、遮光性に優れた黒色材料、この黒色材料を用いることで非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能な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】本発明の黒色材料は、銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなるもので、この粒子が銀および/または銀錫合金を含む場合、この粒子の銀の含有率は30重量%以上かつ90重量%以下である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなることを特徴とする黒色材料。
【請求項2】
前記粒子が銀および/または銀錫合金を含む場合、この粒子の銀の含有率は30重量%以上かつ90重量%以下であることを特徴とする請求項1記載の黒色材料。
【請求項3】
請求項1または2記載の黒色材料を、非水系溶媒を主成分とする分散媒中に分散してなることを特徴とする黒色微粒子分散液。
【請求項4】
含水率は5重量%以下であることを特徴とする請求項3記載の黒色微粒子分散液。
【請求項5】
請求項3または4記載の黒色微粒子分散液と非水系感光性樹脂とを含む塗布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。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、黒色材料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、記録材、各種表示装置のブラックマトリックス等に好適に用いられ、黒色度が高く、遮光性に優れた黒色材料、この黒色材料を用いることで非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能な黒色微粒子分散液、この黒色微粒子分散液を塗布して得られる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、黒色材料としては、カーボンブラック、低次酸化チタン、酸化鉄、クロム、銀微粒子等が知られている(例えば、特許文献1参照)。
これらの黒色材料は、黒色光遮蔽性フイルム、黒色光遮蔽性ガラス、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)のブラックマトリックス材料、ブラックシール材、ブラックマスク材等に黒色や遮光性を付与する材料として利用されている。
これらの黒色材料を液晶ディスプレイ等のブラックマトリックス等に用いる場合、黒色材料と感光性樹脂、光開始剤等を混合した塗布液を基材に塗工し、露光・現像工程を経て所望のパターンを形成するという手法がとられる。
【0003】
ところで、これらカーボンブラック、低次酸化チタン、酸化鉄等は、遮光性が不十分であるという欠点があり、また、クロムは、重金属であることから環境負荷が大きいという欠点があり、また銀微粒子は、貴金属であることから高価という欠点があり、そこで、これらの欠点を解消できる黒色材料として、平均粒子径が1nm以上かつ300nm以下の銀錫合金粒子を主成分とした黒色材料が提案されている(特許文献2)。
【特許文献1】特開平5−127433号公報
【特許文献2】特開2006−89771号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来の銀錫合金粒子を主成分とした黒色材料は、水系の分散液の状態で用いられるために、一般に用いられている単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類等の感光性樹脂中に分散させることができないという問題点があった。
この場合、黒色材料の分散を容易にするために水系の感光性樹脂を用いるという方法もあるが、水系の感光性樹脂は種類が限られているために、所望の機能を有する塗布膜やパターンを得るための条件が制約されてしまうという問題点があった。
【0005】
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、黒色度が高く、遮光性に優れた黒色材料、この黒色材料を用いることで非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能な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】
【0006】
本発明者等は、黒色度が高く、遮光性に優れ、しかも、非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能な黒色材料について鋭意検討した結果、黒色材料を銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子により構成することで、黒色度が高く、遮光性に優れた黒色材料を得ることができることを見出し、さらに、この黒色材料を非水系溶媒を主成分とする分散媒中に分散して非水系の分散液とすれば、非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明の黒色材料は、銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなることを特徴とする。
前記粒子が銀および/または銀錫合金を含む場合、この粒子の銀の含有率は30重量%以上かつ90重量%以下であることが好ましい。
【0008】
本発明の黒色微粒子分散液は、本発明の黒色材料を、非水系溶媒を主成分とする分散媒中に分散してなることを特徴とする。
この分散液は、含水率は5重量%以下であることが好ましい。
【0009】
本発明の黒色遮光膜は、本発明の黒色微粒子分散液と非水系感光性樹脂とを含む塗布液を塗布してなることを特徴とする。
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】
【0010】
本発明の黒色材料によれば、銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなるものとしたので、黒色材料自体の黒色度を向上させることができ、遮光性を向上させることができる。
【0011】
本発明の黒色微粒子分散液によれば、本発明の黒色材料を、非水系溶媒を主成分とする分散媒中に分散したので、この黒色微粒子分散液を非水系の感光性樹脂と混合することにより、黒色材料を非水系の感光性樹脂中に容易に分散させることができる。
したがって、多種類の感光性樹脂の中から、所望の露光、現像条件、膜物性等に合ったものを適宜選択することができ、分散液や塗膜における制約もなく、これらの設計の自由度を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の黒色材料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。
【0013】
「黒色材料」
本発明の黒色材料は、銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなる。
この粒子が銀および/または銀錫合金を含む場合、この粒子の銀の含有率は30重量%以上かつ90重量%以下であることが好ましく、より好ましくは40重量%以上かつ85重量%以下、さらに好ましくは50重量%以上かつ80重量%以下である。
【0014】
ここで、粒子の銀の含有率を30重量%以上かつ90重量%以下と限定した理由は、含有率が30重量%を下回ると、相対的に錫が多い組成となり、しかも錫自体が熱的安定性に乏しく酸化し易いことから、経時や加熱処理による遮光性の劣化、変色等が生じる虞があるからであり、一方、銀の含有率が90重量%を超えると、銀が過剰の組成となり、製膜した場合に、遮光性には優れるが金属色を帯びかつ反射率が高い膜になる虞がある。
【0015】
この黒色材料は、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、水熱合成法等、いずれの方法を用いてもよい。
この黒色材料によれば、銀、錫、銀錫合金の群から選択される1種または2種以上を含有する粒子からなるものとしたので、黒色材料自体の黒色度を高めることができ、遮光性も向上させることができる。
【0016】
「黒色微粒子分散液」
本発明の黒色微粒子分散液は、上記の黒色材料を、非水系溶媒を主成分とする分散媒中に分散してなる分散液である。
この非水系溶媒を主成分とする分散媒とは、分散媒中の非水系溶媒の重量百分率が95重量%以上のものをいう。
【0017】
この非水系溶媒としては、例えば、1−プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(ジアセトンアルコール)等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種または2種以上を用いることができる。
【0018】
この分散液の含水率は5重量%以下が好ましく、より好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下である。
ここで、分散液の含水率を5重量%以下とした理由は、含水率が5重量%を超えると、この分散液を単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類等の非水系の感光性樹脂と混合した場合に、この分散液と非水系の感光性樹脂とが分離し易くなり、安定した混合物が得難くなるからである。
【0019】
この分散液の含水率を5重量%以下とすることで、種類が多い非水系の感光性樹脂の中から所望の露光、現像条件、膜物性等に合ったものを適宜選択することができ、分散液や塗膜における制約もなく、これらの設計の自由度を広げることができる。
【0020】
「黒色遮光膜」
本発明の黒色遮光膜は、本発明の黒色微粒子分散液と、非水系感光性樹脂とを混合して、この黒色微粒子分散液を非水系感光性樹脂中に分散させた塗布液とし、この塗布液を、ロールコート法、スピンコート法、ディップコート法等の塗工法により塗布して得られる。
また、この塗布液を基材の一主面に塗布することにより、本発明の黒色遮光膜付き基材が得られる。
【0021】
ここで、非水系感光性樹脂としては、例えば、単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリシクロヘキシルメタクリレート等のアクリレート、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアクリル酸エステル、ポリアミド、フェノール−ホルムアルデヒド(フェノール樹脂)、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、メチルメタクレート・スチレン共重合体(MS樹脂)、ポリ−4−メチルペンテン、ノルボルネン系ポリマー、ポリウレタン、エポキシ、シリコーン等が挙げられ、特に好ましくは、アクリレートである。
【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と、非水系感光性樹脂とを混合して、この黒色微粒子分散液を非水系感光性樹脂中に分散させた塗布液とし、この塗布液を塗布して得られるので、黒色度が高く、遮光性に優れたものとなる。
この黒色遮光膜は、塗工法により作製することができるので、液晶ディスプレイ等のブラックマトリックス等に適用した場合に、所望のパターン、膜物性を有する黒色遮光膜を容易かつ安価に形成することができる。
【実施例】
【0023】
以下、実施例及び比較例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。
【0024】
(実施例1)
(銀錫微粒子分散液の作製)
錫コロイド(平均粒子径:30nm、固形分:10重量%、住友大阪セメント社製)を10g分取し、これに純水を加え、全容量が300mlの錫コロイド液を作製した。
また、ぶどう糖23gと酒石酸2.0gとエタノール40gに純水を加え、全重量が500gのぶどう糖混液を作製した。
また、硝酸銀15gに濃アンモニア水(NH:28%)を50ml加え、さらに純水を加え、全重量が500gの硝酸銀溶液を作製した。
【0025】
次いで、これらぶどう糖混液と硝酸銀溶液を混合し、得られた混合液から100gを分取して錫コロイド液に加え、得られた溶液を攪拌しながら、この溶液に0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液10gをゆっくり滴下した。
次いで、この溶液をマグネチックスターラを用いて10分間攪拌し、その後、遠心分離により洗浄を行い、銀錫微粒子を含有する水系分散液(固形分:10重量%、固形分中の銀の含有率:62.5重量%)を作製した。
【0026】
次いで、この銀錫微粒子を含有する水系分散液から300gを分取しA液とした。
また、分散剤である塩基性櫛型ポリマー3gをアセトン27gに溶解しB液とした。
次いで、このB液をA液に加えて混合した後、この混合物からエバポレーターを用いて水分及びアセトンを蒸発させ、乾燥粉を得、C粉とした。
次いで、C粉11g、メチルエチルケトン(MEK)44.5g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)44.5gを混合し、次いで、サンドグラインダーを用いて分散させ、非水系の銀錫微粒子分散液を得た。
【0027】
(分散液の評価)
この非水系の銀錫微粒子分散液を、それに含まれる固形分が0.005重量%となるようにメチルエチルケトン(MEK)にて希釈し、波長500nmでの吸光度を測定した。
ここで、この吸光度を、水系の分散液をその固形分が0.005重量%となるように水で希釈した数値と比較することができれば、水系の分散液と非水系の分散液との吸光度の差を確認することができるので好ましい。
【0028】
この測定では、水で希釈した場合とメチルエチルケトン(MEK)で希釈した場合とで黒色材料の重量%を合わせているが、水とメチルエチルケトン(MEK)では比重が異なるために、体積当たりの黒色材料の量が異なってしまい吸光度を比較することができない。そこで、メチルエチルケトン(MEK)による希釈で得られた吸光度を、体積あたりの黒色材料の量が水で希釈した場合と同じになるように、換算を行った。
また、この分散液の含水率を、カールフィシャー水分測定装置(AQ−2000:平沼産業社製)を用いて測定した。
【0029】
(塗布液の作製)
PGMEA29g、MEK29g、上記の銀錫微粒子分散液40g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(感光性樹脂)2g、及びレベリング剤を混合し、塗布液とした。この塗布液における感光性樹脂への分散性を目視観察により評価し、沈澱物が無くかつ良好な分散状態を保持していると認められるものを「○」とした。
(黒色塗膜の成膜)
次いで、この塗布液をスピンコート法によりガラス基板に塗布し、黒色塗膜とした。この黒色塗膜の成膜性を目視観察により評価し、膜の表面に凹凸や孔等の大きな成膜欠陥が認められず、塗膜化することができたものを「○」とした。
【0030】
(実施例2)
実施例1と同様にしてC粉を作製した。
次いで、C粉11g、メチルエチルケトン(MEK)89gを混合し、次いで、サンドグラインダーを用いて分散させ、非水系の銀錫微粒子分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0031】
(実施例3)
実施例1で、銀錫微粒子を含有する水系分散液として固形分中の銀の含有率が50重量%のものを用いた以外は、実施例1と同様にして非水系の銀錫微粒子分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0032】
(実施例4)
実施例1で、銀錫微粒子を含有する水系分散液として固形分中の銀の含有率が80重量%のものを用いた以外は、実施例1と同様にして非水系の銀錫微粒子分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0033】
(実施例5)
実施例1と同様にしてA液を作製した。
次いで、このA液とジアセトンアルコール350gを混合し、この混合物からエバポレーターを用いて水分を蒸発させ、非水系の銀錫微粒子ジアセトンアルコール分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0034】
(実施例6)
実施例5で、銀錫微粒子を含有する水系分散液として固形分中の銀の含有率が50重量%のものを用いた以外は、実施例5と同様にして非水系の銀錫微粒子ジアセトンアルコール分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0035】
(実施例7)
実施例5で、銀錫微粒子を含有する水系分散液として固形分中の銀の含有率が80重量%のものを用いた以外は、実施例5と同様にして非水系の銀錫微粒子ジアセトンアルコール分散液を得た。
次いで、実施例1に準じて、この分散液の吸光度及び含水率、感光性樹脂への分散性、黒色塗膜の成膜性を評価した。
【0036】
(比較例1)
実施例1にて用いた銀錫微粒子を含有する水系分散液(固形分:10重量%、固形分中の銀の含有率:62.5重量%)を、実施例1と同様にして感光性樹脂への分散を行った。
吸光度の測定は、上記の水系分散液を、水で0.005重量%に希釈し、波長500nmでの吸光度を測定した。
また、含水率は、上記の水系分散液を150℃にて60分乾燥させて残った固形分の重量を測定し、この測定値と上記の水系分散液の乾燥前の重量との差を水分量として含水率を算出した。
【0037】
(比較例2)
実施例1にて用いた銀錫微粒子を含有する水系分散液として、固形分中の銀の含有率を50重量%のものを用いた以外は、比較例1と同様にして、感光性樹脂への分散、吸光度の測定、含水率の算出を行った。
【0038】
(比較例3)
実施例1にて用いた銀錫微粒子を含有する水系分散液として、固形分中の銀の含有率を80重量%のものを用いた以外は、比較例1と同様にして、感光性樹脂への分散、吸光度の測定、含水率の算出を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
【0039】
【表1】


【0040】
この表によれば、実施例1〜7では感光性樹脂に安定して分散し、また黒色塗膜の成膜性も問題ないものであった。
これに対し、比較例1〜3では、感光性樹脂に分散することができず、黒色塗膜を形成することができなかった。
また、実施例1〜7及び比較例1〜3で、分散液の吸光度は同等の値を示した。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明の黒色材料は、黒色度が高く、遮光性に優れたものであり、また、この黒色材料を用いることで非水系の感光性樹脂であっても容易に分散可能な黒色微粒子分散液が得られるものであるから、多種類の感光性樹脂の中から、所望の露光、現像条件、膜物性等に合ったものを適宜選択することで、黒色度及び遮光性が求められるあらゆる物に適用可能である。例えば、黒色光遮蔽性フイルム、黒色光遮蔽性ガラス、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)等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、ブラックマスク材等としても利用できる。
【出願人】 【識別番号】000183266
【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社
【出願日】 平成18年11月20日(2006.11.20)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100094400
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 三義

【識別番号】100107836
【弁理士】
【氏名又は名称】西 和哉

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦


【公開番号】 特開2008−127448(P2008−127448A)
【公開日】 平成20年6月5日(2008.6.5)
【出願番号】 特願2006−312862(P2006−312862)