專利名稱：黑色膜、帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置以及黑色樹脂組合物和黑色材料分散液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及黑色膜、具有該黑色膜的帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置、以及黑色樹脂組合物和黑色材料分散液。
背景技術(shù)：
以往，作為黑色材料，例如，如專利文獻(xiàn)I中記載所示，已知有炭黑、鈦黑(低級氧化鈦或氮氧化鈦)、氧化鐵、鉻、銀微粒等金屬材料和無機材料。這些黑色材料作為黑色遮光性薄膜、黑色遮光性玻璃、黑色紙、黑色布、黑色油墨以及等離子體顯示器面板(PDP)、液晶顯示器(LCD)和有機電致發(fā)光(EL)顯示器等顯示元件的黑色矩陣材料、黑色密封材料、黑色掩模材料等賦予黑色或遮光性的材料使用。其中，液晶顯示元件用的黑色矩陣和黑色條紋(以下簡記為“黑色矩陣等”)通過防止液晶顯示元件中由驅(qū)動電極等引起的各像素間的漏光而用于抑制圖像的著色和模糊。另外，一般而言，它們是使用光刻法在與TFT元件基板成對的玻璃片或塑料片等透明基板上形成的條紋狀或格子狀的遮光性材料的圖案。該黑色矩陣等有時也使用氧化鉻等的膜來形成，但一般是通過在形成使上述黑色材料分散在光感應(yīng)性的樹脂成分中而成的黑色膜后使用光刻法對樹脂成分進(jìn)行圖案形成來制作的樹脂黑色矩陣等。在此，以往的液晶顯示元件用黑色矩陣形成在與TFT元件基板成對的玻璃或塑料片等透明基板上。最近，為了應(yīng)對彩色液晶顯示器的進(jìn)一步的高精細(xì)化、高亮度化，對于有源矩陣型液晶顯示器，提出了將彩色濾光片設(shè)置在TFT元件基板側(cè)的彩色濾光片集成在陣列基板上的方式(COA(Color Filter on Array)方式)、僅將黑色矩陣設(shè)置在TFT基板元件側(cè)的黑色矩陣陣列方式(BOA (Black Matrix On Array)方式)。根據(jù)這些方式，與在彩色濾光片側(cè)形成黑色矩陣的情況相比，無需進(jìn)行與有源元件側(cè)的對位而留出邊緣(margin)，因此，能夠提高開口率，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度化。另外，對于液晶顯示裝置而言，為了實現(xiàn)高對比度，需要進(jìn)一步防止紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)各液晶元件間漏光，從而進(jìn)一步抑制圖像的著色和模糊。即，對于液晶顯示裝置而言，為了得到高亮度和高對比度，需要黑色矩陣的微細(xì)化和高遮光性。而且，用于使以往的TN(Twisted Nematic，扭曲向列)驅(qū)動型液晶中成為問題的視角狹窄大幅擴大的IPS(In-Plane Switching,平面轉(zhuǎn)換)驅(qū)動型液晶也正在受到關(guān)注。另一方面，近年來，作為不需要背光源等的自發(fā)光型顯示裝置，等離子體顯示器裝置、無機EL裝置、有機EL裝置等已得到實際應(yīng)用。這些自發(fā)光型顯示裝置是在對置的一對電極間具有包含氣體、無機或有機固體材料的發(fā)光層而構(gòu)成的裝置。對于這種自發(fā)光型顯示裝置而言，為了實現(xiàn)高亮度，想到使各發(fā)光元件本身的發(fā)光面積擴大的方法。另外，為了實現(xiàn)高對比度，重要的是通過防止R、G、B各發(fā)光元件間的漏光和相互干涉來防止混色并抑制圖像的著色和模糊。于是，為了得到上述目的，需要對用于劃分各發(fā)光元件間的間壁和分離層進(jìn)行遮光化而形成遮光壁，并且使該遮光壁形成更細(xì)且具有高遮光性的遮光壁。此外，對于這種自發(fā)光型顯示裝置而言，作為其顯示質(zhì)量，對比度的提高也成為一大問題。即，通過使外部光入射到顯示面并對其進(jìn)行反射，由來自發(fā)光層的光產(chǎn)生的顯示受損，結(jié)果，存在無法得到良好的顯示質(zhì)量的問題。該反射主要由各發(fā)光像素間的間壁和分離層、以及設(shè)置在該部分的發(fā)光元件驅(qū)動用布線引起。因此，有效的是不僅要對間壁和分離層進(jìn)行遮光化，而且要通過設(shè)置黑色矩陣等而使外部光不入射到光元件驅(qū)動用布線。在此，對于COA方式和BOA方式的液晶顯示元件、自發(fā)光型顯示裝置而言，使元件驅(qū)動用布線與黑色矩陣等或遮光壁接觸的結(jié)構(gòu)、或者在黑色矩陣或遮光壁上直接設(shè)置元件驅(qū)動用布線的結(jié)構(gòu)已成為主流。這種情況下，為了防止黑色矩陣等或遮光壁上布線間的短路，需要使用具有一定值以上的體積電阻率的絕緣性材料。另外，在IPS驅(qū)動型液晶的情況下，如果黑色矩陣具有導(dǎo)電性，則由于在與用于驅(qū)動原有液晶的電場不同的方向上產(chǎn)生電場而誘發(fā)圖像的錯亂，因此，也需要使黑色矩陣具有絕緣性。此外，對于這些黑色矩陣等或遮光壁而言，為了使TFT元件和自發(fā)光元件穩(wěn)定工作而使其不產(chǎn)生圖像的錯亂，需要進(jìn)行寄生容量的最小化等，因此，要求低的相對介電常數(shù)。對于以往的黑色矩陣等和遮光壁而言，作為遮光用黑色材料，一般使用炭黑。炭黑的遮光性高，但電阻值低，因此，在與樹脂成分混合而形成黑色矩陣等或遮光壁的情況下，為了使它們具有高遮光性而增加炭黑相對于樹脂成分的添加量時，炭黑的粒子之間接觸而形成導(dǎo)電通路，從而產(chǎn)生無法確保黑色矩陣等或遮光壁的絕緣性的問題。為了防止上述的無法確保遮光壁的絕緣性的問題，有如下方法將炭黑的添加量抑制在不表現(xiàn)出導(dǎo)電性的程度而維持絕緣性，并且增加黑色矩陣的厚度或遮光壁的高度，由此提高遮光性。但是，該方法中，作為每Iym膜厚的光學(xué)濃度，最高也僅為約O. 5，結(jié)果，為了得到黑色矩陣所需的光學(xué)濃度(一般為2. 5或2. 5以上)，不得不增大膜厚。因此，基板與黑色矩陣或遮光壁間的高差增大，結(jié)果，容易引起布線的斷線或者使各液晶元件或各發(fā)光元件間的均勻性變差，從而產(chǎn)生元件的面內(nèi)波動增大的問題。另外，即使在能夠維持絕緣性的情況下，膜的相對介電常數(shù)也多會增高至200以上，因此，存在圖像的錯亂成為問題的可能性。針對這些問題，為了得到遮光性高、具有絕緣性且厚度得到抑制并且相對介電常數(shù)低的黑色矩陣或遮光壁，公開了如下的方法。例如，專利文獻(xiàn)2中公開了如下方法利用重氮化合物對炭黑進(jìn)行表面處理來提高炭黑在樹脂中的分散性，由此，提高黑色矩陣樹脂中的炭黑含有比率而使遮光性增高，同時維持絕緣性。另外，專利文獻(xiàn)3中公開了通過用絕緣物質(zhì)對碳粒子的表面進(jìn)行包覆而得到具有高絕緣性和較低的相對介電常數(shù)的黑色矩陣的方法。另外，專利文獻(xiàn)4中公開了如下技術(shù)使用通過控制組成而提高了遮光性的鈦酸氮化物(TiOxNy :鈦黑)的粉末作為黑色材料，將其與絕緣性的氧化物粉末組合使用，由此得到兼具高遮光性和高絕緣性的黑色矩陣。此外，專利文獻(xiàn)5中公開了通過降低炭黑的含量并且添加有機顏料而得到具有高的遮光性和絕緣性的黑色矩陣的技術(shù)。另一方面，通常，無線電遙控(遙控)等的信號使用波長950nm的LED，另外，在工業(yè)上使用波長1064nm的帶光纖激光器等。對于這些信號源和受光元件而言，從防止由可見光引起的誤操作或外觀上的觀點出發(fā)，一般會設(shè)置使用通過遮蔽可見光而使近紅外線等紅外線透射的構(gòu)件的光罩等。因此，盡管在外觀上呈現(xiàn)出黑色，但也需要所使用的具有近紅外線至紅外線的波長的光線具有充分的透射性的紅外線透射黑色膜、使用了該紅外線透射黑色膜的紅外線透射濾光片。

另外，考慮到上述COA方式和BOA方式在新一代的液晶面板成為主流，但在這些方式中，由于對形成在陣列側(cè)的黑色涂布干燥膜進(jìn)行圖案化而制作作為黑色膜的黑色矩陣，因而需要對陣列直接進(jìn)行黑色矩陣圖案的對位。該對位使用850 950nm的紅外線，因此，為了讀取對位信號，期望將使該波長范圍的光透射的黑色涂布干燥膜作為黑色矩陣材料。需要說明的是，在黑色矩陣構(gòu)件的情況下，一般使用光學(xué)濃度(0D值=OpticalDensity)作為透射率的指標(biāo)。在將膜的透射率設(shè)為T(%)時，該指標(biāo)由以下的式(I)表示。OD=-1og (T/100)…(I)另外，一般而言，在黑色矩陣構(gòu)件的情況下，多將每I μ m厚度的OD值作為遮光性的指標(biāo)。針對上述問題，想到如專利文獻(xiàn)1、6中所記載的、通過主要使用炭黑、鈦黑(氮氧化鈦)、氧化鐵、鉻和銀微粒等金屬材料、無機材料作為黑色材料并使用將這些黑色材料分散在有機樹脂或無機樹脂等中而成的材料而形成的、改良以往的黑色膜的方法。另一方面，提出了如專利文獻(xiàn)7、8中所記載的、使用有機顏料或染料作為黑色材料的紅外線透射型濾光片?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-127433號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開2005-215149號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2006-189765號公報專利文獻(xiàn)4 日本特開2008-266045號公報專利文獻(xiàn)5 :日本特開2009-75446號公報專利文獻(xiàn)6 :日本特開2005-189561號公報專利文獻(xiàn)7 日本特開2005-67007號公報專利文獻(xiàn)8 :日本特開2005-257721號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
但是，首先，關(guān)于上述同時提高遮光性和絕緣性的技術(shù)，上述提高炭黑的分散性的方法中，在制造時發(fā)生熔融或聚集的炭黑粒子本身的狀態(tài)即是如此，因此，終歸只不過是改善了熔融粒子或聚集粒子之間的分散性。因此，特別是在為了提高黑色度而增加炭黑量的情況下，熔融粒子或聚集粒子之間容易發(fā)生再聚集或者黑色矩陣的特性的均勻性降低，從而存在顯示出局部導(dǎo)電性的問題。此外，該文獻(xiàn)中公開了為了改善穩(wěn)定性、不采用液態(tài)而事先進(jìn)行暫時成膜的方法，但使黑色矩陣的制造工序復(fù)雜，從而還存在黑色矩陣與基材間的接合性降低的問題。另外，在上述利用絕緣物質(zhì)包覆碳粒子的表面的方法中，也存在黑色矩陣的制造工序變復(fù)雜的問題。此外，該文獻(xiàn)中沒有絕緣物質(zhì)的具體記載，因而難以實施。另外，上述使用鈦酸氮化物粉末的方法中，由于鈦酸氮化物具有導(dǎo)電性，因此，通過與絕緣性的氧化物粉末組合而確保了作為黑色矩陣的絕緣性，但能夠添加到形成黑色矩陣的樹脂成分中的鈦酸氮化物粉末和氧化物粉末的總量存在限度，因此，存在難以兼顧高黑色度和高絕緣性的問題。此外，在鈦酸氮化物粉末和氧化物粉末未均勻分散在樹脂成分中的情況下，鈦酸氮化物粉末之間連接而形成導(dǎo)電通路，從而無法確保絕緣性，因此需要使兩成分均勻分散。此外，上述添加有機顏料的方法中，雖然能夠維持絕緣性，但難以提高遮光性，結(jié)果，無法使黑色矩陣的厚度減薄。另外，還存在由于作為外部光的太陽光、熒光燈中包含的紫外線而使有機顏料發(fā)生退色的問題。另一方面，關(guān)于上述對具有近紅外線至紅外線的波長的光線具有充分的透射性的黑色膜的技術(shù)，以往的炭黑、鈦黑、氧化鐵、鉻和銀微粒等金屬材料、無機材料具有其光吸收能力不具有波長依賴性、或者即使具有波長依賴性其變化量也小的特征。因此，對于使用將這些黑色材料分散在有機樹脂或無機樹脂等中的材料而形成的黑色膜而言，使對可見光的遮蔽性提高時，透射率在包括近紅外等紅外線區(qū)域在內(nèi)的所有波長范圍都降低，從而存在無法作為紅外線透射性黑色膜發(fā)揮作用的問題。另外，在使用有機 顏料或染料作為黑色材料的情況下，有機顏料或染料會由于太陽光、來自熒光燈等的紫外線而發(fā)生分解或劣化，例如，擔(dān)心使用這些有機顏料或染料的濾光片會發(fā)生退色。本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供具有優(yōu)良的遮光性且賦予了一定值以上的體積電阻率、并且優(yōu)選一定值以下的相對介電常數(shù)的黑色膜，另外，本發(fā)明還提供對可見光具有優(yōu)良的遮光性且對紅外線具有一定值以上的透射性的紅外線透射性黑色膜、具有該黑色膜的帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置，進(jìn)而提供用于形成上述黑色膜的黑色樹脂組合物和黑色材料分散液。用于解決問題的方法上述問題通過下述本發(fā)明來解決。即、本發(fā)明提供[I] 一種黑色膜，其中，至少含有樹脂成分和黑色材料，上述黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下，在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，并且,每I μ m厚度的光學(xué)濃度為I以上,體積電阻率為IO11 Ω · cm 以上。
[2]如[I]所述的黑色膜，其中，IkHz下的相對介電常數(shù)為15以下。[3]如[I]或[2]所述的黑色膜，其中，上述黑色材料在膜中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。[4] 一種紅外線透射性黑色膜，其中，含有黑色材料和樹脂成分，上述黑色材料在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且IOOnm以下，波長560nm下的每I μ m厚度的透射率(T56tl)小于40%,且基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD56tl)與基于波長950nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD95tl)之比(0D95CI/0D56Q)為O. 35以下。[5]如[4]所述的紅外線透射性黑色膜，其中，上述基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD56tl)與基于波長800nm以上且2500nm以下的近紅外線(NIR)波長范圍內(nèi)的各波長下的透射率的光學(xué)濃度(ODnik)之比(0Dnik/0D56Q)為0.40以下。[6]如[4]或[5]所述的紅外線透射性黑色膜，其中，上述黑色材料的體積百分率為1. O體積％以上且25體積％以下。[7]如[I] [6]中任一項所述的黑色膜，其中，上述黑色材料為以銀和錫作為主要成分的金屬微粒。[8]如[7]所述的黑色膜，其中，上述金屬微粒包含銀錫合金微?；蛟撱y錫合金微粒與銀微粒的混合微粒，且滿足下述(I)或(2)，(I)上述銀錫合金微粒`中銀成分相對于銀和錫的總量的含有率為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下，(2)上述銀錫合金微粒與銀微粒的混合微粒中銀成分相對于銀和錫的總量的含有率為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。[9] 一種黑色樹脂組合物，用于形成[I] [3]、[7]和[8]中任一項所述的黑色膜，其中，至少含有黑色材料和樹脂形成成分或樹脂成分，該黑色材料在該黑色樹脂組合物中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，在該黑色樹脂組合物中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。[10] 一種黑色樹脂組合物，用于形成[4] [8]中任一項所述的黑色膜，其中，至少含有黑色材料和樹脂形成成分或樹脂成分，該黑色樹脂組合物中的該黑色材料的平均分散粒徑為IOOnm以下。[11] 一種黑色材料分散液，用于[9]所述的黑色樹脂組合物，其中，黑色材料分散在分散介質(zhì)中，該黑色材料在分散液中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，在分散液中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。[12] 一種黑色材料分散液，用于[10]所述的黑色樹脂組合物，其中，黑色材料分散在分散介質(zhì)中，該黑色材料在分散液中的平均分散粒徑為IOOnm以下。[13] 一種帶黑色膜的基材，其具有[I] [8]中任一項所述的黑色膜。[14] 一種圖像顯示裝置，其具有[I] [8]中任一項所述的黑色膜。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有優(yōu)良的遮光性且賦予了一定值以上的體積電阻率的黑色膜，并且能夠提供對可見光具有優(yōu)良的遮光性且對紅外線具有一定值以上的透射性的紅外線透射性黑色膜、具有該黑色膜的帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置，進(jìn)而能夠提供用于形成上述黑色膜的黑色樹脂組合物和黑色材料分散液。因此，能夠提供具有高亮度且高對比度的特性的圖像顯示裝置等。


圖1是實施例BI中得到的紅外光透射性的黑色膜截面的電子顯微鏡觀察照片。圖2是比較例BI中得到的黑色膜截面的電子顯微鏡觀察照片。
具體實施例方式本發(fā)明的第一發(fā)明涉及一種黑色膜，其至少含有樹脂成分和黑色材料，該黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下，在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，并且，每I μ m厚度的光學(xué)濃度為I以上，體積電阻率為IO11 Ω · cm以上；本發(fā)明的第一發(fā)明還涉及用于形成該黑色膜的黑色樹脂組合物和黑色材料分散液、具有該黑色膜的帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置。本發(fā)明的第二發(fā)明涉及一種黑色膜，其含有黑色材料和樹脂成分，該黑色材料在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且IOOnm以下,波長560nm下的每I μ m厚度的透射率(T56tl)小于40%,且基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD56tl)與基于波長950nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD95tl)之比(OD95tZOD56tl)為O. 35以下；本發(fā)明的第二發(fā)明還涉及用于形成該黑色膜的黑色樹脂組合物和黑色材料分散液、具有該 黑色膜的帶黑色膜的基材和圖像顯示裝置。以下，通過實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明?！吹谝话l(fā)明〉(黑色膜)本實施方式的第一黑色膜的特征在于，至少含有樹脂成分和黑色材料，上述黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下，在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，并且，每I μ m厚度的光學(xué)濃度為I以上，體積電阻率為IO11 Ω · cm以上。對于本實施方式的第一黑色膜而言，使用后述的黑色材料，但該黑色材料的黑色度高，在樹脂中的分散性也優(yōu)良。因此，通過使黑色膜中的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下，能夠容易地得到作為本實施方式的黑色膜的特性的、每Iym厚度的光學(xué)濃度為I以上、體積電阻率為IO11 Qcm以上的黑色膜。另外，由于分散性，因此能夠使IKHz下的相對介電常數(shù)為15以下，并且能夠使粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。對于本實施方式的第一黑色膜而言，需要使上述黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下。黑色材料量過于少于該范圍時，形成黑色膜時無法確保充分的遮光性，另外，黑色材料過于多于該范圍時，無論黑色材料的形狀、尺寸和分散狀態(tài)如何，黑色膜的電阻均較低，因此，無法得到期望的體積電阻率。上述黑色材料的體積百分率優(yōu)選為2體積％以上且28體積％以下，更優(yōu)選為2體積％以上且25體積％以下。
需要說明的是，對于本實施方式的第一黑色膜中上述黑色材料的體積百分率，由于黑色材料和樹脂成分各自的比重是已知的，因此，可以由作為原料使用的黑色材料和樹脂形成成分的質(zhì)量來求出。另外，樹脂成分在較低溫度下由于分解或氧化而揮散，與此相對，黑色材料由于是金屬，因而甚至在高溫下也是穩(wěn)定的，因此，可以由熱重分析(TG)所得到的黑色膜的質(zhì)量變化量來求出該黑色膜中樹脂成分與黑色材料的重量比例。另一方面，如果通過成分分析來確定樹脂成分和黑色材料各自的物質(zhì)，則可以求出兩物質(zhì)的比重，因此，可以由所得到的重量比例和各成分的比重來求出本實施方式的黑色膜中黑色材料的體積百分率。另外，對于本實施方式的第一黑色膜而言，黑色材料在膜中的平均分散粒徑需要為Inm以上且200nm以下。本實施方式中，使用的黑色材料的平均一次粒徑優(yōu)選為Inm以上，因此，平均分散粒徑小于Inm時，難以以粒子的形式存在。另一方面，平均分散粒徑超過200nm時，容易因黑色材料微粒在黑色膜中聚集而產(chǎn)生導(dǎo)電通路，因此，難以確保期望的體積電阻率，而且，在黑色材料微粒的聚集顯著的情況下，遮光性也會降低。上述在膜中的平均分散粒徑優(yōu)選為2nm以上且200nm以下，更優(yōu)選為5nm以上且200nm以下。需要說明的是，本實施方式的黑色膜中的平均分散粒徑由與用累積分布表示粒度時的累積值50%相對應(yīng)的粒徑(累積50%直徑中位直徑)表示。另外，第一黑色膜的上述黑色材料在膜中的粒度分布指標(biāo)D90%優(yōu)選為600nm以下，更優(yōu)選為500nm以下。在膜中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下時，能夠抑制粒徑的波動增大，能夠維持期望的體積電阻率并且能夠確保充分的遮光性。在此，上述在膜中的粒度分布指標(biāo)D90%是指用累積分布表示粒度時與累積值90%相對應(yīng)的粒徑(累積90%直徑)，作為表示存在于膜中的黑色材料粒子的粒徑的均勻性的指標(biāo)。需要說明的是，D90%的下限值沒有特別限定，由于優(yōu)選使用的黑色材料的平均粒徑的下限值為lnm，因此，在實際的制造工序中難以使D90%小于5nm。上述黑色材料在膜中的平均分散粒徑可以通過例如使用FIB (聚焦離子束)將膜試樣沿截面方向進(jìn)行切割使其形成薄片并利用透射電子顯微鏡對切割面進(jìn)行觀察來測定。本實施方式中，從觀察視野中選取一定數(shù)量的任意粒子(50個以上、更優(yōu)選為100個以上)，用同一面積的圓對各粒子圖像進(jìn)行近似，將該圓的直徑作為該粒子的粒徑，在此基礎(chǔ)上求出粒徑的累積分布，將與累積值50%相對應(yīng)的粒徑(中位直徑)作為在膜中的平均分散粒徑。另外，上述粒度分布指標(biāo)D90%以選擇的粒子的粒徑的累積90%直徑來求出。另外，累積值均基于個數(shù)。對于本實施方式的第一黑色膜，每I μ m厚度的光學(xué)濃度需要為I以上。每Ιμπι的光學(xué)濃度小于I時，黑色膜的厚度為約數(shù)微米，從而得不到充分的遮光性。另外，為了得到充分的遮光性，不得不增加膜厚，特別是在作為黑色矩陣等使用的情況下，由于膜厚增加而容易產(chǎn)生布線的斷線、顯示不均等。因此，即使使膜厚增加需要量以上，作為用于得到充分的遮光性的范圍，也要使每I μ m的光學(xué)濃度為I以上。另外，每I μ m的光學(xué)濃 度優(yōu)選為1. 2以上，更優(yōu)選為1. 5以上。在此，本實施方式的黑色材料的黑色度高，并且在樹脂中的分散性也優(yōu)良，因此，對于本實施方式的第一黑色膜而言，通過使黑色材料的量增加，也容易維持期望的體積電阻率并且使每I μ m的光學(xué)濃度為2以上。需要說明的是，每I μ m的光學(xué)濃度越高越優(yōu)選，但從測定上的極限出發(fā)，上限約為10。在此，上述每I μ m厚度的光學(xué)濃度可以通過下述方式求出。對于試樣，在透明基板上形成為膜狀而用于透射測定。利用透射式濃度計測定該膜狀試樣的光學(xué)濃度，并且使用觸針式表面形狀測定器等測定膜厚，將所得到的試樣的光學(xué)濃度值除以膜厚，由此，可以求出每Iym厚度的光學(xué)濃度。需要說明的是，預(yù)先使膜狀試樣的光學(xué)濃度為約4. O或4. O以下時，能夠防止測定精度的降低，因此優(yōu)選。另外，上述黑色膜的體積電阻率需要為10ηΩ -cm以上。這是因為，對于COA方式和BOA方式的液晶顯示元件、自發(fā)光型顯示裝置而言，使元件驅(qū)動用布線與黑色矩陣等或遮光壁接觸的結(jié)構(gòu)、或者在黑色矩陣或遮光壁上直接設(shè)置元件驅(qū)動用布線的結(jié)構(gòu)已成為主流，因此，使用上述黑色膜而形成的黑色矩陣等或遮光壁的體積電阻率低于IO11 Ω · cm時，容易在布線間發(fā)生短路，從而引起TFT元件的工作不良等。另外，對于IPS驅(qū)動型液晶而言，使用上述黑色膜而形成的黑色矩陣具有導(dǎo)電性時，也會在與用于驅(qū)動原有液晶的電場不同的方向上產(chǎn)生無用電場，從而誘發(fā)圖像的錯亂。該黑色膜的體積電阻率優(yōu)選為1012Ω · cm以上，更優(yōu)選為1013Ω · cm以上。黑色膜的體積電阻率越高越優(yōu)選，其上限沒有特別限制，通常為1018Ω · Cm以下。需要說明的是，體積電阻率的測定中，可以通過使用市售的體積電阻率計利用例如四探針法等來測定。此外，本實施方式的第一黑色膜的相對介電常數(shù)優(yōu)選在IkHz下為15以下，更優(yōu)選為12以下，進(jìn)一步優(yōu)選為6以下，特別優(yōu)選為5以下。黑色膜的相對介電常數(shù)為15以下時，在使用上述黑色膜而形 成黑色矩陣等或遮光壁的情況下，會降低寄生容量等給用于驅(qū)動液晶元件和發(fā)光元件的轉(zhuǎn)換信號帶來的影響，由此，能夠?qū)D像等的錯亂降低至肉眼觀察時幾乎沒有影響的程度。另外，黑色膜的相對介電常數(shù)為6以下時，在使用上述黑色膜而形成黑色矩陣等或遮光壁的情況下，能夠準(zhǔn)確地傳遞用于驅(qū)動液晶元件和發(fā)光元件的轉(zhuǎn)換信號，從而不會使圖像等產(chǎn)生錯亂。黑色膜的相對介電常數(shù)越小越優(yōu)選，其下限沒有特別限制，通常在IkHz下為2. O以上。但是，由于相對介電常數(shù)的影響與信號頻率成比例，因此，液晶元件和發(fā)光元件的轉(zhuǎn)換信號的驅(qū)動頻率慢時，未必需要使相對介電常數(shù)較低，此外，驅(qū)動頻率為DC級(IOHz以下)時，可以忽略相對介電常數(shù)的值本身。需要說明的是，黑色膜的相對介電常數(shù)的測定可以使用市售的LCR測量儀來進(jìn)行。對于本實施方式的第一黑色膜而言，通過得到高體積電阻率的值并且將相對介電常數(shù)的值抑制得較低，能夠適合用于COA方式和BOA方式的液晶顯示元件、自發(fā)光型顯示裝置的黑色矩陣等和遮光壁，其理由認(rèn)為如下。首先，可以列舉作為黑色材料的銀錫合金微?；蜚y錫合金微粒與銀微粒的混合微粒的黑色度比以往的作為黑色材料的炭黑等高。黑色度高是指，用于得到相同的遮光性所需的量少即可，g卩，使每I μ m厚度的光學(xué)濃度為I以上時膜中的黑色材料的體積百分率少于以往的黑色材料的體積百分率即可。這樣，由于黑色材料的體積百分率低，因此，在黑色膜中黑色材料微粒不會緊密地填塞。即，在微粒之間緊密地填塞的情況下，由于微粒之間接觸而形成導(dǎo)電通路，但本實施方式的黑色膜不會產(chǎn)生這種情況。作為其他理由，可以列舉提高了黑色材料的分散性。分散性高是指黑色材料的聚集度低。如上所述，即使在黑色材料的體積百分率低的情況下，黑色材料的分散性低時，黑色材料微粒之間也可能由于聚集、特別是呈鏈狀聚集而形成導(dǎo)電通路。但是，對于本實施方式的第一黑色膜而言，由于黑色材料的分散性高且平均分散粒徑小，因此，黑色材料均勻分散在黑色膜中，從而不會因鏈狀的聚集而形成導(dǎo)電通路。這樣，本實施方式的黑色膜中，黑色材料均勻分散而不會形成導(dǎo)電通路，因此，能夠得到高的體積電阻率。另外，黑色材料本身為金屬，相對介電常數(shù)非常高，但通過將其形成微小粒子后使其均勻分散在相對介電常數(shù)低的樹脂成分中而形成高電阻膜，能夠降低作為黑色膜的有效的相對介電常數(shù)。此外，由于黑色膜中的黑色材料的體積百分率低，因此，能夠進(jìn)一步提高使相對介電常數(shù)降低的效果。由此，能夠得到低的相對介電常數(shù)。需要說明的是，本實施方式的黑色材料如在后述的黑色材料分散液、黑色樹脂組合物中所記載的那樣，通過使用分散劑、分散助劑而進(jìn)行分散處理，能夠容易地實現(xiàn)在上述黑色膜中的分散粒徑的減小、粒度分布指標(biāo)的減小。這樣，對于通過使具有特征的黑色材料的分散性提高后存在于膜中而得到的本實施方式的黑色膜而言，通過使黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下且使在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，能夠得到IO11 Ω -cm以上的體積電阻率，并且還能夠使每Iym厚度的光學(xué)濃度為I以上。此外，能夠使IkHz下的相對介電常數(shù)為15以下。黑色材料作為本實施方式的第一黑色膜中使用的黑色材料，優(yōu)選選擇以銀和錫作為主要成分的金屬微粒。在此，上述“以銀和錫作為主要成分”是指金屬微粒中至少含有銀和錫這兩種成分并且銀和錫的總含量相對于金屬微粒整體為50質(zhì)量％以上。即，成分和含量相對于金屬微粒整體進(jìn)行規(guī) 定，而不是對各粒子本身的成分和含量進(jìn)行規(guī)定?！币詠?，已知粒徑為約Inm至約數(shù)百nm的金屬微粒(納米尺寸的金屬微粒)會通過金屬的表面等離子體吸收而呈現(xiàn)出各種色調(diào)，另外還已知該色調(diào)會隨著微粒的組成、粒徑發(fā)生變化。本實施方式中，選擇通過對組成、粒徑進(jìn)行調(diào)節(jié)而呈黑色的金屬微粒即可，作為這種黑色金屬微粒，可以選擇以銀和錫作為主要成分的金屬微粒。作為該金屬微粒，可以優(yōu)選使用銀錫合金微?；蜚y錫合金微粒與銀微粒的混合微粒。在此，以銀和錫作為主要成分的金屬微粒為銀錫合金微粒時，該銀錫合金微粒中銀成分的含有率、即銀成分相對于銀和錫的總量的比率(銀/(銀+錫)質(zhì)量％)優(yōu)選為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下,更優(yōu)選為60質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下,進(jìn)一步優(yōu)選為62質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下，特別優(yōu)選為65質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。另外，以銀和錫作為主要成分的金屬微粒為銀錫合金微粒與銀微粒的混合微粒時，該銀錫合金微粒與銀微粒的混合微粒中銀成分的含有率、即銀成分相對于銀和錫的總量的比率(銀/(銀+錫)質(zhì)量％)也優(yōu)選為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下,更優(yōu)選為60質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下,進(jìn)一步優(yōu)選為62質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下,特別優(yōu)選為65質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。將上述銀成分的含有率限定為上述范圍的理由在于，該銀成分的比率為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下時，光的反射率不會增高，形成具有充分的黑色度的黑色膜，從而能夠得到充分的光遮蔽性。需要說明的是，上述銀成分的優(yōu)選的含有率范圍表示在取一定量的上述銀錫合金微粒或上述銀錫合金微粒與銀微粒的混合微粒時該微粒整體中銀成分的優(yōu)選的含有率范圍，而不是表示各粒子中銀成分的優(yōu)選的含有率范圍。另外，在此，銀錫合金微粒為例如下述微粒，不僅可以包含具有銀錫合金的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的微粒(以下也稱為“銀錫合金相”)，而且還可以包含具有銀的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的微粒(以下也稱為“銀相”)。首先，作為具有銀錫合金相的微粒，已知在用化學(xué)式八^^叫表示銀錫合金時X的范圍為 O. 118 ^ X ^ O. 2285 的 ζ 相(空間群 P63/mmc)和 O. 237 ^ X ^ O. 25 的 ε 相(空間群Pmmn)(來源于Binary Alloy PhaseDiagram, ρ· 94-97)。將這些相的組成和空間群與X射線衍射的ICDD卡(JCPDS卡)進(jìn)行比較時，認(rèn)為ε相的X射線衍射數(shù)據(jù)相當(dāng)于Ag3Sn (IDCC71-0530)，ζ相的X射線衍射數(shù)據(jù)相當(dāng)于Ag4Sn (IDCC29-1151)。因此，如果是具有作為斜方晶系的ε相(Ag3Sn)或作為六方晶系的ζ相(Ag4Sn)的結(jié)構(gòu)的銀錫合金微粒，則能夠滿足化學(xué)穩(wěn)定性和黑色度。

其次，作為具有銀相、即銀的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的微粒，錫原子將銀結(jié)晶中的銀原子的一部分置換而形成的微粒，用化學(xué)式示此時的銀錫合金時Y的范圍為0〈Υ ( O. 115，在上述文獻(xiàn)中由(Ag)相(由以下的符號表示的空間群立方晶系)表示。數(shù)學(xué)式I
權(quán)利要求
1.一種黑色膜，其中， 至少含有樹脂成分和黑色材料， 所述黑色材料的體積百分率為2體積％以上且30體積％以下，在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下,并且,每I μ m厚度的光學(xué)濃度為I以上,體積電阻率為IO11 Ω *cm以上。
2.如權(quán)利要求1所述的黑色膜，其中，IkHz下的相對介電常數(shù)為15以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的黑色膜，其中，所述黑色材料在膜中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。
4.一種紅外線透射性黑色膜，其中， 含有黑色材料和樹脂成分， 所述黑色材料在膜中的平均分散粒徑為Inm以上且IOOnm以下， 波長560nm下的每I μ m厚度的透射率(T56tl)小于40%,且基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD56tl)與基于波長950nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD95tl)之比(0D95CI/0D56CI)為0.35以下。
5.如權(quán)利要求4所述的紅外線透射性黑色膜，其中，所述基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD56tl)與基于波長800nm以上且2500nm以下的近紅外線(NIR)波長范圍內(nèi)的各波長下的透射率的光學(xué)濃度(ODnik)之比(0Dnik/0D56Q)為0.40以下。
6.如權(quán)利要求4或5所述的紅外線透射性黑色膜，其中，所述黑色材料的體積百分率為1.O體積％以上且25體積％以下。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的黑色膜，其中，所述黑色材料為以銀和錫作為主要成分的金屬微粒。
8.如權(quán)利要求7所述的黑色膜，其中，所述金屬微粒包含銀錫合金微?；蛟撱y錫合金微粒與銀微粒的混合微粒，且滿足下述(I)或(2)， (1)所述銀錫合金微粒中銀成分相對于銀和錫的總量的含有率為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下， (2)所述銀錫合金微粒與銀微粒的混合微粒中銀成分相對于銀和錫的總量的含有率為45質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。
9.一種黑色樹脂組合物，用于形成權(quán)利要求1 3、7和8中任一項所述的黑色膜，其中， 至少含有黑色材料和樹脂形成成分或樹脂成分，該黑色材料在該黑色樹脂組合物中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，在該黑色樹脂組合物中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。
10.一種黑色樹脂組合物，用于形成權(quán)利要求4 8中任一項所述的黑色膜，其中， 至少含有黑色材料和樹脂形成成分或樹脂成分，該黑色樹脂組合物中的該黑色材料的平均分散粒徑為IOOnm以下。
11.一種黑色材料分散液，用于權(quán)利要求9所述的黑色樹脂組合物，其中， 黑色材料分散在分散介質(zhì)中，該黑色材料在分散液中的平均分散粒徑為Inm以上且200nm以下，在分散液中的粒度分布指標(biāo)D90%為600nm以下。
12.一種黑色材料分散液，用于權(quán)利要求10所述的黑色樹脂組合物，其中，黑色材料分散在分散介質(zhì)中，該黑色材料在分散液中的平均分散粒徑為IOOnm以下。
13.—種帶黑色膜的基材，其具有權(quán)利要求1 8中任一項所述的黑色膜。
14.一種圖像顯示裝置，其具有權(quán)利要求1 8中任一項所述的黑色膜。
全文摘要
本發(fā)明提供具有優(yōu)良的遮光性且賦予了一定的體積電阻率的黑色膜等，其中，含有黑色材料和樹脂成分，黑色材料的體積百分率為2體積%以上且30體積%以下，在膜中的平均分散粒徑為1nm以上且200nm以下，并且，每1μm厚度的光學(xué)濃度為1以上，體積電阻率為1011Ω·cm以上。另外，本發(fā)明提供對可見光具有優(yōu)良的遮光性且對紅外線具有一定值以上的透射性的紅外線透射性黑色膜等，其中，所述黑色材料在膜中的平均分散粒徑為1nm以上且50nm以下，波長560nm下的每1μm厚度的透射率(T560)小于40%，且基于波長560nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD560)與基于波長950nm下的透射率的光學(xué)濃度(OD950)之比(OD950/OD560)為0.35以下。
文檔編號G02B5/20GK103069316SQ20118004147
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者田中伸一, 國光康德, 加藤博貢, 川瀨剛 申請人:住友大阪水泥股份有限公司