[发明专利]形状各向异性金属微粒的制造方法、着色组合物、感光性转印材料、带黑色图像的基板、滤色器及液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及形状各向异性金属微粒的制造方法、含有该形状各向异性金属微粒的着色组合物、感光性转印材料、带黑色图像的基板、滤色器及液晶显示元件。

背景技术

黑色材料用着色组合物广泛用于印刷墨液、喷墨墨液、抗蚀剂、抗焊剂、等离子显示板(PDP)的隔壁、电介体图案、电极(导体回路)图案、电子部件的配线图案、导电膏、导电膜、黑矩阵(black matrix)等遮光图像等。所述遮光图像，除了包括设置在液晶显示装置、等离子显示器装置、电致发光(E L)显示装置、阴极射线管(CRT)显示装置等显示装置的周边部位的黑色的边缘、红、蓝、绿的像素间的格子状或条纹状的黑色部分，以及薄膜晶体管(TFT)遮光用的点状或线状的黑色图案等所谓的黑矩阵(以下也称为“BM”)之外，还包括各种遮光图像。

BM用于提高显示对比度，而且在使用了薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵驱动方式的液晶显示装置的情况中，用于防止由光产生的电流泄漏导致的图像质量下降，从而需要高的遮光性(以光密度OD计在3以上)。

另一方面，近年来虽然已经将液晶显示装置应用于TV，但就TV而言透过率低，而且使用高色纯度滤色器得到高亮度，因此具有背光的亮度变高的趋势，并且为了防止对比度的下降或周围边缘部分的透明，要求BM具有高遮光性。

另外，因TV长期设置在太阳光入射的房间，有可能存在太阳光导致的TFT的劣化，另外，即使从(1)由于OD高而有图像的紧缩感，即对比度高，及(2)在外部光线下液晶泛白而看不清的角度出发，也要求BM具有高遮光性。

作为将铬等金属膜作为遮光层的BM的形成方法，例如有如下方法：通过蒸镀法或溅射法制作金属薄膜，在该金属薄膜上涂布光致抗蚀剂，接着用具有BM用图案的光掩模将光致抗蚀剂曝光显影，之后对露出的金属薄膜进行蚀刻，最后通过剥离金属薄膜上的抗蚀剂层而形成BM(例如，参考非专利文献1)。

由于该方法使用金属薄膜，故具有即使膜厚小也能得到高遮光效果的优点。但因为该方法需要称为蒸镀法或溅射法的真空成膜工序或蚀刻工序，存在的问题是成本变高的同时对环境的负荷也不能无视。另外，由于是金属膜，其反射率高，并且在强外部光线下具有显示对比度低的问题。针对这一点，可以使用低反射铬膜(由金属铬和氧化铬的2层构成的膜等)作为上述金属薄膜的方法，但是不可否认的是成本会变得更高。

另外，作为其他的BM形成方法，还已知有使用含有遮光性颜料例如炭黑的感光性树脂组合物的方法。作为该方法，例如已知有自定位方式的BM形成方法，即在透明基板上形成红(R)、绿(G)和蓝(B)像素后，在该像素上涂布含有炭黑的感光性树脂组合物，从透明基板的R、G、B像素的非形成面侧进行整体曝光(例如，参考专利文献1)。

虽然上述方法与基于上述金属膜的蚀刻的方法相比较制造成本变低，但是若要得到充分的遮光性就存在膜厚变厚的问题。结果BM和R、G、B像素之间产生重叠(段差)，滤色器的平坦性变差而导致产生液晶显示元件的单元间隙不均、色彩不均等显示不良。

另一方面，人们提出了如下制作BM的方法：在透明基板上形成含有亲水性树脂的感光性抗蚀剂层，并隔着具有BM用图案的光掩模进行曝光、显影而在透明基板上形成凹凸(relief)，将该透明基板与成为非电解镀覆的催化剂的金属化合物的水溶液接触，使金属化合物含于凹凸中并干燥后，进行热处理，然后通过使上述透明基板上的凹凸与非电解镀覆液接触，制作在其内部均匀地分散有粒径0.01～0.05μm的遮光用的金属粒子的BM(例如，参考专利文献2)。作为上述金属粒子，记载有镍、钴、铁、铜、铬，作为具体例仅示有镍。

但是，该方法使用水的繁琐的处理工序多，即包括曝光显影工序的凹凸形成-非电解镀覆催化剂的赋予-热处理-非电解镀覆等。因此，不能奢望低成本地制造BM。

另外，以下专利文献3中记载了在制作黑色图案的着色组合物中使用磁性填充物的例子，但这些例子为10μm以上的厚膜，单位膜厚附近的浓度低，不能以薄膜低成本地制造遮光性能高的遮光图像。

另一方面，在以下专利文献4和5中记载了使用由金属微粒而得的纳米线作为导电材料的例子，但洗净、浓缩这些粒子时发现很多凝集物，使滤色器的平坦性变差的同时导致色彩不均等显示不良，因此不能作为显示装置用着色材料使用。

另外已知，使用含有形状各向异性金属微粒的着色组合物来制造黑色图案的方法虽然是在着色组合物中使用长径比为2以上的金属微粒的例子(例如，参考专利文献4)，但使用该金属微粒制造黑色滤色器时，会产生显示不均，并不能理想地作为黑矩阵基板。