JP5133658B2 - Photosensitive resin composition for black matrix, cured product and color filter using the same - Google Patents

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本発明は紫外線又は電子線を照射することにより硬化し、アルカリ現像処理によるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物及びこれを用いたカラーフィルターに関し、詳しくは、ブラックマトリックス用のレジストとして好適な感光性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a photosensitive resin composition that can be cured by irradiation with ultraviolet rays or an electron beam and can be patterned by alkali development, and a color filter using the same, and more particularly, a photosensitive resin suitable as a resist for a black matrix. The present invention relates to a functional resin composition.

カラー液晶表示装置は、光の透過量あるいは反射量を制御する液晶部とカラーフィルターとを構成要素とするが、そのカラーフィルターの製造方法は、通常、ガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面に黒色のマトリックス(ブラックマトリックス)を形成し、続いて、赤、緑、青の異なる色相を順次、ストライプ状あるいはモザイク状等の色パターンで形成する方法が用いられている。ここ数年、液晶テレビ、液晶モニター、カラー液晶携帯電話などあらゆる分野でカラー液晶表示装置が用いられてきており、カラーフィルターはこれらカラー液晶表示装置の視認性を左右する重要な部材の一つである。パターンサイズはカラーフィルターの用途やそれぞれの色により異なるが、赤、緑、青の画素は100μmから50μm以下へ、ブラックマトリックスは20μmから10μm以下へそれぞれ細線化されている。従って、カラーフィルターを得るための感光性樹脂組成物には高い寸法精度によるパターン形成が求められている。   A color liquid crystal display device has a liquid crystal part for controlling the amount of light transmitted or reflected and a color filter as components, and the manufacturing method of the color filter is usually applied to the surface of a transparent substrate such as glass or plastic sheet. A method is used in which a black matrix (black matrix) is formed, and then different hues of red, green, and blue are sequentially formed in a color pattern such as a stripe shape or a mosaic shape. In recent years, color liquid crystal display devices have been used in various fields such as liquid crystal televisions, liquid crystal monitors, and color liquid crystal mobile phones, and color filters are one of the important components that influence the visibility of these color liquid crystal display devices. is there. The pattern size varies depending on the use of the color filter and each color, but the red, green and blue pixels are thinned from 100 μm to 50 μm or less, and the black matrix is thinned from 20 μm to 10 μm or less. Therefore, the photosensitive resin composition for obtaining a color filter is required to form a pattern with high dimensional accuracy.

一般に、このような用途における感光性樹脂組成物には、重合性不飽和結合を持った多官能光硬化性モノマー、アルカリ可溶性のバインダー樹脂、光重合開始剤等を含んだものが用いられている。   Generally, a photosensitive resin composition for such an application includes a polyfunctional photocurable monomer having a polymerizable unsaturated bond, an alkali-soluble binder resin, a photopolymerization initiator, and the like. .

例えば、特開昭61-213213号公報(特許文献1)や特開平1-152449号公報(特許文献2)には、カラーフィルター用材料としての応用が例示され、バインダー樹脂としてカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステルと、無水マレイン酸と、他の重合性モノマーとの共重合体が開示されている。しかしながら、ここに開示された共重合体は、それがランダム共重合体であるために、光照射部分内並びに光未照射部分内でアルカリ溶解速度の分布が生じ、現像操作時のマージンが狭く、また鋭角なパターン形状や微細パターンを得ることが困難である。特に、高濃度の顔料を含む場合には露光感度が著しく低下し、微細なネガ型パターンを得ることができない。また、特開平4-340965号公報(特許文献3)には、1分子中に重合性不飽和二重結合とカルボキシル基とを有するアルカリ可溶性不飽和化合物が、カラーフィルター等のネガ型パターン形成に有効であることについて開示されている。アルカリ可溶性を有する分子が光照射により不溶化することから、前述のバインダー樹脂と多官能重合性モノマーとの組み合わせに比較して高感度となることが予測されるが、ここで例示されている化合物はフェノールオリゴマーの水酸基に重合性不飽和結基であるアクリル酸と酸無水物とを任意に付加させたものであり、このような提案の場合も分子組成の不均一性からアルカリ溶解速度の分布が広く、微細なネガ型パターンを形成することは困難である。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-213213 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-152449 (Patent Document 2) exemplify application as a material for a color filter, and has a carboxyl group as a binder resin ( Copolymers of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid esters, maleic anhydride and other polymerizable monomers are disclosed. However, since the copolymer disclosed here is a random copolymer, an alkali dissolution rate distribution occurs in the light irradiated part as well as in the light non-irradiated part, and the margin during the developing operation is narrow. In addition, it is difficult to obtain an acute pattern shape or a fine pattern. In particular, when a high concentration of pigment is included, the exposure sensitivity is remarkably lowered, and a fine negative pattern cannot be obtained. JP-A-4-340965 (Patent Document 3) discloses that an alkali-soluble unsaturated compound having a polymerizable unsaturated double bond and a carboxyl group in one molecule can form a negative pattern such as a color filter. It is disclosed that it is effective. Since molecules having alkali solubility are insolubilized by light irradiation, it is predicted that the sensitivity will be higher than the combination of the binder resin and the polyfunctional polymerizable monomer described above, but the compounds exemplified here are Acrylic acid and acid anhydride, which are polymerizable unsaturated bonds, are arbitrarily added to the hydroxyl group of the phenol oligomer, and even in such a proposal, the distribution of the alkali dissolution rate is due to the heterogeneity of the molecular composition. It is difficult to form a wide and fine negative pattern.

一方、特開平4−345673号公報(特許文献4)、特開平4−345608号公報(特許文献5)、特開平4−355450号公報(特許文献6)、及び特開平4−363311号公報(特許文献7)には、ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応生成物を用いた液状樹脂が開示されている。しかしながら、これらによって例示されている樹脂は、エポキシ(メタ)アクリレートと酸一無水物との反応生成物であるために分子量が小さい。そのため、化合物の感度が低く、微細なパターンを形成することができない。   On the other hand, JP-A-4-345673 (Patent Document 4), JP-A-4-345608 (Patent Document 5), JP-A-4-355450 (Patent Document 6), and JP-A-4-363311 ( Patent Document 7) discloses a liquid resin using a reaction product of an epoxy (meth) acrylate having a bisphenolfluorene structure and an acid anhydride. However, the resins exemplified by them have a low molecular weight because they are reaction products of epoxy (meth) acrylate and acid monoanhydride. Therefore, the sensitivity of the compound is low and a fine pattern cannot be formed.

また、特開平5-339356号公報(特許文献8)、特開平5-146132号公報(特許文献9)、及びWO94/00801号パンフレット(特許文献10)にはジヒドロキシプロピルアクリレート化合物と酸二無水物との共重合によるアルカリ現像性不飽和樹脂組成物、または、酸一無水物及び酸二無水物とジヒドロキシプロピルアクリレート化合物との共重合によるアルカリ現像性不飽和樹脂組成物が開示されている。この場合、酸二無水物とジヒドロキシプロピルアクリレート化合物との共重合が進行してオリゴマーが得られる。しかしながら、繰り返し単位中の重合性不飽和結合数が一定であることから、架橋密度の向上は図れず、高濃度顔料下では細線パターンを形成する事が困難な場合があり、改良の余地がある。   JP-A-5-339356 (Patent Document 8), JP-A-5-146132 (Patent Document 9), and WO94 / 00801 pamphlet (Patent Document 10) disclose a dihydroxypropyl acrylate compound and an acid dianhydride. An alkali-developable unsaturated resin composition obtained by copolymerization with acid or an alkali-developable unsaturated resin composition obtained by copolymerization of acid monoanhydride and acid dianhydride with a dihydroxypropyl acrylate compound is disclosed. In this case, the copolymerization of the acid dianhydride and the dihydroxypropyl acrylate compound proceeds to obtain an oligomer. However, since the number of polymerizable unsaturated bonds in the repeating unit is constant, the crosslinking density cannot be improved, and it may be difficult to form a fine line pattern under a high concentration pigment, and there is room for improvement. .

更に、特開平9-325494号公報(特許文献11)にはカルボキシル基含有共重合体の分子量を増加させてアルカリ可溶性樹脂組成物の多官能化を行っている。しかしながら、この場合も前述の特許文献と同様に、繰り返し単位中の重合性不飽和結合数が一定であることから、架橋密度の向上は図れない。
特開昭61-213213号公報 特開平1-152449号公報 特開平4-340965号公報 特開平4−345673号公報 特開平4−345608号公報 特開平4−355450号公報 特開平4−363311号公報 特開平5-339356号公報 特開平5-146132号公報 WO94/00801号パンフレット 特開平9-325494号公報
Furthermore, JP-A-9-325494 (Patent Document 11) increases the molecular weight of the carboxyl group-containing copolymer to carry out polyfunctionalization of the alkali-soluble resin composition. However, in this case as well, the crosslinking density cannot be improved because the number of polymerizable unsaturated bonds in the repeating unit is constant as in the above-mentioned patent document.
JP 61-213213 Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-152449 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-340965 JP-A-4-345673 JP-A-4-345608 JP-A-4-355450 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-363311 JP-A-5-339356 JP-A-5-146132 WO94 / 00801 pamphlet JP-A-9-325494

そこで、本発明者らは、上述したような、従来の感光性樹脂組成物における課題を解決するために鋭意検討した結果、重合性不飽和基を含有するジオール化合物とテトラカルボン酸又はその酸二無水物とを反応させて得られるカルボキシル基含有共重合体に、重合性不飽和結合基を含有するエポキシ化合物を反応させ、更にジカルボン酸又はその酸一無水物を反応させることにより、感光性樹脂組成物の形成に好適なアルカリ可溶性樹脂が得られることを見出した。そして、このアルカリ可溶性樹脂を用いることで、アルカリ現像液に対する溶解性を制御しつつ架橋密度を向上させ、硬化部と未硬化部のアルカリ現像液に対する溶解度差が大きくなり、細線パターンが綺麗に形成できると共に、高感度で現像密着マージンの広い感光性樹脂組成物を得ることに成功した。   Therefore, as a result of intensive studies to solve the problems in the conventional photosensitive resin composition as described above, the present inventors have found that a diol compound containing a polymerizable unsaturated group and a tetracarboxylic acid or an acid diacid thereof. By reacting a carboxyl group-containing copolymer obtained by reacting with an anhydride with an epoxy compound containing a polymerizable unsaturated bond group, and further reacting with a dicarboxylic acid or its acid monoanhydride, a photosensitive resin is obtained. It has been found that an alkali-soluble resin suitable for forming a composition can be obtained. By using this alkali-soluble resin, the crosslink density is improved while controlling the solubility in alkali developer, the difference in solubility between the hardened part and the uncured part in the alkaline developer is increased, and fine line patterns are formed beautifully. In addition, it has succeeded in obtaining a photosensitive resin composition having high sensitivity and a wide development adhesion margin.

従って、本発明の目的は、特に高濃度の遮光性顔料を添加しても微細パターンの形成に優れ、高遮光又は高精彩カラーフィルター用ブラックマトリックス材料として好適なブラックマトリックス用感光性樹脂組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition for a black matrix that is excellent in forming a fine pattern even when a light-shielding pigment having a high concentration is added, and is suitable as a black matrix material for a high light-shielding or high-definition color filter. It is to provide.

また、本発明の別の目的は、上記感光性樹脂組成物を用いて得た硬化物及びカラーフィルターを提供するものである。   Another object of the present invention is to provide a cured product and a color filter obtained by using the photosensitive resin composition.

すなわち、本発明は、(i)下記一般式(1)で表されて、1分子内にカルボン酸残基及び重合性不飽和基を有するアルカリ可溶性樹脂、

Figure 0005133658
(ただし、R1、R2、R3、及びR4は、独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を示し、R5は水素原子又はメチル基を示す。また、Xは-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-フルオレニレン基又は直結合を示し、Yは4価のカルボン酸残基を示す。Gは重合性二重結合とカルボキシル基を有する置換基を示す。Zは下記一般式(2)で表される置換基を示し、nは1〜20の数を表す。)
Figure 0005133658
(但し、Lは2または3価のカルボン酸残基を示し、pは1または2である)
(ii)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(iii)光重合開始剤、及び
(iv)遮光性顔料
を必須の成分として含有することを特徴とするブラックマトリックス用感光性樹脂組成物である。 That is, the present invention provides (i) an alkali-soluble resin represented by the following general formula (1) and having a carboxylic acid residue and a polymerizable unsaturated group in one molecule;
Figure 0005133658
(Wherein, R 1, R 2, R 3, and R 4 are independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. X is -CO-, -SO 2- , -C (CF 3 ) 2- , -Si (CH 3 ) 2- , -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -O-, 9 , 9-fluorenylene group or a direct bond, Y represents a tetravalent carboxylic acid residue, G represents a substituent having a polymerizable double bond and a carboxyl group, and Z is represented by the following general formula (2). And n represents a number of 1 to 20.)
Figure 0005133658
(However, L represents a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and p is 1 or 2.)
(Ii) a photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond,
A photosensitive resin composition for a black matrix comprising (iii) a photopolymerization initiator and (iv) a light-shielding pigment as essential components.

また、本発明は、上記感光性樹脂組成物を硬化させて得た硬化物である。   Moreover, this invention is the hardened | cured material obtained by hardening the said photosensitive resin composition.

更に、本発明は、上記感光性樹脂組成物を塗布し、硬化させて得られる硬化物によって形成されたカラーフィルターである。   Furthermore, this invention is the color filter formed of the hardened | cured material obtained by apply | coating the said photosensitive resin composition and making it harden | cure.

以下、本発明の感光性樹脂組成物について詳細に説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂を主成分として含有するアルカリ現像型感光性樹脂組成物としての性質を有する樹脂組成物である。一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂は、(メタ)アクリル酸を有するジオール化合物に由来する光重合性不飽和基を有するためにラジカル重合性を有するほか、ジカルボン酸又はその酸一無水物及びテトラカルボン酸又はその酸二無水物に由来する酸性基を含有するためアルカリ可溶性を有する。
Hereinafter, the photosensitive resin composition of the present invention will be described in detail.
The photosensitive resin composition of the present invention is a resin composition having properties as an alkali developing photosensitive resin composition containing an alkali-soluble resin represented by the general formula (1) as a main component. The alkali-soluble resin represented by the general formula (1) has a photopolymerizable unsaturated group derived from a diol compound having (meth) acrylic acid, and thus has radical polymerizability, as well as dicarboxylic acid or its acid monoanhydride. And has an acid solubility derived from tetracarboxylic acid or acid dianhydride, and thus has alkali solubility.

一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂は、ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物に(メタ)アクリル酸を反応させ、得られた重合性不飽和基を有するジオール化合物にテトラカルボン酸類又はその酸二無水物を反応させ、得られた反応物に更に重合性二重結合を含有するオキシラン化合物を反応させ、更にジカルボン酸類又はその酸一無水物を反応させて得られたカルボキシル基含有交互共重合体である。一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂は、重合性不飽和二重結合とカルボキシル基とを併せ持つため、アルカリ現像型感光性樹脂組成物に優れた光硬化性、良現像性、パターニング特性を与えて保護膜、遮光膜、赤、緑、青の各画素の物性向上をもたらす。   The alkali-soluble resin represented by the general formula (1) is obtained by reacting (meth) acrylic acid with an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from bisphenols, to obtain a diol compound having a polymerizable unsaturated group. Obtained by reacting a tetracarboxylic acid or its acid dianhydride, reacting the resulting reaction product with an oxirane compound containing a polymerizable double bond, and further reacting with a dicarboxylic acid or its acid monoanhydride. It is a carboxyl group-containing alternating copolymer. Since the alkali-soluble resin of the general formula (1) has both a polymerizable unsaturated double bond and a carboxyl group, it gives excellent photocurability, good developability, and patterning characteristics to the alkali-developable photosensitive resin composition. The physical properties of the protective film, light shielding film, red, green, and blue pixels are improved.

一般式(1)で表わされるアルカリ可溶性樹脂の製造方法について詳細に説明する。まず、一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂は、ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物、特に好ましくは一般式(3)で表されるエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる重合成不飽和基を含有するジオール化合物から誘導される。

Figure 0005133658
The method for producing the alkali-soluble resin represented by the general formula (1) will be described in detail. First, the alkali-soluble resin of the general formula (1) is an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from bisphenols, particularly preferably an epoxy compound represented by the general formula (3) and (meth) acrylic acid. It is derived from a diol compound containing a polysynthetic unsaturated group obtained by the reaction.
Figure 0005133658

上記の一般式(3)において、R1、R2、R3、及びR4は、独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を示すが、好ましくは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、又はフェニル基であり、さらに好ましくは水素原子である。また、Xは-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-フルオレニレン基又は直結合を示すが、9,9-フルオレニレン基であるのが好ましい。ここで、9,9-フルオレニレン基は、下記式一般式(4)で表される基をいう。

Figure 0005133658
In the above general formula (3), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, preferably a hydrogen atom. , An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group, and more preferably a hydrogen atom. X represents —CO—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —Si (CH 3 ) 2 —, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —O—, 9 , 9-fluorenylene group or a direct bond, preferably 9,9-fluorenylene group. Here, the 9,9-fluorenylene group refers to a group represented by the following general formula (4).
Figure 0005133658

このようなエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応は、公知の方法を使用することができ、例えばエポキシ化合物1モルに対し、約2モルの(メタ)アクリル酸を使用して行う。この反応で得られる反応物は、例えば前記特許文献6等に記載されている。この反応で得られる反応物は重合性不飽和基を含有するジオール化合物であり、下記一般式(6)で表されるようなエポキシ(メタ)アクリレート化合物である。

Figure 0005133658
Such a reaction between the epoxy compound and (meth) acrylic acid can be carried out using a known method, for example, using about 2 moles of (meth) acrylic acid per mole of the epoxy compound. The reactant obtained by this reaction is described in, for example, Patent Document 6 mentioned above. The reaction product obtained by this reaction is a diol compound containing a polymerizable unsaturated group, and is an epoxy (meth) acrylate compound represented by the following general formula (6).
Figure 0005133658

一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂を与える好ましいビスフェノール類としては、次のようなものが挙げられる。ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)エーテル等である。また、Xが9,9−フルオレニル基である9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-フルオロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)フルオレン等も好ましく挙げられる。更には、4,4'-ビフェノール、3,3'-ビフェノール等も好ましく挙げられる。   Preferred bisphenols that give the alkali-soluble resin of the general formula (1) include the following. Bis (4-hydroxyphenyl) ketone, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) ketone, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) ketone, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4 -Hydroxy-3,5-dimethylphenyl) sulfone, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) sulfone, bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) Hexafluoropropane, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxyphenyl) dimethylsilane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) dimethylsilane, bis (4- Hydroxy-3,5-dichlorophenyl) dimethylsilane, bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) Methane, bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) propane, 2 , 2-bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-chlorophenyl) propane, Bis (4-hydroxyphenyl) ether, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) ether, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) ether and the like. In addition, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- Hydroxy-3-chlorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-bromophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-fluorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- Hydroxy-3,5-dimethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) fluorene, etc. are also preferred Can be mentioned. Furthermore, 4,4′-biphenol, 3,3′-biphenol and the like are also preferred.

一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂は、上記のようなビスフェノール類から誘導されるエポキシ化合物から得ることができるが、かかるエポキシ化合物の他にフェノールノボラック型エポキシ化合物や、クレゾールノボラック型エポキシ化合物等も2個のグリシジルエーテル基を有する化合物を有意に含むものであれば使用することができる。また、ビスフェノール類をグリシジルエーテル化する際に、下記一般式(5)で表わされるオリゴマー単位が混入することになるが、この一般式(5)におけるmの平均値が0〜10、好ましくは0〜2の範囲であれば、本樹脂組成物の性能に問題はない。

Figure 0005133658
The alkali-soluble resin of the general formula (1) can be obtained from an epoxy compound derived from bisphenols as described above. In addition to such an epoxy compound, a phenol novolac type epoxy compound, a cresol novolak type epoxy compound, and the like are also available. Any compound that significantly contains a compound having two glycidyl ether groups can be used. Further, when bisphenols are glycidyl etherified, oligomer units represented by the following general formula (5) are mixed, and the average value of m in the general formula (5) is 0 to 10, preferably 0. If it is in the range of ˜2, there is no problem in the performance of the resin composition.
Figure 0005133658

次に、重合性不飽和基を含有するジオール化合物、テトラカルボン酸又はその酸二無水物、重合性不飽和基を含有するオキシラン化合物、及びジカルボン酸又はその酸一無水物の反応による一般式(1)で表される本発明のアルカリ可溶性樹脂の製造方法を説明する。本発明のアルカリ可溶性樹脂の製造方法の一例を下記反応式(I)に示す。

Figure 0005133658
(ただし、R1、R2、R3、R4、R5、X、Y及びGは上記一般式(1)の場合と同じである。また、R6は2価のアルキレン基、R7は水素原子またはメチル基を示し、Zは上記一般式(2)で表される置換基を示す。更に、nは1〜20の数であり、pは一般式(2)の場合と同じであり、qは0または1の数を示す。) Next, a general formula (9) by reaction of a diol compound containing a polymerizable unsaturated group, a tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof, an oxirane compound containing a polymerizable unsaturated group, and a dicarboxylic acid or an acid monoanhydride thereof. A method for producing the alkali-soluble resin of the present invention represented by 1) will be described. An example of the method for producing the alkali-soluble resin of the present invention is shown in the following reaction formula (I).
Figure 0005133658
(However, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , X, Y and G are the same as those in the general formula (1). R 6 is a divalent alkylene group, R 7 Represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a substituent represented by the general formula (2), n represents a number of 1 to 20, and p is the same as in the general formula (2). And q represents a number of 0 or 1.)

上記反応式(I)について、先ず、前述のエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応で得られた上記一般式(6)のエポキシ(メタ)アクリレート化合物(重合性不飽和基を含有するジオール化合物)と酸成分とを反応させて一般式(7)で表される化合物(カルボキシル基を有する反応物)を得る。この際使用する溶媒、触媒等の反応条件に関しては特に制限されないが、例えば水酸基を持たず、反応温度より高い沸点を有する溶媒を反応溶媒として用いるのがよく、このような溶媒としては、例えば、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶媒や、ジグライム、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の高沸点のエーテル系若しくはエステル系の溶媒や、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶媒等であるのがよい。また、使用する触媒としては、例えばテトラエチルアンモニウムブロマイド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等のアンモニウム塩、トリフェニルホスフィン、トリス(2、6-ジメトキシフェニル)ホスフィン等のホスフィン類等の公知のものを使用することができる。これらについては前記特許文献11に詳細に記載されている。また、酸成分としては、エポキシ(メタ)アクリレート化合物分子中の水酸基と反応し得る酸二無水物(B)を使用するのがよい。この酸成分は飽和又は不飽和のどちらでも効果的である。このうち、酸二無水物(B)としては、飽和直鎖炭化水素テトラカルボン酸の酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸の酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸の酸二無水物等を使用することができる。   Regarding the above reaction formula (I), first, the epoxy (meth) acrylate compound (diol containing a polymerizable unsaturated group) of the above general formula (6) obtained by the reaction of the aforementioned epoxy compound with (meth) acrylic acid. Compound) and an acid component are reacted to obtain a compound represented by the general formula (7) (reactant having a carboxyl group). There are no particular restrictions on the reaction conditions such as the solvent and catalyst used at this time. For example, a solvent having no hydroxyl group and having a boiling point higher than the reaction temperature is preferably used as the reaction solvent. Cellosolve solvents such as ethyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate, high boiling point ether or ester solvents such as diglyme, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, diisobutyl ketone, etc. It may be a ketone solvent or the like. The catalyst used may be a known catalyst such as ammonium salts such as tetraethylammonium bromide and triethylbenzylammonium chloride, and phosphines such as triphenylphosphine and tris (2,6-dimethoxyphenyl) phosphine. it can. These are described in detail in the aforementioned Patent Document 11. Moreover, as an acid component, it is good to use the acid dianhydride (B) which can react with the hydroxyl group in an epoxy (meth) acrylate compound molecule | numerator. This acid component is effective either saturated or unsaturated. Among these, as acid dianhydride (B), acid dianhydride of saturated linear hydrocarbon tetracarboxylic acid, acid dianhydride of alicyclic tetracarboxylic acid, acid dianhydride of aromatic tetracarboxylic acid, etc. Can be used.

ここで、飽和直鎖炭化水素テトラカルボン酸の酸二無水物としては、例えば、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ヘキサンテトラカルボン酸の酸二無水物等を挙げることができ、更には飽和環状炭化水素が置換された飽和環状テトラカルボン酸の酸二無水物でもよい。   Here, examples of the acid dianhydride of the saturated linear hydrocarbon tetracarboxylic acid include butane tetracarboxylic acid, pentane tetracarboxylic acid, hexane tetracarboxylic acid dianhydride, and the like. It may be an acid dianhydride of a saturated cyclic tetracarboxylic acid substituted with a cyclic hydrocarbon.

また、脂環式テトラカルボン酸の酸二無水物としては、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、シクロへプタンテトラカルボン酸、ノルボルナンテトラカルボン酸の酸二無水物等を挙げることができ、更には飽和炭化水素が置換された脂環式テトラカルボン酸の酸二無水物でもよい。また、芳香族テトラカルボン酸の酸二無水物としては、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸の酸二無水物等を挙げることができる。本発明における酸二無水物として好ましくはビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸の酸二無水物であり、さらに好ましくはビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸の酸二無水物である。これら酸二無水物は、2種以上を併せて使用することもできる。   In addition, as the acid dianhydride of alicyclic tetracarboxylic acid, cyclobutanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, cycloheptanetetracarboxylic acid, norbornanetetracarboxylic acid dianhydride, etc. Furthermore, the acid dianhydride of the alicyclic tetracarboxylic acid by which the saturated hydrocarbon was substituted may be sufficient. Examples of the acid dianhydride of aromatic tetracarboxylic acid include pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, biphenyl tetracarboxylic acid, biphenyl ether tetracarboxylic acid, and diphenylsulfone tetracarboxylic acid dianhydride. it can. The acid dianhydride in the present invention is preferably an acid dianhydride of biphenyl tetracarboxylic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, or biphenyl ether tetracarboxylic acid, and more preferably an acid dianhydride of biphenyl tetracarboxylic acid or biphenyl ether tetracarboxylic acid. It is a thing. Two or more of these acid dianhydrides can be used in combination.

エポキシ(メタ)アクリレート化合物と酸成分とを反応させて一般式(7)で表わされる化合物を製造する方法については、特に限定されるものでなく、例えば前記特許文献11に記載されているように、反応温度が90〜140℃でエポキシ(メタ)アクリレート化合物とテトラカルボン酸二無水物を反応させるような公知の方法を採用することができる。好ましくは、一般式(7)で表される化合物の末端が水酸基となるように、一般式(6)で表される重合性不飽和基を有するジオール化合物(A)と酸二無水物(B)とのモル比〔(B)/(A)〕が50モル%以上100モル%未満となるように定量的に反応させることが望ましい。モル比が50モル%未満の場合は、未反応エポキシ(メタ)アクリレート化合物の含有量が増大してアルカリ可溶性樹脂組成物の経時安定性低下が懸念される。一方、モル比が100モル%以上の場合は、一般式(7)で表される化合物の末端が酸無水物となり、また、未反応酸二無水物の含有量が増大して後にオキシラン化合物を反応させる際の副反応が懸念される。また、反応温度としては、90〜130℃で仕込み原料を均一に溶解させると共に反応を行い、引き続いて40〜80℃で反応及び熟成を行うことが好ましい。   A method for producing a compound represented by the general formula (7) by reacting an epoxy (meth) acrylate compound with an acid component is not particularly limited. For example, as described in Patent Document 11 above, A known method such as reacting an epoxy (meth) acrylate compound with tetracarboxylic dianhydride at a reaction temperature of 90 to 140 ° C. can be employed. Preferably, the diol compound (A) having a polymerizable unsaturated group represented by the general formula (6) and the acid dianhydride (B) so that the terminal of the compound represented by the general formula (7) is a hydroxyl group. It is desirable to make the reaction quantitatively so that the molar ratio [(B) / (A)] to 50) is less than 100 mol%. When the molar ratio is less than 50 mol%, the content of the unreacted epoxy (meth) acrylate compound is increased, and there is a concern that the stability over time of the alkali-soluble resin composition is lowered. On the other hand, when the molar ratio is 100 mol% or more, the terminal of the compound represented by the general formula (7) becomes an acid anhydride, and the content of unreacted acid dianhydride increases and the oxirane compound is added later. There are concerns about side reactions during the reaction. The reaction temperature is preferably 90 to 130 ° C. and the raw materials are uniformly dissolved and reacted, followed by reaction and aging at 40 to 80 ° C.

引き続き、前記一般式(7)で表される化合物に、オキシラン化合物(C)を反応させ、一般式(8)で表される化合物〔水酸基を有する反応物〕を得る。オキシラン化合物(C)としては、重合性二重結合を1つ以上含有し、かつオキシラン環を1つ含有する化合物であり、グリシジル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメタクリレート等が挙げられる。   Subsequently, the compound represented by the general formula (7) is reacted with the oxirane compound (C) to obtain the compound represented by the general formula (8) [reactant having a hydroxyl group]. The oxirane compound (C) is a compound containing one or more polymerizable double bonds and one oxirane ring, such as glycidyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether, 3 1, 4-epoxycyclohexyl methacrylate and the like.

一般式(8)で表される化合物の製造方法については、特に限定されるものでなく、カルボン酸とエポキシ化合物の付加反応の一般的反応条件を用いることができる。また、前述の特許文献11に記載されているように、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂とアクリル酸を、テトラエチルアンモニウムブロマイド等を触媒として用いて100℃で反応させるような、エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応によるエポキシ(メタ)アクリレート化合物の製造方法も参考にすることができる。一般式(8)で表される化合物を合成する際の反応温度としては、40〜120℃の範囲が好ましく、より好ましくは、40〜90℃である。一般式(8)で表される化合物を合成する際のオキシラン化合物(C)のモル比は、前記一般式(7)で表される化合物の反応の際に用いた酸二無水物(B)に対して、すなわちモル比〔(C)/(B)〕が、好ましくは160〜220モル%であるのがよい。モル比が160モル%未満の場合は、未反応カルボン酸が存在することによって一般式(8)で表される化合物中の酸二無水物由来のエステル結合の一部がハーフエステルとなるために、酸無水物の再生反応による分子量低下が懸念される。一方、モル比が220モル%を超える場合は、未反応オキシラン化合物に由来する副反応等による一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂の経時変化が懸念される。   About the manufacturing method of the compound represented by General formula (8), it does not specifically limit, The general reaction conditions of addition reaction of carboxylic acid and an epoxy compound can be used. In addition, as described in the above-mentioned Patent Document 11, an epoxy compound and (meth) acrylic acid that react bisphenolfluorene type epoxy resin and acrylic acid at 100 ° C. using tetraethylammonium bromide or the like as a catalyst. The manufacturing method of the epoxy (meth) acrylate compound by reaction with can also be referred. The reaction temperature for synthesizing the compound represented by the general formula (8) is preferably in the range of 40 to 120 ° C, more preferably 40 to 90 ° C. The molar ratio of the oxirane compound (C) when synthesizing the compound represented by the general formula (8) is the acid dianhydride (B) used in the reaction of the compound represented by the general formula (7). In other words, the molar ratio [(C) / (B)] is preferably 160 to 220 mol%. When the molar ratio is less than 160 mol%, part of the ester bond derived from the acid dianhydride in the compound represented by the general formula (8) becomes a half ester due to the presence of the unreacted carboxylic acid. There is a concern that the molecular weight may decrease due to the regeneration reaction of the acid anhydride. On the other hand, when the molar ratio exceeds 220 mol%, there is a concern about the change over time of the alkali-soluble resin represented by the general formula (1) due to a side reaction or the like derived from the unreacted oxirane compound.

引き続き、上述の一般式(8)で表される化合物の水酸基と酸一無水物(D)とを反応させ、一般式(9)で表されるアルカリ可溶性樹脂を得る。ここで、酸一無水物(D)としては、飽和直鎖炭化水素ジカルボン酸の酸無水物、飽和環状炭化水素ジカルボン酸の酸無水物、芳香族ジカルボン酸の酸無水物等を使用することができる。このうち、飽和直鎖炭化水素ジカルボン酸の酸無水物としては、例えば、コハク酸、アセチルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、シトラリンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、クエン酸、酒石酸、オキソグルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、ジグリコール酸等の無水物を挙げることができ、更には炭化水素基が置換された直鎖炭化水素ジカルボン酸無水物でもよい。また、飽和環状炭化水素ジカルボン酸の酸無水物としては、例えば、ヘキサヒドロフタル酸、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、ヘキサヒドロトリメリット酸等の酸無水物を挙げることができ、更には飽和炭化水素が置換された脂環式ジカルボン酸の酸無水物でもよい。また、不飽和ジカルボン酸の酸無水物としては、例えば、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、クロレンド酸、トリメリット酸の酸無水物挙げることができる。これらのなかで、酸一無水物(D)として好ましくはコハク酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロトリメリット酸、フタル酸、トリメリット酸の無水物であり、さらに好ましくはコハク酸、イタコン酸、テトラヒドロフタルの酸無水物である。なお、一般式(9)で表されるアルカリ可溶性樹脂は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂の一例であることは言うまでもない。   Subsequently, the hydroxyl group of the compound represented by the general formula (8) is reacted with the acid monoanhydride (D) to obtain an alkali-soluble resin represented by the general formula (9). Here, as the acid monoanhydride (D), an acid anhydride of a saturated linear hydrocarbon dicarboxylic acid, an acid anhydride of a saturated cyclic hydrocarbon dicarboxylic acid, an acid anhydride of an aromatic dicarboxylic acid, or the like may be used. it can. Among these, examples of the acid anhydride of the saturated linear hydrocarbon dicarboxylic acid include succinic acid, acetyl succinic acid, adipic acid, azelaic acid, citramalic acid, malonic acid, glutaric acid, citric acid, tartaric acid, oxoglutaric acid, pimelin. Examples thereof include anhydrides such as acid, sebacic acid, suberic acid, and diglycolic acid, and may also be linear hydrocarbon dicarboxylic acid anhydrides substituted with hydrocarbon groups. Examples of acid anhydrides of saturated cyclic hydrocarbon dicarboxylic acids include acid anhydrides such as hexahydrophthalic acid, cyclobutane dicarboxylic acid, cyclopentane dicarboxylic acid, norbornane dicarboxylic acid, and hexahydrotrimellitic acid. Further, an acid anhydride of an alicyclic dicarboxylic acid substituted with a saturated hydrocarbon may be used. Examples of the acid anhydride of unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, itaconic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, methylendomethylenetetrahydrophthalic acid, chlorendic acid, and trimellitic acid. Among these, the acid monoanhydride (D) is preferably succinic acid, itaconic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrotrimellitic acid, phthalic acid, trimellitic anhydride, more preferably succinic acid, itaconic. Acid, tetrahydrophthalic acid anhydride. In addition, it cannot be overemphasized that the alkali-soluble resin represented by General formula (9) is an example of the alkali-soluble resin represented by General formula (1).

一般式(8)で表される化合物の水酸基と酸一無水物(D)とを反応させて、一般式(9)で表される化合物を合成する際の反応温度としては、20〜120℃の範囲が好ましく、より好ましくは40〜90℃である。一般式(9)で表される化合物を合成する際の酸一無水物(D)のモル比は、前記重合性不飽和基を有するジオール化合物(A)、酸二無水物(B)及びオキシラン化合物(C)のモル数(mol)から換算される式(2×((A)-(B))+(C))に対して、すなわちモル比[(D)/[2〔(A)-(B)+(C)〕]]が、20〜110モル%であるのがよい。酸一無水物のモル比は前記一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂の酸価を調整する目的で、上述の範囲で任意に変更できる。   The reaction temperature when synthesizing the compound represented by the general formula (9) by reacting the hydroxyl group of the compound represented by the general formula (8) with the acid monoanhydride (D) is 20 to 120 ° C. The range is preferably 40 to 90 ° C. The molar ratio of the acid monoanhydride (D) when synthesizing the compound represented by the general formula (9) is such that the diol compound (A) having the polymerizable unsaturated group, the acid dianhydride (B), and the oxirane. For the formula (2 × ((A)-(B)) + (C)) converted from the number of moles (mol) of the compound (C), that is, the molar ratio [(D) / [2 [(A) -(B) + (C)]]] is preferably 20 to 110 mol%. The molar ratio of the acid monoanhydride can be arbitrarily changed within the above range for the purpose of adjusting the acid value of the alkali-soluble resin represented by the general formula (1).

一般式(1)を製造する方法の一例を9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンを出発原料とする場合について具体的に示すと次のようである。
先ず、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンとエピクロロヒドリンとを反応させて下記一般式(10)で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物を合成し、このビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物とCH2=CHR5-COOH(R5は前記と同じ)で表される(メタ)アクリル酸とを反応させて下記一般式(11)で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を合成する。次いで、このビスフェノールフルオレン型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶剤中で加熱下、酸二無水物(B)、オキシラン化合物(C)、酸一無水物(D)と順次反応させて、上記一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂を得る。

Figure 0005133658
Figure 0005133658
An example of the method for producing the general formula (1) will be specifically described in the case where 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene is used as a starting material.
First, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene and epichlorohydrin are reacted to synthesize a bisphenolfluorene type epoxy compound represented by the following general formula (10). A bisphenolfluorene type epoxy (meth) acrylate resin represented by the following general formula (11) is synthesized by reacting with (meth) acrylic acid represented by CH 2 = CHR 5 -COOH (R 5 is the same as above). To do. Next, this bisphenol fluorene type epoxy (meth) acrylate resin is reacted with acid dianhydride (B), oxirane compound (C), and acid monoanhydride (D) sequentially while heating in a solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate. Thus, the alkali-soluble resin of the general formula (1) is obtained.
Figure 0005133658
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また、本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、上記一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂を樹脂成分の主成分として含有する。ここで、樹脂成分とは、重合又は硬化させることにより樹脂となる成分をいい、樹脂の他、オリゴマー、モノマーを含む。また、主成分として含有するとは、一般式(1)のアルカリ可溶性樹脂が樹脂成分中に30wt%以上、好ましくは50wt%以上、より好ましくは60wt%以上含まれることをいう。本発明の感光性樹脂組成物は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂を必須成分として含めばよく、一般式(1)の樹脂以外の成分は樹脂成分であってもよく、溶剤や充填材や着色剤等の非樹脂成分であってもよい。   The photosensitive resin composition for black matrix of the present invention contains the alkali-soluble resin represented by the general formula (1) as a main component of the resin component. Here, the resin component refers to a component that becomes a resin by polymerization or curing, and includes an oligomer and a monomer in addition to the resin. Further, “containing as a main component” means that the alkali-soluble resin represented by the general formula (1) is contained in the resin component at 30 wt% or more, preferably 50 wt% or more, more preferably 60 wt% or more. The photosensitive resin composition of the present invention may contain an alkali-soluble resin represented by the general formula (1) as an essential component, and components other than the resin of the general formula (1) may be resin components, And non-resin components such as fillers and colorants.

ブラックマトリックス用感光性樹脂組成物としての特徴を生かすためには、下記(i)、(ii)、(iii)および(iv)成分を必須の成分として含有する。すなわち、(i)一般式(1)で表される1分子内にカルボン酸基及び重合性不飽和基を有するアルカリ可溶性樹脂、(ii)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、(iii)光重合開始剤、及び(iv)遮光性顔料を必須の成分として含む。   In order to take advantage of the characteristics of the photosensitive resin composition for black matrix, the following components (i), (ii), (iii) and (iv) are contained as essential components. (I) an alkali-soluble resin having a carboxylic acid group and a polymerizable unsaturated group in one molecule represented by the general formula (1), and (ii) a photopolymerization having at least one ethylenically unsaturated bond. A basic monomer, (iii) a photopolymerization initiator, and (iv) a light-shielding pigment.

このうち、(ii)成分である少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマーや、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類を挙げることができる。これらの化合物は、その1種又は2種以上を使用することができる。   Among these, as the photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond as the component (ii), for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2- Monomers having a hydroxyl group such as ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, tetramethylene glycol di (Meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pen Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate of a (meth) acrylic acid esters. These compounds can be used alone or in combination of two or more thereof.

これら(ii)成分と一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂〔(i)成分〕との配合割合[(i)/(ii)]については、20/80〜90/10であるのがよく、好ましくは40/60〜80/20であるのがよい。アルカリ可溶性樹脂の配合割合が少ないと、光硬化後の硬化物が脆くなり、また、未露光部において塗膜の酸価が低いためにアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、パターンエッジががたつきシャープにならないといった問題が生じる。反対に、アルカリ可溶性樹脂の配合割合が上記範囲より多くなると、樹脂に占める光反応性官能基の割合が少なく架橋構造の形成が十分でなく、また、樹脂成分における酸価度が高過ぎて、露光部におけるアルカリ現像液に対する溶解性が高くなることから、形成されたパターンが目標とする線幅より細くなったり、パターンの欠落が生じや易くなるといった問題が生じるおそれがある。   The blending ratio [(i) / (ii)] of the component (ii) and the alkali-soluble resin [component (i)] represented by the general formula (1) is 20/80 to 90/10. Preferably 40/60 to 80/20. When the blending ratio of the alkali-soluble resin is small, the cured product after photocuring becomes brittle, and the acid value of the coating film is low in the unexposed area, so that the solubility in an alkali developer is lowered and the pattern edge is distorted. The problem of not getting sharp will occur. On the contrary, when the blending ratio of the alkali-soluble resin is larger than the above range, the ratio of the photoreactive functional group in the resin is small and the formation of the crosslinked structure is not sufficient, and the acid value in the resin component is too high, Since the solubility with respect to the alkaline developer in the exposed portion is increased, there is a possibility that the formed pattern becomes thinner than the target line width or the pattern is easily lost.

また、成分(iii)の光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p'-ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルビイミダゾール、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)ビイミダゾール、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2、4,5-トリアリールビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物類、2-トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル-5-(p-シアノスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-(p-メトキシスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチルチアゾール化合物類、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル−4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4、6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-クロロフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロRメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4,5-トリメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メチルチオスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等のハロメチル−s−トリアジン系化合物類、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(o-ベンゾイルオキシム)、1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-o-ベンゾアート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-o-アセタート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1-オンオキシム-o-アセタート等のo-アシルオキシム系化合物類、ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、2-クロロチオキサンソン、2,4-ジエチルチオキサンソン、2-メチルチオキサンソン、2-イソプロピルチオキサンソン等のイオウ化合物、2-エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、アゾビスイソブチルニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物、トリエタノールアミン、トリエチルアミン等の第3級アミンなどが挙げられる。これらの光重合開始剤は、その1種又は2種以上を使用することができる。   Examples of the photopolymerization initiator of component (iii) include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone, p-tert-butyl. Acetophenones such as acetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, benzophenones such as p, p'-bisdimethylaminobenzophenone, benzoin ethers such as benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-phenylbiimidazole, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-di (m-methoxyphenyl) biimidazole, 2- (o-fluorophenyl) -4,5-diphenyl Biimidazole, 2- (o-methoxyphenyl) ) -4,5-diphenylbiimidazole, biimidazole compounds such as 2,4,5-triarylbiimidazole, 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloro Halomethylthiazole compounds such as methyl-5- (p-cyanostyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (p-methoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole 2,4,6-tris (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2-methyl-4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2-phenyl-4, 6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-chlorophenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-methoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloroRmethyl) -1,3,5-triazine, 2- ( 4-methoxystyryl) -4,6 -Bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (3,4,5-trimethoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- ( Halomethyl-s-triazine compounds such as 4-methylthiostyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) phenyl ]-, 2- (o-benzoyloxime), 1- (4-phenylsulfanylphenyl) butane-1,2-dione-2-oxime-o-benzoate, 1- (4-methylsulfanylphenyl) butane-1 , 2-dione-2-oxime-o-acetate, 1- (4-methylsulfanylphenyl) butan-1-oneoxime-o-acetate, etc., o-acyloxime compounds, benzyldimethyl ketal, thioxanthone, 2-chloro Thioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxone Organic compounds such as sulfur compounds such as 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, anthraquinones such as 2,3-diphenylanthraquinone, azobisisobutylnitrile, benzoyl peroxide, cumene peroxide, etc. Products, thiol compounds such as 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole and 2-mercaptobenzothiazole, and tertiary amines such as triethanolamine and triethylamine. One or more of these photopolymerization initiators can be used.

(iii)成分の光重合開始剤の使用量は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂〔(i)成分〕及び光重合性モノマー〔(ii)成分〕の合計100重量部を基準として2〜50重量部であるのがよく、好ましくは15〜40重量部であるのがよい。(ii)成分の光重合開始剤の配合割合が少ないと、光重合の速度が遅くなって感度が低下する。反対に多過ぎると、感度が強すぎてパターン線幅がパターンマスクに対して太くなった状態になり、マスクに対して忠実な線幅が再現できない、又はパターンエッジががたつきシャープにならないといった問題が生じるおそれがある。なお、(iii)の光重合開始剤には光増感作用を併せ持つものも含まれるが、別途光増感剤を添加してもなんらさしつかえない。   The amount of photopolymerization initiator used as component (iii) is based on a total of 100 parts by weight of the alkali-soluble resin [component (i)] and photopolymerizable monomer [component (ii)] represented by the general formula (1). 2 to 50 parts by weight, preferably 15 to 40 parts by weight. When the blending ratio of the photopolymerization initiator as the component (ii) is small, the speed of photopolymerization becomes slow and the sensitivity is lowered. On the other hand, if the number is too large, the sensitivity is too strong and the pattern line width becomes thicker than the pattern mask, and the line width that is faithful to the mask cannot be reproduced, or the pattern edge does not rattle and become sharp. Problems may arise. Incidentally, the photopolymerization initiator (iii) includes those having a photosensitizing action, but it is possible to add a photosensitizer separately.

また、(iv)成分の遮光性顔料としては、黒色有機顔料、混色有機顔料又は遮光材などが挙げられる。このうち、黒色有機顔料としては、例えばペリレンブラック、シアニンブラック等が挙げられる。混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、シアニン、マゼンタ等から選ばれる少なくとも2種以上の顔料を混合して擬似黒色化されたものが挙げられる。遮光材としては、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック、アニリンブラック、シアニンブラックを挙げることができ、2種以上を適宜選択して用いることもできるが、特にカーボンブラックが、遮光性、表面平滑性、分散安定性、樹脂との相溶性が良好な点で好ましい。   In addition, examples of the light-shielding pigment of component (iv) include black organic pigments, mixed-color organic pigments, and light-shielding materials. Among these, examples of the black organic pigment include perylene black and cyanine black. Examples of mixed color organic pigments include those obtained by mixing at least two pigments selected from red, blue, green, purple, yellow, cyanine, magenta and the like into a pseudo black color. Examples of the light shielding material include carbon black, chromium oxide, iron oxide, titanium black, aniline black, and cyanine black. Two or more types can be appropriately selected and used. The surface smoothness, dispersion stability, and compatibility with the resin are preferable.

(iv)成分の遮光性顔料は、必要に応じて、分散剤と共に使用することができる。このような分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を挙げることができる。界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類等を挙げることができる。(iv)成分の遮光性顔料の使用量は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂及び(ii)成分の総量100重量部に対して30〜280重量部、好ましくは50〜230重量部の範囲がよい。これらの範囲より少ないと遮光性が十分でなくなり、望ましい遮光率を得るためには膜厚を厚くしなければならなくなり、カラーフィルターの面平滑性が得にくい。反対に、多すぎると、ブラックマトリックス用感光性樹脂組成物の分散安定性が低下し、また、本来のバインダーとなる感光性樹脂の含有量も減少するため、現像特性を損なうと共に膜形成能が損なわれるという好ましくない問題が生じるおそれがある。   The light-shielding pigment as component (iv) can be used together with a dispersant as necessary. Examples of such a dispersant include cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicone, and fluorine surfactants. Specific examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene stearyl ether. The amount of the light-shielding pigment as the component (iv) is 30 to 280 parts by weight, preferably 50 to 230 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alkali-soluble resin represented by the general formula (1) and the component (ii). Good range of parts. If it is less than these ranges, the light shielding properties will not be sufficient, and in order to obtain a desirable light shielding rate, it will be necessary to increase the film thickness, making it difficult to obtain the surface smoothness of the color filter. On the other hand, if the amount is too large, the dispersion stability of the photosensitive resin composition for the black matrix is lowered, and the content of the photosensitive resin as the original binder is also reduced. There is a possibility that an undesirable problem of damage occurs.

(i)成分の一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂、(ii)成分の光重合性モノマー、(iii)成分の光重合開始剤、及び(iv)成分の遮光性顔料を必須成分として含むブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、カラーフィルター用ブラックマトリックス材料としても有用である。これらは、必要により溶剤に溶解させたり、各種添加剤を配合して用いることもできる。すなわち、本発明の感光性樹脂組成物をカラーフィルター用等に使用する場合においては、上記必須成分の他に溶剤を使用することが好ましい。溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−若しくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、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等の酢酸エステル類等が挙げられ、これらを用いて溶解、混合させることにより、均一な溶液状の組成物とすることができる。   The essential components are (i) the alkali-soluble resin represented by the general formula (1), (ii) the photopolymerizable monomer, (iii) the photopolymerization initiator, and (iv) the light-shielding pigment. The photosensitive resin composition for black matrix contained as is useful as a black matrix material for color filters. These can be dissolved in a solvent as necessary, or various additives can be used in combination. That is, when the photosensitive resin composition of the present invention is used for a color filter or the like, it is preferable to use a solvent in addition to the above essential components. Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, terpenes such as α- or β-terpineol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2- Ketones such as pyrrolidone, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, tetramethylbenzene, cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene Glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene Glycol ethers such as glycol monoethyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl Examples include acetates such as ether acetate, and the like, and these can be dissolved and mixed to form a uniform solution-like composition.

また、本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、充填材、溶剤、レベリング剤、消泡剤等の添加剤を配合することができる。このうち、熱重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、フェノチアジン等を挙げることができる。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジル等を挙げることができる。充填材としては、グラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等を挙げることができる。また、消泡剤やレベリング剤としては、例えば、シリコン系、フッ素系、アクリル系の化合物を挙げることができる。   Further, the black matrix photosensitive resin composition of the present invention is blended with additives such as a curing accelerator, a thermal polymerization inhibitor, a plasticizer, a filler, a solvent, a leveling agent, and an antifoaming agent, as necessary. be able to. Among these, examples of the thermal polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, tert-butylcatechol, phenothiazine and the like. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, and tricresyl. Examples of the filler include glass fiber, silica, mica, and alumina. Examples of the antifoaming agent and leveling agent include silicon-based, fluorine-based, and acrylic compounds.

本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、溶剤を除いた固形分(固形分には硬化後に固形分となるモノマーを含む)中に、(i)の一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂、(ii)の光重合性モノマー、(iii)光重合開始剤、及び(iv)遮光性顔料が合計で70wt%以上、好ましくは80wt%、より好ましくは90wt%以上含むことが望ましい。溶剤の量は、目標とする粘度によって変化するが、全体量に対して20〜80wt%の範囲が望ましい。   The photosensitive resin composition for black matrix of the present invention is represented by the general formula (1) of (i) in a solid content excluding a solvent (the solid content includes a monomer that becomes a solid content after curing). It is desirable that the alkali-soluble resin, (ii) the photopolymerizable monomer, (iii) the photopolymerization initiator, and (iv) the light-shielding pigment contain 70 wt% or more, preferably 80 wt%, more preferably 90 wt% or more in total. . The amount of the solvent varies depending on the target viscosity, but is preferably in the range of 20 to 80 wt% with respect to the total amount.

また、本発明の塗膜(硬化物)は、例えば、上記感光性樹脂組成物の溶液を基板等に塗布し、乾燥し、光(紫外線、放射線等を含む)を照射し、これを硬化させることにより得られる。光が当たる部分と当たらない部分とを設けて、光が当たる部分だけを硬化させ、他の部分をアルカリ溶液で溶解させれば、所望のパターンの塗膜が得られる。   In addition, the coating film (cured product) of the present invention is, for example, coated with a solution of the photosensitive resin composition on a substrate or the like, dried, irradiated with light (including ultraviolet rays, radiation, etc.), and cured. Can be obtained. A coating film having a desired pattern can be obtained by providing a portion that is exposed to light and a portion not exposed to light, curing only the portion that is exposed to light, and dissolving the other portion with an alkaline solution.

次に、感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルターの製造方法について説明する。まず、基板の表面上に、感光性樹脂組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶剤を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光したのち、アルカリ性現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去し、その後ポストベークすることにより、画素を形成する部分を区画するように形成されたブラックマトリックスを得る。   Next, the manufacturing method of the color filter using the photosensitive resin composition is demonstrated. First, after applying the photosensitive resin composition on the surface of the substrate, pre-baking is performed to evaporate the solvent, thereby forming a coating film. Next, this coating film is exposed through a photomask, and then developed using an alkaline developer to dissolve and remove the unexposed portions of the coating film, and then post-baked to define the portions where pixels are to be formed. A black matrix formed as described above is obtained.

感光性樹脂組成物を基板に塗布する際には、公知の溶液浸漬法、スプレー法の他、ローラーコーター機、ランドコーター機やスピナー機を用いる方法等の何れの方法をも採用することができる。これらの方法によって、所望の厚さに塗布した後、溶剤を除去する(プレベーク)ことにより、被膜が形成される。プレベークはオーブン、ホットプレート等による加熱、真空乾燥又はこれらの組み合わせることによって行われる。プレベークにおける加熱温度及び加熱時間は使用する溶剤に応じて適宜選択され、例えば80〜120℃の温度で1〜10分間行われる。   When applying the photosensitive resin composition to the substrate, any method such as a method using a roller coater machine, a land coater machine, or a spinner machine can be adopted in addition to a known solution dipping method and spray method. . After applying to a desired thickness by these methods, the film is formed by removing the solvent (pre-baking). Pre-baking is performed by heating with an oven, a hot plate, etc., vacuum drying, or a combination thereof. The heating temperature and heating time in the pre-baking are appropriately selected according to the solvent used, and for example, the heating is performed at a temperature of 80 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes.

ブラックマトリックスを作製する際に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができるが、波長が250〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。また、このアルカリ現像に適した現像液としては、例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属の炭酸塩の水溶液、アルカリ金属の水酸化物の水溶液等を挙げることができるが、特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩を0.05〜10重量%含有する弱アルカリ性水溶液を用いて20〜30℃の温度で現像するのがよく、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いて微細な画像を精密に形成することができる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。現像条件は、常温で10〜120秒が好ましい。   As the radiation used when producing the black matrix, for example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beam, X-ray and the like can be used, and radiation having a wavelength in the range of 250 to 450 nm is preferable. . Examples of the developer suitable for the alkali development include, for example, an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal carbonate, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide, and the like. It is better to develop at a temperature of 20-30 ° C. using a weakly alkaline aqueous solution containing 0.05-10% by weight of carbonate such as lithium carbonate, and a fine image using a commercially available developing machine or ultrasonic cleaner. Can be formed precisely. In addition, it is usually washed with water after alkali development. As a development processing method, a shower development method, a spray development method, a dip (immersion) development method, a paddle (liquid accumulation) development method, or the like can be applied. The development conditions are preferably 10 to 120 seconds at room temperature.

このようにして現像した後、180〜250℃の温度及び20〜100分の条件で熱処理(ポストベーク)が行われる。このポストベークは、パターニングされた塗膜と基板との密着性を高めるため等の目的で行われる。これはプレベークと同様に、オーブン、ホットプレート等により加熱することによって行われる。本発明のパターニングされた塗膜は、以上のフォトリソグラフィー法による各工程を経て形成される。   After the development as described above, a heat treatment (post-bake) is performed at a temperature of 180 to 250 ° C. and a condition of 20 to 100 minutes. This post-baking is performed for the purpose of improving the adhesion between the patterned coating film and the substrate. This is performed by heating with an oven, a hot plate or the like, as in the pre-bake. The patterned coating film of this invention is formed through each process by the above photolithography method.

ブラックマトリックスを形成する際に使用される基板としては、例えば、ガラス、透明フィルム(例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン等)等が挙げられる。また、これら基板には、必要に応じて、透明電極層の付与、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。   Examples of the substrate used for forming the black matrix include glass and transparent films (for example, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, etc.). In addition, these substrates are optionally subjected to appropriate pretreatments such as application of a transparent electrode layer, chemical treatment with a silane coupling agent, plasma treatment, ion plating, sputtering, gas phase reaction method, vacuum deposition, etc. It can also be applied.

本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂を含むため、従来のものに比べてアルカリ現像液に対する溶解性が高く、かつ1分子内のエチレン性不飽和結合基数が多いために硬化後の架橋密度が高い。すなわち、紫外線または電子線照射後の硬化部と未硬化部のアルカリ現像液に対する溶解度差が大きくなるため、薄膜または高着色剤濃度においても微細パターンを形成することができる。そのため、本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、特に、カラーフィルター保護膜材料及びブラックマトリックス形成用材料として好適である。また、このようにして得られたカラーフィルターは、例えば、透過型、反射型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、カラー撮像管素子、カラーセンサー等に極めて有用である。   Since the photosensitive resin composition for black matrix of the present invention contains an alkali-soluble resin represented by the general formula (1), it has higher solubility in an alkali developer than conventional ones, and ethylene in one molecule. Since the number of polymerizable unsaturated bond groups is large, the crosslinking density after curing is high. That is, since the difference in solubility in the alkaline developer between the cured portion and the uncured portion after irradiation with ultraviolet rays or electron beams is increased, a fine pattern can be formed even in a thin film or at a high colorant concentration. Therefore, the photosensitive resin composition for black matrix of the present invention is particularly suitable as a color filter protective film material and a black matrix forming material. The color filter thus obtained is extremely useful for, for example, a transmissive, reflective, or transflective color liquid crystal display device, a color imaging tube element, a color sensor, and the like.

以下に、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂の合成例等に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの合成例等によりその範囲を限定されるものではない。また、以下の合成例における樹脂の評価は、断りのない限り以下の通りに行った。   Below, this invention is demonstrated further in detail based on the synthesis example etc. of alkali-soluble resin represented by General formula (1). The scope of the present invention is not limited by these synthesis examples. Moreover, evaluation of the resin in the following synthesis examples was performed as follows unless otherwise noted.

[固形分濃度]
合成例(及び比較合成例)中で得られた樹脂溶液(反応生成物やアルカリ可溶性樹脂の場合を含む)1gをガラスフィルター〔重量:W0(g)〕に含浸させて秤量し〔W1(g)〕、160℃にて2hr加熱した後の重量〔W2(g)〕から次式より求めた。
固形分濃度(重量%)=100×(W2―W0)/(W1―W0)
[Solid content]
1 g of the resin solution (including reaction products and alkali-soluble resins) obtained in the synthesis examples (and comparative synthesis examples) was impregnated into a glass filter [weight: W 0 (g)] and weighed [W 1 (G)] and the weight [W 2 (g)] after heating for 2 hours at 160 ° C.
Solid content concentration (% by weight) = 100 × (W 2 −W 0 ) / (W 1 −W 0 )

[酸価]
樹脂溶液をジオキサンに溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として1/10N−KOH水溶液で滴定して求めた。
[Acid value]
The resin solution was dissolved in dioxane and titrated with a 1/10 N-KOH aqueous solution using phenolphthalein as an indicator.

[分子量]
テトラヒドロフランを展開溶媒として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)にて標準ポリスチレン換算値として重量平均分子量(Mw)を求めた値である。
[Molecular weight]
This is a value obtained by calculating the weight average molecular weight (Mw) as a standard polystyrene conversion value by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a developing solvent.

また、合成例及び比較合成例で使用する略号は次のとおりである。
FHPA:ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂とアクリル酸との等当量反応物(新日鐵化学社製、ASF-400溶液:固形分濃度50wt%、固形分換算の酸価1.28mgKOH/g)
FHPPA:ビス(フェニルフェノール)フルオレン型エポキシ樹脂とアクリル酸との等当量反応物(50wt%PGMEA溶液、固形分換算の酸価7.51mgKOH/g)
BisA-GEA:ビスフェノールAジグリシジルエーテルとアクリル酸との当量反応物(50wt%PGMEA溶液、固形分換算の酸価1.72mgKOH/g)
BPDA:3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BTDA:3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
ODPA:3,3',4,4'-オキシジフェニルテトラカルボン酸二無水物
CHDA:3,3',4,4'-オキシジフェニルテトラカルボン酸二無水物
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
HHPA:ヘキサヒドロフタル酸無水物
GMA:グリシジルメタクリレート
HBAGE:4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル
TEAB:臭化テトラエチルアンモニウム
TPP:トリフェニルホスフィン
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
Abbreviations used in the synthesis examples and comparative synthesis examples are as follows.
FHPA: Equivalent reaction product of bisphenolfluorene type epoxy resin and acrylic acid (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., ASF-400 solution: solid content concentration 50wt%, solid content converted acid value 1.28mgKOH / g)
FHPPA: Equivalent reaction product of bis (phenylphenol) fluorene type epoxy resin and acrylic acid (50wt% PGMEA solution, solid content equivalent acid value 7.51mgKOH / g)
BisA-GEA: Equivalent reaction product of bisphenol A diglycidyl ether and acrylic acid (50wt% PGMEA solution, acid value 1.72mgKOH / g in solid content)
BPDA: 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
BTDA: 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride
ODPA: 3,3 ', 4,4'-oxydiphenyltetracarboxylic dianhydride
CHDA: 3,3 ', 4,4'-oxydiphenyltetracarboxylic dianhydride
THPA: 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride
HHPA: Hexahydrophthalic anhydride
GMA: Glycidyl methacrylate
HBAGE: 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether
TEAB: Tetraethylammonium bromide
TPP: Triphenylphosphine
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate

[合成例1]
還留冷却器付き1000ml四つ口フラスコ中にFHPA〔(A)成分〕の50%PGMEA溶液を600.00g(0.49mol)、BPDA〔(B)成分〕を72.75g(0.247mol)、PGMEAを39.56g、及びTPPを1.30g仕込み、120〜125℃で加熱下に2hr撹拌し、更に70〜75℃にて6hrの加熱撹拌を行い、反応生成物(a)を得た。得られた反応生成物(a)の固形分濃度は52.4wt%、樹脂の酸価(固形分換算)は78.0mgKOH/g、及びGPC分析による重量平均分子量(Mw)は3400であった。
[Synthesis Example 1]
In a 1000 ml four-necked flask with a reflux condenser, 600.00 g (0.49 mol) of a 50% PGMEA solution of FHPA [component (A)], 72.75 g (0.247 mol) of BPDA [component (B)], and 39.56 PGMEA 1.30 g of g and TPP were charged, stirred at 120 to 125 ° C. with heating for 2 hours, and further heated and stirred at 70 to 75 ° C. for 6 hours to obtain a reaction product (a). The solid content concentration of the obtained reaction product (a) was 52.4 wt%, the acid value (converted to solid content) of the resin was 78.0 mgKOH / g, and the weight average molecular weight (Mw) by GPC analysis was 3400.

次いで、この反応生成物(a)にGMA〔(C)成分〕73.92g(0.52mol)を仕込み、80℃で8時間攪拌して反応させた。更に、フラスコ内にTHPA〔(D)成分〕156.71g(1.03mol)を仕込み、80℃で7時間攪拌してアルカリ可溶性樹脂(i)-1を合成した。得られたアルカリ可溶性樹脂の固形分は62.0wt%、酸価(固形分換算)は111.8mgKOH/g、GPC分析によるMwは3700であった。尚、合成例1に係るアルカリ可溶性樹脂(i)-1の合成に用いた(A)〜(D)成分名及び配合割合、並びに得られたアルカリ可溶性樹脂(i)-1の重量平均分子量及び酸価をまとめて表1に示す(以下の合成例等についても同様)。   Next, 73.92 g (0.52 mol) of GMA [component (C)] was charged into the reaction product (a), and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours to be reacted. Further, 156.71 g (1.03 mol) of THPA [component (D)] was charged into the flask and stirred at 80 ° C. for 7 hours to synthesize an alkali-soluble resin (i) -1. The obtained alkali-soluble resin had a solid content of 62.0 wt%, an acid value (in terms of solid content) of 111.8 mg KOH / g, and Mw of 3700 by GPC analysis. In addition, the (A)-(D) component names and blending ratios used for the synthesis of the alkali-soluble resin (i) -1 according to Synthesis Example 1, and the weight-average molecular weight of the obtained alkali-soluble resin (i) -1 The acid values are collectively shown in Table 1 (the same applies to the following synthesis examples).

[合成例2]
上記合成例1におけるTHPA〔(D)成分〕の仕込み量を118.68g(0.78mol)に変えた以外は、合成例1と同様にして反応を行い、アルカリ可溶性樹脂(i)-2を得た。
[Synthesis Example 2]
The reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of THPA [component (D)] in Synthesis Example 1 was changed to 118.68 g (0.78 mol) to obtain an alkali-soluble resin (i) -2. .

[合成例3]
還留冷却器付き1000ml四つ口フラスコ中にFHPA(A)の50%PGMEA溶液を600.00g(0.49mol)、BPDA〔(B)成分〕を96.02g(0.33mol)、PGMEAを4.36g、及びTEABを1.02g仕込み、120〜125℃で加熱下に2hr撹拌し、更に60〜65℃にて8hrの加熱撹拌を行い、反応生成物(b)を得た。得られた反応生成物(b)の固形分濃度は57.8wt%、酸価(固形分換算)は91.6mgKOH/g、GPC分析によるMwは8800であった。
[Synthesis Example 3]
In a 1000 ml four-necked flask equipped with a reflux condenser, 600.00 g (0.49 mol) of a 50% PGMEA solution of FHPA (A), 96.02 g (0.33 mol) of BPMDA (component (B)), 4.36 g of PGMEA, and TEAB was added in an amount of 1.02 g, and the mixture was stirred at 120 to 125 ° C. for 2 hours with heating, and further heated and stirred at 60 to 65 ° C. for 8 hours to obtain a reaction product (b). The obtained reaction product (b) had a solid content concentration of 57.8 wt%, an acid value (converted to a solid content) of 91.6 mg KOH / g, and Mw by GPC analysis of 8800.

次いでこの反応生成物(b)にGMA〔(C)成分〕93.82g(0.66mol)を仕込み、80℃で24時間攪拌して反応させた。更に、フラスコ内にTHPA〔(D)成分〕を153.67g(1.01mol)、及びPGMEAを153.67g仕込み、80℃で24時間攪拌してアルカリ可溶性樹脂(i)-3を合成した。得られたアルカリ可溶性樹脂の固形分濃度は59.2wt%、酸価(固形分換算)は126.8mgKOH/g、GPC分析によるMwは6800であった。   Next, 93.82 g (0.66 mol) of GMA [component (C)] was charged into the reaction product (b), and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours to be reacted. Furthermore, 153.67 g (1.01 mol) of THPA [(D) component] and 153.67 g of PGMEA were charged into the flask and stirred at 80 ° C. for 24 hours to synthesize an alkali-soluble resin (i) -3. The obtained alkali-soluble resin had a solid content concentration of 59.2 wt%, an acid value (in terms of solid content) of 126.8 mgKOH / g, and Mw of 6800 by GPC analysis.

[比較合成例1]
還留冷却器付き500ml四つ口フラスコ中にFHPAの50%PGMEA溶液を206.26g(0.17mol)、BPDAを0.085mol、THPAを0.085mol、PGMEAを26.0g及びTPPを0.45g仕込み、120〜125℃で加熱下に6hr撹拌し、樹脂(i)-4を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は55.6wt%、酸価(固形分換算)は103.0mgKOH/g、GPC分析によるMwは2600であった。
[Comparative Synthesis Example 1]
In a 500 ml four-necked flask with a reflux condenser, 206.26 g (0.17 mol) of a 50% PHPEA solution of FHPA, 0.085 mol of BPDA, 0.085 mol of THPA, 26.0 g of PGMEA and 0.45 g of TPP are charged, 120 to 125 The mixture was stirred for 6 hours while heating at 0 ° C. to obtain Resin (i) -4. The obtained resin solution had a solid content concentration of 55.6 wt%, an acid value (in terms of solid content) of 103.0 mg KOH / g, and Mw by GPC analysis of 2600.

[比較合成例2]
還留冷却器付き1000ml四つ口フラスコ中にFHPAの50%PGMEA溶液を600.00g(0.49mol)、BPDAを96.02g(0.33mol)、PGMEAを4.36g、及びTEABを1.02g仕込み、120〜125℃で加熱下に2hr撹拌し、更に60〜65℃にて8hrの加熱撹拌を行い、樹脂(i)-5を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は58.5wt%、酸価(固形分換算)は91.0mgKOH/g、GPC分析によるMwは8600であった。
[Comparative Synthesis Example 2]
In a 1000 ml four-necked flask equipped with a reflux condenser, 600.00 g (0.49 mol) of 50% PHPEA solution of FHPA, 96.02 g (0.33 mol) of BPDA, 4.36 g of PGMEA, and 1.02 g of TEAB are charged, 120 to 125 The mixture was stirred for 2 hours with heating at 0 ° C., and further stirred with heating at 60 to 65 ° C. for 8 hours to obtain Resin (i) -5. The obtained resin solution had a solid content concentration of 58.5 wt%, an acid value (converted to solid content) of 91.0 mgKOH / g, and Mw by GPC analysis of 8600.

Figure 0005133658
Figure 0005133658

次に、ブラックマトリックス製造に係る実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。ここで、以降の実施例及び比較例のブラックマトリックスの製造で用いた原料及び略号は以下の通りである。   Next, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples relating to black matrix production, but the present invention is not limited to these. Here, the raw materials and abbreviations used in the production of the black matrix of the following examples and comparative examples are as follows.

(i)-1成分:上記合成例1で得られたアルカリ可溶性樹脂
(i)-2成分:上記合成例2で得られたアルカリ可溶性樹脂
(i)-3成分:上記合成例3で得られたアルカリ可溶性樹脂
(i)-4成分:上記比較合成例1で得られたアルカリ可溶性樹脂
(i)-5成分:上記比較合成例2で得られたアルカリ可溶性樹脂
(ii)-1 成分:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(ii)-2 成分:トリメチロールプロパントリアクリレート
(iii)-1成分:オキシムエステル系光重合開始剤(チバスペシャリティケミカルズ製、イルガキュアOXE02)
(iii)-2成分:ベンゾフェノン系光重合開始剤(チバスペシャリティケミカルズ製、イルガキュア 369)
(iv)-1成分:顔料濃度20.0%、総固形分24%のカーボン分散体(平均粒径100〜130nm)
(iv)-2成分:顔料濃度20.0%、総固形分29%のカーボン分散体(平均粒径100〜150nm)
溶剤-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
溶剤-2:シクロヘキサノン
添加剤-1:シランカップリング剤(東レダウコーニング製SH-6040)
(i) -1 component: the alkali-soluble resin obtained in Synthesis Example 1 above
(i) -2 component: the alkali-soluble resin obtained in Synthesis Example 2 above
(i) -3 component: the alkali-soluble resin obtained in Synthesis Example 3 above
(i) -4 component: the alkali-soluble resin obtained in Comparative Synthesis Example 1 above
(i) -5 component: the alkali-soluble resin obtained in Comparative Synthesis Example 2 above
(ii) -1 Component: Dipentaerythritol hexaacrylate
(ii) -2 Ingredients: Trimethylolpropane triacrylate
(iii) -1 component: oxime ester photopolymerization initiator (Irgacure OXE02, manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
(iii) -2 component: Benzophenone photopolymerization initiator (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, Irgacure 369)
(iv) -1 component: carbon dispersion having a pigment concentration of 20.0% and a total solid content of 24% (average particle size of 100 to 130 nm)
(iv) -2 component: carbon dispersion having a pigment concentration of 20.0% and a total solid content of 29% (average particle size of 100 to 150 nm)
Solvent-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate solvent-2: Cyclohexanone additive-1: Silane coupling agent (SH-6040 manufactured by Toray Dow Corning)

上記の配合成分を表2に示す割合で配合して、実施例1〜6及び比較例1〜4のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を調製した。尚、表2中の数値はすべて重量部を表す。   The above-described blending components were blended in the proportions shown in Table 2 to prepare black resist photosensitive resin compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4. The numerical values in Table 2 all represent parts by weight.

Figure 0005133658
Figure 0005133658

[実施例1〜6及び比較例1〜4]
表2に示したブラックレジスト用感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて125mm×125mmのガラス基板上にポストベーク後の膜厚が0.9〜1.0μmとなるように塗布し、80℃で1分間プリベークして塗布板を作成した。その後、500W/cm2の高圧水銀ランプで波長365nmの照度100mJ/cm2の紫外線を照射し感光部分の光硬化反応を行った。次に、この露光済み塗板を0.04wt%水酸化カリウム水溶液または0.5wt%炭酸ナトリウム水溶液中、24℃のシャワー現像にてパターンが現像されてからさらに30秒の現像を行い、さらにスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去した。その後、熱風乾燥機を用いて230℃、30分間加熱乾燥処理を行って、実施例1〜6、及び比較例1〜4に係るブラックマトリックスを得た。
[Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4]
The photosensitive resin composition for black resist shown in Table 2 was applied on a 125 mm × 125 mm glass substrate using a spin coater so that the film thickness after post-baking was 0.9 to 1.0 μm, and 1 at 80 ° C. Pre-baked for a minute to prepare a coated plate. Then, the photocuring reaction of the photosensitive part was performed by irradiating ultraviolet rays with an illumination intensity of 100 mJ / cm 2 with a wavelength of 365 nm with a 500 W / cm 2 high pressure mercury lamp. Next, this exposed coated plate is developed in a 0.04 wt% potassium hydroxide aqueous solution or 0.5 wt% sodium carbonate aqueous solution by a shower development at 24 ° C., and further developed for 30 seconds, and further washed with spray water. The unexposed part of the coating film was removed. Then, the heat drying process was performed for 30 minutes at 230 degreeC using the hot air dryer, and the black matrix which concerns on Examples 1-6 and Comparative Examples 1-4 was obtained.

上記で得られた実施例1〜6、及び比較例1〜4のブラックマトリックスについて、現像性及び現像マージン等を評価した結果を表3に示す。これらの評価方法は以下の通りに行った。   Table 3 shows the results of evaluation of developability, development margin, and the like for the black matrices of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 obtained above. These evaluation methods were performed as follows.

膜厚:
触針式段差形状測定装置(ケーエルエー・テンコール(株)製 商品名P-10)を用いて測定した。
Film thickness:
Measurement was performed using a stylus type step shape measuring device (trade name P-10, manufactured by KLA-Tencor Corp.).

現像時間:
アルカリ現像時、全てのパターンが見えるのに要した時間を記録し、現像時間が120秒を超えてもパターンが見えない場合は×とした。
Development time:
During alkali development, the time required to see all the patterns was recorded. If the pattern could not be seen even if the development time exceeded 120 seconds, it was marked as x.

細線密着マージン:
10μmパターンマスクで露光した部分を現像した際に、パターンが見えてからパターン部が10±1μmを維持している時間を記録した。パターン部の線幅は測長顕微鏡((株)ニコン製 商品名XD-20)を用いて測定した。
Fine wire adhesion margin:
When the exposed portion was developed with a 10 μm pattern mask, the time during which the pattern portion maintained 10 ± 1 μm after the pattern was seen was recorded. The line width of the pattern part was measured using a length measuring microscope (trade name XD-20 manufactured by Nikon Corporation).

テーパー形状:
現像後のパターンを、走査型電子顕微鏡((株)KEYENCE製 商品名VE-780)を用いて観察し、パターンの断面形状が順テーパーを維持している場合は○、逆テーパーや剥がれが生じた場合は×とした。
Taper shape:
Observe the developed pattern using a scanning electron microscope (trade name VE-780, manufactured by KEYENCE). If the cross-sectional shape of the pattern maintains a forward taper, ○, reverse taper and peeling occur. When it was, it was set as x.

ライン形状:
現像後の10μm線について上記測長顕微鏡でパターン部の直線性やフリンジなどの有無を評価した。そこで、直線性がよく、フリンジなどが発生していないものに関しては○<良好>とし、フリンジなどが発生し、直線性の悪いものを×<不良>と評価した。各項目とも非常に良好な場合に限り◎と評価した。
Line shape:
With respect to the 10 μm line after development, the linearity of the pattern portion and the presence / absence of fringe were evaluated with the above measuring microscope. Therefore, the case where the linearity was good and the fringe was not generated was evaluated as ○ <good>, and the case where the fringe was generated and the linearity was poor was evaluated as x <defect>. Each item was evaluated as ◎ only when it was very good.

光学濃度:
光学濃度計(大塚電子株式会社製)を用いて測定した。
Optical density:
It measured using the optical densitometer (made by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

Figure 0005133658
Figure 0005133658

上記表3の結果から明らかなように、実施例1〜6に係るブラックマトリックスは各性能に優れており、特に、実施例4〜6のブラックマトリックスは、比較例3及び4のものと比べて現像性及び密着性に優れており、更に、光重合開始剤の使用量を低減した場合でも細線パターンを形成できる。すなわち、紫外線または電子線照射後の硬化部と未硬化部のアルカリ現像液に対する溶解度差が大きく、かつ1分子内のエチレン性不飽和結合基数を増やすことによって良現像性、高密着性を有する硬化膜を提供できることが分かった。   As is clear from the results of Table 3 above, the black matrices according to Examples 1 to 6 are excellent in each performance. In particular, the black matrices of Examples 4 to 6 are compared with those of Comparative Examples 3 and 4. It is excellent in developability and adhesiveness, and a fine line pattern can be formed even when the amount of photopolymerization initiator used is reduced. That is, the cured portion has a large difference in solubility in the alkaline developer between the cured portion and the uncured portion after irradiation with ultraviolet light or electron beam, and has good developability and high adhesion by increasing the number of ethylenically unsaturated bond groups in one molecule. It has been found that a membrane can be provided.

本発明のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物は、従来のものに比べてアルカリ現像液に対する溶解性が高く、かつ1分子内のエチレン性不飽和結合基数が多いために硬化後の架橋密度が高い。すなわち、紫外線または電子線照射後の硬化部と未硬化部のアルカリ現像液に対する溶解度差が大きくなるため、薄膜または高着色剤濃度においても微細パターンを形成することができる。そのためカラー液晶表示装置、カラーファクシミリ、イメージセンサー等の各種の多色表示体や、光学機器等に使用されるブラックマトリックスを有するカラーフィルターに好適に使用することができる。また、このようにして得られたカラーフィルターは、例えば、透過型、反射型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、カラー撮像管素子、カラーセンサー等に極めて有用である。   The photosensitive resin composition for black matrix of the present invention has a higher solubility in an alkali developer than the conventional one and a high number of ethylenically unsaturated bond groups in one molecule, so that the crosslinking density after curing is high. . That is, since the difference in solubility in the alkaline developer between the cured portion and the uncured portion after irradiation with ultraviolet rays or electron beams is increased, a fine pattern can be formed even in a thin film or at a high colorant concentration. Therefore, it can be suitably used for various multicolor display bodies such as a color liquid crystal display device, a color facsimile, and an image sensor, and a color filter having a black matrix used for optical equipment and the like. The color filter thus obtained is extremely useful for, for example, a transmissive, reflective, or transflective color liquid crystal display device, a color imaging tube element, a color sensor, and the like.

Claims (3)

(i)下記一般式(1)で表されて、1分子内にカルボン酸残基及び重合性不飽和基を有するアルカリ可溶性樹脂、
Figure 0005133658
(ただし、R1、R2、R3、及びR4は、独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を示し、R5は水素原子又はメチル基を示す。また、Xは-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-フルオレニレン基又は直結合を示し、Yは4価のカルボン酸残基を示す。Gは重合性二重結合とカルボキシル基を有する置換基を示す。Zは下記一般式(2)で表される置換基を示し、nは1〜20の数を表す。)
Figure 0005133658
(但し、Lは2または3価のカルボン酸残基を示し、pは1または2である)
(ii)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(iii)光重合開始剤、及び
(iv)遮光性顔料
を必須の成分として含有することを特徴とするブラックマトリックス用感光性樹脂組成物。
(I) an alkali-soluble resin represented by the following general formula (1) and having a carboxylic acid residue and a polymerizable unsaturated group in one molecule;
Figure 0005133658
(Wherein, R 1, R 2, R 3, and R 4 are independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. X is -CO-, -SO 2- , -C (CF 3 ) 2- , -Si (CH 3 ) 2- , -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -O-, 9 , 9-fluorenylene group or a direct bond, Y represents a tetravalent carboxylic acid residue, G represents a substituent having a polymerizable double bond and a carboxyl group, and Z is represented by the following general formula (2). And n represents a number of 1 to 20.)
Figure 0005133658
(However, L represents a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and p is 1 or 2.)
(Ii) a photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond,
A photosensitive resin composition for a black matrix comprising (iii) a photopolymerization initiator and (iv) a light-shielding pigment as essential components.
請求項1に記載のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物を硬化させて得た硬化物。   A cured product obtained by curing the photosensitive resin composition for a black matrix according to claim 1. 請求項1に記載のブラックマトリックス用感光性樹脂組成物を塗布し、硬化させて得られる硬化物によって形成されたカラーフィルター。   A color filter formed by a cured product obtained by applying and curing the photosensitive resin composition for a black matrix according to claim 1.
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