JP2005189561A - Photosensitive black composition, black matrix substrate using the same and color filter - Google Patents

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佐々木  寛
Takeshi Saito
健 斎藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive black composition which retains such a sensitivity as to form a cured film while reducing a carbon black content and has a wide development margin, and to provide a black matrix having a very high light blocking effect and a good shape. <P>SOLUTION: The photosensitive black composition contains a carbon black of ≥pH 5 having ≤100 ml/100 g oil absorption of dibutyl phthalate, an ethylenically unsaturated compound and a photopolymerization initiator having a weight reduction rate of ≥30% under the conditions of 230°C and 30 min. A black matrix substrate with the black matrix formed from the photosensitive black composition is provided, and a color filter with filter segments of at least two colors other than black formed on the black matrix substrate is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶の表示装置または固体撮像素子等と組み合わせて用いるカラーフィルタのブラックマトリックスの製造に用いられる感光性黒色組成物、それを用いたブラックマトリックス基板およびカラーフィルタに関する。   The present invention relates to a photosensitive black composition used for producing a black matrix of a color filter used in combination with a liquid crystal display device or a solid-state imaging device, a black matrix substrate and a color filter using the same.

カラーフィルタの赤、緑、青のフィルタセグメントの隙間部分には、コントラスト向上を目的として、遮光性を有するブラックマトリックスと呼ばれる格子状の黒色パターンを形成するのが一般的である。
通常、ブラックマトリクスは、透明基板上に微細パターンからなる金属薄膜で形成される場合が多い。例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム等の金属あるいは金属化合物を用いて、蒸着法、スパッタ法等の真空成膜法等で金属等の薄膜を形成したのち、フォトリソグラフィ法で、微細パターンを形成する方法が一般的である。より具体的には、金属等の薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、現像することによりレジストパターンを形成後、エッチング工程、レジスト剥離工程を経てブラックマトリクスを形成する。
In order to improve contrast, a lattice-like black pattern called a black matrix having a light shielding property is generally formed in a gap portion between the red, green, and blue filter segments of the color filter.
Usually, the black matrix is often formed of a metal thin film having a fine pattern on a transparent substrate. For example, a method of forming a fine pattern by a photolithography method after forming a thin film of a metal or the like by a vacuum film formation method such as a vapor deposition method or a sputtering method using a metal or a metal compound such as chromium, nickel, or aluminum Is common. More specifically, a photoresist is applied on a thin film of metal, etc., dried, irradiated with ultraviolet rays through a photomask, and developed to form a resist pattern, followed by an etching step and a resist stripping step, followed by a black matrix. Form.

しかし、上記方法で製造されるブラックマトリクス基板は、その工程の複雑さから製造コストが非常に高く、また、これを用いるカラーフィルタのコストも高くなるという問題点がある。また、ブラックマトリクスの製造に一般的に使用されている金属の薄膜(例えば、クロム薄膜)の表面は反射率が高いので、透過型の液晶ディスプレイに、金属薄膜からなるブラックマトリクスを有するカラーフィルタを搭載した場合、強い外光がカラーフィルタに入射したときに、表示品位が著しく低下する問題点がある。
一方、カーボンブラック等の黒色顔料または数種類の顔料を混合して黒色にした顔料を分散した感光性黒色組成物を用いてブラックマトリックスを形成する方法が近年開発されている。
However, the black matrix substrate manufactured by the above method has a problem that the manufacturing cost is very high due to the complexity of the process, and the cost of a color filter using the black matrix substrate is also high. In addition, since the surface of a metal thin film (for example, a chromium thin film) generally used for manufacturing a black matrix has high reflectance, a color filter having a black matrix made of a metal thin film is added to a transmissive liquid crystal display. When mounted, there is a problem that the display quality is remarkably lowered when strong external light is incident on the color filter.
On the other hand, a method of forming a black matrix using a photosensitive black composition in which a black pigment such as carbon black or a pigment made by mixing several kinds of pigments is dispersed has been recently developed.

感光性黒色組成物を用いて形成されるブラックマトリックスは、表面の光の反射率が低く、製造工程の短縮化が可能で、大型のカラーフィルタの生産が可能なことから、クロム等の金属材料を用いて形成されるブラックマトリックスより優れた点が多い。
その中で、高遮光性を示すブラックマトリックスは、例えば、バインダー樹脂、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個有する化合物、光重合開始剤、pHが4以下、揮発分が1〜10重量%、平均粒子径が20〜60nm、比表面積が25〜200m2/g、フタル酸ジブチルの吸油量が100ml/100g以下のカーボンブラックを含有する感光性黒色組成物を用いて形成されている。
特開2000−292615公報
The black matrix formed using the photosensitive black composition has low surface light reflectance, can shorten the manufacturing process, and can produce large color filters. There are many advantages over the black matrix formed using.
Among them, the black matrix exhibiting high light-shielding properties includes, for example, a binder resin, a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a pH of 4 or less, and a volatile content of 1 to 10% by weight. And a photosensitive black composition containing carbon black having an average particle diameter of 20 to 60 nm, a specific surface area of 25 to 200 m 2 / g, and an oil absorption of dibutyl phthalate of 100 ml / 100 g or less.
JP 2000-292615 A

しかし、従来の感光性黒色組成物を用いた場合には、カーボンブラックが強い酸性であるためブラックマトリックス形成時のアルカリ洗浄時に現像性に問題を生じ、例えばマージン幅が狭くなるといった問題がある。
また、感光性黒色組成物を用いてフォトリソグラフィ法でブラックマトリックスを形成しようとする場合、クロム等の金属薄膜と同程度の遮光性を得るためには、膜厚を厚くする必要があり、その結果ブラックマトリックス形成後の赤、緑、青の顔料分散液の塗布時や、転写シートを用いた転写時に気泡を巻き込む、TFT基板側にブラックマトリックスを形成した場合には、そのマトリックスの段差で液晶の配向に乱れを発生させる、といった問題が発生していた。
However, when the conventional photosensitive black composition is used, since carbon black is strongly acidic, there is a problem in developability at the time of alkali cleaning at the time of forming the black matrix, for example, there is a problem that the margin width becomes narrow.
In addition, when a black matrix is to be formed by a photolithography method using a photosensitive black composition, it is necessary to increase the film thickness in order to obtain a light shielding property comparable to that of a metal thin film such as chromium. As a result, when the black matrix is formed on the TFT substrate side, when the red, green, and blue pigment dispersion liquid is applied after the black matrix is formed, or when the black matrix is formed on the TFT substrate side during transfer using the transfer sheet, the liquid crystal is formed at the level difference of the matrix. There has been a problem that the orientation of the film is disturbed.

また、膜厚を薄くして金属薄膜と同程度の遮光性を得るためには、カーボンブラック等の黒色顔料を組成物中により多く配合する必要があるが、黒色顔料の含有量が高くなる程、顔料を均一に分散させることが困難になり、感光性黒色組成物の経時粘度増加といった分散安定性の低下を生じる問題があった。また、遮光性が高くなるにつれ感度が著しく低下し、活性エネルギー線の照射を行っても硬化塗膜が得られにくくなり、充分な硬化塗膜を得るには、より多くの露光量が必要となり生産性の低下、ブラックマトリックス形状の劣化等を招く点で問題があった。   Further, in order to reduce the film thickness and obtain a light shielding property comparable to that of a metal thin film, it is necessary to add more black pigment such as carbon black in the composition. However, as the content of the black pigment increases, However, it is difficult to uniformly disperse the pigment, and there is a problem in that the dispersion stability is lowered such as an increase in viscosity with time of the photosensitive black composition. In addition, as the light-shielding property increases, the sensitivity decreases remarkably, and it becomes difficult to obtain a cured coating film even after irradiation with active energy rays, and a larger amount of exposure is required to obtain a sufficient cured coating film. There was a problem in that the productivity was lowered and the black matrix shape was deteriorated.

本発明の感光性黒色組成物は、pHが5以上であり、フタル酸ジブチルの吸油量が100ml/100g以下であるカーボンブラック、エチレン性不飽和化合物、及び230℃30分の条件下で重量減少率が30%以上である光重合開始剤を含むことを特徴とする。本発明の感光性黒色組成物において、カーボンブラックの揮発分は1〜3重量%であることが好ましく、光重合開始剤は2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1であることが好ましい。
また、本発明のブラックマトリックス基板は、上記感光性黒色組成物から形成されているブラックマトリックスを具備することを特徴とするものであり、ブラックマトリックスの乾燥膜厚1μmあたりの光学濃度は3.0以上であることが好ましい。
さらに、本発明のカラーフィルタは、上記ブラックマトリックス基板上に、黒色以外の少なくとも2色のフィルタセグメントが形成されていることを特徴とする。
The photosensitive black composition of the present invention has a pH of 5 or more, carbon black having an oil absorption of dibutyl phthalate of 100 ml / 100 g or less, an ethylenically unsaturated compound, and weight loss under conditions of 230 ° C. for 30 minutes. It contains a photopolymerization initiator having a rate of 30% or more. In the photosensitive black composition of the present invention, the volatile content of carbon black is preferably 1 to 3% by weight, and the photopolymerization initiator is 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl). -Preferably it is butanone-1.
The black matrix substrate of the present invention is characterized by comprising a black matrix formed from the above photosensitive black composition, and the optical density per 1 μm dry film thickness of the black matrix is 3.0 or more. Preferably there is.
Furthermore, the color filter of the present invention is characterized in that filter segments of at least two colors other than black are formed on the black matrix substrate.

本発明の感光性黒色組成物は、カーボンブラックの含有量を抑えて硬化塗膜を形成し得る感度を保ち、広い現像マージンを有するため、本発明の感光性黒色組成物を使用することにより、非常に高い遮光性を有し、形状が良好なブラックマトリックスを形成することができる。   The photosensitive black composition of the present invention has a sensitivity that can form a cured coating film by suppressing the content of carbon black, and has a wide development margin, so by using the photosensitive black composition of the present invention, A black matrix having a very high light shielding property and a good shape can be formed.

まず、本発明の感光性黒色組成物について説明する。
本発明の感光性黒色組成物は、230℃30分といった高温でのポストベークの加熱工程において塗膜の膜減りを生じ、光学濃度が向上する特徴を有する組成物であり、カーボンブラック、エチレン性不飽和化合物、及び光重合開始剤を含む。
感光性黒色組成物に含有されるカーボンブラックは、pHが5以上であり、フタル酸ジブチル(以下、「DBP」という。)の吸油量が100ml/100g以下である遮光性を有する黒色顔料である。カーボンブラックのDBPの吸油量は、光硬化性の観点から100ml/100g以下でなければならず、少なければ少ないほど好ましい。また、カーボンブラックのpHが5未満ではブラックマトリックス形成時のアルカリ洗浄工程における現像時間が早くなり、マージン幅が狭くなり生産性が低下する。カーボンブラックのpHは、それらの影響を受けにくくなる6〜9が好ましく、より影響を受けにくくなる7〜8が特に好ましい。
First, the photosensitive black composition of the present invention will be described.
The photosensitive black composition of the present invention is a composition having a characteristic that the film density of the coating film is reduced in the post-baking heating process at a high temperature of 230 ° C. for 30 minutes, and the optical density is improved. An unsaturated compound and a photopolymerization initiator are included.
The carbon black contained in the photosensitive black composition is a black pigment having a light shielding property, having a pH of 5 or more and an oil absorption of dibutyl phthalate (hereinafter referred to as “DBP”) of 100 ml / 100 g or less. . The oil absorption amount of DBP of carbon black must be 100 ml / 100 g or less from the viewpoint of photocurability, and the smaller the better. On the other hand, if the pH of the carbon black is less than 5, the development time in the alkali washing step when forming the black matrix is shortened, the margin width is narrowed, and the productivity is lowered. The pH of the carbon black is preferably 6-9, which is less susceptible to those effects, and particularly preferably 7-8, which is less susceptible to those effects.

pHが5以上であり、DBPの吸油量が100ml/100g以下である市販のカーボンブラックとしては、例えば、三菱化学株式会社製#260、#25、#33、#44、#45、#45L、#47、#50、#52、デグサ社製 Printex 35、Printex 45、Printex 55、Printex 300、Printex 350、CABOT社製REGAL 250R、東海カーボン株式会社製#7550SB/F等が挙げられる。カーボンブラックは、1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
また、カーボンブラックの揮発分は1〜3重量%であることが好ましい。揮発分がこの範囲外であると、焼成工程において塗膜の減少に寄与せず、ブラックマトリックスの光学濃度が充分に高くならないため好ましくない。
Commercially available carbon black having a pH of 5 or more and a DBP oil absorption of 100 ml / 100 g or less includes, for example, # 260, # 25, # 33, # 44, # 45, # 45L, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. # 47, # 50, # 52, Degussa Printex 35, Printex 45, Printex 55, Printex 300, Printex 350, CABOT REGL 250R, Tokai Carbon Co., Ltd. # 7550SB / F, and the like. Carbon black may be used individually by 1 type, or 2 or more types may be mixed and used for it.
Moreover, it is preferable that the volatile matter of carbon black is 1-3 weight%. If the volatile content is outside this range, it will not contribute to the reduction of the coating film in the baking step, and the optical density of the black matrix will not be sufficiently high.

さらに、カーボンブラックの平均1次粒子径は、20〜50nmであることが好ましい。平均1次粒子径が20nm未満のカーボンブラックは、高濃度に分散させることが困難であり、経時安定性の良好な感光性黒色組成物が得られ難く、50nmより大きいカーボンブラックを用いると、ブラックマトリックスの形状不良を招くことがあるためである。
感光性黒色組成物中のカーボンブラックの含有量は、組成物の固形分を基準として50重量%以下であることが好ましく、高い光学濃度と光硬化性とのバランスの観点から30〜45重量%であることがより好ましく、特に好ましくは31〜40重量%である。カーボンブラックの含有量が50重量%より多い場合は、分散安定性が得られ難く、感度の低下を招き、ブラックマトリックスの形成が困難になる可能性がある。
Further, the average primary particle size of carbon black is preferably 20 to 50 nm. Carbon black having an average primary particle size of less than 20 nm is difficult to disperse at a high concentration, and it is difficult to obtain a photosensitive black composition having good stability over time. This is because the shape of the matrix may be deteriorated.
The content of carbon black in the photosensitive black composition is preferably 50% by weight or less based on the solid content of the composition, and is 30 to 45% by weight from the viewpoint of a balance between high optical density and photocurability. More preferably, it is 31 to 40% by weight. When the content of carbon black is more than 50% by weight, it is difficult to obtain dispersion stability, resulting in a decrease in sensitivity, which may make it difficult to form a black matrix.

感光性黒色組成物に含有されるエチレン性不飽和化合物は、エチレン性不飽和二重結合を1個または2個以上有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、感光性樹脂を用いることができる。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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリエ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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、オリゴマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エステル(メタ)アクリレート等が挙げられ、感光性樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等に公知の方法でエチレン性不飽和二重結合を導入したものが挙げられる。   The ethylenically unsaturated compound contained in the photosensitive black composition is a compound having one or more ethylenically unsaturated double bonds, and monomers, oligomers, and photosensitive resins can be used. Examples of the monomer include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and pentaerythritol tris. (Meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc. are mentioned. In addition, examples of the oligomer include epoxy (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, ester (meth) acrylate and the like, and examples of the photosensitive resin include polyester, polyurethane, epoxy resin, acrylic resin, and the like by a known method. And those having an unsaturated double bond introduced therein.

エチレン性不飽和化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いられる。
また、感光性黒色組成物中のエチレン性不飽和化合物の含有量は、組成物の固形分を基準として5〜30重量%未満であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から7〜28重量%であることがより好ましく、特に好ましくは10〜25重量%である。エチレン性不飽和化合物の含有量が30重量%より多い場合は、ブラックマトリックス形状不良を生じるため好ましくなく、5重量%より少ない場合は、光硬化性が不充分なため好ましくない。
An ethylenically unsaturated compound is used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
Further, the content of the ethylenically unsaturated compound in the photosensitive black composition is preferably 5 to less than 30% by weight based on the solid content of the composition, and 7 to 7 from the viewpoint of photocurability and developability. More preferably, it is 28 weight%, Most preferably, it is 10-25 weight%. When the content of the ethylenically unsaturated compound is more than 30% by weight, it is not preferable because the black matrix shape is poor, and when it is less than 5% by weight, the photocurability is insufficient, which is not preferable.

光重合開始剤は、230℃30分の条件下での重量減少率が30%以上のものである。なお、光重合開始剤の重量減少率は下記の式で算出される。
重量減少率(%)=[(焼成前の光重合開始剤の重量−230℃30分で焼成後の光重合開始剤の重量)/(焼成前の光重合開始剤の重量)]×100
230℃30分の条件下での重量減少率が30%以上の光重合開始剤としては、例えば、2−メチル−1[(4−メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1等のα−アミノケトン系光重合開始剤、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパノン−1等のα−ヒドロキシケトン系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系光重合開始剤、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパノン−1等が挙げられる。
The photopolymerization initiator has a weight reduction rate of 30% or more under the condition of 230 ° C. for 30 minutes. The weight reduction rate of the photopolymerization initiator is calculated by the following formula.
Weight reduction rate (%) = [(weight of photopolymerization initiator before firing−weight of photopolymerization initiator after firing at 230 ° C. for 30 minutes) / (weight of photopolymerization initiator before firing)] × 100
Examples of the photopolymerization initiator having a weight loss rate of 30% or more at 230 ° C. for 30 minutes include 2-methyl-1 [(4-methylthio) phenyl] -2-morpholinopropanone-1, 2- Α-aminoketone photopolymerization initiators such as benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl- Α-Hydroxyketone photopolymerization initiators such as propanone-1, benzoin photopolymerization initiators such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether and benzyldimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, benzoylbenzoic acid Methyl, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, etc. Benzophenone photopolymerization initiators, acylphosphine oxide photopolymerization initiators such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2- And methyl-1-propanone-1.

なかでも、光硬化性、加熱時の重量減少率の観点から、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1が好ましい。
上記光重合開始剤は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いられる。また、 230℃30分の条件下で重量減少率が30%未満の光重合開始剤でも、光硬化性の観点から光重合開始剤全体量の5〜50重量%の範囲内であれば併用しても構わない。
感光性黒色組成物中の光重合開始剤の含有量は、組成物の固形分を基準として5〜25重量%であることが好ましく、硬化塗膜の膜減り率、光硬化性の観点から7〜23重量%であることがより好ましく、特に好ましくは8〜22重量%である。光重合開始剤の含有量が25重量%より多い場合は、ブラックマトリックスの形状不良を生じるため好ましくなく、5重量%より少ない場合は、光硬化性が不充分なため好ましくない。
Of these, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 is preferred from the viewpoints of photocurability and weight loss upon heating.
The said photoinitiator is used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Even if the photopolymerization initiator has a weight loss rate of less than 30% under the condition of 230 ° C. for 30 minutes, it is used in combination within the range of 5 to 50% by weight of the total amount of the photopolymerization initiator from the viewpoint of photocurability. It doesn't matter.
The content of the photopolymerization initiator in the photosensitive black composition is preferably 5 to 25% by weight based on the solid content of the composition, and is 7 from the viewpoint of film reduction rate of the cured coating film and photocurability. It is more preferably ˜23 wt%, particularly preferably 8 to 22 wt%. When the content of the photopolymerization initiator is more than 25% by weight, it is not preferable because the shape of the black matrix is poor, and when it is less than 5% by weight, the photocurability is insufficient.

また、感光性黒色組成物には、増感剤を含有させてもよい。増感剤としては、例えば、α−アシロキシエステル、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系等が挙げられる。上記増感剤は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いられる。   Moreover, you may make a photosensitive black composition contain a sensitizer. Examples of the sensitizer include α-acyloxy ester, methylphenylglyoxylate, benzyl, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethyl anthraquinone, 4,4′-diethylisophthalophenone, 3, Examples include thioxanthone series such as 3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 4,4′-diethylaminobenzophenone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, isopropylthioxanthone, and the like. The above sensitizers are used alone or in combination of two or more.

さらに、感光性黒色組成物には、該組成物をアルカリ現像型とするため、アルカリ可溶性樹脂を含有させることができる。また、感光性黒色組成物には、耐熱性や密着性の付与等の目的に応じて、アルカリ可溶性樹脂と共に、アルカリ可溶性を有しない樹脂を含有させることもできる。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸共重合体やスチレン−無水マ
レイン酸共重合体、カルボキシル基を有するポリエステル樹脂等が挙げられる。
Further, the photosensitive black composition can contain an alkali-soluble resin in order to make the composition into an alkali development type. In addition, the photosensitive black composition may contain an alkali-soluble resin and a resin that does not have alkali solubility depending on the purpose such as imparting heat resistance or adhesion.
Examples of the alkali-soluble resin include (meth) acrylic acid copolymers, styrene-maleic anhydride copolymers, and polyester resins having a carboxyl group.

アルカリ可溶性樹脂は、塗膜の耐熱性や耐溶剤性、耐薬品性の付与など種々の目的に応じて2種以上の樹脂を組み合わせて用いることもできる。
アルカリ可溶性樹脂の含有量は、感光性黒色組成物の固形分を基準として5〜50重量%であることが好ましく、8〜45重量%であることがより好ましい。アルカリ可溶性樹脂の含有量が5重量%未満ではアルカリ現像性が悪くなり、50重量%を越えると感光性黒色組成物の光硬化性や、ブラックマトリックスの形成に用いる場合には遮光性が低くなるため好ましくない。
The alkali-soluble resin can be used in combination of two or more resins according to various purposes such as imparting heat resistance, solvent resistance, and chemical resistance of the coating film.
The content of the alkali-soluble resin is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 8 to 45% by weight, based on the solid content of the photosensitive black composition. When the content of the alkali-soluble resin is less than 5% by weight, the alkali developability deteriorates, and when it exceeds 50% by weight, the photocuring property of the photosensitive black composition and the light shielding property when used for forming a black matrix are lowered. Therefore, it is not preferable.

また、感光性黒色組成物中に含まれるカーボンブラックを安定に分散させるため、公知の色素誘導体や樹脂型分散剤を使用しても構わない。なかでも色素誘導体を使用することにより、カーボンブラックを高濃度で安定に分散させることができ、密着性、感度を向上させ得ることができる。感光性黒色組成物に含有される色素誘導体は、一般式(A)で示されるものが好ましい。
一般式(A)
Moreover, in order to disperse | distribute carbon black contained in a photosensitive black composition stably, you may use a well-known pigment derivative and a resin type dispersing agent. Among these, by using a pigment derivative, carbon black can be stably dispersed at a high concentration, and adhesion and sensitivity can be improved. The pigment derivative contained in the photosensitive black composition is preferably the one represented by the general formula (A).
Formula (A)

Figure 2005189561
(式中、Qは有機色素残基、Xは直接結合、−CONH−Y2−、−SO2NH−Y2−、または
−CH2NHCOCH2NH−Y2−(但し、Y2は置換基を有してもよいアルキレン基またはアリール基を表す。)、
Y1は−NH−または−O−、Zは水酸基、アルコキシ基、下記一般式で示される置換基、またはnが1の場合には−NH−X−Q、
Figure 2005189561
(Wherein Q is an organic dye residue, X is a direct bond, -CONH-Y 2- , -SO 2 NH-Y 2- , or -CH 2 NHCOCH 2 NH-Y 2- (where Y 2 is a substituent) An alkylene group or an aryl group which may have a group).
Y 1 is —NH— or —O—, Z is a hydroxyl group, an alkoxy group, a substituent represented by the following general formula, or when n is 1, —NH—X—Q,

Figure 2005189561
(式中、Y3は−NH−または−O−)、
R1およびR2は、それぞれ独立に置換もしくは無置換のアルキル基、またはR1とR2とで形成される少なくとも窒素原子を含むヘテロ環、mは1から6の整数、nは1から4の整数を表す。)
Figure 2005189561
(Wherein Y 3 is —NH— or —O—),
R 1 and R 2 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, or a heterocycle containing at least a nitrogen atom formed by R 1 and R 2 , m is an integer of 1 to 6, and n is 1 to 4 Represents an integer. )

一般式(A)で示される色素誘導体としては、例えば、下記一般式(1)〜(10)で示される色素誘導体が挙げられる。

Figure 2005189561
Examples of the dye derivative represented by the general formula (A) include dye derivatives represented by the following general formulas (1) to (10).
Figure 2005189561

Figure 2005189561
Figure 2005189561

一般式(A)で示される色素誘導体を構成する有機色素としては、例えば、フタロシアニン系、キナクリドン系、キナクリドンキノン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系、ペリレン系、ペリノン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、アントラキノン系、ピランスロン系、アンスアンスロン系、フラバンスロン系、インダンスロン系、金属錯体系等の縮合多環系有機顔料、ベンズイミダゾロン系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、溶性アゾ系等の他の有機顔料または染料が挙げられる。   Examples of the organic dye constituting the dye derivative represented by the general formula (A) include phthalocyanine, quinacridone, quinacridonequinone, isoindolinone, quinophthalone, diketopyrrolopyrrole, perylene, perinone, Indigo, thioindigo, dioxazine, anthraquinone, pyranthrone, anthanthrone, flavanthrone, indanthrone, metal complex, etc. condensed polycyclic organic pigments, benzimidazolone, insoluble azo, condensation Other organic pigments or dyes such as azo-based and soluble azo-based are listed.

一般式(A)で示される色素誘導体は、1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。一般式(A)で示される色素誘導体の含有量は、カーボンブラック100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましく、0.5〜20重量部であることがより好ましい。色素誘導体の含有量が0.1重量部より少ない場合は、カーボンブラックを分散する効果が充分に発揮されず、30重量部より多い場合は、カーボンブラックの分散が不安定になるため好ましくない。   The pigment derivative represented by the general formula (A) may be used alone or in combination of two or more. The content of the pigment derivative represented by the general formula (A) is preferably 0.1 to 30 parts by weight, and more preferably 0.5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black. When the content of the pigment derivative is less than 0.1 parts by weight, the effect of dispersing the carbon black is not sufficiently exhibited. When the content is more than 30 parts by weight, the dispersion of the carbon black becomes unstable, which is not preferable.

感光性黒色組成物には、カーボンブラックを充分に分散させ、所望の膜厚のブラックマトリックスを形成するために溶剤を含有させることができる。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、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、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、エチルベンゼン、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独もしくは混合して用いる。   The photosensitive black composition may contain a solvent in order to sufficiently disperse carbon black and form a black matrix having a desired film thickness. Examples of the solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, ethylbenzene, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol , Isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvent and the like, and these are used alone or in combination.

感光性黒色組成物には、塗工性向上、感度の向上、密着性の向上などを目的として、連鎖移動剤、界面活性剤、他の添加剤などを添加しても良い。
感光性黒色組成物は、カーボンブラック、エチレン性不飽和化合物、光重合開始剤、溶剤および必要に応じて、色素誘導体、アルカリ可溶性樹脂、その他の添加剤を混合し、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散装置を用いて分散することにより製造することができる。
感光性黒色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。
A chain transfer agent, a surfactant, other additives, and the like may be added to the photosensitive black composition for the purpose of improving coatability, sensitivity, and adhesion.
The photosensitive black composition is composed of a carbon black, an ethylenically unsaturated compound, a photopolymerization initiator, a solvent, and, if necessary, a pigment derivative, an alkali-soluble resin, and other additives. It can be produced by dispersing using various dispersing devices such as sand mill, kneader, and attritor.
The photosensitive black composition is prepared by means of centrifugal separation, sintering filter, membrane filter, or the like, with coarse particles of 5 μm or more, preferably coarse particles of 1 μm or more, more preferably coarse particles of 0.5 μm or more and mixed dust. Is preferably removed.

次に、ブラックマトリックス基板について説明する。
本発明のブラックマトリックス基板とは、透明基板上に、スピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により感光性黒色組成物を塗布したのち、フォトマスクを介して組成物塗布面側から活性エネルギー線を照射し、溶剤またはアルカリ現像液に漬浸するかスプレーなどにより現像液を噴霧して未照射部、すなわち未硬化部を除去して現像を行い、所望の形状のブラックマトリックスを形成することにより作成される。透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
Next, the black matrix substrate will be described.
The black matrix substrate of the present invention means that a photosensitive black composition is applied on a transparent substrate by a coating method such as spin coating, slit coating, roll coating, etc., and then activated energy from the composition coating surface side through a photomask. Irradiate the wire, soak in a solvent or alkaline developer, or spray the developer with a spray to remove unirradiated parts, that is, uncured parts, and develop to form a black matrix of the desired shape Created by. As the transparent substrate, glass plates such as soda lime glass, low alkali borosilicate glass and non-alkali alumino borosilicate glass, and resin plates such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, and polyethylene terephthalate are used. In addition, a transparent electrode made of indium oxide, tin oxide, or the like may be formed on the surface of the glass plate or the resin plate in order to drive the liquid crystal after forming the panel.

感光性黒色組成物の塗布膜厚は、0.2〜5μm(乾燥時)の範囲であることが好ましく、塗工性と遮光性のバランス取りが容易な0.5〜2μmの範囲であることがより好ましい。
また、ブラックマトリックスの乾燥膜厚1μmあたりの光学濃度は、高遮光性の観点から、3.0以上であることが好ましく、3.3以上がより好ましい。光学濃度は、高いほど好ましいが、活性エネルギー線が紫外線、可視光である場合に硬化塗膜が得られにくくなることから、概ね4.5以下が望ましい。
The coating thickness of the photosensitive black composition is preferably in the range of 0.2 to 5 μm (when dried), and more preferably in the range of 0.5 to 2 μm, which makes it easy to balance coating properties and light shielding properties.
The optical density per 1 μm dry film thickness of the black matrix is preferably 3.0 or more, more preferably 3.3 or more, from the viewpoint of high light shielding properties. The higher the optical density, the better. However, when the active energy ray is ultraviolet light or visible light, it is difficult to obtain a cured coating film.

アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、活性エネルギー線による光硬化性を向上させるために、感光性黒色組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、組成物塗布面側から活性エネルギー線を照射することもできる。
As the alkali developer, an aqueous solution such as sodium carbonate or sodium hydroxide is used, and an organic alkali such as dimethylbenzylamine or triethanolamine can also be used. Moreover, an antifoamer and surfactant can also be added to a developing solution.
In order to improve photocurability by active energy rays, after applying and drying the photosensitive black composition, water-soluble or alkali-soluble resin such as polyvinyl alcohol or water-soluble acrylic resin is applied and dried to inhibit polymerization inhibition by oxygen. After forming the film to prevent, an active energy ray can also be irradiated from the composition application surface side.

活性エネルギー線としては、電子線、紫外線、400〜500nmの可視光を使用することができる。組成物塗布面側から照射する電子線の線源には、熱電子放射銃、電界放射銃等を使用することができる。また、紫外線および400〜500nmの可視光の線源(光源)には、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド灯、ガリウム灯、キセノン灯、カーボンアーク灯等を使用することができる。具体的には、点光源であること、輝度が安定であることから、超高圧水銀ランプ、キセノン水銀ランプが用いられることが多い。組成物塗布面側から照射する活性エネルギー線量は、5〜1000mJの範囲で適時設定できるが、工程上管理しやすい10〜300mJの範囲であることが好ましい。   As the active energy ray, an electron beam, ultraviolet rays, or visible light of 400 to 500 nm can be used. A thermionic emission gun, a field emission gun, or the like can be used as the electron beam source irradiated from the composition application surface side. For example, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a gallium lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, or the like can be used as a source (light source) of ultraviolet light and visible light of 400 to 500 nm. Specifically, since it is a point light source and the luminance is stable, an ultrahigh pressure mercury lamp or a xenon mercury lamp is often used. The active energy dose irradiated from the composition application surface side can be set in a timely range of 5 to 1000 mJ, but is preferably in the range of 10 to 300 mJ that is easy to manage in the process.

最後に、カラーフィルタについて説明する。
カラーフィルタは、上記ブラックマトリックス基板上に、黒以外の少なくとも2色のフィルタセグメントが形成されているものである。フィルタセグメントの色は、青色、緑色、赤色、シアン、エロー、マゼンタ、橙色、紫色などから2〜6色程度選択される。同色系の色で、濃度の違うフィルタセグメントが形成されていてもよい。
ブラックマトリックス基板上へのフィルタセグメントの形成法としては、グラビアオフセット印刷法、水無しオフセット印刷法、シルクスクリーン印刷法、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストを用いるフォトリソグラフィ法、コロイド粒子の電気泳動により着色材を透明導電膜の上に電着形成する電着法、転写ベースシートの表面に予め形成したフィルタセグメント層をブラックマトリックス基板上に転写させる転写法等が挙げられる。
Finally, the color filter will be described.
In the color filter, filter segments of at least two colors other than black are formed on the black matrix substrate. The color of the filter segment is selected from about 2 to 6 colors from blue, green, red, cyan, yellow, magenta, orange, purple and the like. Filter segments having the same color system and different densities may be formed.
Filter segment formation on black matrix substrate includes gravure offset printing method, waterless offset printing method, silk screen printing method, photolithography method using solvent developing type or alkali developing type colored resist, colloidal particle electrophoresis Examples thereof include an electrodeposition method in which a coloring material is electrodeposited on a transparent conductive film, a transfer method in which a filter segment layer previously formed on the surface of a transfer base sheet is transferred onto a black matrix substrate, and the like.

印刷法は、印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷法によりカラーフィルタを製造する場合には、印刷機上でのインキの流動性の制御が重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。
溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストを用いるフォトリソグラフィ法は、ブラックマトリックス基板上に、スピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により着色レジストを塗布し、次いでフォトマスクを介して紫外線露光を行い、未露光部を溶剤またはアルカリ現像液で洗い流して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他の色について繰り返してカラーフィルタを製造する方法である。この製造法は、上記印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。
Since the printing method can be patterned simply by repeating printing and drying, the color filter manufacturing method is low in cost and excellent in mass productivity. Furthermore, it is possible to print a fine pattern having high dimensional accuracy and smoothness by the development of printing technology. In the case of producing a color filter by a printing method, it is important to control the fluidity of the ink on the printing press, and the ink viscosity can be adjusted with a dispersant or extender pigment.
The photolithography method using a solvent development type or alkali development type color resist is a method in which a color resist is applied on a black matrix substrate by a spin coating, slit coating, roll coating or the like, followed by ultraviolet exposure through a photomask. This is a method for producing a color filter by repeating the same operation for other colors after forming a desired pattern by washing away an unexposed portion with a solvent or an alkali developer. This manufacturing method can manufacture a color filter with higher accuracy than the above printing method.

着色レジストは、本発明における感光性黒色組成物に含有されるカーボンブラックの代わりに、所望の色の着色剤を含有するレジストである。着色剤としては、各種の耐性に優れた着色剤が使用されるが、耐光性、耐熱性や耐溶媒性の観点から顔料を使用することが好ましく、光吸収能の大きさから有機顔料を使用することが特に好ましい。代表的な顔料の具体例をカラーインデックス(CI)ナンバーで示す。   The colored resist is a resist containing a colorant having a desired color instead of the carbon black contained in the photosensitive black composition in the present invention. As the colorant, various colorants having excellent resistance are used. However, it is preferable to use a pigment from the viewpoint of light resistance, heat resistance and solvent resistance, and an organic pigment is used because of its light absorption ability. It is particularly preferable to do this. Specific examples of typical pigments are indicated by color index (CI) numbers.

イエローの着色剤としては、ピグメントイエロー12,13,14,20,24,83,86,93,94,109,110,117,125,137,138,139,147,148,153,154,166,173等が挙げられる。
橙色の着色剤としては、ピグメントオレンジ13,31,36,38,40,42,43,51,55,59,61,64,65等が挙げられる。
赤色およびマゼンタの着色剤としては、ピグメントレッド9,97,122,123,144,149,166,168,177,190,192,215,216,224,254,255等が挙げられる。
Examples of yellow colorants include Pigment Yellow 12, 13, 14, 20, 24, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 153, 154, and 166. , 173 and the like.
Examples of the orange colorant include Pigment Orange 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, and the like.
Examples of red and magenta colorants include Pigment Red 9, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 190, 192, 215, 216, 224, 254, and 255.

紫色の着色剤としては、ピグメントバイオレット19,23,29,32,33,36,37,38等が挙げられる。
青色およびシアンの着色剤としては、ピグメントブルー15(15,15:1,15:2,15:3,15:4、15:6等)、21、22,60,64等が挙げられる。
緑色の着色剤としては、ピグメントグリーン7,10,36,47等が挙げられる。
これらの着色剤は、所望の色を得るために2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of purple colorants include Pigment Violet 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37, 38, and the like.
Examples of blue and cyan colorants include Pigment Blue 15 (15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, etc.), 21, 22, 60, 64, and the like.
Examples of the green colorant include Pigment Green 7, 10, 36, 47, and the like.
These colorants may be used in combination of two or more in order to obtain a desired color.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、実施例中、「部」および「%」は、「重量部」および「重量%」をそれぞれ表す。
[アクリル樹脂溶液の調製]
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら100℃に加熱して、同温度でメタクリル酸60.0部、メタクリル酸ブチル65.0部、メタクリル酸メチル65.0部、スチレン60.0部、及びアゾビスイソブチロニトリル10.0部の混合物を1時間かけて滴下し、更に100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、更に100℃で1時間反応を続けて樹脂溶液を合成した。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃で20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20%となるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製した。尚、アクリル樹脂の重量平均分子量は40000であった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. In the examples, “parts” and “%” represent “parts by weight” and “% by weight”, respectively.
[Preparation of acrylic resin solution]
Put 800 parts of cyclohexanone in a reaction vessel, heat to 100 ° C while injecting nitrogen gas into the vessel, and at the same temperature, 60.0 parts of methacrylic acid, 65.0 parts of butyl methacrylate, 65.0 parts of methyl methacrylate, 60.0 parts of styrene, and azo A mixture of 10.0 parts of bisisobutyronitrile was added dropwise over 1 hour, and further reacted at 100 ° C. for 3 hours. Then, 2.0 parts of azobisisobutyronitrile dissolved in 50 parts of cyclohexanone was added. The reaction was continued at 100 ° C. for 1 hour to synthesize a resin solution. After cooling to room temperature, sample approximately 2 g of the resin solution, heat and dry at 180 ° C. for 20 minutes to measure the nonvolatile content, and add cyclohexanone to the previously synthesized resin solution so that the nonvolatile content is 20%. An acrylic resin solution was prepared. The weight average molecular weight of the acrylic resin was 40000.

[カーボンブラック分散体1〜6の調製]
下記のカーボンブラックおよび分散剤または色素誘導体を、上記アクリル樹脂溶液24部、シクロヘキサノン40部と均一に混合し、直径1mmのガラスビーズを用いてサンドミルにて5時間分散することによりカーボンブラック分散体1〜6を調製した。使用したカーボンブラックの物性値を表1に示す。
(カーボンブラック分散体1)
・カーボンブラック(デグサ社製「Printex 55」) 9.3部
・分散剤(ゼネカ社製「ソルスパース20000」) 2.0部
(カーボンブラック分散体2)
・カーボンブラック(CABOT社製「REGAL 250R」) 7.9部
・色素誘導体(1) 0.4部
[Preparation of carbon black dispersions 1-6]
The following carbon black and dispersant or pigment derivative are uniformly mixed with 24 parts of the above acrylic resin solution and 40 parts of cyclohexanone, and dispersed in a sand mill for 5 hours using glass beads having a diameter of 1 mm. ~ 6 were prepared. Table 1 shows the physical property values of the carbon black used.
(Carbon black dispersion 1)
・ Carbon black (Degussa “Printex 55”) 9.3 parts ・ Dispersant (Zeneca “Solsperse 20000”) 2.0 parts (Carbon black dispersion 2)
・ Carbon black (CABOT “REGAL 250R”) 7.9 parts ・ Dye derivative (1) 0.4 parts

(カーボンブラック分散体3)
・カーボンブラック(東海カーボン社製「#7550SB/F」) 7.7部
・色素誘導体(2) 0.4部
(カーボンブラック分散体4)
・カーボンブラック(三菱化学社製「#47」) 7.5部
・色素誘導体(3) 0.5部
(カーボンブラック分散体5)
・カーボンブラック(デグサ社製「Nipex160IQ」) 9.3部
・分散剤(ゼネカ社製「ソルスパース20000」) 2.0部
(カーボンブラック分散体6)
・カーボンブラック(デグサ社製「Special Black550」 9.3部
・分散剤(ゼネカ社製「ソルスパース20000」 2.0部
(Carbon black dispersion 3)
・ Carbon black (“# 7550SB / F” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 7.7 parts ・ Dye derivative (2) 0.4 part (carbon black dispersion 4)
・ Carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation “# 47”) 7.5 parts ・ Dye derivative (3) 0.5 part (carbon black dispersion 5)
-Carbon black (Degussa "Nipex160IQ") 9.3 parts Dispersant (Zeneca "Solsperse 20000") 2.0 parts (carbon black dispersion 6)
・ Carbon black (Degussa "Special Black550" 9.3 parts ・ Dispersant (Zeneca "Solsper 20000" 2.0 parts

Figure 2005189561
Figure 2005189561

Figure 2005189561
Figure 2005189561

[実施例1]
カーボンブラック分散体1を60部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)4.3部、光重合開始剤2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(チバガイギー社製「イルガキュア369」)2.0部、増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB-F」)0.4部、及びシクロヘキサノン21.6部の混合物を均一に攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して感光性黒色組成物を調製した。
[実施例2]
カーボンブラック分散体1をカーボンブラック分散体2に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[Example 1]
60 parts of carbon black dispersion 1, 4.3 parts of trimethylolpropane triacrylate (“NK ester ATMPT” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), photopolymerization initiator 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) ) -Butanone-1 (“Irgacure 369” manufactured by Ciba Geigy) 2.0 parts, sensitizer (“EAB-F” manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 0.4 part, and 21.6 parts of cyclohexanone were stirred and mixed uniformly. A photosensitive black composition was prepared by filtration through a filter.
[Example 2]
A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black dispersion 1 was changed to the carbon black dispersion 2.

[実施例3]
カーボンブラック分散体1をカーボンブラック分散体3に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[実施例4]
カーボンブラック分散体1をカーボンブラック分散体4に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[比較例1]
光重合開始剤2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1をトリアジン系光重合開始剤(旭電化工業社製「アデカアークルズPZ-408」)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[Example 3]
A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black dispersion 1 was changed to the carbon black dispersion 3.
[Example 4]
A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black dispersion 1 was changed to the carbon black dispersion 4.
[Comparative Example 1]
The photopolymerization initiator 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 was changed to a triazine photopolymerization initiator (“Adeka Arcles PZ-408” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that.

[比較例2]
光重合開始剤2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1をカルバゾール・フェノン系光重合開始剤(旭電化工業社製「N-1414」)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[比較例3]
カーボンブラック分散体1をカーボンブラック分散体5に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[比較例4]
カーボンブラック分散体1をカーボンブラック分散体6に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光性黒色組成物を調製した。
[Comparative Example 2]
The photopolymerization initiator 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 was changed to a carbazole / phenone photopolymerization initiator (“N-1414” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). Except for the above, a photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1.
[Comparative Example 3]
A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black dispersion 1 was changed to the carbon black dispersion 5.
[Comparative Example 4]
A photosensitive black composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black dispersion 1 was changed to the carbon black dispersion 6.

得られた感光性黒色組成物について、膜減り率、感度、ブラックマトリックス形状、光学濃度、現像マージンを下記の方法で評価した。得られた結果を表2に示す。また、実施例及び比較例で用いた光重合開始剤の230℃30分の加熱条件下での重量減少率を表3に示す。
[膜減り率]
膜減り率(%)=[230℃30分の加熱後の膜厚/230℃30分の加熱前の膜厚]×100
About the obtained photosensitive black composition, the film reduction rate, sensitivity, black matrix shape, optical density, and development margin were evaluated by the following methods. The obtained results are shown in Table 2. Table 3 shows the weight loss rate of the photopolymerization initiator used in Examples and Comparative Examples under heating conditions at 230 ° C. for 30 minutes.
[Membrane reduction rate]
Film reduction rate (%) = [film thickness after heating at 230 ° C. for 30 minutes / film thickness before heating at 230 ° C. for 30 minutes] × 100

[感度]
感光性黒色組成物をスピンコート法により10cm×10cmのガラス基板に塗工した後、70℃で15分の乾燥により乾燥膜厚1μmの塗膜を作成した。その後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cm2露光した。次いで、炭酸ナトリウム水溶液を用いて未露光部をスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し未露光部を取り除き、露光部分の現像後の膜厚を測定し、3段階で評価した。
○;膜厚 ≧ 0.95μm
△;0.90μm ≦ 膜厚 < 0.95μm
×;膜厚 < 0.90μm
[ブラックマトリックス形状]
ブラックマトリックス基板を上記方法にて作成した。露光部分に形成されたブラックマトリックス形状の直線性の良否を光学顕微鏡により観察し、3段階で評価した。
○;直線性良好
△;部分的に直線性良好
×;直線性不良
[sensitivity]
The photosensitive black composition was applied to a 10 cm × 10 cm glass substrate by spin coating, and then dried at 70 ° C. for 15 minutes to form a coating film having a dry film thickness of 1 μm. Thereafter, ultraviolet rays were exposed to 200 mJ / cm 2 through a photomask using an ultrahigh pressure mercury lamp. Subsequently, the unexposed portion was spray-developed using an aqueous sodium carbonate solution, washed with ion-exchanged water to remove the unexposed portion, the film thickness after development of the exposed portion was measured, and evaluated in three stages.
○: Film thickness ≧ 0.95μm
△; 0.90μm ≤ Film thickness <0.95μm
×: Film thickness <0.90μm
[Black matrix shape]
A black matrix substrate was prepared by the above method. The linearity of the black matrix shape formed in the exposed portion was observed with an optical microscope and evaluated in three stages.
○: Good linearity Δ: Partially good linearity ×: Poor linearity

[光学濃度]
感光性黒色組成物を上記方法によりガラス基板に塗工した後、230℃で30分間加熱した。このようにして得られた感光性黒色組成物塗工基板の光学濃度を、マクベス濃度計(GRETAG D200-II)により測定し、膜厚1.0μmにおける光学濃度を求めた。
[現像マージン]
感光性黒色組成物を上記方法によりガラス基板に塗工し、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cm2露光した。次いで、炭酸ナトリウム水溶液を用いて未露光部をスプレー現像し、露光部分のみが残る時間(ジャスト現像)から5秒刻みで現像時間を増やしていき、露光部分が無くなる時間までの時間幅を計測した。
[Optical density]
The photosensitive black composition was applied to a glass substrate by the above method and then heated at 230 ° C. for 30 minutes. The optical density of the photosensitive black composition coated substrate thus obtained was measured with a Macbeth densitometer (GRETAG D200-II) to determine the optical density at a film thickness of 1.0 μm.
[Development margin]
The photosensitive black composition was applied to a glass substrate by the above-described method, and was exposed to 200 mJ / cm 2 of ultraviolet rays through a photomask using an ultrahigh pressure mercury lamp. Next, the unexposed area was spray-developed using an aqueous sodium carbonate solution, the development time was increased in increments of 5 seconds from the time when only the exposed area remained (just development), and the time width until the time when the exposed area disappeared was measured. .

Figure 2005189561
Figure 2005189561

Figure 2005189561
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Claims (6)

pHが5以上であり、フタル酸ジブチルの吸油量が100ml/100g以下であるカーボンブラック、エチレン性不飽和化合物、及び230℃30分の条件下で重量減少率が30%以上である光重合開始剤を含むことを特徴とする感光性黒色組成物。   Photopolymerization with a pH of 5 or more, carbon black with an oil absorption of dibutyl phthalate of 100 ml / 100 g or less, an ethylenically unsaturated compound, and a weight reduction rate of 30% or more at 230 ° C for 30 minutes A photosensitive black composition comprising an agent. カーボンブラックの揮発分が1〜3重量%であることを特徴とする請求項1記載の感光性黒色組成物。   The photosensitive black composition according to claim 1, wherein the volatile content of carbon black is 1 to 3% by weight. 光重合開始剤が2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1であることを特徴とする請求項1または2記載の感光性黒色組成物。   3. The photosensitive black composition according to claim 1, wherein the photopolymerization initiator is 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1. 請求項1ないし3いずれか1項に記載の感光性黒色組成物から形成されているブラックマトリックスを具備することを特徴とするブラックマトリックス基板。   A black matrix substrate comprising a black matrix formed from the photosensitive black composition according to any one of claims 1 to 3. ブラックマトリックスの乾燥膜厚1μmあたりの光学濃度が3.0以上であることを特徴とする請求項4記載のブラックマトリックス基板。   5. The black matrix substrate according to claim 4, wherein an optical density per 1 [mu] m of the dry thickness of the black matrix is 3.0 or more. 請求項4または5記載のブラックマトリックス基板上に、黒色以外の少なくとも2色のフィルタセグメントが形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
6. A color filter, wherein filter segments of at least two colors other than black are formed on the black matrix substrate according to claim 4 or 5.
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