JP2008304583A - ブラックレジスト用感光性樹脂組成物及びこれを用いた遮光膜並びにカラーフィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(イ)光硬化性樹脂及び/又は光硬化性単量体、(ロ)黒色有機顔料、混色有機顔料及び遮光材から選ばれる少なくとも1種以上の遮光性顔料、及び(ハ)粒状シリカを含有して成るブラックレジスト用感光性樹脂組成物において、(ハ)成分の粒状シリカの一次粒子径の平均値が10〜50nm、遮光性顔料(ロ)と粒状シリカ(ハ)との一次粒子径の平均値の比((ハ)/(ロ))が0.2〜5.0、及び組成物中の粒状シリカ(ハ)と遮光性顔料(ロ)との重量比((ハ)/(ロ))が0.1〜1.0であるブラックレジスト用感光性樹脂組成物である。
【選択図】なし
Description
また、最近ではカラーフィルター・オン・アレイ技術を導入したパネルが注目を浴びている。この技術はカラーフィルター基板とTFTアレイ基板を一体化させたもので、二つの基板の精密な位置合わせが不要で、カラーフィルターの赤、青、緑の各画素を限界にまで微細化することができるため、パネルの高精細化に繋がる。このようなカラーフィルター・オン・アレイ用の樹脂ブラックマトリックスは、高い遮光性を必要とするため、膜厚2μm以上が要求されている。
表1に示す一次粒子径の樹脂被服カーボンブラック(三菱化学社製MS18E)ならびに粒状シリカ(日本アエロジル社製アエロジル)を合わせて濃度20重量%になるようにし、高分子分散剤濃度5重量%ならびにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとともにビーズミルにて分散を行い、固形分25%の分散液A-1〜A-6とした。同様にカーボンブラックにかえて、チタンブラック(三菱マテリアル製)もしくは混色有機顔料ブラック(御国色素製)を用いて分散液A-7〜A-8を調製した。
前記分散液と表2記載の各成分をそれぞれ表中に示した割合で混合した上で、シランカップリング剤 S-510(信越化学製)0.23部とともにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて全量100重量部、固形分濃度20重量%とした。さらにシリコン系界面活性剤 SH3775(花王製)0.01重量部を加えて、2μmのポリプロピレン製メンブレンフィルターを用いて0.2kg/cm2加圧にてろ過し、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物を調製した。なお、表中記載の各成分を以下にあげる。
(B)-2:重量平均分子量30000、酸価100のN−エチルマレイミド/メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体の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液(樹脂固形分濃度=36.7重量%)(N−エチルマレイミド:メタクリル酸:ベンジルメタクリレート=29:20:51mol%)
(C)-1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(日本化薬(株)製 商品名 DPHA)
(D)-1:光重合開始剤、IRGACURE OXE01 (チバスペシャリティケミカルズ製)
(D)-2:光重合開始剤、IRGACURE OXE02 (チバスペシャリティケミカルズ製)
感度:ステップマスクを用いて、BT(ブレイクタイム)+20秒にて残膜が観測される露光量(mj/cm2)を測定した。
現像密着性:BT(ブレイクタイム)+40秒において20μmパターンが残っている場合を○、剥離したものを×とした。
パターン直線性:ポストベーク後の20μmラインを顕微鏡で観察し、ギザツキが観測された場合を×、ない場合を○とした。
膜厚ならびに表面粗度:触針式膜厚計(テンコール(株)製 )を用いて測定した。表面粗度はブラックマトリックス表面上2mm幅に置けるRa(Å)とした。
テーパ形状:現像時間が抜け時間+10〜30秒において、ポストベーク後の20μmライン断面を操作型電子顕微鏡で観察し、基板とBMテーパ部のなす角度が常に60°以上を○、60°未満を△、円弧形状の場合を×とした。
パターン密着性:ピーリングテストで20μmパターンの剥がれが認められないものを○<良好>、認められるものを×<不良>と評価した。
PCT密着性:ポストベーク実施済みのパターン形成基板を、121℃、100%RH、2atm、24時間の条件下においてPCT(プレッシャー・クッカー)テストを実施後、20μmパターン部にセロハンテープを貼り付けピーリングテストを行うことで、20μmパターンの剥がれが認められないものを○<良好>、認められるものを×<不良>と評価した。
OD測定:ポストベーク後2.1μmの塗膜を用いて、大塚電子製OD計を用いて測定、1μmあたりのOD値として記載した。
体積抵抗値:全面にクロム蒸着したガラス基板上に前述と同様にしてポストベーク後2.1μm膜厚の塗膜を形成した。塗膜上に10mmφのAl蒸着膜を形成し、Cr−Al間に1〜10Vの電圧を印加し、電流値を測定して、抵抗を求めた。
実施例1、比較例1及び比較例2で用いた感光性樹脂組成物において、露光量を50、100、150及び200mJ/cm2と増加したとき、ポストベーク後の露光面の表面粗度及び皺発生状況を観察した。結果を表3に示す。シリカ含有の場合の実施例はいずれも皺発生がなく感度を向上させることが可能となった。しかし、比較例では露光量増加と共に皺の発生が顕著となり、また感度を増加させると表面粗度が大きくなり、皺が発生した。
実施例13〜16で用いた樹脂組成物を用い、開口部が300μm×100μmならびにBMライン30μm、膜厚2.1μmの遮光性隔壁を有するマトリックスを形成した。その後、酸素大気圧プラズマで3秒間処理した後に、CF4大気圧プラズマにて3秒間処理を行った。この遮光性隔壁(遮光膜)上に水またはブチルカルビトールアセテート(BCA)を用いて、静的接触角を測定したところ、それぞれ100°、50°を示した。このブラックマトリックス中にむかって、東芝テック製インクジェットヘッドを用い、粘度9mPa.sec、固形分濃度20%のレッド、ブルー、グリーンのインキを打ち込み、230℃にてポストベークを行い、カラーフィルターを形成した。その結果、良好なカラーフィルターを得ることができた。
Claims (8)
- (イ)光硬化性樹脂及び/又は光硬化性単量体、(ロ)黒色有機顔料、混色有機顔料及び遮光材から選ばれる少なくとも1種以上の遮光性顔料、及び(ハ)粒状シリカを含有して成るブラックレジスト用感光性樹脂組成物において、(ハ)成分の粒状シリカの一次粒子径の平均値が10〜50nmであり、かつ遮光性顔料(ロ)と粒状シリカ(ハ)との一次粒子径の平均値の比((ハ)/(ロ))が0.2〜5.0の範囲であり、また前記組成物中の粒状シリカ(ハ)と遮光性顔料(ロ)との重量比((ハ)/(ロ))が0.1〜1.0の範囲であることを特徴とするブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
- 請求項1記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物であって、遮光性顔料(ロ)および粒状シリカ(ハ)の合計重量と前記組成物中の樹脂固形分(R)の重量との重量比([(ロ)+(ハ)]/(R))が0.4〜2.2の範囲であることを特徴とするブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
- (ロ)成分の遮光材がカーボンブラックである請求項1〜3のいずれかに記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
- 基板上に塗布、乾燥した後、(a)紫外線露光装置による露光、(b)アルカリ水溶液による現像、及び(C)熱処理の各工程を必須として得られる遮光膜の表面粗さ(Ra)が120Å以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
- 基板上に塗布、乾燥した後、(a)紫外線露光装置による露光、(b)アルカリ水溶液による現像、及び(C)熱処理の各工程を必須として得られる遮光膜の体積抵抗値が1010Ωcm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、乾燥した後、(a)紫外線露光装置による露光、(b)アルカリ水溶液による現像、及び(C)熱処理の各工程を必須として得られる遮光膜であって、テーパ角が60°以上であることを特徴とする遮光膜。
- ブラックマトリックスとしての遮光性隔壁が請求項7記載の遮光膜からなり、かつ膜厚が1.5〜4μmであるインクジェットプロセスカラーフィルター向けカラーフィルター。
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