JP2010097214A - Color filter substrate for liquid crystal display apparatus and liquid crystal display apparatus - Google Patents

Color filter substrate for liquid crystal display apparatus and liquid crystal display apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter substrate for a liquid crystal display apparatus which is obtained, by forming a thin film of a black matrix which contains a specific titanium nitride particle and has high OD (optical density) value, and layering a colored layer on the black matrix, in a picture frame light-shielding part area outside a display area and to provide a color filter, having high OD and high surface flatness and the liquid crystal display apparatus made to have superior display characteristics and high contrast by using the color filter. <P>SOLUTION: The color filter substrate for the liquid crystal display apparatus is obtained, by forming the black matrix and a pattern consisting of a plurality of colored layers on a transparent substrate; the black matrix is formed by using a black pigment-dispersed resin containing the titanium nitride particle and has ≤0.9 μm thickness in the display area; and the colored layer is layered on the black matrix in the picture frame light-shielding part area outside the display area. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はコントラストが高く、表示性能が良好なカラーフィルター基板および液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a color filter substrate and a liquid crystal display device having high contrast and good display performance.

液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を用いることにより、画像や文字の表示や、情報処理を行うものであり、具体的には、パソコン、モニター、液晶テレビなどといった大画面用途、また、近年は携帯電話、携帯端末、カーナビといった中型・小型用途としても数多く使用されている。このような液晶表示装置は、通常、2枚の基板間に液晶層が挟み込まれた構造をとっており、液晶層が外部印加に伴って示す電気光学応答を利用することにより明暗を表現できる。色選択性を有する画素からなるカラーフィルターなどを用いることによりカラー表示も可能である。   The liquid crystal display device displays images and characters and performs information processing by using the electro-optic response of the liquid crystal. Specifically, the liquid crystal display device is used for large screens such as personal computers, monitors, and liquid crystal televisions. Is widely used for medium-sized and small-sized applications such as mobile phones, mobile terminals, and car navigation systems. Such a liquid crystal display device normally has a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between two substrates, and light and dark can be expressed by utilizing an electro-optical response that the liquid crystal layer exhibits with external application. Color display is also possible by using a color filter composed of pixels having color selectivity.

従来より、ブラックマトリックス材料として、クロム系材料を用いた金属薄膜が用いられていたが、近年、コストや環境汚染の面から樹脂と遮光材からなる樹脂ブラックマトリックスが用いられている。樹脂ブラックマトリックスは、樹脂とカーボンブラック等の遮光材を含有する黒色樹脂組成物を基板上に塗布、乾燥して黒色被膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法により格子状に微細パターン化して得られる。例えば、特許文献1には、非感光ポリイミド樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂ブラックマトリックスが記載されている。   Conventionally, a metal thin film using a chromium-based material has been used as the black matrix material, but in recent years, a resin black matrix made of a resin and a light shielding material has been used in terms of cost and environmental pollution. The resin black matrix is obtained by applying a black resin composition containing a resin and a light shielding material such as carbon black on a substrate and drying it to form a black film, which is finely patterned into a lattice pattern by a photolithography method. . For example, Patent Document 1 describes a resin black matrix in which carbon black is dispersed in a non-photosensitive polyimide resin.

しかしながら、近年のカラーフィルターの薄膜化、高性能化の要求、及び液晶表示装置で使用されるバックライトの高輝度化に伴い、樹脂ブラックマトリックスの高OD値化への要求が高まっており、従来の樹脂ブラックマトリックスではOD値が不十分であった。また、樹脂ブラックマトリックスが厚い場合、樹脂ブラックマトリックス上に乗り上げた色画素によって生じる表面段差が大きくなるためカラーフィルターの平坦性が低下し、液晶の配向が乱れるという問題が生じるため、樹脂ブラックマトリックス薄膜化の要求も高まっている。   However, with the recent demand for thinner color filters, higher performance, and higher brightness of backlights used in liquid crystal display devices, there has been an increasing demand for higher OD values for resin black matrices. The resin black matrix had an insufficient OD value. In addition, when the resin black matrix is thick, the surface step generated by the color pixels on the resin black matrix becomes large, so that the flatness of the color filter is lowered and the liquid crystal orientation is disturbed. There is also a growing demand for computerization.

表面段差を小さくしてブラックマトリックスを形成する方法として、たとえば特許文献2には画素を積層して遮光性を持たせる方法が開示されている。画素を積層させる方法では表面段差は小さくなり好ましいものの、十分な遮光性能を得ることができないために、液晶表示装置で光漏れの為にコントラストが小さくなる問題があった。特に液晶表示装置の表示領域外の遮光部分の光漏れが問題になる問題があった。   As a method of forming a black matrix by reducing the surface level difference, for example, Patent Document 2 discloses a method of providing pixels with light shielding properties by stacking pixels. The method of stacking pixels is preferable because the surface level difference is small, but sufficient light-shielding performance cannot be obtained. Therefore, there is a problem that the contrast is reduced due to light leakage in the liquid crystal display device. In particular, there is a problem that light leakage from a light shielding portion outside the display area of the liquid crystal display device becomes a problem.

液晶表示装置の表示領域外のブラックマトリックスの遮光性を高めて、表示領域外の遮光部分の光漏れを改善する方法が検討されている。表示領域外のブラックマトリックスを積層構造とすることで遮光性を高める方法が検討されている。たとえば特許文献3では表示領域外のブラックマトリックスにさらにブラックマトリックスを積層したり、ブラックマトリックスと着色画素を積層する方法が開示されているが、OD値が低いこと、またOD値が低いためにブラックマトリックスが厚くなることが問題であった。   A method for improving the light leakage of the light shielding part outside the display area by improving the light shielding property of the black matrix outside the display area of the liquid crystal display device has been studied. A method of improving the light shielding property by making the black matrix outside the display area into a laminated structure has been studied. For example, Patent Document 3 discloses a method of further laminating a black matrix on a black matrix outside the display area or laminating a black matrix and colored pixels. However, since the OD value is low and the OD value is low, black The problem was that the matrix became thicker.

遮光材の体積比率を増加させることにより高OD値化および薄膜化は達成されるものの、樹脂ブラックマトリックス中の樹脂比率を減少させることになり樹脂ブラックマトリックスとガラスとの密着性が低下し樹脂ブラックマトリックスが剥がれるといった問題や、十分な抵抗値が得られないという問題が生じる。よって、少量の含有率であってもより高いOD値を実現する遮光材が必要であった。   Although increasing the volume ratio of the light shielding material can achieve a high OD value and a thin film, the resin ratio in the resin black matrix is decreased and the adhesion between the resin black matrix and the glass is reduced, resulting in a resin black. There arises a problem that the matrix is peeled off and a problem that a sufficient resistance value cannot be obtained. Therefore, a light shielding material that achieves a higher OD value is required even with a small amount of content.

遮光材としては、カーボンブラック、低次酸化チタンや酸窒化チタン等のチタンブラック、酸化鉄等の金属酸化物、その他有機顔料混色系が使用されているが、カーボンブラック及び酸窒化チタンが主流となっている。   As the light shielding material, carbon black, titanium black such as low-order titanium oxide and titanium oxynitride, metal oxides such as iron oxide, and other organic pigment mixed colors are used, but carbon black and titanium oxynitride are the mainstream. It has become.

カーボンブラックについては、高いOD値の塗膜を得ることを目的として様々な試みがなされており、例えば特許文献4が開示されている。特許文献2では、カーボンブラックの一次粒子径、DBP吸収量、pH、および併用する有機化合物のアミン価、分子量を規定することで、膜厚1.0μm当たりのOD値は3.5の樹脂ブラックマトリックスが得られるとあるが、OD値として十分ではなく、また抵抗値が1×10以下と低いため、絶縁性が要求される用途では使用できない問題があった。 Regarding carbon black, various attempts have been made for the purpose of obtaining a coating film having a high OD value. For example, Patent Document 4 is disclosed. In Patent Document 2, by defining the primary particle diameter of carbon black, DBP absorption amount, pH, and amine value and molecular weight of the organic compound used in combination, the OD value per film thickness of 1.0 μm is a resin black of 3.5. Although a matrix can be obtained, the OD value is not sufficient, and the resistance value is as low as 1 × 10 6 or less, so that there is a problem that it cannot be used in applications where insulation is required.

一方、二酸化チタンまたは水酸化チタンの酸素を一部窒化して得られる酸窒化チタンは高抵抗を有する樹脂ブラックマトリックスに用いられている。高いOD値を得るためには、白色の二酸化チタンをいかに含まないように窒化することが重要であり、様々な検討がなされている(特許文献5、6)。なかでも特許文献4では、チタン酸化物を窒化還元する際の加熱焼成温度を最適化することにより、窒化度が高く、結晶子径が小さい酸窒化チタンが得られるとあり、該酸窒化チタンを使用することにより膜厚0.8μm当たりのOD値は4.0という十分にOD値が高い樹脂ブラックマトリックスが得られるとある。しかしながら、チタン酸窒化物は窒化還元等の製造方法に由来するNa、K、Mg、Ca等のアルカリ金属を多量含んでおり、樹脂ブラックマトリックスとガラスとの密着強度を低下させたり、抵抗値を低下させる要因となっている(特許文献7)。そのため、イオン交換樹脂を用いたイオン交換や純水洗浄などにより、K、Na等のアルカリ金属を除去する工程が必要となり、生産性低下する問題があった。   On the other hand, titanium oxynitride obtained by partially nitriding oxygen of titanium dioxide or titanium hydroxide is used for a resin black matrix having high resistance. In order to obtain a high OD value, it is important to perform nitriding so as not to contain white titanium dioxide, and various studies have been made (Patent Documents 5 and 6). In particular, Patent Document 4 describes that titanium oxynitride having a high degree of nitridation and a small crystallite diameter can be obtained by optimizing the heating and baking temperature at the time of nitriding and reducing titanium oxide. By using it, a resin black matrix having a sufficiently high OD value of 4.0 as the OD value per 0.8 μm thickness can be obtained. However, titanium oxynitride contains a large amount of alkali metals such as Na, K, Mg, Ca and the like derived from a production method such as nitridation reduction, which decreases the adhesion strength between the resin black matrix and the glass, and reduces the resistance value. It is a factor to reduce (Patent Document 7). For this reason, a step of removing alkali metals such as K and Na by ion exchange using ion exchange resin or pure water washing is required, which causes a problem of lowering productivity.

一方、他の黒色顔料としては窒化チタンが挙げられ(特許文献8)、日射遮蔽用途において200nm以下の窒化チタン微粒子を用いる技術が開示されているが(特許文献9)、近赤外領域(800〜2500nm)での透過率極小および可視光領域での高透過率を目的として物性の最適化を行っており、ブラックマトリックスとして要求される可視光領域での透過率極小、すなわち黒色度と言う点では十分ではなかった。   On the other hand, titanium nitride is mentioned as another black pigment (Patent Document 8), and a technique using titanium nitride fine particles of 200 nm or less in solar radiation shielding is disclosed (Patent Document 9), but the near infrared region (800 The properties are optimized for the purpose of minimizing the transmittance at ˜2500 nm and the high transmittance in the visible light region, and minimizing the transmittance in the visible light region required as a black matrix, that is, the degree of blackness. Was not enough.

また、窒化チタン膜を成膜しブラックマトリックス用途としたものが特許文献10に開示されている。しかし、黒色組成物として塗布・形成するものではないため、簡便に基板上に形成することが困難であった。   Patent Document 10 discloses a titanium nitride film formed for black matrix use. However, since it is not applied and formed as a black composition, it has been difficult to easily form on a substrate.

特許第3196638号公報(第1頁、第9〜11頁、表1)Japanese Patent No. 3196638 (1st page, 9th to 11th page, Table 1) 特開2000−29014公報JP 2000-29014 A 特開平10−170958公報JP 10-170958 A 特開2004−292672公報JP 2004-292672 A 特開2005−514767号公報JP 2005-514767 A 特開2006−209102号公報JP 2006-209102 A 特開2004−4651号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-4651 特開昭64−37408号公報JP-A 64-37408 特開2005−179121号公報JP 2005-179121 A 特開平10−104663号公報JP-A-10-104663

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、その目的とするところは、特定のチタン窒化物粒子を含有する高OD値のブラックマトリックスを薄膜で形成し、さらに表示領域外のさらなる高OD化と表面平坦性の高いカラーフィルターを提供できるようになる。また、このカラーフィルターを用いることにより、表示特性の優れたコントラストの高い液晶表示装置が得られる。   The present invention was devised in view of the drawbacks of the prior art. The object of the present invention is to form a black matrix having a high OD value containing specific titanium nitride particles as a thin film, and further outside the display area. It becomes possible to provide a color filter with higher OD and higher surface flatness. Further, by using this color filter, a liquid crystal display device having excellent display characteristics and high contrast can be obtained.

本発明者らは、従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、遮光材として以下のように特定のチタン窒化物粒子を使用し、表示領域外の額縁領域のブラックマトリックスに着色層を積層することにより、本発明の課題を解決できることを見いだした。   As a result of intensive studies to solve the problems of the prior art, the present inventors have used specific titanium nitride particles as a light shielding material as follows, and formed a colored layer on the black matrix in the frame area outside the display area. It has been found that the problem of the present invention can be solved by laminating.

すなわち、かかる本発明の目的は以下の構成により達成される。
(1)透明な基板上にブラックマトリックスと複数色の着色層パターン形成されたカラーフィルター基板であって、ブラックマトリックスがチタン窒化物粒子を含む黒色顔料分散樹脂であり、表示領域内のブラックマトリックスの膜厚が0.9μm以下で、かつ表示領域外の額縁遮光部領域のブラックマトリックス上に着色層が積層されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(2)前記チタン窒化物粒子が、CuKα線をX線源とした場合の前記チタン窒化物粒子の(200)面に由来するピークの回折角2θが42.5°以上42.8°以下である黒色顔料である(1)に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(3)前記チタン窒化物粒子のCuKα線をX線源とした場合の(200)面に由来するピークの半値幅より求めた結晶子サイズが50nm以下である(1)または(2)記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(4)表示領域外の額縁遮光部領域のブラックマトリックスに積層されている着色層が、赤画素である(1)に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(5)ブラックマトリックスの光学濃度が1μmあたり4.0以上である(1)から(4)のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(6)表示領域内のブラックマトリックスの膜厚が0.9μm以下で表示領域内のブラックマトリックスの光学濃度が3.6以上であり、かつ表示領域外の画素が積層された部分の額縁遮光領域のブラックマトリックスの光学濃度が4.2以上であり、表示領域内のブラックマトリックスの光学濃度に比べて高い(1)から(5)のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(7)カラーフィルターの画素解像度が150ppi以上である(1)から(6)のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(8)(1)から(7)のいずれかに記載のカラーフィルター基板と対向基板との間隙に液晶化合物が充填された液晶表示装置。
That is, the object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) A color filter substrate in which a black matrix and a plurality of colored layer patterns are formed on a transparent substrate, wherein the black matrix is a black pigment-dispersed resin containing titanium nitride particles, and the black matrix in the display region A color filter substrate for a liquid crystal display device, wherein the color filter substrate has a film thickness of 0.9 μm or less and a colored layer is laminated on a black matrix in a frame light shielding part region outside the display region.
(2) When the titanium nitride particles have CuKα rays as an X-ray source, the diffraction angle 2θ of the peak derived from the (200) plane of the titanium nitride particles is 42.5 ° or more and 42.8 ° or less. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to (1), which is a black pigment.
(3) The crystallite size obtained from the half width of the peak derived from the (200) plane when CuKα rays of the titanium nitride particles are used as an X-ray source is 50 nm or less. Color filter substrate for liquid crystal display devices.
(4) The color filter substrate for a liquid crystal display device according to (1), wherein the colored layer laminated on the black matrix in the frame light shielding part region outside the display region is a red pixel.
(5) The color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of (1) to (4), wherein the optical density of the black matrix is 4.0 or more per 1 μm.
(6) The frame shading area of the portion where the black matrix in the display area has a thickness of 0.9 μm or less, the optical density of the black matrix in the display area is 3.6 or more, and the pixels outside the display area are stacked. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of (1) to (5), wherein the black matrix has an optical density of 4.2 or higher, which is higher than the optical density of the black matrix in the display region.
(7) The color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of (1) to (6), wherein the pixel resolution of the color filter is 150 ppi or more.
(8) A liquid crystal display device in which a liquid crystal compound is filled in a gap between the color filter substrate according to any one of (1) to (7) and a counter substrate.

(9)液晶表示方式が横電界方式である(8)に記載のカラーフィルター基板を用いた液晶表示装置。   (9) A liquid crystal display device using the color filter substrate according to (8), wherein the liquid crystal display method is a horizontal electric field method.

本発明の黒色樹脂組成物を用いることにより、高遮光性、高抵抗値を有し、平坦性の高いカラーフィルター基板を得ることができる。また、本発明のカラーフィルター基板をしようすることで、コントラストが高く表示性能の優れた液晶表示装置が得られる。   By using the black resin composition of the present invention, it is possible to obtain a color filter substrate having high light shielding properties, high resistance value, and high flatness. Further, by using the color filter substrate of the present invention, a liquid crystal display device having high contrast and excellent display performance can be obtained.

本発明のカラーフィルターの構造を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the color filter of this invention

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の黒色樹脂組成物は、少なくとも遮光材、樹脂および溶媒を含み、遮光材として少なくとも特定の特性を有するチタン窒化物粒子をブラックマトリックスに使用し、表示領域外のブラックマトリックス上に画素を積層することが必要である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The black resin composition of the present invention includes at least a light shielding material, a resin and a solvent, and uses titanium nitride particles having at least specific characteristics as a light shielding material for the black matrix, and laminates pixels on the black matrix outside the display area. It is necessary to.

本発明で遮光材として使用されるチタン窒化物粒子とは、主成分として窒化チタンを含み、通常、副成分として酸化チタンTiO、Ti2n−1(1≦n≦20)で表せる低次酸化チタン及びTiN(0<x<2.0,0.1<y<2.0)で表せる酸窒化チタンを含有するものである。該チタン窒化物粒子はCuKα線をX線源とした場合の(200)面に由来するピークの回折角2θが42.5°以上42.8°以下であることを特徴としており、このチタン窒化物粒子を遮光材として用いることにより、本発明の樹脂ブラックマトリックスは、黒色樹脂組成中の遮光材濃度を低く保ったまま、高いOD値を達成することが可能となる。その結果、本発明の樹脂ブラックマトリックスは、高密着性を確保することができる。また、本発明の樹脂ブラックマトリックスは、膜厚当たりのOD値が高いため、実用的なOD値(4.0)で膜厚は1.0μm以下となる。その結果、樹脂ブラックマトリックスを用いた場合でも、保護膜無しで平坦性に実用上の問題のないカラーフィルターを得ることができるようになった。 The titanium nitride particles used as a light-shielding material in the present invention include titanium nitride as a main component and are usually low in titanium oxide TiO 2 and Ti n O 2n-1 (1 ≦ n ≦ 20) as subcomponents. It contains titanium oxynitride that can be expressed by titanium suboxide and TiN x O y (0 <x <2.0, 0.1 <y <2.0). The titanium nitride particles are characterized in that the diffraction angle 2θ of the peak derived from the (200) plane when CuKα rays are used as an X-ray source is 42.5 ° or more and 42.8 ° or less. By using physical particles as a light shielding material, the resin black matrix of the present invention can achieve a high OD value while keeping the concentration of the light shielding material in the black resin composition low. As a result, the resin black matrix of the present invention can ensure high adhesion. Further, since the resin black matrix of the present invention has a high OD value per film thickness, the film thickness is 1.0 μm or less at a practical OD value (4.0). As a result, even when a resin black matrix is used, it is possible to obtain a color filter having no practical problem in flatness without a protective film.

チタン化合物のX線回折スペクトルはCuKα線をX線源とした場合、最も強度の強いピークとしてTiNは(200)面に由来するピークが2θ=42.5°近傍に、TiOは(200)面に由来するピークが2θ=43.4°近傍にみられる。一方、最も強度の強いピークではないがアナターゼ型TiOは(200)面に由来するピークは2θ=48.1°近傍に、ルチル型TiOは(200)面に由来するピークは2θ=39.2°近傍に観測される。よって、窒素原子及び酸素原子を有する結晶構造をとるチタン化合物は回折角2θが42.5°から43.4°の範囲において最も強度の強いピークがみられ、酸素原子を多く含有する結晶状態であるほどピーク位置は42.5°に対して高角度側にシフトする。 The X-ray diffraction spectrum of the titanium compound shows that when CuKα ray is used as the X-ray source, TiN has a peak derived from the (200) plane as the strongest peak, and 2θ = 42.5 ° in the vicinity of TiO and (200) plane of TiO. The peak derived from is seen in the vicinity of 2θ = 43.4 °. On the other hand, although not the strongest peak, the peak derived from the (200) plane of anatase TiO 2 is in the vicinity of 2θ = 48.1 °, and the peak derived from the (200) plane of rutile TiO 2 is 2θ = 39. Observed around 2 °. Therefore, a titanium compound having a crystal structure having nitrogen atoms and oxygen atoms has the strongest peak in the diffraction angle 2θ range of 42.5 ° to 43.4 °, and is in a crystalline state containing a large amount of oxygen atoms. The more the peak position is shifted to the higher angle side with respect to 42.5 °.

本発明の効果を発現するためには、前記チタン窒化物粒子の(200)面に由来するピークの回折角2θが42.5°以上42.8°以下であることが好ましく、更には42.5°以上42.7°未満であることが好ましい。酸化チタンを窒化して得られる酸窒化チタンにおいては回折角2θとして42.9°から43.2°に最も強度の強いピークが確認される(特開2006−209102号公報)ことから、本発明のチタン窒化物とは結晶構造が異なることがわかる。また、副成分として酸化チタンTiOを含有する場合、最も強度の強いピークとしてアナターゼ型TiO(101)に由来するピークが2θ=25.3°近傍に、ルチル型TiO(110)に由来するピークが2θ=27.4°近傍に見られる。しかし、TiOは白色でありブラックマトリックスの遮光性を低下させる要因となるため、ピークとして観察されない程度に低減されていることが好ましい。 In order to exhibit the effect of the present invention, the peak diffraction angle 2θ derived from the (200) plane of the titanium nitride particles is preferably 42.5 ° or more and 42.8 ° or less. It is preferably 5 ° or more and less than 42.7 °. In the titanium oxynitride obtained by nitriding titanium oxide, the strongest peak is confirmed from 42.9 ° to 43.2 ° as the diffraction angle 2θ (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-209102). It can be seen that the crystal structure is different from that of titanium nitride. When titanium oxide TiO 2 is contained as an accessory component, the peak derived from anatase TiO 2 (101) as the strongest peak is in the vicinity of 2θ = 25.3 ° and derived from rutile TiO 2 (110). A peak is observed in the vicinity of 2θ = 27.4 °. However, since TiO 2 is white and causes a reduction in the light shielding property of the black matrix, it is preferably reduced to such an extent that it is not observed as a peak.

X線回折ピークの半値幅よりチタン窒化物粒子を構成する結晶子サイズを求めることができ、下式(1)、(2)に示すシェラーの式を用いて算出される。   The crystallite size constituting the titanium nitride particles can be determined from the half width of the X-ray diffraction peak, and is calculated using the Scherrer equation shown in the following equations (1) and (2).

Figure 2010097214
Figure 2010097214

Figure 2010097214
Figure 2010097214

ここで、K=0.9、λ(0.15418 nm)、βe:回折ピークの半値幅、βo:半値幅の補正値(0.12°)である。但し、β、βe及びβoはラジアンで計算される。 Here, K = 0.9, λ (0.15418 nm), β e : half width of diffraction peak, β o : correction value of half width (0.12 °). Where β, β e and β o are calculated in radians.

本発明で用いられるチタン窒化物粒子は主成分としてTiNを含み、通常、その合成時における酸素の混入や、特に粒子径が小さい場合に顕著となるが、粒子表面の酸化などにより、一部酸素原子を含有している。含有する酸素量が少ない方がより高いOD値が得られるため好ましく、とりわけ副成分としてTiOを含有しないことが好ましい。その酸素原子の含有量としては12重量%以下であり、8重量%以下であることがより好ましい。 Titanium nitride particles used in the present invention contain TiN as a main component, and are usually noticeable when oxygen is mixed during the synthesis, particularly when the particle diameter is small, but partly due to oxidation of the particle surface, etc. Contains atoms. A smaller amount of oxygen is preferable because a higher OD value can be obtained, and it is particularly preferable not to contain TiO 2 as a subcomponent. The oxygen atom content is 12% by weight or less, and more preferably 8% by weight or less.

チタン原子の含有量はICP発光分光分析法により分析し、窒素原子の含有量は不活性ガス融解−熱伝導度法により分析し、酸素原子の含有量は不活性ガス融解−赤外線吸収法により分析することができる。   Titanium atom content is analyzed by ICP emission spectroscopy, nitrogen atom content is analyzed by inert gas melting-thermal conductivity method, and oxygen atom content is analyzed by inert gas melting-infrared absorption method. can do.

本発明の効果を顕著なものとするためには、結晶子サイズとしては50nm以下であることが好ましく、更には20nm以上50nm以下であることが好ましい。結晶子サイズが50nm以下のチタン窒化物粒子を用いてブラックマトリックスを形成することにより、塗膜の透過光はそのピーク波長が475nm以下であるような青色から青紫色を呈し、高い遮光性を有するブラックマトリックスを得ることができる。また、従来の遮光材よりも紫外線(特にi線(365nm))透過率が高くなるため、感光性の黒色樹脂組成物とした際にも、光照射による膜硬化が十分進み、高ODかつ形状の良好なブラックマトリックスを形成することが可能となる。また更には、結晶子サイズが20nm以上50nm以下のチタン窒化物粒子を用いることで、より高い抵抗値を有するブラックマトリックスを形成することが可能となり好ましい。   In order to make the effect of the present invention remarkable, the crystallite size is preferably 50 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 50 nm or less. By forming a black matrix using titanium nitride particles having a crystallite size of 50 nm or less, the transmitted light of the coating film exhibits a blue to violet color having a peak wavelength of 475 nm or less, and has a high light shielding property. A black matrix can be obtained. Further, since the transmittance of ultraviolet rays (particularly i-line (365 nm)) is higher than that of a conventional light-shielding material, even when a photosensitive black resin composition is used, film curing by light irradiation is sufficiently advanced, resulting in a high OD and shape. It is possible to form a good black matrix. Furthermore, it is preferable to use titanium nitride particles having a crystallite size of 20 nm to 50 nm in order to form a black matrix having a higher resistance value.

本発明におけるチタン窒化物粒子の比表面積はBET法により求めることができ、その値としては5m/g以上100m/g以下が好ましく、更には10m/g以上60m/g以下が好ましい。また、BET法により求めた比表面積より、粒子が完全な球体であり粒子径が均一であると仮定した場合の粒子径を下式(3)により求めることができる。
平均粒径(nm) = 6/(S×d×1000) (3)
ここで、S;比表面積(m/g)、d;密度 (g/cm3)であり、窒化チタンの場合d=5.24(g/cm3)、酸窒化チタンの場合d=4.3(g/cm3)となる。
The specific surface area of the titanium nitride particles in the present invention can be determined by the BET method, and the value is preferably 5 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, more preferably 10 m 2 / g or more and 60 m 2 / g or less. . Further, from the specific surface area obtained by the BET method, the particle diameter when the particles are assumed to be perfect spheres and the particle diameter is uniform can be obtained by the following equation (3).
Average particle diameter (nm) = 6 / (S × d × 1000) (3)
Here, S: specific surface area (m 2 / g), d: density (g / cm 3 ), d = 5.24 (g / cm 3 ) for titanium nitride, d = 4 for titanium oxynitride 3 (g / cm 3 ).

比表面積が小さい、つまり粒子径が大きい場合、粒子を微細に分散することが困難であり、保管時に粒子が沈降したり、樹脂ブラックマトリックスとした際の平坦性が低下したりガラスとの密着性が低下するといった問題が生じる。一方、比表面積が大きい、つまり粒子径が小さいと分散時に粒子が再凝集し易いため分散安定性が悪くなる傾向があったり、樹脂ブラックマトリックスとした際に遮光材としての十分な隠蔽性が得られずにOD値が低下するといった問題が生じるため好ましくない。   When the specific surface area is small, that is, the particle size is large, it is difficult to finely disperse the particles, the particles settle during storage, the flatness of the resin black matrix decreases, and the adhesion to glass This causes a problem of lowering. On the other hand, when the specific surface area is large, that is, when the particle diameter is small, the particles are likely to re-aggregate during dispersion, so that the dispersion stability tends to deteriorate, and when the resin black matrix is used, sufficient concealability as a light shielding material is obtained. This is not preferable because the OD value is lowered without being generated.

窒化チタンの合成には一般的に気相反応法が用いられ、電気炉法や熱プラズマ法等が挙げられるが、不純物の混入が少なく、粒子径が揃いやすく、また生産性も高い熱プラズマ法による合成が好ましい。熱プラズマを発生させる方法としては、直流アーク放電、多層アーク放電、高周波(RF)プラズマ、ハイブリッドプラズマ等が挙げられ、電極からの不純物の混入が少ない高周波プラズマがより好ましい。熱プラズマ法による窒化チタン微粒子の具体的な製造方法としては、プラズマ炎中で四塩化チタンとアンモニアガスを反応させる方法(特開平2−22110号公報)や、チタン粉末を高周波熱プラズマにより蒸発させ窒素をキャリアーガスとして導入し冷却過程にて窒化させ合成する方法(特開昭61−11140号公報)や、プラズマの周縁部にアンモニアガスを吹き込む方法(特開昭63−85007号)等が挙げられるがこれらに限定されるものではなく、所望とする物性を有するチタン窒化物粒子にできれば製造方法は問わない。なお、チタン窒化物粒子は種々のものが市販されており、本発明で規定される上記回折角及び上記酸素原子量、さらには、上記した好ましい結晶子サイズ及び比表面積を満足するものも複数市販されている。本発明において、それらの市販品を好ましく用いることができる。   A gas phase reaction method is generally used to synthesize titanium nitride, and examples include an electric furnace method and a thermal plasma method. The thermal plasma method has few impurities, has a uniform particle size, and has high productivity. The synthesis by is preferred. Examples of the method for generating thermal plasma include direct current arc discharge, multilayer arc discharge, radio frequency (RF) plasma, hybrid plasma, and the like, and high frequency plasma in which impurities from the electrode are less mixed is more preferable. Specific methods for producing titanium nitride fine particles by the thermal plasma method include a method of reacting titanium tetrachloride and ammonia gas in a plasma flame (Japanese Patent Laid-Open No. 22221/1990), or evaporating titanium powder by high-frequency thermal plasma. A method of introducing nitrogen as a carrier gas and nitriding and synthesizing it in the cooling process (Japanese Patent Laid-Open No. 61-11140), a method of blowing ammonia gas into the peripheral edge of plasma (Japanese Patent Laid-Open No. 63-85007), and the like. However, the present invention is not limited to these, and the production method is not limited as long as titanium nitride particles having desired physical properties can be obtained. Various titanium nitride particles are commercially available, and a plurality of particles satisfying the diffraction angle and the oxygen atom amount defined in the present invention, and further satisfying the preferred crystallite size and specific surface area described above are also commercially available. ing. In the present invention, those commercially available products can be preferably used.

本発明において、黒色被膜の色度調整のために、OD値が低下しない範囲でチタン窒化物の一部を他の顔料に変えることが可能である。チタン窒化物以外の顔料としては、黒色有機顔料、混色有機顔料、および無機顔料等から用いることができる。黒色有機顔料としては、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック、ペリレンブラック、アニリンブラック等が、混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ、シアン等から選ばれる少なくとも2種類以上の顔料を混合して疑似黒色化されたものが、無機顔料としては、グラファイト、およびチタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、銀等の金属微粒子、金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属窒化物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。なかでも、カーボンブラックを使用すれば、黒色被膜のOD値の低下を最小限に抑えられるとともに、黒色被膜の抵抗値、色度などを調整することができる。すなわち、チタン窒化物粒子は高抵抗体であるのに対して、カーボンブラックは低抵抗であるため、両者の混合比率により黒色被膜の抵抗値をコントロールできることになる。また、カーボンブラックとして、表面処理されたものを使用すれば、さらに黒色被膜の抵抗値コントロールの幅が広がることになる。一方、色度に関しては、使用するチタン窒化物粒子の結晶子径にもよるが概して透過色が青色であるのに対して、カーボンブラックの透過色は赤色であるため、両者を混合すれば着色のない黒(ニュートラル・ブラック)が得られる。カーボンブラックを使用する場合、その含有量は適宜選択することができ、特に限定されないが、通常、チタン窒化物粒子の重量に対して5〜75重量%程度である。   In the present invention, in order to adjust the chromaticity of the black film, a part of the titanium nitride can be changed to another pigment within a range where the OD value does not decrease. As pigments other than titanium nitride, black organic pigments, mixed color organic pigments, inorganic pigments, and the like can be used. As the black organic pigment, carbon black, resin-coated carbon black, perylene black, aniline black, etc., and as the mixed color organic pigment, at least two kinds selected from red, blue, green, purple, yellow, magenta, cyan, etc. Inorganic pigments that have been pseudo-blackened by mixing pigments include graphite and fine metal particles such as titanium, copper, iron, manganese, cobalt, chromium, nickel, zinc, calcium, silver, metal oxides, and composites. Examples thereof include oxides, metal sulfides, and metal nitrides. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, if carbon black is used, the decrease in the OD value of the black coating can be minimized, and the resistance value, chromaticity, etc. of the black coating can be adjusted. That is, titanium nitride particles are high resistance, whereas carbon black has low resistance, so the resistance value of the black coating can be controlled by the mixing ratio of both. Moreover, if the surface-treated carbon black is used, the width of resistance value control of the black coating is further expanded. On the other hand, with regard to chromaticity, although depending on the crystallite size of the titanium nitride particles used, the transmitted color is generally blue, whereas the transmitted color of carbon black is red. Black without neutrality (neutral black) is obtained. When carbon black is used, its content can be appropriately selected and is not particularly limited, but is usually about 5 to 75% by weight with respect to the weight of the titanium nitride particles.

本発明に用いられる樹脂としては、感光性、非感光性のいずれも使用でき、具体的にはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ系樹脂、ポリイミド樹脂などが好ましく用いられる。とくに、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂が塗膜の耐熱性、黒色樹脂組成物の貯蔵安定性などの面で優れており、好適に用いられる。   As the resin used in the present invention, either photosensitive or non-photosensitive can be used. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, a siloxane polymer resin, a polyimide resin, or the like is preferably used. In particular, acrylic resin or polyimide resin is excellent in terms of heat resistance of the coating film and storage stability of the black resin composition, and is preferably used.

ポリイミド樹脂は非感光性樹脂として使用される場合が多く、前駆体としてのポリアミック酸を加熱開環イミド化することによって形成される。ポリアミック酸は、一般に酸無水酸物基を有する化合物とジアミン化合物を40〜100℃下において付加重合反応せしめて得られ、通常下記一般式(4)で表される構造単位の繰り返し単位であらわされる。該ポリイミド前駆体の構造は、下記一般式(5)で示されるアミック酸構造と、該アミック酸構造が一部イミド閉環してなる下記一般式(6)および全てイミド閉環してなる下記一般式(7)で示されるイミド構造の両構造を有するポリイミド前駆体である。   A polyimide resin is often used as a non-photosensitive resin, and is formed by heat-opening imidization of a polyamic acid as a precursor. A polyamic acid is generally obtained by subjecting a compound having an acid anhydride group and a diamine compound to an addition polymerization reaction at 40 to 100 ° C., and is usually represented by a repeating unit of a structural unit represented by the following general formula (4). . The structure of the polyimide precursor includes an amic acid structure represented by the following general formula (5), the following general formula (6) in which the amic acid structure is partially imide-cyclized, and the following general formula in which all imides are ring-closed. It is a polyimide precursor having both structures of the imide structure represented by (7).

Figure 2010097214
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ここで、上記一般式(4)〜(7)において、Rは炭素数2〜22の3価または4価の有機基、Rは炭素数1〜22の2価の有機基、nは1または2である。 Here, in the general formulas (4) to (7), R 1 is a trivalent or tetravalent organic group having 2 to 22 carbon atoms, R 2 is a divalent organic group having 1 to 22 carbon atoms, and n is 1 or 2.

ポリイミド前駆体をイミド化して得られるブラックマトリックス用樹脂としては耐熱性および絶縁性が要求されることから、一般に芳香族系のジアミン及び/または酸二無水物が好ましく用いられる。   As a resin for black matrix obtained by imidizing a polyimide precursor, heat resistance and insulation are required, and therefore aromatic diamines and / or acid dianhydrides are generally preferably used.

芳香族系ジアミンの例としては以下の通りである。パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルサルファイド、4,4’−ジアミノジフェニルサルファイド、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン4,4´−ジアミノジフェニルアミン、3,4´−ジアミノジフェニルアミン、3,3´−ジアミノジフェニルアミン、2,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4´−ジアミノジベンジルアミン、2,2´−ジアミノジベンジルアミン、3,4´−ジアミノジベンジルアミン、3,3´−ジアミノジベンジルアミン、N,N´−ビス−(4−アミノ−3−メチルフェニル)エチレンジアミン、4,4´−ジアミノベンズアニリド、3,4´−ジアミノベンズアニリド、3,3´−ジアミノベンズアニリド、4,3´−ジアミノベンズアニリド、2,4’−ジアミノベンズアニリド、N,N´−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N´−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N´−m−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N´−m−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N´−ジメチル−N,N´−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N´−ジメチル−N,N´−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N´−ジフェニル−N,N´−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N´−ジフェニル−N,N´−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を併用して使用することができる。さらに好ましくは、ジアミン成分の少なくとも一部がパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4,4′−ジアミノベンズアニリドから選ばれた1種または2種以上の混合物であることが好ましい。   Examples of the aromatic diamine are as follows. Paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 4 , 4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) Benzene, 2,2-bis (trifluoromethyl) benzidine, 9,9'-bis (4-aminophenyl) fluorene 4,4'-diaminodiphenylamine, 3,4'-diaminodiphenylamine, 3,3'-diaminodiphenylamine 2,4'-diamino Phenylamine, 4,4'-diaminodibenzylamine, 2,2'-diaminodibenzylamine, 3,4'-diaminodibenzylamine, 3,3'-diaminodibenzylamine, N, N'-bis- (4-amino-3-methylphenyl) ethylenediamine, 4,4′-diaminobenzanilide, 3,4′-diaminobenzanilide, 3,3′-diaminobenzanilide, 4,3′-diaminobenzanilide, 2, 4'-diaminobenzanilide, N, N'-p-phenylenebis-p-aminobenzamide, N, N'-p-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N'-m-phenylenebis-p-amino Benzamide, N, N'-m-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N'-dimethyl-N, N'-p-phenylenebis-p-amino N'Namide, N, N'-dimethyl-N, N'-p-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N'-diphenyl-N, N'-p-phenylenebis-p-aminobenzamide, N, N ' -Diphenyl-N, N'-p-phenylenebis-m-aminobenzamide and the like can be mentioned, and one or more of them can be used in combination. More preferably, at least part of the diamine component is paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl. It is preferably one or a mixture of two or more selected from sulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 9,9′-bis (4-aminophenyl) fluorene, and 4,4′-diaminobenzanilide. .

一方、芳香族テトラカルボン酸の例としては、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−パラターフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−メタターフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。さらに好ましくは、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはピロメリット酸二無水物が挙げられる。また、フッ素系のテトラカルボン酸二無水物を用いると、短波長領域での透明性が良好なポリイミドに変換しうるポリイミド前駆体組成物を得ることができる。その具体的な例としては、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物などが好ましく挙げられる。これらの芳香族テトラカルボン酸二無水物の1種または2種以上を併用して使用することができる。   On the other hand, examples of the aromatic tetracarboxylic acid include 4,4′-oxydiphthalic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3, 4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-paraterphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-metaterphenyl Tetracarboxylic dianhydride etc. are mentioned. More preferably, 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, or pyromellitic dianhydride is used. Further, when a fluorine-based tetracarboxylic dianhydride is used, a polyimide precursor composition that can be converted into a polyimide having good transparency in a short wavelength region can be obtained. Specific examples thereof include 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride and the like. One or two or more of these aromatic tetracarboxylic dianhydrides can be used in combination.

さらに、必要に応じて、末端封止剤として、無水マレイン酸や無水フタル酸などの酸無水物を添加しても何ら差し支えない。また、ガラス板、シリコンウエハーなどの無機物との接着性を向上させる目的で、芳香族系化合物以外に、Si系酸無水物および/またはジアミンが好ましく用いられる。特に、ビス−3−(アミノプロピル)テトラメチルシロキサンに代表されるシロキサンジアミンを用いると、無機基板との接着性を良好にすることができる。シロキサンジアミンは、通常、全ジアミン中の1〜20モル%量用いる。シロキサンジアミンの量が少なすぎれば接着性向上効果が発揮されず、多すぎれば耐熱性が低下したり、フォトリソ加工する際の乾燥塗膜としての基板との密着性が強くなりすぎ、アルカリ現像できずに基板上に残膜するといった問題が生じる。   Furthermore, if necessary, an acid anhydride such as maleic anhydride or phthalic anhydride may be added as a terminal blocking agent. In addition to aromatic compounds, Si-based acid anhydrides and / or diamines are preferably used for the purpose of improving adhesion to inorganic materials such as glass plates and silicon wafers. In particular, when a siloxane diamine typified by bis-3- (aminopropyl) tetramethylsiloxane is used, the adhesion to an inorganic substrate can be improved. Siloxane diamine is usually used in an amount of 1 to 20 mol% in the total diamine. If the amount of siloxane diamine is too small, the effect of improving adhesiveness will not be exhibited, and if it is too large, the heat resistance will be reduced, or the adhesion to the substrate as a dry coating film when photolithography will be too strong, and alkali development will be possible. The problem of remaining on the substrate occurs.

また、低複屈折性などの光学特性を改良するために酸二無水物および/またはジアミンの一部に脂環式化合物を用いることは本発明を何ら妨げるものではない。脂環式化合物は公知のものでよい。具体例としては、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エンド−3−エンド−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エクソ−3−エクソ−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、デカハイドロ−ジメタノナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビス[2−(3−アミノプロポキシ)エチル]エーテル、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、トリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テル等が用いられる。   In addition, the use of an alicyclic compound as a part of acid dianhydride and / or diamine for improving optical properties such as low birefringence does not hinder the present invention. The alicyclic compound may be a known one. Specific examples include 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-3-endo-5-exo-6-exo-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane -2-exo-3-exo-5-exo-6-exo-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6- Tetracarboxylic dianhydride, decahydro-dimethananaphthalenetetracarboxylic dianhydride, bis [2- (3-aminopropoxy) ethyl] ether, 1,4-butanediol-bis (3-aminopropyl) ether Ter 3,9-bis (3-amino (Lopyl) -2,4,8,10-tetraspiro-5,5-undecane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 1,2-bis (3-aminopropoxy) ethane, triethylene glycol-bis (3-aminopropyl) ether, polyethylene glycol-bis (3-aminopropyl) ether, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraspiro-5,5-undecane, 1, 4-Butanediol-bis (3-aminopropyl) ether or the like is used.

ポリイミド前駆体の合成は、極性有機溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより行うのが一般的である。この時、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの混合比により得られるポリアミック酸の重合度を調節することができる。溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒が使用されるほか、遮光材である顔料の分散効果を高めるため、ラクトン類が主成分もしくはラクトン類単独からなる溶媒も好ましい。ここでラクトン類を主成分とする溶媒とは、混合溶媒であって該混合溶媒中のラクトン類溶媒の合計量の全溶媒中に占める重量比が最大である溶媒をいう。ラクトン類とは脂肪族環状エステルで炭素数3〜12の化合物をいう。具体的な例として、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンなどが挙げられるがこれらに限定されない。とくにポリイミド前駆体の溶解性の点で、γ−ブチロラクトンが好ましい。また、ラクトン類以外の溶媒としては上記アミド系極性溶媒の他に例えば3−メチル−3−メトキシブタノ−ル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテ−ト、プロピレングリコ−ル−モノ−メチルエ−テル、プロピレングリコ−ル−モノ−メチルエ−テルアセテ−ト、ジプロピレングリコ−ル−モノ−メチルエ−テル、トリプロピレングリコ−ル−モノ−メチルエ−テル、プロピレングリコ−ル−モノ−3級−ブチルエ−テル、イソブチルアルコ−ル、イソアミルアルコ−ル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテ−ト、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ−ト、メチルカルビト−ル、メチルカルビト−ルアセテ−ト、エチルカルビト−ル、エチルカルビト−ルアセテ−ト等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。   The synthesis of the polyimide precursor is generally performed by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in a polar organic solvent. At this time, the polymerization degree of the polyamic acid obtained can be adjusted by the mixing ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine. As the solvent, amide polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide are used, and lactone is used to enhance the dispersion effect of the pigment as a light shielding material. Also preferred is a solvent comprising a main component or a lactone alone. Here, the solvent containing lactones as a main component refers to a solvent that is a mixed solvent and has a maximum weight ratio of the total amount of lactone solvents in the mixed solvent to the total solvent. Lactones are aliphatic cyclic esters having 3 to 12 carbon atoms. Specific examples include, but are not limited to, β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, and the like. In particular, γ-butyrolactone is preferable from the viewpoint of solubility of the polyimide precursor. Examples of solvents other than lactones include, in addition to the above amide polar solvents, for example, 3-methyl-3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol mono-methyl ether. Propylene glycol mono-methyl ether acetate, dipropylene glycol mono-methyl ether, tripropylene glycol mono-methyl ether, propylene glycol mono-tertiary-butyl ether Ter, isobutyl alcohol, isoamyl alcohol, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, methyl carbitol, methyl carbitol acetate, ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, etc. But not limited to

アクリル樹脂は感光性樹脂として使用される場合が多く、少なくとも、アクリル系ポリマー、光重合性モノマー、光重合開始剤から構成されるものである。これらの量比は、通常、アクリル系ポリマーと光重合性モノマーの重量組成比として10/90〜90/10であり、光重合開始剤の添加量としてポリマーとモノマーの重量和に対して1〜20重量%程度である。   An acrylic resin is often used as a photosensitive resin, and is composed of at least an acrylic polymer, a photopolymerizable monomer, and a photopolymerization initiator. These quantitative ratios are usually 10/90 to 90/10 as the weight composition ratio of the acrylic polymer and the photopolymerizable monomer, and 1 to the weight sum of the polymer and the monomer as the addition amount of the photopolymerization initiator. About 20% by weight.

アクリル系ポリマーとしては、カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーが好ましく用いられる。カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーとしては、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸などがあげられる。   As the acrylic polymer, an acrylic polymer having a carboxyl group is preferably used. As the acrylic polymer having a carboxyl group, a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and an ethylenically unsaturated compound can be preferably used. Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid and the like.

これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレートなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。とくにメタクリル酸およびまたはアクリル酸とメタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレンから選ばれた2〜4元共重合体で平均分子量Mw2千〜10万、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーがアルカリ現像液に対する溶解性の観点から好ましい。この範囲をはずれると、アルカリ現像液に対する溶解速度が低下または速くなりすぎ好ましくない。   These may be used alone or in combination with other copolymerizable ethylenically unsaturated compounds. Specific examples of the copolymerizable ethylenically unsaturated compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl methacrylate, methacryl Isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, iso-butyl acrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate N-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate and other unsaturated carboxylic acid alkyl esters, styrene, p-methyls Rene, aromatic vinyl compounds such as o-methylstyrene, m-methylstyrene and α-methylstyrene, unsaturated carboxylic acid aminoalkyl esters such as aminoethyl acrylate, unsaturated carboxylic acid glycidyl esters such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, Carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, vinyl cyanide compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and α-chloroacrylonitrile, aliphatic conjugated dienes such as 1,3-butadiene and isoprene, acryloyl groups at the terminals, Alternatively, polystyrene having a methacryloyl group, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, and the like can be mentioned. Not shall. In particular, a quaternary copolymer selected from methacrylic acid and / or acrylic acid and methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl methacrylate, and styrene has an average molecular weight Mw of 2,000 to 100,000, an acid value of 70 to 150 (mgKOH / The polymer g) is preferred from the viewpoint of solubility in an alkali developer. Outside this range, the dissolution rate in the alkaline developer is undesirably lowered or increased too much.

また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーを用いると、露光、現像の際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、アクリル基、メタクリル基が好ましい。このようなアクリル系ポリマーは、カルボキシル基を有するアクリル系(共)重合体のカルボキシル基に、グリシジル基あるいは脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させ得ることができる。   Further, when an acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain is used, the sensitivity at the time of exposure and development is improved, so that it can be preferably used. As an ethylenically unsaturated group, an acryl group and a methacryl group are preferable. Such an acrylic polymer can be subjected to an addition reaction of an ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group or an alicyclic epoxy group to a carboxyl group of an acrylic (co) polymer having a carboxyl group.

側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーの具体例としては、特許第3120476号公報、特開平8−262221号公報に記載されている共重合体、あるいは市販のアクリル系ポリマーである光硬化性樹脂「サイクロマー(登録商標)P」(ダイセル化学工業(株))、アルカリ可溶性カルド樹脂などが挙げられる。とくに、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーで平均分子量(Mw)2千〜10万(テトラヒドロフランをキャリヤーとしてゲルパーミェーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの)、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーが感光特性、エステル系溶媒に対する溶解性、アルカリ現像液に対する溶解性の各観点から最も好ましい。   Specific examples of the acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain include a copolymer described in Japanese Patent No. 3120476, JP-A-8-262221, or a commercially available acrylic polymer. Examples thereof include curable resin “Cyclomer (registered trademark) P” (Daicel Chemical Industries, Ltd.), alkali-soluble cardo resin, and the like. In particular, an acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain and an average molecular weight (Mw) of 2,000 to 100,000 (measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as a carrier, and using a standard polystyrene calibration curve) The polymer having an acid value of 70 to 150 (mg KOH / g) is most preferable from the viewpoints of photosensitive characteristics, solubility in an ester solvent, and solubility in an alkali developer.

モノマーとしては、多官能、単官能のアクリル系モノマーあるいはオリゴマーを用いることができる。多官能モノマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレート、特許第3621533号公報や特開平8−278630号公報に記載されているようなフルオレンジアクリレート系オリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(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、トリアクリルホルマール、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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]エーテル、4,4′−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]シクロヘキサン、9,9−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−クロロ−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタアクリレート、ビスクレゾールフルオレンジアクリレート、ビスクレゾールフルオレンジメタアクリレートなどがあげられる。これらは単独または混合して用いることができる。   As the monomer, a polyfunctional or monofunctional acrylic monomer or oligomer can be used. Examples of the polyfunctional monomer include bisphenol A diglycidyl ether (meth) acrylate, poly (meth) acrylate carbamate, modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, adipic acid 1,6-hexanediol (meth) acrylate, anhydrous Phthalic acid propylene oxide (meth) acrylic acid ester, trimellitic acid diethylene glycol (meth) acrylic acid ester, rosin-modified epoxy di (meth) acrylate, alkyd-modified (meth) acrylate, Japanese Patent No. 3621533 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-278630 Or full propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, bisphenol Nord A diglycidyl ether di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, triacryl formal, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, di Pentaerythritol penta (meth) acrylate, 2,2-bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] propane, bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] methane, bis [ 4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] ether, 4,4′-bis [4- (3-acryloxy) -2-hydroxypropoxy) phenyl] cyclohexane, 9,9-bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [3-methyl-4- (3-acryloxy-2) -Hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [3-chloro-4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, bisphenoxyethanol full orange acrylate, bisphenoxyethanol full orange methacrylate, biscresol full Examples include orange acrylate and biscresol full orange methacrylate. These can be used alone or in combination.

これらの多官能モノマーやオリゴマーの選択と組み合わせにより、レジストの感度や加工性の特性をコントロールすることが可能である。とくに感度を上げるためには、官能基が3以上、より好ましくは5以上ある化合物の使用が望ましく、とくにジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。樹脂BMのように光架橋に有効な紫外線を吸収する顔料を使用する場合には、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートに加え、分子中に芳香環を多く含み撥水性が高いフルオレン環を有する(メタ)アクリレートの併用が現像時にパターンを望ましい形状にコントロールできるのでより好ましい。ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートおよび/またはジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート10〜60重量部とフルオレン環を有する(メタ)アクリレート90〜40重量部の混合物をモノマーとして用いることが好ましい。   By selecting and combining these polyfunctional monomers and oligomers, it is possible to control the sensitivity and processability characteristics of the resist. In particular, in order to increase sensitivity, it is desirable to use a compound having 3 or more, more preferably 5 or more functional groups, and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate are particularly preferable. When using a pigment that absorbs ultraviolet rays effective for photocrosslinking, such as resin BM, in addition to dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate, the molecule contains many aromatic rings. The combined use of (meth) acrylate having a fluorene ring having high water repellency is more preferable because the pattern can be controlled to a desired shape during development. It is preferable to use a mixture of 10 to 60 parts by weight of dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and / or dipentaerythritol penta (meth) acrylate and 90 to 40 parts by weight of (meth) acrylate having a fluorene ring as a monomer.

光重合開始剤としては、特に限定はなく、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、オキシムエステル化合物、カルバゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤など公知のものが使用できる。例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、チバ・スペシャルティ・ケミカル(株)“イルガキュア(登録商標)”369である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、チバ・スペシャルティ・ケミカル(株)CGI−113である2−[4−メチルベンジル]−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、チバ・スペシャルティ・ケミカル(株)“イルガキュア(登録商標)”OXE01である1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、チバ・スペシャルティ・ケミカル(株)CGI−242であるエタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジン、旭電化工業(株)製のカルバゾール系化合物である“アデカ(登録商標)オプトマー”N−1818、N−1919などがあげられる。これらの光重合開始剤は2種類以上を併用して用いることもでき、とくにN,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノンとチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)“イルガキュア(登録商標)”369またはチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)CGI−113および旭電化工業(株)“アデカ(登録商標)オプトマー”N−1818,N−1919またはチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)CGI−242のようなカルバゾール系化合物の3種類を併用すると高感度でパターン形状が良好な特性を有する感光性樹脂組成物が得られるので好ましい。   The photopolymerization initiator is not particularly limited, and is a benzophenone compound, an acetophenone compound, an oxanthone compound, an imidazole compound, a benzothiazole compound, a benzoxazole compound, an oxime ester compound, a carbazole compound, a triazine compound, Known materials such as inorganic photopolymerization initiators such as phosphorus compounds and titanates can be used. For example, benzophenone, N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4′-dimethylaminobenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyldimethyl Ketal, α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propane, Ciba Specialty Chemical “Irgacure (registered trademark)” 369, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, Ciba Specialty Chemical Co., Ltd. CGI-113 2- [4-Methylbenzyl] -2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, t-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2,3-dichloroanthraquinone, 3-chloro-2-methyl Anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 9,10-phenanthraquinone, 1,2-benzoanthraquinone, 1,4-dimethylanthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2- (o-chlorophenyl) -4 , 5-diphenylimidazole dimer, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. “Irgacure (registered trademark)” OXE01 1,2-octanedione, 1- [4 -(Phenylthio) -2- (O-benzoyl) Oxime)], an ethanone that is CGI-242, Ciba Specialty Chemical Co., Ltd., 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O— Acetyloxime), 4- (p-methoxyphenyl) -2,6-di- (trichloromethyl) -s-triazine, “Adeka (registered trademark) optomer” N, which is a carbazole-based compound manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. -1818, N-1919 and the like. These photopolymerization initiators can be used in combination of two or more. In particular, N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone and Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. “Irgacure (registered trademark)” 369 or Ciba Specialty Chemical Co., Ltd. CGI-113 and Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. “ADEKA (registered trademark) Optmer” N-1818, N-1919 or Ciba Specialty Chemical Co., Ltd. CGI-242 Use of three types of carbazole compounds in combination is preferable because a photosensitive resin composition having high sensitivity and good pattern shape can be obtained.

ポリイミド樹脂、アクリル樹脂のいずれの樹脂を用いた場合でも、ガラス板、シリコンウエハーなどの無機物との接着性を向上させる目的で密着性改良剤を加えることができる。密着性改良剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤を使用することができる。密着性改良剤の添加量は、通常、ポリイミド樹脂又はアクリル樹脂の重量を基準として0.2〜20重量%程度である。   In the case of using any of a polyimide resin and an acrylic resin, an adhesion improver can be added for the purpose of improving the adhesion to an inorganic substance such as a glass plate or a silicon wafer. As the adhesion improving agent, a silane coupling agent or a titanium coupling agent can be used. The addition amount of the adhesion improver is usually about 0.2 to 20% by weight based on the weight of the polyimide resin or acrylic resin.

また、本発明の黒色組成物において、遮光材の分散安定性を向上させる目的で高分子分散剤を加えることができる。高分子分散剤としては、ポリエチレンイミン系高分子分散剤、ポリウレタン系高分子分散剤、ポリアリルアミン系高分子分散剤等を好適に用いることができる。これらの高分子分散剤は感光性や密着性を低下させない程度に添加することが望ましく、その添加量としては、通常、遮光材に対して1〜40重量%程度である。   In the black composition of the present invention, a polymer dispersant can be added for the purpose of improving the dispersion stability of the light shielding material. As the polymer dispersant, a polyethyleneimine polymer dispersant, a polyurethane polymer dispersant, a polyallylamine polymer dispersant, or the like can be suitably used. These polymer dispersants are preferably added to such an extent that the photosensitivity and adhesion are not lowered, and the addition amount is usually about 1 to 40% by weight with respect to the light shielding material.

本発明の黒色組成物において、遮光材/樹脂成分の重量組成比は、75/25〜40/60の範囲であることが、高抵抗かつ高OD値の黒色被膜を得るために好ましい。また、遮光材/樹脂成分の重量組成比が75/25〜60/40の範囲であることが、密着性、パターン加工性およびOD値のバランスの点でより好ましい。ここで、樹脂成分とは、ポリマー、モノマーあるいはオリゴマーと高分子分散剤の合計とする。樹脂成分の量が少なすぎると、黒色被膜の基板との密着性が不良となり、逆に遮光材の量が少なすぎると厚み当たりの光学濃度(OD値/μm)が低くなり問題となる。   In the black composition of the present invention, the weight composition ratio of the light shielding material / resin component is preferably in the range of 75/25 to 40/60 in order to obtain a black film having a high resistance and a high OD value. Moreover, it is more preferable that the weight composition ratio of the light shielding material / resin component is in the range of 75/25 to 60/40 in terms of the balance of adhesion, pattern workability, and OD value. Here, the resin component is the total of the polymer, monomer or oligomer and the polymer dispersant. If the amount of the resin component is too small, the adhesion of the black film to the substrate becomes poor. Conversely, if the amount of the light shielding material is too small, the optical density per unit thickness (OD value / μm) is lowered, causing a problem.

本発明の黒色樹脂組成物に用いられる溶媒としては特に限定はなく、分散する顔料の分散安定性および添加する樹脂等の溶解性に併せて、水および有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、エステル類、あるいは、脂肪族アルコール類、あるいは、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、ケトン類、アミド系極性溶媒、ラクトン系極性溶媒等を用いることができ、これらの単独、あるいは2種類以上の混合溶媒も好ましく用いることができる。またこれら以外の溶剤との混合も好ましく用いられる。   The solvent used in the black resin composition of the present invention is not particularly limited, and water and an organic solvent can be used in accordance with the dispersion stability of the pigment to be dispersed and the solubility of the resin to be added. The organic solvent is not particularly limited, and esters, aliphatic alcohols, (poly) alkylene glycol ether solvents, ketones, amide polar solvents, lactone polar solvents, and the like are used. These can be used alone or in combination of two or more. Mixing with other solvents is also preferably used.

前述の通りに、本発明における樹脂としては特にポリイミド系、あるいはアクリル系樹脂の使用が好ましく、従って、溶剤としてはこれら樹脂を溶解する溶剤を用いることが好ましい。具体的には、特に樹脂がポリイミド系である場合には、その前駆体であるポリアミック酸を溶解する溶剤、すなわち、N―メチル―2―ピロリドン(沸点202℃)、N,N―ジメチルアセトアミド(沸点165℃)、N,N―ジメチルホルムアミド(沸点153℃)などのアミド系極性溶媒、β―プロピオラクトン(沸点155℃)、γ―ブチロラクトン(沸点204℃)、γ―バレロラクトン(沸点207℃)、δ―バレロラクトン(沸点58℃)、γ―カプロラクトン(沸点100℃)、ε―カプロラクトン(沸点96℃)などのラクトン類などを好ましく使用できる。   As described above, it is particularly preferable to use a polyimide or acrylic resin as the resin in the present invention. Therefore, it is preferable to use a solvent that dissolves these resins as the solvent. Specifically, particularly when the resin is a polyimide resin, a solvent for dissolving the precursor polyamic acid, that is, N-methyl-2-pyrrolidone (boiling point 202 ° C.), N, N-dimethylacetamide ( Amide polar solvents such as N, N-dimethylformamide (boiling point 153 ° C.), β-propiolactone (boiling point 155 ° C.), γ-butyrolactone (boiling point 204 ° C.), γ-valerolactone (boiling point 207) ° C), δ-valerolactone (boiling point 58 ° C), γ-caprolactone (boiling point 100 ° C), ε-caprolactone (boiling point 96 ° C), and the like can be preferably used.

具体的なエステル類としては、ベンジルアセテート(沸点214℃)、エチルベンゾエート(沸点213℃)、メチルベンゾエート(沸点200℃)、マロン酸ジエチル(沸点199℃)、2−エチルヘキシルアセテート(沸点199℃)、2−ブトキシエチルアセテート(沸点192℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(沸点188℃)、シュウ酸ジエチル(沸点185℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、シクロヘキシルアセテート(沸点174℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(沸点173℃)、アセト酢酸メチル(沸点172℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(沸点170℃)、2−エチルブチルアセテート(沸点162℃)、イソペンチルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、酢酸ペンチル(沸点150℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)などが挙げられるがこれらに限定されない。   Specific esters include benzyl acetate (bp 214 ° C.), ethyl benzoate (bp 213 ° C.), methyl benzoate (bp 200 ° C.), diethyl malonate (bp 199 ° C.), 2-ethylhexyl acetate (bp 199 ° C.) 2-butoxyethyl acetate (boiling point 192 ° C.), 3-methoxy-3-methyl-butyl acetate (boiling point 188 ° C.), diethyl oxalate (boiling point 185 ° C.), ethyl acetoacetate (boiling point 181 ° C.), cyclohexyl acetate (boiling point) 174 ° C.), 3-methoxy-butyl acetate (boiling point 173 ° C.), methyl acetoacetate (boiling point 172 ° C.), ethyl-3-ethoxypropionate (boiling point 170 ° C.), 2-ethylbutyl acetate (boiling point 162 ° C.), Isopentyl propionate (boiling point 160 ° C), propylene glycol Examples include, but are not limited to, coal monomethyl ether propionate (boiling point 160 ° C.), propylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 158 ° C.), pentyl acetate (boiling point 150 ° C.), propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 146 ° C.). Not.

また、上記以外の溶媒として、エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、エチレングリコールモノエチルエーテル(沸点135℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点193℃)、モノエチルエーテル(沸点135℃)、メチルカルビトール(沸点194℃)、エチルカルビトール(202℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル(沸点153℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)などの(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、上記以外の脂肪族エステル類、例えば、酢酸エチル(沸点77℃)、酢酸ブチル(沸点126℃)、酢酸イソペンチル(沸点142℃)、あるいは、ブタノール(沸点118℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112℃)、3―メチル―3―メトキシブタノール(沸点174℃)などの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、キシレン(沸点144℃)、エチルベンゼン(沸点136℃)、ソルベントナフサ(石油留分:沸点165〜178℃)などの溶媒を併用することも可能である。   Other solvents than the above include ethylene glycol monomethyl ether (boiling point 124 ° C.), ethylene glycol monoethyl ether (boiling point 135 ° C.), propylene glycol monoethyl ether (boiling point 133 ° C.), diethylene glycol monomethyl ether (boiling point 193 ° C.), mono Ethyl ether (boiling point 135 ° C), methyl carbitol (boiling point 194 ° C), ethyl carbitol (202 ° C), propylene glycol monomethyl ether (boiling point 120 ° C), propylene glycol monoethyl ether (boiling point 133 ° C), propylene glycol tertiary (Poly) alkylene glycol ether solvents such as butyl ether (boiling point 153 ° C.), dipropylene glycol monomethyl ether (boiling point 188 ° C.), aliphatic esters other than the above, for example , Ethyl acetate (boiling point 77 ° C), butyl acetate (boiling point 126 ° C), isopentyl acetate (boiling point 142 ° C), butanol (boiling point 118 ° C), 3-methyl-2-butanol (boiling point 112 ° C), 3-methyl -3- aliphatic alcohols such as methoxybutanol (boiling point 174 ° C), ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone, xylene (boiling point 144 ° C), ethylbenzene (boiling point 136 ° C), solvent naphtha (petroleum fraction: boiling point 165 It is also possible to use a solvent such as (˜178 ° C.).

さらに基板の大型化に伴いダイコーティング装置による塗布が主流になってきているので、適度の揮発性、乾燥性を実現するためにも、2成分以上の混合溶媒から構成するのが好ましい。該混合溶媒を構成する全ての溶媒の沸点が150℃以下の場合、膜厚の均一性が得られない、塗布終了部の膜厚が厚くなる、塗液をスリットから吐出する口金部に顔料の凝集物が生じ、塗膜にスジが発生するという多くの問題を生じる。一方、該混合溶媒の沸点が200℃以上の溶媒を多く含む場合、塗膜表面が粘着性となり、スティッキングを生じる。したがって沸点が150℃以上200℃の溶媒を30〜75質量%含有する混合溶媒が望ましい。   Furthermore, since application by a die coating apparatus has become mainstream with an increase in the size of the substrate, it is preferable to use a mixed solvent of two or more components in order to achieve appropriate volatility and drying properties. When the boiling points of all the solvents constituting the mixed solvent are 150 ° C. or less, film thickness uniformity cannot be obtained, the film thickness of the coating end part is increased, and the pigment is applied to the base part for discharging the coating liquid from the slit. Aggregates are formed, causing many problems that streaks occur in the coating film. On the other hand, when the mixed solvent contains a large amount of solvent having a boiling point of 200 ° C. or higher, the surface of the coating film becomes sticky and sticking occurs. Therefore, a mixed solvent containing 30 to 75% by mass of a solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 200 ° C. is desirable.

また、本発明の黒色樹脂組成物には、塗布性、着色被膜の平滑性やベナードセルを防止する目的で、界面活性剤を添加することもできる。界面活性剤の添加量は通常、顔料の0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%である。添加量が少なすぎると塗布性、着色被膜の平滑性やベナードセルを防止効果がなく、多すぎると逆に塗膜物性が不良となる場合がある。界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、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、ソルビタンモノステアレートなどの非イオン界面活性剤、ポリジメチルシロキサンなどを主骨格とするシリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。本発明では、これらに限定されずに、界面活性剤を1種または2種以上用いることができる。   In addition, a surfactant can be added to the black resin composition of the present invention for the purpose of preventing coating properties, smoothness of the colored coating, and Benard cell. The addition amount of the surfactant is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 1% by mass of the pigment. If the amount added is too small, the coating properties, smoothness of the colored coating and Benard cell are not effective, and if too large, the physical properties of the coating film may be poor. Specific examples of the surfactant include anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate and polyoxyethylene alkyl ether sulfate triethanolamine, cationic surfactants such as stearylamine acetate and lauryltrimethylammonium chloride, lauryldimethylamine oxide, Amphoteric surfactants such as lauryl carboxymethyl hydroxyethyl imidazolium betaine, nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, sorbitan monostearate, and silicones based on polydimethylsiloxane Surfactants, fluorosurfactants and the like can be mentioned. In the present invention, the surfactant is not limited to these, and one or more surfactants can be used.

本発明の黒色樹脂組成物において樹脂成分(モノマーやオリゴマー、光重合開始剤等の添加剤も含む)と遮光材をあわせた固形分濃度としては、塗工性・乾燥性の観点から2%以上30%以下が好ましく、更には5%以上20%以下であることが好ましい。従って、本発明の黒色組成物は、好ましくは、溶媒と、樹脂成分と遮光材とから本質的に成り、樹脂成分と遮光材との合計量が好ましくは2%以上30%以下、さらに好ましくは5%以上20%以下であり、残部が溶媒である。上記のとおり、界面活性剤をさらに上記した濃度で含有していてもよい。   In the black resin composition of the present invention, the solid content concentration of the resin component (including additives such as monomers, oligomers and photopolymerization initiators) and the light shielding material is 2% or more from the viewpoint of coating properties and drying properties. It is preferably 30% or less, and more preferably 5% or more and 20% or less. Therefore, the black composition of the present invention preferably consists essentially of a solvent, a resin component and a light shielding material, and the total amount of the resin component and the light shielding material is preferably 2% or more and 30% or less, more preferably 5% or more and 20% or less, and the balance is the solvent. As described above, a surfactant may be further contained at the concentration described above.

本発明での黒色樹脂組成物では、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法や、分散機を用いて水または有機溶媒中に顔料を分散して顔料分散液を作製し、その後樹脂溶液と混合する方法などにより製造される。顔料の分散方法には特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法をとりうるが、分散効率と微分散化からビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、コボールミル、バスケットミル、ピンミル、ダイノーミルなどを用いることができる。ビーズミルのビーズとしては、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、ジルコンビーズなどを用いるのが好ましい。分散に用いるビーズ径としては0.01mm以上5.0mm以下が好ましく、更に好ましくは0.03mm以上1.0mm以下である。顔料の一次粒子径及び一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、0.03mm以上0.10mm以下といった微小な分散ビーズを用いる事が好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方、サブミクロン程度の粗大な粒子を含む顔料を分散させる際には、0.10mm以上の分散ビーズを用いる事により十分な粉砕力が得られ顔料を微細に分散できるため好ましい。   In the black resin composition in the present invention, a method of dispersing a pigment directly in a resin solution using a disperser, or a pigment dispersion is prepared by dispersing a pigment in water or an organic solvent using a disperser, Thereafter, it is manufactured by a method of mixing with a resin solution. The method for dispersing the pigment is not particularly limited, and various methods such as a ball mill, a sand grinder, a three-roll mill, and a high speed impact mill can be used, but a bead mill is preferred from the viewpoint of dispersion efficiency and fine dispersion. As the bead mill, a coball mill, a basket mill, a pin mill, a dyno mill, or the like can be used. As the beads of the bead mill, titania beads, zirconia beads, zircon beads and the like are preferably used. The bead diameter used for dispersion is preferably 0.01 mm to 5.0 mm, more preferably 0.03 mm to 1.0 mm. When the primary particle diameter of the pigment and the secondary particles formed by agglomeration of the primary particles are small, it is preferable to use fine dispersed beads of 0.03 mm or more and 0.10 mm or less. In this case, it is preferable to disperse using a bead mill having a centrifugal separator capable of separating fine dispersion beads and dispersion. On the other hand, when dispersing a pigment containing coarse particles of about submicron, it is preferable to use dispersed beads of 0.10 mm or more because sufficient pulverization force can be obtained and the pigment can be finely dispersed.

本発明の黒色樹脂組成物から得られた樹脂ブラックマトリックスは膜厚が薄いほどカラーフィルター基板の表面平坦性が優れる。   The resin black matrix obtained from the black resin composition of the present invention is more excellent in surface flatness of the color filter substrate as the film thickness is thinner.

本発明の黒色樹脂組成物から得られた樹脂ブラックマトリックスの光学濃度(optical density、OD値)としては、波長380〜700nmの可視光域において膜厚1.0μmあたり4.0以上であることが必要である。膜厚1μmあたりのODが4.0未満では、十分な遮光性を得るためには、膜厚を厚くしなければならない。樹脂ブラックマトリックスの遮光性能が上がり、単位膜厚あたりのOD値が高くなるほど、樹脂ブラックマトリックスを薄くすることができるので好ましい。   The optical density (optical density, OD value) of the resin black matrix obtained from the black resin composition of the present invention is 4.0 or more per 1.0 μm film thickness in the visible light range of 380 to 700 nm. is necessary. When the OD per 1 μm of film thickness is less than 4.0, the film thickness must be increased in order to obtain sufficient light shielding properties. The higher the light shielding performance of the resin black matrix and the higher the OD value per unit film thickness, the more preferable the resin black matrix can be made thinner.

カラーフィルター基板としては、表示領域内の樹脂ブラックマトリックスはOD値は3.6以上が好ましく、さらに好ましくは4.0以上である。表示領域外の樹脂ブラックマトリックスのOD値は3.6以上が必要であり、好ましくは4.0以上であり、さらに好ましくは4.3以上である。表示領域外ではシール剤などの影響で液晶の配向が部分的に乱れていることがあり、液晶に印加する電圧で光透過率を制御することが困難であり、液晶で光を遮光できない光漏れ部分が存在する。光漏れが起こる表示領域外は樹脂ブラックで遮光するためにOD値を高くする必要がある。   As the color filter substrate, the resin black matrix in the display region has an OD value of preferably 3.6 or more, and more preferably 4.0 or more. The OD value of the resin black matrix outside the display area is required to be 3.6 or more, preferably 4.0 or more, and more preferably 4.3 or more. Outside the display area, the alignment of the liquid crystal may be partially disturbed due to the influence of a sealing agent, etc., and it is difficult to control the light transmittance with the voltage applied to the liquid crystal, and light leakage that cannot block the light with the liquid crystal There is a part. Outside the display area where light leakage occurs, it is necessary to increase the OD value in order to block light with resin black.

OD値は顕微分光器(大塚電子製MCPD2000)を用いて測定を行い、下記の関係式(8)より求めることができる。
OD値 = log10 (I/I) (8)
ここで、I;入射光強度、I;透過光強度となる。
The OD value is measured using a microspectroscope (MCPD2000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and can be obtained from the following relational expression (8).
OD value = log 10 (I 0 / I) (8)
Here, I 0 is incident light intensity, and I is transmitted light intensity.

本発明の黒色樹脂組成物から得られた樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗値ρ(Ω・cm)としては、10(Ω・cm)以上が好ましく、更には10(Ω・cm)以上であることが好ましい。体積抵抗値はガードリング付きの3端子法により測定を行い、下記の関係式(9)により求めることができる。
体積抵抗値ρ(Ω・cm) = (V/I)×(s/d) (9)
ここで、V;印可した電圧(V)、I;流れた電流(A)、s;電極面積(cm)、d;塗膜厚(μm)となる。
The volume resistance value ρ (Ω · cm) of the resin black matrix obtained from the black resin composition of the present invention is preferably 10 6 (Ω · cm) or more, and more preferably 10 8 (Ω · cm) or more. It is preferable. The volume resistance value is measured by the three-terminal method with a guard ring, and can be obtained by the following relational expression (9).
Volume resistance value ρ (Ω · cm) = (V / I) × (s / d) (9)
Here, V: applied voltage (V), I: flowing current (A), s: electrode area (cm 2 ), d: coating thickness (μm).

本発明の黒色樹脂組成物から得られた樹脂ブラックマトリックスと基板との密着強度としては、基板との接触面積が5mmのときの密着強度は6.0MPa以上であることが好ましく、更には8.0MPa以上であることが好ましい。基板との密着強度が6.0MPaよりも小さいと、樹脂ブラックマトリックスがガラスから剥がれるという問題が生じる。 The adhesion strength between the resin black matrix obtained from the black resin composition of the present invention and the substrate is preferably 6.0 MPa or more when the contact area with the substrate is 5 mm 2 , more preferably 8 It is preferably 0.0 MPa or more. If the adhesion strength with the substrate is less than 6.0 MPa, there arises a problem that the resin black matrix is peeled off from the glass.

本発明においては、前述の樹脂ブラックマトリックスを使用して基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成した後に、着色画素を形成して、カラーフィルター基板を製造することができる。   In the present invention, a color filter substrate can be manufactured by forming colored pixels after forming the resin black matrix on the substrate using the resin black matrix described above.

着色画素は通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなり、光の波長に対して、選択的透過を有するものである。   The colored pixel usually has three colors of red (R), green (G), and blue (B), and has selective transmission with respect to the wavelength of light.

液晶表示装置は色再現範囲を向上させるほど表示品位が向上して好ましい。色再現範囲はNTSC規格(National Television System Committee)などで表される。NTSC規格の赤、緑、青各職のXYZ表色系色度図における色度座標(x,y)はそれぞれ赤(0.670,0.330)、緑(0.210,0.710)、青(0.140,0.080)である。CRT(Cathode Ray Tube)の色再現範囲はNTSC比約70%であり、液晶表示装置の色再現範囲としてはCRT以上が好ましい。   The liquid crystal display device is preferable because the display quality is improved as the color reproduction range is improved. The color reproduction range is represented by the NTSC standard (National Television System Committee). The chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ color system chromaticity diagrams for NTSC red, green, and blue jobs are red (0.670, 0.330) and green (0.210, 0.710), respectively. , Blue (0.140, 0.080). The color reproduction range of CRT (Cathode Ray Tube) is about 70% of the NTSC ratio, and the color reproduction range of the liquid crystal display device is preferably CRT or more.

色再現範囲を広げた液晶表示装置を作製するにはカラーフィルターの画素を濃色化することで達成可能である。画素を濃色化する方法としては、カラーフィルター用ペーストの顔料/樹脂組成比の顔料濃度を上げる方法がある。カラーフィルター用ペーストが非感光性である場合は、顔料濃度を上げると樹脂分が低下し、画素の塗膜としての強度が低下する。非感光性樹脂はポジ型レジスト等を積層してフォトリソ加工するが、画素の膜強度が低下すると、ポジ型レジストを積層塗布工程、現像工程、ポジ型レジスト剥離工程などの工程で、溶剤、現像液によって画素にクラックが入ったり、欠落したりする問題が発生するので顔料濃度を上げるには限界がある。画素が感光性樹脂の場合は、顔料濃度を上げると、樹脂成分が減るので感光性が低下して、画素が光硬化しなかったり、多量の光をあてる必要が生じて生産性が低下する。   A liquid crystal display device with an expanded color reproduction range can be produced by darkening the pixels of the color filter. As a method of darkening pixels, there is a method of increasing the pigment concentration of the pigment / resin composition ratio of the color filter paste. When the color filter paste is non-photosensitive, increasing the pigment concentration decreases the resin content, and the strength of the pixel as a coating film decreases. The non-photosensitive resin is laminated with a positive resist and photolithographically processed. However, if the film strength of the pixel is reduced, the positive resist is applied in a process such as a lamination coating process, a development process, or a positive resist peeling process. There is a limit in increasing the pigment concentration because the liquid causes a problem that the pixel is cracked or missing. When the pixel is a photosensitive resin, if the pigment concentration is increased, the resin component is decreased and the photosensitivity is lowered, so that the pixel is not photocured or a large amount of light needs to be applied, resulting in a decrease in productivity.

他方で、顔料濃度を上げずに画素を濃色化する方法として、顔料/樹脂組成比を上げずに、画素の膜厚を厚くする方法がある。画素の膜厚が厚い場合は均一にパターンを形成することが難しくなるので、画素膜厚は5μm以下で形成するのが一般的である。   On the other hand, there is a method of increasing the pixel film thickness without increasing the pigment / resin composition ratio as a method of darkening the pixel without increasing the pigment concentration. Since it is difficult to form a uniform pattern when the film thickness of the pixel is large, the pixel film thickness is generally 5 μm or less.

一般的に画素形成前の基板上にはブラックマトリックスが形成されており、着色画素の一部を樹脂ブラックマトリックスに重ねるように形成することで表示領域でのバックライトの光漏れを防止している。液晶表示装置の解像度はppi(Pixel Per Inch)で表され、1インチ中に赤、青、緑の3色を1個とする画素が何個あるかで表現される。解像度が高いほど液晶表示品位は向上して好ましいが、画素が小さくなるので、均一に作製することが困難になる。たとえば解像度150ppiでは画素ピッチは169.3μmであり、赤、青、緑の各サブ画素の幅は56.4μmになる。解像度が上がるほど画素が小さくなり、画素の光透過する面積が小さくなるので、樹脂ブラックマトリックスの幅を小さくして、開口率を上げる必要がある。このため150ppi以上の高解像度の液晶表示装置では、ブラックマトリックス幅は10μm以下が好ましく、8μm以下がさらに好ましい。幅の狭いブラックマトリックスでは厚膜を加工すると、現像工程でブラックマトリックス剥がれや欠落が生じるので不良品が発生する可能性が高くなる。このため、ブラックマトリックスの膜厚は0.9μm以下が好ましく、0.7μm以下がさらに好ましい。このように、高解像度の液晶表示装置では、ブラックマトリックスの幅が10μm以下と狭く、膜厚が0.9μm以下と薄いので、より高ODのブラックマトリックスが必要である。   In general, a black matrix is formed on the substrate before pixel formation, and light leakage of the backlight in the display area is prevented by forming a part of the colored pixels so as to overlap the resin black matrix. . The resolution of the liquid crystal display device is expressed by ppi (Pixel Per Inch), and is expressed by how many pixels each of which has three colors of red, blue, and green in one inch. The higher the resolution, the better the liquid crystal display quality, but the smaller the pixels, so that it becomes difficult to produce uniformly. For example, at a resolution of 150 ppi, the pixel pitch is 169.3 μm, and the width of each red, blue, and green sub-pixel is 56.4 μm. As the resolution increases, the pixels become smaller and the light transmitting area of the pixels becomes smaller. Therefore, it is necessary to reduce the width of the resin black matrix and increase the aperture ratio. For this reason, in a high-resolution liquid crystal display device of 150 ppi or more, the black matrix width is preferably 10 μm or less, and more preferably 8 μm or less. When a thick film is processed in a narrow black matrix, the black matrix is peeled off or missing during the development process, so that there is a high possibility that a defective product will be generated. Therefore, the thickness of the black matrix is preferably 0.9 μm or less, and more preferably 0.7 μm or less. As described above, in a high-resolution liquid crystal display device, a black matrix having a width as narrow as 10 μm or less and a film thickness as thin as 0.9 μm or less requires a higher OD black matrix.

液晶表示領域内の表面の段差が大きいと着色画素が平坦化せずに、液晶の配向不良となり、光漏れが発生する。光漏れが発生すると液晶表示装置で黒表示をしたときの光漏れのためにコントラストが低下し、表示品位が低下する。   If the step on the surface in the liquid crystal display region is large, the colored pixels are not flattened, resulting in poor alignment of the liquid crystal and light leakage. When light leakage occurs, the contrast is lowered due to light leakage when black display is performed on the liquid crystal display device, and the display quality is lowered.

樹脂ブラックマトリックスの膜厚が厚いと表面平坦性が悪化してコントラストが低下するため、樹脂ブラックマトリックスの膜厚としては、0.9μm以下であることが好ましく、0.7μm以下であることがさらに好ましい。   If the thickness of the resin black matrix is large, the surface flatness deteriorates and the contrast is lowered. Therefore, the thickness of the resin black matrix is preferably 0.9 μm or less, and more preferably 0.7 μm or less. preferable.

樹脂ブラックマトリックスの膜厚を薄くしていくと、表示領域外ブラックマトリックスのODが不足して、表示品位が低下する。本発明では表示領域外の樹脂ブラックマトリックス上に画素を積層して、表示領域外のODを上げる方法を提案している。積層する画素は視感透過率(Y)が小さい画素ほど、遮光性があがるので、表示領域外に積層する画素は赤または青が好ましい。緑画素はYが大きく、表示領域外のブラックマトリックスに積層する画素には適さない。   When the film thickness of the resin black matrix is reduced, the OD of the black matrix outside the display area becomes insufficient, and the display quality deteriorates. In the present invention, a method is proposed in which pixels are stacked on a resin black matrix outside the display area to increase the OD outside the display area. As the pixels to be stacked have a smaller luminous transmittance (Y), the light shielding property is improved. Therefore, the pixels to be stacked outside the display region are preferably red or blue. The green pixel has a large Y and is not suitable for a pixel stacked on a black matrix outside the display area.

本発明のチタン窒化物を遮光剤に使用した樹脂ブラックマトリックスは、可視光中の短波長側の透過率がやや高く、透過光が青みである。このため、可視光中の短波長透過率の低い赤画素を積層することが、非表示領域の遮光性を上げる効果が高いので好ましい。   The resin black matrix using the titanium nitride of the present invention as a light shielding agent has a slightly high transmittance on the short wavelength side in visible light, and the transmitted light is bluish. For this reason, it is preferable to stack red pixels having a low short wavelength transmittance in visible light because the effect of increasing the light shielding property of the non-display area is high.

本発明の樹脂ブラックマトリックスの製法例を以下に示す。
黒色樹脂組成物を基板上に塗布する方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法で基板に塗布する方法、基板を溶液中に浸漬する方法、溶液を基板に噴霧するなど種々の方法を用いることができる。基板としては特に限定されるものでなく、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが好ましく用いられる。なお、基板上に塗布する場合、シランカップリング剤、アルミニウムキレート剤、チタニウムキレート剤などの接着助剤で基板表面を処理しておくと、ブラックマトリックス被膜と基板との接着力を向上させることができる。
An example of a method for producing the resin black matrix of the present invention is shown below.
As a method of applying the black resin composition on the substrate, a dipping method, a roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method using a wire bar, a method of immersing the substrate in a solution, a solution Various methods such as spraying on the substrate can be used. The substrate is not particularly limited, and quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, inorganic glass such as soda lime glass coated with silica on the surface, organic plastic film or sheet are preferably used. In addition, when coating on a substrate, if the substrate surface is treated with an adhesion aid such as a silane coupling agent, an aluminum chelating agent, or a titanium chelating agent, the adhesion between the black matrix coating and the substrate can be improved. it can.

黒色樹脂脂組成物を前記のような方法で透明基板に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより加熱乾燥および硬化を行い、乾燥被膜を形成する。被膜を形成する際の乾燥ムラや搬送ムラを抑制するため、塗液を塗布した基板を加熱装置を備えた減圧乾燥機で減圧乾燥した後、加熱硬化することが好ましい。   After the black resin fat composition is applied to the transparent substrate by the method as described above, it is dried and cured by air drying, heat drying, vacuum drying or the like to form a dry film. In order to suppress drying unevenness and transport unevenness when forming the coating film, it is preferable to heat cure after the substrate coated with the coating liquid is dried under reduced pressure with a vacuum dryer equipped with a heating device.

こうして得られた塗布膜は、通常、フォトリソグラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。すなわち、樹脂が非感光性の樹脂である場合には、その上にフォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に露光現像を行い所望のパターンにする。その後、必要に応じて、フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去した後、加熱し硬化させることで樹脂ブラックマトリックスが得られる。熱硬化条件は、樹脂により異なるが、ポリイミド前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、通常、200〜350℃で1〜60分加熱するのが一般的である。   The coating film thus obtained is usually patterned using a method such as photolithography. That is, when the resin is a non-photosensitive resin, after forming a photoresist film thereon, and when the resin is a photosensitive resin, the resin is left as it is or after an oxygen blocking film is formed. Exposure development is performed to obtain a desired pattern. Then, if necessary, after removing the photoresist or the oxygen barrier film, the resin black matrix is obtained by heating and curing. Although thermosetting conditions differ with resin, when obtaining polyimide-type resin from a polyimide precursor, it is common to heat at 200-350 degreeC normally for 1 to 60 minutes.

本発明のカラーフィルターの画素に用いられる顔料には特に制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れた物が望ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデックス(CI)ナンバーで示すと、次のようなものが好ましく使用されるが、いずれもこれらに限定されるものではない。   The pigment used for the pixel of the color filter of the present invention is not particularly limited, but a pigment excellent in light resistance, heat resistance and chemical resistance is desirable. When specific examples of typical pigments are indicated by color index (CI) numbers, the following are preferably used, but they are not limited to these.

赤色顔料の例としては、ピグメントレッド(以下PRと略す)9、PR48、PR97、PR122、PR123、PR144、PR149、PR166、PR168、PR177、PR179、PR180、PR190、PR192、PR209、PR215、PR216、PR217、PR220、PR223、PR224、PR226、PR227、PR228、PR240、PR254などが使用される。   Examples of red pigments include pigment red (hereinafter abbreviated as PR) 9, PR48, PR97, PR122, PR123, PR144, PR149, PR166, PR168, PR177, PR179, PR180, PR190, PR192, PR209, PR215, PR216, PR217. PR220, PR223, PR224, PR226, PR227, PR228, PR240, PR254, etc. are used.

オレンジ色顔料の例としては、ピグメントオレンジ(以下POと略す)13、PO31、PO36、PO38、PO40、PO42、PO43、PO51、PO55、PO59、PO61、PO64、PO65、PO71などが使用される。   Examples of orange pigments include pigment orange (hereinafter abbreviated as PO) 13, PO31, PO36, PO38, PO40, PO42, PO43, PO51, PO55, PO59, PO61, PO64, PO65, PO71, and the like.

黄色顔料の例としては、ピグメントイエロー(以下PYと略す)PY12、PY13、PY14、PY17、PY20、PY24、PY83、PY86、PY93、PY94、PY95、PY109、PY110、PY117、PY125、PY129、PY137、PY138、PY139、PY147、PY148、PY150、PY153、PY154、PY166、PY168、PY173、PY180、PY185などが使用される。
また、紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット(以下PVと略す)19、PV23、PV29、PV30、PV32、PV36、PV37、PV38、PV40、PV50などが使用される。
Examples of yellow pigments include pigment yellow (hereinafter abbreviated as PY) PY12, PY13, PY14, PY17, PY20, PY24, PY83, PY86, PY93, PY94, PY95, PY109, PY110, PY117, PY125, PY129, PY137, PY138. , PY139, PY147, PY148, PY150, PY153, PY154, PY166, PY168, PY173, PY180, PY185, and the like are used.
Examples of purple pigments include pigment violet (hereinafter abbreviated as PV) 19, PV23, PV29, PV30, PV32, PV36, PV37, PV38, PV40, and PV50.

また、青色顔料の例としては、ピグメントブルー(以下PBと略す)15、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB22、PB60、PB64などが使用される。   Examples of blue pigments include pigment blue (hereinafter abbreviated as PB) 15, PB15: 3, PB15: 4, PB15: 6, PB22, PB60, and PB64.

また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリーン(以下PGと略す)7、PG10、PG36、などが使用される。   Examples of green pigments include pigment green (hereinafter abbreviated as PG) 7, PG10, and PG36.

これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理がされていてもかまわず、分散剤として顔料誘導体を添加することもできる。
本発明のカラーフィルターの画素に用いられるマトリックス樹脂には特に制限は無いが、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミドなどを使用することができる。製造プロセスの簡便さや、耐熱性、耐光性などの面から画素としては顔料分散された樹脂膜を用いることが好ましい。パターン形成の容易さの点からは顔料分散された感光性のアクリル樹脂を用いることが好ましい。しかし、耐熱性、耐薬品性の面からは、顔料分散されたポリイミド膜を用いることが好ましい。
These pigments may be subjected to surface treatment such as rosin treatment, acidic group treatment, basic treatment, etc., if necessary, and a pigment derivative may be added as a dispersant.
Although there is no restriction | limiting in particular in the matrix resin used for the pixel of the color filter of this invention, Acrylic resin, polyvinyl alcohol, polyamide, a polyimide, etc. can be used. It is preferable to use a pigment-dispersed resin film as a pixel from the viewpoint of simplicity of the manufacturing process, heat resistance, and light resistance. From the viewpoint of ease of pattern formation, it is preferable to use a photosensitive acrylic resin in which a pigment is dispersed. However, it is preferable to use a pigment-dispersed polyimide film from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance.

本発明のカラーフィルター基板を製造する工程としては樹脂ブラックマトリックスを液晶表示用カラーフィルターに用いる場合、通常の製造工程としては、例えば特公平2−1311号公報に示されているように、まず透明基板上にブラックマトリックス、次いで赤(R)、緑(G)、青(B)の色選択性を有する画素を形成させ、この上に必要に応じてオーバーコート膜形成させるものである。なお、画素の具体的な材質としては、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散あるいは顔料分散された着色樹脂膜などがある。また、画素の形成順は必要に応じて任意に変更可能である。さらに、必要に応じて、3原色の着色層を形成後または、3原色の着色層の上にオーバーコート膜を形成後に透明導電膜を形成することができる。透明導電膜としてはITOなどの酸化物薄膜が採用され、通常0.1μm程度のITO膜がスパッタリング法や真空蒸着法などで作成される。   As a process for producing the color filter substrate of the present invention, when a resin black matrix is used for a color filter for liquid crystal display, as a normal production process, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 2-1311, first, it is transparent. A black matrix, and then pixels having color selectivity of red (R), green (G), and blue (B) are formed on the substrate, and an overcoat film is formed thereon as necessary. Specific materials of the pixel include an inorganic film whose film thickness is controlled so as to transmit only arbitrary light, and a colored resin film in which dyeing, dye dispersion, or pigment dispersion is performed. Further, the pixel formation order can be arbitrarily changed as necessary. Further, if necessary, a transparent conductive film can be formed after forming the three primary color layers or after forming the overcoat film on the three primary color layers. An oxide thin film such as ITO is employed as the transparent conductive film, and an ITO film of about 0.1 μm is usually formed by sputtering or vacuum deposition.

本発明の液晶表示装置用カラーフィルター上に固定されたスペーサーを形成してもよい。固定されたスペーサーとは、特開平4−318816号公報に示されるように液晶表示装置用基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基板と接するものである。これにより対向基板との間に、一定のギャップが保持され、このギャップ間に液晶が注入される。固定されたスペーサーを配することにより、液晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布する行程や、シール剤内にロッド状のスペーサーを混練りする工程を省略することができる。   A spacer fixed on the color filter for a liquid crystal display device of the present invention may be formed. The fixed spacer is fixed to a specific location of a substrate for a liquid crystal display device as disclosed in JP-A-4-318816, and is in contact with a counter substrate when the liquid crystal display device is manufactured. As a result, a constant gap is maintained between the counter substrate and liquid crystal is injected between the gaps. By arranging the fixed spacer, it is possible to omit the step of dispersing the spherical spacer in the manufacturing process of the liquid crystal display device and the step of kneading the rod-shaped spacer in the sealing agent.

固定されたスペーサーの形成は、フォトリソグラフィーや印刷、電着などの方法でよって行われる。スペーサーを容易に設計通りの位置に形成できるので、フォトリソグラフィーによって形成することが好ましい。また、該スペーサーはR、G、B画素の作製と同時に積層構造で形成してもR、G、B画素作製後に形成しても良い。   The fixed spacer is formed by a method such as photolithography, printing, or electrodeposition. Since the spacer can be easily formed at the designed position, it is preferable to form the spacer by photolithography. The spacer may be formed in a laminated structure at the same time as the R, G, and B pixels are manufactured, or may be formed after the R, G, and B pixels are manufactured.

本発明においては、上述のとおり樹脂ブラックマトリックスを薄膜に形成する事が可能なため、ブラックマトリックス上に乗り上げた色画素高さが低くなり、オーバーコート膜を形成しなくても平坦性の高いカラーフィルターを作製することが可能となる。しかし、より高い平坦性が求められる場合や、色画素に加工された穴や段差を平坦化する場合、また色画素に含有される成分の液晶層への溶出を防ぐ目的としてはオーバーコート膜を形成することが好ましい。オーバーコート膜の材質としては、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜等が挙げられる。オーバーコート膜の形成は樹脂ブラックマトリックス形成後、あるいは画素形成後、あるいは固定されたスペーサー配置後のいずれであっても良い。加熱硬化後の該オーバーコートの厚みは、凹凸のある基板上に塗布された場合、オーバーコート剤のレベリング性により、凹部(周囲より低い部分)では厚く、凸部(周囲より高い部分)では薄くなる傾向がある。本発明においてのオーバーコートの厚みには、特に制限がないが、0.01〜5μm、好ましくは0.03〜4μm、さらに好ましくは0.04〜3μmである。   In the present invention, since the resin black matrix can be formed into a thin film as described above, the color pixel height mounted on the black matrix is reduced, and a color with high flatness is obtained without forming an overcoat film. A filter can be produced. However, when higher flatness is required, or when flattening holes and steps processed in color pixels, and for the purpose of preventing elution of components contained in color pixels into the liquid crystal layer, an overcoat film is used. It is preferable to form. Examples of the material for the overcoat film include an epoxy film, an acrylic epoxy film, an acrylic film, a siloxane polymer film, a polyimide film, a silicon-containing polyimide film, and a polyimidesiloxane film. The overcoat film may be formed after the resin black matrix is formed, after the pixel is formed, or after the fixed spacer is arranged. The thickness of the overcoat after heat-curing, when applied on an uneven substrate, is thicker at the concave portion (lower portion than the surroundings) and thinner at the convex portion (higher than the surrounding portion) due to the leveling property of the overcoat agent. Tend to be. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the overcoat in this invention, 0.01-5 micrometers, Preferably it is 0.03-4 micrometers, More preferably, it is 0.04-3 micrometers.

本発明はさらに、上記本発明のカラーフィルターを具備することを特徴とする液晶表示装置をも提供する。本発明の液晶表示装置は、上記本発明のカラーフィルターと、該カラーフィルターに対向して配置される電極基板と、該カラーフィルター及び該電極基板上にそれぞれ設けられた液晶配向膜と、これらの液晶配向膜間に空間を確保するスペーサーと、該空間内に充填された液晶とを具備する。   The present invention further provides a liquid crystal display device comprising the color filter of the present invention. The liquid crystal display device of the present invention includes the color filter of the present invention, an electrode substrate disposed to face the color filter, a liquid crystal alignment film provided on the color filter and the electrode substrate, and A spacer for ensuring a space between the liquid crystal alignment films and a liquid crystal filled in the space are provided.

本発明のカラーフィルター基板は、全ての液晶表示装置に用いることができるが、窒化チタンを遮光剤とした樹脂ブラックマトリックスのため、体積抵抗が高い特徴を持つので、横電界方式の液晶表示装置に好適に使用することができる。横電界方式の液晶表示装置ではカラーフィルターの体積抵抗が高いと、液晶駆動電圧がカラーフィルター基板へ漏れてしまい、目的の液晶表示ができなくなり、表示ムラが発生する。
横電界方式の液晶表示方式としては、IPS(In Plane Switching)方式やAFFS(Advanced Fringe Field Switching)方式などがあるがこれらに限定されない。
The color filter substrate of the present invention can be used for all liquid crystal display devices. However, since the resin black matrix using titanium nitride as a light-shielding agent has a high volume resistance, it is suitable for a horizontal electric field type liquid crystal display device. It can be preferably used. In a horizontal electric field type liquid crystal display device, if the volume resistance of the color filter is high, the liquid crystal driving voltage leaks to the color filter substrate, and the intended liquid crystal display cannot be performed, resulting in display unevenness.
Examples of the horizontal electric field type liquid crystal display method include, but are not limited to, an IPS (In Plane Switching) method and an AFFS (Advanced Fried Field Switching) method.

このカラーフィルターを用いて作成した上記液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフィルターと電極基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させて貼りあわせる。なお、電極基板上には、薄膜トランジスタ(TFT)素子や薄膜ダイオード(TFD)素子、および走査線、信号線などを設け、TFT液晶表示装置やTFD液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。次に、ICドライバー等を実装することにより液晶表示装置が完成する。   An example of the liquid crystal display device produced using this color filter will be described. The color filter and the electrode substrate are bonded to each other through a liquid crystal alignment film that has been subjected to a rubbing treatment for liquid crystal alignment provided on the substrate and a spacer for maintaining a cell gap. Note that a thin film transistor (TFT) element, a thin film diode (TFD) element, a scanning line, a signal line, or the like can be provided over the electrode substrate, whereby a TFT liquid crystal display device or a TFD liquid crystal display device can be manufactured. Next, after injecting liquid crystal from the injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. Next, a liquid crystal display device is completed by mounting an IC driver or the like.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

<評価方法>
「X線回折」
X線回折は粉末試料をアルミ製標準試料ホルダーに詰め、広角X線回折法(理学電機社製 RU−200R)により測定した。測定条件としては、X線源はCuKα線とし、出力は50kV/200mA、スリット系は1°−1°−0.15mm−0.45mm、測定ステップ(2θ)は0.02°、スキャン速度は2°/分とした。
<Evaluation method>
"X-ray diffraction"
X-ray diffraction was measured by a wide-angle X-ray diffraction method (RU-200R manufactured by Rigaku Corporation) with a powder sample packed in an aluminum standard sample holder. As measurement conditions, the X-ray source is CuKα ray, the output is 50 kV / 200 mA, the slit system is 1 ° -1 ° -0.15 mm-0.45 mm, the measurement step (2θ) is 0.02 °, and the scan speed is It was 2 ° / min.

回折角2θ=46°付近に観察される(200)面に由来するピークの回折角を測定した。更に、この(200)面に由来するピークの半値幅より、前述の式(1)、(2)のシェラーの式を用いて、粒子を構成する結晶子サイズを求めた。   The diffraction angle of the peak derived from the (200) plane observed near the diffraction angle 2θ = 46 ° was measured. Further, from the half width of the peak derived from the (200) plane, the crystallite size constituting the particle was determined using the Scherrer equation of the above-described equations (1) and (2).

「組成分析」
チタン原子の含有量はICP発光分光分析法(セイコーインスツルメンツ社製 ICP発光分光分析装置SPS3000)により測定した。
"Composition analysis"
The content of titanium atoms was measured by ICP emission spectroscopic analysis (ICP emission spectroscopic analyzer SPS3000 manufactured by Seiko Instruments Inc.).

酸素原子及び窒素原子の含有量は(堀場製作所製 酸素・窒素分析装置 EMGA−620W/C)用いて測定し、不活性ガス融解−赤外線吸収法により酸素原子を、不活性ガス融解−熱伝導度法により窒素原子を求めた。   The content of oxygen atoms and nitrogen atoms was measured using (Horiba oxygen / nitrogen analyzer EMGA-620W / C), and the oxygen atoms were converted into inert gas by infrared gas absorption-infrared absorption method. The nitrogen atom was determined by the method.

[OD値]
無アルカリガラス上に実施例記載の膜厚で樹脂ブラックマトリックスを形成させ、顕微分光器(大塚電子製MCPD2000)を用いて上述の式(8)より求めた。
[OD value]
The resin black matrix was formed on the alkali-free glass with the film thickness described in the Examples, and the value was obtained from the above formula (8) using a microspectroscope (MCPD2000 manufactured by Otsuka Electronics).

「比表面積」
顔料の比表面積は、日本ベル(株)製高精度全自動ガス吸着装置(“BELSORP”36)を用い、100℃で真空脱気後、Nガスの液体窒素温度(77K)における吸着等温線を測定し、この等温線をBET法で解析し比表面積を求めた。また、この比表面積の値より、前述の式(3)を用いて、BET換算粒子径を求めた。この際、チタン窒化物粒子については比重として窒化チタンの値d=5.24(g/cm3)を用い、酸窒化チタン試料については比重としてd=4.30(g/cm3)を用いた。
"Specific surface area"
The specific surface area of the pigment is the adsorption isotherm at a liquid nitrogen temperature (77 K) of N 2 gas after vacuum degassing at 100 ° C. using a high-precision fully automatic gas adsorption device (“BELSORP” 36) manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. The isotherm was analyzed by the BET method to determine the specific surface area. Further, from the value of the specific surface area, the BET equivalent particle diameter was obtained using the above-described formula (3). At this time, the titanium nitride value d = 5.24 (g / cm 3 ) is used as the specific gravity for the titanium nitride particles, and the specific gravity d = 4.30 (g / cm 3 ) is used for the titanium oxynitride sample. It was.

「ブラックマトリックス欠け」
無アルカリガラス上に膜厚1.1μmから0.7μmの目的の膜厚の樹脂ブラックマトリックスを形成させ、樹脂ブラックマトリックスの幅が6μmで格子間隔が50μmになるようにフォトリソ加工をした。この基板を目視および顕微鏡観察をして、樹脂ブラックマトリックスの欠落があるかどうかを判断した。
"Black matrix missing"
A resin black matrix having a target film thickness of 1.1 μm to 0.7 μm was formed on alkali-free glass, and photolithography was performed so that the width of the resin black matrix was 6 μm and the lattice spacing was 50 μm. This substrate was visually and microscopically observed to determine whether or not there was a missing resin black matrix.

ポリアミック酸の合成
4,4′−ジアミノフェニルエーテル(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン(0.65モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)をγ−ブチロラクトン850g、N−メチル−2−ピロリドン850gと共に仕込み、3,3′,4,4′−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加し、80℃で3時間反応させた。無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加し、更に80℃で1時間反応させ、ポリアミック酸A−1(ポリマー濃度20重量%)溶液を得た。
Synthesis of polyamic acid 4,4'-diaminophenyl ether (0.30 molar equivalent), paraphenylenediamine (0.65 molar equivalent), bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent) Charged together with 850 g of γ-butyrolactone and 850 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 3,3 ′, 4,4′-oxydiphthalcarboxylic dianhydride (0.9975 molar equivalent) was added, and 3 hours at 80 ° C. Reacted. Maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added and further reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-1 (polymer concentration 20% by weight) solution.

4,4′−ジアミノフェニルエーテル(0.95モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)をγ−ブチロラクトン1700g(100%)と共に仕込み、ピロメリット酸二無水物(0.49モル当量)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(0.50モル当量)を添加し、80℃で3時間反応させた。無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加し、更に80℃で1時間反応させ、ポリアミック酸A−2(ポリマー濃度20重量%)溶液を得た。   4,4′-diaminophenyl ether (0.95 molar equivalent) and bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent) were charged together with 1700 g (100%) of γ-butyrolactone, Anhydride (0.49 molar equivalent) and benzophenonetetracarboxylic dianhydride (0.50 molar equivalent) were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added and further reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-2 (polymer concentration 20% by weight) solution.

アクリルポリマーの合成
特許第3120476号公報の実施例1に記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(重量組成比30/40/30)を合成後、グリシジルメタクリレート40重量部を付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量(Mw)40,000、酸価110(mgKOH/g)の特性を有するアクリルポリマー(P−1)粉末を得た。
Synthesis of acrylic polymer After synthesizing methyl methacrylate / methacrylic acid / styrene copolymer (weight composition ratio 30/40/30) by the method described in Example 1 of Japanese Patent No. 3120476, 40 parts by weight of glycidyl methacrylate was added. Then, reprecipitation with purified water, filtration, and drying were performed to obtain an acrylic polymer (P-1) powder having characteristics of an average molecular weight (Mw) of 40,000 and an acid value of 110 (mgKOH / g).

密着改良剤の合成
3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン24.8g(0.1モル)とグリシジルメタクリレート56.9g(0.4モル)と重合禁止剤ハイドロキノンモノメチルエーテル0.08gをフラスコに仕込み、撹拌しながら55℃で4時間反応させた後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート81.7gを添加、濃度50質量%に希釈し、さらに55℃で2時間反応させ、密着性改良剤の溶液(AP−1)を得た。
Synthesis of adhesion improver 24.8 g (0.1 mol) of 3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 56.9 g (0.4 mol) of glycidyl methacrylate and 0.08 g of polymerization inhibitor hydroquinone monomethyl ether After being charged into a flask and reacted at 55 ° C. for 4 hours with stirring, 81.7 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was added, diluted to a concentration of 50% by mass, and further reacted at 55 ° C. for 2 hours. A solution (AP-1) was obtained.

実施例1
樹脂ブラックペーストの作製
窒化チタン試薬(試料1、和光純薬工業(株)製、窒化チタン50nm)の(200)面に由来するピークの回折角2θは42.57°、このピークの半値幅より求めた結晶子サイズは44.6nmであった。また組成分析を行ったところ、チタン含有量は74.3重量%、窒素含有量は20.3重量%、酸素含有量は2.94重量%であった。また、TiOに起因するX線回折ピークは全く見られなかった。窒化チタンの特性について表1に示す。
Example 1
Production of Resin Black Paste The diffraction angle 2θ of the peak derived from the (200) plane of the titanium nitride reagent (Sample 1, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., titanium nitride 50 nm) is 42.57 °, from the half-value width of this peak The obtained crystallite size was 44.6 nm. As a result of composition analysis, the titanium content was 74.3% by weight, the nitrogen content was 20.3% by weight, and the oxygen content was 2.94% by weight. Further, no X-ray diffraction peak attributed to TiO 2 was observed. Table 1 shows the characteristics of titanium nitride.

Figure 2010097214
Figure 2010097214

この試料1(96g)にポリアミック酸溶液A−1(120g)、γ−ブチロラクトン(114g)、N−メチル−2ピロリドン(538g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(132g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、予備分散液1を得た。その後、0.40mmφジルコニアビーズ(東レ(株)製、トレセラムビーズ)を85%充填したダイノーミルKDL(シンマルエンタープライゼス製)に予備分散液6を供給し、回転速度11m/sで4時間分散を行い固形分濃度12重量%、顔料/樹脂(重量比)=80/20の顔料分散液1を得た。   Sample 1 (96 g) was charged with polyamic acid solution A-1 (120 g), γ-butyrolactone (114 g), N-methyl-2pyrrolidone (538 g), and 3 methyl-3-methoxybutyl acetate (132 g) in a tank. Stirring was carried out for 1 hour with a mixer (manufactured by Special Machine) to obtain Preliminary Dispersion 1. Thereafter, the preliminary dispersion 6 is supplied to Dynomill KDL (manufactured by Shinmaru Enterprises) filled with 85% 0.40 mmφ zirconia beads (manufactured by Toray Industries, Inc., Treceram beads), and dispersed for 4 hours at a rotational speed of 11 m / s. And a pigment dispersion 1 having a solid content concentration of 12% by weight and a pigment / resin (weight ratio) of 80/20 was obtained.

この顔料分散液1(728g)に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)、界面活性剤LC951(楠本化成製、1g)を添加し、全固形分濃度10重量%、顔料/樹脂(重量比)=70/30の黒色樹脂組成物BM−1を得た。同様にして、顔料/樹脂(重量比)が75/25の黒色樹脂組成BM−2を得た。   To this pigment dispersion 1 (728 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (39 g), surface activity Agent LC951 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., 1 g) was added to obtain a black resin composition BM-1 having a total solid concentration of 10% by weight and a pigment / resin (weight ratio) = 70/30. Similarly, a black resin composition BM-2 having a pigment / resin (weight ratio) of 75/25 was obtained.

非感光性カラーペーストの作製
ピグメントレッドPR254、1.80g(40wt%)、ピグメントレッドPR177、2.70g(60wt%)とポリアミック酸(A−1) 22.5gおよびγ−ブチロラクトン 42.8g、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール 20.2gをガラスビーズ 90gとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、7000rpmで5時間分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。このようにして赤色分散液5%溶液(PR−1)を得た。
Preparation of non-photosensitive color paste Pigment Red PR254, 1.80 g (40 wt%), Pigment Red PR177, 2.70 g (60 wt%), polyamic acid (A-1) 22.5 g and γ-butyrolactone 42.8 g, 3 20.2 g of -methoxy-3-methyl-1-butanol was charged together with 90 g of glass beads, and after dispersing for 5 hours at 7000 rpm using a homogenizer, the glass beads were filtered and removed. In this way, a red dispersion 5% solution (PR-1) was obtained.

分散液(PR−1) 50.0gにポリアミック酸溶液(A−1) 8.0gをγ−ブチロラクトン 42.0gで希釈した溶液を添加混合し、赤色カラーペースト(R−1)を得た。同様にして、表2に示す顔料の割合で緑ペースト(G−1)、青ペースト(B−1)を得た。   A solution obtained by diluting 8.0 g of polyamic acid solution (A-1) with 42.0 g of γ-butyrolactone was added to and mixed with 50.0 g of dispersion (PR-1) to obtain a red color paste (R-1). Similarly, green paste (G-1) and blue paste (B-1) were obtained at the ratio of pigments shown in Table 2.

Figure 2010097214
Figure 2010097214

黒色樹脂組成物BM−1を無アルカリガラス(コーニング製“EAGLE XG”)基板上にキュア後の膜厚が0.9μmになるようにカーテンフローコーターで塗布し、80℃、10−1Torrで2分真空乾燥した。この後、オーブンで140℃で20分間セミキュアし、ポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。ブラックマトリックスが縦168μm、横56μmピッチで幅6μmのマトリックスで表示領域外に2mm幅の額縁領域を持つよに設計されたフォトマスクを介して、紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用いて365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、オーブンで300℃で30分間キュアした。このようにして、厚さ0.9μmで幅6μmのブラックマトリックスを作製した。 The black resin composition BM-1 was applied on a non-alkali glass (Corning “EAGLE XG”) substrate with a curtain flow coater so that the film thickness after curing was 0.9 μm, and at 80 ° C. and 10 −1 Torr. Vacuum dried for 2 minutes. Then, it was semi-cured in an oven at 140 ° C. for 20 minutes, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner, and prebaked at 120 ° C. for 3 minutes with a hot plate. Through a photomask designed to have a black matrix of 168 μm in length and 56 μm in width and 6 μm in width and a frame area with a width of 2 mm outside the display area, a UV exposure machine (“MAP” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) -1200 L "), and was exposed at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at 365 nm. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured in an oven at 300 ° C. for 30 minutes. Thus, a black matrix having a thickness of 0.9 μm and a width of 6 μm was produced.

画素の作製
ブラックマトリックスがパターン加工されたガラス基板上にC光源を通したときの色度(x、y)が(0.657、0.319)となるように非感光性樹脂を含む赤ペースト(R−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで140℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の赤画素形成部分および、表示領域外の額縁部分に赤画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、表示領域内と表示領域外の額縁部分に赤画素を形成した。赤画素の膜厚は2.0μmであった。
Production of Pixels Red paste containing a non-photosensitive resin so that the chromaticity (x, y) when passing through a C light source on a glass substrate on which a black matrix is patterned is (0.657, 0.319) (R-1) was applied onto a glass substrate with a spinner and semi-cured in an oven at 140 ° C. for 20 minutes. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. An ultraviolet exposure machine ("MAP" manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) is passed through a photomask in which the pixel formation location is shielded so as to form red pixels in the red pixel formation portion within the display region and the frame portion outside the display region. -1200 L "), and was exposed through a photomask at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at 365 nm. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes to convert to polyimide, and red pixels were formed in the frame area inside and outside the display area. The film thickness of the red pixel was 2.0 μm.

次に、C光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.141、0.068)になるように、非感光性樹脂を含む青ペースト(B−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで130℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の青画素形成部分に青画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、青画素を形成した。青画素の膜厚は2.0μmであった。 Next, a blue paste (B-1) containing a non-photosensitive resin is used with a spinner so that the finished chromaticity (x, y) when passing through a C light source is (0.141, 0.068). It apply | coated on the glass substrate and semi-cured for 20 minutes at 130 degreeC in oven. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. Using a UV exposure machine (“MAP-1200L” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) through a photomask whose pixel formation location is shielded so as to form blue pixels in the blue pixel formation portion in the display area, It exposed with the exposure amount of 100 mJ / cm < 2 > of 365 nm through the mask. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes, and converted to polyimide to form blue pixels. The film thickness of the blue pixel was 2.0 μm.

次にC光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.287、0.577)になるように非感光性樹脂を含む緑ペースト(G−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで130℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の緑画素形成部分に緑画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、緑画素を形成した。緑画素の膜厚は2.0μmであった。 Next, a green paste (G-1) containing a non-photosensitive resin is applied to a glass substrate with a spinner so that the finished chromaticity (x, y) when passing through a C light source is (0.287, 0.577). It was applied on top and semi-cured in an oven at 130 ° C. for 20 minutes. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. Using a UV exposure machine (“MAP-1200L” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) through a photomask whose pixel formation location is shielded so as to form green pixels in the green pixel formation portion in the display area, It exposed with the exposure amount of 100 mJ / cm < 2 > of 365 nm through the mask. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes and converted to polyimide to form a green pixel. The film thickness of the green pixel was 2.0 μm.

このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を2μmの厚みで製膜し、さらにその上にITO膜を膜厚0.1μmとなるようにスパッタリングした。
この様にして得られたカラーフィルター基板の赤画素を積層した部分、および赤画素を積層していない部分のブラックマトリックスのOD値を表3に示す。
An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm.
Table 3 shows the OD values of the black matrix of the portion of the color filter substrate thus obtained where the red pixels are laminated and the portion where the red pixels are not laminated.

Figure 2010097214
Figure 2010097214

赤画素を積層してない部分のOD値は4.18であり、表示領域外の赤画素を積層した部分のOD値は4.95であった。   The OD value of the portion where the red pixel is not laminated is 4.18, and the OD value of the portion where the red pixel outside the display region is laminated is 4.95.

カラーフィルター基板の表示領域内のC光源での透過領域色度を表4に示す。   Table 4 shows the transmissive area chromaticity of the C light source in the display area of the color filter substrate.

Figure 2010097214
Figure 2010097214

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4200であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.95であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.28μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4200, the OD of the black matrix of the frame was 4.95, and light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.28 μm, and the flatness was good.

実施例1のブラックマトリックスの体積抵抗値は1.1×1012Ω・cmと高かった。 The volume resistance value of the black matrix of Example 1 was as high as 1.1 × 10 12 Ω · cm.

実施例2
黒色樹脂組成としてBM−2を使ったこと、ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと以外は実施例1と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Example 2
A black matrix and a color filter were prepared in the same manner as in Example 1 except that BM-2 was used as the black resin composition and the thickness of the black matrix was 0.7 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4400であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.52であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.15μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4400, the OD of the black matrix of the frame was 4.52, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.15 μm, and the flatness was good.

実施例3
黒色樹脂組成としてBM−2を使ったこと、ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと、ブラックマトリックスが縦84μm、横28μmピッチのマトリックスで表示領域外に2mm幅の額縁領域を持つよに設計されたフォトマスクを介して露光したこと以外は実施例1と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Example 3
BM-2 was used as the black resin composition, the film thickness of the black matrix was 0.7 μm, the black matrix was a matrix with a pitch of 84 μm in length and 28 μm in width and had a frame area with a width of 2 mm outside the display area. A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 1 except that the exposure was performed through the designed photomask.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4000であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.52であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.18μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4000, the OD of the black matrix of the frame was 4.52, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface unevenness of the color filter was 0.18 μm, and the flatness was good.

実施例4
赤画素を表示領域内の赤画素形成部分だけに形成したこと、および青画素を表示領域内の青画素形成部分と表示領域外の額縁部分に形成したこと以外は実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 4
The color filter is the same as in the first embodiment except that the red pixel is formed only in the red pixel forming portion in the display region and the blue pixel is formed in the blue pixel forming portion in the display region and the frame portion outside the display region. Was made.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4200であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.74であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.26μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4200, the OD of the black matrix of the frame was 4.74, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.26 μm, and the flatness was good.

比較例1
赤画素を表示領域内の赤画素形成部分だけに形成して、表示領域外の額縁上赤画素を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Comparative Example 1
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the red pixel was formed only in the red pixel forming portion in the display area and the red pixel on the frame outside the display area was not formed.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは3400であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.18でありOD値が不足していた。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.26μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 3400, the OD of the frame black matrix was 4.18, and the OD value was insufficient. The surface roughness difference of this color filter was 0.26 μm, and the flatness was good.

比較例2
ブラックマトリックスの膜厚を1.1μmとしたこと以外は実施例1と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Comparative Example 2
A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the black matrix was 1.1 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは3500であり、額縁のブラックマトリックスのODは5.70であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.45μmであり、平坦性は良くなかった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 3500, the OD of the black matrix of the frame was 5.70, and light leakage was so small that it could be ignored. The surface unevenness difference of this color filter was 0.45 μm, and the flatness was not good.

比較例3
黒色樹脂組成として顔料/樹脂(重量比)が80/20の黒色樹脂でブラックマトリックスを形成したこと、ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと以外は実施例1と同様にブラックマトリックスを作製した。
得られたブラックマトリックスは表示領域内で部分的に欠落があり不良であった。
Comparative Example 3
A black matrix was prepared in the same manner as in Example 1 except that the black matrix was formed of a black resin having a pigment / resin (weight ratio) of 80/20 as the black resin composition, and the thickness of the black matrix was 0.7 μm. did.
The obtained black matrix was defective because it was partially missing in the display area.

実施例5
窒化チタン試料1(200g)、アクリルポリマー(P−1)の3―メチル―3―メトキシブタノール45重量%溶液(100g)、およびプロピレングリコールターシャリーブチルエーテル(700g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、予備分散液12を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズ(ニッカトー製、YTZボール)を70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)に予備分散液13を供給し、回転速度8m/sで2時間分散を行い、固形分濃度24.5重量%、顔料/樹脂(重量比)=82/18の顔料分散液12を得た。
Example 5
Titanium nitride sample 1 (200 g), acrylic polymer (P-1) 3-methyl-3-methoxybutanol 45 wt% solution (100 g), and propylene glycol tertiary butyl ether (700 g) were charged into a tank and homomixer (special And pre-dispersion liquid 12 was obtained. Thereafter, the preliminary dispersion 13 was supplied to an ultra apex mill (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.) equipped with a centrifugal separator filled with 70% 0.05 mmφ zirconia beads (manufactured by Nikkato, YTZ ball), and rotated at 8 m / s for 2 hours. Dispersion was performed to obtain a pigment dispersion 12 having a solid content concentration of 24.5% by weight and a pigment / resin (weight ratio) = 82/18.

この顔料分散液12(525.8g)にビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート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50重量%溶液(27.0g)、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製DHPA)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50重量%溶液(27.0g)、光重合開始剤として“イルガキュア”369(14.7g)、旭電化工業(株)“アデカ(登録商標)オプトマー”N−1919 (4.0g)およびN,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(1.5g)、密着性改良剤としてAP−1(50重量%溶液)8.57g、シリコーン系界面活性剤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10重量%溶液(3.6g)を3―メチル―3−メトキシ−ブチルアセテート(374.8g)およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(14.4g)に溶解した溶液を添加し、全固形分濃度18重量%、顔料/樹脂(重量比)=67.5/22.5の黒色樹脂組成物BM−3を得た。同様にして、顔料/樹脂(重量比)=75/25の黒色樹脂組成物BM−4を得た。   This pigment dispersion 12 (525.8 g) was mixed with bisphenoxyethanol full orange acrylate in 50% by weight propylene glycol monomethyl ether acetate (27.0 g), and dipentaerythritol hexaacrylate as a polyfunctional monomer (DHPA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.). ) Propylene glycol monomethyl ether acetate solution (27.0 g), “Irgacure” 369 (14.7 g) as a photopolymerization initiator, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. “Adeka (registered trademark) Optomer” N-1919 ( 4.0 g) and N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone (1.5 g), 8.57 g of AP-1 (50 wt% solution) as an adhesion improver, propylene as a silicone surfactant Glycol monomethyl ether acetate A solution prepared by dissolving a 0% by weight solution (3.6 g) in 3-methyl-3-methoxy-butyl acetate (374.8 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (14.4 g) was added, and the total solid concentration was 18 wt. %, Pigment / resin (weight ratio) = 67.5 / 22.5, black resin composition BM-3 was obtained. Similarly, a black resin composition BM-4 having a pigment / resin (weight ratio) = 75/25 was obtained.

黒色樹脂組成物BM−1を無アルカリガラス(コーニング製“EAGLE XG”)基板上にキュア後の膜厚が0.9μmになるようにカーテンフローコーターで塗布し、40℃、10−1Torrで1分真空乾燥した。この後、オーブンで90℃で10分間プリベークした。ブラックマトリックスが縦168μm、横56μmピッチで幅6μmのマトリックスで表示領域外に2mm幅の額縁領域を持つよに設計されたフォトマスクを介して、紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用いて365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に0.1%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬して現像を行なった後、純水洗浄をした。次ぎに、オーブンで230℃で30分間ポストベークした。このようにして、厚さ0.9μmで幅6μmのブラックマトリックスを作製した。 The black resin composition BM-1 was applied on a non-alkali glass (Corning “EAGLE XG”) substrate with a curtain flow coater so that the film thickness after curing was 0.9 μm, and at 40 ° C. and 10 −1 Torr. Vacuum dried for 1 minute. Then, it prebaked at 90 degreeC for 10 minutes in oven. Through a photomask designed to have a black matrix of 168 μm in length and 56 μm in width and 6 μm in width and a frame area with a width of 2 mm outside the display area, a UV exposure machine (“MAP” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) -1200 L "), and was exposed at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at 365 nm. After exposure, the film was immersed in a 0.1%, 23 ° C. aqueous tetramethylammonium hydroxide solution for 60 seconds for development, and then washed with pure water. Next, it was post-baked at 230 ° C. for 30 minutes in an oven. Thus, a black matrix having a thickness of 0.9 μm and a width of 6 μm was produced.

画素の作製
ブラックマトリックスがパターン加工されたガラス基板上にC光源を通したときの色度(x、y)が(0.657、0.319)となるように非感光性樹脂を含む赤ペースト(R−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで140℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の赤画素形成部分および、表示領域外の額縁部分に赤画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、表示領域内と表示領域外の額縁部分に赤画素を形成した。赤画素の膜厚は2.0μmであった。
Production of Pixels Red paste containing a non-photosensitive resin so that the chromaticity (x, y) when passing through a C light source on a glass substrate on which a black matrix is patterned is (0.657, 0.319) (R-1) was applied onto a glass substrate with a spinner and semi-cured in an oven at 140 ° C. for 20 minutes. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. An ultraviolet exposure machine ("MAP" manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) is passed through a photomask in which the pixel formation location is shielded so as to form red pixels in the red pixel formation portion within the display region and the frame portion outside the display region. -1200 L "), and was exposed through a photomask at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at 365 nm. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes to convert to polyimide, and red pixels were formed in the frame area inside and outside the display area. The film thickness of the red pixel was 2.0 μm.

次に、C光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.141、0.068)になるように、非感光性樹脂を含む青ペースト(B−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで130℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の青画素形成部分に青画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、青画素を形成した。青画素の膜厚は2.0μmであった。 Next, a blue paste (B-1) containing a non-photosensitive resin is used with a spinner so that the finished chromaticity (x, y) when passing through a C light source is (0.141, 0.068). It apply | coated on the glass substrate and semi-cured for 20 minutes at 130 degreeC in oven. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. Using a UV exposure machine (“MAP-1200L” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) through a photomask whose pixel formation location is shielded so as to form blue pixels in the blue pixel formation portion in the display area, It exposed with the exposure amount of 100 mJ / cm < 2 > of 365 nm through the mask. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes, and converted to polyimide to form blue pixels. The film thickness of the blue pixel was 2.0 μm.

次にC光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.287、0.577)になるように非感光性樹脂を含む緑ペースト(G−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布し、オーブンで130℃で20分間セミキュアした。この上にポジ型フォトレジスト(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製“LC−100”)をスピンナーで塗布、ホットプレートで120℃、3分間プリベークした。表示領域内の緑画素形成部分に緑画素を形成するように、画素形成場所が遮光されたフォトマスクを介して紫外線露光機((株)大日本科研製“MAP−1200L”)を用い、フォトマスクを介して365nmの露光量100mJ/cmで露光した。露光後に2.38%、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に60秒浸漬してポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、純水洗浄をした。次に、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、260℃で30分間キュアして、ポリイミドに転換し、緑画素を形成した。緑画素の膜厚は2.0μmであった。 Next, a green paste (G-1) containing a non-photosensitive resin is applied to a glass substrate with a spinner so that the finished chromaticity (x, y) when passing through a C light source is (0.287, 0.577). It was applied on top and semi-cured in an oven at 130 ° C. for 20 minutes. On top of this, a positive photoresist (“LC-100” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. Using a UV exposure machine (“MAP-1200L” manufactured by Dainippon Kaken Co., Ltd.) through a photomask whose pixel formation location is shielded so as to form green pixels in the green pixel formation portion in the display area, It exposed with the exposure amount of 100 mJ / cm < 2 > of 365 nm through the mask. After exposure, the positive resist was developed and the polyimide precursor was etched simultaneously by dipping in a 2.38%, 23 ° C. tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then washed with pure water. Next, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Furthermore, it was cured at 260 ° C. for 30 minutes and converted to polyimide to form a green pixel. The film thickness of the green pixel was 2.0 μm.

このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を2μmの厚みで製膜し、さらにその上にITO膜を膜厚0.1μmとなるようにスパッタリングした。
この様にして得られたカラーフィルター基板の赤画素を積層した部分、および赤画素を積層していない部分のブラックマトリックスのOD値を表3に示すように、赤画素を積層してない部分のOD値は4.65であり、表示領域外の赤画素を積層した部分のOD値は5.42であった。
An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm.
As shown in Table 3, the OD value of the black matrix of the portion where the red pixels of the color filter substrate thus obtained are laminated and the portion where the red pixels are not laminated is shown in Table 3. The OD value was 4.65, and the OD value of the portion where the red pixels outside the display area were stacked was 5.42.

カラーフィルター基板の表示領域内のC光源での透過領域色度を表4に示す。   Table 4 shows the transmissive area chromaticity of the C light source in the display area of the color filter substrate.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4300であり、額縁のブラックマトリックスの光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.27μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4300, and the light leakage of the black matrix of the frame was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.27 μm, and the flatness was good.

実施例6
ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Example 6
A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the black matrix was 0.7 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4600であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.39であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.13μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4600, the OD of the black matrix of the frame was 4.39, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.13 μm, and the flatness was good.

実施例7
黒色樹脂組成としてBM−4を使ったこと、ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Example 7
A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 5 except that BM-4 was used as the black resin composition and the thickness of the black matrix was 0.7 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4550であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.79であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.13μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4550, the OD of the black matrix of the frame was 4.79, and light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.13 μm, and the flatness was good.

実施例8
黒色樹脂組成としてBM−4を使ったこと、ブラックマトリックスの膜厚を0.7μmとしたこと、ブラックマトリックスが縦84μm、横28μmピッチのマトリックスで表示領域外に2mm幅の額縁領域を持つよに設計されたフォトマスクを介して露光したこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Example 8
BM-4 was used as the black resin composition, the thickness of the black matrix was 0.7 μm, the black matrix was a matrix with a pitch of 84 μm in length and 28 μm in width and had a frame area with a width of 2 mm outside the display area. A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 5 except that the exposure was performed through the designed photomask.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4200であり、額縁のブラックマトリックスのODは4.52であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.16μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4200, the OD of the black matrix of the frame was 4.52, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.16 μm, and the flatness was good.

実施例9
赤画素を表示領域内の赤画素形成部分だけに形成したこと、および青画素を表示領域内の青画素形成部分と表示領域外の額縁部分に形成したこと以外は実施例5と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 9
The color filter is the same as in Example 5 except that the red pixels are formed only in the red pixel forming portion in the display area and the blue pixels are formed in the blue pixel forming portion in the display area and the frame portion outside the display area. Was made.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは4300であり、額縁のブラックマトリックスのODは5.21であり光漏れは無視でききるほど小さかった。このカラーフィルターの表面凹凸差は0.26μmであり、平坦性は良好であった。   The contrast of the obtained color filter substrate was 4300, the OD of the black matrix of the frame was 5.21, and the light leakage was so small that it could be ignored. The surface roughness difference of this color filter was 0.26 μm, and the flatness was good.

比較例4
市販のチタンブラック顔料として“13−MC”(試料2、三菱マテリアル(株)製)を使用したこと、ブラックマトリックスの膜厚を1.0μmとしたこと、赤画素を表示領域内の赤画素形成部分だけに形成して、表示領域外の額縁上に赤画素を形成しなかったこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Comparative Example 4
“13-MC” (Sample 2, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was used as a commercially available titanium black pigment, the thickness of the black matrix was set to 1.0 μm, and red pixels were formed in the display area. A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 5, except that the red pixels were not formed on the frame outside the display area.

試料2の(200)面に由来するピークの回折角2θは42.91°、このピークの半値幅より求めた結晶子サイズは29.6nmであった。また組成分析を行ったところ、チタン含有量は70.3重量%、窒素含有量は17.8重量%、酸素含有量は10.3重量%であった。また、TiOに起因するX線回折ピークが25.28°及び27.44°に見られた。得られたカラーフィルター基板のコントラストは2800であり、額縁のブラックマトリックスのODは3.29であったこと、表示領域内のODが3.29であり、OD値が不足しており、コントラストが低下した。 The diffraction angle 2θ of the peak derived from the (200) plane of Sample 2 was 42.91 °, and the crystallite size determined from the half width of this peak was 29.6 nm. As a result of composition analysis, the titanium content was 70.3% by weight, the nitrogen content was 17.8% by weight, and the oxygen content was 10.3% by weight. In addition, X-ray diffraction peaks attributed to TiO 2 were observed at 25.28 ° and 27.44 °. The contrast of the obtained color filter substrate was 2800, the OD of the black matrix of the frame was 3.29, the OD in the display area was 3.29, the OD value was insufficient, and the contrast was Declined.

比較例5
チタンブラック顔料として試料2を使用したこと、ブラックマトリックスの膜厚を1.0μmとしたこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Comparative Example 5
A black matrix and a color filter were prepared in the same manner as in Example 5 except that Sample 2 was used as the titanium black pigment and the thickness of the black matrix was 1.0 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは3000であり、額縁のブラックマトリックスのODは3.90であり、表示領域内のODが3.29であり、OD値が不足しており、コントラストが低下した。   The contrast of the obtained color filter substrate was 3000, the OD of the black matrix of the frame was 3.90, the OD in the display area was 3.29, the OD value was insufficient, and the contrast was lowered. .

比較例6
ブラックマトリックスの膜厚を1.1μmとしたこと以外は実施例5と同様にブラックマトリックスおよびカラーフィルターを作製した。
Comparative Example 6
A black matrix and a color filter were produced in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the black matrix was 1.1 μm.

得られたカラーフィルター基板のコントラストは3500であり、額縁のブラックマトリックスのODは6.10であり光漏れは無視でききるほど小さかったが、このカラーフィルターの表面凹凸差は0.44μmであり、平坦性は良くなかったのでコントラストが低下した。   The contrast of the obtained color filter substrate was 3500, the OD of the black matrix of the frame was 6.10, and the light leakage was negligibly small, but the surface unevenness difference of this color filter was 0.44 μm, Since the flatness was not good, the contrast was lowered.

液晶表示装置の作製
得られたカラーフィルターを中性洗剤で洗浄した後、ポリイミド樹脂からなる配向膜を印刷法により塗布し、ホットプレートで250℃の温度で10分間加熱した。膜厚は0.07μmであった。この後、カラーフィルター基板をラビング処理し、シール剤をディスペンス法により塗布、ホットプレートで90℃、10分間加熱した。一方、ガラス上に横電界方式であるAFFS方式のTFTアレイを形成した基板に液晶セルギャップ調整用として、高さ4μm、幅12μmの円形のフォトスペーサーをTFT上に形成した。TFT基板も同様に洗浄した後、配向膜を塗布し、加熱した。シール剤を塗布したカラーフィルター基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら160℃の温度で90分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルを120℃の温度、13.3Paの圧力下で4時間放置し、続いて、窒素中で0.5時間放置した後に、再度真空下において液晶注入を行った。液晶注入は、セルをチャンバーに入れて、室温で13.3Paの圧力まで減圧した後、液晶注入口を液晶に漬けて、窒素を用いて常圧に戻すことにより行った。液晶注入後、紫外線硬化樹脂により、液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの2枚のガラス基板の外側に貼り付け、セルを完成させた。さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置1を完成させた。得られた液晶表示装置1を観察した結果、表示不良はないことがわかった。また、樹脂ブラックマトリックスの遮光性が高いため、コントラストが良好であった。また、同様にして、100台の液晶表示装置を作製したが、樹脂ブラックマトリックスの密着性が高いため、液晶注入時にシール部が、剥がれるなどの不良はまったく発生しなかった。
Preparation of Liquid Crystal Display Device After the obtained color filter was washed with a neutral detergent, an alignment film made of polyimide resin was applied by a printing method and heated on a hot plate at a temperature of 250 ° C. for 10 minutes. The film thickness was 0.07 μm. Thereafter, the color filter substrate was rubbed, and the sealing agent was applied by a dispensing method and heated on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes. On the other hand, a circular photospacer having a height of 4 μm and a width of 12 μm was formed on the TFT on a substrate on which an AFFS TFT array, which is a lateral electric field method, was formed on glass, for adjusting the liquid crystal cell gap. The TFT substrate was washed in the same manner, and then an alignment film was applied and heated. The sealant was applied to the color filter substrate coated with the sealant and heated at 160 ° C. for 90 minutes while being pressurized in an oven to cure the sealant. This cell was allowed to stand for 4 hours at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 13.3 Pa. Subsequently, after being left for 0.5 hour in nitrogen, liquid crystal injection was performed again under vacuum. Liquid crystal injection was performed by placing the cell in a chamber and reducing the pressure to 13.3 Pa at room temperature, and then immersing the liquid crystal injection port in liquid crystal and returning to normal pressure using nitrogen. After the liquid crystal injection, the liquid crystal injection port was sealed with an ultraviolet curable resin. Next, a polarizing plate was attached to the outside of the two glass substrates of the cell to complete the cell. Furthermore, the obtained cell was modularized and the liquid crystal display device 1 was completed. As a result of observing the obtained liquid crystal display device 1, it was found that there was no display defect. Further, since the resin black matrix has a high light shielding property, the contrast was good. Similarly, 100 liquid crystal display devices were produced. However, since the adhesion of the resin black matrix was high, no defects such as peeling of the seal portion at the time of liquid crystal injection occurred.

本発明のカラーフィルター基板は液晶表示装置に利用できる。   The color filter substrate of the present invention can be used for a liquid crystal display device.

1:基板
2:樹脂ブラックマトリックス
3R:赤画素
3B:青画素
3G:緑画素
4:額縁ブラックマトリックス
5:表示領域
6:非表示領域
1: Substrate 2: Resin black matrix 3R: Red pixel 3B: Blue pixel 3G: Green pixel 4: Frame black matrix 5: Display area 6: Non-display area

Claims (9)

透明な基板上にブラックマトリックスと複数色の着色層パターン形成されたカラーフィルター基板であって、ブラックマトリックスがチタン窒化物粒子を含む黒色顔料分散樹脂であり、表示領域内のブラックマトリックスの膜厚が0.9μm以下で、かつ表示領域外の額縁遮光部領域のブラックマトリックス上に着色層が積層されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター基板。 A color filter substrate in which a black matrix and a plurality of colored layers are formed on a transparent substrate, wherein the black matrix is a black pigment-dispersed resin containing titanium nitride particles, and the thickness of the black matrix in the display area is A color filter substrate for a liquid crystal display device, wherein a color layer is laminated on a black matrix of 0.9 μm or less and outside the display region in a frame light shielding part region. 前記チタン窒化物粒子が、CuKα線をX線源とした場合の前記チタン窒化物粒子の(200)面に由来するピークの回折角2θが42.5°以上42.8°以下である黒色顔料である請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。 When the titanium nitride particles have CuKα rays as an X-ray source, the peak diffraction angle 2θ derived from the (200) plane of the titanium nitride particles is 42.5 ° or more and 42.8 ° or less. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1. 前記チタン窒化物粒子のCuKα線をX線源とした場合の(200)面に由来するピークの半値幅より求めた結晶子サイズが50nm以下である請求項1または2記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。 3. The color for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a crystallite size obtained from a half width of a peak derived from a (200) plane when CuKα rays of the titanium nitride particles are used as an X-ray source is 50 nm or less. Filter substrate. 表示領域外の額縁遮光部領域のブラックマトリックスに積層されている着色層が、赤画素である請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the colored layer laminated on the black matrix in the frame light shielding portion region outside the display region is a red pixel. ブラックマトリックスの光学濃度が1μmあたり4.0以上である請求項1
から4のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
The optical density of the black matrix is 4.0 or more per 1 μm.
5. A color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of items 1 to 4.
表示領域内のブラックマトリックスの膜厚が0.9μm以下で表示領域内のブラックマトリックスの光学濃度が3.6以上であり、かつ表示領域外の画素が積層された部分の額縁遮光領域のブラックマトリックスの光学濃度が4.2以上であり、表示領域内のブラックマトリックスの光学濃度に比べて高い請求時項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The black matrix in the frame shading region of the portion where the black matrix in the display region has a thickness of 0.9 μm or less, the optical density of the black matrix in the display region is 3.6 or more, and the pixels outside the display region are stacked. The color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical density of the liquid crystal display device is 4.2 or higher, which is higher than the optical density of the black matrix in the display region. カラーフィルターの画素解像度が150ppi以上である請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the pixel resolution of the color filter is 150 ppi or more. 請求項1から7のいずれかに記載のカラーフィルター基板と対向基板との間隙に液晶化合物が充填された液晶表示装置。 A liquid crystal display device in which a liquid crystal compound is filled in a gap between the color filter substrate according to claim 1 and a counter substrate. 液晶表示方式が横電界方式である請求項8に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the liquid crystal display method is a horizontal electric field method.
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