JP2021173972A - Black matrix pigment dispersion composition, black matrix resist composition, and black matrix - Google Patents

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Abstract

To provide a black matrix pigment dispersion composition which offers superior developability of a back matrix resist composition and allows for producing a black matrix having a superior surface resistance even after going through prolonged high-temperature post-baking.SOLUTION: A black matrix pigment dispersion composition is provided, containing a black colorant, a pigment dispersant, an oxazine compound, and an organic solvent, where the pigment dispersant is an acrylic block copolymer containing nitrogen atoms.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ブラックマトリックス用顔料分散組成物、ブラックマトリックス用レジスト組成物、及び、ブラックマトリックスに関する。 The present invention relates to a pigment dispersion composition for a black matrix, a resist composition for a black matrix, and a black matrix.

液晶やプラズマ等を用いた画像表示装置においては、画面の表示領域内の着色パターンの間隙や表示領域周辺部分の縁、また、TFTを用いた液晶ディスプレイではTFTの外光側等で遮光膜(ブラックマトリックス)が設けられている。
そして、液晶表示装置では主にバックライトからの漏れ光が、また、プラズマ表示装置では主に各色光の混濁によるにじみが画面に写り込むのを防止して、表示特性(コントラスト及び色純度)を向上させるために役立っている。
In an image display device using a liquid crystal or plasma, a light-shielding film (a light-shielding film on the outside light side of the TFT, etc. Black matrix) is provided.
Then, in the liquid crystal display device, the leakage light mainly from the backlight is prevented from being reflected on the screen, and in the plasma display device, the bleeding mainly due to the turbidity of each color light is prevented from being reflected on the screen, and the display characteristics (contrast and color purity) are improved. Helping to improve.

例えば、液晶表示装置のバックライトの白色光を着色光に変換するために利用されるカラーフィルターでは、通常、ブラックマトリックスを形成したガラスやプラスチックシート等の透明基板表面に、赤、緑、青の異なる色相の画素を順次、ストライプ状あるいはモザイク状等のパターンで形成する方法で製造されている。 For example, in a color filter used to convert white light of a backlight of a liquid crystal display device into colored light, red, green, and blue are usually formed on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic sheet on which a black matrix is formed. It is manufactured by a method of sequentially forming pixels having different hues in a pattern such as a stripe shape or a mosaic shape.

また、画像表示装置と位置入力装置を合わせたタッチパネルにおいても、同様に遮光膜としてブラックマトリックスが形成されたカラーフィルターが利用されており、これまでは、カバーガラスを挟んで、センサー基板と反対の側に形成することが一般的になされていた。しかし、タッチパネルの軽量化への要求が高まるにつれて、より軽量化が図れるよう、カバーガラスの同じ側に遮光膜とタッチセンサーを同時に形成する技術の開発が進んでいる。 In addition, a color filter having a black matrix formed as a light-shielding film is also used in a touch panel that combines an image display device and a position input device. It was generally done to form on the side. However, as the demand for weight reduction of the touch panel increases, the development of a technology for simultaneously forming a light-shielding film and a touch sensor on the same side of the cover glass is progressing so that the weight can be further reduced.

例えば、特許文献1では、黒色着色剤と、カルボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂と、光重合開始剤と、有機溶剤と、分子内に複数のオキサジン環を持つ多価オキサジン化合物とを含有することを特徴とするブラックマトリックス用レジスト組成物が開示されている。 For example, Patent Document 1 states that a black colorant, an alkali-soluble resin having a carboxyl group, a photopolymerization initiator, an organic solvent, and a polyvalent oxazine compound having a plurality of oxazine rings in the molecule are contained. A characteristic black matrix resist composition is disclosed.

特許文献1では、顔料分散剤としてカルボジイミド系の顔料分散剤を用いている。
多価オキサジン化合物を含むブラックマトリックス用レジスト組成物において上記カルボジイミド系の顔料分散剤を用いた場合、得られるブラックマトリックスは表面抵抗値に優れるが、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性が低下するといった課題があった。
In Patent Document 1, a carbodiimide-based pigment dispersant is used as the pigment dispersant.
When the above-mentioned carbodiimide-based pigment dispersant is used in a resist composition for a black matrix containing a polyvalent oxazine compound, the obtained black matrix has an excellent surface resistance value, but the developability of the resist composition for a black matrix is lowered. There was a challenge.

一方で、多価オキサジン化合物を含むブラックマトリックス用レジスト組成物において、従来から一般的に用いられている顔料分散剤(例えば、ウレタン系顔料分散剤)を用いた場合には、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性は問題ないものの、得られるブラックマトリックスの表面抵抗値が低下するといった課題があった。 On the other hand, in a resist composition for a black matrix containing a polyvalent oxazine compound, when a pigment dispersant (for example, a urethane-based pigment dispersant) generally used conventionally is used, the resist composition for a black matrix is used. Although there is no problem with the developability of the product, there is a problem that the surface resistance value of the obtained black matrix is lowered.

また、近年では、画像表示装置がモバイル用途等、様々な場面で使用されるようになっている。
このような画像表示装置の用途の拡大に伴い、より堅固なブラックマトリックスが求められるようになってきている。
Further, in recent years, image display devices have come to be used in various situations such as mobile applications.
With the expansion of applications of such image display devices, a more robust black matrix is required.

ブラックマトリックスをより堅固にする方法として、高温かつ長時間のポストベークを行う方法が用いられることがある。
しかしながら、従来のブラックマトリックス用顔料分散物では、高温かつ長時間のポストベークを行うと、表面抵抗値が低下してしまうといった問題があり、改善の余地があった。
As a method of making the black matrix more robust, a method of performing post-baking at a high temperature for a long time may be used.
However, the conventional pigment dispersion for black matrix has a problem that the surface resistance value decreases when post-baking is performed at a high temperature for a long time, and there is room for improvement.

特開2003−344996号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-344996

そこで本発明は、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性に優れ、かつ、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値に優れるブラックマトリックスを形成することができるブラックマトリックス用顔料分散組成物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a pigment dispersion composition for a black matrix, which is excellent in developability of a resist composition for a black matrix and can form a black matrix having an excellent surface resistance value even after post-baking at a high temperature for a long time. The purpose is to provide.

本発明者らは、黒色着色剤と、顔料分散剤と、オキサジン化合物と、有機溶剤とを含有し、上記顔料分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体であることにより、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性に優れ、かつ、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値に優れるブラックマトリックスを形成することができるブラックマトリックス用顔料分散組成物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors contain a black colorant, a pigment dispersant, an oxazine compound, and an organic solvent, and the pigment dispersant is a black block copolymer containing a nitrogen atom. We have found that a pigment dispersion composition for a black matrix can be obtained, which has excellent developability of a resist composition for a matrix and can form a black matrix having an excellent surface resistance value even after post-baking at a high temperature for a long time. , The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、黒色着色剤と、顔料分散剤と、オキサジン化合物と、有機溶剤とを含有し、上記顔料分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体である
ことを特徴とするブラックマトリックス用顔料分散組成物である。
That is, the present invention is characterized in that it contains a black colorant, a pigment dispersant, an oxazine compound, and an organic solvent, and the pigment dispersant is an acrylic block copolymer containing a nitrogen atom. It is a pigment dispersion composition for a black matrix.

本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物において、顔料分散助剤を更に含むことが好ましい。
また、上記顔料分散助剤は、フタロシアニン系化合物のスルホン化物であることが好ましい。
また、上記オキサジン化合物は、下記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2021173972
〔一般式(1)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。
一般式(2)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。〕
また、上記黒色着色剤は、カーボンブラックを含むことが好ましい。
また、上記カーボンブラックは、酸性カーボンブラックであることが好ましい。
本発明は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物から得られるブラックマトリックス用レジスト組成物でもある。
本発明は、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物から形成されるブラックマトリックスでもある。
以下、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物、ブラックマトリックス用レジスト組成物、及び、それにより形成されるブラックマトリックスについて詳細に説明する。 It is preferable that the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention further contains a pigment dispersion aid.
Further, the pigment dispersion aid is preferably a sulfonated phthalocyanine compound.
Further, the oxazine compound is preferably a compound represented by the following general formulas (1) and / or (2).
Figure 2021173972
[In the general formula (1), R 1 and R 2 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 1 is a divalent linking group.
In the general formula (2), R 3 and R 4 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 2 is a divalent linking group. ]
Further, the black colorant preferably contains carbon black.
Further, the carbon black is preferably acidic carbon black.
The present invention is also a black matrix resist composition obtained from the black matrix pigment dispersion composition of the present invention.
The present invention is also a black matrix formed from the resist composition for a black matrix of the present invention.
Hereinafter, the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention, the resist composition for black matrix, and the black matrix formed thereby will be described in detail.

<ブラックマトリックス用顔料分散組成物>
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、黒色着色剤と、エポキシ樹脂と、オキサジン化合物と、有機溶剤とを含有し、上記エポキシ樹脂が、芳香環を有することを特徴とする。
<Pigment dispersion composition for black matrix>
The pigment dispersion composition for a black matrix of the present invention contains a black colorant, an epoxy resin, an oxazine compound, and an organic solvent, and the epoxy resin has an aromatic ring.

(黒色着色剤)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、黒色着色剤を含有する。
上記黒色着色剤としては、カーボンブラックを含むことが好ましく、上記カーボンブラックが酸性カーボンブラックであることがより好ましい。
上記カーボンブラックとしては、平均一次粒子径20〜60nmが好ましく、なかでも平均一次粒子径20〜60nmの中性カーボンブラック及び/又は平均一次粒子径20〜60nmの酸性カーボンブラックがより好ましい。
上記黒色着色剤の一次粒子径が20nmより小さい場合、又は60nmより大きい場合は、十分な遮光性を有しないことや、保存安定性に劣ることがある。
なお、上記平均一次粒子径は、電子顕微鏡観察による算術平均径の値である。
(Black colorant)
The pigment dispersion composition for a black matrix of the present invention contains a black colorant.
The black colorant preferably contains carbon black, and more preferably the carbon black is acidic carbon black.
The carbon black preferably has an average primary particle diameter of 20 to 60 nm, and more preferably a neutral carbon black having an average primary particle diameter of 20 to 60 nm and / or an acidic carbon black having an average primary particle diameter of 20 to 60 nm.
If the primary particle size of the black colorant is smaller than 20 nm or larger than 60 nm, it may not have sufficient light-shielding properties or may be inferior in storage stability.
The average primary particle diameter is the value of the arithmetic mean diameter observed by electron microscopy.

上記中性カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを併用する場合には、中性カーボンブラックと酸性カーボンブラックとの混合比率(質量比)は85/15〜15/85が好ましく、75/25〜40/60がより好ましい。
上記カーボンブラックの中性カーボンブラックの割合が85/15より多い場合は、シール強度が低下することがあり、酸性カーボンブラックの割合が15/85より多い場合は、現像マージンや細線密着性が低下することがある。
When the above neutral carbon black and acidic carbon black are used in combination, the mixing ratio (mass ratio) of the neutral carbon black and the acidic carbon black is preferably 85/15 to 15/85, and 75/25 to 40/85. 60 is more preferable.
If the ratio of neutral carbon black of the above carbon black is more than 85/15, the seal strength may decrease, and if the ratio of acidic carbon black is more than 15/85, the development margin and fine line adhesion decrease. I have something to do.

上述した酸性カーボンブラックと中性カーボンブラックについて説明する。
カーボンブラックは、表面の構造により、酸性カーボンと中性カーボンに大別できる。酸性カーボンとは、元々あるいは人工的に酸化した炭素質物質であり、蒸留水と混合煮沸した時に酸性を示す。一方、中性カーボンは、蒸留水と混合煮沸した時に中性またはそれより高いpHを示すことが知られている。
The above-mentioned acidic carbon black and neutral carbon black will be described.
Carbon black can be roughly divided into acidic carbon and neutral carbon according to the surface structure. Acidic carbon is a carbonaceous substance that has been originally or artificially oxidized, and exhibits acidity when mixed with distilled water and boiled. On the other hand, neutral carbon is known to exhibit a neutral or higher pH when mixed and boiled with distilled water.

上記中性カーボンブラックとしては、pHが8.0〜10.0の範囲が好ましく、具体的には、オリオン・エンジニアドカーボンズ社製のプリンテックス25(平均一次粒子径56nm、pH9.5)、プリンテックス35(平均一次粒子径31nm、pH9.5)、プリンテックス65(平均一次粒子径21nm、pH9.5)、三菱ケミカル社製のMA#20(平均一次粒子径40nm、pH8.0)、MA#40(平均一次粒子径40nm、pH8.0)、MA#30(平均一次粒子径30nm、pH8.0)等が挙げられる。 The neutral carbon black preferably has a pH in the range of 8.0 to 10.0, and specifically, Printex 25 manufactured by Orion Engineered Carbons Co., Ltd. (average primary particle size 56 nm, pH 9.5). , Printex 35 (average primary particle size 31 nm, pH 9.5), Printex 65 (average primary particle size 21 nm, pH 9.5), MA # 20 manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. (average primary particle size 40 nm, pH 8.0). , MA # 40 (average primary particle size 40 nm, pH 8.0), MA # 30 (average primary particle size 30 nm, pH 8.0) and the like.

上記酸性カーボンブラックとしては、pHが2.0〜4.0の範囲が好ましく、具体的には、コロンビアケミカルズ社製のRaven1080(平均一次粒子径28nm、pH2.4)、Raven1100(平均一次粒子径32nm、pH2.9)、三菱ケミカル社製のMA−8(平均一次粒子径24nm、pH3.0)、MA−100(平均一次粒子径22nm、pH3.5)、オリオン・エンジニアドカーボンズ社製のスペシャルブラック250(平均一次粒子径56nm、pH3.0)、スペシャルブラック350(平均一次粒子径31nm、pH3.0)、スペシャルブラック550(平均一次粒子径25nm、pH4.0)等が挙げられる。 The acidic carbon black preferably has a pH in the range of 2.0 to 4.0. Specifically, Raven 1080 (average primary particle size 28 nm, pH 2.4) and Raven 1100 (average primary particle size) manufactured by Columbia Chemicals Co., Ltd. 32 nm, pH 2.9), MA-8 (average primary particle size 24 nm, pH 3.0) manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., MA-100 (average primary particle size 22 nm, pH 3.5), manufactured by Orion Engineered Carbons Co., Ltd. Special Black 250 (average primary particle size 56 nm, pH 3.0), Special Black 350 (average primary particle size 31 nm, pH 3.0), Special Black 550 (average primary particle size 25 nm, pH 4.0) and the like can be mentioned.

上記黒色着色剤としては、顔料分散性や表面抵抗値を好適に付与する観点から、スペシャルブラック250であることが好ましい。 The black colorant is preferably Special Black 250 from the viewpoint of preferably imparting pigment dispersibility and surface resistance value.

なお、上記pHは、カーボンブラック1gを、炭酸を除いた蒸留水(pH7.0)20mlに添加してマグネチックスターラーで混合して水性懸濁液を調製し、ガラス電極を使用して25℃で測定することができる(ドイツ工業品標準規格 DIN ISO 787/9)。 The pH is 25 ° C. using a glass electrode after adding 1 g of carbon black to 20 ml of distilled water (pH 7.0) from which carbon dioxide has been removed and mixing with a magnetic stirrer to prepare an aqueous suspension. It can be measured with (German industrial product standard DIN ISO 787/9).

上記黒色着色剤の含有量としては、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物の全固形分に対する質量分率として、3〜70質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましい。
上記黒色着色剤の含有量が3質量%未満では、ブラックマトリックスを形成した場合の遮光性が低くなることがあり、70質量%を超えると、顔料分散が困難となることがある。
The content of the black colorant is preferably 3 to 70% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, as a mass fraction of the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention with respect to the total solid content.
If the content of the black colorant is less than 3% by mass, the light-shielding property when the black matrix is formed may be low, and if it exceeds 70% by mass, it may be difficult to disperse the pigment.

(顔料分散剤)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、顔料分散剤を含有する。上記顔料分散剤は、窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体である。
上記顔料分散剤と、後述するオキサジン化合物とを含有することにより、ポストベーク時の高温によって上記オキサジン化合物が重合して高分子量体となることで、高温によって軟化した塗膜の中で上記黒色着色剤の移動が発生しても、当該オキサジン化合物の重合体がスペーサーとなることで上記黒色着色剤同士が接触しない。
また、上記顔料分散剤は上記黒色着色剤への吸着が強いために、上記オキサジン化合物の重合体同様、スペーサーとなることで上記黒色着色剤同士が接触しない。
したがって、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物では、導電性のストラクチャー構造を形成しないことにより、高い表面抵抗値が確保できたと推定される。
ただし、本発明は、この作用メカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
(Pigment dispersant)
The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention contains a pigment dispersant. The pigment dispersant is an acrylic block copolymer containing a nitrogen atom.
By containing the pigment dispersant and the oxazine compound described later, the oxazine compound is polymerized by the high temperature at the time of post-baking to become a high molecular weight compound, so that the black color is colored in the coating film softened by the high temperature. Even if the agent moves, the polymer of the oxazine compound acts as a spacer so that the black colorants do not come into contact with each other.
Further, since the pigment dispersant is strongly adsorbed on the black colorant, it acts as a spacer like the polymer of the oxazine compound, so that the black colorants do not come into contact with each other.
Therefore, it is presumed that the resist composition for black matrix of the present invention could secure a high surface resistance value by not forming a conductive structure structure.
However, the present invention does not have to be construed as being limited to this mechanism of action.

上記窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体としては、特開2019−35970号公報で開示されているもの、及び、製造方法を適宜選択して用いることができる。
上記窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体としては、具体的には、側鎖に4級アンモニウム塩基及びアミノ基のうち少なくとも一方を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基及びアミノ基を有さないBブロックからなることが好ましく、A−Bブロック共重合体及びB−A−Bブロック共重合体のうち少なくとも一方であることがより好ましい。
As the acrylic block copolymer containing a nitrogen atom, those disclosed in JP-A-2019-35970 and the production method can be appropriately selected and used.
Specifically, the acrylic block copolymer containing a nitrogen atom has an A block having at least one of a quaternary ammonium base and an amino group in the side chain, and a quaternary ammonium base and an amino group. It is preferably composed of no B blocks, and more preferably at least one of an AB block copolymer and a BAB block copolymer.

上記窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体のアミン価は、10〜200mgKOH/gが好ましく、20〜150mgKOH/gがより好ましい。
なお、アミン価は、アクリル系ブロック共重合体1g中のアミノ基を中和するのに必要な酸のモル当量に対応したKOHのmg数で表した値である。
The amine value of the acrylic block copolymer containing a nitrogen atom is preferably 10 to 200 mgKOH / g, more preferably 20 to 150 mgKOH / g.
The amine value is a value expressed by the number of mg of KOH corresponding to the molar equivalent of the acid required to neutralize the amino group in 1 g of the acrylic block copolymer.

上記窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体の分子量は、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、1000〜40000であることが好ましく、2000〜20000であることがより好ましい。 Regarding the molecular weight of the acrylic block copolymer containing a nitrogen atom, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by GPC is preferably 1000 to 40,000, more preferably 2000 to 20000.

上記窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体の市販品としては、BYK−LPN21116、BYK−2000、BYK−LPN6919、BYK−LPN21324、BYK−LPN22012(いずれもビックケミー社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available products of the acrylic block copolymer containing a nitrogen atom include BYK-LPN21116, BYK-2000, BYK-LPN6919, BYK-LPN21324, and BYK-LPN22012 (all manufactured by Big Chemie).

上記顔料分散剤の含有量としては、上記黒色着色剤100質量部に対して、1〜200質量部であることが好ましく、5〜100質量部であることがより好ましい。 The content of the pigment dispersant is preferably 1 to 200 parts by mass, more preferably 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the black colorant.

(オキサジン化合物)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、オキサジン化合物を含有する。
上記オキサジン化合物は、下記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2021173972
〔一般式(1)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。
一般式(2)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。〕 (Oxazine compound)
The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention contains an oxazine compound.
The oxazine compound is preferably a compound represented by the following general formulas (1) and / or (2).
Figure 2021173972
[In the general formula (1), R 1 and R 2 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 1 is a divalent linking group.
In the general formula (2), R 3 and R 4 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 2 is a divalent linking group. ]

及びR、並びに、R及びRは不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基である。
上記アルキル基としては、例えば、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等や、カシューナッツ殻液 (CNSL)由来の不飽和結合を有してもよいアルキル基等 が挙げられる。
R 1 and R 2 , and R 3 and R 4 are alkyl or aryl groups that may have unsaturated bonds.
The alkyl group may be, for example, linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, and an n-butyl group. It has an isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, etc., and an unsaturated bond derived from cashew nut shell liquid (CNSL). A good alkyl group and the like can be mentioned.

上記アリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。 Examples of the aryl group include a tolyl group, a xsilyl group, a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group and the like.

及びXは2価の連結基である。
上記2価の連結基としては、下記式(3)〜(5)に示す連結基の他、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基や、上記アルキレン基を構成する−CH−の1個以上が、−O−、−S−、−NH−、ウレタン基、ウレア基、アミド基、置換基を有してもよいシロキサン結合、又は、−CO−に置換された2価の連結基等が挙げられる。

Figure 2021173972
X 1 and X 2 are divalent linking groups.
The divalent linking group includes a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms and -CH constituting the alkylene group, in addition to the linking groups represented by the following formulas (3) to (5). One or more of 2 − is substituted with −O−, −S−, −NH−, a urethane group, a urea group, an amide group, a siloxane bond which may have a substituent, or −CO−. Examples include valuation linking groups.
Figure 2021173972

上記一般式(1)で表されるオキサジン化合物としては、表面抵抗値が高いブラックマトリックスを形成する観点から、R及びRがフェニル基、かつ、Xが上記式(3)〜(5)に示す連結基のいずれかであることが好ましい。
また、上記一般式(2)で表されるオキサジン化合物としては、表面抵抗値が高いブラックマトリックスを形成する観点から、R及びRがH、かつ、Xがメチレンジオキシ基、又は、R及びRがカシューナッツ殻液 (CNSL)由来の不飽和結合を有してもよいアルキル基、かつ、Xがエチレン基であることが好ましい。
As the oxazine compound represented by the general formula (1), R 1 and R 2 are phenyl groups and X 1 is the above formulas (3) to (5) from the viewpoint of forming a black matrix having a high surface resistance value. ) Is preferably one of the linking groups.
Further, as the oxazine compound represented by the above general formula (2), R 3 and R 4 are H and X 2 is a methylenedioxy group or a methylenedioxy group from the viewpoint of forming a black matrix having a high surface resistance value. It is preferable that R 3 and R 4 are an alkyl group that may have an unsaturated bond derived from cashew nut shell liquid (CNSL), and X 2 is an ethylene group.

上記オキサジン化合物を得る方法としては公知の方法を用いることができ、例えば、特開2000−178332号公報、特開2003−344996号公報等に記載の方法を用いることができる。 As a method for obtaining the oxazine compound, a known method can be used, and for example, the methods described in JP-A-2000-178332, JP-A-2003-344996 and the like can be used.

上記オキサジン化合物の含有量としては、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値が低下しないブラックマトリックスを好適に形成する観点から、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物の全固形分に対する質量分率として、下限が0.1質量%が好ましく、下限が0.5質量%であることがより好ましく、下限が1質量%であることがさらに好ましく、下限が3質量%であることが特に好ましく、下限が5質量%であることが最も好ましい。
また、上記オキサジン化合物の含有量としては、ブラックマトリックス内の顔料濃度に由来する光学濃度確保の観点から、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物の全固形分に対する質量分率として、上限が30質量%であることが好ましく、上限が25質量%であることがより好ましく、上限が20質量%であることがさらに好ましく、上限が15質量%であることが特に好ましい。
The content of the oxazine compound is the total solid content of the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention from the viewpoint of preferably forming a black matrix in which the surface resistance value does not decrease even after post-baking at a high temperature for a long time. The lower limit is preferably 0.1% by mass, the lower limit is more preferably 0.5% by mass, the lower limit is further preferably 1% by mass, and the lower limit is 3% by mass. Is particularly preferable, and the lower limit is most preferably 5% by mass.
The upper limit of the content of the oxazine compound is 30 as the mass fraction of the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention with respect to the total solid content from the viewpoint of ensuring the optical concentration derived from the pigment concentration in the black matrix. It is preferably mass%, the upper limit is more preferably 25% by mass, the upper limit is even more preferably 20% by mass, and the upper limit is particularly preferably 15% by mass.

(有機溶剤)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、有機溶剤を含有する。
上記有機溶剤としては、従来から液晶ブラックマトリックスレジストの分野で使用されている有機溶剤が好適に使用できる。
(Organic solvent)
The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention contains an organic solvent.
As the organic solvent, an organic solvent conventionally used in the field of liquid crystal black matrix resist can be preferably used.

上記有機溶剤としては、具体的には、常圧(1.013×10kPa)における沸点が100〜250℃のエステル系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、エーテルエステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、芳香族炭化水素系有機溶剤、含窒素系有機溶剤等である。
上記沸点が250℃を超える有機溶剤を多量に含有していると、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物から得られるブラックマトリックス用レジスト組成物を塗布して形成される塗膜をプレベークする際に、有機溶剤が充分に蒸発せずに乾燥塗膜内に残存し、乾燥塗膜の耐熱性が低下することがある。
また、上記沸点100℃未満の有機溶剤を多量に含有していると、ムラなく均一に塗布することが困難になり、表面平滑性に優れた塗膜が得られなくなることがある。
Specifically, the organic solvent includes an ester-based organic solvent, an ether-based organic solvent, an ether ester-based organic solvent, and a ketone-based organic solvent having a boiling point of 100 to 250 ° C. at normal pressure (1.013 × 10 2 kPa). , Aromatic hydrocarbon-based organic solvent, nitrogen-containing organic solvent, etc.
When a large amount of an organic solvent having a boiling point of more than 250 ° C. is contained, a coating film formed by applying the black matrix resist composition obtained from the black matrix pigment dispersion composition of the present invention is prebaked. In addition, the organic solvent may not evaporate sufficiently and remains in the dry coating film, which may reduce the heat resistance of the dry coating film.
Further, if a large amount of the organic solvent having a boiling point of less than 100 ° C. is contained, it becomes difficult to apply the coating film evenly and uniformly, and a coating film having excellent surface smoothness may not be obtained.

上記有機溶剤としては、具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル系有機溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルエステル系有機溶剤;メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、δ−ブチロラクトン等のケトン系有機溶剤;2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、蟻酸n−アミル等のエステル系有機溶剤;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール系溶剤;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の含窒素系有機溶剤等を例示できる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Specific examples of the organic solvent include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol mono. Ether-based organic solvents such as ethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate. , Ethylene ester-based organic solvents such as propylene glycol monoethyl ether acetate; ketone-based organic solvents such as methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, δ-butyrolactone; methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, 2, -Ethyl hydroxy-2-methylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl propionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, Ester-based organic solvents such as ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, n-amyl formate; alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and butanol; N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl Examples thereof include nitrogen-containing organic solvents such as acetoamide. These can be used alone or in admixture of two or more.

上記有機溶剤の中でも、溶解性、分散性、塗布性等の点で、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、蟻酸n−アミル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであることがより好ましい。 Among the above organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether acetate are used in terms of solubility, dispersibility, coatability, etc. , Cyclohexanone, 2-heptanone, ethyl 2-hydroxypropionate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, n-amyl formate and the like are preferable, and propylene glycol is preferable. More preferably, it is monomethyl ether or propylene glycol monomethyl ether acetate.

(顔料分散助剤)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、顔料分散助剤を含有することが好ましい。
上記顔料分散助剤は、上記黒色着色剤の微粒子化や分散の工程において、基本骨格の部分が顔料表面に吸着し、酸基が有機溶剤や顔料分散剤との親和力を高めることにより、上記黒色着色剤の分散時の微細化や分散後の経時分散安定性などを向上させる効果を有する。また、上記黒色着色剤分散助剤自身が有機溶剤中に溶解あるいは微粒子で分散状態になるものが、上記黒色着色剤の表面のより広い範囲にわたって吸着することができるためにさらに好適である。
(Pigment dispersion aid)
The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention preferably contains a pigment dispersion aid.
In the above-mentioned pigment dispersion aid, in the process of making the black colorant into fine particles and dispersing the black colorant, the basic skeleton portion is adsorbed on the pigment surface and the acid group enhances the affinity with the organic solvent and the pigment dispersant, thereby increasing the above-mentioned black color. It has the effect of improving the fineness of the colorant during dispersion and the stability of dispersion over time after dispersion. Further, it is more preferable that the black colorant dispersion aid itself is dissolved in an organic solvent or dispersed in fine particles because it can be adsorbed over a wider range on the surface of the black colorant.

上記顔料分散助剤としては、酸基を有するフタロシアニン系化合物、酸基を有するアントラキノン系化合物、酸基を有するナフタレン系化合物等が例示できる。
なかでも、上記黒色着色剤の分散性の観点から、酸基を有するフタロシアニン系化合物が好ましい。
Examples of the pigment dispersion aid include phthalocyanine compounds having an acid group, anthraquinone compounds having an acid group, and naphthalene compounds having an acid group.
Among them, a phthalocyanine compound having an acid group is preferable from the viewpoint of dispersibility of the black colorant.

上記酸基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基等が挙げられる。
なかでも、上記黒色着色剤の分散性させる観点上、ブラックマトリックスに表面抵抗値を好適に付与する観点から、スルホン酸基が好ましい。
Examples of the acid group include a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group and the like.
Among them, a sulfonic acid group is preferable from the viewpoint of imparting a surface resistance value to the black matrix from the viewpoint of dispersing the black colorant.

上記酸基を有するフタロシアニン系化合物の市販品としては、BYK−2100(ビックケミー社製)、ソルスパース5000(ルーブリゾール社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available phthalocyanine compounds having an acid group include BYK-2100 (manufactured by Big Chemie) and Solsparse 5000 (manufactured by Lubrizol).

上記顔料誘導体の含有量は、上記黒色着色剤100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。 The content of the pigment derivative is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the black colorant.

(ブラックマトリックス用顔料分散組成物)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、粘度が10mPa・s以下であることが好ましく、8mPa・s以下であることがより好ましく、6mPa・s以下であることが更に好ましい。
なお、上記粘度は、E型粘度計(東機産業社製、R100型粘度計 型式RE100L)を用いて25℃において測定した粘度を意味する。
(Pigment dispersion composition for black matrix)
The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention preferably has a viscosity of 10 mPa · s or less, more preferably 8 mPa · s or less, and further preferably 6 mPa · s or less.
The viscosity means the viscosity measured at 25 ° C. using an E-type viscometer (R100 type viscometer model RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物は、40℃で1ヶ月間保存した前後の粘度変化率[(保存後の粘度−保存前の粘度)/(保存前の粘度)]が、10%以下であることが好ましく、8%以下であることがより好ましく、6%以下であることが更に好ましい。 The pigment dispersion composition for black matrix of the present invention has a viscosity change rate [(viscosity after storage-viscosity before storage) / (viscosity before storage)] of 10% or less before and after storage at 40 ° C. for 1 month. It is preferably 8% or less, more preferably 6% or less.

(ブラックマトリックス用顔料分散組成物の製造方法)
本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物の製造方法としては、上述した各種成分を加え、混合及び練肉することにより得ることができる。
上記練肉をする方法としては特に限定されず、例えば、ビーズミル、レディーミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、ナノマイザー等を用い、公知の方法により練肉すればよい。
(Method for Producing Pigment Dispersion Composition for Black Matrix)
The method for producing a pigment dispersion composition for black matrix of the present invention can be obtained by adding the above-mentioned various components, mixing and kneading.
The method for kneading the meat is not particularly limited, and for example, a bead mill, a ready mill, an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, a paint shaker, a ball mill, a roll mill, a sand mill, a sand grinder, a dyno mill, a dispermat, an SC mill, a nanomizer, etc. It may be used and kneaded by a known method.

<ブラックマトリックス用レジスト組成物>
本発明は、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物から得られるブラックマトリックス用レジスト組成物でもある。
<Resist composition for black matrix>
The present invention is also a black matrix resist composition obtained from the black matrix pigment dispersion composition of the present invention.

(ブラックマトリックス用顔料分散組成物)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、上述した本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物を含有する。
上記ブラックマトリックス用顔料分散組成物の含有量としては、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物の全質量を基準として、30〜80質量%であることが好ましく、40〜75質量%であることがより好ましい。
(Pigment dispersion composition for black matrix)
The resist composition for black matrix of the present invention contains the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention described above.
The content of the pigment dispersion composition for black matrix is preferably 30 to 80% by mass, preferably 40 to 75% by mass, based on the total mass of the resist composition for black matrix of the present invention. More preferred.

(光重合開始剤)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、光重合開始剤を含有することが好ましい。
上記光重合開始剤としては、紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射されることにより、ラジカルやカチオンを発生することのできるものであれば特に限定されず、例えば、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)エタノン、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、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、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−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等のベンゾフェノン系、チオキサントン系、アントラキノン系、トリアジン系等の光重合開始剤等が挙げられる。
上記光重合開始剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
(Photopolymerization initiator)
The resist composition for black matrix of the present invention preferably contains a photopolymerization initiator.
The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals and cations by being irradiated with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and is, for example, 1- [9-ethyl. -6- (2-Methylbenzoyl) -9H-Carbazole-3-yl] -1- (O-Acetyloxym) Etanone, benzophenone, N, N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 4-methoxy- 4'-Dimethylaminobenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyl dimethyl ketal, α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, t -Butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2,3-dichloroanthraquinone, 3-chloro-2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 1,2-benzophenoneone, 1,4-dimethylanthraquinone, Examples include benzophenone-based agents such as 2-phenylanthraquinone and 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, and photopolymerization initiators such as thioxanthone-based, anthraquinone-based, and triazine-based. Be done.
The photopolymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.

上記光重合開始剤の含有量は、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物の全固形分に対する質量分率として、1〜20質量%であることが好ましい。 The content of the photopolymerization initiator is preferably 1 to 20% by mass as a mass fraction with respect to the total solid content of the resist composition for black matrix of the present invention.

(光重合性化合物)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、光重合性化合物を含有することが好ましい。
上記光重合性化合物としては、光重合性不飽和結合を分子内に1個又は2個以上有するモノマー、光重合性不飽和結合を有するオリゴマー等が挙げられる。
(Photopolymerizable compound)
The resist composition for black matrix of the present invention preferably contains a photopolymerizable compound.
Examples of the photopolymerizable compound include a monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule, an oligomer having a photopolymerizable unsaturated bond, and the like.

上記光重合性不飽和結合を分子内に1個有するモノマーとして、例えば、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアルキルメタクリレート又はアクリレート、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート等のアラルキルメタクリレート又はアクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート等のアルコキシアルキルメタクリレート又はアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアミノアルキルメタクリレート又はアクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル、ヘキサエチレングリコールモノフェニルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアリールエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル、イソボニルメタクリレート又はアクリレート、グリセロールメタクリレート又はアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート又はアクリレート等を用いることができる。 Examples of the monomer having one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule include alkyl methacrylates such as methyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, methyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate, or acrylates and benzyl methacrylates. Aralkyl methacrylate or acrylate such as benzyl acrylate, alkoxyalkyl methacrylate or acrylate such as butoxyethyl methacrylate and butoxyethyl acrylate, aminoalkyl methacrylate or acrylate such as N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and N, N-dimethylaminoethyl acrylate, diethylene glycol Methacrylate or acrylic acid ester of polyalkylene glycol monoalkyl ether such as monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, methacrylic acid ester of polyalkylene glycol monoaryl ether such as hexaethylene glycol monophenyl ether Alternatively, acrylic acid ester, isobonyl methacrylate or acrylate, glycerol methacrylate or acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate or acrylate and the like can be used.

上記光重合性不飽和結合を分子内に2個以上有するモノマーとして、例えば、ビスフェノールAジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタアリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を用いることができる。 Examples of the monomer having two or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule include bisphenol A dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and glycerol dimethacrylate. , Neopentyl glycol dimethacrylate, Polyethylene glycol dimethacrylate, Polypropylene glycol dimethacrylate, Tetraethylene glycol dimethacrylate, Trimethylol propantrimethacrylate, Pentaarislitol trimethacrylate, Pentaerythritol tetramethacrylate, Dipentaerythritol tetramethacrylate, Dipentaerythritol Hexamethacrylate, dipentaerythritol pentamethacrylate, bisphenol A diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, glycerol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate , Polypropylene glycol diacrylate, Tetraethylene glycol diacrylate, Trimethylol propantriacrylate, Pentaarislitol triacrylate, Pentaerythritol tetraacrylate, Dipentaerythritol tetraacrylate, Dipentaerythritol hexaacrylate, Dipentaerythritol pentaacrylate, etc. be able to.

上記光重合性不飽和結合を有するオリゴマーとしては、上記モノマーを適宜重合させて得られたものを用いることができる。
上記光重合性化合物は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
As the oligomer having a photopolymerizable unsaturated bond, one obtained by appropriately polymerizing the above-mentioned monomer can be used.
The above photopolymerizable compound can be used alone or in combination of two or more.

上記光重合性化合物の含有量は、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物の全固形分に対する質量分率として、3〜50質量%であることが好ましい。 The content of the photopolymerizable compound is preferably 3 to 50% by mass as a mass fraction with respect to the total solid content of the resist composition for black matrix of the present invention.

(アルカリ可溶性樹脂)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含有することが好ましい。
上記アルカリ可溶性樹脂としては、上記黒色着色剤に対してバインダーとして作用し、かつ、ブラックマトリックスを製造する際に、その現像処理工程において用いられる現像液、特にアルカリ現像液に対して可溶性を有するものであることが好ましい。
(Alkali-soluble resin)
The resist composition for black matrix of the present invention preferably contains an alkali-soluble resin.
The alkali-soluble resin acts as a binder for the black colorant and is soluble in a developing solution, particularly an alkali developing solution, which is used in the developing process when producing a black matrix. Is preferable.

上記アルカリ可溶性樹脂としては、ブロック共重合体としても良い。ブロック共重合体を採用することにより、他の共重合体よりも、顔料分散能が向上し、PGMEAやアルカリ現像液への溶解性を付与することができる。
そのブロック共重合体のなかでも、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体からなるブロックと、他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体からなるブロックを有するブロック共重合体が好ましい。
The alkali-soluble resin may be a block copolymer. By adopting a block copolymer, the pigment dispersibility is improved as compared with other copolymers, and solubility in PGMEA or an alkaline developer can be imparted.
Among the block copolymers, the block copolymer having a block composed of an ethylenically unsaturated monomer having one or more carboxyl groups and a block composed of another copolymerizable ethylenically unsaturated monomer is co-weighted. Coalescence is preferred.

上記ブロック共重合体としては、特に限定されるものではなく、従来から使用されているものが使用できる。なかでも、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なスチレン、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、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールメタクリレート、N−フェニルマレイミド、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、カルボエポキシジアクリレート等のモノマー、オリゴマー類の群から選ばれる少なくとも1種のエチレン性不飽和単量体との共重合体を挙げることができる。
ただし、N−ビニルピロリドン、硫黄元素含有モノマーは使用しない方が望ましい。
上記ブロック共重合体としては、リビングラジカル重合、アニオン重合にて合成されたブロック樹脂を採用できる。
上記ブロック共重合体の一部のブロック部分は、ランダム共重合体から構成されていても良い。
The block copolymer is not particularly limited, and conventionally used block copolymers can be used. Among them, specifically, styrene and 2-hydroxyethyl which can be copolymerized with an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group such as acrylic acid and methacrylic acid and an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group. Acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, allyl acrylate, allyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol methacrylate, N-phenylmaleimide, polystyrene macromonomer, polymethylmethacrylate macromonomer, carboepoxy Examples thereof include a copolymer with at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group of monomers such as diacrylate and oligomers.
However, it is desirable not to use N-vinylpyrrolidone or a sulfur element-containing monomer.
As the block copolymer, a block resin synthesized by living radical polymerization or anionic polymerization can be adopted.
A part of the block portion of the block copolymer may be composed of a random copolymer.

上記アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性カルド樹脂を採用することもできる。
上記アルカリ可溶性カルド樹脂としては、フルオレンエポキシ(メタ)アクリル酸誘導体とジカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物との付加生成物であるフルオレン骨格を有するエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物等を挙げることができる。
また、本アルカリ可溶性樹脂は、光重合性の官能基を有していても良い。
As the alkali-soluble resin, an alkali-soluble cardo resin can also be adopted.
Examples of the alkali-soluble cardo resin include an epoxy (meth) acrylate acid adduct having a fluorene skeleton, which is an addition product of a fluorene epoxy (meth) acrylic acid derivative and a dicarboxylic acid anhydride and / or a tetracarboxylic acid dianhydride. Can be mentioned.
Further, the present alkali-soluble resin may have a photopolymerizable functional group.

上記アルカリ可溶性樹脂の酸価としては、現像特性の観点から5〜300mgKOH/gが好ましく、5〜250mgKOH/gがより好ましく、10〜200mgKOH/gがさらに好ましく、60〜150mgKOH/gが特に好ましい。
なお、本明細書において、上記酸価は理論酸価であり、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体とその含有量に基づいて算術的に求めた値である。
The acid value of the alkali-soluble resin is preferably 5 to 300 mgKOH / g, more preferably 5 to 250 mgKOH / g, further preferably 10 to 200 mgKOH / g, and particularly preferably 60 to 150 mgKOH / g from the viewpoint of development characteristics.
In the present specification, the acid value is a theoretical acid value, which is a value calculated mathematically based on the ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group and its content.

上記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、現像特性や有機溶剤への溶解性の観点から1,000〜100,000が好ましく、3,000〜50,000がより好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましい。
なお、本発明において、上記重量平均分子量は、GPCに基づいて得られるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
本明細書において、上記重量平均分子量を測定する装置としては、Water2690(ウォーターズ社製)、カラムとしてはPLgel 5μm MIXED−D(Agilent Technologies社製)を用いる。
The weight average molecular weight of the alkali-soluble resin is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000, and 5,000 to 30,000 from the viewpoint of development characteristics and solubility in an organic solvent. Is even more preferable.
In the present invention, the weight average molecular weight is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight obtained based on GPC.
In the present specification, Water2690 (manufactured by Waters) is used as the device for measuring the weight average molecular weight, and PLgel 5 μm MIXED-D (manufactured by Agilent Technologies) is used as the column.

上記アルカリ可溶性樹脂の含有量は、上記黒色着色剤100質量部に対して、1〜200質量部が好ましく、10〜150質量部がさらに好ましい。
この場合、上記アルカリ可溶性樹脂の含有量が1質量部未満では、現像特性が低下することがあり、上記アルカリ可溶性樹脂の含有量が200質量部を超えると、上記黒色着色剤の濃度が相対的に低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となることがある。
The content of the alkali-soluble resin is preferably 1 to 200 parts by mass, more preferably 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the black colorant.
In this case, if the content of the alkali-soluble resin is less than 1 part by mass, the development characteristics may deteriorate, and if the content of the alkali-soluble resin exceeds 200 parts by mass, the concentration of the black colorant is relative. Therefore, it may be difficult to achieve the desired color density as a thin film.

上記アルカリ可溶性樹脂としては、1級、2級、及び3級の何れのアミノ基も含有せず、さらに4級アンモニウム基も含有しないことが好ましい。さらに、塩基性基を有しないことがより好ましい。
なお、本発明による効果を毀損しない範囲において、ブロック共重合体以外の構造を有するアルカリ可溶性樹脂を配合してもよい。
The alkali-soluble resin preferably does not contain any of the primary, secondary, and tertiary amino groups, and further does not contain a quaternary ammonium group. Furthermore, it is more preferable that it does not have a basic group.
An alkali-soluble resin having a structure other than the block copolymer may be blended as long as the effect of the present invention is not impaired.

(有機溶剤)
上記有機溶剤としては、上述した本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物で記載した有機溶剤を適宜選択して用いることができる。
(Organic solvent)
As the organic solvent, the organic solvent described in the above-mentioned pigment dispersion composition for black matrix of the present invention can be appropriately selected and used.

上記有機溶剤の含有量としては、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物の全質量を基準として、1〜40質量%であることが好ましく、5〜35質量%であることがより好ましい。 The content of the organic solvent is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 35% by mass, based on the total mass of the resist composition for black matrix of the present invention.

(その他の添加剤)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、必要に応じて、熱重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜使用することができる。
(Other additives)
In the resist composition for black matrix of the present invention, various additives such as a thermal polymerization inhibitor, an ultraviolet absorber, and an antioxidant can be appropriately used, if necessary.

(ブラックマトリックス用レジスト組成物)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、現像液に対する溶解性に優れる。
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物をガラス基板(コーニング1737)上にスピンコーターにて厚みが1μmとなるように塗布し、100℃で3分間プレベークした後、23℃の現像液(水酸化カリウムの0.05質量%水溶液)に浸漬させたときに、容易に溶解されることが好ましい。
(Resist composition for black matrix)
The resist composition for black matrix of the present invention has excellent solubility in a developing solution.
The resist composition for black matrix of the present invention is applied onto a glass substrate (Corning 1737) with a spin coater so as to have a thickness of 1 μm, prebaked at 100 ° C. for 3 minutes, and then developed at 23 ° C. (potassium hydroxide). It is preferable that it is easily dissolved when immersed in (0.05 mass% aqueous solution).

本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物は、現像性に優れる。
上記現像性は以下の方法で試験をすることができる。
ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物をスピンコーターにて膜厚1μmとなるようにガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で3分間プレベークする。
次いで、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、30μmのラインパターンを有するフォトマスクを用いて、高圧水銀灯を用いてUV積算光量400mJ/cmで露光する。
その後、23℃の現像液(水酸化カリウムの0.05質量%水溶液)中に浸漬させ、0.5kgf/cmのシャワー現像圧にて現像パターンが現れ始める時間(ブレイクポイント)を測定する。
このときに、上記フォトマスクの部分のブラックマトリックス用レジスト組成物が、60秒以内に完全に除去されることが好ましく、45秒以内に完全に除去されることがより好ましく、30秒以内に完全に除去されることが更に好ましい。
The resist composition for black matrix of the present invention is excellent in developability.
The developability can be tested by the following method.
The pigment-dispersed resist composition for black matrix is applied onto a glass substrate (Corning 1737) with a spin coater so as to have a film thickness of 1 μm, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes.
Then, using a photomask having a line pattern of 5 μm, 8 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 30 μm, exposure is performed with a high-pressure mercury lamp at a UV integrated light intensity of 400 mJ / cm 2.
Then, it is immersed in a developing solution (0.05 mass% aqueous solution of potassium hydroxide) at 23 ° C., and the time (break point) at which the developing pattern begins to appear is measured at a shower developing pressure of 0.5 kgf / cm 2.
At this time, the resist composition for black matrix in the portion of the photomask is preferably completely removed within 60 seconds, more preferably completely within 45 seconds, and completely within 30 seconds. It is more preferable that it is removed.

(ブラックマトリックス用レジスト組成物の製造方法)
本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物の製造方法としては、例えば、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物を作製し、その後、残りの材料を加えて攪拌装置等を用いて攪拌混合することにより作製することができる。
上記攪拌、混合する方法としては特に限定されず、超音波分散機、高圧乳化機、ビーズミル、3本ロール、サンドミル、ニーダー等、公知の方法を用いることができる。
なお、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物を作製する際に、必要に応じて、本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物で記載した上記黒色着色剤、上記顔料分散剤、上記オキサジン化合物、上記顔料分散助剤等を添加してもよい。
(Manufacturing method of resist composition for black matrix)
As a method for producing a resist composition for black matrix of the present invention, for example, the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention is prepared, and then the remaining materials are added and stirred and mixed using a stirrer or the like. Can be made.
The method of stirring and mixing is not particularly limited, and known methods such as an ultrasonic disperser, a high-pressure emulsifier, a bead mill, three rolls, a sand mill, and a kneader can be used.
When preparing the resist composition for black matrix of the present invention, the black colorant, the pigment dispersant, the oxazine compound, and the above described in the pigment dispersion composition for black matrix of the present invention are required. A pigment dispersion aid or the like may be added.

<ブラックマトリックス>
本発明のブラックマトリックスは、本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物から形成される。
<Black Matrix>
The black matrix of the present invention is formed from the resist composition for black matrix of the present invention.

本発明のブラックマトリックスの形成方法としては特に限定されず、例えば、透明基板上に本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物を塗布し、乾燥して塗膜を形成した後、上記塗膜上にフォトマスクを置き、該フォトマスクを介して画像露光、現像、必要に応じて光硬化等の方法によりブラックマトリックスを形成することができる。 The method for forming the black matrix of the present invention is not particularly limited. For example, the resist composition for black matrix of the present invention is applied onto a transparent substrate and dried to form a coating film, and then a photomask is formed on the coating film. A mask is placed, and a black matrix can be formed through the photomask by a method such as image exposure, development, and if necessary, photocuring.

本発明のブラックマトリックス用レジスト組成物を塗布、乾燥、露光及び現像する方法等は、公知の方法を適宜選択することができる。
また、上記透明基板としては、ガラス基板、プラスチック基板等、公知の透明基板を適宜選択して用いることができる。
As a method for applying, drying, exposing and developing the resist composition for black matrix of the present invention, a known method can be appropriately selected.
Further, as the transparent substrate, a known transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate can be appropriately selected and used.

上記塗膜の厚みとしては、乾燥後の膜厚として、0.2〜10μmが好ましく、0.5〜6μmがより好ましく、1〜4μmがさらに好ましい。
上記厚みの範囲とすることにより、所定のパターンを好適に現像することができ、所定の光学濃度を好適に付与することができる。
The thickness of the coating film after drying is preferably 0.2 to 10 μm, more preferably 0.5 to 6 μm, and even more preferably 1 to 4 μm.
By setting the thickness within the range, a predetermined pattern can be suitably developed, and a predetermined optical density can be preferably imparted.

本発明のブラックマトリックスは、ガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で3分間プレベークした後、高圧水銀灯で露光(UV積算光量400mJ/cm)し、更に230℃で3時間ポストベークして、厚み1μmのレジストパターンを形成したときの表面抵抗値が5.0×10Ω/□以上が好ましく、1.0×1010Ω/□以上がより好ましく、1.0×1011Ω/□以上がさらに好ましく、5.0×1011Ω/□以上が特に好ましく、1.0×1012Ω/□以上が最も好ましい。
なお、上記表面抵抗値は、本体:微小電流計 R8340、オプション:シールドボックス R12702A(いずれもアドバンス社製)にて測定することができる。
The black matrix of the present invention is applied onto a glass substrate (Corning 1737), prebaked at 100 ° C. for 3 minutes, exposed with a high-pressure mercury lamp (UV integrated light amount 400 mJ / cm 2 ), and post-baked at 230 ° C. for 3 hours. The surface resistance value when a resist pattern having a thickness of 1 μm is formed is preferably 5.0 × 10 9 Ω / □ or more, more preferably 1.0 × 10 10 Ω / □ or more, and 1.0 × 10 11 Ω / □ or more is more preferable, 5.0 × 10 11 Ω / □ or more is particularly preferable, and 1.0 × 10 12 Ω / □ or more is most preferable.
The surface resistance value can be measured with a main body: micro ammeter R8340 and an option: shield box R12702A (both manufactured by Advance Co., Ltd.).

本発明のブラックマトリックス用顔料分散組成物、ブラックマトリックス用レジスト組成物、及び、ブラックマトリックスは、上述した特性を有するため、画像表示装置やタッチパネル等のブラックマトリックスとして好適に用いることができる。 Since the pigment dispersion composition for black matrix, the resist composition for black matrix, and the black matrix of the present invention have the above-mentioned characteristics, they can be suitably used as a black matrix for an image display device, a touch panel, or the like.

本発明によれば、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性に優れ、かつ、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値に優れるブラックマトリックスを形成することができるブラックマトリックス用顔料分散組成物を提供することができる。 According to the present invention, a black matrix resist composition has excellent developability, and a black matrix pigment dispersion composition capable of forming a black matrix having an excellent surface resistance value even after post-baking at a high temperature for a long time. Can provide things.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はその主旨と適用範囲を逸脱しない限りこれらに限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、本実施例において、「部」および「%」は、それぞれ「質量部」および「質量%」を表す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto as long as it does not deviate from the gist and scope of application. Unless otherwise specified, "parts" and "%" represent "parts by mass" and "% by mass", respectively, in this embodiment.

以下の実施例、比較例で使用する各種材料は以下のとおりである。
<黒色着色剤>
(カーボンブラック1)
酸性カーボンブラック、製品名「SPECIAL BLACK 250」、平均一次粒子径56nm、pH3.0、オリオン・エンジニアドカーボンズ社製
(カーボンブラック2)
中性カーボンブラック、製品名「Printex35」、平均一次粒子径31nm、pH9.5、オリオン・エンジニアドカーボンズ社製
<顔料分散剤>
(顔料分散剤1)
製品名「BYK−LPN21116」、側鎖に4級アンモニウム塩基及びアミノ基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基及びアミノ基を有さないBブロックからなる、アクリル系A−Bブロック共重合体、固形分40%、ビックケミー社製
(顔料分散剤2)
製品名「BYK−2000」、側鎖に4級アンモニウム塩基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基を有さないBブロックからなる、アクリル系A−Bブロック共重合体、固形分40%、ビックケミー社製
(顔料分散剤3)
還流冷却管、窒素ガス導入管、攪拌棒、温度計を備えた四つ口フラスコに、イソシアネート基を有するカルボジイミド当量316のポリカルボジイミド化合物50.0部、分子量1000のポリ(3−メチルペンチルアジペート)ジオール115.7部を仕込み、約100℃で5時間保持して、イソシアネート基と水酸基とを反応させ、次いで末端にカルボキシル基を有する分子量2000のポリカプロラクトンの開環重合物84.6部を仕込み、約100℃で2時間保持して、カルボジイミド基とカルボキシル基とを反応させた後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート375.5部を仕込み数平均分子量約4200、カルボジイミド当量1583の顔料分散剤3の溶液(固形分40%)を得た。
(顔料分散剤4)
製品名「DISPERBYK−167」、ウレタン系顔料分散剤、固形分52%、ビックケミー社製
<顔料分散助剤>
(顔料分散助剤1)
製品名「BYK−2100」、フタロシアニン系化合物のスルホン化物、ビックケミー社製
(顔料分散助剤2)
製品名「ソルスパース5000」、フタロシアニン系化合物のスルホン化物、ルーブリゾール社製
(顔料分散助剤3)
100ml三角フラスコに濃硫酸を30ml仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながらC.I.ピグメントレッド2を10g投入し、室温で30分攪拌した。1Lビーカーに水50gと氷50gの混合物を入れ、上記の反応物をこの氷水中に注ぎ、マグネチックスターラーで30分攪拌した。これを減圧下で濾過・水洗し、得られた固体を乾燥させて、C.I.ピグメントレッド2のスルホン化物(顔料分散助剤3)12gを得た。
<オキサジン化合物>
(オキサジン化合物1)
上記一般式(2)中、R及びRがHであり、Xがメチレンジオキシ基で表されるオキサジン化合物(商品名「JBZ−OP100N」、JFEケミカル社製)
(オキサジン化合物2)
上記一般式(1)中、R及びRがフェニル基、Xが上記式(3)で表される連結基であるオキサジン化合物を公知の方法(特開2000−178332号公報等に記載の方法)により合成した。
(オキサジン化合物3)
上記一般式(2)中、R及びRがカシューナッツ殻液 (CNSL)由来の不飽和結合を有してもよいアルキル基であり、Xがエチレン基で表されるオキサジン化合物(商品名「CR−276」、東北化工社製)
<有機溶剤>
PM(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
<光重合性化合物>
DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
<光重合開始剤>
OXE02(製品名「イルガキュアOXE02」、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)エタノン、BASF社製)
<アルカリ可溶性樹脂>
WR−301(製品名「WR−301」、カルド系樹脂、酸価100mgKOH/g、固形分45%、ADEKA社製)
The various materials used in the following examples and comparative examples are as follows.
<Black colorant>
(Carbon black 1)
Acidic carbon black, product name "SPECIAL BLACK 250", average primary particle size 56 nm, pH 3.0, manufactured by Orion Engineered Carbons (Carbon Black 2)
Neutral carbon black, product name "Printex35", average primary particle size 31 nm, pH 9.5, manufactured by Orion Engineered Carbons <Pigment Dispersant>
(Pigment Dispersant 1)
Product name "BYK-LPN21116", an acrylic AB block copolymer consisting of an A block having a quaternary ammonium base and an amino group in the side chain and a B block having no quaternary ammonium base and an amino group. Solid content 40%, manufactured by Big Chemie (pigment dispersant 2)
Product name "BYK-2000", acrylic AB block copolymer consisting of A block having a quaternary ammonium base in the side chain and B block having no quaternary ammonium base, solid content 40%, big chemie Manufactured by the company (pigment dispersant 3)
In a four-necked flask equipped with a reflux cooling tube, a nitrogen gas introduction tube, a stirring rod, and a thermometer, 50.0 parts of a carbodiimide equivalent 316 polycarbodiimide compound having an isocyanate group and a molecular weight of 1000 poly (3-methylpentyl adipate) 115.7 parts of diol is charged and held at about 100 ° C. for 5 hours to react an isocyanate group with a hydroxyl group, and then 84.6 parts of a ring-opened polymer of a polycaprolactone having a molecular weight of 2000 and having a carboxyl group at the terminal is charged. After reacting the carbodiimide group and the carboxyl group at about 100 ° C. for 2 hours, 375.5 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate was added to the solution of the pigment dispersant 3 having an average molecular weight of about 4200 and a carbodiimide equivalent of 1583. (Solid content 40%) was obtained.
(Pigment Dispersant 4)
Product name "DISPERBYK-167", urethane pigment dispersant, solid content 52%, manufactured by Big Chemie <Pigment dispersion aid>
(Pigment Dispersion Aid 1)
Product name "BYK-2100", sulfonated phthalocyanine compound, manufactured by Big Chemie (pigment dispersion aid 2)
Product name "Solsperse 5000", sulfonated phthalocyanine compound, manufactured by Lubrizol (pigment dispersion aid 3)
30 ml of concentrated sulfuric acid was placed in a 100 ml Erlenmeyer flask, and C.I. I. 10 g of Pigment Red 2 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. A mixture of 50 g of water and 50 g of ice was placed in a 1 L beaker, the above reaction was poured into the ice water, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer for 30 minutes. This was filtered and washed with water under reduced pressure, and the obtained solid was dried to obtain C.I. I. 12 g of a sulfonate of Pigment Red 2 (pigment dispersion aid 3) was obtained.
<Oxazine compound>
(Oxazine compound 1)
In the above general formula (2), an oxazine compound in which R 3 and R 4 are H and X 2 is represented by a methylenedioxy group (trade name "JBZ-OP100N", manufactured by JFE Chemical Co., Ltd.).
(Oxazine compound 2)
In the above general formula (1) , an oxazine compound in which R 1 and R 2 are phenyl groups and X 1 is a linking group represented by the above formula (3) is described in a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-178332). Method).
(Oxazine compound 3)
In the above general formula (2), R 3 and R 4 are alkyl groups that may have an unsaturated bond derived from cashew nut shell liquid (CNSL), and X 2 is an oxazine compound represented by an ethylene group (trade name). "CR-276", manufactured by Tohoku Kako Co., Ltd.)
<Organic solvent>
PM (Propylene Glycol Monomethyl Ether)
PGMEA (Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)
<Photopolymerizable compound>
DPHA (dipentaerythritol hexaacrylate)
<Photopolymerization initiator>
OXE02 (Product name "Irgacure OXE02", 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazole-3-yl] -1- (O-acetyloxime) etanone, manufactured by BASF)
<Alkali-soluble resin>
WR-301 (Product name "WR-301", cardo resin, acid value 100 mgKOH / g, solid content 45%, manufactured by ADEKA Corporation)

<ブラックマトリックス用顔料分散組成物の作製>
上述した黒色着色剤、顔料分散剤1〜4、顔料分散助剤1〜3、オキサジン化合物1〜3及び有機溶剤を表1の組成となるように混合し、ビーズミルで一昼夜混練してブラックマトリックス用顔料分散組成物を作製した。
<Preparation of pigment dispersion composition for black matrix>
The above-mentioned black colorants, pigment dispersants 1 to 4, pigment dispersion aids 1 to 3, oxazine compounds 1 to 3 and an organic solvent are mixed so as to have the composition shown in Table 1, and kneaded with a bead mill for a whole day and night for black matrix. A pigment dispersion composition was prepared.

<評価試験>
(粘度)
実施例及び比較例で作製したブラックマトリックス用顔料分散組成物について、E型粘度計(東機産業株式会社製、R100型粘度計 型式RE100L)を用いて25℃における粘度を測定した。その結果を表1に示した。
<Evaluation test>
(viscosity)
The viscosity of the black matrix pigment dispersion composition prepared in Examples and Comparative Examples was measured at 25 ° C. using an E-type viscometer (R100 type viscometer model RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.

(粘度変化率)
実施例及び比較例で作製したブラックマトリックス用顔料分散組成物を、40℃で1ヶ月間保存した。
上記保存の前後において、E型粘度計(東機産業株式会社製、R100型粘度計 型式RE100L)を用いて25℃における粘度を測定し、粘度変化率[(保存後の粘度−保存前の粘度)/(保存前の粘度)]を求め、下記基準で評価した。その結果を表1に示した。
○:保管前後の粘度変化率が10%以下であった。
×:保管前後の粘度変化率が10%を超えた。
(Viscosity change rate)
The black matrix pigment dispersion compositions prepared in Examples and Comparative Examples were stored at 40 ° C. for 1 month.
Before and after the above storage, the viscosity at 25 ° C. was measured using an E-type viscometer (R100 type viscometer model RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the viscosity change rate [(viscosity after storage-viscosity before storage). ) / (Viscosity before storage)] was determined and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◯: The viscosity change rate before and after storage was 10% or less.
X: The rate of change in viscosity before and after storage exceeded 10%.

Figure 2021173972
Figure 2021173972

高速攪拌機を用いて、上記ブラックマトリックス用顔料分散組成物と他の材料(光重合性化合物、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤及び有機溶剤)とを表2の組成になるように均一に混合した後、孔径3μmのフィルターで濾過し、実施例及び比較例のブラックマトリックス用レジスト組成物を得た。 Using a high-speed stirrer, the pigment dispersion composition for black matrix and other materials (photopolymerizable compound, alkali-soluble resin, photopolymerization initiator and organic solvent) were uniformly mixed so as to have the composition shown in Table 2. Then, it was filtered through a filter having a pore size of 3 μm to obtain a black matrix resist composition of Examples and Comparative Examples.

<評価試験>
(表面抵抗値)
実施例及び比較例の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物をスピンコーターにて膜厚1μmとなるようにガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で3分間プレベークした後、高圧水銀灯で露光し、更に230℃で3時間ポストベークを行い、ベタ部のみで形成されたブラックレジストパターンを作製した。
作製した各ブラックレジストパターンの表面抵抗値を本体:微小電流計 R8340、オプション:シールドボックス R12702A(いずれもアドバンス社製)にて測定した。その結果を表2に示した。
<Evaluation test>
(Surface resistance value)
The pigment-dispersed resist composition for each black matrix of Examples and Comparative Examples was applied on a glass substrate (Corning 1737) with a spin coater so as to have a film thickness of 1 μm, prebaked at 100 ° C. for 3 minutes, and then with a high-pressure mercury lamp. The mixture was exposed and post-baked at 230 ° C. for 3 hours to prepare a black resist pattern formed only of the solid portion.
The surface resistance value of each of the produced black resist patterns was measured with a main body: micro ammeter R8340 and an option: shield box R12702A (both manufactured by Advance). The results are shown in Table 2.

(現像液溶解性)
実施例及び比較例の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を、スピンコーターにて膜厚1μmとなるようにガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で3分間プレベークした後、23℃の現像液(水酸化カリウムの0.05質量%水溶液)に浸漬させ、目視にて溶解状態を評価した。その結果を表2に示した。
(Developer solubility)
The pigment-dispersed resist composition for each black matrix of Examples and Comparative Examples was applied onto a glass substrate (Corning 1737) with a spin coater so as to have a film thickness of 1 μm, prebaked at 100 ° C. for 3 minutes, and then 23 ° C. Was immersed in the developing solution (0.05 mass% aqueous solution of potassium hydroxide), and the dissolved state was visually evaluated. The results are shown in Table 2.

(現像性)
実施例及び比較例の各ブラックマトリックス用顔料分散レジスト組成物を、スピンコーターにて膜厚1μmとなるようにガラス基板(コーニング1737)上に塗布し、100℃で3分間プレベークした。
次いで、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、30μmのラインパターンを有するフォトマスクを用いて、高圧水銀灯を用いてUV積算光量400mJ/cmで露光した。
その後、23℃の現像液(水酸化カリウムの0.05質量%水溶液)中に浸漬させ、0.5kgf/cmのシャワー現像圧にて現像パターンが現れ始める時間(ブレイクポイント)を測定し、以下の基準で評価した。その結果を表2に示した。
○:フォトマスクの部分のブラックマトリックス用レジスト組成物を、30秒以内に完全に除去できた。
△:フォトマスクの部分のブラックマトリックス用レジスト組成物を、30秒を超えて60秒以内に完全に除去できた。
×:フォトマスクの部分のブラックマトリックス用レジスト組成物を、60秒を超えても完全に除去できない。
(Developability)
The pigment-dispersed resist compositions for Black Matrix of Examples and Comparative Examples were applied onto a glass substrate (Corning 1737) with a spin coater so as to have a film thickness of 1 μm, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes.
Then, using a photomask having a line pattern of 5 μm, 8 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 30 μm, exposure was performed with a UV integrated light intensity of 400 mJ / cm 2 using a high-pressure mercury lamp.
Then, it was immersed in a developing solution (0.05 mass% aqueous solution of potassium hydroxide) at 23 ° C., and the time (breakpoint) at which the developing pattern began to appear was measured at a shower developing pressure of 0.5 kgf / cm 2. It was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
◯: The black matrix resist composition in the photomask portion could be completely removed within 30 seconds.
Δ: The black matrix resist composition in the photomask portion could be completely removed within 60 seconds over 30 seconds.
X: The black matrix resist composition in the photomask portion cannot be completely removed even after 60 seconds.

Figure 2021173972
Figure 2021173972

実施例より、黒色着色剤と、顔料分散剤と、オキサジン化合物と、有機溶剤とを含有し、
上記顔料分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体であるブラックマトリックス用顔料分散組成物を用いることにより、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性に優れ、かつ、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値に優れるブラックマトリックスを形成することができることが確認された。
一方で、カルボジイミド系の顔料分散剤を用いた比較例1では、現像液溶解性に劣っており(溶解せずに剥離した)、現像性にも劣っていた。また、ウレタン系顔料分散剤を用いた比較例2及び、オキサジン化合物を用いない比較例3では、高温かつ長時間のポストベークをしたときの表面抵抗値が十分ではないことが確認された。
From the examples, a black colorant, a pigment dispersant, an oxazine compound, and an organic solvent are contained.
By using a pigment dispersion composition for black matrix, which is an acrylic block copolymer containing a nitrogen atom, the pigment dispersant has excellent developability of the resist composition for black matrix, and has a high temperature and a long time. It was confirmed that a black matrix having an excellent surface resistance value can be formed even after post-baking.
On the other hand, in Comparative Example 1 using the carbodiimide-based pigment dispersant, the developer was inferior in solubility (peeled without being dissolved) and was also inferior in developability. Further, in Comparative Example 2 in which the urethane pigment dispersant was used and Comparative Example 3 in which the oxazine compound was not used, it was confirmed that the surface resistance value at high temperature and for a long time was not sufficient.

本発明によれば、ブラックマトリックス用レジスト組成物の現像性に優れ、かつ、高温かつ長時間のポストベークをしたとしても表面抵抗値に優れるブラックマトリックスを形成することができるブラックマトリックス用顔料分散組成物を提供することができる。

According to the present invention, a black matrix resist composition has excellent developability, and a black matrix pigment dispersion composition capable of forming a black matrix having an excellent surface resistance value even after post-baking at a high temperature for a long time. Can provide things.

Claims (8)

黒色着色剤と、顔料分散剤と、オキサジン化合物と、有機溶剤とを含有し、
前記顔料分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系ブロック共重合体である
ことを特徴とするブラックマトリックス用顔料分散組成物。
Contains a black colorant, a pigment dispersant, an oxazine compound, and an organic solvent.
A pigment dispersion composition for a black matrix, wherein the pigment dispersant is an acrylic block copolymer containing a nitrogen atom.
顔料分散助剤を更に含む請求項1に記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物。 The pigment dispersion composition for a black matrix according to claim 1, further comprising a pigment dispersion aid. 前記顔料分散助剤は、フタロシアニン系化合物のスルホン化物である請求項2に記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物。 The pigment dispersion composition for a black matrix according to claim 2, wherein the pigment dispersion aid is a sulfonated phthalocyanine compound. 前記オキサジン化合物は、下記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物である請求項1〜3のいずれかに記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物。
Figure 2021173972
〔一般式(1)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。
一般式(2)中、R及びRは、不飽和結合を有してもよいアルキル基又はアリール基を表し、相互に同一であっても異なってもよい。Xは2価の連結基である。〕
The pigment dispersion composition for a black matrix according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxazine compound is a compound represented by the following general formulas (1) and / or (2).
Figure 2021173972
[In the general formula (1), R 1 and R 2 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 1 is a divalent linking group.
In the general formula (2), R 3 and R 4 represent an alkyl group or an aryl group which may have an unsaturated bond, and may be the same as or different from each other. X 2 is a divalent linking group. ]
前記黒色着色剤は、カーボンブラックを含む請求項1〜4のいずれかに記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物。 The pigment dispersion composition for a black matrix according to any one of claims 1 to 4, wherein the black colorant contains carbon black. 前記カーボンブラックは、酸性カーボンブラックである請求項5に記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物。 The pigment dispersion composition for a black matrix according to claim 5, wherein the carbon black is an acidic carbon black. 請求項1〜6のいずれかに記載のブラックマトリックス用顔料分散組成物から得られるブラックマトリックス用レジスト組成物。 A black matrix resist composition obtained from the black matrix pigment dispersion composition according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載のブラックマトリックス用レジスト組成物から形成されるブラックマトリックス。 A black matrix formed from the resist composition for black matrix according to claim 7.
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