JP2022173086A - Photosensitive resin composition for black resist, cured film, method for producing cured film, and color filter and partition having cured film - Google Patents

Photosensitive resin composition for black resist, cured film, method for producing cured film, and color filter and partition having cured film Download PDF

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JP2022173086A JP2022067297A JP2022067297A JP2022173086A JP 2022173086 A JP2022173086 A JP 2022173086A JP 2022067297 A JP2022067297 A JP 2022067297A JP 2022067297 A JP2022067297 A JP 2022067297A JP 2022173086 A JP2022173086 A JP 2022173086A
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悠樹 小野
Yuki Ono
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Abstract

To provide a photosensitive resin composition for black resist that can reduce reflectance on the formed film surface, allows fine pattern formation, and allows for forming a light blocking film having high adhesion to a glass substrate even after PCT.SOLUTION: A photosensitive resin composition for black resist contains (a) an alkali-soluble resin having an ethylenically unsaturated bond, (b) a photopolymerizable compound, (c) an oxime ester-based photopolymerization initiator, (d) a light blocker, (e) a coupling agent, (f) a surfactant having a fluorine atom and an ethylenically unsaturated bond in each molecule, and (g) a solvent. The component (a) is a resin having a specific structure. The solid content, excluding the solvent, includes the component (e) of 0.01-10 mass% and the component (f) of 0.01-10 mass%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物、当該組成物を用いた硬化膜、および当該硬化膜の製造方法に関するものであり、さらには、その硬化膜を適用した、カラーフィルター等の遮光膜、また、有機ELの画素定義層(PDL)や光変換層等として適用される隔壁に関するものである。 The present invention relates to a photosensitive resin composition for black resist, a cured film using the composition, a method for producing the cured film, and a light-shielding film such as a color filter to which the cured film is applied. It also relates to barrier ribs applied as a pixel definition layer (PDL) of organic EL, a light conversion layer, and the like.

各種表示装置において、表面の反射防止と視野角補正の位相差機能をどこかに付ける必要性があるため、カラーフィルターや円偏光板にその機能を付加して視認性を良好にしている。例えば、有機EL表示装置においては、円偏光板を利用していることが多く、表面の反射防止効果が十分にあるが、一方で有機ELの発光の一部を吸収してしまう効果もあるため、有機ELの発光効率を低下させ、これにより、モバイル機器においては電力消費を大きくしてしまうことになる。このため、円偏光板に代わる部材として、カラーフィルターと反射防止膜を組合せる方式も検討されてきているが、この場合、外光の反射防止効果を十分に発現し、電力消費も可能な限り低減させるために、カラーフィルターのブラックマトリックスの低反射化も求められるようになってきている。 In various display devices, it is necessary to add a phase difference function to prevent reflection on the surface and correct the viewing angle. For example, organic EL display devices often use a circular polarizer, which has a sufficient anti-reflection effect on the surface, but on the other hand, it also has the effect of absorbing part of the light emitted by the organic EL. , lowers the luminous efficiency of the organic EL, resulting in increased power consumption in mobile devices. For this reason, as a member to replace the circularly polarizing plate, a method of combining a color filter and an antireflection film has been studied. In order to reduce the reflection, it is also required to reduce the reflection of the black matrix of the color filter.

表示装置において、装置の構成によってブラックマトリックスをガラス等の透明基板を通して視認する場合と、ブラックマトリックスという遮光膜の膜面側から視認する場合があり、遮光膜面側の低反射化は、バインダー樹脂の低屈折率化による低反射化等が検討されてきている。 In a display device, depending on the configuration of the device, the black matrix may be viewed through a transparent substrate such as glass, or it may be viewed from the side of the light shielding film called the black matrix. Low reflectivity and the like have been studied by lowering the refractive index of .

国際公開第2016/129324号WO2016/129324

しかしながら、本発明者らの知見によると、特許文献1に記載の遮光性樹脂組成物では、1~2μmの膜厚において高遮光で10μm以下といった高精細のブラックマトリックスを形成できるという条件まで満たせる感光性樹脂組成物にはまだまだ課題がある。また、2~10μmの膜厚で、インクジェット法等により有機EL発光層や色域調整等のための光変換層を形成するための隔壁を形成する場合に、感光性樹脂組成物で形成したパターンの断面形状を適正なものとし、さらに低反射機能も具備することができるといったように、必要となる特性を同時に満足することができる技術についてもまだまだ課題がある。 However, according to the findings of the present inventors, the light-shielding resin composition described in Patent Document 1 can satisfy the condition that a high-definition black matrix of 10 μm or less can be formed with high light-shielding at a film thickness of 1 to 2 μm. However, there are still problems with the flexible resin composition. In addition, when forming a partition wall for forming an organic EL light emitting layer or a light conversion layer for color gamut adjustment with a film thickness of 2 to 10 μm by an inkjet method or the like, a pattern formed with a photosensitive resin composition There are still problems with the technology that can satisfy the required characteristics at the same time, such as making the cross-sectional shape of the mirror appropriate and providing a low-reflection function.

本発明者らは、特定の構造を有する不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂を含むブラックレジスト用感光性樹脂組成物の配合設計を工夫することにより、カラーフィルター用高精細ブラックマトリックスや各種隔壁を形成するのに好適であることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have devised a formulation design of a photosensitive resin composition for black resist containing an unsaturated group-containing alkali-soluble resin having a specific structure to form a high-definition black matrix for color filters and various partition walls. The present invention has been completed by finding that it is suitable for

(1)本発明の感光性樹脂組成物は、
(a)エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂と、
(b)少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、
(c)オキシムエステル系光重合開始剤と、
(d)遮光剤と、
(e)少なくともカルボキシ基と反応性を有する官能基を持つカップリング剤と、
(f)フッ素原子およびエチレン性不飽和結合を分子内に有する界面活性剤と、
(g)溶剤と、
を含む、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物であって、
前記(a)成分は下記一般式(1)で表される樹脂であり、溶剤を除く固形分中に(e)成分を0.01~10質量%、(f)成分を0.01~10質量%含有することを特徴とする、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物である。
(1) The photosensitive resin composition of the present invention is
(a) an alkali-soluble resin having an ethylenically unsaturated bond;
(b) a photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds;
(c) an oxime ester photopolymerization initiator;
(d) a light blocking agent;
(e) a coupling agent having at least a functional group reactive with a carboxy group;
(f) a surfactant having a fluorine atom and an ethylenically unsaturated bond in the molecule;
(g) a solvent;
A photosensitive resin composition for black resist, comprising
The (a) component is a resin represented by the following general formula (1), and the (e) component is 0.01 to 10% by mass and the (f) component is 0.01 to 10% by mass in the solid content excluding the solvent. % by mass of a photosensitive resin composition for a black resist.

Figure 2022173086000001
Figure 2022173086000001

(式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Rは、それぞれ独立して炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して0~3の数である。Gは、それぞれ独立して(メタ)アクリロイル基、下記一般式(2)で表される置換基または下記一般式(3)で表される置換基であり、Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または下記一般式(4)で表される置換基であり、1個以上は下記一般式(4)で表される置換基である。nは平均値が1~20の数である。) (In formula (1), Ar is each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, substituted with a substituent selected from the group consisting of 10 aryl or arylalkyl groups, cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms, and halogen groups; Each R 1 is independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, each l is independently a number of 0 to 3, each G is independently a (meth)acryloyl group, A substituent represented by the following general formula (2) or a substituent represented by the following general formula (3), Y is a tetravalent carboxylic acid residue, Z is independently a hydrogen atom or a substituent represented by the following general formula (4), one or more of which is a substituent represented by the following general formula (4). n is a number with an average value of 1 to 20.)

Figure 2022173086000002
Figure 2022173086000002

Figure 2022173086000003
Figure 2022173086000003

(式(2)、(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。) (In formulas (2) and (3), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)

Figure 2022173086000004
(式(4)中、Wは2価または3価のカルボン酸残基であり、mは1または2の数である。)
Figure 2022173086000004
(In formula (4), W is a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and m is a number of 1 or 2.)

(2)本発明はまた、(1)の感光性樹脂組成物において、(d)成分がカーボンブラックであり、(g)成分を除く固形分中に30~60質量%含有することを特徴とするブラックレジスト用感光性樹脂組成物である。 (2) The present invention is also characterized in that, in the photosensitive resin composition of (1), the component (d) is carbon black, and the solid content excluding the component (g) is 30 to 60% by mass. It is a photosensitive resin composition for a black resist.

(3)本発明はまた、(1)又は(2)の感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜である。この硬化膜はカラーフィルターのブラックマトリックスとしての遮光膜や各種隔壁として利用することができる。 (3) The present invention is also a cured film obtained by curing the photosensitive resin composition of (1) or (2). This cured film can be used as a light-shielding film as a black matrix of a color filter or as various partition walls.

(4)本発明はまた、(1)又は(2)の感光性樹脂組成物を、基材上に塗布し、乾燥させて、感光性樹脂組成物の塗膜を形成する塗膜形成工程と、
前記塗膜の一部にフォトマスクを介して放射線を照射する露光工程と、
前記放射線を照射された塗膜を現像し、未露光部分を除去する現像工程と、
前記現像後の塗膜を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含む、硬化膜の製造方法である。
(4) The present invention also provides a coating film forming step of applying the photosensitive resin composition of (1) or (2) onto a substrate and drying to form a coating film of the photosensitive resin composition. ,
An exposure step of irradiating a part of the coating film with radiation through a photomask;
a developing step of developing the coating film irradiated with radiation and removing an unexposed portion;
A heat-curing step of heat-curing the developed coating film;
A method for producing a cured film, comprising:

本発明によれば、1~2μmの膜厚において高遮光で10μm以下といった高精細のブラックマトリックスを形成でき、OD3/μmといった高遮光の硬化膜面においても反射率を5%以下といった低いレベルに抑えることができることが分かった。また、2μm以上といった膜厚で隔壁を形成したとき、隔壁として必要とされるパターン断面形状や表面の撥インキ特性を付与することができることがわかった。 According to the present invention, it is possible to form a high-definition black matrix of 10 μm or less with high light-shielding at a film thickness of 1 to 2 μm, and even on a highly light-shielding cured film surface of OD 3 / μm, the reflectance is at a low level of 5% or less. I have found that it can be suppressed. In addition, it was found that when the barrier ribs were formed with a film thickness of 2 μm or more, it was possible to provide the pattern cross-sectional shape and the surface ink repellency required for the barrier ribs.

以下、本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物について詳細に説明する。本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、前記の、(a)エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂と、(b)少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、(c)オキシムエステル系光重合開始剤と、(d)遮光剤と、(e)少なくともカルボキシ基と反応性を有する官能基を持つカップリング剤と、(f)フッ素原子およびエチレン性不飽和結合を分子内に有する界面活性剤と、(g)溶剤と、を含む。 Hereinafter, the photosensitive resin composition for black resist of the present invention will be described in detail. The photosensitive resin composition for a black resist of the present invention comprises (a) an alkali-soluble resin having an ethylenically unsaturated bond and (b) a photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds. , (c) an oxime ester-based photopolymerization initiator, (d) a light-shielding agent, (e) a coupling agent having at least a functional group reactive with a carboxy group, and (f) a fluorine atom and ethylenically unsaturated A surfactant having an intramolecular bond, and (g) a solvent.

1.感光性樹脂組成物
[(a)成分]
(a)成分は、エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂である。(a)成分を含むことにより、感光性樹脂組成物に、光重合性モノマーと組合せての光硬化性と、アルカリ現像に対する可溶性とを付与することができる。
1. Photosensitive resin composition [(a) component]
Component (a) is an alkali-soluble resin having an ethylenically unsaturated bond. By containing the component (a), the photosensitive resin composition can be provided with photocurability in combination with the photopolymerizable monomer and solubility in alkali development.

(a)成分であるアルカリ可溶性樹脂は、下記式(1)で表される。

Figure 2022173086000005
The alkali-soluble resin as component (a) is represented by the following formula (1).
Figure 2022173086000005

(式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Rは、それぞれ独立して炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して0~3の数である。Gは、それぞれ独立して(メタ)アクリロイル基、下記一般式(2)で表される置換基または下記一般式(3)で表される置換基であり、Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または下記一般式(4)で表される置換基であり、1個以上は下記一般式(4)で表される置換基である。nは平均値が1~20の数である。)
なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の総称であり、これらの一方または両方を意味する。後述の「(メタ)アクリル酸」や「(メタ)アクリレート」などについても、同じように総称を意味する。
(In formula (1), Ar is each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, substituted with a substituent selected from the group consisting of 10 aryl or arylalkyl groups, cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms, and halogen groups; Each R 1 is independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, each l is independently a number of 0 to 3, each G is independently a (meth)acryloyl group, A substituent represented by the following general formula (2) or a substituent represented by the following general formula (3), Y is a tetravalent carboxylic acid residue, Z is independently a hydrogen atom or a substituent represented by the following general formula (4), one or more of which is a substituent represented by the following general formula (4). n is a number with an average value of 1 to 20.)
In addition, "(meth)acryloyl group" is a generic term for acryloyl group and methacryloyl group, and means one or both of them. Similarly, "(meth)acrylic acid", "(meth)acrylate", etc., which will be described later, also refer to generic terms.

Figure 2022173086000006
Figure 2022173086000006

Figure 2022173086000007
Figure 2022173086000007

(式(2)、(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。) (In formulas (2) and (3), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)

Figure 2022173086000008
(式(4)中、Wは2価または3価のカルボン酸残基であり、mは1または2の数である。)
Figure 2022173086000008
(In formula (4), W is a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and m is a number of 1 or 2.)

次に、上記一般式(1)で表される(a)エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂の製造方法について詳細に説明する。 Next, a method for producing (a) an ethylenically unsaturated bond-containing alkali-soluble resin represented by the general formula (1) will be described in detail.

先ず、下記一般式(5)で表される、1分子内にいくつかのオキシアルキレン基を有してもよい、ビスアリールフルオレン骨格を有するエポキシ化合物(a-1)(以下、単に「エポキシ化合物(a-1)」ともいう)に、(メタ)アクリル酸か、下記一般式(6)で表される(メタ)アクリル酸誘導体か、または下記一般式(7)で表される(メタ)アクリル酸誘導体のいずれか又は2種以上を反応させて、エポキシ(メタ)アクリレートであるジオール化合物を得る。なお、上記ビスアリールフルオレン骨格は、ビスフェノールフルオレン骨格であることが好ましい。 First, an epoxy compound (a-1) having a bisarylfluorene skeleton, which may have several oxyalkylene groups in one molecule, represented by the following general formula (5) (hereinafter simply referred to as "epoxy compound (a-1)”) is (meth)acrylic acid, a (meth)acrylic acid derivative represented by the following general formula (6), or a (meth)acrylic acid derivative represented by the following general formula (7) Any one or two or more of the acrylic acid derivatives are reacted to obtain a diol compound which is an epoxy (meth)acrylate. The bisarylfluorene skeleton is preferably a bisphenolfluorene skeleton.

Figure 2022173086000009
Figure 2022173086000009

(式(5)中、Arは、それぞれ独立して、炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Rは、それぞれ独立して、炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して、0~3の数である。) (In formula (5), each Ar is independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, 1 to 10 aryl or arylalkyl groups, 3 to 10 carbon cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups, 1 to 5 carbon alkoxy groups, and halogen groups. Each R 1 is independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and each l is independently a number of 0 to 3.)

Figure 2022173086000010
Figure 2022173086000010

Figure 2022173086000011
Figure 2022173086000011

(式(6)、(7)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。) (In formulas (6) and (7), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)

上記エポキシ化合物(a-1)と上記(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸誘導体との反応は、公知の方法を使用することができる。たとえば、特開平4-355450号公報には、2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物1モルに対し、約2モルの(メタ)アクリル酸を使用することにより、重合性不飽和基を含有するジオール化合物が得られることが記載されている。本発明において、上記反応で得られる化合物は、式(8)で表される重合性不飽和基を含有するジオール(h)(以下、単に「一般式(8)で表されるジオール(h)」ともいう)である。 A known method can be used for the reaction of the epoxy compound (a-1) with the (meth)acrylic acid and/or (meth)acrylic acid derivative. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-355450 discloses a diol compound containing a polymerizable unsaturated group by using about 2 mol of (meth)acrylic acid per 1 mol of an epoxy compound having two epoxy groups. is obtained. In the present invention, the compound obtained by the above reaction is a diol (h) containing a polymerizable unsaturated group represented by formula (8) (hereinafter simply referred to as "diol (h) represented by general formula (8) ”).

Figure 2022173086000012
Figure 2022173086000012

(式(8)中、Arは、それぞれ独立して、炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Gは、それぞれ独立して、(メタ)アクリロイル基、下記一般式(2)で表される置換基または下記一般式(3)で表される置換基であり、Rは、それぞれ独立して、炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して、0~3の数である。) (In formula (8), each Ar is independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 1 to 10 aryl or arylalkyl groups, 3 to 10 carbon cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups, 1 to 5 carbon alkoxy groups, and halogen groups. Each G is independently a (meth)acryloyl group, a substituent represented by the following general formula (2) or a substituent represented by the following general formula (3), and R 1 is Each independently represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and each 1 independently represents a number of 0 to 3.)

Figure 2022173086000013
Figure 2022173086000013

Figure 2022173086000014
Figure 2022173086000014

(式(2)、(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。) (In formulas (2) and (3), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)

一般式(8)で表されるジオール(h)の合成、およびそれに続く多価カルボン酸またはその無水物を反応させての、一般式(1)で表されるエチレン性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂の製造においては、通常、溶媒中で必要に応じて触媒を用いて反応を行う。 Synthesis of diol (h) represented by general formula (8), followed by reaction with polyvalent carboxylic acid or its anhydride, ethylenically unsaturated group-containing alkali-soluble represented by general formula (1) In the production of resins, the reaction is usually carried out in a solvent using a catalyst if necessary.

溶媒の例には、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶媒、ジグライム、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の高沸点のエーテル系もしくはエステル系の溶媒、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶媒等が含まれる。なお、使用する溶媒、触媒等の反応条件に関しては特に制限されないが、例えば、水酸基を持たず、反応温度より高い沸点を有する溶媒を反応溶媒として用いることが好ましい。 Examples of solvents include cellosolve solvents such as ethyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; high boiling point ether or ester solvents such as diglyme, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; Ketone solvents such as diisobutyl ketone and the like are included. Although there are no particular restrictions on the reaction conditions such as the solvent and catalyst used, it is preferable to use, as the reaction solvent, a solvent that does not have a hydroxyl group and has a boiling point higher than the reaction temperature.

また、エポキシ基とカルボキシ基またはヒドロキシル基との反応においては触媒を使用することが好ましく、特開平9-325494号公報には、テトラエチルアンモニウムブロマイド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等のアンモニウム塩、トリフェニルホスフィン、トリス(2,6-ジメトキシフェニル)ホスフィン等のホスフィン類等が記載されている。 In addition, it is preferable to use a catalyst in the reaction between an epoxy group and a carboxyl group or a hydroxyl group. Phosphines such as tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine are described.

次に、上記エポキシ化合物(a-1)と上記(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸誘導体との反応で得られる一般式(8)で表されるジオール(h)と、ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはその酸無水物(i)と、テトラカルボン酸またはその酸二無水物(j)とを反応させて、下記一般式(1)で表される1分子内にカルボキシ基および重合性不飽和基を有するアルカリ可溶性樹脂を得ることができる。 Next, the diol (h) represented by the general formula (8) obtained by reacting the epoxy compound (a-1) with the (meth)acrylic acid and/or (meth)acrylic acid derivative, and a dicarboxylic acid Alternatively, a tricarboxylic acid or its acid anhydride (i) is reacted with a tetracarboxylic acid or its acid dianhydride (j) to form a carboxy group and a polymerizable compound in one molecule represented by the following general formula (1) An alkali-soluble resin having unsaturated groups can be obtained.

Figure 2022173086000015
Figure 2022173086000015

(式(1)中、Arは、それぞれ独立して、炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Rは、それぞれ独立して、炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して、0~3の数である。Gは、それぞれ独立して、(メタ)アクリロイル基、下記一般式(2)で表される置換基または下記一般式(3)で表される置換基であり、Yは4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して、水素原子または下記一般式(4)で表される置換基であり、1個以上は下記一般式(4)で表される置換基である。nは平均値が1~20の数である。) (In formula (1), each Ar is independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 1 to 10 aryl or arylalkyl groups, 3 to 10 carbon cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups, 1 to 5 carbon alkoxy groups, and halogen groups. Each R 1 is independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, each l is independently a number of 0 to 3, and each G is independently a (meta ) an acryloyl group, a substituent represented by the following general formula (2) or a substituent represented by the following general formula (3), Y is a tetravalent carboxylic acid residue, Z is independently is a hydrogen atom or a substituent represented by the following general formula (4), and at least one is a substituent represented by the following general formula (4), n is a number with an average value of 1 to 20 be.)

Figure 2022173086000016
Figure 2022173086000016

Figure 2022173086000017
Figure 2022173086000017

(式(2)、(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。) (In formulas (2) and (3), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)

Figure 2022173086000018
Figure 2022173086000018

(式(4)中、Wは2価または3価のカルボン酸残基であり、mは1または2である。) (In formula (4), W is a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and m is 1 or 2.)

一般式(1)で表される不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂を合成するために使用される酸成分は、一般式(8)で表されるジオール(h)分子中の水酸基と反応し得る多価の酸成分であり、ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはそれらの酸一無水物(i)とテトラカルボン酸またはその酸二無水物(j)とを併用することが必要である。上記酸成分のカルボン酸残基は、飽和炭化水素基または不飽和炭化水素基のいずれでもよい。また、これらのカルボン酸残基には-O-、-S-、カルボニル基等のヘテロ元素を含む結合を含んでいてもよい。 The acid component used for synthesizing the unsaturated group-containing alkali-soluble resin represented by the general formula (1) is a polyvalent compound capable of reacting with the hydroxyl group in the diol (h) molecule represented by the general formula (8). It is necessary to use a dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or their monoanhydride (i) and a tetracarboxylic acid or their dianhydride (j) in combination. The carboxylic acid residue of the acid component may be either a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. In addition, these carboxylic acid residues may contain a bond containing a heteroatom such as —O—, —S—, or a carbonyl group.

上記ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはそれらの酸一無水物(i)の例には、鎖式炭化水素ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸、脂環式炭化水素ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸、芳香族炭化水素ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸、またはそれらの酸一無水物等が含まれる。 Examples of the above dicarboxylic acids or tricarboxylic acids or their monoanhydrides (i) include chain hydrocarbon dicarboxylic acids or tricarboxylic acids, alicyclic hydrocarbon dicarboxylic acids or tricarboxylic acids, aromatic hydrocarbon dicarboxylic acids or tricarboxylic acids, Acids, their monoanhydrides, and the like are included.

上記鎖式炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、コハク酸、アセチルコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、アゼライン酸、シトラリンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、クエン酸、酒石酸、オキソグルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、ジグリコール酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物等が含まれる。 Examples of monoanhydrides of the above chain hydrocarbon dicarboxylic or tricarboxylic acids include succinic acid, acetylsuccinic acid, maleic acid, adipic acid, itaconic acid, azelaic acid, citramalic acid, malonic acid, glutaric acid, citric acid. , tartaric acid, oxoglutaric acid, pimelic acid, sebacic acid, suberic acid, diglycolic acid and the like, and dicarboxylic or tricarboxylic acid monoanhydrides introduced with optional substituents.

また、上記脂環式ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ノルボルナンジカルボン酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物等が含まれる。 Further, examples of acid unianhydrides of the above alicyclic dicarboxylic acids or tricarboxylic acids include acid unianhydrides such as cyclobutanedicarboxylic acid, cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, norbornane dicarboxylic acid, and Acid monoanhydrides of dicarboxylic acids or tricarboxylic acids into which arbitrary substituents have been introduced are included.

また、上記芳香族ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、フタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物が含まれる。 In addition, examples of the above aromatic dicarboxylic acid or tricarboxylic acid monoanhydrides include acid monoanhydrides such as phthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, and 2,3-naphthalenedicarboxylic acid. and monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which optional substituents have been introduced.

上記ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の中では、コハク酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロトリメリット酸、フタル酸、トリメリット酸であることが好ましい。 Among the unianhydrides of dicarboxylic acids or tricarboxylic acids, preferred are succinic acid, itaconic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrotrimellitic acid, phthalic acid and trimellitic acid.

また、ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸においては、それらの酸一無水物を用いることが好ましい。上述したジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Moreover, it is preferable to use those acid monoanhydrides in dicarboxylic acid or tricarboxylic acid. The acid 1 anhydrides of dicarboxylic acids or tricarboxylic acids described above may be used alone or in combination of two or more thereof.

また、上記テトラカルボン酸またはその酸二無水物(j)の例には、鎖式炭化水素テトラカルボン酸、脂環式炭化水素テトラカルボン酸、芳香族炭化水素テトラカルボン酸、またはそれらの酸二無水物等が含まれる。 Examples of the tetracarboxylic acid or its acid dianhydride (j) include chain hydrocarbon tetracarboxylic acids, alicyclic hydrocarbon tetracarboxylic acids, aromatic hydrocarbon tetracarboxylic acids, or acid dianhydrides thereof. Anhydrides and the like are included.

上記鎖式炭化水素テトラカルボン酸の例には、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ヘキサンテトラカルボン酸、および脂環式炭化水素基、不飽和炭化水素基等の置換基が導入された鎖式炭化水素テトラカルボン酸等が含まれる。 Examples of the chain hydrocarbon tetracarboxylic acids include butanetetracarboxylic acid, pentanetetracarboxylic acid, hexanetetracarboxylic acid, and chains introduced with substituents such as alicyclic hydrocarbon groups and unsaturated hydrocarbon groups. Formula hydrocarbon tetracarboxylic acids and the like are included.

また、上記脂環式テトラカルボン酸の例には、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、シクロへプタンテトラカルボン酸、ノルボルナンテトラカルボン酸、および鎖式炭化水素基、不飽和炭化水素基等の置換基が導入された脂環式テトラカルボン酸等が含まれる。 Examples of the alicyclic tetracarboxylic acids include cyclobutanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, cycloheptanetetracarboxylic acid, norbornanetetracarboxylic acid, chain hydrocarbon groups, Alicyclic tetracarboxylic acids into which substituents such as saturated hydrocarbon groups have been introduced are included.

また、芳香族テトラカルボン酸の例には、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸、ナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸等が含まれる。 Examples of aromatic tetracarboxylic acids include pyromellitic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, biphenyltetracarboxylic acid, diphenylethertetracarboxylic acid, diphenylsulfonetetracarboxylic acid, and naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid. , naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid and the like.

また、ビス無水トリメリット酸アリールエステル類を用いることもできる。ビス無水トリメリット酸アリールエステル類とは、例えば、国際公開第2010/074065号に記載された方法で製造される化合物群であり、構造的には芳香族ジオール(ナフタレンジオール、ビフェノール、ターフェニルジオール等)の2個のヒドロキシル基と2分子の無水トリメリット酸のカルボキシ基が反応してエステル結合した形の酸二無水物である。これらの化合物を以下、芳香族ジオールのビス無水トリメリット酸エステルと記載する。 Also, bis-trimellitic anhydride aryl esters can be used. The bis-trimellitic anhydride aryl esters are, for example, a group of compounds produced by the method described in International Publication No. 2010/074065, and are structurally aromatic diols (naphthalene diol, biphenol, terphenyl diol etc.) and the carboxyl groups of two molecules of trimellitic anhydride are reacted to form an ester bond. These compounds are hereinafter referred to as bis-trimellitic anhydride esters of aromatic diols.

上記テトラカルボン酸またはその酸二無水物の中では、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸であることが好ましい。また、上記テトラカルボン酸またはその酸二無水物においては、その酸二無水物を用いることが好ましい。なお、上述したテトラカルボン酸またはその酸二無水物、および芳香族ジオールのビス無水トリメリット酸エステルは、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Among the above tetracarboxylic acids or acid dianhydrides thereof, biphenyltetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, and diphenylethertetracarboxylic acid are preferred. Moreover, it is preferable to use the tetracarboxylic acid or its acid dianhydride in the said tetracarboxylic acid or its acid dianhydride. The tetracarboxylic acid or its acid dianhydride and the bis-trimellitic anhydride ester of the aromatic diol may be used singly or in combination of two or more thereof.

一般式(8)で表されるジオール(h)と酸成分(i)および(j)との反応については、特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。たとえば、特開平9-325494号公報には、反応温度が90~140℃でエポキシ(メタ)アクリレートとテトラカルボン酸二無水物を反応させる方法が記載されている。 The reaction between the diol (h) represented by formula (8) and the acid components (i) and (j) is not particularly limited, and known methods can be employed. For example, JP-A-9-325494 describes a method of reacting epoxy (meth)acrylate and tetracarboxylic dianhydride at a reaction temperature of 90 to 140°C.

ここで、化合物の末端がカルボキシ基となるように、エポキシ(メタ)アクリレート(h)、ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはそれらの酸一無水物(i)、テトラカルボン酸二無水物(j)とのモル比が(h):(i):(j)=1.0:0.01~1.0:0.2~1.0となるように反応させることが好ましい。 Here, epoxy (meth)acrylate (h), dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or their acid unihydride (i), tetracarboxylic dianhydride (j) so that the terminal of the compound is a carboxy group It is preferable to carry out the reaction so that the molar ratio (h):(i):(j)=1.0:0.01-1.0:0.2-1.0.

たとえば、酸一無水物(i)、酸二無水物(j)を用いる場合には、重合性不飽和基を含有するジオール(h)に対する酸成分の量〔(i)/2+(j)〕のモル比[〔(i)/2+(j)〕/(h)]が0.5~1.0となるように反応させることが好ましい。ここで、モル比が0.5以上である場合には、未反応の重合性不飽和基を含有するジオールの含有量を増大させることがないのでアルカリ可溶性樹脂組成物の経時安定性を高めることができる。一方、モル比が1.0以下である場合には、式(2)で表されるアルカリ可溶性樹脂の末端が酸無水物とならないので、未反応酸二無水物の含有量が増大するのを抑制できることから、アルカリ可溶性樹脂組成物の経時安定性を高めることができる。なお、一般式(1)で表されるアルカリ可溶性樹脂の酸価、分子量を調整する目的で、(h)、(i)および(j)の各成分のモル比は、上述の範囲で任意に変更することができる。 For example, when using acid dianhydride (i) or acid dianhydride (j), the amount of acid component relative to diol (h) containing a polymerizable unsaturated group [(i)/2+(j)] It is preferable to carry out the reaction so that the molar ratio of [[(i)/2+(j)]/(h)] is 0.5 to 1.0. Here, when the molar ratio is 0.5 or more, the content of the diol containing an unreacted polymerizable unsaturated group is not increased, so that the aging stability of the alkali-soluble resin composition is improved. can be done. On the other hand, when the molar ratio is 1.0 or less, the end of the alkali-soluble resin represented by the formula (2) does not become an acid anhydride, so that the content of unreacted acid dianhydride does not increase. Since it can be suppressed, the stability over time of the alkali-soluble resin composition can be improved. In addition, for the purpose of adjusting the acid value and molecular weight of the alkali-soluble resin represented by the general formula (1), the molar ratio of each component (h), (i) and (j) is arbitrarily within the above range. can be changed.

このときの(i)ジカルボン酸またはトリカルボン酸またはその酸一無水物と(j)テトラカルボン酸またはその酸二無水物とのモル比(i)/(j)は、0.01以上10.0以下が好ましく、0.02以上3.0未満がより好ましい。モル比(i)/(j)が上記範囲内であると、良好な光パターニング性を有する感光性樹脂組成物とするための最適分子量を得ることができる。なお、モル比(i)/(j)が小さいほど分子量は大きくなり、アルカリ溶解性は低下する傾向にある。 At this time, the molar ratio (i)/(j) of (i) dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or its monoanhydride and (j) tetracarboxylic acid or its acid dianhydride is 0.01 or more and 10.0. The following are preferable, and 0.02 or more and less than 3.0 are more preferable. When the molar ratio (i)/(j) is within the above range, it is possible to obtain an optimum molecular weight for obtaining a photosensitive resin composition having good photopatternability. The smaller the molar ratio (i)/(j), the larger the molecular weight and the lower the alkali solubility.

また、上記反応で合成されるエチレン性不飽和結合含有アルカリ可溶性樹脂は、溶解速度を調整する観点から、重量平均分子量(Mw)が1000以上20000以下であることが好ましく、2000以上10000以下であることがより好ましく、酸価が30mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であることが好ましい。上記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)「HLC-8220GPC」(東ソー株式会社製)で求めることができる。また、酸価は、例えば、電位差滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)を用いて求めることができる。 Further, the ethylenically unsaturated bond-containing alkali-soluble resin synthesized by the above reaction preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 1000 or more and 20000 or less, and 2000 or more and 10000 or less, from the viewpoint of adjusting the dissolution rate. More preferably, the acid value is 30 mgKOH/g or more and 200 mgKOH/g or less. The weight average molecular weight of the alkali-soluble resin can be determined, for example, by gel permeation chromatography (GPC) "HLC-8220GPC" (manufactured by Tosoh Corporation). Also, the acid value can be determined using, for example, a potentiometric titrator "COM-1600" (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

なお、上記(a)成分であるエチレン性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂は、1種類のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The ethylenically unsaturated group-containing alkali-soluble resin, which is the component (a), may be used alone or in combination of two or more.

[(b)成分]
(b)成分は、少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物である。(b)成分を含むことにより、露光感度および現像性を良好なものとすることができる。
[(b) component]
Component (b) is a photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds. By including the component (b), the exposure sensitivity and developability can be improved.

(b)成分少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物は、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有することが好ましく、3個以上10個以下の(メタ)アクリロイル基を有することがより好ましい。上記光重合性化合物が、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有することにより、光重合性化合物の放射線(例えば紫外線)に対する高い感度が得られる。 Component (b) The photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds preferably has two or more (meth)acryloyl groups, and has three to ten (meth)acryloyl groups. is more preferable. When the photopolymerizable compound has two or more (meth)acryloyl groups, high sensitivity of the photopolymerizable compound to radiation (for example, ultraviolet rays) can be obtained.

上記(b)少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物の例には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(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、またはジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、デンドリマー型多官能アクリレート、エチレン性二重結合を有する化合物として(メタ)アクリル基を有する樹枝状ポリマーなどが含まれる。これらの光重合性化合物は、1種類のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the (b) photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, tetramethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, trimethylolethane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, sorbitol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) ) acrylates, or (meth)acrylic acid esters such as dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, sorbitol hexa(meth)acrylate, alkylene oxide-modified hexa(meth)acrylate of phosphazene, and caprolactone-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate , dendrimer-type polyfunctional acrylates, and dendritic polymers having (meth)acrylic groups as compounds having ethylenic double bonds. These photopolymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記樹枝状ポリマーの例には、多官能(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル基の中の炭素-炭素二重結合の一部に多価メルカプト化合物を付加して得られる樹枝状ポリマーが含まれる。具体的には、一般式(9)で表される多官能(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル基と一般式(10)で表される多価メルカプト化合物のチオール基とを反応させて得られる樹枝状ポリマーが含まれる。 Examples of the above dendritic polymers include dendritic polymers obtained by adding a polyvalent mercapto compound to part of the carbon-carbon double bonds in the (meth)acryloyl groups of polyfunctional (meth)acrylates. . Specifically, it is obtained by reacting a (meth)acryloyl group of a polyfunctional (meth)acrylate represented by general formula (9) with a thiol group of a polyvalent mercapto compound represented by general formula (10). Included are dendritic polymers.

Figure 2022173086000019
Figure 2022173086000019

(式(9)中、Rは水素原子またはメチル基であり、RはR(OH)のk個のヒドロキシル基の内s個のヒドロキシル基を式中のエステル結合に供与した残り部分である。好ましいR(OH)としては、炭素数が2~8の非芳香族の直鎖または分枝鎖の炭化水素骨格に基づく多価アルコールであるか、当該多価アルコールの複数分子がアルコールの脱水縮合によりエーテル結合を介して連結してなる多価アルコールエーテルであるか、またはこれらの多価アルコールまたは多価アルコールエーテルとヒドロキシ酸とのエステルである。kおよびsは独立に2~20の整数であり、k≧sである。) (In the formula (9), R 6 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 is the residue of s hydroxyl groups among the k hydroxyl groups of R 5 (OH) k donated to the ester bond in the formula. Preferable R 5 (OH) k is a polyhydric alcohol based on a straight or branched non-aromatic hydrocarbon skeleton having 2 to 8 carbon atoms, or a plurality of such polyhydric alcohols Molecules are polyhydric alcohol ethers formed by dehydration condensation of alcohols linked through ether bonds, or esters of these polyhydric alcohols or polyhydric alcohol ethers with hydroxy acids, k and s independently It is an integer from 2 to 20, and k≧s.)

Figure 2022173086000020
Figure 2022173086000020

(式(10)中、Rは単結合または2~6価のC1~C6の炭化水素基であり、qはRが単結合であるときは2であり、Rが2~6価の基であるときは2~6の整数である。) (In formula (10), R 8 is a single bond or a divalent to hexavalent C1 to C6 hydrocarbon group, q is 2 when R 8 is a single bond, and R 8 is divalent to hexavalent When it is a group, it is an integer of 2 to 6.)

一般式(9)で表される多官能(メタ)アクリレートの例には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性ヘキサヒドロフタル酸ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンベンゾエート(メタ)アクリレート、トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、アルコキシ変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステルが含まれる。これらの化合物は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of polyfunctional (meth)acrylates represented by general formula (9) include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth) ) acrylate, tetramethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene oxide-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propylene oxide-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, trimethylolethane tri( meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tripentaerythritol octa (meth)acrylate, tripentaerythritol hepta(meth)acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tetra(meth)acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, epichlorohydrin-modified hexahydrophthalate Acid di(meth)acrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, ethylene oxide-modified neopentyl glycol di(meth)acrylate, propylene oxide-modified neopentyl glycol di(meth) Acrylates, trimethylolpropane benzoate (meth)acrylate, tris((meth)acryloxyethyl)isocyanurate, alkoxy-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, dipentaerythritol poly(meth)acrylate, alkyl-modified dipentaerythritol tri( (Meth)acrylic acid esters such as meth)acrylates and ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylates are included. These compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

一般式(10)で表される多価メルカプト化合物の例には、1,2-ジメルカプトエタン、1,3-ジメルカプトプロパン、1,4-ジメルカプトブタン、ビスジメルカプトエタンチオール、トリメチロールプロパントリ(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリ(メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラ(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールトリ(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラ(メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メルカプトアセテート)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メルカプトプロピオネート)などが含まれる。これらの化合物は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of polyvalent mercapto compounds represented by general formula (10) include 1,2-dimercaptoethane, 1,3-dimercaptopropane, 1,4-dimercaptobutane, bisdimercaptoethanethiol, and trimethylol. Propanetri (mercaptoacetate), Trimethylolpropanetri (mercaptopropionate), Pentaerythritol tetra (mercaptoacetate), Pentaerythritol tri (mercaptoacetate), Pentaerythritol tetra (mercaptopropionate), Dipentaerythritol hexa(mercapto) acetate), dipentaerythritol hexa(mercaptopropionate), and the like. These compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、上記樹枝状ポリマーの合成に際しては、必要に応じて重合防止剤を加えてよい。重合防止剤の例には、ヒドロキノン系化合物、フェノール系化合物が含まれる。これらの具体例には、ハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、カテコール、p-tert-ブチルカテコール、クレゾール、ジブチルヒドロキシトルエン、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール(BHT)などが含まれる。 Moreover, a polymerization inhibitor may be added as necessary when synthesizing the dendritic polymer. Examples of polymerization inhibitors include hydroquinone compounds and phenol compounds. Specific examples of these include hydroquinone, methoxyhydroquinone, catechol, p-tert-butylcatechol, cresol, dibutylhydroxytoluene, 2,4,6-tri-tert-butylphenol (BHT), and the like.

上記(a)成分と上記(b)成分との配合割合は、重量比(a)/(b)で50/50以上90/10以下が好ましく、60/40以上80/20以下がより好ましい。上記(a)成分の配合割合が50/50以上であると、光硬化後の硬化膜の硬度が十分であり、また、未露光部において塗膜の酸価が十分高いためにアルカリ現像性が良く、直線的でシャープなパターンを形成できる。また、上記(a)成分の配合割合が、90/10以下であると、樹脂に占める光反応性官能基の割合が十分なので、所望する架橋構造の形成を行うことができる。また、樹脂成分における酸価が適当で、露光部におけるアルカリ現像液に対する溶解性が過度に高くないことから、形成されたパターンが目標とする線幅より細くなることや、パターンの欠落を抑制することができる。 The weight ratio (a)/(b) of component (a) and component (b) is preferably 50/50 or more and 90/10 or less, more preferably 60/40 or more and 80/20 or less. When the blending ratio of the component (a) is 50/50 or more, the hardness of the cured film after photocuring is sufficient, and the acid value of the coating film is sufficiently high in the unexposed area, so that the alkali developability is improved. Good, straight and sharp patterns can be formed. Further, when the blending ratio of the component (a) is 90/10 or less, the ratio of the photoreactive functional groups in the resin is sufficient, so that a desired crosslinked structure can be formed. In addition, since the acid value of the resin component is appropriate and the solubility in the alkaline developer in the exposed area is not excessively high, it is possible to suppress the formed pattern from becoming thinner than the target line width and the lack of the pattern. be able to.

[(c)成分]
(c)成分は、ケトオキシムを含むオキシムエステル系光重合開始剤である。(c)成分を含むことにより、遮光剤を一定以上含み、遮光度の大きなブラックレジスト用感光性樹脂組成物においても、放射線(例えば紫外線)が照射された部分の反応が十分に進行し、現像時の硬化した部分の溶解性を低下させて所望するパターンを形成することができる。
[(c) component]
Component (c) is an oxime ester photopolymerization initiator containing a ketoxime. By including the component (c), even in a photosensitive resin composition for a black resist that contains a light shielding agent at a certain level or more and has a large light shielding degree, the reaction in the portion irradiated with radiation (for example, ultraviolet rays) proceeds sufficiently, and development A desired pattern can be formed by reducing the solubility of the hardened portion.

オキシムエステル系光重合開始剤の例には、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]-ビシクロヘプチル-1-オンオキシム-O-アセテート、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]-アダマンチルメタン-1-オンオキシム-O-ベンゾアート、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]-アダマンチルメタン-1-オンオキシム-O-アセテート、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]-テトラヒドロフラニルメタン-1-オンオキシム-O-ベンゾアート、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]-テトラヒドロフラニルメタン-1-オンオキシム-O-アセテート、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]-チオフェニルメタン-1-オンオキシム-O-ベンゾアート、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]-チオフェニルメタン-1-オンオキシム-O-アセテート、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]-モロフォニルメタン-1-オンオキシム-O-ベンゾアート、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]-モロフォニルメタン-1-オンオキシム-O-アセテート、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]-エタン-1-オンオキシム-O-ビシクロヘプタンカルボキシレート、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]-エタン-1-オンオキシム-O-トリシクロデカンカルボキシレート、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]-エタン-1-オンオキシム-O-アダマンタンカルボキシレート、1-[4-(フェニルスルファニル)フェニル]オクタン-1,2-ジオン=2-o-ベンゾイルオキシム、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)カルバゾール-3-イル]エタノン-o-アセチルオキシム、(2-メチルフェニル)(7-ニトロ-9,9-ジプロピル-9H-フルオレン-2-イル)-アセチルオキシム、エタノン,1-[7-(2-メチルベンゾイル)-9,9-ジプロピル-9H-フルオレン-2-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン,1-(-9,9-ジブチル-7-ニトロ-9H-フルオレン-2-イル)-1-o-アセチルオキシム、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)、1,2-オクタンジエン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]、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)、1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-O-ベンゾアート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-O-アセテート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1-オンオキシム-O-アセテート、4-エトキシ-2-メチルフェニル-9-エチル-6-ニトロ-9H-カルバゾロ-3-イル-O-アセチルオキシムなどが含まれる。 Examples of oxime ester photoinitiators include 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-bicycloheptyl-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-adamantylmethan-1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-adamantylmethan-1-one oxime-O-acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-tetrahydrofuranylmethane- 1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-tetrahydrofuranylmethan-1-one oxime-O-acetate, 1-[9 -ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-thiophenylmethan-1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)- 9H-carbazol-3-yl]-thiophenylmethane-1-one oxime-O-acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-morphonylmethane -1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-morphonylmethan-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-ethane-1-one oxime-O-bicycloheptanecarboxylate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl )-9H-carbazol-3-yl]-ethan-1-one oxime-O-tricyclodecanecarboxylate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]- ethane-1-one oxime-O-adamantanecarboxylate, 1-[4-(phenylsulfanyl)phenyl]octane-1,2-dione 2-o-benzoyloxime, 1-[9-ethyl-6-(2- methylbenzoyl)carbazol-3-yl]ethanone-o-acetyloxime, (2-methylphenyl)(7-nitro-9,9-dipropyl-9H-fluoren-2-yl)-acetyloxime, Ethanone, 1-[7-(2-methylbenzoyl)-9,9-dipropyl-9H-fluoren-2-yl]-1-(O-acetyloxime), Ethanone, 1-(-9,9-dibutyl- 7-nitro-9H-fluoren-2-yl)-1-o-acetyloxime, ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime), 1,2-octanediene, 1-[4-(phenylthio)-, 2-(O-benzoyloxime)], ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl) )-9H-carbazol-3-yl]-, 1-(O-acetyloxime), 1-(4-phenylsulfanylphenyl)butane-1,2-dione-2-oxime-O-benzoate, 1-( 4-methylsulfanylphenyl)butane-1,2-dione-2-oxime-O-acetate, 1-(4-methylsulfanylphenyl)butan-1-one oxime-O-acetate, 4-ethoxy-2-methylphenyl- 9-ethyl-6-nitro-9H-carbazol-3-yl-O-acetyloxime and the like are included.

さらに、より高感度な化合物群として、一般式(11)または一般式(12)で表されるO-アシルオキシム系光重合開始剤が含まれる。これら化合物群の中で、遮光剤を高顔料濃度で用いて遮光膜パターンを形成する場合には、365nmにおけるモル吸光係数が10000L/mol・cm以上であるO-アシルオキシム系光重合開始剤を用いることが好ましい。 Furthermore, O-acyloxime-based photopolymerization initiators represented by general formula (11) or general formula (12) are included as a group of compounds with higher sensitivity. Among these compounds, when forming a light-shielding film pattern using a light-shielding agent at a high pigment concentration, an O-acyloxime-based photopolymerization initiator having a molar absorption coefficient at 365 nm of 10000 L/mol·cm or more is used. It is preferable to use

Figure 2022173086000021
Figure 2022173086000021

式(11)中、R、R10は、それぞれ独立に、C1~C15のアルキル基、C6~C18のアリール基、C7~C20のアリールアルキル基またはC4~C12の複素環基であり、R11はC1~C15のアルキル基、C6~C18のアリール基またはC7~C20のアリールアルキル基である。ここで、アルキル基およびアリール基はC1~C10のアルキル基、C1~C10のアルコキシ基、C1~C10のアルカノイル基、ハロゲンで置換されていてもよく、アルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合を含んでいてもよい。また、アルキル基は直鎖、分岐または環状のいずれのアルキル基であってもよい。 In formula (11), R 9 and R 10 are each independently a C1-C15 alkyl group, a C6-C18 aryl group, a C7-C20 arylalkyl group or a C4-C12 heterocyclic group; 11 is a C1-C15 alkyl group, a C6-C18 aryl group or a C7-C20 arylalkyl group. Here, the alkyl group and the aryl group may be substituted with a C1-C10 alkyl group, a C1-C10 alkoxy group, a C1-C10 alkanoyl group, or halogen, and the alkylene portion may be an unsaturated bond, an ether bond, It may contain a thioether bond and an ester bond. Also, the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group.

Figure 2022173086000022
Figure 2022173086000022

式(12)中、R12およびR13はそれぞれ独立に、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であるか、炭素数4~10のシクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基もしくはアルキルシクロアルキル基であるか、または炭素数1~6のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基である。R14は独立して炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基またはアルケニル基であり、当該アルキル基またはアルケニル基中の-CH-基の一部が-O-基で置換されていてもよい。さらに、これらR12~R14の基中の水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい。 In formula (12), R 12 and R 13 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a cycloalkylalkyl group, or It is an alkylcycloalkyl group or a phenyl group optionally substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 14 is independently a linear or branched alkyl or alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and some of the —CH 2 — groups in the alkyl or alkenyl group are substituted with —O— groups may have been Furthermore, some of the hydrogen atoms in these R 12 to R 14 groups may be substituted with halogen atoms.

以上例示したオキシムエステル系光重合開始剤は、1種類のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The oxime ester photopolymerization initiators exemplified above may be used alone or in combination of two or more.

また、オキシムエステル系光重合開始剤と併用することができる光重合開始剤の例には、アセトフェノン化合物、トリアジン化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、チオキサントン化合物、イミダゾール化合物などが含まれる。なお、本発明でいう光重合開始剤は増感剤を含む意味で使用される。 Examples of photopolymerization initiators that can be used in combination with oxime ester photopolymerization initiators include acetophenone compounds, triazine compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, imidazole compounds, and the like. In addition, the photoinitiator as used in the field of this invention is used in the meaning containing a sensitizer.

なお、それ自体では光重合開始剤や増感剤として作用しないが、上述の化合物と組み合わせて用いることにより、光重合開始剤や増感剤の能力を増大させ得るような化合物を添加してもよい。そのような化合物の例には、ベンゾフェノンと組みわせて使用すると効果のあるアミン系化合物が含まれる。 A compound that does not act as a photopolymerization initiator or sensitizer by itself, but can be used in combination with the above-mentioned compounds to increase the ability of the photopolymerization initiator or sensitizer can be added. good. Examples of such compounds include amine-based compounds that are effective when used in combination with benzophenone.

(c)成分の含有量は(a)成分と(b)成分の合計100質量部に対して、3質量部以上30質量部以下であることが好ましく、4質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。(c)成分の含有量が3質量部以上であると、適度な光重合の速度を有するので、十分な感度を担保できる。また、(c)成分の含有量が30質量部以下であると、マスクに対して忠実な線幅を再現できるとともにパターンエッジをシャープにすることができる。 The content of component (c) is preferably 3 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, and 4 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to a total of 100 parts by mass of components (a) and (b). is more preferable. When the content of the component (c) is 3 parts by mass or more, a suitable photopolymerization rate is obtained, and sufficient sensitivity can be ensured. Further, when the content of the component (c) is 30 parts by mass or less, it is possible to reproduce a line width faithful to the mask and to sharpen the pattern edge.

[(d)成分]
(d)成分は、遮光剤であり、黒色顔料、混色有機顔料を例示することができる。
[(d) component]
Component (d) is a light-shielding agent, and examples thereof include black pigments and mixed-color organic pigments.

黒色顔料の例には、ペリレンブラック、シアニンブラック、アニリンブラック、ラクタムブラック、カーボンブラック、チタンブラック、酸化クロム、酸化鉄などが含まれる。 Examples of black pigments include perylene black, cyanine black, aniline black, lactam black, carbon black, titanium black, chromium oxide, iron oxide, and the like.

混色有機顔料の例には、アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾメチン顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、イソインドリン顔料、ジオキサジン顔料、スレン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料などの有機顔料から選択される少なくとも2色を混合して、擬似黒色化されたものが含まれる。 Examples of mixed color organic pigments include azo pigments, condensed azo pigments, azomethine pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, isoindoline pigments, dioxazine pigments, threne pigments, perylene pigments, perinone pigments, quinophthalone pigments, diketo Pseudo-blackening by mixing at least two colors selected from organic pigments such as pyrrolopyrrole pigments and thioindigo pigments is included.

上記(d)成分は、目的とする感光性樹脂組成物の機能に応じて、その1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。 The component (d) may be used alone or in combination of two or more depending on the desired function of the photosensitive resin composition.

なお、(d)成分として混色有機顔料を用いる場合に使用可能な有機顔料の例には、カラーインデックス名で以下のナンバーのものが含まれるが、これに限定されない。 Examples of organic pigments that can be used when a mixed-color organic pigment is used as the component (d) include, but are not limited to, those with the following color index names.

ピグメント・レッド2、3、4、5、9、12、14、22、23、31、38、112、122、144、146、147、149、166、168、170、175、176、177、178、179、184、185、187、188、202、207、208、209、210、213、214、220、221、242、247、253、254、255、256、257、262、264、266、272、279等
ピグメント・オレンジ5、13、16、34、36、38、43、61、62、64、67、68、71、72、73、74、81等
ピグメント・イエロー1、3、12、13、14、16、17、55、73、74、81、83、93、95、97、109、110、111、117、120、126、127、128、129、130、136、138、139、150、151、153、154、155、173、174、175、176、180、181、183、185、191、194、199、213、214等
ピグメント・グリーン7、36、58等
ピグメント・ブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、60、80等
ピグメント・バイオレット19、23、37等
Pigment Red 2, 3, 4, 5, 9, 12, 14, 22, 23, 31, 38, 112, 122, 144, 146, 147, 149, 166, 168, 170, 175, 176, 177, 178 , 179, 184, 185, 187, 188, 202, 207, 208, 209, 210, 213, 214, 220, 221, 242, 247, 253, 254, 255, 256, 257, 262, 264, 266, 272 , 279 etc. Pigment Orange 5, 13, 16, 34, 36, 38, 43, 61, 62, 64, 67, 68, 71, 72, 73, 74, 81 etc. Pigment Yellow 1, 3, 12, 13 , 14, 16, 17, 55, 73, 74, 81, 83, 93, 95, 97, 109, 110, 111, 117, 120, 126, 127, 128, 129, 130, 136, 138, 139, 150 , 151, 153, 154, 155, 173, 174, 175, 176, 180, 181, 183, 185, 191, 194, 199, 213, 214, etc. Pigment Green 7, 36, 58, etc. Pigment Blue 15, 15 : 1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 60, 80, etc. Pigment Violet 19, 23, 37, etc.

上記遮光剤の中では、黒色顔料であるカーボンブラックが遮光性、表面平滑性、分散安定性、樹脂との相溶性が良好な点で好ましい。 Among the above light-shielding agents, carbon black, which is a black pigment, is preferable in terms of light-shielding properties, surface smoothness, dispersion stability, and compatibility with resins.

(d)成分の配合割合については、所望の遮光度によって任意に決めることができるが、感光性樹脂組成物中の固形分に対して30質量%以上60質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましく、45質量%以上60質量%以下がさらに好ましい。遮光剤が、感光性樹脂組成物中の固形分に対して30質量%以上であると、遮光性を十分に得ることができる。遮光剤が、60質量%以下であると、十分な量の感光性樹脂を含むため、所望する現像特性および膜形成能を得ることができる。 The blending ratio of component (d) can be arbitrarily determined depending on the desired degree of light blocking, but is preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less, and 40% by mass or more, based on the solid content in the photosensitive resin composition. 60% by mass or less is more preferable, and 45% by mass or more and 60% by mass or less is even more preferable. When the amount of the light-shielding agent is 30% by mass or more relative to the solid content in the photosensitive resin composition, sufficient light-shielding properties can be obtained. When the light shielding agent is 60% by mass or less, it contains a sufficient amount of photosensitive resin, so that desired developing properties and film-forming ability can be obtained.

上記(d)成分は分散媒に分散させた遮光剤分散体として他の配合成分と混合するのが通常であり、その際には分散剤を添加することができる。分散剤は、顔料(遮光成分)分散に用いられている公知の化合物(分散剤、分散湿潤剤、分散促進剤等の名称で市販されている化合物等)等を特に制限なく使用することができる。 The above component (d) is usually mixed with other ingredients as a light-shielding agent dispersion dispersed in a dispersion medium, and a dispersant can be added at that time. As the dispersant, known compounds used for dispersing pigments (light-shielding components) (compounds commercially available under the names of dispersants, dispersion wetting agents, dispersion accelerators, etc.) can be used without particular limitation. .

分散媒の例には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等が含まれる。 Examples of dispersion media include propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate and the like.

分散剤の例には、カチオン性高分子系分散剤、アニオン性高分子系分散剤、ノニオン性高分子系分散剤、顔料誘導体型分散剤(分散助剤)が含まれる。とくに、上記分散剤は、遮光剤への吸着点としてイミダゾリル基、ピロリル基、ピリジル基、一級、二級または三級のアミノ基等のカチオン性の官能基を有し、アミン価が1mgKOH/g以上100mgKOH/g以下、数平均分子量(Mn)が1000以上100000以下の範囲にあるカチオン性高分子系分散剤であることが好ましい。この分散剤の配合量は、遮光剤に対して1質量%以上35質量%以下が好ましく、2質量%以上25質量%以下がより好ましい。なお、樹脂類のような高粘度物質は、一般に分散を安定させる作用を有するが、分散促進能を有しないものは分散剤として扱わない。しかし、分散を安定させる目的で使用することを制限するものではない。 Examples of dispersants include cationic polymeric dispersants, anionic polymeric dispersants, nonionic polymeric dispersants, and pigment derivative dispersants (dispersing aids). In particular, the dispersant has a cationic functional group such as an imidazolyl group, a pyrrolyl group, a pyridyl group, a primary, secondary or tertiary amino group as an adsorption point to the light-shielding agent, and has an amine value of 1 mgKOH/g. A cationic polymeric dispersant having a number average molecular weight (Mn) of 1,000 to 100,000 is preferable. The content of the dispersant is preferably 1% by mass or more and 35% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 25% by mass or less, relative to the light shielding agent. High-viscosity substances such as resins generally have the effect of stabilizing dispersion, but those that do not have dispersion-promoting properties are not treated as dispersants. However, it does not limit its use for the purpose of stabilizing the dispersion.

[(e)成分]
(e)成分は、カップリング剤である。本発明に係るブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、ガラス等の無機材料の表面と硬化膜との間の化学結合による密着性を向上させる観点から、シランカップリング剤やチタンカップリング剤を含む。
[(e) component]
(e) Component is a coupling agent. The photosensitive resin composition for black resist according to the present invention contains a silane coupling agent and a titanium coupling agent from the viewpoint of improving the adhesion due to chemical bonding between the surface of an inorganic material such as glass and the cured film. .

カップリング剤としては、アルカリ現像液での現像に寄与する(a)成分等に含まれるカルボキシ基との反応性が一定以上ある、反応性基を有するものを好ましく用いることができ、その反応性基としては、アミノ基、イソシアネート基、ウレイド基、エポキシ基、メルカプト基等を例示することができる。そのカップリング剤の具体例には、3-(グリシジルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が含まれる。保存安定性を重視する場合には、カルボキシ基との反応性が比較的小さいものの方が有利になるため、ウレイド基またはそれと同じくらいのカルボキシ基との反応性を有する基を選択することが好ましい。 As the coupling agent, those having a reactive group that has a certain level or more of reactivity with the carboxy group contained in the component (a), etc., which contributes to development with an alkaline developer, can be preferably used. Examples of groups include an amino group, an isocyanate group, a ureido group, an epoxy group, and a mercapto group. Specific examples of the coupling agent include 3-(glycidyloxy)propyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(phenylamino)propyltrimethoxysilane, 3 - Ureidopropyltriethoxysilane and the like. When storage stability is emphasized, it is preferable to select a ureido group or a group having the same level of reactivity with the carboxy group, since those with relatively low reactivity with the carboxy group are advantageous. .

カップリング剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分に対して、0.01質量%以上10質量%以下とする。0.01質量%以上5質量%以下が好ましい。カップリング剤の含有量が、0.01質量%以上であると、ガラス基板と硬化膜との間で十分な密着性を得ることができる。カップリング剤の含有量を10質量%以下であると、凝集異物の発生を抑制できる。 The content of the coupling agent is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the solid content of the photosensitive resin composition. 0.01 mass % or more and 5 mass % or less are preferable. When the content of the coupling agent is 0.01% by mass or more, sufficient adhesion can be obtained between the glass substrate and the cured film. When the content of the coupling agent is 10% by mass or less, generation of agglomerated foreign matter can be suppressed.

[(f)成分]
(f)成分は、フッ素原子およびエチレン性不飽和結合を分子内に有する界面活性剤である。このような(f)成分を含有することにより、固形分中の遮光剤を除いた樹脂組成物の屈折率を小さい方向に誘導することができ、製膜時に膜表面付近に存在する界面活性剤がアルカリ現像時に溶出して、形成した膜の撥インキ効果がアルカリ現像後に低下することを抑制することができることから、例えばOD3/μmといった高遮光の硬化膜面においても反射率を5%以下といった低いレベルに抑えることができる。また、2μm以上といった膜厚で隔壁を形成したとき、隔壁として必要とされるパターン断面形状や表面の撥インキ特性を付与することができる。とくに、エチレン性不飽和結合を有することにより、上記(a)成分や(b)成分との結合することが可能であることから、効果的に上記の作用を発現させることができると推測される。
[(f) component]
Component (f) is a surfactant having a fluorine atom and an ethylenically unsaturated bond in its molecule. By containing such a component (f), the refractive index of the resin composition excluding the light-shielding agent in the solid content can be induced in a smaller direction, and the surfactant present near the film surface during film formation is eluted during alkali development, and the ink repellent effect of the formed film can be suppressed from being reduced after alkali development. can be kept to a low level. Further, when the partition walls are formed with a film thickness of 2 μm or more, it is possible to impart the pattern cross-sectional shape and the surface ink repellency required for the partition walls. In particular, by having an ethylenically unsaturated bond, it is possible to bond with the above components (a) and (b), so it is presumed that the above effects can be effectively exhibited. .

(f)成分の例は、エチレン性不飽和基を有する側鎖とパーフルオロアルキル基又はパーフルオロエーテル基を有する側鎖とを有する重合体であり、特開2010-164965や特開2010-250256に記載されている重合体を特に制限なく使用することができる。具体的な界面活性剤としては、メガファックRS-56、RS-72-A、RS-72-K、RS-75、RS-76-E、RS-76-NS、RS-78、RS-90(DIC社製)等を例示することができる。この(f)成分は、感光性樹脂組成物の固形分に対して、0.01質量%以上10質量%以下とする。好ましい下限値としては、0.05質量%以上であり、より好ましい下限値は0.1質量%以上である。一方、好ましい上限値は5.0質量%以下であり、より好ましい上限値は3.0質量%以下であり、さらに好ましい上限値は2.5質量%以下である。0.01質量%未満であると、期待される効果を硬化膜に付与することができないおそれがあり、また、10質量%超過では表面の撥インキ性が強くなりすぎ、特に直上に製膜しようとする場合に均一な製膜ができなくなるおそれがあるからである。 Examples of the component (f) are polymers having a side chain having an ethylenically unsaturated group and a side chain having a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group, such as JP-A-2010-164965 and JP-A-2010-250256. can be used without particular limitation. Specific surfactants include Megafac RS-56, RS-72-A, RS-72-K, RS-75, RS-76-E, RS-76-NS, RS-78, RS-90 (manufactured by DIC Corporation) and the like can be exemplified. The content of component (f) is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less relative to the solid content of the photosensitive resin composition. A preferable lower limit is 0.05% by mass or more, and a more preferable lower limit is 0.1% by mass or more. On the other hand, a preferable upper limit is 5.0% by mass or less, a more preferable upper limit is 3.0% by mass or less, and a further preferable upper limit is 2.5% by mass or less. If the amount is less than 0.01% by mass, the expected effects may not be imparted to the cured film. It is because there exists a possibility that uniform film production may become impossible when it is set to.

[(g)成分]
(g)成分は、溶剤である。(g)成分を含むことにより、上述の(a)~(f)成分を含む液体状の感光性樹脂組成物を得ることができる。
[(g) component]
Component (g) is a solvent. By including the component (g), it is possible to obtain a liquid photosensitive resin composition containing the above-described components (a) to (f).

(g)成分の例には、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α-もしくはβ-テルピネオール等のテルペン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類などが含まれる。(g)成分は、その1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of component (g) include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol and propylene glycol, terpenes such as α- or β-terpineol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl- Ketones such as 2-pyrrolidone, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, tetramethylbenzene, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl Ether, glycol ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, and triethylene glycol monoethyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ribs Acetic esters such as tall acetate, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and the like are included. The component (g) may be used alone or in combination of two or more.

(g)成分の含有量は、目標とする粘度によって変化するが、感光性樹脂組成物の全質量に対して60質量%以上90質量%以下が好ましい。(g)成分の含有量が、60質量%以上であると、基板上に感光性樹脂組成物を塗布しやすい粘度とすることができ、90質量%以下であると、基板上に感光性樹脂組成物を塗布した後の乾燥に要する時間を短縮することができる。 Although the content of component (g) varies depending on the target viscosity, it is preferably 60% by mass or more and 90% by mass or less with respect to the total mass of the photosensitive resin composition. When the content of the component (g) is 60% by mass or more, the viscosity can be made easy to apply the photosensitive resin composition on the substrate, and when it is 90% by mass or less, the photosensitive resin The time required for drying after application of the composition can be shortened.

[その他の成分]
本発明に係るブラックレジスト用感光性樹脂組成物には、必要に応じて、(a)成分以外のその他の樹脂成分、硬化剤、硬化促進剤、熱重合禁止剤および酸化防止剤、可塑剤、充填剤、レベリング剤、消泡剤、(f)成分以外のその他の界面活性剤等の添加剤を配合することができる。
[Other ingredients]
The photosensitive resin composition for a black resist according to the present invention may optionally contain other resin components other than the component (a), a curing agent, a curing accelerator, a thermal polymerization inhibitor and an antioxidant, a plasticizer, Additives such as fillers, leveling agents, antifoaming agents, and surfactants other than component (f) may be added.

(a)成分以外のその他の樹脂成分の例には、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が含まれる。 Examples of resin components other than component (a) include vinyl resins, polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, polyurethane resins, polyether resins, melamine resins, epoxy resins, and the like.

エポキシ樹脂の例には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、ビスナフトールフルオレン型エポキシ化合物、ジフェニルフルオレン型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、フェノールアラルキル型エポキシ化合物、ナフタレン骨格を含むフェノールノボラック化合物(例えば、NC-7000L:日本化薬株式会社製)、ビフェニル型エポキシ化合物(例えば、jER YX4000:三菱ケミカル株式会社製)、ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、トリスフェノールメタン型エポキシ化合物(例えば、EPPN-501H:日本化薬株式会社製)、テトラキスフェノールエタン型エポキシ化合物、多価アルコールのグリシジルエーテル、多価カルボン酸のグリシジルエステル、メタクリル酸とメタクリル酸グリシジルの共重合体に代表される(メタ)アクリル酸グリシジルをユニットとして含む(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの共重合体、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(例えば、リカレジンHBE-100:新日本理化株式会社製)などのグリシジル基を有するエポキシ化合物、1,4-シクロヘキサンジメタノール-ビス3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,1-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-m-ジオキサン(例えば、アラルダイトCY175:ハンツマン社製)、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート(例えば、CYRACURE UVR-6128:ダウ・ケミカル社製)、3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(例えば、セロキサイド2021P:株式会社ダイセル製)、ブタンテトラカルボン酸テトラ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)修飾ε-カプロラクトン(例えば、エポリードGT401:株式会社ダイセル製)、エポキシシクロヘキシル基を有するエポキシ化合物(例えば、HiREM-1:四国化成工業株式会社製)、ジシクロペンタジエン骨格を有する多官能エポキシ化合物(例えば、HP7200シリーズ:DIC株式会社製)、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物(例えば、EHPE3150:株式会社ダイセル製)などの脂環式エポキシ化合物、エポキシ化ポリブタジエン(例えば、NISSO-PB・JP-100:日本曹達株式会社製)、シリコーン骨格を有するエポキシ化合物等が含まれる。 Examples of epoxy resins include bisphenol A-type epoxy compounds, bisphenol F-type epoxy compounds, bisphenol fluorene-type epoxy compounds, bisnaphtholfluorene-type epoxy compounds, diphenylfluorene-type epoxy compounds, phenol novolac-type epoxy compounds, cresol novolak-type epoxy compounds, Phenol aralkyl-type epoxy compounds, phenol novolac compounds containing a naphthalene skeleton (e.g., NC-7000L: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), biphenyl-type epoxy compounds (e.g., JER YX4000: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), naphthol aralkyl-type epoxy compounds , trisphenolmethane-type epoxy compound (eg, EPPN-501H: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), tetrakisphenolethane-type epoxy compound, glycidyl ether of polyhydric alcohol, glycidyl ester of polycarboxylic acid, methacrylic acid and glycidyl methacrylate A copolymer of a monomer having a (meth)acryloyl group containing glycidyl (meth)acrylate as a unit, typified by a copolymer of hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether (for example, Ricaresin HBE-100: Shin Nippon Rika Co., Ltd. company), 1,4-cyclohexanedimethanol-bis-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, 2-(3,4-epoxy)cyclohexyl-5,1-spiro (3,4 -epoxy)cyclohexyl-m-dioxane (e.g., Araldite CY175: manufactured by Huntsman), bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate (e.g., CYRACURE UVR-6128: manufactured by Dow Chemical), 3',4' -epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexane carboxylate (e.g. Celoxide 2021P: manufactured by Daicel Corporation), butanetetracarboxylic acid tetra(3,4-epoxycyclohexylmethyl)-modified ε-caprolactone (e.g. Epolead GT401: Co., Ltd.) Daicel), an epoxy compound having an epoxycyclohexyl group (eg, HiREM-1: manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), a polyfunctional epoxy compound having a dicyclopentadiene skeleton (eg, HP7200 series: manufactured by DIC Corporation), 2, 1,2-epoxy-4-(2-oxiranyl)cyclo of 2-bis(hydroxymethyl)-1-butanol Alicyclic epoxy compounds such as rohexane adducts (e.g., EHPE3150: manufactured by Daicel Corporation), epoxidized polybutadiene (e.g., NISSO-PB JP-100: manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), epoxy compounds having a silicone skeleton, and the like. included.

硬化剤の例には、エポキシ樹脂の硬化に寄与するアミン系化合物、多価カルボン酸系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物等が含まれる。硬化促進剤の例には、エポキシ樹脂の硬化促進に寄与する三級アミン、四級アンモニウム塩、三級ホスフィン、四級ホスホニウム塩、ホウ酸エステル、ルイス酸、有機金属化合物、イミダゾール類等が含まれる。 Examples of curing agents include amine-based compounds, polycarboxylic acid-based compounds, phenolic resins, amino resins, dicyandiamide, Lewis acid complex compounds, and the like, which contribute to curing of epoxy resins. Examples of curing accelerators include tertiary amines, quaternary ammonium salts, tertiary phosphines, quaternary phosphonium salts, borate esters, Lewis acids, organometallic compounds, imidazoles, etc., which contribute to accelerating the curing of epoxy resins. be

熱重合禁止剤および酸化防止剤の例には、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、フェノチアジン、ヒンダードフェノール系化合物等が含まれる。可塑剤の例には、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、リン酸トリクレジル等が含まれる。充填剤の例には、ガラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等が含まれる。レベリング剤や消泡剤の例には、シリコーン系、フッ素系、アクリル系の化合物が含まれる。 Examples of thermal polymerization inhibitors and antioxidants include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, tert-butylcatechol, phenothiazine, hindered phenolic compounds and the like. Examples of plasticizers include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, tricresyl phosphate, and the like. Examples of fillers include glass fibers, silica, mica, alumina, and the like. Examples of leveling agents and antifoaming agents include silicone-based, fluorine-based, and acrylic-based compounds.

(f)成分以外のその他の界面活性剤の例には、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、2-ラウリル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニ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含まれる。 Examples of surfactants other than component (f) include anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate and triethanolamine polyoxyethylene alkyl ether sulfate, and cationic surfactants such as stearylamine acetate and lauryltrimethylammonium chloride. Amphoteric surfactants such as lauryldimethylamine oxide, 2-lauryl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, non-surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, sorbitan monostearate Examples include ionic surfactants, silicone-based surfactants having polydimethylsiloxane as a main skeleton, and fluorine-based surfactants.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、上述の(a)~(g)成分を混合することにより得ることができる。また、溶剤を除いた固形分(固形分には硬化後に固形分となるモノマーを含む)中に、上記(a)~(f)成分を合計で80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことが望ましい。 The photosensitive resin composition for black resist of the present invention can be obtained by mixing the above components (a) to (g). In addition, the solid content excluding the solvent (the solid content includes monomers that become solid content after curing) preferably contains 80% by mass or more of the above components (a) to (f) in total, and 90% by mass. It is desirable to include the above.

2.遮光膜および隔壁の製造方法
カラーフィルター等の遮光膜および隔壁の製造方法は、工程的にはほぼ同一であり、以下に説明する。
2. Method for Manufacturing Light-Shielding Film and Partition The method for manufacturing a light-shielding film such as a color filter and a partition is substantially the same in terms of steps, and will be described below.

本発明に係る遮光膜の製造方法は、(1)上述のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、乾燥させて、上記ブラックレジスト用感光性樹脂組成物の塗膜を形成する塗膜形成工程と、(2)上記塗膜の一部にフォトマスクを介して放射線を照射する露光工程と、(3)放射線を照射された塗膜を現像し、未露光部分を除去する現像工程と、(4)現像後の塗膜を加熱硬化する加熱硬化工程と、を含む。以下、各工程について説明する。 The method for producing a light-shielding film according to the present invention includes: (1) applying the above-described photosensitive resin composition for black resist onto a substrate and drying to form a coating film of the above-described photosensitive resin composition for black resist; (2) an exposure step of irradiating a portion of the coating film with radiation through a photomask; and (3) developing the coating film irradiated with radiation to remove the unexposed portion. and (4) a heat-curing step of heat-curing the developed coating film. Each step will be described below.

[塗膜形成工程]
塗膜形成工程は、上述のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程である。
[Coating film forming process]
The coating film forming step is a step of applying the above-described photosensitive resin composition for black resist onto a substrate and drying to form a coating film.

上記基材は、公知のものを用いることができる。基材の例には、ガラス基板、シリコンウエハ、およびプラスチック基板(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等)等を挙げることができ、基材上にITOや金などの透明電極が蒸着あるいはパターニングされたものなども含まれる。また、前記基材上に有機EL等の発光層のような表示機能を形成した後の基材をも含まれる。 A well-known thing can be used for the said base material. Examples of substrates include glass substrates, silicon wafers, and plastic substrates (e.g., polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, polyimide, etc.). Also included are those in which a transparent electrode is vapor-deposited or patterned. It also includes a base material after forming a display function such as a light-emitting layer such as an organic EL on the base material.

感光性樹脂組成物の塗布方法は、公知の塗布方法を用いることができる。上記塗布方法の例には、公知の溶液浸漬法、スプレー法、ローラーコート機、ランドコート機、スリットコート機やスピナー機を用いる方法などが含まれる。これらの方法によって、上記感光性樹脂組成物を所望の厚さに塗布することができる。 A known coating method can be used as a method for coating the photosensitive resin composition. Examples of the coating method include a method using a known solution dipping method, spray method, roller coater, land coater, slit coater or spinner. By these methods, the photosensitive resin composition can be applied to a desired thickness.

上述の方法で塗布された感光性樹脂組成物の乾燥方法は、公知の乾燥方法を用いることができる。上記乾燥方法は、オーブン、熱風送風機、ホットプレート、赤外線ヒータ等による加熱、真空乾燥またはこれらの組み合わせることによって行うことができる。上記加熱温度および加熱時間は、使用する溶剤に応じて適宜選択でき、用いる基材の耐熱温度も考慮した上で、例えば、60~110℃で、1~5分間行われることが好ましい。 A known drying method can be used for drying the photosensitive resin composition applied by the above-described method. The drying method can be carried out by heating with an oven, a hot air blower, a hot plate, an infrared heater, etc., vacuum drying, or a combination thereof. The heating temperature and heating time can be appropriately selected according to the solvent used, and in consideration of the heat resistance temperature of the substrate to be used, for example, it is preferably performed at 60 to 110° C. for 1 to 5 minutes.

[露光工程]
露光工程は、上述の塗膜層の一部にフォトマスクを介して放射線を照射し、上記塗膜(感光性樹脂組成物)のパターンに対応した部分を光硬化させる工程である。
[Exposure process]
The exposure step is a step of irradiating a part of the coating film layer with radiation through a photomask and photocuring the part corresponding to the pattern of the coating film (photosensitive resin composition).

上記フォトマスクは公知のものを用いることができる。フォトマスクの例には、ハーフトーンマスク、グレートーンマスク等の多階調マスクが含まれる。グレートーンマスクは、透光性を有する基板上に、遮光部および回折格子が形成される。回折格子はスリット、ドット、メッシュ等の光透過領域の間隔が、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔であり、当該構成により、光の透過率を制御する。ハーフトーンマスクは、透光性を有する基板上に、遮光部および半透過部が形成される。半透過部により露光に用いる光の透過率を制御する。 A known photomask can be used as the photomask. Examples of photomasks include multi-tone masks such as halftone masks and graytone masks. A gray-tone mask has a light-shielding portion and a diffraction grating formed on a light-transmitting substrate. In the diffraction grating, the intervals between light transmission regions such as slits, dots, and meshes are intervals equal to or less than the resolution limit of light used for exposure, and this configuration controls the transmittance of light. A halftone mask has a light-shielding portion and a semi-transmissive portion formed on a light-transmitting substrate. Transmittance of light used for exposure is controlled by the semi-transmissive portion.

露光工程における、露光装置およびその露光照射条件は適宜選択できる。照射される放射線の例には、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線およびX線などが含まれる。上記放射線の中では、紫外線であることが好ましい。また、放射線を照射する装置には、公知の露光装置(超高圧水銀灯、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、遠紫外線灯等)を用いることができる。また、照射する放射線の波長は250nm以上400nm以下であることが好ましい。放射線の露光量は、25mJ/cm以上3000mJ/cm以下であることが好ましい。 The exposure device and its exposure irradiation conditions in the exposure step can be selected as appropriate. Examples of irradiated radiation include visible light, ultraviolet light, deep ultraviolet light, electron beams, X-rays, and the like. Among the above radiations, ultraviolet rays are preferred. Moreover, a known exposure device (ultra-high pressure mercury lamp, high pressure mercury lamp, metal halide lamp, far ultraviolet lamp, etc.) can be used as a device for irradiating radiation. Moreover, the wavelength of the radiation to be irradiated is preferably 250 nm or more and 400 nm or less. The exposure dose of radiation is preferably 25 mJ/cm 2 or more and 3000 mJ/cm 2 or less.

[現像工程]
現像工程は、放射線が照射された塗膜をアルカリ現像し、未露光部の塗膜を除去する工程である。
[Development process]
The development step is a step of alkali-developing the coating film irradiated with radiation to remove the coating film in the unexposed areas.

塗膜の現像方法の例には、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、およびパドル(液盛り)現像法などが含まれる。なお、上記現像方法は、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いて行うことができる。 Examples of coating film development methods include shower development, spray development, dip development, and puddle development. The above developing method can be carried out using a commercially available developing machine, an ultrasonic cleaning machine, or the like.

また、現像に適した現像液の例には、アルカリ金属やアルカリ土類金属の炭酸塩の水溶液、アルカリ金属の水酸化物の水溶液等が含まれる。これらの中では、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩を0.05~3質量%含有する弱アルカリ性水溶液を用いて23~28℃の温度で行うことが好ましい。なお、現像工程では、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いることができる。 Examples of developer suitable for development include an aqueous solution of carbonate of alkali metal or alkaline earth metal, an aqueous solution of hydroxide of alkali metal, and the like. Among these, it is preferable to use a weakly alkaline aqueous solution containing 0.05 to 3% by mass of a carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate or lithium carbonate at a temperature of 23 to 28°C. In addition, in the development process, a commercially available developing machine, an ultrasonic washing machine, or the like can be used.

[加熱硬化工程]
加熱硬化工程は、現像後の露光部(塗膜)を熱処理して、本硬化(ポストベーク)する工程である。
[Heat curing step]
The heat-curing step is a step of heat-treating the exposed portion (coating film) after development to perform final curing (post-baking).

現像後の露光部(塗膜)を加熱する方法は、公知の方法(オーブン、熱風送風機、ホットプレート、赤外線ヒータ等による加熱、真空乾燥またはこれらの組み合わせ)よって行うことができる。加熱温度は、塗膜が本硬化(ポストベーク)する温度で、基材の耐熱性を考慮した温度であれば特に制限されない。加熱温度は、80~250℃の温度で20~120分間行われることが好ましい。 The exposed portion (coating film) after development can be heated by a known method (heating with an oven, hot air blower, hot plate, infrared heater, etc., vacuum drying, or a combination thereof). The heating temperature is the temperature at which the coating film is fully cured (post-baking), and is not particularly limited as long as it is a temperature in consideration of the heat resistance of the base material. The heating temperature is preferably 80 to 250° C. for 20 to 120 minutes.

以下、実施例および比較例に基づいて、本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

先ず、本発明の(a)成分であるアルカリ可溶性樹脂の合成例から説明するが、合成例における樹脂の評価は、断りのない限り以下のとおりに行った。 First, synthesis examples of the alkali-soluble resin, which is the component (a) of the present invention, will be described. Unless otherwise specified, the resins in the synthesis examples were evaluated as follows.

なお、各種測定機器について、同一の機種を使用した場合には、2か所目から機器メーカー名を省略している。また、実施例において、測定用硬化膜付き基板の作製に使用しているガラス基板は、全て同じ処理を施して使用している。また、各成分の含有量について、小数第一位が0であるときは、小数点以下の表記を省略することがある。 Note that when the same model of measuring equipment is used, the name of the equipment manufacturer is omitted from the second position. Further, in the examples, all the glass substrates used for the production of the cured film-attached substrates for measurement were subjected to the same treatment. Moreover, when the first decimal place of the content of each component is 0, the notation after the decimal point may be omitted.

[固形分濃度]
固形分濃度は、合成例中で得られた樹脂溶液1gをガラスフィルター〔重量:W(g)〕に含浸させた重量〔W(g)〕、および160℃にて2時間加熱した後の重量〔W(g)〕を用いて次式より求めた。
固形分濃度(重量%)=100×(W-W)/(W-W
[Solid content concentration]
The solid content concentration is the weight [W 1 (g)] obtained by impregnating a glass filter [weight: W 0 (g)] with 1 g of the resin solution obtained in Synthesis Example, and after heating at 160 ° C. for 2 hours. It was obtained from the following equation using the weight [W 2 (g)] of .
Solid content concentration (% by weight) = 100 × (W 2 - W 0 )/(W 1 - W 0 )

[酸価]
酸価は、樹脂溶液をジオキサンに溶解させ、電位差滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)を用いて1/10N-KOH水溶液で滴定して求めた。
[Acid value]
The acid value was obtained by dissolving the resin solution in dioxane and titrating it with a 1/10 N-KOH aqueous solution using a potentiometric titrator "COM-1600" (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

[分子量]
分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)「HLC-8220GPC」(東ソー株式会社製、溶媒:テトラヒドロフラン、カラム:TSKgelSuper H-2000(2本)+TSKgelSuper H-3000(1本)+TSKgelSuper H-4000(1本)+TSKgelSuper H-5000(1本)(東ソー株式会社製)、温度:40℃、速度:0.6ml/min)にて測定し、標準ポリスチレン(東ソー株式会社製、PS-オリゴマーキット)換算値として重量平均分子量(Mw)を求めた。
[Molecular weight]
The molecular weight is determined by gel permeation chromatography (GPC) "HLC-8220GPC" (manufactured by Tosoh Corporation, solvent: tetrahydrofuran, column: TSKgelSuper H-2000 (2) + TSKgelSuper H-3000 (1) + TSKgelSuper H-4000 ( 1 piece) + TSKgelSuper H-5000 (1 piece) (manufactured by Tosoh Corporation), temperature: 40 ° C., speed: 0.6 ml / min), standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation, PS-oligomer kit) conversion A weight average molecular weight (Mw) was obtained as a value.

合成例で使用する略号は次のとおりである。
BPFE :ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(一般式(5)の化合物に示されるArがフェニレン基であり、lが0であり、エポキシ当量250g/eq)
AA :アクリル酸
BPDA :3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
THPA :1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
TEAB :臭化テトラエチルアンモニウム
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
MAA :メタクリル酸
MMA :メタクリル酸メチル
CHMA :メタクリル酸シクロヘキシル
GMA :メタクリル酸グリシジル
AIBN :アゾビスイソブチロニトリル
TPP :トリフェニルホスフィン
PTMA :ペンタエリスリトールテトラ(メルカプトアセテート)
DPHA :ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとヘキサアクリレートとの混合物
HQ :ハイドロキノン
BzDMA :ベンジルジメチルアミン
Abbreviations used in Synthesis Examples are as follows.
BPFE: bisphenol fluorene type epoxy resin (Ar in the compound of general formula (5) is a phenylene group, l is 0, and the epoxy equivalent is 250 g/eq)
AA: acrylic acid BPDA: 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride THPA: 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride TEAB: tetraethylammonium bromide PGMEA: propylene glycol monomethyl ether Acetate MAA: methacrylic acid MMA: methyl methacrylate CHMA: cyclohexyl methacrylate GMA: glycidyl methacrylate AIBN: azobisisobutyronitrile TPP: triphenylphosphine PTMA: pentaerythritol tetra(mercaptoacetate)
DPHA: mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and hexaacrylate HQ: hydroquinone BzDMA: benzyldimethylamine

[合成例1]
還留冷却器付き500mLの四つ口フラスコ中に、BPFE(114.4g、0.23モル)、AA(33.2g、0.46モル)、PGMEA(157g)およびTEAB(0.48g)を仕込み、100~105℃で20時間撹拌して反応させた。次いで、フラスコ内にBPDA(35.3g、0.12モル)、THPA(18.3g、0.12モル)を仕込み、120~125℃で6時間撹拌し、エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂溶液(a)-1を得た。樹脂溶液の固形分濃度は56.5質量%であり、酸価(固形分換算)は103mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは3600であった。
[Synthesis Example 1]
BPFE (114.4 g, 0.23 mol), AA (33.2 g, 0.46 mol), PGMEA (157 g) and TEAB (0.48 g) were placed in a 500 mL four-neck flask equipped with a reflux condenser. The mixture was charged and reacted with stirring at 100 to 105° C. for 20 hours. Next, BPDA (35.3 g, 0.12 mol) and THPA (18.3 g, 0.12 mol) were charged into the flask and stirred at 120 to 125° C. for 6 hours to prepare an alkali-soluble A resin solution (a)-1 was obtained. The solid content concentration of the resin solution was 56.5% by mass, the acid value (in terms of solid content) was 103 mgKOH/g, and the Mw by GPC analysis was 3600.

[合成例2]
窒素導入管および還流冷却管付き1000ml四つ口フラスコ中に、MAA(61.98g、0.72モル)と、MMA(43.25g、0.43モル)と、CHMA(48.45g、0.29モル)と、AIBN(7.09g)と、ジエチレングリコールジメチルエーテル(432g)と、を仕込み、80~85℃で窒素気流下、8時間撹拌して重合させた。さらに、上記四つ口フラスコ内にGMA(73.69g、0.52モル)と、TPP(1.76g)と、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール(0.10g)と、を仕込み、80~85℃で16時間撹拌し、アクリレート樹脂溶液(a)-2(固形分濃度:35.5質量%、重量平均分子量(Mw):21500、酸価(固形分換算):50mgKOH/g)を得た。
[Synthesis Example 2]
MAA (61.98 g, 0.72 mol), MMA (43.25 g, 0.43 mol), and CHMA (48.45 g, 0.43 mol) were placed in a 1000 ml four-necked flask with nitrogen inlet and reflux condenser. 29 mol), AIBN (7.09 g), and diethylene glycol dimethyl ether (432 g) were charged and polymerized by stirring at 80 to 85° C. for 8 hours under a nitrogen stream. Furthermore, GMA (73.69 g, 0.52 mol), TPP (1.76 g), 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (0.10 g), and was charged and stirred at 80 to 85 ° C. for 16 hours, acrylate resin solution (a)-2 (solid content concentration: 35.5% by mass, weight average molecular weight (Mw): 21500, acid value (in terms of solid content): 50 mg KOH /g) was obtained.

[合成例3]
1Lの4つ口フラスコ内に、PTMA20g(メルカプト基0.19モル)、DPHA212g(アクリル基2.12モル)、PGMEA58g,HQ0.1g、及びBzDMA0.01gを加え、60℃で12時間反応させて、樹枝状ポリマー溶液(b)-3(固形分濃度は80質量%)を得た。得られた樹枝状ポリマーにつき、ヨードメトリー法にてメルカプト基の消失を確認した。得られた樹枝状ポリマーのMwは10000であった。
[Synthesis Example 3]
20 g of PTMA (0.19 mol of mercapto group), 212 g of DPHA (2.12 mol of acrylic group), 58 g of PGMEA, 0.1 g of HQ, and 0.01 g of BzDMA were added to a 1 L four-necked flask and reacted at 60° C. for 12 hours. , to obtain a dendritic polymer solution (b)-3 (solid concentration: 80% by mass). The disappearance of the mercapto group was confirmed by the iodometry method for the resulting dendritic polymer. The Mw of the resulting dendritic polymer was 10,000.

表1~2に記載の配合量(単位は質量%)で実施例1~10、比較例1~5のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を調製した。表1~2中で使用した配合成分は以下のとおりであるが、表1~2に記載してある(a)~(f)成分の質量の数字は固形分のみの質量であり、溶剤の質量は(g)成分に加算した。 Black resist photosensitive resin compositions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared in the amounts shown in Tables 1 and 2 (unit: % by mass). The ingredients used in Tables 1 and 2 are as follows, but the mass figures of the components (a) to (f) listed in Tables 1 and 2 are the masses of the solid content only, and the solvent content. The mass was added to the (g) component.

(アルカリ可溶性樹脂)
(a)-1:上記合成例1で得られた樹脂
(a)-2:上記合成例2で得られた樹脂
(alkali-soluble resin)
(a)-1: Resin obtained in Synthesis Example 1 above (a)-2: Resin obtained in Synthesis Example 2 above

(光重合性化合物)
(b)-1:ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート混合物(KAYARAD DPHA、日本化薬株式会社製、「KAYARAD」は同社の登録商標)
(b)-2:ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートとの混合物(アロニックスM-450、東亜合成株式会社製、「アロニックス」は同社の登録商標)
(b)-3:合成例3の樹枝状ポリマー
(Photopolymerizable compound)
(b)-1: Dipentaerythritol penta/hexaacrylate mixture (KAYARAD DPHA, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., "KAYARAD" is a registered trademark of the company)
(b)-2: A mixture of pentaerythritol triacrylate and pentaerythritol tetraacrylate (Aronix M-450, manufactured by Toagosei Co., Ltd., "Aronix" is a registered trademark of the company)
(b)-3: Dendritic polymer of Synthesis Example 3

(光重合開始剤)
(c):アデカアークルズNCI-831(株式会社ADEKA製、「アデカアークルズ」は同社の登録商標)
(Photoinitiator)
(c): Adeka Arkles NCI-831 (manufactured by ADEKA Co., Ltd., "Adeka Arkles" is a registered trademark of the company)

(遮光剤)
(d)成分のカーボンブラック濃度20質量%、高分子分散剤濃度5質量%のPGMEA溶剤の顔料分散液(固形分25%)として混合。表1~2中は(d)成分および分散剤の固形分としての量。
(Light shielding agent)
The component (d) was mixed as a pigment dispersion liquid (solid content: 25%) of a PGMEA solvent with a carbon black concentration of 20% by mass and a polymer dispersant concentration of 5% by mass. In Tables 1 and 2, the amount of component (d) and dispersant as solid content.

(カップリング剤)
(e)-1:3-(グリシジルオキシ)プロピルトリメトキシシラン
(e)-2:ビニルトリエトキシシラン
(coupling agent)
(e)-1: 3-(glycidyloxy)propyltrimethoxysilane (e)-2: vinyltriethoxysilane

(界面活性剤)
(f)UV反応型表面改質剤 メガファックRS-72-A(DIC製、「メガファック」は同社の登録商標)
(h)含フッ素基・親油性基含有オリゴマー メガファックF-560(DIC製、「メガファック」は同社の登録商標)
(溶剤)
(g):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(Surfactant)
(f) UV-reactive surface modifier Megafac RS-72-A (manufactured by DIC, "Megafac" is a registered trademark of the same company)
(h) Fluorine-containing group/lipophilic group-containing oligomer Megafac F-560 (manufactured by DIC, "Megafac" is a registered trademark of the same company)
(solvent)
(g): propylene glycol monomethyl ether acetate

Figure 2022173086000023
Figure 2022173086000023

Figure 2022173086000024
Figure 2022173086000024

[評価]
(光学濃度および反射率評価用および接触角評価用硬化膜の作製)
表1~2に示した感光性樹脂組成物を、ガラス基板上に、加熱硬化処理後の膜厚が1.5μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で1分間プリベークをして硬化膜を作製した。次いで、パターン形成用のネガ型フォトマスクを介さずに、i線照度30mW/cmの高圧水銀ランプを用いて、波長365nmの紫外線を照射して露光した。
[evaluation]
(Preparation of cured film for optical density and reflectance evaluation and contact angle evaluation)
The photosensitive resin compositions shown in Tables 1 and 2 were applied onto a glass substrate using a spin coater so that the film thickness after heat curing treatment was 1.5 μm, and then heated at 90° C. using a hot plate. A cured film was produced by pre-baking for 1 minute. Next, without passing through a negative type photomask for pattern formation, a high-pressure mercury lamp with an i-line illuminance of 30 mW/cm 2 was used to irradiate ultraviolet light with a wavelength of 365 nm for exposure.

上記露光した上記硬化膜を23℃、0.15%炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像処理を行った後、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、光学濃度、反射率評価用硬化膜を得た。 After the exposed cured film was developed using a 0.15% sodium carbonate aqueous solution at 23° C., it was subjected to main curing (post-baking) at 230° C. for 30 minutes using a hot air dryer. A cured film for reflectance evaluation was obtained.

[光学濃度評価]
(評価方法)
段差計「テンコールP-17」を用いて、本硬化(ポストベーク)後の膜厚を測定し、マクベス透過濃度計「X-rite 361T(V)」を用いて光学濃度(OD)を測定した。測定した膜厚と光学濃度(OD)から膜厚1μmあたりの光学濃度(OD)を算出した。
[Optical Density Evaluation]
(Evaluation method)
The film thickness after main curing (post-baking) was measured using a profilometer "Tencor P-17", and the optical density (OD) was measured using a Macbeth transmission densitometer "X-rite 361T (V)". . The optical density (OD) per 1 μm of film thickness was calculated from the measured film thickness and optical density (OD).

[反射率評価]
(評価方法)
反射率評価用の硬化膜付き基板に対して、紫外可視近赤外分光光度計「UH4150」(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて入射角2°で硬化膜側(ガラス基板とは反対側)の反射率を測定した。
[Reflectance evaluation]
(Evaluation method)
For the substrate with a cured film for reflectance evaluation, an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer "UH4150" (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) was used at an incident angle of 2 ° on the cured film side (opposite side to the glass substrate) ) was measured.

[接触角評価]
(評価方法)
接触角評価用の硬化膜付き基板に対して、接触角計「PCA-11」(協和界面科学株式会社製)を用いて25℃の条件においてPGMEAの接触角を測定した。
○:接触角が20°以上
×:接触角が20°未満
[Contact angle evaluation]
(Evaluation method)
The contact angle of PGMEA was measured at 25° C. using a contact angle meter “PCA-11” (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) on the substrate with the cured film for contact angle evaluation.
○: contact angle is 20 ° or more ×: contact angle is less than 20 °

(パターン現像性評価用の硬化膜(塗膜)付き基板の作製)
表1~2に示されるブラックレジスト用感光性樹脂組成物を、125mm×125mmのガラス基板上に、加熱硬化処理後の膜厚が1.2μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、90℃で1分間プリベークした。その後、露光ギャップを100μmに調整し、乾燥塗膜の上に、5、7、10μm開口のネガ型フォトマスクを被せ、超高圧水銀ランプ(波長365nm、i線照度30mW/cm)で80mJ/cmの紫外線を照射して、感光部分の光硬化反応(露光)を行った。
(Preparation of substrate with cured film (coating film) for pattern developability evaluation)
The photosensitive resin compositions for black resist shown in Tables 1 and 2 were coated on a glass substrate of 125 mm × 125 mm using a spin coater so that the film thickness after heat curing treatment was 1.2 μm. °C for 1 minute. After that, the exposure gap was adjusted to 100 μm, the dried coating film was covered with a negative photomask having openings of 5, 7, and 10 μm, and an ultra-high pressure mercury lamp (wavelength 365 nm, i-line illuminance 30 mW/cm 2 ) was applied at 80 mJ/cm. A photocuring reaction (exposure) of the photosensitive portion was performed by irradiating ultraviolet rays of cm 2 .

次に、露光した上記硬化膜(塗膜)を25℃、0.05%水酸化カリウム水溶液中、1kgf/cmのシャワー圧にて、パターンが現れ始める現像時間から+10秒の現像処理を行った後、5kgf/cmのスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去して、ガラス基板上に画素パターンが形成されるかを確認した。 Next, the exposed cured film (coating film) was developed in a 0.05% potassium hydroxide aqueous solution at 25° C. under a shower pressure of 1 kgf/cm 2 for +10 seconds from the development time when the pattern started to appear. After that, it was washed with water spray of 5 kgf/cm 2 to remove the unexposed portion of the coating film, and it was confirmed whether a pixel pattern was formed on the glass substrate.

[パターン現像性評価]
(評価方法)
○:5、7、10μmの開口のマスクで形成したパターンが基板上に形成されている
△:7、10μmの開口のマスクで形成したパターンが基板上に形成されている
×:10μmの開口のマスクで形成したパターンのみが基板上に形成されている
[Pattern developability evaluation]
(Evaluation method)
○: A pattern formed by a mask with openings of 5, 7, and 10 μm is formed on the substrate. △: A pattern formed by a mask with an opening of 7 and 10 μm is formed on the substrate. ×: An opening of 10 μm. Only the pattern formed by the mask is formed on the substrate

(ガラス基板への密着性(PCT密着性)評価用硬化膜の作製)
表1~2に示した感光性樹脂組成物を、ガラス基板上に、加熱硬化処理後の膜厚が1.0μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で1分間プリベークをして硬化膜を作製した。その後、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)した。この硬化膜付き基板をプレッシャークッカー試験(PCT)の条件121℃、2気圧、湿度100%下に5時間曝露して、PCT密着性の評価用硬化膜を得た。
(Preparation of cured film for evaluation of adhesion to glass substrate (PCT adhesion))
Each of the photosensitive resin compositions shown in Tables 1 and 2 was applied onto a glass substrate using a spin coater so that the film thickness after heat curing treatment was 1.0 μm, and heated at 90° C. using a hot plate. A cured film was produced by pre-baking for 1 minute. After that, using a hot air dryer, it was subjected to main curing (post-baking) at 230° C. for 30 minutes. This cured film-coated substrate was exposed to pressure cooker test (PCT) conditions of 121° C., 2 atm, and 100% humidity for 5 hours to obtain a cured film for evaluation of PCT adhesion.

[PCT密着性評価]
(評価方法)
評価用硬化膜に、太佑機材社製商品名「Super Cutter Guide」を使用して1mm×1mmの正方形のマス目が100個形成されるように切込みを入れ、マス目の上にセロハンテープ(ニチバン製)を貼ってから剥がすテープ剥離試験を行ない、以下の基準で評価した。
○:マス目の中の硬化物が全く剥離していない
×:マス目の中の硬化物に剥離しているものが見られる
[PCT adhesion evaluation]
(Evaluation method)
The cured film for evaluation is cut so that 100 squares of 1 mm × 1 mm are formed using the product name "Super Cutter Guide" manufactured by Taiyu Kizai Co., Ltd. Cellophane tape (Nichiban A tape peeling test was carried out by sticking and then peeling off the tape (manufactured by the manufacturer), and evaluation was made according to the following criteria.
○: The cured product in the grid is not peeled at all ×: Some peeling is seen in the cured product in the grid

上記評価結果を表3~4に示す。 The above evaluation results are shown in Tables 3 and 4.

Figure 2022173086000025
Figure 2022173086000025

Figure 2022173086000026
Figure 2022173086000026

実施例1~10の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は、フッ素原子およびエチレン性不飽和結合を分子内に有する界面活性剤を用いることにより、該界面活性剤を配合していない比較例1や、分子内に含フッ素基を有するがエチレン性不飽和結合は有さない界面活性剤(h)を用いた比較例5に対して、塗膜面側の反射率が低減していることがわかる。また、接触角評価においても差があることが分かる。接触角が20°以上となると、OLED向けの隔壁のように、撥インク性が求められる用途に好適である。また、実施例1~10と比較例2を比べることにより、(a)成分として一般式(1)の樹脂を用いた場合に、反射率を低減させた上で、1.2μmの膜厚において5μmといった微細なパターンの形成が可能であることがわかる。さらに、実施例1~10と比較例3~4を比べることにより、カップリング剤としてカルボキシ基と相互作用することが可能で一定の反応性を有する反応性基を有するものを用いることにより、高温高湿条件に曝露した後の膜を形成したガラス基板との密着性も十分確保できることがわかった。 The coating films obtained from the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 10 were obtained by using a surfactant having a fluorine atom and an ethylenically unsaturated bond in the molecule, so that the surfactant was not blended. Compared to Example 1 and Comparative Example 5 using a surfactant (h) having a fluorine-containing group in the molecule but not having an ethylenically unsaturated bond, the reflectance on the coating surface side is reduced. I understand. Moreover, it turns out that there exists a difference also in contact angle evaluation. A contact angle of 20° or more is suitable for applications that require ink repellency, such as barrier ribs for OLEDs. Further, by comparing Examples 1 to 10 and Comparative Example 2, it was found that when the resin of general formula (1) was used as the component (a), the reflectance was reduced, and at a film thickness of 1.2 μm, It can be seen that a fine pattern such as 5 μm can be formed. Furthermore, by comparing Examples 1 to 10 and Comparative Examples 3 to 4, by using a reactive group that can interact with a carboxyl group as a coupling agent and has a certain reactivity, high temperature It was found that sufficient adhesion to the glass substrate on which the film was formed after exposure to high humidity conditions could be ensured.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、形成した膜面側の反射率を低減することができ、微細なパターン形成が可能で、PCT後においてもガラス基板との密着性が高い、品質の良好なブラックマトリクス(または遮光膜)を形成することができ、特にカラス基板等の透明基板を通してではなく、遮光膜面側から視認する形式となる、有機ELを始めとする各種表示デバイスや各種センサーのカラーフィルターの遮光膜として有用である。また、μLEDを始めとする各種表示装置において、画素を区切るための隔壁としても活用することができる。
The photosensitive resin composition for black resist of the present invention can reduce the reflectance on the formed film surface side, can form a fine pattern, and has high adhesion to the glass substrate even after PCT. In particular, various display devices such as organic EL and various It is useful as a light-shielding film for color filters of sensors. It can also be used as a partition wall for partitioning pixels in various display devices including μLEDs.

Claims (6)

(a)エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性樹脂と、
(b)少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、
(c)オキシムエステル系光重合開始剤と、
(d)遮光剤と、
(e)少なくともカルボキシ基と反応性を有する官能基を持つカップリング剤と、
(f)フッ素原子およびエチレン性不飽和結合を分子内に有する界面活性剤と、
(g)溶剤と、
を含む、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物であって、
前記(a)成分は下記一般式(1)で表される樹脂であり、溶剤を除く固形分中に(e)成分を0.01~10質量%、(f)成分を0.01~10質量%含有することを特徴とする、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
Figure 2022173086000027
(式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、結合している水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。Rは、それぞれ独立して炭素数2~4のアルキレン基であり、lは、それぞれ独立して0~3の数である。Gは、それぞれ独立して(メタ)アクリロイル基、下記一般式(2)で表される置換基または下記一般式(3)で表される置換基であり、Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または下記一般式(4)で表される置換基であり、1個以上は下記一般式(4)で表される置換基である。nは平均値が1~20の数である。)
Figure 2022173086000028
Figure 2022173086000029
(式(2)、(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数2~10の2価のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは炭素数2~20の2価の飽和または不飽和の炭化水素基であり、pは0~10の数である。)
Figure 2022173086000030
(式(4)中、Wは2価または3価のカルボン酸残基であり、mは1または2の数である。)
(a) an alkali-soluble resin having an ethylenically unsaturated bond;
(b) a photopolymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds;
(c) an oxime ester photopolymerization initiator;
(d) a light blocking agent;
(e) a coupling agent having at least a functional group reactive with a carboxy group;
(f) a surfactant having a fluorine atom and an ethylenically unsaturated bond in the molecule;
(g) a solvent;
A photosensitive resin composition for black resist, comprising
The (a) component is a resin represented by the following general formula (1), and the (e) component is 0.01 to 10% by mass and the (f) component is 0.01 to 10% by mass in the solid content excluding the solvent. % by mass of a photosensitive resin composition for a black resist.
Figure 2022173086000027
(In formula (1), Ar is each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and part of the bonded hydrogen atoms are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, substituted with a substituent selected from the group consisting of 10 aryl or arylalkyl groups, cycloalkyl or cycloalkylalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms, and halogen groups; Each R 1 is independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, each l is independently a number of 0 to 3, each G is independently a (meth)acryloyl group, A substituent represented by the following general formula (2) or a substituent represented by the following general formula (3), Y is a tetravalent carboxylic acid residue, Z is independently a hydrogen atom or a substituent represented by the following general formula (4), one or more of which is a substituent represented by the following general formula (4). n is a number with an average value of 1 to 20.)
Figure 2022173086000028
Figure 2022173086000029
(In formulas (2) and (3), R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 is a divalent alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 4 is a 20 divalent saturated or unsaturated hydrocarbon groups, and p is a number from 0 to 10.)
Figure 2022173086000030
(In formula (4), W is a divalent or trivalent carboxylic acid residue, and m is a number of 1 or 2.)
(d)成分がカーボンブラックであり、(g)成分を除く固形分中に30~60質量%含有することを特徴とする、請求項1に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 2. The photosensitive resin composition for a black resist according to claim 1, wherein the component (d) is carbon black and is contained in the solid content excluding the component (g) in an amount of 30 to 60% by mass. 請求項1又は2に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。 A cured film obtained by curing the photosensitive resin composition for a black resist according to claim 1 or 2. 請求項1又は2に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を、基材上に塗布し、乾燥させて、前記ブラックレジスト用感光性樹脂組成物の塗膜を形成する塗膜形成工程と、
前記塗膜の一部にフォトマスクを介して放射線を照射する露光工程と、
前記放射線を照射された塗膜を現像し、未露光部分を除去する現像工程と、
前記現像後の塗膜を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含む、硬化膜の製造方法。
A coating film forming step of applying the photosensitive resin composition for black resist according to claim 1 or 2 onto a substrate and drying to form a coating film of the photosensitive resin composition for black resist;
An exposure step of irradiating a part of the coating film with radiation through a photomask;
a developing step of developing the coating film irradiated with radiation and removing an unexposed portion;
A heat-curing step of heat-curing the developed coating film;
A method for producing a cured film, comprising:
請求項3に記載の硬化膜を遮光膜として有するカラーフィルター。 A color filter comprising the cured film according to claim 3 as a light shielding film. 請求項3に記載の硬化膜で形成した隔壁。
A partition made of the cured film according to claim 3.
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