JP2024107124A - Photosensitive resin composition for black resist, and light-shielding film and color filter obtained by curing the composition - Google Patents

Photosensitive resin composition for black resist, and light-shielding film and color filter obtained by curing the composition Download PDF

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Abstract

【課題】遮光性および低反射率を有するブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを硬化してなる遮光膜並びにカラーフィルターを提供すること。【解決手段】本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、(A)不飽和基含有感光性樹脂と、(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モノマーと、(C)光重合開始剤と、(D)黒色顔料、混色顔料および遮光材から選ばれる少なくとも1種の遮光成分と、(E)シリカ粒子と、を含む。前記(E)成分であるシリカ粒子は、中空粒子である。【選択図】なし[Problem] To provide a photosensitive resin composition for black resist having light-shielding properties and low reflectance, and a light-shielding film and color filter obtained by curing the same. [Solution] The photosensitive resin composition for black resist of the present invention contains (A) an unsaturated group-containing photosensitive resin, (B) a photopolymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated bonds, (C) a photopolymerization initiator, (D) at least one light-shielding component selected from a black pigment, a mixed color pigment, and a light-shielding material, and (E) silica particles. The silica particles, which are component (E), are hollow particles. [Selected Figure] None

Description

本発明は、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを硬化してなる遮光膜並びにカラーフィルターに関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition for black resist and a light-shielding film and color filter obtained by curing the composition.

近年、モバイル端末の発達により、屋外や車載にて使用するタッチパネルおよび液晶パネル等の表示装置が増加している。上記表示装置において、タッチパネル外枠には背面の液晶パネル周辺部の光漏れを遮光するために遮光膜が設けられ、上記液晶パネルには黒色表示時に画面から光が漏れるのを抑制するため、および隣接し合うカラーレジスト同士の混色を抑制するために、ブラックマトリックスが設けられている。 In recent years, the development of mobile terminals has led to an increase in display devices such as touch panels and liquid crystal panels for use outdoors or in vehicles. In these display devices, a light-shielding film is provided on the outer frame of the touch panel to block light leakage from the periphery of the liquid crystal panel on the back, and a black matrix is provided on the liquid crystal panel to prevent light leakage from the screen when black is displayed and to prevent color mixing between adjacent color resists.

表示装置等において、光漏れ等を抑制して上記表示装置等の画面の視認性を改善するために、遮光膜中の黒色顔料の濃度を高くして、遮光膜の遮光性を上げる(遮光膜の光透過性を下げる)ことがある。透明基材や硬化性樹脂の屈折率と比較して、黒色顔料の屈折率は高いため、遮光膜中の黒色顔料濃度を高くしていくと、透明基材の遮光膜が形成された面とは反対の面側から見たときの反射率が高くなってしまう。そのため、透明基材上に形成した遮光膜と透明基材の界面における反射が増加し、遮光膜上への映り込みや、カラーフィルター着色部との反射率の差異でブラックマトリックス境界が目立つという不具合が生じる。 In display devices, etc., in order to suppress light leakage and improve the visibility of the screen of the display device, etc., the concentration of black pigment in the light-shielding film may be increased to increase the light-shielding properties of the light-shielding film (reduce the light transmittance of the light-shielding film). Since the refractive index of the black pigment is higher than that of the transparent substrate and the curable resin, increasing the concentration of black pigment in the light-shielding film increases the reflectance when viewed from the side opposite the surface of the transparent substrate on which the light-shielding film is formed. This increases the reflection at the interface between the light-shielding film formed on the transparent substrate and the transparent substrate, causing problems such as reflections on the light-shielding film and the black matrix boundary being noticeable due to the difference in reflectance with the colored portion of the color filter.

このため、高遮光性と低反射率との両方を有するブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを硬化してなる遮光膜並びにカラーフィルターが要望されている。 Therefore, there is a demand for a photosensitive resin composition for black resist that has both high light-shielding properties and low reflectance, as well as a light-shielding film and color filter obtained by curing the composition.

たとえば、特許文献1では、疎水性のシリカ微粒子および特定の分散剤(ウレタン系分散剤)を含むことを特徴とする黒色感光性樹脂組成物が開示されている。これは、疎水性シリカ微粒子および特定の分散剤を用いることにより高遮光性および低反射率を両立するブラックマトリックスを形成できるとされている。 For example, Patent Document 1 discloses a black photosensitive resin composition that is characterized by containing hydrophobic silica fine particles and a specific dispersant (urethane-based dispersant). It is said that by using hydrophobic silica fine particles and a specific dispersant, a black matrix that combines high light blocking properties and low reflectance can be formed.

特開2015-161815号公報JP 2015-161815 A

しかしながら、本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載の黒色感光性樹脂組成物では、高遮光性と低反射率の両方を有する遮光膜を得ることができなかった。また、各種表示装置や固体撮像素子等のセンサー用遮光膜等において、装置構成の設計によっては、ガラス等の透明基材に塗布した遮光膜の透明基材側の反射率を下げる必要性がある場合だけでなく、透明基材と接触した面と反対側の面(以下「塗布表面」という)の反射率を低減することが要求される場合も出てきている。 However, the inventors' investigations have revealed that the black photosensitive resin composition described in Patent Document 1 was unable to provide a light-shielding film having both high light-shielding properties and low reflectance. In addition, in light-shielding films for sensors in various display devices and solid-state imaging devices, depending on the design of the device configuration, not only is it necessary to reduce the reflectance of the transparent substrate side of the light-shielding film applied to a transparent substrate such as glass, but there are also cases where it is required to reduce the reflectance of the surface opposite to the surface in contact with the transparent substrate (hereinafter referred to as the "coated surface").

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高遮光性および低反射率を有するブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを硬化してなる遮光膜並びにカラーフィルターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these points, and aims to provide a photosensitive resin composition for black resist that has high light-shielding properties and low reflectance, and a light-shielding film and color filter obtained by curing the composition.

本発明に係るブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、(A)不飽和基含有感光性樹脂と、(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モノマーと、(C)光重合開始剤と、(D)黒色顔料、混色顔料および遮光材から選ばれる少なくとも1種の遮光成分と、(E)シリカ粒子と、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(E)成分であるシリカ粒子は、中空粒子である。 The photosensitive resin composition for black resist according to the present invention is a photosensitive resin composition for black resist, which contains (A) an unsaturated group-containing photosensitive resin, (B) a photopolymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated bonds, (C) a photopolymerization initiator, (D) at least one light-shielding component selected from black pigments, mixed color pigments, and light-shielding materials, and (E) silica particles, and the silica particles, which are component (E), are hollow particles.

本発明に係る遮光膜は、上記ブラックレジスト用感光性樹脂組成物から構成される。 The light-shielding film according to the present invention is composed of the above-mentioned photosensitive resin composition for black resist.

本発明に係るカラーフィルターは、上記遮光膜をブラックマトリックスとして有する。 The color filter according to the present invention has the above-mentioned light-shielding film as a black matrix.

本発明によれば、高遮光性および低反射率を有するブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを用いた遮光膜並びにカラーフィルターを提供することができる。また、本発明の遮光膜は、透明基材上に形成した場合に、透明基材側の低反射化だけでなく、遮光膜の塗布表面側の低反射化の実現にも寄与できるものである。 According to the present invention, it is possible to provide a photosensitive resin composition for black resist having high light-shielding properties and low reflectance, and a light-shielding film and a color filter using the same. Furthermore, when the light-shielding film of the present invention is formed on a transparent substrate, it can contribute to realizing low reflectance not only on the transparent substrate side but also on the coated surface side of the light-shielding film.

以下、本発明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(以下、感光性樹脂組成物と略称する)は、(A)~(E)成分を含有する。以下、(A)~(E)成分について、説明する。 The present invention will be described in detail below. The photosensitive resin composition for black resist of the present invention (hereinafter, abbreviated as photosensitive resin composition) contains components (A) to (E). Components (A) to (E) will be described below.

((A)成分)
(A)成分である不飽和基含有感光性樹脂は、1分子中に重合性不飽和基と、アルカリ可溶性を発現するための酸性基を有していることが好ましく、重合性不飽和基とカルボキシ基との両方を含有していることがより好ましい。上記樹脂であれば、特に限定されることなく、広く使用することができる。
(Component (A))
The unsaturated group-containing photosensitive resin, which is the component (A), preferably has a polymerizable unsaturated group and an acidic group for exhibiting alkali solubility in one molecule, and more preferably has both a polymerizable unsaturated group and a carboxy group. The above resin can be widely used without any particular limitation.

上記不飽和基含有感光性樹脂の例には、ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物(以下、「一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ化合物」ともいう)に、(メタ)アクリル酸を反応させ、得られたヒドロキシ基を有する化合物に多塩基カルボン酸またはその無水物を反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物がある。ビスフェノール類から誘導されるエポキシ化合物とは、ビスフェノール類とエピハロヒドリンを反応させて得られるエポキシ化合物またはこれと同等物を意味する。なお、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸の総称であり、これらの一方または両方を意味する。 An example of the unsaturated group-containing photosensitive resin is an epoxy (meth)acrylate acid adduct obtained by reacting an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from a bisphenol (hereinafter also referred to as a "bisphenol-type epoxy compound represented by general formula (1)") with (meth)acrylic acid, and then reacting the resulting compound having a hydroxy group with a polybasic carboxylic acid or its anhydride. An epoxy compound derived from a bisphenol means an epoxy compound obtained by reacting a bisphenol with an epihalohydrin, or an equivalent thereof. Note that "(meth)acrylic acid" is a general term for acrylic acid and methacrylic acid, and means either or both of these.

(A)成分である不飽和基含有感光性樹脂は、一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ化合物であることが好ましい。 The unsaturated group-containing photosensitive resin, component (A), is preferably a bisphenol-type epoxy compound represented by general formula (1).

Figure 2024107124000001
(式(1)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基またはハロゲン原子のいずれかであり、Xは-CO-、-SO-、-C(CF-、-Si(CH-、-CH-、-C(CH-、-O-、式(2)で表されるフルオレン-9,9-ジイル基または単結合であり、lは、0~10の整数である。)
Figure 2024107124000001
(In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogen atom; X represents -CO-, -SO 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -Si(CH 3 ) 2 -, -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -O-, a fluorene-9,9-diyl group represented by formula (2) or a single bond; and l represents an integer of 0 to 10.)

Figure 2024107124000002
Figure 2024107124000002

一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ化合物は、ビスフェノール類とエピクロルヒドリンとを反応させて得られる2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物である。この反応の際には、一般にジグリシジルエーテル化合物のオリゴマー化を伴うため、ビスフェノール骨格を2つ以上含むエポキシ化合物を含んでいる。 The bisphenol-type epoxy compound represented by the general formula (1) is an epoxy compound having two glycidyl ether groups obtained by reacting bisphenols with epichlorohydrin. This reaction generally involves oligomerization of the diglycidyl ether compound, and therefore contains an epoxy compound containing two or more bisphenol skeletons.

この反応に用いられるビスフェノール類の例には、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ケトン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)ジメチルシラン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)エーテル、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-フルオロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)フルオレン、4,4’-ビフェノール、3,3’-ビフェノールなどが含まれる。この中でも、フルオレン-9,9-ジイル基を有するビスフェノール類が好ましい。 Examples of bisphenols used in this reaction include bis(4-hydroxyphenyl)ketone, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)ketone, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)ketone, bis(4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)sulfone, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)sulfone, bis(4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)hexafluoropropane, bis(4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)hexafluoropropane, bis(4-hydroxyphenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxyphenyl)methane, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)methane, bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)methane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)propane, bis(4-hydroxyphenyl)ether, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)ether, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)ether, 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy -3-chlorophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-fluorophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)fluorene, 4,4'-biphenol, 3,3'-biphenol, etc. Among these, bisphenols having a fluorene-9,9-diyl group are preferred.

また、このようなエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られたエポキシ(メタ)アクリレート分子中のヒドロキシ基とを反応させる(a)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、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、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、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等が含まれる。ここで、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が含まれる。さらには、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。また、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が含まれる。さらには、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も含まれる。また、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、トリメリット酸等の酸一無水物が含まれる。さらには、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。 Examples of (a) dicarboxylic or tricarboxylic acid monoanhydrides that react with the hydroxyl groups in the epoxy (meth)acrylate molecule obtained by reacting such an epoxy compound with (meth)acrylic acid include acid monoanhydrides of chain hydrocarbon dicarboxylic or tricarboxylic acids, acid monoanhydrides of alicyclic dicarboxylic or tricarboxylic acids, and acid monoanhydrides of aromatic dicarboxylic or tricarboxylic acids. Examples of acid monoanhydrides of chain hydrocarbon dicarboxylic or tricarboxylic acids include acid monoanhydrides of 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, and diglycolic acid. Furthermore, acid monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which any substituent has been introduced are also included. Examples of monoanhydrides of alicyclic dicarboxylic or tricarboxylic acids include monoanhydrides of cyclobutanedicarboxylic acid, cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, norbornanedicarboxylic acid, and the like. Furthermore, monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which an arbitrary substituent has been introduced are also included. Examples of monoanhydrides of aromatic dicarboxylic or tricarboxylic acids include monoanhydrides of phthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, and the like. Furthermore, monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which an arbitrary substituent has been introduced are also included.

また、このようなエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られたエポキシ(メタ)アクリレート分子中のヒドロキシ基と反応させる(a)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、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、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、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等が含まれる。ここで、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が含まれる。さらには、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。また、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が含まれる。さらには、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も含まれる。また、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、トリメリット酸等の酸一無水物が含まれる。さらには、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。 Examples of (a) dicarboxylic or tricarboxylic acid monoanhydrides to be reacted with the hydroxyl group in the epoxy (meth)acrylate molecule obtained by reacting such an epoxy compound with (meth)acrylic acid include acid monoanhydrides of chain hydrocarbon dicarboxylic or tricarboxylic acids, acid monoanhydrides of alicyclic dicarboxylic or tricarboxylic acids, and acid monoanhydrides of aromatic dicarboxylic or tricarboxylic acids. Examples of acid monoanhydrides of chain hydrocarbon dicarboxylic or tricarboxylic acids include acid monoanhydrides of 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, and diglycolic acid. Furthermore, acid monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids to which any substituent has been introduced are also included. Examples of monoanhydrides of alicyclic dicarboxylic or tricarboxylic acids include monoanhydrides of cyclobutanedicarboxylic acid, cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, norbornanedicarboxylic acid, and the like. Furthermore, monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which an arbitrary substituent has been introduced are also included. Examples of monoanhydrides of aromatic dicarboxylic or tricarboxylic acids include monoanhydrides of phthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, and the like. Furthermore, monoanhydrides of dicarboxylic or tricarboxylic acids into which an arbitrary substituent has been introduced are also included.

エポキシ(メタ)アクリレートに反応させる(a)ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸無水物と(b)テトラカルボン酸の酸二無水物とのモル比(a)/(b)は、0.01~10.0であることが好ましく、0.02以上3.0未満であることがより好ましい。モル比(a)/(b)が上記範囲を逸脱すると、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が得られないため、好ましくない。なお、モル比(a)/(b)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。 The molar ratio (a)/(b) of (a) dicarboxylic or tricarboxylic acid anhydride and (b) tetracarboxylic acid dianhydride to be reacted with epoxy (meth)acrylate is preferably 0.01 to 10.0, and more preferably 0.02 or more and less than 3.0. If the molar ratio (a)/(b) deviates from the above range, it is not preferable because the optimal molecular weight for obtaining a photosensitive resin composition with good photopatterning properties cannot be obtained. Note that the smaller the molar ratio (a)/(b), the larger the molecular weight and the lower the alkali solubility tends to be.

また、エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応、およびこの反応で得られたエポキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸またはその酸無水物との反応は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。また、上記反応で合成される不飽和基含有感光性樹脂は、その重量平均分子量(Mw)は2000~10000が好ましく、酸価は30~200mg/KOHであることが好ましい。 The reaction between the epoxy compound and (meth)acrylic acid, and the reaction between the epoxy (meth)acrylate obtained by this reaction and a polybasic acid or its acid anhydride are not particularly limited, and known methods can be used. The unsaturated group-containing photosensitive resin synthesized by the above reaction preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 10,000 and an acid value of 30 to 200 mg/KOH.

(A)成分である不飽和基含有感光性樹脂として好ましい樹脂の別の例には、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の共重合体であって、(メタ)アクリロイル基およびカルボキシ基を有する樹脂が含まれる。上記樹脂の例には、グリシジル(メタ)アクリレートを含む(メタ)アクリル酸エステル類を溶剤中で共重合させて得られた共重合体に、(メタ)アクリル酸を反応させ、最後にジカルボン酸またはトリカルボン酸の無水物を反応させて得られる重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂が含まれる。上記共重合体は、特開2014-111722号公報に示されている、両端の水酸基を(メタ)アクリル酸でエステル化されたジエステルグリセロールに由来する繰返し単位20~90モル%、およびこれと共重合可能な1種以上の重合性不飽和化合物に由来する繰返し単位10~80モル%で構成され、数平均分子量(Mn)が2000~20000かつ酸価が35~120mgKOH/gである共重合体、および特開2018-141968号公報に示されている、(メタ)アクリル酸エステル化合物に由来するユニットと、(メタ)アクリロイル基およびジまたはトリカルボン酸残基を有するユニットと、を含む、重量平均分子量(Mw)3000~50000、酸価30~200mg/KOHの重合体である重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂を参考にできる。 Another example of a resin that is preferred as the unsaturated group-containing photosensitive resin, which is component (A), is a copolymer of (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid esters, etc., and includes a resin having a (meth)acryloyl group and a carboxy group. Examples of the above resin include a polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin obtained by reacting a copolymer obtained by copolymerizing (meth)acrylic acid esters including glycidyl (meth)acrylate in a solvent with the copolymer, and finally reacting with an anhydride of a dicarboxylic acid or tricarboxylic acid. The above copolymer can be based on JP 2014-111722 A, which is composed of 20 to 90 mol% of repeating units derived from diester glycerol in which hydroxyl groups at both ends are esterified with (meth)acrylic acid, and 10 to 80 mol% of repeating units derived from one or more polymerizable unsaturated compounds copolymerizable therewith, and has a number average molecular weight (Mn) of 2000 to 20,000 and an acid value of 35 to 120 mg KOH/g, and JP 2018-141968 A, which is a polymer having a weight average molecular weight (Mw) of 3000 to 50,000 and an acid value of 30 to 200 mg/KOH, including a unit derived from a (meth)acrylic acid ester compound and a unit having a (meth)acryloyl group and a di- or tricarboxylic acid residue.

(A)成分の不飽和基含有感光性樹脂については、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。 As for the unsaturated group-containing photosensitive resin of component (A), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

((B)成分)
(B)成分における少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーの例には、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、グリセロールジ(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、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、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等が含まれる。これらのモノマーの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。また、当該少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーは、含有アルカリ可溶性樹脂の分子同士を架橋する役割を果たすことができるものであり、この機能を発揮させるためには光重合性基を3個以上有するものを用いることが好ましい。また、モノマーの分子量を1分子中の(メタ)アクリル基の数で除したアクリル当量が50~300であることが好ましく、アクリル当量は80~200であることがより好ましい。なお、(B)成分は遊離のカルボキシ基を有しない。
(Component (B))
Examples of the photopolymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated bonds in the component (B) 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, glycerol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, trimethylolethane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, and pentaerythritol. The monomers include (meth)acrylic acid esters such as tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, glycerol tri(meth)acrylate, sorbitol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, sorbitol hexa(meth)acrylate, alkylene oxide modified hexa(meth)acrylate of phosphazene, and caprolactone modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, and dendritic polymers having a (meth)acrylic group as compounds having an ethylenic double bond. Only one of these monomers may be used alone, or two or more may be used in combination. In addition, the photopolymerizable monomer having at least two ethylenic unsaturated bonds can play a role of crosslinking the molecules of the contained alkali-soluble resin, and in order to exert this function, it is preferable to use one having three or more photopolymerizable groups. Furthermore, the acrylic equivalent, calculated by dividing the molecular weight of the monomer by the number of (meth)acrylic groups in one molecule, is preferably from 50 to 300, and more preferably from 80 to 200. The component (B) does not have a free carboxy group.

(B)成分として組成物に含ませることができるエチレン性二重結合を有する化合物として(メタ)アクリロイル基を有する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を例示することができる。具体的には、一般式(3)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(4)で表される多価メルカプト化合物を反応させて得られる樹枝状ポリマーなどが含まれる。 An example of a dendritic polymer having a (meth)acryloyl group as a compound having an ethylenic double bond that can be included in the composition as component (B) is a dendritic polymer obtained by adding a polyvalent mercapto compound to a portion of the carbon-carbon double bonds in the (meth)acryloyl group of a polyfunctional (meth)acrylate. Specifically, it includes a dendritic polymer obtained by reacting a (meth)acryloyl group of a polyfunctional (meth)acrylate represented by general formula (3) with a polyvalent mercapto compound represented by general formula (4).

Figure 2024107124000003
(式(3)中、Rは水素原子またはメチル基であり、RはR(OH)のk個のヒドロキシ基の内n個のヒドロキシ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nは独立に2~20の整数を表すが、k≧nである。)
Figure 2024107124000003
(In formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 is the remaining portion obtained by donating n hydroxy groups out of k hydroxy groups of R 7 (OH) k to the ester bond in the formula. Preferred R 7 (OH) k is a polyhydric alcohol based on a non-aromatic straight or branched hydrocarbon skeleton having 2 to 8 carbon atoms, a polyhydric alcohol ether formed by linking a plurality of molecules of the polyhydric alcohol through ether bonds by dehydration condensation of the alcohol, or an ester of such a polyhydric alcohol or polyhydric alcohol ether with a hydroxy acid. k and n independently represent integers of 2 to 20, provided that k≧n.)

Figure 2024107124000004
(式(4)中、Rは単結合または2~6価のC1~C6の炭化水素基であり、m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。)
Figure 2024107124000004
(In formula (4), R 8 is a single bond or a divalent to hexavalent C1 to C6 hydrocarbon group, and m is 2 when R 8 is a single bond, and is an integer from 2 to 6 when R 8 is a divalent to hexavalent group.)

一般式(3)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、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、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、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の(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 polyfunctional (meth)acrylates represented by general formula (3) include (meth)acrylic acid esters such as ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene oxide-modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, and caprolactone-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

一般式(4)で表される多価メルカプト化合物の例には、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)等が含まれる。これらの化合物は、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 polyvalent mercapto compounds represented by general formula (4) include trimethylolpropane tri(mercaptoacetate), trimethylolpropane tri(mercaptopropionate), pentaerythritol tetra(mercaptoacetate), pentaerythritol tri(mercaptoacetate), pentaerythritol tetra(mercaptopropionate), dipentaerythritol hexa(mercaptoacetate), dipentaerythritol hexa(mercaptopropionate), etc. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

(A)成分と(B)成分との配合割合は、重量比(A)/(B)で、30/70~90/10であることが好ましく、60/40~80/20であることがより好ましい。(A)成分の配合割合が30/70以上であると、光硬化後の硬化物が脆くなりにくく、また、未露光部において塗膜の酸価が低くなりにくいためにアルカリ現像液に対する溶解性の低下を抑制できる。よって、パターンエッジがぎざつくことや、シャープにならないといった不具合が生じにくい。また、(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度が高過ぎないので、露光部におけるアルカリ現像液に対する溶解性が高くなりにくいことから、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 blending ratio of the (A) component to the (B) component is preferably 30/70 to 90/10, more preferably 60/40 to 80/20, in terms of the weight ratio (A)/(B). When the blending ratio of the (A) component is 30/70 or more, the cured product after photocuring is less likely to become brittle, and the acid value of the coating film is less likely to become low in the unexposed areas, so that the decrease in solubility in an alkaline developer can be suppressed. Therefore, problems such as jagged pattern edges and lack of sharpness are less likely to occur. In addition, when the blending ratio of the (A) component is 90/10 or less, the proportion of photoreactive functional groups in the resin is sufficient, so that the desired crosslinked structure can be formed. In addition, since the acid value of the resin component is not too high, the solubility in an alkaline developer in the exposed areas is less likely to become high, so that the formed pattern is less likely to be narrower than the target line width, and pattern loss can be suppressed.

((C)成分)
(C)光重合開始剤の例には、アセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアセトフェノン、p-ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p-tert-ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p’-ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類;2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルビイミダゾール、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)ビイミダゾール、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2,4,5-トリアリールビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物類;2-トリクロロメチル-5-スチリル-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-(p-シアノスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-(p-メトキシスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチルチアゾール化合物類;2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-クロロフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4,5-トリメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メチルチオスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等のハロメチル-S-トリアジン系化合物類;1,2-オクタンジオン、1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)、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-アセタート、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-アセタート、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-アセチルオキシム等のO-アシルオキシム系化合物類;ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、2-クロロチオキサンソン、2,4-ジエチルチオキサンソン、2-メチルチオキサンソン、2-イソプロピルチオキサンソン等のイオウ化合物;2-エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類;アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物;2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物、トリエタノールアミン、トリエチルアミン等の第3級アミン等が含まれる。これらの光重合開始剤は、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。
(Component (C))
Examples of the photopolymerization initiator (C) include acetophenones such as acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone, and p-tert-butylacetophenone; benzophenones such as benzophenone, 2-chlorobenzophenone, and p,p'-bisdimethylaminobenzophenone; benzoin ethers such as benzil, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; 2-(o-chlorophenyl)-4,5-phenylbiimidazole, 2-(o-chlorophenyl)-4,5-di(m-methoxyphenyl)biimidazole, 2-(o-fluorophenyl)-4,5-diphenylbiimidazole, 2-(o-methoxyphenyl)-4,5-diphenyl Biimidazole compounds such as biimidazole and 2,4,5-triarylbiimidazole; halomethylthiazole compounds such as 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-(p-cyanostyryl)-1,3,4-oxadiazole, and 2-trichloromethyl-5-(p-methoxystyryl)-1,3,4-oxadiazole; 2-methyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-phenyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-chlorophenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methoxyphenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methoxy naphthyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(3,4,5-trimethoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methylthiostyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine and the like. Azine compounds: 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)phenyl]-, 2-(O-benzoyloxime), 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 other O-acyloxime compounds; benzyl dimethyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone and other sulfur compounds; 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 2,3-diphenylanthraquinone and other anthraquinones; azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, cumene peroxide and other organic peroxides; 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzothiazole and other thiol compounds; triethanolamine, triethylamine and other tertiary amines. These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

特に、着色剤を含む感光性樹脂組成物とする場合には、O-アシルオキシム系化合物類(ケトオキシムを含む)を用いることが好ましい。好ましく用いることができる化合物群の例としては、一般式(5)および一般式(6)で表されるO-アシルオキシム系光重合開始剤がある。これらの化合物群の中においても、着色剤を高顔料濃度で用いる場合および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10000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。なお、本発明でいう「光重合開始剤」とは、増感剤を含む意味で使用される。 In particular, when preparing a photosensitive resin composition containing a colorant, it is preferable to use O-acyloxime compounds (including ketoximes). Examples of compounds that can be preferably used include O-acyloxime photopolymerization initiators represented by general formulas (5) and (6). Among these compounds, when using a colorant at a high pigment concentration or forming a light-shielding film pattern, it is preferable to use an O-acyloxime photopolymerization initiator having a molar absorption coefficient of 10,000 or more at 365 nm. In the present invention, the term "photopolymerization initiator" is used to include sensitizers.

Figure 2024107124000005
(式(5)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の複素環基を表し、R11は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を表す。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。)
Figure 2024107124000005
(In formula (5), R 9 and R 10 each independently represent a C1-C15 alkyl group, a C6-C18 aryl group, a C7-C20 arylalkyl group, or a C4-C12 heterocyclic group; and R 11 represents 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 a halogen; the alkylene portion may contain an unsaturated bond, an ether bond, a thioether bond, or an ester bond. The alkyl group may be any of a linear, branched, and cyclic alkyl group.)

Figure 2024107124000006
(式(6)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はそれぞれ独立に、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。)
Figure 2024107124000006
(In formula (6), R 12 and R 13 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group, a cycloalkylalkyl group, or an alkylcycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, or a phenyl group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 14 each independently represent a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and some of the -CH 2 - groups in the alkyl group or alkenyl group may be substituted with an -O- group. Furthermore, some of the hydrogen atoms in these groups R 12 to R 14 may be substituted with a halogen atom.)

(C)成分の光重合開始剤の使用量は、(A)および(B)の各成分の合計100重量部を基準として3~30重量部であることが好ましく、5~20重量部であることがより好ましい。(C)成分の配合割合が3重量部以上の場合には、感度が良好であり、十分な光重合の速度を有することができる。(C)成分の配合割合が30重量部以下の場合には、適度な感度を有することができるので、所望するパターン線幅および所望するパターンエッジを得ることができる。 The amount of the photopolymerization initiator (C) used is preferably 3 to 30 parts by weight, and more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total of the components (A) and (B). When the blending ratio of component (C) is 3 parts by weight or more, the sensitivity is good and a sufficient photopolymerization speed can be achieved. When the blending ratio of component (C) is 30 parts by weight or less, the sensitivity is adequate, and the desired pattern line width and desired pattern edge can be obtained.

((D)成分)
本発明で使用できる(D)成分の黒色顔料、混色有機顔料および遮光材等の遮光成分は、1~1000nmの平均粒径(レーザー回折・散乱法粒径分布計または動的光散乱法粒径分布計測定された平均粒径)で分散されたものであれば、公知の遮光成分を特に制限なく使用することができる。
(Component (D))
The light-shielding components such as the black pigment, mixed-color organic pigment, and light-shielding material of the component (D) that can be used in the present invention are not particularly limited, and any known light-shielding components can be used as long as they are dispersed with an average particle size of 1 to 1,000 nm (average particle size measured with a laser diffraction/scattering method particle size distribution meter or a dynamic light scattering method particle size distribution meter).

(D)成分の黒色顔料の例には、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、チタンブラックなどが含まれる。 Examples of black pigments for component (D) include perylene black, cyanine black, aniline black, lactam black, carbon black, and titanium black.

(D)成分の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色が混合された顔料が含まれる。 Examples of the mixed-color organic pigment of component (D) include pigments in which at least two colors are mixed, selected from organic pigments such as 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, diketopyrrolopyrrole pigments, and thioindigo pigments.

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 above-mentioned (D) component may be used alone or in combination of two or more types 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。
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
In addition, examples of organic pigments that can be used when a mixed-color organic pigment is used as component (D) include, but are not limited to, those having the following Color Index names:
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.

(D)成分の遮光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成分に対して20~80質量%であることが好ましく、40~70質量%であることがより好ましい。(D)成分の遮光成分として、アニリンブラック、シアニンブラック、ラクタムブラック等の有機顔料またはカーボンブラック等のカーボン系遮光成分を用いる場合は、感光性樹脂組成物中の固形成分に対して40~60質量%であることが特に好ましい。遮光成分が、感光性樹脂組成物中の固形成分に対して20質量%以上であると、遮光性を十分に得ることができる。遮光成分が、感光性樹脂組成物中の固形成分に対して80質量%以下であると、本来のバインダーとなる感光性樹脂の含有量が減少することがないため、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 the light-shielding component (D) can be determined arbitrarily depending on the desired light-shielding degree, but is preferably 20 to 80 mass % relative to the solid components in the photosensitive resin composition, and more preferably 40 to 70 mass %. When an organic pigment such as aniline black, cyanine black, lactam black, or a carbon-based light-shielding component such as carbon black is used as the light-shielding component of the (D) component, it is particularly preferable that the blending ratio is 40 to 60 mass % relative to the solid components in the photosensitive resin composition. When the light-shielding component is 20 mass % or more relative to the solid components in the photosensitive resin composition, sufficient light-shielding properties can be obtained. When the light-shielding component is 80 mass % or less relative to the solid components in the photosensitive resin composition, the content of the photosensitive resin that is the original binder is not reduced, and the desired development characteristics and film-forming ability can be obtained.

上記(D)成分は溶剤に分散させた遮光成分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-mentioned (D) component is usually mixed with other formulation components as a light-shielding component dispersion dispersed in a solvent, and a dispersant can be added in this case. The dispersant can be any known compound (compounds commercially available under the names of dispersant, dispersion wetting agent, dispersion promoter, etc.) used for dispersing pigments (light-shielding components) without any particular restrictions.

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。特に、分散剤は、着色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1~100mgKOH/g、数平均分子量(Mn)が1000~100000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、遮光成分に対して1~35質量%であることが好ましく、2~25質量%であることがより好ましい。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 polymer dispersants, anionic polymer dispersants, nonionic polymer dispersants, and pigment derivative dispersants (dispersion aids). In particular, the dispersant is preferably a cationic polymer dispersant having a cationic functional group such as an imidazolyl group, a pyrrolyl group, a pyridyl group, or a primary, secondary, or tertiary amino group as an adsorption point to the colorant, an amine value of 1 to 100 mgKOH/g, and a number average molecular weight (Mn) in the range of 1,000 to 100,000. The blending amount of this dispersant is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 2 to 25% by mass, relative to the light-shielding component. Note that high-viscosity substances such as resins generally have the effect of stabilizing dispersion, but those that do not have the ability to promote dispersion are not treated as dispersants. However, there is no restriction on using them for the purpose of stabilizing dispersion.

((E)成分)
(E)成分であるシリカ粒子は、気相反応または液相反応といった製造法や、形状(球状、非球状)は特に制限されない。
(Component (E))
The silica particles as component (E) are not particularly limited with respect to the production method, such as a gas phase reaction or a liquid phase reaction, and the shape, such as spherical or non-spherical.

本発明で使用する(E)成分であるシリカ粒子は、中空シリカ粒子であることが好ましい。なお、「中空シリカ粒子」とは、粒子の内部に空洞を有するシリカ粒子のことである。 The silica particles, which are component (E) used in the present invention, are preferably hollow silica particles. Note that "hollow silica particles" refer to silica particles that have a cavity inside the particle.

上記シリカ粒子のように、粒子内に気体が包含されているシリカ粒子は、分散性が高いので、本発明の感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜(遮光膜)のパターン直線性が良好となる。また、粒子内に気体が包含されているシリカ粒子を使用することにより、当該シリカ粒子を含む遮光膜の屈折率を低くすることができる。 Silica particles containing gas within them, such as the silica particles described above, have high dispersibility, and therefore the pattern linearity of the cured film (light-shielding film) obtained by curing the photosensitive resin composition of the present invention is good. In addition, by using silica particles containing gas within them, the refractive index of the light-shielding film containing the silica particles can be reduced.

上記シリカ粒子の平均粒子径は、40~100nmであることが好ましく、50~80nmであることがより好ましい。平均粒子径が上記範囲内にある場合には、上記シリカ粒子自体の機械的強度が高いので、粒子内が空洞であっても破損しにくい。また、数nmといった小さい粒子径の場合と比較して、上記範囲内の大きさでは、シリカ粒子同士の凝集が生じにくいと考えられる。これにより、上記粒子径の範囲では、シリカ粒子は分散安定性に優れることから、遮光膜内において均一に存在できる。したがって、遮光膜上での反射率のバラツキは生じにくい。 The average particle size of the silica particles is preferably 40 to 100 nm, and more preferably 50 to 80 nm. When the average particle size is within the above range, the mechanical strength of the silica particles themselves is high, so that the particles are less likely to break even if they are hollow. Furthermore, compared to small particle sizes of a few nm, silica particles within the above range are less likely to aggregate with each other. As a result, within the above particle size range, the silica particles have excellent dispersion stability and can exist uniformly within the light-shielding film. Therefore, variations in reflectance on the light-shielding film are less likely to occur.

さらに、上記範囲にある場合には、上記シリカ粒子内部の空洞の割合(以下、空隙率という)も調整することができる。上記シリカ粒子は、粒子径の大きさによって屈折率が異なることから、透明基材の素材に係わらず、遮光膜の屈折率の調整が行いやすくなる。なお、「空隙率」とは、粒子に占める粒子内の空洞部の割合である。 Furthermore, within the above range, the proportion of hollow spaces inside the silica particles (hereinafter referred to as porosity) can also be adjusted. Since the refractive index of the silica particles varies depending on the particle size, it is easy to adjust the refractive index of the light-shielding film regardless of the material of the transparent substrate. Note that "porosity" refers to the proportion of hollow spaces within the particle.

上記シリカ粒子の平均粒子径は、無作為に100個の粒子を選定して粒子の長軸長と短軸長を計測し、これらの相加平均により求めることができる。なお、上記シリカ粒子の平均粒子径は、動的光散乱法の粒度分布計「粒径アナライザーFPAR-1000」(大塚電子株式会社製)を用い、キュムラント法により測定することができる。 The average particle size of the silica particles can be determined by randomly selecting 100 particles, measuring the long and short axis lengths of the particles, and taking the arithmetic average of these. The average particle size of the silica particles can be measured by the cumulant method using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer "Particle Size Analyzer FPAR-1000" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

また、上記シリカ粒子の屈折率は1.10~1.41であることが好ましく、1.10~1.35であることがより好ましい。通常のシリカ粒子の屈折率(1.45~1.47)と比較して、低い屈折率を有する上記シリカ粒子を使用することにより、通常のシリカ粒子のみを含む遮光膜の屈折率よりも遮光膜の屈折率をより低くすることができる。 The refractive index of the silica particles is preferably 1.10 to 1.41, and more preferably 1.10 to 1.35. By using the silica particles, which have a lower refractive index compared to the refractive index of normal silica particles (1.45 to 1.47), the refractive index of the light-shielding film can be made lower than the refractive index of a light-shielding film containing only normal silica particles.

また、シリカ粒子の屈折率は、上記シリカ粒子を粉末状に処理したものと、屈折率が既知の標準屈折液を混合することにより得られた透明の混合液から求めることができる。この場合、上記混合液の標準屈折液の屈折率をシリカ粒子の屈折率とする。なお、上記シリカ粒子の屈折率は、アッベ屈折率計を用いて測定することができる。 The refractive index of silica particles can be determined from a transparent mixture obtained by mixing the silica particles processed into a powder with a standard refractive index liquid having a known refractive index. In this case, the refractive index of the standard refractive index liquid of the mixture is taken as the refractive index of the silica particles. The refractive index of the silica particles can be measured using an Abbe refractometer.

上記シリカ粒子は、空隙率が高い粒子ほど屈折率を低くできることから、上記シリカ粒子の空隙率は、20体積%以上であることが好ましく、20~95体積%であることが好ましく、25~90体積%であることがより好ましく、30~90体積%であることがさらに好ましく、35~90体積%であることがとくに好ましい。空隙率が上記範囲内にある場合には、所望する屈折率を有する遮光膜を容易に得ることができる。また、透明基材と形成される遮光膜との屈折率の差によって生じる反射を抑制することができるので、反射防止膜等を別途基材上に設けなくても反射を抑制することができる。 The higher the porosity of the silica particles, the lower the refractive index can be, so the porosity of the silica particles is preferably 20% by volume or more, more preferably 20 to 95% by volume, more preferably 25 to 90% by volume, even more preferably 30 to 90% by volume, and particularly preferably 35 to 90% by volume. When the porosity is within the above range, a light-shielding film having a desired refractive index can be easily obtained. In addition, reflection caused by the difference in refractive index between the transparent substrate and the light-shielding film formed can be suppressed, so reflection can be suppressed without providing a separate anti-reflection film or the like on the substrate.

また、上記シリカ粒子の空隙率を上記範囲内にすることにより、通常のシリカ粒子と比較して、上記シリカ粒子の重さを軽くできる。このことから、上記シリカ粒子は、通常のシリカ粒子と異なり、感光性樹脂組成物中および透明基材上に塗布された状態であっても、透明基材側に向かって沈降しにくくなると考えられる。これにより、遮光膜中に上記シリカ粒子が均一に分散された状態となるので、透明基板側から見た場合の反射率だけでなく、硬化膜側(遮光膜表面側)から見た場合の反射率も低くすることができる。 In addition, by setting the porosity of the silica particles within the above range, the weight of the silica particles can be reduced compared to normal silica particles. For this reason, it is believed that the silica particles, unlike normal silica particles, are less likely to settle toward the transparent substrate side even in a photosensitive resin composition and when applied to a transparent substrate. As a result, the silica particles are uniformly dispersed in the light-shielding film, so that not only the reflectance as viewed from the transparent substrate side, but also the reflectance as viewed from the cured film side (light-shielding film surface side) can be reduced.

上記シリカ粒子の空隙率は、透過型電子顕微鏡を用いることにより求めることができる。シリカ粒子の空洞部分は密度が低く、透過型電子顕微鏡写真において空洞部分のコントラストが低くなるため、シリカ粒子の外殻部分と空洞部分を確認することができる。上記顕微鏡写真から、最初に、シリカ粒子の最長径と最短径を測定し、その平均値をその粒子の粒子径として粒子形状を真球状と仮定した体積(V)を求める。次に、その粒子の空洞部の最長径と最短径を測定し、その平均値をその空洞の径として、空洞部形状を真球状と仮定した体積(V)を求める。空隙率は、体積(V)に対する体積(V)の割合で表すことができる。 The porosity of the silica particles can be determined by using a transmission electron microscope. The hollow portion of the silica particle has a low density, and the contrast of the hollow portion is low in a transmission electron microscope photograph, so that the shell portion and the hollow portion of the silica particle can be confirmed. From the microscope photograph, first, the longest diameter and the shortest diameter of the silica particle are measured, and the volume (V 1 ) is calculated assuming that the particle shape is a perfect sphere with the average value being the particle diameter of the particle. Next, the longest diameter and the shortest diameter of the hollow portion of the particle are measured, and the volume (V 2 ) is calculated assuming that the hollow portion shape is a perfect sphere with the average value being the diameter of the cavity. The porosity can be expressed as the ratio of the volume (V 2 ) to the volume (V 1 ).

上述したように上記シリカ粒子の形状は、所望する空隙率を有すれば、特に限定されない。真球形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。本発明で使用するシリカ粒子の形状は真球状であることが好ましい。 As described above, the shape of the silica particles is not particularly limited as long as the particles have the desired porosity. They may be spherical or elliptical. The silica particles used in the present invention are preferably spherical.

上記シリカ粒子は、真球度が1.05~1.5であることが好ましい。シリカ粒子の真球度がこの範囲であれば、粒子形状は真球に近くなる。このため、膜厚の薄い遮光膜中に均質に充填できるようになり、被膜表面平滑性を維持しながら、上記シリカ粒子が被膜表面から外部に露出しない遮光膜を形成できる。そのため、屈折率が低く、十分な強度を有す遮光膜を得ることができる。 The above silica particles preferably have a sphericity of 1.05 to 1.5. If the sphericity of the silica particles is within this range, the particle shape will be close to a perfect sphere. This allows the silica particles to be uniformly packed into a thin light-shielding film, and a light-shielding film can be formed in which the silica particles are not exposed to the outside from the film surface while maintaining the smoothness of the film surface. This makes it possible to obtain a light-shielding film with a low refractive index and sufficient strength.

上記シリカ粒子の真球度は、粒子の最長径と最短径の割合(任意の100個のシリカ粒子の平均値)から求めることができる。ここで、シリカ粒子の最長径と最短径とは、シリカ粒子を透過型電子顕微鏡で撮影し、得られた顕微鏡写真からシリカ粒子の最長径と最短径を測定して求められた値である。 The sphericity of the silica particles can be determined from the ratio of the longest diameter to the shortest diameter of the particles (the average value of any 100 silica particles). Here, the longest diameter and the shortest diameter of the silica particles are values determined by photographing the silica particles with a transmission electron microscope and measuring the longest diameter and the shortest diameter of the silica particles from the micrograph obtained.

適切な方法で、上記(A)~(E)成分を混合して分散させることにより、本発明の感光性樹脂組成物に用いられる分散液を調製することができる。 The dispersion liquid used in the photosensitive resin composition of the present invention can be prepared by mixing and dispersing the above components (A) to (E) using an appropriate method.

(溶剤)
本発明の感光性樹脂組成物には、(A)~(E)の成分の他に(F)成分である溶剤を使用することが好ましい。溶剤の例には、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;セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、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が含まれる。これらを単独または2種類以上を併用して溶解、混合させることにより、均一な溶液状の組成物とすることができる。
(solvent)
In addition to the components (A) to (E), the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a solvent as component (F). Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol; terpenes such as α- or β-terpineol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and N-methyl-2-pyrrolidone; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and tetramethylbenzene; cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether. Examples of the acetic acid esters include glycol ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, and triethylene glycol monoethyl ether, and acetates such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether acetate. By dissolving and mixing these alone or in combination of two or more kinds, a uniform solution-like composition can be obtained.

また、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じてエポキシ樹脂等の(A)成分以外の樹脂、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、中空シリカ以外の充填材、レベリング剤、消泡剤、界面活性剤、カップリング剤等の添加剤を配合することができる。 The photosensitive resin composition of the present invention may also contain additives such as resins other than component (A), such as epoxy resins, curing agents, curing accelerators, thermal polymerization inhibitors and antioxidants, plasticizers, fillers other than hollow silica, leveling agents, defoamers, surfactants, and coupling agents, as necessary.

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。充填材の例には、ガラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等が含まれる。消泡剤やレベリング剤の例には、シリコーン系、フッ素系、アクリル系の化合物が含まれる。界面活性剤の例には、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが含まれる。カップリング剤の例には、3-(グリシジルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-アクリロ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-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が含まれる。 Examples of thermal polymerization inhibitors and antioxidants include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, tert-butylcatechol, phenothiazine, hindered phenol compounds, etc. Examples of plasticizers include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, tricresyl phosphate, etc. Examples of fillers include glass fiber, silica, mica, alumina, etc. Examples of defoamers and leveling agents include silicone-based, fluorine-based, and acrylic compounds. Examples of surfactants include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, etc. Examples of coupling agents include 3-(glycidyloxy)propyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, etc.

本発明の感光性樹脂組成物は、(F)成分である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、(A)成分である不飽和基含有感光性樹脂と、(B)成分である少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーと、(C)成分である光重合開始剤と、(D)成分である遮光成分と、(E)中空シリカ粒子が合計で80質量%以上含まれていることが好ましく、90質量%以上含まれることがより好ましい。溶剤の量は、目標とする粘度によって変化するが、全体量に対して40~90質量%であることが好ましい。 The photosensitive resin composition of the present invention preferably contains 80% or more by mass of the unsaturated group-containing photosensitive resin (A), the photopolymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated bonds (B), the photopolymerization initiator (C), the light-shielding component (D), and the hollow silica particles (E) in a total amount of 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, in the solids (including the monomer that becomes solid after curing) excluding the solvent (F). The amount of the solvent varies depending on the target viscosity, but is preferably 40 to 90% by mass of the total amount.

また、本発明の感光性樹脂組成物を硬化させてなる遮光膜は、例えば、感光性樹脂組成物の溶液を基板等に塗布し、溶剤を乾燥し、光(紫外線、放射線等を含む)を照射して硬化させることで得られる。フォトマスク等を使用して光が当たる部分と当たらない部分とを設けて、光が当たる部分だけを硬化させ、他の部分をアルカリ溶液で溶解させれば、所望のパターンが得られる。 A light-shielding film obtained by curing the photosensitive resin composition of the present invention can be obtained, for example, by applying a solution of the photosensitive resin composition to a substrate or the like, drying the solvent, and curing by irradiating with light (including ultraviolet light, radiation, etc.). By using a photomask or the like to provide areas that are exposed to light and areas that are not, only the areas that are exposed to light are cured and the other areas are dissolved in an alkaline solution, the desired pattern can be obtained.

また、本発明の遮光膜をブラックマトリックスとして有する、カラーフィルターは、例えば、膜厚が1.0~2.0μmである遮光膜を透明基材上に形成し、遮光膜形成後にレッド、ブルーおよびグリーン各画素をフォトリソグラフィーにより形成すること、また、遮光膜中にインクジェットプロセスでレッド、ブルーおよびグリーンのインクを打ち込むこと等により作製される。 A color filter having the light-shielding film of the present invention as a black matrix can be produced, for example, by forming a light-shielding film having a thickness of 1.0 to 2.0 μm on a transparent substrate, forming red, blue, and green pixels by photolithography after the light-shielding film is formed, and by injecting red, blue, and green inks into the light-shielding film by an inkjet process.

なお、本発明の感光性樹脂組成物を硬化させてなる遮光膜は、液晶表示装置のブラックカラムスペーサーとして使用することもできる。たとえば、単一のブラックレジストを用いて、膜厚の異なる部分を複数作製して、一方をスペーサーとして機能させ、他方をブラックマトリックスとして機能させることもできる。 The light-shielding film obtained by curing the photosensitive resin composition of the present invention can also be used as a black column spacer in a liquid crystal display device. For example, a single black resist can be used to create multiple sections with different film thicknesses, with one functioning as a spacer and the other functioning as a black matrix.

感光性樹脂組成物の塗布・乾燥による遮光膜の成膜方法の各工程について、具体的に例示する。 Specific examples of each step in the method for forming a light-shielding film by applying and drying a photosensitive resin composition are given below.

感光性樹脂組成物を基板に塗布する方法としては、公知の溶液浸漬法、スプレー法、ローラーコーター機、ランドコーター機、スリットコート機やスピナー機を用いる方法等の何れの方法をも採用することができる。これらの方法によって、所望の厚さに塗布した後、溶剤を除去する(プレベーク)ことにより、被膜が形成される。プレベークはオーブン、ホットプレート等による加熱、真空乾燥またはこれらの組み合わせることによって行われる。プレベークにおける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されうるが、例えば、80~120℃で、1~10分間行われることが好ましい。 The photosensitive resin composition can be applied to a substrate by any of the known methods, such as immersion in a solution, spraying, or using a roller coater, land coater, slit coater, or spinner. After application to the desired thickness by these methods, the solvent is removed (prebaking) to form a coating. Prebaking is performed by heating in an oven or hot plate, vacuum drying, or a combination of these. The heating temperature and heating time in prebaking can be appropriately selected depending on the solvent used, but it is preferable to perform the prebaking at 80 to 120°C for 1 to 10 minutes, for example.

露光に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができるが、放射線の波長の範囲は、250~450nmであることが好ましい。また、このアルカリ現像に適した現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、ジエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の水溶液を用いることができる。これらの現像液は、樹脂層の特性に合わせて適宜選択されうるが、必要に応じて界面活性剤を添加することも有効である。現像温度は、20~35℃であることが好ましく、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いて微細な画像を精密に形成することができる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗される。現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。 Radiation used for exposure can be, for example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beams, X-rays, etc., but the wavelength range of the radiation is preferably 250 to 450 nm. In addition, as a developer suitable for this alkaline development, for example, an aqueous solution of sodium carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide, diethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, etc. can be used. These developers can be appropriately selected according to the characteristics of the resin layer, but it is also effective to add a surfactant as necessary. The development temperature is preferably 20 to 35°C, and fine images can be precisely formed using a commercially available developing machine, ultrasonic cleaner, etc. Note that after alkaline development, the film is usually washed with water. As a development processing method, a shower development method, a spray development method, a dip (immersion) development method, a puddle (liquid puddle) development method, etc. can be applied.

このようにして現像した後、180~250℃で、20~100分間、熱処理(ポストベーク)が行われる。このポストベークは、パターニングされた硬化膜(遮光膜)と基板との密着性を高めるため等の目的で行われる。これはプレベークと同様に、オーブン、ホットプレート等により加熱することによって行われる。本発明のパターニングされた硬化膜(遮光膜)は、フォトリソグラフィー法による各工程を経て形成される。そして、熱により重合または硬化(両者を合わせて硬化ということがある)を完結させ、所望のパターンを有する遮光膜を得ることができる。このときの硬化温度は160~250℃であることが好ましい。 After development in this manner, a heat treatment (post-baking) is performed at 180 to 250°C for 20 to 100 minutes. This post-baking is performed for the purpose of increasing the adhesion between the patterned cured film (light-shielding film) and the substrate, etc. As with pre-baking, this is performed by heating in an oven, hot plate, etc. The patterned cured film (light-shielding film) of the present invention is formed through various steps using the photolithography method. Then, polymerization or curing (both are sometimes collectively referred to as curing) is completed by heat, and a light-shielding film having the desired pattern can be obtained. The curing temperature at this time is preferably 160 to 250°C.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、前述の通り、露光、アルカリ現像等の操作によって微細なパターンを形成するのに適しているだけでなく、従来のスクリーン印刷によりパターンを形成しても、同様の遮光性、密着性、電気絶縁性、耐熱性、耐薬品性に優れた遮光膜を得ることができる。 As described above, the photosensitive resin composition for black resist of the present invention is not only suitable for forming fine patterns by exposure to light, alkaline development, and other procedures, but also allows a light-shielding film with excellent light-shielding properties, adhesion, electrical insulation, heat resistance, and chemical resistance to be obtained even when a pattern is formed by conventional screen printing.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、コ-ティング材として好適に用いることができる。特に、液晶の表示装置あるいは撮影素子に使われるカラーフィルター用インキ、およびこれにより形成される遮光膜は、カラーフィルター、液晶プロジェクション用のブラックマトリックス等として有用である。また、本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、カラー液晶ディスプレーのカラーフィルターインクの他に、有機EL素子に代表される有機電界発光装置、カラー液晶表示装置、カラーファクシミリ、イメージセンサー等の各種の多色表示体における各色分画用または遮光用のインク材料としても使用することができる。本発明のカラーフィルターによれば、着色層(ブラックレジスト層を含む)と基板の界面での外光の反射や、例えば、有機EL素子に用いた際に素子からの発光の反射を低減することができる。つまり、外光の反射の低減による明所コントラストの向上や、発光側からの光取り出し効率改善による発光効率の向上を実現することができる。 The photosensitive resin composition for black resist of the present invention can be suitably used as a coating material. In particular, the ink for color filters used in liquid crystal display devices or imaging devices, and the light-shielding film formed therefrom are useful as color filters, black matrices for liquid crystal projection, and the like. The photosensitive resin composition for black resist of the present invention can be used as a color filter ink for color liquid crystal displays, as well as an ink material for color separation or light shielding in various multicolor display devices such as organic electroluminescent devices represented by organic EL elements, color liquid crystal display devices, color facsimiles, and image sensors. The color filter of the present invention can reduce the reflection of external light at the interface between the colored layer (including the black resist layer) and the substrate, and, for example, the reflection of light emitted from an organic EL element when used in an organic EL element. In other words, it is possible to improve the contrast in bright areas by reducing the reflection of external light, and improve the light-emitting efficiency by improving the light extraction efficiency from the light-emitting side.

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。 The following describes the embodiments of the present invention in detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.

まず、(A)成分である重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂の合成例から説明するが、これらの合成例における樹脂の評価は、断りのない限り以下の通りに行った。 First, we will explain the synthesis examples of the polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin, which is component (A). Unless otherwise specified, the resins in these synthesis examples were evaluated as follows.

[固形分濃度]
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)〕に含浸させて秤量し〔W(g)〕、160℃にて2時間加熱した後の重量〔W(g)〕から次式より求めた。
固形分濃度(重量%)=100×(W-W)/(W-W
[Solid content]
1 g of the resin solution obtained in Synthesis Example was impregnated into a glass filter (weight: W0 (g)), weighed ( W1 (g)), and the weight after heating at 160°C for 2 hours ( W2 (g)) was calculated from the following formula.
Solid content concentration (wt%) = 100 x (W 2 - W 0 )/(W 1 - W 0 )

[酸価]
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 resin solution was dissolved in dioxane, and titrated with a 1/10N aqueous KOH solution using a potentiometric titrator "COM-1600" (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) to determine the content.

[分子量]
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]
Measurement was performed using gel permeation chromatography (GPC) "HLC-8220GPC" (manufactured by Tosoh Corporation, solvent: tetrahydrofuran, columns: TSKgelSuper H-2000 (2 columns) + TSKgelSuper H-3000 (1 column) + TSKgelSuper H-4000 (1 column) + TSKgelSuper H-5000 (1 column) (manufactured by Tosoh Corporation), temperature: 40°C, speed: 0.6 ml/min), and the weight average molecular weight (Mw) was calculated as a value converted into standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation, PS-oligomer kit).

[平均粒子径]
シリカ粒子の平均粒子径は、動的光散乱法の粒度分布計「粒径アナライザーFPAR-1000」(大塚電子株式会社製)を用い、キュムラント法により求めた。
[Average particle size]
The average particle size of the silica particles was determined by the cumulant method using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer "Particle Size Analyzer FPAR-1000" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

[屈折率]
上記シリカ粒子の屈折率は、アッベ屈折率計を用いて求めた。
[Refractive index]
The refractive index of the silica particles was determined using an Abbe refractometer.

[空隙率]
なお、上記シリカ粒子の空隙率は、透過型電子顕微鏡を用いて求めた。
[Porosity]
The porosity of the silica particles was determined using a transmission electron microscope.

合成例および比較合成例で使用する略号は次のとおりである。
BPFE :9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンとクロロメチル
オキシランとの反応物。一般式(1)の化合物において、Xがフルオ
レン-9,9-ジイル、R1、R2が水素の化合物。
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 :テトラヒドロ無水フタル酸
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
The abbreviations used in the Synthesis Examples and Comparative Synthesis Examples are as follows.
BPFE: 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene and chloromethyl
Reaction product with oxirane. In the compound of formula (1), X is fluoro.
A compound in which R 1 and R 2 are hydrogen.
AA: Acrylic acid BPDA: 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride THPA: Tetrahydrophthalic anhydride TEAB: Tetraethylammonium bromide PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate

[合成例]
還留冷却器付き500ml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、重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂(A)を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は56.1質量%、酸価(固形分換算)は103mgKOH/g、GPC分析によるMwは3600であった。
[Synthesis Example]
BPFE (114.4g, 0.23 mol), AA (33.2g, 0.46 mol), PGMEA (157g) and TEAB (0.48g) were charged into a 500ml four-neck flask equipped with a reflux condenser, and the mixture was stirred at 100 to 105 ° C for 20 hours to react. Next, BPDA (35.3g, 0.12 mol) and THPA (18.3g, 0.12 mol) were charged into the flask, and the mixture was stirred at 120 to 125 ° C for 6 hours to obtain a polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin (A). The solid content concentration of the obtained resin solution was 56.1% by mass, the acid value (solid content equivalent) was 103 mgKOH/g, and the Mw by GPC analysis was 3600.

表1に記載の配合量(数値は質量%)で実施例1~5、比較例1、2の感光性樹脂組成物を調製した。表中で使用した配合成分は以下のとおりである。 The photosensitive resin compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the amounts (values are mass %) shown in Table 1. The ingredients used in the table are as follows:

(重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂)
(A):上記合成例で得られたアルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度56.1質量%)
(Polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin)
(A): Alkali-soluble resin solution obtained in the above Synthesis Example (solid content concentration: 56.1% by mass)

(光重合性モノマー)
(B):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペン
タアクリレートとの混合物(アロニックスM-405、東亜合成株式会社製、
「アロニックス」は同社の登録商標)
(Photopolymerizable monomer)
(B): A mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (Aronix M-405, manufactured by Toagosei Co., Ltd.,
"Aronix" is a registered trademark of the company.)

(光重合開始剤)
(C)-1: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-(0-アセチルオキシム)(Irgac
ure OXE-02、BASFジャパン社製、「Irgacure」
は同社の登録商標)
(C)-2: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)
(Photopolymerization initiator)
(C)-1: Ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carboxylate
Rubazol-3-yl]-, 1-(0-acetyloxime) (Irgac
URE OXE-02, manufactured by BASF Japan, "Irgacure"
is a registered trademark of the company.)
(C)-2: ADEKA ARCLES NCI-831, manufactured by ADEKA Corporation, "ADEKA
"-Cruz" is a registered trademark of the company.

(カーボンブラック分散液)
(D):カーボンブラック濃度25.0質量%、高分子分散剤濃度10.0質量%の
PGMEA分散液(固形分34.8質量%)
(Carbon Black Dispersion)
(D): PGMEA dispersion (solid content 34.8% by mass) with a carbon black concentration of 25.0% by mass and a polymer dispersant concentration of 10.0% by mass

(シリカ分散液)
(E)-1:中空シリカイソプロパノール分散ゾル
(日揮触媒化成株式会社製、固形分20重量%、平均粒径 約50nm、
空隙率30体積%、屈折率1.30)
(E)-2:中空シリカイソプロパノール分散ゾル
(日揮触媒化成株式会社製、固形分20重量%、平均粒径 約60nm、
空隙率37体積%、屈折率1.25)
(E)-3:中空シリカイソプロパノール分散ゾル
(日揮触媒化成株式会社製、固形分20重量%、平均粒径 約75nm、
空隙率46体積%、屈折率1.21)
(E)-4:中空シリカPGMEA分散ゾル
(日揮触媒化成株式会社製、固形分20重量%、平均粒径 約75nm、
空隙率46体積%、屈折率1.25)
(E)-5:中実シリカイソプロパノール分散ゾル
(日産化学株式会社製、固形分30重量%、平均粒径 約80nm、空隙
率0体積%、屈折率1.46)
(Silica Dispersion)
(E)-1: Hollow silica isopropanol dispersion sol
(JGC Catalysts and Chemicals, solid content 20% by weight, average particle size approx. 50 nm,
Porosity 30% by volume, refractive index 1.30)
(E)-2: Hollow silica isopropanol dispersion sol
(JGC Catalysts and Chemicals, solid content 20% by weight, average particle size approx. 60 nm,
Porosity 37% by volume, refractive index 1.25)
(E)-3: Hollow silica isopropanol dispersion sol
(JGC Catalysts and Chemicals, solid content 20% by weight, average particle size approx. 75 nm,
Porosity 46% by volume, refractive index 1.21)
(E)-4: Hollow silica PGMEA dispersion sol
(JGC Catalysts and Chemicals, solid content 20% by weight, average particle size approx. 75 nm,
Porosity 46 volume%, refractive index 1.25)
(E)-5: Solid silica isopropanol dispersion sol
(Nissan Chemical Co., Ltd., solid content 30% by weight, average particle size approx. 80 nm, void
0% by volume, refractive index 1.46)

(溶剤)
(F)-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
(F)-2:シクロヘキサノン(ANON)
(solvent)
(F)-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
(F)-2: Cyclohexanone (ANON)

[実施例]
表1に記載の配合量(数値は質量部)で実施例1~5、比較例1、2の感光性樹脂組成物を調製した。表中で使用した配合成分は以下のとおりである。なお、(F)-1および(F)-2は、(A)、および(D)-4の溶剤と(E)中の溶剤を含まない量である。
[Example]
Photosensitive resin compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the amounts (values are parts by mass) shown in Table 1. The ingredients used in the table are as follows. Note that (F)-1 and (F)-2 are amounts that do not include the solvents in (A) and (D)-4 and the solvent in (E).

Figure 2024107124000007
Figure 2024107124000007

[評価]
実施例1~5、比較例1、2のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を用いて、以下の評価を行った。
[evaluation]
The photosensitive resin compositions for black resist of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were used to carry out the following evaluations.

(現像特性評価用の硬化膜(遮光膜)の作成)
表1に示した感光性樹脂組成物を、予め低圧水銀灯で波長254nmの照度1000mJ/cmの紫外線を照射して表面を洗浄した、125mm×125mmのガラス基板「#1737」(コーニング社製)(以下「ガラス基板」という)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、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膜(遮光膜)を作製した。次いで、露光ギャップを100μmに調整し、乾燥遮光膜の上にライン/スペース=10μm/50μmのネガ型フォトマスクを被せ、i線照度30mW/cmの超高圧水銀ランプで50mJ/cmの紫外線を照射して、感光部分の光硬化反応を行った。
(Creation of hardened film (light-shielding film) for evaluating development characteristics)
The photosensitive resin composition shown in Table 1 was applied to a 125 mm x 125 mm glass substrate "#1737" (manufactured by Corning) (hereinafter referred to as "glass substrate"), the surface of which had been cleaned by irradiating it with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm and an illuminance of 1000 mJ/ cm2 from a low-pressure mercury lamp, using a spin coater so that the film thickness after heat curing treatment would be 1.2 μm, and a hardened film (light-shielding film) was produced by pre-baking it at 90°C for 1 minute using a hot plate. Next, the exposure gap was adjusted to 100 μm, a negative photomask with a line/space of 10 μm/50 μm was placed on the dried light-shielding film, and ultraviolet light of 50 mJ/ cm2 was irradiated from an ultra-high pressure mercury lamp with an i-line illuminance of 30 mW/ cm2 to cause a photocuring reaction of the photosensitive portion.

次いで、露光した上記硬化膜(遮光膜)を25℃、0.04%水酸化カリウム溶液により1kgf/cmのシャワー圧にて、パターンが現れ始める現像時間(ブレイクタイム=BT)から+10秒および+20秒の現像処理を行った後、5kgf/cmのスプレー水洗を行い、上記硬化膜(遮光膜)の未露光部分を除去してガラス基板上に硬化膜パターンを形成し、熱風乾燥機を用いて120℃で60分間、本硬化(ポストベーク)し、実施例1~5、および比較例1、2に係る硬化膜(遮光膜)を得た。 Next, the exposed cured film (light-shielding film) was subjected to a development treatment at 25° C. with a 0.04% potassium hydroxide solution at a shower pressure of 1 kgf/ cm2 for +10 seconds and +20 seconds from the development time at which a pattern begins to appear (break time = BT), and then washed with water sprayed at 5 kgf/ cm2 to remove unexposed portions of the cured film (light-shielding film) to form a cured film pattern on a glass substrate. The film was then main-cured (post-baked) at 120° C. for 60 minutes using a hot air dryer, thereby obtaining cured films (light-shielding films) according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.

上記で得られた実施例1~5、比較例1、2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(遮光膜)について、以下の項目について評価した結果を表2に示す。 The cured films (light-shielding films) obtained by curing the photosensitive resin compositions for black resists of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 obtained above were evaluated for the following items, and the results are shown in Table 2.

[現像特性評価]
(パターン線幅)
(評価方法)
本硬化(ポストベーク)後のパターン線幅を測長顕微鏡「XD-20」(株式会社ニコン製)を用いてマスク幅10μmのパターン線幅を測定した。なお、パターン線幅の評価は、BT+10秒の場合とBT+20秒の場合とで行った。
[Evaluation of Development Characteristics]
(Pattern line width)
(Evaluation Method)
The pattern line width after main curing (post-baking) was measured with a length measuring microscope "XD-20" (Nikon Corporation) for a mask width of 10 μm. The pattern line width was evaluated in the cases of BT+10 seconds and BT+20 seconds.

(評価基準)
○:パターン線幅が10±2μmの範囲内である
×:パターン線幅が10±2μmの範囲外である
(Evaluation Criteria)
◯: The pattern line width is within the range of 10±2 μm. ×: The pattern line width is outside the range of 10±2 μm.

(パターン直線性)
(評価方法)
本硬化(ポストベーク)の10μmマスクパターンを光学顕微鏡を用いて観察した。なお、パターン直線性の評価は、BT+10秒の場合とBT+20秒の場合とで行った。なお、△以上を合格とした。
(Pattern Linearity)
(Evaluation Method)
The 10 μm mask pattern after the main curing (post-baking) was observed using an optical microscope. The pattern linearity was evaluated in the cases of BT+10 seconds and BT+20 seconds. A score of △ or higher was considered to be acceptable.

(評価基準)
○:パターンエッジ部分のギザつきが認められない
△:パターンエッジ部分のギザつきが一部に認められる
×:パターンエッジ部分のギザつきが全体にわたって認められる
(Evaluation Criteria)
◯: No jagged edges are observed at the edge of the pattern. △: Jagged edges are observed in some areas at the edge of the pattern. ×: Jagged edges are observed throughout the edge of the pattern.

(光学濃度(OD)評価用の硬化膜(遮光膜)の作成)
表1、2に示した感光性樹脂組成物を、予め低圧水銀灯で波長254nmの照度1000mJ/cmの紫外線を照射して表面を洗浄した、125mm×125mmのガラス基板「#1737」(コーニング社製)(以下「ガラス基板」という)上に、加熱硬化処理後の膜厚が1.1μm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膜(遮光膜)を作製した。ネガ型フォトマスクを被せず、i線照度30mW/cmの超高圧水銀ランプで50mJ/cmの紫外線を照射して、光硬化反応を行った。
(Preparation of cured film (light-shielding film) for optical density (OD) evaluation)
The photosensitive resin compositions shown in Tables 1 and 2 were applied to a 125 mm x 125 mm glass substrate "#1737" (manufactured by Corning) (hereinafter referred to as "glass substrate"), the surface of which had been cleaned by irradiating it with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm and an illuminance of 1000 mJ/cm2 from a low pressure mercury lamp, using a spin coater so that the film thickness after heat curing treatment would be 1.1 μm, and the substrate was prebaked at 90°C for 1 minute using a hot plate to prepare a hardened film (light-shielding film). Without covering with a negative photomask, ultraviolet light of 50 mJ/ cm2 was irradiated from an ultra-high pressure mercury lamp with an i-line illuminance of 30 mW/ cm2 to carry out a photocuring reaction.

次いで、露光した上記硬化膜(遮光膜)を25℃、0.05%水酸化カリウム溶液により1kgf/cmのシャワー圧にて、パターンが現れ始める現像時間(ブレイクタイム=BT)から60秒間、現像処理を行った後、5kgf/cmのスプレー水洗を行い、上記硬化膜(遮光膜)の未露光部分を除去してガラス基板上に硬化膜パターンを形成し、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、実施例1~5、比較例1、2に係る硬化膜(遮光膜)を得た。 Next, the exposed cured film (light-shielding film) was developed at 25° C. with a 0.05% potassium hydroxide solution at a shower pressure of 1 kgf/cm2 for 60 seconds from the development time (break time = BT) at which a pattern began to appear, and then washed with water sprayed at 5 kgf/ cm2 to remove the unexposed parts of the cured film (light-shielding film) to form a cured film pattern on the glass substrate. The film was then main-cured (post-baked) at 230° C. for 30 minutes using a hot air dryer, thereby obtaining the cured films (light-shielding films) according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.

[光学濃度評価]
(評価方法)
マクベス透過濃度計を用いて、作製した硬化膜(遮光膜)の光学濃度(OD)を評価した。また、基板に形成した硬化膜(遮光膜)の膜厚を測定し、光学濃度(OD)の値を膜厚で割った値をOD/μmとした。
[Optical Density Evaluation]
(Evaluation Method)
The optical density (OD) of the prepared cured film (light-shielding film) was evaluated using a Macbeth transmission densitometer. The film thickness of the cured film (light-shielding film) formed on the substrate was measured, and the optical density (OD) value was divided by the film thickness to obtain OD/μm.

光学濃度(OD)は次の式(1)で算出した。
光学濃度(OD)=-log10T(1)
(Tは透過率を示す)
The optical density (OD) was calculated by the following formula (1).
Optical density (OD) = -log 10 T(1)
(T indicates transmittance)

[反射率評価]
(評価方法)
光学濃度(OD)評価用の硬化膜(遮光膜)と同様にして作製した硬化膜(遮光膜)付き基板に対して、紫外可視赤外分光光度「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(遮光膜)側と基板(ガラス基板)側の各々の反射率を測定した。
[Reflectance evaluation]
(Evaluation Method)
For a substrate with a cured film (light-shielding film) prepared in the same manner as for the cured film (light-shielding film) for evaluation of optical density (OD), the reflectance of each of the cured film (light-shielding film) side and the substrate (glass substrate) side was measured at an incident angle of 2° using an ultraviolet-visible-infrared spectrophotometer "UH4150" (manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation).

Figure 2024107124000008
Figure 2024107124000008

実施例1~5のブラックレジスト用感光性樹脂組成物では、シリカの存在しない系(比較例1)と比べて反射率が低減できていることが確認できた。また、中空でないシリカを用いた系(比較例2)に比べて、ガラス基板側だけでなく、塗膜(遮光膜)側の低反射化できていることが確認できた。また、実施例1~5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(遮光膜)はいずれもパターン直線性が良好であることから、中実シリカを用いた系と比べて、中空シリカが硬化膜中に均一に分散していることも示唆された。 It was confirmed that the photosensitive resin compositions for black resists of Examples 1 to 5 had a lower reflectance than a system without silica (Comparative Example 1). In addition, it was confirmed that, compared to a system using solid silica (Comparative Example 2), the reflectance was reduced not only on the glass substrate side but also on the coating film (light-shielding film) side. In addition, the cured films (light-shielding films) obtained by curing the photosensitive resin compositions for black resists of Examples 1 to 5 all had good pattern linearity, suggesting that the hollow silica was more uniformly dispersed in the cured film than in a system using solid silica.

本発明の感光性樹脂組成物によれば、高遮光性および低反射率を有するブラックレジスト用感光性樹脂組成物およびこれを用いた遮光膜並びにカラーフィルターを提供することができる。また、本発明の遮光膜は、透明基材上に形成した場合に、透明基材側の低反射化だけでなく、遮光膜の塗布表面側の低反射化の実現にも寄与できるので各種表示装置や固体撮像素子等のセンサー用遮光膜等に有用である。
According to the photosensitive resin composition of the present invention, it is possible to provide a photosensitive resin composition for black resist having high light-shielding property and low reflectance, and a light-shielding film and a color filter using the same. Furthermore, when the light-shielding film of the present invention is formed on a transparent substrate, it contributes to realizing not only low reflectance on the transparent substrate side but also low reflectance on the coated surface side of the light-shielding film, and is therefore useful as a light-shielding film for sensors of various display devices and solid-state imaging devices.

Claims (7)

(A)不飽和基含有感光性樹脂と、
(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モノマーと、
(C)光重合開始剤と、
(D)黒色顔料、混色顔料および遮光材から選ばれる少なくとも1種の遮光成分と、
(E)シリカ粒子と、
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(E)成分であるシリカ粒子は、中空粒子である、
ブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
(A) an unsaturated group-containing photosensitive resin;
(B) a photopolymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated bonds;
(C) a photopolymerization initiator;
(D) at least one light-shielding component selected from a black pigment, a mixed color pigment, and a light-shielding material;
(E) silica particles;
A photosensitive resin composition for black resist comprising:
The silica particles as the component (E) are hollow particles.
Photosensitive resin composition for black resist.
前記(A)不飽和基含有感光性樹脂は、一般式(1)で表されるビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応物をさらに多塩基カルボン酸またはその無水物と反応させて得られた不飽和基含有感光性樹脂である、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。
Figure 2024107124000009
(式(1)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基またはハロゲン原子のいずれかであり、Xは-CO-、-SO-、-C(CF-、-Si(CH-、-CH-、-C(CH-、-O-、一般式(2)で表されるフルオレン-9,9-ジイル基または単結合であり、lは0~10の整数である。)
Figure 2024107124000010
2. The photosensitive resin composition for black resist according to claim 1, wherein the (A) unsaturated group-containing photosensitive resin is an unsaturated group-containing photosensitive resin obtained by further reacting a reaction product of an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from a bisphenol represented by general formula (1) and (meth)acrylic acid with a polybasic carboxylic acid or an anhydride thereof.
Figure 2024107124000009
(In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogen atom; X represents -CO-, -SO 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -Si(CH 3 ) 2 -, -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -O-, a fluorene-9,9-diyl group represented by general formula (2) or a single bond; and l represents an integer of 0 to 10.)
Figure 2024107124000010
前記(E)シリカ粒子の平均粒子径は、40~100nmである、請求項1または請求項2に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition for black resist according to claim 1 or 2, wherein the average particle size of the silica particles (E) is 40 to 100 nm. 前記(E)シリカ粒子の空隙率は、20体積%以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition for black resist according to any one of claims 1 to 3, wherein the porosity of the silica particles (E) is 20% by volume or more. 前記(E)シリカ粒子の屈折率は、1.10~1.41である、請求項1~4のいずれか一項に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition for black resist according to any one of claims 1 to 4, wherein the refractive index of the silica particles (E) is 1.10 to 1.41. 請求項1~5のいずれか一項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遮光膜。 A light-shielding film obtained by curing the photosensitive resin composition for black resist according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の遮光膜をブラックマトリックスとして有する、カラーフィルター。
A color filter having the light-shielding film according to claim 6 as a black matrix.
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