JP5108300B2 - Photosensitive resin composition and color filter using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は感光性樹脂組成物及びそれを用いたカラーフィルターに関し、詳しくは、カラーフィルター用のインクに適した感光性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition and a color filter using the same, and more particularly to a photosensitive resin composition suitable for an ink for a color filter.
カラー液晶表示装置は、光の透過量あるいは反射量を制御する液晶部とカラーフィルターとを構成要素とするが、そのカラーフィルターの製造方法は、通常、ガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面に黒色のマトリックスを形成し、続いて、赤、緑、青の異なる色相を順次、ストライプ状あるいはモザイク状等の色パターンで形成する方法が用いられている。パターンサイズはカラーフィルターの用途並びにそれぞれの色により異なるが赤、緑、青の画素は200〜300μmから100μmへ、ブラックマトリックスは20μmから10μmへ細線化され、これにともなって感光性樹脂材料には高い寸法精度が求められている。 A color liquid crystal display device has a liquid crystal part for controlling the amount of light transmitted or reflected and a color filter as components, and the manufacturing method of the color filter is usually applied to the surface of a transparent substrate such as glass or plastic sheet. A method is used in which a black matrix is formed, and subsequently, different hues of red, green, and blue are sequentially formed in a color pattern such as a stripe shape or a mosaic shape. The pattern size varies depending on the use of the color filter and each color, but red, green and blue pixels are thinned from 200 to 300 μm to 100 μm, and the black matrix is thinned from 20 μm to 10 μm. High dimensional accuracy is required.
ここ数年、液晶テレビ、液晶モニター、カラー液晶携帯電話などあらゆる分野でカラー液晶表示装置が用いられている。カラーフィルターはカラー液晶表示装置の視認性を左右する重要な部材の一つであり、視認性の向上、すなわち、鮮明な画像を得るためには、カラーフィルターを構成する赤、緑、青などの画素を今まで以上に高色純度化し、更にブラックマトリックスでは高遮光化を達成する必要があり、そのためには感光性樹脂組成物に分散顔料を従来よりも多量に添加しなければならない。 In recent years, color liquid crystal display devices have been used in various fields such as liquid crystal televisions, liquid crystal monitors, and color liquid crystal mobile phones. The color filter is one of the important members that influence the visibility of the color liquid crystal display device. In order to improve the visibility, that is, to obtain a clear image, the color filters such as red, green, and blue are used. It is necessary to increase the color purity of the pixels more than ever, and to achieve high light shielding in the black matrix. To that end, it is necessary to add a larger amount of dispersed pigment to the photosensitive resin composition than in the past.
ところで、パターン形成は光反応性樹脂と光重合開始剤との反応による光硬化作用が利用されているが、水銀灯の線スペクトルの一つであるｉ線（365nm）が顔料分散系ネガ型カラーレジストを硬化させるための露光波長として主に使用されている。しかしながら、このような方法により得られるカラーフィルターでは、現像時に未露光部の基板上や遮光相上に残渣を生じやすいという問題がある。しかも、感光性樹脂組成物に占める着色剤（顔料）の割合が多くなるに従いこの傾向は強くなる。この問題を解決する方法の一つとして、感光性樹脂組成物と基板との密着性を下げる方法が考えられるが、通常、密着性を低下させると、現像時のパターン密着性が低減し、所望のパターン形成が困難となるため、結果として、残渣を生じることなく、パターン密着性が良好なカラーフィルターを得ることが困難であった。 By the way, pattern formation uses photocuring action by reaction of photoreactive resin and photopolymerization initiator, but i line (365nm) which is one of the line spectrum of mercury lamp is pigment dispersion type negative color resist. Is mainly used as an exposure wavelength for curing. However, the color filter obtained by such a method has a problem that a residue is likely to be generated on an unexposed substrate or a light shielding phase during development. Moreover, this tendency becomes stronger as the proportion of the colorant (pigment) in the photosensitive resin composition increases. As a method for solving this problem, a method of lowering the adhesion between the photosensitive resin composition and the substrate can be considered. Usually, when the adhesion is lowered, the pattern adhesion at the time of development is reduced, and the desired As a result, it was difficult to obtain a color filter with good pattern adhesion without generating a residue.
更に、近年カラーフィルターの製造ラインは生産性効率を上げてコスト削減をするために、マザーガラス基板が年々大型化する傾向にあり、一辺１mを超えるマザーガラス基板での製造も行われている。また、タクトタイムを低減させ生産性効率をあげるために、露光工程においては、露光時間を短く、すなわち、低露光量で光硬化するカラーフィルター用感光性樹脂組成物が求められている。 Furthermore, in recent years, in order to increase the productivity efficiency and reduce the cost of the color filter production line, the mother glass substrate tends to increase in size year by year, and the production with a mother glass substrate exceeding 1 m on a side is also performed. Further, in order to reduce the tact time and increase the productivity efficiency, there is a demand for a photosensitive resin composition for color filters that can be photocured with a short exposure time, that is, with a low exposure amount, in the exposure process.
このように、分散顔料の含有割合が増す方向にありながら、一般に現像時の密着性の制御が困難であるカラーフィルター用感光性樹脂組成物において、良好なパターン密着性及び残渣フリーを両立させることが求められている。そのためには感光性樹脂組成物の未露光部における密着性の制御が不可欠である。 As described above, in the photosensitive resin composition for color filter, which is generally difficult to control the adhesion at the time of development while being in the direction of increasing the content ratio of the dispersed pigment, it is possible to achieve both good pattern adhesion and residue-free. Is required. For that purpose, it is indispensable to control the adhesion in the unexposed part of the photosensitive resin composition.
特許文献１には、顔料濃度を高めて良好な色再現性を図りつつ感度低下を防止するために、高感度光重合開始剤としてハロメチルオキサジアゾール系化合物、ハロメチル-S-トリアジン系化合物の使用例が開示されている。しかしながら、これらの化合物は酸素による反応阻害により表面平坦性低下は改善されるものの、パターン寸法精度の点では依然として満足すべき水準には達していない。一方、特許文献２〜５などには高感度光重合開始剤として感光性樹脂組成物にオキシムエステル系の光重合開始剤を用いた例が開示されているが、まだ満足すべき水準には達してはいない。なお、特許文献6には、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物を使用したカラーフィルター用感光性樹脂組成物が開示されているが、顔料濃度が高い領域での残渣残りについては開示されていない。
従って、本発明の目的は、上記の問題を解決し、良好なパターン密着性及び残渣フリーを両立することができるようなカラーフィルター用感光性樹脂組成物を提供することにある。また、他の目的は、このカラーフィルター用感光性樹脂組成物を用いて形成した塗膜及びカラーフィルターを提供するものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition for a color filter which can solve the above-described problems and can achieve both good pattern adhesion and residue-free. Another object of the present invention is to provide a coating film and a color filter formed using the photosensitive resin composition for a color filter.
本発明者らは前記の課題を解決すべく検討を行った結果、ビスフェノール類から誘導される芳香族エポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応物を更に多塩基酸カルボン酸又はその無水物と反応させて得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物を含んだ感光性樹脂組成物に、酸価が０〜３０の分散助剤を用いた分散顔料を配合することにより、前記の問題点が解決されることを見出し、本発明を完成した。 As a result of investigations to solve the above problems, the present inventors have further obtained a reaction product of an aromatic epoxy compound derived from bisphenols and (meth) acrylic acid with a polybasic acid carboxylic acid or an anhydride thereof. By blending a dispersion pigment using a dispersion aid having an acid value of 0 to 30 into the photosensitive resin composition containing the unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound obtained by the reaction, the above-mentioned problems are caused. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、下記(A)〜(F)成分、
（A）下記一般式（１）で表される不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物、
(B)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(C)光重合開始剤、
(D)顔料、
(E)分散助剤、及び
(F)分散剤
を必須成分として含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物において、(A)成分と(B)成分との重量割合（A）／（B）が、６０／４０〜９０／１０であり、(A)成分と(B)成分の合計１００重量部に対して（C）成分を２〜３０重量部、及び(D)成分を１００〜２００重量部有し、且つ、酸価が５〜３０の(E)成分を(D)成分に対し２．５〜５０質量％、及び(F)成分を(D)成分に対して１〜５０質量％含有することを特徴とするカラーフィルター用感光性樹脂組成物である。
That is, the present invention includes the following components (A) to (F),
(A) an unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound represented by the following general formula (1):
(B) a photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond,
(C) a photopolymerization initiator,
(D) pigment,
(E) a dispersion aid, and
(F) In the photosensitive resin composition for color filters containing a dispersant as an essential component, the weight ratio (A) / (B) of the component (A) to the component (B) is 60/40 to 90/10. Yes, it has 2 to 30 parts by weight of component (C) and 100 to 200 parts by weight of component (D) with respect to a total of 100 parts by weight of component (A) and component (B), and has an acid value of 5 A color filter characterized by containing ~ 30 (E) component in an amount of 2.5 to 50% by mass with respect to (D) component and (F) component in an amount of 1 to 50% by mass with respect to (D) component It is a photosensitive resin composition.
また、本発明は、（D）成分の顔料が、遮光性分散顔料である前記のカラーフィルター用感光性樹脂組成物である。更に、本発明は、遮光性分散顔料がカーボンブラックである前記のカラーフィルター用感光性樹脂組成物である。また、本発明は、前記のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を硬化させて形成したことを特徴とする塗膜である。更に、本発明は、前記のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布し、プリベークした後、紫外線露光装置による露光、アルカリ水溶液による現像、及びポストベークして作製された画素又はブラックマトリクスを備えたことを特徴とするカラーフィルターである。 Moreover, this invention is the said photosensitive resin composition for color filters whose pigment of (D) component is a light-shielding dispersion pigment. Furthermore, this invention is the said photosensitive resin composition for color filters whose light-shielding dispersion pigment is carbon black. Moreover, this invention is a coating film formed by hardening the said photosensitive resin composition for color filters. Furthermore, the present invention provides a pixel or black produced by applying the photosensitive resin composition for a color filter on a transparent substrate, pre-baking, then exposing with an ultraviolet exposure device, developing with an alkaline aqueous solution, and post-baking. A color filter including a matrix.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物（以下、単に組成物ともいう）は、（A）〜（F）成分を必須成分として含有する。ここで、（A）成分〜（F）成分に対し必要に応じて加えられる溶剤やその他の成分については、特許文献１〜６等に記載されており、これらから選択して使用することができる。したがって、（A）〜（F）成分以外の成分については簡潔に説明し、（A）〜（F）成分について詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The photosensitive resin composition for color filters of the present invention (hereinafter also simply referred to as a composition) contains components (A) to (F) as essential components. Here, the solvent and other components added as necessary to the components (A) to (F) are described in Patent Documents 1 to 6 and the like, and can be selected and used from these. . Therefore, components other than the components (A) to (F) will be briefly described, and the components (A) to (F) will be described in detail.
（A）成分の不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物は、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に、（メタ）アクリル酸（これは「アクリル酸及び／又はメタクリル酸」の意味である）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酸カルボン酸又はその無水物を反応させて得られる下記一般式（１）で表されるエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物である。
このようなエポキシ（メタ）アクリレート酸付加物の製造方法の例が特許文献６に記載されている。そして、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とを反応させて得られるエポキシ化合物又はこれと同等物を意味する。（A）成分である不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物は、エチレン性不飽和二重結合とカルボキシル基とを併せ持つため、カラーフィルター用感光性樹脂組成物に優れた光硬化性、良現像性、及びパターニング特性を与えて遮光膜の物性向上をもたらす。 An example of a method for producing such an epoxy (meth) acrylate acid adduct is described in Patent Document 6. And the epoxy compound induced | guided | derived from bisphenol means the epoxy compound obtained by making bisphenol and epihalohydrin react, or this equivalent. The unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound (A) component has both an ethylenically unsaturated double bond and a carboxyl group, so that it has excellent photocurability, good developability, and a photosensitive resin composition for color filters. Further, the physical properties of the light shielding film are improved by providing patterning characteristics.
（A）成分である不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物は、好ましくは、下記一般式(２)で表されるエポキシ化合物から誘導される。このエポキシ化合物はビスフェノール類から誘導される。したがって、ビスフェノール類を説明することによって、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物が理解されるので、好ましい具体例をビスフェノール類により説明する。なお、一般式(２)において、Ｒ11 及びＲ12 は、独立に水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又はハロゲン原子を示すが、好ましくは水素原子であり、また、Ｘは、‐CO‐、−SO2−、‐C(CF3)2−、-Si(CH3)2‐、-CH2‐、-C(CH3)2‐、-O-、9,9-フルオレニル基又は不存在を示すが、好ましくは9,9-フルオレニル基である。更に、ｎは０〜１０の整数であるが、好ましくは０又は平均値として０〜２の範囲である。ここで、9,9-フルオレニル基とは、下記式(３)で表される基をいう。
不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物を与える好ましいビスフェノール類としては、次のようなものが挙げられる。すなわち、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）エーテル等を含む化合物や、Ｘが前記の９,９−フルオレニル基である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）フルオレン等や、更には４，４'−ビフェノール、３，３'−ビフェノール等の化合物が挙げられる。 Preferred bisphenols that give unsaturated group-containing alkali-soluble resin compounds include the following. That is, 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-dimethyl) Phenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxyphenyl) dimethylsilane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) dimethylsilane, bis ( 4-hydroxy-3,5-dichlorofe Dimethyl) silane, 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, 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, A compound containing bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) ether or the like, or X is 9,9-fluoro 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-chlorophenyl) fluorene, which are nyl groups, 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 and the like, and compounds such as 4,4′-biphenol, 3,3′-biphenol, and the like.
この不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物は、上記のようなビスフェノール類から誘導されるエポキシ化合物から得ることができるが、かかるエポキシ化合物の他にフェノールノボラック型エポキシ化合物や、クレゾールノボラック型エポキシ化合物等も２個のグリシジルエーテル基を有する化合物を有意に含むものであれば使用することができる。また、ビスフェノール類をグリシジルエーテル化する際に、オリゴマー単位が混入することになるが、式(２)におけるｎの平均値が０〜１０、好ましくは０〜２の範囲であれば、本樹脂組成物の性能には問題はない。 This unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound can be obtained from an epoxy compound derived from bisphenols as described above. In addition to such an epoxy compound, a phenol novolac type epoxy compound, a cresol novolak type epoxy compound, and the like are also available. Any compound that significantly contains a compound having two glycidyl ether groups can be used. Further, when the bisphenols are glycidyl etherified, oligomer units are mixed. If the average value of n in the formula (2) is in the range of 0 to 10, preferably 0 to 2, the present resin composition There is no problem in the performance of things.
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し得る多塩基酸カルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、クロレンド酸、メチルテトラヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等やその酸無水物、更には、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、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸やその酸二無水物等が挙げられる。そして、酸無水物と酸二無水物の使用割合については、露光、アルカリ現像操作によって微細なパターンを形成するのに適した割合を選択することができる。 In addition, as the polybasic acid carboxylic acid or its acid anhydride that can react with the hydroxy group in the epoxy (meth) acrylate molecule obtained by reacting such an epoxy compound with (meth) acrylic acid, for example, Maleic acid, succinic acid, itaconic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, methylendomethylenetetrahydrophthalic acid, chlorendic acid, methyltetrahydrophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid and the acid anhydride thereof, Furthermore, aromatic polyvalent carboxylic acids such as benzophenone tetracarboxylic acid, biphenyl tetracarboxylic acid, biphenyl ether tetracarboxylic acid, and acid dianhydrides thereof can be used. And about the usage-amount of an acid anhydride and an acid dianhydride, the ratio suitable for forming a fine pattern by exposure and alkali image development operation can be selected.
（A）成分の不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物については、その１種のみを使用しても、２種以上の混合物を使用することもできる。また、エポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応で得られたエポキシ（メタ）アクリレートと、多塩基酸又はその酸無水物とを反応させて（Ａ）成分である不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物を製造する方法については、特に限定されるものでなく、その一例を示せば、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、先ず、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンとエピクロロヒドリンとを反応させて下記一般式（４）で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物を合成し、この一般式（４）のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物と下記一般式（５）で表される（メタ）アクリル酸とを反応させて下記一般式（６）で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート樹脂を合成し、次いでプロピレングチコールモノメチル溶媒中で一般式（６）のビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート樹脂と上記多塩基酸又はその酸無水物とを加熱下に反応させ、目的の不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物を製造する。ここで式（４）〜（６）において、Ｒ11及びＲ12は前記と同じであり、Ｒ13は独立にＨ又はCH3である。
なお、この際の反応については、酸無水物がエポキシアクリレート樹脂のＯＨ基１モル当たり１／２モルとなるように定量的に反応させることが望ましく、そのために反応温度としては９０〜１３０℃、好ましくは９５〜１２５℃であるのがよい。この反応については、一般式（１）の単位構造を有する化合物全体について同様である。 In addition, about the reaction in this case, it is desirable to make it react quantitatively so that an acid anhydride may be 1/2 mol per 1 mol of OH groups of an epoxy acrylate resin. Therefore, as reaction temperature, it is 90-130 degreeC, Preferably it is 95-125 degreeC. About this reaction, it is the same about the whole compound which has a unit structure of General formula (1).
(B)成分の少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等の水酸基を有するモノマー、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、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類を挙げることができ、これらの化合物は、その１種のみを単独で使用できるほか、２種以上を併用して使用することもできる。 Examples of the photopolymerizable monomer (B) having at least one ethylenically unsaturated bond include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth). Monomers having a hydroxyl group such as acrylate, 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 (Meth) acrylic acid esters such as tall tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, and the like. Only one of them can be used alone, or two or more can be used in combination.
これら(A)成分と(B)成分の配合割合については、重量比（A）/（B）で６０／４０〜９０／１０であり、好ましくは６０／４０〜８０／２０である。(A)成分の配合割合が６０／４０より少ないと、光硬化後の硬化物が脆くなり、また、未露光部において塗膜の酸価が低いためにアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、パターンエッジががたつきシャープにならないといった問題が生じ、また、９０／１０よりも多いと、樹脂に占める光反応性官能基の割合が少なく架橋構造の形成が十分でなく、更に、樹脂成分における酸価度が高過ぎて、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ることから、形成されたパターンが目標とする線幅より細ったりパターンの欠落が生じやすくなるといった問題が生じる恐れがある。 The blending ratio of these component (A) and component (B) is 60/40 to 90/10 in weight ratio (A) / (B), preferably 60/40 to 80/20. When the blending ratio of the component (A) is less than 60/40, the cured product after photocuring becomes brittle, and the acid value of the coating film is low in the unexposed area, so that the solubility in an alkali developer is lowered. There arises a problem that the pattern edge does not become rattling and sharp, and when it is more than 90/10, the ratio of the photoreactive functional group in the resin is small, and the formation of the crosslinked structure is not sufficient. Since the acid value is too high and the solubility in an alkaline developer in the exposed area becomes high, there is a risk that the formed pattern is thinner than the target line width or the pattern is likely to be lost. .
また、(C)成分である光重合開始剤としては、例えば、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R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、アゾビスイソブチルニトリル、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級アミンなどが挙げられる。これらの光重合開始剤は、その１種のみを単独で使用できるほか、２種以上を組み合わせて使用することもできる。 Examples of the photopolymerization initiator (C) include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone, p-tert- Acetophenones such as butyl acetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, benzophenones such as p, p'-bisdimethylaminobenzophenone, benzoin ethers such as benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, 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-methoxy Phenyl) -4,5-diphenylbiimidazole, biimidazole compounds such as 2,4,5-triarylbiimidazole, 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxadiazole, 2- Halomethylthiazole such as trichloromethyl-5- (p-cyanostyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (p-methoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole Compounds, 2,4,6-tris (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 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-methoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloroRmethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-methoxys Ryl) -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 other halomethyl-S-triazine compounds, 1,2-octanedione, 1- [ 4- (phenylthio) phenyl]-, 2- (O-benzoyloxime), 1- (4-phenylsulfanylphenyl) butane-1,2-dione-2-oxime-O-benzoate, 1- (4-methyl O-acyloxime compounds such as sulfanylphenyl) butane-1,2-dione-2-oxime-O-acetate, 1- (4-methylsulfanylphenyl) butan-1-oneoxime-O-acetate, benzyldimethyl ketal , Thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropyl Sulfur compounds such as lutioxanthone, anthraquinones such as 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 2,3-diphenylanthraquinone, organics such as azobisisobutylnitrile, benzoyl peroxide, cumene peroxide Examples thereof include peroxides, thiol compounds such as 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole and 2-mercaptobenzothiazole, and tertiary amines such as triethanolamine and triethylamine. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
(C)成分の光重合開始剤の使用量は、(A)、(B)の各成分の合計１００重量部を基準として２〜３０重量部であり、好ましくは５〜２０重量部である。(C)成分の配合割合が２重量部未満の場合には、光重合の速度が遅くなって、感度が低下し、一方、３０重量部を超える場合には、感度が強すぎて、パターン線幅がパターンマスクに対して太った状態になり、マスクに対して忠実な線幅が再現できない、又は、パターンエッジががたつきシャープにならないといった問題が生じる恐れがある。 The amount of the photopolymerization initiator used as the component (C) is 2 to 30 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, based on a total of 100 parts by weight of the components (A) and (B). When the blending ratio of component (C) is less than 2 parts by weight, the rate of photopolymerization becomes slow and the sensitivity decreases. On the other hand, when it exceeds 30 parts by weight, the sensitivity is too strong and the pattern line There is a possibility that the width becomes thicker than that of the pattern mask, and a line width that is faithful to the mask cannot be reproduced, or the pattern edge does not become shaky and sharp.
(D)成分の顔料は、得られるカラーフィルターの用途に応じて適宜選定され、有機顔料、無機顔料の何れでもよい。特にブラックマトリックス用には高遮光性と耐熱性が求められることから、通常、遮光性顔料、特に好ましくはカーボンブラックが用いられる。また、遮光性顔料には、カーボンブラックの他に、酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック、アニリンブラック、及びシアニンブラックを挙げることができ、これらの２種以上を適宜選択して用いることもできるが、特に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。 The pigment of component (D) is appropriately selected according to the use of the obtained color filter, and may be either an organic pigment or an inorganic pigment. Particularly for black matrix, since high light-shielding properties and heat resistance are required, usually light-shielding pigments, particularly preferably carbon black, are used. In addition to carbon black, examples of the light-shielding pigment include chromium oxide, iron oxide, titanium black, aniline black, and cyanine black. Two or more of these may be appropriately selected and used. In particular, carbon black is preferable in terms of good light-shielding properties, surface smoothness, dispersion stability, and compatibility with resins.
一方、(E)成分の分散助剤については、(D)成分の顔料と(F)成分の分散剤との仲介をする役割を有し、例えば(D)成分がカーボンブラックである場合には、(E)成分の分散助剤がカーボンブラックと(F)成分の分散剤との仲介をする役割をして、カーボンブラック表面と分散剤に電気的・化学的に吸着し、分散安定性を向上させる。 On the other hand, the dispersion aid of component (E) has a role of mediating between the pigment of component (D) and the dispersant of component (F), for example, when component (D) is carbon black. The (E) component dispersion aid acts as a mediator between the carbon black and the (F) component dispersant, and is electrically and chemically adsorbed to the carbon black surface and the dispersant to improve dispersion stability. Improve.
このような(E)成分の分散助剤の例として、アントラキノン系、フタロシアニン系、金属フタロシアニン系、キナクリドン系、アゾキレート系、アゾ系、イソインドリノン系、ピランスロン系、インダンスロン系、アンスラピリミジン系、ジブロモアンザンスロン系、フラバンスロン系、ペリレン系、ペリノン系、キノフタロン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系等の有機顔料を母体として、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、カルボンアミド基、スルホンアミド基等の置換基を導入した顔料誘導体が挙げられる。これらの中でもフタロシアニン系及び金属フタロシアニンスルホンアミド化合物は特に有効である。 Examples of such dispersion aids for component (E) include anthraquinone, phthalocyanine, metal phthalocyanine, quinacridone, azo chelate, azo, isoindolinone, pyranthrone, indanthrone, anthrapyrimidine Based on organic pigments such as dibromoanthanthrone, flavanthrone, perylene, perinone, quinophthalone, thioindigo, and dioxazine, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a carbonamide group, a sulfonamide group, etc. Examples thereof include pigment derivatives into which a substituent is introduced. Of these, phthalocyanine-based and metal phthalocyanine sulfonamide compounds are particularly effective.
このような(E)成分の分散助剤は、(D)成分に対し２．５〜５０質量％使用し、これらは全て酸価が０〜３０において残渣低減に効果があり、望ましくは酸価５〜３０において良好な現像溶解性を発現するが、酸価がこの範囲より低すぎると剥離現像性を伴う。なお、本発明における分散助剤の酸価とは中和滴定などの手法によって求められる酸価を意味し、分散助剤中に含有される遊離酸も酸価の値に影響を与える。一般に市販の分散助剤は酸価が調整されておらず、事前にロット選定して所望の酸価の分散助剤を入手することが出来る。また洗浄、酸中和などの方法にて所望の酸価の分散助剤を調製することが可能である。 Such a dispersion aid for the component (E) is used in an amount of 2.5 to 50% by weight based on the component (D), and these are all effective in reducing the residue when the acid value is 0 to 30, preferably the acid value. Although good development solubility is exhibited at 5 to 30, peeling developability is accompanied when the acid value is too lower than this range. The acid value of the dispersion aid in the present invention means an acid value determined by a technique such as neutralization titration, and the free acid contained in the dispersion aid also affects the acid value. In general, a commercially available dispersion aid does not have an acid value adjusted, and a dispersion aid having a desired acid value can be obtained by selecting a lot in advance. Further, it is possible to prepare a dispersion aid having a desired acid value by a method such as washing and acid neutralization.
(F)成分の分散剤については、顔料を分散させる役割を有するものであればよく、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコン系、フッ素系等の界面活性剤を挙げることが出来る。前記界面活性剤の具体例としては、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等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類等を挙げることができる。 As the dispersant for component (F), any dispersant may be used as long as it has a role of dispersing the pigment.For example, cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicon-based, and fluorine-based surfactants may be mentioned. I can do it. Specific examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene stearyl ether.
本発明における（D）成分の顔料の使用量は、（A）成分及び（B）成分の総量１００重量部に対して１００〜２００重量部、好ましくは１５０〜１８０重量部の範囲がよい。１００重量部より少ないと、色純度又は遮光性が十分でなくなり、望ましいコントラストを得るためには膜厚を厚くしなければならなくなり、カラーフィルターの面平滑性が得にくい。反対に、２００重量部を超えると、（D）成分を含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物の分散安定性が低下し、また、本来のバインダーとなる不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物の含有量も相対的に減少するため、現像特性を損なうと共に膜形成能が損なわれるという好ましくない問題が生じる恐れがある。 In the present invention, the amount of the component (D) pigment used is in the range of 100 to 200 parts by weight, preferably 150 to 180 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the components (A) and (B). When the amount is less than 100 parts by weight, the color purity or light shielding property is not sufficient, the film thickness must be increased in order to obtain a desired contrast, and the surface smoothness of the color filter is difficult to obtain. On the other hand, when the amount exceeds 200 parts by weight, the dispersion stability of the photosensitive resin composition for color filters containing the component (D) is lowered, and the content of the unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound that becomes the original binder However, since it is relatively decreased, an undesired problem that the developing characteristics are impaired and the film forming ability is impaired may occur.
本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物においては、上記（A）〜（F）成分の他に溶剤を使用することが好ましい。溶剤としては、例えば、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−若しくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、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等が挙げられ、これらを用いて溶解、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。 In the photosensitive resin composition for a color filter of the present invention, it is preferable to use a solvent in addition to the components (A) to (F). Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, terpenes such as α- or β-terpineol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2- Ketones such as pyrrolidone, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, tetramethylbenzene, cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene Glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, Glycol ethers such as reethylene glycol monoethyl ether, 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, propylene glycol mono Examples include acetic acid esters such as ethyl ether acetate, and the like, and these can be dissolved and mixed to form a uniform solution-like composition.
また、本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、充填材、溶剤、レベリング剤、消泡剤等の添加剤を配合することができる。このうち、熱重合禁止剤としては、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、フェノチアジン等を挙げることができ、可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジル等を挙げることができ、充填材としては、グラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等を挙げることができ、また、消泡剤やレベリング剤としては、例えば、シリコン系、フッ素系、アクリル系の化合物を挙げることができる。 In addition, the photosensitive resin composition for color filters of the present invention is blended with additives such as a curing accelerator, a thermal polymerization inhibitor, a plasticizer, a filler, a solvent, a leveling agent, and an antifoaming agent as necessary. be able to. Among these, the thermal polymerization inhibitor can include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, tert-butylcatechol, phenothiazine, etc., and the plasticizer can include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, tricresyl, etc. Examples of the filler include glass fiber, silica, mica, and alumina. Examples of the antifoaming agent and leveling agent include silicon-based, fluorine-based, and acrylic-based compounds.
本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物は、溶剤を除いたその他の添加剤と上記（A）〜（F）成分との総量に対して、（A）〜（F）成分が合計で70質量％以上、好ましくは80質量％、より好ましくは90質量％以上含むことが望ましい。また、溶剤の量は、目標とする粘度によって変化するが、溶剤を含めた本発明のカラーフィルター用感光性組成物の総量に対して、20〜80質量％の範囲が望ましい。本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物は、ブラック及びＲ、Ｇ、Ｂ用のレジスト（インク）に適するが、ブラック用のレジスト（遮光膜用インク）により適する。 The photosensitive resin composition for a color filter of the present invention has a total of 70 components (A) to (F) with respect to the total amount of other additives excluding the solvent and the components (A) to (F). It is desirable to contain at least 80% by mass, preferably at least 80% by mass, more preferably at least 90% by mass. Moreover, although the quantity of a solvent changes with target viscosity, the range of 20-80 mass% is desirable with respect to the total amount of the photosensitive composition for color filters of this invention containing a solvent. The color filter photosensitive resin composition of the present invention is suitable for black and R, G, B resists (inks), but is suitable for black resists (light-shielding film inks).
次に、感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルターの製造法について説明する。まず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層を形成し、この基板上に、例えば赤色の顔料が分散された感光性樹脂組成物の液状組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶剤を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光したのち、アルカリ性現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去し、その後ポストベークすることにより、赤色の画素パターンが所定の配列で配置された画素アレイを形成する。その後、緑色又は青色の顔料が分散された感光性樹脂組成物の液状組成物を用い、前記と同様にして、各液状組成物の塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベークを行って、緑色の画素アレイ及び青色の画素アレイを同一基板上に順次形成することにより、赤色、緑色及び青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルターを得る。 Next, the manufacturing method of the color filter using the photosensitive resin composition is demonstrated. First, on the surface of the substrate, if necessary, a light shielding layer is formed so as to partition a portion for forming pixels, and a liquid composition of a photosensitive resin composition in which, for example, a red pigment is dispersed on the substrate. After applying the material, pre-baking is performed to evaporate the solvent and form a coating film. Next, after exposing the coating film through a photomask, development using an alkaline developer is performed to dissolve and remove the unexposed portion of the coating film, and then post-baking to form a predetermined red pixel pattern. A pixel array arranged in an array is formed. Thereafter, using the liquid composition of the photosensitive resin composition in which the green or blue pigment is dispersed, the liquid composition is applied, pre-baked, exposed, developed, and post-baked in the same manner as described above. By sequentially forming the pixel array and the blue pixel array on the same substrate, a color filter in which the pixel arrays of the three primary colors of red, green, and blue are arranged on the substrate is obtained.
感光性樹脂組成物の液状組成物を基板に塗布する際には、公知の溶液浸漬法、スプレー法の他、ローラーコーター機、ランドコーター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（プリベーク）ことにより、被膜が形成される。プリベークはオーブン、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。プリベークにおける加熱温度及び加熱時間は使用する溶剤に応じて適宜選択され、例えば８０〜１２０℃の温度で１〜１０分間行われる。 When applying the liquid composition of the photosensitive resin composition to the substrate, any method such as a method using a roller coater machine, a land coater machine or a spinner machine as well as a known solution dipping method and spray method is adopted. can do. After applying to a desired thickness by these methods, the film is formed by removing the solvent (pre-baking). Pre-baking is performed by heating with an oven, a hot plate or the like. The heating temperature and heating time in the pre-baking are appropriately selected according to the solvent used, and for example, the heating is performed at a temperature of 80 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes.
カラーフィルターを作製する際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、波長が２５０〜４５０ｎｍの範囲にある放射線が好ましい。また、このアルカリ現像に適した現像液としては、例えば、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を挙げることができるが、特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩を０.０５〜１０重量％含有する弱アルカリ性水溶液を用いて２０〜３０℃の温度で現像するのがよく、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、水洗する。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。現像条件は、常温で１０〜１２０秒が好ましい。 As the radiation used when producing the color filter, for example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beam, X-ray and the like can be used, and radiation having a wavelength in the range of 250 to 450 nm is preferable. . Examples of the developer suitable for the alkali development include, for example, an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal carbonate, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide, and the like. It is better to develop at a temperature of 20 to 30 ° C. using a weak alkaline aqueous solution containing 0.05 to 10% by weight of a carbonate such as lithium carbonate, and finely develop it using a commercially available developing machine or ultrasonic cleaner. An accurate image can be formed. In addition, it is usually washed with water after alkali development. As a development processing method, a shower development method, a spray development method, a dip (immersion) development method, a paddle (liquid accumulation) development method, or the like can be applied. The development conditions are preferably 10 to 120 seconds at room temperature.
このようにして現像した後、１８０〜２５０℃の温度、及び２０〜１００分の条件で熱処理（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塗膜と基板との密着性を高めるため等の目的で行われる。これはプリベークと同様に、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塗膜は、以上の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。
また、ブラックマトリックスは、遮光感光性樹脂組成物を用い、前記画素アレイの場合と同様にして形成することができる。
After the development as described above, a heat treatment (post-bake) is performed at a temperature of 180 to 250 ° C. and a condition of 20 to 100 minutes. This post-baking is performed for the purpose of improving the adhesion between the patterned coating film and the substrate. This is performed by heating with an oven, a hot plate or the like, as in the pre-baking. The patterned coating film of this invention is formed through each process by the above photolithography method.
The black matrix can be formed in the same manner as in the pixel array using a light-shielding photosensitive resin composition.
画素及び／又はブラックマトリックスを備えたカラーフィルターを形成する際に使用される基板としては、例えば、ガラス、透明フィルム（例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン等）上にＩＴＯ、金等の透明電極が蒸着あるいはパターニングされたもの等が用いられる。また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。 As a substrate used when forming a color filter having pixels and / or a black matrix, for example, glass, transparent film (for example, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethersulfone, etc.), transparent such as ITO, gold, etc. A material in which an electrode is deposited or patterned is used. In addition, these substrates may be subjected to appropriate pretreatment such as chemical treatment with a silane coupling agent or the like, plasma treatment, ion plating, sputtering, gas phase reaction method, vacuum deposition, etc., if desired.
本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物は、良好な現像密着性及び現像後残渣フリーを両立することができ、このため、本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物は、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や、光学機器等に使用されるカラーフィルター用の着色インク、及び、これらによって形成されたブラックマトリックスを有するカラーフィルターや、テレビ、ビデオモニター、あるいは、コンピューターのディスプレー等に好適に使用することができる。また、このようにして得られたカラーフィルターは、例えば、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示装置、カラー撮像管素子、カラーセンサー等に極めて有用である。 The photosensitive resin composition for a color filter of the present invention can achieve both good development adhesion and post-development residue-free compatibility. Therefore, the photosensitive resin composition for a color filter of the present invention is a color liquid crystal display device. Various color display materials such as color facsimiles and image sensors, colored inks for color filters used in optical devices, etc., and color filters having a black matrix formed by these, televisions, video monitors, Alternatively, it can be suitably used for a computer display or the like. The color filter thus obtained is extremely useful for, for example, a transmissive or reflective color liquid crystal display device, a color imaging tube element, a color sensor, and the like.
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明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。ここで、実施例、比較例のカラーフィルターの製造で用いた原料及び略号は以下の通りである。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to these. Here, the raw materials and abbreviations used in the production of the color filters of Examples and Comparative Examples are as follows.
(A)：フルオレン骨格を有するエポキシアクリレートの酸無水物重縮合物（新日鐵化学（株）製 商品名V259ME） (A): An acid anhydride polycondensate of epoxy acrylate having a fluorene skeleton (trade name V259ME, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)
(B)：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬製 商品名 カヤラッドDPHA） (B): Dipentaerythritol hexaacrylate (Nippon Kayaku brand name Kayarad DPHA)
(C)−1：CGI-242 （チハ゛・スヘ゜シャルティケミカル社製）
(C)−2：STR-2BP （レスヘ゜ケミカル社製）
(C) -1: CGI-242 (manufactured by Chiba Specialty Chemical Co.)
(C) -2: STR-2BP (manufactured by Leshe Chemical)
(D)：カーボンブラック（コロンビヤン社製R-1060、平均粒径30ｎｍ） (D): Carbon black (Columbian R-1060, average particle size 30 nm)
(E)：分散助剤
［ｉ］日本ルーブリゾール社製 ソルスパース５０００
［ii］日本ルーブリゾール社製 ソルスパース１２０００
［iii］チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 ＥＦＫＡ−６７４５
(E): Dispersing aid [i] Solsperse 5000 manufactured by Nippon Lubrizol
[Ii] Solsperse 12000 manufactured by Nippon Lubrizol
[Iii] EFKA-6745 manufactured by Ciba Specialty Chemicals
(F)：分散剤 ビックケミー社製 ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ−１６３ (F): Dispersant BYC-163, DispersBYK-163
(G)：溶剤
［ｉ］プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
［ii］シクロヘキサノン
［iii］エトキシエチルプロピオネート
(G): Solvent [i] Propylene glycol monomethyl ether acetate [ii] Cyclohexanone [iii] Ethoxyethyl propionate
(H)：シランカップリング剤 チッソ社製 サイラエースS-510
(I)：界面活性剤 大日本インキ化学工業社製 メガファックF-470
(H): Silane Coupling Agent Chilaso Sila Ace S-510
(I): Surfactant Megafac F-470, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.
［実施例１〜４、比較例１］
上記配合成分を下記表１の配合に従って実施例の組成物を調製した。なお、(E)成分については、表２のとおり上記[ｉ]〜[iii]を調整して各実施例、及び比較例に使用した。
[Examples 1 to 4, Comparative Example 1]
The composition of the Example was prepared according to the said mixing | blending component of the following Table 1 mixing | blending. In addition, about (E) component, said [i]-[iii] were adjusted as Table 2, and it used for each Example and the comparative example.
これらを均一に混合して得たカラーフィルター用感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて125mm×125mmのガラス基板上にポストベーク後の厚膜が1.5μmとなるように塗布し、80℃で3分間プリベークした。そして、乾燥塗膜の上に、ネガ型フォトマスクを被せ、I線照度30mW/cm2の超高圧水銀ランプで150mj/cm2の紫外線を照射し感光部分の光硬化反応を行った。次に、この露光済み塗板を0.023%水酸化カリウム水溶液中、24℃にて80秒の1kgf/cm2圧シャワー現像及び5.0kgf/cm2圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部分を除去し、ガラス基板上に画素パターンを形成した際の細線パターンを評価した。 The photosensitive resin composition for color filters obtained by uniformly mixing these was applied on a 125 mm × 125 mm glass substrate using a spin coater so that the thick film after post-baking would be 1.5 μm, and 80 ° C. Pre-baked for 3 minutes. Then, a negative photomask was covered on the dried coating film, and an ultraviolet ray of 150 mj / cm 2 was irradiated with an ultrahigh pressure mercury lamp with an I-line illuminance of 30 mW / cm 2 to carry out a photocuring reaction of the photosensitive part. Next, in 0.023% potassium hydroxide solution the exposed coated plate performs spray washing of 80 seconds at 24 ℃ 1kgf / cm 2 pressure shower development and 5.0 kgf / cm 2 pressure, the unexposed portions of the coating The fine line pattern when removing and forming a pixel pattern on the glass substrate was evaluated.
また、上記と同様に乾燥塗膜を作成し、未露光で0.023%水酸化カリウム水溶液中、24℃にて80秒の1kgf/cm2圧シャワー現像及び5.0kgf/cm2圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部分を除去した後、自然乾燥したガラス板で残渣を評価した。
実施例における評価項目と方法については以下の通りである。
It also creates the same manner as described above dry film, in 0.023% aqueous solution of potassium hydroxide in unexposed performs spray washing of 80 seconds at 24 ℃ 1kgf / cm 2 pressure shower development and 5.0 kgf / cm 2 pressure After removing the unexposed part of the coating film, the residue was evaluated with a naturally dried glass plate.
Evaluation items and methods in the examples are as follows.
分散助剤酸価測定：使用する分散助剤1gをアセトン50mlで懸濁させ0.1N水酸化カリウム水溶液で中和滴定し、酸価(mgKOH/g)を算出した。 Dispersion aid acid value measurement: 1 g of the dispersion aid used was suspended in 50 ml of acetone and neutralized with a 0.1N aqueous potassium hydroxide solution, and the acid value (mgKOH / g) was calculated.
密着性：測長顕微鏡（（株）ニコン製 商品名XD-20）を用い、マスク幅10μmの細線パターンが確認できたときを○＜良好＞、確認できなかったときを×＜不良＞と判定した。
残渣：乾燥後のガラス板上を、アセトンをしみ込ませたウエスで拭き取り、ウエス上に付着した残渣の着色の程度を持って残渣を評価した。
Adhesion: Using a measuring microscope (trade name XD-20, manufactured by Nikon Corporation), when a fine line pattern with a mask width of 10 μm was confirmed, ○ <good>, and when it was not confirmed, judged as x <defect> did.
Residue: The glass plate after drying was wiped off with a cloth soaked with acetone, and the residue was evaluated with the degree of coloring of the residue adhered on the cloth.
結果を表２に示す。表２に示した通り本発明の実施例においてはいずれも良好であった。 The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, all of the examples of the present invention were good.
Claims (8)
(A)下記一般式（１）で表される不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物、
(B)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(C)光重合開始剤、
(D)顔料、
(E)分散助剤、及び
(F)分散剤
を必須成分として含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物において、(A)成分と(B)成分との重量割合（A）／（B）が６０／４０〜９０／１０であり、(A)成分と(B)成分の合計１００重量部に対して（C）成分を２〜３０重量部、及び(D)成分を１００〜２００重量部有し、且つ、酸価が５〜３０の(E)成分を(D)成分に対し２．５〜５０質量％、及び(F)成分を(D)成分に対して１〜５０質量％含有することを特徴とするカラーフィルター用感光性樹脂組成物。 The following (A) to (F) components,
(A) an unsaturated group-containing alkali-soluble resin compound represented by the following general formula (1):
(B) a photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond,
(C) a photopolymerization initiator,
(D) pigment,
(E) a dispersion aid, and
(F) In the photosensitive resin composition for color filters containing a dispersant as an essential component, the weight ratio (A) / (B) of the component (A) to the component (B) is 60/40 to 90/10. The (C) component is 2 to 30 parts by weight and the (D) component is 100 to 200 parts by weight and the acid value is 5 to 100 parts by weight of the total of the (A) component and the (B) component. 30) (E) component is contained in an amount of 2.5 to 50% by mass with respect to (D) component, and (F) component is contained in an amount of 1 to 50% by mass with respect to (D) component. Resin composition.
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