JP5416434B2 - Photosensitive resin composition for black resist and color filter light-shielding film - Google Patents

Photosensitive resin composition for black resist and color filter light-shielding film Download PDF

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Description

本発明は、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物及びカラーフィルター遮光膜に関し、詳しくは透明基板上に微細な遮光膜を形成するのに適した感光性アルカリ水溶液現像型のブラックレジスト用感光性樹脂組成物、及びこれを用いて形成されたカラーフィルター遮光膜に関するものである。   The present invention relates to a photosensitive resin composition for black resist and a color filter light-shielding film, and more specifically, a photosensitive aqueous solution development type photosensitive resin composition for black resist suitable for forming a fine light-shielding film on a transparent substrate. And a color filter light-shielding film formed using the same.

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パネルが用いられている。カラー液晶パネルは、カラーフィルターが形成された基板と対向基板(TFT基板)とをシール材を介し貼り合わせ、両基板の間に液晶が充填された構造となっている。このうち、カラーフィルターの製造方法としては、通常、ガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面に、赤、緑、青各色間の混色抑制によるコントラスト向上の役割を果たすブラックマトリックスを形成し、続いて、あらゆる自然色を表現する役割を果たす赤、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。   Color liquid crystal panels are used in various fields such as liquid crystal televisions, liquid crystal monitors, and color liquid crystal mobile phones. A color liquid crystal panel has a structure in which a substrate on which a color filter is formed and a counter substrate (TFT substrate) are bonded together with a sealing material, and liquid crystal is filled between both substrates. Among these, as a method for producing a color filter, a black matrix is usually formed on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic sheet, which plays a role in improving contrast by suppressing color mixing between red, green, and blue colors. A method is used in which different hues of red, green, and blue, which play a role in expressing all natural colors, are sequentially formed in a color pattern such as a stripe shape or a mosaic shape.

ところで、液晶パネルにおける耐久性試験(信頼性試験)として一般的にPCT(Pressure Cooker Test)が行われるが、この試験法は、温度120℃、湿度100%、気圧2atmという過酷な条件下に数時間液晶パネルを放置し、液晶パネルのカラーフィルター基板とTFT基板との間に封入された液晶もれの有無の確認を行うものである。上述したように、ブラックマトリックスは赤、緑、青各色間に存在し、コントラスト向上の役割の他、カラーフィルターの外枠遮光膜としての機能もあり、外枠遮光膜の一部はシール材を介し対向基板と貼り合わさっている。ブラックマトリックスにはPCTのような過酷な条件下においてもガラス基板との剥がれが生じないような高い密着強度も同時に要求される。特に、近年では、液晶パネルの視認性向上のため高遮光化のニーズが高い。   By the way, a PCT (Pressure Cooker Test) is generally performed as a durability test (reliability test) in a liquid crystal panel. This test method is performed under severe conditions of a temperature of 120 ° C., a humidity of 100%, and an atmospheric pressure of 2 atm. The liquid crystal panel is left for a period of time, and the presence or absence of liquid crystal leakage sealed between the color filter substrate and the TFT substrate of the liquid crystal panel is checked. As described above, the black matrix exists between each color of red, green, and blue. In addition to improving the contrast, the black matrix also functions as an outer frame light shielding film for the color filter. Is attached to the counter substrate. The black matrix is also required to have a high adhesion strength that does not peel off from the glass substrate even under severe conditions such as PCT. In particular, in recent years, there is a high need for a high light-shielding effect in order to improve the visibility of liquid crystal panels.

高遮光化を実現するためには、ブラックマトリックスの膜厚を厚くすることが考えられるが、膜厚を厚くし過ぎると、その後の製造工程で赤、緑、青の画素を形成する際、ブラックマトリックスに重ね合わさった部分の赤、緑、青の膜厚が厚くなり、いわゆる「つの」段差が生じてしまう。この「つの」段差は液晶の配向乱れの原因となりパネルの視認性の低下へ繋がることから、ブラックマトリックスの膜厚を厚くせずに高遮光化を達成すること(すなわち薄膜高遮光化)が求められている。   In order to achieve high light shielding, it is conceivable to increase the thickness of the black matrix. However, if the film thickness is increased too much, the black, black, and black pixels are formed in the subsequent manufacturing process. The film thickness of red, green, and blue in the part superimposed on the matrix is increased, and so-called “two” steps are generated. Since this “two” steps cause the alignment disorder of the liquid crystal and lead to a decrease in the visibility of the panel, it is necessary to achieve high light shielding without increasing the thickness of the black matrix (that is, high light shielding of the thin film). It has been.

薄膜高遮光を確保するためには、通常、樹脂組成物中の黒色顔料の含有量を多くしなければならないが、その結果、硬化性に寄与するバインダー樹脂やアクリレート成分等の配合割合が相対的に小さくなるため、塗膜が十分に硬化しにくくなり、塗膜とガラス基板との密着性が低下して、剥がれ等が生じやすくなるという問題が生じる。   In order to ensure high light-shielding of the thin film, it is usually necessary to increase the content of the black pigment in the resin composition. As a result, the blending ratio of the binder resin or acrylate component that contributes to curability is relatively Therefore, there is a problem that the coating film is hardly cured, the adhesion between the coating film and the glass substrate is lowered, and peeling or the like is likely to occur.

このように、近年におけるブラックマトリクスの基板との密着性への要求は、さらに高度なものとなっていることから、従来にも増してガラス基板との密着性の高いブラックマトリクス求められるようになっている。そこで、例えば特許文献1では、遮光性樹脂組成物にアミン系シラン化合物、ケチミン系シラン化合物、およびイソシアネート系シラン化合物から選択される少なくとも1種を添加することで、PCTテスト後のブラックマトリックスの剥がれが生じず密着性が良好な感光性樹脂組成物が提案されている。しかしながら、その実施例をみるとカーボンブラックの濃度は、感光性樹脂組成物中の固形分に対して高々40質量%であり、更に高い顔料濃度での密着性については検討の余地がある。また、ガラス基板との密着性以外の評価項目、例えばフォトリソ特性、保存安定性等については十分にうかがい知ることができない。また。PCT前の密着性については記述されていない。   As described above, since the demand for the adhesion of the black matrix to the substrate in recent years has become more advanced, there is a demand for a black matrix having a higher adhesion to the glass substrate than ever before. ing. Therefore, for example, in Patent Document 1, the black matrix is peeled after the PCT test by adding at least one selected from amine-based silane compounds, ketimine-based silane compounds, and isocyanate-based silane compounds to the light-shielding resin composition. There has been proposed a photosensitive resin composition having no adhesion and good adhesion. However, in the examples, the concentration of carbon black is at most 40% by mass with respect to the solid content in the photosensitive resin composition, and there is room for studying the adhesion at a higher pigment concentration. Further, evaluation items other than adhesion to the glass substrate, such as photolithography characteristics, storage stability, etc., cannot be fully understood. Also. There is no description of adhesion before PCT.

特開2006−330209号公報JP 2006-330209 A

本発明の目的は、PCT前後においてガラス基板との密着性の高い、品質の良好なブラックマトリクス(または遮光膜)を形成することができるブラックレジスト用感光性樹脂組成物を提供することにあり、また、該感光性樹脂組成物から形成されるカラーフィルター遮光膜を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition for a black resist that can form a black matrix (or a light-shielding film) with high adhesion with a glass substrate before and after PCT and having good quality. Moreover, it is providing the color filter light shielding film formed from this photosensitive resin composition.

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、顔料、バインダー樹脂、及び光重合開始剤とともに、アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれた基を合計で2個有する二官能モノマーを含有させることにより、高い密着性を備えると共に薄膜高遮光化を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to solve the problems of the above-mentioned prior art, the present inventors have added a group selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group together with a pigment, a binder resin, and a photopolymerization initiator. It was found that by containing a bifunctional monomer having 2 in the above, it was possible to achieve high adhesion and a high light-shielding property of the thin film, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、
(a)アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計2個有する二官能モノマー、
(b)エポキシ基を2個以上有する化合物と(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樹脂、
(c)光重合開始剤、及び
(d)黒色有機顔料、混色有機顔料及び遮光材からなる群から選ばれた1以上の遮光成分を含有する遮光性分散液
を含有し、尚且つアクリロイル基及びメタアクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計3個以上有する多官能モノマーを、(a)成分に対して20質量%以下の量で含有することを特徴とするブラックレジスト用感光性樹脂組成物である。
That is, the present invention
(A) a bifunctional monomer having a total of two of any one or both of groups selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group;
(B) an unsaturated group-containing resin obtained by further reacting a reaction product of a compound having two or more epoxy groups and (meth) acrylic acid with a polybasic acid carboxylic acid or an anhydride thereof,
(C) a photopolymerization initiator, and (d) a light-shielding dispersion containing one or more light-shielding components selected from the group consisting of black organic pigments, mixed-color organic pigments and light-shielding materials , and an acryloyl group and A black resist comprising a polyfunctional monomer having a total of 3 or more of any one or both of groups selected from the group consisting of methacryloyl groups in an amount of 20% by mass or less based on component (a). Photosensitive resin composition.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物が、次のいずれか1以上を満足するとより好ましいブラックレジスト用感光性樹脂組成物を与える。   When the photosensitive resin composition for black resist of the present invention satisfies any one or more of the following, a more preferable photosensitive resin composition for black resist is provided.

1) 前記(a)アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計2個有する二官能モノマーは、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物であること。

Figure 0005416434

(式中、R及びRは水素原子又はメチル基を表し、互いに同じか異なってもよく、AO及びBOは炭素数2〜4の互いに異なるオキシアルキレン基を表す。また、m及びnは0以上の整数であり、m+n=4〜30の範囲である。)
Figure 0005416434

(式中、R及びRは水素原子又はメチル基を表し、互いに同じか異なってもよく、R〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルキニル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜5のアルコキシ基を表し、Xは‐CO‐、−SO−、‐C(CF3)2−、-Si(CH3)2‐、-CH2‐、-C(CH3)2‐、-O-、9,9-フルオレニル基又は単結合を示す。AO及びBOは炭素数2〜4の互いに異なるオキシアルキレン基を表す。また、m及びnは0以上の整数であり、m+n=4〜30の範囲である。) 1) The bifunctional monomer having a total of two of any one or both of groups selected from the group consisting of (a) acryloyl group and methacryloyl group is represented by the following general formula (1) or general formula (2). Be a compound.
Figure 0005416434

(Wherein R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a methyl group and may be the same or different from each other, AO and BO represent different oxyalkylene groups having 2 to 4 carbon atoms, and m and n are (It is an integer of 0 or more, and m + n = 4 to 30)
Figure 0005416434

(Wherein R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a methyl group and may be the same or different from each other, and R 3 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl having 1 to 5 carbon atoms. Group, an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 9 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. , X is —CO—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —Si (CH 3 ) 2 —, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —O—, 9, 9-fluorenyl group or a single bond, AO and BO represent different oxyalkylene groups having 2 to 4 carbon atoms, and m and n are integers of 0 or more, and m + n = 4 to 30. .)

2) (b)成分を得る際に用いるエポキシ基を2個以上有する化合物が、下記一般式(3)及び一般式(4)で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物であること。

Figure 0005416434

(但し、式(3)中、R11及びR12は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又はハロゲン原子であり、互いに同じか異なってもよく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単結合を示し、nは0〜10の整数である)
Figure 0005416434

(但し、式(4)中、nは1以上5以下の整数を表し、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表し、R17〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルキニル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜5のアルコキシ基を表す。) 2) At least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (3) and general formula (4), wherein the compound having two or more epoxy groups used for obtaining the component (b): Be.
Figure 0005416434

(In the formula (3), R 11 and R 12 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogen atom, and may be the same or different from each other, and X is —CO—, —SO 2 —, -C (CF 3 ) 2- , -Si (CH 3 ) 2- , -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -O-, 9,9-fluorenyl group or a single bond, n is (It is an integer from 0 to 10)
Figure 0005416434

(However, in Formula (4), n represents an integer of 1 to 5, and R 13 to R 16 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a cyclohexane having 5 to 9 carbon atoms. Represents an alkyl group or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and R 17 to R 27 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, A C1-C5 alkynyl group, a C5-C9 cycloalkyl group, a C6-C10 aryl group, or a C1-C5 alkoxy group is represented.)

3) (d)成分における遮光成分がカーボンブラックであること。 3) The light shielding component in component (d) is carbon black.

4) (d)成分における遮光成分の含有量が、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物中の固形分に対して40〜60質量%であること。 4) Content of the light-shielding component in (d) component is 40-60 mass% with respect to solid content in the photosensitive resin composition for black resists.

5) (c)光重合開始剤が、アシルオキシム系光重合開始剤から選ばれた1種又は2種以上であること。 5) (c) The photopolymerization initiator is one or more selected from acyloxime photopolymerization initiators.

また、本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、好適にはカラーフィルター遮光膜を形成するのに使用することができ、更に本発明は、上記ブラックレジスト用感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布し、乾燥した後、(i)紫外線露光装置による露光、(ii)アルカリ水溶液による現像、及び(iii)熱焼成の各工程を必須として得たカラーフィルター遮光膜である。   In addition, the photosensitive resin composition for black resist of the present invention can be preferably used for forming a color filter light-shielding film, and the present invention further provides the photosensitive resin composition for black resist as a transparent substrate. A color filter light-shielding film obtained by applying each step of (i) exposure with an ultraviolet light exposure device, (ii) development with an aqueous alkali solution, and (iii) thermal baking after coating and drying.

以下、本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物(以下、感光性樹脂組成物又は組成物ともいう。)について詳細に説明する。本発明の組成物は、(a)〜(d)成分を必須成分として含有する。すなわち、(a)アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計2個有する二官能モノマー、(b)エポキシ基を2個以上有する化合物と(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樹脂、(c)光重合開始剤、及び(d)黒色有機顔料、混色有機顔料及び遮光材からなる群から選ばれた1以上の遮光成分を含有する遮光性分散液である。   Hereinafter, the photosensitive resin composition for black resist of the present invention (hereinafter also referred to as a photosensitive resin composition or a composition) will be described in detail. The composition of the present invention contains components (a) to (d) as essential components. That is, (a) a bifunctional monomer having a total of two of either or both groups selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group, (b) a compound having two or more epoxy groups, and (meth) acrylic acid; An unsaturated group-containing resin obtained by further reacting the reaction product with a polybasic acid carboxylic acid or an anhydride thereof, (c) a photopolymerization initiator, and (d) a black organic pigment, a mixed color organic pigment, and a light shielding material. A light-shielding dispersion containing one or more light-shielding components selected from the group consisting of:

(a)成分である、アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計2個有する二官能モノマーについては、好ましくは上記一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物であり、その具体例としては、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、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールプロピレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Regarding the bifunctional monomer having a total of two of any one or both of groups selected from the group consisting of acryloyl group and methacryloyl group as component (a), preferably the above general formula (1) or general formula (2) Specific examples thereof include diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, nonaethylene glycol di (meth) acrylate, and dipropylene. Glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetrapropylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,5-pentanediol di (meth) acrylate, 1 , 6-Hexanedi Di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, di (meth) acrylate of neopentyl glycol ethylene oxide adduct, dipentyl glycol propylene oxide adduct (Meth) acrylate, di (meth) acrylate of bisphenol A ethylene oxide adduct, di (meth) acrylate of propylene oxide adduct of bisphenol A, di (meth) acrylate of hydrogenated bisphenol A ethylene oxide adduct, hydrogenated bisphenol A propylene oxide adduct di (meth) acrylate and the like.

また、パターン強度の向上、パターン表面の平滑性に優れる点で必要に応じて上記(a)成分の二官能モノマーの他に、アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計3個以上有す多官能モノマーを加えることもできる。例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート等が挙げられる。ただし、これら多官能モノマーの配合割合については、二官能モノマーの20質量%以下であるのが望ましい。20質量%を超えると2官能モノマー単独の場合と比較して基板密着性が低下する。   Moreover, in addition to the bifunctional monomer of the component (a), if necessary, any one of groups selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group, in terms of improvement in pattern strength and excellent smoothness of the pattern surface, or A polyfunctional monomer having a total of three or more of both can also be added. For example, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexa Examples thereof include acrylate and dipentaerythritol hexamethacrylate. However, the blending ratio of these polyfunctional monomers is desirably 20% by mass or less of the bifunctional monomer. When it exceeds 20% by mass, the substrate adhesion is reduced as compared with the case of the bifunctional monomer alone.

(b)成分である不飽和基含有樹脂は、「エポキシ基を2個以上有する化合物」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『エポキシ(メタ)アクリレート酸付加物』である。ヒドロキシ基と多塩基酸カルボン酸との反応でポリエステルが生成するが、その平均の重合度が2〜500程度の低分子量の樹脂であるのがよい。   The unsaturated group-containing resin as the component (b) is obtained by adding “(meth) acrylic acid” (this means “acrylic acid and / or methacrylic acid”) to the “compound having two or more epoxy groups”. It is an “epoxy (meth) acrylate acid adduct” obtained by reacting a “polybasic acid carboxylic acid or its anhydride” with the obtained “compound having a hydroxy group”. A polyester is produced by a reaction between a hydroxy group and a polybasic acid carboxylic acid, and a low molecular weight resin having an average degree of polymerization of about 2 to 500 is preferable.

(b)成分における「エポキシ基を2個以上有する化合物」としては、(o,m,p−)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂等を例示することができ、詳しくは、下記一般式(3)又は(4)で示される化合物であるのがよく、より詳しくは下記一般式(5)で示される化合物であるのがよい。

Figure 0005416434

(但し、式(3)中、R11及びR12は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又はハロゲン原子であり、互いに同じか異なってもよく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単結合を示し、nは0〜10の整数である)
Figure 0005416434

(但し、式(4)中、nは1以上5以下の整数を表し、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表し、R17〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルキニル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜5のアルコキシ基を表す。)
Figure 0005416434
As the “compound having two or more epoxy groups” in the component (b), (o, m, p-) cresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, A trisphenol methane type epoxy resin etc. can be illustrated, In detail, it is good that it is a compound shown by following General formula (3) or (4), More specifically, it is a compound shown by following General formula (5) It is good to be.
Figure 0005416434

(In the formula (3), R 11 and R 12 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogen atom, and may be the same or different from each other, and X is —CO—, —SO 2 —, -C (CF 3 ) 2- , -Si (CH 3 ) 2- , -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -O-, 9,9-fluorenyl group or a single bond, n is (It is an integer from 0 to 10)
Figure 0005416434

(However, in Formula (4), n represents an integer of 1 to 5, and R 13 to R 16 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a cyclohexane having 5 to 9 carbon atoms. Represents an alkyl group or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and R 17 to R 27 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, A C1-C5 alkynyl group, a C5-C9 cycloalkyl group, a C6-C10 aryl group, or a C1-C5 alkoxy group is represented.)
Figure 0005416434

(b)成分については、好ましくは上記一般式(3)又は(4)で表されるエポキシ化合物から誘導される。このうち一般式(3)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、一般式(3)のエポキシ化合物、ひいては(メタ)アクリル酸との反応物、更には(b)成分が理解されるので、好ましい具体例をビスフェノール類により説明する。   The component (b) is preferably derived from the epoxy compound represented by the general formula (3) or (4). Among these, the epoxy compound of the general formula (3) is derived from bisphenols. Therefore, by explaining the bisphenols, the epoxy compound of the general formula (3), the reaction product with (meth) acrylic acid, and further the component (b) can be understood. To do.

好ましい(b)成分を与える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。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)エーテル等である。更には、一般式(3)におけるXが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)フルオレン等である。また更には、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。   Examples of the bisphenols that give the preferred component (b) include the following. 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-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxyphenyl) dimethylsilane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) dimethylsilane, bis (4- Hydroxy-3,5-dichlorophenyl) 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, bis (4 -Hydroxy-3,5-dichlorophenyl) ether and the like. Furthermore, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, wherein X in the general formula (3) is a 9,9-fluorenyl group, 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, and the like. Still further, compounds such as 4,4'-biphenol and 3,3'-biphenol are exemplified.

一般式(4)のエポキシ化合物としては、既に述べたように(o,m,p−)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。   Examples of the epoxy compound of the general formula (4) include (o, m, p-) cresol novolak type epoxy resins and phenol novolak type epoxy resins as described above.

また、(b)成分を得る際に用いる「多塩基酸カルボン酸又はその無水物」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、露光や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。   Examples of the “polybasic acid carboxylic acid or its anhydride” used for obtaining the component (b) include maleic acid, succinic acid, itaconic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, and methylendomethylene. Tetrahydrophthalic acid, chlorendic acid, methyltetrahydrophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, etc. and their anhydrides, as well as aromatic polyvalents such as benzophenone tetracarboxylic acid, biphenyl tetracarboxylic acid, biphenyl ether tetracarboxylic acid Examples thereof include carboxylic acids and acid dianhydrides thereof. And about the use ratio 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.

また、「エポキシ基を2個以上有する化合物」と「(メタ)アクリル酸」との反応、及びこの反応で得られた「エポキシ(メタ)アクリレート」(ヒドロキシ基を有する化合物)と「多塩基酸又はその無水物」との反応は、例えばエチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶媒中で加熱下に反応して行うなど、特開平8−278,629号公報等に記載の公知の方法を採用することができるが、特に限定されるものではない。そして、得られた(b)成分の不飽和基含有樹脂については、その1種のみを使用してもよく、2種以上の混合物を使用することもできる。得られた(b)成分は、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、バインダーとしての作用を有し、また、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物に優れた光硬化性を与えるほか、良現像性及びパターニング特性(アルカリ可溶性、アルカリ現像性)を与えて、遮光膜の物性向上をもたらす。   In addition, the reaction between “compound having two or more epoxy groups” and “(meth) acrylic acid”, and “epoxy (meth) acrylate” (compound having a hydroxy group) obtained by this reaction and “polybasic acid” The reaction with `` or its anhydride '' employs a known method described in JP-A-8-278,629, for example, by reaction under heating in a cellosolve solvent such as ethyl cellosolve acetate or butyl cellosolve acetate. However, it is not particularly limited. And about the unsaturated group containing resin of the obtained (b) component, only 1 type may be used and 2 or more types of mixtures can also be used. The component (b) thus obtained has both an ethylenically unsaturated double bond and a carboxyl group, so that it has a function as a binder and gives excellent photocurability to the photosensitive resin composition for black resist. In addition, good developability and patterning characteristics (alkali solubility, alkali developability) are imparted to improve the physical properties of the light shielding film.

上記(a)成分と(b)成分の配合割合については、重量比(a)/(b)で10/90〜50/50であるのがよく、好ましくは20/80〜40/60であるのがよい。(a)成分の配合割合が10/90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、パターンエッジがぎざつきシャープにならないといった問題が生じるおそれがある。反対に50/50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易くなるといった問題が生じるおそれがある。   The blending ratio of the component (a) and the component (b) is preferably 10/90 to 50/50 in weight ratio (a) / (b), and preferably 20/80 to 40/60. It is good. When the blending ratio of the component (a) is less than 10/90, 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 is a risk that the pattern edges may not be jagged and sharp. On the contrary, if the ratio is more than 50/50, the proportion of the photoreactive functional group in the resin is small and the formation of a crosslinked structure is not sufficient, and the acid value in the resin component is too high, so that the alkaline developer in the exposed area Therefore, there is a possibility that the formed pattern is narrower than the target line width or a pattern is easily lost.

(c)成分の光重合開始剤としては、少なくとも1種類の光重合開始剤を使用するが、エチレン性不飽和結合を有し付加重合可能な化合物の重合を開始させうる化合物であれば、特に限定されるものではない。例えば、アセトフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、アシルオキシム系化合物などが挙げられる。   As the photopolymerization initiator of component (c), at least one photopolymerization initiator is used, and any compound that has an ethylenically unsaturated bond and can initiate addition polymerization can be used. It is not limited. Examples include acetophenone compounds, triazine compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, imidazole compounds, acyloxime compounds, and the like.

ここで、アセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマーなどが挙げられる。   Here, as the acetophenone compound, for example, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methyl-1- [4- ( 2-hydroxyethoxy) phenyl] propan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino-1- (4-methylthiophenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino Examples include oligomers of -1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one and 2-hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propan-1-one.

トリアジン系化合物としては、例えば、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、2-(ピプロニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジンなどが挙げられる。   Examples of triazine compounds include 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-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, 2- (pipronyl) -4,6-bis And (trichloromethyl) -1,3,5-triazine.

ベンゾイン系化合物としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、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などが挙げられる。また、ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。   Examples of the benzoin compound include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether. Examples of the benzophenone compounds include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-butyl). Peroxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, and the like.

チオキサントン系化合物としては、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。また、イミダゾール系化合物としては、例えば、2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルイミダゾール2量体、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール2量体、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール2量体、2、4,5-トリアリールイミダゾール2量体などが挙げられる。   Examples of the thioxanthone compound include 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, and the like. Examples of the imidazole compound include 2- (o-chlorophenyl) -4,5-phenylimidazole dimer and 2- (o-chlorophenyl) -4,5-di (m-methoxyphenyl) imidazole dimer. 2- (o-fluorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 2- (o-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 2,4,5-triarylimidazole 2 Examples include masses.

アシルオキシム系化合物としては、例えば、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−ビシクロヘプチル−1−オンオキシム−O−アセタート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−アダマンチルメタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−アダマンチルメタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−テトラヒドロフラニルメタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−テトラヒドロフラニルメタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−チオフェニルメタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−チオフェニルメタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−モロフォニルメタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−モロフォニルメタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−エタン−1−オンオキシム−O−ビシクロヘプタンカルボキシレート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−エタン−1−オンオキシム−O−トリシクロデカンカルボシキレート、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−エタン−1−オンオキシム−O−アダマンタンカルボシキレート、1,2−オクタンジエン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 製品名イルガキュアOXE01)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム) (チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 製品名イルガキュアOXE02)、などが挙げられる。   Examples of the acyloxime compounds include 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -bicycloheptyl-1-one oxime-O-acetate, [9-Ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -adamantylmethane-1-one oxime-O-benzoate, 1- [9-ethyl-6- (2- Methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -adamantylmethane-1-oneoxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazole- 3-yl] -tetrahydrofuranylmethane-1-one oxime-O-benzoate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -tetra Drofuranylmethane-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -thiophenylmethane-1-one oxime-O -Benzoate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -thiophenylmethane-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl -6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -morophonylmethane-1-one oxime-O-benzoate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) ) -9.H.-Carbazol-3-yl] -morophonylmethane-1-one oxime-O-acetate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazole- 3-Ile] Ethane-1-one oxime-O-bicycloheptanecarboxylate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -ethane-1-one oxime-O-tri Cyclodecane carbocichelate, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9.H.-carbazol-3-yl] -ethane-1-one oxime-O-adamantane carbochelate, 1,2 -Octanediene, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)] (product name Irgacure OXE01, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Ethanone, 1- [9-Ethyl-6- -Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime) (product name Irgacure OXE02 manufactured by Ciba Specialty Chemicals).

(c)成分の光重合開始剤としては、更に活性ラジカル発生剤や酸発生剤も使用することができる。活性ラジカル発生剤として、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアントラキノン、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などを用いることもできる。酸発生剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類などを挙げることができる。また、活性ラジカル発生剤として上記した化合物の中には、活性ラジカルと同時に酸を発生する化合物もあり、例えば、トリアジン系化合物は、酸発生剤としても使用される。 As the photopolymerization initiator of component (c), an active radical generator and an acid generator can also be used. Examples of the active radical generator include 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenyl-1,2′- Biimidazole, 10-butyl-2-chloroacridone, 2-ethylanthraquinone, benzyl, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, methyl phenylglyoxylate, titanocene compounds, and the like can also be used. Examples of the acid generator include 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-acetoxyphenyl methyl. Onium salts such as benzylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, nitrobenzyl tosylate, Examples thereof include benzoin tosylate. Among the compounds described above as active radical generators, there are compounds that generate an acid simultaneously with active radicals. For example, triazine compounds are also used as acid generators.

(c)成分の光重合開始剤の中でも、アシルオキシム系光重合開始剤が特に好ましく用いられる。(c)成分の光重合開始剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。また、それ自体では光重合開始剤や増感剤として作用しないが、上記の化合物と組み合わせて用いることにより、光重合開始剤や増感剤の能力を増大させ得るような化合物を添加することもできる。そのような化合物としては、例えば、ベンゾフェノンと組み合わせて使用すると効果のあるアミン系化合物を挙げることができる。ここで、アミン系化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられる。 Among the photopolymerization initiators of component (c), acyloxime photopolymerization initiators are particularly preferably used. (C) The photoinitiator of a component can be used individually or in mixture of 2 or more types. In addition, although it does not act as a photopolymerization initiator or sensitizer by itself, it is also possible to add a compound that can increase the ability of the photopolymerization initiator or sensitizer by using in combination with the above compound. it can. Examples of such compounds include amine compounds that are effective when used in combination with benzophenone. Here, examples of the amine compound include triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, and 2-benzoic acid 2-benzoate. Dimethylaminoethyl, 2-ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylparatoluidine, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′- And bis (ethylmethylamino) benzophenone.

(c)成分の光重合開始剤の使用量は、樹脂成分である(a)及び(b)の各成分の合計100重量部を基準として10〜50重量部が適している。(c)成分の配合割合が10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、50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ぎざつき、シャープにならないといった問題が生じるおそれがある。   The amount of the photopolymerization initiator used as the component (c) is suitably 10 to 50 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 less than 10 parts by weight, the rate of photopolymerization becomes slow and the sensitivity is lowered. On the other hand, when it exceeds 50 parts by weight, the sensitivity is too strong and the pattern line The width becomes thicker than that of the pattern mask, and there is a possibility that a line width that is faithful to the mask cannot be reproduced, or that the pattern edge becomes jagged and does not become sharp.

(d)成分の黒色有機顔料、混色有機顔料又は遮光材などの遮光成分としては、耐熱性、耐光性及び耐溶剤性に優れたものであるのがよい。ここで、黒色有機顔料としては、例えばペリレンブラック、シアニンブラック等が挙げられる。混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、シアニン、マゼンタ等から選ばれる2種以上の顔料を混合して擬似黒色化されたものが挙げられる。遮光材としては、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック、アニリンブラック、シアニンブラックを挙げることができ、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。そして、これらの遮光成分は、分散媒に分散させて(d)成分である遮光性分散液を得る。ここで、分散媒としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3メトキシブチルアセテート等が挙げられる。   The light shielding component such as the black organic pigment, the mixed color organic pigment or the light shielding material as the component (d) is preferably excellent in heat resistance, light resistance and solvent resistance. Here, examples of the black organic pigment include perylene black and cyanine black. Examples of the mixed color organic pigment include those obtained by mixing two or more pigments selected from red, blue, green, purple, yellow, cyanine, magenta, and the like into a pseudo black color. Examples of the light-shielding material include carbon black, chromium oxide, iron oxide, titanium black, aniline black, and cyanine black. Two or more kinds can be appropriately selected and used. It is preferable in terms of smoothness, dispersion stability, and compatibility with the resin. Then, these light shielding components are dispersed in a dispersion medium to obtain a light shielding dispersion liquid as component (d). Here, examples of the dispersion medium include propylene glycol monomethyl ether acetate and 3 methoxybutyl acetate.

(d)成分の遮光性分散液における遮光成分の配合割合については、本発明の組成物の全固形分に対して20〜60質量%、好ましくは40〜60質量%の範囲で用いられるのがよい。20質量%より少ないと、遮光性が十分でなくなる。60質量%を越えると、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。本発明の組成物は、特に顔料濃度の高い範囲、具体的には、感光性樹脂組成物中の全固形分量を基準に40重量%を超える量の顔料(遮光成分)、さらには45重量%以上の顔料を含有する組成物に対して、高い効果が発揮される。   About the mixture ratio of the light-shielding component in the light-shielding dispersion liquid of (d) component, it is used in 20-60 mass% with respect to the total solid of the composition of this invention, Preferably it is used in the range of 40-60 mass%. Good. When the amount is less than 20% by mass, the light shielding property is not sufficient. If it exceeds 60% by mass, the content of the photosensitive resin, which is the original binder, decreases, so that undesired problems occur in that the development characteristics are impaired and the film forming ability is impaired. The composition of the present invention has a particularly high pigment concentration range, specifically, a pigment (light shielding component) in an amount exceeding 40% by weight based on the total solid content in the photosensitive resin composition, and further 45% by weight. A high effect is exhibited with respect to the composition containing the above pigment.

本発明におけるブラックレジスト用感光性樹脂組成物には、上記(a)〜(d)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−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などが挙げられ、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 black resist in the present invention, it is preferable to use a solvent in addition to the components (a) to (d). 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, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and N-methyl-2-pyrrolidone. Ketones such as toluene, 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, triethylene glycol Glycol ethers such as ethylene 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、本発明のブラックレジスト用樹脂組成物には、密着性改良剤としてシランカップリング剤を含むことが出来る。シランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが原料入手の容易さから好ましい。上記シランカップリング剤は少量で接着改良効果があるので、添加量としては多く添加する必要はなく、組成物の全固形分に対して、好ましくは0.2〜10質量%、より好ましくは0.5〜5質量%であるのがよい。   The black resist resin composition of the present invention may contain a silane coupling agent as an adhesion improver. Examples of silane coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, vinyl Trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane and the like are preferable because of easy availability of raw materials. Since the silane coupling agent has an effect of improving adhesion in a small amount, it is not necessary to add a large amount, and is preferably 0.2 to 10% by mass, more preferably 0, based on the total solid content of the composition. It is good that it is 5-5 mass%.

さらに、塗布性、着色被膜の平滑性やベナードセルを防止する目的で、界面活性剤を添加することもできる。界面活性剤の添加量は通常、樹脂組成物の0.001〜5質量%、好ましくは0.01〜1質量%であるのがよい。添加量が少なすぎると塗布性、着色被膜の平滑性やベナードセルを防止効果がなく、多すぎると逆に塗膜物性が不良となる場合がある。界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレートどの非イオン界面活性剤、ポリジメチルシロキサンなどを主骨格とするシリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。本発明では、これらに限定されずに、界面活性剤を1種または2種以上用いることができる。   Furthermore, a surfactant can be added for the purpose of preventing coating properties, smoothness of the colored coating, and Benard cell. The addition amount of the surfactant is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.01 to 1% by mass of the resin composition. If the amount added is too small, the coating properties, smoothness of the colored coating and Benard cell are not effective, and if too large, the physical properties of the coating film may be poor. Specific examples of the surfactant include anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate and polyoxyethylene alkyl ether sulfate triethanolamine, cationic surfactants such as stearylamine acetate and lauryltrimethylammonium chloride, lauryldimethylamine oxide, Amphoteric surfactants such as lauryl carboxymethylhydroxyethyl imidazolium betaine, nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, sorbitan monostearate, polydimethylsiloxane, etc. An activator, a fluorosurfactant, etc. are mentioned. In the present invention, the surfactant is not limited to these, and one or more surfactants can be used.

本発明のブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、上記(a)〜(d)成分又はこれらと溶剤を主成分として含有する。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)〜(d)成分が合計で80質量%、好ましくは90質量%以上含むことが望ましい。溶剤の量は、目標とする粘度によって変化するが、感光性樹脂組成物中に70〜90質量%の範囲で含まれるようにするのがよい。   The photosensitive resin composition for a black resist of the present invention contains the above components (a) to (d) or these and a solvent as main components. It is desirable that the components (a) to (d) are contained in a total of 80% by mass, preferably 90% by mass or more, in the solid content excluding the solvent (the solid content includes a monomer that becomes a solid content after curing). Although the quantity of a solvent changes with target viscosity, it is good to make it contain in the range of 70-90 mass% in the photosensitive resin composition.

本発明におけるブラックレジスト用感光性樹脂組成物は、カラーフィルター遮光膜形成用の樹脂組成物として優れるものであり、例えば以下のようなフォトリソグラフィー法によりカラーフィルター遮光膜を得ることができる。先ず、感光性樹脂組成物を溶液にして透明基板上に塗布し、次いで溶媒を乾燥させた(プリベーク)後、このようにして得られた被膜の上にフォトマスクをあて、紫外線を照射して露光部を硬化させ、更にアルカリ水溶液を用いて未露光部を溶出させる現像を行ってパターンを形成し、更に後乾燥としてポストベーク(熱焼成)を行う方法が挙げられる。   The photosensitive resin composition for black resist in the present invention is excellent as a resin composition for forming a color filter light-shielding film. For example, a color filter light-shielding film can be obtained by the following photolithography method. First, the photosensitive resin composition is applied as a solution on a transparent substrate, and then the solvent is dried (pre-baked). Then, a photomask is applied to the coating film thus obtained and irradiated with ultraviolet rays. Examples include a method in which the exposed portion is cured, development is performed to elute the unexposed portion using an alkaline aqueous solution, a pattern is formed, and post-baking (thermal baking) is performed as post-drying.

感光性樹脂組成物の溶液を塗布する透明基板としては、ガラス基板のほか、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や金などの透明電極が蒸着あるいはパターニングされたものなどが例示できる。透明基板上に感光性樹脂組成物の溶液を塗布する方法としては、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60〜110℃の温度で1〜5分間行われる。   As a transparent substrate to which the solution of the photosensitive resin composition is applied, a transparent electrode such as ITO or gold is vapor-deposited or patterned on a transparent film (for example, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, etc.) in addition to a glass substrate. The thing etc. can be illustrated. As a method for applying the solution of the photosensitive resin composition on the transparent substrate, any method such as a method using a roller coater machine, a land coater machine or a spinner machine in addition to a known solution dipping method or 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 to be used, and are performed, for example, at a temperature of 60 to 110 ° C. for 1 to 5 minutes.

プリベーク後に行われる露光は、紫外線露光装置によって行なわれ、フォトマスクを介して露光することによりパターンに対応した部分のレジストのみを感光させる。露光装置及びその露光照射条件は適宜選択され、超高圧水銀灯、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、遠紫外線灯等の光源を用いて露光を行い、塗膜中のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を光硬化させる。   The exposure performed after pre-baking is performed by an ultraviolet exposure apparatus, and only the resist corresponding to the pattern is exposed by exposing through a photomask. The exposure apparatus and the exposure irradiation conditions are appropriately selected, and exposure is performed using a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or a deep ultraviolet lamp, and the photosensitive resin composition for black resist in the coating film is exposed to light. Harden.

露光後のアルカリ現像は、露光されない部分のレジストを除去する目的で行われ、この現像によって所望のパターンが形成される。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0.05〜3質量%含有する弱アルカリ性水溶液を用いて23〜28℃の温度で現像するのがよく、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。   The alkali development after the exposure is performed for the purpose of removing the resist in the unexposed portion, and a desired pattern is formed by this development. 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. Particularly, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, and the like. It is better to develop at a temperature of 23 to 28 ° C. using a weakly alkaline aqueous solution containing 0.05 to 3% by mass of carbonate such as a commercially available developing machine or ultrasonic cleaner. It can be formed precisely.

現像後、好ましくは180〜250℃の温度及び20〜60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遮光膜は、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。   After the development, heat treatment (post-bake) is preferably performed at a temperature of 180 to 250 ° C. and a condition of 20 to 60 minutes. This post-baking is performed for the purpose of improving the adhesion between the patterned light-shielding 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 light-shielding film of the present invention is formed through each step by the above photolithography method.

本発明の感光性樹脂組成物は、上述したように、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が、従来のスクリーン印刷によりパターンを形成しても、同様な遮光性、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。また、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、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として好適であり、これにより形成された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。   As described above, the photosensitive resin composition of the present invention is suitable for forming a fine pattern by an operation such as exposure or alkali development. A light-shielding film having excellent light-shielding properties, adhesion, electrical insulation, heat resistance, and chemical resistance can be obtained. Further, the photosensitive resin composition for black resist of the present invention can be suitably used as a coating material, and is particularly suitable as a color filter ink used for a liquid crystal display device or a photographing element. The light-shielding film is useful as a color filter, a black matrix for liquid crystal projection, and the like.

本発明によれば、PCT前後においてガラス基板との密着性の高い、品質の良好なブラックマトリクス(または遮光膜)を形成することができる。特に遮光成分が高濃度で含まれる場合でも高い密着性を維持することができ、いわゆる薄膜高遮光化を達成することができる。   According to the present invention, it is possible to form a black matrix (or a light shielding film) with good adhesion to a glass substrate before and after PCT and having good quality. In particular, even when a light shielding component is contained at a high concentration, high adhesion can be maintained, and so-called high light shielding of a thin film can be achieved.

以下、実施例及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。ここで、実施例及び比較例のブラックマトリックスの製造で用いた原料及び略号は以下の通りである。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described concretely based on an example and a comparative example, the present invention is not limited to these. Here, the raw materials and abbreviations used in the production of the black matrices of Examples and Comparative Examples are as follows.

(モノマー)
(a)-1:アルコキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート(サートマー・ジャパン社製 商品名CD9043)
(a)-2:アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート(サートマー・ジャパン社製 商品名CD564)
(a)-3:ポリエチレングリコールジアクリレート(日油(株)社製 商品名ブレンマーADE-600)
(a)-4:ポリエチレングリコールジアクリレート(日油(株)社製 商品名ブレンマーADE-400)
(a)-5:エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート(サートマー・ジャパン社製 商品名SR602)
(a)-6:ペンタエリスリトールテトラアクリレート(サートマー・ジャパン(株)製、商品名SR295)
(a)-7: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(日本化薬(株)製、商品名DPHA)
(monomer)
(a) -1: alkoxylated neopentyl glycol diacrylate (trade name CD9043, manufactured by Sartomer Japan)
(a) -2: alkoxylated hexanediol diacrylate (trade name CD564, manufactured by Sartomer Japan)
(a) -3: Polyethylene glycol diacrylate (trade name Blemmer ADE-600 manufactured by NOF Corporation)
(a) -4: Polyethylene glycol diacrylate (trade name Blemer ADE-400, manufactured by NOF Corporation)
(a) -5: Ethoxylated (10) Bisphenol A diacrylate (trade name SR602, manufactured by Sartomer Japan)
(a) -6: Pentaerythritol tetraacrylate (manufactured by Sartomer Japan, trade name SR295)
(a) -7: Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name DPHA)

(不飽和基含有樹脂)
(b)-1: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のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(樹脂固形分濃度=56.5質量%、新日鐵化学(株)製、商品名V259ME)
(b)-2:Mw(重量平均分子量)9000、酸価80のN-フェニルマレイミド/アクリル酸/スチレン供重合体のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(樹脂固形分濃度=35.5質量%)、(N-フェニルマレイミド:アクリル酸:スチレン=19:22:59mol%)
(Unsaturated group-containing resin)
(b) -1: Propylene glycol monomethyl ether acetate solution of an acid anhydride polycondensate of epoxy acrylate having a fluorene skeleton (resin solid content concentration = 56.5% by mass, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., trade name V259ME)
(b) -2: Mw (weight average molecular weight) 9000, acid value 80 N-phenylmaleimide / acrylic acid / styrene copolymer propylene glycol monomethyl ether acetate solution (resin solid content concentration = 35.5% by mass), (N -Phenylmaleimide: acrylic acid: styrene = 19: 22: 59 mol%)

(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)、(チバ・ジャパン社製、製品名イルガキュアOXE02)
(c)-2:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(チバ・ジャパン社製、製品名イルガキュア369)
(c)-3:2−(ピプロニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン(日本シーベルヘグナー社製、製品名トリアジンPP)
(Photopolymerization initiator)
(c) -1: Ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (0-acetyloxime), (Ciba Japan, product) Name Irgacure OXE02)
(c) -2: 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (manufactured by Ciba Japan, product name Irgacure 369)
(c) -3: 2- (pipronyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine (product name: Triazine PP, manufactured by Nippon Sebel Hegner)

(遮光性分散液)
(d):カーボンブラック濃度25.0質量%、高分子分散剤濃度4.75質量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分29.75%)
(Light-shielding dispersion)
(d): Propylene glycol monomethyl ether acetate dispersion having a carbon black concentration of 25.0% by mass and a polymer dispersant concentration of 4.75% by mass (solid content 29.75%)

(シランカップリング剤)
(e):3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM-503:信越化学(株)製)
(Silane coupling agent)
(e): 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane (trade name: KBM-503: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

(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
(f)-2:シクロヘキサノン
(solvent)
(f) -1: Propylene glycol monomethyl ether acetate
(f) -2: Cyclohexanone

(界面活性剤)
(g):メガファックF475(大日本インキ化学工業(株)製)
(Surfactant)
(g): Megafuck F475 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)

[実施例1〜6、比較例1〜5]
上記の配合成分を表1に記載の割合で配合して、実施例1〜6及び比較例1〜5に係るブラックレジスト用感光性樹脂組成物を調製した。表1において(b)成分の( )内の数字は不飽和基含有樹脂中における固形分量(g)を示し、(d)成分の( )内の数字は遮光成分の固形分量(g)を示す。
[Examples 1-6, Comparative Examples 1-5]
The above-described blending components were blended in the proportions shown in Table 1 to prepare black resist photosensitive resin compositions according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5. In Table 1, the number in () of the component (b) indicates the solid content (g) in the unsaturated group-containing resin, and the number in () of the component (d) indicates the solid content (g) of the light shielding component. .

Figure 0005416434
Figure 0005416434

表1に記した各成分の組み合わせにて均一に混合し、得られた実施例1〜6及び比較例1〜5に係る各ブラックレジスト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(コーニング1737)上にポストベーク後の膜厚が1.0μmとなるように塗布し、90℃で1分間プリベークした。その後、露光ギャップを80μmに調整し、乾燥塗膜の上に、ライン/スペース=2μm/2μm、4μm/4μm、5μm/5μm、6μm/6μm、8μm/8μm、10μm/10μm、20μm/20μm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100mj/cm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23℃、0.05%水酸化カリウム水溶液中、1kgf/cmのシャワー現像圧にて、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、+20秒の現像後、5kgf/cm圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去してガラス基板上に画素パターンを形成、その後、熱風乾燥機を用いて230℃、30分間熱ポストベークした後の20μm線のマスク幅に対する線幅、パターン直線性、及び解像度を評価した。結果を表2及び表3に示す。なお、評価方法は次のとおりである。 It mixed uniformly with the combination of each component described in Table 1, and obtained each photosensitive resin composition for black resist which concerns on Examples 1-6 and Comparative Examples 1-5 using a spin coater. It apply | coated so that the film thickness after a post-baking might be set to 1.0 micrometer on a 125 mm glass substrate (Corning 1737), and it prebaked at 90 degreeC for 1 minute. Thereafter, the exposure gap was adjusted to 80 μm, and on the dried coating film, line / space = 2 μm / 2 μm, 4 μm / 4 μm, 5 μm / 5 μm, 6 μm / 6 μm, 8 μm / 8 μm, 10 μm / 10 μm, 20 μm / 20 μm negatives. A photomask was applied to the photosensitive portion to irradiate 100 mj / cm 2 with an ultrahigh pressure mercury lamp with an I-line illuminance of 30 mW / cm 2 . Next, this exposed coated plate is +10 seconds and +20 from the development time (break time = BT) at which the pattern begins to appear at 23 ° C. in a 0.05% potassium hydroxide aqueous solution at a shower developing pressure of 1 kgf / cm 2. After developing for 2 seconds, spray water washing at 5 kgf / cm 2 pressure is performed to remove the unexposed portion of the coating film to form a pixel pattern on the glass substrate, and then heat post at 230 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer. The line width, pattern linearity, and resolution with respect to the mask width of the 20 μm line after baking were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3. The evaluation method is as follows.

<パターン線幅>
測長顕微鏡((株)ニコン製 商品名XD-20)を用いてマスク幅20μmのパターン線幅を測定した。
<Pattern line width>
The pattern line width with a mask width of 20 μm was measured using a length measuring microscope (trade name: XD-20, manufactured by Nikon Corporation).

<パターン直線性>
現像後の20μmマスクパターンを顕微鏡観察し、基板に対する剥離やパターンエッジ部分のギザツキが認められないものを○、認められるものを×と評価した。
<Pattern linearity>
The 20 μm mask pattern after development was observed with a microscope, and the case where peeling to the substrate and the jaggedness of the pattern edge portion were not recognized was evaluated as “◯”, and the case where it was recognized as “×”.

<解像度>
2μm、4μm、5μm、6μm、8μm、10μm、及び20μmマスクパターンのうち、基板上に残った最小パターンサイズを解像度とした。解像度が2、4、5、6又は8μmの場合を○とし、10μm以上の場合を×と評価した。
<Resolution>
Of the 2 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 8 μm, 10 μm, and 20 μm mask patterns, the minimum pattern size remaining on the substrate was defined as the resolution. The case where the resolution was 2, 4, 5, 6 or 8 μm was evaluated as ◯, and the case where the resolution was 10 μm or more was evaluated as x.

また、密着強度(シール強度)を評価するために、上記表1の各組成を均一に混合して得たブラックレジスト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(コーニング1737)上にポストベーク後の膜厚が1.0μmとなるように塗布し、90℃で1分間プリベークした。その後、ネガ型フォトマスクを用いずに100mJ/cmでベタ露光し、熱風乾燥機を用いて230℃、30分間熱ポストベークした。 Further, in order to evaluate the adhesion strength (seal strength), a photosensitive resin composition for black resist obtained by uniformly mixing the respective compositions shown in Table 1 above was applied to a 125 mm × 125 mm glass substrate (using a spin coater). The film was applied on Corning 1737) so that the film thickness after post-baking was 1.0 μm, and prebaked at 90 ° C. for 1 minute. Thereafter, solid exposure was performed at 100 mJ / cm 2 without using a negative photomask, and heat post-baking was performed at 230 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer.

そして、上記で得られたポストベーク基板について、JIS K6856-1994の3点折り曲げ密着試験方法に準じた評価法により、以下のようにしてシール強度を評価した。上記のポストベーク基板、および樹脂組成物を塗布してないガラス基板(コーニング1737)それぞれを20mm×63mmの短冊状に切断し、試験片を用意した。ポストベーク済の塗膜板と樹脂組成物を塗布してないガラス基板とが一定の量のシール剤を介して重ね合わせ幅が8mmになるように、双方の基板(試験片)を貼りあわせた。重ね合わせたときのシール剤の形が円形でかつ直径が約5mmである。その後、重ね合わせた試験片を90℃、20分のプリベーク、続いて、150℃、2時間ポストベークをそれぞれ実施し、三点折り曲げ試験片を作成した。さらに、樹脂組成物を塗布していない20mm×63mmのガラス片同士を上記と同じ方法で貼り合わせた比較試験用のサンプルも作成した。   Then, the seal strength of the post-baked substrate obtained above was evaluated as follows by an evaluation method according to the three-point bending adhesion test method of JIS K6856-1994. Each of the post-baked substrate and the glass substrate (Corning 1737) not coated with the resin composition was cut into 20 mm × 63 mm strips to prepare test pieces. Both substrates (test pieces) were bonded so that the post-baked coated plate and the glass substrate not coated with the resin composition were overlapped with a certain amount of sealant so that the overlap width was 8 mm. . When stacked, the sealant has a circular shape and a diameter of about 5 mm. Thereafter, the superposed test pieces were pre-baked at 90 ° C. for 20 minutes, followed by post-baking at 150 ° C. for 2 hours to prepare three-point bent test pieces. Furthermore, a sample for a comparative test in which 20 mm × 63 mm glass pieces not coated with the resin composition were bonded together by the same method as described above was also prepared.

上記で得られた試験片において、重ね合わせ部位が中心となるよう、塗布板と対向基板(塗布無し基板)、あるいは、塗布していない比較試験用のガラス基板を2点の支持体で支え(2点の支持体の長さは3cm)、重ね合わせ部の真上から真下に向かってORIENTEC(製)商品名UCT-100を用いて1mm/分の速度で加重をかけていき、剥離面の観察とそのときの加重を読み取り、シール剤の塗布面積で割り、単位面積当たりの加重を密着強度とした。また、121℃、100%RH、2atm、及び4時間の条件下においてPCT(プレッシャー・クッカー)テストを実施した後、同様の密着強度テストを実施し、PCT前後での密着強度を求めた。PCT前後におけるレジスト(樹脂組成物)を塗布していないガラス同士の密着強度をそれぞれ100としたときの、各組成の密着強度を相対値として示した。PCT前後において60以上を○とし、60未満を×とした。結果を表2及び表3に示す。   In the test piece obtained above, a coated plate and a counter substrate (non-coated substrate) or a non-coated glass substrate for comparison test are supported by two supports so that the overlapping portion is centered ( The length of the support at the two points is 3 cm), and the load is applied at a speed of 1 mm / min using ORIENTEC product name UCT-100 from directly above to below the overlapped part. The observation and the load at that time were read, and divided by the application area of the sealant, and the load per unit area was defined as the adhesion strength. Further, after performing a PCT (pressure cooker) test under the conditions of 121 ° C., 100% RH, 2 atm, and 4 hours, the same adhesion strength test was performed to determine the adhesion strength before and after the PCT. The adhesion strength of each composition was shown as a relative value when the adhesion strength between glasses not coated with resist (resin composition) before and after PCT was 100, respectively. Before and after PCT, 60 or more was marked as ◯, and less than 60 was marked as x. The results are shown in Tables 2 and 3.

Figure 0005416434
Figure 0005416434

Figure 0005416434
Figure 0005416434

以上の結果、実施例1〜6の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は線幅、パターン直線性、解像度、シール強度ともに良好であった。これに対し、比較例1〜5の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は線幅、パターン直線性、解像度、シール強度全ての項目が良好なものはなかった。   As a result of the above, the coating films obtained from the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 6 were good in line width, pattern linearity, resolution, and seal strength. On the other hand, none of the coating films obtained from the photosensitive resin compositions of Comparative Examples 1 to 5 had good line width, pattern linearity, resolution, and seal strength.

上記実施例1〜6の感光性樹脂組成物を用いて得たようなブラックマトリクスを形成したカラーフィルターを用いて液晶パネルを作成した場合、厳しい条件下でもブラックマトリクスの剥がれがほぼ無く、液晶のもれを防止することができる。また、現像密着、パターン直線性、解像度等の現像特性を犠牲にすることもない。そのため、黒の顔料を含む塗膜中の顔料濃度を高くして樹脂成分が相対的に少なくなるような高遮光率のブラックマトリックスを作製する場合でも、ガラス基板からの塗膜の剥離が少なくなり、高い生産性(歩留り)及び信頼性を確保できる。   When a liquid crystal panel was prepared using a color filter formed with a black matrix such as obtained using the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 6, there was almost no peeling of the black matrix even under severe conditions. Leakage can be prevented. Further, development characteristics such as development adhesion, pattern linearity, and resolution are not sacrificed. For this reason, even when a black matrix having a high light-shielding ratio is produced by increasing the pigment concentration in the coating film containing black pigment and relatively reducing the resin component, peeling of the coating film from the glass substrate is reduced. High productivity (yield) and reliability can be secured.

Claims (5)

(a)下記一般式(1)又は一般式(2)で表されるアクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計2個有する二官能モノマー、
(b)下記一般式(3)で表されるエポキシ基を2個以上有する化合物と(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樹脂、
(c)アシルオキシム系光重合開始剤から選ばれた1種又は2種以上の光重合開始剤、及び
(d)黒色有機顔料、混色有機顔料及び遮光材からなる群から選ばれた1以上の遮光成分を含有する遮光性分散液
を含有し、尚且つアクリロイル基及びメタアクリロイル基からなる群から選ばれる基のいずれか一方又は両方を合計3個以上有する多官能モノマーを、(a)成分に対して20質量%以下の量で含有することを特徴とするブラックレジスト用感光性樹脂組成物。
Figure 0005416434
〔式(1)中、R 1 及びR 2 は水素原子又はメチル基を表し、互いに同じか異なってもよく、AO及びBOは炭素数2〜4の互いに異なるオキシアルキレン基を表す。また、m及びnは0以上の整数であり、m+n=4〜30の範囲である。〕
Figure 0005416434
〔式(2)中、R 1 及びR 2 は水素原子又はメチル基を表し、互いに同じか異なってもよく、R 3 〜R 10 は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルキニル基、炭素数5〜9のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜5のアルコキシ基を表し、Xは‐CO‐、−SO 2 −、‐C(CF 3 ) 2 −、-Si(CH 3 ) 2 ‐、-CH 2 ‐、-C(CH 3 ) 2 ‐、-O-、9,9-フルオレニル基又は単結合を示す。AO及びBOは炭素数2〜4の互いに異なるオキシアルキレン基を表す。また、m及びnは0以上の整数であり、m+n=4〜30の範囲である。〕
Figure 0005416434
〔但し、式(3)中、R 11 及びR 12 は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又はハロゲン原子であり、互いに同じか異なってもよくXは‐CO‐、−SO 2 −、‐C(CF 3 ) 2 −、-Si(CH 3 ) 2 ‐、-CH 2 ‐、-C(CH 3 ) 2 ‐、-O-、9,9-フルオレニル基又は単結合を示し、nは0〜10の整数である〕
(A) a bifunctional monomer having a total of two of any one or both of groups selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group represented by the following general formula (1) or general formula (2) ;
(B) It was obtained by further reacting a reaction product of a compound having two or more epoxy groups represented by the following general formula (3) and (meth) acrylic acid with a polybasic acid carboxylic acid or its anhydride. Unsaturated group-containing resin,
(C) one or more photopolymerization initiators selected from acyloxime photopolymerization initiators, and (d) one or more selected from the group consisting of black organic pigments, mixed color organic pigments and light-shielding materials A polyfunctional monomer containing a light-shielding dispersion containing a light-shielding component and having a total of 3 or more of either one or both of groups selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group as the component (a) A photosensitive resin composition for a black resist, which is contained in an amount of 20% by mass or less .
Figure 0005416434
[In Formula (1), R < 1 > and R < 2 > represents a hydrogen atom or a methyl group, and may mutually be the same or different, AO and BO represent a C2-C4 different oxyalkylene group. M and n are integers of 0 or more, and m + n = 4-30. ]
Figure 0005416434
Wherein (2), R 1 and R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, may be the same or different from each other, R 3 to R 10 are independently a hydrogen atom, a halogen atom, 1 to carbon atoms 5 alkyl groups, alkenyl groups having 1 to 5 carbon atoms, alkynyl groups having 1 to 5 carbon atoms, cycloalkyl groups having 5 to 9 carbon atoms, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, or alkoxy having 1 to 5 carbon atoms X represents —CO—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —Si (CH 3 ) 2 —, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —O—. , 9,9-fluorenyl group or a single bond. AO and BO represent different oxyalkylene groups having 2 to 4 carbon atoms. M and n are integers of 0 or more, and m + n = 4-30. ]
Figure 0005416434
[In the formula (3), R 11 and R 12 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogen atom, and may be the same or different from each other, and X is —CO—, —SO 2 —, -C (CF 3 ) 2- , -Si (CH 3 ) 2- , -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -O-, 9,9-fluorenyl group or a single bond, n is It is an integer from 0 to 10.]
(d)成分における遮光成分が、カーボンブラックである請求項に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 (D) shielding component in component, the black resist photosensitive resin composition according to claim 1 is carbon black. (d)成分における遮光成分の含有量が、ブラックレジスト用感光性樹脂組成物中の固形分に対して40〜60質量%である請求項1又は2に記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition for a black resist according to claim 1 or 2 , wherein the content of the light shielding component in the component (d) is 40 to 60% by mass with respect to the solid content in the photosensitive resin composition for a black resist. . カラーフィルター遮光膜形成用である請求項1〜3のいずれか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 , which is used for forming a color filter light-shielding film. 請求項記載のブラックレジスト用感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布し、乾燥した後、(i)紫外線露光装置による露光、(ii)アルカリ水溶液による現像、及び(iii)熱焼成の各工程を必須として得られることを特徴とするカラーフィルター遮光膜。 Each of the photosensitive resin composition for black resist according to claim 4 is applied onto a transparent substrate and dried, and then (i) exposure with an ultraviolet exposure device, (ii) development with an alkaline aqueous solution, and (iii) thermal baking. A color filter light-shielding film obtained by requiring a process.
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