JP5583389B2 - Black curable composition for wafer level lens and wafer level lens - Google Patents

Black curable composition for wafer level lens and wafer level lens Download PDF

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Description

本発明は、ウエハレベルレンズの遮光膜形成に有用なウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物、及びそれを用いて得られたウエハレベルレンズに関する。   The present invention relates to a black curable composition for a wafer level lens useful for forming a light-shielding film on a wafer level lens, and a wafer level lens obtained using the same.

近年、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子と、該固体撮像素子上に被写体像を結像するレンズとを備えている。   In recent years, portable terminals of electronic devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are equipped with small and thin imaging units. Such an imaging unit generally includes a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, and a lens that forms a subject image on the solid-state imaging device. I have.

携帯端末の小型化・薄型化、そして携帯端末の普及により、それに搭載される撮像ユニットにも更なる小型化・薄型化が要請され、そして生産性が要請される。かかる要請に対して、複数のレンズが形成されたレンズ基板と、複数の固体撮像素子が形成されたセンサ基板とを一体に組み合わせ、その後に、それぞれにレンズ及び固体撮像素子を含むようにレンズ基板及びセンサ基板を切断して撮像ユニットを量産する方法が知られている。また、撮像ユニットを作製する他の方法としては、レンズのみをガラスウエハ上等で作製し、個々のセンサと組み合わせるための適切なサイズに切断し、予め個片化された撮像素子と組み合わせる方法、樹脂のみを用いて金型で複数のレンズを形成し、これらをセンサ基板上で組み合わせ切断する方法、レンズを個々のセンサと組み合わせるためのサイズに切断し、予め個片化された撮像素子と組み合わせる方法などを採ることができる。   With the downsizing / thinning of portable terminals and the widespread use of portable terminals, further reduction in size / thinning is required for imaging units mounted on the portable terminals, and productivity is required. In response to such a request, a lens substrate on which a plurality of lenses are formed and a sensor substrate on which a plurality of solid-state image sensors are formed are combined in an integrated manner, and then each lens substrate includes a lens and a solid-state image sensor. In addition, a method of mass-producing an imaging unit by cutting a sensor substrate is known. In addition, as another method of manufacturing the imaging unit, a method in which only a lens is manufactured on a glass wafer or the like, cut into an appropriate size for combining with an individual sensor, and combined with an image sensor that has been separated into pieces in advance, A method of forming a plurality of lenses with a mold using only resin and combining and cutting them on a sensor substrate, cutting a lens into a size for combining with individual sensors, and combining with a pre-divided imaging device You can take methods.

従来、レンズ基板と該レンズ基板に形成されたレンズ群とからなるウエハレベルレンズアレイとしては、ガラス等の光透過性材料で形成された平行平板の基板の表面に硬化性樹脂材料を滴下し、この樹脂材料を金型にて所定の形状に整形した状態で硬化させ、複数のレンズを形成したものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。ウエハレベルレンズのレンズ部以外の領域、或いは、レンズの一部には、光の量を調整するため、黒色膜や金属膜などからなる遮光性領域が形成されることがある。該遮光性領域は、一般には、フォトリソグラフィ法を用いて硬化性の遮光性組成物を塗設したり、金属を蒸着したりすることで形成される。   Conventionally, as a wafer level lens array composed of a lens substrate and a lens group formed on the lens substrate, a curable resin material is dropped on the surface of a parallel plate substrate formed of a light transmissive material such as glass, This resin material is cured in a state of being shaped into a predetermined shape with a mold, and a plurality of lenses are formed (for example, see Patent Documents 1 and 2). In order to adjust the amount of light, a light-shielding region made of a black film or a metal film may be formed in a region other than the lens portion of the wafer level lens or a part of the lens. The light-shielding region is generally formed by applying a curable light-shielding composition or depositing a metal using a photolithography method.

フォトリソグラフィ法を用いて遮光性領域を形成する方法としては、遮光性組成物をレンズ上及びガラス基板等の基板上に塗布し、遮光性領域とする部分を露光・硬化させた後、アルカリ現像液で未露光部の遮光性組成物を除去することにより、遮光膜により構成された遮光性領域を形成する方法が挙げられる。フォトリソグラフィ法により遮光性領域を形成するに場合には、未露光部における遮光性組成物の除去後に、遮光膜の形成領域外において、現像により発生する残渣の残留を抑制することが重要となる。しかし、従来の遮光性組成物を用いた場合には、遮光膜の形成領域外における現像残渣の残留を抑制することは非常に困難であった。   As a method for forming a light-shielding region using a photolithography method, a light-shielding composition is applied on a lens and a substrate such as a glass substrate, and a portion to be the light-shielding region is exposed and cured, and then alkali development is performed. The method of forming the light-shielding area | region comprised with the light shielding film by removing the light-shielding composition of an unexposed part with a liquid is mentioned. In the case of forming a light-shielding region by photolithography, it is important to suppress residual residues generated by development outside the light-shielding film formation region after removal of the light-shielding composition in the unexposed area. . However, when a conventional light-shielding composition is used, it is very difficult to suppress the development residue remaining outside the light-shielding film formation region.

また、特許文献4には、液晶ディスプレイのブラックマトリクスを形成するための感光性組成物として、カーボンブラックやチタンブラック等の遮光材料と特定の重合開始剤を含有する感光性組成物が記載され、該遮光材料の分散剤として、ポリエチレンイミン系、ウレタン樹脂系、アクリル樹脂系などの高分子分散剤を用いうる旨が記載されている。しかし、特許文献4記載には、ウエハレベルレンズ用途に関する記載はなく、また、同文献に記載の感光性組成物は、アルカリ現像液への現像速度が高く、レンズ上のパターン形状が悪化することから、ウエハレベルレンズにおける遮光性領域の形成用途に用いうることは難しい。
このように、ウエハレベルレンズにおける遮光性領域の形成用途に用いられる硬化性組成物としては、未だ満足のいくものは提供されておらず、更なる改良が求められていた。
Patent Document 4 describes a photosensitive composition containing a light-blocking material such as carbon black and titanium black and a specific polymerization initiator as a photosensitive composition for forming a black matrix of a liquid crystal display, It describes that a polymer dispersant such as polyethyleneimine, urethane resin, and acrylic resin can be used as the dispersant for the light shielding material. However, in Patent Document 4, there is no description regarding the use of a wafer level lens, and the photosensitive composition described in the same document has a high development speed to an alkaline developer, and the pattern shape on the lens deteriorates. Therefore, it is difficult to use for the formation of the light shielding region in the wafer level lens.
Thus, as a curable composition used for forming a light-shielding region in a wafer level lens, a satisfactory composition has not yet been provided, and further improvement has been demanded.

特許第3926380号公報Japanese Patent No. 3926380 国際公開2008/102648号パンフレットInternational Publication No. 2008/102648 Pamphlet 米国特許第6426829号明細書US Pat. No. 6,426,829 特開2005−338328号公報JP 2005-338328 A

本発明は、上記従来の状況に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、遮光性に優れた硬化膜を形成でき、該硬化膜の形成領域外において黒色硬化性組成物由来の残渣物の残留を低減しうるウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物を提供することにある。
また、本発明の更なる目的は、本発明のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物により形成された遮光膜を備えることにより光量が適切に調整され、且つ簡易に製造しうるウエハレベルレンズを提供することにある。
This invention is made | formed in view of the said conventional condition, and makes it a subject to achieve the following objectives.
That is, an object of the present invention is to provide a black curable composition for a wafer level lens that can form a cured film having excellent light shielding properties and can reduce residue remaining from the black curable composition outside the region where the cured film is formed. To provide things.
In addition, a further object of the present invention is to provide a wafer level lens in which the amount of light is appropriately adjusted and can be easily manufactured by providing a light-shielding film formed of the black curable composition for a wafer level lens of the present invention. There is to do.

本発明者は鋭意検討の結果、特定の樹脂を含む黒色硬化性組成物により、前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by a black curable composition containing a specific resin, and has completed the present invention.

前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
<1> (A)チタンブラック、(B)ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である分散樹脂、(C)重合開始剤、(D)重合性化合物、及び(E)アルカリ可溶性樹脂を含有するウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
<2> (A)チタンブラックである無機顔料、(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物であり、アミン価が5mgKOH/g〜100mgKOH/gである分散樹脂、(C)重合開始剤、(D)重合性化合物、及び(E)アルカリ可溶性樹脂を含有するウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
<3> 前記(B)ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である分散樹脂のアミン価が、5mgKOH/g〜100mgKOH/gである<1>に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。
<4> 前記(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物が、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である<2>に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。
<5> 前記(B)分散樹脂のアミン価が60mgKOH/g〜78mgKOH/gである<1>〜<4>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
<6> 前記(B)分散樹脂の重量平均分子量(GPC法によるポリスチレン換算値)が5,000〜50,000である<1>〜<5>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。
> さらに、(F)有機顔料を含有する前記<1>〜<>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
> 前記(C)重合開始剤が、オキシムエステル化合物及びヘキサアリールビイミダゾール化合物から選択される少なくとも1種の重合開始剤である前記<1>〜<>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
<9> 前記(C)重合開始剤が、オキシムエステル化合物である<8>に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
10> 前記(E)アルカリ可溶性樹脂が、側鎖に重合性二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂である前記<1>〜<>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。
11> 基板上に存在するレンズの周縁部に、前記<1>〜<10>のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物を用いて得られた遮光膜を備えるウエハレベルレンズ。
Means for solving the above-mentioned problems are as follows.
<1> (A) Titanium black , (B) Polyethyleneimine, polyallylamine, or a dispersion resin that is a condensation product of polyvinylamine and polyester, (C) a polymerization initiator, (D) a polymerizable compound, and (E) A black curable composition for wafer level lenses containing an alkali-soluble resin.
<2> (A) An inorganic pigment that is titanium black, (B) a dispersion of a primary or secondary amino group-containing compound and a polyester, and an amine value of 5 mg KOH / g to 100 mg KOH / g, (C A black curable composition for a wafer level lens, comprising: a) a polymerization initiator, (D) a polymerizable compound, and (E) an alkali-soluble resin.
<3> The coloring for a wafer level lens according to <1>, wherein the amine value of the dispersion resin which is a condensate of (B) polyethyleneimine, polyallylamine or polyvinylamine and polyester is 5 mgKOH / g to 100 mgKOH / g. Curable composition.
<4> The wafer level lens coloring according to <2>, wherein the condensate of the (B) primary or secondary amino group-containing compound and the polyester is a condensate of polyethyleneimine, polyallylamine or polyvinylamine and the polyester. Curable composition.
<5> The black curable composition for a wafer level lens according to any one of <1> to <4>, wherein the amine value of the (B) dispersion resin is 60 mgKOH / g to 78 mgKOH / g.
<6> The wafer level lens according to any one of <1> to <5>, wherein the (B) dispersion resin has a weight average molecular weight (polystyrene equivalent value by GPC method) of 5,000 to 50,000. Colored curable composition.
< 7 > The black curable composition for a wafer level lens according to any one of <1> to < 6 >, further comprising (F) an organic pigment.
< 8 > The method according to any one of <1> to < 7 >, wherein the polymerization initiator (C) is at least one polymerization initiator selected from an oxime ester compound and a hexaarylbiimidazole compound. Black curable composition for wafer level lens.
<9> The black curable composition for wafer level lenses according to <8>, wherein the (C) polymerization initiator is an oxime ester compound.
< 10 > The black-curing property for a wafer level lens according to any one of <1> to < 9 >, wherein the (E) alkali-soluble resin is an alkali-soluble resin having a polymerizable double bond in a side chain. Composition.
< 11 > A wafer provided with a light-shielding film obtained by using the black curable composition for a wafer level lens according to any one of <1> to < 10 > on a peripheral portion of a lens present on a substrate. Level lens.

本発明によれば、遮光性に優れた硬化膜を形成でき、該硬化膜の形成領域外において黒色硬化性組成物由来の残渣物の残留を低減しうるウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、本発明のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物により形成された遮光膜を備えることにより光量が適切に調整され、且つ簡易に製造しうるウエハレベルレンズを提供することができる。
According to the present invention, there is provided a black curable composition for a wafer level lens, which can form a cured film having excellent light shielding properties and can reduce residue remaining from the black curable composition outside the region where the cured film is formed. Can be provided.
In addition, according to the present invention, there is provided a wafer level lens in which the amount of light is appropriately adjusted and can be easily manufactured by providing the light shielding film formed of the black curable composition for a wafer level lens of the present invention. Can do.

ウエハレベルレンズアレイの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a wafer level lens array. 図1に示すA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line shown in FIG. 基板にレンズとなる成形材料を供給している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which is supplying the molding material used as a lens to a board | substrate. 図4A〜図4Cは、基板にレンズを型で成形する手順を示す図である。4A to 4C are diagrams showing a procedure for forming a lens on a substrate with a mold. 図5A〜図5Cは、レンズが成形された基板にパターン状の遮光膜を形成する工程を示す概略図である。5A to 5C are schematic views illustrating a process of forming a patterned light-shielding film on a substrate on which a lens is molded. ウエハレベルレンズアレイの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a wafer level lens array. 図7A〜図7Cは、遮光膜形成工程の他の態様を示す概略図である。7A to 7C are schematic views showing other modes of the light shielding film forming step. 図8A〜図8Cは、パターン状の遮光膜を有する基板にレンズを成形する工程を示す概略図である。FIG. 8A to FIG. 8C are schematic views showing a process of forming a lens on a substrate having a patterned light shielding film.

以下、本発明のウエハレベル用黒色硬化性組成物、及び該黒色硬化性組成物を用いて得られた遮光膜を備えるウエハレベルレンズについて詳細に説明する。   Hereinafter, a black curable composition for wafer level of the present invention and a wafer level lens provided with a light-shielding film obtained using the black curable composition will be described in detail.

ここで、本明細書において、「ウエハレベルレンズ」とは、固体撮像素子に備えられるレンズであって、基板上に存在する個々のレンズと該レンズの周縁部に設けられた遮光膜とからなるものを意味する。また、該ウエハレベルレンズからなる群を「ウエハレベルレンズアレイ」と称する。   Here, in this specification, the “wafer level lens” is a lens provided in the solid-state imaging device, and includes individual lenses existing on the substrate and a light-shielding film provided on the periphery of the lens. Means things. A group consisting of the wafer level lenses is referred to as a “wafer level lens array”.

[ウエハレベル用黒色硬化性組成物]
本発明のウエハレベル用黒色硬化性組成物(以下、適宜「本発明の黒色硬化性組成物」とも称する。)は、(A)無機顔料、(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物である分散樹脂、(C)重合開始剤、及び(D)重合性化合物、を含有する。
本発明のウエハレベル用黒色硬化性組成物は、ウエハレベルレンズにおける遮光性の硬化膜(以下、適宜、「遮光膜」とも称する。)の形成に用いられる。
[Black curable composition for wafer level]
The black curable composition for wafer level of the present invention (hereinafter also referred to as “the black curable composition of the present invention” as appropriate) comprises (A) an inorganic pigment, (B) a primary or secondary amino group-containing compound . It contains a dispersion resin that is a condensate with polyester, (C) a polymerization initiator, and (D) a polymerizable compound.
The black curable composition for wafer level of the present invention is used for forming a light-shielding cured film (hereinafter also referred to as “light-shielding film” as appropriate) in a wafer level lens.

ここで、本明細書において「遮光性」とは、400nm〜800nmの波長を有する光の透過を抑制する能力のことを意味する。   Here, “light shielding” in this specification means the ability to suppress transmission of light having a wavelength of 400 nm to 800 nm.

以下、本発明のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物に含まれる各成分について順次説明する。   Hereafter, each component contained in the black curable composition for wafer level lenses of this invention is demonstrated one by one.

<(A)無機顔料>
本発明の黒色硬化性組成物は、遮光剤として機能しうる成分として、保存安定性及び安全性の観点から、無機顔料を含有する。
<(A) Inorganic pigment>
The black curable composition of the present invention contains an inorganic pigment as a component that can function as a light-shielding agent from the viewpoint of storage stability and safety.

無機顔料としては、紫外域から赤外域までの広範囲に亘る波長域の光に対する遮光性を発現させる観点からは、紫外域から赤外域までの波長域に吸収を有する無機顔料が好ましい。そのような無機顔料としては、金属単体からなる顔料、金属酸化物、金属錯塩等から選ばれる金属化合物からなる顔料などを挙げることができる。   As the inorganic pigment, an inorganic pigment having absorption in the wavelength region from the ultraviolet region to the infrared region is preferable from the viewpoint of developing a light-shielding property for light in a wide wavelength region from the ultraviolet region to the infrared region. Examples of such inorganic pigments include pigments made of simple metals, pigments made of metal compounds selected from metal oxides, metal complex salts, and the like.

無機顔料として具体的には、例えば、亜鉛華、鉛白、リトポン、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、沈降性硫酸バリウム及びバライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛、亜鉛黄(亜鉛黄1種、亜鉛黄2種)、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄カリ)ジルコングレー、プラセオジムイエロー、クロムチタンイエロー、クロムグリーン、ピーコック、ビクトリアグリーン、紺青(プルシアンブルーとは無関係)、バナジウムジルコニウム青、クロム錫ピンク、陶試紅、サーモンピンク等が挙げられる。また、黒色の無機顔料としては、Co、Cr、Cu、Mn,Ru、Fe、Ni、Sn、Ti及びAgからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属元素を含む金属酸化物、金属窒素物が挙げられる。
特に、紫外域から赤外域までの広い波長域の光に対する遮光性を発現する目的で、単独のみならず、複数種の無機顔料を混合して、使用することが可能である。
Specific examples of the inorganic pigment include, for example, zinc white, lead white, lithopone, titanium oxide, chromium oxide, iron oxide, precipitated barium sulfate and barite powder, red lead, iron oxide red, yellow lead, zinc yellow (zinc yellow 1 type, 2 types of zinc yellow), ultramarine blue, prussian blue (potassium ferrocyanide) zircon gray, praseodymium yellow, chrome titanium yellow, chrome green, peacock, Victoria green, bitumen (unrelated to Prussian blue), vanadium Zirconium blue, chrome tin pink, pottery red, salmon pink and the like. Further, as the black inorganic pigment, a metal oxide containing one or more metal elements selected from the group consisting of Co, Cr, Cu, Mn, Ru, Fe, Ni, Sn, Ti and Ag, Metal nitrogenous materials are mentioned.
In particular, it is possible to use not only a single substance but also a mixture of a plurality of kinds of inorganic pigments for the purpose of expressing a light-shielding property against light in a wide wavelength range from the ultraviolet region to the infrared region.

また、無機顔料としては、遮光性と硬化性の観点から、銀及び/又は錫を含む金属顔料、及びチタンブラックがより好ましく、紫外域から赤外域までの広い波長域の光に対する遮光性の観点からは、チタンブラックが最も好ましい。   The inorganic pigment is more preferably a metal pigment containing silver and / or tin and titanium black from the viewpoints of light shielding properties and curability, and a light shielding property with respect to light in a wide wavelength range from the ultraviolet region to the infrared region. Is most preferably titanium black.

本発明においてチタンブラックとは、チタン原子を有する黒色粒子である。チタンブラックとして好ましくは、低次酸化チタンや酸窒化チタン等である。   In the present invention, titanium black is black particles having titanium atoms. Titanium black is preferably low-order titanium oxide or titanium oxynitride.

チタンブラックは、分散性向上、凝集性抑制などの目的で必要に応じ、その表面を修飾することが可能である。チタンブラック表面の修飾としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムで、チタンブラックの表面を被覆する処理が可能であり、また、特開2007−302836号公報に示されるような撥水性物質を用いた処理も可能である。   The surface of titanium black can be modified as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation. As a modification of the surface of titanium black, for example, a treatment of coating the surface of titanium black with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or zirconium oxide is possible, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-302836. A treatment using a water repellent material as shown in the publication is also possible.

チタンブラックの市販品の例としては、チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M−C、13R、13R−N(以上、三菱マテリアル(株)製)、ティラック(Tilack)D(赤穂化成(株)製)などが挙げられる。   As examples of commercially available titanium black, titanium black 10S, 12S, 13R, 13M, 13M-C, 13R, 13R-N (above, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation), Tilac D (Ako Kasei) Etc.).

チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法(特開昭49−5432号公報に記載の方法)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報に記載の方法)、二酸化チタンまたは水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報に記載の方法)、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報に記載の方法)などがあるが、これらに限定されるものではない。   As a method for producing titanium black, a mixture of titanium dioxide and metal titanium is heated in a reducing atmosphere for reduction (a method described in JP-A-49-5432), and obtained by high-temperature hydrolysis of titanium tetrachloride. A method of reducing ultrafine titanium dioxide in a reducing atmosphere containing hydrogen (a method described in JP-A-57-205322), a method of reducing titanium dioxide or titanium hydroxide at a high temperature in the presence of ammonia (JP-A). 60-65069, the method described in JP-A-61-201610), a method in which a vanadium compound is attached to titanium dioxide or titanium hydroxide and reduced at high temperature in the presence of ammonia (JP-A-61-201610). However, the method is not limited to these.

チタンブラックの比表面積は、特に限定は無いが、BET法にて測定した値が通常5〜150m/g程度、特に20〜100m/g程度であることが好ましい。 The specific surface area of titanium black is not particularly limited, but the value measured by the BET method is usually about 5 to 150 m 2 / g, particularly about 20 to 100 m 2 / g.

また、チタンブラックと共に、分散性、着色性等を調整する目的で、Cu、Fe、Mn、V、Ni等の複合酸化物、酸化コバルト、酸化鉄、カーボンブラック、アニリンブラック等の黒色顔料を1種又は2種以上の組み合わせて用いてもよい。この場合、無機顔料の50質量%以上をチタンブラックが占めることが好ましい。   In addition to titanium black, for the purpose of adjusting dispersibility, colorability, etc., a composite oxide such as Cu, Fe, Mn, V, Ni, black pigments such as cobalt oxide, iron oxide, carbon black, aniline black, etc. You may use it in combination of seed | species or 2 or more types. In this case, it is preferable that titanium black occupies 50% by mass or more of the inorganic pigment.

本発明における無機顔料の粒径は、平均一次粒径が、5nm〜0.01mmであることが好ましく、分散性、遮光性、経時での沈降性の観点からは、平均一次粒径が10nm〜1μmであることがより好ましい。
無機顔料として好適に用いられるチタンブラックの粒径は、特に制限は無いが、分散性、着色性の観点から、平均一次粒径が、3nm〜2000nmであることが好ましく、よろ好ましくは10nm〜500nmであり、最も好ましくは10nm〜100nmである。
As for the particle size of the inorganic pigment in the present invention, the average primary particle size is preferably 5 nm to 0.01 mm, and from the viewpoint of dispersibility, light-shielding properties, and sedimentation with time, the average primary particle size is 10 nm to More preferably, it is 1 μm.
The particle size of titanium black suitably used as an inorganic pigment is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility and colorability, the average primary particle size is preferably 3 nm to 2000 nm, more preferably 10 nm to 500 nm. And most preferably 10 nm to 100 nm.

本発明の黒色硬化性組成物には、無機顔料は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、後述するように、遮光性の調整等を目的として、有機顔料や染料などを所望により併用してもよい。   In the black curable composition of the present invention, only one inorganic pigment may be used, or two or more inorganic pigments may be used in combination. As will be described later, organic pigments and dyes may be used in combination as desired for the purpose of adjusting the light shielding property.

黒色硬化性組成物中の無機顔料の含有量は、組成物全質量に対し、5〜70質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがさらに好ましい。   The content of the inorganic pigment in the black curable composition is preferably 5 to 70% by mass and more preferably 10 to 50% by mass with respect to the total mass of the composition.

無機顔料を黒色硬化性組成物に含有させるに際しては、無機顔料を予め(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物である分散樹脂を用いて分散してなる顔料分散物を調製し、該顔料分散物を黒色硬化性組成物の調製に用いることが、得られる黒色硬化性組成物の均一性の観点から好ましい。   When an inorganic pigment is contained in a black curable composition, a pigment dispersion obtained by dispersing an inorganic pigment in advance using a dispersion resin (B) is a condensate of a primary or secondary amino group-containing compound and polyester. It is preferable to prepare and use the pigment dispersion for the preparation of the black curable composition from the viewpoint of the uniformity of the resulting black curable composition.

(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物である分散樹脂
本発明の黒色硬化性組成物は、一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物である分散樹脂(以下、適宜「特定樹脂」とも称する。)を含有する。
(B) Dispersion resin which is condensate of primary or secondary amino group-containing compound and polyester The black curable composition of the present invention is a dispersion resin (condensate of primary or secondary amino group-containing compound and polyester ( Hereinafter, it is also referred to as “specific resin” as appropriate.

本発明の黒色硬化性組成物は、その必須成分の一つとして特定樹脂を含有することにより、フォトリソグラフィ法によりウエハレベルレンズが備える遮光性領域を形成する際の問題であった遮光膜の形成領域外おける現像性が向上し、黒色硬化性組成物に由来する残渣物の残留が低減する。
この作用機構については、未だ明確ではないが、以下のように推定している。
ウエハレベルレンズ備える遮光膜を、無機顔料を含む硬化性組成物を用いてフォトリソグラフィ法により形成する際において、未露光部(遮光膜の形成領域外)に発生する残渣物の発生は、硬化性組成物中の現像成分のみがアルカリ現像液で除去され、無機顔料が現像されずに残ることが原因であると考えている。こういった現象が生じるのは、無機顔料と、遮光膜の非形成領域を構成するレンズ及びガラス基板等との間の結合が、無機顔料と現像成分間との結合力よりも強いことによるものと考えている。
一方、本発明における特定樹脂は、無機顔料及びアルカリ現像成分と結合できる窒素原子(一級又は二級アミノ基)を高密度で有しているため、遮光膜の形成領域外に残留する残渣物が少なくなると考えている。さらに、特定樹脂は、非常に柔軟なポリエステル鎖を有しているため、該現像液の浸透性が高く、このことが、残渣物の残留抑制に効果が有るものと考えている。
The black curable composition of the present invention contains a specific resin as one of its essential components, thereby forming a light-shielding film that has been a problem when forming a light-shielding region of a wafer level lens by photolithography. The developability outside the region is improved, and the residue remaining from the black curable composition is reduced.
Although this mechanism of action is not yet clear, it is estimated as follows.
When a light-shielding film provided with a wafer level lens is formed by photolithography using a curable composition containing an inorganic pigment, the occurrence of residues in the unexposed area (outside the area where the light-shielding film is formed) is curable. It is considered that the cause is that only the developing component in the composition is removed with an alkaline developer, and the inorganic pigment remains undeveloped. This phenomenon occurs because the bond between the inorganic pigment and the lens, glass substrate, etc. constituting the non-shielding region of the light-shielding film is stronger than the bond strength between the inorganic pigment and the developing component. I believe.
On the other hand, the specific resin in the present invention has a high density of nitrogen atoms (primary or secondary amino groups) that can be combined with inorganic pigments and alkali developing components, and therefore, residues remaining outside the formation region of the light shielding film are not present. I think it will be less. Furthermore, since the specific resin has a very flexible polyester chain, the permeability of the developer is high, and this is considered to be effective in suppressing residual residues.

特定樹脂は、以下に詳述する、(B−1)一級又は二級アミノ基含有化合物と(B−2)ポリエステルとの縮合物である。
特定樹脂の分子量としては、重量平均分子量(GPC法によるポリスチレン換算値)で、3,000〜100,000が好ましく、5,000〜50,000がさらに好ましく、6,000〜20,000が最も好ましい。
特定樹脂の分子量が上記範囲内にあることにより、分散安定性及び現像性がより向上する。
The specific resin is a condensate of (B-1) a primary or secondary amino group-containing compound and (B-2) polyester, which will be described in detail below.
The molecular weight of the specific resin is preferably 3,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 50,000, and most preferably 6,000 to 20,000 in terms of weight average molecular weight (polystyrene conversion value by GPC method). preferable.
When the molecular weight of the specific resin is within the above range, the dispersion stability and developability are further improved.

また、特定樹脂は、アミン価が2〜150mgKOH/gであることが好ましく、5〜100mgKOH/gが最も好ましい。特定樹脂のアミン価がこの範囲内であると、分散安定性がより良好となる。   The specific resin preferably has an amine value of 2 to 150 mgKOH / g, and most preferably 5 to 100 mgKOH / g. When the amine value of the specific resin is within this range, the dispersion stability becomes better.

ここで、アミン価とは、試料とする化合物1g中の塩基性基をすべて中和するのに要する塩酸量に対して当量となるKOHのmg数である。本明細書においては、0.1規定の過塩素酸酢酸溶液を用いた滴定によりアミン価を測定した。   Here, the amine value is the number of mg of KOH equivalent to the amount of hydrochloric acid required to neutralize all basic groups in 1 g of the sample compound. In this specification, the amine value was measured by titration using a 0.1 N perchloric acid acetic acid solution.

(B−1)一級又は二級アミノ基含有化合物
特定樹脂の構成要素の一つである一級又は二級アミノ基含有化合物以下、適宜「アミノ基含有化合物」とも称する。)は、分子構造中に一級又は二級アミノ基を有する化合物である。一級又は二級アミノ基を有する化合物は、一級又は二級アミノ基アミノ基を有する繰り返し単位を持つオリゴマー又はポリマーであることが好ましい。
(B-1) Primary or secondary amino group-containing compound Primary or secondary amino group-containing compound which is one of the constituent elements of the specific resin, hereinafter also referred to as “amino group-containing compound” as appropriate. ) Is a compound having a primary or secondary amino group in the molecular structure. The compound having a primary or secondary amino group is preferably an oligomer or polymer having a repeating unit having a primary or secondary amino group amino group.

アミノ基含有化合物の分子量としては、数平均分子量で、200〜10,000が好ましく、300〜3,000がさらに好ましく、500〜1,500がさらに好ましい。分子量がこの範囲にあることで、レンズ上及びガラス基板上等の遮光膜の形成領域外における現像性が更に向上する。   The molecular weight of the amino group-containing compound is preferably a number average molecular weight of 200 to 10,000, more preferably 300 to 3,000, and further preferably 500 to 1,500. When the molecular weight is in this range, the developability outside the light-shielding film forming region such as on the lens and the glass substrate is further improved.

特に、アミノ基含有化合物としては、アミン価が500〜1,400mgKOH/gのものが好ましく、900〜1400mgKOH/gであるものがより好ましい。アミン価がこの範囲にあることで、レンズ上及びガラス基板上等の遮光膜の形成領域外における現像性が更に向上する。   In particular, the amino group-containing compound preferably has an amine value of 500 to 1,400 mgKOH / g, more preferably 900 to 1400 mgKOH / g. When the amine value is within this range, the developability outside the light-shielding film forming region on the lens and the glass substrate is further improved.

アミノ基含有化合物の具体例としては、例えば、ポリエチレンイミン(アミン価:1303mgKOH/g)、ポリアリルアミン(アミン価:983mgKOH/g)、ポリジアリルアミン(アミン価:577mgKOH/g)、ポリビニルアミン(アミン価:1303mgKOH/g)、及びメタキシリレンジアミンとエピクロロヒドリンの重縮合物(アミン価:292mgKOH/g)等の公知の一級又は二級アミノ基を有する化合物が挙げられる。ここでいうアミン価は、以下の式で計算できる。
アミン価(mgKOH/g)=56,100/(一級又は二級アミノ基含有化合物の分子量)
Specific examples of the amino group-containing compound include, for example, polyethyleneimine (amine value: 1303 mgKOH / g), polyallylamine (amine value: 983 mgKOH / g), polydiallylamine (amine value: 577 mgKOH / g), polyvinylamine (amine value). And a compound having a known primary or secondary amino group, such as a polycondensate of metaxylylenediamine and epichlorohydrin (amine value: 292 mgKOH / g). The amine value here can be calculated by the following formula.
Amine value (mgKOH / g) = 56,100 / (molecular weight of primary or secondary amino group-containing compound)

アミノ基含有化合物としては市販品を用いてもよく、例えば、SP−003、SP−006、SP−012、SP−018、SP−200(以上、(株)日本触媒製のポリエチレンイミン)、PAA−001、PAA−003(以上、日東紡紡績(株)製のポリアリルアミン)、GASKAMINE328(以上、(株)三菱ガス化学社製のメタキシリレンジアミンとエピクロロヒドリンの重縮合物)等が挙げられる。   Commercially available products may be used as the amino group-containing compound, such as SP-003, SP-006, SP-012, SP-018, SP-200 (and above, polyethyleneimine manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), PAA -001, PAA-003 (above, polyallylamine produced by Nittobo Spinning Co., Ltd.), GASKAMINE 328 (above, polycondensate of metaxylylenediamine and epichlorohydrin produced by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.), etc. Can be mentioned.

アミノ基含有化合物としては、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン及びポリビニルアミンが好ましく、分散安定性の観点から、ポリエチレンイミンが最も好ましい。   As the amino group-containing compound, polyethyleneimine, polyallylamine and polyvinylamine are preferable, and polyethyleneimine is most preferable from the viewpoint of dispersion stability.

(B−2)ポリエステル
特定樹脂の構成要素の一つであるポリエステルとしては、(I−1)カルボン酸とラクトンの重縮合、(I−2)ヒドロキシ基含有カルボン酸の重縮合、又は(I−3)二価アルコールと二価カルボン酸(もしくは環状酸無水物)の重縮合により得られたポリエステルであることが好ましい。
以下、上記(I−1)〜(I−3)の重縮合反応により得られるポリエステルについて詳述する。
(B-2) Polyester As polyester which is one of the constituent elements of the specific resin, (I-1) polycondensation of carboxylic acid and lactone, (I-2) polycondensation of hydroxy group-containing carboxylic acid, or (I -3) A polyester obtained by polycondensation of a dihydric alcohol and a divalent carboxylic acid (or cyclic acid anhydride) is preferred.
Hereinafter, the polyester obtained by the polycondensation reaction of the above (I-1) to (I-3) will be described in detail.

前記(I−1)の重縮合において用いるカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸(炭素数1〜30の直鎖又は分岐のカルボン酸が好ましく、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、n−ヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、パルミチン酸、2−エチルヘキサン酸、シクロヘキサン酸等)、ヒドロキシ基含有カルボン酸(炭素数1〜30の直鎖又は分岐のヒドロキシ基含有カルボン酸が好ましく、例えば、グリコール酸、乳酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、4−ヒドロキシドデカン酸、5−ヒドロキシドデカン酸、リシノール酸、12−ヒドロキシドデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、2,2−ビス(ヒロドキシメチル)酪酸等)が挙げられ、炭素数6〜20の直鎖脂肪族カルボン酸又は炭素数1〜20のヒドロキシ基含有カルボン酸が特に好ましい。これらカルボン酸は、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   The carboxylic acid used in the polycondensation of (I-1) is preferably an aliphatic carboxylic acid (a linear or branched carboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, etc. , N-hexanoic acid, n-octanoic acid, n-decanoic acid, n-dodecanoic acid, palmitic acid, 2-ethylhexanoic acid, cyclohexane acid, etc.), a hydroxy group-containing carboxylic acid (straight chain of 1 to 30 carbon atoms or Branched hydroxy group-containing carboxylic acids are preferred, such as glycolic acid, lactic acid, 3-hydroxypropionic acid, 4-hydroxydodecanoic acid, 5-hydroxydodecanoic acid, ricinoleic acid, 12-hydroxydodecanoic acid, 12-hydroxystearic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid, etc.), straight chain aliphatic carboxylic acid having 6 to 20 carbon atoms or carbon Hydroxy group-containing carboxylic acid having 1 to 20 is particularly preferred. These carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.

前記(I−1)の重縮合において用いるラクトンとしては、公知のラクトンを用いることができ、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−ヘキサノラクトン、γ−オクタノラクトン、δ−バレロラクトン、δ−ヘキサラノラクトン、δ−オクタノラクトン、ε−カプロラクトン、δ−ドデカノラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等を挙げることができ、特にε−カプロラクトンが反応性・入手性の観点から好ましい。これらのラクトンは、単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   As the lactone used in the polycondensation of (I-1), known lactones can be used. For example, β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, γ-hexanolactone, γ-octano Examples include lactone, δ-valerolactone, δ-hexalanolactone, δ-octanolactone, ε-caprolactone, δ-dodecanolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, and particularly ε-caprolactone is reactive. -It is preferable from the viewpoint of availability. These lactones may be used alone or in combination of two or more.

前記(I−1)の重縮合反応によりポリエステルを得る場合におけるカルボン酸とラクトンの反応時の仕込み比率は、目的のポリエステル鎖の分子量によるため一義的に決定できないが、カルボン酸:ラクトン=1:1〜1:1,000が好ましく、1:3〜1:500が最も好ましい。   In the case of obtaining a polyester by the polycondensation reaction of (I-1), the charging ratio at the time of the reaction between the carboxylic acid and the lactone cannot be uniquely determined because of the molecular weight of the target polyester chain, but the carboxylic acid: lactone = 1: 1-1: 1,000 are preferred, and 1: 3-1: 500 are most preferred.

前記(I−1)の重縮合において用いるヒドロキシ基含有カルボン酸としては、前記(IV−1)におけるヒドロキシ基含有カルボン酸と同様であり、好ましい範囲も同様である。   The hydroxy group-containing carboxylic acid used in the polycondensation of (I-1) is the same as the hydroxy group-containing carboxylic acid in (IV-1), and the preferred range is also the same.

前記(I−3)の重縮合において用いる二価アルコールとしては、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール(炭素数2〜30のジオールが好ましく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール等)が挙げられ、特に炭素数2〜20の脂肪族ジオールが好ましい。   The dihydric alcohol used in the polycondensation of (I-3) is preferably a linear or branched aliphatic diol (a diol having 2 to 30 carbon atoms, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol). 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, etc., and particularly aliphatic having 2 to 20 carbon atoms Diols are preferred.

前記(I−3)の重縮合において用いる二価カルボン酸としては、直鎖又は分岐の二価の脂肪族カルボン酸(炭素数1〜30の二価の脂肪族カルボン酸が好ましく、例えば、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、グルタル酸、スベリン酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸等)が挙げられ、特に炭素数3〜20の二価カルボン酸が好ましい。また、これらの二価カルボン酸と等価な酸無水物(例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸等)を用いてもよい。   The divalent carboxylic acid used in the polycondensation of (I-3) is preferably a linear or branched divalent aliphatic carboxylic acid (a divalent aliphatic carboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms is preferable. Acid, maleic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, glutaric acid, suberic acid, tartaric acid, oxalic acid, malonic acid, and the like, and a divalent carboxylic acid having 3 to 20 carbon atoms is particularly preferable. In addition, acid anhydrides equivalent to these divalent carboxylic acids (for example, succinic anhydride, glutaric anhydride, etc.) may be used.

前記(I−1)の重縮合によりポリエステルを得る場合における二価カルボン酸と二価アルコールとは、モル比で1:1で仕込むことが好ましい。これにより、末端にカルボン酸を導入することが可能となる。   When the polyester is obtained by the polycondensation of (I-1), it is preferable to charge the divalent carboxylic acid and the dihydric alcohol at a molar ratio of 1: 1. This makes it possible to introduce a carboxylic acid at the terminal.

前記(I−1)〜(I−3)の重縮合反応によるポリエステルの合成は、触媒を添加して行うことが好ましい。触媒としては、ルイス酸として機能する触媒が好ましく、例えばTi化合物(例えば、Ti(OBu)、Ti(O−Pr)等)、Sn化合物(例えば、オクチル酸スズ、ジブチルスズオキシド、ジブチルスズラウレート、モノブチルスズヒドロキシブチルオキシド、塩化第二スズ、モノブチルスズジオキシド等)、プロトン酸(例えば、硫酸、パラトルエンスルホン酸等)等が挙げられる。触媒量は、全モノマーのモル数に対し、0.01〜10モル%が好ましく、0.1〜5モル%が最も好ましい。反応温度は、80〜250℃が好ましく、100〜180℃が最も好ましい。反応時間は、反応条件により異なるが、概ね1〜24時間である。 The synthesis of the polyester by the polycondensation reaction of (I-1) to (I-3) is preferably performed by adding a catalyst. As the catalyst, a catalyst that functions as a Lewis acid is preferable. For example, a Ti compound (eg, Ti (OBu) 4 , Ti (O—Pr) 4, etc.), a Sn compound (eg, tin octylate, dibutyltin oxide, dibutyltin laurate) Monobutyltin hydroxybutyl oxide, stannic chloride, monobutyltin dioxide, etc.), protonic acids (for example, sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid, etc.) and the like. The catalyst amount is preferably from 0.01 to 10 mol%, most preferably from 0.1 to 5 mol%, based on the number of moles of all monomers. The reaction temperature is preferably 80 to 250 ° C, and most preferably 100 to 180 ° C. Although reaction time changes with reaction conditions, it is 1 to 24 hours in general.

ポリエステルの数平均分子量は、GPC法によるポリスチレン換算値として測定することができる。ポリエステルの数平均分子量は、1,000〜1,000,000であるが、2,000〜100,000が好ましく、3,000〜50,000が最も好ましい。ポリエステルの分子量がこの範囲にある場合、分散性及び現像性の両立ができる。   The number average molecular weight of the polyester can be measured as a polystyrene converted value by the GPC method. The number average molecular weight of the polyester is 1,000 to 1,000,000, preferably 2,000 to 100,000, and most preferably 3,000 to 50,000. When the molecular weight of the polyester is within this range, both dispersibility and developability can be achieved.

特定樹脂の構成要素であるポリエステルは、レンズ上及びガラス基板等の遮光膜の形成領域外における現像性の観点から、(I−1)カルボン酸とラクトンの重縮合、及び、(I−2)ヒドロキシ基含有カルボン酸の重縮合により得られたポリエステルであることが好ましく、(I−1)カルボン酸とラクトンの重縮合で得られたポリエステルであることがより好ましい。(I−1)の重縮合により得られたポリエステルの中でも、カルボン酸とε−カプロラクトンとの縮合物であることが最も好ましい   From the viewpoint of developability on the lens and outside the formation region of the light-shielding film such as a glass substrate, the polyester which is a component of the specific resin is (I-1) polycondensation of carboxylic acid and lactone, and (I-2) Polyesters obtained by polycondensation of hydroxy group-containing carboxylic acids are preferred, and (I-1) polyesters obtained by polycondensation of carboxylic acids and lactones are more preferred. Among the polyesters obtained by polycondensation of (I-1), a condensate of carboxylic acid and ε-caprolactone is most preferable.

特定樹脂は、さらにアルカリ可溶性基を含有することが好ましい。アルカリ可溶性基を含有することにより、遮光膜の形成領域外における現像性の現像性が更に向上する。   The specific resin preferably further contains an alkali-soluble group. By containing an alkali-soluble group, the developability of the developability outside the formation region of the light shielding film is further improved.

アルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、及び、−COCHCOCHが好ましく、カルボン酸基が特に好ましい。 As the alkali-soluble group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and —COCH 2 COCH 3 are preferable, and a carboxylic acid group is particularly preferable.

特定樹脂がアルカリ可溶性基を有する場合、酸価が5〜100mgKOH/gでありことが好ましく、5〜50mgKOH/gが最も好ましい。   When specific resin has an alkali-soluble group, it is preferable that an acid value is 5-100 mgKOH / g, and 5-50 mgKOH / g is the most preferable.

特定樹脂へのアルカリ可溶性基の導入法としては、一級又は二級アミノ基含有化合物に由来する構造中に存在するアミノ基と、アルカリ可溶性基前駆体(例えば、環状酸無水物、ジケテン等)と反応させる方法が好ましい。   As a method for introducing an alkali-soluble group into a specific resin, an amino group present in a structure derived from a primary or secondary amino group-containing compound, and an alkali-soluble group precursor (for example, cyclic acid anhydride, diketene, etc.) A reaction method is preferred.

特定樹脂の合成法としては、ポリエステルと一級又は二級アミノ基含有化合物を混合し、加熱して縮合する方法が好ましい。反応温度としては、80〜150℃が好ましく、100℃〜130℃がさらに好ましい。反応時間としては、1〜10時間が好ましく、2〜5時間がさらに好ましい。反応雰囲気としては、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
なお、後述する実施例中に、合成例4〜19として特定樹脂の合成例を示した。
As a method for synthesizing the specific resin, a method in which polyester and a primary or secondary amino group-containing compound are mixed and heated to condense is preferable. The reaction temperature is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 100 to 130 ° C. The reaction time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 2 to 5 hours. The reaction atmosphere is preferably carried out in a nitrogen atmosphere.
In addition, in the Example mentioned later, the synthesis example of specific resin was shown as synthesis examples 4-19.

特定樹脂において、一級又は二級アミノ基含有化合物に由来する構造と、ポリエステルに由来する構造との含有比率としては、質量比で2:100〜20:100が好ましく、5:100〜15:100が最も好ましい。この範囲にあることにより、黒色硬化性組成物における分散安定性がより向上する。   In the specific resin, the content ratio between the structure derived from the primary or secondary amino group-containing compound and the structure derived from the polyester is preferably 2: 100 to 20: 100 in terms of mass ratio, and 5: 100 to 15: 100. Is most preferred. By being in this range, the dispersion stability in the black curable composition is further improved.

特定樹脂の黒色硬化性組成物中の含有量としては、黒色硬化性組成物の固形分に対し、1質量%〜50質量%の範囲が好ましく、5質量%〜30質量%の範囲がより好ましい。この範囲にあると、レンズ周縁部又は基板上における遮光膜の密着性がより向上し好ましい。   As content in the black curable composition of specific resin, the range of 1 mass%-50 mass% is preferable with respect to solid content of a black curable composition, and the range of 5 mass%-30 mass% is more preferable. . Within this range, the adhesion of the light-shielding film on the lens periphery or the substrate is preferably improved.

本発明の黒色硬化性組成物は、特定樹脂と共に、その他の顔料分散剤(以下、単に「その他の顔料分散剤」とも称する)を含有してもよい。その他の顔料分散剤としては、例えば、公知の顔料分散剤や界面活性剤を適宜選択して用いることができる。市販の分散剤、界面活性剤などを、その他の顔料分散剤として用いてもよい。   The black curable composition of the present invention may contain other pigment dispersant (hereinafter also simply referred to as “other pigment dispersant”) together with the specific resin. As other pigment dispersants, for example, known pigment dispersants and surfactants can be appropriately selected and used. Commercially available dispersants, surfactants and the like may be used as other pigment dispersants.

その他の顔料分散剤としては、側鎖に複素環を有する高分子化合物が好ましい。このような高分子化合物としては、特開2008−266627号公報に記載の一般式(1)で表される単量体、又は、マレイミド若しくはマレイミド誘導体からなる単量体に由来する重合単位を含む重合体であることが好ましい。このような他の顔料分散剤は、特開2008−266627号公報の段落番号〔0020〕〜〔0047〕に詳細に記載され、ここに記載の分散剤を本発明にも好適に使用しうる。   Other pigment dispersants are preferably polymer compounds having a heterocyclic ring in the side chain. Such a polymer compound includes a polymer unit derived from a monomer represented by the general formula (1) described in JP-A-2008-266627, or a monomer composed of maleimide or a maleimide derivative. A polymer is preferred. Such other pigment dispersants are described in detail in paragraphs [0020] to [0047] of JP-A-2008-266627, and the dispersants described herein can be suitably used in the present invention.

他の顔料分散剤として用いうる市販品としては、具体的には、例えば、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学工業(株)製)、W001(裕商(株)社製)等のカチオン系界面活性剤;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、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;W004、W005、W017(裕商(株)社製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(いずれもチバ・スペシャルテイケミカル社製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(いずれもサンノプコ社製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000、32000、36000などの各種ソルスパース分散剤(日本ルーブリゾール(株)社製);アデカプルロニックL31,F38,L42,L44,L61,L64,F68,L72,P95,F77,P84,F87、P94,L101,P103,F108、L121、P−123(旭電化(株)製)及びイソネットS−20(三洋化成(株)製)、Disperbyk 101,103,106,108,109,111,112,116,130,140,142,162,163,164,166,167,170,171,174,176,180,182,2000,2001,2050,2150(ビックケミー(株)社製)が挙げられる。
その他、アクリル系共重合体など、分子末端もしくは側鎖に極性基を有するオリゴマーもしくはポリマーもその他の顔料分散剤として好適に挙げられる。
Specific examples of commercially available products that can be used as other pigment dispersants include, for example, organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (meth) acrylic acid (co) polymer polyflow no. 75, no. 90, no. Cationic surfactants such as 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Industry Co., Ltd.) and W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.); polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, and sorbitan fatty acid ester; anionic systems such as W004, W005, and W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) Surfactant: EFKA-46, EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA polymer 100, EFKA polymer 400, EFKA polymer 401, EFKA polymer 450 (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals) Polymer dispersants such as Disperse Aid 6, Disperse Aid 8, Disperse Aid 15, Disperse Aid 9100 (all manufactured by San Nopco); Solsperse 3000, 5000, 9000, 12000, 13240, 13940, 17000, 24000, Various Solsperse dispersants (manufactured by Nippon Lubrizol Corp.) such as 26000, 28000, 32000, 36000; Adeka Pluronic L31, F38, L42, L44, L61, L64, F68, L72, P95, F77, P84, F87, P94, L101, P103, F108, L121, P-123 (Asahi Denka Co., Ltd.) and Isonet S-20 (Sanyo Kasei Co., Ltd.), Disperbyk 101, 103, 106, 108, 109, 111, 112, 116, 30,140,142,162,163,164,166,167,170,171,174,176,180,182,2000,2001,2050,2150 (BYK Chemie Co., Ltd.) and the like.
In addition, an oligomer or a polymer having a polar group at the molecular terminal or side chain, such as an acrylic copolymer, can also be suitably used as another pigment dispersant.

その他の顔料分散剤を用いる場合、該顔料分散剤は、無機顔料に対して、5〜20質量%であることが好ましく、5〜10質量%であることがより好ましい。   When other pigment dispersants are used, the pigment dispersant is preferably 5 to 20% by mass and more preferably 5 to 10% by mass with respect to the inorganic pigment.

(C)重合開始剤
本発明の黒色硬化性組成物は、重合開始剤を含有する。
本発明の黒色硬化性組成物における重合開始剤は、光や熱により分解し、後述する重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長300〜500nmの領域に吸収を有するものであることが好ましい。
(C) Polymerization initiator The black curable composition of this invention contains a polymerization initiator.
The polymerization initiator in the black curable composition of the present invention is a compound that is decomposed by light or heat and starts and accelerates polymerization of a polymerizable compound described later, and has an absorption in a wavelength region of 300 to 500 nm. It is preferable.

重合開始剤として具体的には、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物が挙げられる。
重合開始剤としては、オキシムエステル化合物及びヘキサアリールビイミダゾール化合物が、残渣の低減及び遮光膜と該遮光膜の被形成面(基板等)との密着性の観点から特に好ましく、特にヘキサアリールビイミダゾール化合物が最も好ましい。
Specific examples of the polymerization initiator include, for example, organic halogenated compounds, oxydiazole compounds, carbonyl compounds, ketal compounds, benzoin compounds, organic peroxide compounds, azo compounds, coumarin compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boric acid. Examples include compounds, disulfonic acid compounds, oxime ester compounds, onium salt compounds, acylphosphine (oxide) compounds, and hexaarylbiimidazole compounds.
As the polymerization initiator, an oxime ester compound and a hexaarylbiimidazole compound are particularly preferable from the viewpoints of residue reduction and adhesion between the light-shielding film and a surface on which the light-shielding film is formed (substrate or the like), and particularly hexaarylbiimidazole. Compounds are most preferred.

オキシムエステル化合物としては、より具体的には、例えば、特開2006−78749号公報の段落番号[0081]〜[0100]、[0101]〜[0139]等に記載される重合開始剤が挙げられる。   More specific examples of the oxime ester compound include polymerization initiators described in paragraph numbers [0081] to [0100] and [0101] to [0139] of JP-A-2006-78749. .

好適なオキシムエステル化合物としては、電子部品用途等の感光性組成物の光重合開始剤として知られている公知の化合物を使用することができる。例えば、特開昭57−116047、特開昭61−24558、特開昭62−201859、特開昭62−286961、特開平7−278214、特開2000−80068、特開2001−233842、特表2004−534797、特表2002−538241、特開2004−359639、特開2005−97141、特開2005−220097、WO2005−080337A1、特表2002−519732、特開2001−235858、特開2005−227525などの各公報に記載の化合物から選択して使用することができる。   As a suitable oxime ester compound, a known compound known as a photopolymerization initiator of a photosensitive composition for use in electronic parts can be used. For example, JP-A-57-116047, JP-A-61-24558, JP-A-62-2201859, JP-A-62-286961, JP-A-7-278214, JP-A-2000-80068, JP-A-2001-233842, Special Tables. 2004-534797, JP 2002-538241, JP 2004-359639, JP 2005-97141, JP 2005-220097, WO 2005-080337A1, JP 2002-518732, JP 2001-235858, JP 2005-227525, etc. These compounds can be selected from the compounds described in each of the above publications.

一般にオキシムエステル化合物は、365nmや405nm等の近紫外領域での吸収が小さいため低感度であるが、増感剤により、近紫外線領域の感光性を高め、高感度化されることが知られている。またアミン類やチオール等の共増感剤との併用により、有効ラジカル発生量を増加することが知られているが実用的には更なる高感度が求められていた。
本発明においては365nmや405nm等の近紫外領域の吸収が小さいオキシムエステル化合物でも、増感剤と併用することによって著しく高感度化され実用的な感度まで到達することができる。
In general, the oxime ester compound has low sensitivity in the near ultraviolet region such as 365 nm and 405 nm, and thus has low sensitivity. However, it is known that the sensitizer increases the sensitivity in the near ultraviolet region and increases the sensitivity. Yes. Further, it is known that the combined use with cosensitizers such as amines and thiols increases the amount of effective radicals generated, but practically higher sensitivity has been required.
In the present invention, even an oxime ester compound having a small absorption in the near ultraviolet region such as 365 nm or 405 nm can be remarkably increased in sensitivity by using in combination with a sensitizer and reach a practical sensitivity.

ここでオキシムエステル化合物は380nm〜480nmの領域に吸収が小さく、着色、特に黄着色が小さいので、本発明の主たる用途である画像表示装置用のカラーフィルタに用いたときに、色純度の高い画像が得られる。また他の用途である固体撮像素子用の色分解用カラーフィルタに用いたときには、解像力の高い色信号が得られるので高解像力の固体撮像素子が得られる。   Here, since the oxime ester compound has a small absorption in the region of 380 nm to 480 nm and has a small coloration, particularly yellow coloration, an image having a high color purity when used in a color filter for an image display device which is the main use of the present invention. Is obtained. In addition, when used in a color separation color filter for a solid-state image pickup device, which is another application, a color signal with high resolution can be obtained, so that a solid-state image pickup device with high resolution can be obtained.

オキシムエステル化合物としては、380nm〜480nmの範囲の吸収が小さく、かつ分解効率の高い化合物か、もしくは380nm〜480nmの範囲の吸収が大きくても、光分解により領域に吸収が小さくなる化合物(副生成物の吸収が短波長)である化合物が好ましい。
以下、オキシムエステル化合物の具体例を示す。
As the oxime ester compound, a compound having a small absorption in the range of 380 nm to 480 nm and a high decomposition efficiency, or a compound having a small absorption in the region by photolysis even if the absorption in the range of 380 nm to 480 nm is large (by-product) The compound whose absorption of a thing is a short wavelength) is preferable.
Specific examples of oxime ester compounds are shown below.

ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、例えば、特公平6−29285号公報、米国特許第3,479,185号、同第4,311,783号、同第4,622,286号等の各明細書に記載の種々の化合物、具体的には、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル))4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o,o’−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。   As the hexaarylbiimidazole compound, for example, JP-B-6-29285, US Pat. Nos. 3,479,185, 4,311,783, 4,622,286, etc. And, specifically, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-bromophenyl) )) 4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o, p-dichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2 ′ -Bis (o-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetra (m-methoxyphenyl) biimidazole, 2,2'-bis (o, o'-dichlorophenyl) -4,4', 5 5'-tetraphenylbi Dazole, 2,2′-bis (o-nitrophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-methylphenyl) -4,4 ′, 5 Examples include 5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-trifluorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, and the like.

本発明の黒色硬化性組成物における重合開始剤の含有量は、黒色硬化性組成物の全固形分中、0.1〜30質量%が好ましく、1〜25質量%がより好ましく、2〜20質量%が特に好ましい。重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   As for content of the polymerization initiator in the black curable composition of this invention, 0.1-30 mass% is preferable in the total solid of a black curable composition, 1-25 mass% is more preferable, 2-20 Mass% is particularly preferred. A polymerization initiator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の黒色硬化性組成には、用いる重合開始剤によっては、連鎖移動剤を加えると好ましい。連鎖移動剤としては、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルやチオール系化合物が挙げられる。チオール系化合物としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプト-1-フェニルベンズイミダゾール、3-メルカプトプロピオン酸、などを単独または2種以上混合して使用することができる。特に、ヘキサアリールビイミダゾール化合物とチオール系化合物を組み合わせて用いることが、残渣及び密着性の観点から好ましい。   Depending on the polymerization initiator used, it is preferable to add a chain transfer agent to the black curable composition of the present invention. Examples of chain transfer agents include N, N-dialkylaminobenzoic acid alkyl esters and thiol compounds. As the thiol-based compound, for example, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercapto-1-phenylbenzimidazole, 3-mercaptopropionic acid, or the like can be used alone or in combination. In particular, it is preferable to use a combination of a hexaarylbiimidazole compound and a thiol compound from the viewpoint of residue and adhesion.

(D)重合性化合物
本発明の黒色硬化性組成物は、重合性化合物を含有する。
重合性化合物としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物が好ましい。
(D) Polymerizable compound The black curable composition of this invention contains a polymeric compound.
As the polymerizable compound, a compound having at least one addition-polymerizable ethylenically unsaturated group and having a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure is preferable.

前記少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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、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ヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号公報に記載のウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号公報に記載のポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートを挙げることができる。
更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
Examples of the compound having at least one addition-polymerizable ethylenically unsaturated group and having a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure include, for example, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, Monofunctional acrylates and methacrylates such as phenoxyethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, hexanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (acryloyloxypropyl) Ether, tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, polyfunctional alcohols such as glycerin and trimethylolethane, and the addition of ethylene oxide and propylene oxide followed by (meth) acrylate conversion, poly (pentaerythritol or dipentaerythritol poly ( (Meth) acrylate, urethane acrylates described in JP-B-48-41708, JP-B-50-6034, JP-A-51-37193, JP-A-48-64183, JP-B-49-43191 Polyfunctional acrylates and methacrylates such as polyester acrylates described in JP-B-52-30490 and epoxy acrylates which are reaction products of epoxy resins and (meth) acrylic acid can be mentioned.
Furthermore, the Japan Adhesion Association Vol. 20, No. 7, pages 300 to 308, those introduced as photocurable monomers and oligomers can also be used.

また、特開平10−62986号公報において一般式(1)及び(2)としてその具体例と共に記載の、前記多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、重合性化合物として用いることができる。   In addition, a compound which has been (meth) acrylated after adding ethylene oxide or propylene oxide to the polyfunctional alcohol described in JP-A-10-62986 as general formulas (1) and (2) together with specific examples thereof. Can be used as a polymerizable compound.

中でも、重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びこれらのアクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。   Among these, as the polymerizable compound, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and a structure in which these acryloyl groups are interposed via ethylene glycol and propylene glycol residues are preferable. These oligomer types can also be used.

また、重合性化合物としては、特公昭48−41708号、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、重合性化合物として、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによって、非常に感光スピードに優れた硬化性組成物を得ることができる。
重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ社製)、UA−7200」(新中村化学社製、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)などが挙げられる。
また、重合性化合物としては、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適であり、市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートであるTO−756、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートであるTO−1382などが挙げられる。
本発明に用いられる重合性化合物としては、4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
Examples of the polymerizable compound include urethane acrylates described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, and JP-B-2-16765, Also suitable are urethane compounds having an ethylene oxide-based skeleton described in 58-49860, JP-B 56-17654, JP-B 62-39417, and JP-B 62-39418. Further, as polymerizable compounds, addition polymerizable compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-1-105238 are exemplified. By using it, it is possible to obtain a curable composition having an extremely excellent photosensitive speed.
Commercially available polymerizable compounds include urethane oligomers UAS-10, UAB-140 (manufactured by Sanyo Kokusaku Pulp Co., Ltd.), UA-7200 "(manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA- 306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600 (manufactured by Kyoeisha) and the like.
Further, as the polymerizable compound, ethylenically unsaturated compounds having an acid group are also suitable. Examples of commercially available products include TO-756, which is a carboxyl group-containing trifunctional acrylate manufactured by Toagosei Co., Ltd., and carboxyl. And TO-1382 which is a group-containing pentafunctional acrylate.
The polymerizable compound used in the present invention is more preferably a tetrafunctional or higher acrylate compound.

重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合性化合物の黒色硬化性組成物中における含有量としては、質量換算で全固形分100部に対して、3〜55部が好ましく、より好ましくは10〜50部である。(B)重合性化合物の含有量が前記範囲内において、十分な硬化反応が進行する。
A polymeric compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
As content in the black curable composition of a polymeric compound, 3-55 parts are preferable with respect to 100 parts of total solids in mass conversion, More preferably, it is 10-50 parts. (B) When the content of the polymerizable compound is within the above range, a sufficient curing reaction proceeds.

(E)アルカリ可溶性樹脂
本発明の黒色硬化性組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含有する。
本発明において使用しうるアルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基(例えばカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基など)を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。
(E) Alkali-soluble resin The black curable composition of this invention contains alkali-soluble resin.
The alkali-soluble resin that can be used in the present invention is a linear organic polymer, and at least 1 in a molecule (preferably a molecule having an acrylic copolymer or a styrene copolymer as a main chain). It can be appropriately selected from alkali-soluble resins having two groups that promote alkali solubility (for example, carboxyl group, phosphoric acid group, sulfonic acid group, hydroxyl group, etc.).

アルカリ可溶性樹脂としてより好ましいものは、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等、並びに側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等のアクリル系共重合体のものが挙げられる。   More preferable as the alkali-soluble resin is a polymer having a carboxylic acid in the side chain, for example, JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, JP-B-54-25957, JP-A-54-25957, A methacrylic acid copolymer, an acrylic acid copolymer, an itaconic acid copolymer, a crotonic acid copolymer, maleic acid as described in JP-A-59-53836 and JP-A-59-71048 Copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, etc., as well as those of acrylic copolymers such as acidic cellulose derivatives having a carboxylic acid in the side chain, and polymers having a hydroxyl group with an acid anhydride added. It is done.

アルカリ可溶性樹脂の酸価としては、20〜200mgKOH/g、好ましくは30〜150mgKOH/g、更に好ましくは50〜120mgKOH/gの範囲のものが好ましい。   The acid value of the alkali-soluble resin is preferably 20 to 200 mgKOH / g, preferably 30 to 150 mgKOH / g, and more preferably 50 to 120 mgKOH / g.

アルカリ可溶性樹脂としては、特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他の単量体との共重合体であることが好適である。   The alkali-soluble resin is particularly preferably a copolymer of (meth) acrylic acid and another monomer copolymerizable therewith.

(メタ)アクリル酸と共重合可能な他の単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、ビニル化合物などが挙げられる。ここで、アルキル基及びアリール基の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。
アルキル(メタ)アクリレート、及びアリール(メタ)アクリレートとしては、CH=C(R)(COOR)〔ここで、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、Rは炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数6〜12のアラルキル基を表す。〕、具体的にはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(アルキルは炭素数1〜8のアルキル基)、ヒドロキシグリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等を挙げることができる。
Examples of other monomers copolymerizable with (meth) acrylic acid include alkyl (meth) acrylates, aryl (meth) acrylates, and vinyl compounds. Here, the hydrogen atom of the alkyl group and the aryl group may be substituted with a substituent.
As alkyl (meth) acrylate and aryl (meth) acrylate, CH 2 ═C (R 1 ) (COOR 3 ) [wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 3 Represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms. ], Specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, octyl ( (Meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tolyl (meth) acrylate, naphthyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate (alkyl is an alkyl having 1 to 8 carbon atoms) Group), hydroxyglycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate and the like.

また、アルカリ可溶性樹脂としては、分子側鎖にポリアルキレンオキサイド鎖を有する樹脂も好ましいものである。該ポリアルキレンオキサイド鎖としては、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリテトラメチレングリコール鎖あるいはこれらの併用も可能であり、その末端は水素原子あるいは直鎖もしくは分岐のアルキル基である。
ポリエチレンオキシド鎖、及びポリプロピレンオキシド鎖の繰り返し単位数は1〜20が好ましく、2〜12がより好ましい。これらの側鎖にポリアルキレンオキサイド鎖を有するアクリル系共重合体としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレートなどおよびこれらの末端OH基をアルキル封鎖した化合物、例えばメトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレートなどを共重合成分とするアクリル系共重合体が挙げられる。
As the alkali-soluble resin, a resin having a polyalkylene oxide chain in the molecular side chain is also preferable. The polyalkylene oxide chain may be a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polytetramethylene glycol chain, or a combination thereof, and the terminal is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group.
1-20 are preferable and, as for the number of repeating units of a polyethylene oxide chain and a polypropylene oxide chain, 2-12 are more preferable. Examples of the acrylic copolymer having a polyalkylene oxide chain in the side chain include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, and polypropylene glycol mono (meta). ) Acrylate, poly (ethylene glycol-propylene glycol) mono (meth) acrylate, and the like, and compounds in which these terminal OH groups are alkyl-blocked, such as methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, methoxypoly ( An acrylic copolymer having ethylene glycol-propylene glycol) mono (meth) acrylate or the like as a copolymerization component may be mentioned.

また、前記ビニル化合物としては、CH=CR〔ここで、Rは炭素数6〜10の芳香族炭化水素環を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。〕具体的には、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、ビニルアセテート、N−ビニルピロリドン、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー等を挙げることができる。
これら共重合可能な他の単量体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。好ましい共重合可能な他の単量体は、アルキル(メタ)アクリレート(アルキルは炭素数2から4のアルキル基)、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及びスチレンである。
In addition, as the vinyl compound, CH 2 = CR 2 R 4 [wherein R 2 represents an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms, and R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Represents. Specific examples include styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, acrylonitrile, vinyl acetate, N-vinyl pyrrolidone, polystyrene macromonomer, polymethyl methacrylate macromonomer, and the like.
These other copolymerizable monomers can be used singly or in combination of two or more. Other preferable copolymerizable monomers are alkyl (meth) acrylate (alkyl is an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms), phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate and styrene.

これらの中では特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体が好適である。   Of these, benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymers and multi-component copolymers composed of benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid / other monomers are particularly suitable.

これらのアクリル系樹脂は、20〜100mgKOH/gの範囲の酸価を有することが、残渣及びウエハレベルレンズおける遮光膜のパターン形状の観点から好ましく、30〜80mgKOH/gの範囲の酸価を有することが最も好ましい。また、アクリル系樹脂の重量平均分子量Mw(GPC法で測定されたポリスチレン換算値)は、本発明の黒色硬化性組成物を塗布等の工程上使用しやすい粘度範囲を実現するために、また膜強度を確保するために、2,000〜100,000であることが好ましく、より好ましくは3,000〜50,000である。   These acrylic resins preferably have an acid value in the range of 20 to 100 mgKOH / g from the viewpoint of the residue and the pattern shape of the light-shielding film in the wafer level lens, and have an acid value in the range of 30 to 80 mgKOH / g. Most preferred. In addition, the weight average molecular weight Mw (polystyrene conversion value measured by GPC method) of the acrylic resin is used in order to realize a viscosity range in which the black curable composition of the present invention can be easily used in a process such as coating. In order to ensure the strength, it is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000.

アクリル系樹脂の酸価を上記で特定した範囲とするには、各単量体の共重合割合を適切に調整することで容易に行うことができる。また、質量平均分子量の範囲を上記範囲とするには、単量体の共重合の際に、重合方法に応じた連鎖移動剤を適切な量使用することにより容易に行うことができる。
アクリル系樹脂は、例えば、それ自体公知のラジカル重合法により製造することができる。ラジカル重合法でアクリル系樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、溶媒の種類等々の重合条件は、当業者であれば容易に設定することができるし、条件設定が可能である。
In order to make the acid value of acrylic resin into the range specified above, it can carry out easily by adjusting the copolymerization ratio of each monomer appropriately. Further, the range of the mass average molecular weight can be easily set by using an appropriate amount of a chain transfer agent according to the polymerization method when the monomers are copolymerized.
The acrylic resin can be produced, for example, by a radical polymerization method known per se. Polymerization conditions such as temperature, pressure, type and amount of radical initiator, type of solvent, etc. when producing an acrylic resin by radical polymerization can be easily set by those skilled in the art. Is possible.

本発明の黒色硬化性組成物にアルカリ可溶性樹脂を添加する際の添加量としては、組成物の全固形分の5〜90質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。アルカリ可溶性樹脂がこの範囲であれば、適度な膜強度が向上し、現像での溶解性のコントロールがし易くなるので好ましい。また所望する厚さの塗膜が得やすくなる点で好ましい。特に、広幅で大面積の基板への塗布に好適なスリット塗布に対して得率が高く良好な塗膜を得ることができる。   The addition amount when adding the alkali-soluble resin to the black curable composition of the present invention is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, based on the total solid content of the composition. . If the alkali-soluble resin is within this range, it is preferable because an appropriate film strength is improved and the solubility during development can be easily controlled. Moreover, it is preferable at the point which becomes easy to obtain the coating film of desired thickness. In particular, a good coating can be obtained with a high yield for slit coating suitable for coating on a wide substrate having a large area.

また、本発明における黒色硬化性組成物の架橋効率を向上させるために、ポリマーの側鎖に重合性二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ましい。
特に、側鎖に(メタ)アクリロイル基を含有するアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ましい。これにより、感度が向上し、且つ遮光膜の形成領域外における残渣が低減する。該残渣の低減は、(メタ)アクリロイル基が有する不飽和結合が無機顔料と吸着するためであると推定している。
Moreover, in order to improve the crosslinking efficiency of the black curable composition in this invention, it is preferable to use alkali-soluble resin which has a polymerizable double bond in the side chain of a polymer.
In particular, an alkali-soluble resin containing a (meth) acryloyl group in the side chain is preferably used. Thereby, the sensitivity is improved and the residue outside the light shielding film forming region is reduced. The reduction of the residue is presumed to be because the unsaturated bond of the (meth) acryloyl group is adsorbed with the inorganic pigment.

重合性二重結合を含有するポリマーの例を以下に示すが、COOH基、OH基等のアルカリ可溶性基と炭素炭素間不飽和結合が含まれていれば下記に限定されない。
(1)予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂
(2)カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂
(3)酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂
(4)OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂
上記のうち、特に(1)及び(2)の樹脂が好ましい。
Examples of the polymer containing a polymerizable double bond are shown below. However, the polymer is not limited to the following as long as it contains an alkali-soluble group such as a COOH group and an OH group and a carbon-carbon unsaturated bond.
(1) Urethane modification obtained by reacting an isocyanate group and an OH group in advance, leaving one unreacted isocyanate group and reacting at least one (meth) acryloyl group with an acrylic resin containing a carboxyl group Polymerized double bond-containing acrylic resin (2) Unsaturated group-containing acrylic resin obtained by reaction of an acrylic resin containing a carboxyl group and a compound having both an epoxy group and a polymerizable double bond in the molecule (3) Acid Pendant type epoxy acrylate resin (4) A polymerizable double bond-containing acrylic resin obtained by reacting an acrylic resin containing an OH group with a dibasic acid anhydride having a polymerizable double bond Among the above, in particular, (1) and (2 ) Is preferred.

本発明における重合性二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂の酸価としては、好ましくは30〜150mgKOH/g、より好ましくは35〜120mgKOH/gである。また、該アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては好ましくは2,000〜50,000であり、より好ましくは3,000〜30,000である。
重合性二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂の具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレートと、メタクリル酸と、これらと共重合可能なアクリル系若しくはビニル系化合物等のモノマーとの共重合体に、OH基に対し反応性を有するエポキシ環と炭素間不飽和結合基を有する化合物(例えばグリシジルアクリレートなどの化合物)を反応させて得られる化合物、等を使用できる。
OH基との反応ではエポキシ環のほかに酸無水物、イソシアネート基、アクリロイル基を有する化合物も使用できる。また、特開平6−102669号公報、特開平6−1938号公報に記載のエポキシ環を有する化合物にアクリル酸のような不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物に、飽和もしくは不飽和多塩基酸無水物を反応させて得られる反応物も使用できる。また、重合性二重結合を有するアルカリ樹脂の重合性基を有する繰り返し単位は、樹脂に対し5〜60質量%含有されることが好ましく、10〜40質量%含有されることがさらに好ましい。
The acid value of the alkali-soluble resin having a polymerizable double bond in the present invention is preferably 30 to 150 mgKOH / g, more preferably 35 to 120 mgKOH / g. The weight average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin is preferably 2,000 to 50,000, more preferably 3,000 to 30,000.
Specific examples of the alkali-soluble resin having a polymerizable double bond include, for example, a copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid, and a monomer such as an acrylic or vinyl compound copolymerizable with these. , A compound obtained by reacting an epoxy ring having reactivity with an OH group and a compound having a carbon-carbon unsaturated bond group (for example, a compound such as glycidyl acrylate) can be used.
In the reaction with the OH group, a compound having an acid anhydride, an isocyanate group, or an acryloyl group in addition to the epoxy ring can be used. Further, a compound obtained by reacting an unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid with a compound having an epoxy ring described in JP-A-6-102669 and JP-A-6-1938 is saturated or unsaturated polybasic. A reaction product obtained by reacting an acid anhydride can also be used. In addition, the repeating unit having a polymerizable group of an alkali resin having a polymerizable double bond is preferably contained in an amount of 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, based on the resin.

COOH基のようなアルカリ可溶化基と炭素間不飽和基とを併せ持つ化合物として、例えば、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製);Photomer 6173(COOH基含有Polyurethane acrylic oligomer、Diamond Shamrock Co.Ltd.,製);ビスコートR−264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業(株)製);サイクロマーPシリーズ、プラクセルCF200シリーズ(いずれもダイセル化学工業(株)製);Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)製)、などが挙げられる。   Examples of the compound having both an alkali solubilizing group such as a COOH group and an intercarbon unsaturated group include, for example, Dynar NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.); Ltd .; Biscort R-264, KS resist 106 (both manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.); Cyclomer P series, Plaxel CF200 series (both manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.); Ebecryl 3800 (Daicel) And UCB Co., Ltd.).

本発明に用いるアルカリ可溶性樹脂は、(メタ)アクリル酸アルキル又はスチレンと、(メタ)アクリル酸との共重合体を(メタ)アクリル酸グリシジルで変性した樹脂が、最も好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルとしては、炭素数1〜10のアルキルを有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。   The alkali-soluble resin used in the present invention is most preferably a resin obtained by modifying a copolymer of alkyl (meth) acrylate or styrene and (meth) acrylic acid with glycidyl (meth) acrylate. As the alkyl (meth) acrylate, a (meth) acrylic acid ester having an alkyl having 1 to 10 carbon atoms is preferable. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, Examples include 2-ethylhexyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate.

(F)その他の着色剤
本発明においては、所望の遮光性を発現させるべく、公知の有機顔料や染料などの無機顔料以外の着色剤を併用することが可能である。
併用することができる着色剤としては、有機顔料では、例えば、特開2008−224982号公報段落番号〔0030〕〜〔0044〕に記載の顔料や、C.I.Pigment Green 58、C.I.Pigment Blue 79のCl置換基をOHに変更したものなどが挙げられる。これらの中でも、好ましく用いることができる有機顔料としては、以下のものを挙げることができる。但し、本発明における有機顔料はこれらに限定されるものではない。
C.I.Pigment Yellow 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185,
C.I.Pigment Orange 36,
C.I.Pigment Red 122,150,171,175,177,209,224,242,254、255
C.I.Pigment Violet 19,23,29、32,
C.I.Pigment Blue 15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,
C.I.Pigment Green 7,36,37、58
C.I.Pigment Black 1、7
(F) Other colorant In the present invention, it is possible to use a colorant other than inorganic pigments such as known organic pigments and dyes in order to develop desired light-shielding properties.
Examples of the colorant that can be used in combination include organic pigments such as pigments described in paragraph numbers [0030] to [0044] of JP-A-2008-224982, and C.I. I. Pigment Green 58, C.I. I. Pigment Blue 79 in which the Cl substituent is changed to OH. Among these, examples of the organic pigment that can be preferably used include the following. However, the organic pigment in the present invention is not limited to these.
C. I. Pigment Yellow 11, 24, 108, 109, 110, 138, 139, 150, 151, 154, 167, 180, 185
C. I. Pigment Orange 36,
C. I. Pigment Red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255
C. I. Pigment Violet 19, 23, 29, 32,
C. I. Pigment Blue 15: 1, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 60, 66,
C. I. Pigment Green 7, 36, 37, 58
C. I. Pigment Black 1, 7

着色剤として使用可能な染料としては、特に制限はなく、公知の染料を適宜選択して使用できる。例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報等に記載の染料が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as dye which can be used as a coloring agent, A well-known dye can be selected suitably and can be used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-90403, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-91102, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-94301, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-11614, No. 2592207, US Pat. No. 4,808,501. Specification, US Pat. No. 5,667,920, US Pat. No. 5,059,500, JP-A-5-333207, JP-A-6-35183, JP-A-6-51115 JP-A-6-194828, JP-A-8-21599, JP-A-4-249549, JP-A-10-123316, JP-A-11-302283, JP-A-7-286107, JP 2001-4823, JP-A-8-15522, JP-A-8-29771, JP-A-8-146215, JP-A-11-3434. 7, JP-A-8-62416, JP-A-2002-14220, JP-A-2002-14221, JP-A-2002-14222, JP-A-2002-14223, JP-A-8-302224 Examples thereof include dyes described in JP-A-8-73758, JP-A-8-179120, JP-A-8-151531, and the like.

染料としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化学構造を有する染料が好適に使用できる。   The dyes include pyrazole azo, anilino azo, triphenyl methane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, xanthene. Dyes having chemical structures such as phthalocyanine, phthalocyanine, benzopyran, and indigo can be suitably used.

本発明では、無機顔料と有機顔料との組み合わせにおいて、硬化性と遮光性を両立する組み合わせとして、無機顔料であるチタンブラックと、オレンジ顔料、赤顔料、及びバイオレット顔料から選択される少なくとも1種の有機顔料とを組み合わせることが好ましく、最も好ましくはチタンブラックと赤顔料の組み合わせである。   In the present invention, in a combination of an inorganic pigment and an organic pigment, at least one selected from an inorganic pigment, titanium black, an orange pigment, a red pigment, and a violet pigment, as a combination that achieves both curability and light shielding properties. A combination with an organic pigment is preferred, and a combination of titanium black and a red pigment is most preferred.

(G)増感剤
本発明の黒色硬化性組成物には、重合開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。
本発明に用いることができる増感剤としては、併用する重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
増感剤の好ましい例としては、特開2008−214395号公報の段落番号〔0085〕〜〔0098〕に記載された化合物を挙げることができる。
増感剤の含有量は、感度と保存安定性の観点から、黒色硬化性組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜20質量%の範囲がより好ましく、2〜15質量%の範囲が更に好ましい。
(G) Sensitizer The black curable composition of the present invention may contain a sensitizer for the purpose of improving the radical generation efficiency of the polymerization initiator and increasing the photosensitive wavelength.
As the sensitizer that can be used in the present invention, a sensitizer that is sensitized by an electron transfer mechanism or an energy transfer mechanism to the polymerization initiator used in combination is preferable.
Preferable examples of the sensitizer include compounds described in paragraph numbers [0085] to [0098] of JP-A-2008-214395.
The content of the sensitizer is preferably in the range of 0.1 to 30% by mass and preferably in the range of 1 to 20% by mass with respect to the mass of the total solid content of the black curable composition from the viewpoint of sensitivity and storage stability. Is more preferable, and the range of 2 to 15% by mass is still more preferable.

(H)重合禁止剤
本発明の黒色硬化性組成物には、該組成物の製造中或いは保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の重合禁止剤を添加することが望ましい。
重合禁止剤としては、公知の熱重合防止剤を用いることができ、具体的には、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。
熱重合防止剤の添加量は、黒色硬化性組成物の全固形分に対し約0.01〜約5質量%が好ましい。
また、必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、該高級脂肪酸誘導体等を塗布後の乾燥の過程で塗布膜の表面に偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体等の添加量は、全組成物の約0.5〜約10質量%が好ましい。
(H) Polymerization inhibitor A small amount of polymerization inhibitor should be added to the black curable composition of the present invention to prevent unnecessary thermal polymerization of the polymerizable compound during the production or storage of the composition. Is desirable.
As the polymerization inhibitor, known thermal polymerization inhibitors can be used. Specifically, hydroquinone, p-methoxyphenol, di-t-butyl-p-cresol, pyrogallol, t-butylcatechol, benzoquinone, 4 , 4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), N-nitrosophenylhydroxyamine primary cerium salt and the like.
The addition amount of the thermal polymerization inhibitor is preferably about 0.01 to about 5% by mass with respect to the total solid content of the black curable composition.
Further, if necessary, in order to prevent polymerization inhibition by oxygen, a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide is added, and the coating film is applied in the drying process after coating the higher fatty acid derivative. The surface may be unevenly distributed. The addition amount of the higher fatty acid derivative or the like is preferably about 0.5 to about 10% by mass of the total composition.

(I)密着向上剤
本発明の黒色硬化性組成物には、遮光膜と該遮光膜の被形成面との密着性を向上させるために、密着向上剤を添加することができる。密着向上剤としては、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
シラン系カップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、が好ましく、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましく挙げられる。
密着向上剤の添加量は、黒色硬化性組成物の全固形分中0.5〜30質量%が好ましく、0.7〜20質量%がより好ましい。
特に、本発明の黒色硬化性組成物により、ガラス基板上にウエハレベルレンズを作製する場合には、感度向上の観点から、密着向上剤を添加することが好ましい。
(I) Adhesion improver An adhesion improver can be added to the black curable composition of the present invention in order to improve the adhesion between the light shielding film and the surface on which the light shielding film is formed. Examples of the adhesion improver include a silane coupling agent and a titanium coupling agent.
Silane coupling agents include γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, and γ-mercaptopropyltrimethoxy. Silane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and phenyltrimethoxysilane are preferable, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is preferable.
0.5-30 mass% is preferable in the total solid of a black curable composition, and, as for the addition amount of an adhesion improving agent, 0.7-20 mass% is more preferable.
In particular, when a wafer level lens is produced on a glass substrate with the black curable composition of the present invention, it is preferable to add an adhesion improver from the viewpoint of improving sensitivity.

(J)その他の添加剤
更に、黒色硬化性組成物には、増感色素や開始剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる目的、或いは、酸素による光重合性化合物の重合阻害を抑制する等の目的で、共増感剤を含有してもよい。また、硬化皮膜の物性を改良するための界面活性剤、希釈剤、可塑剤、感脂化剤等の公知の添加剤を必要に応じて加えてもよい。
(J) Other additives Further, the black curable composition has a purpose of further improving the sensitivity of the sensitizing dye and the initiator to the active radiation, or suppressing polymerization inhibition of the photopolymerizable compound by oxygen. For the purpose, a co-sensitizer may be contained. Moreover, you may add well-known additives, such as surfactant for improving the physical property of a cured film, a diluent, a plasticizer, a fat-sensitizing agent, as needed.

本発明の黒色硬化性組成物は、既述の(A)無機顔料(好ましくは、顔料分散剤を含む顔料分散組成物として)、(B)特定樹脂、(C)重合開始剤、(D)重合性化合物、(E)アルカリ可溶性樹脂、及び、所望により併用される各種添加剤を、溶剤と共に含有させ、これに必要に応じて界面活性剤等の添加剤を混合し調製することができる。   The black curable composition of the present invention comprises the above-mentioned (A) inorganic pigment (preferably as a pigment dispersion composition containing a pigment dispersant), (B) a specific resin, (C) a polymerization initiator, (D) A polymerizable compound, (E) an alkali-soluble resin, and various additives that are used in combination together with a solvent may be contained together with a solvent, and an additive such as a surfactant may be mixed therewith as necessary.

本発明のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物は、上述の構成とすることにより、高感度で硬化し、遮光性に優れ、且つ高精細な遮光膜(遮光性パターン)を形成することができる。また、ウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物は、現像性に優れることから、遮光膜の形成領域外においては、黒色硬化性組成物由来の残渣物の残留が低減される。   The black curable composition for a wafer level lens of the present invention can be cured with high sensitivity, excellent in light shielding properties, and can form a light shielding film (light shielding pattern) with high definition by adopting the above-described configuration. . Moreover, since the black curable composition for wafer level lenses is excellent in developability, the residue of the residue derived from the black curable composition is reduced outside the formation region of the light shielding film.

<ウエハレベルレンズ>
本発明のウエハレベルレンズは、基板上に存在するレンズの周縁部に、本発明の黒色硬化性組成物を用いて得られた遮光膜を有することを特徴とする。
以下、図面を参照して、本発明のウエハレベルレンズについて説明する。
<Wafer level lens>
The wafer level lens of this invention has the light shielding film obtained using the black curable composition of this invention in the peripheral part of the lens which exists on a board | substrate.
The wafer level lens of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、複数のウエハレベルレンズを有するウエハレベルレンズアレイの構成の一例を示す平面図である。
図1に示されるように、ウエハレベルレンズアレイは、基板10と、該基板10に配列されたレンズ12と、を備えている。ここで、図1では、複数のレンズ12は、基板10に対して2次元に配列されているが、1次元に配列されていてもよい。
また、図2は、図1に示すA−A線断面図である。
図2に示すように、ウエハレベルレンズアレイにおいて、基板10に配列された複数のレンズ12の間には、レンズ12以外の箇所からの光透過を防止する遮光膜14が設けられている。
本発明のウエハレベルレンズは、基板10上に存在する1つのレンズ12とその周縁部に設けられた遮光膜14により構成される。本発明の黒色硬化性組成物は、この遮光膜14の形成に用いられる。
FIG. 1 is a plan view showing an example of the configuration of a wafer level lens array having a plurality of wafer level lenses.
As shown in FIG. 1, the wafer level lens array includes a substrate 10 and lenses 12 arranged on the substrate 10. Here, in FIG. 1, the plurality of lenses 12 are two-dimensionally arranged with respect to the substrate 10, but may be arranged one-dimensionally.
2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in the wafer level lens array, a light shielding film 14 that prevents light from being transmitted from places other than the lens 12 is provided between the plurality of lenses 12 arranged on the substrate 10.
The wafer level lens of the present invention is composed of one lens 12 existing on the substrate 10 and a light shielding film 14 provided on the peripheral edge thereof. The black curable composition of the present invention is used for forming the light shielding film 14.

以下、図1のように、複数のレンズ12が、基板10に対して2次元に配列されているウエハレベルレンズアレイの構成を例に説明する。   Hereinafter, a configuration of a wafer level lens array in which a plurality of lenses 12 are two-dimensionally arranged with respect to the substrate 10 as shown in FIG. 1 will be described as an example.

レンズ12は、一般的には、基板10と同じ材料から構成され、該基板10上に一体的に成形されるか、或いは、別の構造体として成形され、基板上に固定化されたものである。ここでは、一例を挙げたが、本発明のウエハレベルレンズは、この態様に限定されず、多層構造をとるもの、ダイシングによりレンズモジュールに分離されたものなど種々の態様をとり得る。   The lens 12 is generally made of the same material as the substrate 10 and is molded integrally on the substrate 10 or formed as a separate structure and fixed on the substrate. is there. Although an example is given here, the wafer level lens of the present invention is not limited to this mode, and can take various modes such as a multi-layer structure and a lens module separated by dicing.

レンズ12を形成する材料としては、例えば、ガラスを挙げることができる。ガラスは種類が豊富であり、高屈折率を有するものを選択できるので、大きなパワーを持たせたいレンズの素材に好適である。また、ガラスは耐熱性に優れ、撮像ユニット等へのリフロー実装に耐えるという利点をも有する。   Examples of the material for forming the lens 12 include glass. There are many types of glass, and a glass having a high refractive index can be selected. Therefore, the glass is suitable for a lens material that requires a large power. Further, glass has excellent heat resistance, and has an advantage of withstanding reflow mounting on an imaging unit or the like.

レンズ12を形成する他の材料としては、樹脂が挙げられる。樹脂は加工性に優れており、型等でレンズ面を簡易且つ安価に形成するのに適している。   Resin is mentioned as another material which forms the lens 12. FIG. Resin is excellent in processability and is suitable for forming a lens surface easily and inexpensively with a mold or the like.

ウエハレベルレンズの形成には、エネルギー硬化性の樹脂を用いることが好ましい。該エネルギー硬化性の樹脂は、熱により硬化する樹脂、或いは活性エネルギー線の照射(例えば、熱、紫外線、電子線照射)により硬化する樹脂のいずれであってもよい。
撮像ユニットのリフロー実装を考慮すると、軟化点が例えば200℃以上といった、軟化点の比較的高い樹脂が好ましく、軟化点が250℃以上の樹脂がより好ましい。
以下、レンズ材料として好適な樹脂について説明する。
In forming the wafer level lens, it is preferable to use an energy curable resin. The energy curable resin may be either a resin curable by heat or a resin curable by irradiation with active energy rays (for example, heat, ultraviolet rays, or electron beam irradiation).
In consideration of reflow mounting of the imaging unit, a resin having a relatively high softening point such as 200 ° C. or higher is preferable, and a resin having a softening point of 250 ° C. or higher is more preferable.
Hereinafter, a resin suitable as a lens material will be described.

紫外線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性シリコン樹脂、紫外線硬化性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を例示することができる。エポキシ樹脂としては、線膨張係数が40〜80[10−6/K]で、屈折率が1.50〜1.70、好ましくは1.50〜1.65のものを用いることができる。 Examples of the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable silicon resin, an ultraviolet curable epoxy resin, and an acrylic resin. As the epoxy resin, those having a linear expansion coefficient of 40 to 80 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.50 to 1.70, preferably 1.50 to 1.65 can be used.

熱硬化性樹脂としては、熱硬化性シリコン樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等を例示できる。例えば、シリコン樹脂としては、線膨張係数が30〜160[10−6/K]で、屈折率が1.40〜1.55のものを用いることができる。エポキシ樹脂としては、線膨張係数が40〜80[10−6/K]で、屈折率が1.50〜1.70、好ましくは1.50〜1.65のものを用いることができる。フェノール樹脂としては、線膨張係数が30〜70[10−6/K]で、屈折率が1.50〜1.70のものを用いることができる。アクリル樹脂としては、線膨張係数が20〜60[10−6/K]で、屈折率が1.40〜1.60、好ましくは1.50〜1.60のものを用いることができる。 Examples of the thermosetting resin include a thermosetting silicone resin, a thermosetting epoxy resin, a thermosetting phenol resin, and a thermosetting acrylic resin. For example, a silicon resin having a linear expansion coefficient of 30 to 160 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.40 to 1.55 can be used. As the epoxy resin, those having a linear expansion coefficient of 40 to 80 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.50 to 1.70, preferably 1.50 to 1.65 can be used. As the phenol resin, one having a linear expansion coefficient of 30 to 70 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.50 to 1.70 can be used. As the acrylic resin, those having a linear expansion coefficient of 20 to 60 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.40 to 1.60, preferably 1.50 to 1.60 can be used.

これらの熱硬化性樹脂としては、市販品を用いることができ、具体的には、例えば、富士高分子工業株式会社製SMX−7852・SMX−7877、株式会社東芝製IVSM−4500、東レ・ダウコーニング社製SR−7010、等を例示することができる。   As these thermosetting resins, commercially available products can be used. Specifically, for example, SMX-7852 / SMX-7877 manufactured by Fuji Polymer Industries Co., Ltd., IVSM-4500 manufactured by Toshiba Corporation, Toray Dow Examples thereof include SR-7010 manufactured by Corning.

熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等を例示することができる。ポリカーボネートとしては、線膨張係数が60〜70[10−6/K]で、屈折率が1.40〜1.70、好ましくは1.50〜1.65のものを用いることができる。ポリサルフォン樹脂としては、線膨張係数が15〜60[10−6/K]で、屈折率が1.63のものを用いることができる。ポリエーテルサルフォン樹脂としては、線膨張係数が20〜60[10−6/K]で、屈折率が1.65のものを用いることができる。 Examples of the thermoplastic resin include polycarbonate resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, and the like. As the polycarbonate, one having a linear expansion coefficient of 60 to 70 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.40 to 1.70, preferably 1.50 to 1.65 can be used. As the polysulfone resin, one having a linear expansion coefficient of 15 to 60 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.63 can be used. As the polyethersulfone resin, one having a linear expansion coefficient of 20 to 60 [10 −6 / K] and a refractive index of 1.65 can be used.

なお、一般に、光学ガラスの線膨張係数は20℃で4.9〜14.3[10−6/K]であり、屈折率は波長589.3nmで1.4〜2.1である。また、石英ガラスの線膨張係数は0.1〜0.5[10−6/K]であり、屈折率は約1.45である。 In general, the linear expansion coefficient of optical glass is 4.9 to 14.3 [10 −6 / K] at 20 ° C., and the refractive index is 1.4 to 2.1 at a wavelength of 589.3 nm. Further, the linear expansion coefficient of quartz glass is 0.1 to 0.5 [10 −6 / K], and the refractive index is about 1.45.

レンズの形成に適用しうる硬化性の樹脂組成物としては、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から、硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には、常温で液体であり、粘度が1000mPa・s〜50000mPa・s程度のものが好ましい。   The curable resin composition that can be applied to the formation of the lens preferably has an appropriate fluidity before curing from the viewpoint of moldability such as mold shape transfer suitability. Specifically, it is liquid at room temperature and has a viscosity of about 1000 mPa · s to 50000 mPa · s.

一方、レンズの形成に適用しうる硬化性の樹脂組成物は、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。かかる観点から、硬化物のガラス転移温度は200℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、(1)単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、(2)剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段(例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、9,9’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平9−137043号公報、同10−67970号公報、特開2003−55316号公報、同2007−334018号公報、同2007−238883号公報等に記載の樹脂)、(3)無機微粒子など高Tgの物質を均一に分散させる手段(例えば、特開平5−209027号公報、同10−298265号公報等に記載)等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。   On the other hand, it is preferable that the curable resin composition that can be applied to the formation of the lens has a heat resistance that does not cause thermal deformation even after the reflow process after curing. From this viewpoint, the glass transition temperature of the cured product is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, and particularly preferably 300 ° C. or higher. In order to impart such high heat resistance to the resin composition, it is necessary to constrain the mobility at the molecular level, and as effective means, (1) means for increasing the crosslinking density per unit volume, (2) Means utilizing a resin having a rigid ring structure (for example, alicyclic structures such as cyclohexane, norbornane, tetracyclododecane, aromatic ring structures such as benzene and naphthalene, and cardo structures such as 9,9′-biphenylfluorene And resins having a spiro structure such as spirobiindane, specifically, for example, JP-A-9-137043, JP-A-10-67970, JP-A-2003-55316, JP-A-2007-334018, JP-A-2007-238883. (3) means for uniformly dispersing a substance having a high Tg such as inorganic fine particles (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5- 09027, JP-described), and the like in the 10-298265 Patent Publication. A plurality of these means may be used in combination, and it is preferable to make adjustments within a range that does not impair other characteristics such as fluidity, shrinkage, and refractive index characteristics.

形状転写精度の観点からは、硬化反応による体積収縮率が小さい、硬化性の樹脂組成物を用いることが好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることが特に好ましい。   From the viewpoint of shape transfer accuracy, it is preferable to use a curable resin composition having a small volume shrinkage due to the curing reaction. The curing shrinkage rate of the resin composition is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and particularly preferably 3% or less.

硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば、(1)高分子量の硬化剤(プレポリマーなど)を含む樹脂組成物(例えば、特開2001−19740号公報、同2004−302293号公報、同2007−211247号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は200〜100,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは500〜50,000の範囲であり、特に好ましくは1,000〜20,000の場合である。また該硬化剤の数平均分子量/硬化反応性基の数で計算される値が、50〜10,000の範囲にあることが好ましく、100〜5,000の範囲にあることがより好ましく、200〜3,000の範囲にあることが特に好ましい。)、(2)非反応性物質(有機/無機微粒子,非反応性樹脂等)を含む樹脂組成物(例えば、特開平6−298883号公報、同2001−247793号公報、同2006−225434号公報等に記載)、(3)低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物(例えば、開環重合性基;例えば、エポキシ基(例えば、特開2004−210932号公報等に記載)、オキセタニル基(例えば、特開平8−134405号公報等に記載)、エピスルフィド基(例えば、特開2002−105110号公報等に記載)、環状カーボネート基(例えば、特開平7−62065号公報等に記載)等)、エン/チオール硬化基(例えば、特開2003−20334号公報等に記載)、ヒドロシリル化硬化基(例えば、特開2005−15666号公報等に記載)等)、(4)剛直骨格樹脂(フルオレン、アダマンタン、イソホロン等)を含む樹脂組成物(例えば、特開平9−137043号公報等に記載)、(5)重合性基の異なる2種類のモノマーを含み相互貫入網目構造(いわゆるIPN構造)が形成される樹脂組成物(例えば、特開2006−131868号公報等に記載)、(6)膨張性物質を含む樹脂組成物(例えば、特開2004−2719号公報、特開2008−238417号公報等に記載)等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること(例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など)が物性最適化の観点からは好ましい。   Examples of the resin composition having a low curing shrinkage rate include (1) resin compositions containing a high molecular weight curing agent (such as a prepolymer) (for example, JP-A Nos. 2001-19740 and 2004-302293, The number average molecular weight of the high molecular weight curing agent is preferably in the range of 200 to 100,000, more preferably in the range of 500 to 50,000, and particularly preferably 1,000. The value calculated by the number average molecular weight of the curing agent / the number of curing reactive groups is preferably in the range of 50 to 10,000, and is preferably 100 to 5,000. More preferably in the range of 200 to 3,000), and (2) containing non-reactive substances (organic / inorganic fine particles, non-reactive resins, etc.). Resin compositions (for example, described in JP-A-6-298883, JP-A-2001-247793, JP-A-2006-225434, etc.), (3) Resin compositions containing low-shrinkage crosslinking reactive groups (for example, A ring-polymerizable group; for example, an epoxy group (for example, described in JP-A-2004-210932), an oxetanyl group (for example, described in JP-A-8-134405), an episulfide group (for example, JP-A-2002-2002) 105110, etc.), cyclic carbonate groups (for example, described in JP-A-7-62065, etc.), ene / thiol curing groups (for example, described in JP-A 2003-20334, etc.), hydrosilylation Curing group (for example, described in JP-A-2005-15666) and the like, and (4) rigid skeleton resin (fluorene, adamantane, isophor A resin composition (for example, described in JP-A-9-137043), and (5) an interpenetrating network structure (so-called IPN structure) including two types of monomers having different polymerizable groups. Resin composition (for example, described in JP-A-2006-131868), (6) Resin composition containing an expandable substance (for example, JP-A-2004-2719, JP-A-2008-238417, etc.) And the like can be suitably used in the present invention. In addition, it is preferable from the viewpoint of optimizing physical properties to use a plurality of curing shrinkage reducing means in combination (for example, a resin composition containing a prepolymer containing a ring-opening polymerizable group and fine particles).

本発明のウエハレベルレンズの形成には、高−低2種類以上のアッベ数の異なる樹脂組成物の使用が望ましい。
高アッベ数側の樹脂は、アッベ数(νd)が50以上であることが好ましく、より好ましくは55以上であり特に好ましくは60以上である。屈折率(nd)は1.52以上であることが好ましく、より好ましくは1.55以上であり、特に好ましくは1.57以上である。
このような樹脂組成物に含有される樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に、脂環構造を有する樹脂(例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平10−152551号公報、特開2002−212500号公報、同2003−20334号公報、同2004−210932号公報、同2006−199790号公報、同2007−2144号公報、同2007−284650号公報、同2008−105999号公報等に記載の樹脂)が好ましい。
For forming the wafer level lens of the present invention, it is desirable to use two or more types of resin compositions having different Abbe numbers.
The resin on the high Abbe number side preferably has an Abbe number (νd) of 50 or more, more preferably 55 or more, and particularly preferably 60 or more. The refractive index (nd) is preferably 1.52 or more, more preferably 1.55 or more, and particularly preferably 1.57 or more.
As the resin contained in such a resin composition, an aliphatic resin is preferable, and in particular, a resin having an alicyclic structure (for example, a cyclic structure such as cyclohexane, norbornane, adamantane, tricyclodecane, tetracyclododecane, etc.). Specifically, for example, JP-A-10-152551, JP-A-2002-212500, JP-A-2003-20334, JP-A-2004-210932, JP-2006-199790, and 2007-2144. No. 2007, No. 2007-284650, No. 2008-105999, etc.) are preferable.

低アッベ数側の樹脂は、アッベ数(νd)が30以下であることが好ましく、より好ましくは25以下であり特に好ましくは20以下である。屈折率(nd)は1.60以上であることが好ましく、より好ましくは1.63以上であり、特に好ましくは1.65以上である。
このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば、9,9’‐ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂(具体的には例えば、特開昭60−38411号公報、特開平10−67977号公報、特開2002−47335号公報、同2003−238884号公報、同2004−83855号公報、同2005−325331号公報、同2007−238883号公報、国際公開2006/095610号公報、特許第2537540号公報等に記載の樹脂等)が好ましい。
The resin on the low Abbe number side preferably has an Abbe number (νd) of 30 or less, more preferably 25 or less, and particularly preferably 20 or less. The refractive index (nd) is preferably 1.60 or more, more preferably 1.63 or more, and particularly preferably 1.65 or more.
Such a resin is preferably a resin having an aromatic structure. For example, a resin having a structure such as 9,9′-diarylfluorene, naphthalene, benzothiazole, benzotriazole (specifically, for example, JP-A-60- No. 38411, JP-A-10-67977, JP-A-2002-47335, 2003-23884, 2004-83855, 2005-325331, 2007-238883, International Publication. 2006/095610, the resin described in Japanese Patent No. 2537540, and the like) are preferable.

また、ウエハレベルレンズの形成に使用される樹脂組成物には、屈折率を高める目的やアッベ数を調整する目的のために、無機微粒子をマトリックス中に分散させてなる有機無機複合材料を使用することも好ましい態様である。
有機無機複合材料中の無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。
The resin composition used for forming the wafer level lens uses an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles are dispersed in a matrix for the purpose of increasing the refractive index or adjusting the Abbe number. This is also a preferred embodiment.
Examples of the inorganic fine particles in the organic-inorganic composite material include oxide fine particles, sulfide fine particles, selenide fine particles, and telluride fine particles. More specifically, for example, fine particles of zirconium oxide, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, niobium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, zinc sulfide, and the like can be given.

無機微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。
また、無機微粒子には、光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面をシリカやアルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸(カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等)、又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。
無機微粒子の数平均1次粒子サイズは、通常1nm〜1000nm程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、1nm〜15nmが好ましく、2nm〜10nmが更に好ましく、3nm〜7nmが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開2006−160992号公報に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。
ここで上述の数平均1次粒子サイズとは、例えば、X線回折(XRD)装置或いは透過型電子顕微鏡(TEM)などで測定することができる。
The inorganic fine particles may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the composite by several components may be sufficient.
In addition, for various purposes such as reducing photocatalytic activity and water absorption, inorganic fine particles can be doped with different metals, or the surface can be coated with different metal oxides such as silica and alumina, silane coupling agents, titanate cups, etc. The surface may be modified with a ring agent, an organic acid (carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, etc.), or a dispersant having an organic acid group.
The number average primary particle size of the inorganic fine particles may be usually about 1 nm to 1000 nm. However, if it is too small, the properties of the substance may change. If it is too large, the effect of Rayleigh scattering becomes significant. 15 nm is preferable, 2 nm-10 nm are still more preferable, and 3 nm-7 nm are especially preferable. Further, it is desirable that the particle size distribution of the inorganic fine particles is narrow. There are various ways of defining such monodisperse particles. For example, a numerical value range as described in JP 2006-160992 A applies to a preferable particle size distribution range.
Here, the above-mentioned number average primary particle size can be measured by, for example, an X-ray diffraction (XRD) apparatus or a transmission electron microscope (TEM).

無機微粒子の屈折率としては、22℃、589.3nmの波長において、1.90〜3.00であることが好ましく、1.90〜2.70であることが更に好ましく、2.00〜2.70であることが特に好ましい。   The refractive index of the inorganic fine particles is preferably 1.90 to 3.00, more preferably 1.90 to 2.70 at 22 ° C. and a wavelength of 589.3 nm, and more preferably 2.00 to 2 .70 is particularly preferred.

有機無機複合材料において、無機微粒子のマトリックスである樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、5質量%以上であることが好ましく、10質量%〜70質量%が更に好ましく、30質量%〜60質量%が特に好ましい。   In the organic-inorganic composite material, the content of the resin, which is a matrix of inorganic fine particles, is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass to 70% by mass from the viewpoint of transparency and high refractive index. 30 mass%-60 mass% is especially preferable.

有機無機複合材料に用いられる、マトリックスとなる樹脂としては、ウエハレベルレンズの材料として前記した、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、高アッベ数の樹脂、低アッベ数の樹脂のいずれもが使用できる。また、特開2007−93893号に記載された屈折率1.60より大きい樹脂、特開2007−211164号に記載された疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体、特開2007−238929号、特願2008−12645号、同2008−208427号、同2008−229629号、同2008−219952号に記載された高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂、特願2008−197054号、同2008−198878号に記載された熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
なお、有機無機複合材料には、必要に応じて、可塑剤、分散剤等の添加剤を加えることができる。
The matrix resin used in the organic-inorganic composite material includes the UV curable resin, the thermosetting resin, the thermoplastic resin, the high Abbe number resin, and the low Abbe number resin described above as the material of the wafer level lens. Either can be used. Further, a resin having a refractive index higher than 1.60 described in JP-A-2007-93893, a block copolymer composed of a hydrophobic segment and a hydrophilic segment described in JP-A-2007-211114, and JP-A-2007 238929, Japanese Patent Application Nos. 2008-12645, 2008-208427, 2008-229629, and 2008-219952 can form arbitrary chemical bonds with inorganic fine particles at the polymer ends or side chains. Examples thereof include resins having functional groups and thermoplastic resins described in Japanese Patent Application Nos. 2008-197054 and 2008-198878.
In addition, additives, such as a plasticizer and a dispersing agent, can be added to the organic-inorganic composite material as necessary.

ここで、マトリックスである樹脂と無機微粒子との好ましい組み合わせとしては以下のようなものがある。
即ち、上記のごとき高アッベ数の樹脂をマトリックスとした場合には、無機微粒子として、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂をマトリックスとした場合には、無機微粒子として、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。
Here, preferred combinations of the matrix resin and the inorganic fine particles include the following.
That is, when a high Abbe number resin as described above is used as a matrix, it is preferable to disperse fine particles such as lanthanum oxide, aluminum oxide, and zirconium oxide as inorganic fine particles, and when a low Abbe number resin is used as a matrix. It is preferable to disperse fine particles such as titanium oxide, tin oxide, and zirconium oxide as inorganic fine particles.

なお、無機微粒子を均一に分散させるためには、例えば、マトリックスを形成する樹脂のモノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤(例えば、特開2007−238884号公報実施例等に記載)、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体(例えば、特開2007−211164号公報に記載)、或いは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂(例えば、特開2007−238929号公報、特開2007−238930号公報等に記載)等を適宜用いることが望ましい。   In order to uniformly disperse the inorganic fine particles, for example, a dispersant containing a functional group having reactivity with a resin monomer forming a matrix (for example, described in Examples of JP-A-2007-238884) , A block copolymer composed of a hydrophobic segment and a hydrophilic segment (for example, described in JP-A-2007-2111164), or a function capable of forming an arbitrary chemical bond with inorganic fine particles at the polymer terminal or side chain It is desirable to appropriately use a resin having a group (for example, described in JP2007-238929A, JP2007-238930A).

また、ウエハレベルレンズの形成に用いられる樹脂組成物には、シリコン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。   In addition, in the resin composition used for forming the wafer level lens, known release agents such as silicon-based, fluorine-based, and long-chain alkyl group-containing compounds and additives such as antioxidants such as hindered phenols are appropriately used. It may be blended.

更に、ウエハレベルレンズの形成に用いられる樹脂組成物には、必要に応じて、硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば、特開2005−92099号公報段落番号〔0065〕〜〔0066〕等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応(ラジカル重合或いはイオン重合)を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、或いは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には樹脂組成物の全固形分に対して0.1質量%〜15質量%程度が好ましく、0.5質量%〜5質量%程度がより好ましい。   Furthermore, a curing catalyst or an initiator can be blended in the resin composition used for forming the wafer level lens, if necessary. Specifically, for example, compounds that promote the curing reaction (radical polymerization or ionic polymerization) by the action of heat or active energy rays described in paragraph numbers [0065] to [0066] of JP-A-2005-92099 are listed. be able to. The amount of these curing reaction accelerators to be added varies depending on the type of catalyst and initiator, or the difference in the curing reactive site, and cannot be specified unconditionally, but in general, the total solid content of the resin composition About 0.1% by mass to 15% by mass is preferable, and about 0.5% by mass to 5% by mass is more preferable.

本発明のウエハレベルレンズの作製に用いる樹脂組成物は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー(反応性希釈剤)等に他の成分を溶解することができる場合には、別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより樹脂組成物を製造することができる。該樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、エーテル類(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等)アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、水等を挙げることができる。樹脂組成物が溶剤を含む場合には該組成物を基板及び/又は型の上にキャストし溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。   The resin composition used for producing the wafer level lens of the present invention can be produced by appropriately blending the above components. At this time, if other components can be dissolved in a liquid low molecular weight monomer (reactive diluent), etc., it is not necessary to add a separate solvent, but if this is not the case, use a solvent. Thus, the resin composition can be produced by dissolving the constituent components. The solvent that can be used in the resin composition is not particularly limited and may be appropriately selected as long as the composition can be uniformly dissolved or dispersed without precipitation. Specifically, for example, ketones (Eg, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), esters (eg, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.) alcohols (eg, methanol, ethanol, isopropyl, etc.) Alcohol, butanol, ethylene glycol, etc.), aromatic hydrocarbons (eg, toluene, xylene, etc.), water and the like. When the resin composition contains a solvent, it is preferable to perform a mold shape transfer operation after casting the composition on a substrate and / or a mold and drying the solvent.

基板10は、レンズ12の成形材料と同じものを用いることができる。また、基板10が可視光に対して透明なガラスなどの材料からなるものであれば、レンズ12の成形材料とは異なる材料により形成されていてもよい。この場合には、基板10を形成する材料としては、レンズ12を形成する材料と線膨張係数が同じか極めて近い材料であることが好ましい。レンズ12を形成する材料と基板10を形成する材料との線膨張係数が互いに同じか近似する場合には、撮像ユニットへのウエハレベルレンズのリフロー実装において、線膨張率が異なることで生じる加熱時のレンズ12の歪みや割れを抑制しうる。   The same material as the molding material of the lens 12 can be used for the substrate 10. Moreover, as long as the board | substrate 10 consists of materials, such as glass transparent with respect to visible light, you may form with the material different from the molding material of the lens 12. FIG. In this case, the material forming the substrate 10 is preferably a material having the same or very close linear expansion coefficient as the material forming the lens 12. When the linear expansion coefficients of the material forming the lens 12 and the material forming the substrate 10 are the same or close to each other, when reflow mounting of the wafer level lens on the image pickup unit, heating caused by different linear expansion coefficients The distortion and cracking of the lens 12 can be suppressed.

なお、図1及び図2中に図示してはいないが、基板10の光入射側の面には、赤外線フィルタ(IRフィルタ)が形成されていてもよい。   Although not shown in FIGS. 1 and 2, an infrared filter (IR filter) may be formed on the surface of the substrate 10 on the light incident side.

以下、図3〜図8を参照して、ウエハレベルレンズの形態及び作製について、ウエハレベルレンズアレイの作製方法の例にとり、具体的に説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 8, the form and production of the wafer level lens will be described in detail by taking an example of a production method of the wafer level lens array.

〔ウエハレベルレンズの形態及び作製(1)〕
−レンズの形成−
まず、図3及び図4(A)〜(C)を参照して、基板10上にレンズ12を形成する方法について説明する。
ここで、図3は、基板10に、レンズ形成用の樹脂組成物である成形材料(図3中にMと記載)を供給している状態を示す図である。
また、図4(A)〜(C)は、基板10にレンズ12を型60で成形する手順を示す図である。
[Wafer Level Lens Form and Fabrication (1)]
-Lens formation-
First, a method for forming the lens 12 on the substrate 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4C.
Here, FIG. 3 is a diagram showing a state in which a molding material (described as M in FIG. 3), which is a resin composition for lens formation, is supplied to the substrate 10.
4A to 4C are diagrams showing a procedure for forming the lens 12 on the substrate 10 with the mold 60. FIG.

図3に示すように、基板10のレンズ12を成形する部位にディスペンサ50を用いて成形材料Mを滴下する。ここでは、供給する1つの部位には、1つのレンズ12に相当する量の成形材料Mが供給される。   As shown in FIG. 3, the molding material M is dropped onto the portion of the substrate 10 where the lens 12 is molded using the dispenser 50. Here, an amount of the molding material M corresponding to one lens 12 is supplied to one part to be supplied.

基板10に成形材料Mを供給した後、基板10の成形材料Mを供給された面側に、図4(A)に示すように、レンズ12を成形するための型60を配置する。
ここで、型60には、レンズ12の形状を転写するための凹部62が、所望のレンズ12の数に応じて設けられている。
After the molding material M is supplied to the substrate 10, a mold 60 for molding the lens 12 is disposed on the surface side of the substrate 10 to which the molding material M is supplied, as shown in FIG.
Here, the mold 60 is provided with recesses 62 for transferring the shape of the lens 12 in accordance with the desired number of lenses 12.

図4(B)に示すように、型60を基板10上の成形材料Mに押し付け、成形材料Mを凹部62の形状に倣って変形させる。そして、型60を成形材料Mに押し付けた状態で、成形材料Mが熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂の場合には、型60の外側から熱又は紫外線を照射して、成形材料Mを硬化させる。   As shown in FIG. 4B, the mold 60 is pressed against the molding material M on the substrate 10, and the molding material M is deformed following the shape of the recess 62. When the mold 60 is pressed against the molding material M and the molding material M is a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, the molding material M is cured by irradiating heat or ultraviolet rays from the outside of the mold 60. Let

成形材料Mを硬化させた後、図4(C)に示すように、型60から基板10及びレンズ12を離型する。   After the molding material M is cured, the substrate 10 and the lens 12 are released from the mold 60 as shown in FIG.

−遮光膜の形成−
次に、図5(A)〜(C)を参照して、レンズ12の周縁部に遮光膜14を形成する方法について説明する。
ここで、図5(A)〜(C)は、レンズ12が成形された基板10に遮光膜14を設ける工程を示す概略断面図である。
-Formation of light shielding film-
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C, a method for forming the light shielding film 14 on the periphery of the lens 12 will be described.
Here, FIGS. 5A to 5C are schematic cross-sectional views showing a process of providing the light shielding film 14 on the substrate 10 on which the lens 12 is molded.

遮光膜14の形成方法は、基板10上に、本発明の黒色硬化性組成物を塗布して遮光性塗布層14Aを形成する遮光性塗布層形成工程(図5(A)参照。)と、該遮光性塗布層14Aを、マスク70を介してパターン露光する露光工程(図5(B)参照。)と、露光後の遮光性塗布層14Aを現像して未硬化部を除去し、パターン状の遮光膜14を形成する現像工程(図5(C)参照。)と、を含む。   The light-shielding film 14 is formed by a light-shielding coating layer forming step (see FIG. 5A) in which the black curable composition of the present invention is applied to the substrate 10 to form the light-shielding coating layer 14A. The light-shielding coating layer 14A is subjected to pattern exposure through a mask 70 (see FIG. 5B), and the exposed light-shielding coating layer 14A is developed to remove uncured portions, thereby forming a pattern. Development step (see FIG. 5C) for forming the light shielding film 14.

なお、遮光膜14の形成は、レンズ12を作製する前でも、レンズ12を作製した後でも任意に行うことができるが、ここでは、レンズ12を作製した後の方法について詳述する。
以下、遮光膜14の形成方法における各工程について説明する。
The light shielding film 14 can be formed arbitrarily before or after the lens 12 is manufactured. Here, a method after the lens 12 is manufactured will be described in detail.
Hereinafter, each process in the formation method of the light shielding film 14 is demonstrated.

<遮光性塗布層形成工程>
遮光性塗布層形成工程では、図5(A)に示すように、基板10上に、黒色硬化性組成物を塗布して該黒色硬化性組成物からなる光反射率の低い遮光性塗布層14Aを形成する。このとき、遮光性塗布層14Aは、基板10の表面、及び、レンズ12のレンズ面12aとレンズ縁部12bの表面を全て覆うように形成される。
<Light-shielding coating layer forming step>
In the light-shielding coating layer forming step, as shown in FIG. 5A, a black curable composition is coated on the substrate 10 to form a light-shielding coating layer 14A having a low light reflectance made of the black curable composition. Form. At this time, the light-shielding coating layer 14 </ b> A is formed so as to cover the surface of the substrate 10 and the surfaces of the lens surface 12 a and the lens edge portion 12 b of the lens 12.

本工程に用いうる基板10としては、特に制限はない。例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、及び透明樹脂等が挙げられる。
なお、ここで言う基板10とは、レンズ12と基板10を一体形成する態様においては、レンズ12と基板10の両方を含む形態を言う。
また、これらの基板10上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止、或いは基板10表面の平坦化のために、下塗り層を設けてもよい。
There is no restriction | limiting in particular as the board | substrate 10 which can be used for this process. Examples include soda glass, alkali-free glass, Pyrex (registered trademark) glass, quartz glass, and transparent resin.
In addition, the board | substrate 10 said here says the form containing both the lens 12 and the board | substrate 10 in the aspect which forms the lens 12 and the board | substrate 10 integrally.
In addition, an undercoat layer may be provided on these substrates 10 as necessary in order to improve adhesion to the upper layer, prevent diffusion of substances, or planarize the surface of the substrate 10.

基板10及びレンズ12上に黒色硬化性組成物を塗布する方法としては、スリット塗布、スプレー塗布法、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の塗布方法を適用することができる。
黒色硬化性組成物の塗布直後の膜厚としては、塗布膜の膜厚均一性、塗布溶剤の乾燥のし易さの観点から、0.1μm〜10μmが好ましく、0.2μm〜5μmがより好ましく、0.2μm〜3μmが更に好ましい。
As a method of applying the black curable composition on the substrate 10 and the lens 12, various coating methods such as slit coating, spray coating, ink jet method, spin coating, cast coating, roll coating, and screen printing are applied. can do.
The film thickness immediately after application of the black curable composition is preferably 0.1 μm to 10 μm, more preferably 0.2 μm to 5 μm, from the viewpoint of film thickness uniformity of the coating film and ease of drying of the coating solvent. 0.2 μm to 3 μm is more preferable.

基板10上に塗布された遮光性塗布層14Aの乾燥(プリベーク)は、ホットプレート、オーブン等を用い、50℃〜140℃の温度で10秒〜300秒で行うことができる。   The light-shielding coating layer 14A applied on the substrate 10 can be dried (pre-baked) at a temperature of 50 ° C. to 140 ° C. for 10 seconds to 300 seconds using a hot plate, oven, or the like.

黒色硬化性組成物の乾燥後の塗布膜厚(以下、適宜、「乾燥膜厚」と称する)は、所望の遮光性などの性能から任意に選択することができ、概ね0.1μm以上50μm未満の範囲である。   The coating film thickness after drying of the black curable composition (hereinafter referred to as “dry film thickness” as appropriate) can be arbitrarily selected from the desired performance such as light-shielding properties, and is generally from 0.1 μm to less than 50 μm. Range.

<露光工程>
露光工程では、遮光性塗布層形成工程において形成された遮光性塗布層14Aをパターン状に露光する。パターン露光は走査露光でもよいが、図5(B)に示すように、所定のマスクパターンを有するマスク70を介して露光する態様が好ましい。
<Exposure process>
In the exposure step, the light-shielding coating layer 14A formed in the light-shielding coating layer forming step is exposed in a pattern. The pattern exposure may be scanning exposure, but as shown in FIG. 5B, a mode in which exposure is performed through a mask 70 having a predetermined mask pattern is preferable.

本工程における露光においては、遮光性塗布層14Aのパターン露光は、所定のマスクパターンを介して露光し、この露光により遮光性塗布層14Aのうち光照射された部分だけを硬化する。ここでは、レンズ縁部12bの表面とレンズ12間の基板10の表面に光を照射するマスクパターンを用いる。こうすることで、レンズ面12aを除く領域の遮光性塗布層14Aのみが光照射によって硬化し、この硬化領域が遮光膜14を形成することとなる。   In the exposure in this step, pattern exposure of the light-shielding coating layer 14A is performed through a predetermined mask pattern, and only the portion irradiated with light in the light-shielding coating layer 14A is cured by this exposure. Here, a mask pattern for irradiating light onto the surface of the lens edge 12b and the surface of the substrate 10 between the lenses 12 is used. By doing so, only the light-shielding coating layer 14 </ b> A in the region excluding the lens surface 12 a is cured by light irradiation, and this light-cured region forms the light-shielding film 14.

露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。この放射線は単一波長の光源であってもよいし、高圧水銀灯のように全ての波長を含んだ光源を用いてもよい。   As radiation that can be used for exposure, ultraviolet rays such as g-line, h-line, and i-line are particularly preferably used. This radiation may be a light source having a single wavelength, or a light source including all wavelengths such as a high-pressure mercury lamp may be used.

<現像工程>
次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行うことにより、露光における光未照射部分、即ち、遮光性塗布層14Aの未硬化領域をアルカリ水溶液に溶出させ、光照射により硬化した領域だけを残す。
具体的には、図5(B)に示すように露光された遮光性塗布層14Aは、現像されることにより、図5(C)に示すように、レンズ面12aに形成された遮光性塗布層14Aのみが除去され、それ以外の領域に硬化された遮光膜14が形成される。
<Development process>
Next, by performing an alkali development process (development process), the light non-irradiated part in exposure, that is, the uncured region of the light-shielding coating layer 14A is eluted in the alkaline aqueous solution, and only the region cured by light irradiation is left.
Specifically, the light-shielding coating layer 14A exposed as shown in FIG. 5B is developed to form a light-shielding coating formed on the lens surface 12a as shown in FIG. 5C. Only the layer 14A is removed, and the cured light shielding film 14 is formed in the other region.

現像工程で用いられる現像液(アルカリ性水溶液)に含まれるアルカリ剤としては、有機又は無機のアルカリ剤、及びそれらの組み合わせのいずれも用いることができる。本発明における遮光膜形成においては周囲の回路などに損傷を与えがたいという観点からは有機アルカリ剤を用いることが望ましい。
現像液に用いるアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5、4、0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物(有機アルカリ剤)、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機化合物(無機アルカリ剤)等が挙げられ、これらのアルカリ剤を濃度が0.001質量%〜10質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%となるように純水で希釈したアルカリ性水溶液が現像液として好ましく使用される。
As the alkali agent contained in the developer (alkaline aqueous solution) used in the development step, any of organic or inorganic alkali agents and combinations thereof can be used. In the formation of the light-shielding film in the present invention, it is desirable to use an organic alkali agent from the viewpoint of hardly damaging surrounding circuits.
Examples of the alkaline agent used in the developer include ammonia water, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo- [5, 4, 0] -7-undecene and other organic alkaline compounds (organic alkaline agents), and inorganic compounds (inorganic alkaline agents) such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and the like. An alkaline aqueous solution diluted with pure water so that the concentration is 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 1% by mass, is preferably used as the developer.

現像温度としては、通常20℃〜30℃であり、現像時間は20秒〜90秒の範囲で行なわれる。   The development temperature is usually 20 ° C. to 30 ° C., and the development time is in the range of 20 seconds to 90 seconds.

なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像液により塗布膜の未露光部を除去した後、純水で洗浄(リンス)する。即ち、現像処理後には、余剰の現像液を純水により十分に洗浄、除去し、更に、乾燥工程に付す。   When a developer composed of such an alkaline aqueous solution is used, the unexposed portion of the coating film is generally removed with a developer and then washed (rinsed) with pure water. That is, after the development process, the excess developer is sufficiently washed and removed with pure water and further subjected to a drying step.

なお、上述した、遮光性塗布層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要に応じて、形成された遮光膜(遮光パターン)を、加熱(ポストベーク)及び/又は露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。   In addition, after performing the light-shielding coating layer forming step, the exposure step, and the development step described above, the formed light-shielding film (light-shielding pattern) is cured by heating (post-baking) and / or exposure as necessary. A curing step may be included.

ポストベークは、硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理であり、通常100℃〜250℃の熱硬化処理を行う。ポストベークの温度、及び時間などの条件は、基板10又はレンズ12の素材により、適宜設定することができる。例えば、基板12がガラスである場合は上記温度範囲の中でも180℃〜240℃が好ましく用いられる。
このポストベーク処理は、現像後に形成された遮光膜14を、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式或いはバッチ式で行うことができる。
Post-baking is a heat treatment after development for complete curing, and usually a heat curing treatment at 100 ° C. to 250 ° C. is performed. Conditions such as post-baking temperature and time can be appropriately set depending on the material of the substrate 10 or the lens 12. For example, when the substrate 12 is made of glass, 180 ° C. to 240 ° C. is preferably used within the above temperature range.
In this post-bake treatment, the light-shielding film 14 formed after development is continuously or batchwise heated using a heating means such as a hot plate, a convection oven (hot air circulation dryer) or a high-frequency heater so as to satisfy the above conditions. It can be done with a formula.

なお、以上の手順では、レンズ12の形状が凹状である場合を例に説明したが、形状は特に限定されず、凸状や非球面の形状であってもよい。また、上記手順では、基板10の一方の面に複数のレンズ12が成形されたウエハレベルレンズを例に説明したが、基板10の両方の面に複数のレンズ12が成形された構成としてもよく、その場合には、両方の面に、レンズ面を除く領域にパターン状の遮光膜14が形成される。   In the above procedure, the case where the shape of the lens 12 is concave has been described as an example, but the shape is not particularly limited, and may be a convex shape or an aspherical shape. In the above procedure, a wafer level lens in which a plurality of lenses 12 are molded on one surface of the substrate 10 has been described as an example. However, a configuration in which a plurality of lenses 12 are molded on both surfaces of the substrate 10 may be used. In that case, a patterned light shielding film 14 is formed on both surfaces in a region excluding the lens surface.

〔ウエハレベルレンズの形態及び作製(2)〕
図6は、ウエハレベルレンズアレイの他の構成例を示す図である。
図6に示すウエハレベルレンズは、基板10とレンズ12とを同一の成形材料で同時に成形した構成(モノリシックタイプ)である。
このようなウエハレベルレンズを作成する際には、成形材料としては上述したものと同じものを用いることができる。また、この例では、基板10の一方の面(図中の上側の面)には、凹状のレンズ12が複数形成され、他方の面(図中の下側の面)には、凸状のレンズ20が複数形成されている。また、基板10のレンズ面12aを除く領域、つまり、基板10の表面及びレンズ縁部12bの表面にパターン状の遮光膜14が形成されている。遮光膜14を形成する際のパターニング方法としては、上述した手順を適用することができる。
[Wafer Level Lens Form and Fabrication (2)]
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the wafer level lens array.
The wafer level lens shown in FIG. 6 has a configuration (monolithic type) in which the substrate 10 and the lens 12 are simultaneously molded using the same molding material.
When producing such a wafer level lens, the same molding material as described above can be used. In this example, a plurality of concave lenses 12 are formed on one surface (upper surface in the drawing) of the substrate 10, and a convex shape is formed on the other surface (lower surface in the drawing). A plurality of lenses 20 are formed. A patterned light shielding film 14 is formed on the substrate 10 except for the lens surface 12a, that is, on the surface of the substrate 10 and the surface of the lens edge 12b. As a patterning method for forming the light shielding film 14, the above-described procedure can be applied.

〔ウエハレベルレンズの形態及び作製(3)〕
次に、図7(A)〜(C)及び図8(A)〜(C)を参照して、ウエハレベルレンズアレイの更なる他の構成例と、それを作製する手順について説明する。
ここで、図7(A)〜(C)は、パターン状の遮光膜14を形成する他の工程を示す概略図である。
また、図8(A)〜(C)は、まず、パターン状の遮光膜14を形成した後、レンズ12を成形する工程を示す概略図である。
[Wafer Level Lens Form and Fabrication (3)]
Next, with reference to FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A to 8C, still another configuration example of the wafer level lens array and a procedure for manufacturing the same will be described.
Here, FIGS. 7A to 7C are schematic views showing other processes for forming the patterned light-shielding film 14.
FIGS. 8A to 8C are schematic views showing a process of forming the lens 12 after forming the patterned light-shielding film 14 first.

図3〜図6に示すウエハレベルレンズアレイの例では、レンズ12が設けられた基板10にパターン状の遮光膜14を形成するものであったが、以下に説明する手順では、まず、基板10にパターン状の遮光膜14を形成した後、基板10にレンズ12を成形する手順である。   In the example of the wafer level lens array shown in FIGS. 3 to 6, the patterned light shielding film 14 is formed on the substrate 10 on which the lens 12 is provided. However, in the procedure described below, first, the substrate 10 is formed. This is a procedure for forming the lens 12 on the substrate 10 after forming the patterned light shielding film 14 on the substrate 10.

−遮光膜の形成−
先ず、図7(A)に示すように、基板10上に黒色硬化性組成物を塗布して遮光性塗布層14Aを形成する遮光性塗布層形成工程を行う。
-Formation of light shielding film-
First, as shown in FIG. 7A, a light-shielding coating layer forming step of forming a light-shielding coating layer 14A by applying a black curable composition on the substrate 10 is performed.

その後、基板10上に塗布された遮光性塗布層14Aの乾燥をホットプレート、オーブン等で50℃〜140℃の温度で10秒〜300秒で行う。黒色硬化性組成物の乾燥膜厚は、所望の遮光性などの性能から任意に選択することができ、概ね0.1μm以上50μm未満の範囲である。   Thereafter, the light-shielding coating layer 14A applied on the substrate 10 is dried at a temperature of 50 ° C. to 140 ° C. for 10 seconds to 300 seconds using a hot plate, oven, or the like. The dry film thickness of a black curable composition can be arbitrarily selected from performances, such as desired light-shielding property, and is the range of about 0.1 micrometer or more and less than 50 micrometers.

次に、図7(B)に示すように、遮光性塗布層形成工程において形成された遮光性塗布層14Aを、マスク70を介してパターン状に露光する露光工程を行う。マスク70は、所定のマスクパターンを有する。
本工程における露光においては、遮光性塗布層14をパターン露光することで、遮光性塗布層14Aのうち光照射された部分だけを硬化する。ここでは、後工程でレンズ12を成形した際にレンズ12のレンズ開口14aとなる部位を除く領域の遮光性塗布層14Aにのみ光を照射するマスクパターンを用いる。この方法によりレンズ12のレンズ開口14aとなる部位を除く領域の遮光性塗布層14Aのみが光照射によって硬化する。なお、露光に際して用いることができる放射線としては、先に説明した手順と同様に、g線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
Next, as illustrated in FIG. 7B, an exposure process is performed in which the light-shielding coating layer 14 </ b> A formed in the light-shielding coating layer forming process is exposed in a pattern through a mask 70. The mask 70 has a predetermined mask pattern.
In the exposure in this step, the light-shielding coating layer 14 is subjected to pattern exposure to cure only the light-irradiated portion of the light-shielding coating layer 14A. Here, a mask pattern that irradiates light only to the light-shielding coating layer 14 </ b> A in a region excluding a portion that becomes the lens opening 14 a of the lens 12 when the lens 12 is molded in a subsequent process is used. By this method, only the light-shielding coating layer 14A in the region excluding the portion that becomes the lens opening 14a of the lens 12 is cured by light irradiation. As radiation that can be used for exposure, ultraviolet rays such as g-line, h-line, and i-line are preferably used as in the procedure described above.

次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行うことにより、上記パターン露光における遮光性塗布層14Aの未硬化領域であるレンズ12のレンズ開口14aに相当する領域の遮光性塗布層14Aのみがアルカリ水溶液に溶出される。この際、図7(C)に示すように、レンズ12のレンズ開口14aの領域を除く領域の光硬化した遮光性塗布層14Aが基板10上に残存して、遮光膜14を形成する。
ここで、現像液であるアルカリ水溶液中のアルカリ剤としては、先に説明した手順と同じものを用いることができる。
現像処理後は、その後、余剰の現像液を洗浄除去し、乾燥を施す。
Next, by performing an alkali development process (development process), only the light-shielding coating layer 14A in the region corresponding to the lens opening 14a of the lens 12 which is an uncured region of the light-shielding coating layer 14A in the pattern exposure is converted into an alkaline aqueous solution. Is eluted. At this time, as shown in FIG. 7C, the light-cured light-shielding coating layer 14A in the region excluding the region of the lens opening 14a of the lens 12 remains on the substrate 10 to form the light-shielding film 14.
Here, as the alkaline agent in the alkaline aqueous solution as the developer, the same procedure as described above can be used.
After the development process, the excess developer is then washed away and dried.

本実施形態においても、上述した、遮光性塗布層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要により、形成された遮光膜を上述のポストベーク及び/又は露光により硬化する硬化工程を施してもよい。   Also in this embodiment, after performing the light-shielding coating layer forming step, the exposure step, and the development step, the curing step of curing the formed light-shielding film by the above-described post-baking and / or exposure as necessary. You may give it.

−レンズの形成−
次に、遮光膜14を形成後に、レンズ12を形成する工程について説明する。
図8(A)に示すように、パターン状の遮光膜14が形成された基板10の上に、レンズ12を構成する成形材料Mがディスペンサ50により滴下される。成形材料Mは、レンズ12のレンズ開口14aに相当する領域を覆うように、該開口に隣接する遮光膜14の端部を一部含むように供給される。
-Lens formation-
Next, a process of forming the lens 12 after forming the light shielding film 14 will be described.
As shown in FIG. 8A, the molding material M constituting the lens 12 is dropped by the dispenser 50 on the substrate 10 on which the patterned light shielding film 14 is formed. The molding material M is supplied so as to partially include an end portion of the light shielding film 14 adjacent to the opening so as to cover a region corresponding to the lens opening 14 a of the lens 12.

基板10に成形材料Mを供給した後、基板10の成形材料Mを供給された面側に、図8(B)に示すように、レンズを成形するための型80を配置する。型80には、レンズ12の形状を転写するための凹部82が、所望のレンズ12の数に応じて設けられている。   After the molding material M is supplied to the substrate 10, as shown in FIG. 8B, a mold 80 for molding a lens is disposed on the surface side of the substrate 10 to which the molding material M is supplied. The mold 80 is provided with concave portions 82 for transferring the shape of the lens 12 in accordance with the desired number of lenses 12.

型80を基板10上の成形材料Mに押し付け、成形材料Mを凹部の形状に倣って変形させる。そして、型80を成形材料Mに押し付けた状態で、成形材料Mが熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂の場合には型の外側から熱又は紫外線を照射することで、成形材料Mを硬化させる。   The mold 80 is pressed against the molding material M on the substrate 10, and the molding material M is deformed following the shape of the recess. When the mold 80 is pressed against the molding material M and the molding material M is a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, the molding material M is cured by irradiating heat or ultraviolet rays from the outside of the mold. .

成形材料Mを硬化させた後、型80から基板10及びレンズ12を離型し、図8(C)に示すように、基板10にパターン状の遮光膜14を備えるウエハレベルレンズを得る。   After the molding material M is cured, the substrate 10 and the lens 12 are released from the mold 80 to obtain a wafer level lens having a patterned light shielding film 14 on the substrate 10 as shown in FIG. 8C.

上述のように、ウエハレベルレンズに備えられるパターン状の遮光膜14は、図5に示すようにレンズ12のレンズ面12aを除く領域に設けた構成だけでなく、図8(C)に示すように、遮光膜14をレンズ12のレンズ開口14aを除く領域に設けた構成としてもよい。   As described above, the patterned light shielding film 14 provided in the wafer level lens is not only provided in the region excluding the lens surface 12a of the lens 12 as shown in FIG. 5, but also as shown in FIG. In addition, the light shielding film 14 may be provided in a region excluding the lens opening 14 a of the lens 12.

ウエハレベルレンズは、基板10の少なくとも一方の表面にパターン上に形成された、光反射率が低い遮光膜14によって、レンズ12のレンズ面12a又はレンズ開口14a以外の領域で遮光を十分にしつつ、反射光の発生を抑制できる。このため、固体撮像素子を備えた撮像モジュールに適用した場合に、撮像時に反射光に伴うゴーストやフレアといった不具合の発生を防止できる。   The wafer level lens has a light shielding film 14 formed on a pattern on at least one surface of the substrate 10 and having a low light reflectance, while sufficiently shielding light in a region other than the lens surface 12a or the lens opening 14a of the lens 12. Generation of reflected light can be suppressed. For this reason, when applied to an imaging module having a solid-state imaging device, it is possible to prevent the occurrence of problems such as ghosts and flares associated with reflected light during imaging.

また、遮光膜14は基板の表面に設けられるため、ウエハレベルレンズに別の遮光部材などを取り付ける必要がなく、製造コストの増加を抑えることができる。   Further, since the light shielding film 14 is provided on the surface of the substrate, it is not necessary to attach another light shielding member or the like to the wafer level lens, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

なお、前掲した特許文献2に示される構成のように、レンズの周囲に表面が凹凸の構造物を設ける構成の場合には、該構造物に入射した光が反射又は発散することで、ゴースト等の不具合が生じやすいことが懸念される。そこで、図5に示すようにレンズ12のレンズ面12aを除く領域にパターニングされた遮光膜14を設けた構成とすれば、レンズ面12a以外では光を遮光することができ、光学性能を改善できる。   Note that, in the case of a structure in which a surface having an uneven surface is provided around the lens as in the structure shown in the above-mentioned Patent Document 2, light incident on the structure is reflected or diverged, thereby causing a ghost or the like. There is a concern that these problems are likely to occur. Therefore, as shown in FIG. 5, if the patterned light shielding film 14 is provided in a region excluding the lens surface 12a of the lens 12, light can be shielded except the lens surface 12a, and optical performance can be improved. .

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」「部」は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these. Unless otherwise specified, “%” and “part” are based on mass.

なお、ポリアリルアミンとしては、これを含む水溶液を濃縮したものを使用した。
また、ポリビニルアミンとしては、J.Am.Chem.Soc.1976,98,5996.に記載の方法で合成したポリビニアルアミン塩酸塩水溶液を、Amberlite(R)IRA−938(MP、Biomecidals社製)で塩酸フリー化し、濃縮したものを使用した(数平均分子量2,500)。
In addition, as polyallylamine, what concentrated the aqueous solution containing this was used.
Examples of polyvinylamine include J.M. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 5996. The aqueous solution of polyvinylamine hydrochloride synthesized by the method described in 1) was made hydrochloric acid-free using Amberlite (R) IRA-938 (MP, manufactured by Biomedicals) and concentrated (number average molecular weight 2,500).

(合成例1)ポリエステル(i−1)の合成
n−オクタン酸4.2g、ε−カプロラクトン200g、及びモノブチルスズジオキシド0.1gを混合し、160℃で8時間加熱した後、室温まで冷却し、ポリエステル(i−1)を得た。GPC測定法により測定した分子量は、数平均分子量が15,000、重量平均分子量が21,000であった。
(Synthesis Example 1) Synthesis of Polyester (i-1) 4.2 g of n-octanoic acid, 200 g of ε-caprolactone, and 0.1 g of monobutyltin dioxide were mixed, heated at 160 ° C. for 8 hours, and then cooled to room temperature. And polyester (i-1) was obtained. The molecular weight measured by the GPC measurement method was a number average molecular weight of 15,000 and a weight average molecular weight of 21,000.

(合成例2)ポリエステル(i−2)の合成
窒素気流下、12−ヒドロキシステアリン酸100g、チタン(IV)テトラブトキシド0.1g、及びキシレン300gを混合し、外温160℃で生成する水をディーンスターク管で留去しながら反応させた。GPC測定により測定した分子量が、数平均分子量が18,000、重量平均分子量が23,000となったところで加熱を停止し、ポリエステル(i−2)を得た。
Synthesis Example 2 Synthesis of Polyester (i-2) Under a nitrogen stream, 100 g of 12-hydroxystearic acid, 0.1 g of titanium (IV) tetrabutoxide, and 300 g of xylene are mixed, and water generated at an external temperature of 160 ° C. is mixed. The reaction was carried out while distilling through a Dean-Stark tube. When the molecular weight measured by GPC measurement was 18,000 and the weight average molecular weight was 23,000, the heating was stopped to obtain polyester (i-2).

(合成例3)ポリエステル(i−3)の合成
窒素気流下、アジピン酸307g、ネオペンチルグリコール110g、1,4−ブタンジオール57g、及びエチレングリコール26gを混合し、外温160℃で生成する水をディーンスターク管で留去しながら反応させた。GPC測定により測定した分子量が、数平均分子量が16,000、重量平均分子量が24,000となったところで反応を停止し、ポリエステル(i−3)を得た。
(Synthesis Example 3) Synthesis of Polyester (i-3) Under a nitrogen stream, 307 g of adipic acid, 110 g of neopentyl glycol, 57 g of 1,4-butanediol, and 26 g of ethylene glycol are mixed, and water generated at an external temperature of 160 ° C. Was reacted while distilling through a Dean-Stark tube. When the molecular weight measured by GPC measurement was 16,000 and the weight average molecular weight was 24,000, the reaction was stopped to obtain polyester (i-3).

(合成例4) 樹脂(A−1)の合成
ポリエチレンイミン((株)日本触媒製「SP−006」、数平均分子量600)10g、及びポリエステル(i−1)100gを混合し、120℃で3時間加熱した。その後、65℃まで放冷し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをゆっくり添加して、特定樹脂である樹脂(A−1)の30質量%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAと称する。)溶液を得た。
(Synthesis Example 4) Synthesis of Resin (A-1) Polyethyleneimine (“SP-006” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., number average molecular weight 600) 10 g and 100 g of polyester (i-1) were mixed, and at 120 ° C. Heated for 3 hours. Thereafter, the mixture is allowed to cool to 65 ° C., and propylene glycol monomethyl ether acetate is slowly added to obtain a 30% by mass propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as PGMEA) solution of resin (A-1) which is a specific resin. It was.

(合成例5〜12) 樹脂(A−2)〜(A−9)の合成
合成例4において、ポリエチレンイミンの種類を、表1記載のアミノ基含有化合物の種類に変更し、ポリエステル(i−1)の種類を、表1記載のポリエステルに変更した以外は、合成例4と同様にして、特定樹脂である樹脂(A−2)〜(A−9)の10質量%PGMEA溶液を得た。
(Synthesis Examples 5-12) Synthesis of Resins (A-2) to (A-9) In Synthesis Example 4, the type of polyethyleneimine was changed to the type of amino group-containing compound described in Table 1, and polyester (i- Except having changed the kind of 1) into the polyester of Table 1, it carried out similarly to the synthesis example 4, and obtained 10 mass% PGMEA solution of resin (A-2)-(A-9) which is specific resin. .

合成例1〜12で得られた特定樹脂(A−1)〜(A−9)について、GPC測定法により測定した重量平均分子量及び数平均分子量、及び前述の方法により測定したアミン価を、表1に併記する。   For the specific resins (A-1) to (A-9) obtained in Synthesis Examples 1 to 12, the weight average molecular weight and number average molecular weight measured by the GPC measurement method, and the amine value measured by the aforementioned method It is written together with 1.

(合成例13) 樹脂(A−10)の合成
合成例8において、反応温度及び反応時間を、140℃で10時間加熱に変更した以外は、合成例4と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(A−10)を得た。
GPC測定法により測定した特定樹脂(A−10)の分子量は、重量平均分子量が7,000であり、数平均分子量が4,000であった。樹脂(A−10)のアミン価は、5mgKOH/gであった。
(Synthesis example 13) Synthesis | combination of resin (A-10) In the synthesis example 8, except having changed reaction temperature and reaction time into heating at 140 degreeC for 10 hours, operation similar to the synthesis example 4 is performed, and specific resin is used. A certain resin (A-10) was obtained.
Regarding the molecular weight of the specific resin (A-10) measured by GPC measurement, the weight average molecular weight was 7,000 and the number average molecular weight was 4,000. The amine value of the resin (A-10) was 5 mgKOH / g.

(合成例14) 樹脂(A−11)の合成
合成例4において、反応温度及び反応時間を、140℃で24時間加熱に変更以外は、合成例4と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(A−11)を得た。
GPC測定法により測定した樹脂(A−11)の分子量は、重量平均分子量が6,000であり、数平均分子量が3,000あった。樹脂(A−11)のアミン価は、2mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 14) Synthesis of Resin (A-11) In Synthesis Example 4, the same operation as in Synthesis Example 4 was performed except that the reaction temperature and reaction time were changed to heating at 140 ° C for 24 hours, and this was a specific resin. Resin (A-11) was obtained.
Regarding the molecular weight of the resin (A-11) measured by GPC measurement, the weight average molecular weight was 6,000 and the number average molecular weight was 3,000. The amine value of the resin (A-11) was 2 mgKOH / g.

(合成例15) 樹脂(A−12)の合成
合成例1において、ポリエチレンイミンを20g用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(A−12)を得た。
GPC測定法により測定した樹脂(A−12)の分子量は、重量平均分子量が6,000であり、数平均分子量が3,000あった。樹脂(A−12)のアミン価は、160mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 15) Synthesis of Resin (A-12) In Synthesis Example 1, except that 20 g of polyethyleneimine was used, the same operation as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a resin (A-12) which is a specific resin. .
Regarding the molecular weight of the resin (A-12) measured by the GPC measurement method, the weight average molecular weight was 6,000 and the number average molecular weight was 3,000. The amine value of the resin (A-12) was 160 mgKOH / g.

(合成例16) 樹脂(A−13)の合成
合成例4において、反応時間を1時間にした以外は、合成例4と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(A−13)を得た。
GPC測定法により測定した樹脂(A−13)の分子量は、重量平均分子量が12,000であり、数平均分子量が8,000あった。樹脂(A−13)のアミン価は、130mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 16) Synthesis of Resin (A-13) Resin (A-13) which is a specific resin is obtained by performing the same operation as in Synthesis Example 4 except that the reaction time is 1 hour in Synthesis Example 4. It was.
Regarding the molecular weight of the resin (A-13) measured by the GPC measurement method, the weight average molecular weight was 12,000 and the number average molecular weight was 8,000. The amine value of the resin (A-13) was 130 mgKOH / g.

なお、表2中、SP−003(数平均分子量:300)、SP−012(数平均分子量:1、200)、SP−018(数平均分子量:1,800)、及びSP−200(数平均分子量10,000)は、(株)日本触媒製のポリエチレンイミンであり、PAA−001数平均分子量が1000)、PAA−003(数平均分子量:3,000)は、日東紡績(株)製のポリアリルアミンである。   In Table 2, SP-003 (number average molecular weight: 300), SP-012 (number average molecular weight: 1,200), SP-018 (number average molecular weight: 1,800), and SP-200 (number average) (Molecular weight 10,000) is a polyethyleneimine manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., PAA-001 number average molecular weight is 1000), PAA-003 (number average molecular weight: 3,000) is manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd. Polyallylamine.

(合成例17) 樹脂(A−14)の合成
ポリエステル(i−1)100g、ポリエチレンイミン(SP−006、(株)日本触媒製)10gを120℃3時間加熱し、樹脂を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は10,000、数平均分子量は6,000、アミン価は75mgKOH/gであった。その後、得られた樹脂を、65℃まで放冷し、無水コハク酸7.6gを含有するPGMEA200gをゆっくり添加し2時間攪拌した。その後、更にPGMEAを添加し、特定樹脂である樹脂(A−14)の30質量%PGMEA溶液を得た。
樹脂(A−14)の重量平均分子量は11,000、数平均分子量は7,000、酸価は40mgKOH/g、アミン価は35mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 17) Synthesis of Resin (A-14) 100 g of polyester (i-1) and 10 g of polyethyleneimine (SP-006, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) were heated at 120 ° C. for 3 hours to obtain a resin. The weight average molecular weight of the obtained resin was 10,000, the number average molecular weight was 6,000, and the amine value was 75 mgKOH / g. Thereafter, the obtained resin was allowed to cool to 65 ° C., 200 g of PGMEA containing 7.6 g of succinic anhydride was slowly added, and the mixture was stirred for 2 hours. Thereafter, PGMEA was further added to obtain a 30% by mass PGMEA solution of the resin (A-14) as the specific resin.
The weight average molecular weight of the resin (A-14) was 11,000, the number average molecular weight was 7,000, the acid value was 40 mgKOH / g, and the amine value was 35 mgKOH / g.

(合成例18) 樹脂(A−15)の合成
合成例17において、無水コハク酸をブタンスルトンに変更した以外は、合成例17と同様の操作を行い、特定樹脂(A−15)を合成した。
得られた特定樹脂(A−15)の重量平均分子量は11,000、数平均分子量は7,000、酸価は20mgKOH/g、アミン価は15mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 18) Synthesis of Resin (A-15) A specific resin (A-15) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 17 except that succinic anhydride was changed to butane sultone in Synthesis Example 17.
The obtained specific resin (A-15) had a weight average molecular weight of 11,000, a number average molecular weight of 7,000, an acid value of 20 mgKOH / g, and an amine value of 15 mgKOH / g.

(合成例19) 樹脂(A−16)の合成
合成例17において、無水コハク酸をジケテンに変更した以外は、合成例17と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(A−16)を合成した。
樹脂(A−16)の重量平均分子量は11,000、数平均分子量は7,000、酸価は30mgKOH/g、アミン価は30mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 19) Synthesis of Resin (A-16) In Synthesis Example 17, except that succinic anhydride was changed to diketene, the same operation as in Synthesis Example 17 was performed, and the resin (A-16) as a specific resin was obtained. Synthesized.
The weight average molecular weight of the resin (A-16) was 11,000, the number average molecular weight was 7,000, the acid value was 30 mgKOH / g, and the amine value was 30 mgKOH / g.

(比較合成例1) 樹脂(A−17)の合成
PEGEA233g中に、メタクリル酸15g(0.17mol)、下記構造を有するマクロモノマー(1)85g及びドデシルメルカプタン2.0g(0.0099mol)を加え、窒素気流下で75℃まで加温した。次に、アゾビスイソブチロニトリル1.48g(0.0090mol)を添加し、2時間加熱した。さらに、アゾビスイソブチロニトリル1.48g(0.0090mol)を添加し、2時間加熱した後、90℃に昇温し1時間加熱した。得られた溶液を放冷し、樹脂(A−17)の30質量%PEGEA溶液を得た。
樹脂(A−17)のアミン価は、85mgKOH/gであり、重量平均分子量は19,000、数平均分子量は7,000であった。合成のスキームを下記に示す。
(Comparative Synthesis Example 1) Synthesis of Resin (A-17) To 233 g of PEGEA, 15 g (0.17 mol) of methacrylic acid, 85 g of macromonomer (1) having the following structure and 2.0 g (0.0099 mol) of dodecyl mercaptan were added. The mixture was heated to 75 ° C. under a nitrogen stream. Next, 1.48 g (0.0090 mol) of azobisisobutyronitrile was added and heated for 2 hours. Further, 1.48 g (0.0090 mol) of azobisisobutyronitrile was added and heated for 2 hours, then heated to 90 ° C. and heated for 1 hour. The resulting solution was allowed to cool to obtain a 30% by mass PEGEA solution of resin (A-17).
The amine value of the resin (A-17) was 85 mgKOH / g, the weight average molecular weight was 19,000, and the number average molecular weight was 7,000. A synthesis scheme is shown below.

[実施例1〜24、比較例1]
実施例及び比較例の黒色硬化性組成物(B−1)〜(B−25)を、以下のように調製した後、これらの黒色硬化性組成物を用いた性能評価を行った。なお、実施例22にて調製した黒色硬化性組成物(B−23)は、参考例の黒色硬化性組成物である。
[Examples 1 to 24, Comparative Example 1]
The black curable compositions (B-1) to (B-25) of Examples and Comparative Examples were prepared as follows, and then performance evaluation using these black curable compositions was performed. In addition, the black curable composition (B-23) prepared in Example 22 is a black curable composition of a reference example.

1.チタンブラック分散液の調製
下記組成Iに示す成分を二本ロールにて高粘度分散処理を施し、分散物を得た。なお、高粘度分散処理の前にニーダーで30分混練することを行ってもよい。
1. Preparation of Titanium Black Dispersion A component having the following composition I was subjected to a high viscosity dispersion treatment with a two roll to obtain a dispersion. In addition, you may knead | mix for 30 minutes with a kneader before a high-viscosity dispersion process.

(組成I)
・平均一次粒径75nmチタンブラック 40部
(三菱マテリアルズ(株)製「13M−C」)(Pigment Black35)
・各樹脂(A−1)〜(A−17)の30質量%PGMEA溶液 5部
(Composition I)
-Average primary particle size 75nm titanium black 40 parts (Mitsubishi Materials Corporation "13M-C") (Pigment Black35)
-5 parts of 30 mass% PGMEA solution of each resin (A-1)-(A-17)

得られた分散物に、下記組成IIに示す成分を添加し、3,000rpmの条件でホモジナイザーを用いて3時間攪拌した。得られた混合溶液を、0.3mmジルコニアビーズを用いた、分散機(商品名:ディスパーマット、GETZMANN社製)にて4時間微分散処理を施して、各チタンブラック分散液を得た。   To the obtained dispersion, components shown in the following composition II were added and stirred for 3 hours using a homogenizer under the condition of 3,000 rpm. The obtained mixed solution was subjected to fine dispersion treatment for 4 hours with a disperser (trade name: Dispermat, manufactured by GETZMANN) using 0.3 mm zirconia beads to obtain each titanium black dispersion.

(組成II)
・樹脂(A−1)〜(A−17)の30質量%PGMEA溶液 20部
・溶剤:PGMEA 150部
(Composition II)
20 parts of 30% by mass PGMEA solution of resins (A-1) to (A-17) Solvent: 150 parts of PGMEA

2.黒色硬化性組成物の調製
2−1.黒色硬化性組成物(B−1)〜(B−22)、(B−25)の調製
下記組成IIIに示す成分を攪拌機で混合して、実施例1〜22、25の黒色硬化性組成物(B−1)〜(B−22)、(B−25)、及び比較例1の黒色硬化性組成物(B−17)を調製した。
2. 2. Preparation of black curable composition 2-1. Preparation of black curable compositions (B-1) to (B-22), (B-25) The components shown in the following composition III were mixed with a stirrer, and the black curable compositions of Examples 1 to 22 and 25 were used. (B-1) to (B-22), (B-25), and the black curable composition (B-17) of Comparative Example 1 were prepared.

(組成III)
・アルカリ可溶性樹脂:表2に記載の樹脂D−1又は樹脂D−2(下記に示す構造、組成比は質量比)、いずれも30質量%PGMEA溶液 10部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 2.0部
・ペンタエリスリトールトリアクリレート 1.0部
・表2に記載の重合開始剤 0.3部
・各チタンブラック分散液 24部
・溶剤:PEGMEA 10部
・溶剤:エチル−3−エトキシプロピオネート 8部
(Composition III)
Alkali-soluble resin: Resin D-1 or Resin D-2 shown in Table 2 (structure shown below, composition ratio is mass ratio), both 30 parts by mass of PGMEA solution 10 parts dipentaerythritol hexaacrylate 2.0 Part: Pentaerythritol triacrylate 1.0 part Polymerization initiator listed in Table 2 0.3 part Titanium black dispersion 24 parts Solvent: PEGMEA 10 parts Solvent: ethyl-3-ethoxypropionate 8 parts

2−2.黒色硬化性組成物(B−23)の調製
60℃に保温した純水200mlに錫コロイド(平均粒子系:20nm、固形分:20重量%、住友大阪セメント社製)15gと、銀コロイド(平均粒子系:7nm、固形分:20重量%、住友大阪セメント社製)60gとポリビニルピロリドン0.75gを水100mlに溶解した溶液を加え、コロイド溶液とした。
次いで、このコロイド溶液を60℃に保持した状態で60分間攪拌し、その後、超音波を5分間照射した。次いでこのコロイド溶液を遠心分離により濃縮し、固形分が25%のA液を得た。A液をフリーズドライ方法により乾燥し、粉末試料得た。
2-2. Preparation of black curable composition (B-23) In 200 ml of pure water kept at 60 ° C., 15 g of tin colloid (average particle system: 20 nm, solid content: 20 wt%, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) and silver colloid (average) (Particulate system: 7 nm, solid content: 20% by weight, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) 60 g and a solution of 0.75 g of polyvinylpyrrolidone in 100 ml of water were added to obtain a colloidal solution.
Next, this colloidal solution was stirred for 60 minutes while being kept at 60 ° C., and then irradiated with ultrasonic waves for 5 minutes. Next, this colloidal solution was concentrated by centrifugation to obtain a liquid A having a solid content of 25%. The liquid A was dried by a freeze drying method to obtain a powder sample.

チタンブラックの代わりに上記により得られた粉末試料を用い、樹脂としては樹脂(A−1)を用いた他は、「1.チタンブラック分散液の調製」と同様にして、銀錫分散液を調製した。さらに、該銀錫分散液をチタンブラック分散液の代わりに用いた以外は、黒色硬化性組成物B−1と同様にして、銀錫組成物である実施例22(参考例)の黒色硬化性組成物(B−23)を調製した。 A silver tin dispersion was prepared in the same manner as in “1. Preparation of titanium black dispersion” except that the powder sample obtained above was used instead of titanium black and resin (A-1) was used as the resin. Prepared. Further, the black curing of Example 22 (reference example) , which is a silver tin composition, was performed in the same manner as the black curable composition B-1, except that the silver tin dispersion was used instead of the titanium black dispersion. Sex composition (B-23) was prepared.

2−3.黒色硬化性組成物(B−24)の調製
(赤色顔料分散液の調製)
下記組成(IV)に示す成分を、0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(商品名:ディスパーマット GETZMANN社製)にて4時間微分散処理を施して赤色顔料分散液を調製した。
2-3. Preparation of black curable composition (B-24) (Preparation of red pigment dispersion)
The component shown in the following composition (IV) was finely dispersed for 4 hours with a disperser (trade name: Dispermat GETZMANN) using 0.3 mm zirconia beads to prepare a red pigment dispersion.

(組成IV)
・有機顔料:C.I.ピグメントレッド254 30部
・樹脂溶液(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、mol比:80/10/10、Mw:10000、樹脂固形分濃度:40%のPGMEA溶液) 10部
・溶剤:PGMEA 200部
・分散剤:樹脂(A−1)の30%PGMEA溶液 30部
(Composition IV)
Organic pigment: C.I. I. Pigment Red 254 30 parts / resin solution (benzyl methacrylate / methacrylic acid / hydroxyethyl methacrylate copolymer, molar ratio: 80/10/10, Mw: 10000, resin solid content concentration: 40% PGMEA solution) 10 parts / solvent : PGMEA 200 partsDispersant: 30% PGMEA solution of resin (A-1) 30 parts

(硬化性組成物の調製)
「1.チタンブラック分散液の調製」において樹脂(A−1)を用いて得られたチタンブラック顔料分散液20部、上記にて得られた赤色顔料分散液4部を用いた以外は、黒色硬化性組成物B−1と同様にして、チタンブラックと赤色顔料と併用した実施例24の黒色硬化性組成物(B−24)を調製した。
(Preparation of curable composition)
Black except that 20 parts of the titanium black pigment dispersion obtained using the resin (A-1) and 4 parts of the red pigment dispersion obtained above were used in “1. Preparation of titanium black dispersion”. In the same manner as in the curable composition B-1, a black curable composition (B-24) of Example 24 was prepared in combination with titanium black and a red pigment.


表2中に記載される各重合開始剤(I−1)〜(I−6)の詳細を以下に示す。   Details of the polymerization initiators (I-1) to (I-6) described in Table 2 are shown below.

3.黒色硬化性組成物の性能評価
得られた実施例1〜24、及び比較例1の黒色硬化性組成物を用いて、レンズ用素材を用いた樹脂膜上における残渣評価、及び、ガラス基板上における遮光膜の形成及び評価を行った。
3. Performance Evaluation of Black Curable Composition Using the obtained black curable compositions of Examples 1 to 24 and Comparative Example 1, residue evaluation on a resin film using a lens material and on a glass substrate Formation and evaluation of a light-shielding film were performed.

3−1.レンズ用素材を用いた樹脂膜上における残渣評価
レンズ用素材を用いて熱硬化性樹脂膜1〜4及び光硬化性樹脂膜5、6(以下、単に「樹脂膜1〜6」と略称場合がある。)を以下に示すようにして作製した。
3-1. Residue Evaluation on Resin Film Using Lens Material Thermosetting resin films 1 to 4 and photo-curing resin films 5 and 6 (hereinafter simply referred to as “resin films 1 to 6”) Was prepared as shown below.

<レンズ形成用硬化性組成物の調製>
表3において、成分2の欄に示した化合物を、成分2の欄に示した量で成分1に対して添加し、レンズ形成用硬化性組成物1〜6を調製した。成分2の欄が空欄のレンズ形成用硬化性組成物は、成分1のみを用いた。
<Preparation of curable composition for lens formation>
In Table 3, the compound shown in the column of component 2 was added to component 1 in the amount shown in the column of component 2 to prepare curable compositions for lens formation 1-6. Only the component 1 was used for the curable composition for lens formation in which the column of the component 2 was blank.

<熱硬化性樹脂膜1〜4の形成>
得られたレンズ形成用硬化性組成物1〜4(2mL)を、5×5cmのガラス基板(厚さ:1mm、Schott社製、BK7)上に塗布し、200℃で1分間加熱して硬化させて、熱硬化性樹脂膜1〜4(樹脂膜1〜4)を形成した。
<Formation of thermosetting resin films 1 to 4>
The obtained lens-forming curable compositions 1 to 4 (2 mL) were applied on a 5 × 5 cm glass substrate (thickness: 1 mm, manufactured by Schott, BK7), and cured by heating at 200 ° C. for 1 minute. Thus, thermosetting resin films 1 to 4 (resin films 1 to 4) were formed.

<光硬化性樹脂膜5、6の形成>
得られた硬化性組成物5及び6(2mL)を、5×5cmのガラス基板(厚さ:1mm、Schott社製、BK7)に塗布し、メタルハライドランプで3000mJ/cmの光を照射して硬化させ、光硬化性樹脂膜5、6(樹脂膜5、6)を形成した。
<Formation of photocurable resin films 5 and 6>
The obtained curable compositions 5 and 6 (2 mL) were applied to a 5 × 5 cm glass substrate (thickness: 1 mm, manufactured by Schott, BK7), and irradiated with 3000 mJ / cm 2 of light with a metal halide lamp. Curing was performed to form photocurable resin films 5 and 6 (resin films 5 and 6).

なお、表3中、成分2に併記した質量%は、成分1を100質量%に対する成分2の添加量である。   In Table 3, mass% written together with component 2 is the amount of component 2 added to 100 mass% of component 1.

<黒色硬化性組成物層の形成及び現像除去>
樹脂膜1〜6のいずれかを備えたガラス基板上に、塗布・加熱処理後の膜厚が2.0μmになるように、スピンコートの塗布回転数を調整して、表4に記載される黒色硬化性組成物を均一に塗布し、表面温度120℃のホットプレートにより120秒間加熱処理することにより、黒色硬化性組成物層を形成した。
次いで、黒色硬化性組成物層に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド0.3質量%水溶液を用いて、23℃で60秒間パドル現像を行い、黒色硬化性組成物層を除去した。その後、黒色硬化性組成物層が除去されたガラス基板を、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗し、乾燥させた。
<Formation and development removal of black curable composition layer>
On the glass substrate provided with any of the resin films 1 to 6, the coating rotation speed of spin coating is adjusted so that the film thickness after coating and heat treatment becomes 2.0 μm, and is described in Table 4. A black curable composition layer was formed by uniformly applying the black curable composition and heat-treating it with a hot plate having a surface temperature of 120 ° C. for 120 seconds.
Next, the black curable composition layer was subjected to paddle development at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and the black curable composition layer was removed. Thereafter, the glass substrate from which the black curable composition layer was removed was rinsed with a spin shower, further washed with pure water, and dried.

<レンズ形成用樹脂膜上における残渣評価>
残渣評価は、形成された直後の樹脂膜1〜6が示す400〜800nmにおける最大の透過率T1(%)とし、黒色硬化性組成物層の形成及び現像除去後の樹脂膜1〜6が示す400〜800nmにおける最大の透過率T2(%)をそれぞれ測定し、黒色硬化性組成物層の形成前後におけるレンズ形成用樹脂膜の透過率減少度(%)を、下記式(1)により算出することにより行った。
レンズ形成用樹脂膜の透過率減少度(%)=T1(%)−T2(%) 式(1)
<Evaluation of residue on lens-forming resin film>
Residue evaluation is the maximum transmittance T1 (%) at 400 to 800 nm indicated by the resin films 1 to 6 immediately after being formed, and the resin films 1 to 6 after the formation and development removal of the black curable composition layer indicate The maximum transmittance T2 (%) at 400 to 800 nm is measured, and the transmittance reduction rate (%) of the lens-forming resin film before and after the formation of the black curable composition layer is calculated by the following formula (1). Was done.
Decrease in transmittance of resin film for lens formation (%) = T1 (%) − T2 (%) Formula (1)

本評価における透過率は、分光光度計(島津製作所製UV−3600型番)により測定した測定値である。   The transmittance in this evaluation is a measured value measured with a spectrophotometer (Shimadzu Corporation UV-3600 model number).

透過率減少度が大きいほど、黒色硬化性組成物に由来する残渣物が、レンズ形成用樹脂膜上に残存していることを意味する。   It means that the residue which originates in a black curable composition remains on the resin film for lens formation, so that the transmittance | permeability reduction degree is large.

以上の評価結果を、下記表4に示す。
なお、表4中、レンズ形成用樹脂膜の種類を変更して評価を行った実施例1及び比較例1の黒色硬化性組成物については、実施例1−1〜1−6、比較例1−1〜1−6と表記した。
The above evaluation results are shown in Table 4 below.
In Table 4, the black curable compositions of Example 1 and Comparative Example 1 that were evaluated by changing the type of the lens-forming resin film were Examples 1-1 to 1-6 and Comparative Example 1. Indicated as -1 to 1-6.

3−2.ガラス基板上における遮光膜の形成及び評価
<ガラス基板上へのパターン状の遮光膜の形成>
ガラス基板(厚さ:1mm、Schott社製、BK7)上に、得られた黒色硬化性組成物のいずれかを、塗布・加熱処理後の膜厚が2.0μmになるように、スピンコートの塗布回転数を調整して均一に塗布し、面温度120℃のホットプレートにより120秒間加熱処理することにより、黒色硬化性組成物層を形成した。
次いで、得られた黒色硬化性組成物層を、高圧水銀灯を用い、50mmのホールパターンを有するフォトマスクを介して、露光量100mJ/cmから1000mJ/cmまで50mJ/cmずつ変更し露光した。
露光後の黒色硬化性組成物層に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド0.3質量%水溶液を用いて、23℃で60秒間パドル現像を行い、黒色硬化性組成物層の未露光部を除去した。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗し、パターン状の遮光膜を有するガラス基板を得た。
3-2. Formation and evaluation of light shielding film on glass substrate <Formation of patterned light shielding film on glass substrate>
On a glass substrate (thickness: 1 mm, manufactured by Schott, BK7), spin coating was applied so that any of the obtained black curable compositions had a thickness of 2.0 μm after coating and heat treatment. A black curable composition layer was formed by adjusting the number of rotations of the coating and uniformly coating it, followed by heat treatment with a hot plate having a surface temperature of 120 ° C. for 120 seconds.
Then, a black curable composition layer obtained, using a high-pressure mercury lamp, through a photomask having a 50mm hole pattern, to change the exposure amount 100mJ / cm 2 1000mJ / cm up by 50 mJ / cm 2 2 exposure did.
The black curable composition layer after exposure was subjected to paddle development at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to remove the unexposed portion of the black curable composition layer. . Thereafter, rinsing was performed with a spin shower, followed by washing with pure water to obtain a glass substrate having a patterned light-shielding film.

<遮光膜とガラス基板との密着性評価>
得られた遮光膜付ガラス基板における遮光膜について、光学顕微鏡を用いて剥れを発生しなくなった最小の露光量(感度)を求め、これを密着性の指標とした。最小の露光量が小さい程、ガラス基板と遮光膜との密着性が高いことを示す。
<Evaluation of adhesion between light-shielding film and glass substrate>
About the light shielding film in the obtained glass substrate with a light shielding film, the minimum exposure amount (sensitivity) which did not generate | occur | produce peeling was calculated | required using the optical microscope, and this was made into the parameter | index of adhesiveness. It shows that the adhesiveness of a glass substrate and a light shielding film is so high that the minimum exposure amount is small.

<ガラス基板上における残渣評価>
残渣評価は、遮光膜の形成前のガラス基板が示す900nmにおける透過率T3(%)と、未露光の黒色硬化性組成物層が現像除去後された部分のガラス基板が示す900nmにおける透過率T4(%)とをそれぞれ測定し、黒色硬化性組成物層の形成前後におけるレンズ形成用樹脂膜の透過率減少度(%)を、下記式(2)により算出することにより行った。
ガラス基板の透過率減少度(%)=T3(%)−T4(%) 式(2)
透過率の測定は、レンズ形成用樹脂膜の透過率の測定と同様にして測定した。
透過率減少度が大きいほど、黒色硬化性組成物に由来する残渣物が、ガラス基板上に残存していることを意味する。
<Evaluation of residue on glass substrate>
Residue evaluation was performed for transmittance T3 (%) at 900 nm indicated by the glass substrate before the formation of the light-shielding film and transmittance T4 at 900 nm indicated by the glass substrate in the portion where the unexposed black curable composition layer was developed and removed. (%) Was measured, and the transmittance reduction degree (%) of the lens-forming resin film before and after the formation of the black curable composition layer was calculated by the following formula (2).
Degree of decrease in transmittance of glass substrate (%) = T3 (%) − T4 (%) Formula (2)
The transmittance was measured in the same manner as the transmittance of the lens-forming resin film.
It means that the residue derived from a black curable composition remains on the glass substrate, so that the transmittance | permeability reduction degree is large.

<遮光膜の透過率測定>
得られた遮光膜が示す透過率を、レンズ形成用樹脂膜の透過率の測定と同様にして測定した。
<Measurement of transmittance of light shielding film>
The transmittance of the obtained light-shielding film was measured in the same manner as the transmittance of the lens-forming resin film.

以上の評価結果を、下記表5に示す。   The above evaluation results are shown in Table 5 below.

表4及び表5に示されるように実施例1〜24の黒色硬化性組成物は、透過率減少度が小さく、このことは、実施例の黒色硬化性組成物を用いて、ウエハレベルレンズが備える遮光膜を形成した場合、種々のレンズ形成用樹脂膜及びガラス基板から構成される遮光膜の形成領域外において残渣物の発生が低減されることを意味する。従って、実施例の黒色硬化性組成物を用いて遮光膜を形成することで、性能に優れたウエハレベルレンズを提供することができる。   As shown in Table 4 and Table 5, the black curable compositions of Examples 1 to 24 have a low transmittance reduction degree, which means that the wafer level lens is formed using the black curable composition of Examples. When the light shielding film provided is formed, it means that the generation of residue is reduced outside the light shielding film forming region composed of various lens forming resin films and glass substrates. Therefore, by forming the light shielding film using the black curable composition of the example, a wafer level lens having excellent performance can be provided.

また、表5に示されるように、無機顔料としてチタンブラックを含有する実施例1〜21の黒色硬化性組成物は、チタンブラック以外の無機顔料を含有する実施例22(参考例)の黒色硬化性組成物との対比において、特に硬化感度に優れていることがわかる。また、実施例23の黒色硬化性組成物のごとく、チタンブラックと赤色有機顔料とを併用することで遮光性もより向上することがわかる。 Moreover, as Table 5 shows, the black curable composition of Examples 1-21 containing titanium black as an inorganic pigment is black hardening of Example 22 (reference example) containing inorganic pigments other than titanium black. It can be seen that the curing sensitivity is particularly excellent in comparison with the adhesive composition. Moreover, it turns out that light-shielding property improves more by using together titanium black and a red organic pigment like the black curable composition of Example 23. FIG.

[実施例25]
レンズ形成用硬化性組成物5を用いてガラス基板上に硬化性樹脂層を形成し、レンズ形状を持つ石英モールドで形状を転写して高圧水銀ランプにより3000mJ/cmの露光量で硬化させることにより、レンズを形成した。次に、レンズが形成されたガラス基板上に、実施例1の硬化性組成物(B−1)を塗布し、0.5mmのホールパターンを有するフォトマスクを介して高圧水銀ランプで露光し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.3%水溶液で未露光部を除去することにより、レンズ外部及びレンズ周縁部に遮光膜を形成し、ウエハレベルレンズを複数有するウエハレベルレンズアレイを作製した。
[Example 25]
A curable resin layer is formed on a glass substrate using the lens-forming curable composition 5, the shape is transferred with a quartz mold having a lens shape, and cured with an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 by a high-pressure mercury lamp. Thus, a lens was formed. Next, the curable composition (B-1) of Example 1 was applied onto the glass substrate on which the lens was formed, and was exposed with a high-pressure mercury lamp through a photomask having a 0.5 mm hole pattern, A non-exposed portion was removed with a 0.3% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to form a light shielding film on the outside of the lens and the lens peripheral portion, and a wafer level lens array having a plurality of wafer level lenses was produced.

作製されたウエハレベルレンズアレイを切断し、これにレンズモジュールを作製した後に、撮像素子及びセンサ基板を取り付け、撮像ユニットを作製した。   The produced wafer level lens array was cut and a lens module was produced thereon, and then an imaging device and a sensor substrate were attached to produce an imaging unit.

実施例25で得られたウエハレベルレンズは、レンズ開口部に残渣物が無く良好な透過性を有し、かつ遮光層の部分の塗布面の均一性が高く、遮光性が高いものであった。   The wafer level lens obtained in Example 25 was free from residue at the lens opening, had good transparency, had high uniformity of the coated surface of the light shielding layer, and had high light shielding properties. .

Claims (11)

(A)チタンブラック、(B)ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である分散樹脂、(C)重合開始剤、(D)重合性化合物、及び(E)アルカリ可溶性樹脂を含有するウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。 (A) titanium black , (B) polyethyleneimine, polyallylamine, or a dispersion resin that is a condensation product of polyvinylamine and polyester, (C) a polymerization initiator, (D) a polymerizable compound, and (E) an alkali-soluble resin. A black curable composition for a wafer level lens. (A)チタンブラック、(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物であり、アミン価が5mgKOH/g〜100mgKOH/gである分散樹脂、(C)重合開始剤、(D)重合性化合物、及び(E)アルカリ可溶性樹脂を含有するウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。  (A) titanium black, (B) a dispersion product of a primary or secondary amino group-containing compound and a polyester, an amine value of 5 mg KOH / g to 100 mg KOH / g, a dispersion resin, (C) a polymerization initiator, (D A black curable composition for a wafer level lens, comprising: a polymerizable compound; and (E) an alkali-soluble resin. 前記(B)ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である分散樹脂のアミン価が、5mgKOH/g〜100mgKOH/gである請求項1に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。  2. The colored curable composition for a wafer level lens according to claim 1, wherein the amine value of the (B) polyethyleneimine, polyallylamine, or dispersion resin which is a condensate of polyvinylamine and polyester is 5 mgKOH / g to 100 mgKOH / g. object. 前記(B)一級又は二級アミノ基含有化合物とポリエステルとの縮合物が、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとポリエステルとの縮合物である請求項2に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。  The colored curable composition for a wafer level lens according to claim 2, wherein the condensate of the (B) primary or secondary amino group-containing compound and the polyester is a condensate of polyethyleneimine, polyallylamine or polyvinylamine and the polyester. object. 前記(B)分散樹脂のアミン価が60mgKOH/g〜78mgKOH/gである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。  The black curable composition for wafer level lenses according to any one of claims 1 to 4, wherein the amine value of the (B) dispersion resin is 60 mgKOH / g to 78 mgKOH / g. 前記(B)分散樹脂の重量平均分子量(GPC法によるポリスチレン換算値)が5,000〜50,000である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用着色硬化性組成物。  The colored curable composition for wafer level lenses according to any one of claims 1 to 5, wherein the weight average molecular weight of the (B) dispersion resin (polystyrene equivalent value by GPC method) is 5,000 to 50,000. Composition. さらに、(F)有機顔料を含有する請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。 Furthermore, (F) The black curable composition for wafer level lenses of any one of Claims 1-6 containing an organic pigment. 前記(C)重合開始剤が、オキシムエステル化合物及びヘキサアリールビイミダゾール化合物から選択される少なくとも1種の重合開始剤である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。 The wafer level lens according to any one of claims 1 to 7 , wherein the polymerization initiator (C) is at least one polymerization initiator selected from an oxime ester compound and a hexaarylbiimidazole compound. Black curable composition. 前記(C)重合開始剤が、オキシムエステル化合物である請求項8に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。  The black curable composition for a wafer level lens according to claim 8, wherein the polymerization initiator (C) is an oxime ester compound. 前記(E)アルカリ可溶性樹脂が、側鎖に重合性二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物。 The black curable composition for a wafer level lens according to any one of claims 1 to 9 , wherein the (E) alkali-soluble resin is an alkali-soluble resin having a polymerizable double bond in a side chain. 基板上に存在するレンズの周縁部に、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のウエハレベルレンズ用黒色硬化性組成物を用いて得られた遮光膜を備えるウエハレベルレンズ。 A wafer level lens provided with the light shielding film obtained using the black curable composition for wafer level lenses of any one of Claims 1-10 in the peripheral part of the lens which exists on a board | substrate.
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