JP6708365B2 - Black photosensitive resin composition for light-shielding film, cured product using the same, and color filter and touch panel using the cured product as a light-shielding film - Google Patents

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Description

本発明は、遮光膜用黒色感光性樹脂組成物、それを用いた硬化物、並びに当該硬化膜を遮光膜として有するLCD等のディスプレイ用カラーフィルター及び表示装置用タッチパネルに関する。詳しくは、透明基板上に微細な遮光膜を形成するのに適したアルカリ水溶液現像型の黒色感光性樹脂組成物、及びこれを用いて形成された、カラーフィルターやタッチパネルの遮光膜に関するものである。 The present invention relates to a black photosensitive resin composition for a light-shielding film, a cured product using the same, and a color filter for a display such as an LCD and a touch panel for a display device having the cured film as a light-shielding film. More specifically, the present invention relates to an alkaline aqueous solution development type black photosensitive resin composition suitable for forming a fine light-shielding film on a transparent substrate, and a light-shielding film for a color filter or a touch panel formed using the same. ..

液晶テレビ、液晶モニター、カラー液晶携帯電話など、あらゆる分野でカラー液晶パネルが用いられている。カラー液晶パネルは、カラーフィルターが形成された基板と対向基板(TFT基板)とをシール材を介し貼り合わせ、両基板の間に液晶が充填された構造となっている。このうち、カラーフィルターの製造方法としては、通常、ガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面に、赤、緑、青各色間の混色抑制によるコントラスト向上の役割を果たすブラックマトリックスを形成し、続いて、あらゆる自然色を表現する役割を果たす赤、緑、青の異なる色相を順次、ストライプ状あるいはモザイク状等の色パターンで形成する方法が用いられている。 Color liquid crystal panels are used in various fields such as liquid crystal televisions, liquid crystal monitors, and color liquid crystal mobile phones. The color liquid crystal panel has a structure in which a substrate on which a color filter is formed and a counter substrate (TFT substrate) are bonded to each other with a sealing material, and liquid crystal is filled between both substrates. Among these, as a method for manufacturing a color filter, usually, a black matrix is formed on the surface of a transparent substrate such as glass or a plastic sheet, which plays a role of improving contrast by suppressing color mixture between red, green and blue. A method of sequentially forming different hues of red, green, and blue, which play a role of expressing all natural colors, in a color pattern such as a stripe shape or a mosaic shape is used.

ブラックマトリックスの遮光剤としては、主に遮光性の高いカーボンブラックが用いられている。しかし、カーボンブラックの透過光/反射光は、通常、着色していない黒、すなわち無彩色の黒とはなっておらず、多くの場合若干茶色系の色目に着色しているため、その着色した光、すなわち無彩色からずれた光が漏れてくることにより、黒色や輝度の低い色を表示した場合、所望の色が表示できないという問題がある。また、電源OFF時に黒色ベゼル(液晶表示装置やタッチパネルの表示画面の周囲の額縁部分)と色がずれて意匠性がよくないという問題もある。カーボンブラック以外の黒色遮光材においても、多くの場合は無彩色の黒になっておらず、したがって、無彩色の黒に調整する技術が要望されている。近年では、液晶パネルの視認性向上及び意匠性を持たせるためにブラックマトリックスを“ニュートラルブラック”(着色しない黒:無彩色)にすることが求められている。また、タッチパネルにおいても額縁部分を黒色ベゼルの色相と一致させておくことが必要となる場合があり、その場合は、タッチパネル額縁をニュートラルブラックとすることが求められる。 Carbon black having a high light-shielding property is mainly used as a light-shielding agent for the black matrix. However, the transmitted light/reflected light of carbon black is not usually uncolored black, that is, achromatic black, and in many cases, it is colored slightly brownish color. There is a problem that a desired color cannot be displayed when black or a color with low brightness is displayed due to leakage of light, that is, light deviated from an achromatic color. Further, when the power is turned off, there is a problem that the color is deviated from that of the black bezel (the frame portion around the display screen of the liquid crystal display device or the touch panel) and the design is not good. In many cases, black light-shielding materials other than carbon black are not achromatic black, and therefore there is a demand for a technique for adjusting achromatic black. In recent years, in order to improve the visibility and the design of the liquid crystal panel, the black matrix is required to be "neutral black" (black not colored: achromatic). Also in the touch panel, it may be necessary to match the frame portion with the hue of the black bezel. In that case, the touch panel frame is required to be neutral black.

ニュートラルブラックを実現するためには、特許文献1には、C光源又はF10光源における樹脂ブラックマトリックスの透過光及び/又は反射光のXYZ表色系における色度座標を光源の色度座標と一致させることが必要であるという記載がある。ただし、具体的に記載されている技術は、カーボンブラックと該カーボンブラックが無彩色からずれた茶色系の色相を帯びているのに対して、茶色系の色相の補色である青系または紫色系の顔料からなる有機顔料を分散させて色度を調整する技術であり、補色用の顔料を多く加える必要がある。ところが、特に遮光性を高くするためにカーボンブラックの含有量がレジスト中において高い場合には、さらに補色用の顔料を大量に加えると硬化性に寄与するバインダー樹脂やアクリレート成分等の配合割合が相対的に小さくなるため、塗膜が十分に硬化しにくくなり、塗膜とガラス基板との密着性が低下して、剥がれ等が生じやすくなるという光パターニング性の低下問題や抵抗率、密着性の低下という信頼性特性への悪影響を与えてしまう。また、透過光の色度調整についてのみ記載されており、反射光についての色度調整については具体的に示されていない。 In order to realize neutral black, in Patent Document 1, the chromaticity coordinates in the XYZ color system of the transmitted light and/or the reflected light of the resin black matrix in the C light source or the F10 light source are made to coincide with the chromaticity coordinates of the light source. There is a statement that it is necessary. However, the technology specifically described is that, while carbon black and the carbon black have a brownish hue deviated from the achromatic color, a blue-based or purple-based hue that is a complementary color of the brownish hue. This is a technique for adjusting the chromaticity by dispersing an organic pigment composed of the above pigment, and it is necessary to add a large amount of complementary color pigments. However, especially when the content of carbon black is high in the resist in order to increase the light-shielding property, when a large amount of a complementary color pigment is further added, the mixing ratio of the binder resin and the acrylate component, etc., which contribute to the curability, is relatively high. Since the coating becomes harder to harden sufficiently, the adhesion between the coating and the glass substrate decreases, and peeling and other problems tend to occur. This will adversely affect the reliability characteristics of deterioration. Further, only the chromaticity adjustment of transmitted light is described, and the chromaticity adjustment of reflected light is not specifically shown.

WO95/35525号パンフレットWO95/35525 pamphlet

本発明は、かかる技術の諸欠点に鑑み、創案されたものであり、その目的とするところは、遮光性が高い黒色の遮光膜であり、かつ反射光が無彩色の黒色という色特性を有する液晶カラーフィルター用ブラックマトリックス等の遮光膜を提供することにある。そして、このような本発明の目的は、以下の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物によって達成できる。すなわち、遮光材を樹脂中に分散せしめてなる遮光膜用黒色感光性樹脂組成物を使用して、C光源における遮光膜の反射光のL*a*b*表色系における色度座標(a*,b*)≒(0.0、0.0)とすることが目的であるが、実用的には、黒色ベゼルと色度を一致させるための色度調整をすることが可能であることが重要であり、a*、b*を−側(マイナス側)に色度調整して黒色ベゼルの色相に合わせた遮光膜を得ることが目的である。 The present invention has been made in view of the drawbacks of the technique, and an object thereof is a black light-shielding film having high light-shielding property and having a color characteristic that reflected light is achromatic black. It is to provide a light-shielding film such as a black matrix for a liquid crystal color filter. Then, such an object of the present invention can be achieved by the following black photosensitive resin composition for a light shielding film. That is, by using a black photosensitive resin composition for a light shielding film in which a light shielding material is dispersed in a resin, chromaticity coordinates (a in the L*a*b* color system of reflected light of the light shielding film in the C light source *,b*) ≈ (0.0, 0.0) is the purpose, but practically, it is important to be able to adjust the chromaticity to match the chromaticity with the black bezel. , A*, b* are adjusted to the negative side (negative side) to obtain a light-shielding film that matches the hue of the black bezel.

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、カーボンブラック、チタンブラック、バインダー樹脂、及び光重合開始剤とともに配合される顔料又は染料について、従来のカーボンブラックが無彩色から茶色系にずれた色相であるのに対して、そのずれた色相と補色(反対色)の顔料/染料である青色顔料/染料や紫色顔料/染料を配合するのではなく、むしろ、カーボンブラックの無彩色からずれた色相と同系色の有機顔料である黄色顔料/染料や橙色顔料/染料を少量含有させることにより、製版特性や信頼性特性を悪化させることなく、遮光膜を無彩色化、又は黒色ベゼルと色度を一致させることが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。 The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, and as a result, regarding carbon black, titanium black, a binder resin, and a pigment or dye compounded with a photopolymerization initiator, conventional carbon black Is a hue shifted from an achromatic color to a brownish hue, while the shifted hue and a complementary color (opposite color) of a blue pigment/dye or a purple pigment/dye are not blended, but rather By including a small amount of yellow pigment/dye or orange pigment/dye, which are organic pigments of the same color as the hue that is deviated from the achromatic color of carbon black, the light-shielding film can be removed without deteriorating the plate making characteristics and reliability characteristics. The present invention has been completed by finding that the chromaticity can be matched with that of a colored bezel or a black bezel. That is, the gist of the present invention is as follows.

(1)本発明は、(A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂、(B)少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、(C)光重合開始剤、(D)遮光材、(E)有機顔料又は染料、及び(H)溶剤を含有する遮光膜用黒色感光性樹脂組成物であり、光硬化後に固形分となるモノマー成分を含むとして、(H)溶剤を除いた固形分中に、(A)が10〜60質量%であり、(A)100質量部に対して、(B)が10〜60質量部、(C)が(A)と(B)の合計量100質量部に対して2〜50質量部であり、さらに固形分中(D)が30〜60質量%であり、(E)が固形分中1〜15質量%部であることを特徴とする遮光膜用黒色感光性樹脂組成物である。 (1) The present invention includes (A) a polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin, (B) a photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond, (C) a photopolymerization initiator, and (D). A black photosensitive resin composition for a light-shielding film, which contains a light-shielding material, (E) an organic pigment or dye, and (H) a solvent, and excludes the (H) solvent, including a monomer component which becomes a solid content after photocuring. In the solid content, (A) is 10 to 60% by mass, (B) is 10 to 60 parts by mass, and (C) is (A) and (B) based on 100 parts by mass of (A). The total amount is 2 to 50 parts by mass, the solid content (D) is 30 to 60 mass%, and the solid content (E) is 1 to 15 mass%. And a black photosensitive resin composition for a light shielding film.

(2)本発明はまた、(A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂として、ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸との反応物に対して、(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物、及び(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物を反応させて得られたアルカリ可溶性樹脂を用いることを特徴とする(1)に記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物である。
(3)本発明はまた、(E)有機顔料又は染料が、(D)遮光材と同系色の色度を持つ有機顔料又は染料である(1)又は(2)に記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法によりパターニングした後、引き続き熱硬化させることにより得られる硬化物である。
(2) The present invention also provides (A) a reaction product of an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from bisphenol and an unsaturated group-containing monocarboxylic acid as the polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin. On the other hand, an alkali-soluble resin obtained by reacting (a) a dicarboxylic acid or a tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof and (b) a tetracarboxylic acid or an acid dianhydride is used (1 The black photosensitive resin composition for light-shielding film as described in 1).
(3) In the present invention, the (E) organic pigment or dye is an organic pigment or dye having a chromaticity similar to that of the (D) light-shielding material, and the black for the light-shielding film according to (1) or (2). Photosensitive resin composition.
(4) A cured product obtained by patterning the black photosensitive resin composition for a light-shielding film according to any one of (1) to (3) by a photolithography method and then thermally curing it.

(5)本発明はまた、(4)に記載の黒色硬化膜を遮光膜として有するカラーフィルターである。 (5) The present invention is also a color filter having the black cured film according to (4) as a light-shielding film.

(6)本発明はまた、(4)に記載の黒色硬化膜を遮光膜として有するタッチパネルである。 (6) The present invention is also a touch panel having the black cured film according to (4) as a light-shielding film.

本発明によれば、反射色が無彩色となる硬化膜が得られる黒色感光性樹脂組成物を得ることが出来、当該硬化膜を遮光膜とする表示装置用のカラーフィルターやタッチパネルに適用することができる。そのため、反射色の色度をLCD等の表示装置においてほぼ無彩色である黒色ベゼルに対して、カラーフィルターやタッチパネルの遮光膜の色度を一致させることができるようになる。 According to the present invention, it is possible to obtain a black photosensitive resin composition capable of obtaining a cured film in which a reflection color is an achromatic color, and to apply the cured film as a light-shielding film to a color filter or a touch panel for a display device. You can Therefore, it becomes possible to match the chromaticity of the color filter and the light-shielding film of the touch panel with the black bezel, which is almost achromatic in the chromaticity of the reflected color in a display device such as an LCD.

以下に、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明の黒色感光性樹脂組成物における(A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂は、重合性不飽和基とカルボキシル基等の酸性基を分子内に有する樹脂であれば、使用可能である。たとえば、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステル化合物をラジカル共重合して得られた樹脂のカルボキシル基の一部に、(メタ)アクリル酸グリシジルのような重合性不飽和基とエポキシ基を1分子中に有する化合物を反応させて得られる不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂を始めとして広範な樹脂を用いることができる。本発明の効果を得る上で好ましい不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂としては、ビスフェノール類から誘導される2個のグルシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸との反応物に対して、(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物、及び(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物を反応させて得られたアルカリ可溶性樹脂である。ここで、(a)/(b)のモル比が0.01〜10であることが好ましい。 The (A) polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin in the black photosensitive resin composition of the present invention can be used as long as it is a resin having a polymerizable unsaturated group and an acidic group such as a carboxyl group in the molecule. .. For example, some of the carboxyl groups of the resin obtained by radical copolymerization of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic ester compound, a polymerizable unsaturated group such as glycidyl (meth) acrylate and an epoxy group A wide range of resins can be used, including unsaturated group-containing alkali-soluble resins obtained by reacting a compound having in one molecule. The unsaturated group-containing alkali-soluble resin preferable for obtaining the effect of the present invention is a reaction product of an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from bisphenols and an unsaturated group-containing monocarboxylic acid. And an alkali-soluble resin obtained by reacting (a) a dicarboxylic acid or a tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof, and (b) a tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof. Here, the molar ratio of (a)/(b) is preferably 0.01 to 10.

(A)の原料となるビスフェノール類としては、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジメチルシラン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)ジメチルシラン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)エーテル、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)フルオレン、4,4’−ビフェノール、3,3’−ビフェノール等およびこれらの誘導体が挙げられる。これらの中では、9,9−フルオレニル基を有するものが特に好適に利用される。 Examples of the bisphenols as the raw material of (A) include bis(4-hydroxyphenyl)ketone, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)ketone, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)ketone, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)sulfone, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)sulfone, bis(4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, bis (4-Hydroxy-3,5-dimethylphenyl)hexafluoropropane, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)hexafluoropropane, bis(4-hydroxyphenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxy-3, 5-dimethylphenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)dimethylsilane, bis(4-hydroxyphenyl)methane, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)methane, bis(4-) Hydroxy-3,5-dibromophenyl)methane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane, 2,2-bis(4 -Hydroxy-3,5-dichlorophenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)propane, bis(4-hydroxyphenyl) ) Ether, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)ether, bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)ether, 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 9,9-bis (4-Hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)fluorene, 9,9-bis (4-Hydroxy-3-fluorophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)fluorene, 9 , 9-bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)fluorene, 4,4′-biphenol, 3,3′-biphenol and the like and derivatives thereof. Among these, those having a 9,9-fluorenyl group are particularly preferably used.

次に、上記ビスフェノール類とエピクロルヒドリンを反応させて2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物を得る。この反応の際には、一般にジグリシジルエーテル化合物のオリゴマー化を伴うため、下記一般式(I)のエポキシ化合物を得ることになる。

Figure 0006708365
一般式(I)の式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、Aは、−CO−、−SO2−、−C(CF32−、−Si(CH32−、−CH2−、−C(CH32−、−O−、9,9−フルオレニル基又は直結合を表す。lは0〜10の数である。好ましいR1、R2、R3、及びR4は水素原子であり、好ましいAは9,9−フルオレニル基である。また、lは通常複数の値が混在するため平均値0〜10(整数とは限らない)となるが、好ましいlの平均値は0〜3である。lの値が上限値を超えると、当該エポキシ化合物を使用して合成したアルカリ可溶性樹脂を用いた黒色感光性樹脂組成物としたとき、該組成物の粘度が大きくなりすぎて塗工がうまく行かなくなったり、アルカリ可溶性を十分に付与できずアルカリ現像性が非常に悪くなったりする。 Next, the bisphenols are reacted with epichlorohydrin to obtain an epoxy compound having two glycidyl ether groups. During this reaction, since the diglycidyl ether compound is generally oligomerized, an epoxy compound represented by the following general formula (I) is obtained.
Figure 0006708365
In formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, and A is − CO -, - SO 2 -, - C (CF 3) 2 -, - Si (CH 3) 2 -, - CH 2 -, - C (CH 3) 2 -, - O-, 9,9- fluorenyl group Or represents a direct bond. l is a number from 0 to 10. Preferred R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are hydrogen atoms, and preferred A is a 9,9-fluorenyl group. In addition, since l usually has a mixture of a plurality of values, the average value is 0 to 10 (not necessarily an integer), but the preferable average value of l is 0 to 3. When the value of l exceeds the upper limit value, when a black photosensitive resin composition using an alkali-soluble resin synthesized by using the epoxy compound is prepared, the viscosity of the composition becomes too large and the coating is successful. It may disappear or alkali solubility may not be sufficiently imparted, resulting in very poor alkali developability.

次に、一般式(I)の化合物に、不飽和基含有モノカルボン酸としてアクリル酸若しくはメタクリル酸又はこれらの両方を反応させ、得られたヒドロキシ基を有する反応物に、(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物、及び(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物を、好ましくは(a)/(b)のモル比が0.01〜10となる範囲で反応させて、下記一般式(II)で表されるエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物の構造を有するアルカリ可溶性樹脂を得る。

Figure 0006708365
(式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基を表し、R5は、水素原子又はメチル基を表し、Aは、−CO−、−SO2−、−C(CF32−、−Si(CH32−、−CH2−、−C(CH32−、−O−、9,9−フルオレニル基又は直結合を表し、Xは4価のカルボン酸残基を表し、Y1及びY2は、それぞれ独立して水素原子又は−OC−Z−(COOH)m(但し、Zは2価又は3価カルボン酸残基を表し、mは1〜2の数を表す)を表し、nは1〜20の数を表す。) Next, the compound of the general formula (I) is reacted with acrylic acid or methacrylic acid as an unsaturated group-containing monocarboxylic acid, or both of them, and the resulting reaction product having a hydroxy group is treated with (a) dicarboxylic acid or A tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof and (b) a tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof are preferably reacted in a molar ratio of (a)/(b) of 0.01 to 10 to give the following: An alkali-soluble resin having a structure of an epoxy (meth)acrylate acid adduct represented by the general formula (II) is obtained.
Figure 0006708365
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, and R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. the stands, a is, -CO -, - SO 2 - , - C (CF 3) 2 -, - Si (CH 3) 2 -, - CH 2 -, - C (CH 3) 2 -, - O- , 9,9-fluorenyl group or a direct bond, X represents a tetravalent carboxylic acid residue, Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom or —OC-Z-(COOH) m (however, , Z represents a divalent or trivalent carboxylic acid residue, m represents a number of 1 to 2), and n represents a number of 1 to 20).

このエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物(II)は、エチレン性不飽和二重結合とカルボキシル基とを併せ持つアルカリ可溶性樹脂であるため、本発明の黒色感光性樹脂組成物の(A)として優れた光硬化性、良現像性、パターニング特性を与え、良好なパターン形状が得られるものである。 Since this epoxy (meth)acrylate acid adduct (II) is an alkali-soluble resin having both an ethylenically unsaturated double bond and a carboxyl group, it is excellent as (A) of the black photosensitive resin composition of the present invention. It provides photocurability, good developability, and patterning characteristics, and provides a good pattern shape.

本発明の(A)である一般式(II)のエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物に利用される(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物としては、鎖式炭化水素ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物や脂環式ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物、芳香族ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物が使用される。ここで、鎖式炭化水素ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、コハク酸、アセチルコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、アゼライン酸、シトラリンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、クエン酸、酒石酸、オキソグルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、ジグリコール酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物でもよい。また、脂環式ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物としては、例えば、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ノルボルナンジカルボン酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物でもよい。更に、芳香族ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物としては、例えばフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸等の化合物があり、更には任意の置換基の導入されたジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物でもよい。 Examples of the (a) dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or its acid anhydride used in the epoxy (meth)acrylate acid adduct of the general formula (II) which is (A) of the present invention include a chain hydrocarbon dicarboxylic acid or tricarboxylic acid. Acids or acid anhydrides thereof, alicyclic dicarboxylic acids or tricarboxylic acids or acid anhydrides thereof, aromatic dicarboxylic acids or tricarboxylic acids or acid anhydrides thereof are used. Here, as the chain hydrocarbon dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or acid anhydride thereof, for example, succinic acid, acetylsuccinic acid, maleic acid, adipic acid, itaconic acid, azelaic acid, citramalic acid, malonic acid, glutaric acid, There are compounds such as citric acid, tartaric acid, oxoglutaric acid, pimelic acid, sebacic acid, suberic acid, and diglycolic acid, and further dicarboxylic acid or tricarboxylic acid having an optional substituent introduced therein or an acid anhydride thereof. Further, examples of the alicyclic dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof include compounds such as cyclobutanedicarboxylic acid, cyclopentanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, norbornanedicarboxylic acid, and further optional. It may be a dicarboxylic acid or tricarboxylic acid having a substituent introduced therein or an acid anhydride thereof. Furthermore, examples of the aromatic dicarboxylic acid or tricarboxylic acid or acid anhydride thereof include compounds such as phthalic acid, isophthalic acid, and trimellitic acid, and further, a dicarboxylic acid or tricarboxylic acid into which any substituent is introduced or its An acid anhydride may be used.

また、本発明の(A)である一般式(II)のエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物に利用される(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物としては、鎖式炭化水素テトラカルボン酸又はその酸二無水物や脂環式テトラカルボン酸又はその酸二無水物、又は、芳香族多価カルボン酸又はその酸二無水物が使用される。ここで、鎖式炭化水素テトラカルボン酸又はその酸二無水物としては、例えば、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ヘキサンテトラカルボン酸等があり、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸又はその酸二無水物でもよい。また、脂環式テトラカルボン酸又はその酸二無水物としては、例えば、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、シクロへプタンテトラカルボン酸、ノルボルナンテトラカルボン酸等があり、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸又はその酸二無水物でもよい。更に、芳香族テトラカルボン酸やその酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸又はその酸二無水物が挙げられ、更には置換基の導入されたテトラカルボン酸又はその酸二無水物でもよい。 The (b) tetracarboxylic acid or its dianhydride used in the epoxy (meth)acrylate acid adduct of the general formula (II) which is (A) of the present invention is a chain hydrocarbon tetracarboxylic acid. Alternatively, an acid dianhydride thereof, an alicyclic tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof, or an aromatic polycarboxylic acid or an acid dianhydride thereof is used. Here, as the chain hydrocarbon tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof, for example, butanetetracarboxylic acid, pentanetetracarboxylic acid, hexanetetracarboxylic acid, etc., further tetracarboxylic acid having a substituent introduced Alternatively, it may be an acid dianhydride. Examples of the alicyclic tetracarboxylic acid or its dianhydride include cyclobutanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, cycloheptanetetracarboxylic acid, norbornanetetracarboxylic acid, and the like. Further, it may be a tetracarboxylic acid having a substituent introduced or its acid dianhydride. Furthermore, examples of the aromatic tetracarboxylic acid and its acid dianhydride include, for example, pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, biphenyl tetracarboxylic acid, biphenyl ether tetracarboxylic acid or its acid dianhydride, and further substitution It may be a tetracarboxylic acid having a group introduced or its acid dianhydride.

本発明の(A)である一般式(II)のエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物に使用される(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物と(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物とのモル比(a)/(b)は、好ましくは0.01〜10であるのがよく、より好ましくは0.1〜3.0となる範囲である。モル比(a)/(b)が上記範囲を逸脱すると最適分子量が得られず、(A)を使用した黒色感光性樹脂組成物において、アルカリ現像性、耐熱性、耐溶剤性、パターン形状等が劣化するので好ましくない。なお、モル比(a)/(b)が小さいほど分子量が大きくなり、アルカリ溶解性が悪化する傾向がある。 (A) a dicarboxylic acid or a tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof and (b) a tetracarboxylic acid or an acid diacid thereof which are used in the epoxy (meth)acrylate acid adduct of the general formula (II) which is (A) of the present invention. The molar ratio (a)/(b) to the anhydride is preferably 0.01 to 10 and more preferably 0.1 to 3.0. When the molar ratio (a)/(b) deviates from the above range, the optimum molecular weight cannot be obtained, and in the black photosensitive resin composition using (A), alkali developability, heat resistance, solvent resistance, pattern shape, etc. Is deteriorated, which is not preferable. The smaller the molar ratio (a)/(b), the higher the molecular weight, and the alkali solubility tends to deteriorate.

また、本発明の(A)である一般式(II)のエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物は、重量平均分子量(Mw)が2000〜10000の間であることが好ましく、3000〜7000の間であることが特に好ましい。重量平均分子量(Mw)が2000に満たないと(A)を使用した黒色感光性樹脂組成物の現像時のパターンの密着性が維持できず、パターン剥がれが生じ、また、重量平均分子量(Mw)が10000を超えると現像残渣や未露光部の残膜が残り易くなる。更に、(A)は、その酸価が30〜200mgKOH/gの範囲にあることが望ましい。この値が30mgKOH/gより小さいと(A)を使用した黒色感光性樹脂組成物のアルカリ現像が悪化する傾向になることから、強アルカリ等の特殊な現像条件が必要となる。一方、200mgKOH/gを超えると(A)を使用した黒色感光性樹脂組成物へのアルカリ現像液の浸透が早くなり過ぎ、剥離現像が起きることから何れも好ましくない。 The epoxy (meth)acrylate acid adduct of the general formula (II), which is (A) of the present invention, preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 10,000, more preferably 3,000 to 7,000. It is particularly preferable that If the weight average molecular weight (Mw) is less than 2000, the pattern adhesiveness cannot be maintained during development of the black photosensitive resin composition using (A), pattern peeling occurs, and the weight average molecular weight (Mw) When it exceeds 10,000, the development residue and the residual film in the unexposed area tend to remain. Furthermore, the acid value of (A) is preferably in the range of 30 to 200 mgKOH/g. If this value is less than 30 mgKOH/g, the alkali development of the black photosensitive resin composition using (A) tends to be deteriorated, and thus special development conditions such as strong alkali are required. On the other hand, if it exceeds 200 mgKOH/g, the alkali developer penetrates into the black photosensitive resin composition containing (A) too quickly and peeling development occurs, which is not preferable.

本発明で利用される一般式(II)のエポキシ(メタ)アクリレート酸付加物は、上述の工程により、既知の方法、例えば特開平8-278629号公報や特開2008-9401号公報等に記載の方法により製造することができる。先ず、一般式(I)のエポキシ化合物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させる方法としては、例えば、エポキシ化合物のエポキシ基と当モルの不飽和基含有モノカルボン酸を溶剤中に添加し、触媒(トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、2,6-ジイソブチルフェノール等)の存在下、空気を吹き込みながら90〜120℃に加熱・攪拌して反応させるという方法がある。次に、反応生成物であるエポキシアクリレート化合物の水酸基に酸無水物を反応させる方法としては、エポキシアクリレート化合物と酸二無水物および酸一無水物の所定量を溶剤中に添加し、触媒(臭化テトラエチルアンモニウム、トリフェニルホスフィン等)の存在下、90〜130℃で加熱・攪拌して反応させるという方法がある。 The epoxy (meth)acrylate acid adduct of the general formula (II) used in the present invention is described in a known method, for example, in JP-A-8-278629 or JP-A-2008-9401 by the above-mentioned steps. It can be manufactured by the method of. First, as a method for reacting an epoxy compound of general formula (I) with an unsaturated group-containing monocarboxylic acid, for example, an epoxy group of an epoxy compound and an equimolar amount of an unsaturated group-containing monocarboxylic acid are added to a solvent, In the presence of a catalyst (triethylbenzylammonium chloride, 2,6-diisobutylphenol, etc.), there is a method of reacting by heating and stirring at 90 to 120° C. while blowing air. Next, as a method of reacting an acid anhydride with a hydroxyl group of an epoxy acrylate compound which is a reaction product, a predetermined amount of an epoxy acrylate compound, an acid dianhydride and an acid monoanhydride is added to a solvent, and a catalyst (odor In the presence of tetraethylammonium chloride, triphenylphosphine, etc.), the reaction is carried out by heating and stirring at 90 to 130°C.

本発明の黒色感光性樹脂組成物における(B)少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル類や、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、又はジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。また、当該少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーは、光重合性基を3個以上有して不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂の分子同士を架橋することができるものを用いることが好ましい。なお、(B)少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマーは遊離のカルボキシ基を有しない。 Examples of (B) the photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond in the black photosensitive resin composition of the present invention include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2-hydroxypropyl (meth)acrylate. , 2-ethylhexyl (meth)acrylate and other hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid esters, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di (Meth)acrylate, tetramethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, trimethylolethane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol Tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, glycerol(meth)acrylate, sorbitol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, or dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, sorbitol hexa( Examples thereof include (meth)acrylates, alkylene oxide-modified hexa(meth)acrylates of phosphazene, and caprolactone-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylates. One or more of these are used. can do. As the photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond, one having three or more photopolymerizable groups and capable of crosslinking the molecules of the unsaturated group-containing alkali-soluble resin is used. Preferably. The photopolymerizable monomer (B) having at least one ethylenically unsaturated bond does not have a free carboxy group.

本発明の黒色感光性樹脂組成物における(C)光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p'-ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルビイミダゾール、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)ビイミダゾール、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2、4,5-トリアリールビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物類、2-トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル-5-(p-シアノスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-(p-メトキシスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチルチアゾール化合物類、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル−4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4、6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-クロロフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロRメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4,5-トリメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メチルチオスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等のハロメチル−S−トリアジン系化合物類、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(o-ベンゾイルオキシム)、1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-o-ベンゾアート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-o-アセタート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1-オンオキシム-o-アセタート等のo-アシルオキシム系化合物類、ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、2-クロロチオキサンソン、2,4-ジエチルチオキサンソン、2-メチルチオキサンソン、2-イソプロピルチオキサンソン等のイオウ化合物、2-エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、アゾビスイソブチルニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物、トリエタノールアミン、トリエチルアミン等の第3級アミンなどが挙げられる。この中でも、高感度の黒色感光性樹脂組成物を得られやすい観点から、o-アシルオキシム系化合物類を用いることが好ましい。また、これら光重合開始剤を2種類以上使用することもできる。なお、本発明でいう光重合開始剤とは、増感剤を含む意味で使用される。 Examples of the (C) photopolymerization initiator in the black photosensitive resin composition of the present invention include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone. , Acetophenones such as p-tert-butylacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, benzophenones such as p,p′-bisdimethylaminobenzophenone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, etc. Benzoin ethers, 2-(o-chlorophenyl)-4,5-phenylbiimidazole, 2-(o-chlorophenyl)-4,5-di(m-methoxyphenyl)biimidazole, 2-(o-fluorophenyl) -4,5-diphenylbiimidazole, 2-(o-methoxyphenyl)-4,5-diphenylbiimidazole, biimidazole compounds such as 2,4,5-triarylbiimidazole, 2-trichloromethyl-5 -Styryl-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-(p-cyanostyryl)-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-(p-methoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole and other halomethylthiazole compounds, 2,4,6-tris(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-methyl-4,6-bis(trichloromethyl) )-1,3,5-Triazine, 2-phenyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-chlorophenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)- 1,3,5-triazine, 2-(4-methoxyphenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methoxynaphthyl)-4,6-bis( Trichloro-R-methyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(3,4,5-triazine Methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-(4-methylthiostyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, etc. Halomethyl-S-triazine compounds, 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)phenyl]-,2-(o-benzoylo Oxime), 1-(4-phenylsulfanylphenyl)butane-1,2-dione-2-oxime-o-benzoate, 1-(4-methylsulfanylphenyl)butane-1,2-dione-2-oxime- o-Acetate, o-acyl oxime compounds such as 1-(4-methylsulfanylphenyl)butan-1-one oxime-o-acetate, benzyl dimethyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethyl Sulfur compounds such as thioxanthone, 2-methylthioxanthone and 2-isopropylthioxanthone, anthraquinones such as 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone and 2,3-diphenylanthraquinone, azobis Organic peroxides such as isobutyl nitrile, benzoyl peroxide, cumene peroxide, thiol compounds such as 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole and 2-mercaptobenzothiazole, and tertiary amines such as triethanolamine and triethylamine And so on. Among these, o-acyl oxime compounds are preferably used from the viewpoint of easily obtaining a highly sensitive black photosensitive resin composition. Also, two or more kinds of these photopolymerization initiators can be used. The photopolymerization initiator as used in the present invention is meant to include a sensitizer.

本発明の黒色感光性樹脂組成物における(D)遮光材は、黒色有機顔料、混色有機顔料又は無機系顔料等を特に制限なく用いることができる。黒色有機顔料としては、例えばペリレンブラック、シアニンブラック、アニリンブラック等が挙げられる。混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、シアニン、マゼンタ等から選ばれる少なくとも2種以上の顔料を混合して擬似黒色化されたものが挙げられる。無機系顔料としては、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック、酸窒化チタン、チタン窒化物等を挙げることができる。これらの遮光材は、1種類単独でも2種以上を適宜選択して用いることもできるが、特にカーボンブラックが、遮光性、表面平滑性、分散安定性、樹脂との親和性が良好な点で好ましい。 As the light-shielding material (D) in the black photosensitive resin composition of the present invention, a black organic pigment, a mixed color organic pigment, an inorganic pigment, or the like can be used without particular limitation. Examples of black organic pigments include perylene black, cyanine black, and aniline black. Examples of the mixed color organic pigment include those obtained by mixing at least two kinds of pigments selected from red, blue, green, violet, yellow, cyanine, magenta and the like to be pseudo-blackened. Examples of the inorganic pigment include carbon black, chromium oxide, iron oxide, titanium black, titanium oxynitride, titanium nitride and the like. These light-shielding materials may be used alone or in combination of two or more, and carbon black is particularly preferable because it has good light-shielding properties, surface smoothness, dispersion stability, and affinity with resins. preferable.

本発明の黒色感光性樹脂組成物における(E)有機顔料又は染料としては、例えば、カラーインデックス(ColourIndex:C.I.)において、ピグメント(Pigment)や染料に分類されている化合物が挙げられる。有機顔料や染料としては、具体的には、以下のようなカラーインデックス(ColourIndex:C.I.)番号の化合物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
C.I.ピグメントイエロー20,24,31,53,83,86,93,94,109,110,117,125,137,138,139,147,148,150,153,154,166及び173;
C.I.ピグメントオレンジ13,31,36,38,40,42,43,51,55,59,61,64,65,及び71;
C.I.ピグメントレッド9,97,105,122,123,144,149,166,168,176,177,180,192,215,216,224,242,及び254;
C.I.ピグメントバイオレット14,19,23,29,32,33,36,37及び38;
C.I.ソルベントバイオレット2,8,9,11,13,14等;
C.I.ピグメントブルー15(15:3,15:4,15:6等),21,22,28,60及び64;
C.I.ソルベントブルー25,38,45,64,67,70,129;
C.I.ピグメントグリーン7,10,15,25,36,47及び58;
C.I.ソルベントグリーン3,28,32および33;
C.I.ピグメントブラウン28;
C.I.ピグメントブラック1及び7。
などが挙げられるが、カーボンブラックを遮光材として用いる場合には、カーボンブラックが、通常、茶系統の反射色を有するため、同系色の顔料であるY139、Y150が好ましい。
Examples of the (E) organic pigment or dye in the black photosensitive resin composition of the present invention include compounds classified as pigments and dyes in the color index (Colour Index: CI). Specific examples of the organic pigments and dyes include, but are not limited to, compounds having the following Color Index (C.I.) numbers.
C. I. Pigment Yellow 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166 and 173;
C. I. Pigment Orange 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, and 71;
C. I. Pigment Red 9,97,105,122,123,144,149,166,168,176,177,180,192,215,216,224,242, and 254;
C. I. Pigment Violet 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 and 38;
C. I. Solvent Violet 2,8,9,11,13,14 etc.;
C. I. Pigment Blue 15 (15:3, 15:4, 15:6, etc.), 21, 22, 28, 60 and 64;
C. I. Solvent Blue 25,38,45,64,67,70,129;
C. I. Pigment Green 7, 10, 15, 25, 36, 47 and 58;
C. I. Solvent Green 3, 28, 32 and 33;
C. I. Pigment Brown 28;
C. I. Pigment Black 1 and 7.
When carbon black is used as a light-shielding material, carbon black usually has a brownish reflection color, and thus Y139 and Y150, which are pigments of similar colors, are preferable.

また、(E)有機顔料又は染料は、(D)遮光材と同系色の色度を持つのが好ましい。ここで、(D)遮光材と同系色であるとは、遮光材が無彩色からずれた色相・色度である場合において、ずれた色相・色度と同系色であることを示す。例えば、遮光材が茶系にずれた色相・色度であれば、色相環上で同じような位置にある橙、黄色系の色相・色度が同系色である。ちなみに、遮光材と反対色であるとは、遮光材が無彩色からずれた色相・色度である場合に、ずれた色相・色度と反対色であることを示す。例えば、遮光材が茶系にずれた色相・色度であれば、色相環上で対角線付近に位置する青、紫系の色相・色度が反対色である。すなわち、遮光材のひとつであるカーボンブラックは、無彩色から茶色系にずれた色相であるのに対して、従来は、そのずれた色相と補色(反対色)の顔料/染料である「青色顔料/染料」や「紫色顔料/染料」を配合すると考えられてきた。 The (E) organic pigment or dye preferably has a chromaticity similar to that of the (D) light-shielding material. Here, (D) the same color as the light-shielding material means that when the light-shielding material has a hue/chromaticity deviated from the achromatic color, the hue/chromaticity deviated is similar to the hue. For example, if the light-shielding material has a hue/chromaticity deviated to brown, the hues/chromaticities of orange and yellow at the same position on the hue circle are similar colors. By the way, the color opposite to that of the light-shielding material means that when the light-shielding material has a hue/chromaticity deviated from the achromatic color, it has a color opposite to the deviated hue/chromaticity. For example, if the light-shielding material has a hue and chromaticity that are deviated to brown, the hues and chromaticities of blue and violet that are located near the diagonal line on the hue circle are opposite colors. That is, while carbon black, which is one of the light-shielding materials, has a hue shifted from an achromatic color to a brownish color, conventionally, a “blue pigment” that is a pigment/dye of a complementary color (opposite color) to the shifted hue It has been considered to incorporate "/dye" or "purple pigment/dye".

(E)成分として有機顔料を用いる場合は、動的光散乱法で測定されキュムラント法により求められる平均二次粒子径が40〜150nmのものが好ましく、より好ましくは60〜140nmのものを用いる。ただし、遮光材の動的光散乱法で測定した平均二次粒子径と同等かそれより小さいことが、b*をマイナス側にするために有効である。遮光材としてカーボンブラックを用いる場合、その動的散乱法で測定されキュムラント法により求められる平均二次粒子径は、60〜150nmが好ましく、より好ましくは80〜120nmである。 When an organic pigment is used as the component (E), the average secondary particle diameter measured by the dynamic light scattering method and determined by the cumulant method is preferably 40 to 150 nm, more preferably 60 to 140 nm. However, it is effective to make b* on the minus side that the average secondary particle diameter of the light shielding material is equal to or smaller than the average secondary particle diameter measured by the dynamic light scattering method. When carbon black is used as the light shielding material, the average secondary particle diameter measured by the dynamic scattering method and determined by the cumulant method is preferably 60 to 150 nm, more preferably 80 to 120 nm.

また、本発明の黒色感光性樹脂組成物における(H)溶剤は1種又は複数種類の溶剤を含有させることができ、特に限定されるものでもない。例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N−メチル−2−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等が挙げられ、これらを数種類用いて溶解、混合させることにより、遮光材や顔料等を安定的に分散させた均一な組成物とすることが出来る。 Further, the (H) solvent in the black photosensitive resin composition of the present invention may contain one kind or a plurality of kinds of solvents and is not particularly limited. For example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol and propylene glycol, terpenes such as α- or β-terpineol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone and N-methyl-2-pyrrolidone. , Toluene, xylene, aromatic hydrocarbons such as tetramethylbenzene, cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether , Dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, glycol ethers such as diethylene glycol diethyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, Acetic acid esters such as cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, etc. are mentioned. A uniform composition that is stably dispersed can be obtained.

(H)溶剤の使用量は、目標とする粘度により変化するが、黒色感光性樹脂組成物中に20〜90質量%の範囲で含まれるようにするのがよい。遮光材としてカーボンブラックや有機顔料を用いる場合は、60〜90質量%の範囲が好ましく、無機顔料としてチタン等の金属を含む遮光材や金属酸化物の充填剤を使用する場合は20〜80質量%の範囲が好ましい。 The amount of the solvent (H) used varies depending on the target viscosity, but it is preferable that the amount of the solvent (H) be contained in the black photosensitive resin composition in the range of 20 to 90% by mass. When using carbon black or an organic pigment as a light shielding material, the range of 60 to 90 mass% is preferable, and when using a light shielding material containing a metal such as titanium or a filler of a metal oxide as an inorganic pigment, 20 to 80 mass%. % Range is preferred.

また、本発明の黒色感光性樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、充填材、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤、界面活性剤等の添加剤を配合することができる。熱重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、tert−ブチルカテコール、フェノチアジン等を挙げることができ、可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、リン酸トリクレジル等を挙げることができ、充填材としては、ガラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等を挙げることができ、消泡剤やレベリング剤としては、シリコーン系、フッ素系、アクリル系の化合物を挙げることができる。また、界面活性剤としてはフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等を挙げることができる。 Further, to the black photosensitive resin composition of the present invention, if necessary, a curing accelerator, a thermal polymerization inhibitor, a plasticizer, a filler, a leveling agent, an antifoaming agent, a coupling agent, a surfactant, etc. are added. Agents can be added. Examples of the thermal polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, tert-butylcatechol, phenothiazine, and the like. Examples of the plasticizer include dibutylphthalate, dioctylphthalate, tricresyl phosphate, and the like. Examples of the material include glass fiber, silica, mica, alumina and the like, and examples of the defoaming agent and the leveling agent include silicone-based, fluorine-based and acryl-based compounds. Further, examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant.

本発明の黒色感光性樹脂組成物は、上記(A)〜(H)成分を主成分として含有する。黒色感光性樹脂組成物においては、好ましくは、(H)溶剤を除いた固形分(光硬化後に固形分となるモノマー成分を含む)中に、(A)が10〜60質量%であり、(A)100質量部に対して、(B)が10〜60質量部、(C)が(A)と(B)の合計量100質量部に対して2〜50質量部である。より好ましくは、(A)100質量部に対して、(B)が15〜35質量部、(C)が(A)と(B)の合計量100質量部に対して5〜30質量部である。また、(D)遮光材については、固形分に対して含有量が30〜60質量%の範囲であるのがよく、より好ましくは、40〜50質量%の範囲である。また(E)が固形分中1〜15質量%であるのがよく、より好ましくは、2〜7質量%の範囲である。 The black photosensitive resin composition of the present invention contains the above components (A) to (H) as main components. In the black photosensitive resin composition, preferably, (A) is 10 to 60 mass% in the solid content (including the monomer component that becomes the solid content after photocuring) excluding the solvent (H), ( A) is 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass, and (C) is 2 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of (A) and (B). More preferably, with respect to 100 parts by mass of (A), (B) is 15 to 35 parts by mass, and (C) is 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of (A) and (B). is there. The content of the (D) light-shielding material is preferably in the range of 30 to 60% by mass, more preferably 40 to 50% by mass, based on the solid content. Further, (E) is preferably 1 to 15 mass% in the solid content, and more preferably 2 to 7 mass %.

本発明の黒色感光性樹脂組成物を用いた硬化膜の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を利用する方法が挙げられる。その形成方法としては、先ず、黒色感光性樹脂組成物を基板表面に塗布し、次いで溶剤を乾燥させた(プリベーク)後、得られた塗膜にフォトマスクを介して紫外線を照射して露光部を硬化させ、アルカリ水溶液を用いて未露光部を溶出させる現像を行うことにより、パターンを形成し、更に熱硬化(ポストベーク)を行う方法が挙げられる。ここで、黒色感光性樹脂組成物を塗布する基板としては、ガラス、透明フィルム(例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン等)等が用いられる。 Examples of the method for forming a cured film using the black photosensitive resin composition of the present invention include a method using a photolithography method. As a method for forming the same, first, a black photosensitive resin composition is applied to the surface of a substrate, then the solvent is dried (prebaking), and then the obtained coating film is irradiated with ultraviolet rays through a photomask to expose a portion. And a pattern is formed by performing development to elute the unexposed portion with an alkaline aqueous solution, and then heat curing (post-baking) is performed. Here, as the substrate to which the black photosensitive resin composition is applied, glass, a transparent film (eg, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, etc.) or the like is used.

黒色感光性樹脂組成物を基板に塗布する方法としては、公知の溶液浸漬法、スプレー法の他、ローラーコーター機、ランドコーター機、スリットコーター機やスピナー機を用いる方法等の何れかの方法を採用することができる。これらの方法によって、所望の厚さに塗布した後、溶剤を除去する(プリベーク)ことにより、塗膜が形成される。プリベーク後、20〜100Paで15〜60秒間減圧乾燥(VCD)により溶剤を除去した後、オーブン、ホットプレート等により加熱することによって行われる。このプリベークにおける加熱温度及び加熱時間は使用する溶剤に応じて適宜選択され、例えば60〜110℃の温度で1〜3分間行われる。 As a method of applying the black photosensitive resin composition to the substrate, in addition to known solution dipping method, spraying method, any method such as a roller coater machine, a land coater machine, a slit coater machine or a spinner machine may be used. Can be adopted. A coating film is formed by applying a desired thickness by these methods and then removing the solvent (prebaking). After prebaking, the solvent is removed by vacuum drying (VCD) at 20 to 100 Pa for 15 to 60 seconds, and then heating is performed by an oven, a hot plate or the like. The heating temperature and heating time in this prebaking are appropriately selected according to the solvent used, and for example, the heating is performed at a temperature of 60 to 110° C. for 1 to 3 minutes.

プリベーク後に行われる露光は、露光機によって行なわれ、フォトマスクを介して露光することによりパターンに対応した部分の感光性樹脂及び感光性モノマーを感光させる。露光機及びその露光照射条件は適宜選択され、超高圧水銀灯、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、遠紫外線灯等の光源を用いて露光を行う。 The exposure performed after the pre-baking is performed by an exposure device, and the photosensitive resin and the photosensitive monomer in the portion corresponding to the pattern are exposed by exposing through the photomask. The exposure device and its exposure irradiation conditions are appropriately selected, and the exposure is performed using a light source such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a deep ultraviolet ray lamp.

露光後のアルカリ現像は、露光されない部分の塗膜を除去する目的で行われ、この現像によって所望のパターンが形成される。このアルカリ現像に適した現像液としては、例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属の炭酸塩の水溶液、アルカリ金属の水酸化物の水溶液等を挙げることができるが、特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩を0.03〜1質量%含有する弱アルカリ性水溶液を用いて23〜27℃の温度で現像するのが好ましく、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いて微細な画像を精密に形成することができる。 The alkali development after the exposure is performed for the purpose of removing the coating film in the unexposed portion, and a desired pattern is formed by this development. Examples of the developer suitable for this alkali development include an aqueous solution of a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide, and the like. In particular, sodium carbonate, potassium carbonate, etc. It is preferable to develop at a temperature of 23 to 27° C. using a weak alkaline aqueous solution containing 0.03 to 1% by mass of carbonate, and a fine image can be precisely formed using a commercially available developing machine or an ultrasonic cleaner. Can be formed.

このようにして現像した後、200〜240℃の温度、20〜60分の条件で熱処理(ポストベーク)が行われる。このポストベークは、パターニングされた黒色膜と基板との密着性を高めるため等の目的で行われる。これは、オーブン、ホットプレート等により加熱することによって行われる。 After developing in this way, a heat treatment (post-baking) is performed at a temperature of 200 to 240° C. for 20 to 60 minutes. This post-baking is performed for the purpose of increasing the adhesion between the patterned black film and the substrate. This is performed by heating with an oven, a hot plate or the like.

得られた黒色硬化物の色相・色度は、本発明の黒色を無彩色または青味を帯びた黒色に調整する目的のためには、−1.0<b*<0.2が好ましく、より好ましくは−1.0<b*<0.0に調整できることが必要である。このb*の値は、昼光で照明される物体色を表示する場合に用いられるD65光源(JIS Z8720の昼光の標準イルミナント(測色用の光))またはC光源(JIS Z8720の昼光の補助イルミナント)を用いて、視野角2°又は10°で測定した値である。 The hue and chromaticity of the obtained black cured product are preferably -1.0<b*<0.2, and more preferably -1.0<b*<0.2 for the purpose of adjusting the black color of the present invention to an achromatic color or a bluish black color. It is necessary to be able to adjust to 1.0<b*<0.0. This value of b* is the D65 light source (JIS Z8720 daylight standard illuminant (light for color measurement)) or C light source (JIS Z8720 daylight used when displaying an object color illuminated by daylight. The auxiliary illuminant of No. 1) was used and the value was measured at a viewing angle of 2° or 10°.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

先ず、本発明の(A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂の合成例1を示す。合成例における樹脂の評価は、以下の通りに行った。 First, Synthesis Example 1 of the (A) polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin of the present invention will be shown. Evaluation of the resin in the synthesis example was performed as follows.

[固形分濃度]
合成例中で得られた樹脂溶液1gをガラスフィルター〔重量:W0(g)〕に含浸させて秤量し〔W1(g)〕、160℃にて2hr加熱した後の重量〔W2(g)〕から次式より求めた。
固形分濃度(重量%)=100×(W2−W0)/(W1−W0)
[Solid content concentration]
A glass filter [weight: W 0 (g)] was impregnated with 1 g of the resin solution obtained in the synthesis example, weighed [W 1 (g)], and the weight [W 2 ( g)] from the following equation.
Solids concentration (wt%) = 100 × (W 2 -W 0) / (W 1 -W 0)

[酸価]
樹脂溶液をジオキサンに溶解させ、電位差滴定装置〔平沼産業(株)製 商品名COM-1600〕を用いて1/10N−KOH水溶液で滴定して求めた。
[Acid value]
The resin solution was dissolved in dioxane and titrated with a 1/10 N-KOH aqueous solution using a potentiometric titrator [trade name COM-1600 manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.].

[分子量]
ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)[東ソー(株)製商品名HLC-8220GPC、溶媒:テトラヒドロフラン、カラム:TSKgelSuperH-2000(2本)+TSKgelSuperH-3000(1本)+TSKgelSuperH-4000(1本)+TSKgelSuper-H5000(1本)〔東ソー(株)製、温度:40℃、速度:0.6ml/min]にて測定し、標準ポリスチレン〔東ソー(株)製PS−オリゴマーキット〕換算値として重量平均分子量(Mw)を求めた。
[Molecular weight]
Gel permeation chromatography (GPC) [trade name: HLC-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation, solvent: tetrahydrofuran, column: TSKgelSuperH-2000 (2 pieces) + TSKgelSuperH-3000 (1 piece) + TSKgelSuperH-4000 (1 piece) + TSKgelSuper- H5000 (1 piece) [manufactured by Tosoh Corporation, temperature: 40° C., speed: 0.6 ml/min], and measured by standard polystyrene [PS-Oligomer Kit manufactured by Tosoh Corporation] weight average molecular weight (Mw) ) Was asked.

[平均二次粒子径]
遮光材又は有機顔料を分散剤とともに溶剤中に分散させた粒度測定用の分散液(遮光材又は有機顔料の濃度0.1〜0.5質量%)を調製し、動的光散乱法の粒度分析計(大塚電子株式会社製、粒径アナライザーFPAR-1000)を使用して、遮光材又は有機顔料の溶剤分散時のキュムラント法の平均粒径を測定し、平均二次粒子径とした。
[Average secondary particle size]
Prepare a dispersion liquid for particle size measurement (a concentration of the light shielding material or the organic pigment of 0.1 to 0.5% by mass) in which a light shielding material or an organic pigment is dispersed in a solvent together with a dispersant, and then use the particle size of a dynamic light scattering method. Using an analyzer (particle size analyzer FPAR-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), the average particle size of the cumulant method when the light-shielding material or the organic pigment was dispersed in the solvent was measured and defined as the average secondary particle size.

また、合成例等で使用する略号は次のとおりである。
BPFE:9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンとクロロメチルオキシランとの反応物。一般式(I)の化合物において、Aが9,9-フルオレニル、R1〜R4が水素の化合物。
BPDA:3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
TPP:トリフェニルホスフィン
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
The abbreviations used in Synthesis Examples and the like are as follows.
BPFE: A reaction product of 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene and chloromethyloxirane. A compound of the formula (I), wherein A is 9,9-fluorenyl and R 1 to R 4 are hydrogen.
BPDA: 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
THPA: 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride
TPP: Triphenylphosphine
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate

[合成例1]
還留冷却器付き500ml四つ口フラスコ中に、BPFE 78.63g(0.17mol)、アクリル酸24.50g(0.34mol)、TPP 0.45g、及びPGMEA 114gを仕込み、100〜105℃の加熱下で12hr撹拌し、反応生成物を得た。
[Synthesis example 1]
In a 500 ml four-necked flask equipped with a reflux condenser, BPFE 78.63g (0.17mol), acrylic acid 24.50g (0.34mol), TPP 0.45g, and PGMEA 114g were charged and stirred for 12 hours under heating at 100 to 105°C. And a reaction product was obtained.

次いで、得られた反応生成物にBPDA 25.01g(0.085mol)及びTHPA 12.93g(0.085mol)を仕込み、120〜125℃の加熱下で6hr撹拌し、重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(A)-1を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は55.8wt%であり、酸価(固形分換算)は103mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは2600であった。 Next, 25.01 g (0.085 mol) of BPDA and 12.93 g (0.085 mol) of THPA were charged to the obtained reaction product, and the mixture was stirred for 6 hours under heating at 120 to 125° C. to obtain a polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin solution ( A)-1 was obtained. The solid content concentration of the obtained resin solution was 55.8 wt%, the acid value (solid content conversion) was 103 mgKOH/g, and the Mw by GPC analysis was 2,600.

[黒色感光性樹脂組成物の作製]
表1に示す組成によって配合を行い、実施例1〜2、参考例3、及び比較例1、2の黒色感光性樹脂組成物を調製した。下記に各組成に使用した成分を示す。
(A)アルカリ可溶性樹脂溶液:合成例1で調製したアルカリ可溶性樹脂溶液
(B)光重合性モノマー:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(日本化薬(株)製 商品名DPHA)
(C)光重合開始剤:1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)カルバゾール−3−イル]エタノン=O−アセチルオキシム(BASF社製 商品名イルガキュアOXE02)
(D)遮光材:カーボンブラック(平均二次粒子径109nm)25質量%、高分子分散剤6質量%のPGMEA溶剤のカーボンブラック分散体
(E)有機顔料、染料:
(E)−1:Y139(平均二次粒子径108nm)が15質量%、高分子分散剤が9質量%のPGMEA溶剤のYELLOW顔料分散体
(E)−2:Y139(平均二次粒子径123nm)が15質量%、高分子分散剤が9質量%のPGMEA溶剤のYELLOW顔料分散体
(E)−3:Y139(平均二次粒子径158nm)が15質量%、高分子分散剤が9質量%のPGMEA溶剤のYELLOW顔料分散体
(E)−4:Solvent Blue 45(青染料:粉体)
(F)界面活性剤:1%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液
(G)シランカップリング剤
(H)溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンの混合溶剤
[Preparation of black photosensitive resin composition]
Compositions shown in Table 1 were added to prepare black photosensitive resin compositions of Examples 1 to 2, Reference Example 3, and Comparative Examples 1 and 2. The components used for each composition are shown below.
(A) Alkali-soluble resin solution: Alkali-soluble resin solution prepared in Synthesis Example 1 (B) Photopolymerizable monomer: Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) DPHA)
(C) Photopolymerization initiator: 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)carbazol-3-yl]ethanone=O-acetyloxime (BASF Corporation, trade name Irgacure OXE02)
(D) Light-shielding material: 25% by mass of carbon black (average secondary particle size 109 nm), 6% by mass of polymer dispersant, carbon black dispersion of PGMEA solvent (E) Organic pigment, dye:
(E)-1: YELLOW pigment dispersion (E)-2:Y139 (average secondary particle diameter 123 nm) of PGMEA solvent in which 15% by mass of Y139 (average secondary particle size 108 nm) and 9% by mass of polymer dispersant are used. ) Is 15% by mass, the polymer dispersant is 9% by mass, and the PGMEA solvent YELLOW pigment dispersion (E)-3:Y139 (average secondary particle diameter 158 nm) is 15% by mass, and the polymer dispersant is 9% by mass. PGMEA solvent YELLOW pigment dispersion (E)-4: Solvent Blue 45 (blue dye: powder)
(F) Surfactant: 1% propylene glycol monomethyl ether acetate solution (G) Silane coupling agent (H) Solvent: mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone

Figure 0006708365
Figure 0006708365

[反射色の評価]
実施例1〜2、参考例3、及び比較例1、2の黒色感光性樹脂組成物をガラス板(5インチ角)上にスピンコートして、90℃で1分ホットプレートにて乾燥した後、230℃で30分間ポストベークした。このようにして、厚み1.45μmの黒色硬化物を得た。
この黒色硬化物のベタ基板を用いて株式会社日立ハイテクノロジーズ社製UH-4100にて反射色測定を行った。光源はC光源(2°視野)又はD65光源(10°視野)である。
[Evaluation of reflection color]
After spin coating the black photosensitive resin compositions of Examples 1 and 2, Reference Example 3 and Comparative Examples 1 and 2 on a glass plate (5 inch square), and drying on a hot plate at 90° C. for 1 minute. Post-baked at 230°C for 30 minutes. Thus, a black cured product having a thickness of 1.45 μm was obtained.
Using the solid substrate of this black cured product, the reflection color was measured by UH-4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. The light source is a C light source (2° field of view) or a D65 light source (10° field of view).

Figure 0006708365
Figure 0006708365

比較例1では遮光材のみの反射色の色度を示しているが、無彩色にするためにはa*およびb*を0に近づける必要性があり、特に反射色が無彩色から若干ずれた場合に茶色系よりも青系統の色相が求められる状況からは、b*を-の数値にする必要性がある。それに対して、実施例1〜2及び参考例3では、遮光材と同系色の色度を持つ黄色の有機顔料を添加することにより、反射色のa*を大きく動かすことなく、b*を−側(マイナス側)に動かすことができたことが分かる。
一方、比較例2のように遮光材の反対色の色度を持つ青染料を添加すると、逆にb*の値が大きくなって反射色を無彩色の方向とは逆方向に動かし、所望の無彩色または若干青系統の色相を得ることはできないことが分かる。
従って、本発明のように、遮光材と同系色の有機顔料(又は染料)を選定し、少量添加することによってのみ、黒色硬化物の反射色を無彩色化または所望の色相への調整が可能であることが明らかになった。
In Comparative Example 1, the chromaticity of the reflection color of only the light-shielding material is shown, but it is necessary to bring a* and b* close to 0 in order to obtain an achromatic color. Particularly, the reflection color is slightly deviated from the achromatic color. In this case, it is necessary to set b* to a numerical value of-in the situation where a blue hue is required rather than a brown hue. On the other hand, in Examples 1 and 2 and Reference Example 3, by adding a yellow organic pigment having a chromaticity similar to that of the light-shielding material, b* was changed to − without significantly changing the reflected color a*. You can see that you could move it to the side (minus side).
On the other hand, when the blue dye having the chromaticity of the opposite color of the light-shielding material is added as in Comparative Example 2, the value of b* is increased and the reflection color is moved in the direction opposite to the achromatic color direction to obtain a desired value. It can be seen that it is not possible to obtain an achromatic or slightly blue hue.
Therefore, as in the present invention, the reflection color of the black cured product can be made achromatic or adjusted to a desired hue only by selecting an organic pigment (or dye) of the same color as the light-shielding material and adding a small amount of it. It became clear.

Claims (6)

(A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂、(B)少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、(C)光重合開始剤、(D)遮光材、(E)有機顔料、及び(H)溶剤を含有する遮光膜用黒色感光性樹脂組成物であり、
前記(D)遮光材は、その平均二次粒子径が60〜150nmであり、
前記(E)有機顔料が、前記(D)遮光材と同系色の色度を持つ有機顔料であると共に、その平均二次粒子径が40〜150nmであり、
光硬化後に固形分となるモノマー成分を含むとして、(H)溶剤を除いた固形分中に、(A)が10〜60質量%であり、(A)100質量部に対して、(B)が10〜60質量部、(C)が(A)と(B)の合計量100質量部に対して2〜50質量部であり、さらに固形分中(D)が30〜60質量%であり、(E)が固形分中1〜15質量%部であることを特徴とする遮光膜用黒色感光性樹脂組成物。
(A) Polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin, (B) Photopolymerizable monomer having at least one ethylenically unsaturated bond, (C) Photopolymerization initiator, (D) Light-shielding material, (E) Organic A black photosensitive resin composition for a light-shielding film, which contains a pigment and (H) a solvent,
The (D) light-shielding material has an average secondary particle diameter of 60 to 150 nm,
Wherein (E) an organic pigment, wherein (D) the light blocking member and the similar color organic pigments der Rutotomoni with chromaticity, Ri the average secondary particle diameter of 40~150nm der,
(A) is 10 to 60 mass% in the solid content excluding the solvent (H), which includes a monomer component that becomes a solid content after photo-curing, and (B) with respect to 100 mass parts of (A). Is 10 to 60 parts by mass, (C) is 2 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of (A) and (B), and further, (D) in the solid content is 30 to 60% by mass. , (E) is 1 to 15 mass% in the solid content, and the black photosensitive resin composition for a light-shielding film.
(D)遮光材が、カーボンブラックであることを特徴とする請求項1に記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物。The black photosensitive resin composition for a light-shielding film according to claim 1, wherein the (D) light-shielding material is carbon black. (A)重合性不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂として、ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸との反応物に対して、(a)ジカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はその酸無水物、及び(b)テトラカルボン酸又はその酸二無水物を反応させて得られたアルカリ可溶性樹脂を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物。 As a polymerizable unsaturated group-containing alkali-soluble resin (A), a reaction product of an epoxy compound having two glycidyl ether groups derived from bisphenols and an unsaturated group-containing monocarboxylic acid is used. The light-shielding film according to claim 1 or 2 , wherein an alkali-soluble resin obtained by reacting an acid or a tricarboxylic acid or an acid anhydride thereof and (b) a tetracarboxylic acid or an acid dianhydride is used. Black photosensitive resin composition for use. 請求項1〜3のいずれかに記載の遮光膜用黒色感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法によりパターニングした後、引き続き熱硬化させることにより得られる硬化物。 A cured product obtained by patterning the black photosensitive resin composition for a light-shielding film according to any one of claims 1 to 3 by a photolithography method and then thermally curing the same. 請求項に記載の黒色硬化物を遮光膜として有するカラーフィルター A color filter having the black cured product according to claim 4 as a light-shielding film. 請求項に記載の黒色硬化物を遮光膜として有するタッチパネル。 A touch panel having the black cured product according to claim 4 as a light-shielding film.
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