JPH1180584A - Carbon black for forming black resist pattern - Google Patents

Carbon black for forming black resist pattern

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JPH1180584A
JPH1180584A JP24990897A JP24990897A JPH1180584A JP H1180584 A JPH1180584 A JP H1180584A JP 24990897 A JP24990897 A JP 24990897A JP 24990897 A JP24990897 A JP 24990897A JP H1180584 A JPH1180584 A JP H1180584A
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JP
Japan
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carbon black
black
particle size
resin
average primary
Prior art date
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Application number
JP24990897A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Hisa
英之 久
Taizo Mori
泰三 毛利
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MIKUNI COLOR WORKS
Mitsubishi Chemical Corp
Mikuni Color Ltd
Original Assignee
MIKUNI COLOR WORKS
Mitsubishi Chemical Corp
Mikuni Color Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject carbon black that gives a coating solution with a good developing properties by covering carbon black containing different kinds of particles having different average primary particle sizes where the weight ratio of the maximum particle size to the minimum particle size is specified with a resin. SOLUTION: Carbon black that contains 2 or more kinds of carbon blacks different in the average particle size by at least 20 nm and has the weight ratio of the particles having the maximum particle size to those having the minimum particle size of 1/(0.1-10) and pure water are mixed with a homo-mixer to prepare a slurry. Then, the slurry is charged into a vessel equipped with a screw type stirring machine, and an epoxy resin solution in toluene is added gradually under stirring until the carbon black dispersed in water is transferred to the toluene phase, then the carbon black is drained on a wire screen of 60 mesh and dried in a vacuum drier whereby the objective carbon black for forming black resist patterns is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、黒色レジストパタ
ーン形成用カーボンブラックに関するものであり、詳し
くは、表面が絶縁性になされ且つ塗布液調製時の分散性
に優れ、しかも、優れた現像特性の塗布液を与え得る黒
色レジストパターン形成用カーボンブラックに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon black for forming a black resist pattern, and more particularly to a carbon black having an insulative surface and excellent dispersibility in preparing a coating solution, and excellent developing characteristics. The present invention relates to a carbon black for forming a black resist pattern which can provide a coating liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】カーボンブラックは、その優れた黒色度
を活かして各種の光学的素子の黒色レジストパターンの
形成に利用されている。例えば、光学的カラーフィルタ
ーは、カラーテレビ、液晶表示素子、カメラ等に好適に
使用される光学的素子であり、黒色レジストパターン
(ブラックマトリクス)を設けた透明基板の表面に、
赤、緑、青の3種の異なる色相により、10〜150μ
m幅のストライプ状やモザイク状などの色パターンを数
μmの精度で形成して製造される。
2. Description of the Related Art Carbon black is utilized for forming black resist patterns of various optical elements by utilizing its excellent blackness. For example, an optical color filter is an optical element suitably used for a color television, a liquid crystal display element, a camera, and the like, and is provided on a surface of a transparent substrate provided with a black resist pattern (black matrix).
Red, green and blue, three different hues, 10-150μ
It is manufactured by forming a color pattern such as an m-width stripe or mosaic with an accuracy of several μm.

【0003】上記のブラックマトリクスは、カーボンブ
ラックが分散された光重合性組成物(塗布液)を透明基
板上に塗布した後、加熱乾燥、画像露光、現像および熱
硬化の各処理を行って形成することが出来る。
[0003] The above-mentioned black matrix is formed by applying a photopolymerizable composition (coating liquid) in which carbon black is dispersed on a transparent substrate, and then performing each of heating, drying, image exposure, development and heat curing. You can do it.

【0004】また、上記のカラーフィルターは、基本的
には、ブラックマトリクスの形成面に、赤、緑、青の材
料が各々分散された各光重合性組成物(塗布液)を塗布
し、加熱乾燥、画像露光、現像および熱硬化処理の各処
理を順次に行って各色の画素画像を形成することによっ
て製造することが出来る(特開平2−902号公報)。
カラーフィルターの駆動のための対向電極(透明電極)
は、ITO等より上記の画素画像面に薄膜状に形成され
る。
[0004] The above-mentioned color filter is basically formed by applying a photopolymerizable composition (coating solution) in which red, green and blue materials are respectively dispersed on a surface on which a black matrix is formed, and heating the composition. It can be manufactured by sequentially performing drying, image exposure, development, and heat curing to form a pixel image of each color (Japanese Patent Laid-Open No. 2-902).
Counter electrode (transparent electrode) for driving color filter
Is formed in a thin film form on the pixel image surface from ITO or the like.

【0005】そして、カラーフィルターの実際の製造に
おいては、画素画像面にポリアミド、ポリイミド等のト
ップコート層が設けられる。斯かるトップコート層は、
ブラックマトリクスと透明電極との電気的絶縁や画素画
像面の平滑性を高める等の目的で必要とされている。
[0005] In actual production of a color filter, a top coat layer of polyamide, polyimide or the like is provided on the pixel image surface. Such a top coat layer is
It is required for the purpose of electrical insulation between the black matrix and the transparent electrode and enhancement of the smoothness of the pixel image surface.

【0006】本発明者らの一人は、上記の様なブラック
マトリクス用のカーボンブラックとして、樹脂で被覆処
理して成るカーボンブラックを提案した(特開平9−7
1733号公報、同9−95625号公報、同9−12
4969号公報)。上記のカーボンブラックは、樹脂で
被覆されているため、表面が絶縁性であり、塗布液調製
時の分散性に優れる等の特徴を有する。従って、上記の
カーボンブラックの使用により、カラーフィルターにお
ける前記のトップコート層を省略することも出来る。
One of the present inventors has proposed a carbon black obtained by coating with a resin as the above-described carbon black for the black matrix (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-7).
Nos. 1733 and 9-95625 and 9-12
No. 4969). Since the above-mentioned carbon black is coated with a resin, it has features such as an insulating surface and excellent dispersibility in preparing a coating solution. Therefore, the use of the above carbon black can omit the top coat layer in the color filter.

【0007】ところで、上記の様なブラックマトリクス
に限らず、黒色レジストパターンは、カーボンブラック
が分散された光重合性組成物(塗布液)を透明基板上に
塗布した後、画像露光および現像の各処理を行って形成
される。従って、上記の塗布液は、現像特性に優れてい
ることが要求される。ここに、現像特性とは、画像露光
の際、紫外線が透明基板上の光重合性組成物層の下部ま
で到達して十分な硬化が行われ、その結果、現像の際、
良好なプロフィールの黒色レジストパターンが形成され
ることを意味する。斯かる現像特性は、現像の際に一定
の線幅のパターンを維持し得る現像時間の長さで評価す
ることが出来る。すなわち、現像時間が長いほど紫外線
による硬化処理が十分に行われていることを意味する。
[0007] The black resist pattern is not limited to the above-described black matrix, but may be formed by applying a photopolymerizable composition (coating solution) in which carbon black is dispersed onto a transparent substrate, and then performing image exposure and development. It is formed by performing processing. Therefore, the above-mentioned coating liquid is required to have excellent developing characteristics. Here, the development characteristics are that, at the time of image exposure, ultraviolet rays reach the lower part of the photopolymerizable composition layer on the transparent substrate, and sufficient curing is performed. As a result, during development,
This means that a black resist pattern having a good profile is formed. Such development characteristics can be evaluated based on the length of development time capable of maintaining a pattern having a constant line width during development. In other words, it means that the longer the developing time, the more the curing treatment by the ultraviolet rays is performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、黒色レジストパ
ターン形成用カーボンブラックであって、表面が絶縁性
になされ且つ塗布液調製時の分散性に優れ、しかも、優
れた現像特性の塗布液を与え得る上記のカーボンブラッ
クを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a carbon black for forming a black resist pattern, the surface of which is made insulative, and which is used when preparing a coating solution. An object of the present invention is to provide the above carbon black which has excellent dispersibility and can provide a coating solution having excellent developing characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々検討
を重ねた結果、平均一次粒子径の異なる2種以上のカー
ボンブラックを使用することにより、上記の目的を容易
に達成し得るとの知見を得た。本発明は、斯かる知見に
基づき完成されたものであり、その要旨は、平均一次粒
子径が少なくとも20nm異なる2種以上のカーボンブ
ラックから成り、最大粒子径のカーボンブラックと最小
粒子径のカーボンブラックの重量比が1:0.1〜10
であり、そして、各カーボンブラックが樹脂で被覆され
ていることを特徴とする黒色レジストパターン形成用カ
ーボンブラックに存する。
As a result of various studies, the present inventors have found that the above object can be easily achieved by using two or more carbon blacks having different average primary particle diameters. Was obtained. The present invention has been completed based on such findings, and the gist of the present invention is that two or more types of carbon black having an average primary particle diameter different from each other by at least 20 nm, a carbon black having a maximum particle diameter and a carbon black having a minimum particle diameter Weight ratio of 1: 0.1 to 10
And carbon black for forming a black resist pattern, wherein each carbon black is coated with a resin.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の黒色レジストパターン形成用カーボンブラック
は樹脂で被覆して形成されるが、本発明においては、平
均一次粒子径の異なる2種以上のカーボンブラックを使
用することが重要である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The carbon black for forming a black resist pattern of the present invention is formed by coating with a resin. In the present invention, it is important to use two or more carbon blacks having different average primary particle diameters.

【0011】カーボンブラックの平均一次粒子径は、通
常10〜300nmの範囲であり、従って、本発明で使
用するカーボンブラックは、上記の平均一次粒子径のも
のから選択されることになる。そして、本発明におい
て、2種以上のカーボンブラックの平均一次粒子径の差
は20nm以上でなければならず、平均一次粒子径の差
が20nm未満の場合は、2種以上のカーボンブラック
を使用した意義が薄れ、優れた現像特性の塗布液を得る
ことが出来ない。そればかりか、黒色レジストパターン
形成用光重合性組成物(塗布液)から形成される塗膜の
OD値(光学的濃度)や絶縁性が低下する。上記の平均
一次粒子径の差は好ましくは30nm以上である。
The average primary particle size of the carbon black is usually in the range of 10 to 300 nm. Therefore, the carbon black used in the present invention is selected from those having the above average primary particle size. In the present invention, the difference between the average primary particle diameters of two or more carbon blacks must be 20 nm or more. When the difference between the average primary particle diameters is less than 20 nm, two or more carbon blacks are used. The significance is so weak that a coating liquid having excellent developing characteristics cannot be obtained. In addition, the OD value (optical density) and insulation of a coating film formed from the photopolymerizable composition (coating solution) for forming a black resist pattern are reduced. The difference in the average primary particle diameter is preferably 30 nm or more.

【0012】また、本発明において、上記と同様の趣旨
により、2種以上のカーボンブラックの内、最大粒子径
のカーボンブラック(CBmax)と最小粒子径のカーボ
ンブラック(CBmin)の重量比は1:0.1〜10で
なければならない。CBmaxとCBminの好ましい重量比
は、1:0.5〜5の範囲である。
In the present invention, the weight ratio of the maximum particle diameter carbon black (CBmax) to the minimum particle diameter carbon black (CBmin) is at least 1: Must be between 0.1 and 10. The preferred weight ratio of CBmax to CBmin is in the range from 1: 0.5 to 5.

【0013】そして、本発明においては、通常、平均一
次粒子径の異なる2種のカーボンブラック、すなわち、
2個のピークを有する粒度分布のカーボンブラックが使
用され、その場合、一方のカーボンブラックの平均一次
粒子径は10〜40nm、他方のカーボンブラックの平
均一次粒子径は45〜300nmの範囲から選択するの
が好ましい。
In the present invention, two types of carbon blacks having different average primary particle diameters are usually used.
Carbon black having a particle size distribution having two peaks is used. In this case, the average primary particle diameter of one carbon black is selected from the range of 10 to 40 nm, and the average primary particle diameter of the other carbon black is selected from the range of 45 to 300 nm. Is preferred.

【0014】平均一次粒子径の異なる2種以上のカーボ
ンブラックは、その製造工程において、複数の原料油供
給口を備えた反応炉を使用して各原料油の滞留時間を異
ならせることによって製造することが出来る。また、原
料油の滞留時間を異ならせて製造した平均一次粒子径の
異なる2種以上のカーボンブラックを混合して調製して
もよい。上記の平均一次粒子径は、電子顕微鏡写真で数
万倍の写真を撮影し、数千個の粒子を測定し、その平均
値を算出する方法により求めることが出来る。
[0014] Two or more types of carbon blacks having different average primary particle diameters are produced in the production process by using a reactor having a plurality of feed oil supply ports to vary the residence time of each feed oil. I can do it. Alternatively, two or more types of carbon blacks having different average primary particle diameters manufactured by changing the residence time of the feedstock oil may be mixed and prepared. The average primary particle diameter can be determined by taking an electron micrograph at a magnification of tens of thousands, measuring thousands of particles, and calculating the average value.

【0015】上記のカーボンブラックの被覆に使用する
樹脂は、特に制限されず、特開平9−71733号公
報、同9−95625号公報および同9−124969
号公報に記載の各種の樹脂を適宜選択して使用すること
が出来る。特に、特開9−124969号公報に記載の
多官能エポキシ樹脂が推奨される。
The resin used for coating the above carbon black is not particularly limited, and is disclosed in JP-A-9-71733, JP-A-9-95625 and JP-A-9-124969.
Various resins described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-208 can be appropriately selected and used. In particular, a polyfunctional epoxy resin described in JP-A-9-124969 is recommended.

【0016】多官能エポキシ樹脂の具体例としては、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂(住友化学社製の「スミ
エポキシ」ELM−100、120、434等)、トリ
フェニルグリシジルメタン型エポキシ樹脂(油化シェル
エポキシ社製「エピコート」1032H50、1032
H60等)、テトラフェニルグリシジルメタン型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ社製「エピコート」103
1)、アミノフェノール型エポキシ樹脂(油化シェルエ
ポキシ社製「エピコート」154、630)、ジアミド
ジフェニルメタン型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ
社製「エピコート」604)、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製「エピコート」
152)、オルソクレゾール型エポキシ樹脂(油化シェ
ルエポキシ社製「エピコート」180S65)、ビスフ
ェノールAノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポ
キシ社製「エピコート」157S65、157S70)
等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、常法に従
い、硬化剤や硬化促進剤と共に使用される。
Specific examples of the polyfunctional epoxy resin include glycidylamine type epoxy resins (“Sumiepoxy” ELM-100, 120, 434, etc., manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and triphenylglycidylmethane type epoxy resins (Yuika Shell Epoxy) "Epicoat" 1032H50, 1032
H60 etc.), tetraphenyl glycidyl methane type epoxy resin (“Epicoat” 103 manufactured by Yuka Shell Epoxy)
1), aminophenol-type epoxy resin (“Epicoat” 154, 630 manufactured by Yuka Shell Epoxy), diamide diphenylmethane type epoxy resin (“Epicoat” 604 manufactured by Yuka Shell Epoxy), phenol novolak-type epoxy resin (oiled shell) Epoxy "Epicoat"
152), ortho-cresol type epoxy resin (“Epicoat” 180S65 manufactured by Yuka Shell Epoxy), bisphenol A novolak type epoxy resin (“Epicoat” 157S65, 157S70 manufactured by Yuka Shell Epoxy)
And the like. These epoxy resins are used together with a curing agent and a curing accelerator according to a conventional method.

【0017】カーボンブラックに対する樹脂の被覆量
は、カーボンブラックと樹脂の合計量に対する樹脂の割
合として、通常5〜40重量%の範囲から選択される。
被覆方法としては、例えばスクリュー型撹拌機付き容器
にカーボンブラックの水スラリーを収容し、撹拌条件下
に樹脂溶液を少量ずつ添加する方法を採用することが出
来る。斯かる処理により、水に分散していたカーボンブ
ラックは樹脂溶液側に移行して約1mmの粒子となる。
その後、水切りを行い、次いで、真空乾燥により溶剤と
水とを除去することにより、樹脂被覆カーボンブラック
を得ることが出来る。
The amount of the resin coated on the carbon black is generally selected from the range of 5 to 40% by weight as the ratio of the resin to the total amount of the carbon black and the resin.
As the coating method, for example, a method in which a water slurry of carbon black is housed in a container equipped with a screw type stirrer and a resin solution is added little by little under stirring conditions can be adopted. By such a treatment, the carbon black dispersed in the water migrates to the resin solution side and becomes particles of about 1 mm.
Thereafter, draining is performed, and then the solvent and water are removed by vacuum drying, whereby a resin-coated carbon black can be obtained.

【0018】本発明の黒色レジストパターン形成用カー
ボンブラックは、カーボンブラックが分散された光重合
性組成物として使用される。斯かる光重合性組成物は、
カーボンブラックと共に、光を吸収してラジカルを発生
する光重合開始系と、当該ラジカルにより重合が誘起さ
れる付加重合性のエチレン性不飽和二重結合を少なくと
も1個有する化合物(エチレン性化合物)とを含有す
る。また、上記の組成物は、有機高分子物質(バインダ
ー樹脂)と共に必要に応じて分散剤などを含有する。そ
して、上記の組成物は、適当な溶剤によって調製された
塗布液として使用される。上記の光重合開始系、エチレ
ン性化合物、有機高分子物質および溶剤は、黒色レジス
トパターンの目的に沿って適宜選択される。
The carbon black for forming a black resist pattern of the present invention is used as a photopolymerizable composition in which carbon black is dispersed. Such a photopolymerizable composition,
A photopolymerization initiation system that absorbs light to generate a radical together with carbon black, and a compound (ethylenic compound) having at least one addition-polymerizable ethylenically unsaturated double bond induced by the radical to induce polymerization. It contains. In addition, the above composition contains a dispersant and the like as necessary together with the organic polymer substance (binder resin). Then, the above composition is used as a coating solution prepared with a suitable solvent. The above-mentioned photopolymerization initiation system, ethylenic compound, organic polymer substance and solvent are appropriately selected according to the purpose of the black resist pattern.

【0019】カラーフィルターの製造方法においては、
上記の光重合性組成物を透明基板上に塗布した後、加熱
乾燥、画像露光、現像および熱硬化の各処理を行ってブ
ラックマトリクスが形成される。
In the method for manufacturing a color filter,
After applying the above-mentioned photopolymerizable composition on a transparent substrate, each process of heat drying, image exposure, development, and thermosetting is performed to form a black matrix.

【0020】塗布装置としては、スピナー、ワイヤーバ
ー、フローコーター、ダイコーター、ロールコーター、
スプレー等が使用される。画像露光は、光重合性層上に
ネガのマトリクスパターンマスクを導き、当該パターン
マスクを介し、紫外または可視の光源を照射して行われ
る。アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ剤が
使用される。
Examples of the coating device include a spinner, a wire bar, a flow coater, a die coater, a roll coater,
A spray or the like is used. The image exposure is performed by guiding a negative matrix pattern mask on the photopolymerizable layer and irradiating an ultraviolet or visible light source through the pattern mask. As the alkali developer, for example, an inorganic alkali agent such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium silicate, potassium silicate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide is used.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例にお
いては、次の各材料を使用した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention. In the following examples, the following materials were used.

【0022】(1)樹脂被覆カーボンブラックの調製:
表1に示す2種の一次平均粒子径を有するカーボンブラ
ック540gと純水1450gとをホモミキサーにより
6,000rpmで30分混合処理してスラリーを調製
した。一方、油化シェルエポキシ社製「エピコート63
0」60gをトルエン600gに溶解してエポキシ樹脂
溶液を調製した。スクリュー型撹拌機付き容器に上記の
スラリーを移し、約1,000rpmの撹拌条件下、上
記のエポキシ樹脂溶液を少量ずつ添加した。約15分経
過後、水に分散していたカーボンブラックは、全量トル
エン側に移行して約1mmの粒子となった。次いで、6
0メッシュの金網で水切りを行なった後、真空乾燥機に
より70℃で7時間乾燥し、水とトルエンとを除去し
た。得られた樹脂被覆カーボンブラック中の平均残存ト
ルエン量は50ppm、平均残存水量は500ppmで
あった。
(1) Preparation of resin-coated carbon black:
A slurry was prepared by mixing 540 g of carbon black having two types of primary average particle diameters shown in Table 1 and 1450 g of pure water at 6,000 rpm for 30 minutes using a homomixer. On the other hand, "Epicoat 63" manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.
“0” was dissolved in 600 g of toluene to prepare an epoxy resin solution. The above slurry was transferred to a container equipped with a screw type stirrer, and the above epoxy resin solution was added little by little under stirring conditions of about 1,000 rpm. After about 15 minutes, all of the carbon black dispersed in the water was transferred to the toluene side to become particles of about 1 mm. Then, 6
After draining with a 0-mesh wire net, it was dried with a vacuum drier at 70 ° C. for 7 hours to remove water and toluene. The average residual toluene amount in the obtained resin-coated carbon black was 50 ppm, and the average residual water amount was 500 ppm.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】(2)バインダー樹脂の合成:トリレンジ
イソシアネートの三量体(三菱化学(株)性「マイテッ
クGP750A」:樹脂固形分50重量%、酢酸ブチル
溶液)32gと触媒としてのジブチルチンジラウレート
0.02gをプロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート(PGMEA)47gに溶解した。次いで、
この溶液に、撹拌条件下、片末端がメトキシ基のポリエ
チレングリコール(日本油脂(株)製「ユニオックスM
−1000」:分子量1,000)14.4gとポリプ
ロピレングリコール(三洋化成工業(株)製「サンニッ
クスPP−1000」:分子量1,000)9.6gと
の混合物を滴下した後、70℃で更に3時間反応させ
た。次いで、この反応物にN,N−ジメチルアミノ−
1,3−プロパンジアミン1gを添加した後、40℃で
更に1時間反応させた。得られた分散樹脂含有溶液のア
ミン価を中和滴定により求めた結果、14mgKOH/
gであった。また、150℃で30分間ホットプレート
により溶剤を除去して重量変化量により樹脂濃度を算出
するドライアップ法により、樹脂含有量を求めた結果、
40重量%であった。
(2) Synthesis of Binder Resin: 32 g of trimer of tolylene diisocyanate (“Mitec GP750A” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: resin solid content of 50% by weight, butyl acetate solution) and dibutyltin dilaurate as a catalyst 0.02 g was dissolved in 47 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Then
Under stirring conditions, polyethylene glycol having a methoxy group at one end (“UNIOX M” manufactured by NOF CORPORATION)
A mixture of 14.4 g of “-1000”: molecular weight of 1,000) and 9.6 g of polypropylene glycol (“Sannicks PP-1000”, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd .: molecular weight of 1,000) was dropped at 70 ° C. The reaction was further performed for 3 hours. The reaction was then added to N, N-dimethylamino-
After 1 g of 1,3-propanediamine was added, the mixture was further reacted at 40 ° C. for 1 hour. The amine value of the obtained dispersion resin-containing solution was determined by neutralization titration, and as a result, 14 mgKOH /
g. Further, as a result of obtaining a resin content by a dry-up method of removing a solvent by a hot plate at 150 ° C. for 30 minutes and calculating a resin concentration by a weight change amount,
It was 40% by weight.

【0025】(3)高分子分散剤の合成:スチレン・ア
クリル酸樹脂(酸価200、分子量5,000)20
g、p−メトキシフェノール0.2g、ドデシルトリメ
チルアンモニウムクロリド0.2g、PGMEA40g
をフラスコに仕込み、(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)メチルアクリレート7.6gを滴下し、100℃の
温度で30時間反応させた。次いで、反応液を水で再沈
殿させ、回収した樹脂を乾燥した。得られた樹脂の酸価
をKOHによる中和滴定により求めた結果、80であっ
た。
(3) Synthesis of polymer dispersant: styrene / acrylic acid resin (acid value 200, molecular weight 5,000) 20
g, p-methoxyphenol 0.2 g, dodecyltrimethylammonium chloride 0.2 g, PGMEA 40 g
Was charged into a flask, 7.6 g of (3,4-epoxycyclohexyl) methyl acrylate was added dropwise, and the mixture was reacted at a temperature of 100 ° C. for 30 hours. Next, the reaction solution was reprecipitated with water, and the recovered resin was dried. The acid value of the obtained resin determined by neutralization titration with KOH was 80.

【0026】実施例1〜5及び比較例1〜5 前記(1)で得た各種の樹脂被覆カーボンブラックのそ
れぞれ50重量部と上記(2)で得たバインダー樹脂5
重量部(固形分として)とを混合し、固形分濃度が50
重量%となる様にPGMEAを添加して分散液を調製し
た。次いで、得られた分散液50gを予備撹拌処理した
後、ペイントシェーカーにより、25〜45℃の範囲で
6時間分散処理した。この分散処理には、直径0.5m
mのジルコニアビーズを分散液と同重量の割合で使用し
た。そして、分散処理終了後、フィルターにより、分散
液とビーズとを分離した。
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 50 parts by weight of each of the various resin-coated carbon blacks obtained in the above (1) and the binder resin 5 obtained in the above (2)
Parts by weight (as a solid content) and a solid content concentration of 50
A dispersion was prepared by adding PGMEA so as to obtain a weight%. Next, 50 g of the obtained dispersion liquid was subjected to a preliminary stirring treatment, and then subjected to a dispersion treatment at 25 to 45 ° C for 6 hours by a paint shaker. This dispersion treatment has a diameter of 0.5 m.
m of zirconia beads were used in the same weight ratio as the dispersion. After the dispersion treatment, the dispersion liquid and the beads were separated by a filter.

【0027】次いで、上記の樹脂被覆カーボンブラック
分散インキを使用し、表2に示す各成分と共に混合処理
してブラックマトリックス用光重合性組成物(塗布液)
を調製した。表2中のg数は固形分としての値である。
Next, the above resin-coated carbon black dispersion ink was used and mixed with the components shown in Table 2 to obtain a photopolymerizable composition for a black matrix (coating solution).
Was prepared. The g number in Table 2 is a value as a solid content.

【0028】[0028]

【表2】 (a)樹脂被覆カーボンブラック 50g (b)重合開始系 2,2´−(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´ −テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール 2g ブタンジオールビスチオプロピオネート 1g 4,4´−ビス−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン 1g 2−メルカプトベンゾチアゾール 1g (c)バインダー樹脂(前記(2)参照) 25g (d)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 15g (e)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤) 300g (f)高分子分散剤(前記(3)参照) 5g(A) 50 g of resin-coated carbon black (b) 2 g of polymerization initiation system 2,2 ′-(o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole Butanediol bisthiopropionate 1 g 4,4'-bis- (diethylamino) benzophenone 1 g 2-mercaptobenzothiazole 1 g (c) Binder resin (see (2) above) 25 g (d) Dipentaerythritol hexaacrylate 15 g (e ) Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) 300 g (f) Polymer dispersant (see (3) above) 5 g

【0029】次いで、スピンコーターにより、上記のブ
ラックマトリックス用光重合性組成物(塗布液)をガー
ラス基板(コーニング社製「7059」)に塗布し、ホ
ットプレートにより80℃で1分間乾燥した。触針式膜
厚計で乾燥後の膜厚を測定した結果、1μmであった
Next, the above-mentioned photopolymerizable composition for black matrix (coating solution) was applied to a glass substrate (Corning Co., Ltd. “7059”) using a spin coater, and dried at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate. It was 1 μm as a result of measuring the film thickness after drying with a stylus type film thickness meter.

【0030】次いで、20μmのマスクを通して高圧水
銀灯で像露光した後、25℃で0.05重量%の水酸化
ナトリウム水溶液に浸漬して現像を行なった。この際、
マスク寸法20μmに相当する20±1μmの幅のレジ
ストパターンを形成して維持できる現像時間を測定し
た。斯かる現像時間が長いほど露光による硬化が十分に
行われており、現像性が良好である。結果を表3に示
す。
Then, after image exposure with a high-pressure mercury lamp through a 20 μm mask, development was performed by immersion in a 0.05% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 25 ° C. On this occasion,
The development time required to form and maintain a resist pattern having a width of 20 ± 1 μm corresponding to the mask dimension of 20 μm was measured. The longer the development time, the more the curing by exposure is performed, and the better the developability. Table 3 shows the results.

【0031】また、別途、ガラス基板上に上記のブラッ
クマトリックス用光重合性組成物(塗布液)を約1.0
μmの厚さに塗布した後に乾燥して塗膜を形成し、次の
方法によるOD値測定および表面抵抗測定に供した。結
果を表3に示す。
Separately, the above-mentioned photopolymerizable composition for black matrix (coating solution) is coated on a glass substrate by about 1.0
After coating to a thickness of μm, it was dried to form a coating film, which was subjected to OD value measurement and surface resistance measurement by the following methods. Table 3 shows the results.

【0032】(1)OD値測定:マクベス反射濃度計
(サカタインクス社製「RD−914」)により、上記
の乾燥塗膜のOD値を測定した。
(1) Measurement of OD value: The OD value of the dried coating film was measured by a Macbeth reflection densitometer (“RD-914” manufactured by Sakata Inx).

【0033】(2)表面抵抗測定:表面抵抗測定器
((株)ダイアインスツルメント社製「ハイスタMCP
−HT210」)により、上記の乾燥塗膜の表面抵抗を
測定した。
(2) Surface resistance measurement: Surface resistance measuring device ("Histar MCP" manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.)
-HT210 "), the surface resistance of the dried coating film was measured.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、黒色レジ
ストパターン形成用カーボンブラックであって、表面が
絶縁性になされ且つ塗布液調製時の分散性に優れ、しか
も、優れた現像特性の塗布液を与え得る上記のカーボン
ブラックが提供される。
According to the present invention as described above, a carbon black for forming a black resist pattern, which has an insulative surface, has excellent dispersibility in preparing a coating solution, and has excellent developing characteristics. A carbon black as described above is provided which can provide a liquid.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年12月19日[Submission date] December 19, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0024】(2)高分子分散剤の合成:トリレンジイ
ソシアネートの三量体(三菱化学(株)性「マイテック
GP75OA」:樹脂固形分50重量%、酢酸ブチル溶
液)32gと触媒としてのジブチルチンジラウレート
0.02gをプロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート(PGMEA)47gに溶解した。次いで、
この溶液に、撹拌条件下、片末端がメトキシ基のポリエ
チレングリコール(日本油脂(株)製「ユニオックスM
−1000」:分子量1,000)14.4gとポリプ
ロピレングリコール(三洋化成工業(株)製「サンニッ
クスPP−1000」:分子量1,000)9.6gと
の混合物を滴下した後、70℃で更に3時間反応させ
た。次いで、この反応物にN,N−ジメチルアミノ−
1,3−プロパンジアミン1gを添加した後、40℃で
更に1時間反応させた。得られた分散樹脂含有溶液のア
ミン価を中和滴定により求めた結果、14mgKOH/
gであった。また、150℃で30分間ホットプレート
により溶剤を除去して重量変化量により樹脂濃度を算出
するドライアップ法により、樹脂含有量を求めた結果、
40重量%であった。
(2) Synthesis of polymer dispersant: 32 g of trimer of tolylene diisocyanate (“Mitec GP75OA” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: resin solid content of 50% by weight, butyl acetate solution) and dibutyl as a catalyst 0.02 g of tindyl laurate was dissolved in 47 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Then
Under stirring conditions, polyethylene glycol having a methoxy group at one end (“UNIOX M” manufactured by NOF CORPORATION)
A mixture of 14.4 g of “-1000”: molecular weight of 1,000) and 9.6 g of polypropylene glycol (“Sannicks PP-1000”, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd .: molecular weight of 1,000) was dropped at 70 ° C. The reaction was further performed for 3 hours. The reaction was then added to N, N-dimethylamino-
After 1 g of 1,3-propanediamine was added, the mixture was further reacted at 40 ° C. for 1 hour. The amine value of the obtained dispersion resin-containing solution was determined by neutralization titration, and as a result, 14 mgKOH /
g. Further, as a result of obtaining a resin content by a dry-up method of removing a solvent by a hot plate at 150 ° C. for 30 minutes and calculating a resin concentration by a weight change amount,
It was 40% by weight.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】(3)バインダー樹脂の合成:スチレン・
アクリル酸樹脂(酸価200、分子量5,000)20
g、p−メトキシフェノール0.2g、ドデシルトリメ
チルアンモニウムクロリド0.2g、PGMEA40g
をフラスコに仕込み、(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)メチルアクリレート7.6gを滴下し、100℃の
温度で30時間反応させた。次いで、反応液を水で再沈
殿させ、回収した樹脂を乾燥した。得られた樹脂の酸価
をKOHによる中和滴定により求めた結果、80であっ
た。
(3) Synthesis of binder resin: styrene
Acrylic resin (acid value 200, molecular weight 5,000) 20
g, p-methoxyphenol 0.2 g, dodecyltrimethylammonium chloride 0.2 g, PGMEA 40 g
Was charged into a flask, 7.6 g of (3,4-epoxycyclohexyl) methyl acrylate was added dropwise, and the mixture was reacted at a temperature of 100 ° C. for 30 hours. Next, the reaction solution was reprecipitated with water, and the recovered resin was dried. The acid value of the obtained resin determined by neutralization titration with KOH was 80.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均一次粒子径が少なくとも20nm異
なる2種以上のカーボンブラック含み、最大粒子径のカ
ーボンブラックと最小粒子径のカーボンブラックの重量
比が1:0.1〜10であり、そして、各カーボンブラ
ックが樹脂で被覆されていることを特徴とする黒色レジ
ストパターン形成用カーボンブラック。
Claims: 1. A composition comprising two or more carbon blacks having an average primary particle diameter different by at least 20 nm, wherein the weight ratio of the maximum particle diameter carbon black to the minimum particle diameter carbon black is 1: 0.1 to 10, and A carbon black for forming a black resist pattern, wherein each carbon black is coated with a resin.
【請求項2】 カーボンブラックが平均一次粒子径10
〜300nmの範囲のものから選択され且つ平均一次粒
子径の差が30nm以上である請求項1に記載のカーボ
ンブラック。
2. Carbon black having an average primary particle diameter of 10
The carbon black according to claim 1, wherein the carbon black is selected from the range of from about 300 nm to about 300 nm, and has a difference in average primary particle diameter of 30 nm or more.
【請求項3】 カーボンブラックが平均一次粒子径の異
なる2種から成り、一方のカーボンブラックの平均一次
粒子径が10〜40nm、他方のカーボンブラックの平
均一次粒子径が45〜300nmであり、両者の平均一
次粒子径の差が30nm以上である請求項1に記載のカ
ーボンブラック。
3. The carbon black is composed of two kinds having different average primary particle diameters, one of the carbon blacks has an average primary particle diameter of 10 to 40 nm, and the other carbon black has an average primary particle diameter of 45 to 300 nm. The carbon black according to claim 1, wherein the difference in the average primary particle diameter is 30 nm or more.
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