JPWO2014136738A1 - Black matrix substrate - Google Patents

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Abstract

本発明は、十分な光学濃度を持ちながらも、反射率が低い樹脂ブラックマトリクスが形成された、樹脂ブラックマトリクス基板を提供することを課題とする。本発明は、順に、透明基板、遮光層(A)及び遮光層(B)を有し、遮光層(A)の厚み当たりの光学濃度が、遮光層(B)の厚み当たりの光学濃度よりも低く、遮光層(A)が遮光材及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含む、ブラックマトリクス基板である。本発明のブラックマトリクス基板はその特徴からカラーフィルター、液晶表示装置に有用である。An object of the present invention is to provide a resin black matrix substrate on which a resin black matrix having a low optical reflectance is formed while having a sufficient optical density. The present invention has a transparent substrate, a light shielding layer (A), and a light shielding layer (B) in this order, and the optical density per thickness of the light shielding layer (A) is higher than the optical density per thickness of the light shielding layer (B). A black matrix substrate having a low light shielding layer (A) containing a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8. The black matrix substrate of the present invention is useful for color filters and liquid crystal display devices due to its characteristics.

Description

本発明は、液晶表示装置や発光デバイスに使用されるカラーフィルターに使用できるブラックマトリクス基板に関する。   The present invention relates to a black matrix substrate that can be used for a color filter used in a liquid crystal display device or a light emitting device.

液晶表示装置は、2枚の基板間に液晶層が挟み込まれた構造をとっており、液晶層の電気光学応答を利用して明暗を表現するが、カラーフィルター基板を用いることでカラー表示も可能である。   The liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between two substrates, and expresses light and dark using the electro-optic response of the liquid crystal layer, but color display is also possible by using a color filter substrate It is.

従来、カラーフィルター基板に形成され、遮光層となるブラックマトリクスは、クロム系材料からなる金属薄膜が主流であったが、コストや環境汚染低減のため、樹脂と遮光材とを含有する樹脂ブラックマトリクスが開発されている。カーボンブラック等の遮光材を含有する樹脂ブラックマトリクスを有するカラーフィルター基板を備える液晶表示装置は、屋内での視認性は優れるが、これを屋外で使用した場合に、ブラックマトリクスに由来する外光反射に起因する視認性の悪化が問題となっていた。   Conventionally, the black matrix that is formed on the color filter substrate and serves as the light shielding layer has been mainly a metal thin film made of a chromium-based material. However, in order to reduce cost and environmental pollution, a resin black matrix containing a resin and a light shielding material. Has been developed. A liquid crystal display device equipped with a color filter substrate having a resin black matrix containing a light-shielding material such as carbon black has excellent indoor visibility, but when used outdoors, it reflects external light derived from the black matrix. Deterioration of visibility due to the problem has been a problem.

このような背景から、光学濃度(以下「OD値」ということがある。)が高く、かつ透明基板側から見た場合の反射率が低い樹脂ブラックマトリクスを実現するために、種々の検討がなされている。例えば、絶縁性物質によって表面が被覆された黒色色剤微粒子を用いる方法(特許文献1)、酸窒化チタンにカーボンブラックを添加する方法(特許文献2)、チタン窒化物とチタン炭化物との混合物を使用する方法(特許文献3)、着色レリーフ層と黒色レリーフ層との2層構成とする方法(特許文献4)及び形状異方性金属微粒子を含む光吸収層と反射光吸収層との2層構成とする方法(特許文献5)が提案されている。   From such a background, various studies have been made to realize a resin black matrix having a high optical density (hereinafter sometimes referred to as “OD value”) and a low reflectance when viewed from the transparent substrate side. ing. For example, a method of using black colorant fine particles whose surface is coated with an insulating material (Patent Document 1), a method of adding carbon black to titanium oxynitride (Patent Document 2), a mixture of titanium nitride and titanium carbide. Method to be used (Patent Document 3), method having a two-layer structure of a colored relief layer and a black relief layer (Patent Document 4), and two layers of a light absorbing layer and a reflected light absorbing layer containing shape anisotropic metal fine particles A method (Patent Document 5) is proposed.

特開2001−183511号公報JP 2001-183511 A 特開2006−209102号公報JP 2006-209102 A 特開2010−95716号公報JP 2010-95716 A 特開平8−146410号公報JP-A-8-146410 特開2006−251237号公報JP 2006-251237 A

しかしながら、高遮光性の材料は原理的に反射率が高いことから、樹脂ブラックマトリクスにおいて十分な光学濃度と低反射率の双方を達成することは極めて困難であった。さらには、樹脂ブラックマトリクスを2層構成とする方法についても、可視光の全領域に渡って低反射率を実現することが困難であるという問題があり、また金属微粒子を用いることで高伝導性となり、電界異常による表示不良を生じさせかねないものであった。   However, since a highly light-shielding material has a high reflectance in principle, it has been extremely difficult to achieve both a sufficient optical density and a low reflectance in the resin black matrix. Furthermore, the method of forming the resin black matrix with two layers also has a problem that it is difficult to achieve a low reflectance over the entire visible light region, and high conductivity is achieved by using metal fine particles. Thus, a display defect due to an electric field abnormality may occur.

そこで本発明は、十分な光学濃度を持ちながらも、反射率が低く、さらには高抵抗値を有し信頼性の高い、樹脂ブラックマトリクスが形成された、ブラックマトリクス基板を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a black matrix substrate on which a resin black matrix is formed, which has a sufficient optical density, has a low reflectance, and has a high resistance value and high reliability. To do.

本発明は、以下のブラックマトリクス基板等を提供する。
(1) 順に、透明基板、遮光層(A)及び遮光層(B)を有し、
遮光層(A)の厚み当たりの光学濃度が、遮光層(B)の厚み当たりの光学濃度よりも低く、遮光層(A)が遮光材及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有する、ブラックマトリクス基板。
The present invention provides the following black matrix substrate and the like.
(1) In order, it has a transparent substrate, a light shielding layer (A), and a light shielding layer (B),
The optical density per thickness of the light shielding layer (A) is lower than the optical density per thickness of the light shielding layer (B), and the light shielding layer (A) contains a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8. A black matrix substrate.

本発明は、上記発明の好ましい態様として以下のブラックマトリクス基板を提供する。
(2) 屈折率1.4〜1.8の微粒子は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる1種以上の微粒子である前記ブラックマトリクス基板。
(3)屈折率1.4〜1.8の微粒子が、JIS P8148(2001)に準拠した方法で測定された白色度が30%以上である前記いずれかのブラックマトリクス基板
(4)透明基板が、ポリイミド樹脂からなる前記いずれかのブラックマトリクス基板。
The present invention provides the following black matrix substrate as a preferred embodiment of the above invention.
(2) The fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 are selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, barium sulfate, calcium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, strontium carbonate, and sodium metasilicate. The black matrix substrate which is fine particles of seeds or more.
(3) Any of the black matrix substrates (4), wherein the fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 have a whiteness measured by a method according to JIS P8148 (2001) of 30% or more. Any of the black matrix substrates made of polyimide resin.

また本発明は、上記ブラックマトリクス基板を使用した以下の物を提供する。
(5)前記いずれかのブラックマトリクス基板の遮光層(A)及び遮光層(B)がパターン形状を有しており、パターンの存在しない部分に、着色している画素が存在している、カラーフィルター基板。
(6)前記カラーフィルター基板及び発光素子を有する発光デバイス。
(7)発光素子が有機EL素子である前記発光デバイス。
(8) 前記カラーフィルター基板、液晶化合物及び対向基板を有する液晶表示装置。
The present invention also provides the following using the above black matrix substrate.
(5) A color in which the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) of any one of the black matrix substrates have a pattern shape, and a colored pixel is present in a portion where no pattern exists. Filter substrate.
(6) A light emitting device having the color filter substrate and a light emitting element.
(7) The light emitting device, wherein the light emitting element is an organic EL element.
(8) A liquid crystal display device having the color filter substrate, a liquid crystal compound, and a counter substrate.

また、本発明は、上記ブラックマトリクス基板及びカラーフィルターを製造するための好ましい方法を下記のとおり提供する。
(9)透明基板の上方に、
遮光材及び樹脂を含有する組成物の層を形成する工程、
その上方に、遮光材を含有する感光性樹脂組成物の層を形成する工程、
パターン露光を行い、現像液又は溶剤により上記2種の層をパターン加工する工程を有するブラックマトリクス基板の製造方法。
(10)前記方法によりブラックマトリクス基板を製造した後、パターンの存在しないところに画素を設ける工程を有するカラーフィルターの製造方法。
In addition, the present invention provides a preferable method for manufacturing the black matrix substrate and the color filter as follows.
(9) Above the transparent substrate,
Forming a layer of a composition containing a light shielding material and a resin,
A step of forming a photosensitive resin composition layer containing a light-shielding material thereon;
A method for producing a black matrix substrate, comprising performing a pattern exposure and patterning the two layers with a developer or a solvent.
(10) A method for producing a color filter, which comprises a step of providing a pixel where a pattern does not exist after producing a black matrix substrate by the above method.

本発明のブラックマトリクス基板によれば、遮光層が、バックライトの光を通さないための十分な遮光性が実現でき、高コントラストで鮮明な画像が得られるばかりでなく、反射率が低いために外光下でも視認性に極めて優れ、かつ電気的な信頼性が高い液晶表示装置を得ることが可能となる。   According to the black matrix substrate of the present invention, the light-shielding layer can realize sufficient light-shielding properties so as not to transmit the light of the backlight, and not only a high-contrast and clear image is obtained, but also the reflectance is low. It is possible to obtain a liquid crystal display device which is extremely excellent in visibility even under external light and has high electrical reliability.

本発明のブラックマトリクス基板のいくつかの実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows some embodiment of the black matrix substrate of this invention. 本発明のブラックマトリクス基板の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the black matrix substrate of this invention. 本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the light-emitting device of this invention.

本発明のブラックマトリクス基板は、順に、透明基板上に形成された、遮光層(A)及び遮光層(B)を有し、遮光層(A)の厚みあたりの光学濃度が、遮光層(B)の厚みあたりの光学濃度よりも低く、遮光層(A)が遮光材及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有することを特徴とする。   The black matrix substrate of the present invention has, in order, a light shielding layer (A) and a light shielding layer (B) formed on a transparent substrate, and the optical density per thickness of the light shielding layer (A) is the light shielding layer (B). ), The light shielding layer (A) contains a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8.

通常、樹脂ブラックマトリクス(以下、「樹脂BM」という。)は厚み当たりの光学濃度(光学濃度を厚みで除した値。以下、「OD/T」という。)が大きくなればなるほど、反射率が高くなることが知られている。これは、下記の理由による。   In general, a resin black matrix (hereinafter referred to as “resin BM”) has a higher reflectivity as the optical density per unit thickness (a value obtained by dividing the optical density by thickness; hereinafter referred to as “OD / T”) increases. It is known to be higher. This is due to the following reason.

一般に、相対する2種類の無色透明な物質が接している場合、その界面に入射した光の反射率Rは下記数式(1)のように屈折率差で表すことができる。   In general, when two kinds of opposed colorless and transparent substances are in contact with each other, the reflectance R of light incident on the interface can be expressed by a difference in refractive index as shown in the following formula (1).

反射率 R=(n−n/(n+n(1)
(ここで、n、nはそれぞれ、任意の無色透明な物質n、nの屈折率を表す)
一方、金属等の無色透明ではない物質の場合、屈折率は複素屈折率で表す必要があり、
複素屈折率N=n−iκ(nは、物質nの屈折率の実数部を表し、κは消衰係数を表す)を用いる。無色透明な物質mと無色透明ではない物質nが接している場合、物質m側からその界面に垂直に入射した光の反射率Rは下記数式(2)のように表すことができる。
Reflectivity R = (n 1 −n 2 ) 2 / (n 1 + n 2 ) 2 (1)
(Here, n 1 and n 2 represent the refractive indexes of arbitrary colorless and transparent substances n 1 and n 2 , respectively)
On the other hand, in the case of a material that is not colorless and transparent, such as metal, the refractive index must be expressed by a complex refractive index,
A complex refractive index N = n−iκ (n represents a real part of the refractive index of the substance n, and κ represents an extinction coefficient) is used. When the colorless and transparent substance m is in contact with the non-colorless and transparent substance n, the reflectance R of light perpendicularly incident on the interface from the substance m side can be expressed by the following formula (2).

反射率 R={(m−n)+κ}/{(m+n)+κ} (2)
(ここで、mは無色透明な物質mの屈折率を表し、nは物質nの屈折率の実数部を表し、κは物質nの消衰係数を表す)
この数式(2)に従えば、消衰係数κが大きくなるほど、反射率が大きくなることがわかる。なお仮に消衰係数κが0すなわち物質nが無色透明な場合は、数式(1)と同様の結果となる。
ところで、消衰係数はある波長における吸光係数αに比例する。また、吸光係数αは、OD/Tに定数を乗じたものに近似できる。すなわち、消衰係数κはOD/Tの値に比例することになり、数式(2)を用いるとOD/Tが大きくなればなるほど原理的に物質mと物質nの界面の反射率Rが高くなることがわかる。
Reflectance R = {(mn) 2 + κ 2 } / {(m + n) 2 + κ 2 } (2)
(Where m represents the refractive index of the colorless and transparent substance m, n represents the real part of the refractive index of the substance n, and κ represents the extinction coefficient of the substance n)
According to Equation (2), it can be seen that the reflectance increases as the extinction coefficient κ increases. If the extinction coefficient κ is 0, that is, the substance n is colorless and transparent, the result is the same as that in the formula (1).
By the way, the extinction coefficient is proportional to the extinction coefficient α at a certain wavelength. Further, the extinction coefficient α can be approximated to a value obtained by multiplying OD / T by a constant. In other words, the extinction coefficient κ is proportional to the value of OD / T, and using equation (2), in principle, the higher the OD / T, the higher the reflectance R at the interface between the substance m and the substance n. I understand that

本発明者らは、上記数式(2)の物質mを透明基板、物質nを樹脂BMに当てはめ、樹脂BMの特性として要求される低反射率と高遮光性は、一定の膜厚条件下ではトレードオフの関係にあると推定した。低反射化のためにはOD/Tを小さくすることが有効であるが、この場合、十分な遮光性を確保するためにはブラックマトリクスの膜厚を大きくする必要がある。膜厚の大きいブラックマトリクスは、液晶の配向乱れの原因となりコントラストが低下する。そこで、このトレードオフを解決するため鋭意検討した結果、透明基板の上方にOD/Tの小さい層、すなわち低光学濃度層といえる遮光層(A)と、OD/Tが遮光層(A)より大きい層、すなわち高光学濃度層といえる遮光層(B)とをこの順に有するブラックマトリクス基板が課題の解決に適していると考えるに至った。なおここでいう「遮光層」とは光を100%遮断するものには限られない。このブラックマトリクス基板の構成によれば、遮光層(A)が比較的低いOD/Tを有するため、透明基板側から来た光に対しては、遮光層(A)の透明基板側の界面での反射は低減する。遮光層(A)の中でも光は減衰するため、遮光層(B)の遮光層(A)側の界面での光の反射量も減る。その結果、本発明のブラックマトリクス基板は反射率が低くなる。さらに遮光層(B)を有しているため、遮光層(B)を透過してきた光に対しては十分な遮光性を持つことが可能となる。すなわちこのようなブラックマトリクス基板の構成により、透明基板側から来た光に対し、低反射と十分な遮光性を両立できると推察される。   The present inventors applied the substance m in the above formula (2) to the transparent substrate and the substance n to the resin BM, and the low reflectance and high light-shielding properties required as the characteristics of the resin BM are obtained under certain film thickness conditions. It was estimated that there was a trade-off relationship. In order to reduce reflection, it is effective to reduce OD / T. In this case, however, it is necessary to increase the thickness of the black matrix in order to ensure sufficient light shielding properties. A black matrix having a large film thickness causes a disorder in the alignment of the liquid crystal and lowers the contrast. Therefore, as a result of intensive studies to solve this trade-off, a layer having a small OD / T above the transparent substrate, that is, a light-shielding layer (A) that can be said to be a low optical density layer, and OD / T are less than the light-shielding layer (A). It came to be considered that a black matrix substrate having a large layer, that is, a light shielding layer (B) which can be said to be a high optical density layer in this order is suitable for solving the problem. The “light-shielding layer” here is not limited to the one that blocks light by 100%. According to the configuration of this black matrix substrate, since the light shielding layer (A) has a relatively low OD / T, the light coming from the transparent substrate side is at the interface of the light shielding layer (A) on the transparent substrate side. The reflection of is reduced. Since light attenuates in the light shielding layer (A), the amount of light reflected at the interface of the light shielding layer (B) on the light shielding layer (A) side is also reduced. As a result, the black matrix substrate of the present invention has a low reflectance. Further, since the light shielding layer (B) is provided, the light transmitted through the light shielding layer (B) can have sufficient light shielding properties. That is, it is assumed that such a configuration of the black matrix substrate can achieve both low reflection and sufficient light shielding properties for light coming from the transparent substrate side.

ところが本発明者らの検討によると上記のような構成としただけでは、透明基板側から入射した光がOD/Tの小さい層を通過し、OD/Tの大きい層の、OD/Tの小さい層側の界面での反射が存在し、所望の樹脂BMの低反射化を実現することが簡単ではないことが判明した。そこで本発明者らは、かような構成を有するブラックマトリクス基板において、上記OD/Tが小さい層が、遮光材及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有することで、十分な遮光性と低反射を両立することができることを見出し、本発明の完成に至った。   However, according to the study by the present inventors, the light having entered from the transparent substrate side passes through the layer having a small OD / T, and the layer having a large OD / T has a small OD / T only with the above configuration. It has been found that there is reflection at the interface on the layer side, and it is not easy to achieve low reflection of the desired resin BM. Therefore, the inventors of the present invention, in the black matrix substrate having such a configuration, the layer having a small OD / T contains a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8, thereby providing sufficient light shielding. And the present invention has been completed.

本発明の遮光層(A)は、光学濃度が0ではなく実質的に透明ではない層構成のものであって、そのOD/Tが、遮光層(B)のOD/Tよりも小さい。また、本発明の遮光層(B)は光学濃度が0ではなく実質的に透明ではない層構成のものである。なお、本発明でいうOD値は、波長380〜700nmの領域において
OD値 = log10(I/I)
:入射光強度
I:透過光強度
を用いて5nm刻みで求めた値の平均値を採用したものである。
The light shielding layer (A) of the present invention has a layer structure in which the optical density is not 0 and is not substantially transparent, and its OD / T is smaller than the OD / T of the light shielding layer (B). Further, the light-shielding layer (B) of the present invention has a layer structure in which the optical density is not 0 and is not substantially transparent. The OD value referred to in the present invention is OD value = log 10 (I 0 / I) in the wavelength range of 380 to 700 nm.
I 0 : Incident light intensity I: An average value of values obtained in steps of 5 nm using the transmitted light intensity is adopted.

<<遮光層(A)>>
<光学濃度>
遮光層(A)のOD/Tは0.5μm−1以上、さらに1μm−1以上が好ましい。また、この値は、3μm−1以下、さらに2.5μm−1以下が好ましい。この値が小さすぎると、積層している樹脂BMが所望のOD値を得るためには膜厚を大きくしなくてはならなくなる。この値が、大きすぎると反射率が高くなる傾向がある。遮光層(B)のOD/Tは3μm−1以上、さらに3.5μm−1以上が好ましい。また8μm−1以下、さらに6μm−1以下がより好ましい。この値が小さすぎると、樹脂BMが所望のOD値を得るためには膜厚が厚くなりすぎ、大きいと遮光材の添加量を多くしなければならず、パターン加工が困難となる場合がある。
<< Light shielding layer (A) >>
<Optical density>
The OD / T of the light shielding layer (A) is preferably 0.5 μm −1 or more, more preferably 1 μm −1 or more. Further, this value is preferably 3 μm −1 or less, more preferably 2.5 μm −1 or less. If this value is too small, the film thickness of the laminated resin BM must be increased in order to obtain a desired OD value. If this value is too large, the reflectance tends to increase. The OD / T of the light shielding layer (B) is preferably 3 μm −1 or more, more preferably 3.5 μm −1 or more. Further, it is preferably 8 μm −1 or less, more preferably 6 μm −1 or less. If this value is too small, the film thickness becomes too thick for the resin BM to obtain a desired OD value, and if it is large, the amount of light shielding material to be added must be increased, which may make pattern processing difficult. .

本発明のブラックマトリクス基板に存在する遮光層全体のOD値は3以上が好ましく、さらに、4以上が好ましい。また6以下、さらに5以下がより好ましい。全体のOD値が低すぎると、バックライトの光が一部透過してコントラストが低下する場合がある。一方で、高すぎると、遮光層(B)だけでなく遮光層(A)の遮光材の添加量も増やさなければならず、所望の膜厚にした場合に反射率が高くなる傾向がある。   The OD value of the entire light shielding layer present in the black matrix substrate of the present invention is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more. Moreover, 6 or less, Furthermore 5 or less are more preferable. If the overall OD value is too low, part of the backlight light may be transmitted and the contrast may be lowered. On the other hand, if it is too high, not only the light-shielding layer (B) but also the amount of light-shielding material added to the light-shielding layer (A) must be increased, and the reflectance tends to increase when the desired film thickness is obtained.

遮光層(A)のOD値は、0.5以上、さらに0.8以上が好ましく、また2.0以下、さらに1.5以下好ましい。遮光層(B)のOD値は、1.5以上、さらに2.0以上、一方5.0以下、さらに3.5以下がより好ましい。
<微粒子>
本発明でいう微粒子としては、実質的に着色しておらず、淡色、透明又は白色であるものが好ましい。黒色顔料や、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ又はシアン等の顔料については後で述べる遮光材に分類する。
The OD value of the light shielding layer (A) is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less. The OD value of the light shielding layer (B) is more preferably 1.5 or more, further 2.0 or more, and on the other hand 5.0 or less, and further 3.5 or less.
<Fine particles>
The fine particles referred to in the present invention are preferably substantially uncolored and light, transparent or white. Black pigments and pigments such as red, blue, green, purple, yellow, magenta, and cyan are classified as light shielding materials described later.

微粒子の成分としては、体質顔料又は白色顔料等の白色の微粒子の他、各種セラミック、各種樹脂等が挙げられる。ただし前述のとおり屈折率が1.4〜1.8であることが必要である。
ここでいう微粒子の屈折率とは可視光における屈折率であり、代表値としてナトリウムD線に相当する波長589nmでの屈折率の値を採用することができる。屈折率の測定方法としては、微粒子そのもの又は微粒子と同一組成の物質を試料として、液浸法すなわちベッケ線法を用いて測定することができる。ベッケ線法にて屈折率を求める方法としては、目的とする微粒子の同一物質のサンプルを30個準備し、一個ずつの屈折率を測定したうえで、それらの平均値により屈折率を算出することができる。
Examples of the fine particle component include white ceramic particles or white pigments, various ceramics, and various resins. However, as described above, the refractive index needs to be 1.4 to 1.8.
The refractive index of fine particles here is the refractive index in visible light, and the value of the refractive index at a wavelength of 589 nm corresponding to the sodium D line can be adopted as a representative value. As a measuring method of the refractive index, it can be measured by using a liquid immersion method, that is, a Becke line method, using a fine particle itself or a substance having the same composition as the fine particle as a sample. As a method of obtaining the refractive index by the Becke line method, prepare 30 samples of the same material of the target fine particles, measure the refractive index of each one, and calculate the refractive index from the average value thereof. Can do.

本発明で使用される微粒子の屈折率は、1.4〜1.8であることが必要であるが、1.5〜1.7であることが好ましい。屈折率が低いということは、原理的に微粒子を構成する物質の密度が低下することである。そのため、かような低密度の粒子は、遮光層を形成するときに分散媒として使用される有機溶剤に対して侵されやすいという問題がある。さらに完成したブラックマトリクス基板の耐溶剤性が不十分となる。一方で、屈折率が高すぎると、遮光層(A)の屈折率が透明基板に比べて大きくなり過ぎるため、遮光層(A)の透明基板側の表面での反射が大きくなり、結果としてブラックマトリクス基板の反射が高くなる傾向にある。本発明の構成によれば上記範囲の屈折率を有する微粒子が、OD/Tの小さい層に分散されていることで、入射光が微粒子により散乱される影響を最小限に抑えつつ、OD/Tの小さい層の屈折率を透明基板と近い値にすることができ、遮光材による遮光効果と相まって、反射光が減衰するものと推測される。
屈折率1.4〜1.8の微粒子としては、具体的にはアクリル樹脂やポリエチレン樹脂、シリコーン微粒子、フッ素樹脂等の樹脂製の微粒子が挙げられる。市販品としてはアクリル樹脂微粒子として、日本ペイント製FS−101、FS102、FS106、FS−107、FS−201、FS−301、FS−501、FS−701、MG−155E、MG−451、MG−351、東洋紡製の“タフチック”(登録商標)F−120、F−167等を挙げることができる。
The refractive index of the fine particles used in the present invention is required to be 1.4 to 1.8, but is preferably 1.5 to 1.7. A low refractive index means that the density of substances constituting the fine particles is reduced in principle. Therefore, there is a problem that such low density particles are easily attacked by an organic solvent used as a dispersion medium when forming a light shielding layer. Further, the solvent resistance of the completed black matrix substrate becomes insufficient. On the other hand, if the refractive index is too high, the refractive index of the light shielding layer (A) becomes too large compared to the transparent substrate, so that reflection on the surface of the light shielding layer (A) on the transparent substrate side becomes large, resulting in black The reflection of the matrix substrate tends to increase. According to the configuration of the present invention, the fine particles having a refractive index in the above range are dispersed in a layer having a small OD / T, so that the influence of incident light scattered by the fine particles is minimized and the OD / T is reduced. The refractive index of the small layer can be set to a value close to that of the transparent substrate, and it is presumed that the reflected light attenuates in combination with the light shielding effect of the light shielding material.
Specific examples of the fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 include resin fine particles such as acrylic resin, polyethylene resin, silicone fine particles, and fluorine resin. Commercially available acrylic resin fine particles, such as Nippon Paint FS-101, FS102, FS106, FS-107, FS-201, FS-301, FS-501, FS-701, MG-155E, MG-451, MG- 351, “Tough Tick” (registered trademark) F-120 and F-167 manufactured by Toyobo.

上述のとおり、本発明で使用できる微粒子は、実質的に着色しておらず、淡色、透明又は白色のものが好ましく、白色のものが好ましい。屈折率が1.4〜1.8をもつものとしては、例えば、タルク、マイカ若しくはカオリンクレー等の鉱物、アルミナ(酸化アルミニウム)若しくはシリカ(酸化ケイ素)等の酸化物、硫酸バリウム若しくは硫酸カルシウム等の硫酸塩、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム若しくは炭酸ストロンチウム等の炭酸塩、メタケイ酸ナトリウム又はステアリン酸ナトリウムが挙げられるが、電気的信頼性の観点から、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる物質であることが好ましく、硫酸バリウムがより好ましい。なお、市販の硫酸バリウムとしては、例えば、“BARIFINE”(登録商標) BF−10、BF−1、BF−20又はBF−40(以上、何れも堺化学工業社製)が挙げられる。本発明の屈折率1.4〜1.8の微粒子はJIS P8148(2001)に準拠した方法で測定された白色度が30%以上、さらに50%以上であることが好ましい。微粒子の白色度の測定においては、白色度が一定の値となるように、微粒子に十分に圧力をかけて測定容器に充填して測定する。なお、本段落で示した上記微粒子はいずれも白色度が30%以上のものである。   As described above, the fine particles that can be used in the present invention are not substantially colored, are preferably pale, transparent or white, and are preferably white. Examples of those having a refractive index of 1.4 to 1.8 include minerals such as talc, mica or kaolin clay, oxides such as alumina (aluminum oxide) or silica (silicon oxide), barium sulfate or calcium sulfate, etc. Sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, carbonate such as magnesium carbonate or strontium carbonate, sodium metasilicate or sodium stearate, but from the viewpoint of electrical reliability, aluminum oxide, silicon oxide, barium sulfate, sulfuric acid A substance selected from the group consisting of calcium, barium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, strontium carbonate and sodium metasilicate is preferable, and barium sulfate is more preferable. Examples of commercially available barium sulfate include “BARIFINE” (registered trademark) BF-10, BF-1, BF-20, or BF-40 (all of which are manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.). The fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 of the present invention preferably have a whiteness measured by a method according to JIS P8148 (2001) of 30% or more, and more preferably 50% or more. In the measurement of the whiteness of the fine particles, the measurement is performed by sufficiently filling the fine particles in a measurement container so that the whiteness becomes a constant value. The fine particles shown in this paragraph have a whiteness of 30% or more.

微粒子の形状としては、特に限定されないが、例えば、球状、楕円体状、針状、多角形状、星型状又は表面に凹凸若しくは細孔のある形状、あるいは、中空の形状が挙げられる。   The shape of the fine particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, an ellipsoidal shape, a needle shape, a polygonal shape, a star shape, a shape having irregularities or pores on the surface, and a hollow shape.

微粒子の粒径は1μm以下のものが好ましいが、5〜500nmが好ましく、10〜100nmがさらに好ましい。微粒子の粒径が小さすぎると、分散安定化が困難となる傾向がある。一方で、大きすぎると、光の散乱が大きくなって反射率が高くなる傾向がある。ここで微粒子の粒径とは、微粒子の一次粒子径をいう。微粒子の一次粒子径は、無作為に選択した微粒子100個の一次粒子径を電子顕微鏡でそれぞれ観察して、その平均値を求めることにより算出することができる。形状が球形以外の場合は、ある1個の粒子について電子顕微鏡で観察される最大の幅と最小の幅の平均値をその粒子の一次粒子径として算定し、100個の一次粒子径の平均値を求めることにより算出することができる。上記のような粒径の微粒子は、低光学濃度層に含まれる微粒子のうち90質量%以上含まれることが好ましい。   The particle diameter of the fine particles is preferably 1 μm or less, preferably 5 to 500 nm, and more preferably 10 to 100 nm. When the particle diameter of the fine particles is too small, dispersion stabilization tends to be difficult. On the other hand, if it is too large, light scattering tends to increase and the reflectance tends to increase. Here, the particle size of the fine particles refers to the primary particle size of the fine particles. The primary particle diameter of the fine particles can be calculated by observing the primary particle diameter of 100 randomly selected fine particles with an electron microscope and determining the average value. When the shape is other than spherical, the average value of the maximum width and the minimum width observed with an electron microscope is calculated as the primary particle diameter of one particle, and the average value of 100 primary particle diameters is calculated. Can be calculated by obtaining. The fine particles having the particle diameter as described above are preferably contained in 90% by mass or more of the fine particles contained in the low optical density layer.

微粒子の製造方法としては、例えば、原料となる鉱物等の物質を粉砕して微細化する粉砕法、気相、液相若しくは固層における化学的方法又は物理的方法が挙げられる。粉砕法としては、例えば、ジェット法、ハンマー法又はミル法が挙げられる。気相における化学的方法としては、例えば、化学蒸着法(CVD法)、電気炉法、化学炎法又はプラズマ法が挙げられる。液相における化学的方法としては、例えば、沈殿法、アルコキシド法又は水熱法が挙げられる。固相における化学的方法としては、例えば、晶析法が挙げられる。物理的方法としては、例えば、噴霧法、溶液燃焼法又は凍結乾燥法が挙げられる。中でも、微粒子の粒径を容易に制御可能であるため、沈殿法が好ましい。
<遮光層(A)の組成>
本発明のブラックマトリクス基板における遮光層(A)は、遮光材、屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有し、好ましくはさらに樹脂を含有する。
Examples of the method for producing fine particles include a pulverization method in which a material such as a mineral as a raw material is pulverized and refined, a chemical method in a gas phase, a liquid phase, or a solid layer, or a physical method. Examples of the pulverization method include a jet method, a hammer method, and a mill method. Examples of the chemical method in the gas phase include a chemical vapor deposition method (CVD method), an electric furnace method, a chemical flame method, and a plasma method. Examples of the chemical method in the liquid phase include a precipitation method, an alkoxide method, and a hydrothermal method. Examples of the chemical method in the solid phase include a crystallization method. Examples of the physical method include a spray method, a solution combustion method, and a lyophilization method. Among these, the precipitation method is preferable because the particle size of the fine particles can be easily controlled.
<Composition of light shielding layer (A)>
The light shielding layer (A) in the black matrix substrate of the present invention contains a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8, and preferably further contains a resin.

遮光材としては、例えば、黒色有機顔料、混色有機顔料及び無機顔料が挙げられる。黒色有機顔料としては、例えば、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック、ペリレンブラック又はアニリンブラックが挙げられる。混色有機顔料としては、例えば、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ又はシアン等の顔料を混合して疑似黒色化したものが挙げられる。無機顔料としては、例えば、グラファイトが挙げられる。他の例としては、チタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム若しくは銀等の金属微粒子が挙げられる。また前に示した金属の酸化物、複合酸化物、硫化物、窒化物及び炭化物が挙げられる。酸化チタンが窒素還元された酸窒化チタンすなわちチタンブラック、窒化チタン、炭化チタン及びカーボンブラックから選ばれる1種以上が好ましい。なかでも酸窒化チタンがより好ましい。   Examples of the light shielding material include black organic pigments, mixed color organic pigments, and inorganic pigments. Examples of the black organic pigment include carbon black, resin-coated carbon black, perylene black, and aniline black. Examples of the mixed color organic pigment include those obtained by mixing pigments such as red, blue, green, purple, yellow, magenta, and cyan into a pseudo black color. Examples of the inorganic pigment include graphite. Other examples include fine metal particles such as titanium, copper, iron, manganese, cobalt, chromium, nickel, zinc, calcium or silver. In addition, oxides, composite oxides, sulfides, nitrides and carbides of the metals described above can be given. Titanium oxynitride obtained by nitrogen reduction of titanium oxide, that is, at least one selected from titanium black, titanium nitride, titanium carbide, and carbon black is preferable. Of these, titanium oxynitride is more preferable.

ここで酸窒化チタンとは、TiN(0<x<2.0,0.1<y<2.0)で表される化合物をいうが、酸素の含有量が多いと黒色度が低下するため、x/yが0.1〜10であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。Here, titanium oxynitride refers to a compound represented by TiN x O y (0 <x <2.0, 0.1 <y <2.0). Since it falls, it is preferable that x / y is 0.1-10, and it is more preferable that it is 1-3.

遮光材の粒径は、10〜300nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。ここで遮光材の粒径とは、遮光材の一次粒子径をいう。遮光材の一次粒子径は、微粒子の場合と同様の方法により算出することができる。遮光材の粒径が大きすぎると微細なパターン加工が困難となる傾向がある。一方で、粒径が小さすぎると、遮光材の粒子が凝集して反射率が高くなる傾向がある。   The particle size of the light shielding material is preferably 10 to 300 nm, and more preferably 30 to 100 nm. Here, the particle diameter of the light shielding material refers to the primary particle diameter of the light shielding material. The primary particle diameter of the light shielding material can be calculated by the same method as that for fine particles. If the particle size of the light shielding material is too large, fine pattern processing tends to be difficult. On the other hand, if the particle size is too small, the light shielding material particles tend to aggregate to increase the reflectance.

遮光層(A)に占める遮光材の割合は、5質量%以上、さらに10質量%以上が好ましい。またその割合は80質量%以下が、さらに50質量%以下が好ましい。遮光材の割合が少ないと、十分な光学濃度を得ることが困難となる。一方で、遮光材の割合が多いと、遮光層(A)のパターニングが困難となる場合がある。   The ratio of the light shielding material in the light shielding layer (A) is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. Further, the ratio is preferably 80% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less. If the ratio of the light shielding material is small, it is difficult to obtain a sufficient optical density. On the other hand, if the ratio of the light shielding material is large, patterning of the light shielding layer (A) may be difficult.

遮光層(A)に占める微粒子の割合は、1質量%以上が好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。またその割合は、60質量%以下が好ましく、さらに50質量%以下がより好ましい。微粒子の割合が小さすぎると、本発明の効果が不十分な場合がある。一方で、微粒子の割合が大きすぎるとパターニングが困難となる傾向がある。   The proportion of fine particles in the light shielding layer (A) is preferably 1% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. Moreover, the ratio is preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less. If the proportion of fine particles is too small, the effect of the present invention may be insufficient. On the other hand, if the proportion of fine particles is too large, patterning tends to be difficult.

遮光層(A)が含有できる樹脂の割合は10質量%以上が好ましく、さらに30質量%以上が好ましい。また、その割合は、90質量%以下が好ましく、さらに70質量%以下が好ましい。   The proportion of the resin that can be contained in the light shielding layer (A) is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. Moreover, the ratio is preferably 90% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less.

樹脂は、波長589nmにおける屈折率が1.4〜1.8であることが好ましく、1.5〜1.7であることがより好ましい。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ系樹脂又はポリイミド樹脂が挙げられる。上記樹脂のなかでも塗膜の耐熱性が高いため、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂が好ましく、ポリイミド樹脂がより好ましい。ここでポリイミド樹脂とは、完全既閉環構造を有するポリイミド樹脂以外にも、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸及びポリアミック酸が一部閉環したポリイミド樹脂を含む。   The resin preferably has a refractive index of 1.4 to 1.8 at a wavelength of 589 nm, and more preferably 1.5 to 1.7. For example, an epoxy resin, an acrylic resin, a siloxane polymer resin, or a polyimide resin can be used. Among the above resins, acrylic resin or polyimide resin is preferable, and polyimide resin is more preferable because the heat resistance of the coating film is high. Here, the polyimide resin includes, in addition to the polyimide resin having a completely closed ring structure, a polyamic acid that is a precursor of the polyimide resin and a polyimide resin in which a part of the polyamic acid is closed.

ポリイミド樹脂は前駆体としてのポリアミック酸を加熱閉環イミド化することによって形成される。ポリアミック酸は、一般に、酸無水物基を有する化合物とジアミン化合物とを40〜100℃で付加重合させることにより得られる。下記一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有する。ポリアミック酸が一部閉環したポリイミド樹脂は、下記一般式(2)で表されるアミック酸構造、アミック酸構造が一部イミド閉環してなる下記一般式(3)で表される構造、及び、アミック酸構造が全てイミド閉環してなる下記一般式(4)で表されるイミド構造、を有する。   The polyimide resin is formed by heating and ring-closing imidization of a polyamic acid as a precursor. A polyamic acid is generally obtained by addition polymerization of a compound having an acid anhydride group and a diamine compound at 40 to 100 ° C. It has a repeating structural unit represented by the following general formula (1). The polyimide resin in which the polyamic acid is partially closed includes an amic acid structure represented by the following general formula (2), a structure represented by the following general formula (3) in which the amic acid structure is partially imide ring-closed, and The amic acid structure has an imide structure represented by the following general formula (4) formed by imide ring closure.

上記一般式(1)〜(4)において、Rは炭素数2〜22の3価又は4価の有機基を示し、Rは炭素数1〜22の2価の有機基を示し、nは1又は2の整数を示す。In the general formulas (1) to (4), R 1 represents a trivalent or tetravalent organic group having 2 to 22 carbon atoms, R 2 represents a divalent organic group having 1 to 22 carbon atoms, and n Represents an integer of 1 or 2.

ポリイミド樹脂の耐熱性及び絶縁性を高めるため、ポリアミック酸を得るために用いるジアミン化合物としては芳香族系ジアミン化合物が好ましく、酸無水物基を有する化合物としては酸二無水物が好ましい。   In order to improve the heat resistance and insulation of the polyimide resin, the diamine compound used for obtaining the polyamic acid is preferably an aromatic diamine compound, and the compound having an acid anhydride group is preferably acid dianhydride.

芳香族系ジアミン化合物としては、例えば、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルサルファイド、4,4’−ジアミノジフェニルサルファイド、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン4,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルアミン、2,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノジベンジルアミン、2,2’−ジアミノジベンジルアミン、3,4’−ジアミノジベンジルアミン、3,3’−ジアミノジベンジルアミン、N,N’−ビス−(4−アミノ−3−メチルフェニル)エチレンジアミン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベンズアニリド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,3’−ジアミノベンズアニリド、2,4’−ジアミノベンズアニリド、N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−m−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−m−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−ジメチル−N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド、N,N’−ジメチル−N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミド、N,N’−ジフェニル−N,N’−p−フェニレンビス−p−アミノベンズアミド又はN,N’−ジフェニル−N,N’−p−フェニレンビス−m−アミノベンズアミドが挙げられるが、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン又は4,4’−ジアミノベンズアニリドが好ましい。   Examples of the aromatic diamine compound include paraphenylene diamine, metaphenylene diamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminodiphenylsulfide, 4,4′-diaminodiphenylsulfide, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1 , 4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis (trifluoromethyl) benzidine, 9,9'-bis (4-aminophenyl) fluorene 4,4'-diaminodiphenylamine, 3,4'- Diaminodiphenylamine, 3,3′-di Minodiphenylamine, 2,4'-diaminodiphenylamine, 4,4'-diaminodibenzylamine, 2,2'-diaminodibenzylamine, 3,4'-diaminodibenzylamine, 3,3'-diaminodibenzylamine N, N′-bis- (4-amino-3-methylphenyl) ethylenediamine, 4,4′-diaminobenzanilide, 3,4′-diaminobenzanilide, 3,3′-diaminobenzanilide, 4,3 '-Diaminobenzanilide, 2,4'-diaminobenzanilide, N, N'-p-phenylenebis-p-aminobenzamide, N, N'-p-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N'- m-phenylenebis-p-aminobenzamide, N, N′-m-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N ′ Dimethyl-N, N′-p-phenylenebis-p-aminobenzamide, N, N′-dimethyl-N, N′-p-phenylenebis-m-aminobenzamide, N, N′-diphenyl-N, N ′ -P-phenylenebis-p-aminobenzamide or N, N'-diphenyl-N, N'-p-phenylenebis-m-aminobenzamide, but paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, 3,3'- Diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 9,9′-bis (4-aminophenyl) fluorene Alternatively, 4,4′-diaminobenzanilide is preferable.

芳香族テトラカルボン酸としては、例えば、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−パラターフェニルテトラカルボン酸二無水物又は3,3’,4,4’−メタターフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられるが、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物又はピロメリット酸二無水物が好ましい。なお、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物のようなフッ素系のテトラカルボン酸二無水物を用いると、短波長領域での透明性が良好なポリイミドを得ることができる。   Examples of the aromatic tetracarboxylic acid include 4,4′-oxydiphthalic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,4, 9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1 , 2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-paraterphenyltetracarboxylic dianhydride or 3,3 ′, 4,4′-metaterphenyltetracarboxylic Examples thereof include acid dianhydrides, and 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride or pyromellitic dianhydride is preferable. When a fluorine-based tetracarboxylic dianhydride such as 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride is used, a polyimide having good transparency in a short wavelength region can be obtained. .

ポリアミック酸を得るための、酸無水物基を有する化合物とジアミン化合物との付加重合においては、必要に応じて無水マレイン酸又は無水フタル酸等の酸無水物を末端封止剤として添加しても構わない。また、ガラス板又はシリコンウエハー等の無機物との接着性を向上させるため、ケイ素原子を有する酸無水物又はケイ素原子を有するジアミン化合物を用いても構わない。ケイ素原子を有するジアミンとしては、ビス−3−(アミノプロピル)テトラメチルシロキサン等のシロキサンジアミン化合物が好ましい。全ジアミン化合物に占めるケイ素原子を有するジアミンの割合は、1〜20モル%が好ましい。シロキサンジアミン化合物が少ないと接着性向上効果が得られない。一方で、大きすぎると、膜の耐熱性が低下する傾向がある。また遮光層のパターン形成にはアルカリ性溶液で現像する場合があるが、量が多すぎると過度に密着性が高いことによりアルカリ現像の際、残膜という問題が生じることがある。   In addition polymerization of a compound having an acid anhydride group and a diamine compound to obtain a polyamic acid, an acid anhydride such as maleic anhydride or phthalic anhydride may be added as a terminal blocking agent as necessary. I do not care. Moreover, in order to improve adhesiveness with inorganic substances, such as a glass plate or a silicon wafer, you may use the acid anhydride which has a silicon atom, or the diamine compound which has a silicon atom. As the diamine having a silicon atom, a siloxane diamine compound such as bis-3- (aminopropyl) tetramethylsiloxane is preferable. As for the ratio of the diamine which has a silicon atom in all the diamine compounds, 1-20 mol% is preferable. When there are few siloxane diamine compounds, the adhesive improvement effect cannot be acquired. On the other hand, if it is too large, the heat resistance of the film tends to decrease. The pattern formation of the light-shielding layer may be performed with an alkaline solution. However, if the amount is too large, the adhesion may be excessively high, which may cause a problem of a residual film during alkali development.

ポリアミック酸を得るための、酸無水物基を有する化合物とジアミン化合物としては、脂環式の酸二無水物又は脂環式のジアミンを用いても構わない。脂環式の酸二無水物又は脂環式のジアミンとしては、例えば、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エンド−3−エンド−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−エクソ−3−エクソ−5−エクソ−6−エクソ−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物若しくはデカハイドロ−ジメタノナフタレンテトラカルボン酸二無水物又はビス[2−(3−アミノプロポキシ)エチル]エーテル、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、トリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリエチレングリコール−ビス(3−アミノプロピル)エーテル、3、9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ−5,5−ウンデカン若しくは1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テルが挙げられる。   As a compound having an acid anhydride group and a diamine compound for obtaining a polyamic acid, an alicyclic acid dianhydride or an alicyclic diamine may be used. Examples of the alicyclic acid dianhydride or alicyclic diamine include 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride and bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2. , 3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-3-endo-5-exo-6-exo-2,3,5,6-tetracarboxylic Acid dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2-exo-3-exo-5-exo-6-exo-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2. 2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride or decahydro-dimethananaphthalene tetracarboxylic dianhydride or bis [2- (3-aminopropoxy) ethyl] ether, 4-Butanediol-bis (3-a Nopropyl) ether, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraspiro-5,5-undecane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 1,2 -Bis (3-aminopropoxy) ethane, triethylene glycol-bis (3-aminopropyl) ether, polyethylene glycol-bis (3-aminopropyl) ether, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4 , 8,10-tetraspiro-5,5-undecane or 1,4-butanediol-bis (3-aminopropyl) ether.

遮光層(A)は、その他の添加剤として、密着性改良剤、高分子分散剤又は界面活性剤等を含有してもかまわない。密着改良剤としては、例えば、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤が挙げられる。密着性改良剤は、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の樹脂に対して0.2〜20質量%添加するのが好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ポリエチレンイミン系高分子分散剤、ポリウレタン系高分子分散剤又はポリアリルアミン系高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤は、遮光材に対して1〜40質量%添加するのが一般的である。界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸アンモニウム若しくはポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等の陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート若しくはラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド若しくはラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル若しくはソルビタンモノステアレート等の非イオン界面活性剤、ポリジメチルシロキサン等を主骨格とするシリコーン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、顔料に対して0.001〜10質量%添加するのが一般的であるが、0.01〜1質量%添加するのが好ましい。界面活性剤が少ないとであると、塗布性、着色被膜の平滑性又はベナードセルの防止効果が不十分となる場合がある。一方で、界面活性剤が多すぎると、塗膜物性が不良となる場合がある。上記各種の添加剤は、遮光層(A)を設ける際の組成物に含まれるが、その後、加熱や光照射によって、樹脂と化学反応し、樹脂の化学構造にとりこまれていてもいい。   The light shielding layer (A) may contain, as other additives, an adhesion improver, a polymer dispersant or a surfactant. Examples of the adhesion improving agent include a silane coupling agent or a titanium coupling agent. The adhesion improver is preferably added in an amount of 0.2 to 20% by mass with respect to a resin such as a polyimide resin or an acrylic resin. Examples of the polymer dispersant include a polyethyleneimine polymer dispersant, a polyurethane polymer dispersant, and a polyallylamine polymer dispersant. The polymer dispersant is generally added in an amount of 1 to 40% by mass with respect to the light shielding material. Examples of the surfactant include an anionic surfactant such as ammonium lauryl sulfate or polyoxyethylene alkyl ether sulfate triethanolamine, a cationic surfactant such as stearylamine acetate or lauryltrimethylammonium chloride, lauryldimethylamine oxide, or lauryl. Amphoteric surfactants such as carboxymethylhydroxyethylimidazolium betaine, nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether or sorbitan monostearate, and silicone-based interfaces mainly composed of polydimethylsiloxane An activator or a fluorosurfactant is mentioned. The surfactant is generally added in an amount of 0.001 to 10% by mass with respect to the pigment, but is preferably added in an amount of 0.01 to 1% by mass. If the amount of the surfactant is small, the coatability, the smoothness of the colored coating, or the Benard cell prevention effect may be insufficient. On the other hand, if the surfactant is too much, the physical properties of the coating film may be poor. The various additives described above are included in the composition when the light shielding layer (A) is provided, but may then be incorporated into the chemical structure of the resin by chemical reaction with the resin by heating or light irradiation.

<<遮光層(B)>>
<遮光層(B)の組成>
本発明のブラックマトリクス基板における遮光層(B)は、遮光材を含有し、さらに好ましくは樹脂を含有する。
<< Light shielding layer (B) >>
<Composition of light shielding layer (B)>
The light shielding layer (B) in the black matrix substrate of the present invention contains a light shielding material, and more preferably contains a resin.

遮光層(B)が含有する遮光材としては、遮光層(A)と同様のものが挙げられるが、OD/Tが大きいことから、カーボンブラック、酸窒化チタン、窒化チタン及び炭化チタンから選ばれる1種以上が好ましく、窒化チタン又はチタン窒化物がより好ましい。ここでチタン窒化物とは、主成分として窒化チタンを含み、副成分として酸化チタンTiO、低次酸化チタンTinO2n−1(1≦n≦20)又は酸窒化チタンを含有する物質をいう。チタン窒化物粒子は酸素原子を含有するが、より高いOD/Tを得るため酸素原子は少ない方が好ましく、酸素原子の含有量が12質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。The light shielding material contained in the light shielding layer (B) is the same as that of the light shielding layer (A), but is selected from carbon black, titanium oxynitride, titanium nitride and titanium carbide because of its large OD / T. One or more are preferable, and titanium nitride or titanium nitride is more preferable. Here, the titanium nitride means a substance containing titanium nitride as a main component and titanium oxide TiO 2 , low-order titanium oxide TinO 2n-1 (1 ≦ n ≦ 20) or titanium oxynitride as a subcomponent. The titanium nitride particles contain oxygen atoms, but in order to obtain a higher OD / T, it is preferable that the number of oxygen atoms is small, the content of oxygen atoms is more preferably 12% by mass or less, and 8% by mass or less. Further preferred.

チタン窒化物粒子の合成としては、例えば、電気炉法又は熱プラズマ法等の気相反応法が挙げられる。なかでも、不純物の混入が少なく、粒子径が揃いやすく、生産性も高いため、熱プラズマ法が好ましい。熱プラズマを発生させる方法としては、例えば、直流アーク放電、多層アーク放電、高周波(RF)プラズマ又はハイブリッドプラズマ等が挙げられる。なかでも電極からの不純物の混入が少ないため、高周波プラズマが好ましい。   Examples of the synthesis of titanium nitride particles include a gas phase reaction method such as an electric furnace method or a thermal plasma method. Among them, the thermal plasma method is preferable because it is less contaminated with impurities, has a uniform particle diameter, and has high productivity. Examples of the method for generating thermal plasma include direct current arc discharge, multilayer arc discharge, radio frequency (RF) plasma, and hybrid plasma. Among these, high-frequency plasma is preferable because there is little mixing of impurities from the electrodes.

遮光材の粒径は、10〜300nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。ここで遮光材の粒径とは、遮光材の一次粒子径をいう。遮光材の一次粒子径は、微粒子の場合と同様の方法により算出することができる。遮光材の粒子径が300nmを超えると、微細なパターン加工が困難となる場合がある。一方で、10nm未満であると、粒子の凝集が起こり易く、反射率が高くなる傾向がある。   The particle size of the light shielding material is preferably 10 to 300 nm, and more preferably 30 to 100 nm. Here, the particle diameter of the light shielding material refers to the primary particle diameter of the light shielding material. The primary particle diameter of the light shielding material can be calculated by the same method as that for fine particles. When the particle diameter of the light shielding material exceeds 300 nm, fine pattern processing may be difficult. On the other hand, when the thickness is less than 10 nm, the particles tend to aggregate and the reflectance tends to increase.

遮光層(B)に占める遮光材の割合は、10質量%以上が好ましく、さらに40質量%以上がより好ましい。またその割合は90質量%以下が好ましく、さらに80質量%が好ましい。遮光材の割合が少ないと、十分な光学濃度を得ることが難しくなる。一方で、多すぎるとパターニングが難しくなる。   The proportion of the light shielding material in the light shielding layer (B) is preferably 10% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. The proportion is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass. If the ratio of the light shielding material is small, it becomes difficult to obtain a sufficient optical density. On the other hand, if too much, patterning becomes difficult.

遮光層(B)が含有できる樹脂の割合は10質量%以上が好ましく、さらに20質量%以上が好ましい。また、その割合は、90質量%以下が好ましく、さらに60質量%以下が好ましい。   The proportion of the resin that can be contained in the light shielding layer (B) is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. Further, the ratio is preferably 90% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.

遮光層(B)が含有できる樹脂としては、遮光層(A)が含有する樹脂と同様のものが挙げられるが、なかでもアクリル樹脂が好ましい。   Examples of the resin that can be contained in the light shielding layer (B) include the same resins as those contained in the light shielding layer (A), and among them, acrylic resins are preferable.

アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーが好ましく、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物との共重合体を好ましく用いることができる。   As the acrylic resin, an acrylic polymer having a carboxyl group is preferable, and a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and an ethylenically unsaturated compound can be preferably used.

共重合体の原料となる不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸又はビニル酢酸が挙げられる。エチレン性不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート若しくはベンジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸アルキルエステルが挙げられる。また他のエチレン性不飽和化合物としてはスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン若しくはα−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。その他にはアミノエチルアクリレート等の不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート若しくはグリシジルメタクリレート等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル若しくはプロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル等が挙げられる。また、末端に不飽和基を持つオリゴマーやポリマーをマクロモノマーとして共重合することによりグラフト化することもでき、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル若しくはα−クロルアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン若しくはイソプレン等の脂肪族共役ジエン、それぞれの末端にアクリロイル基若しくはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート又はポリブチルメタクリレートを用いることができる。これらの共重合体成分のうち、メタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート及びスチレンからなる群から選ばれるモノマーの2成分から4成分の共重合体が好ましい。樹脂BMをパターン加工する際に現像操作を行うことが一般的である。よく利用されるアルカリ現像液に対する溶解速度を適切なものとするため、重量平均分子量Mw(テトラヒドロフランをキャリヤーとして温度23℃にてゲルパーミェーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの。)が2千〜10万かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることがより好ましい。   Examples of the unsaturated carboxylic acid used as a raw material for the copolymer include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and vinyl acetic acid. Examples of the ethylenically unsaturated compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, and n-acrylate. Butyl, n-butyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, iso-butyl acrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, n-pentyl acrylate, Examples include unsaturated carboxylic acid alkyl esters such as n-pentyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl acrylate or benzyl methacrylate. Other ethylenically unsaturated compounds include aromatic vinyl compounds such as styrene, p-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, and α-methylstyrene. Other examples include unsaturated carboxylic acid aminoalkyl esters such as aminoethyl acrylate, unsaturated carboxylic acid glycidyl esters such as glycidyl acrylate or glycidyl methacrylate, and carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate or vinyl propionate. It can also be grafted by copolymerizing an oligomer or polymer having an unsaturated group at the terminal as a macromonomer, for example, a vinyl cyanide compound such as acrylonitrile, methacrylonitrile or α-chloroacrylonitrile, 1, 3 -An aliphatic conjugated diene such as butadiene or isoprene, polystyrene having an acryloyl group or a methacryloyl group at each end, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate or polybutyl methacrylate can be used. Among these copolymer components, a copolymer of 2 to 4 components of a monomer selected from the group consisting of methacrylic acid, acrylic acid, methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl methacrylate and styrene is preferable. In general, a developing operation is performed when patterning the resin BM. In order to make the dissolution rate in a commonly used alkaline developer appropriate, the weight average molecular weight Mw (measured by gel permeation chromatography at a temperature of 23 ° C. using tetrahydrofuran as a carrier, and using a standard polystyrene calibration curve) And the acid value is more preferably 70 to 150 (mgKOH / g).

また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂を遮光層(B)の原料の段階で含有させておくことができる。この材料の含有によって、樹脂BMをパターン加工するときの露光及び現像での感度が向上することができる。エチレン性不飽和基としては、アクリル基又はメタクリル基が好ましい。側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂は、カルボキシル基を有するアクリル樹脂のカルボキシル基に、グリシジル基又は脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させて得ることができる。   Moreover, the acrylic resin which has an ethylenically unsaturated group in a side chain can be contained in the step of the raw material of a light shielding layer (B). By containing this material, the sensitivity in exposure and development when patterning the resin BM can be improved. As the ethylenically unsaturated group, an acryl group or a methacryl group is preferable. The acrylic resin having an ethylenically unsaturated group in the side chain can be obtained by addition-reacting an ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group or an alicyclic epoxy group to the carboxyl group of the acrylic resin having a carboxyl group.

側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂としては、例えば、市販のアクリル樹脂であるサイクロマー(登録商標)P(ダイセル化学工業(株))又はアルカリ可溶性カルド樹脂が挙げられるが、エステル系溶媒やアルカリ現像液に対する溶解性を適切なものとするため、重量平均分子量(Mw)が2千〜10万かつ酸価が70〜150(mgKOH/g)であることが好ましい。   Examples of the acrylic resin having an ethylenically unsaturated group in the side chain include cyclomer (registered trademark) P (Daicel Chemical Industries, Ltd.) or alkali-soluble cardo resin, which is a commercially available acrylic resin. In order to make the solubility in a solvent or an alkali developer appropriate, it is preferable that the weight average molecular weight (Mw) is 2,000 to 100,000 and the acid value is 70 to 150 (mgKOH / g).

多官能アクリルモノマー又はその反応物をさらに遮光層(B)の原料に含有することができる。遮光層は後でパターン加工されるが、その加工はパターン露光及び現像の順に行うことが一般的である。上記化合物が露光により重合及び架橋し、現像液に不溶化する。多官能アクリルモノマーとしては、多官能のアクリル系モノマー又はオリゴマーが挙げられる。多官能のアクリル系モノマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレート、フルオレンジアクリレート系オリゴマー、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]エーテル、4,4’−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]シクロヘキサン、9,9−ビス[4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−クロロ−4−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタアクリレート、ビスクレゾールフルオレンジアクリレート及びビスクレゾールフルオレンジメタアクリレートが挙げられる。   A polyfunctional acrylic monomer or a reaction product thereof can be further contained in the raw material of the light shielding layer (B). The light shielding layer is patterned later, but the processing is generally performed in the order of pattern exposure and development. The compound is polymerized and cross-linked by exposure, and becomes insoluble in the developer. Examples of the polyfunctional acrylic monomer include polyfunctional acrylic monomers or oligomers. Examples of the polyfunctional acrylic monomer include bisphenol A diglycidyl ether (meth) acrylate, poly (meth) acrylate carbamate, modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, adipic acid 1,6-hexanediol (meth) acrylic acid Ester, Propylene oxide phthalate (meth) acrylate, Trimellitic acid diethylene glycol (meth) acrylate, Rosin modified epoxy di (meth) acrylate, Alkyd modified (meth) acrylate, Full orange acrylate oligomer, Tripropylene glycol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di (meth) acrylate, trimethylol propylene Tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, triacryl formal, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, 2,2-bis [ 4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] propane, bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] methane, bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] Sulfone, bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] ether, 4,4′-bis [4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] cyclohexane, 9,9-bis [4 − 3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [3-methyl-4- (3-acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [3-chloro-4 -(3-Acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] fluorene, bisphenoxyethanol full orange acrylate, bisphenoxyethanol full orange methacrylate, biscresol full orange acrylate and biscresol full orange methacrylate.

これらの多官能のモノマー又はオリゴマーを適宜選択して組み合わせることができ、官能基が3以上の化合物が好ましく、官能基が5以上の化合物がより好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。   These polyfunctional monomers or oligomers can be appropriately selected and combined, a compound having a functional group of 3 or more is preferable, a compound having a functional group of 5 or more is more preferable, and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate or dipenta More preferred is erythritol penta (meth) acrylate.

遮光層(B)は、含有する遮光材が可視光領域だけでなく光架橋に有効な紫外線をも吸収する傾向にあるため、少ない紫外線量でも感度良く硬化する多官能アクリルモノマーの組み合わせが好ましく、具体的にはジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートに加えて、分子中に芳香環を多く含み撥水性が高いフルオレン環を有する、(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。フルオレン環を有する(メタ)アクリレートは、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート10〜60質量部に対して、90〜40質量部用いることが好ましい。   Since the light-shielding layer (B) tends to absorb not only the visible light region but also ultraviolet rays effective for photocrosslinking, the light-shielding layer (B) is preferably a combination of polyfunctional acrylic monomers that can be cured with high sensitivity even with a small amount of ultraviolet rays. Specifically, in addition to dipentaerythritol hexa (meth) acrylate or dipentaerythritol penta (meth) acrylate, (meth) acrylate having a fluorene ring that has a lot of aromatic rings and high water repellency in the molecule is used in combination. Is preferred. The (meth) acrylate having a fluorene ring is preferably used in an amount of 90 to 40 parts by mass with respect to 10 to 60 parts by mass of dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate.

遮光層(B)の原料には光重合開始剤を含有することができる。例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、オキシムエステル化合物、カルバゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物又はチタネート等の無機系光重合開始剤が挙げられる。   The raw material of the light shielding layer (B) can contain a photopolymerization initiator. For example, inorganic light such as benzophenone compound, acetophenone compound, oxanthone compound, imidazole compound, benzothiazole compound, benzoxazole compound, oxime ester compound, carbazole compound, triazine compound, phosphorus compound or titanate A polymerization initiator is mentioned.

より具体的には、例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、“イルガキュア”(登録商標)369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン)、同OXE01(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)])、CGI−113(2−[4−メチルベンジル]−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、t−ブチルアントラキノン)若しくはCGI−242(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム))(以上、何れもチバ・スペシャルティ・ケミカル(株)製)、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジン又は“アデカ”(登録商標)“オプトマー”(登録商標)N−1818若しくは同N−1919等のカルバゾール系化合物(何れも旭電化工業(株)製)が挙げられる。 遮光層(B)の原料には、その他の添加剤として、密着性改良剤、高分子分散剤又は界面活性剤等を含有してもかまわない。具体的には遮光層(A)に含まれるものと同じのものが挙げられる。
<<樹脂BM>>
本発明のブラックマトリクス基板における遮光層(A)及び遮光層(B)の膜厚は、それぞれ0.3μm以上、さらに0.4μm以上が好ましい。またそれぞれ、1.2μm以下、さらに1.0μm以下が好ましい。また、両層を合わせた樹脂BM全体の膜厚は、0.5μm以上、さらに1.0μm以上が好ましい。またこの膜厚は2.0μm以下、さらに1.5μm以下が好ましい。全体の膜厚が小さすぎると、適度な光学濃度が得られない場合がある。一方で、大きすぎると、液晶配向不良によるコントラストの低下が生じる場合がある。
More specifically, for example, benzophenone, N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4′-dimethylaminobenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, Benzoin isobutyl ether, benzyldimethyl ketal, α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propane "Irgacure" (registered trademark) 369 (2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone), OXE01 (1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)) -2- (O-ben Iloxime)]), CGI-113 (2- [4-methylbenzyl] -2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, t-butylanthraquinone) or CGI-242 (ethanone, 1- [ 9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (O-acetyloxime)) (all are manufactured by Ciba Specialty Chemicals), 1-chloro Anthraquinone, 2,3-dichloroanthraquinone, 3-chloro-2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 9,10-phenanthraquinone, 1,2-benzoanthraquinone, 1,4-dimethyl Anthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenyl Midazole dimer, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, 4- (p-methoxyphenyl) -2,6-di- (trichloromethyl) -s-triazine or “ADEKA” (registered trademark) “Optomer” ”(Registered trademark) N-1818 or N-1919 and other carbazole compounds (all manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). The raw material for the light-shielding layer (B) may contain, as other additives, an adhesion improver, a polymer dispersant, or a surfactant. Specifically, the same thing as what is contained in a light shielding layer (A) is mentioned.
<< Resin BM >>
The film thickness of the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) in the black matrix substrate of the present invention is preferably 0.3 μm or more, and more preferably 0.4 μm or more. Further, it is preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less. The total film thickness of the resin BM including both layers is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1.0 μm or more. The film thickness is preferably 2.0 μm or less, more preferably 1.5 μm or less. If the total film thickness is too small, an appropriate optical density may not be obtained. On the other hand, if it is too large, the contrast may decrease due to poor liquid crystal alignment.

本発明のブラックマトリクス基板に形成された樹脂BMのパターン形状としては、例えば、矩形、ストライプ、正方形、多角形、波型又は凹凸のある形状が挙げられる。パターンの幅は、3〜30μmが好ましく、3〜10μmがより好ましく、3〜6μmがさらに好ましい。パターン幅が大きすぎると、画素の開口部面積が小さくなり輝度が低下する場合がある。一方で、パターン幅が小さすぎると、加工時にパターンが欠けることがある。   Examples of the pattern shape of the resin BM formed on the black matrix substrate of the present invention include a rectangular shape, a stripe shape, a square shape, a polygonal shape, a corrugated shape, and an uneven shape. The width of the pattern is preferably 3 to 30 μm, more preferably 3 to 10 μm, and further preferably 3 to 6 μm. If the pattern width is too large, the opening area of the pixel may be reduced and the luminance may be reduced. On the other hand, if the pattern width is too small, the pattern may be lost during processing.

本発明のブラックマトリクス基板を構成する遮光層(A)のパターンと、遮光層(B)のパターンとは、画素の開口部面積を最大にして輝度を向上させるため、概略同一であることが好ましい。具体的には矩形又はストライプ等の遮光層(A)及び遮光層(B)のパターン形状がほぼ同一であることがいい。パターン幅は厳密に同じである必要はないが、遮光層(A)のパターン幅と遮光層(B)のパターン幅との差は、3μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましく、0.5μm以下がさらに好ましい。   The pattern of the light shielding layer (A) and the pattern of the light shielding layer (B) constituting the black matrix substrate of the present invention are preferably substantially the same in order to maximize the aperture area of the pixel and improve the luminance. . Specifically, it is preferable that the pattern shapes of the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) such as a rectangle or a stripe are substantially the same. The pattern widths do not need to be exactly the same, but the difference between the pattern width of the light shielding layer (A) and the pattern width of the light shielding layer (B) is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less, and 0.5 μm or less. Is more preferable.

本発明のブラックマトリクス基板に形成された樹脂BMの表面抵抗値(Ω/□)は、10(Ω/□)以上が好ましく、1015(Ω/□)以上がより好ましい。表面抵抗値が大きな樹脂BMを形成することで、カラーフィルター基板の絶縁性が高くなり、電圧をかけた場合に電界が乱れることがなく、良好な液晶配向性をとり、その結果品位良好が良好な表示を有する液晶表示装置を得ることができる。
<<透明基板>>
透明基板としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラス等の無機ガラス類又は有機プラスチックのフィルム若しくはシートが挙げられ、屈折率1.4〜1.8であることが好ましく、1.5〜1.7であることがより好ましい。ここでいう透明とは、波長380〜700nmの全領域において透過率が80%以上であることであり、好ましくは90%以上である。
The surface resistance value (Ω / □) of the resin BM formed on the black matrix substrate of the present invention is preferably 10 8 (Ω / □) or more, and more preferably 10 15 (Ω / □) or more. By forming the resin BM having a large surface resistance value, the insulating property of the color filter substrate is increased, and the electric field is not disturbed when a voltage is applied, and the liquid crystal orientation is good, and as a result, the quality is good. A liquid crystal display device having an excellent display can be obtained.
<< Transparent substrate >>
Examples of the transparent substrate include quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, inorganic glass such as soda lime glass whose surface is coated with silica, or an organic plastic film or sheet, and a refractive index of 1.4 to 1. .8 is preferable, and 1.5 to 1.7 is more preferable. The term “transparent” as used herein means that the transmittance is 80% or more, preferably 90% or more, in the entire region having a wavelength of 380 to 700 nm.

有機プラスチックのフィルムとしては、ポリイミド樹脂が好ましい。透明基板としてポリイミド樹脂を用いることで、耐熱性や寸法安定性に優れた、フレキシブルなブラックマトリクス基板及びカラーフィルター基板を得ることができる。   A polyimide resin is preferable as the organic plastic film. By using a polyimide resin as the transparent substrate, a flexible black matrix substrate and color filter substrate having excellent heat resistance and dimensional stability can be obtained.

ポリイミド樹脂のフィルムは、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体樹脂の溶液を仮基板上に塗布した後、乾燥及び加熱をすることにより作製することができる。   The polyimide resin film can be prepared by applying a polyimide precursor resin solution such as polyamic acid onto a temporary substrate, and then drying and heating.

まず、ポリイミド前駆体樹脂組成物を、仮基板上に塗布する。仮基板の材質としては、例えば、シリコンウエハー、セラミックス類、ガリウムヒ素、ソーダ石灰ガラス又は無アルカリガラスが挙げられる。ポリイミド前駆体樹脂の溶液を仮基板上に塗布する方法としては、例えば、スリットコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法又はバーコート法が挙げられるが、スピンコート法又はスリットコート法が好ましい。次に、ポリイミド前駆体樹脂の溶液を塗布した仮基板を乾燥して、ポリイミド前駆体樹脂組成物膜を得る。乾燥の方法としては、例えば、ホットプレート、オーブン、赤外線若しくは真空チャンバー等を用いる方法が挙げられる。ホットプレートを用いる場合には、ホットプレート上又はホットプレート上に設置したプロキシピン等の治具上で仮基板を加熱して乾燥する。次に、ポリイミド前駆体樹脂組成物膜を180〜400℃で加熱して、ポリイミド樹脂膜に変換する。   First, a polyimide precursor resin composition is applied on a temporary substrate. Examples of the material of the temporary substrate include silicon wafers, ceramics, gallium arsenide, soda lime glass, and alkali-free glass. Examples of the method for applying the polyimide precursor resin solution on the temporary substrate include a slit coating method, a spin coating method, a spray coating method, a roll coating method, and a bar coating method. Is preferred. Next, the temporary substrate coated with the polyimide precursor resin solution is dried to obtain a polyimide precursor resin composition film. Examples of the drying method include a method using a hot plate, an oven, an infrared ray, a vacuum chamber, or the like. When a hot plate is used, the temporary substrate is heated and dried on a hot plate or a jig such as a proxy pin installed on the hot plate. Next, the polyimide precursor resin composition film is heated at 180 to 400 ° C. to be converted into a polyimide resin film.

このポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離する方法としては、例えば、機械的に剥離する方法、フッ酸等の薬液若しくは水に浸漬する方法、又は、レーザーをポリイミド樹脂膜と仮基板との界面に照射する方法が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離しないまま、ブラックマトリクス基板、液晶表示装置又は発光デバイスを製造し、その後にポリイミド樹脂膜を仮基板から剥離しても構わないが、寸法安定性の観点から、カラーフィルター基板等を製造した後に仮基板からの剥離をすることが好ましい。
<<遮光層(A)及び遮光層(B)の形成方法>>
本発明の透明基材に遮光層(A)及び遮光層(B)を形成する方法としては例えば以下の2つの方法が例示される。
1)フォトリソグラフィ工程を複数回繰り返す方法
透明基板の上にまだパターン化されていない遮光層(A)を設け、その層をパターン化する。その後、さらにまだパターン化されていない遮光層(B)を設け、その層をパターン化する。
遮光層(A)をパターン化する方法としては、フォトリソグラフィ法が例示される。感光性樹脂組成物を使用して遮光層(A)を設け、パターン露光し、現像し、パターンを得る方法が例示される。別の方法として非感光性の樹脂組成物を使用して遮光層(A)を設ける。その上にフォトレジストを設け、パターン露光し、現像してフォトレジストのパターンを形成する。その現像時と同時に遮光層(A)もフォトレジストのパターンをマスクとして現像液でエッチングし、パターン化することができる。現像後のフォトレジストのパターンをマスクとして、遮光層(A)を溶剤によってエッチングしパターン化することもできる。遮光層(B)のパターンも、上で説明した遮光層(A)のパターン化方法と同様に形成することができる。
2)フォトリソグラフィ工程を1回で行う方法
透明基板の上にまだパターン化されていない遮光層(A)を設け、さらにパターン化されていない遮光層(B)を設け、フォトリソグラフィ法により、遮光層(A)及び遮光層(B)をパターン化する。フォトリソグラフィ法としては、遮光層(B)の上にフォトレジストを設け、パターン露光し、フォトレジストの現像と同時に、フォトレジストのパターンをマスクとして遮光層(B)及び遮光層(A)をエッチングし、パターンを形成する。又はフォトレジストのパターンを形成した後、フォトレジストのパターンをマスクとして、溶剤によって遮光層(A)及び遮光層(B)をパターン化することもできる。また別のフォトリソグラフィを1回で行う方法、としては、透明基板の上にまだパターン化されていない遮光層(A)を設け、さらに感光性樹脂組成物からなるパターン化されていない遮光層(B)を設け、フォトリソグラフィ法により、遮光層(B)をパターン化し、さらに現像液又は溶剤で遮光層(A)もパターン化する。この場合遮光層(A)に感光性樹脂組成物を使用してもいい。
As a method of peeling this polyimide resin film from the temporary substrate, for example, a method of mechanical peeling, a method of immersing in a chemical solution or water such as hydrofluoric acid, or a laser irradiation to the interface between the polyimide resin film and the temporary substrate The method of doing is mentioned. In addition, it is possible to manufacture a black matrix substrate, a liquid crystal display device or a light-emitting device without peeling off the polyimide resin film from the temporary substrate, and then peel off the polyimide resin film from the temporary substrate, but from the viewpoint of dimensional stability. It is preferable to peel off the temporary filter substrate after manufacturing the color filter substrate or the like.
<< Method for Forming Light Shielding Layer (A) and Light Shielding Layer (B) >>
Examples of methods for forming the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) on the transparent substrate of the present invention include the following two methods.
1) Method of repeating photolithography process a plurality of times A non-patterned light shielding layer (A) is provided on a transparent substrate, and the layer is patterned. Thereafter, a light-shielding layer (B) that is not yet patterned is provided, and the layer is patterned.
As a method for patterning the light shielding layer (A), a photolithography method is exemplified. Examples thereof include a method in which a light shielding layer (A) is provided using a photosensitive resin composition, pattern exposure is performed, and development is performed to obtain a pattern. As another method, a light-shielding layer (A) is provided using a non-photosensitive resin composition. A photoresist is provided thereon, pattern exposure is performed, and development is performed to form a photoresist pattern. Simultaneously with the development, the light shielding layer (A) can also be patterned by etching with a developer using the photoresist pattern as a mask. Using the photoresist pattern after development as a mask, the light shielding layer (A) can also be patterned by etching with a solvent. The pattern of the light shielding layer (B) can also be formed in the same manner as the patterning method of the light shielding layer (A) described above.
2) Method of performing photolithography process once The light-shielding layer (A) that is not yet patterned is provided on the transparent substrate, and the light-shielding layer (B) that is not patterned is further provided. The layer (A) and the light shielding layer (B) are patterned. As a photolithography method, a photoresist is provided on the light shielding layer (B), pattern exposure is performed, and simultaneously with development of the photoresist, the light shielding layer (B) and the light shielding layer (A) are etched using the photoresist pattern as a mask. Then, a pattern is formed. Alternatively, after forming a photoresist pattern, the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) may be patterned with a solvent using the photoresist pattern as a mask. As another method for performing photolithography at once, an unpatterned light-shielding layer (A) is provided on a transparent substrate, and an unpatterned light-shielding layer made of a photosensitive resin composition ( B) is provided, and the light shielding layer (B) is patterned by photolithography, and the light shielding layer (A) is also patterned with a developer or a solvent. In this case, a photosensitive resin composition may be used for the light shielding layer (A).

ブラックマトリクス基板における遮光層(A)及び遮光層(B)のパターンを形成する方法の詳細について説明する。遮光層(A)は、樹脂組成物を原料として透明基板に塗布することで得られる。樹脂組成物を透明基板上に塗布する方法としては、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター及びスクリーン印刷法が挙げられる。その他の方法としては、透明基板を黒色樹脂組成物中に浸漬する方法及び黒色樹脂組成物を基板に噴霧する方法が挙げられる。塗布性の向上のため、樹脂組成物はさらに溶剤を含有することができる。例えば、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、ケトン類、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド若しくはN,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性溶媒又はラクトン類が挙げられるが、遮光材である顔料の分散効果を高めるため、ラクトン類又はラクトン類を主成分とする混合溶媒が好ましい。ここでラクトン類を主成分とする溶媒とは、全溶媒に占めるラクトン類の質量比が最大である溶媒をいう。またラクトン類としては、炭素数3〜12の脂肪族環状エステル化合物が好ましい。ラクトン類としては、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン又はε−カプロラクトンが挙げられる。なかでもポリイミド前駆体の溶解性の観点から、γ−ブチロラクトンが好ましい。また、ラクトン類以外の溶媒としては、例えば、3−メチル−3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリ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3級ブチルエーテル、イソブチルアルコール、イソアミルアルコール、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、メチルカルビトール、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトール及びエチルカルビトールアセテートが挙げられる。遮光層(A)の形成に用いる黒色樹脂組成物に占める溶剤の割合は、塗工性及び乾燥性の観点から、70〜98質量%が好ましく、80〜95質量%がより好ましい。   Details of the method for forming the pattern of the light shielding layer (A) and the light shielding layer (B) in the black matrix substrate will be described. A light shielding layer (A) is obtained by apply | coating to a transparent substrate by using a resin composition as a raw material. Examples of the method of applying the resin composition on the transparent substrate include a spin coater, a bar coater, a blade coater, a roll coater, a die coater, and a screen printing method. Other methods include a method of immersing the transparent substrate in the black resin composition and a method of spraying the black resin composition onto the substrate. In order to improve applicability, the resin composition may further contain a solvent. For example, esters, aliphatic alcohols, (poly) alkylene glycol ether solvents, ketones, amide polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide or N, N-dimethylformamide, or Lactones may be mentioned, but lactones or mixed solvents containing lactones as main components are preferable in order to enhance the dispersion effect of the pigment as a light shielding material. Here, the solvent containing lactones as a main component refers to a solvent having a maximum mass ratio of lactones in all solvents. Moreover, as a lactone, a C3-C12 aliphatic cyclic ester compound is preferable. Examples of lactones include β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, and ε-caprolactone. Among these, γ-butyrolactone is preferable from the viewpoint of solubility of the polyimide precursor. Examples of solvents other than lactones include 3-methyl-3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene. Examples include glycol monomethyl ether, propylene glycol mono tertiary butyl ether, isobutyl alcohol, isoamyl alcohol, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, methyl carbitol, methyl carbitol acetate, ethyl carbitol and ethyl carbitol acetate. The proportion of the solvent in the black resin composition used for forming the light shielding layer (A) is preferably from 70 to 98 mass%, more preferably from 80 to 95 mass%, from the viewpoints of coating properties and drying properties.

遮光層(A)の形成に用いる樹脂組成物の製造方法としては、例えば、分散機を用いて樹脂溶液中に直接遮光材及び微粒子を分散させる方法が挙げられる。他の方法としては、分散機を用いて水若しくは有機溶媒中に遮光材及び微粒子を分散させて分散液を作製し、その後、分散液と樹脂溶液とを混合する方法が挙げられる。遮光材及び微粒子の分散方法としては、例えば、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル又は高速度衝撃ミルが挙げられる。なかでも分散効率や微分散化の観点から、ビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、例えば、コボールミル、バスケットミル、ピンミル又はダイノーミルが挙げられる。ビーズミルのビーズとしては、例えば、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ又はジルコンビーズが好ましい。分散に用いるビーズ径としては、0.01〜5.0mmが好ましく、0.03〜1.0mmがより好ましい。顔料の一次粒子径又は一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、分散に用いるビーズ径としては、0.03〜0.10mmの微小な分散ビーズが好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な、遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方で、サブミクロン程度の粗大な粒子を含有する遮光材又は微粒子を分散させる場合には、十分な粉砕力を得るため、ビーズ径が0.10mm以上の分散ビーズが好ましい。また、遮光材と微粒子とを別々に分散させても構わない。この場合、ソルベントショックによる凝集を予防するため、同一の溶剤を用いることが好ましい。   Examples of the method for producing the resin composition used for forming the light shielding layer (A) include a method in which the light shielding material and the fine particles are directly dispersed in the resin solution using a disperser. As another method, there is a method of preparing a dispersion by dispersing a light shielding material and fine particles in water or an organic solvent using a disperser, and then mixing the dispersion and the resin solution. Examples of the method for dispersing the light shielding material and the fine particles include a ball mill, a sand grinder, a three-roll mill, and a high-speed impact mill. Among these, a bead mill is preferable from the viewpoint of dispersion efficiency and fine dispersion. Examples of the bead mill include a coball mill, a basket mill, a pin mill, and a dyno mill. As beads of the bead mill, for example, titania beads, zirconia beads, or zircon beads are preferable. The bead diameter used for dispersion is preferably 0.01 to 5.0 mm, and more preferably 0.03 to 1.0 mm. When the primary particle diameter of the pigment or the secondary particles formed by agglomeration of the primary particles is small, the bead diameter used for dispersion is preferably 0.03-0.10 mm fine dispersed beads. In this case, it is preferable to disperse using a bead mill having a separator by a centrifugal separation method capable of separating fine dispersed beads and a dispersion. On the other hand, when a light shielding material or fine particles containing coarse particles of about submicron are dispersed, dispersed beads having a bead diameter of 0.10 mm or more are preferable in order to obtain a sufficient crushing force. Further, the light shielding material and the fine particles may be dispersed separately. In this case, it is preferable to use the same solvent in order to prevent aggregation due to solvent shock.

上記のような樹脂組成物を透明基板上に塗布することにより得られた塗布膜を、風乾、加熱乾燥又は真空乾燥等により乾燥して硬化させ、乾燥被膜を形成する。乾燥ムラ又は搬送ムラを抑制するため、黒色樹脂組成物を塗布した透明基板を、加熱装置を備えた減圧乾燥機で減圧乾燥した後、加熱して半硬化(セミキュア)させることが好ましい。   The coating film obtained by applying the resin composition as described above onto a transparent substrate is dried and cured by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like to form a dry film. In order to suppress drying unevenness or transport unevenness, it is preferable that the transparent substrate coated with the black resin composition is dried under reduced pressure with a vacuum dryer equipped with a heating device and then heated to be semi-cured.

次に、上記の遮光層(A)の乾燥膜上に遮光層(B)の形成させるため、遮光層(A)よりもOD/Tが大きくなるような遮光層(B)用の黒色組成物を塗布して乾燥させる。   Next, in order to form the light shielding layer (B) on the dry film of the light shielding layer (A), a black composition for the light shielding layer (B) having an OD / T larger than that of the light shielding layer (A). Apply and dry.

遮光層(B)を形成するための黒色組成物としては、遮光材、樹脂、溶剤、多官能アクリルモノマー及び光重合開始剤を含有する感光性黒色樹脂組成物を用いて形成することが好ましい。   The black composition for forming the light shielding layer (B) is preferably formed using a photosensitive black resin composition containing a light shielding material, a resin, a solvent, a polyfunctional acrylic monomer, and a photopolymerization initiator.

遮光層(B)の形成に用いる感光性黒色樹脂組成物が含有する溶剤としては、分散する遮光材の分散安定性及び添加する樹脂成分の溶解性に合わせて、水又は有機溶剤を適宜選択することができる。有機溶剤としては、例えば、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、ケトン類、アミド系極性溶媒及びラクトン系極性溶媒が挙げられる。エステル類としては、例えば、ベンジルアセテート(沸点214℃)、エチルベンゾエート(沸点213℃)、メチルベンゾエート(沸点200℃)、マロン酸ジエチル(沸点199℃)、2−エチルヘキシルアセテート(沸点199℃)、2−ブトキシエチルアセテート(沸点192℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(沸点188℃)、シュウ酸ジエチル(沸点185℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、シクロヘキシルアセテート(沸点174℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(沸点173℃)、アセト酢酸メチル(沸点172℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(沸点170℃)、2−エチルブチルアセテート(沸点162℃)、イソペンチルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、酢酸ペンチル(沸点150℃)又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)等が挙げられる。   As the solvent contained in the photosensitive black resin composition used for forming the light shielding layer (B), water or an organic solvent is appropriately selected according to the dispersion stability of the dispersed light shielding material and the solubility of the resin component to be added. be able to. Examples of the organic solvent include esters, aliphatic alcohols, (poly) alkylene glycol ether solvents, ketones, amide polar solvents, and lactone polar solvents. Examples of esters include benzyl acetate (boiling point 214 ° C.), ethyl benzoate (boiling point 213 ° C.), methyl benzoate (boiling point 200 ° C.), diethyl malonate (boiling point 199 ° C.), 2-ethylhexyl acetate (boiling point 199 ° C.), 2-butoxyethyl acetate (bp 192 ° C.), 3-methoxy-3-methyl-butyl acetate (bp 188 ° C.), diethyl oxalate (bp 185 ° C.), ethyl acetoacetate (bp 181 ° C.), cyclohexyl acetate (bp 174 ° C), 3-methoxy-butyl acetate (boiling point 173 ° C), methyl acetoacetate (boiling point 172 ° C), ethyl-3-ethoxypropionate (boiling point 170 ° C), 2-ethylbutyl acetate (boiling point 162 ° C), iso Pentylpropionate (boiling point 160 ° C), propylene glycol Glycol monomethyl ether propionate (boiling point 160 ° C.), propylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 158 ° C.), such as acetic acid pentyl (boiling point 0.99 ° C.) or propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 146 ° C.) and the like.

また、上記以外の溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、エチレングリコールモノエチルエーテル(沸点135℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点193℃)、モノエチルエーテル(沸点135℃)、メチルカルビトール(沸点194℃)、エチルカルビトール(202℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点133℃)、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル(沸点153℃)若しくはジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)等の(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル(沸点77℃)、酢酸ブチル(沸点126℃)若しくは酢酸イソペンチル(沸点142℃)等の脂肪族エステル類、ブタノール(沸点118℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112℃)若しくは3−メチル−3−メトキシブタノール(沸点174℃)等の脂肪族アルコール類、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類、キシレン(沸点144℃)、エチルベンゼン(沸点136℃)又はソルベントナフサ(石油留分:沸点165〜178℃)が挙げられる。   Examples of other solvents include ethylene glycol monomethyl ether (boiling point 124 ° C.), ethylene glycol monoethyl ether (boiling point 135 ° C.), propylene glycol monoethyl ether (boiling point 133 ° C.), diethylene glycol monomethyl ether (boiling point 193 ° C.). ), Monoethyl ether (boiling point 135 ° C.), methyl carbitol (boiling point 194 ° C.), ethyl carbitol (202 ° C.), propylene glycol monomethyl ether (boiling point 120 ° C.), propylene glycol monoethyl ether (boiling point 133 ° C.), propylene (Poly) alkylene glycol ether solvents such as glycol tertiary butyl ether (boiling point 153 ° C.) or dipropylene glycol monomethyl ether (boiling point 188 ° C.), ethyl acetate (boiling point 7 ° C), aliphatic esters such as butyl acetate (boiling point 126 ° C) or isopentyl acetate (boiling point 142 ° C), butanol (boiling point 118 ° C), 3-methyl-2-butanol (boiling point 112 ° C) or 3-methyl-3 -Aliphatic alcohols such as methoxybutanol (boiling point 174 ° C), ketones such as cyclopentanone or cyclohexanone, xylene (boiling point 144 ° C), ethylbenzene (boiling point 136 ° C) or solvent naphtha (petroleum fraction: boiling point 165 to 178) ° C).

さらに、透明基板の大型化に伴いダイコーティング装置による塗布が主流になってきているので、適度な揮発性及び乾燥性を実現するため、沸点が150℃〜200℃の溶媒を30〜75質量%含有する、混合溶媒が好ましい。
遮光層(B)の形成に用いることができる感光性樹脂組成物の製造方法としては、遮光層(A)と同様の方法が挙げられる。
上記のように、遮光層(A)を形成するための樹脂組成物を塗布、乾燥し、その上に遮光層(B)を形成するための感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後、マスクを介して、露光装置から紫外線を照射し、例えばアルカリ性の現像液で現像を行う。アルカリ性現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、アルカリ金属水酸化物の水溶液が使用できる。現像液には非イオン系界面活性剤等の界面活性剤を、例えば0.01〜1質量%添加することができる。
Furthermore, since application by a die coating apparatus has become mainstream with an increase in the size of a transparent substrate, a solvent having a boiling point of 150 ° C. to 200 ° C. is 30 to 75% by mass in order to achieve appropriate volatility and drying properties. A mixed solvent is preferable.
As a manufacturing method of the photosensitive resin composition which can be used for formation of a light shielding layer (B), the method similar to a light shielding layer (A) is mentioned.
As described above, the resin composition for forming the light shielding layer (A) is applied and dried, and the photosensitive resin composition for forming the light shielding layer (B) is applied and dried thereon, and then the mask is formed. Then, ultraviolet light is irradiated from the exposure apparatus, and development is performed with, for example, an alkaline developer. As the alkaline developer, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or an aqueous solution of an alkali metal hydroxide can be used. For example, 0.01 to 1% by mass of a surfactant such as a nonionic surfactant can be added to the developer.

得られたパターンは、その後加熱処理することによってパターン化された樹脂BMとなる。積層状態のパターンの加熱処理は、例えば、空気、窒素又は真空中において、150〜300℃で0.25〜5時間連続的又は段階的にされることが好ましい。また加熱処理の温度は、180〜250℃がより好ましい。   The obtained pattern becomes the resin BM patterned by heat-processing after that. The heat treatment of the laminated pattern is preferably performed continuously or stepwise at 150 to 300 ° C. for 0.25 to 5 hours, for example, in air, nitrogen, or vacuum. The temperature of the heat treatment is more preferably 180 to 250 ° C.

なお、上記樹脂BMのパターン形成方法は、遮光層(A)が屈折率1.4〜1.8の微粒子を含まない場合にも適用できる。     The pattern formation method of the resin BM can also be applied when the light shielding layer (A) does not contain fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8.

次に樹脂BMの好ましい形状について説明する。図1は、本発明のブラックマトリクス基板のいくつかの実施形態を示す概略図である。OD/Tの小さい遮光層(A)及びOD/Tの大きい遮光層(B)とからなる樹脂BM11は透明基板10の上方にパターン形成されている。本発明のブラックマトリクス基板に形成された樹脂BMは、図1(a)〜(e)で示すように順に層が存在する必要があるが、図1(a)のように垂直のパターン、図1(b)のように山型のパターン、図2(c)のように逆山型のパターン、図2(d)のように遮光層(B)のパターンが遮光層(A)より小さくなっているもの、図2(e)のように遮光層(B)のパターンが遮光層(A)より大きく配置されている、のいずれであっても構わない。なかでも、樹脂BMの線幅を細くして画素の開口率を向上させるため、図2(a)〜(c)で示すように遮光層(A)21と遮光層(B)22とがおおよそ同じ程度の幅を有することが好ましく、図1(b)で示すように山型に積層されていることがより好ましい。また、図2に示すように遮光層(A)21が透明基板11と接している箇所の線幅をL1、遮光層(A)21と遮光層(B)22の境界部の線幅をL2、遮光層(B)22の頂部の線幅をL3とした場合、視認性を高めるため、L1>L2>L3の関係を満たすことが好ましい。さらには、L1とL3の差が3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μm以下であることがさらに好ましい。
<<ブラックマトリクス基板の利用>>
本発明のブラックマトリクス基板は、電子材料および各種ディスプレイ等に用いることができる。本発明のブラックマトリクス基板の高い光学濃度でかつ低い光反射という特徴を活かして、プラズマディスプレイパネル(PDP)の隔壁、誘電体パターン、電極(導体回路)パターン又は電子部品の配線パターン等の遮光画像の作製に用いることができる。中でも、カラー液晶表示装置等に用いるカラーフィルターの表示特性向上のために、樹脂BMが着色パターンの間隔部及び周辺部分並びにTFTの外光側等に設けられたブラックマトリクス基板として好適である。
<カラーフィルター>
本発明が開示するカラーフィルター基板は、本発明のブラックマトリクス基板を利用して遮光層である樹脂BMパターンの存在しない部分に、赤、緑、青などの着色された画素が形成されているものである。
Next, a preferable shape of the resin BM will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing some embodiments of the black matrix substrate of the present invention. The resin BM11 including the light shielding layer (A) having a small OD / T and the light shielding layer (B) having a large OD / T is patterned on the transparent substrate 10. The resin BM formed on the black matrix substrate of the present invention needs to have layers in order as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (e). However, as shown in FIG. A mountain-shaped pattern as shown in FIG. 1B, an inverted mountain-shaped pattern as shown in FIG. 2C, and a pattern of the light-shielding layer (B) as shown in FIG. 2D are smaller than the light-shielding layer (A). However, as shown in FIG. 2E, the pattern of the light shielding layer (B) may be larger than that of the light shielding layer (A). In particular, in order to reduce the line width of the resin BM and improve the aperture ratio of the pixel, the light shielding layer (A) 21 and the light shielding layer (B) 22 are approximately as shown in FIGS. It is preferable that they have the same width, and it is more preferable that they are stacked in a mountain shape as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, the line width of the portion where the light shielding layer (A) 21 is in contact with the transparent substrate 11 is L1, and the line width of the boundary portion between the light shielding layer (A) 21 and the light shielding layer (B) 22 is L2. When the line width at the top of the light shielding layer (B) is L3, it is preferable to satisfy the relationship of L1>L2> L3 in order to improve visibility. Furthermore, the difference between L1 and L3 is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less, and even more preferably 0.5 μm or less.
<< Use of black matrix substrate >>
The black matrix substrate of the present invention can be used for electronic materials and various displays. Taking advantage of the high optical density and low light reflection characteristics of the black matrix substrate of the present invention, light-shielded images such as plasma display panel (PDP) partition walls, dielectric patterns, electrode (conductor circuit) patterns, or electronic component wiring patterns Can be used to fabricate. Among them, in order to improve the display characteristics of a color filter used in a color liquid crystal display device or the like, the resin BM is suitable as a black matrix substrate provided on the interval portion and the peripheral portion of the colored pattern, the outside light side of the TFT, and the like.
<Color filter>
The color filter substrate disclosed in the present invention is such that colored pixels such as red, green, and blue are formed in a portion where the resin BM pattern that is a light shielding layer does not exist using the black matrix substrate of the present invention. It is.

本発明のカラーフィルター基板の製造方法としては、例えば、透明基板上に樹脂BMを形成した後に、赤(R)、緑(G)又は青(B)の色選択性を有する画素を形成する方法が挙げられる。必要に応じてこの上にオーバーコート膜を形成してもよい。オーバーコート膜としては、例えば、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜及びポリイミドシロキサン膜が挙げられる。オーバーコート膜の上にさらに、透明導電膜を形成しても構わない。透明導電膜としては、例えば、ITO等の酸化物薄膜が挙げられる。膜厚0.1μm程度のITO膜の作製方法としては、例えば、スパッタリング法又は真空蒸着法が挙げられる。画素の材質としては、例えば、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜、又は、染色、染料分散若しくは顔料分散された着色樹脂膜が挙げられる。   As a method for manufacturing a color filter substrate of the present invention, for example, a method of forming pixels having color selectivity of red (R), green (G) or blue (B) after forming a resin BM on a transparent substrate. Is mentioned. An overcoat film may be formed thereon if necessary. Examples of the overcoat film include an epoxy film, an acrylic epoxy film, an acrylic film, a siloxane polymer film, a polyimide film, a silicon-containing polyimide film, and a polyimidesiloxane film. A transparent conductive film may be further formed on the overcoat film. As a transparent conductive film, oxide thin films, such as ITO, are mentioned, for example. Examples of a method for producing an ITO film having a thickness of about 0.1 μm include a sputtering method and a vacuum evaporation method. Examples of the material of the pixel include an inorganic film whose film thickness is controlled so as to transmit only arbitrary light, or a colored resin film in which dyeing, dye dispersion, or pigment dispersion is performed.

本発明のカラーフィルター基板の画素に分散させる顔料としては、耐光性、耐熱性及び耐薬品性に優れたものが好ましい。   As the pigment dispersed in the pixels of the color filter substrate of the present invention, those excellent in light resistance, heat resistance and chemical resistance are preferable.

赤色顔料としては、例えば、ピグメントレッド(以下、「PR」)9、PR48、PR97、PR122、PR123、PR144、PR149、PR166、PR168、PR177、PR179、PR180、PR190、PR192、PR209、PR215、PR216、PR217、PR220、PR223、PR224、PR226、PR227、PR228、PR240及びPR254が挙げられる。   Examples of the red pigment include Pigment Red (hereinafter “PR”) 9, PR48, PR97, PR122, PR123, PR144, PR149, PR166, PR168, PR177, PR179, PR180, PR190, PR192, PR209, PR215, PR216, Examples include PR217, PR220, PR223, PR224, PR226, PR227, PR228, PR240, and PR254.

オレンジ色顔料としては、例えば、ピグメントオレンジ(以下、「PO」という。)13、PO31、PO36、PO38、PO40、PO42、PO43、PO51、PO55、PO59、PO61、PO64、PO65及びPO71が挙げられる。   Examples of the orange pigment include pigment orange (hereinafter referred to as “PO”) 13, PO31, PO36, PO38, PO40, PO42, PO43, PO51, PO55, PO59, PO61, PO64, PO65 and PO71.

黄色顔料としては、例えば、ピグメントイエロー(以下、「PY」という。)PY12、PY13、PY14、PY17、PY20、PY24、PY83、PY86、PY93、PY94、PY95、PY109、PY110、PY117、PY125、PY129、PY137、PY138、PY139、PY147、PY148、PY150、PY153、PY154、PY166、PY168、PY173、PY180又はPY185が挙げられる。   Examples of the yellow pigment include pigment yellow (hereinafter referred to as “PY”) PY12, PY13, PY14, PY17, PY20, PY24, PY83, PY86, PY93, PY94, PY95, PY109, PY110, PY117, PY125, PY129, PY137, PY138, PY139, PY147, PY148, PY150, PY153, PY154, PY166, PY168, PY173, PY180 or PY185.

紫色顔料としては、例えば、ピグメントバイオレット(以下、「PV」という。)19、PV23、PV29、PV30、PV32、PV36、PV37、PV38、PV40及びPV50が挙げられる。   Examples of the purple pigment include pigment violet (hereinafter referred to as “PV”) 19, PV23, PV29, PV30, PV32, PV36, PV37, PV38, PV40, and PV50.

青色顔料としては、例えば、ピグメントブルー(以下、「PB」という。)15、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB22、PB60、PB64及びPB80が挙げられる。   Examples of the blue pigment include pigment blue (hereinafter referred to as “PB”) 15, PB15: 3, PB15: 4, PB15: 6, PB22, PB60, PB64, and PB80.

緑色顔料としては、例えば、ピグメントグリーン(以下、「PG」という。)7、PG10、PG36及びPG58が挙げられる。   Examples of the green pigment include Pigment Green (hereinafter referred to as “PG”) 7, PG10, PG36, and PG58.

これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理又は塩基性処理等の表面処理がされていても構わない。また分散剤として顔料誘導体が添加されていても構わない。   These pigments may be subjected to surface treatment such as rosin treatment, acidic group treatment, or basic treatment, if necessary. A pigment derivative may be added as a dispersant.

本発明のカラーフィルター基板の画素が顔料分散された着色樹脂膜である場合、その形成に用いられるバインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド及びポリイミドが挙げられるが、耐熱性及び耐薬品性の観点から、ポリイミドが好ましい。   When the pixel of the color filter substrate of the present invention is a colored resin film in which a pigment is dispersed, examples of the binder resin used for the formation include acrylic resin, polyvinyl alcohol, polyamide, and polyimide. From the viewpoint of chemical properties, polyimide is preferable.

本発明のカラーフィルター基板は、固定されたスペーサーを形成してもよい。固定されたスペーサーとは、カラーフィルター基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基板と接するものをいう。これにより対向基板との間に、一定のギャップが保持され、このギャップ間に液晶化合物が充填される。固定されたスペーサーを形成することにより、液晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布する行程や、シール剤内にロッド状のスペーサーを混練りする工程を省略することができる。
<液晶表示装置、発光デバイス>
本発明の液晶表示装置は、順に、上記カラーフィルター基板、液晶化合物及び対向基板を有している。
また本発明の発光デバイスは、本発明のカラーフィルター基板と、発光素子とを貼り合わせたことを特徴とする。
The color filter substrate of the present invention may form a fixed spacer. The fixed spacer refers to a spacer that is fixed at a specific location on the color filter substrate and contacts the counter substrate when a liquid crystal display device is manufactured. Thus, a certain gap is maintained between the counter substrate and the liquid crystal compound is filled between the gaps. By forming the fixed spacer, it is possible to omit the step of dispersing the spherical spacer in the manufacturing process of the liquid crystal display device and the step of kneading the rod-shaped spacer in the sealing agent.
<Liquid crystal display device, light emitting device>
The liquid crystal display device of the present invention has the color filter substrate, the liquid crystal compound and the counter substrate in this order.
The light-emitting device of the present invention is characterized in that the color filter substrate of the present invention and a light-emitting element are bonded together.

発光素子としては、有機EL素子が好ましい。本発明の発光デバイスは、ブラックマトリクス基板が高ODで低反射であるという特徴を活かして、黒表示における発光素子からの余分な光を効果的に遮光するとともに、外光の反射を抑え、コントラストが高く鮮明なディスプレイを得ることができる。   As the light emitting element, an organic EL element is preferable. The light-emitting device of the present invention makes use of the feature that the black matrix substrate has high OD and low reflection, effectively shields excess light from the light-emitting element in black display, suppresses reflection of external light, and contrast. High and clear display can be obtained.

図3は、発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light emitting device.

図3に示す発光デバイスは、本カラーフィルター基板20と、発光素子である有機EL素子40とを、封止剤34で貼り合わせることで構成されている。   The light-emitting device shown in FIG. 3 is configured by bonding the color filter substrate 20 and the organic EL element 40 that is a light-emitting element with a sealant 34.

カラーフィルター基板20は、本発明の製造方法により製造されたブラックマトリクス基板と、その開口部に形成された赤、緑又は青の画素23〜25と、オーバーコート層26と、から構成される。ここでカラーフィルター基板20が備えるブラックマトリクス基板は、基板10と、遮光層(A)21及び遮光層(B)22が積層した樹脂BM11と、から構成される。   The color filter substrate 20 is composed of a black matrix substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention, red, green or blue pixels 23 to 25 formed in the openings, and an overcoat layer 26. Here, the black matrix substrate included in the color filter substrate 20 includes the substrate 10 and the resin BM11 in which the light shielding layer (A) 21 and the light shielding layer (B) 22 are laminated.

有機EL素子40は、透明電極28と、有機エレクトロルミネッセンス層(以下、「有機EL層」という。)29と、背面電極層30と、絶縁膜31と、基板32と、外部電源へとつながる取り出し電極33と、から構成される。ここで有機EL層は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層から構成されている。   The organic EL element 40 is connected to a transparent electrode 28, an organic electroluminescence layer (hereinafter referred to as "organic EL layer") 29, a back electrode layer 30, an insulating film 31, a substrate 32, and an external power source. And an electrode 33. Here, the organic EL layer is composed of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer.

図3では、カラーフィルター基板20と有機EL素子40との間は空隙となっているが、必要に応じて樹脂又は乾燥剤等が存在しても構わない。   In FIG. 3, there is a gap between the color filter substrate 20 and the organic EL element 40, but a resin or a desiccant may be present as necessary.

有機EL素子40を構成する基板32の材質としては、例えば、ガラス、フィルム及びプラスチック等の透明なもの、並びにアルミ、クロム若しくはステンレス又は等セラミック等の不透明なものが挙げられる。   Examples of the material of the substrate 32 constituting the organic EL element 40 include transparent materials such as glass, film, and plastic, and opaque materials such as aluminum, chrome, stainless steel, and ceramics.

絶縁膜31は、透明電極28と背面電極層30との通電を防ぐものである。絶縁膜31の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂が挙げられ、感光性材料を用いることによりフォトリソグラフィ法で形成することができる。   The insulating film 31 prevents the transparent electrode 28 and the back electrode layer 30 from being energized. Examples of the material of the insulating film 31 include polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, and silicone resin, and the insulating film 31 can be formed by a photolithography method using a photosensitive material.

背面電極層30は、基板32と有機EL層29との間に位置しており、透明電極28との間に電圧をかけることによって、有機EL層が発光する仕組みである。背面電極層の材質としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、銀又は酸化アルミニウムが挙げられる。背面電極層の膜厚は、通常0.01〜1μmであり、例えば、蒸着又はスパッタ等により金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によるパターニングで形成することができる。   The back electrode layer 30 is located between the substrate 32 and the organic EL layer 29, and has a mechanism in which the organic EL layer emits light when a voltage is applied between the transparent electrode 28. Examples of the material for the back electrode layer include magnesium, aluminum, indium, lithium, silver, and aluminum oxide. The film thickness of the back electrode layer is usually 0.01 to 1 μm, and can be formed, for example, by patterning by photolithography after forming a metal thin film by vapor deposition or sputtering.

有機EL層29の光は、白色光であることが好ましい。白色光の波長分布に合わせてカラーフィルター基板20の画素23〜25の色目を適宜変更することで、所望の色再現範囲を有する発光デバイスを実現することができる。   The light of the organic EL layer 29 is preferably white light. By appropriately changing the color of the pixels 23 to 25 of the color filter substrate 20 according to the wavelength distribution of white light, a light emitting device having a desired color reproduction range can be realized.

発光層の材質としては、例えば、シクロペンダミン、テトラフェニルブタジエン、トリフェニルアミン、オキサジアゾ−ル、ピラゾロキノリン、ジスチリルベンゼン、ジスチリルアリーレン、シロール、チオフェン、ピリジン、ペリノン、ペリレン、オリゴチオフェン及びトリフマニルアミン等の骨格を有する有機化合物、ならびにオキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等の色素系材料が挙げられる。またアルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体及びユーロピウム錯体が挙げられる。中心金属に、Al、Zn、Be、Tb、Eu若しくはDy等の希土類金属を有し、配位子に、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール若しくはキノリン構造等を有する金属錯体等の金属錯体系材料が挙げられる。ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体等、ポリフルオレン誘導体及びポリビニルカルバゾール誘導体等の高分子系材料が挙げられる。発光層の膜厚は通常0.05〜5μmであり、例えば、蒸着法、スピンコート法、印刷法又はインクジェット法で形成することができる。   Examples of the material for the light emitting layer include cyclopentamine, tetraphenylbutadiene, triphenylamine, oxadiazol, pyrazoloquinoline, distyrylbenzene, distyrylarylene, silole, thiophene, pyridine, perinone, perylene, oligothiophene, and Examples thereof include organic compounds having a skeleton such as trifumanylamine, and pigment materials such as oxadiazole dimer and pyrazoline dimer. Moreover, an aluminum quinolinol complex, a benzoquinolinol beryllium complex, a benzoxazole zinc complex, a benzothiazole zinc complex, an azomethylzinc complex, a porphyrin zinc complex, and a europium complex are mentioned. A metal complex having a rare earth metal such as Al, Zn, Be, Tb, Eu or Dy as the central metal and an oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole or quinoline structure as the ligand, etc. Examples include metal complex materials. Examples thereof include high molecular weight materials such as polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyfluorene derivatives, and polyvinylcarbazole derivatives. The thickness of the light emitting layer is usually 0.05 to 5 μm, and can be formed by, for example, a vapor deposition method, a spin coating method, a printing method, or an ink jet method.

透明電極28は、有機EL層29の発光光を透過させるため、透過率が80〜99%であることが好ましく、90〜99%であることがより好ましい。透明電極の材質としては、例えば、ITO、酸化インジウム、酸化亜鉛又は酸化第二錫が挙げられる。透明電極の膜厚は通常0.1〜1μmであり、蒸着法又はスパッタリング法等によって金属酸化物の薄膜を成膜した後に、フォトリソグラフィ法によるパターニングで形成することができる。   In order for the transparent electrode 28 to transmit the light emitted from the organic EL layer 29, the transmittance is preferably 80 to 99%, and more preferably 90 to 99%. Examples of the material for the transparent electrode include ITO, indium oxide, zinc oxide, and stannic oxide. The film thickness of the transparent electrode is usually 0.1 to 1 μm, and can be formed by patterning by photolithography after forming a metal oxide thin film by vapor deposition or sputtering.

取り出し電極33の材質としては、例えば、銀、アルミ、金、クロム、ニッケル又はモリブデンが挙げられる。   Examples of the material of the extraction electrode 33 include silver, aluminum, gold, chromium, nickel, and molybdenum.

さらには、基板としてポリイミド樹脂膜を用いたフレキシブルなカラーフィルター基板と発光素子とを貼り合わせることにより、フレキシブル発光デバイスを得ることができる。そして、上記のフレキシブルなカラーフィルター基板と、発光素子である有機EL素子と、を貼り合わせて、フレキシブルな有機ELディスプレイを製造することができる。   Furthermore, a flexible light emitting device can be obtained by bonding a flexible color filter substrate using a polyimide resin film as a substrate and a light emitting element. And a flexible organic EL display can be manufactured by bonding the above-described flexible color filter substrate and the organic EL element which is a light emitting element.

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさら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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these.

<評価方法>
[微粒子の屈折率]
ベッケ線法にて屈折率を求めた。目的とする微粒子の同一物質のサンプルを30個準備し、一個ずつの屈折率を測定したうえで、それらの平均値により屈折率を算出した。
<Evaluation method>
[Refractive index of fine particles]
The refractive index was determined by the Becke line method. Thirty samples of the same substance of the target fine particles were prepared, the refractive index was measured one by one, and the refractive index was calculated from the average value thereof.

[光学濃度(OD値)]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に所定の膜厚の遮光層を形成し、顕微分光器(MCPD2000;大塚電子製)を用いて入射光及び透過光それぞれの強度を測定し、下記数式(7)より算出し、波長380〜700nmの領域において5nm刻みで求めた値の平均値にて求めた。
OD値 = log10(I/I) ・・・ 式(7)
:入射光強度
I:透過光強度。
[Optical density (OD value)]
A light shielding layer having a predetermined thickness is formed on a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm, and the intensity of each of incident light and transmitted light is measured using a microspectroscope (MCPD2000; manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). 7), and an average value of values obtained in increments of 5 nm in a wavelength range of 380 to 700 nm.
OD value = log 10 (I 0 / I) (7)
I 0 : Incident light intensity I: Transmitted light intensity.

[反射色度]
厚み0.7mmの無アルカリガラスの上に所定の膜厚の樹脂BMを形成し、紫外可視分光光度計(UV−2450;島津製作所製)を用いて、ガラス面からの入射角5°での絶対反射測定を測定した。得られたスペクトルより、CIE L表色系により計算されたD65光源での色度値(a、b)及びCIE XYZ表色系により計算されたD65光源でのY(反射率)を算出し、以下の判断基準に基づき反射色度を判定した。
A : 反射率が4.2以上4.7未満、かつa及びbが1.0以下
B : 反射率が4.2以上4.7未満、かつa及びbが1.0超2.0以下
C : 反射率が4.2以上4.7未満、かつa又はbが2.0超
D : 反射率が4.7以上5.2未満、かつa及びbが1.0以下
E : 反射率が4.7以上5.2未満、かつa及びbが1.0超2.0以下
F : 反射率が4.7以上5.2未満、かつa又はbが2.0超
G : 反射率が5.2以上。
[Reflection chromaticity]
A resin BM having a predetermined film thickness is formed on a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm, and an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-2450; manufactured by Shimadzu Corporation) is used at an incident angle of 5 ° from the glass surface. Absolute reflection measurements were taken. From the obtained spectrum, the chromaticity value (a * , b * ) at the D65 light source calculated by the CIE L * a * b * color system and the Y at the D65 light source calculated by the CIE XYZ color system ( The reflectance chromaticity was determined based on the following criteria.
A: Reflectance is 4.2 or more and less than 4.7, and a * and b * are 1.0 or less B: Reflectance is 4.2 or more and less than 4.7, and a * and b * are more than 1.0 2.0 or less C: Reflectance is 4.2 or more and less than 4.7, and a * or b * is more than 2.0 D: Reflectance is 4.7 or more and less than 5.2, and a * and b * are 1.0 or less E: Reflectance is 4.7 or more and less than 5.2, and a * and b * are more than 1.0 and 2.0 or less F: Reflectance is 4.7 or more and less than 5.2, and a * Or b * is over 2.0 G: Reflectance is 5.2 or more.

[表面抵抗値]
ハイレスタUP MCP−HT450(三菱化学アナリテック製)を用いて、表面抵抗値(Ω/□)を印加電圧10Vにて測定し、以下の判断基準に基づき絶縁性を判定した。
優: 測定限界以上(1015Ω/□以上)であり極めて高い絶縁性を有する
良: 10Ω/□以上1015Ω/□未満であり十分な絶縁性を有する
不良: 10Ω/□未満であり絶縁性が不十分である。
[Surface resistance value]
Using Hiresta UP MCP-HT450 (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech), the surface resistance value (Ω / □) was measured at an applied voltage of 10 V, and the insulation was determined based on the following criteria.
Excellent: More than the measurement limit (10 15 Ω / □ or more) and very high insulation Good: 10 8 Ω / □ or more and less than 10 15 Ω / □, and sufficient insulation properties: 10 8 Ω / □ And the insulation is insufficient.

[粒子径]
微粒子の一次粒子径は、無作為に選択した微粒子100個の一次粒子径を電子顕微鏡でそれぞれ観察して、その平均値を求めることにより算出した。
[Particle size]
The primary particle diameter of the fine particles was calculated by observing the primary particle diameters of 100 randomly selected fine particles with an electron microscope and determining the average value.

<製造例>
(ポリアミック酸A−1の合成)
4,4’−ジアミノフェニルエーテル(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン(0.65モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)、γ−ブチロラクトン850g及びN−メチル−2−ピロリドン850gを仕込み、3,3’,4,4’−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加して、80℃で3時間反応させた。さらに無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加して、80℃で1時間反応させて、ポリアミック酸A−1(ポリマー濃度20質量%)溶液を得た。
<Production example>
(Synthesis of polyamic acid A-1)
4,4′-diaminophenyl ether (0.30 molar equivalent), paraphenylenediamine (0.65 molar equivalent), bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent), γ-butyrolactone 850 g And 850 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added, 3,3 ′, 4,4′-oxydiphthalcarboxylic dianhydride (0.9975 molar equivalent) was added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 3 hours. . Furthermore, maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added and reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-1 (polymer concentration 20% by mass) solution.

(ポリアミック酸A−2の合成)
4,4’−ジアミノフェニルエーテル(0.95モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)及びγ−ブチロラクトン1700g(100%)を仕込み、ピロメリット酸二無水物(0.49モル当量)及びベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(0.50モル当量)を添加して、80℃で3時間反応させた。さらに無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加して、更に80℃で1時間反応させ、ポリアミック酸A−2(ポリマー濃度20質量%)溶液を得た。
(Synthesis of polyamic acid A-2)
4,4′-diaminophenyl ether (0.95 molar equivalent), bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent) and 1700 g (100%) of γ-butyrolactone were charged, Anhydride (0.49 molar equivalent) and benzophenonetetracarboxylic dianhydride (0.50 molar equivalent) were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Further, maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added, and the mixture was further reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-2 (polymer concentration: 20% by mass) solution.

(アクリルポリマー(P−1)の合成)
1000ccの4つ口フラスコにイソプロピルアルコールを100g仕込み、これをオイルバス中で80℃に保ち窒素シール、攪拌を行いながら、メタクリル酸メチル30g、スチレン40g、メタクリル酸30g及びN.N−アゾビスイソブチロニトリル2gの混合液を滴下ロートで30分かけて滴下した。この後4時間反応を続けた後、ハイドロキノンモノメチルエーテルを1g添加してから常温に戻し重合を完了した。その結果メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(質量比30/40/30)を含有する溶液をえた。さらにその溶液にイソプロピルアルコール100gを添加した後、これを75℃に保ちながらメタクリル酸グリシジル40gとトリエチルベンジルアンモニウムクロライド3gを添加し3時間反応させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、重量平均分子量(Mw、テトラヒドロフランをキャリヤーとして温度23℃にてゲルパーミェーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの。)40,000、酸価110(mgKOH/g)のアクリルポリマー(P−1)粉末を得た。ここでメタクリル酸グリシジルの反応率は、反応前後のポリマー酸価の変化から求めたところ70%であり、付加量は0.73当量であった。
(Synthesis of acrylic polymer (P-1))
In a 1000 cc four-necked flask, 100 g of isopropyl alcohol was charged, kept at 80 ° C. in an oil bath, sealed with nitrogen, and stirred, 30 g of methyl methacrylate, 40 g of styrene, 30 g of methacrylic acid and N.P. A mixed solution of 2 g of N-azobisisobutyronitrile was dropped with a dropping funnel over 30 minutes. Thereafter, the reaction was continued for 4 hours, 1 g of hydroquinone monomethyl ether was added, and the temperature was returned to room temperature to complete the polymerization. As a result, a solution containing methyl methacrylate / methacrylic acid / styrene copolymer (mass ratio 30/40/30) was obtained. Further, 100 g of isopropyl alcohol was added to the solution, 40 g of glycidyl methacrylate and 3 g of triethylbenzylammonium chloride were added and reacted for 3 hours while maintaining the temperature at 75 ° C., reprecipitation with purified water, filtration and drying. Weight average molecular weight (measured by gel permeation chromatography using Mw, tetrahydrofuran as a carrier at a temperature of 23 ° C. and converted using a standard polystyrene calibration curve) 40,000, acid value 110 (mg KOH / g ) Acrylic polymer (P-1) powder. Here, when the reaction rate of glycidyl methacrylate was determined from the change in the polymer acid value before and after the reaction, it was 70%, and the addition amount was 0.73 equivalent.

(遮光材分散液Bk1の作製)
熱プラズマ法として、平均一次粒径が40nmの二酸化チタン粉末4.0kgを反応炉に投入した後、アンモニアガスを炉内線速度3cm/secで流し、炉内温度750℃で6時間の反応を行い、酸窒化チタン(粒径:40nm、チタン含有量:70.6質量%、窒素含有量:18.8質量%、酸素含有量:8.64質量%)を3.2kg得た。この酸窒化チタン(96g)、ポリアミック酸溶液A−1(120g)、γ−ブチロラクトン(114g)、N−メチル−2ピロリドン(538g)及び3メチル−3メトキシブチルアセテート(132g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌後、0.05mmφジルコニアビーズ(YTZボール;ニッカトー製)を70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)を用いて回転速度8m/sで2時間分散を行い、固形分濃度12質量%、顔料/樹脂(質量比)=80/20の遮光材分散液Bk1を得た。
(Preparation of light shielding material dispersion Bk1)
As a thermal plasma method, 4.0 kg of titanium dioxide powder having an average primary particle size of 40 nm is put into a reaction furnace, then ammonia gas is flowed at a furnace linear velocity of 3 cm / sec, and a reaction is performed at a furnace temperature of 750 ° C. for 6 hours. 3.2 kg of titanium oxynitride (particle size: 40 nm, titanium content: 70.6% by mass, nitrogen content: 18.8% by mass, oxygen content: 8.64% by mass) was obtained. This titanium oxynitride (96 g), polyamic acid solution A-1 (120 g), γ-butyrolactone (114 g), N-methyl-2pyrrolidone (538 g) and 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (132 g) were charged into a tank, Rotating speed using an ultra apex mill (manufactured by Kotobuki Industries) equipped with a centrifugal separator filled with 70% 0.05 mmφ zirconia beads (YTZ balls; manufactured by Nikkato) after stirring for 1 hour with a homomixer (manufactured by Koki Kokai) Dispersion was carried out at 8 m / s for 2 hours to obtain a light shielding material dispersion Bk1 having a solid content concentration of 12% by mass and a pigment / resin (mass ratio) = 80/20.

(遮光材分散液Bk2の作製)
顔料として窒化チタン粒子(和光純薬工業(株)製;粒径:50nm、チタン含有量:74.3質量%、窒素含有量:20.3質量%、酸素含有量:2.94質量%)を用いた以外は、遮光材分散液Bk1の作製と同様にして、遮光材分散液Bk2を得た。
(Preparation of light shielding material dispersion Bk2)
Titanium nitride particles as a pigment (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .; particle size: 50 nm, titanium content: 74.3% by mass, nitrogen content: 20.3% by mass, oxygen content: 2.94% by mass) A light shielding material dispersion Bk2 was obtained in the same manner as in the preparation of the light shielding material dispersion Bk1, except that was used.

(遮光材分散液Bk3の作製)
顔料としてカーボンブラック(MA100;三菱化学(株)製;粒径:24nm)を用いた以外は、遮光材分散液Bk1の作製と同様にして、遮光材分散液Bk3を得た。
(Preparation of light shielding material dispersion Bk3)
A light shielding material dispersion Bk3 was obtained in the same manner as the light shielding material dispersion Bk1 except that carbon black (MA100; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; particle size: 24 nm) was used as the pigment.

(遮光材分散液Bk4の作製)
窒化チタン粒子(和光純薬工業(株)製;粒径:50nm、チタン含有量:74.3質量%、窒素含有量:20.3質量%、酸素含有量:2.94質量%)(200g)、アクリルポリマー(P−1)の3−メチル−3−メトキシブタノール45質量%溶液(100g)及びプロピレングリコールターシャリーブチルエーテル(700g)をタンクに仕込み、ホモミキサーで1時間撹拌後、0.05mmφジルコニアビーズを70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミルを用いて回転速度8m/sで2時間分散を行い、固形分濃度24.5質量%、顔料/樹脂(質量比)=82/18の遮光材分散液Bk4を得た。
(Preparation of light shielding material dispersion Bk4)
Titanium nitride particles (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .; particle size: 50 nm, titanium content: 74.3 mass%, nitrogen content: 20.3 mass%, oxygen content: 2.94 mass%) (200 g ), A 45 mass% solution of acrylic polymer (P-1) in 3-methyl-3-methoxybutanol (100 g) and propylene glycol tertiary butyl ether (700 g) were charged into a tank, stirred with a homomixer for 1 hour, and 0.05 mmφ Dispersion was carried out for 2 hours at a rotational speed of 8 m / s using an ultra apex mill equipped with a centrifugal separator filled with 70% zirconia beads. The solid content concentration was 24.5% by mass, and pigment / resin (mass ratio) = 82 / 18 light shielding material dispersions Bk4 were obtained.

(白色微粒子分散液WD1の作製)
白色微粒子としてシリカ(“AEROSIL”(登録商標) OX50;日本アエロジル株式会社製;粒径:40nm、屈折率:1.45)(96g)、ポリアミック酸溶液A−1(120g)、γ−ブチロラクトン(114g)、N−メチル−2ピロリドン(538g)及び3メチル−3メトキシブチルアセテート(132g)をタンクに仕込み、ホモミキサーで1時間撹拌後、0.05mmφジルコニアビーズを70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミルを用いて回転速度8m/sで2時間分散を行い、固形分濃度12質量%、顔料/樹脂(質量比)=80/20の白色微粒子分散液WD1を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD1)
Silica (“AEROSIL” (registered trademark) OX50; manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .; particle size: 40 nm, refractive index: 1.45) (96 g), polyamic acid solution A-1 (120 g), γ-butyrolactone ( 114 g), N-methyl-2pyrrolidone (538 g) and 3 methyl-3-methoxybutyl acetate (132 g) were charged in a tank, stirred for 1 hour with a homomixer, and then centrifuged with 70% 0.05 mmφ zirconia beads. Dispersion was carried out for 2 hours at a rotational speed of 8 m / s using an equipped ultra apex mill to obtain a white fine particle dispersion WD1 having a solid content concentration of 12% by mass and a pigment / resin (mass ratio) = 80/20.

(白色微粒子分散液WD2の作製)
白色微粒子として炭酸カルシウム(CWS−50;堺化学工業株式会社製;粒径:60nm、屈折率:1.57)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD2を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD2)
The white fine particle dispersion was the same as the production of the white fine particle dispersion WD1 except that calcium carbonate (CWS-50; manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd .; particle size: 60 nm, refractive index: 1.57) was used as the white fine particles. A liquid WD2 was obtained.

(白色微粒子分散液WD3の作製)
白色微粒子として硫酸バリウム(BF−20;堺化学工業株式会社製;粒径:30nm、屈折率:1.64)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD3を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD3)
The white fine particle dispersion was the same as the production of the white fine particle dispersion WD1, except that barium sulfate (BF-20; manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd .; particle size: 30 nm, refractive index: 1.64) was used as the white fine particles. A liquid WD3 was obtained.

(白色微粒子分散液WD4の作製)
白色微粒子として酸化アルミニウム(“AEROXIDE”(登録商標) Alu C;日本アエロジル株式会社製;粒径:13nm、屈折率:1.76)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD4を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD4)
Except for using aluminum oxide (“AEROXIDE” (registered trademark) Alu C; manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .; particle size: 13 nm, refractive index: 1.76) as the white fine particles, the same as the preparation of the white fine particle dispersion WD1. As a result, a white fine particle dispersion WD4 was obtained.

(白色微粒子分散液WD5の作製)
白色微粒子として硫酸バリウム(BF−40;堺化学工業株式会社製;粒径:10nm、屈折率:1.64)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD5を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD5)
The white fine particle dispersion was the same as the production of the white fine particle dispersion WD1 except that barium sulfate (BF-40; manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd .; particle size: 10 nm, refractive index: 1.64) was used as the white fine particles. A liquid WD5 was obtained.

(白色微粒子分散液WD6の作製)
白色微粒子として硫酸バリウム(BF−1L;堺化学工業株式会社製;粒径:100nm、屈折率:1.64)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD6を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD6)
The white fine particle dispersion was the same as the production of the white fine particle dispersion WD1 except that barium sulfate (BF-1L; manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd .; particle size: 100 nm, refractive index: 1.64) was used as the white fine particles. A liquid WD6 was obtained.

(白色微粒子分散液WD7の作製)
白色微粒子として硫酸バリウム(B−30;堺化学工業株式会社製;粒径:300nm、屈折率:1.64)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD7を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD7)
The white fine particle dispersion was the same as the production of the white fine particle dispersion WD1 except that barium sulfate (B-30; manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd .; particle size: 300 nm, refractive index: 1.64) was used as the white fine particles. A liquid WD7 was obtained.

(微粒子分散液WD8の作製)
微粒子としてアクリル樹脂微粒子(FS−106;日本ペイント株式会社製;粒径:100nm、屈折率:1.47)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、微粒子分散液WD8を得た。
(Preparation of fine particle dispersion WD8)
The fine particle dispersion WD8 is the same as the preparation of the white fine particle dispersion WD1 except that acrylic resin fine particles (FS-106; manufactured by Nippon Paint Co., Ltd .; particle size: 100 nm, refractive index: 1.47) are used as the fine particles. Got.

(白色微粒子分散液WD22の作製)
塩化マグネシウム2.65質量%水溶液4.24kgと、フッ化アンモニウム2.09重量%水溶液4.14kgとを撹拌しながら混合し、フッ化マグネシウム水和物のコロイド粒子のスラリーを8.38kg得た。続いて限外ろ過装置を用いて濃縮し、フッ化マグネシウム濃度が5.9質量%のフッ化マグネシウム水和物水性ゾル1.27kgを得た。このゾル726gに対して、さらにロータリーエバポレーターで減圧下にてイソプロピルアルコール9リットルを連続的にチャージしながら溶媒置換を行い、フッ化マグネシウム水和物のイソプロピルアルコールゾルである白色微粒子分散液WD22(濃度:8.9質量%、粒径:30nm、屈折率:1.38)を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD22)
4.24 kg of 2.65% by weight magnesium chloride aqueous solution and 4.14 kg of 2.09% by weight aqueous ammonium fluoride solution were mixed with stirring to obtain 8.38 kg of a slurry of magnesium fluoride hydrate colloidal particles. . Subsequently, the solution was concentrated using an ultrafiltration device to obtain 1.27 kg of a magnesium fluoride hydrate aqueous sol having a magnesium fluoride concentration of 5.9% by mass. The sol 726 g was further subjected to solvent substitution while continuously charging 9 liters of isopropyl alcohol under reduced pressure using a rotary evaporator, and a white fine particle dispersion WD22 (concentration) which is an isopropyl alcohol sol of magnesium fluoride hydrate. : 8.9% by mass, particle size: 30 nm, refractive index: 1.38).

(白色微粒子分散液WD23の作製)
白色微粒子として酸化チタン(TTO−55(A);石原産業株式会社製;粒径:40nm、屈折率:2.71)を用いた以外は、白色微粒子分散液WD1の作製と同様にして、白色微粒子分散液WD23を得た。
(Preparation of white fine particle dispersion WD23)
A white color was produced in the same manner as in the production of the white fine particle dispersion WD1, except that titanium oxide (TTO-55 (A); manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd .; particle size: 40 nm, refractive index: 2.71) was used as the white fine particles. A fine particle dispersion WD23 was obtained.

(実施例1)
遮光材分散液Bk1(364g)と白色微粒子分散液WD1(364g)とを混合した後に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g;楠本化成製)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/白色微粒子/樹脂(質量比)=35/35/30の黒色樹脂組成物LL1を得た。なお、樹脂は分散液中のポリアミック酸及び界面活性剤の不揮発成分を含む。
Example 1
After mixing the light-shielding material dispersion Bk1 (364 g) and the white fine particle dispersion WD1 (364 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3-methyl-3-methoxybutyl acetate (39 g) and surfactant LC951 (1 g; manufactured by Enomoto Kasei) were added, the total solid content concentration was 10% by mass, light shielding material / white fine particles / resin (mass ratio) = 35/35 / 30 black resin compositions LL1 were obtained. In addition, resin contains the non-volatile component of the polyamic acid and surfactant in a dispersion liquid.

遮光材分散液Bk4(569.9g)に、多官能モノマーとしてビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレートのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50質量%溶液(18.7g)及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DHPA;日本化薬(株)製)のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50質量%溶液(25.9g)、光重合開始剤としてイルガキュア(登録商標)369(12.9g)、 アデカ(登録商標)オプトマーN−1919(3.5g;旭電化工業(株)製)、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(1.3g)及びシリコーン系界面活性剤のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10質量%溶液(3.6g)を3−メチル−3−メトキシ−ブチルアセテート(341.5g)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(22.7g)に溶解した溶液を添加し、全固形分濃度18質量%、顔料/樹脂(質量比)=70/30の感光性樹脂組成物UL1を得た。なお、樹脂は分散液中のアクリルポリマー(P−1)、多官能モノマー、光重合開始剤、及び界面活性剤の不揮発成分を含有する。   In the light-shielding material dispersion Bk4 (569.9 g), a 50% by weight solution of propylene glycol monomethyl ether acetate of bisphenoxyethanol full orange acrylate (18.7 g) and dipentaerythritol hexaacrylate (DHPA; Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a polyfunctional monomer )) Propylene glycol monomethyl ether acetate solution (25.9 g), Irgacure (registered trademark) 369 (12.9 g) as a photopolymerization initiator, Adeka (registered trademark) Optomer N-1919 (3.5 g; Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone (1.3 g) and 10% by mass solution of propylene glycol monomethyl ether acetate (3.6 g) of silicone surfactant. 3-methyl-3-methyl A solution dissolved in toxi-butyl acetate (341.5 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (22.7 g) was added, and the total solid content concentration was 18% by mass, and the pigment / resin (mass ratio) was 70/30. A resin composition UL1 was obtained. In addition, resin contains the non-volatile component of the acrylic polymer (P-1) in a dispersion liquid, a polyfunctional monomer, a photoinitiator, and surfactant.

透明基板である無アルカリガラス(1737;コーニング製;厚み0.7mm)基板上に、黒色樹脂組成物LL1をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行い、OD値が1.2の遮光層(A)の半硬化膜を得た。次に、感光性黒色樹脂組成物UL1をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行った。この塗布膜に対して、マスクアライナーPEM−6M(ユニオン光学(株)製)を用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。On a non-alkali glass (1737; made by Corning; thickness 0.7 mm) substrate which is a transparent substrate, the black resin composition LL1 was applied by a spin coater so that the film thickness after curing was 0.7 μm, and at 120 ° C. Semi-curing was performed for 20 minutes to obtain a semi-cured film of the light shielding layer (A) having an OD value of 1.2. Next, photosensitive black resin composition UL1 was applied with a spin coater so that the film thickness after curing was 0.7 μm, and prebaked at 90 ° C. for 10 minutes. The coating film was exposed to ultraviolet rays at an exposure amount of 200 mJ / cm 2 through a photomask using a mask aligner PEM-6M (manufactured by Union Optical Co., Ltd.).

次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水洗浄することにより、カラーフィルター基板に使用できるブラックマトリクスパターンを形成した。得られた基板を熱風オーブン中230℃で30分保持しキュアを行なうことで、OD値1.2の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層しているOD値4.0のブラックマトリクス基板を得た。   Next, development was performed with an alkali developer of a 0.5% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, followed by washing with pure water, thereby forming a black matrix pattern that could be used for a color filter substrate. The obtained substrate is kept in a hot air oven at 230 ° C. for 30 minutes and cured, whereby a light shielding layer (A) having an OD value of 1.2 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 are laminated. A black matrix substrate with an OD value of 4.0 was obtained.

(実施例2〜7)
使用する白色微粒子分散液としてWD1の代わりに白色微粒子分散液WD2〜WD7をそれぞれ用いた以外は、実施例1と同様にして、黒色樹脂組成物LL2〜LL7を得た。これらの黒色樹脂組成物LL2〜LL7を用いた以外は、実施例1と同様にして、OD値1.2の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値4.0のブラックマトリクス基板を得た。
(Examples 2 to 7)
Black resin compositions LL2 to LL7 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the white fine particle dispersions WD2 to WD7 were used instead of WD1 as the white fine particle dispersions to be used. A light shielding layer (A) having an OD value of 1.2 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 were laminated in the same manner as in Example 1 except that these black resin compositions LL2 to LL7 were used. A black matrix substrate having an OD value of 4.0 was obtained.

(実施例8)
遮光材分散液Bk2(364g)と白色微粒子分散液WD3(364g)とを混合した後に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g)(楠本化成製)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/白色微粒子/樹脂(質量比)=35/35/30の黒色樹脂組成物LL8を得た。この黒色樹脂組成物LL8を用いた以外は実施例1と同様にして、OD値1.4の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値4.2のブラックマトリクス基板を得た。
(Example 8)
After mixing the light-shielding material dispersion Bk2 (364 g) and the white fine particle dispersion WD3 (364 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3-methyl-3-methoxybutyl acetate (39 g) and surfactant LC951 (1 g) (manufactured by Enomoto Kasei) were added, and the total solid content concentration was 10% by mass, light shielding material / white fine particles / resin (mass ratio) = 35/35. / 30 black resin composition LL8 was obtained. Except for using this black resin composition LL8, an OD value of 4 was obtained by laminating a light shielding layer (A) having an OD value of 1.4 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 in the same manner as in Example 1. A black matrix substrate of 2 was obtained.

(実施例9)
遮光材分散液Bk3(364g)と白色微粒子分散液WD5(364g)とを混合した後に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/白色微粒子/樹脂(質量比)=35/35/30の黒色樹脂組成物LL9を得た。この黒色樹脂組成物LL9を用いた以外は実施例1と同様にして、OD値1.0の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値3.8のブラックマトリクス基板を得た。
Example 9
After mixing the light-shielding material dispersion Bk3 (364 g) and the white fine particle dispersion WD5 (364 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), Black resin with 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (39 g) and surfactant LC951 (1 g) added, total solid content concentration 10 mass%, light shielding material / white fine particles / resin (mass ratio) = 35/35/30 Composition LL9 was obtained. Except for using this black resin composition LL9, an OD value of 3 was obtained by laminating a light shielding layer (A) having an OD value of 1.0 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 in the same manner as in Example 1. 8 black matrix substrate was obtained.

(実施例10)
透明基板である無アルカリガラス(1737)基板上に、樹脂組成物LL3をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行い、OD値が1.2の遮光層(A)の半硬化膜を得た。次に、ポジ型フォトレジスト(SRC−100;シプレー社製)をスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行った。この塗布膜にマスクアライナーPEM−6Mを用い、ポジ用のフォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を用いてポジ型レジストの現像及びポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。続いて230℃で30分間キュアし、厚さ0.7μmでOD値1.2の遮光層(A)を作製した。
(Example 10)
On a non-alkali glass (1737) substrate, which is a transparent substrate, the resin composition LL3 is applied by a spin coater so that the film thickness after curing is 0.7 μm, and semi-cured at 120 ° C. for 20 minutes, and the OD value is A semi-cured film of 1.2 light shielding layer (A) was obtained. Next, a positive photoresist (SRC-100; manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied with a spin coater, and prebaked at 90 ° C. for 10 minutes. A mask aligner PEM-6M is used for this coating film, UV light is exposed through a positive photomask at an exposure amount of 200 mJ / cm 2 , and a positive type using a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After developing the resist and etching the polyimide precursor at the same time, the positive resist was stripped with methyl cellosolve acetate. Subsequently, the film was cured at 230 ° C. for 30 minutes to produce a light shielding layer (A) having a thickness of 0.7 μm and an OD value of 1.2.

遮光材分散液Bk2(728g)に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g)を添加し、全固形分濃度10質量%、遮光材/樹脂(質量比)=70/30の非感光黒色樹脂組成物UL2を得た。   To the light shielding material dispersion Bk2 (728 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (39 g) and surface activity Agent LC951 (1 g) was added to obtain a non-photosensitive black resin composition UL2 having a total solid content concentration of 10% by mass and a light shielding material / resin (mass ratio) = 70/30.

次に、遮光層(A)を作製した基板上に非感光性樹脂組成物UL2をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行った。続いて、ポジ型フォトレジスト(SRC−100)をスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行った。この塗布膜にマスクアライナーPEM−6Mを用い、ポジ用のフォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を用いてポジ型レジストの現像及びポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。続いて230℃で30分間キュアし、厚さ0.7μmでOD値1.2の遮光層(A)と厚さ0.7μmでOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、樹脂ブラックマトリクス基板を得た。Next, the non-photosensitive resin composition UL2 was applied onto the substrate on which the light-shielding layer (A) was prepared with a spin coater so that the film thickness after curing was 0.7 μm, and semi-cured at 120 ° C. for 20 minutes. . Subsequently, a positive photoresist (SRC-100) was applied with a spin coater and pre-baked at 90 ° C. for 10 minutes. A mask aligner PEM-6M is used for this coating film, UV light is exposed through a positive photomask at an exposure amount of 200 mJ / cm 2 , and a positive type using a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After developing the resist and etching the polyimide precursor at the same time, the positive resist was stripped with methyl cellosolve acetate. Subsequently, curing was performed at 230 ° C. for 30 minutes, and a light shielding layer (A) having a thickness of 0.7 μm and an OD value of 1.2 was laminated with a light shielding layer (B) having a thickness of 0.7 μm and an OD value of 2.8. A resin black matrix substrate was obtained.

(実施例11)
使用する微粒子分散液としてWD1の代わりに微粒子分散液WD8を用いた以外は、実施例1と同様にして、黒色樹脂組成物LL8を得た。この黒色樹脂組成物LL8を用いた以外は、実施例1と同様にして、OD値1.2の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値4.0のブラックマトリクス基板を得た。
(Example 11)
A black resin composition LL8 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine particle dispersion WD8 was used instead of WD1 as the fine particle dispersion to be used. An OD value obtained by laminating a light shielding layer (A) having an OD value of 1.2 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 in the same manner as in Example 1 except that this black resin composition LL8 was used. A 4.0 black matrix substrate was obtained.

(比較例1)
遮光材分散液Bk1(728g)に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g)を添加し、全固形分濃度10質量%、屈折率が1.4〜1.8の白色微粒子を含まない遮光材/樹脂(質量比)=70/30の黒色樹脂組成物LL21を得た。
(Comparative Example 1)
To the light-shielding material dispersion Bk1 (728 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (39 g) and surface activity Agent 951 (1 g) is added, and a black resin composition having a total solid content concentration of 10% by mass and a light shielding material / resin (mass ratio) of 70/30 not containing white fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 LL21 was obtained.

透明基板である無アルカリガラス(1737)基板上に、黒色樹脂組成物LL21をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、120℃で20分間セミキュアを行い、OD値が2.5の遮光層(A)の半硬化膜を得た。次に、感光性黒色樹脂組成物UL1をキュア後の膜厚が0.7μmになるようにスピンコーターで塗布し、90℃で10分間プリベークを行った。この塗布膜にマスクアライナーPEM−6Mを用い、フォトマスクを介して紫外線を200mJ/cmの露光量で露光した。On a non-alkali glass (1737) substrate, which is a transparent substrate, the black resin composition LL21 is applied with a spin coater so that the film thickness after curing is 0.7 μm, and semi-cured at 120 ° C. for 20 minutes to obtain an OD value. A semi-cured film of the light-shielding layer (A) of 2.5 was obtained. Next, photosensitive black resin composition UL1 was applied with a spin coater so that the film thickness after curing was 0.7 μm, and prebaked at 90 ° C. for 10 minutes. A mask aligner PEM-6M was used for this coating film, and ultraviolet rays were exposed through a photomask at an exposure amount of 200 mJ / cm 2 .

次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.5質量%水溶液のアルカリ現像液で現像し、続いて純水で洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中230℃で30分保持しキュアを行なうことで、OD値2.5の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値5.3のブラックマトリクス基板を得た。   Next, development was performed with an alkali developer of a 0.5 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, followed by washing with pure water to obtain a patterned substrate. The obtained patterning substrate was kept in a hot air oven at 230 ° C. for 30 minutes and cured to laminate a light shielding layer (A) having an OD value of 2.5 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8. A black matrix substrate having an OD value of 5.3 was obtained.

(比較例2)
遮光材分散液Bk1(364g)と白色微粒子分散液WD22(364g)とを混合した後に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3メチル−3メトキシブチルアセテート(39g)及び界面活性剤LC951(1g)を添加して黒色樹脂組成物LL22を作製したが、粒子が凝集起こして著しく粘度が上昇し、スピンコーターでの塗布が不可能であった。
(Comparative Example 2)
After mixing the light-shielding material dispersion Bk1 (364 g) and the white fine particle dispersion WD22 (364 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), Black resin composition LL22 was prepared by adding 3 methyl-3 methoxybutyl acetate (39 g) and surfactant LC951 (1 g), but the particles agglomerated to significantly increase the viscosity, and application with a spin coater was not possible. It was possible.

(比較例3)
白色微粒子分散液WD23を用いた以外は実施例1と同様にして、黒色樹脂組成物LL23を得た。この黒色樹脂組成物LL23を用いた以外は実施例1と同様にして、OD値1.2の遮光層(A)とOD値2.8の遮光層(B)とが積層した、OD値4.0の樹脂ブラックマトリクス基板を得た。
<評価結果>
実施例1〜11及び比較例1〜3で作製した黒色樹脂組成物の組成及び作製したBM基板の評価結果を、表1及び表2に示す。
(Comparative Example 3)
A black resin composition LL23 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the white fine particle dispersion WD23 was used. Except for using this black resin composition LL23, an OD value of 4 was obtained by laminating a light shielding layer (A) having an OD value of 1.2 and a light shielding layer (B) having an OD value of 2.8 in the same manner as in Example 1. 0.0 resin black matrix substrate was obtained.
<Evaluation results>
Tables 1 and 2 show the compositions of the black resin compositions produced in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3 and the evaluation results of the produced BM substrates.

表1及び表2の結果から、実施例1〜11で作製したBM基板は何れも反射色度及び反射率が低いことから、外光の影響を抑制するのに好適であり、かつOD値及び体積抵抗値が十分に高いことから、高性能なブラックマトリクス基板であることは明らかである。   From the results of Tables 1 and 2, the BM substrates produced in Examples 1 to 11 are all suitable for suppressing the influence of external light because the reflection chromaticity and reflectance are low, and the OD value and Since the volume resistance value is sufficiently high, it is clear that it is a high-performance black matrix substrate.

(カラーフィルター基板の作製)
緑顔料(PG36;44g)、黄顔料(PY138;19g)、ポリアミック酸A−2(47g)及びγ−ブチロラクトン(890g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、G顔料予備分散液G1を得た。その後、0.40mmφジルコニアビーズ(トレセラムビーズ;東レ(株)製)を85%充填したダイノーミルKDL(シンマルエンタープライゼス製)に予備分散液G1を供給し、回転速度11m/sで3時間分散を行い、固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のG顔料分散液G1を得た。G顔料分散液G1をポリアミック酸A−2及び溶媒で希釈し、緑色樹脂組成物を得た。
(Production of color filter substrate)
A green pigment (PG36; 44 g), a yellow pigment (PY138; 19 g), polyamic acid A-2 (47 g) and γ-butyrolactone (890 g) are charged into a tank, and stirred for 1 hour with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika). G pigment preliminary dispersion G1 was obtained. Thereafter, the preliminary dispersion G1 is supplied to Dynomill KDL (manufactured by Shinmaru Enterprises) filled with 85% of 0.40 mmφ zirconia beads (Traceram beads; manufactured by Toray Industries, Inc.), and dispersed for 3 hours at a rotational speed of 11 m / s. And a G pigment dispersion G1 having a solid content concentration of 7% by mass and a pigment / polymer (mass ratio) of 90/10 was obtained. G pigment dispersion G1 was diluted with polyamic acid A-2 and a solvent to obtain a green resin composition.

緑顔料及び黄顔料の代わりに赤顔料(PR254;63g)を仕込み、同様にして固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のR顔料分散液R1を得た。R顔料分散液R1をポリアミック酸A−2及び溶媒で希釈し、赤色樹脂組成物を得た。   A red pigment (PR254; 63 g) was charged instead of the green pigment and the yellow pigment, and an R pigment dispersion R1 having a solid content concentration of 7% by mass and a pigment / polymer (mass ratio) of 90/10 was obtained in the same manner. The R pigment dispersion R1 was diluted with polyamic acid A-2 and a solvent to obtain a red resin composition.

緑顔料及び黄顔料の代わりに青顔料(PR15:6;63g)を仕込み、同様にして固形分濃度7質量%、顔料/ポリマー(質量比)=90/10のB顔料分散液B1を得た。B顔料分散液B1をポリアミック酸A−2及び溶媒で希釈し、青色樹脂組成物を得た。   A blue pigment (PR15: 6; 63 g) was charged instead of the green pigment and the yellow pigment, and a B pigment dispersion B1 having a solid content concentration of 7% by mass and a pigment / polymer (mass ratio) of 90/10 was obtained in the same manner. . The B pigment dispersion B1 was diluted with polyamic acid A-2 and a solvent to obtain a blue resin composition.

実施例1〜11並びに比較例1及び3にて作製したブラックマトリクス基板のそれぞれの上に、赤色ペーストを乾燥後膜厚が2.0μmとなるように塗布してプリベークを行い、ポリイミド前駆体赤色着色膜を形成した。ポジ型フォトレジストを用い、前記と同様な手段により、赤色画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。同様にして緑色ペーストを塗布して緑画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。同様にして青色ペーストを塗布して青画素を形成し、290℃に加熱して熱硬化を行った。   On each of the black matrix substrates prepared in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 3, a red paste was applied after drying so as to have a film thickness of 2.0 μm, and prebaked to obtain a polyimide precursor red color. A colored film was formed. Using a positive photoresist, red pixels were formed by the same means as described above, and heated to 290 ° C. to perform thermosetting. Similarly, a green paste was applied to form a green pixel, which was then heated to 290 ° C. and thermally cured. Similarly, a blue paste was applied to form a blue pixel, and heated to 290 ° C. to perform thermosetting.

(液晶表示装置の作製)
得られたそれぞれのカラーフィルター基板を中性洗剤で洗浄した後、ポリイミド樹脂からなる配向膜を印刷法により塗布し、ホットプレートを用いて250℃で10分間加熱した。加熱後のポリイミド樹脂配向膜の膜厚は、0.07μmであった。この後、それぞれのカラーフィルター基板をラビング処理し、シール剤をディスペンス法により塗布して、ホットプレートを用いて90℃で10分間加熱した。一方、ガラス基板上にTFTアレイを形成した基板も同様に中性洗剤で洗浄した後、配向膜を塗布し、加熱した。その後、直径5.5μmの球状スペーサーを散布し、シール剤を塗布したそれぞれのカラーフィルター基板とTFT基板を重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら160℃で90分間加熱して、シール剤を硬化させてセルを得た。それぞれのセルを120℃の温度、13.3Paの圧力下で4時間放置し、続いて、窒素中で0.5時間放置した後に、再度真空下において液晶化合物を充填した。液晶化合物の充填は、セルをチャンバーに入れて、室温で13.3Paの圧力まで減圧した後、液晶注入口を液晶に漬けて、窒素を用いて常圧に戻すことにより行った。液晶充填後、紫外線硬化樹脂により、液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの2枚のガラス基板の外側に貼り付け、セルを完成させた。さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。
(Production of liquid crystal display device)
Each obtained color filter substrate was washed with a neutral detergent, and then an alignment film made of polyimide resin was applied by a printing method and heated at 250 ° C. for 10 minutes using a hot plate. The thickness of the polyimide resin alignment film after heating was 0.07 μm. Thereafter, each color filter substrate was rubbed, a sealant was applied by a dispensing method, and heated at 90 ° C. for 10 minutes using a hot plate. On the other hand, the substrate on which the TFT array was formed on the glass substrate was similarly washed with a neutral detergent, and then an alignment film was applied and heated. After that, a spherical spacer with a diameter of 5.5 μm is sprayed, and each color filter substrate coated with the sealing agent and the TFT substrate are overlapped and heated in an oven at 160 ° C. for 90 minutes to cure the sealing agent. I got a cell. Each cell was allowed to stand for 4 hours at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 13.3 Pa. Subsequently, after standing for 0.5 hours in nitrogen, the liquid crystal compound was filled again under vacuum. The liquid crystal compound was filled by placing the cell in a chamber and reducing the pressure to 13.3 Pa at room temperature, then immersing the liquid crystal inlet in liquid crystal and returning to normal pressure using nitrogen. After filling the liquid crystal, the liquid crystal injection port was sealed with an ultraviolet curable resin. Next, a polarizing plate was attached to the outside of the two glass substrates of the cell to complete the cell. Further, the obtained cell was modularized to complete a liquid crystal display device.

得られた液晶表示装置を観察した結果、実施例1〜9および実施例11で得られたブラックマトリクス基板を備える液晶表示装置では、反射色度及び反射率ともに低いため、外光を照らした場合でも表示特性が良好であった。実施例10で得られたブラックマトリクス基板を備える液晶表示装置については概ね良好であったが、ブラックマトリクスのパターンにずれが生じていたため若干暗く感じられた。一方、比較例1及び比較例3で得られたブラックマトリクス基板を備える液晶表示装置では、反射色度及び反射率ともに高いため、外光を照らした場合に黒表示が浮いているように観察され、表示品位が劣るものであった。   As a result of observing the obtained liquid crystal display device, when the liquid crystal display device including the black matrix substrate obtained in Examples 1 to 9 and Example 11 is low in both reflection chromaticity and reflectance, it is exposed to external light. However, the display characteristics were good. The liquid crystal display device provided with the black matrix substrate obtained in Example 10 was generally good, but it seemed slightly dark because of a shift in the black matrix pattern. On the other hand, in the liquid crystal display device provided with the black matrix substrate obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 3, since the reflection chromaticity and the reflectance are both high, the black display is observed to float when illuminated by external light. The display quality was inferior.

10 : 透明基板
11 : 樹脂BM(樹脂ブラックマトリクス)
21 : 遮光層(A)
22 : 遮光層(B)
20 : カラーフィルター基板
23 : 画素
24 : 画素
25 : 画素
26 : オーバーコート膜
28 : 透明電極
29 : 有機EL層
30 : 背面電極層
31 : 絶縁膜
32 : 基板
33 : 取り出し電極
40 : 有機EL素子
10: Transparent substrate 11: Resin BM (resin black matrix)
21: Light-shielding layer (A)
22: Light-shielding layer (B)
20: Color filter substrate 23: Pixel 24: Pixel 25: Pixel 26: Overcoat film 28: Transparent electrode 29: Organic EL layer 30: Back electrode layer 31: Insulating film 32: Substrate 33: Extraction electrode 40: Organic EL element

本発明のブラックマトリクス基板は、冷陰極管若しくはLED等の光源を用いた表示装置又は液晶表示装置用カラーフィルター基板、あるいは液晶表示装置に利用できる。   The black matrix substrate of the present invention can be used for a display device using a light source such as a cold cathode tube or LED, a color filter substrate for a liquid crystal display device, or a liquid crystal display device.

Claims (10)

順に、透明基板、遮光層(A)及び遮光層(B)を有し、
遮光層(A)の厚み当たりの光学濃度が、遮光層(B)の厚み当たりの光学濃度よりも低く、遮光層(A)が遮光材及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有する、ブラックマトリクス基板。
In order, it has a transparent substrate, a light shielding layer (A), and a light shielding layer (B),
The optical density per thickness of the light shielding layer (A) is lower than the optical density per thickness of the light shielding layer (B), and the light shielding layer (A) contains a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8. A black matrix substrate.
屈折率1.4〜1.8の微粒子は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる1種以上の微粒子である、請求項1記載のブラックマトリクス基板。   The fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 are at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, barium sulfate, calcium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, strontium carbonate, and sodium metasilicate. The black matrix substrate according to claim 1, which is a fine particle. 屈折率1.4〜1.8の微粒子がJIS P8148(2001)に準拠した方法で測定された白色度が30%以上である請求項1又は2記載のブラックマトリクス基板 3. The black matrix substrate according to claim 1, wherein fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8 have a whiteness measured by a method according to JIS P8148 (2001) of 30% or more. 透明基板が、ポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3いずれかのブラックマトリクス基板。
The black matrix substrate according to claim 1, wherein the transparent substrate is made of a polyimide resin.
請求項1〜4のいずれかのブラックマトリクス基板の遮光層(A)及び遮光層(B)がパターン形状を有しており、パターンの存在しない部分に、着色している画素が存在している、カラーフィルター基板。   The light-shielding layer (A) and the light-shielding layer (B) of the black matrix substrate according to any one of claims 1 to 4 have a pattern shape, and colored pixels are present in portions where no pattern exists. , Color filter substrate. 請求項5記載のカラーフィルター基板及び発光素子を有する発光デバイス。   A light emitting device comprising the color filter substrate according to claim 5 and a light emitting element. 発光素子が有機EL素子である請求項6記載の発光デバイス。   The light emitting device according to claim 6, wherein the light emitting element is an organic EL element. 順に、請求項5記載のカラーフィルター基板、液晶化合物及び対向基板を有する液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising the color filter substrate according to claim 5, a liquid crystal compound, and a counter substrate in order. 透明基板の上方に、
遮光材、及び屈折率1.4〜1.8の微粒子を含有する組成物の層を形成する工程、 その上方に、遮光材を含有する感光性樹脂組成物の層を形成する工程、
パターン露光を行い、現像液又は溶剤により上記2種の層をパターン加工する工程を有する請求項1〜4いずれかのブラックマトリクス基板の製造方法。
Above the transparent substrate,
A step of forming a layer of a composition containing a light shielding material and fine particles having a refractive index of 1.4 to 1.8, a step of forming a layer of a photosensitive resin composition containing a light shielding material above the layer,
The method for producing a black matrix substrate according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of performing pattern exposure and patterning the two kinds of layers with a developer or a solvent.
請求項9記載の方法によりブラックマトリクス基板を製造した後、パターンの存在しない部分に画素を設ける工程を有するカラーフィルターの製造方法。

A method for manufacturing a color filter, comprising: a step of providing a pixel in a portion where no pattern exists after a black matrix substrate is manufactured by the method according to claim 9.

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