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JP4166302B2 - Color filter and manufacturing method thereof - Google Patents

Color filter and manufacturing method thereof Download PDF

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JP4166302B2
JP4166302B2 JP21233797A JP21233797A JP4166302B2 JP 4166302 B2 JP4166302 B2 JP 4166302B2 JP 21233797 A JP21233797 A JP 21233797A JP 21233797 A JP21233797 A JP 21233797A JP 4166302 B2 JP4166302 B2 JP 4166302B2
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章 田村
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタに関するもので、特にブラックマトリクスの形成されたカラーフィルタ及びその製造方法ならびにその為の黒色感光性樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、カラーフィルタは液晶ディスプレイ装置を始めとする多くの分野にて広く用いられている。通常、カラーフィルタは赤、緑、青等の複数色の画素を透明基板上に配列したものである。
カラーフィルタにおいては、良好なコントラストの画像を得るために、各画素間に黒色のブラックマトリクスを形成することが行なわれている。このブラックマトリクスは、TFT駆動方式の液晶表示に用いられるトランジスターの誤動作を防ぐ効果も発揮する。
【0003】
通常、ブラックマトリクスはガラス基板上に微細パターンからなる金属薄膜で形成される。例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム等の金属あるいは金属化合物からなる薄膜を蒸着法やスパッタ法などの真空成膜法等で成膜した後、フォトリソグラフィ法、例えば、その薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、現像することによりレジストパターンを形成した後、エッチング工程、レジスト剥離工程を経て、微細なパターン状のブラックマトリクスを形成する方法が一般的である。
しかしながら、上記工程にて製造されたブラックマトリクスはその工程の複雑さから製造コストが非常に高く、その結果、これを用いるカラーフィルタのコストも高くなるという問題がある。
【0004】
また、金属薄膜として一般的に使用されている金属は、その表面の反射率が高いので、透過型の液晶ディスプレイに、この金属薄膜を用いたカラーフィルタを搭載した場合、強い外光がカラーフィルタに入射したときに、例えば、クロム薄膜の場合等は反射光が強いために、表示品位が著しく低下してしまうという問題がある。
そこで、このような金属薄膜を用いたブラックマトリクスの問題点を改善すべく、種々の方法が検討されており、例えば、ラジカル重合法を用い、かつカーボンブラックをアクリル樹脂に分散した黒色感光性樹脂組成物を用いてブラックマトリクスを形成する方法が提案されている。
この黒色感光性樹脂組成物を用いる方法であると、製造過程が簡略化してコストダウンを図れる上、反射による表示品位の低下がないという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、黒色感光性樹脂組成物においてはその分散安定性を維持する為、カーボンブラックの添加量をあまり多くすることはできない。その為、十分な遮光性を得るためには、約1μm以上の膜厚を必要としてしまう。その結果、位置合わせのマージンである複数色画素との重なりの部分に、凸状の突起が形成されてしまい、表示ムラの原因になったり、パネル点灯時にショートする等の問題があった。
また、ラジカル重合法を用いてブラックマトリクスの形成を行う際、カーボンブラックは、紫外線照射時に光重合系感光性樹脂が用いる光重合開始剤が発生させたラジカルを捕捉してしまう性質を有する。したがって、黒色顔料は光重合を阻害し、経済的な露光量における充分な画素形成を困難なものとし、現像時のパターンの剥離や多量の露光量を要する等の不都合がある。
【0006】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、膜厚が薄くても光を遮光するのに充分な濃度を持ち、反射率が低く、膜強度が高く、複教色画素との重なり部分における凸状の突起を低下し、かつ、低露光量でブラックマトリクスが形成できる黒色感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、黒色感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、乾燥する黒色樹脂層形成工程と、該黒色樹脂層側から黒色樹脂層をパターン露光する露光工程と、該露光済みの黒色樹脂層を加熱する加熱工程と、該加熱後の黒色樹脂層を現像する現像工程とを有し、
前記黒色感光性樹脂組成物が、架橋剤、光酸発生剤、ヒドロキシスチレンのホモポリマー及びカーボンブラックを含有し、かつ前記カーボンブラックは高分子化合物によりグラフト化され
前記高分子化合物が、メチルメタクリレート・2−ヒドロキシエチルメタクリレート・グリシジルメタクリレートの共重合体マクロモノマーに、スチレンと2−ヒドロキシエチルメタクリレートとイソプロペニルオキサゾリンを重合して得た、オキサゾリン基を有する高分子化合物であることを特徴とする。
また、カーボンブラックとしてはpH7以下のものが望ましい。
本発明のカラーフィルタは、上記カラーフィルタの製造方法により製造され、ブラックマトリクスと、複数色画素とが透明基板上に形成されているものである
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明においてカラーフィルタのブラックマトリクスとなる黒色感光性樹脂組成物は、架橋可能な樹脂系材料と架橋剤と光酸発生剤とポリマーグラフト化されたカーボンブラックとを含有してなる。
【0009】
架橋可能な樹脂系材料は、架橋点となりうるOH基を含有しかつアルカリ性水溶液可溶性である高分子化合物が好適である。架橋可能な樹脂系材料としては、フェノールノボラック、p−ヒドロキシスチレンに代表されるフェノール類、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等のOH基を含むモノマーのホモポリマーあるいは共重合体が用いられる。共重合に使用できる他のモノマーとしては、スチレン、フェニルマレイミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ベンジルなどが挙げられる。
露光により発生した酸の存在下での加熱処理において、架橋剤のN−メチロール構造の部分と、OH基構造の部分とが脱水架橋反応を起こす。その結果、樹脂どうしの架橋により架橋密度が向上し、形成されたパターンの耐薬品性が大幅に向上する。
これらの架橋可能な樹脂系材料は10〜55重量%の範囲内で使用される。少なすぎると、感光機能の劣化、カーボンの凝集によるパターン形状の劣化、膜強度や密着性の不足などの問題が生じ、多すぎると遮光性が不足する。
【0010】
架橋剤としては、メチロール化尿素、尿素樹脂、メチロール化メラミン、ブチロール化メラミン、メチロール化グアナミンあるいはこれらの化合物のアルキルエーテルを用いることが可能である。熱安定性が優れている点からアルキルエーテル化物がより好ましい。このアルキルエーテルのアルキル基としては炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。特に、このアルキルエーテル化合物としては感度の点で優れているヘキサメチロールメラミンのアルキルエーテル化物がより好ましい。また、エポキシ基を2つ以上持つ化合物も用いることができる。
これらの架橋剤は4〜17重量%の範囲内で使用される。少なすぎると、感光特性に支障をきたし、多すぎると遮光性が不足する。
【0011】
光散発生剤としては、光源の発光に含まれる波長域において吸収があり、かつ、光吸収により酸を発生するトリハロメチル基含有トリアジン誘導体またはオニウム塩類が使用できる。特に感度に優れている点から、トリハロメチル基含有トリアジン誘導体が好ましい。
トリハロメチル基含有トリアジン誘導体としては、例えば2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4’−メトキシ−1’−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メチルチオフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどを挙げることができる。
【0012】
オニウム塩類としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルヨ−ドニウム−p−トルエンスルホナート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム−p−トルエンスルホナート等のジアリールヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トリエンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルチトラフルオロボレート、4−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロホスホネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロアルセネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロメタンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニル−p−トルエンスルホナート等のトリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。
【0013】
これらの光酸発生剤は、単独で、あるいは、混合して使用しても良い。たとえば、光吸収剤と酸発生剤の組み合わせ等が利用できる。
添加量は、架橋可能な樹脂系材料に対して、0.5〜40重量%が好ましい。40重量%を越えて添加した場合は、酸発生量が多すぎパターン露光後の加熱によって未露光部にも酸が拡散し架橋反応を起こし、解像性が低下してしまう原因となる。また、添加量が0.5重量%より少ない場合においては、酸発生量が乏しく、架橋反応が十分進行せず、パターンが形成できない。
【0014】
カーボンブラックをグラフト化するのに用いる高分子化合物は、カーボンブラック表面に存在する官能基と容易に反応しうる基を有するものである。この基の具体例としては、アジリジン基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基、珪素系加水分解性基、アミノ基等が挙げられ、高分子化合物には、これらの基が分子内に1種又は2種以上有する必要がある。特にカーボンブラック表面の官能基との反応性の面で、アジリジン基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基から選ばれる1種又は2種以上の基を有する高分子化合物が好ましい。より好ましくはアジリジン基、オキサゾリン基、N−ヒドロキシアルキルアミド基から選ばれる1種又は2種以上の基を有する高分子化合物である。
カーボンブラックと高分子化合物を反応させる場合には、反応を阻害しない限りにおいて、反応系に該高分子化合物以外のポリマー成分、モノマー、有機溶剤等の物質が存存してもよい。
高分子化合物はカーボンブラックの10〜100重量%、好ましくは20〜60重量%含有することが必要である。10重量%以下ではグラフトの効果即ち膜強度の向上がなく、100重量%以上では感光性に障害がでたり、光学濃度が不足する。
カーボンブラックとしてはpHが7以下好ましくは、pH5以下が好ましい。pHが7より高いと、グラフトの効果、即ち膜強度の向上が認められない。
【0015】
これらの各成分からなる本発明の黒色感光性樹脂組成物には、更に分散時の作業性を向上させるため、希釈溶剤として、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、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコール、シクロヘキサノン、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、乳酸エステル類等の有機溶剤を用いてもよい。
また、本発明の効果を損なわない範囲内で各種の添加剤等を配合することもできる。
本発明における黒色感光性樹脂組成物は、上述したこれらの材料を、2本ロールミル、3本ロールミル、サンドミル、ペイントコンディジョナー等の分散機を用いて混練すれば良い。
【0016】
以上のように本発明においては、架橋可能な樹脂系材料、架橋剤及び光酸発生剤を用いることにより、高感度の黒色感光性樹脂組成物が得られる。また、グラフト化されたカーボンブラックを用いることにより、膜強度が優れ且つ高遮光性のブラックマトリクスが得られる。光酸発生剤から発生する酸を利用し架橋する感光性樹脂組成物を用いることにより、感度特性曲線の傾きが大きくなり、ある露光量以上の領域で急に現像後の残膜率が大きくなるため、低露光量にて所定の膜厚を得る作用が発現する。これらの作用により従来のラジカル重合型黒色感光性樹脂組成物を用いた場合のように多量の紫外線で黒色感光性樹脂層の内部まで硬化させる必要がなく、低露光量にて所定のブラックマトリクスを形成することが可能となる。
【0017】
本発明のカラーフィルタは、上述した黒色感光性樹脂組成物からなるブラックマトリクスと複数色画素とが透明基板上に形成されてなるものである。
すなわち、例えば図1に示すように、透明基板1上に、所定パターン状にブラックマトリクス5,5,・・・が形成され、さらに複数色画素7が形成されてカラーフィルタが構成される。
本発明の黒色感光性樹脂組成物からなるブラックマトリクス5であると、遮光性が高い為、ブラックマトリクス5の膜厚Tbを薄くすることができ、複数色画素の膜厚Tcの半分以下とすることができる。
この種のカラーフィルタにおいては、各複数色画素7とブラックマトリクス5との間に間隙が形成されないように、ブラックマトリクス5上に複数色画素7が僅かに重複するように形成される。そして、この重複部分が突起8,8,・・・となるが、本発明のカラーフィルタであると、従来のカラーフィルタと比べて、ブラックマトリクス5の膜厚がきわめて薄いので、突起8の高さを低下せしめることができる。その結果、対向基板とのショートを防止できる。
【0018】
ブラックマトリクスは例えば次のようにして形成され得る。
まず、図2(a)に示すように、ガラス板またはプラスチック板若しくはプラスチックフィルム等からなる透明基板1上に、黒色感光性樹脂組成物をスピンナー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法等を用いて均一に塗布し、乾燥して黒色樹脂層2を形成する。尚、黒色樹脂層2と透明基板1を密着させる場合には、70℃〜100℃程度の熱を加えてもかまわない。
次に、図2(b)に示すように、マスクパターン3を用いて紫外線を照射してパターン露光を行い、ブラックマトリクスとする箇所にのみ酸を発生させる。露光に用いる光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯等が適当である。
次に、図2(c)に示すように、透明基板1をホットプレート4上に載せ、温度70℃〜150℃、時間15秒〜5分の加熱処理にて酸の触媒反応を利用して、黒色樹脂層2の複数色画素間隙部6,6,・・・のみ架橋反応を起こさせる。
そして、アルカリ現像液を用いて、未架橋部の黒色樹脂を除去して、図2(d)に示すように、所定パターン形状のブラックマトリクス5を形成する。現像液には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機アルカリ溶液、トリエチルアミン等のアルキルアミン類、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド等の第4級アンモニウム塩等が適用できる。
カラーフィルタとするには、さらに所定の複数色画素を所定形状に形成すれば良い。複数色画素の形成は、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等の周知の方法を適用すれば良い。
【0019】
【実施例】
[実施例1]
〔黒色感光性樹脂分散液の調製例〕
(調製工程1)
攪拌羽根、不活性ガス導入管、還流冷却管、温度計および滴下漏斗を備え付けたセパラブルフラスコに溶剤として、トルエン80部、メチルエチルケトン20部を仕込み、さらに、メチルメタクリレート(MMA)85部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)15部、チオグリコール酸4.3部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)2部の混合溶液を4時間かかって連続的に滴下して重合を行った。その後、同温度で3時間かかって加熱した後、95℃で2時間熟成を行い、重合を終了した。
この反応液200部に対してグリシジルメタクリレート(GMA)を8.5部(1.3倍当量/COOH)、触媒としてテトラブチルアンモニウムブロマイドを1.3部及び重合禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル0.04部を加え、反応温度85〜90℃にて10時間反応させた。
これをn−ヘキサンに再沈後、50℃にて2日間減圧乾燥させ片末端メタクリレート型のMMA−HEMA共重合体マクロモノマーを得た。
【0020】
(調製工程2)
上記調製工程1で得られたマクロモノマーを50部と、スチレン(St)25部、HEMAを20部、イソプロペニルオキサゾリン(IP0)5部、開始剤としてAIBN3部を、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGM−Ac)100部に溶解させ、重合性単量体組成物を得た。
調製工程1で用いたものと同様のセパラブルフラスコにPGM−Acを50部仕込み、80℃に昇温した。滴下漏斗に上記重合性単量体組成物を仕込み温度を80℃に保持させながら、3時間にわたり滴下を行った後、さらに同温度にて2時間重合反応を続けた。その後、110℃に昇温し2時間熟成反応を行い、反応性の基としてオキサゾリン基を有する高分子化合物(不揮発分40%)の溶液を得た。
【0021】
(調製工程3)
攪拌羽根、冷却管、温度センサーを備えたセパラブルフラスコに、カーボンブラックを30部、上記調製工程2で得られた高分子化合物の溶液を22.5部、PGM−Acを97.5部及びジルコニアビーズ800部を仕込んだ。回転数600rpmで攪拌しながら100℃で3時間反応させた。冷却した後、ビーズとの分離を行いカーボンブラック含有量20%のカーボンブラックグラフトポリマー(GCB)分散体を得た。
【0022】
(調製工程4)
上記調製工程3で得られたGCB分散体150部に対して、無水トリメリット酸(重量平均分子量192.13)3.59部、触媒として1,8−ジアザピシクロ[5,4,0]−ウンデセン(DBU)0.09部を添加し80℃の温度にて1時間反応を行い、カルボキシル基を含有したGCB分散体を得た。
【0023】
(調製工程5)
上記調製工程4で得られたGCB分散体を300部、樹脂系材料としてポリヒドロキシスチレン(重量平均分子量5000)24部、架橋剤として三和ケミカル社製「ニッカラックMW-30M」を10部、光酸発生剤としてみどり化学社製「TAZ-104」を6部、溶剤としてPGM−Acを260部、さらにガラスビーズを500gをガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーにより2時間分散し黒色感光性樹脂分散液を調製した。
【0024】
〔ブラックマトリクスの形成〕
上記得られた黒色感光性樹脂分散液をスピンナーにより760rpm、5秒で塗布し、乾燥し、透明ガラス基板上に均一な黒色樹脂層を形成した。
3kW超高圧水銀灯により100mJ/cm2の露光量で、マスタパターンを介して露光を行った。
その後、ホットプレートを用いて90℃で1分間加熱した。
0.1%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、基板を回転させながらシャワーを噴霧する方式で60秒間現像し、非露光部の黒色感光性樹脂層を除去した。最後にオーブン中にて230℃で1時間加熱しブラックマトリクスを得た。
【0025】
[実施例2]
上述した実施例1における調製工程5において、調製工程4で得られたGCB分散体を300部、樹脂系材料としてポリヒドロキシスチレン(重量平均分子量5000)14部、架橋剤として三和ケミカル社製「ニッカラックMW-30M」を6部、光酸発生剤としてみどり化学社製「TAZ-104」を6部、溶剤としてPGM−Acを250部、さらにガラスビーズを500gをガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーにより2時間分散し黒色感光性樹脂分散液を作製したこと以外は実施例1と同様にして透明基板上にブラックマトリクスを形成した。
【0026】
[比較例]
〔黒色感光性樹脂組成物の調製〕
メタクリル酸ブチル(BMA)を50部、MMA30部、メタクリル酸(MAA)を20部からなるアクリル樹脂の30%エチルセロソルブ溶液100gに、カーボンブラック45g、分散剤として「ソルスパース#5000」(ゼネカ社製)を3g加えて3本ロールミルで十分混練して作製した黒色樹脂組成物100gに対して、光重合性モノマーとして、東洋合成社製の「アロニクスM310」を10g、光重合性開始剤としてチバガオギー社製の「イルガキュア907」を7g加えて、エチルセロソルブで固形分20%になるように希釈して感光性黒色樹脂組成物を調製した。
【0027】
〔黒色感光性樹脂層の形成〕
透明基板上に上記得られた黒色感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて1000rpmで10秒間スピンコートし、クリーンオーブンを用いて70℃で20分間乾燥させた。続いてフォトマスクを介して超高圧水銀灯を用いて150mJ/cm2で露光し、23℃の1%炭酸ナトリウム水溶液に90秒間浸漬して現像した。最後にオーブン中にて230℃で1時間加熱しブラックマトリクスを得た。
【0028】
以上の実施例1,2及び比較例に関し、遮光性についての光学濃度、基板との密着性、保存安定性について試験した。結果を表1に示した。
光学濃度は、ブラックマトリクスの膜厚1.0μm当りのものである。
密着性は、プレシャークッカー試験器を用いて120℃、100%RH、2気圧の条件にて50時間放置後、JIS K5400に準じた基盤目付着性試験方法にて行った。100個当りの剥離した個数を求めた。
保存安定性は、黒色感光性樹脂組成物の粘度および所定膜厚を現像するのに必要な時間についての経時変化を2ヵ月間にわたって数回測定したもので、初期値からの変化量の小さいものを良好とし、変化量の大きいものを不良と評価した。尚、黒色感光性樹脂組成物は、密閉容器に入れて23.0℃にて保存した。粘度の測定にはE型粘度計を使用した。
【0029】
【表1】

Figure 0004166302
【0030】
表1から、化学増幅型の実施例1,2の黒色感光性樹脂組成物であると、少ない露光量で十分で感度が高く、かつ、遮光性に優れ、基板との密着性が良好な上、保存安定性にも優れていることが明らかである。
【0031】
【発明の効果】
本発明の黒色感光性樹脂組成物は、γ値が高く高感度レジストのため、実用レベルの露光量でブラックマトリクスを形成できる。またカーボンブラックに高分子化合物が化学結合しているため樹脂のみが現像液等で流出することがなく、ブラックマトリクスの膜強度が極めて高いものである。
さらにpHが7以下のカーボンブラックであると膜強度が特に高い。
この黒色感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタであると、ブラックマトリクスの光反射率光は低く表示品位が高く、また、遮光性が高いのでブラックマトリクスの膜厚を薄くすることができ、複数色画素との重なりの部分に形成される突起の高さを低く抑えることができ、表示ムラや、パネル点灯時のショートを防止できる。
また、本発明の黒色感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタの製造方法は、簡易でかつ少ない露光量で製造されるので、製造コストの低いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 カラーフィルタの一例の断面図である。
【図2】 ブラックマトリクスの製造過程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 透明基板
2 黒色感光性樹脂組成物
3 マスクパターン
4 ホットプレート
5 ブラックマトリクス
7 複数色画素[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter used in a liquid crystal display or the like, and more particularly to a color filter having a black matrix formed thereon, a method for producing the same, and a black photosensitive resin composition therefor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, color filters have been widely used in many fields including liquid crystal display devices. Usually, the color filter is a pixel in which pixels of a plurality of colors such as red, green, and blue are arranged on a transparent substrate.
In the color filter, in order to obtain an image with good contrast, a black black matrix is formed between the pixels. This black matrix also exhibits an effect of preventing malfunction of a transistor used for a TFT drive type liquid crystal display.
[0003]
Usually, the black matrix is formed of a metal thin film having a fine pattern on a glass substrate. For example, after forming a thin film made of a metal or a metal compound such as chromium, nickel, and aluminum by a vacuum film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method, a photolithography method, for example, applying a photoresist on the thin film, In general, a resist pattern is formed by drying, irradiating with ultraviolet rays through a photomask, and developing, and then a black matrix having a fine pattern is formed through an etching step and a resist stripping step.
However, the black matrix manufactured in the above process has a problem that the manufacturing cost is very high due to the complexity of the process, and as a result, the cost of the color filter using the black matrix increases.
[0004]
In addition, the metal generally used as a metal thin film has a high surface reflectance. Therefore, when a color filter using this metal thin film is mounted on a transmissive liquid crystal display, strong external light is applied to the color filter. For example, in the case of a chrome thin film, since the reflected light is strong, the display quality is remarkably deteriorated.
Therefore, various methods have been studied in order to improve the problems of the black matrix using such a metal thin film. For example, a black photosensitive resin using a radical polymerization method and carbon black dispersed in an acrylic resin. A method of forming a black matrix using a composition has been proposed.
The method using this black photosensitive resin composition is advantageous in that the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced, and there is no deterioration in display quality due to reflection.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the black photosensitive resin composition, the amount of carbon black added cannot be increased so as to maintain the dispersion stability. Therefore, in order to obtain a sufficient light shielding property, a film thickness of about 1 μm or more is required. As a result, convex protrusions are formed in the overlapping portions with the plurality of color pixels, which are alignment margins, causing problems such as display unevenness and short-circuiting when the panel is lit.
Further, when the black matrix is formed using the radical polymerization method, carbon black has a property of capturing radicals generated by the photopolymerization initiator used by the photopolymerization type photosensitive resin when irradiated with ultraviolet rays. Accordingly, the black pigment has a disadvantage that it inhibits photopolymerization, makes it difficult to form sufficient pixels at an economical exposure amount, removes a pattern during development, and requires a large amount of exposure.
[0006]
The present invention has been made to solve such problems, and has a density sufficient to block light even when the film thickness is thin, low reflectance, high film strength, and multi-colored color. An object of the present invention is to provide a black photosensitive resin composition capable of reducing a convex protrusion at an overlapping portion with a pixel and forming a black matrix with a low exposure amount, a color filter using the same, and a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a color filter of the present invention includes a black resin layer forming step of applying and drying a black photosensitive resin composition on a transparent substrate, an exposure step of pattern exposure of the black resin layer from the black resin layer side, A heating step of heating the exposed black resin layer, and a development step of developing the heated black resin layer,
The black photosensitive resin composition contains a crosslinking agent, a photoacid generator, a homopolymer of hydroxystyrene and carbon black, and the carbon black is grafted with a polymer compound ,
A polymer compound having an oxazoline group obtained by polymerizing styrene, 2-hydroxyethyl methacrylate and isopropenyl oxazoline on a copolymer macromonomer of methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and glycidyl methacrylate. It is characterized by being.
Carbon black having a pH of 7 or less is desirable.
The color filter of the present invention is manufactured by the above-described color filter manufacturing method, and a black matrix and a plurality of color pixels are formed on a transparent substrate .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the black photosensitive resin composition that serves as the black matrix of the color filter contains a crosslinkable resin material, a crosslinking agent, a photoacid generator, and polymer-grafted carbon black.
[0009]
The crosslinkable resin-based material is preferably a polymer compound that contains an OH group that can serve as a crosslinking point and is soluble in an alkaline aqueous solution. Examples of crosslinkable resin materials include phenol novolac, phenols typified by p-hydroxystyrene, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and fumaric acid. A homopolymer or copolymer of a monomer containing an OH group is used. Other monomers that can be used for copolymerization include styrene, phenylmaleimide, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, benzyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, benzyl methacrylate, and the like. It is done.
In the heat treatment in the presence of an acid generated by exposure, the N-methylol structure portion of the crosslinking agent and the OH group structure portion cause a dehydration crosslinking reaction. As a result, the crosslink density between the resins improves the crosslink density, and the chemical resistance of the formed pattern is greatly improved.
These crosslinkable resin materials are used in the range of 10 to 55% by weight. When the amount is too small, problems such as deterioration of the photosensitive function, deterioration of the pattern shape due to carbon aggregation, and insufficient film strength and adhesion occur, and when the amount is too large, the light shielding property is insufficient.
[0010]
As the crosslinking agent, methylolated urea, urea resin, methylolated melamine, butyrololized melamine, methylolated guanamine, or alkyl ethers of these compounds can be used. From the viewpoint of excellent thermal stability, alkyl etherified products are more preferable. The alkyl group of this alkyl ether is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. In particular, the alkyl ether compound is more preferably an alkyl etherified product of hexamethylolmelamine which is excellent in sensitivity. A compound having two or more epoxy groups can also be used.
These crosslinking agents are used in the range of 4 to 17% by weight. If the amount is too small, the photosensitive characteristics will be hindered. If the amount is too large, the light-shielding property will be insufficient.
[0011]
As the light scattering agent, trihalomethyl group-containing triazine derivatives or onium salts that absorb in the wavelength range included in the light emission of the light source and generate an acid by light absorption can be used. In particular, a triazine derivative containing a trihalomethyl group is preferable because of excellent sensitivity.
Examples of trihalomethyl group-containing triazine derivatives include 2,4,6-tris (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2 -Phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-chlorophenyl) -4, 6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4′-methoxy-1′-naphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methylthiophenyl) -4 , 6-bis (trichloromethyl) -s-triazine and the like.
[0012]
Onium salts include diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluorophosphonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoroacetate, diphenyliodonium-p-toluenesulfonate, 4-methoxyphenyl Phenyliodonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenylphenyliodonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenylphenyliodonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenylphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxyphenylphenyliodonium trifluoroacetate, 4- Methoxy Phenyliodonium-p-toluenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluoro Arsenate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoroacetate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium-p-toluenesulfonate, etc. Diaryl iodonium salt, triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluorophosphonate, triphenylsulfonium hexafluoroarsenate, triphenylsulfo Umum trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoroacetate, triphenylsulfonium-p-toluenesulfonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexa Fluoroarsenate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium-p-trienesulfonate, 4-phenylthiophenyldiphenyltitafluoroborate, 4- Phenylthiophenyldiphenylhexafluorophosphone Triphenyl such as 4-phenylthiophenyldiphenylhexafluoroarsenate, 4-phenylthiophenyldiphenyltrifluoromethanesulfonate, 4-phenylthiophenyldiphenyltrifluoroacetate, 4-phenylthiophenyldiphenyl-p-toluenesulfonate A reel sulfonium salt etc. are mentioned.
[0013]
These photoacid generators may be used alone or in combination. For example, a combination of a light absorber and an acid generator can be used.
The addition amount is preferably 0.5 to 40% by weight based on the crosslinkable resin material. If the amount exceeds 40% by weight, the amount of acid generated is too large, and the acid diffuses in the unexposed areas due to heating after pattern exposure to cause a crosslinking reaction, resulting in a decrease in resolution. On the other hand, when the addition amount is less than 0.5% by weight, the acid generation amount is insufficient, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently, and a pattern cannot be formed.
[0014]
The polymer compound used for grafting carbon black has a group that can easily react with a functional group present on the surface of carbon black. Specific examples of this group include an aziridine group, an oxazoline group, an N-hydroxyalkylamide group, an epoxy group, a thioepoxy group, an isocyanate group, a vinyl group, an acrylic group, a methacryl group, a silicon hydrolyzable group, and an amino group. In the polymer compound, these groups need to have one kind or two or more kinds in the molecule. In particular, in terms of reactivity with the functional group on the surface of carbon black, it is highly reactive having one or more groups selected from an aziridine group, an oxazoline group, an N-hydroxyalkylamide group, an epoxy group, a thioepoxy group, and an isocyanate group. Molecular compounds are preferred. More preferred are polymer compounds having one or more groups selected from an aziridine group, an oxazoline group, and an N-hydroxyalkylamide group.
When carbon black and a polymer compound are reacted, substances such as a polymer component, a monomer, and an organic solvent other than the polymer compound may exist in the reaction system as long as the reaction is not inhibited.
The polymer compound needs to be contained in an amount of 10 to 100% by weight, preferably 20 to 60% by weight of carbon black. If it is 10% by weight or less, there is no effect of grafting, that is, film strength is improved, and if it is 100% by weight or more, the photosensitivity is impaired or the optical density is insufficient.
Carbon black has a pH of 7 or less, preferably 5 or less. When the pH is higher than 7, the effect of grafting, that is, the improvement of the film strength is not recognized.
[0015]
The black photosensitive resin composition of the present invention comprising these components is further diluted with ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, ethyl carbitol, ethyl to improve workability during dispersion. Organic solvents such as carbitol acetate, diethylene glycol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and lactic acid esters may be used.
Moreover, various additives etc. can also be mix | blended within the range which does not impair the effect of this invention.
The black photosensitive resin composition in the present invention may be prepared by kneading these materials described above using a dispersing machine such as a two-roll mill, a three-roll mill, a sand mill, or a paint conditioner.
[0016]
As described above, in the present invention, a highly sensitive black photosensitive resin composition can be obtained by using a crosslinkable resin material, a crosslinking agent, and a photoacid generator. Further, by using the grafted carbon black, a black matrix having excellent film strength and high light shielding properties can be obtained. By using a photosensitive resin composition that crosslinks using an acid generated from a photoacid generator, the slope of the sensitivity characteristic curve increases, and the residual film ratio after development suddenly increases in a region above a certain exposure amount. Therefore, the effect of obtaining a predetermined film thickness with a low exposure amount is exhibited. By these actions, it is not necessary to cure the black photosensitive resin layer with a large amount of ultraviolet rays as in the case of using a conventional radical polymerization type black photosensitive resin composition, and a predetermined black matrix can be formed at a low exposure amount. It becomes possible to form.
[0017]
The color filter of the present invention comprises a black matrix made of the above-described black photosensitive resin composition and a plurality of color pixels formed on a transparent substrate.
That is, for example, as shown in FIG. 1, black matrices 5, 5,... Are formed in a predetermined pattern on a transparent substrate 1, and a plurality of color pixels 7 are formed to constitute a color filter.
Since the black matrix 5 made of the black photosensitive resin composition of the present invention has a high light shielding property, the film thickness Tb of the black matrix 5 can be reduced, and the film thickness Tc should be less than half the film thickness Tc of a plurality of color pixels. be able to.
In this type of color filter, the plurality of color pixels 7 are formed on the black matrix 5 so as to slightly overlap so that no gap is formed between each of the plurality of color pixels 7 and the black matrix 5. These overlapping portions become protrusions 8, 8,... In the color filter of the present invention, since the film thickness of the black matrix 5 is extremely thin compared to the conventional color filter, the height of the protrusions 8 is high. Can be reduced. As a result, a short circuit with the counter substrate can be prevented.
[0018]
The black matrix can be formed as follows, for example.
First, as shown in FIG. 2 (a), a black photosensitive resin composition is applied to a transparent substrate 1 made of a glass plate, a plastic plate, a plastic film or the like by a spinner method, a bar coating method, a roll coating method, a curtain coating method. Etc. are applied uniformly and dried to form the black resin layer 2. In the case where the black resin layer 2 and the transparent substrate 1 are brought into close contact with each other, heat of about 70 ° C. to 100 ° C. may be applied.
Next, as shown in FIG. 2B, pattern exposure is performed by irradiating ultraviolet rays using the mask pattern 3 to generate an acid only at a portion where a black matrix is formed. As a light source used for exposure, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, or the like is appropriate.
Next, as shown in FIG.2 (c), the transparent substrate 1 is mounted on the hotplate 4, and the catalytic reaction of an acid is utilized by the heat processing for the temperature of 70 to 150 degreeC, and the time for 15 second to 5 minutes. Only the multi-color pixel gaps 6, 6,... Of the black resin layer 2 cause a crosslinking reaction.
Then, using an alkali developer, the black resin in the uncrosslinked portion is removed to form a black matrix 5 having a predetermined pattern shape as shown in FIG. Examples of the developer include inorganic alkali solutions such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and potassium carbonate, alkylamines such as triethylamine, alcohol amines such as triethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide. A quaternary ammonium salt or the like can be applied.
In order to obtain a color filter, a predetermined plurality of color pixels may be formed in a predetermined shape. For the formation of the multi-color pixel, a known method such as a dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, or an electrodeposition method may be applied.
[0019]
【Example】
[Example 1]
[Preparation example of black photosensitive resin dispersion]
(Preparation process 1)
A separable flask equipped with a stirring blade, an inert gas introduction tube, a reflux condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 80 parts of toluene and 20 parts of methyl ethyl ketone as a solvent, and further 85 parts of methyl methacrylate (MMA), 2- Polymerization was carried out by continuously dropping a mixed solution of 15 parts of hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 4.3 parts of thioglycolic acid and 2 parts of azobisisobutyronitrile (AIBN) over 4 hours. Then, after heating at the same temperature for 3 hours, aging was performed at 95 ° C. for 2 hours to complete the polymerization.
To 200 parts of the reaction solution, 8.5 parts (1.3 equivalents / COOH) of glycidyl methacrylate (GMA), 1.3 parts of tetrabutylammonium bromide as a catalyst, and hydroquinone monomethyl ether 0.04 as a polymerization inhibitor Part was added and reacted at a reaction temperature of 85-90 ° C. for 10 hours.
This was reprecipitated in n-hexane and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 2 days to obtain a one-end methacrylate type MMA-HEMA copolymer macromonomer.
[0020]
(Preparation process 2)
50 parts of the macromonomer obtained in the above preparation step 1, 25 parts of styrene (St), 20 parts of HEMA, 5 parts of isopropenyl oxazoline (IP0), 3 parts of AIBN as an initiator, and propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent (PGM-Ac) was dissolved in 100 parts to obtain a polymerizable monomer composition.
50 parts of PGM-Ac was charged in a separable flask similar to that used in Preparation Step 1, and the temperature was raised to 80 ° C. The above polymerizable monomer composition was charged into a dropping funnel and dropped at a temperature of 80 ° C. for 3 hours, and then the polymerization reaction was continued for 2 hours at the same temperature. Thereafter, the temperature was raised to 110 ° C. and an aging reaction was carried out for 2 hours to obtain a solution of a polymer compound having an oxazoline group as a reactive group (nonvolatile content: 40%).
[0021]
(Preparation process 3)
In a separable flask equipped with a stirring blade, a condenser, and a temperature sensor, 30 parts of carbon black, 22.5 parts of the polymer compound solution obtained in the above preparation step 2, 97.5 parts of PGM-Ac, and 800 parts of zirconia beads were charged. The reaction was carried out at 100 ° C. for 3 hours with stirring at a rotational speed of 600 rpm. After cooling, separation from the beads was performed to obtain a carbon black graft polymer (GCB) dispersion having a carbon black content of 20%.
[0022]
(Preparation process 4)
With respect to 150 parts of the GCB dispersion obtained in Preparation Step 3, 3.59 parts of trimellitic anhydride (weight average molecular weight 192.13) and 1,8-diazapicyclo [5,4,0] -undecene as a catalyst (DBU) 0.09 part was added and reacted at a temperature of 80 ° C. for 1 hour to obtain a GCB dispersion containing a carboxyl group.
[0023]
(Preparation process 5)
300 parts of the GCB dispersion obtained in the above preparation step 4, 24 parts of polyhydroxystyrene (weight average molecular weight 5000) as a resin material, 10 parts of “Nikkarak MW-30M” manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd. as a crosslinking agent, 6 parts of "TAZ-104" manufactured by Midori Chemical Co., Ltd. as a photoacid generator, 260 parts of PGM-Ac as a solvent, and 500 g of glass beads are placed in a glass bottle and dispersed in a glass shaker for 2 hours by a black photosensitive resin dispersion. Was prepared.
[0024]
[Formation of black matrix]
The obtained black photosensitive resin dispersion was applied with a spinner at 760 rpm for 5 seconds and dried to form a uniform black resin layer on the transparent glass substrate.
Exposure was performed through a master pattern with a 3 kW ultra-high pressure mercury lamp at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 .
Then, it heated at 90 degreeC for 1 minute using the hotplate.
Using a 0.1% aqueous sodium hydroxide solution, development was performed for 60 seconds by spraying a shower while rotating the substrate, and the black photosensitive resin layer in the non-exposed area was removed. Finally, it was heated in an oven at 230 ° C. for 1 hour to obtain a black matrix.
[0025]
[Example 2]
In the preparation step 5 in Example 1 described above, 300 parts of the GCB dispersion obtained in the preparation step 4, 14 parts of polyhydroxystyrene (weight average molecular weight 5000) as a resin-based material, and Sanwa Chemical's “ 6 parts of “Nickerac MW-30M”, 6 parts of “TAZ-104” manufactured by Midori Chemical Co., Ltd. as a photoacid generator, 250 parts of PGM-Ac as a solvent, and 500 g of glass beads in a glass jar A black matrix was formed on the transparent substrate in the same manner as in Example 1 except that a black photosensitive resin dispersion was prepared by dispersing for 2 hours.
[0026]
[Comparative example]
[Preparation of black photosensitive resin composition]
To 100 g of a 30% ethyl cellosolve solution of acrylic resin consisting of 50 parts of butyl methacrylate (BMA), 30 parts of MMA and 20 parts of methacrylic acid (MAA), 45 g of carbon black and “Solsperse # 5000” (manufactured by Zeneca) ) And 100 g of black resin composition prepared by sufficiently kneading with a three-roll mill, 10 g of “Aronix M310” manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd. as a photopolymerizable monomer, and Ciba Gaogie Co., Ltd. as a photopolymerizable initiator 7 g of “Irgacure 907” manufactured by the manufacturer was added and diluted with ethyl cellosolve to a solid content of 20% to prepare a photosensitive black resin composition.
[0027]
[Formation of black photosensitive resin layer]
The black photosensitive resin composition obtained above was spin-coated at 1000 rpm for 10 seconds on a transparent substrate and dried at 70 ° C. for 20 minutes using a clean oven. Then, it exposed at 150 mJ / cm < 2 > using the ultrahigh pressure mercury lamp through the photomask, and developed by immersing for 90 second in 23 degreeC 1% sodium carbonate aqueous solution. Finally, it was heated in an oven at 230 ° C. for 1 hour to obtain a black matrix.
[0028]
With respect to the above Examples 1 and 2 and Comparative Example, the optical density with respect to the light shielding property, the adhesion with the substrate, and the storage stability were tested. The results are shown in Table 1.
The optical density is per 1.0 μm thickness of the black matrix.
The adhesion was measured by a substrate adhesion test method according to JIS K5400 after leaving for 50 hours under conditions of 120 ° C., 100% RH and 2 atm using a pre-shear cooker tester. The number of peeled pieces per 100 pieces was determined.
Storage stability is a value obtained by measuring the change over time of the time required to develop the viscosity and the predetermined film thickness of the black photosensitive resin composition several times over a period of two months, and the amount of change from the initial value is small. Were evaluated as good, and those with large changes were evaluated as bad. The black photosensitive resin composition was stored in a sealed container at 23.0 ° C. An E-type viscometer was used for measuring the viscosity.
[0029]
[Table 1]
Figure 0004166302
[0030]
From Table 1, the chemically amplified black photosensitive resin compositions of Examples 1 and 2 are sufficient in that a small exposure amount is sufficient and high in sensitivity, has excellent light shielding properties, and has good adhesion to the substrate. It is clear that the storage stability is also excellent.
[0031]
【The invention's effect】
Since the black photosensitive resin composition of the present invention has a high γ value and a high sensitivity resist, a black matrix can be formed with a practical level of exposure. Further, since the polymer compound is chemically bonded to the carbon black, only the resin does not flow out with the developer or the like, and the film strength of the black matrix is extremely high.
Further, when the carbon black has a pH of 7 or less, the film strength is particularly high.
In the case of a color filter using this black photosensitive resin composition, the light reflectance light of the black matrix is low, the display quality is high, and since the light shielding property is high, the film thickness of the black matrix can be reduced. The height of the protrusion formed in the overlapping portion with the color pixel can be kept low, and display unevenness and a short circuit when the panel is lit can be prevented.
Moreover, since the manufacturing method of the color filter using the black photosensitive resin composition of this invention is simple and manufactured with a small exposure amount, it is a thing with low manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a color filter.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a black matrix.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Black photosensitive resin composition 3 Mask pattern 4 Hotplate 5 Black matrix 7 Multiple color pixel

Claims (3)

黒色感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、乾燥する黒色樹脂層形成工程と、該黒色樹脂層側から黒色樹脂層をパターン露光する露光工程と、該露光済みの黒色樹脂層を加熱する加熱工程と、該加熱後の黒色樹脂層を現像する現像工程とを有し、
前記黒色感光性樹脂組成物が、架橋剤、光酸発生剤、ヒドロキシスチレンのホモポリマー及びカーボンブラックを含有し、かつ前記カーボンブラックは高分子化合物によりグラフト化され
前記高分子化合物が、メチルメタクリレート・2−ヒドロキシエチルメタクリレート・グリシジルメタクリレートの共重合体マクロモノマーに、スチレンと2−ヒドロキシエチルメタクリレートとイソプロペニルオキサゾリンを重合して得た、オキサゾリン基を有する高分子化合物であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法
A black resin layer forming step for applying and drying a black photosensitive resin composition on a transparent substrate, an exposure step for pattern exposure of the black resin layer from the black resin layer side, and heating for heating the exposed black resin layer And a development step for developing the black resin layer after the heating,
The black photosensitive resin composition contains a crosslinking agent, a photoacid generator, a homopolymer of hydroxystyrene and carbon black, and the carbon black is grafted with a polymer compound ,
A polymer compound having an oxazoline group obtained by polymerizing styrene, 2-hydroxyethyl methacrylate and isopropenyl oxazoline on a copolymer macromonomer of methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and glycidyl methacrylate. A method for producing a color filter, wherein:
前記カーボンブラックはpH7以下であることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタの製造方法The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the carbon black has a pH of 7 or less. 請求項1または2に記載のカラーフィルタの製造方法により製造され、ブラックマトリクスと、複数色画素とが透明基板上に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 A color filter manufactured by the method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein a black matrix and a plurality of color pixels are formed on a transparent substrate.
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