JPH10254129A - Photosensitive black paste and production of black matrix substrate using it - Google Patents
Photosensitive black paste and production of black matrix substrate using itInfo
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- JPH10254129A JPH10254129A JP9053266A JP5326697A JPH10254129A JP H10254129 A JPH10254129 A JP H10254129A JP 9053266 A JP9053266 A JP 9053266A JP 5326697 A JP5326697 A JP 5326697A JP H10254129 A JPH10254129 A JP H10254129A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は感光性黒色ペースト
およびそれを用いたブラックマトリックス基板の製造方
法に関する。The present invention relates to a photosensitive black paste and a method for producing a black matrix substrate using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】感光性黒色ペーストは各種印刷用イン
キ、建材の着色などに使用されている。また、近年では
ブラックマトリックスを構成する遮光層を形成する材料
として注目されている。2. Description of the Related Art A photosensitive black paste is used for various printing inks and coloring of building materials. In recent years, it has been receiving attention as a material for forming a light-shielding layer constituting a black matrix.
【０００３】ブラックマトリックス基板は、液晶表示素
子に使用されるカラーフィルター、ＣＣＤなどのイメー
ジャーになどに採用されている。また、近年、背面投写
型（リアプロジェクション型とも呼ばれる。）スクリー
ンに使用されるレンチキュラーレンズスクリーンの画像
コントラストを向上させることを目的として、成形した
レンズアレイシートに黒色塗料を印刷するなどしてブラ
ックマトリックスを形成する、さらには液晶ディスプレ
イの視野角依存性を低減させるためのマイクロレンズア
レイシートの外光の反射を抑制するためにブラックマト
リックスを構成する場合などがある。A black matrix substrate is used for a color filter used in a liquid crystal display device, an imager such as a CCD, and the like. In recent years, in order to improve the image contrast of a lenticular lens screen used for a rear projection type (also called a rear projection type) screen, a black matrix is formed by printing a black paint on a molded lens array sheet. In some cases, a black matrix is formed in order to suppress the reflection of external light from the microlens array sheet for reducing the viewing angle dependence of the liquid crystal display.
【０００４】従来、ブラックマトリックスを構成する遮
光膜に使用される材料としては、クロム、アルミニウ
ム、タンタルなどの金属あるいはそれの酸化膜、また一
部ではカーボンブラック、チタンブラックなどの顔料を
樹脂に分散させたり、アゾ系染料、フタロシアニン系染
料などの染料を樹脂に溶解させたインキ・ペーストなど
が用いられてきた。Conventionally, as a material used for a light-shielding film constituting a black matrix, a metal such as chromium, aluminum, and tantalum or an oxide film thereof, and a pigment such as carbon black and titanium black are partially dispersed in a resin. Ink pastes in which a dye such as an azo dye or a phthalocyanine dye is dissolved in a resin have been used.
【０００５】前記金属によりブラックマトリックス基板
を得る方法としては、蒸着あるいはスパッタリングによ
り、ガラス板などの透明基板上に金属薄膜を形成し、そ
の上にフォトレジストを塗布、フォトマスクなどを介し
て露光、現像し、さらにレジスト未形成部分をエッチン
グ液により溶解し、最後に残ったレジストを除去する方
法が主に採用されている。As a method of obtaining a black matrix substrate from the above-mentioned metal, a metal thin film is formed on a transparent substrate such as a glass plate by vapor deposition or sputtering, a photoresist is applied thereon, and exposure is performed through a photomask or the like. A method of developing, further dissolving a resist-unformed portion with an etchant, and removing the last remaining resist is mainly employed.
【０００６】また、顔料や染料によりブラックマトリッ
クス基板を得る方法は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂に顔料を分散および／または染料を溶解させたインキ
を作成し、オフセット印刷や、グラビア印刷法により所
望のインキ印刷パターンを形成させ、最後に加熱硬化さ
せる方法や、アクリル、ポリビニルアルコール樹脂など
の紫外線硬化性樹脂（以下、ネガ型レジストということ
がある）に顔料を分散および／または染料を溶解させた
ペーストを作成して、透明基板上に塗布し、フォトマス
クなどを介して露光、現像する方法、あるいは非感光性
樹脂に顔料を分散および／または染料を溶解させたペー
ストを作成して、透明基板上に塗布し、その上にフォト
レジストを塗布、フォトマスクなどを介して露光、現像
する方法などが提案されている。ここで、後者の非感光
性樹脂を用いたペーストの場合は、非感光性樹脂とし
て、組み合わせるフォトレジストの現像液に対する溶解
性の高いものを用い、同時に現像を行う方法が主に採用
されている。Further, a method of obtaining a black matrix substrate using a pigment or a dye is to prepare an ink in which a pigment is dispersed and / or a dye is dissolved in a thermosetting resin such as an epoxy resin, and the ink is prepared by offset printing or gravure printing. A method of forming a desired ink printing pattern and finally heating and curing, or dispersing a pigment and / or dissolving a dye in an ultraviolet curable resin (hereinafter, sometimes referred to as a negative resist) such as acrylic or polyvinyl alcohol resin. A paste that is applied to a transparent substrate, exposed and developed through a photomask, or a paste in which a pigment is dispersed and / or a dye is dissolved in a non-photosensitive resin. Coating on a substrate, applying a photoresist on it, exposing and developing through a photomask, etc. are proposed. It is. Here, in the case of the latter paste using a non-photosensitive resin, a method in which, as the non-photosensitive resin, one having high solubility in a developing solution of a photoresist to be combined is used and development is performed at the same time is mainly adopted. .
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法にはいくつかの欠点があるものであった。However, the conventional method has several disadvantages.
【０００８】まず、クロムなどの金属によりブラックマ
トリックス基板を得る方法は、蒸着、スパッタリング、
エッチングなどの手間のかかる工程が必要となり、製造
コスト高であるばかりか、該材料により形成したブラッ
クマトリックス基板を構成する遮光膜は、金属故の反射
が生じ、光学特性に若干の問題があるものであった。こ
れに対して、金属酸化膜、顔料を樹脂に分散および／ま
たは染料を溶解させたインキ・ペーストにより作成され
たブラックマトリックス基板は前記反射がほとんどない
ものであるが、金属酸化膜により形成された遮光膜は膜
強度が低いという問題があった。また、顔料を樹脂に分
散および／または染料を溶解させたインキを用いる方法
は、製造コストは極めて安くなるが、精度の高い遮光膜
を形成することが難しいばかりか、インキの安定性が低
く、ポットライフの短いものであった。First, a method of obtaining a black matrix substrate by using a metal such as chromium includes vapor deposition, sputtering,
A complicated process such as etching is required, and not only is the manufacturing cost high, but also a light-shielding film constituting a black matrix substrate formed of the material has a problem in optical characteristics due to reflection due to metal. Met. On the other hand, a black matrix substrate made of a metal oxide film or an ink paste in which a pigment is dispersed in a resin and / or a dye is dissolved has little reflection, but is formed of a metal oxide film. The light shielding film has a problem that the film strength is low. Further, the method of using an ink in which a pigment is dispersed in a resin and / or a dye is dissolved, the production cost is extremely low, but not only is it difficult to form a highly accurate light-shielding film, but also the stability of the ink is low. The pot life was short.
【０００９】さらに、ネガ型レジストに顔料を分散およ
び／または染料を溶解させる、あるいは非感光性樹脂に
顔料を分散および／または染料を溶解させたものとフォ
トレジストを組み合わせる方法は、フォトリソグラフィ
ー法により精度の高い遮光膜を形成することが比較的容
易であるが、前者は製造コストは安くなるがペーストの
安定性が低く、ポットライフが短いものであり、さらに
は、ポジ型感光性でもってブラクマトリックス基板を得
る場合には後者の方法が主に採用され、複数の工程が必
要となるため、製造コスト高となるものであった。Further, a method of dispersing a pigment and / or dissolving a dye in a negative resist, or combining a photoresist in which a pigment is dispersed and / or dissolving a dye in a non-photosensitive resin and a photoresist are described by photolithography. Although it is relatively easy to form a high-precision light-shielding film, the former is low in manufacturing cost but low in paste stability and has a short pot life. In the case of obtaining a matrix substrate, the latter method is mainly adopted, and a plurality of steps are required, resulting in high manufacturing cost.
【００１０】本発明の目的は上記のような欠点を解決
し、均一性、ポットライフ性が高く、製造コストが安価
な感光性黒色ペーストと、フォトリソグラフィー法とい
うごく簡単な操作により精度の高いブラックマトリック
ス基板を製造する方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks, to provide a photosensitive black paste having high uniformity, high pot life, and low production cost, and a high-precision black by a very simple operation such as photolithography. It is an object to provide a method for manufacturing a matrix substrate.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
感光性黒色ペーストは、感光性樹脂と、少なくとも可視
光に対し黒色である着色剤を主成分とする感光性黒色ペ
ーストであって、上記感光性樹脂がエネルギー線により
溶媒に対する溶解度が上昇する感光性樹脂であり、かつ
前記着色剤が油溶性染料であることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a photosensitive black paste comprising a photosensitive resin and a colorant which is black at least with respect to visible light. The photosensitive resin is a photosensitive resin whose solubility in a solvent is increased by energy rays, and the colorant is an oil-soluble dye.
【００１２】さらに本発明は、前記感光性黒色ペースト
を透明基板上に塗布または積層し、所望のパターンを有
する光学要素を介してエネルギー線を照射露光し、露光
部分を現像液により溶解除去することを特徴とするブラ
ックマトリックス基板の製造方法を要旨とするものであ
る。Further, the present invention provides a method for applying or laminating the photosensitive black paste on a transparent substrate, irradiating and irradiating an energy ray through an optical element having a desired pattern, and dissolving and removing the exposed portion with a developer. The present invention provides a method for producing a black matrix substrate characterized by the following.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の感光性黒色ペーストは感
光性樹脂を主成分とする。「感光性樹脂」は、エネルギ
ー線（例えば電子線、紫外線、可視光線）が当たること
で、架橋などにより分子量が増加し、耐現像液溶解性が
極めて高くなるもの（ネガ型）と、逆にエネルギー線が
当たると分解などにより耐現像液溶解性が低くなるもの
（ポジ型）とに分けられる。本発明の感光性黒色ペース
トは、ポジ型感光性樹脂を主成分とするものであり、ポ
ットライフ、製造安定性が良好であるという点から優れ
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The photosensitive black paste of the present invention contains a photosensitive resin as a main component. A “photosensitive resin” is different from a resin (negative type) which is exposed to energy rays (for example, electron beam, ultraviolet ray, and visible light), thereby increasing the molecular weight due to crosslinking or the like and having extremely high solubility in a developing solution. When it is irradiated with energy rays, it is divided into those (positive type) in which the solubility in a developing solution is reduced due to decomposition or the like. The photosensitive black paste of the present invention contains a positive photosensitive resin as a main component, and is excellent in that the pot life and the production stability are good.
【００１４】ポジ型感光性樹脂としては、例えばナフト
キノンジアジド、ベンゾキノンジアジドなどのキノンジ
アジド類や、ジアゾメチルドラム酸、ジアゾジメドン、
３−ジアゾ−２，４−ジオンなどのジアゾ化合物や、ｏ
−ニトロベンジルエステル、オニウム塩、オニウム塩と
ポリフタルアルデヒド、コリン酸ｔ−ブチルの混合物の
様な光分解剤（溶解抑制剤）と、ＯＨ基を持ちアルカリ
に可溶なハイドロキノン、フロログルシン、２，３，４
−トリヒドロキシベンゾフェノンなどのモノマーや、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂な
どのノボラック樹脂、スチレンとマレイン酸、マレイミ
ドの共重合物、フェノール系とメタクリル酸、スチレ
ン、アクリロニトリルの共重合物などのポリマーの混合
物や縮合物、あるいはポリメチルメタクリレート、ポリ
メタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ヘキサフルオロ
ブチル、ポリメタクリル酸ジメチルテトラフルオロプロ
ピル、ポリメタクリル酸トリクロロエチル、メタクリル
酸メチル−アクリルニトリル共重合体、ポリメチルイソ
プロペニルケトン、ポリα−シアノアクリレート、ポリ
トリフルオロエチル−α−クロロアクリレートなどが挙
げられる。この中でも汎用性の面から、ノボラック樹脂
を主成分とする混合・縮合物が好ましく用いられる。さ
らに好ましくは、ノボラック樹脂とキノンジアジドの混
合・縮合物が用いられる。本発明では後述するように着
色剤を添加するため、比較的長波長のエネルギー線、具
体的には３５０〜４４０ｎｍ付近の波長を有する近紫外
線領域で感応する感光性樹脂が好ましく、ノボラック樹
脂／キノンジアジド系は、４３６ｎｍの波長を有する紫
外線で感応し、一般的な高圧水銀灯で露光することがで
きる点からも好ましい。Examples of the positive photosensitive resin include quinonediazides such as naphthoquinonediazide and benzoquinonediazide, diazomethyldrum acid, diazodimedone, and the like.
Diazo compounds such as 3-diazo-2,4-dione;
A photodegradation agent (dissolution inhibitor) such as a mixture of nitrobenzyl ester, onium salt, onium salt, polyphthalaldehyde, and t-butyl cholate; hydroquinone having an OH group and being soluble in alkali; phloroglucin; 3,4
-Mixtures of monomers such as trihydroxybenzophenone, novolak resins such as phenol novolak resin and cresol novolak resin, copolymers of styrene and maleic acid, maleimide, and copolymers of phenol and methacrylic acid, styrene and acrylonitrile. Or condensate, or polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate, polyhexafluorobutyl methacrylate, polydimethyl dimethyl tetrafluoropropyl methacrylate, trichloroethyl polymethacrylate, methyl methacrylate-acrylonitrile copolymer, polymethyl isopropenyl ketone , Poly-α-cyanoacrylate, polytrifluoroethyl-α-chloroacrylate and the like. Among these, a mixed / condensed product containing a novolak resin as a main component is preferably used from the viewpoint of versatility. More preferably, a mixture / condensate of a novolak resin and quinonediazide is used. In the present invention, since a coloring agent is added as described later, a photosensitive resin sensitive to an energy ray having a relatively long wavelength, specifically, a near ultraviolet region having a wavelength of about 350 to 440 nm is preferable, and a novolak resin / quinonediazide is preferable. The system is also preferred because it is sensitive to ultraviolet light having a wavelength of 436 nm and can be exposed with a common high pressure mercury lamp.
【００１５】本発明の感光性黒色ペーストは少なくとも
可視光に対し黒色である着色剤を有するものである。
「可視光に黒色」であるとは、すなわち可視光全域にわ
たって光を吸収および／または反射することであり、さ
らに本発明においては紫外光の一部を吸収および／また
は反射することが、背面投写型スクリーンや液晶ディス
プレイなどに採用されているレンチキュラーレンズシー
トやマイクロレンズアレイシートに用いるブラックマト
リックス基板を製造する用途においては好ましい。ここ
で、紫外光の一部とは背面投写型スクリーンなど、採用
されるディスプレイの使用環境によって異なるが、２２
０〜４５０ｎｍの波長を有する光線を吸収および／また
は反射するものであることが好ましい。The photosensitive black paste of the present invention has a colorant that is black at least with respect to visible light.
To be "black to visible light" means to absorb and / or reflect light over the entire visible light range, and in the present invention, to absorb and / or reflect a part of ultraviolet light, it means rear projection. It is preferable for use in manufacturing a black matrix substrate used for a lenticular lens sheet or a microlens array sheet used for a die screen or a liquid crystal display. Here, a part of the ultraviolet light differs depending on the use environment of the adopted display such as a rear projection screen.
It is preferably one that absorbs and / or reflects light having a wavelength of 0 to 450 nm.
【００１６】本発明で言う着色剤とは前記樹脂成分に添
加することにより黒色を呈する物質のことを言い、この
ような着色剤として本発明では油溶性染料が使用され
る。The colorant referred to in the present invention is a substance which exhibits a black color when added to the resin component. In the present invention, an oil-soluble dye is used as such a colorant.
【００１７】ここで言う油溶性染料とは、油脂類、有機
溶剤に可溶の染料であり、本発明の場合、有機溶剤に可
溶である染料が使用されることが多い。ここで言う有機
溶剤とはエタノール、メタノール、イソプロピルアルコ
ールなどのアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチルなど
の酢酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン
類、石油系溶剤、トルエン、キシレンなどの炭化水素
類、スチレンモノマー、テトラヒドロフラン、メチル
（メタ）アクリレート、トリクロルエチレンなどが挙げ
られるが、感光性黒色ペーストの安定性の点から、前述
した樹脂成分をも溶解しうる有機溶剤が好ましく用いら
れ、このような有機溶剤としては酢酸エステル類、ケト
ン類が挙げられる。The oil-soluble dye mentioned here is a dye that is soluble in fats and oils and organic solvents. In the case of the present invention, a dye that is soluble in organic solvents is often used. The organic solvents referred to herein include alcohols such as ethanol, methanol, and isopropyl alcohol, acetates such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, petroleum solvents, toluene, and xylene. Such as hydrocarbons, styrene monomer, tetrahydrofuran, methyl (meth) acrylate, and trichloroethylene. From the viewpoint of the stability of the photosensitive black paste, an organic solvent that can also dissolve the resin component described above is preferably used. Examples of such organic solvents include acetates and ketones.
【００１８】本発明において油溶性染料はモノアゾ系染
料、ジスアゾ系染料、金属錯塩型モノアゾ系染料、アン
トラキノン系染料フタロシアニン系染料、トリアリルメ
タン系染料などの公知のものから適宜選択して使用する
ことができるが、この中でも、金属錯塩型モノアゾ系染
料が耐候（光）性が高い点から好ましい。In the present invention, the oil-soluble dye is appropriately selected from known dyes such as monoazo dyes, disazo dyes, metal complex salt type monoazo dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes and triallylmethane dyes. Of these, metal complex salt type monoazo dyes are preferred because of their high weather (light) resistance.
【００１９】ここで言う金属錯塩を形成する金属として
はクロム、銅などが挙げられるが、特に限定されるもの
ではない。The metal which forms the metal complex salt mentioned here includes chromium, copper and the like, but is not particularly limited.
【００２０】また、本発明の油溶性染料は、前述した樹
脂成分を黒色に着色するものであればよいので、黒色染
料の他、複数の色の染料（例えば赤／緑／青、藍／紅／
黄など）を混合して黒色とする混合染料を用いても良
い。The oil-soluble dye of the present invention may be any dye as long as it can color the above-mentioned resin component in black. In addition to the black dye, a plurality of color dyes (eg, red / green / blue, indigo / red) /
Yellow) may be used.
【００２１】本発明において感光性樹脂と着色剤の比率
は、前述したポジ型感光性樹脂成分（縮合・混合物）１
００重量部に対して油溶性染料が固形分で１５重量部以
下であることが好ましく、さらに好ましくは１〜１０重
量部である。油溶性染料の量が前記範囲を超えると、感
光性黒色ペーストの感光性が低下し、前記範囲未満では
黒色度が低くなるため、好ましくない。In the present invention, the ratio of the photosensitive resin to the colorant is determined according to the above-mentioned positive photosensitive resin component (condensation / mixture).
The amount of the oil-soluble dye is preferably 15 parts by weight or less, more preferably 1 to 10 parts by weight, based on 00 parts by weight. If the amount of the oil-soluble dye exceeds the above range, the photosensitivity of the photosensitive black paste decreases, and if the amount is less than the above range, the blackness decreases, which is not preferable.
【００２２】さらに本発明では着色成分として前記油溶
性染料の他に、感光性黒色ペーストの黒色度を向上させ
ることを目的に各種有機顔料、無機顔料を添加しても良
い。該顔料の添加量としては油溶性染料１００重量部に
対して３０重量部未満、さらには２０重量部未満である
ことが感光性黒色ペーストの均一性などの点から好まし
い。Further, in the present invention, in addition to the oil-soluble dye, various organic pigments and inorganic pigments may be added for the purpose of improving the blackness of the photosensitive black paste. The amount of the pigment to be added is preferably less than 30 parts by weight, more preferably less than 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the oil-soluble dye, from the viewpoint of the uniformity of the photosensitive black paste and the like.
【００２３】本発明における感光性黒色ペースト中に
は、増感剤、酸化防止剤などの添加剤を必要に応じて添
加しても良い。添加量は特に規定されるものではない
が、感光性黒色ペーストの感光性を阻害せず、さらには
得られる黒色層からブリードアウトするなどの問題の無
い範囲で添加することが望ましく、用いる材料に応じて
適宜調整することが好ましい。Additives such as a sensitizer and an antioxidant may be added to the photosensitive black paste of the present invention as needed. The amount of addition is not particularly limited, but it is preferable that the addition be performed within a range that does not impair the photosensitivity of the photosensitive black paste and that does not cause a problem such as bleeding out from the obtained black layer. It is preferable to adjust as appropriate.
【００２４】本発明の第２の発明であるブラックマトリ
ックス基板の製造方法は前述した感光性黒色ペーストを
透明基板上に塗布または積層し、所望のパターンを有す
る光学要素を介してエネルギー線を照射し、露光部分を
現像液により溶解除去することを要旨とするものであ
る。In the method for manufacturing a black matrix substrate according to the second invention of the present invention, the above-described photosensitive black paste is applied or laminated on a transparent substrate and irradiated with energy rays through an optical element having a desired pattern. The gist of the present invention is to dissolve and remove the exposed portion with a developing solution.
【００２５】本発明で言うブラックマトリックス基板と
は、前述したような黒色の物質を透明基板などの上にス
トライプ状や格子状などの遮光膜パターンに形成せしめ
たものである。The black matrix substrate referred to in the present invention is obtained by forming the above-described black substance on a transparent substrate or the like in a light-shielding film pattern such as a stripe shape or a lattice shape.
【００２６】本発明における透明基板とは、少なくとも
可視光に透明な基板のことをいい、材質の例としてはガ
ラスや、プラスチックなどが挙げられるが、本発明の感
光性黒色ペーストは従来の材料に比べ、フィルム上にも
塗布することができ、得られた膜は優れた密着性を示す
ことから、透明基板としてプラスチックフィルム、プラ
スチックシートを採用したときに従来のものでは得られ
なかった優れた特性を示し、取り扱いやすいという点か
らもプラスチックシートまたはプラスチックフィルムが
好ましく用いられる。The transparent substrate in the present invention means a substrate transparent to at least visible light, and examples of the material include glass and plastic. The photosensitive black paste of the present invention is different from conventional materials. In comparison, it can be applied on a film, and the obtained film shows excellent adhesion, so that when a plastic film or a plastic sheet is used as a transparent substrate, it has excellent properties that could not be obtained with conventional products And a plastic sheet or a plastic film is preferably used from the viewpoint of easy handling.
【００２７】ここでプラスチックフィルムとしては、ア
クリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエス
テル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、
ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、マレイミド
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステ
ル、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ノル
ボルネン樹脂などが挙げられる。さらにこれらの共重合
体やブレンド物やさらに架橋したものを用いることもで
きるが、これらのうち透明性などの光学特性と機械強度
のバランスの点からポリエステルフィルム、中でも２軸
延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましく用
いられる。Here, the plastic film includes acrylic resin, methacrylic resin, polystyrene, polyester, polyolefin, polyamide, polycarbonate, polyether, polyimide, polyetherimide,
Examples thereof include polyamide imide, polyether sulfone, maleimide resin, polyvinyl chloride, poly (meth) acrylate, melamine resin, triacetyl cellulose resin, norbornene resin, and the like. Further, these copolymers and blends and further cross-linked ones can be used. Of these, polyester films, particularly biaxially stretched polyethylene terephthalate films, are preferable in terms of balance between optical properties such as transparency and mechanical strength. Used.
【００２８】本発明において、ブラックマトリックス基
板は前記透明基板上に前述した感光性黒色ペーストを塗
布または積層し、該塗布または積層膜を光学要素を介し
てエネルギー線を照射し、露光部分を現像液によって溶
解除去する方法、すなわちフォトリソグラフィー法とい
う簡単な方法により製造される。In the present invention, the black matrix substrate is formed by applying or laminating the above-described photosensitive black paste on the transparent substrate, irradiating the applied or laminated film with energy rays through an optical element, and exposing the exposed portion to a developing solution. And a simple method called photolithography.
【００２９】本発明の製造方法における光学要素とは、
フォトマスクなどのように遮光層を配設して開口部と閉
口部を持ち、開口部のみをエネルギー線が通過するも
の、あるいはマイクロレンズアレイなどのようにエネル
ギー線の進行経路を変化させることにより光学的にエネ
ルギー強度分布を持たせるものなどが挙げられ、採用さ
れるディスプレイなどに応じて、所望のパターンを精度
良く形成できるものを適宜選択することができる。さら
に、マイクロレンズアレイシートなどにブラックマトリ
ックスを組み込んだ構成とするような場合には、透明基
板上にマイクロレンズアレイを形成して、そのマイクロ
レンズアレイを光学要素として直接ブラックマトリック
スを形成することもでき、その場合、ブラックマトリッ
クスはマイクロレンズアレイのセルフアライメントによ
り形成されるため、面倒な位置合わせを行う必要もな
く、効率的である。The optical element in the manufacturing method of the present invention is
By disposing a light-shielding layer such as a photomask and having an opening and a closing part, energy rays can pass only through the opening, or by changing the traveling path of the energy rays like a microlens array Examples include a material having an optical energy intensity distribution, and a material capable of forming a desired pattern with high accuracy can be appropriately selected according to a display to be employed. Further, in the case where a black matrix is incorporated in a microlens array sheet or the like, a microlens array may be formed on a transparent substrate, and the black matrix may be directly formed using the microlens array as an optical element. In this case, since the black matrix is formed by the self-alignment of the microlens array, there is no need to perform troublesome alignment, and it is efficient.
【００３０】ここで言うマイクロレンズアレイとして
は、微細加工技術などによって面状基板上などに制御さ
れた凹凸形状単位（以下、単位レンズということがあ
る）を配列させた面状配列体や、平面基板中の任意の微
小単位部分に屈折率の分布を持たせて単位レンズとし
た、いわゆる平板マイクロレンズアレイなどが挙げられ
る。ここで、単位レンズとは凹レンズ、凸レンズなどの
レンズ機能を持つ単位部分であり、単位レンズとしては
屈折率分布型マイクロレンズや球形あるいは楕円球形な
どの透明粒子の一部を透明樹脂に埋没させたものなどを
用いることもできるが、屈折率の異なる二つの物質すな
わち第１物質と第１物質層より屈折率の小さな第２物質
層の界面を凹凸面（以下、単に「凹凸面」ということが
ある）とすることによってレンズとして機能するもの
が、機能的な効果が大きい点と特性の制御が行いやすい
点から好ましく用いられる。The microlens array referred to here may be a planar array having irregular units (hereinafter, sometimes referred to as unit lenses) controlled on a planar substrate or the like by a fine processing technique, or a planar array. There is a so-called flat microlens array in which an arbitrary minute unit in the substrate is provided with a refractive index distribution to form a unit lens. Here, the unit lens is a unit part having a lens function such as a concave lens or a convex lens, and as the unit lens, a part of transparent particles such as a refractive index distribution type micro lens or a sphere or an elliptical sphere is buried in a transparent resin. Although a substance or the like can be used, an interface between two substances having different refractive indexes, that is, a first substance and a second substance layer having a smaller refractive index than the first substance layer is referred to as an uneven surface (hereinafter, simply referred to as an “irregular surface”). A lens which functions as a lens is preferably used because of its large functional effect and easy control of characteristics.
【００３１】本発明において、単位レンズは光学的に凸
形状の単位レンズであることが、すなわち、屈折率の異
なる二つの物質すなわち第１物質層と第１物質層より屈
折率の小さな第２物質層の界面を凹凸面とした単位レン
ズにおいては、単位レンズの凹凸面形状は凹凸面上のあ
る点でのマイクロレンズアレイ配列面に対する傾斜角が
大きくなるほど、その点での第１物質層の厚みが小さく
なるような形状としたものであることが好ましい。In the present invention, the unit lens is an optically convex unit lens, that is, two materials having different refractive indexes, that is, a first material layer and a second material having a smaller refractive index than the first material layer. In a unit lens having an uneven surface at the interface of the layer, the shape of the uneven surface of the unit lens is such that as the inclination angle with respect to the microlens array arrangement surface at a certain point on the uneven surface increases, the thickness of the first material layer at that point increases It is preferable that the shape is such that is small.
【００３２】ただし、光学的な不連続面での光散乱によ
る迷光の発生を抑えるなどの目的で、単位レンズ周期の
２０％未満の幅であれば光学的に凹形状または平坦状の
領域が、光学的に凸形状の領域に連続して形成されてい
る凹凸面であることも好ましい。However, for the purpose of suppressing the generation of stray light due to light scattering on an optically discontinuous surface, if the width is less than 20% of the unit lens period, an optically concave or flat region is formed. It is also preferable that the uneven surface is formed continuously in the optically convex region.
【００３３】このようにして、単位レンズを光学的に凸
形状の単位レンズとすることによって、エネルギー線を
照射したときの強度分布パターンの照射強度コントラス
トを高めることができ、ブラックマトリックスのパター
ン精度が向上する。As described above, by making the unit lens an optically convex unit lens, the irradiation intensity contrast of the intensity distribution pattern when irradiating energy rays can be increased, and the pattern accuracy of the black matrix can be improved. improves.
【００３４】マイクロレンズアレイが屈折率の異なる二
つの物質の界面を凹凸面形状とすることによって、単位
レンズが周期的に配列された層である場合、第１物質、
および第２物質はそれぞれ実質的に透明な物質であるこ
とが好ましく、第１物質としてはガラス材料、透明プラ
スチック材料などが好ましく用いられる。また第２物質
としては第１物質より屈折率の小さいものであればよ
く、ガラス材料、透明プラスチック材料の他、水などの
液体や空気などの気体を用いることができる。In the case where the microlens array is a layer in which unit lenses are periodically arranged by forming an interface between two materials having different refractive indexes into an uneven surface shape,
The second substance and the second substance are preferably substantially transparent substances. As the first substance, a glass material, a transparent plastic material, or the like is preferably used. The second substance may have a lower refractive index than the first substance, and may be a glass material, a transparent plastic material, a liquid such as water, or a gas such as air.
【００３５】凹凸面の形状としては、レンチキュラーレ
ンズのように、円弧などの曲線を平行移動させた軌跡で
示される曲面を一方向に配列した１次元レンズアレイシ
ートと、矩形、三角型、六角型などの底面を持つ平面お
よび／または曲面が組み合わされた多面体形状をしたも
のであってもよい。As the shape of the uneven surface, a one-dimensional lens array sheet in which a curved surface represented by a trajectory obtained by translating a curve such as an arc, such as a lenticular lens, is arranged in one direction, a rectangle, a triangle, a hexagon, and the like. For example, the shape may be a polyhedral shape in which a flat surface and / or a curved surface having a bottom surface are combined.
【００３６】本発明において、透明基板上に感光性黒色
ペーストを塗布または積層する方法は、特に限定される
ものではなく、公知のコーティング技術、例えばリバー
スコート法、グラビアコート法、ダイコート法、アプリ
ケーターコート法、バーコート法、スピンコート法など
が適宜用いられる。In the present invention, the method of applying or laminating the photosensitive black paste on the transparent substrate is not particularly limited, and known coating techniques such as reverse coating, gravure coating, die coating, applicator coating, and the like. Method, bar coating method, spin coating method and the like are appropriately used.
【００３７】本発明で使用する硬化エネルギー線は、コ
ストなどの理由から紫外線であることが好ましい。The curing energy rays used in the present invention are preferably ultraviolet rays for reasons such as cost.
【００３８】本発明で使用する現像液とは、前述した感
光性黒色ペーストの感光部分の溶解性が極めて高いが、
未感光部分の溶解性が低いか全く溶解しないものを言
う。具体的な現像液の例としてはメタケイ酸ナトリウ
ム、リン酸ナトリウム、水酸化ナトリウムなどの無機ア
ルカリ、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドなど
の有機アルカリのアルカリ水溶液、エタノールアミンの
アルコール溶液、アルコールなどの有機溶剤などが挙げ
られるが、アルカリ水溶液は、均一で精度の高いブラッ
クマトリックス基板が得られ、さらには製造工程の水系
化が可能であるという点からも好ましく用いられる。そ
の中でも、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド水
溶液は、感光性黒色ペーストの感光部分が溶解する際
に、極めて粒子の細かい溶解となるため、現像後の水洗
で容易に感光部分を除去することができ、得られるブラ
ックマトリックス基板のコントラストが高くなる点で優
れている。The developer used in the present invention has a very high solubility in the photosensitive portion of the photosensitive black paste described above.
The unexposed portion has low or no solubility. Specific examples of the developing solution include inorganic alkalis such as sodium metasilicate, sodium phosphate and sodium hydroxide, alkali aqueous solutions of organic alkalis such as tetraalkylammonium hydroxide, alcohol solutions of ethanolamine, and organic solvents such as alcohol. However, the alkaline aqueous solution is preferably used from the viewpoint that a uniform and high-precision black matrix substrate can be obtained, and that the production process can be made aqueous. Among them, the aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide, when the photosensitive portion of the photosensitive black paste is dissolved, since the particles are extremely finely dissolved, the photosensitive portion can be easily removed by washing with water after development. In that the contrast of the resulting black matrix substrate is increased.
【００３９】[0039]
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
するが、これらに限定されるものではない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.
【００４０】（１）感光性黒色ペーストの作成 実施例１ １，２ーナフトキノンジアジド−５−スルホニルクロラ
イド１０．８ｇ、ノボラックレジン４．４ｇ、ジオキサ
ン９０ｇを混合し、４０℃にて溶解したものにＮａ2 Ｃ
Ｏ3 １０％水溶液４０ｇを徐々に滴下しながら、白色沈
殿から粘凋状の油状物が得られるまで２時間反応を続け
た。ここに１０倍量の水とｄｉｌ−ＨＣｌを加えて、粉
末が沈殿するまで激しく攪拌し、濾過後メタノールにて
洗浄し、４０〜５０℃で乾燥する。得られたノボラック
樹脂／キノンジアジド縮合物３０ｇを酢酸ブチル７０ｇ
に溶解して樹脂成分溶液を得た。(1) Preparation of photosensitive black paste Example 1 10.8 g of 1,2 naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 4.4 g of novolak resin and 90 g of dioxane were mixed and dissolved at 40 ° C. Na 2 C
While gradually dropping 40 g of a 10% aqueous solution of O 3, the reaction was continued for 2 hours until a viscous oil was obtained from a white precipitate. A 10-fold amount of water and dil-HCl are added thereto, and the mixture is vigorously stirred until a powder precipitates. After filtration, the precipitate is washed with methanol and dried at 40 to 50 ° C. 30 g of the obtained novolak resin / quinonediazide condensate is converted to 70 g of butyl acetate.
To give a resin component solution.
【００４１】前記樹脂成分溶液に着色剤としてアゾ系ク
ロム錯塩型染料（Ｃ．Ｉ．ｓｏｌｖｅｎｔ ｂｌａｃｋ
３４）“ＶＡＬＩＦＡＳＴ ＢＬＡＣＫ”３８０４
（オリエント化学（株）製）を樹脂固形分に対して１３
重量％の割合で添加し、常温で約２０分間攪拌して本発
明の感光性黒色ペーストを得た。An azo chromium complex type dye (CI solvent black) is used as a colorant in the resin component solution.
34) “VALIFAST BLACK” 3804
(Manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.)
%, And stirred at room temperature for about 20 minutes to obtain a photosensitive black paste of the present invention.
【００４２】実施例２ 樹脂溶液としてノボラック樹脂／キノンジアジド系樹脂
溶液“ＭＩＣＲＯＰＯＳＩＴ”ＳＲＣ−１００（シプレ
イ・ファーイースト（株）製）を用い、着色剤としてア
ゾ系クロム錯塩型染料（Ｃ．Ｉ．ｓｏｌｖｅｎｔ ｂｌ
ａｃｋ ２７）“ＶＡＬＩＦＡＳＴ ＢＬＡＣＫ”３８
２０（オリエント化学（株）製）を樹脂固形分に対して
１０重量％の割合で添加して常温で約２０分間攪拌して
本発明の感光性黒色ペーストを得た。Example 2 A novolak resin / quinonediazide resin solution "MICROPOSIT" SRC-100 (manufactured by Shipley Far East Co., Ltd.) was used as a resin solution, and an azo chromium complex salt type dye (CI solvent) was used as a coloring agent. bl
ack 27) "VALIFAST BLACK" 38
20 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) at a ratio of 10% by weight based on the solid content of the resin, followed by stirring at room temperature for about 20 minutes to obtain a photosensitive black paste of the present invention.
【００４３】実施例３ 実施例２において、染料をアゾ系クロム錯塩型染料の各
色混合染料：黄／紫／青＝６／２／２（染料：“ＶＡＬ
ＩＦＡＳＴ”黄：４１２０、紫：１７０２、青：２６０
６、オリエント化学（株）製）とする以外は同様にして
本発明の感光性黒色ペーストを得た。Example 3 In Example 2, the dye was an azo-based chromium complex type dye of each color mixed dye: yellow / purple / blue = 6/2/2 (dye: “VAL”
IFAST "yellow: 4120, purple: 1702, blue: 260
6, a product of Orient Chemical Co., Ltd.) to obtain a photosensitive black paste of the present invention.
【００４４】上記実施例１ないし３の感光性黒色ペース
トを２０日間冷暗所に放置したものをスピンコート法に
よりガラス板上に塗布、乾燥後、得られた塗布膜上を光
学顕微鏡により観察したところ、凝集物等が無く均一で
あることから、優れたポットライフ性を有することを確
認した。The photosensitive black pastes of Examples 1 to 3 were allowed to stand in a cool and dark place for 20 days, applied on a glass plate by a spin coating method, dried, and the obtained coated film was observed with an optical microscope. It was confirmed that the composition had excellent pot life because it was uniform without aggregates.
【００４５】（２）ブラックマトリックス基板の作成 実施例４ 上記実施例１〜３により作成した各感光性黒色ペースト
を透明基板として厚み２５μｍの易接着化処理された透
明ポリエステルフィルム“ルミラー”（東レ（株）製）
上にスピンコート法により乾燥後のＯＤ値が２．０にな
るように塗布し、９０℃で１０分間乾燥した後、該塗布
膜上にストライプ状のフォトマスク（閉口部５０μｍ、
開口部５μｍ繰り返し）を乗せ、その上から露光強度３
Ｊ／ｃｍ2 の紫外線を高圧水銀灯によって照射して所望
部分のみを感光させた。(2) Preparation of Black Matrix Substrate Example 4 A transparent polyester film "Lumirror" (toray ( Co., Ltd.)
After coating by spin coating method so that the OD value after drying becomes 2.0 and drying at 90 ° C. for 10 minutes, a stripe-shaped photomask (closed part 50 μm,
Opening 5 μm), and from above, exposure intensity 3
Ultraviolet rays of J / cm 2 were irradiated with a high-pressure mercury lamp to expose only a desired portion.
【００４６】次にフォトマスクを取り外し、該塗布膜を
２．２５容積％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液（２５℃）で感光部分を溶解除去することで現
像、水洗し、本発明の製造方法によるブラックマトリッ
クス基板を得た。Next, the photomask is removed, and the coated film is developed and washed with water by dissolving and removing the photosensitive portion with a 2.25% by volume aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (25 ° C.). A black matrix substrate was obtained.
【００４７】実施例５ 曲面溝が平行に多数刻印された金型（パターンのピッチ
４３μｍ、溝の深さ１９．３μｍ、刻印部の大きさ３０
０ｍｍ×５００ｍｍの平板状スタンパー）にネガ型感光
性の紫外線硬化樹脂を充填し、さらにこの上に透明基板
として厚み２５μｍの易接着化処理された透明ポリエス
テルフィルム“ルミラー”（東レ（株）製）を重ね合わ
せたのち、その上から金型の稜線部がポリエステルフィ
ルムに接するようにポリエステルフィルム上からゴムロ
ーラーで過剰の紫外線硬化樹脂をしごき出し、フィルム
を金型に密着させた。Example 5 A mold in which a large number of curved grooves are stamped in parallel (pattern pitch 43 μm, groove depth 19.3 μm, stamp size 30
0 mm × 500 mm plate-shaped stamper) is filled with a negative photosensitive ultraviolet curable resin, and a transparent polyester film “Lumirror” (manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 25 μm and having a readily adhesive treatment is further provided thereon as a transparent substrate. Then, an excess ultraviolet curable resin was squeezed out from above the polyester film with a rubber roller so that the ridgeline of the mold was in contact with the polyester film, and the film was brought into close contact with the mold.
【００４８】次いで“ルミラー”側から高圧水銀灯によ
って紫外線を照射して仮硬化させた後金型より剥離し、
再度反対側から紫外線を照射して十分に硬化させて１次
元マイクロレンズアレイが形成された透明基板を得た。Next, ultraviolet rays were irradiated from the “Lumirror” side by a high-pressure mercury lamp to temporarily harden, and then peeled off from the mold.
The transparent substrate on which the one-dimensional microlens array was formed was obtained by irradiating ultraviolet rays again from the opposite side to sufficiently cure the substrate.
【００４９】次に、上記の透明基板／マイクロレンズア
レイのマイクロレンズアレイが形成されている反対の面
に、実施例１〜３により作成した各感光性黒色ペースト
を実施例４と同様にして塗布、乾燥し、マイクロレンズ
アレイ側から露光強度１Ｊ／ｃｍ2 の紫外線を高圧水銀
灯によって照射して所望部分のみを感光させ、同様にし
て現像、水洗し本発明の製造方法によるブラックマトリ
ックス基板を有するマイクロレンズアレイシートを得
た。Next, the photosensitive black paste prepared in each of Examples 1 to 3 was applied to the opposite surface of the transparent substrate / microlens array on which the microlens array was formed in the same manner as in Example 4. , Dried, and irradiated with ultraviolet light having an exposure intensity of 1 J / cm 2 from a microlens array side by a high-pressure mercury lamp to expose only a desired portion, developed and washed in the same manner, and a micro-cell having a black matrix substrate according to the manufacturing method of the present invention A lens array sheet was obtained.
【００５０】かくして得られたブラックマトリックス基
板を光学顕微鏡により観察したところ、所望のパターン
に遮光膜が精度良く形成されたブラックマトリックス基
板が得られていることを確認した。When the thus obtained black matrix substrate was observed with an optical microscope, it was confirmed that a black matrix substrate having a light-shielding film formed in a desired pattern with high precision was obtained.
【００５１】[0051]
【発明の効果】本発明の感光性黒色ペーストは均一性、
ポットライフ性が高く、製造コストが安価であるという
特徴を持つ。The photosensitive black paste of the present invention has uniformity,
It has the characteristics of high pot life and low production cost.
【００５２】さらに、この感光性黒色ペーストを用いる
ことによりフォトリソグラフィー法というごく簡単な操
作で精度の高いブラックマトリックス基板を製造でき
る。Further, by using this photosensitive black paste, a highly accurate black matrix substrate can be manufactured by a very simple operation called photolithography.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 7/023 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/023 ５０１ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３１３ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３１３Ｚ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G03F 7/023 501 G03F 7/023 501 G09F 9/30 313 G09F 9/30 313Z
Claims (7)
色である着色剤を主成分とする感光性黒色ペーストであ
って、上記感光性樹脂がエネルギー線により溶媒に対す
る溶解度が上昇する感光性（以下、ポジ型感光性）樹脂
であり、かつ前記着色剤が油溶性染料であることを特徴
とする感光性黒色ペースト。1. A photosensitive black paste comprising a photosensitive resin and a coloring agent which is black at least with respect to visible light as a main component, wherein the photosensitive resin has an increased solubility in a solvent due to energy rays. Hereinafter, a photosensitive black paste which is a positive photosensitive resin, and wherein the colorant is an oil-soluble dye.
ある請求項１に記載の感光性黒色ペースト。2. The photosensitive black paste according to claim 1, wherein the oil-soluble dye is an azo heavy metal complex salt dye.
キノンジアジドの混合物および／または縮合物を主成分
とする請求項１または２に記載の感光性黒色ペースト。3. The photosensitive black paste according to claim 1, wherein the positive photosensitive resin mainly comprises a mixture and / or condensate of a novolak resin and quinonediazide.
て前記油溶性染料を固形分で１５重量部以下含有する請
求項１ないし３いずれかに記載の感光性黒色ペースト。4. The photosensitive black paste according to claim 1, wherein the oil-soluble dye is contained in a solid content of 15 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the positive photosensitive resin.
性黒色ペーストを透明基板上に塗布または積層し、所望
のパターンを有する光学要素を介してエネルギー線を照
射露光し、感光部分を現像液により溶解除去することを
特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法。5. The photosensitive black paste according to claim 1, which is applied or laminated on a transparent substrate, exposed to energy rays through an optical element having a desired pattern, and exposed to light. A method for producing a black matrix substrate, wherein the black matrix substrate is dissolved and removed with a developer.
より小さい屈折率を持つ第２物質層が二つの平行な平面
に挟まれ、第１物質層と第２物質層の界面が凹面および
／または凸面形状をなすことによってレンズとして機能
する単位レンズの面状配列体である請求項５に記載のブ
ラックマトリックス基板の製造方法。6. An optical element according to claim 1, wherein said optical element is sandwiched between two parallel planes by a first material layer and a second material layer having a lower refractive index than said first material layer. 6. The method for producing a black matrix substrate according to claim 5, wherein is a planar array of unit lenses that functions as a lens by forming a concave and / or convex shape.
または６に記載のブラックマトリックス基板の製造方
法。7. The energy beam according to claim 5, wherein said energy beam is ultraviolet light.
Or the method for producing a black matrix substrate according to 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9053266A JPH10254129A (en) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Photosensitive black paste and production of black matrix substrate using it |
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|---|---|
| JPH10254129A true JPH10254129A (en) | 1998-09-25 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH10254129A (en) |
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