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JP6949604B2 - Method for producing mixed powder for forming a black film - Google Patents
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Description

本発明は、絶縁性の黒色顔料として好適に用いられる黒色膜形成用混合粉末の製造方法に関する。更に詳しくは、黒色顔料として黒色パターニング膜を形成するときに波長365nm〜410nmの光を透過する高解像度のパターニング膜を形成するとともに、波長500nm〜1200nmの光を遮蔽して、高い遮光性能を有するパターニング膜を形成する黒色膜形成用混合粉末の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a mixed powder for forming a black film, which is suitably used as an insulating black pigment. More specifically, when a black patterning film is formed as a black pigment, a high-resolution patterning film that transmits light having a wavelength of 365 nm to 410 nm is formed, and light having a wavelength of 500 nm to 1200 nm is blocked to have high light-shielding performance. The present invention relates to a method for producing a mixed powder for forming a black film for forming a patterning film.

この種の黒色顔料は、感光性樹脂に分散されて黒色感光性組成物に調製され、この組成物を基板に塗布してフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー法でフォトレジスト膜に紫外線を照射することにより、フォトレジスト膜を露光してパターニング膜を形成することで、液晶ディスプレイのカラーフィルター等の画像形成素子のブラックマトリックスに用いられる。従来の黒色顔料としてのカーボンブラックは導電性があるため、絶縁性が要求される用途には向かない。またカーボンブラックは紫外線を遮蔽するため、高解像度のパターニング膜を形成することが難しく、また可視光から近赤外光の波長領域で遮光性に劣る。 This type of black pigment is dispersed in a photosensitive resin to prepare a black photosensitive composition, and this composition is applied to a substrate to form a photoresist film, and the photoresist film is irradiated with ultraviolet rays by a photolithography method. By exposing the photoresist film to form a patterning film, it is used as a black matrix for an image forming element such as a color filter of a liquid crystal display. Since carbon black as a conventional black pigment has conductivity, it is not suitable for applications requiring insulation. Further, since carbon black shields ultraviolet rays, it is difficult to form a high-resolution patterning film, and the light-shielding property is inferior in the wavelength region of visible light to near-infrared light.

従来、絶縁性の高い黒色顔料として、特定の組成のチタンブラックとも称されるチタン酸窒化物からなる黒色粉末と、Y、ZrO、Al、SiO、TiO、Vの少なくとも1種からなる絶縁粉末とを含有する高抵抗黒色粉末が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この黒色粉末によれば、黒色膜にしたときに、抵抗値が高く、遮光性に優れるので、カラーフィルターのブラックマトリックスとして好適であるとされている。特許文献1には、このチタン酸窒化物粉末及び絶縁粉末を含有する高抵抗黒色粉末が、原料の酸化チタンに絶縁粉末を添加して窒化還元処理し、又は酸化チタンの窒化還元処理の後に絶縁粉末を添加することにより、製造され、この酸化チタンの窒化還元処理が、例えば、原料の酸化チタン粉末をアンモニアなどの還元性ガスの雰囲気下で、700〜1000℃に加熱して行われることが記載されている。 Conventionally, as a black pigment having high insulating properties, a black powder made of titanium oxynitride, which is also called titanium black having a specific composition, and Y 2 O 3 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , V A high-resistance black powder containing an insulating powder consisting of at least one of 2 O 5 is disclosed (see, for example, Patent Document 1). According to this black powder, when it is formed into a black film, it has a high resistance value and excellent light-shielding property, and is therefore considered to be suitable as a black matrix for a color filter. In Patent Document 1, the high-resistance black powder containing the titanium oxynitride powder and the insulating powder is subjected to a nitride reduction treatment by adding an insulating powder to the raw material titanium oxide, or is insulated after the titanium oxide nitride reduction treatment. It is produced by adding powder, and the nitride reduction treatment of titanium oxide can be performed by heating the titanium oxide powder as a raw material to 700 to 1000 ° C. in an atmosphere of a reducing gas such as ammonia. Have been described.

また、絶縁性の黒色顔料であって窒化チタンを含むものとして、少なくとも遮光材、樹脂および溶媒からなり、遮光材としてチタン窒化物粒子を含有する黒色樹脂組成物において、CuKα線をX線源とした場合の少なくとも1種のチタン窒化物粒子の(200)面に由来するピークの回折角2θが42.5°以上42.8°以下であり、かつ該チタン窒化物粒子の(200)面に由来するX線回折ピークの半値幅より求めた結晶子サイズが10nm以上、20nm以下であることを特徴とする黒色樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この黒色樹脂組成物によれば、無彩色でありながら、高OD値、かつ、高抵抗値を有するブラックマトリクスを形成することが可能である。このような黒色樹脂組成物を用いることにより、樹脂ブラックマトリクスは全波長に渡って反射率が低く、また、反射率の波長依存性が小さい、いわゆるニュートラルブラックになっており、かつ薄膜でもOD値が高く高抵抗値を有している。よって、液晶表示装置に用いた際に黒らしい黒表示が可能となるカラーフィルターを提供できるようになる。 Further, in a black resin composition which is an insulating black pigment containing titanium nitride and is composed of at least a light-shielding material, a resin and a solvent and contains titanium nitride particles as the light-shielding material, CuKα ray is used as an X-ray source. The diffraction angle 2θ of the peak derived from the (200) plane of at least one kind of titanium nitride particles is 42.5 ° or more and 42.8 ° or less, and on the (200) plane of the titanium nitride particles. A black resin composition characterized in that the crystallite size determined from the half-value width of the derived X-ray diffraction peak is 10 nm or more and 20 nm or less is disclosed (see, for example, Patent Document 2). According to this black resin composition, it is possible to form a black matrix having a high OD value and a high resistance value while being achromatic. By using such a black resin composition, the resin black matrix has low reflectance over all wavelengths and has a small wavelength dependence of reflectance, that is, so-called neutral black, and even a thin film has an OD value. Has a high resistance value. Therefore, it becomes possible to provide a color filter capable of displaying blackish black when used in a liquid crystal display device.

更に、絶縁性の黒色顔料であって酸窒化バナジウム又は酸窒化ニオブを含むものとして、バナジウムまたはニオブの一種または二種の酸窒化物からなる黒色粉末であり、酸素含有量16wt%以下および窒素含有量10wt%以上であって、粉末濃度50ppmの分散液透過スペクトルにおいて450nmの透過率Xが10.0%以下であることを特徴とする青色遮蔽黒色粉末が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。この青色遮蔽黒色粉末は青色光に対する遮蔽性に優れており、酸素含有量16wt%以下および窒素含有量10wt%以上であって、粉末濃度50ppmの分散液透過スペクトルにおいて450nmの透過率Xが10.0%以下である。従来の酸窒化チタン(チタンブラック)は窒素含有量が20wt%で上記透過率Xが10%程度であるが、この発明の黒色粉末は窒素含有量が10wt%でも上記透過率Xが10%以下の青色光に対する遮蔽性に優れた粉末を得ることができる。 Further, an insulating black pigment containing vanadium oxynitride or niobium nitride, which is a black powder composed of one or two oxynitrides of vanadium or niobium, having an oxygen content of 16 wt% or less and a nitrogen content. A blue shielding black powder characterized in that the amount is 10 wt% or more and the transmittance X at 450 nm is 10.0% or less in a dispersion liquid transmission spectrum having a powder concentration of 50 ppm is disclosed (for example, Patent Document 3). reference.). This blue-shielding black powder has excellent shielding properties against blue light, has an oxygen content of 16 wt% or less and a nitrogen content of 10 wt% or more, and has a transmittance X of 450 nm in a dispersion liquid transmission spectrum having a powder concentration of 50 ppm. It is 0% or less. The conventional titanium oxynitride (titanium black) has a nitrogen content of 20 wt% and the transmittance X is about 10%, but the black powder of the present invention has a transmittance X of 10% or less even if the nitrogen content is 10 wt%. It is possible to obtain a powder having excellent shielding property against blue light.

更にまた、絶縁性の黒色顔料であって窒化ジルコニウムを含むものとして、X線回折プロファイルにおいて、低次酸化ジルコニウムのピークと窒化ジルコニウムのピークを有し、比表面積が10〜60m/gであることを特徴とする微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。この微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体は、二酸化ジルコニウム又は水酸化ジルコニウムと、酸化マグネシウムと、金属マグネシウムとの混合物を、窒素ガス又は窒素ガスを含む不活性ガス気流中、650〜800℃で焼成する工程を経て製造される。上記微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体は、黒色系で電気伝導性の低い微粒子材料として使用でき、カーボンブラックなどが使用されているテレビなどのディスプレイ用のブラックマトリクスなどへ、より電気伝導性の低い微粒子黒色顔料として使用することができるとされ、また上記製造方法によれば、上記微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体を工業的規模で製造(量産)することができるとされている。 Furthermore, as an insulating black pigment containing zirconium nitride, it has a low-order zirconium oxide peak and a zirconium nitride peak in the X-ray diffraction profile, and has a specific surface area of 10 to 60 m 2 / g. A fine particle low-order zirconium oxide / zirconium nitride composite is disclosed (see, for example, Patent Document 4). This fine particle low-order zirconium oxide / zirconium nitride composite is a mixture of zirconium dioxide or zirconium hydroxide, magnesium oxide, and metallic magnesium at 650 to 800 ° C. in an inert gas stream containing nitrogen gas or nitrogen gas. Manufactured through a firing process. The fine particle low-order zirconium oxide / zirconium nitride composite can be used as a black-based fine particle material having low electrical conductivity, and has higher electrical conductivity to a black matrix for a display such as a television in which carbon black or the like is used. It is said that it can be used as a fine-grained black pigment with a low content, and that the fine-grained low-order zirconium oxide / zirconium nitride composite can be manufactured (mass-produced) on an industrial scale according to the above-mentioned production method. ..

特開2008−266045号公報(請求項1、請求項5、段落[0002]、段落[0010]、段落[0020]、段落[0021])JP-A-2008-266045 (Claim 1, Claim 5, paragraph [0002], paragraph [0010], paragraph [0020], paragraph [0021]) 特開2009−058946号公報(請求項1、段落[0007])JP-A-2009-058946 (Claim 1, paragraph [0007]) 特開2012−096945号公報(請求項1、請求項5、段落[0011])Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-096945 (Claim 1, Claim 5, Paragraph [0011]) 特開2009−091205号公報(請求項1、請求項2、段落[0015]、段落[0016])JP-A-2009-091205 (Claim 1, Claim 2, paragraph [0015], paragraph [0016])

しかしながら、特許文献1に示されるチタンブラックと称される黒色粉末、特許文献2に示されるチタン窒化物粒子を含有する黒色樹脂組成物、特許文献3に示されるバナジウムまたはニオブの一種または二種の酸窒化物からなる黒色粉末、並びに特許文献4に示される微粒子低次酸化ジルコニウム・窒化ジルコニウム複合体は、黒色顔料として用いる場合、より高い遮光性を得るために顔料濃度を高くして黒色感光性組成物を調製し、この組成物を基板に塗布してフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー法でフォトレジスト膜に露光して黒色パターニング膜を形成するときにフォトレジスト膜中の黒色顔料が紫外線であるi線(波長365nm)、h線(405nm)を遮蔽してしまうため、紫外線がフォトレジスト膜の底部まで届かず、底部にアンダーカットが発生し、高解像度のパターニング膜を形成することができない問題があった。特にh線はi線より低エネルギーであるため、h線でパターニングができるとランニングコスト低減に有利であるが、高い可視光遮光性とh線透過性を併せ持つ材料がないことが問題視された。 However, a black powder called titanium black shown in Patent Document 1, a black resin composition containing titanium nitride particles shown in Patent Document 2, and one or two types of vanadium or niobium shown in Patent Document 3. When the black powder made of oxynitride and the fine particle low-order zirconium oxide / zirconium nitride composite shown in Patent Document 4 are used as a black pigment, the pigment concentration is increased to obtain higher light-shielding property, and the black photosensitive property is obtained. When a composition is prepared, the composition is applied to a substrate to form a photoresist film, and the photoresist film is exposed by a photoresist method to form a black patterning film, the black pigment in the photoresist film is exposed to ultraviolet rays. Since the i-line (wavelength 365 nm) and h-line (405 nm) are blocked, the ultraviolet rays do not reach the bottom of the photoresist film, undercut occurs at the bottom, and a high-resolution patterning film may be formed. There was a problem I couldn't do. In particular, since h-line has lower energy than i-line, it is advantageous to reduce running cost if patterning can be performed with h-line, but it has been regarded as a problem that there is no material having both high visible light shading property and h-line transparency. ..

本発明の目的は、黒色顔料として黒色パターニング膜を形成するときに波長365nm〜410nmの光を透過する高解像度のパターニング膜を形成するとともに、波長500nm〜1200nmの光を遮蔽して、高い遮光性能を有するパターニング膜を形成する黒色膜形成用混合粉末の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to form a high-resolution patterning film that transmits light having a wavelength of 365 nm to 410 nm when forming a black patterning film as a black pigment, and to block light having a wavelength of 500 nm to 1200 nm to provide high light-shielding performance. It is an object of the present invention to provide a method for producing a mixed powder for forming a black film for forming a patterning film having the above.

本発明者らは、X線回折プロファイルにおいて、二酸化ジルコニウムや低次酸化ジルコニウムや低次酸窒化ジルコニウムのピークが微量でも存在すると、この粉末を黒色顔料として黒色パターニング膜を形成した場合、可視光線域の遮光性が著しく低下することを知見した。一方、本発明者らは、より高い遮光性を得るために顔料濃度を高くして黒色感光性組成物を調製すると、i線(波長365nm)の光を透過する性能が著しく低下するため、この粉末を黒色顔料として黒色パターニング膜を形成するときに高解像度のパターニング膜を形成することができず、しかも形成したパターニング膜の遮光性能が低下することを知見した。一方、チタンブラックは前述したように、i線(波長365nm)、h線(波長405nm)の光を遮蔽するものの、波長450nm付近の光は透過することに着目した。更に、本発明者は、酸化ジルコニウムと酸化チタンを混合し窒化することにより得た窒化ジルコニウム及び窒化チタンの混合粉末を黒色顔料として形成した黒色パターニング膜が高解像度及び高い遮光性能を有することに着目し、本発明に到達した。 In the X-ray diffraction profile, when a peak of zirconium dioxide, low-order zirconium oxide, or low-order zirconium nitride is present even in a trace amount, the present inventors use this powder as a black pigment to form a black patterning film in the visible light region. It was found that the light-shielding property of Zirconium dioxide was significantly reduced. On the other hand, when the present inventors prepare a black photosensitive composition by increasing the pigment concentration in order to obtain higher light-shielding property, the performance of transmitting i-ray (wavelength 365 nm) light is significantly deteriorated. It was found that when a black patterning film was formed using powder as a black pigment, a high-resolution patterning film could not be formed, and the light-shielding performance of the formed patterning film was deteriorated. On the other hand, as described above, titanium black shields i-line (wavelength 365 nm) and h-line (wavelength 405 nm) light, but pays attention to the fact that light in the vicinity of wavelength 450 nm is transmitted. Furthermore, the inventor has to black patterned film where the mixed powder of zirconium nitride and titanium nitride emissions obtained by nitriding a mixture of zirconium oxide titanium oxide formed as a black pigment has a high resolution and high light-shielding performance Focusing on it, we arrived at the present invention.

本発明の第1の観点は、二酸化ジルコニウム粉末と、酸化チタン粉末とを混合して第1混合物を得た後、前記第1混合物に金属マグネシウム粉末と、酸化マグネシウム粉末とを、金属マグネシウムが前記第1混合物の1〜10倍モルの割合になるように、かつ酸化マグネシウムが前記第1混合物の0〜10倍モルの割合になるように混合して第2混合物を作製し、次いで前記第2混合物を窒素ガス雰囲気下、200〜1500℃の温度で焼成することにより、前記二酸化ジルコニウム粉末及び前記酸化チタン粉末を還元して、窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製し、前記作製した混合粉末中のジルコニウムとチタンの質量比(Zr:Ti)が(40:60)〜(95:5)の範囲であることを特徴とする黒色膜形成用混合粉末の製造方法である。 The first aspect of the present invention is to mix zirconium dioxide powder and titanium oxide powder to obtain a first mixture, and then add metal magnesium powder and magnesium oxide powder to the first mixture, and metal magnesium is said to be the same. A second mixture is prepared by mixing the first mixture in a proportion of 1 to 10 times the molar amount and magnesium oxide in a proportion of 0 to 10 times the molar amount of the first mixture, and then the second mixture. the mixture under a nitrogen atmosphere and baked at a temperature of 200 to 1500 ° C., by reducing the zirconium dioxide powder and the titanium oxide powder, mixed powder of zirconium nitride powder (a) and titanium nitride powder (B) to prepare a mass ratio of zirconium and titanium before Symbol mixed powder prepared (Zr: Ti) is (40:60) - (95: 5) powder mixing black film formed, which is a range of It is a manufacturing method of.

本発明の第2の観点は、第1の観点の黒色膜形成用混合粉末の製造方法であって、前記混合粉末が、その分散液に濃度50ppmで分散した分散液スペクトルにおいて、波長365nmの光透過率をX、波長550nmの光透過率をY、波長1200nmの光透過率をZとするとき、X>8%、Y<8%、Z<25%であって、かつX/Yが1.00以上で、Z/Yが4.0以下である。 The second aspect of the present invention is the method for producing a mixed powder for forming a black film according to the first aspect, in which light having a wavelength of 365 nm is obtained in a dispersion liquid spectrum in which the mixed powder is dispersed in the dispersion liquid at a concentration of 50 ppm. When the transmittance is X, the light transmittance at a wavelength of 550 nm is Y, and the light transmittance at a wavelength of 1200 nm is Z, X> 8%, Y <8%, Z <25%, and X / Y is 1. It is 0.00 or more and Z / Y is 4.0 or less.

本発明の第3の観点は、第1の観点又は第2の観点の方法により製造された黒色膜形成用混合粉末を感光性樹脂に分散して黒色感光性組成物を製造する方法である。 A third aspect of the present invention is a method for producing a black photosensitive composition by dispersing the mixed powder for forming a black film produced by the method of the first aspect or the second aspect in a photosensitive resin.

本発明の第4の観点は、第3の観点の方法により製造された黒色感光性組成物を用いて黒色パターニング膜を形成する方法である。 A fourth aspect of the present invention is a method of forming a black patterning film using the black photosensitive composition produced by the method of the third aspect.

本発明の第1の観点の黒色膜形成用混合粉末の製造方法では、窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製するに当り、既に窒化した窒化ジルコニウムと窒化チタンとの混合物を作成する方法に比較して、窒化する前に原料を混合しているため、得られた窒化物の光学スペクトルが著しく向上する。 In a first aspect the black film-forming mixture method of producing a powder of the present invention, per to prepare a mixed powder of zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride Powder (B), zirconium nitride and titanium nitride that have already been nitrided Since the raw materials are mixed before nitriding, the optical spectrum of the obtained nitride is significantly improved as compared with the method of preparing a mixture with.

更に、窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製するに当り、窒素ガス単体でも反応は進行するが、混合物を窒素ガスと水素ガスの混合ガス、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス、又は窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスの雰囲気下で焼成することにより、還元反応がより促進され、反応効率がより高まって、より少ない金属マグネシウム量でも二酸化ジルコニウム、低次酸化ジルコニウム及び低次酸窒化ジルコニウムのない、窒化ジルコニウム粉末及び窒化チタン粉末の混合粉末のみを製造することができる。 Furthermore, per to prepare a mixed powder of zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride Powder (B), can proceed the reaction in a nitrogen gas alone, a mixed gas of a mixture of nitrogen gas and hydrogen gas, nitrogen gas and ammonia By firing in an atmosphere of a mixed gas of gas or a mixed gas of nitrogen gas and argon gas, the reduction reaction is further promoted, the reaction efficiency is further increased, and even with a smaller amount of metallic magnesium, zirconium dioxide and lower zirconium oxide are used. and low without following zirconium oxynitride, can be produced only mixed powder of powder zirconium nitride powder and titanium nitride powder.

作製した窒化ジルコニウム粉末(A)と窒化チタン粉末(B)とを、ジルコニウム及びチタン含有量比を(Zr:Ti)で(40:60)〜(95:5)になるように混合することにより、この混合粉末を黒色顔料として黒色パターニング膜を形成すれば、紫外線をより一層透過して高解像度のパターニング膜を形成することができ、しかも形成したパターニング膜は高い遮光性能を有するようになる。 Fabricated zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride powder powder and (B), zirconium and titanium content ratio (Zr: Ti) at (40:60) - (95: 5) to the mixing be so Therefore, if a black patterning film is formed by using this mixed powder as a black pigment, it is possible to form a high-resolution patterning film by further transmitting ultraviolet rays, and the formed patterning film has high light-shielding performance. ..

本発明の第2の観点の黒色膜形成用混合粉末の製造方法によれば、混合粉末は、その分散液に濃度50ppmで分散した分散液スペクトルにおいて、波長365nmの光透過率をX、波長550nmの光透過率をY、波長1200nmの光透過率をZとするとき、X>8%、Y<8%、Z<25%であって、かつX/Yが1.00以上で、Z/Yが4.0以下である特徴を有する。X、Y、Z、X/Y及びZ/Yが上記範囲であることにより、黒色顔料として黒色パターニング膜を形成すれば、紫外線をより一層透過して高解像度のパターニング膜を形成することができ、しかも形成したパターニング膜は高い遮光性能を有するようになる。 According to the method for producing a mixed powder for forming a black film according to the second aspect of the present invention, the mixed powder has a light transmittance of X at a wavelength of 365 nm and a wavelength of 550 nm in the dispersion liquid spectrum dispersed in the dispersion liquid at a concentration of 50 ppm. When the light transmittance of is Y and the light transmittance at a wavelength of 1200 nm is Z, X> 8%, Y <8%, Z <25%, and X / Y is 1.00 or more, Z / It has a characteristic that Y is 4.0 or less. Since X, Y, Z, X / Y and Z / Y are in the above range, if a black patterning film is formed as a black pigment, ultraviolet rays can be further transmitted to form a high-resolution patterning film. Moreover, the formed patterning film has high light-shielding performance.

本発明の第3の観点の黒色感光性組成物の製造方法によれば、黒色顔料として混合粉末を構成する窒化ジルコニウム粉末(A)が二酸化ジルコニウム、低次酸化ジルコニウム及び低次酸窒化ジルコニウムを含有せず、しかもこの窒化ジルコニウム粉末(A)と窒化チタン粉末(B)中のジルコニウムとチタンの質量比(Zr:Ti)が(40:60)〜(95:5)の範囲で含むため、この組成物の製造方法を用いて黒色パターニング膜を形成すれば、高解像度のパターニング膜を形成することができ、しかも形成したパターニング膜が高い遮光性能を有するようになる。 According to the method for producing a black photosensitive composition according to the third aspect of the present invention, the zirconium nitride powder (A) constituting the mixed powder as a black pigment contains zirconium dioxide, low-order zirconium oxide and low-order zirconium oxynitride. without the addition the mass ratio of the zirconium and titanium of zirconium nitride powder (a) and the titanium nitride powder (B) in order to contain in the range of:: (5 95), ( Zr Ti) is (40:60) - If a black patterning film is formed using the method for producing this composition, a high-resolution patterning film can be formed, and the formed patterning film has high light-shielding performance.

本発明の第4の観点の黒色パターニング膜の形成方法によれば、高解像度のパターニング膜を形成することができ、しかも形成したパターニング膜が高い遮光性能を有するようになる。 According to the method for forming a black patterning film according to the fourth aspect of the present invention, a high-resolution patterning film can be formed, and the formed patterning film has high light-shielding performance.

本発明の実施例1で得られた窒化ジルコニウム粉末のX線回折プロファイルである。It is an X-ray diffraction profile of the zirconium nitride powder obtained in Example 1 of this invention. 本発明の比較例6で得られた窒化ジルコニウム粉末のX線回折プロファイルである。It is an X-ray diffraction profile of the zirconium nitride powder obtained in Comparative Example 6 of the present invention. 本発明の実施例1、2と比較例1、2で得られた粉末を粉末濃度50ppmに希釈した分散液における光透過率を示す分光曲線である。It is a spectroscopic curve which shows the light transmittance in the dispersion liquid which diluted the powder obtained in Examples 1 and 2 of this invention and Comparative Example 1 and 2 to a powder concentration of 50 ppm.

次に本発明を実施するための形態を説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described.

〔黒色膜形成用混合粉末〕
本実施形態の黒色膜形成用混合粉末は、窒化ジルコニウム粉末(A)と窒化チタン粉末(B)とを含み、窒化ジルコニウム粉末(A)、前記窒化チタン粉末(B) 中のジルコニウム及びチタン含有量比(Zr:Ti)が(Zr:Ti)で(40:60)〜(95:5)の範囲、好ましくは(45:55〜80:20)の範囲にある。前記混合粉末中のジルコニウム及びチタン含有量比(Zr:Ti)が(95:5)を超えて、ジルコニウム含有量が過剰であると、この混合粉末から黒色膜を形成したときに、黒色膜の波長1200nmにおける遮光性が劣るようになる。また、ジルコニウム及びチタン含有量比(Zr:Ti)が(40:60)を超え、チタン含有量が過剰になると、この混合粉末から黒色膜を形成したときに、黒色膜の波長365nmにおける光の透過性が劣り、高解像度のパターニング膜が得られなくなる。
[Mixed powder for forming a black film]
Black film forming mixed powder of the present embodiment includes a zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride Powder (B), zirconium and titanium in the zirconium nitride powder (A), the titanium nitride Powder (B) The content ratio (Zr: Ti) is (Zr: Ti) and is in the range of (40:60) to (95: 5), preferably in the range of (45: 55-80: 20). If the zirconium and titanium content ratio (Zr: Ti) in the mixed powder exceeds (95: 5) and the zirconium content is excessive, when a black film is formed from this mixed powder, the black film is formed. The light-shielding property at a wavelength of 1200 nm becomes inferior. Further, when the zirconium and titanium content ratio (Zr: Ti) exceeds (40:60) and the titanium content becomes excessive, when a black film is formed from this mixed powder, light at a wavelength of 365 nm of the black film is formed. The permeability is poor, and a high-resolution patterning film cannot be obtained.

また黒色膜形成用混合粉末を構成する窒化ジルコニウム粉末(A)は、X線回折プロファイルにおいて、窒化ジルコニウムのピークを有する一方、二酸化ジルコニウムのピーク、低次酸化ジルコニウムのピーク及び低次酸窒化ジルコニウムのピークを有しない特徴がある。窒化ジルコニウム粉末は、BET法により測定される比表面積が10〜90m/gであることが好ましい。窒化ジルコニウム粉末の比表面積が10m/g未満では、黒色レジストとしたときに、長期保管時に沈降し易く、90m/gを超えると、黒色顔料としてパターニング膜を形成したときに、遮光性が不足し易いからである。30〜60m/gが好ましい。 Further, the zirconium nitride powder (A) constituting the mixed powder for forming a black film has a zirconium nitride peak in the X-ray diffraction profile, while the zirconium dioxide peak, the lower zirconium oxide peak and the lower zirconium oxynitride peak. It has the characteristic of not having a peak. The zirconium nitride powder preferably has a specific surface area of 10 to 90 m 2 / g as measured by the BET method. If the specific surface area of the zirconium nitride powder is less than 10 m 2 / g, it tends to settle during long-term storage when it is made into a black resist, and if it exceeds 90 m 2 / g, it has a light-shielding property when a patterning film is formed as a black pigment. This is because it is easy to run short. It is preferably 30 to 60 m 2 / g.

また黒色膜形成用混合粉末を構成する窒化チタン粉末(B)は、BET法により測定される比表面積が10〜90m2/gであることが長期保管時の沈降を防止し、黒色顔料としてパターニング膜を形成したときの十分な遮光性を得るために好ましい。この粉末(B)は、TiNが100%の粉末で構成される。 The powder of titanium nitride powder constituting a mixed powder for a black film formed (B) is that the specific surface area measured by the BET method is 10~90m 2 / g is prevent settling during prolonged storage, as a black pigment It is preferable to obtain sufficient light-shielding property when the patterning film is formed. The powder (B) has, TiN is Ru consists of 100% of the powder.

更に黒色膜形成用混合粉末は、この混合粉末を分散液に濃度50ppmで分散した分散液スペクトルにおいて、波長365nmの光透過率をX、波長550nmの光透過率をY、波長1200nmの光透過率をZとするとき、X>8%、Y<8%、Z<25%であって、かつX/Yが1.00以上で、Z/Yが4.0以下であることを特徴とする。Xが8%以下では、波長365nmの光透過率が低すぎ、黒色顔料としてパターニング膜を形成するときにフォトレジスト膜の底部まで露光されず、パターニング膜のアンダーカットが発生して高解像度のパターニング膜が得られない。Yが8%以上では、波長550nmの光透過率が高すぎ、またZが25%以上では、波長1200nmの光透過率が高すぎ、いずれも遮光性に劣る。好ましくは、X>10%、Y<5%、Z<15%であり、またX/Yが1.25以上であることにより、紫外線透過の効果があり、パターニング膜のアンダーカットを発生しない。Z/Yが2.0以下であることにより可視光線遮蔽効果の効果がある。好ましくは、X/Yが2以上、Z/Yが2以下である。 Further, the mixed powder for forming a black film has a light transmittance of X at a wavelength of 365 nm, a light transmittance of Y at a wavelength of 550 nm, and a light transmittance of 1200 nm in a dispersion spectrum obtained by dispersing the mixed powder in a dispersion at a concentration of 50 ppm. When is Z, X> 8%, Y <8%, Z <25%, X / Y is 1.00 or more, and Z / Y is 4.0 or less. .. When X is 8% or less, the light transmittance at a wavelength of 365 nm is too low, and when forming a patterning film as a black pigment, the bottom of the photoresist film is not exposed, undercutting of the patterning film occurs, and high-resolution patterning occurs. No film can be obtained. When Y is 8% or more, the light transmittance at a wavelength of 550 nm is too high, and when Z is 25% or more, the light transmittance at a wavelength of 1200 nm is too high, and both are inferior in light-shielding property. Preferably, X> 10%, Y <5%, Z <15%, and X / Y of 1.25 or more has an effect of transmitting ultraviolet rays and does not cause undercut of the patterning film. When Z / Y is 2.0 or less, there is an effect of shielding visible light. Preferably, X / Y is 2 or more and Z / Y is 2 or less.

以下、本実施形態の黒色膜形成用混合粉末の出発原料を原料毎に説明する。 Hereinafter, the starting raw materials for the mixed powder for forming a black film of the present embodiment will be described for each raw material.

[二酸化ジルコニウム粉末]
黒色膜形成用混合粉末を作製するために用いられる二酸化ジルコニウム粉末としては、例えば、単斜晶系二酸化ジルコニウム、立方晶系二酸化ジルコニウム、イットリウム安定化二酸化ジルコニウム等の二酸化ジルコニウムの粉末がいずれも使用可能であるが、窒化ジルコニウム粉末の生成率が高くなる観点から、単斜晶系二酸化ジルコニウム粉末が好ましい。この二酸化ジルコニウム粉末は、比表面積の測定値から球形換算した平均一次粒径で500nm以下であることが、BET法により測定される比表面積が20〜90m/gの窒化ジルコニウム粉末(A)を得るために好ましく、粉末の取扱い易さから、平均一次粒径10nm以上500nm以下であることが更に好ましい。
[Zirconium dioxide powder]
As the zirconium dioxide powder used for producing the mixed powder for forming a black film, for example, any of zirconium dioxide powders such as monoclinic zirconium dioxide, cubic zirconium dioxide, and yttrium-stabilized zirconium dioxide can be used. However, monoclinic zirconium dioxide powder is preferable from the viewpoint of increasing the production rate of zirconium nitride powder. The zirconium dioxide powder, that an average primary particle diameter as sphere converted from the measured values of the specific surface area is 500nm or less, zirconium nitride powder of the measured specific surface area 20~90m 2 / g by BET method (A) It is preferable to obtain it, and it is more preferable that the average primary particle size is 10 nm or more and 500 nm or less from the viewpoint of easy handling of the powder.

[二酸化チタン粉末]
黒色膜形成用混合粉末を作製するために用いられる二酸化チタン粉末としては、例えば、正方晶(アナターゼ型、ルチル型)系二酸化チタン、斜方晶(ブルッカイト型)系二酸化チタン等の二酸化チタンの粉末がいずれも使用可能であるが、窒化チタン粉末の生成率が高くなる観点から、正方晶系二酸化チタン粉末が好ましい。この二酸化チタン粉末は、比表面積の測定値から球形換算した平均一次粒径で70nm以下であることが、BET法により測定される比表面積が10〜90m2/gの窒化チタン粉末(B)を得るために好ましく、粉末の取扱い易さから、平均一次粒径10nm以上60nm以下であることが更に好ましい。
[Titanium dioxide powder]
Examples of the titanium dioxide powder used for producing the mixed powder for forming a black film include tetragonal (antase type, rutile type) titanium dioxide and oblique (brookite type) titanium dioxide powder. However, tetragonal titanium dioxide powder is preferable from the viewpoint of increasing the production rate of titanium nitride powder. The titanium dioxide powder may be at 70nm or less in average primary particle diameter as sphere converted from the measured values of the specific surface area, specific surface area measured by BET method 10~90m 2 / g titanium nitride Powder (B) It is preferable to obtain the powder, and it is more preferable that the average primary particle size is 10 nm or more and 60 nm or less from the viewpoint of easy handling of the powder.

[金属マグネシウム粉末]
黒色膜形成用混合粉末を作製するために用いられる金属マグネシウム粉末は、粒径が小さすぎると、反応が急激に進行して操作上危険性が高くなるので、粒径が篩のメッシュパスで100〜1000μmの粒状のものが好ましく、特に200〜500μmの粒状のものが好ましい。ただし、金属マグネシウムは、すべて上記粒径範囲内になくても、その80質量%以上、特に90質量%以上が上記範囲内にあればよい。
[Metallic magnesium powder]
If the particle size of the metallic magnesium powder used to prepare the mixed powder for forming a black film is too small, the reaction will proceed rapidly and the operational risk will increase. Therefore, the particle size is 100 with a mesh path of a sieve. Granules of ~ 1000 μm are preferable, and granular ones of 200 to 500 μm are particularly preferable. However, even if all the metallic magnesium is not within the above particle size range, 80% by mass or more, particularly 90% by mass or more of the metallic magnesium may be within the above range.

二酸化ジルコニウム粉末及び酸化チタン粉末(第1混合物)に対する金属マグネシウム粉末の添加量の多寡は、後述する雰囲気ガス中のアンモニアガス及び水素ガスの量とともに二酸化ジルコニウムの還元力に影響を与える。金属マグネシウムの量が少なすぎると、還元不足で目的とする窒化ジルコニウム粉末が得られにくくなり、多すぎると、過剰な金属マグネシウムにより反応温度が急激に上昇し、粉末の粒成長を引き起こす恐れがあるとともに不経済となる。金属マグネシウム粉末は、その粒径の大きさによって、金属マグネシウムが第1混合物の1.0〜10.0倍モルの割合になるように、金属マグネシウム粉末を第1混合物に添加して混合する。1.0倍モル未満では、二酸化ジルコニウム及び酸化チタンの還元力が不足し、10.0倍モルを超えると、過剰な金属マグネシウムにより反応温度が急激に上昇し、粉末の粒成長を引き起こす恐れがあるとともに不経済となる。好ましくは3〜5倍モルである。 The amount of the metal magnesium powder added to the zirconium dioxide powder and the titanium oxide powder (first mixture) affects the reducing power of zirconium dioxide together with the amounts of ammonia gas and hydrogen gas in the atmospheric gas described later. If the amount of metallic magnesium is too small, it will be difficult to obtain the desired zirconium nitride powder due to insufficient reduction, and if it is too large, the reaction temperature will rise sharply due to excess metallic magnesium, which may cause grain growth of the powder. It becomes uneconomical with. The metallic magnesium powder is mixed by adding the metallic magnesium powder to the first mixture so that the metallic magnesium has a ratio of 1.0 to 10.0 times the molar amount of the first mixture depending on the size of the particle size. If it is less than 1.0 times the mole, the reducing power of zirconium dioxide and titanium oxide is insufficient, and if it exceeds 10.0 times the mole, the reaction temperature rises sharply due to excess metallic magnesium, which may cause powder grain growth. At the same time, it becomes uneconomical. It is preferably 3 to 5 times the molar amount.

[酸化マグネシウム粉末]
黒色膜形成用混合粉末を作製するために用いられる酸化マグネシウム粉末は、焼成時に窒化ジルコニウム表面又は窒化チタン表面をコーティングして、金属マグネシウムの還元力を緩和して、窒化ジルコニウム粉末又は窒化チタン粉末の焼結及び粒成長を防止する。酸化マグネシウム粉末は、その粒径の大きさによって、窒化マグネシウムが第1混合物の0〜10倍モルの割合になるように、第1混合物に添加して混合する。10倍モルを超えると、焼成後の酸洗浄時に要する酸性溶液の使用量が増加する不具合がある。好ましくは1〜2倍モルである。酸化マグネシウム粉末は、比表面積の測定値から球形換算した平均一次粒径で1000nm以下であることが好ましく、粉末の取扱い易さから、平均一次粒径10nm以上500nm以下であることが好ましい。なお、酸化マグネシウムのみではなく、窒化マグネシウムも窒化ジルコニウムの焼結予防に有効であるため、酸化マグネシウムに一部窒化マグネシウムを混合して使用することも可能である。
[Magnesium oxide powder]
The magnesium oxide powder used for producing the mixed powder for forming a black film coats the surface of zirconium nitride or the surface of titanium nitride at the time of firing to relax the reducing power of metallic magnesium, and the zirconium nitride powder or titanium nitride powder. Prevents sintering and grain growth. Magnesium oxide powder is added to and mixed with the first mixture so that magnesium nitride has a proportion of 0 to 10 times the molar amount of the first mixture, depending on the size of the particle size. If it exceeds 10 times the mole, there is a problem that the amount of the acidic solution required for acid cleaning after firing increases. It is preferably 1 to 2 times the molar amount. The magnesium oxide powder preferably has an average primary particle size of 1000 nm or less in terms of sphere from the measured value of the specific surface area, and preferably has an average primary particle size of 10 nm or more and 500 nm or less from the viewpoint of ease of handling of the powder. Since not only magnesium oxide but also magnesium nitride is effective in preventing the sintering of zirconium nitride, it is possible to use magnesium oxide mixed with a part of magnesium nitride.

〔黒色膜形成用混合粉末の製造方法〕
本実施形態の黒色膜形成用混合粉末の製造方法は、二酸化ジルコニウム粉末と酸化チタン粉末とを前述した質量比で均一に混合して第1混合物を得た後、第1混合物に金属マグネシウム粉末と酸化マグネシウム粉末とを前述した質量比で均一に混合し、焼結することにより、窒化ジルコニウム粉末(A)と窒化チタン粉末(B)の混合粉末を製造する方法である。
[Manufacturing method of mixed powder for forming a black film]
In the method for producing a mixed powder for forming a black film of the present embodiment, a zirconium dioxide powder and a titanium oxide powder are uniformly mixed at the above-mentioned mass ratio to obtain a first mixture, and then the first mixture is mixed with a metallic magnesium powder. and magnesium oxide powder were uniformly mixed at a weight ratio described above, by sintering, a method for producing a mixed powder of zirconium nitride powder (a) and the titanium nitride powder (B).

〔金属マグネシウム粉末による還元反応〕
黒色膜形成用混合粉末を生成させるための金属マグネシウムによる還元反応時の温度は、200〜1500℃、好ましくは500〜800℃である。温度が200℃より低いと、二酸化ジルコニウムの還元反応が十分に生じない。また、温度を1500℃より高くしても、その効果は増加せず、熱エネルギーの無駄になるとともに粒子の焼結が進行し好ましくない。また還元反応時間は10〜120分が好ましく、30〜60分が更に好ましい。
[Reduction reaction with metallic magnesium powder]
The temperature during the reduction reaction with metallic magnesium for producing a mixed powder for forming a black film is 200 to 1500 ° C, preferably 500 to 800 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C., the reduction reaction of zirconium dioxide does not sufficiently occur. Further, even if the temperature is higher than 1500 ° C., the effect does not increase, heat energy is wasted, and the sintering of particles proceeds, which is not preferable. The reduction reaction time is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 30 to 60 minutes.

上記還元反応を行う際の反応容器は、反応時に原料や生成物が飛び散らないように、蓋を有するものが好ましい。これは、金属マグネシウムの溶融が開始されると、還元反応が急激に進行し、それに伴って温度が上昇して、容器内部の気体が膨張し、それによって、容器の内部のものが外部に飛び散るおそれがあるからである。 The reaction vessel for carrying out the reduction reaction is preferably one having a lid so that the raw materials and products do not scatter during the reaction. This is because when the melting of metallic magnesium is started, the reduction reaction proceeds rapidly, and the temperature rises accordingly, and the gas inside the container expands, thereby scattering the things inside the container to the outside. This is because there is a risk.

〔金属マグネシウム粉末による還元反応時の雰囲気ガス〕
金属マグネシウム粉末による還元反応時の雰囲気ガスは、窒素ガス単体であるか、又は窒素ガスと水素ガスの混合ガス、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス、若しくは窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスである。上記還元反応は上記窒素ガス又は混合ガスの気流中で行われる。混合ガス中の窒素ガスは、金属マグネシウムや還元生成物と酸素との接触を防ぎ、それらの酸化を防ぐとともに、窒素をジルコニウム及びチタンと反応させ、窒化ジルコニウム及び窒化チタン粉末を生成させる役割を有する。混合ガス中の水素ガス、アンモニアガス及びアルゴンガスは、金属マグネシウムとともに、二酸化ジルコニウム及び二酸化チタンを還元させる役割を有する。水素ガス及びアルゴンガスは、上記混合ガス中、0〜90体積%含むことが好ましく、20〜70体積%含むことが更に好ましい。この還元力のある雰囲気ガスを使用することにより、最終的に低次酸化ジルコニウム及び低次酸窒化ジルコニウムを含まない窒化ジルコニウム粉末を作製することができる。一方、この範囲より窒素ガス以外の成分の割合が高いと還元は進むものの窒素源が少なくなるため、低次酸化ジルコニウム又は低次酸窒化ジルコニウムが生成してしまい、望ましくない。
[Atmospheric gas during reduction reaction with metallic magnesium powder]
The atmospheric gas during the reduction reaction with the metallic magnesium powder is either a nitrogen gas alone, a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas, a mixed gas of nitrogen gas and ammonia gas, or a mixed gas of nitrogen gas and argon gas. The reduction reaction is carried out in a stream of the nitrogen gas or the mixed gas. Nitrogen gas in the mixed gas is to prevent contact between the metallic magnesium and the reduction product and oxygen, while preventing their oxidation, nitrogen is reacted with zirconium and titanium, it serves to produce a zirconium nitride and titanium nitride Powder Have. Hydrogen gas, ammonia gas and argon gas in the mixed gas have a role of reducing zirconium dioxide and titanium dioxide together with metallic magnesium. The hydrogen gas and the argon gas are preferably contained in the mixed gas in an amount of 0 to 90% by volume, more preferably 20 to 70% by volume. By using this reducing atmospheric gas, a zirconium nitride powder containing no lower zirconium oxide and lower zirconium oxynitride can be finally produced. On the other hand, if the proportion of components other than nitrogen gas is higher than this range, reduction proceeds but the nitrogen source is reduced, so that low-order zirconium oxide or low-order zirconium oxynitride is generated, which is not desirable.

〔焼成後の反応物の処理〕
二酸化ジルコニウム粉末と、酸化チタン粉末と、金属マグネシウム粉末と、酸化マグネシウム粉末との混合物を上記混合ガスの雰囲気下で焼成することにより得られた反応物は、反応容器から取り出し、最終的には室温まで冷却した後、塩酸水溶液などの酸溶液で洗浄して、金属マグネシウムの酸化によって生じた酸化マグネシウムや生成物の焼結防止のため反応当初から含まれていた酸化マグネシウムを除去する。この酸洗浄に関しては、pH3.0以下、特にpH1.0〜2.0、温度は80℃以下で行うのが好ましい。そして、その酸洗浄後、アンモニア水などでpHを5〜6に調整した後、濾過又は遠心分離により固形分を分離し、その固形分を乾燥した後、粉砕して窒化ジルコニウム粉末及び窒化チタン粉末の混合粉末を得る。
[Treatment of reactants after firing]
The reaction product obtained by firing a mixture of zirconium dioxide powder, titanium oxide powder, metallic magnesium powder, and magnesium oxide powder in the atmosphere of the mixed gas is taken out from the reaction vessel and finally at room temperature. After cooling to, it is washed with an acid solution such as an aqueous hydrochloric acid solution to remove magnesium oxide generated by oxidation of metallic magnesium and magnesium oxide contained from the beginning of the reaction to prevent sintering of the product. The acid cleaning is preferably carried out at pH 3.0 or lower, particularly pH 1.0 to 2.0, and a temperature of 80 ° C. or lower. Then, after the acid cleaning, the pH is adjusted to 5 to 6 with aqueous ammonia or the like, the solid content is separated by filtration or centrifugation, the solid content is dried, and then pulverized to form zirconium nitride powder and titanium nitride powder. obtaining a mixed powder youngest.

本実施形態では、主に金属マグネシウムを使用した窒化ジルコニウム粉末について記載しているが、この窒化ジルコニウム粉末はナノ粒子プラズマ合成法により作製することも可能である。具体的にはプラズマナノ粒子製造装置に金属ジルコニウム粉末を導入し、Nガス雰囲気にて窒化ジルコニウムナノ粒子を得る方法である。本方法により合成される窒化ジルコニウムも本願実施形態と同様にBET法により測定される比表面積20〜90m/gの粉末を得ることができるが、原料である金属ジルコニウムの燃焼性が高く危険であること、更にはコスト的に高くなるデメリットがある。 In the present embodiment, the zirconium nitride powder mainly using metallic magnesium is described, but this zirconium nitride powder can also be produced by the nanoparticle plasma synthesis method. Specifically introducing metallic zirconium powder into the plasma nanoparticle production apparatus, a method for obtaining a zirconium nitride nanoparticles at an N 2 gas atmosphere. Zirconium nitride synthesized by this method can also obtain a powder having a specific surface area of 20 to 90 m 2 / g measured by the BET method as in the embodiment of the present application, but the raw material zirconium nitride is highly combustible and dangerous. There is a demerit that the cost is high.

〔混合粉末を黒色顔料として用いたパターニング膜の形成方法〕
得られた混合粉末を黒色顔料として用いた、ブラックマトリックスに代表されるパターニング膜の形成方法について述べる。先ず、上記混合粉末を感光性樹脂に分散して黒色感光性組成物に調製する。次いでこの黒色感光性組成物を基板上に塗布した後、プリベークを行って溶剤を蒸発させて、フォトレジスト膜を形成する。次にこのフォトレジスト膜にフォトマスクを介して所定のパターン形状に露光したのち、アルカリ現像液を用いて現像して、フォトレジスト膜の未露光部を溶解除去し、その後好ましくはポストベークを行うことにより、所定の黒色パターニング膜が形成される。
[Method of forming a patterning film using mixed powder as a black pigment]
A method for forming a patterning film typified by a black matrix using the obtained mixed powder as a black pigment will be described. First, the mixed powder is dispersed in a photosensitive resin to prepare a black photosensitive composition. Next, after applying this black photosensitive composition on the substrate, prebaking is performed to evaporate the solvent to form a photoresist film. Next, the photoresist film is exposed to a predetermined pattern shape via a photomask, and then developed with an alkaline developer to dissolve and remove the unexposed portion of the photoresist film, and then post-baking is preferably performed. As a result, a predetermined black patterning film is formed.

形成されたパターニング膜の遮光性(透過率の減衰)を表す指標として光学濃度、即ちOD(Optical Density)値が知られている。本実施形態の混合粉末を用いて形成されたパターニング膜は高いOD値を有する。ここでOD値は、光がパターニング膜を通過する際に吸収される度合を対数で表示したものであって、次の式(1)で定義される。式(1)中、Iは透過光量、Iは入射光量である。
OD値=−log10(I/I) (1)
The optical density, that is, the OD (Optical Density) value is known as an index showing the light-shielding property (attenuation of the transmittance) of the formed patterning film. The patterning film formed by using the mixed powder of the present embodiment has a high OD value. Here, the OD value is a logarithmic representation of the degree to which light is absorbed when passing through the patterning film, and is defined by the following equation (1). In the formula (1), I is the amount of transmitted light and I 0 is the amount of incident light.
OD value = -log 10 (I / I 0 ) (1)

上記基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。また上記基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。黒色感光性組成物を基板に塗布する際には、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布法を採用することができる。塗布厚さは、乾燥後の膜厚として、通常、0.1〜10μm、好ましくは0.2〜7.0μm、更に好ましくは0.5〜6.0μmである。パターニング膜を形成する際に使用される放射線としては、本実施形態では、波長が250〜410nmの範囲にある放射線が好ましい。放射線の照射エネルギー量は、好ましくは10〜10,000J/mである。また上記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。上記アルカリ現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができ、現像条件は、常温で5〜300秒が好ましい。このようにして形成されたパターニング膜は、高精細の液晶、有機EL用ブラックマトリックス材、イメージセンサー用遮光材。光学部材用遮光材、遮光フィルター、IRカットフィルター、黒色カバーレイフィルム等に好適に用いられる。 Examples of the substrate include glass, silicon, polycarbonate, polyester, aromatic polyamide, polyamide-imide, and polyimide. Further, if desired, the substrate may be subjected to appropriate pretreatment such as chemical treatment with a silane coupling agent or the like, plasma treatment, ion plating, sputtering, vapor phase reaction method, vacuum deposition and the like. When the black photosensitive composition is applied to the substrate, an appropriate coating method such as rotary coating, cast coating, roll coating or the like can be adopted. The coating thickness is usually 0.1 to 10 μm, preferably 0.2 to 7.0 μm, and more preferably 0.5 to 6.0 μm as the film thickness after drying. As the radiation used for forming the patterning film, in the present embodiment, radiation having a wavelength in the range of 250 to 410 nm is preferable. The amount of radiation energy is preferably 10 to 10,000 J / m 2 . Examples of the alkaline developer include sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, and 1,5. An aqueous solution of −diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene or the like is preferable. An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant, or the like can be added to the alkaline developer. After alkaline development, it is usually washed with water. As the developing method, a shower developing method, a spray developing method, a dip (immersion) developing method, a paddle (liquid filling) developing method and the like can be applied, and the developing conditions are preferably 5 to 300 seconds at room temperature. The patterning film thus formed is a high-definition liquid crystal display, a black matrix material for organic EL, and a light-shielding material for an image sensor. It is suitably used for light-shielding materials for optical members, light-shielding filters, IR cut filters, black coverlay films, and the like.

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.

<実施例1>
BET法により測定される比表面積から算出される平均一次粒径が50nmの単斜晶系二酸化ジルコニウム粉末5.5gと、BET法により測定される比表面積から算出される平均一次粒径が30nmの二酸化チタン粉末1.9gとをガラス容器内で均一に混合し、第1混合物とした。この時二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との比率は、質量比で75:25であった。次に、平均一次粒径が150μmの金属マグネシウム粉末8.3gと平均一次粒径が200nmの酸化マグネシウム粉末3.8gを添加し、第1混合物に均一に混合し、第2混合物とした。第2混合物中の金属マグネシウムの添加量は第1混合物の5.0倍モル、酸化マグネシウムの添加量は第1混合物の1.4倍モルであった。この第2混合物を窒素ガスの雰囲気下、700℃の温度で60分間焼成して焼成物を得た。この焼成物を、100mLの水に分散し、5%塩酸を徐々に添加して、pHを3以下で、温度を90℃以下に保ちながら洗浄した後、2.5%アンモニア水にてpH6〜7に調整し、濾過した。その濾過固形分を水中に40g/リットルで再分散し、もう一度、前記と同様に酸洗浄、アンモニア水でのpH調整をした後、吸引濾過装置で濾過し、更に100mLのイオン交換水で洗浄し、設定温度;120℃の熱風乾燥機にて乾燥することにより、窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 1>
5.5 g of monoclinic zirconium dioxide powder having an average primary particle size of 50 nm calculated from the specific surface area measured by the BET method and an average primary particle size of 30 nm calculated from the specific surface area measured by the BET method. 1.9 g of titanium dioxide powder was uniformly mixed in a glass container to prepare a first mixture. At this time, the ratio of the zirconium dioxide powder to the titanium dioxide powder was 75:25 in terms of mass ratio. Next, 8.3 g of metal magnesium powder having an average primary particle size of 150 μm and 3.8 g of magnesium oxide powder having an average primary particle size of 200 nm were added and mixed uniformly with the first mixture to prepare a second mixture. The amount of metallic magnesium added to the second mixture was 5.0 times the molar amount of the first mixture, and the amount of magnesium oxide added was 1.4 times the molar amount of the first mixture. This second mixture was calcined at a temperature of 700 ° C. for 60 minutes in an atmosphere of nitrogen gas to obtain a calcined product. This fired product was dispersed in 100 mL of water, 5% hydrochloric acid was gradually added, and the mixture was washed with a pH of 3 or less and a temperature of 90 ° C. or less, and then with 2.5% aqueous ammonia for pH 6 to. It was adjusted to 7 and filtered. The filtered solid content was redistributed in water at 40 g / liter, again acid-washed and pH-adjusted with ammonia water in the same manner as described above, filtered with a suction filtration device, and further washed with 100 mL of ion-exchanged water. , Set temperature: A mixed powder of zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) was prepared by drying in a hot air dryer at 120 ° C.

<実施例2>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を40:60に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 2>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder to the titanium dioxide powder was changed to 40:60. ) Was prepared.

<実施例3>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を50:50に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 3>
The zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder and the titanium dioxide powder was changed to 50:50. ) Was prepared.

<実施例4>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を95:5に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 4>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder to the titanium dioxide powder was changed to 95: 5. ) Was prepared.

<実施例5>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の4.0倍モルに変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 5>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 4.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例6>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の4.0倍モルに変更した以外、実施例2と同一の原料を用いて、実施例2と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 6>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 2 using the same raw materials as in Example 2 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 4.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例7>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の6.0倍モルに変更した以外、実施例4と同一の原料を用いて、実施例4と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 7>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 4 using the same raw materials as in Example 4 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 6.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例8>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の1.0倍モルに変更した以外、実施例2と同一の原料を用いて、実施例2と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 8>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 2 using the same raw materials as in Example 2 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 1.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例9>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の10.0倍モルに変更した以外、実施例4と同一の原料を用いて、実施例4と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 9>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 4 using the same raw materials as in Example 4 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 10.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例10>
酸化マグネシウムの添加量を第1混合物の10.0倍モルに変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 10>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the amount of magnesium oxide added was changed to 10.0 times the molar amount of the first mixture. ) Was prepared.

<実施例11>
酸化マグネシウムの添加量を第1混合物の0倍モルに変更した以外、実施例4と同一の原料を用いて、実施例4と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Example 11>
Using the same raw materials as in Example 4 except that the amount of magnesium oxide added was changed to 0 times the molar amount of the first mixture, the zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were prepared in the same manner as in Example 4. A mixed powder was prepared.

<比較例1>
特許文献1の実施例1に示されるチタンブラックの黒色粉末を用意した。即ち、平均一次粒径160nmの酸化チタン粉末をアンモニアガスの雰囲気下、850℃の温度で180分間焼成して70nmのチタン酸窒化物(TiO0.30.9)を得た後、このチタン酸窒化物と平均一次粒径10nmのAlからなる絶縁粉末とを、チタン酸窒化物100質量部に対して5.0質量部添加し混合して黒色粉末を用意した。
<Comparative example 1>
The titanium black black powder shown in Example 1 of Patent Document 1 was prepared. That is, titanium oxide powder having an average primary particle size of 160 nm is calcined at a temperature of 850 ° C. for 180 minutes in an atmosphere of ammonia gas to obtain a titanium oxynitride of 70 nm (TiO 0.3 N 0.9 ), and then this 5.0 parts by mass of titanium oxynitride and an insulating powder made of Al 2 O 3 having an average primary particle size of 10 nm were added to 100 parts by mass of titanium oxynitride and mixed to prepare a black powder.

<比較例2>
BET法により測定される比表面積から算出される平均一次粒径が50nmの単斜晶系二酸化ジルコニウム粉末7.4gに、平均一次粒径が150μmの金属マグネシウム粉末7.3gと平均一次粒径が200nmの酸化マグネシウム粉末3.4gを添加し、ガラス製容器内で均一に混合した。このとき金属マグネシウムの添加量は二酸化ジルコニウムの5.0倍モル、酸化マグネシウムの添加量は二酸化ジルコニウムの1.4倍モルであった。この混合物を窒素ガスの雰囲気下、700℃の温度で60分間焼成して焼成物を得た。この焼成物を、100mLの水に分散し、5%塩酸を徐々に添加して、pHを3以下で、温度を90℃以下に保ちながら洗浄した後、2.5%アンモニア水にてpH6〜7に調整し、濾過した。その濾過固形分を水中に40g/リットルで再分散し、もう一度、前記と同様に酸洗浄、アンモニア水でのpH調整をした後、吸引濾過装置で濾過し、更に100mLのイオン交換水で洗浄し、設定温度;120℃の熱風乾燥機にて乾燥することにより、窒化ジルコニウム粉末(A)を作製した。
<Comparative example 2>
The average primary particle size is 7.4 g of monoclinic zirconium dioxide powder with an average primary particle size of 50 nm calculated from the specific surface area measured by the BET method, and 7.3 g of metallic magnesium powder with an average primary particle size of 150 μm. 3.4 g of 200 nm magnesium oxide powder was added and mixed uniformly in a glass container. At this time, the amount of metallic magnesium added was 5.0 times the molar amount of zirconium dioxide, and the amount of magnesium oxide added was 1.4 times the molar amount of zirconium dioxide. This mixture was calcined at a temperature of 700 ° C. for 60 minutes in an atmosphere of nitrogen gas to obtain a calcined product. This fired product was dispersed in 100 mL of water, 5% hydrochloric acid was gradually added, and the mixture was washed with a pH of 3 or less and a temperature of 90 ° C. or less, and then with 2.5% aqueous ammonia for pH 6 to. It was adjusted to 7 and filtered. The filtered solid content was redistributed in water at 40 g / liter, again acid-washed and pH-adjusted with ammonia water in the same manner as described above, filtered with a suction filtration device, and further washed with 100 mL of ion-exchanged water. , Set temperature; The zirconium nitride powder (A) was prepared by drying in a hot air dryer at 120 ° C.

<比較例3>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を98:2に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Comparative example 3>
Zirconium nitride powder (A) and titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder to the titanium dioxide powder was changed to 98: 2. ) Was prepared.

<比較例4>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を20:80に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Comparative example 4>
The zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder and the titanium dioxide powder was changed to 20:80. ) Was prepared.

<比較例5>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を5:95に変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製した。
<Comparative example 5>
The zirconium nitride powder (A) and the titanium nitride powder (B) were used in the same manner as in Example 1 using the same raw materials as in Example 1 except that the mass ratio of the zirconium nitride powder to the titanium dioxide powder was changed to 5:95. ) Was prepared.

<比較例6>
二酸化ジルコニウム粉末と二酸化チタン粉末との質量比を30:70に変更し、金属マグネシウムの添加量を第1混合物の0.9倍モルに変更した以外、実施例1と同一の原料を用いて、実施例1と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)を作製した。
<Comparative Example 6>
Using the same raw materials as in Example 1, except that the mass ratio of zirconium nitride powder to titanium dioxide powder was changed to 30:70 and the amount of metallic magnesium added was changed to 0.9 times the molar amount of the first mixture. Zirconium nitride powder (A) was prepared in the same manner as in Example 1.

<比較例7>
金属マグネシウムの添加量を第1混合物の11.0倍モルに変更した以外、比較例4と同一の原料を用いて、比較例4と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)を作製した。
<Comparative Example 7>
A zirconium nitride powder (A) was prepared in the same manner as in Comparative Example 4 using the same raw materials as in Comparative Example 4 except that the amount of metallic magnesium added was changed to 11.0 times the molar amount of the first mixture.

<比較例8>
酸化マグネシウムの添加量を第1混合物の11.0倍モルに変更した以外、比較例5と同一の原料を用いて、比較例5と同様にして窒化ジルコニウム粉末(A)を作製した。
<Comparative Example 8>
A zirconium nitride powder (A) was prepared in the same manner as in Comparative Example 5 using the same raw materials as in Comparative Example 5 except that the amount of magnesium oxide added was changed to 11.0 times the molar amount of the first mixture.

実施例1〜11、比較例1〜8の各製造方法、金属マグネシウムと窒化マグネシウム又は酸化マグネシウム(以下、Mg源という。)の添加量に対する二酸化ジルコニウムのモル比、雰囲気ガスである反応ガスの種類とその体積%の割合、焼成温度と焼成時間を表1に示す。 Each production method of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, the molar ratio of zirconium dioxide to the addition amount of metallic magnesium and magnesium nitride or magnesium oxide (hereinafter referred to as Mg source), and the type of reaction gas which is an atmospheric gas. Table 1 shows the ratio of the metal and its volume%, the firing temperature and the firing time.

Figure 0006949604
Figure 0006949604

<比較試験と評価その1>
実施例1〜11、比較例3〜8で得られた粉末(A)と粉末(B)の混合粉末、比較例1で得られた粉末(B)のみの粉末、比較例2で得られた粉末(A)のみの粉末をそれぞれ試料として、以下に詳述する方法で、(1) X線回折プロファイル、(2) 粉末濃度50ppmの分散液における分光曲線、(3) 365nmの光透過率X、550nmの光透過率Y及び1200nmの光透過率Z及び(4)X/YとZ/Yを測定又は算出した。それぞれの測定結果又は算出結果を表2に示す。表2において、「TiN」は窒化チタンを意味する。
<Comparative test and evaluation 1>
Examples 1 to 11, the mixed powder of the powder (A) and the powder (B) obtained in Comparative Examples 3 to 8, the powder of only the powder (B) obtained in Comparative Example 1, and the powder obtained in Comparative Example 2. Using the powder of powder (A) only as a sample, (1) X-ray diffraction profile, (2) spectroscopic curve in a dispersion with a powder concentration of 50 ppm, and (3) light transmittance X of 365 nm, by the method described in detail below. The light transmittance Y at 550 nm, the light transmittance Z at 1200 nm, and (4) X / Y and Z / Y were measured or calculated. Table 2 shows each measurement result or calculation result. In Table 2, "TiN" means titanium nitride.

Figure 0006949604
Figure 0006949604

(1) X線回折プロファイル: 実施例1の試料について、X線回折装置(リガク社製、型番MiniflexII)により、CuKα線を用いて印加電圧45kV,印加電流40mAの条件にて、θ−2θ法でX線回折プロファイルからX線回折分析を行った。そのX線回折プロファイルから、窒化ジルコニウムのピーク(2θ=34.0°、39.3°)、二酸化ジルコニウムのピーク(2θ=30.2°)、低次酸化ジルコニウムのピーク及び低次酸窒化ジルコニウムのピーク(2θ=30.5°、35.3°)の有無、窒化チタンのピーク(2θ=36.7°、42.6°)を調べた。図1にX線回折プロファイルを示す。図1において、「ZrN」は窒化ジルコニウムを、「ZrO」は低次酸窒化ジルコニウムを、「TiN」は窒化チタンをそれぞれ意味する。 (1) X-ray diffraction profile: For the sample of Example 1, the θ-2θ method was performed using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Co., Ltd., model number MiniflexII) under the conditions of an applied voltage of 45 kV and an applied current of 40 mA using CuKα rays. X-ray diffraction analysis was performed from the X-ray diffraction profile. From the X-ray diffraction profile, zirconium nitride peak (2θ = 34.0 °, 39.3 °), zirconium dioxide peak (2θ = 30.2 °), low-order zirconium oxide peak and low-order zirconium oxynitride peak. The presence or absence of the peak (2θ = 30.5 °, 35.3 °) and the peak of titanium nitride (2θ = 36.7 °, 42.6 °) were examined. FIG. 1 shows an X-ray diffraction profile. In Figure 1, the "ZrN" is zirconium nitride, "Zr 2 N 2 O" as the low order zirconium oxynitride, "TiN" means titanium nitride, respectively.

(2) 粉末濃度50ppmの分散液における分光曲線: 実施例1〜11と比較例1〜8の各試料について、アミン系分散剤を添加して、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)溶剤中での分散処理を行った。得られた19種類の分散液を10万倍に希釈し粉末濃度を50ppmに調整した。この希釈した分散液における各試料の光透過率を日立ハイテクフィールディング((株)(UH−4150)を用い、波長240nmから1300nmの範囲で測定し、i線(365nm)の波長365nmと、波長550nmと、波長1200nmにおける各光透過率(%)を求めた。図2には、実施例1、実施例2、比較例1、2の4つの分光曲線を示す。 (2) Spectral curve in a dispersion with a powder concentration of 50 ppm: For each sample of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, an amine-based dispersant was added and in a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGM-AC) solvent. The distributed processing was performed in. The obtained 19 kinds of dispersions were diluted 100,000 times to adjust the powder concentration to 50 ppm. The light transmittance of each sample in this diluted dispersion was measured using Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd. (UH-4150) in the wavelength range of 240 nm to 1300 nm, and the i-line (365 nm) wavelength was 365 nm and the wavelength was 550 nm. And each light transmittance (%) at a wavelength of 1200 nm was determined. FIG. 2 shows four spectral curves of Example 1, Example 2, and Comparative Examples 1 and 2.

(3) 365nmの光透過率X、550nmの光透過率Y及び1200nmの光透過率Z: 実施例1〜11と比較例1〜8の各試料の分光曲線から、それぞれの光透過率X、Y及びZを読み取った。 (3) Light transmittance X at 365 nm, light transmittance Y at 550 nm and light transmittance Z at 1200 nm: From the spectral curves of each sample of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, the respective light transmittance X, Y and Z were read.

(4) X/Y: 実施例1〜11と比較例1〜8の各試料の分光曲線から読み取られた光透過率Xと光透過率YよりX/Yを、光透過率Zと光透過率YよりZ/Yをそれぞれ算出した。 (4) X / Y: X / Y from the light transmittance X and the light transmittance Y read from the spectral curves of each sample of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, and the light transmittance Z and the light transmittance. Z / Y was calculated from the rate Y, respectively.

図1(b)のX線回折プロファイルから、比較例6の試料は窒化ジルコニウムのピーク(2θ=33.95°、39.3°)のみならず、低次酸窒化ジルコニウムのピーク(2θ=30.5°、35.3°)を有した。これに対して実施例1〜5の試料は、図1(a)の実施例1のX線回折プロファイルに代表されるように、X線回折プロファイルにおいて、窒化ジルコニウムのピークを有する一方、二酸化ジルコニウムのピークも低次酸化ジルコニウムのピークも低次酸窒化ジルコニウムのピークも有しなかった。 From the X-ray diffraction profile of FIG. 1 (b), the sample of Comparative Example 6 has not only the peak of zirconium nitride (2θ = 33.95 °, 39.3 °) but also the peak of low-order zirconium nitride (2θ = 30). It had .5 ° and 35.3 °). On the other hand, the samples of Examples 1 to 5 have a zirconium nitride peak in the X-ray diffraction profile, as represented by the X-ray diffraction profile of Example 1 of FIG. 1 (a), while zirconium dioxide. It did not have a peak of zirconium oxide, a peak of low-order zirconium oxide, or a peak of low-order zirconium nitride.

図2及び表2から明らかなように、比較例1、4〜8の試料は分光透過曲線における365nmの透過率Xは6.0〜9.4%の範囲にあって、550nmの透過率Yは6.4〜10.5%の範囲にあった。また1200nmの透過率Zは12.5〜20.5%の範囲にあった。各試料の光透過率Zに対する光透過率Yの比であるZ/Yは1.9〜2.2の範囲にあって本発明の要件である4.0以下を満たすが、光透過率Xに対する光透過率Yの比であるX/Yは0.8〜0.9の範囲にあって本発明の要件である1.00以上を満たさなかった。 As is clear from FIGS. 2 and 2, the samples of Comparative Examples 1 and 4 to 8 have a transmittance X of 365 nm in the spectral transmission curve in the range of 6.0 to 9.4%, and a transmittance Y of 550 nm. Was in the range of 6.4 to 10.5%. The transmittance Z at 1200 nm was in the range of 12.5 to 20.5%. Z / Y, which is the ratio of the light transmittance Y to the light transmittance Z of each sample, is in the range of 1.9 to 2.2 and satisfies the requirement of 4.0 or less of the present invention, but the light transmittance X. The ratio of light transmittance Y to X / Y was in the range of 0.8 to 0.9 and did not satisfy the requirement of the present invention of 1.00 or more.

また比較例2、3の試料の光透過率Xに対する光透過率Yの比であるX/Yはそれぞれ3.7、3.9であって本発明の要件である1.00以上は満たすが、光透過率Zに対する光透過率Yの比であるZ/Yはそれぞれ4.5、4.7であって本発明の要件である4.0以下を満たさなかった。 Further, X / Y, which is the ratio of the light transmittance Y to the light transmittance X of the samples of Comparative Examples 2 and 3, is 3.7 and 3.9, respectively, which satisfies the requirement of 1.00 or more of the present invention. Z / Y, which is the ratio of the light transmittance Y to the light transmittance Z, was 4.5 and 4.7, respectively, which did not satisfy the requirement of 4.0 or less of the present invention.

これに対して、実施例1〜11の試料の分光透過曲線における365nmの透過率Xは8.4〜18.7%の範囲にあって、550nmの透過率Yは4.1〜7.0%の範囲にあった。また1200nmの透過率Zは12.9〜20.6%の範囲にあった。実施例1〜11の試料の光透過率Xに対する光透過率Yの比であるX/Yは1.3〜4.5の範囲にあって本発明の要件である1.00以上は満たすとともに、光透過率Zに対する光透過率Yの比であるZ/Yは1.9〜3.5の範囲にあって本発明の要件である4.0以下を満たした。 On the other hand, the transmittance X at 365 nm in the spectral transmission curves of the samples of Examples 1 to 11 is in the range of 8.4 to 18.7%, and the transmittance Y at 550 nm is 4.1 to 7.0. It was in the range of%. The transmittance Z at 1200 nm was in the range of 12.9 to 20.6%. X / Y, which is the ratio of the light transmittance Y to the light transmittance X of the samples of Examples 1 to 11, is in the range of 1.3 to 4.5 and satisfies the requirement of the present invention of 1.00 or more. Z / Y, which is the ratio of the light transmittance Y to the light transmittance Z, was in the range of 1.9 to 3.5 and satisfied 4.0 or less, which is the requirement of the present invention.

<比較試験と評価その2>
実施例1〜11、比較例1〜8で得られた試料を光透過率の測定に用いた分散液にアクリル樹脂を、質量比で黒色顔料:樹脂=5:5となる割合で添加し混合して黒色感光性組成物を調製した。この組成物をガラス基板上に焼成後の膜厚が1μmになるようにスピンコートし、250℃の温度で60分間焼成して被膜を形成した。この被膜の紫外線(中心波長370nm)及び可視光(中心波長650nm)のOD値を前述した式(1)に基づき、マクベス社製の品名D200の濃度計(densitometer)を用いて、測定した。その結果を表2に示す。表2において、紫外線の透過性を示す尺度として、紫外線(UV)の370nmのOD値が2.0以下を「優」とし、2.0を超え2.5以下を「良」とし、2.5を超える場合を「不良」とした。また可視光の遮光性を示す尺度として、可視光の650nmのOD値が3.0を超える場合を「優」とし、2.5以上3.0以下を「良」とし、2.5未満を「不良」とした。
<Comparative test and evaluation 2>
Acrylic resin was added to the dispersion of the samples obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 for measuring the light transmittance, and mixed by adding a black pigment: resin = 5: 5 by mass ratio. To prepare a black photosensitive composition. This composition was spin-coated on a glass substrate so that the film thickness after firing was 1 μm, and fired at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes to form a film. The OD values of ultraviolet rays (center wavelength 370 nm) and visible light (center wavelength 650 nm) of this film were measured based on the above-mentioned formula (1) using a densitometer of product name D200 manufactured by Macbeth. The results are shown in Table 2. In Table 2, as a measure of the transparency of ultraviolet rays, an OD value of ultraviolet rays (UV) at 370 nm of 2.0 or less is regarded as “excellent”, and a value of more than 2.0 and 2.5 or less is regarded as “good”. A case exceeding 5 was regarded as "defective". As a measure of the light blocking effect of visible light, when the OD value of visible light at 650 nm exceeds 3.0, it is regarded as "excellent", when it is 2.5 or more and 3.0 or less, it is regarded as "good", and when it is less than 2.5. It was considered "bad".

表2から明らかなように、紫外線の透過性及び可視光の遮光性を示す尺度としてのOD値に関して、比較例1の試料は窒化ジルコニウム粉末(A)を含まないため、UVの365nmOD値が高く「不良」であった。また比較例2の試料は窒化チタン粉末(B)を含まないため、近赤外の1200nmOD値が低く「不良」であった。また比較例4〜8の試料はジルコニウムとチタンの質量比(Zr:Ti)が(4:96)〜(35:65)であり、窒化ジルコニウム(A)と窒化チタン粉末(B)との質量比において粉末(A)の含有割合が低すぎたため、UVの365nmOD値が高く「不良」であった。また比較例3の試料はジルコニウムとチタンの質量比(Zr:Ti)が(98:2)であり、粉末(A)と粉末(B)の質量比において粉末(B)の含有割合が低すぎたため、近赤外の1200nmのOD値が低く「不良」であった。
As is clear from Table 2, regarding the OD value as a measure of the transparency of ultraviolet rays and the light blocking property of visible light, the sample of Comparative Example 1 does not contain the zirconium nitride powder (A), so that the 365 nm OD value of UV is high. It was "bad". The sample of Comparative Example 2 because it does not contain titanium nitride Powder a (B), 1200nmOD value near infrared was lower "bad". The samples of Comparative Examples 4 to 8 have a mass ratio (Zr: Ti) of zirconium to titanium of (4: 96) to (35:65), and the mass of zirconium nitride (A) and titanium nitride powder (B). Since the content ratio of the powder (A) was too low in the ratio, the 365 nm OD value of UV was high and was “poor”. Further, in the sample of Comparative Example 3, the mass ratio (Zr: Ti) of zirconium to titanium was (98: 2), and the content ratio of the powder (B) was too low in the mass ratio of the powder (A) to the powder (B). Therefore, the OD value at 1200 nm in the near infrared was low and was “defective”.

また比較例6の試料は金属マグネシウムが二酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物の0.9倍モルの少な過ぎる割合で混合して作られたため、可視光の550nmOD値が低く「不良」であった。 Further, the sample of Comparative Example 6 was prepared by mixing metallic magnesium in an amount of 0.9 times the molar amount of a mixture of zirconium dioxide and titanium oxide in an excessively small proportion, so that the 550 nm OD value of visible light was low and was “poor”.

これに対して、実施例1〜11の試料は、本発明の要件を満たしているため、紫外線(UV)の365nmOD値は、「優」又は「良」であり、また可視光の550nmのOD値も「優」又は「良」であった。このことから、実施例1〜11の試料は、可視光の遮光性能が高いことに加え、紫外線を透過するためパターニングに有利であることが判った。 On the other hand, since the samples of Examples 1 to 11 satisfy the requirements of the present invention, the 365 nm OD value of ultraviolet rays (UV) is “excellent” or “good”, and the OD of 550 nm of visible light. The value was also "excellent" or "good". From this, it was found that the samples of Examples 1 to 11 are advantageous for patterning because they transmit ultraviolet rays in addition to having high light-shielding performance of visible light.

本発明の黒色膜形成用混合粉末は、高精細の液晶、有機EL用ブラックマトリックス材、イメージセンサー用遮光材、光学部材用遮光材、遮光フィルター、IRカットフィルター、黒色カバーレイフィルム等に利用することができる。 The mixed powder for forming a black film of the present invention is used for high-definition liquid crystal displays, black matrix materials for organic EL, light-shielding materials for image sensors, light-shielding materials for optical members, light-shielding filters, IR cut filters, black coverlay films, and the like. be able to.

Claims (4)

二酸化ジルコニウム粉末と、酸化チタン粉末とを混合して第1混合物を得た後、前記第1混合物に金属マグネシウム粉末と、酸化マグネシウム粉末とを、金属マグネシウムが前記第1混合物の1〜10倍モルの割合になるように、かつ酸化マグネシウムが前記第1混合物の0〜10倍モルの割合になるように混合して第2混合物を作製し、次いで前記第2混合物を窒素ガス雰囲気下、200〜1500℃の温度で焼成することにより、前記二酸化ジルコニウム粉末及び前記酸化チタン粉末を還元して、窒化ジルコニウム粉末(A)及び窒化チタン粉末(B)の混合粉末を作製し、
前記作製した混合粉末中のジルコニウムとチタンの質量比(Zr:Ti)が(40:60)〜(95:5)の範囲であることを特徴とする黒色膜形成用混合粉末の製造方法。
After mixing zirconium dioxide powder and titanium oxide powder to obtain a first mixture, metal magnesium powder and magnesium oxide powder are added to the first mixture, and metal magnesium is 1 to 10 times the molar amount of the first mixture. A second mixture is prepared by mixing the mixture so as to have a ratio of 0 to 10 times that of the first mixture, and then the second mixture is mixed in a nitrogen gas atmosphere from 200 to 200. by calcining at a temperature of 1500 ° C., by reducing the zirconium dioxide powder and the titanium oxide powder to prepare a mixed powder of zirconium nitride powder (a) and titanium nitride powder (B),
A method for producing a mixed powder for forming a black film, wherein the mass ratio (Zr: Ti) of zirconium to titanium in the produced mixed powder is in the range of (40:60) to (95: 5).
前記混合粉末は、その分散液に濃度50ppmで分散した分散液スペクトルにおいて、波長365nmの光透過率をX、波長550nmの光透過率をY、波長1200nmの光透過率をZとするとき、X>8%、Y<8%、Z<25%であって、かつX/Yが1.00以上で、Z/Yが4.0以下である請求項1記載の黒色膜形成用混合粉末の製造方法。 The mixed powder is X when the light transmittance at a wavelength of 365 nm is X, the light transmittance at a wavelength of 550 nm is Y, and the light transmittance at a wavelength of 1200 nm is Z in the dispersion liquid spectrum dispersed in the dispersion liquid at a concentration of 50 ppm. The mixed powder for forming a black film according to claim 1, wherein> 8%, Y <8%, Z <25%, X / Y is 1.00 or more, and Z / Y is 4.0 or less. Production method. 請求項1又は2記載の方法により製造された黒色膜形成用混合粉末を感光性樹脂に分散して黒色感光性組成物を製造する方法。 A method for producing a black photosensitive composition by dispersing the mixed powder for forming a black film produced by the method according to claim 1 or 2 in a photosensitive resin. 請求項3記載の方法により製造された黒色感光性組成物を用いて黒色パターニング膜を形成する方法。 A method for forming a black patterning film using the black photosensitive composition produced by the method according to claim 3.
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