CN101583908A - 感光性树脂组合物、感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物和使用它们得到的光波导 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可溶于碱性水溶液且在可见光区域具有良好的传播损失的感光性树脂组合物、感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物以及使用它们得到的光波导。所述感光性树脂组合物是含有(A)1分子中具有至少一个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物、(B)聚合性化合物和(C)聚合引发剂而成的感光性树脂组合物,其中,(C)是从羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯、羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯和低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基))丙酮组成的组中选出的至少1种。本发明还提供感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物以及使用它们得到的光波导。
Description
技术领域
本发明涉及感光性树脂组合物及其固化物、感光性树脂膜及其固化物、以及使用它们得到的光波导,特别涉及在可见光波长区域的传播特性优异且可溶于碱性水溶液的感光性树脂组合物及其固化物、感光性树脂膜及其固化物、以及使用它们得到的光波导。
背景技术
作为近年受到瞩目的照明用光源,可以举出白色LED。因为白色LED兼具高辉度和低耗电,所以近年来多用于移动电话、便携式信息终端(PDA,Personal digital Assistant)、便携式游戏机、便携式音频设备等各种各样的移动机器等。
另外,由于这些机器正在寻求更低的耗电、轻量化等,因此作为更高效地进行照明的设备,使用导光板、波导这样的设备的照明方式受到瞩目。
其中,就使用聚合物的设备来说,由于加工性特别优异、能够形成挠性结构,因而聚合物导光板、聚合物波导尤其适于这些用途。
这些照明用设备,从适用的机器的使用环境、附件安装等观点考虑,特别需要在可见光区域的高透明性(低光传播损失),作为适于这样的用途的材料,可以举出脂环式聚烯烃、(甲基)丙烯酸聚合物等为代表的乙烯基聚合物。
它们的大多数被用于棱镜、透镜这样的用途,具有极高的透明性,但重点是注射成型用途,因此存在不能在小型且具有复杂形状的部件、极薄的部件等中使用的问题。
作为能够形成复杂的部件的加工技术,考虑到感光性抗蚀剂。通过图案掩模对具有感光性的片状树脂、膜状树脂或液状树脂照射光,仅将任意部分三维交联化、不溶化,之后通过溶剂等将未照射部分溶解除去,从而能够很容易地形成复杂形状的部件。
进而,通过用折射率低的材料或空气覆盖该部件,能够更高效地传播光。因此,对具有感光性且光学特性良好的材料进行了研究(例如,参照专利文献1和2)。
但是,这些材料,虽然对于长波长侧(例如850nm)的激光显示出良好的传播特性,但对于可见光区域即400~600nm区域的光,没有进行研究,或者,尽管短波长侧的传播特性良好,但存在使用对人体的刺激强、环境负荷大的三甲基氢氧化铵水溶液的问题。
专利文献1:日本特开2003-195079号公报
专利文献2:日本特开2006-63288号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是为了解决上述的课题而进行的,目的在于提供可溶于碱性水溶液且在可见光区域具有良好的传播损失的感光性树脂组合物、感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物和使用它们得到的光波导。
解决课题的手段
本发明人等反复深入研究的结果,发现通过使用下述感光性树脂组合物、由其形成的感光性树脂膜来制造光波导就可解决上述问题,所述感光性树脂组合物含有1分子中具有至少1个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物、聚合性化合物和特定的聚合引发剂。
即,本发明提供
(1)一种感光性树脂组合物,其包含(A)1分子中具有至少一个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物、(B)聚合性化合物和(C)聚合引发剂,(C)成分是从羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯、羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯和低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基))丙酮组成的组中选出的至少1种。
(2)将该感光性树脂组合物固化或聚合而得到的感光性树脂固化物。
(3)一种感光性树脂膜,其具有基材膜、由上述感光性树脂组合物或感光性树脂固化物形成的树脂层及保护膜的3层结构。
(4)一种感光性树脂膜固化物,其具有基材膜、由上述感光性树脂组合物或感光性树脂固化物形成的树脂层及保护膜的3层结构。
(5)一种光波导,其下部包层、芯部、上部包层的至少一个是使用上述感光性树脂膜或感光性树脂膜固化物形成的。
发明效果
根据本发明,能够提供在可见光区域具有良好的传播特性的感光性树脂组合物、感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物及使用它们的光波导。
附图说明
图1是光波导的截面图,(a)是下部包层的外侧配置有保护膜的光波导,(b)是上部包层的外侧配置有保护膜的光波导,(c)是下部包层和上部包层的外侧配置有保护膜的光波导,(d)是没有配置保护膜的光波导。
符号说明
1 光波导
2 芯部
3 上部包层
4 下部包层
5 保护膜(基板)
具体实施方式
以下,详细说明用于实施本发明的最佳方式。
本发明的感光性树脂组合物的特征在于,含有(A)1分子中具有至少1个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物、(B)聚合性化合物和(C)聚合引发剂,作为(C)成分,使用从羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯、羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯和低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基))丙酮中选出的至少1种。这些可以单独使用1种,也可以2种以上组合物使用。特别优选的方式是,将羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯和羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯混合使用。
通过使用这种聚合引发剂,不仅可以得到着色少、在可见光区域的透明性高的固化物,而且使用这种组合物制作的光波导在可见光区域中,材料损失低,因而优选。
另外,(C)成分的含量,相对于(A)成分和(B)成分的总量100质量份为0.5~5.0质量份。如果小于0.5质量份,则不能通过光照射而充分地进行固化反应,另外如果超过5.0质量份,则来自(C)成分的着色的影响变大,结果导致在可见光区域的透明性降低或波导中的材料损失增高,因而是不合适的。由于以上的理由,(C)成分的含量更优选为1.0~3.0质量份。
接着,对本发明所使用的(A)成分进行说明。从透明性、耐热性、对碱性水溶液的溶解性的观点考虑,(A)成分优选在主链中包含下述通式(1)表示的重复单元(A-1)和下述通式(2)表示的重复单元(A-2)中的至少一方,并且包含下述通式(3)表示的重复单元(A-3)和下述通式(4)表示的重复单元(A-4)中的至少一方;特别优选使用具有这些重复单元的(甲基)丙烯酸聚合物。
[化1]
上述通式(1)中,R1~R3各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团。
[化2]
上述通式(2)中,R4~R6各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团。并且,R7是碳原子数1~20的1价有机基团。
[化3]
上述通式(3)中,R8~R10各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团。
[化4]
上述通式(4)中,R11~R13各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团。并且,X1是碳原子数1~20的2价有机基团。
作为通式(1)~(4)中的有机基团,可列举例如烷基、环烷基、芳基、芳烷基、羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基等1价或2价的基团,这些基团进而可用羟基、卤原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、氨基、甲硅烷基等取代。
重复单元(A-1)的结构,只要是通式(1)表示的结构就没有特别限制。
作为重复单元(A-1)原料的马来酰亚胺,可列举例如N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-异丁基马来酰亚胺、N-2-甲基-2-丙基马来酰亚胺、N-戊基马来酰亚胺、N-2-戊基马来酰亚胺、N-3-戊基马来酰亚胺、N-2-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-3-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-3-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-己基马来酰亚胺、N-2-己基马来酰亚胺、N-3-己基马来酰亚胺、N-2-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-2-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-2-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-3-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-3-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-3-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-4-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-4-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-2,2-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-3,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-3,3-二甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-2,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2,3-二甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-羟基甲基马来酰亚胺、N-1-羟基乙基马来酰亚胺、N-2-羟基乙基马来酰亚胺、N-1-羟基-1-丙基马来酰亚胺、N-2-羟基-1-丙基马来酰亚胺、N-3-羟基-1-丙基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-丙基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-丙基马来酰亚胺、N-1-羟基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-1-丁基马来酰亚胺、N-3-羟基-1-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-丁基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-2-丁基马来酰亚胺、N-2-甲基-3-羟基-1-丙基马来酰亚胺、N-2-甲基-3-羟基-2-丙基马来酰亚胺、N-2-甲基-2-羟基-1-丙基马来酰亚胺、N-1-羟基-1-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-1-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-1-戊基马来酰亚胺、N-4-羟基-1-戊基马来酰亚胺、N-5-羟基-1-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-戊基马来酰亚胺、N-4-羟基-2-戊基马来酰亚胺、N-5-羟基-2-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-3-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-2-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-2-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,2-二甲基-1-丙基马来酰亚胺、N-3-羟基-2,2-二甲基-1-丙基马来酰亚胺、N-1-羟基-1-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-4-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-5-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-6-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-1-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-5-己基马来酰亚胺、N-2-羟基-6-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-1-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-3-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-4-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-5-己基马来酰亚胺、N-3-羟基-6-己基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-2-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-2-羟基-4-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-2-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-4-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-4-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-4-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-4-甲基、N-1-羟基-3-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-3-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-4-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-甲基-5-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-3-甲基-1-戊基马来酰亚胺、N-3-羟基-3-甲基-2-戊基马来酰亚胺、N-1-羟基-3-乙基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3-乙基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2-乙基-1-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-3-乙基-1-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-3-乙基-2-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-3-乙基-3-丁基马来酰亚胺、N-4-羟基-3-乙基-4-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,3-二甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,3-二甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,3-二甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2,3-二甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-2,3-二甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,2-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,2-二甲基-3-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-2,2-二甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3,3-二甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-2-羟基-3,3-二甲基-4-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-3,3-二甲基-1-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-3,3-二甲基-2-丁基马来酰亚胺、N-1-羟基-3,3-二甲基-4-丁基马来酰亚胺等烷基马来酰亚胺;N-环丙基马来酰亚胺、N-环丁基马来酰亚胺、N-环戊基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-环庚基马来酰亚胺、N-环辛基马来酰亚胺、N-2-甲基环己基马来酰亚胺、N-2-乙基环己基马来酰亚胺、N-2-氯代环己基马来酰亚胺等环烷基马来酰亚胺;N-苯基马来酰亚胺、N-2-甲基苯基马来酰亚胺、N-2-乙基苯基马来酰亚胺、N-2-氯代苯基马来酰亚胺等芳基马来酰亚胺等。
这些之中,从透明性及溶解性的观点考虑,优选使用环烷基马来酰亚胺,进一步优选使用N-环己基马来酰亚胺、N-2-甲基环己基马来酰亚胺。
这些化合物可单独使用或将两种以上组合使用。
作为重复单元(A-2)原料的(甲基)丙烯酸酯,可列举例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丁酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)琥珀酸酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)四氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢邻苯二甲酸酯等脂环式(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、邻联苯基(甲基)丙烯酸酯、1-萘基(甲基)丙烯酸酯、2-萘基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸对枯基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸邻苯基苯氧基乙酯、1-萘氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-萘氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(邻苯基苯氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(1-萘氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(2-萘氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯等芳香族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-四氢糠酯、N-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酰亚胺、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-N-咔唑等杂环式(甲基)丙烯酸酯、这些物质的己内酯改性体等。
其中,从透明性及耐热性的观点考虑,优选(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯;上述脂环式(甲基)丙烯酸酯;上述芳香族(甲基)丙烯酸酯;上述杂环式(甲基)丙烯酸酯。
这些化合物可以单独使用或将两种以上组合使用。
来自具有羧基和乙烯性不饱和基团的化合物的重复单元(A-3)及(A-4)的结构,只要是通式(3)、(4)表示的结构,就没有特别限制。
作为重复单元(A-3)的原料的具有羧基和乙烯性不饱和基团的化合物,可列举例如(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、肉桂酸等,其中,从透明性、显影性的观点考虑,优选(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、巴豆酸。
另外,用马来酸酐作为原料,聚合后通过甲醇、乙醇、丙醇等适当的醇来开环,变成重复单元(A-3)的结构也是可以的。
这些化合物可单独使用或将两种以上组合使用。
作为重复单元(A-4)原料的具有羧基和乙烯性不饱和基团的化合物,可列举例如单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)琥珀酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)间苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)对苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)四氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢间苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢对苯二甲酸酯、ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸等。
其中,从透明性、碱可溶性的观点考虑,优选单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)琥珀酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)四氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢间苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢对苯二甲酸酯。
这些化合物,可单独使用或将两种以上组合使用。
另外,(A)成分的主链中包含马来酰亚胺骨架的碱可溶性(甲基)丙烯酸聚合物,根据需要也可以含有重复结构(A-1)~(A-4)以外的重复结构。
作为这种重复结构的原料的具有乙烯性不饱和基团的化合物,没有特别限制,可列举例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咔唑、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等。其中,从耐热性、透明性的观点考虑,优选使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、N-乙烯基咔唑。
这些化合物,可单独使用或将两种以上组合使用。
1分子中具有至少1个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物,其合成方法没有特别限制,例如,可通过使用适当的热自由基聚合引发剂,一边加热一边使作为重复单元(A-1)原料的马来酰亚胺、作为重复单元(A-2)原料的(甲基)丙烯酸酯以及作为重复单元(A-3)和/或(A-4)原料的具有羧基和乙烯性不饱和基团的化合物、进而根据需要的其他具有乙烯性不饱和基团的化合物进行共聚来获得。此时,根据需要可用有机溶剂作为反应溶剂。
作为热自由基聚合引发剂,没有特别限制,可列举例如甲基乙基酮过氧化物、环己酮过氧化物、甲基环己酮过氧化物等酮过氧化物;1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-2-甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔己基过氧化)环己烷、1,1-双(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷等过氧化缩酮;对薄荷烷过氧化氢等过氧化氢;α,α′-双(叔丁基过氧化)二异丙基苯、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物等二烷基过氧化物;过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化苯甲酰等二酰基过氧化物;双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基乙基过氧化二碳酸酯、二-2-乙基己基过氧化二碳酸酯、二-3-甲氧基丁基过氧化碳酸酯等过氧化碳酸酯;叔丁基过氧化新戊酸酯、叔己基过氧化新戊酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(2-乙基己酰基过氧化)己烷、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化月桂酸酯、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔己基过氧化苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰基过氧化)己烷、叔丁基过氧化乙酸酯等过氧化酯;2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮双(4-甲氧基-2′-二甲基戊腈)等偶氮化合物。
作为用作反应溶剂的有机溶剂,只要是能够溶解(A)成分的主链包含马来酰亚胺骨架的碱可溶性(甲基)丙烯酸聚合物的有机溶剂,就没有特别限制,可列举例如甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、枯烯、对甲基异丙苯等芳香族烃;四氢呋喃、1,4-二噁烷等环状醚;甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇等醇;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等酮;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯等酯;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等碳酸酯;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚等多元醇烷基醚;乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯等多元醇烷基醚乙酸酯;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺等。
这些有机溶剂,可单独使用或将两种以上组合使用。
进而,(A)成分在1分子中侧链上具有至少1个能够链型聚合的官能团。所谓能够链型聚合的官能团,具体可以举出乙烯基、丙烯基、甲基丙烯基、烯丙基、苯乙烯基等乙烯性不饱和基团,缩水甘油基等。
其组成和合成方法没有特别限制,例如可以使作为上述(A)成分的(甲基)丙烯酸聚合物与具有至少一个乙烯性不饱和基团和环氧基、氧杂环丁烷基、异氰酸酯基、羟基、羧基等中的一个官能团的化合物加成反应,在侧链导入乙烯性不饱和基团。
作为这样的化合物没有特别限制,例如可以举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、α-丙基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、α-丁基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、2-甲基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、2-丙基缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、3,4-环氧基丁基(甲基)丙烯酸酯、3,4-环氧基庚基(甲基)丙烯酸酯、α-乙基-6,7-环氧基庚基(甲基)丙烯酸酯、3,4-环氧基环己基甲基(甲基)丙烯酸酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚等含有乙烯性不饱和基团和环氧基的化合物;(2-乙基-2-氧杂环丁烷基)甲基(甲基)丙烯酸酯、(2-甲基-2-氧杂环丁烷基)甲基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-乙基-2-氧杂环丁烷基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-甲基-2-氧杂环丁烷基)乙基(甲基)丙烯酸酯、3-(2-乙基-2-氧杂环丁烷基)丙基(甲基)丙烯酸酯、3-(2-甲基-2-氧杂环丁烷基)丙基(甲基)丙烯酸酯等含有乙烯性不饱和基团和氧杂环丁烷基的化合物;2-(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、1,1-双(甲基(丙烯酰)氧甲基)乙基异氰酸酯、2-((2-甲基(丙烯酰)氧)乙氧基)乙基异氰酸酯等含有乙烯性不饱和基团和异氰酸酯基的化合物;2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、3-氯-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯等含有乙烯性不饱和基团和羟基的化合物;(甲基)丙烯酸、巴豆酸、肉桂酸、琥珀酸(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)酯、2-邻苯二甲酰基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-四氢邻苯二甲酰基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-六氢邻苯二甲酰乙基(甲基)丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸等含有乙烯性不饱和基团和羧基的化合物等。
其中,从透明性及反应性的观点考虑,优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3,4-环氧基环己基甲基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、1,1-双(甲基(丙烯酰)氧甲基)乙基异氰酸酯、2-((2-甲基(丙烯酰)氧)乙氧基)乙基异氰酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、巴豆酸、2-六氢邻苯二甲酰基乙基(甲基)丙烯酸酯。
这些化合物,可单独使用或将两种以上组合使用。
(A)成分的重均分子量优选为1,000~3,000,000。如果是1,000以上,由于分子量大,形成树脂组合物时的固化物的强度充分;如果是3,000,000以下,对于由碱性水溶液构成的显影液的溶解性或与(B)聚合性化合物的相溶性良好。从以上的观点考虑,进一步优选为3,000~2,000,000,特别优选为5,000~1,000,000。
另外,本发明的重均分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定、进行标准聚苯乙烯换算的值。
另外,(A)成分优选对碱金属或碱土金属的碳酸盐水溶液是可溶的。这里,具体例示碱金属或碱土金属的碳酸盐的话,可以举出碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铷、碳酸氢铯、碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡等,碳酸钠、碳酸钾由于廉价且对人体的毒性低,因而特别优选。另外,这里,水溶液的浓度没有特别限制,优选是对1~10质量%的碳酸盐水溶液是可溶的。如果使用这种(A)成分,则在照相平版印刷工艺中,能够容易地形成图案。
(A)成分的配合量,相对于(A)成分及(B)成分的总量,优选为10~85质量%。如果是10质量%以上,则感光性树脂组合物的固化物的强度或可挠性充分,如果是85质量%以下,则曝光时通过(B)成分缠入而容易固化,没有耐显影液性不足的情况。从以上的观点考虑,(A)成分的配合量进一步优选为20~80质量%,特别优选为25~75质量%。
以下,对本发明所使用的(B)成分进行说明。
作为(B)成分的聚合性化合物,只要是通过加热或紫外线等照射进行聚合的化合物,就没有特别限制,可以适当地举出例如含有乙烯性不饱和基团等聚合性取代基的化合物。
具体地说,可列举(甲基)丙烯酸酯、偏卤代乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯、乙烯基吡啶、乙烯基酰胺、芳基化乙烯等,这些之中,从透明性的观点考虑,优选(甲基)丙烯酸酯或芳基化乙烯。作为(甲基)丙烯酸酯,可使用1官能(甲基)丙烯酸酯、2官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的任一种。
作为1官能(甲基)丙烯酸酯,可列举例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛基庚酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷醇酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、3-氯-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丁酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)琥珀酸酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)四氢邻苯二甲酸酯、单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)六氢邻苯二甲酸酯等脂环式(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、邻联苯(甲基)丙烯酸酯、1-萘基(甲基)丙烯酸酯、2-萘基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、对枯基苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、邻苯基苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、1-萘氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-萘氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(邻苯基苯氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(1-萘氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(2-萘氧基)丙基(甲基)丙烯酸酯等芳香族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-四氢糠酯、N-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酰亚胺、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-N-咔唑等杂环式(甲基)丙烯酸酯、这些物质的己内酯改性体等。
其中,从透明性及耐热性的观点考虑,优选上述脂环式(甲基)丙烯酸酯;上述芳香族(甲基)丙烯酸酯;上述杂环式(甲基)丙烯酸酯。
另外,使用这些化合物的市售品时,可以直接使用,也可以根据需要在使用前进行蒸馏、色谱柱分离等而精制后使用。
作为2官能(甲基)丙烯酸酯,可列举例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化2-甲基-1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯;环己烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化环己烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化环己烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化环己烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化三环癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化加氢双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化加氢双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化加氢双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化加氢双酚F二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化加氢双酚F二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化加氢双酚F二(甲基)丙烯酸酯等脂环式(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚F二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚F二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化双酚F二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚AF二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚AF二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化双酚AF二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化芴型二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化芴型二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化芴型二(甲基)丙烯酸酯等芳香族(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化异氰尿酸二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化异氰尿酸二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化异氰尿酸二(甲基)丙烯酸酯等杂环式(甲基)丙烯酸酯;这些物质的己内酯改性体;新戊二醇型环氧(甲基)丙烯酸酯等脂肪族环氧(甲基)丙烯酸酯;环己烷二甲醇型环氧(甲基)丙烯酸酯、加氢双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯、加氢双酚F型环氧(甲基)丙烯酸酯等脂环式环氧(甲基)丙烯酸酯;间苯二酚型环氧(甲基)丙烯酸酯、双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯、双酚F型环氧(甲基)丙烯酸酯、双酚AF型环氧(甲基)丙烯酸酯、芴型环氧(甲基)丙烯酸酯等芳香族环氧(甲基)丙烯酸酯等。
其中,从透明性及耐热性的观点考虑,优选上述脂环式(甲基)丙烯酸酯;上述芳香族(甲基)丙烯酸酯;上述杂环式(甲基)丙烯酸酯;上述脂环式环氧(甲基)丙烯酸酯;上述芳香族环氧(甲基)丙烯酸酯。
另外,使用这些化合物的市售品时,可以直接使用,也可以根据需要在使用前进行蒸馏、色谱柱分离等而精制后使用。
作为3官能团以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,可列举例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化异氰尿酸三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化异氰尿酸三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙氧基化异氰尿酸三(甲基)丙烯酸酯等杂环式(甲基)丙烯酸酯;这些物质的己内酯改性体;苯酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯、甲酚酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯等芳香族环氧(甲基)丙烯酸酯。
其中从透明性及耐热性的观点考虑,优选杂环式(甲基)丙烯酸酯;芳香族环氧(甲基)丙烯酸酯。
这些化合物,可单独使用或将两种以上组合使用,进而可与其他的聚合性化合物组合使用。
另外,使用这些化合物的市售品时,可以直接使用,也可以根据需要在使用前进行蒸馏、色谱柱分离等而精制后使用。
另外,作为(B)成分的聚合性化合物,从耐热性的观点考虑,优选使用分子中包含选自脂环结构、芳基、芳氧基及芳烷基组成的组中的至少1种基团和乙烯性不饱和基团的化合物。具体地说,可列举包含选自脂环结构、芳基、芳氧基及芳烷基组成的组中的至少1种基团的(甲基)丙烯酸酯或N-乙烯基咔唑等。这里,所谓芳基,表示例如苯基、萘基等芳香族烃基、咔唑基等芳香族杂环式基团。这些化合物可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
更具体地说,作为(B)成分的聚合性化合物,优选含有芳基和乙烯性不饱和基团的化合物,适宜地可举出下述通式(5)~(8)表示的化合物。
[化5]
通式(5)中,R14表示氢原子或甲基。并且,X2表示O(氧原子)、S(硫原子)、OCH2、SCH2、O(CH2CH2O)a、O[CH2CH(CH3)O]b或OCH2CH(OH)CH2O所示的2价基团,其中,a和b各自独立地表示1~20的整数。Ar是以下式子所示的1价有机基团的任一个。
[化6]
其中,R15~R31各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团的任一个。并且,Y1是以下式子所示的2价基团的任一个。其中,在*标记部分与X2结合。
[化7]
其中,d是2~10的整数。
[化8]
通式(6)中,R32表示以下式子所示的1价有机基团的任一个。其中,在*标记部分与N结合。
[化9]
其中,R33~R35各自独立地是氢原子或甲基。并且,e表示1~10的整数。
[化10]
通式(7)中,R36及R41各自独立地是氢原子或甲基。并且,R37~R40各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团的任一个。X3及X4各自独立地是O、S、O(CH2CH2O)f或O[CH2CH(CH3)O]g所示的2价基团。其中,f和g各自独立地表示1~20的整数。并且,Y2是以下式子所示的2价基团的任一个。
[化11]
[化12]
通式(8)中,R42及R47各自独立地是氢原子或甲基。R43~R46各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团的任一个。并且,Y3表示以下式子所示的2价基团的任一个,并且i是1~5的整数;
[化13]
作为通式(5)~(8)的有机基团,可列举与通式(1)~(4)说明的基团同样的例子。
另外,使用这些化合物的市售品时,可以直接使用,也可以根据需要在使用前进行蒸馏、色谱柱分离等而精制后使用。
(B)成分的聚合性化合物的配合量,相对于(A)成分和(B)成分的总量,优选为15~90质量%。如果是15质量%以上,则容易在与(A)成分的聚合物链形成化学键的同时进行固化,没有耐显影液性不足的情况。另外,如果是90质量%以下,则固化膜的膜强度、可挠性充分。从以上的观点考虑,(B)成分的配合量进一步优选为30~80质量%。
另外,除上述(A)成分、(B)成分和(C)成分以外,根据需要,在本发明的感光性树脂组合物中,可以按照不给予本发明效果不良影响的比例来添加抗氧化剂、黄变防止剂、紫外线吸收剂、可见光吸收剂、着色剂、增塑剂、稳定剂、填充剂、荧光增白剂等所谓添加剂。
本发明的感光性树脂组合物,使用适当的有机溶剂进行稀释而作为感光性树脂清漆使用也可以。作为这里使用的有机溶剂,只要是能溶解该树脂组合物的溶剂就没有特别限制,可列举例如甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、枯烯、对甲基异丙苯等芳香族烃;四氢呋喃、1,4-二噁烷等环状醚;甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇等醇;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等酮;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯等酯;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等碳酸酯;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚等多元醇烷基醚;乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯等多元醇烷基醚乙酸酯;N,N′-二甲基甲酰胺、N,N′-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺等。
这些溶剂中,从溶解性及沸点的观点考虑,优选甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二甘醇二甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、N,N′-二甲基乙酰胺。
这些有机溶剂,可单独使用或将两种以上组合使用。
另外,树脂清漆中的固体成分浓度通常优选为20~80质量%。
调合感光性树脂清漆时,优选通过搅拌进行混合。对于搅拌方法没有特别限制,从搅拌效率的观点考虑优选使用螺旋桨进行搅拌。进行搅拌时的螺旋桨的旋转速度没有特别限制,优选10~1000min-1。10min-1以上时,可使(A)~(C)成分以及有机溶剂的各成分充分混合,1000min-1以下时,由于螺旋桨的旋转引起的气泡的卷入变少。从以上的观点考虑,更优选50~800min-1,特别优选100~500min-1。
对于搅拌时间没有特别限制,优选1~24小时。1小时以上时,可使(A)~(C)成分以及有机溶剂的各成分充分混合,24小时以下时,可缩短清漆调合时间,获得充分的生产性。
调合的感光性树脂清漆,优选使用孔径50μm以下的过滤器进行过滤。通过使用孔径50μm以下的过滤器时,可除去大的异物等,清漆涂布时不发生不沾等,另外可抑制在芯部传播的光的散射。从以上的观点考虑,更优选使用孔径30μm以下的过滤器进行过滤,特别优选使用孔径10μm以下的过滤器进行过滤。
调合的感光性树脂清漆,优选在减压下进行脱泡。脱泡方法没有特别限制,作为具体例可使用真空泵和钟形罩、带有真空装置的脱泡装置。减压时的减压度没有特别限制,优选在树脂清漆中所含有的有机溶剂不沸腾的范围。减压脱泡时间没有特别限制,优选3~60分钟。3分钟以上时,可除去树脂清漆内溶解的气泡。60分钟以下时,树脂清漆中所含有的有机溶剂不挥发。
以下,对本发明的感光性树脂膜进行说明。
本发明的感光性树脂膜,由上述感光性树脂组合物而成,通过将含有上述(A)~(C)成分的感光性树脂清漆涂布于合适的基材膜,并除去溶剂,形成感光性树脂层(以下,有时简称为“树脂层”),从而可容易地进行制造。另外,也可以不将感光性树脂组合物清漆化,而直接涂布于基材膜上来制造。
作为基材膜,没有特别限制,可列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃;聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚硫化物、聚醚砜、聚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚砜、液晶聚合物等。
其中,从柔软性及韧性的观点考虑,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚砜。
基材膜的厚度,可根据作为目标的柔软性进行适当改变,优选3~250μm。3μm以上时膜强度充分,250μm以下时可获得充分的柔软性。从以上的观点考虑,进一步优选5~200μm,特别优选7~150μm。另外,从提高与树脂层的剥离性的观点考虑,可根据需要使用通过有机硅系化合物、含氟化合物等进行脱模处理的膜。
在基材膜上涂布感光性树脂清漆或感光性树脂组合物而制造的感光性树脂膜,根据需要可将保护膜贴在树脂层上,制成由基材膜、树脂层及保护膜构成的3层结构,所述树脂层由感光性树脂组合物或感光性树脂固化物形成。
作为保护膜,没有特别限制,可列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃等。其中,从柔软性及韧性的观点考虑,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。另外,从提高与树脂层的剥离性的观点考虑,可根据需要使用通过有机硅系化合物、含氟化合物等进行脱模处理的膜。
保护膜的厚度,可根据作为目标的柔软性进行适当改变,优选10~250μm。10μm以上时膜强度充分,250μm以下时可获得充分的柔软性。从以上的观点考虑,进一步优选15~200μm,特别优选20~150μm。
对于本发明的感光性树脂膜的树脂层的厚度没有特别限定,以干燥后的厚度计,通常优选为5~500μm。5μm以上时,由于厚度充分,因而树脂膜或该膜的固化物的强度充分,500μm以下时,由于可充分进行干燥,因而树脂膜中的残留溶剂量不增加,加热该膜的固化物时不发泡。
这样得到的感光性树脂膜,例如通过卷曲成卷状可容易地保存。另外,可将卷状的膜切成合适的尺寸,制成片状来保存。
本发明的感光性树脂组合物,作为光波导形成用树脂组合物是适合的,同样地,本发明的感光性树脂膜,作为光波导形成用树脂膜是适合的。
通过借助光、热等使感光性树脂组合物发生固化反应或聚合反应,能够得到固化物。此时,事先形成片、膜、短条等任意形状,之后通过固化反应等,能够得到具有任意形状的固化物。这样得到的固化物,通过在空气包层中使用,与通常的光波导同样地,能够作为照明用设备来使用。
另外,向使感光性树脂组合物进行固化反应而得到的固化物照射白色LED光时,优选发出560nm附近的透过光强度与460nm附近的透过光强度之比是1∶1~1∶4的透过光。如果是1∶1以上,则透过的光近似于从原来的光源发出的光,能够成为适于照明用途的设备。如果是1∶4以上,在现实中是不可能的。
为了获得在照射上述白色LED光时的透过光在560nm附近的透过光强度与460nm附近的透过光强度之比1∶1~1∶4,除了(C)成分为从羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯、羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯和低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基))丙酮组成的组中选出的至少1种,(C)成分的含量相对于(A)成分和(B)成分的总量100质量份为0.5~5.0质量份以外,例如通过采用在(A)成分和(B)成分的各分子骨架中不具有在420~500范围能吸收光、具有电子迁移吸收的化学结构或者2个以上的与芳香环直接结合的化学结构的构成,从而可以实现。
以下,对本发明的光波导进行说明。
图1的(a)表示光波导的截面图。光波导1形成于基板5上,由高折射率的芯部形成用树脂组合物而成的芯部2、以及低折射率的包层形成用树脂组合物而成的下部包层4和上部包层3构成。
本发明的感光性树脂组合物及感光性树脂膜,优选用于光波导1的下部包层4、芯部2及上部包层3中的至少一个。其中,从能够通过由碱性水溶性构成的显影液形成图案的观点考虑,特别优选至少用于芯部2,从而发挥更好的效果。
通过使用感光性树脂膜,可进一步提高包层和芯层的层间密合性或光波导芯图案形成时的图案形成性(细线或窄线间距对应性),能够形成线宽或线间距小的微细图案。另外,能够提供可以一次制造大面积的光波导的生产率优异的工艺。
在光波导1中,作为基板,可使用有机硅基板、玻璃基板或FR-4等玻璃环氧树脂基板这样的硬基板。光波导1,也可使用具有柔软性和韧性的所述基材膜代替上述基板,制成挠性光波导。
使用具有柔软性和韧性的基材膜作为基板时,能够使该基板兼具作为光波导1的保护膜的功能。即,能够赋予光波导1以保护膜5(基板)的柔软性和韧性,并且,光波导1不会被弄脏或受损,因此操作容易度提高。
与上述同样地,从赋予光波导1以柔软性和韧性、不被弄脏或受损的观点考虑,可以如图1(b)那样,将保护膜5配置于上部包层3的外侧,也可以如图1的(c)那样,将保护膜5配置于下部包层4和上部包层3这两者的外侧。
另一方面,如果光波导1具有充分的柔软性或韧性,也可以如图1的(d)那样,不配置保护膜5。
下部包层4的厚度没有特别限制,优选为2~200μm。2μm以上时容易将传送光封闭于芯内部,200μm以下时,光波导1整体的厚度不会过大。这里,所谓下部包层4的厚度,是从芯部2与下部包层4的边界开始到下部包层4的下面为止的值。
下部包层形成用树脂膜的厚度没有特别限制,可按照使固化后的下部包层4的厚度在上述范围内来调整厚度。
芯部2的高度没有特别限制,优选10~500μm。芯部的高度为10μm以上时,在光波导形成后的与LED等光源的结合中,定位公差不会变小,500μm以下时,在光波导形成后的与受发光元件或光纤的结合中,结合效率不会变小。
上部包层3的厚度,只要是可将芯部2埋入的范围就没有特别限制,以干燥后的厚度计,优选为12~700μm。作为上部包层3的厚度,可以与最初形成的下部包层4的厚度相同或不同,从埋入芯部2的观点考虑,优选比下部包层4的厚度厚。这里,所谓上部包层3的厚度,是从芯部2与下部包层4的边界开始到上部包层3的上面为止的值。
在本发明的光波导中,460nm的光传播损失优选为1.0dB/cm以下。如果是1.0dB/cm以下时,光的损失变小,传送信号的强度充分。
以下,对于本发明的感光性树脂膜用作最适合的用途即光波导形成用树脂膜时的应用例进行说明。
光波导形成用树脂膜,也可通过与上述感光性树脂膜同样的方法来制造。
作为在芯部形成用树脂膜的制造过程中使用的基材,只要是后述的芯图案形成中使用的曝光用活性光线可以透过的物质就没有限制,可列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;聚碳酸酯、聚苯醚、聚芳酯等。
其中,从曝光用活性光线的透过率、柔软性及韧性的观点考虑,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯;聚丙烯等聚烯烃。
进而,从提高曝光用活性光线的透过率和降低芯图案的侧壁粗糙的观点考虑,进一步优选使用高透明型基材膜。作为这样的高透明型基材膜,可列举东洋纺织株式会社制造的CosmoShineA1517、CosmoShineA4100。另外,从提高与树脂层的剥离性的观点考虑,可根据需要使用通过有机硅系化合物、含氟化合物等进行脱模处理的膜。
芯部形成用树脂膜的基材膜的厚度优选为5~50μm。5μm以上时,作为支持体的强度充分,50μm以下时,芯图案形成时光掩模与芯部形成用树脂组合物层的间隙不变大,图案形成性良好。从以上的观点考虑,基材膜的厚度进一步优选为10~40μm,特别优选15~30μm。
在上述基材膜上涂布光波导形成用树脂清漆或光波导形成用树脂组合物而制造的光波导形成用树脂膜,可根据需要将所述保护膜粘贴在树脂层上,制成由基材膜、树脂层及保护膜构成的3层结构,所述树脂层由感光性树脂组合物或感光性树脂固化物形成。
这样得到的光波导形成用树脂膜,例如通过卷绕成卷状可容易地保存。
另外,也可将卷状的膜剪切为适当的尺寸,制成片状保存。
以下,对用于使用光波导形成用树脂清漆和/或光波导形成用树脂膜来形成光波导的制造方法进行说明。
作为制造本发明的光波导的方法,没有特别限制,可列举使用芯部形成用树脂清漆和包层形成用树脂清漆通过旋涂法等进行制造的方法,或使用芯部形成用树脂膜和包层形成用树脂膜通过层叠法进行制造的方法等。另外,也可将这些方法组合来进行制造。这些方法中,从可提供生产率优异的光波导制造工艺的观点考虑,优选使用光波导形成用树脂膜通过层叠法进行制造的方法。
以下,对于将光波导形成用树脂膜用于下部包层、芯部及上部包层来形成光波导的制造方法进行说明。
首先,作为第1工序,将下部包层形成用树脂膜层叠于基板上,形成下部包层。
作为第1工序的层叠方式,可以举出使用滚筒层压机、或平板式层压机通过一边加热一边压接来进行层叠的方法,从密合性及跟随性的观点考虑,优选使用平板式层压机在减压下层叠下部包层形成用树脂膜。
本发明的所谓平板式层压机,是指将层叠材料夹在一对平板之间,通过将平板加压来进行压接的层压机,例如可适当使用真空加压式层压机。
这里的加热温度优选为40~130℃,压接压力优选为0.1~1.0MPa,但对于这些条件没有特别限制。当下部包层形成用树脂膜上存在保护膜时,除去保护膜后进行层叠。
另外,也可以在用真空加压式层压机进行层叠前,使用滚筒层压机,预先将下部包层形成用树脂膜临时粘贴在基板上。这里,从提高密合性和跟随性的观点考虑,优选边压接边临时粘贴,进行压接时,也可使用具有加热辊的层压机边加热边进行。
层压温度优选为20~130℃。20℃以上时下部包层形成用树脂膜与基板的密合性提高,130℃以下时树脂层在进行滚筒层压时不会过度流动,可得到必要的膜厚。从以上的观点考虑,更优选为40~100℃。压力优选为0.2~0.9MPa,层压速度优选为0.1~3米/分钟,但对于这些条件没有特别限制。
接着,通过光和/或加热将层叠于基材上的下部包层形成用树脂膜固化,除去下部包层形成用树脂膜的基材膜,形成下部包层。
形成下部包层时的活性光线的照射量优选为0.1~5J/cm2,加热温度优选为50~200℃,但对于这些条件没有特别限制。
接着,作为第2工序,用与第1工序同样的方法层叠芯部形成用树脂膜。在这里,优选将芯部形成用树脂膜设计为比下部包层形成用树脂膜的折射率高,由能够通过活性光线形成芯图案的感光性树脂组合物构成。
接着,作为第3工序,将芯部曝光,形成光波导的芯图案(芯部2)。具体来说,通过被称为原图的负掩模图案或正掩模图案,以图像状照射活性光线。另外,也可以使用激光直接描绘而不通过光掩模,直接以图像状照射活性光线。
作为活性光线的光源,可列举例如碳弧灯、汞蒸汽弧灯、超高压汞灯、高压汞灯、氙灯等可有效放射紫外线的公知光源。另外,可列举其他照相用泛光灯、太阳灯等可有效放射可见光的光源。
这里的活性光线的照射量优选为0.01~10J/cm2。0.01J/cm2以上时,固化反应充分进行,没有因后述的显影工序而使芯部2流失的情况,10J/cm2以下时,没有因曝光量过多而使芯部2变粗的情况,可形成微细的图案,所以是适宜的。从以上的观点考虑,更优选为0.05~5J/cm2,特别优选为0.1~3J/cm2。
曝光后,从提高芯部的分辨率和密合性的观点考虑,可进行曝光后加热。从紫外线照射开始到曝光后加热为止的时间,优选为10分钟以内。10分钟以内时,通过紫外线照射产生的活性种不会失活。曝光后加热的温度优选为40~160℃,时间优选为30秒钟~10分钟。
曝光后,除去芯部形成用树脂膜的基材膜,使用碱性水溶液、水系显影液等对应于所述芯部形成用树脂膜的组成的显影液,通过例如喷雾、振动浸渍、刷涂、刮涂、浸渍以及搅拌等公知方法进行显影。另外,根据需要可并用两种以上的显影方法。
作为上述碱性水溶液的碱,没有特别限制,可列举例如锂、钠或钾的氢氧化物等碱金属氢氧化物;锂、钠、钾或铵的碳酸盐或碳酸氢盐等碳酸碱;磷酸钾、磷酸钠等碱金属磷酸盐;焦磷酸钠、焦磷酸钾等碱金属焦磷酸盐;硼砂、偏硅酸钠等钠盐;四甲基氢氧化铵、三乙醇胺、乙二胺、二乙三胺、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、1,3-二氨基丙醇-2-吗啉等有机碱等。
用于显影的碱性水溶液的pH优选为9~11,调节其温度使得适合芯部形成用树脂组合物层的显影性。
另外,在碱性水溶液中,可混入表面活性剂、消泡剂、用于促进显影的少量有机溶剂等。
其中,碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾水溶液对人体的刺激、对环境的负荷小,因而特别优选。
另外,根据需要,也可以在上述碱性水溶液中并用有机溶剂。这里所说的有机溶剂,只要是能够与碱水溶液混合即可,没有特别限制,可列举例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇等醇;丙酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等酮;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚等多元醇烷基醚等。
这些物质可以单独使用或将两种以上组合使用。
作为显影后的处理,可根据需要使用由水和上述有机溶剂构成的洗涤液来洗涤光波导的芯部。有机溶剂可单独使用或将两种以上组合使用。有机溶剂的浓度通常优选为2~90质量%,调节其温度使得适合芯部形成用树脂组合物的显影性。
作为显影或洗涤后的处理,根据需要可通过进行60~250℃程度的加热或0.1~5J/cm2程度的曝光来使芯部进一步固化。
接着,作为第4工序,通过与第1及第2工序同样的方法,层叠上部包层形成用树脂膜来形成上部包层。在此,上部包层形成用树脂膜设计为比芯部形成用树脂膜更低的折射率。另外,上部包层的厚度,优选比芯部的高度大。
接着,用与第1工序同样的方法,通过光和/或热来固化上部包层形成用树脂膜,形成上部包层。
上述包层形成用树脂膜的基材膜为PET时,活性光线的照射量优选为0.1~5J/cm2。另一方面,基材膜为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚醚硫化物、聚醚砜、聚砜等时,与PET相比,难以通过紫外线等短波长的活性光线,因此活性光线的照射量优选为0.5~30J/cm2。0.5J/cm2以上时固化反应充分进行,30J/cm2以下时不需要过长的光照射时间。从以上的观点考虑,更优选为3~27J/cm2,特别优选为5~25J/cm2。
为了进一步固化,可使用能从两面同时照射活性光线的两面曝光机。
另外,也可以一边加热一边照射活性光线。活性光线照射中和/或照射后的加热温度优选为50~200℃,但不限于这些条件。
形成上部包层后,如果有必要可除去基材膜,制造光波导1。
实施例
以下,进一步具体说明本发明的实施例,但本发明并不限定于这些实施例。
制造例1
[不具有能够链型聚合的官能团的(甲基)丙烯酸聚合物P-1的制造]
在具有搅拌机、冷凝管、气体导入管、滴液漏斗及温度计的烧瓶中,称量丙二醇单甲醚乙酸酯150质量份及乳酸甲酯30质量份,一边导入氮气一边搅拌。
使液温上升至80℃,将N-环己基马来酰亚胺20质量份、二环戊基甲基丙烯酸酯40质量份、甲基丙烯酸-2-乙基己酯25质量份、甲基丙烯酸15质量份及2,2′-偶氮二异丁腈3质量份滴下后,在80℃继续搅拌6小时,得到(甲基)丙烯酸聚合物P-1溶液(固体成分36质量%)。
[酸值的测定]
测定P-1的酸值的结果为98mgKOH/g。另外,酸值是由中和P-1溶液所需的0.1摩尔/升氢氧化钾水溶液量算出的。此时,作为指示剂添加的酚酞从无色变色为粉色的点为中和点。
[重均分子量的测定]
使用GPC(东曹株式会社制造,商品名SD-8022/DP-8020/RI-8020)测定P-1的重均分子量(标准聚苯乙烯换算)的结果为27000。另外,色谱柱使用的是日立化成工业株式会社制造的Gelpack GL-A150-S/GL-A160-S(商品名)。
制造例2
[具有甲基丙烯酰基的(甲基)丙烯酸聚合物P-2的制造]
在具有搅拌机、冷凝管、气体导入管、滴液漏斗及温度计的烧瓶中,称量上述P-1溶液(固体成分36质量%)168质量份(固体成分60质量份)、二丁基锡二月桂酸酯0.03质量份及对甲氧基苯酚0.1质量份,一边导入空气一边搅拌。
使液温上升至60℃后,将2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯7质量份用30分钟滴下后,在60℃继续搅拌4小时,得到具有能够链型聚合的官能团的(甲基)丙烯酸聚合物P-2溶液(固体成分40质量%)。P-2中,作为重复单元,含有A-1、A-2和A-3。
用与制造例1同样的方法测定P-2的酸值及重均分子量的结果,分别为53mgKOH/g、27000。
制造例3
[不具有羧基的(甲基)丙烯酸聚合物P-3的制造]
在具有搅拌机、冷凝管、气体导入管、滴液漏斗及温度计的烧瓶中,称量丙二醇单甲醚乙酸酯120质量份,一边导入氮气一边搅拌。
使液温上升至90℃,将N-环己基马来酰亚胺18质量份、甲基丙烯酸苄酯61质量份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯55质量份、2,2′-偶氮二异丁腈2质量份和丙二醇单甲醚乙酸酯80质量份的混合物用3小时滴下后,在90℃搅拌3小时,进而在120℃继续搅拌1小时,冷却至室温。
接着,称量二丁基锡二月桂酸酯0.03质量份及对甲氧基苯酚0.1质量份,一边导入空气一边搅拌。使液温上升至60℃后,将2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯7质量份用30分钟滴下后,在60℃继续搅拌4小时,得到具有能够链型聚合的官能团的(甲基)丙烯酸聚合物P-3溶液(固体成分40质量%)。P-3是作为重复单元含有A-1和A-2但不含有A-3和A-4的物质。
用与制造例1同样的方法测定P-3的酸值及重均分子量的结果,分别为0.1mgKOH/g、23000。
实施例1
[芯部形成用树脂清漆CO-1的调合]
将作为(A)成分的所述P-2溶液(固体成分40质量%)150质量份(固体成分60质量份)、作为(B)的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造,商品名A-BPE-6)20质量份、对枯基苯氧基乙基丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造,商品名A-CMP-1E)20质量份以及作为(C)的羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯和羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯的混合物(汽巴精化公司制造,Irgacure754)2质量份称量于广口塑料瓶中,使用搅拌机,在温度25℃、转数400min-1的条件下搅拌6小时,调合出芯部形成用树脂清漆。
然后,使用孔径2μm的聚四氟乙烯树脂过滤器(Advantec东洋株式会社制造,商品名PF020)和孔径0.5μm的膜滤器(Advantec东洋株式会社制造,商品名J050A),在温度25℃、压力0.4MPa的条件下加压过滤。接着,使用真空泵和钟形罩在减压度50mmHg(约6.7kPa)的条件下进行15分钟减压脱泡,得到芯部形成用树脂清漆CO-1。
[芯部形成用树脂膜COF-1的制造]
使用涂布机(平野金属株式会社制造,商品名多功能涂布机TM-CM)将上述芯部形成用树脂清漆CO-1涂布于PET膜(东洋纺织株式会社制造,商品名A1517,厚度16μm)的未处理面上,在100℃干燥20分钟,接着粘贴作为保护膜的脱模PET膜(帝人杜邦膜株式会社制造,商品名A31,厚度25μm),得到芯部形成用树脂膜COF-1。此时树脂层的厚度可以通过调节涂布机的间隙来任意地调整,在本实施例中,进行调节使得固化后的膜厚为50μm并且透过强度测定用膜为膜厚100μm。
[包层形成用树脂清漆CL-1的调合]
如表1所示,将作为(A)成分的所述P-2溶液(固体成分40质量%)150质量份(固体成分60质量份)、作为(B)成分的乙氧基化环己烷二甲醇二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造,商品名A-CHD-4E)20质量份、乙氧基化异氰尿酸三丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造,商品名A-9300S)20质量份以及作为(C’)聚合引发剂的双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基膦氧化物(汽巴精化公司制造,商品名Irgacure819)1质量份和1-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(汽巴精化公司制造,商品名Irgacure2959)1质量份称量于广口塑料瓶中,使用搅拌机,在温度25℃、转数400min-1的条件下搅拌6小时,调合出包层形成用树脂清漆。
然后,使用孔径2μm的聚四氟乙烯树脂过滤器(Advantec东洋株式会社制,商品名PF020)和孔径0.5μm的膜滤器(Advantec东洋株式会社制造,商品名J050A),在温度25℃、压力0.4MPa的条件下加压过滤。接着,使用真空泵和钟形罩在减压度50mmHg的条件下进行15分钟减压脱泡,得到包层形成用树脂清漆CL-1。
表1
*1在制造例2制造的(甲基)丙烯酸聚合物溶液
*2乙氧基化环己烷二甲醇二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造)
*3乙氧基化异氰尿酸三丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造)
*4双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基膦氧化物(汽巴精化公司制造)
*5 1-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(汽巴精化公司制造)
*6括号内的数字表示固体成分换算配合量。
[下部包层形成用树脂膜CLF-1的制造]
用与芯层形成用树脂膜同样的方法将上述包层形成用树脂清漆CL-1涂布于PET膜(东洋纺织株式会社制造,商品名A4100,厚度50μm)的未处理面上并进行干燥,得到包层形成用树脂膜CLF-1。此时树脂层的厚度可以通过调节涂布机的间隙来任意地调整,在本实施例中,进行调节使得固化后的膜厚为25μm。
[上部包层形成用树脂膜CLF-2的制造]
用与芯层形成用树脂膜同样的方法将上述包层形成用树脂清漆CL-1涂布于PET膜(东洋纺织株式会社制造,商品名A1517,厚度16μm)的未处理面上并进行干燥,得到包层形成用树脂膜CLF-2。此时树脂层的厚度可以通过调节涂布机的间隙来任意地调整,在本实施例中,进行调节使得固化后的膜厚为80μm。
[透过光强度测定用固化膜的制造]
使用真空加压式层压机,使2张除去了保护膜(A31)的透过强度测定用膜COF-1重合,在压力0.5MPa、温度50℃和加压时间30秒的条件下进行层叠。
然后,切成长10cm、宽1cm的短条状,从两面照射2J/cm2的紫外线(波长365nm)进行固化。之后,除去基材膜(A1517)后,在120℃加热处理1小时,得到透过强度测定用固化膜。
[光波导(图1的(d))的制作]
使用紫外线曝光机(大日本网屏株式会社制造,商品名MAP-1200-L),向下部包层形成用树脂膜CLF-1照射2J/cm2的紫外线(波长365nm)后,除去基板膜(A1517)。对于该固化后的下部包层膜,使用滚筒层压机(日立化成设备株式会社制造,商品名HLM-1500),在压力0.4MPa、温度80℃和速度0.4米/分钟的条件下层叠除去了保护膜(A31)的芯部形成用树脂膜CLF-1。
接着,通过宽50μm的负型光掩模,用上述紫外线曝光机照射紫外线(波长365nm)1.5J/cm2,进而在80℃进行5分钟曝光后加热。除去基材膜(A1517),使用显影液(1质量%碳酸钠水溶液)将芯部2显影后,用20%异丙醇水溶液洗涤,接着用纯水洗涤,在100℃加热干燥1小时。
接着,使用上述真空加压式层压机,在压力0.5MPa、温度50℃及加压时间30秒钟的条件下将除去了保护膜(A31)的上部包层形成用树脂膜CLF-2层叠于芯部2及下部包层4上。
照射紫外线(365nm)2J/cm2,除去基材膜(A1517)后,通过在120℃加热处理1小时,形成上部包层3,得到图1(d)表示的光波导1。然后,使用切割锯(DISCO株式会社制造,商品名DAD-341)切出波导长度10cm的光波导。
[白色LED光的透过强度测定]
从得到的透过强度测定用样品的端面射入白色LED光(电流输出15mA),为了使光不从射入部泄漏,用黑布盖住。透过光从另一方的端面射出,射出的光用分光器(大塚电子制造,商品名发光测定装置MCPD-3000)进行检测。由该560nm附近观测到的透过强度峰和450nm附近观测到的透过强度峰算出透过强度比,为1∶1.77。
[光传播损失的测定]
使用作为光源的以850nm的光作为中心波长的垂直腔面发射激光器(VCSEL)(EXFO株式会社制造,商品名FLS-300-01-VCL)、受光传感器(株式会社ADVANTECH制造,商品名Q82214)、入射光纤(GI-50/125多模光纤,NA=0.20)和出射光纤(SI-114/125,NA=0.22),测定切出的光波导的光传播损失,结果是0.12dB/cm。
接着,使用白色LED(横河电机株式会社制造,商品名AQ-6303B)作为光源,使用损失波长光谱测定装置(横河电机株式会社制造,商品名AQ-6315A)作为受光传感器,在300nm~1200nm之间进行光谱的测定。
使用上述的VCSEL光源(850nm)的传播损失值,进行光谱的校正,得到校正光谱,由该校正光谱读取460nm时的损失值,作为白色LED的光传播损失。由校正光谱得到的传播损失量为0.77dB/cm。
实施例2~4及比较例1~5
按照表2表示的配合比来调合芯部形成用树脂清漆CO-2~9。以下,按照与实施例1同样的方法,制作芯部形成用树脂膜COF-2~9,做成光波导1。在光波导1的制造中使用的芯部形成用树脂膜和包层形成用树脂膜的组合示于表3。
另外,得到的芯层固化膜的白色LED的透过光强度的测定结果、以及光波导1的传播损失和波导图案形状的外观观测结果示于表4和5。
表3
表4
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
芯部对于1质量%碳酸钠水溶液的显影性 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
芯膜的外观 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
光传播损失(460nm) | 0.77 | 0.7 | 0.5 | 0.9 |
芯部材料的白色LED光的透过强度比(560nm附近强度比∶450nm附近) | 1∶1.5 | 1∶1.7 | 1∶1.9 | 1∶1 |
表5
项目 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 |
芯部对于1质量%碳酸钠水溶液的显影性 | 不能显影 | 良好 | 良好 | 图案溶解 | 良好 |
芯膜的外观 | 透明 | 白浊 | 透明 | 透明 | 透明 |
光传播损失(460nm) | 不能测定 | 不能测定 | 1.84 | 不能测定 | 2 |
芯部材料的白色LED光的透过强度比(560nm附近强度比∶450nm附近) | 1∶1.5 | 1∶1.7 | 1∶1.9 | 1∶1 | 1∶0.7 |
如表4和5所示,很明确的是:本发明的树脂组合物和使用其的光波导,能够应用使用碳酸钠的显影工艺,并且光传播特性优异,透过光也近似于光源的光,适于照明用途。
另一方面,在使用了不具有羧基的乙烯基聚合物的比较例1中,使用碳酸钠不能显影。在使用了不具有能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物的比较例2中,芯材料不透明。
另外,在光引发剂的配合量少的比较例4中,不能实现充分的光固化,不能显影。
另外,在光引发剂的配合量多的比较例5和使用了Irgacure2959作为光引发剂的情况(比较例3)中,由于引发剂引起的着色,传播损失大,并且透过的光,与原本的光源的光相比,发黄,不适于作为照明用途。
如上所述,根据本发明,能够提供在可见光区域具有良好的传播损失的感光性树脂组合物、感光性树脂固化物、感光性树脂膜、感光性树脂膜固化物和使用它们的光波导。
工业上的可应用性
本发明的感光性树脂组合物由于可溶于碱性水溶液,因此在形成芯图案时,能够进行碱显影,可以使作业环境良好,因而可以减少环境负荷。另外,由于在可见光区域具有良好的传播损失,因此作为光波导等用途是极其合适的。进而,根据本发明的感光性树脂膜,可以以高的生产率制造光波导。
Claims (15)
1.一种感光性树脂组合物,其包含(A)1分子中具有至少一个能够链型聚合的官能团的乙烯基聚合物、(B)聚合性化合物和(C)聚合引发剂,
(C)成分是从由羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯、羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯和低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基))丙酮组成的组中选出的至少一种,
相对于(A)成分和(B)成分的总量100质量份,(C)成分的含量为0.5~5.0质量份。
2.根据权利要求1记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(C)成分含有羟苯基醋酸2-(2-氧-2-苯基乙酰氧基乙氧基)乙基酯和羟苯基醋酸2-(2-羟基乙氧基)乙基酯。
3.根据权利要求1或2记载的感光性树脂组合物,其特征在于,相对于(A)成分和(B)成分的总量,(A)成分的配合量为10~85质量%。
4.根据权利要求1~3中的任一项记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(A)成分包含下述通式(1)表示的重复单元(A-1)和下述通式(2)表示的重复单元(A-2)中的至少一方,并且包含下述通式(3)表示的重复单元(A-3)和下述通式(4)表示的重复单元(A-4)中的至少一方;
式中,R1~R3各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团;
式中,R4~R6各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团,R7是碳原子数1~20的1价有机基团;
式中,R8~R10各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团;
式中,R11~R13各自独立地是氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团,X1是碳原子数1~20的2价有机基团。
5.根据权利要求1~4中的任一项记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(A)成分能够溶解于碱金属或碱土金属的碳酸盐水溶液。
6.根据权利要求1~5中的任一项记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(B)成分是其分子中含有至少一个能够链型聚合的官能团的化合物。
7.根据权利要求6记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(B)成分所含的能够链型聚合的官能团是乙烯性不饱和基团。
8.根据权利要求1~7中的任一项记载的感光性树脂组合物,其特征在于,(B)成分是从由下述通式(5)~(8)表示的化合物组成的组中选出的至少一种;
式中,R14是氢原子或甲基;X2是O(氧原子)、S(硫原子)、OCH2、SCH2、O(CH2CH2O)a、O(CH2CH(CH3)O)b或OCH2CH(OH)CH2O所示的2价基团,其中的a和b各自独立地是1~20的整数;Ar是用下述式表示的1价有机基团中的任一个,其中在*标记部分与X2结合;
式中,R15~R31各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团中的任一个;Y1是用下述式表示的2价基团中的任一个;
式中,d表示2~10的整数;
式中,R32是用下述式表示的1价有机基团中的任一个,其中在*标记部分与N结合;
式中,R33~R35各自独立地是氢原子或甲基,e是1~10的整数;
式中,R36和R41各自独立地是氢原子或甲基;R37~R40各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团中的任一个;X3和X4各自独立地是O、S、O(CH2CH2O)f或O(CH2CH(CH3)O)g所示的2价基团,其中的f和g各自独立地是1~20的整数;Y2是用下述式表示的2价基团中的任一个;
式中,h表示2~10的整数;
式中,R42和R47各自独立地是氢原子或甲基,R43~R46各自独立地是氢原子、氟原子、碳原子数1~20的1价有机基团或碳原子数1~20的1价含氟有机基团中的任一个,Y3是用下述式表示的2价基团中的任一个,且i是1~5的整数;
式中,j表示2~10的整数。
9.一种感光性树脂固化物,其是将权利要求1~8中的任一项记载的感光性树脂组合物固化或聚合而得到的。
10.根据权利要求9记载的感光性树脂固化物,其特征在于,由对固化物照射白色LED光时观测到的560nm附近的透过光强度峰和450nm附近的透过光强度峰求出的透过强度比为1∶1~1∶4。
11.一种感光性树脂膜,其具有由基材膜、树脂层及保护膜构成的3层结构,所述树脂层由权利要求1~8中的任一项记载的感光性树脂组合物或权利要求9或10记载的感光性树脂固化物形成。
12.一种感光性树脂膜固化物,其具有由基材膜、树脂层及保护膜构成的3层结构,所述树脂层由权利要求1~8中的任一项记载的感光性树脂组合物或权利要求9或10记载的感光性树脂固化物形成。
13.一种光波导,其下部包层、芯部、上部包层中的至少一个是使用权利要求11记载的感光性树脂膜或权利要求12记载的感光性树脂膜固化物形成的。
14.根据权利要求13记载的光波导,其至少芯部是使用权利要求11记载的感光性树脂膜或权利要求12记载的感光性树脂膜固化物形成的。
15.根据权利要求13或14记载的光波导,其特征在于,460nm的光传播损失为1.0dB/cm以下。
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