JP2009221269A - 感放射線性樹脂組成物、液晶表示素子用スペーサーおよび保護膜ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱性に優れた液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜を製造することができる感放射線性樹脂組成物を提供すること。また、液晶表示素子用スペーサーの製造に用いる場合にあっては、さらに弾性回復性、ラビング耐性、密着性等の諸性能にも優れたスペーサーを製造することができる感放射線性樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】感放射線性樹脂組成物は、〔A〕(a1)不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる不飽和化合物の重合体、〔B〕特定の構造を有するカリックスアレーン系化合物、ならびに〔C〕感放射線性重合開始剤を含有する。
【選択図】なし
【解決手段】感放射線性樹脂組成物は、〔A〕(a1)不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる不飽和化合物の重合体、〔B〕特定の構造を有するカリックスアレーン系化合物、ならびに〔C〕感放射線性重合開始剤を含有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、特に液晶表示素子におけるスペーサーおよび保護膜の製造にきわめて好適な感放射線性樹脂組成物、スペーサーおよび保護膜とそれら製造成方法ならびに液晶表示素子に関する。
液晶表示素子に使用される部材のうち、スペーサー、保護膜など多くはフォトリソグラフィーにより形成されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。通常、スペーサーや保護膜は、現像後に行われる200℃〜230℃で30分〜60分の熱焼成工程を経て最終的なパターンが形成される。その後、さらに200℃〜240℃で30分〜60分の熱焼成工程を経て配向膜が形成される。近年、生産性の向上等の観点から、熱焼成工程における加熱温度を上げ、加熱時間を短縮する検討が行われており、従来より高温の熱焼成工程でも従来と変わらない性能を有する感放射線性樹脂組成物が強く望まれている。
本出願人は、既に特許文献1および3において、耐熱性に優れた感放射線性樹脂組成物を開示しているが、上記事情から感放射線性樹脂組成物にはさらなる耐熱性の向上が求められている。
本出願人は、既に特許文献1および3において、耐熱性に優れた感放射線性樹脂組成物を開示しているが、上記事情から感放射線性樹脂組成物にはさらなる耐熱性の向上が求められている。
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、耐熱性に優れた液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜を製造することができる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。本発明の別の課題は、液晶表示素子用スペーサーの製造に用いる場合にあっては、さらに弾性回復性、ラビング耐性、密着性等の諸性能にも優れたスペーサーを製造することができる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
本発明によれば、本発明の上記課題および利点は、第一に、
〔A〕(a1)不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる不飽和化合物の重合体、〔B〕下記一般式(1)で表される化合物、ならびに〔C〕感放射線性重合開始剤を含むことを特徴とする感放射線性樹脂組成物によって達成される。
〔A〕(a1)不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる不飽和化合物の重合体、〔B〕下記一般式(1)で表される化合物、ならびに〔C〕感放射線性重合開始剤を含むことを特徴とする感放射線性樹脂組成物によって達成される。
(一般式(1)において、Rは相互に独立に水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基である。但し、Rはその少なくとも一つが炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基である。Xは相互に独立にメチレン基または炭素数2〜8の置換もしくは非置換のアルキレン基であり、Yは相互に独立に炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基、炭素数2〜10の置換もしくは非置換のアルケニル基、炭素数2〜10の置換もしくは非置換のアルキニル基、炭素数7〜10の置換もしくは非置換のアラルキル基、炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルコキシ基、または置換もしくは非置換のフェノキシ基である。qは相互に独立に0または1である。)
本発明の上記課題および利点は、第二に、
上記感放射線性樹脂組成物から製造されてなる液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜によって達成される。
上記感放射線性樹脂組成物から製造されてなる液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜によって達成される。
本発明の上記課題および利点は、第三に、
少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことを特徴とする液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜の製造方法によって達成される。
(イ)上記感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程、
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程、
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程、および
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程
少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことを特徴とする液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜の製造方法によって達成される。
(イ)上記感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程、
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程、
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程、および
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程
本発明の上記課題および利点は、第四に、
上記スペーサー、保護膜またはそれらの両方を具備する液晶表示素子によって達成される。
上記スペーサー、保護膜またはそれらの両方を具備する液晶表示素子によって達成される。
本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、耐熱性に優れた液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜を製造することができる。また、弾性回復性、ラビング耐性、密着性等の諸性能にも優れた液晶表示素子用スペーサーを製造することができるしかも、本発明の感放射線性樹脂組成物は、高い放射線感度を有する。
以下、本発明について詳細に説明する。
感放射線性樹脂組成物
−〔A〕重合体−
本発明の感放射線性樹脂組成物に含有される〔A〕重合体は、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種(以下、「化合物(a1)」という。)を含有してなる不飽和化合物の重合体である。
本発明において〔A〕重合体としては、例えば、〔A1〕化合物(a1)と、化合物(a1)以外の他の不飽和化合物(以下、「化合物(a2)」という。)との共重合体(以下、「重合体〔A1〕」という。)を挙げることができる。
感放射線性樹脂組成物
−〔A〕重合体−
本発明の感放射線性樹脂組成物に含有される〔A〕重合体は、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種(以下、「化合物(a1)」という。)を含有してなる不飽和化合物の重合体である。
本発明において〔A〕重合体としては、例えば、〔A1〕化合物(a1)と、化合物(a1)以外の他の不飽和化合物(以下、「化合物(a2)」という。)との共重合体(以下、「重合体〔A1〕」という。)を挙げることができる。
化合物(a1)としては、例えば、
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のモノカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;
前記ジカルボン酸の酸無水物等を挙げることができる。
これらの化合物(a1)のうち、共重合反応性、得られる重合体及び共重合体のアルカリ現像液に対する溶解性および入手が容易である点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等が好ましい。
重合体〔A1〕において、化合物(a1)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A1〕において、化合物(a1)に由来する繰返し単位の含有率は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは10〜30重量%である。化合物(a1)に由来する繰返し単位の含有率が5重量%未満であると、アルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50重量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が大きくなりすぎるおそれがある。
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のモノカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;
前記ジカルボン酸の酸無水物等を挙げることができる。
これらの化合物(a1)のうち、共重合反応性、得られる重合体及び共重合体のアルカリ現像液に対する溶解性および入手が容易である点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等が好ましい。
重合体〔A1〕において、化合物(a1)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A1〕において、化合物(a1)に由来する繰返し単位の含有率は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは10〜30重量%である。化合物(a1)に由来する繰返し単位の含有率が5重量%未満であると、アルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50重量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が大きくなりすぎるおそれがある。
また、化合物(a2)としては、ラジカル重合性を有する不飽和化合物であれば特に制限されるものではないが、例えば、
アクリル酸メチル、アクリル酸i−プロピル等のアクリル酸アルキルエステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等のメタクリル酸アルキルエステル;
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、アクリル酸2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、アクリル酸イソボロニル等のアクリル酸脂環式エステル;
メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、メタクリル酸イソボロニル等のメタクリル酸脂環式エステル;
アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル;
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジアルキルエステル;
メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフリル、メタクリル酸テトラヒドロフピラン−2−メチル等の酸素一原子を含む不飽和複素五及び六員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン等の酸素二原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジエチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロペンチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシエチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシプロピル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシブチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン等の酸素二原子を含む不飽和複素五員環アクリル酸エステル;
4−メタアクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランアクリル酸グリシジル、アクリル酸2−メチルグリシジル、アクリル酸3,4−エポキシブチル、アクリル酸6,7−エポキシヘプチル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等のアクリル酸エポキシアルキルエステル;
メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジル、メタクリル酸3,4−エポキシブチル、メタクリル酸6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等のメタクリル酸エポキシアルキルエステル;
α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチル等のα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル;
o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル;
3−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2−ジフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、2−エチル−3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、2,2−ジフロロ−3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン等のオキセタニル基を有するメタクリル酸エステル;
3−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2−ジフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、2−エチル−3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、2,2−ジフロロ−3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン等のオキセタニル基を有するアクリル酸エステル;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン等のビニル芳香族化合物;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のN位−置換マレイミド;
アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸3−ヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、メタクリル酸4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、アクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル、メタクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル等の水酸基含有不飽和化合物;
1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系化合物のほか、
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル
等を挙げることができる
アクリル酸メチル、アクリル酸i−プロピル等のアクリル酸アルキルエステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等のメタクリル酸アルキルエステル;
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、アクリル酸2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、アクリル酸イソボロニル等のアクリル酸脂環式エステル;
メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、メタクリル酸イソボロニル等のメタクリル酸脂環式エステル;
アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル;
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジアルキルエステル;
メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフリル、メタクリル酸テトラヒドロフピラン−2−メチル等の酸素一原子を含む不飽和複素五及び六員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン等の酸素二原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジエチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロペンチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシエチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシプロピル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタアクリロイルオキシブチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン等の酸素二原子を含む不飽和複素五員環アクリル酸エステル;
4−メタアクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランアクリル酸グリシジル、アクリル酸2−メチルグリシジル、アクリル酸3,4−エポキシブチル、アクリル酸6,7−エポキシヘプチル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等のアクリル酸エポキシアルキルエステル;
メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジル、メタクリル酸3,4−エポキシブチル、メタクリル酸6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル等のメタクリル酸エポキシアルキルエステル;
α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチル等のα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル;
o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル;
3−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2−ジフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、2−エチル−3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、2,2−ジフロロ−3−(メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(メタクリロイルオキシエチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン等のオキセタニル基を有するメタクリル酸エステル;
3−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2−ジフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、2−エチル−3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−ペンタフロロエチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、2,2−ジフロロ−3−(アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2,2,4−トリフロロオキセタン、3−(アクリロイルオキシエチル)−2,2,4,4−テトラフロロオキセタン等のオキセタニル基を有するアクリル酸エステル;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン等のビニル芳香族化合物;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のN位−置換マレイミド;
アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸3−ヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、メタクリル酸4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、アクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル、メタクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル等の水酸基含有不飽和化合物;
1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系化合物のほか、
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル
等を挙げることができる
これらの化合物(a2)のうち、スチレン、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(トリシクロデカニルメタクリレート)、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、3−メチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、1,3−ブタジエン、アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸2−(6−ヒドロキシエチルヘキサノイルオキシ)エチルエステル、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン等が共重合反応性、現像性、および得られるスペーサーの圧縮性能向上の点で好ましい。
重合体〔A1〕において、化合物(a2)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A1〕において、化合物(a2)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、〔A〕重合体として、〔A2〕化合物(a1)と化合物(a2)とを共重合して得られる共重合体(以下、「前駆共重合体〔A2〕)」という。)に重合性不飽和結合を導入した重合体(以下、「重合体〔A2〕」という。)を挙げることができる。重合体〔A2〕としては、
〔A2−1〕化合物(a1)、ならびにオキシラニル基を有する不飽和化合物およびオキセタニル基を有する不飽和化合物以外の化合物(a2)(以下、「化合物(a2−1)」という。)の共重合体と、オキシラニル基を有する不飽和化合物およびオキセタニル基を有する不飽和化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種との反応生成物(以下、「重合体〔A2−1〕」という。)、ならびに
〔A2−2〕化合物(a1)、上記水酸基含有不飽和化合物、および水酸基含有不飽和化合物以外の化合物(a2−1)(以下、「化合物(a2−2)」という。)の共重合体と、不飽和イソシアネート化合物との反応生成物(以下、「重合体〔A2−2〕」という。)
よりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
以下、化合物(a1)と化合物(a2−1)の共重合体を「前駆共重合体〔A2−1〕」、化合物(a1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)の共重合体を「前駆共重合体〔A2−2〕」という。
〔A2−1〕化合物(a1)、ならびにオキシラニル基を有する不飽和化合物およびオキセタニル基を有する不飽和化合物以外の化合物(a2)(以下、「化合物(a2−1)」という。)の共重合体と、オキシラニル基を有する不飽和化合物およびオキセタニル基を有する不飽和化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種との反応生成物(以下、「重合体〔A2−1〕」という。)、ならびに
〔A2−2〕化合物(a1)、上記水酸基含有不飽和化合物、および水酸基含有不飽和化合物以外の化合物(a2−1)(以下、「化合物(a2−2)」という。)の共重合体と、不飽和イソシアネート化合物との反応生成物(以下、「重合体〔A2−2〕」という。)
よりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
以下、化合物(a1)と化合物(a2−1)の共重合体を「前駆共重合体〔A2−1〕」、化合物(a1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)の共重合体を「前駆共重合体〔A2−2〕」という。
前駆共重合体〔A2−1〕および前駆共重合体〔A2−2〕において、好ましい化合物(a1)、化合物(a2−1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)としては、重合体〔A1〕におけるとの同様の化合物を挙げることができる。
前駆共重合体〔A2−1〕における化合物(a1)の共重合割合は、化合物(a1)および化合物(a2−1)の合計に基づいて、5〜60重量%であることが好ましく、10〜50重量%であることがより好ましい。
前駆共重合体〔A2−1〕における化合物(a1)の共重合割合は、化合物(a1)および化合物(a2−1)の合計に基づいて、5〜60重量%であることが好ましく、10〜50重量%であることがより好ましい。
前駆共重合体〔A2−2〕における化合物(a1)の共重合割合は、化合物(a1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)の合計に基づいて、15〜50重量%であることが好ましく、25〜40重量であることがより好ましい。前駆共重合体〔A2−2〕における水酸基含有不飽和化合物の共重合割合は、化合物(a1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)の合計に基づいて、5〜60重量%であることが好ましく、10〜50重量であることがより好ましい。前駆共重合体〔A2−2〕における化合物(a2−2)の共重合割合は、化合物(a1)、水酸基含有不飽和化合物および化合物(a2−2)の合計に基づいて、20〜80重量%であることが好ましく、25〜70重量%であることがより好ましい。
重合体〔A1〕および前駆共重合体〔A2〕は、各不飽和化合物を、適当な溶媒中、ラジカル重合開始剤の存在下、ラジカル重合することにより合成することができる。
重合体〔A1〕および前駆共重合体〔A2〕の製造に用いられる溶媒としては、例えば、アルコール、エーテル、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート、芳香族炭化水素、ケトン、エステルなどを挙げることができる。
これらの具体例としては、アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニル−1−プロパノールなど;
エーテルとして、例えばテトラヒドロフランなど;
グリコールエーテルとして、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなど;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばメチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなど;
ジエチレングリコールとして、例えばジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなど;
ジプロピレングリコールとして、例えばジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテルなど;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルとして、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートなど;
芳香族炭化水素として、例えばトルエン、キシレンなど;
ケトンとして、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなど;
エステルとして、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、酢酸3−メトキシブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステルをそれぞれ挙げることができる。
これらのうち、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートが好ましく、就中、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、酢酸3−メトキシブチルが特に好ましい。
前記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
これらの具体例としては、アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニル−1−プロパノールなど;
エーテルとして、例えばテトラヒドロフランなど;
グリコールエーテルとして、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなど;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばメチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなど;
ジエチレングリコールとして、例えばジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなど;
ジプロピレングリコールとして、例えばジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテルなど;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルとして、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートなど;
芳香族炭化水素として、例えばトルエン、キシレンなど;
ケトンとして、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなど;
エステルとして、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、酢酸3−メトキシブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステルをそれぞれ挙げることができる。
これらのうち、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートが好ましく、就中、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、酢酸3−メトキシブチルが特に好ましい。
前記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、前記重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4―シアノバレリアン酸)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物;過酸化水素等を挙げることができる。また、ラジカル重合開始剤として過酸化物を用いる場合には、それと還元剤とを併用して、レドックス型開始剤としてもよい。
これらのラジカル重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
これらのラジカル重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A1〕および前駆共重合体〔A2〕のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは2,000〜100,000、より好ましくは5,000〜50,000である。Mwが2,000未満であると、得られる被膜のアルカリ現像性、残膜率等が低下したり、またパターン形状、耐熱性等が損なわれたりするおそれがあり、一方100,000を超えると、解像度が低下したり、パターン形状が損なわれたりするおそれがある。
重合体〔A2−1〕の合成において、前駆共重合体〔A2−1〕と、オキシラニル基を有する不飽和化合物およびオキセタニル基を有する不飽和化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種(以下、「化合物(a2−3)」という。)との反応は、公知の方法により行うことができる。
オキシラニル基を有する不飽和化合物としては、上記したアクリル酸エポキシアルキルエステル、メタクリル酸エポキシアルキルエステル、α−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル、グリシジルエーテルを挙げることができる。また、オキセタニル基を有する不飽和化合物としては、上記したオキセタニル基を有するメタクリル酸エステル、オキセタニル基を有するアクリル酸エステルを挙げることができる。
これらの化合物(a2−3)うち、オキシラニル基を有する不飽和化合物が好ましく、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジルまたは(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチルが、得られる感放射線性樹脂組成物の保存安定性が高く、形成されるスペーサーの耐熱性、耐薬品性をより高くしうる点から好ましく用いられる。重合体〔A2−1〕の合成において、化合物(a2−3)は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A2−1〕を合成する際の化合物(a2−3)の使用割合は、前駆共重合体〔A2−1〕に含まれるカルボキシル基または酸無水物基のうち、化合物(a2−3)との反応に使用されないカルボキシル基または酸無水物基(未反応基)が、得られる重合体〔A2−1〕のアルカリ可溶性が適度となる程度に残存するように設定されることが好ましい。
オキシラニル基を有する不飽和化合物としては、上記したアクリル酸エポキシアルキルエステル、メタクリル酸エポキシアルキルエステル、α−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル、グリシジルエーテルを挙げることができる。また、オキセタニル基を有する不飽和化合物としては、上記したオキセタニル基を有するメタクリル酸エステル、オキセタニル基を有するアクリル酸エステルを挙げることができる。
これらの化合物(a2−3)うち、オキシラニル基を有する不飽和化合物が好ましく、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジルまたは(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチルが、得られる感放射線性樹脂組成物の保存安定性が高く、形成されるスペーサーの耐熱性、耐薬品性をより高くしうる点から好ましく用いられる。重合体〔A2−1〕の合成において、化合物(a2−3)は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A2−1〕を合成する際の化合物(a2−3)の使用割合は、前駆共重合体〔A2−1〕に含まれるカルボキシル基または酸無水物基のうち、化合物(a2−3)との反応に使用されないカルボキシル基または酸無水物基(未反応基)が、得られる重合体〔A2−1〕のアルカリ可溶性が適度となる程度に残存するように設定されることが好ましい。
また、重合体〔A2−2〕の合成において、前駆共重合体〔A2−2〕と不飽和イソシアネート化合物との反応は、公知の方法により行うことができる。
不飽和イソシアネート化合物は、イソシアネート基を有する不飽和化合物である限り特に限定されるものではないが、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、4−アクリロイルオキシブチルイソシアネート、6−アクリロイルオキシヘキシルイソシアネート、8−アクリロイルオキシオクチルイソシアネート、10−アクリロイルオキシデシルイソシアネート、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、アクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチルの如きアクリル酸誘導体;
2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−メタクリロイルオキシプロピルイソシアネート、4−メタクリロイルオキシブチルイソシアネート、6−メタクリロイルオキシヘキシルイソシアネート、8−メタクリロイルオキシオクチルイソシアネート、10−メタクリロイルオキシデシルイソシアネート、1,1−(ビスメタクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチルの如きメタクリル酸誘導体
を挙げることができる。
これらの不飽和イソシアナート化合物のうち、前駆共重合体〔A2−2〕との反応性の点から、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル等が好ましい。重合体〔A2−2〕の合成において、不飽和イソシアナート化合物は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A2−2〕を製造する際の不飽和イソシアナート化合物の使用量は、前駆共重合体〔A2−2〕中の水酸基含有不飽和化合物に対して、好ましくは0.1〜90モル%、さらに好ましくは10〜80モル%、特に好ましくは 25〜75モル%である。不飽和イソシアナート化合物の使用量が0.1モル%未満では、感度ならびに弾性特性向上への効果が小さく、一方90重量%を超えると、未反応の不飽和イソシアナート化合物が残存し、得られる重合体溶液や感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。
不飽和イソシアネート化合物は、イソシアネート基を有する不飽和化合物である限り特に限定されるものではないが、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、4−アクリロイルオキシブチルイソシアネート、6−アクリロイルオキシヘキシルイソシアネート、8−アクリロイルオキシオクチルイソシアネート、10−アクリロイルオキシデシルイソシアネート、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、アクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチルの如きアクリル酸誘導体;
2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−メタクリロイルオキシプロピルイソシアネート、4−メタクリロイルオキシブチルイソシアネート、6−メタクリロイルオキシヘキシルイソシアネート、8−メタクリロイルオキシオクチルイソシアネート、10−メタクリロイルオキシデシルイソシアネート、1,1−(ビスメタクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチルの如きメタクリル酸誘導体
を挙げることができる。
これらの不飽和イソシアナート化合物のうち、前駆共重合体〔A2−2〕との反応性の点から、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル等が好ましい。重合体〔A2−2〕の合成において、不飽和イソシアナート化合物は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合体〔A2−2〕を製造する際の不飽和イソシアナート化合物の使用量は、前駆共重合体〔A2−2〕中の水酸基含有不飽和化合物に対して、好ましくは0.1〜90モル%、さらに好ましくは10〜80モル%、特に好ましくは 25〜75モル%である。不飽和イソシアナート化合物の使用量が0.1モル%未満では、感度ならびに弾性特性向上への効果が小さく、一方90重量%を超えると、未反応の不飽和イソシアナート化合物が残存し、得られる重合体溶液や感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。
−〔B〕成分−
本発明の感放射線性樹脂組成物に含有される〔B〕成分は、上記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(B)」という。)である。かかる成分を含有せしめることにより、優れた耐熱性を有するスペーサーまたは保護膜を形成することができる。
本発明の感放射線性樹脂組成物に含有される〔B〕成分は、上記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(B)」という。)である。かかる成分を含有せしめることにより、優れた耐熱性を有するスペーサーまたは保護膜を形成することができる。
なお、上記一般式(1)は、下記一般式(1−1)のように示すこともできる。
(一般式(1−1)において、R、X、Yおよびqはそれぞれ一般式(1)におけるR、X、Yおよびqと同義である。)
一般式(1)で表される化合物の中でも、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。即ち、一般式(1)において、Xがプロピレン基であり、qが0であることが好ましい。下記一般式(2)で表される化合物は、一般式(1)で表される化合物の中でも、収率良く製造することができる化合物である。
一般式(1)で表される化合物の中でも、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。即ち、一般式(1)において、Xがプロピレン基であり、qが0であることが好ましい。下記一般式(2)で表される化合物は、一般式(1)で表される化合物の中でも、収率良く製造することができる化合物である。
(一般式(2)において、Rは一般式(1)におけるRと同義である。)
上記一般式(1)中のRは、相互に独立に水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基である。但し、Rはその少なくとも一つが炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基である。
重合性官能基としては、重合性不飽和結合を有する基、環状エーテル構造を有する基等を挙げることができる。具体的には、ビニル基、ビニリデン基、(メタ)アクリロイル基、置換または非置換のオキシラニル基、置換または非置換のオキセタニル基、置換または非置換のスピロオルトエステル基等を挙げることができる
重合性官能基としては、重合性不飽和結合を有する基、環状エーテル構造を有する基等を挙げることができる。具体的には、ビニル基、ビニリデン基、(メタ)アクリロイル基、置換または非置換のオキシラニル基、置換または非置換のオキセタニル基、置換または非置換のスピロオルトエステル基等を挙げることができる
上記一般式(1)中のRは、その少なくとも一つが炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基であることに加え、更に、その少なくとも一つが水素原子であることが好ましい。上記一般式(1)中のRが全て水素原子以外の基であると、得られる感放射線性組成物溶液の保存安定性が低下する傾向にある。
本発明においては、上記一般式(1)で表される化合物中の全てのRのうち、炭素数1〜15のアルキル基、重合性官能基を有する基、炭素数1〜6のアルコキシ基を有する基またはカルボキシル基を有する基の割合が、10〜90モル%であることが特に好ましく、20〜80モル%であることが最も好ましい。上記割合が10モル%未満であると、感放射線性組成物溶液への溶解性が低下する傾向にある。一方、90モル%超であると、得られる感放射線性組成物溶液の保存安定性が低下する傾向にある。ここで、一般式(1)で表される化合物中の水素原子以外の基の割合は、1H−NMR分析の結果から算出した値である。
上記一般式(1)におけるRとしては、炭素数1〜15の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜8の環状のアルキル基、(メタ)アクリロイル基または下記一般式(2−1)〜(2−4)で表される基であることが好ましい。なお、上記一般式(1)中のRは「相互に独立」するものであるため、上記一般式(1)中に複数の基が存在する場合、例えば、全てのRが下記一般式(2−1)、(2−2)、(2−3)または(2−4)で表される基であってもよく、下記一般式(2−1)、(2−2)、(2−3)または(2−4)で表される基がそれぞれ存在していてもよい。
(一般式(2−1)において、R1はカルボキシル基、置換もしくは非置換のオキシラニル基、置換もしくは非置換のオキセタニル基またはビニル基であり、nは1〜3の整数である。一般式(2−2)において、R2はエチレン基またはプロピレン基であり、R3はエチル基またはプロピル基であり、lは0〜3の整数であり、mは1〜3の整数である。一般式(2−3)において、R4は水素原子またはメチル基であり、iは2〜5の整数であり、jは0〜10の整数である。一般式(2−4)にいて、R5は水素原子またはメチル基であり、R6は単結合、メチレン基、炭素数2〜6のアルキレン基、シクロヘキサン−1,2−ジイル基または1,2−フェニレン基であり、hは1〜3の整数である。「*」は結合手であることを示す。)
上記一般式(1)におけるRの炭素数1〜15の直鎖状のアルキル基としては、例えば、n−プロピル基等を挙げることができる。
また、Rの炭素数1〜15の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基等を挙げることができる。
また、Rの炭素数3〜8の環状のアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
また、Rの炭素数1〜15の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基等を挙げることができる。
また、Rの炭素数3〜8の環状のアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
また、上記一般式(2−1)で表される基としては、例えば、カルボキシルメチル基、グリシジル基、2−メチルグリシジル基、(3−メチル−3−オキセタニル)メチル基、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル基、アリル基等を挙げることができる。
また、上記一般式(2−2)で表される基としては、例えば、エトキシエチル基、プロポキシプロピル基等を挙げることができる。
また、上記一般式(2−2)で表される基としては、例えば、エトキシエチル基、プロポキシプロピル基等を挙げることができる。
これらのうち、上記一般式(1)におけるRとしては、感放射線性組成物溶液の溶解性、感放射線性組成物から得られる保護膜の表面硬度、耐熱性、現像性等の観点から、(メタ)アクリロイル基、一般式(2−1)においてR1がカルボキシル基もしくは非置換のオキシラニル基である基、一般式(2−3)においてR4が水素原子であり且つj=0である基、一般式(2−3)においてR4が水素原子でありi=5でありj=2〜5である基、または一般式(2−4)においてR5が水素原子であり且つR6がエチレン基である基が好ましく、特に(メタ)アクリロイル基、カルボキシルメチル基、グリシジル基、一般式(2−3)においてR4が水素原子でありj=0であり且つk=1である基が好ましい。
本発明の感放射線性樹脂組成物において、化合物(B)の使用割合は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜40重量部、特に好ましくは2〜30重量部である。この場合、化合物(B)の使用割合が0.1重量部未満であると所望の効果が得られないおそれがあり、一方50重量部を超えると感放射線性樹脂組成物に溶解し切らず、異物の発生を招くおそれがある。
化合物(B)は、例えば、下記一般式(1−2)で表される化合物と下記一般式(1−3)で表される化合物とを縮合反応させて下記一般式(1−4)で表される前駆体を得た後、この下記一般式(1−4)で表される前駆体に、上記Rを少なくとも一つ導入することにより得ることができる。
(一般式(1−2)において、Yは、炭素数1〜10の置換若しくは非置換のアルキル基、炭素数2〜10の置換若しくは非置換のアルケニル基、炭素数2〜10の置換若しくは非置換のアルキニル基、炭素数7〜10の置換若しくは非置換のアラルキル基、炭素数1〜10の置換若しくは非置換のアルコキシ基、または置換若しくは非置換のフェノキシ基であり、qは0または1である。)
(一般式(1−3)において、Xはメチレン基または炭素数2〜8の置換または非置換のアルキレン基である。)
(一般式(1−4)において、Xは相互に独立にメチレン基または炭素数2〜8の置換または非置換のアルキレン基であり、Yは相互に独立に炭素数1〜10の置換若しくは非置換のアルキル基、炭素数2〜10の置換若しくは非置換のアルケニル基、炭素数2〜10の置換若しくは非置換のアルキニル基、炭素数7〜10の置換若しくは非置換のアラルキル基、炭素数1〜10の置換若しくは非置換のアルコキシ基、または置換若しくは非置換のフェノキシ基である。qは相互に独立に0または1である。)
縮合反応の条件(方法)は、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができるが、例えば、酸触媒等の触媒の存在下、60〜90℃で12〜50時間反応させる方法を挙げることができる。
上記一般式(1−4)で表される前駆体に、Rとして炭素数1〜15のアルキル基、(メタ)アクリロイル基、上記一般式(2−1)表される基または上記一般式(2−2)で表される基の少なくとも一つを導入する条件(方法)としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができるが、例えば、上記一般式(1−4)で表される前駆体と、ハロゲン化アルカン、ハロゲン化アルキルアルキルエーテル、エピクロロヒドリン、β―メチルエピクロロヒドリン、3−エチル−3−クロロメチルオキセタン、アリルクロライド、アクリロイルクロライド、メタクリロイルクロライド等のハロゲン化物とを適当な溶媒中、酸または塩基の存在下、−20〜100℃の条件で1〜20時間反応させる方法を挙げることができる。
また、一般式(2−1)においてR1がカルボキシル基である基を有する化合物(B)としては、例えば、上記一般式(1−4)で表される前駆体とt−ブチルブロモアセテートを反応させた後、得られた反応物を酸またはアルカリで処理しt−ブチル基を脱離させることにより、一般式(2−1)においてR1がカルボキシル基であり且つn=1である基を有する化合物(B)を得ることができる。
一般式(2−3)で表される基を有する化合物(B)としては、例えば、上記一般式(1−4)で表される前駆体とエピクロロヒドリンとを反応させた後、得られた反応物を(メタ)アクリル酸と三級アミンの存在下で反応させることにより、一般式(2−3)においてj=0であり且つk=1である基を有する化合物(B)を得ることができる。
一般式(2−4)で表される基を有する化合物(B)としては、例えば、上記一般式(1−4)で表される前駆体とエピクロロヒドリンとを反応させた後、得られた反応物を2−(メタ)アクリロイロキシエチルこはく酸と三級アミンの存在下で反応することにより、一般式(2−4)においてR6がエチレン基であり且つh=1である基を有する化合物(B)を得ることができる。
導入量、すなわち、一般式(1)で表される化合物中の全てのRのうち、水素原子以外の割合は、上記一般式(1−4)で表される前駆体に対して添加する、上記一般式(2−1)等で表される基を導入するための化合物の合計量を調節することによって調整することができる。
また、上記一般式(2)で表される化合物を製造する方法としては、まず、下記式(5)で表される化合物と下記式(6)で表される化合物とを溶媒中、触媒の存在下、60〜90℃の条件で12〜50時間脱水縮合させることにより前駆体(一般式(1−4)においてXがプロピレン基であり、qが0である前駆体(以下、「前駆体(1−4)」と記す場合がある))を得る。上記触媒としては、例えば、酸触媒等を挙げることができる。前駆体(1−4)に上記一般式(2−1)等で表されるRを導入する条件(方法)は、前述のとおりである。
上記式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」ということがある)と、上記一般式(6)で表される化合物(以下、「化合物(6)」ということがある)の混合比(モル比)は、特に制限はないが、得られる前駆体(1−4)の収率が高くなるという観点から、化合物(6)1.00モルに対して、化合物(5)が、1.00〜8.00モルであることが好ましく、2.00〜6.00モルであることが更に好ましく、3.00〜5.00モルであることが特に好ましい。化合物(5)の混合比が1.00未満であると、得られる前駆体(1−4)の化合物の収率が低下するおそれがある。一方、8.00超であると、得られる本前駆体(1−4)の収率が低下するおそれがある。
反応溶液中の基質濃度(化合物(5)と化合物(6)の合計の濃度)は、特に制限はないが、得られる前駆体(1−4)の収率が高くなるという観点から、2mol/L以上であることが好ましく、4mol/L以上であることが更に好ましく、4〜10mol/Lであることが特に好ましい。基質濃度が、2mol/L未満であると、得られる前駆体(1−4)の収率が低下するおそれがある。
また、上記前駆体(1−4)と、上記一般式(2−1)等で表されるRを導入するための化合物(これらの混合物を用いる場合には、これらの総量)との混合比(モル比)は、特に制限はないが、得られる化合物(B)の収率が高いという観点から、前駆体(1−4)1モルに対して、一般式(2−1)等で表されるRを導入するための化合物(これらの混合物を用いる場合には、これらの総量)が、1モル以上であることが好ましく、5〜40モルであることが更に好ましく、5〜20モルであることが特に好ましい。一般式(2−1)等で表されるRを導入するための化合物(これらの混合物を用いる場合には、これらの総量)が、1モル以上であると、目的の化合物(B)を収率良く合成することができるという利点がある。一方、1モル未満であると、目的の化合物(B)の収率が低下するおそれがある。
−〔C〕感放射線性重合開始剤−
〔C〕感放射線性重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、荷電粒子線、X線等の放射線の露光により、〔A〕重合体、〔B〕成分または後述する〔D〕重合性不飽和単量体の重合を開始しうる活性種を発生する成分からなる。
このような〔C〕感放射線性重合開始剤としては、O−アシルオキシム系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ホスフィン系化合物、トリアジン系化合物等を挙げることができる。
〔C〕感放射線性重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、荷電粒子線、X線等の放射線の露光により、〔A〕重合体、〔B〕成分または後述する〔D〕重合性不飽和単量体の重合を開始しうる活性種を発生する成分からなる。
このような〔C〕感放射線性重合開始剤としては、O−アシルオキシム系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ホスフィン系化合物、トリアジン系化合物等を挙げることができる。
O−アシルオキシム系化合物としては、9.H.−カルバゾール系のO−アシルオキシム型重合開始剤が好ましい。例えば、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ノナン−1,2−ノナン−2−オキシム−O−アセタート、
1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ペンタン−1,2−ペンタン−2−オキシム−O−アセタート、
1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−オクタン−1−オンオキシム−O−アセタート、
エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、
エタノン−1−[9−エチル−6−[2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル]−9.H.−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)
1−〔9−エチル−6−(1,3,5−トリメチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、
1−〔9−ブチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、
1−〔9−エチル−6−(2−メチル-4-テトラヒドロピラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート、
1−〔9−エチル−6−(2−メチル-4-テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート等を挙げることができる。
1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ペンタン−1,2−ペンタン−2−オキシム−O−アセタート、
1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−オクタン−1−オンオキシム−O−アセタート、
エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、
エタノン−1−[9−エチル−6−[2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル]−9.H.−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)
1−〔9−エチル−6−(1,3,5−トリメチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、
1−〔9−ブチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、
1−〔9−エチル−6−(2−メチル-4-テトラヒドロピラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート、
1−〔9−エチル−6−(2−メチル-4-テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート等を挙げることができる。
これらのO−アシルオキシム化合物のうち、特にエタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−[9−エチル−6−[2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル]−9.H.−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)が好ましい。
前記O−アシルオキシム化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。本発明において、O−アシルオキシム化合物を用いることにより、1000J/m2以下の露光量でも十分な感度、密着性を有したスペーサーまたは保護膜を得ることを可能にする。
前記アセトフェノン系化合物としては、例えば、α−ヒドロキシケトン系化合物、α−アミノケトン系化合物等を挙げることができる。
前記α−ヒドロキシケトン系化合物としては、例えば、1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−i−プロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等を挙げることができ、また前記α−アミノケトン系化合物としては、例えば、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル-フェニル)−ブタン−1−オン等を挙げることができる。これら以外の化合物として、例えば、2,2−ジメトキシアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等を挙げることができる。
これらのアセトフェノン系化合物のうち、特に、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル-フェニル)−ブタン−1−オンが好ましい。
本発明においては、アセトフェノン系化合物を併用することにより、感度、スペーサー形状や圧縮強度をさらに改善することが可能となる。
本発明においては、アセトフェノン系化合物を併用することにより、感度、スペーサー形状や圧縮強度をさらに改善することが可能となる。
また、前記ビイミダゾール系化合物としては、例えば、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール等を挙げることができる。
これらのビイミダゾール系化合物のうち、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール等が好ましく、特に2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールが好ましい。
本発明においては、ビイミダゾール系化合物を併用することにより、感度、解像度や密着性をさらに改善することが可能となる。
また、ビイミダゾール系化合物を併用する場合、それを増感するため、ジアルキルアミノ基を有する脂肪族系または芳香族系の化合物(以下、「アミノ系増感剤」という。)を添加することができる。
また、ビイミダゾール系化合物を併用する場合、それを増感するため、ジアルキルアミノ基を有する脂肪族系または芳香族系の化合物(以下、「アミノ系増感剤」という。)を添加することができる。
アミノ系増感剤としては、例えば、N−メチルジエタノールアミン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸i−アミル等を挙げることができる。
これらのアミノ系増感剤のうち、特に4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
前記アミノ系増感剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
これらのアミノ系増感剤のうち、特に4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
前記アミノ系増感剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
さらに、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、水素供与化合物として、チオール系化合物を添加することができる。ビイミダゾール系化合物は前記アミノ系増感剤によって増感されて開裂し、イミダゾールラジカルを発生するが、そのままでは高い重合開始能が発現されず、得られるスペーサーが逆テーパ形状のような好ましくない形状となる場合が多い。しかし、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とが共存する系に、チオール系化合物を添加することにより、イミダゾールラジカルにチオール系化合物から水素ラジカルが供与される結果、イミダゾールラジカルが中性のイミダゾールに変換されるとともに、重合開始能の高い硫黄ラジカルを有する成分が発生し、それによりスペーサーの形状をより好ましい順テーパ状にすることができる。
前記チオール系化合物としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾチアゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾイミダゾール等の芳香族系化合物;3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸メチル、3−メルカプトプロピオン酸エチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル等の脂肪族系モノチオール;3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、ペンタエリストールテトラ(メルカプトアセテート)、ペンタエリストールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)等の2官能以上の脂肪族系チオールを挙げることができる。
これらのチオール系化合物のうち、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
これらのチオール系化合物のうち、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
本発明の感放射線性樹脂組成物において、〔C〕感放射線性重合開始剤の使用量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜30重量部、特に好ましくは2〜25重量部である。この場合、〔C〕感放射線性重合開始剤の使用量が0.1重量部未満では、現像時の残膜率が低下する傾向があり、一方50重量部を超えると、現像時に未露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向がある。
また、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、アミノ系増感剤の添加量は、ビイミダゾール系化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、アミノ系増感剤の添加量が0.1重量部未満では、感度、解像度や密着性の改善効果が低下する傾向があり、一方50重量部を超えると、得られるスペーサーの形状が損なわれる傾向がある。
また、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、チオール系化合物の添加量は、ビイミダゾール系化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、チオール系化合物の添加量が0.1重量部未満では、スペーサーの形状の改善効果が低下したり、膜減りを生じやすくなる傾向があり、一方50重量部を超えると、得られるスペーサーの形状が損なわれる傾向がある。
また、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、チオール系化合物の添加量は、ビイミダゾール系化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、チオール系化合物の添加量が0.1重量部未満では、スペーサーの形状の改善効果が低下したり、膜減りを生じやすくなる傾向があり、一方50重量部を超えると、得られるスペーサーの形状が損なわれる傾向がある。
−〔D〕重合性不飽和単量体−
〔D〕重合性不飽和単量体は、感放射線性重合開始剤の存在下における放射線の露光により重合する不飽和化合物からなる。
このような〔D〕重合性不飽和単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルが、重合性が良好であり、得られるスペーサーの強度が向上する点から好ましい。
〔D〕重合性不飽和単量体は、感放射線性重合開始剤の存在下における放射線の露光により重合する不飽和化合物からなる。
このような〔D〕重合性不飽和単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルが、重合性が良好であり、得られるスペーサーの強度が向上する点から好ましい。
前記単官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、イソボロニルアクリレート、イソボロニルメタクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、(2−アクリロイルオキシエチル)(2−ヒドロキシプロピル)フタレート、(2−メタクリロイルオキシエチル)(2−ヒドロキシプロピル)フタレート、ω―カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート等を挙げることができる。市販品として、商品名で、例えば、アロニックスM−101、同M−111、同M−114、同M−5300(以上、東亜合成(株)製);KAYARAD TC−110S、同 TC−120S(以上、日本化薬(株)製);ビスコート158、同2311(以上、大阪有機化学工業(株)製)等を挙げることができる。
また、前記2官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタクリレート等を挙げることができる。市販品として、商品名で、例えば、アロニックスM−210、同M−240、同M−6200(以上、東亜合成(株)製)、KAYARAD HDDA、同 HX−220、同 R−604(以上、日本化薬(株)製)、ビスコート260、同312、同335HP(以上、大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製等を挙げることができる。
さらに、前記3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、トリ(2−アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、トリ(2−メタクリロイルオキシエチル)フォスフェートや、9官能以上の(メタ)アクリル酸エステルとして、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有し、かつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上の水酸基を有し、かつ3個、4個あるいは5個のアクリロイルオキシ基および/またはメタクリロイルオキシ基を有する化合物とを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレート系化合物等を挙げることができる。
3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルの市販品としては、商品名で、例えば、アロニックスM−309、同M−400、同M−405、同M−450、同M−7100、同M−8030、同M−8060、同TO−1450(以上、東亜合成(株)製)、KAYARAD TMPTA、同 DPHA、同 DPCA−20、同 DPCA−30、同 DPCA−60、同 DPCA−120(以上、日本化薬(株)製)、ビスコート295、同300、同360、同GPT、同3PA、同400(以上、大阪有機化学工業(株)製)や、多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する市販品として、ニューフロンティア R−1150(第一工業製薬(株)製)、KAYARAD DPHA−40H(日本化薬(株)製)等を挙げることができる。
3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルの市販品としては、商品名で、例えば、アロニックスM−309、同M−400、同M−405、同M−450、同M−7100、同M−8030、同M−8060、同TO−1450(以上、東亜合成(株)製)、KAYARAD TMPTA、同 DPHA、同 DPCA−20、同 DPCA−30、同 DPCA−60、同 DPCA−120(以上、日本化薬(株)製)、ビスコート295、同300、同360、同GPT、同3PA、同400(以上、大阪有機化学工業(株)製)や、多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する市販品として、ニューフロンティア R−1150(第一工業製薬(株)製)、KAYARAD DPHA−40H(日本化薬(株)製)等を挙げることができる。
これらの単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルのうち、3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルがさらに好ましく、特に、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートや、多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する市販品等が好ましい。
前記単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明の感放射線性樹脂組成物において、〔D〕重合性不飽和単量体の使用量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは1〜300重量部、さらに好ましくは10〜200重量部である。〔D〕重合性不飽和単量体の使用量が1重量部未満では、現像時に現像残りが発生するおそれがあり、一方300重量部を超えると、得られるスペーサーの密着性が低下する傾向がある。
前記単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明の感放射線性樹脂組成物において、〔D〕重合性不飽和単量体の使用量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは1〜300重量部、さらに好ましくは10〜200重量部である。〔D〕重合性不飽和単量体の使用量が1重量部未満では、現像時に現像残りが発生するおそれがあり、一方300重量部を超えると、得られるスペーサーの密着性が低下する傾向がある。
−添加剤−
本発明の感放射線性樹脂組成物には、本発明の所期の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、前記成分以外にも、界面活性剤、接着助剤、保存安定剤、耐熱性向上剤等の添加剤を配合することもできる。
本発明の感放射線性樹脂組成物には、本発明の所期の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、前記成分以外にも、界面活性剤、接着助剤、保存安定剤、耐熱性向上剤等の添加剤を配合することもできる。
前記界面活性剤は、塗布性を改善する作用を有する成分であり、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤が好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキル基あるいはフルオロアルキレン基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロ−n−オクチル(n−ヘキシル)エーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−ブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−ペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−ブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−ペンチル)エーテル、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−デカン、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフルオロ−n−ドデカン、パーフルオロ−n−ドデシルスルホン酸ナトリウムや、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキルホスホン酸ナトリウム、フルオロアルキルカルボン酸ナトリウム、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、パーフルオロアルキルポリオキシエタノール、パーフルオロアルキルアルコキシレート、フッ素系アルキルエステル等を挙げることができる。
前記フッ素系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキル基あるいはフルオロアルキレン基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロ−n−オクチル(n−ヘキシル)エーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−ブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−ペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロ−n−ブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−ペンチル)エーテル、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−n−デカン、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフルオロ−n−ドデカン、パーフルオロ−n−ドデシルスルホン酸ナトリウムや、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキルホスホン酸ナトリウム、フルオロアルキルカルボン酸ナトリウム、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、パーフルオロアルキルポリオキシエタノール、パーフルオロアルキルアルコキシレート、フッ素系アルキルエステル等を挙げることができる。
また、フッ素系界面活性剤の市販品としては、商品名で、例えば、BM−1000、同−1100(以上、BM CHEMIE社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183、同F178、同F191、同F471、同F476(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC 170C、同FC−171、同FC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145、同S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、新秋田化成(株)製)、フタージェントFT−100、同FT−110、同FT−140A、同FT−150、同FT−250、同FT−251、同FTX−251、同FTX−218、同FT−300、同FT−310、同FT−400S(以上、(株)ネオス製)等を挙げることができる。
前記シリコーン系界面活性剤としては、市販品として、商品名で、例えば、トーレシリコーンDC3PA、同DC7PA、同SH11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH−190、同SH−193、同SZ−6032、同SF−8428、同DC−57、同DC−190(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、TSF−4440、同−4300、同−4445、同−4446、同−4460、同−4452(以上、GE東芝シリコーン(株)製)等を挙げることができる。
さらに、前記以外の界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアリールエーテル類;ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレート等のポリオキシエチレンジアルキルエステル類等のノニオン系界面活性剤や、市販品として、商品名で、例えば、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.57、同No.95(共栄社化学(株)製)等を挙げることができる。
さらに、前記以外の界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアリールエーテル類;ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレート等のポリオキシエチレンジアルキルエステル類等のノニオン系界面活性剤や、市販品として、商品名で、例えば、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.57、同No.95(共栄社化学(株)製)等を挙げることができる。
前記界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは2重量部以下である。界面活性剤の配合量が5重量部を超えると、塗布時に膜荒れを生じやすくなる傾向がある。
界面活性剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは2重量部以下である。界面活性剤の配合量が5重量部を超えると、塗布時に膜荒れを生じやすくなる傾向がある。
前記接着助剤は、スペーサーと基体との密着性をさらに改善する作用を有する成分であり、官能性シランカップリング剤が好ましい。
前記官能性シランカップリング剤としては、例えば、カルボキシル基、メタクリロイル基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基等の反応性官能基を有する化合物を挙げることができ、より具体的には、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これらの接着助剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
接着助剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは20重量部以下、さらに好ましくは10重量部以下である。接着助剤の配合量が20重量部を超えると、現像残りが生じやすくなる傾向がある。
前記官能性シランカップリング剤としては、例えば、カルボキシル基、メタクリロイル基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基等の反応性官能基を有する化合物を挙げることができ、より具体的には、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これらの接着助剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
接着助剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは20重量部以下、さらに好ましくは10重量部以下である。接着助剤の配合量が20重量部を超えると、現像残りが生じやすくなる傾向がある。
前記保存安定剤としては、例えば、硫黄、キノン類、ヒドロキノン類、ポリオキシ化合物、アミン、ニトロニトロソ化合物等を挙げることができ、より具体的には、4−メトキシフェノール、N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム等を挙げることができる。
これらの保存安定剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
保存安定剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは3重量部以下、さらに好ましくは0.001〜0.5重量部である。保存安定剤の配合量が3重量部を超えると、感度が低下してパターン形状が損なわれるおそれがある。
これらの保存安定剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
保存安定剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは3重量部以下、さらに好ましくは0.001〜0.5重量部である。保存安定剤の配合量が3重量部を超えると、感度が低下してパターン形状が損なわれるおそれがある。
前記耐熱性向上剤としては、例えば、N−(アルコキシメチル)グリコールウリル化合物、N−(アルコキシメチル)メラミン化合物挙げることができる。
前記N−(アルコキシメチル)グリコールウリル化合物の具体例としては、N,N,N’,N’−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(エトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(n−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(i−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(n−ブトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(t−ブトキシメチル)グリコールウリル等を挙げることができる。
これらのうち特に、N,N,N’,N’−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリルが好ましい。
また、前記N−(アルコキシメチル)メラミン化合物の具体例としては、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(メトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(エトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(n−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(i−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(n−ブトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(t−ブトキシメチル)メラミン等を挙げることができる。
これらのうち特に、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(メトキシメチル)メラミンが好ましい。これらの市販品としては、ニカラックN−2702、MW−30M(以上 三和ケミカル(株)製)等を挙げることができる。
前記耐熱性向上剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
耐熱性向上剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは20重量部以下である。耐熱性向上剤の配合量が30重量部を超えると、感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。
前記N−(アルコキシメチル)グリコールウリル化合物の具体例としては、N,N,N’,N’−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(エトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(n−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(i−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(n−ブトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N’,N’−テトラ(t−ブトキシメチル)グリコールウリル等を挙げることができる。
これらのうち特に、N,N,N’,N’−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリルが好ましい。
また、前記N−(アルコキシメチル)メラミン化合物の具体例としては、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(メトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(エトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(n−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(i−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(n−ブトキシメチル)メラミン、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(t−ブトキシメチル)メラミン等を挙げることができる。
これらのうち特に、N,N,N’,N’,N’’,N’’−ヘキサ(メトキシメチル)メラミンが好ましい。これらの市販品としては、ニカラックN−2702、MW−30M(以上 三和ケミカル(株)製)等を挙げることができる。
前記耐熱性向上剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
耐熱性向上剤の配合量は、〔A〕重合体100重量部に対して、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは20重量部以下である。耐熱性向上剤の配合量が30重量部を超えると、感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、適当な溶剤に溶解した組成物溶液として使用に供することが好ましい。
前記溶剤としては、感放射線性樹脂組成物を構成する各成分を均一に溶解し、各成分と反応せず、適度の揮発性を有するものが用いられるが、各成分の溶解能、各成分との反応性および塗膜形成の容易性の観点から、アルコール類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールアルキルエーテル、アルコキシプロピオン酸アルキル、酢酸エステル等が好ましく、特に、ベンジルアルコール、2−フェニルエタノール、3−フェニル−1−プロパノール、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸2−メトキシエチル等が好ましい。
前記溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記溶剤としては、感放射線性樹脂組成物を構成する各成分を均一に溶解し、各成分と反応せず、適度の揮発性を有するものが用いられるが、各成分の溶解能、各成分との反応性および塗膜形成の容易性の観点から、アルコール類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールアルキルエーテル、アルコキシプロピオン酸アルキル、酢酸エステル等が好ましく、特に、ベンジルアルコール、2−フェニルエタノール、3−フェニル−1−プロパノール、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸2−メトキシエチル等が好ましい。
前記溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明においては、さらに、前記溶剤と共に、高沸点溶剤を併用することもできる。
前記高沸点溶剤としては、例えば、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等を挙げることができる。
これらの高沸点溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、前記のように調製された組成物溶液は、孔径0.5μm程度のミリポアフィルタ等を用いてろ過して、使用に供することもできる。
前記高沸点溶剤としては、例えば、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等を挙げることができる。
これらの高沸点溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、前記のように調製された組成物溶液は、孔径0.5μm程度のミリポアフィルタ等を用いてろ過して、使用に供することもできる。
スペーサーまたは保護膜の製造方法
次に、本発明の感放射線性樹脂組成物を用いてスペーサーまたは保護膜を製造する方法について説明する。
本発明のスペーサーまたは保護膜の製造方法は、少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むものである。
(イ)本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程、
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程、
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程、および
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程。
以下、これらの各工程について順次説明する。
次に、本発明の感放射線性樹脂組成物を用いてスペーサーまたは保護膜を製造する方法について説明する。
本発明のスペーサーまたは保護膜の製造方法は、少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むものである。
(イ)本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程、
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程、
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程、および
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程。
以下、これらの各工程について順次説明する。
−(イ)工程−
保護膜を形成するにあたっては、透明基板上に赤、緑、青の着色層からなる画素を形成し、該着色層上に、本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する。また、スペーサーを形成するにあたっては、前記画素が形成された透明基板あるいはさらにその上に保護膜が形成された透明基板の一面に、透明導電膜を形成し、該透明導電膜の上に、本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する。
ここで用いられる透明基板としては、例えば、ガラス基板、樹脂基板等を挙げることができ、より具体的には、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等のガラス基板;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックからなる樹脂基板を挙げることができる。
透明基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜等を用いることができる。
保護膜を形成するにあたっては、透明基板上に赤、緑、青の着色層からなる画素を形成し、該着色層上に、本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する。また、スペーサーを形成するにあたっては、前記画素が形成された透明基板あるいはさらにその上に保護膜が形成された透明基板の一面に、透明導電膜を形成し、該透明導電膜の上に、本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する。
ここで用いられる透明基板としては、例えば、ガラス基板、樹脂基板等を挙げることができ、より具体的には、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等のガラス基板;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックからなる樹脂基板を挙げることができる。
透明基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜等を用いることができる。
被膜の形成方法としては、塗布法またはドライフィルム法によることができる。
塗布法により被膜を形成する場合、上記透明導電膜の上に本発明の感放射線性樹脂組成物の溶液を塗布したのち、塗布面を加熱(プレベーク)することにより、被膜を形成することができる。塗布法に用いる組成物溶液の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%であり、より好ましくは10〜40重量%であり、さらに好ましくは15〜35重量%である。組成物溶液の塗布方法としては、特に限定されず、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット塗布法などの適宜の方法を採用することができ、特にスピンコート法またはスリットダイ塗布法が好ましい。
塗布法により被膜を形成する場合、上記透明導電膜の上に本発明の感放射線性樹脂組成物の溶液を塗布したのち、塗布面を加熱(プレベーク)することにより、被膜を形成することができる。塗布法に用いる組成物溶液の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%であり、より好ましくは10〜40重量%であり、さらに好ましくは15〜35重量%である。組成物溶液の塗布方法としては、特に限定されず、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット塗布法などの適宜の方法を採用することができ、特にスピンコート法またはスリットダイ塗布法が好ましい。
一方、ドライフィルム法により被膜を形成する場合に使用されるドライフィルムは、ベースフィルム、好ましくは可とう性のベースフィルム上に、本発明の感光性樹脂組成物からなる感放射線性層を積層してなるもの(以下、「感放射線性ドライフィルム」という。)である。
上記感放射線性ドライフィルムは、ベースフィルム上に、本発明の感光性樹脂組成物を好ましくは組成物溶液として塗布した後に溶媒を除去することにより、感放射線性層を積層して形成することができる。感放射線性ドライフィルムの感放射線性層を積層するために用いられる組成物溶液の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%であり、より好ましくは10〜50重量%であり、さらに好ましくは20〜50重量%であり、特に30〜50重量%であることが好ましい。感放射線性ドライフィルムのベースフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂のフィルムを使用することができる。ベースフィルムの厚さは、15〜125μmの範囲が適当である。感放射線性層の厚さは、1〜30μm程度が好ましい。
感放射線性ドライフィルムは、未使用時にその感放射線性層上にカバーフィルムを積層して保存することもできる。このカバーフィルムは、未使用時には剥がれず、使用時には容易に剥がすことができるように、適度な離型性を有する物であることが好ましい。このような条件を満たすカバーフィルムとしては、例えばPETフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリウレタンフィルムなどの合成樹脂フィルムの表面にシリコーン系離型剤を塗布しまたは焼き付けたフィルムを使用することができる。カバーフィルムの厚さは、5〜30μm程度が好ましい。これらカバーフィルムは、2層または3層を積層した積層型カバーフィルムとしてもよい。
かかるドライフィルムを透明基板の透明導電膜上に、熱圧着法などの適宜の方法でラミネートすることにより、被膜を形成することができる。
上記感放射線性ドライフィルムは、ベースフィルム上に、本発明の感光性樹脂組成物を好ましくは組成物溶液として塗布した後に溶媒を除去することにより、感放射線性層を積層して形成することができる。感放射線性ドライフィルムの感放射線性層を積層するために用いられる組成物溶液の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%であり、より好ましくは10〜50重量%であり、さらに好ましくは20〜50重量%であり、特に30〜50重量%であることが好ましい。感放射線性ドライフィルムのベースフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂のフィルムを使用することができる。ベースフィルムの厚さは、15〜125μmの範囲が適当である。感放射線性層の厚さは、1〜30μm程度が好ましい。
感放射線性ドライフィルムは、未使用時にその感放射線性層上にカバーフィルムを積層して保存することもできる。このカバーフィルムは、未使用時には剥がれず、使用時には容易に剥がすことができるように、適度な離型性を有する物であることが好ましい。このような条件を満たすカバーフィルムとしては、例えばPETフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリウレタンフィルムなどの合成樹脂フィルムの表面にシリコーン系離型剤を塗布しまたは焼き付けたフィルムを使用することができる。カバーフィルムの厚さは、5〜30μm程度が好ましい。これらカバーフィルムは、2層または3層を積層した積層型カバーフィルムとしてもよい。
かかるドライフィルムを透明基板の透明導電膜上に、熱圧着法などの適宜の方法でラミネートすることにより、被膜を形成することができる。
このようにして形成された被膜は、次いで好ましくはプレベークされる。プレベークの条件は、各成分の種類、配合割合などによっても異なるが、好ましくは70〜120℃で1〜15分間程度である。
被膜のプレベーク後の膜厚は、好ましくは0.5〜10μmであり、より好ましくは1.0〜7.0μm程度である。
被膜のプレベーク後の膜厚は、好ましくは0.5〜10μmであり、より好ましくは1.0〜7.0μm程度である。
−(ロ)工程−
次いで、形成された被膜の少なくとも一部に露光する。この場合、被膜の一部に露光する際には、通常、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。
露光に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用できるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましく、特に365nmの紫外線を含む放射線が好ましい。
露光量は、露光される放射線の波長365nmにおける強度を、照度計(OAI model 356 、OAI Optical Associates Inc. 製)により測定した値として、好ましくは100〜10,000J/m2、より好ましくは500〜1,500J/m2である。
次いで、形成された被膜の少なくとも一部に露光する。この場合、被膜の一部に露光する際には、通常、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。
露光に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用できるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましく、特に365nmの紫外線を含む放射線が好ましい。
露光量は、露光される放射線の波長365nmにおける強度を、照度計(OAI model 356 、OAI Optical Associates Inc. 製)により測定した値として、好ましくは100〜10,000J/m2、より好ましくは500〜1,500J/m2である。
−(ハ)工程−
次いで、露光後の被膜を現像することにより、不要な部分を除去して、所定のパターンを形成する。
現像に使用される現像液としては、アルカリ現像液が好ましく、その例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;エチルアミン、n−プロピルアミン等の脂肪族1級アミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の脂肪族2級アミン;トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミン等の脂肪族3級アミン;ピロール、ピペリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルピロリジン、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−ノネン等の脂環族3級アミン;ピリジン、コリジン、ルチジン、キノリン等の芳香族3級アミン;エタノールジメチルアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等のアルカリ性化合物の水溶液を挙げることができる。
また、前記アルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー法等のいずれでもよく、現像時間は、好ましくは10〜180秒間程度である。
現像後、例えば流水洗浄を30〜90秒間行ったのち、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンが形成される。
次いで、露光後の被膜を現像することにより、不要な部分を除去して、所定のパターンを形成する。
現像に使用される現像液としては、アルカリ現像液が好ましく、その例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;エチルアミン、n−プロピルアミン等の脂肪族1級アミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の脂肪族2級アミン;トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミン等の脂肪族3級アミン;ピロール、ピペリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルピロリジン、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−ノネン等の脂環族3級アミン;ピリジン、コリジン、ルチジン、キノリン等の芳香族3級アミン;エタノールジメチルアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等のアルカリ性化合物の水溶液を挙げることができる。
また、前記アルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー法等のいずれでもよく、現像時間は、好ましくは10〜180秒間程度である。
現像後、例えば流水洗浄を30〜90秒間行ったのち、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンが形成される。
−(二)工程−
次いで、得られたパターンを、例えばホットプレート、オーブン等の加熱装置により、所定温度、例えば100〜230℃で、所定時間、例えばホットプレート上では5〜30分間、オーブン中では30〜180分間、加熱(ポストベーク)をすることにより、所定のスペーサーを得ることができる。
次いで、得られたパターンを、例えばホットプレート、オーブン等の加熱装置により、所定温度、例えば100〜230℃で、所定時間、例えばホットプレート上では5〜30分間、オーブン中では30〜180分間、加熱(ポストベーク)をすることにより、所定のスペーサーを得ることができる。
液晶表示素子
本発明の液晶表示素子は、例えば以下の方法(a)または(b)により作製することができる。
(a)まず片面に透明導電膜(電極)を有する透明基板を一対(2枚)準備し、そのうちの一枚の基板の透明導電膜上に、本発明の感放射線性樹脂組成物を用いて上記した方法に従ってスペーサーもしくは保護膜またはその双方を形成する。続いてこれらの基板の透明導電膜およびスペーサーまたは保護膜上に液晶配向能を有する配向膜を形成する。これら基板を、その配向膜が形成された側の面を内側にして、それぞれの配向膜の液晶配向方向が直交または逆平行となるように一定の間隙(セルギャップ)を介して対向配置し、基板の表面(配向膜)およびスペーサーにより区画されたセルギャップ内に液晶を充填し、充填孔を封止して液晶セルを構成する。そして、液晶セルの両外表面に、偏光板を、その偏光方向が当該基板の一面に形成された配向膜の液晶配向方向と一致または直交するように貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
(b)まず上記方法(a)と同様にして透明導電膜と、スペーサーもしくは保護膜またはその双方と、配向膜とを形成した一対の透明基板を準備する。その後一方の基板の端部に沿って、ディスペンサーを用いて紫外線硬化型シール剤を塗布し、次いで液晶ディスペンサーを用いて微小液滴状に液晶を滴下し、真空下で両基板の貼り合わせを行う。そして前述のシール剤部に高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射して両基板を封止する。最後に液晶セルの両外表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
本発明の液晶表示素子は、例えば以下の方法(a)または(b)により作製することができる。
(a)まず片面に透明導電膜(電極)を有する透明基板を一対(2枚)準備し、そのうちの一枚の基板の透明導電膜上に、本発明の感放射線性樹脂組成物を用いて上記した方法に従ってスペーサーもしくは保護膜またはその双方を形成する。続いてこれらの基板の透明導電膜およびスペーサーまたは保護膜上に液晶配向能を有する配向膜を形成する。これら基板を、その配向膜が形成された側の面を内側にして、それぞれの配向膜の液晶配向方向が直交または逆平行となるように一定の間隙(セルギャップ)を介して対向配置し、基板の表面(配向膜)およびスペーサーにより区画されたセルギャップ内に液晶を充填し、充填孔を封止して液晶セルを構成する。そして、液晶セルの両外表面に、偏光板を、その偏光方向が当該基板の一面に形成された配向膜の液晶配向方向と一致または直交するように貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
(b)まず上記方法(a)と同様にして透明導電膜と、スペーサーもしくは保護膜またはその双方と、配向膜とを形成した一対の透明基板を準備する。その後一方の基板の端部に沿って、ディスペンサーを用いて紫外線硬化型シール剤を塗布し、次いで液晶ディスペンサーを用いて微小液滴状に液晶を滴下し、真空下で両基板の貼り合わせを行う。そして前述のシール剤部に高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射して両基板を封止する。最後に液晶セルの両外表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
上記の各方法において使用される液晶としては、例えばネマティック型液晶、スメクティック型液晶を挙げることができる。その中でもネマティック型液晶が好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが用いられる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶や商品名「C−15」、「CB−15」(以上、メルク社製)として販売されているようなカイラル剤などを添加して使用することもできる。さらに、p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶も使用することができる。
また、液晶セルの外側に使用される偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させた「H膜」と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
また、液晶セルの外側に使用される偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させた「H膜」と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
化合物(B)の合成例
下記化合物(B−1)、(B−2)、(B−3)を合成した。
下記化合物(B−1)、(B−2)、(B−3)を合成した。
合成例1
レゾルシノール22.0g(200mmol)をエタノール45mLに溶解させ塩酸15mL加えた。この溶液を撹拌しながら5℃まで氷冷し、グルタルアルデヒドの50%水溶液10.0g(50mmol)をゆっくりと滴下した。その後、80℃で48時間加熱し、濁った黄色の溶液が得られた。この懸濁液をメタノール中に注いだ後、ろ過し、沈殿物を得た。その後、得られた沈殿物をメタノールで3回洗浄した。洗浄した沈殿物は室温で24時間減圧乾燥し、粉末状の淡黄色固体(n)を得た(収量:11.2g(収率:79%))。
レゾルシノール22.0g(200mmol)をエタノール45mLに溶解させ塩酸15mL加えた。この溶液を撹拌しながら5℃まで氷冷し、グルタルアルデヒドの50%水溶液10.0g(50mmol)をゆっくりと滴下した。その後、80℃で48時間加熱し、濁った黄色の溶液が得られた。この懸濁液をメタノール中に注いだ後、ろ過し、沈殿物を得た。その後、得られた沈殿物をメタノールで3回洗浄した。洗浄した沈殿物は室温で24時間減圧乾燥し、粉末状の淡黄色固体(n)を得た(収量:11.2g(収率:79%))。
得られた淡黄色固体(n)の構造確認は、MALDI−TOF−MS(型番SHIMAZU/KRATOSマトリックス支援レーザーイオン化飛行時間型質量分析装置 KOMPACT MALDI IV tDE、島津製作所社製)、IR(型番FT−IR 420型、日本分光社製)、及び1H−NMR(型番JNM−ECA−500型、日本電子社製)で行った。これらの結果を以下に示す。
MALDI−TOF−MS:分子量1705の化合物のみが得られたことが示された。
IR(film法):(cm−1)
3406(νOH);2931(νC−H);1621、1505、1436(νC=C(aromatic))
3406(νOH);2931(νC−H);1621、1505、1436(νC=C(aromatic))
1H−NMR(500MHz、溶媒DMSO−d6、内部標準TMS):δ(ppm)=0.86〜2.35(b,12.0H)、3.98〜4.22(m,4.0H)、6.09〜7.42(m,8.0H)、8.65〜9.56(m,8.0H)
得られた淡黄色固体(n)3.5g(2.05mmol、OH当量49.2mmol)を1−メチル−2−ピロリドン40gに加えた後、更にテトラブチルアンモニウムブロマイド0.8gを加え、70℃で4時間攪拌し溶解させた。溶解後、炭酸カリウム3.3gを加え、70℃で1時間撹拌した。
塩形成後、エピクロロヒドリン2.73g(29.5mmol)更に加え、80℃で48時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで希釈し、蒸留水で3回洗浄後、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、良溶媒にクロロホルム、貧溶媒にn−ヘキサンを用いて再沈殿を行い、化合物(B−1)を得た。
塩形成後、エピクロロヒドリン2.73g(29.5mmol)更に加え、80℃で48時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで希釈し、蒸留水で3回洗浄後、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、良溶媒にクロロホルム、貧溶媒にn−ヘキサンを用いて再沈殿を行い、化合物(B−1)を得た。
得られた化合物(B−1)の構造確認を、IR、1H−NMR、及びMALDI−TOF−MSで行ったところ、化合物(B−1)は、全てのRのうち40モル%がグリシジル基であり、残りのRが水素原子である一般式(2)で表される化合物であった。
合成例2
上記合成例1で得られた化合物(B−1)を2.0g塩化メチレン溶液に溶解させ、更にテトラブチルアンモニウムブロマイド0.8gを加え、アクリル酸2.18g(29.5mmol)を徐々に加え、50℃で4時間攪拌し反応させた。
反応終了後、反応液を希塩酸水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、化合物(B−2)を得た。
上記合成例1で得られた化合物(B−1)を2.0g塩化メチレン溶液に溶解させ、更にテトラブチルアンモニウムブロマイド0.8gを加え、アクリル酸2.18g(29.5mmol)を徐々に加え、50℃で4時間攪拌し反応させた。
反応終了後、反応液を希塩酸水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、化合物(B−2)を得た。
得られた化合物(B−2)の構造確認を、IR、1H−NMRで行ったところ、アクリル酸は化合物(B−1)の全てのグリシジル基と反応しており、化合物(B−2)は、全てのRのうち40モル%が上記式(2−3)においてR4が水素原子であり、j=0であり、k=1である基であり、残りのRが水素原子である一般式(2)で表される化合物であった。
合成例3
実施例1と同様に合成した淡黄色固体(n)3.5g(2.05mmol、OH当量49.2mmol)を1−メチル−2−ピロリドン40gに加えた後、更にテトラブチルアンモニウムブロマイド0.8gを加え、70℃で4時間攪拌し溶解させた。その後、炭酸カリウム3.3gを加え、70℃で1時間撹拌した。
次いで、1−ブロモオクタン5.70g(29.5mmol)更に加え、80℃で48時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで希釈し、蒸留水で3回洗浄後、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、良溶媒にクロロホルム、貧溶媒にn−ヘキサンを用いて再沈殿を行い、化合物(B−3)を得た。
実施例1と同様に合成した淡黄色固体(n)3.5g(2.05mmol、OH当量49.2mmol)を1−メチル−2−ピロリドン40gに加えた後、更にテトラブチルアンモニウムブロマイド0.8gを加え、70℃で4時間攪拌し溶解させた。その後、炭酸カリウム3.3gを加え、70℃で1時間撹拌した。
次いで、1−ブロモオクタン5.70g(29.5mmol)更に加え、80℃で48時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで希釈し、蒸留水で3回洗浄後、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別後濃縮し、良溶媒にクロロホルム、貧溶媒にn−ヘキサンを用いて再沈殿を行い、化合物(B−3)を得た。
得られた化合物(B−3)の構造確認を、IR、1H−NMR、及びMALDI−TOF−MSで行ったところ、化合物(B−3)は、全てのRのうち43モル%がオクチル基であり、残りのRが水素原子である一般式(2)で表される化合物であった。
〔A〕重合体の合成例
合成例4
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル5重量部および酢酸3−メトキシブチル250重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25重量部、スチレン5重量部、メタクリル酸2―ヒドロキシエチルエステル30重量部およびメタクリル酸ベンジル22重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度28.8%の共重合体〔α−1〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−1〕について、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、13,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−1〕溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズMOI、昭和電工(株)製)14重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート由来のイソシアネート基と共重合体〔α−1〕由来の水酸基の反応の進行は、IR(赤外線吸収)スペクトルにより確認した。重合体溶液〔α−1〕、40℃で1時間反応後の溶液および60℃で2時間反応後の溶液それぞれのIRスペクトルで、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートのイソシアネート基に由来する2270cm−1付近のピークが減少している様子を確認した。このようにして、固形分濃度30.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−1)とする。
合成例4
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル5重量部および酢酸3−メトキシブチル250重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25重量部、スチレン5重量部、メタクリル酸2―ヒドロキシエチルエステル30重量部およびメタクリル酸ベンジル22重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度28.8%の共重合体〔α−1〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−1〕について、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、13,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−1〕溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズMOI、昭和電工(株)製)14重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート由来のイソシアネート基と共重合体〔α−1〕由来の水酸基の反応の進行は、IR(赤外線吸収)スペクトルにより確認した。重合体溶液〔α−1〕、40℃で1時間反応後の溶液および60℃で2時間反応後の溶液それぞれのIRスペクトルで、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートのイソシアネート基に由来する2270cm−1付近のピークが減少している様子を確認した。このようにして、固形分濃度30.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−1)とする。
合成例5
前記共重合体〔α−1〕溶液に、合成例1と同様にして、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズAOI、昭和電工(株)製)14重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度30.5%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−2)とする。
前記共重合体〔α−1〕溶液に、合成例1と同様にして、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズAOI、昭和電工(株)製)14重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度30.5%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−2)とする。
合成例6
前記共重合体〔α−1〕溶液に、合成例1と同様にして、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル(商品名カレンズMOI−EG、昭和電工(株)製)15重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度31.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−3)とする。
前記共重合体〔α−1〕溶液に、合成例1と同様にして、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル(商品名カレンズMOI−EG、昭和電工(株)製)15重量部と4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度31.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−3)とする。
合成例7
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル5重量部、酢酸3−メトキシブチル125重量部およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25部およびスチレン5重量部、ブタジエン5重量部、メタクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル(商品名PLACCEL FM1D(ダイセル化学工業(株)製)25重量部およびメタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル22部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度29.1%の共重合体〔α−2〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−2〕について、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、18,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−2〕溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズMOI、昭和電工(株)製)14重量部と、4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行うことにより、固形分濃度31.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−4)とする。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル5重量部、酢酸3−メトキシブチル125重量部およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25部およびスチレン5重量部、ブタジエン5重量部、メタクリル酸2−(6−ヒドロキシヘキサノイルオキシ)エチルエステル(商品名PLACCEL FM1D(ダイセル化学工業(株)製)25重量部およびメタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル22部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度29.1%の共重合体〔α−2〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−2〕について、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、18,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−2〕溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名カレンズMOI、昭和電工(株)製)14重量部と、4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行うことにより、固形分濃度31.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−4)とする。
合成例8
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部とジエチレングリコールメチルエチルエーテル250重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル32重量部、スチレン5重量部、ブタジエン5重量部およびメタクリル酸グリシジル40重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度31.0%の共重合体〔β−1〕溶液を得た。得られた共重合体〔β−1〕について、Mwを GPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、11,000であった。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部とジエチレングリコールメチルエチルエーテル250重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル32重量部、スチレン5重量部、ブタジエン5重量部およびメタクリル酸グリシジル40重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、固形分濃度31.0%の共重合体〔β−1〕溶液を得た。得られた共重合体〔β−1〕について、Mwを GPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、11,000であった。
合成例9
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込んだ。引き続きスチレン20重量部、メタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[ 5.2.1.02,6]デカン−8−イル20重量部、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン42重量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに攪拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持し共重合体〔β−2〕を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は33.0%であり、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、24,000であった。
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込んだ。引き続きスチレン20重量部、メタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[ 5.2.1.02,6]デカン−8−イル20重量部、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン42重量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに攪拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持し共重合体〔β−2〕を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は33.0%であり、MwをGPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、24,000であった。
合成例10
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、酢酸3-メトキシブチル200重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25重量部、スチレン5重量部、メタクリル酸2―ヒドロキシエチルエステル30重量部、メタクリル酸ベンジル22重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持して重合することにより、固形分濃度33.5%の共重合体〔α−3〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−3〕について、MwをGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) GPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、30,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−3〕溶液に、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル(商品名カレンズMOI−EG、昭和電工(株)製)15重量部、4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度36.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−5)とする。
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、酢酸3-メトキシブチル200重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸18重量部、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル25重量部、スチレン5重量部、メタクリル酸2―ヒドロキシエチルエステル30重量部、メタクリル酸ベンジル22重量部を仕込んで、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持して重合することにより、固形分濃度33.5%の共重合体〔α−3〕溶液を得た。
得られた共重合体〔α−3〕について、MwをGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) GPC−101(商品名、昭和電工(株)製)を用いて測定したところ、30,000であった。
次いで、前記共重合体〔α−3〕溶液に、メタクリル酸2−(2−イソシアネートエトキシ)エチル(商品名カレンズMOI−EG、昭和電工(株)製)15重量部、4−メトキシフェノール0.1重量部を添加したのち、40℃で1時間、さらに60℃で2時間攪拌して反応を行った。このようにして、固形分濃度36.0%の重合体〔A2−2〕溶液を得た。この重合体〔A2−2〕を、重合体(A−5)とする。
実施例1
組成物溶液の調製
〔A〕成分として、合成例4で得た重合体(A−1)を100重量部(固形分換算)、〔B〕成分として、化合物(B−1)を10重量部、〔D〕成分として、ジペンタエリストールヘキサアクリレート(商品名KAYARAD DPHA、日本化薬(株)製)100重量部、1,9-ノナンジアクリレート10重量部(商品名ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)、〔C〕成分としてエタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)を5重量部、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン(商品名イルガキュア907、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)5重量部、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールを5重量部、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンを5重量部、2−メルカプトベンゾチアゾールを2.5重量部、接着助剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5重量部、界面活性剤として、フッ素系界面活性剤(商品名FTX−218、(株)ネオス製)0.5重量部および保存安定剤として、4−メトキシフェノールを0.5重量部混合し、固形分濃度が30%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解したのち、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過して、組成物溶液(S−1)を調製した。
組成物溶液の調製
〔A〕成分として、合成例4で得た重合体(A−1)を100重量部(固形分換算)、〔B〕成分として、化合物(B−1)を10重量部、〔D〕成分として、ジペンタエリストールヘキサアクリレート(商品名KAYARAD DPHA、日本化薬(株)製)100重量部、1,9-ノナンジアクリレート10重量部(商品名ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)、〔C〕成分としてエタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)を5重量部、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン(商品名イルガキュア907、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)5重量部、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールを5重量部、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンを5重量部、2−メルカプトベンゾチアゾールを2.5重量部、接着助剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを5重量部、界面活性剤として、フッ素系界面活性剤(商品名FTX−218、(株)ネオス製)0.5重量部および保存安定剤として、4−メトキシフェノールを0.5重量部混合し、固形分濃度が30%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解したのち、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過して、組成物溶液(S−1)を調製した。
実施例2〜実施例12、比較例1〜3は、実施例1と同様にして、表1に示す組成で組成物溶液(S−2)〜(S−12)および(s−1)〜(s−3)を調製した。なお、実施例12および比較例3は、固形分濃度が50%になるよう組成物溶液を調製した。
表1において、〔C〕、〔D〕各成分は、下記のとおりである。
〔C〕成分
C−1:エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−2:2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン(商品名IRGACURE907、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−3:2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン(商品名IRGACURE379、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−4:2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール
C−5:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
C−6:2−メルカプトベンゾチアゾール
〔D〕成分
D−1:ジペンタエリストールヘキサアクリレート(商品名KAYARAD DPHA、日本化薬(株)製)
D−2:多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する重合性不飽和単量体(商品名KAYARAD DPHA−40H、日本化薬(株)製)
D−3:ω―カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート(商品名アロニックス M−5300、東亜合成(株)製)
D−4:1,9−ノナンジアクリレート(商品名ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)
〔C〕成分
C−1:エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−2:2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン(商品名IRGACURE907、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−3:2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン(商品名IRGACURE379、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−4:2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール
C−5:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
C−6:2−メルカプトベンゾチアゾール
〔D〕成分
D−1:ジペンタエリストールヘキサアクリレート(商品名KAYARAD DPHA、日本化薬(株)製)
D−2:多官能ウレタンアクリレート系化合物を含有する重合性不飽和単量体(商品名KAYARAD DPHA−40H、日本化薬(株)製)
D−3:ω―カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート(商品名アロニックス M−5300、東亜合成(株)製)
D−4:1,9−ノナンジアクリレート(商品名ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)
スペーサーの形成
実施例1〜実施例11、比較例1〜2では、調製した組成物溶液をスピンナーを用いて基板に塗布し、スペーサーを形成した。以下にその詳細を示す。
無アルカリガラス基板上にスピンナーを用いて、前記組成物溶液を塗布したのち、100℃のホットプレート上で3分間プレベークして、膜厚3.5μmの被膜を形成した。
次いで、得られた被膜に、開口部として10μm角のパターンを有するフォトマスクを介して露光した。その後、水酸化カリウム0.05重量%水溶液により、25℃で1分間現像したのち、純水で1分間洗浄し、さらに230℃のオーブン中で30分間加熱することにより、スペーサーを形成した。
実施例12および比較例3は、ドライフィルム法にてスペーサーを形成した。以下にその詳細を示す。
実施例1〜実施例11、比較例1〜2では、調製した組成物溶液をスピンナーを用いて基板に塗布し、スペーサーを形成した。以下にその詳細を示す。
無アルカリガラス基板上にスピンナーを用いて、前記組成物溶液を塗布したのち、100℃のホットプレート上で3分間プレベークして、膜厚3.5μmの被膜を形成した。
次いで、得られた被膜に、開口部として10μm角のパターンを有するフォトマスクを介して露光した。その後、水酸化カリウム0.05重量%水溶液により、25℃で1分間現像したのち、純水で1分間洗浄し、さらに230℃のオーブン中で30分間加熱することにより、スペーサーを形成した。
実施例12および比較例3は、ドライフィルム法にてスペーサーを形成した。以下にその詳細を示す。
実施例12および比較例3
表1に記載の組成物溶液をドライフィルム法で塗膜を作成した以外は、実施例1〜11と同様にして、スペーサーを形成して評価した。なお、露光工程前にベースフィルムの剥離除去を行った。ドライフィルムの作成および転写は以下のごとく行った。
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、アプリケーターを用いて表1に記載の液状組成物を塗布し、塗膜を100℃で5分間加熱し、厚さ4μmの感放射線性ドライフィルムを作製した。次いで、ガラス基板の表面に、感放射線性転写層の表面が当接されるように感放射線性転写ドライフィルムを重ね合わせ、熱圧着法で感放射線性ドライフィルムをガラス基板に転写した。
表1に記載の組成物溶液をドライフィルム法で塗膜を作成した以外は、実施例1〜11と同様にして、スペーサーを形成して評価した。なお、露光工程前にベースフィルムの剥離除去を行った。ドライフィルムの作成および転写は以下のごとく行った。
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、アプリケーターを用いて表1に記載の液状組成物を塗布し、塗膜を100℃で5分間加熱し、厚さ4μmの感放射線性ドライフィルムを作製した。次いで、ガラス基板の表面に、感放射線性転写層の表面が当接されるように感放射線性転写ドライフィルムを重ね合わせ、熱圧着法で感放射線性ドライフィルムをガラス基板に転写した。
評価
次いで、下記の要領で各種評価を行った。評価結果を表2に示す。
(1)感度の評価
前記スペーサーの形成と同様にして、スペーサーを形成したとき、ポストベーク後の残膜率(ポストベーク後の膜厚×100/露光後膜厚)が90%以上になる最小の露光量を感度とした。この露光量が600J/m2以下のとき、感度はきわめて高いといえる。
次いで、下記の要領で各種評価を行った。評価結果を表2に示す。
(1)感度の評価
前記スペーサーの形成と同様にして、スペーサーを形成したとき、ポストベーク後の残膜率(ポストベーク後の膜厚×100/露光後膜厚)が90%以上になる最小の露光量を感度とした。この露光量が600J/m2以下のとき、感度はきわめて高いといえる。
(2)弾性回復率の評価
前記(1)で感度に相当する露光量を露光して得られたスペーサーについて、微小圧縮試験機(商品名DUH−201、(株)島津製作所製)を用い、直径50μmの平面圧子により、負荷速度および徐荷速度をともに2.6mN/秒として、50mNまでの荷重を負荷して5秒間保持したのち除荷して、負荷時の荷重−変形量曲線および徐荷時の荷重−変形量曲線を作成した。このとき、負荷時の荷重50mNでの変形量をL1とし、除荷時の回復量L2として、下記式により、弾性回復率を算出した。変形量L1が0.2μm以上の場合、柔軟性は良好といえる。
弾性回復率(%)=L2×100/L1
前記(1)で感度に相当する露光量を露光して得られたスペーサーについて、微小圧縮試験機(商品名DUH−201、(株)島津製作所製)を用い、直径50μmの平面圧子により、負荷速度および徐荷速度をともに2.6mN/秒として、50mNまでの荷重を負荷して5秒間保持したのち除荷して、負荷時の荷重−変形量曲線および徐荷時の荷重−変形量曲線を作成した。このとき、負荷時の荷重50mNでの変形量をL1とし、除荷時の回復量L2として、下記式により、弾性回復率を算出した。変形量L1が0.2μm以上の場合、柔軟性は良好といえる。
弾性回復率(%)=L2×100/L1
(3)ラビング耐性の評価
前記(1)で感度に相当する露光量を露光してスペーサーを形成した基板に、液晶配向剤としてAL3046(商品名、JSR(株)製)を液晶配向膜塗布用印刷機により塗布したのち、180℃で1時間乾燥して、膜厚0.05μmの液晶配向剤の塗膜を形成した。
その後、この塗膜に、ポリアミド製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロールの回転数500rpm、ステージの移動速度1cm/秒として、ラビング処理を行った。このとき、パターンの剥がれの有無を評価した。
前記(1)で感度に相当する露光量を露光してスペーサーを形成した基板に、液晶配向剤としてAL3046(商品名、JSR(株)製)を液晶配向膜塗布用印刷機により塗布したのち、180℃で1時間乾燥して、膜厚0.05μmの液晶配向剤の塗膜を形成した。
その後、この塗膜に、ポリアミド製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロールの回転数500rpm、ステージの移動速度1cm/秒として、ラビング処理を行った。このとき、パターンの剥がれの有無を評価した。
(4)密着性の評価
フォトマスクを使用しなかった以外は前記スペーサーの形成と同様にして、前記(1)で感度に相当する露光量を露光して硬化膜を形成したのち、JIS K−5400(1900)8.5の付着性試験のうち、8.5・2の碁盤目テープ法により評価した。このとき、100個の碁盤目のうち残った碁盤目の数を表2に示す。
フォトマスクを使用しなかった以外は前記スペーサーの形成と同様にして、前記(1)で感度に相当する露光量を露光して硬化膜を形成したのち、JIS K−5400(1900)8.5の付着性試験のうち、8.5・2の碁盤目テープ法により評価した。このとき、100個の碁盤目のうち残った碁盤目の数を表2に示す。
(5)耐熱性の評価
フォトマスクを使用しなかった以外は前記スペーサーの形成と同様にして、前記(1)で感度に相当する露光量を露光して硬化膜を形成したのち、240℃のオーブン中で60分間追加加熱し、追加加熱前後の膜厚を測定して、残膜率(追加加熱後の膜厚×100/追加加熱前の膜厚)を求めることにより評価した。
フォトマスクを使用しなかった以外は前記スペーサーの形成と同様にして、前記(1)で感度に相当する露光量を露光して硬化膜を形成したのち、240℃のオーブン中で60分間追加加熱し、追加加熱前後の膜厚を測定して、残膜率(追加加熱後の膜厚×100/追加加熱前の膜厚)を求めることにより評価した。
Claims (8)
- 〔A〕(a1)不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してなる不飽和化合物の重合体、〔B〕下記一般式(1)で表される化合物、ならびに〔C〕感放射線性重合開始剤を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
- 一般式(1)において、Xがプロピレン基、qが0である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 一般式(1)において、Rが炭素数1〜15の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜8の環状のアルキル基、(メタ)アクリロイル基または下記一般式(2−1)〜(2−4)で表される基である請求項1または2に記載の感放射線性樹脂組成物。
- さらに〔D〕重合性不飽和単量体を含有する請求項1〜3に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜の製造に用いられる、請求項1〜4に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 請求項5に記載の感放射線性樹脂組成物から製造されてなる液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜。
- 少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことを特徴とする液晶表示素子用スペーサーまたは保護膜の製造方法。
(イ)請求項5に記載の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程、
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程、
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程、および
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程 - 請求項6に記載のスペーサー、保護膜またはそれらの両方を具備する液晶表示素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008064988A JP2009221269A (ja) | 2008-03-13 | 2008-03-13 | 感放射線性樹脂組成物、液晶表示素子用スペーサーおよび保護膜ならびにそれらの製造方法 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010160300A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Toray Ind Inc | ネガ型感光性樹脂組成物およびそれを用いたタッチパネル用材料 |
JP2013091773A (ja) * | 2011-10-05 | 2013-05-16 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 樹脂組成物、感光性樹脂組成物、スペーサ、及び表示装置 |
JP2013155341A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Idemitsu Kosan Co Ltd | ハードコートフィルム及びその製造に用いる樹脂組成物 |
CN106111215A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-11-16 | 安徽皖东化工有限公司 | 一种环氧氯丙烷接枝聚苯乙烯多元共聚阳离子交换树脂的生产方法 |
TWI629563B (zh) * | 2011-05-31 | 2018-07-11 | 住友化學股份有限公司 | 著色感光性樹脂組合物 |
-
2008
- 2008-03-13 JP JP2008064988A patent/JP2009221269A/ja active Pending
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