JP2009244368A - Curable resin composition for column spacers, column spacers and liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルが多面付けされた基板上塗布する際に、塗布ムラの発生を低減することのできるカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ及び液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a curable resin composition for a column spacer capable of reducing the occurrence of coating unevenness when applied on a substrate having a multifaceted cell, and a column spacer using the column spacer curable resin composition. The present invention relates to a column spacer and a liquid crystal display element using the column spacer curable resin composition.
一般に、液晶表示素子は、2枚のガラス基板の間隙を一定に維持するためのスペーサを具備し、これらの他に透明電極や偏光板及び液晶物質を配向させる配向層等から構成されている。現在スペーサとしては、主に粒子径が数μm程度の微粒子スペーサが用いられている。しかし、従来の液晶表示素子の製造方法では、ガラス基板上に微粒子スペーサをランダムに散布していたことから、画素部内に微粒子スペーサが配置されてしまうことがあった。画素部内に微粒子スペーサがあると、スペーサ周辺の液晶配向の乱れから光が漏れて画像のコントラストが低下したりする等、画像品質を低下させることがあるという問題がある。これに対して、微粒子スペーサが画素部に配置されないような微粒子スペーサの配置方法が種々検討されているが、いずれも操作が煩雑であり実用性に乏しいものであった。 In general, a liquid crystal display element includes a spacer for maintaining a constant gap between two glass substrates, and includes a transparent electrode, a polarizing plate, an alignment layer for aligning a liquid crystal substance, and the like. At present, fine particle spacers having a particle diameter of about several μm are mainly used as spacers. However, in the conventional method for manufacturing a liquid crystal display element, since the fine particle spacers are randomly distributed on the glass substrate, the fine particle spacers may be disposed in the pixel portion. If there is a fine particle spacer in the pixel portion, there is a problem that image quality may be deteriorated, for example, light leaks from disturbance of liquid crystal alignment around the spacer and image contrast is lowered. On the other hand, various arrangement methods of the fine particle spacer in which the fine particle spacer is not arranged in the pixel portion have been studied. However, all of them are complicated and impractical.
また、近年、液晶表示素子の生産性を上げるために、ワンドロップフィル法(One Drop Fill Technology:ODF法)が提案されている。この方法は、ガラス基板の液晶封入面上に、所定量の液晶を滴下し、もう一方の液晶パネル用基板を真空下で所定のセルギャップを維持できる状態で対峙させ、貼り合わせることにより液晶表示素子を製造する方法である。この方法によれば、従来の方法に比べて液晶表示素子が大面積化し、セルギャップが狭小化しても、液晶の封入が容易であることから、今後はODF法が液晶表示素子の製造方法の主流になると考えられる。
しかし、ODF法において微粒子スペーサを用いると、液晶の滴下時、又は、対向基板の貼り合わせ時に散布した微粒子スペーサが液晶の流動とともに流されて、基板上における微粒子スペーサの分布が不均一となる問題が生じる。微粒子スペーサの分布が不均一になると、液晶セルのセルギャップにバラツキが生じ、液晶表示に色ムラが発生してしまうという問題があった。
In recent years, one drop fill technology (ODF method) has been proposed in order to increase the productivity of liquid crystal display elements. In this method, a predetermined amount of liquid crystal is dropped on the liquid crystal sealing surface of a glass substrate, and the other liquid crystal panel substrate is held in a state where a predetermined cell gap can be maintained under vacuum, and bonded together to display a liquid crystal display. This is a method of manufacturing an element. According to this method, even when the liquid crystal display element has a larger area than the conventional method and the cell gap is narrowed, it is easy to enclose the liquid crystal. It will be mainstream.
However, when fine particle spacers are used in the ODF method, the fine particle spacers scattered when the liquid crystal is dropped or bonded to the counter substrate are flowed along with the flow of the liquid crystal, resulting in a non-uniform distribution of the fine particle spacers on the substrate. Occurs. If the distribution of the fine particle spacers is non-uniform, there is a problem that the cell gap of the liquid crystal cell varies and color unevenness occurs in the liquid crystal display.
これに対して、従来の微粒子スペーサに代って、液晶基板上にフォトリソグラフの手法によってセルギャップを均一保持するための凸型パターンを形成したカラムスペーサが提案され、実用化されるようになってきている(例えば、特許文献1、特許文献2等)。
このようなカラムスペーサを用いれば、画素部内にスペーサが配置されてしまう問題や、ODF法においてスペーサムラが生じてしまう問題を解決することができる。
On the other hand, instead of the conventional fine particle spacer, a column spacer in which a convex pattern for holding the cell gap uniformly on a liquid crystal substrate by a photolithographic technique is proposed and put into practical use. (For example, Patent Document 1, Patent Document 2, etc.).
By using such a column spacer, the problem that the spacer is arranged in the pixel portion and the problem that the spacer unevenness occurs in the ODF method can be solved.
このようなカラムスペーサを形成した基板を用いて液晶表示素子を製造する場合、通常、セルが多面付けされた基板上に硬化性樹脂組成物を塗布した後、フォトリソグラフの手法によって凸型パターンを形成する。しかしながら、従来の硬化性樹脂組成物をセルが多面付けされた基板上に塗布すると、各セルのコーナーから放射状の塗布ムラが発生することがあるという問題があった。このような塗布ムラは、セルギャップばらつきの発生原因であり、液晶表示素子の表示品位の低下をもたらすものである。 When a liquid crystal display device is manufactured using a substrate on which such column spacers are formed, usually, a curable resin composition is applied on a substrate on which cells are multifaceted, and then a convex pattern is formed by a photolithographic technique. Form. However, when a conventional curable resin composition is applied onto a substrate having a multifaceted cell, there is a problem that radial application unevenness may occur from the corner of each cell. Such coating unevenness is a cause of cell gap variation, and causes a reduction in display quality of the liquid crystal display element.
本発明は、上記現状に鑑み、セルが多面付けされた基板上塗布する際に、塗布ムラの発生を低減することのできるカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ及び液晶表示素子を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned present situation, the present invention provides a curable resin composition for a column spacer that can reduce the occurrence of coating unevenness when the cell is applied on a multifaceted substrate, and the column spacer curable resin composition. It is an object to provide a column spacer used, a column spacer using the column spacer curable resin composition, and a liquid crystal display element.
本発明は、アルカリ可溶性高分子化合物(A)、分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)、光反応開始剤(C)、及び、溶媒(D)を含有するカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物であって、溶媒(D)は、少なくともシクロヘキサノンを含有するカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention relates to a column spacer comprising an alkali-soluble polymer compound (A), a compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule, a photoreaction initiator (C), and a solvent (D). The solvent (D) is a curable resin composition for column spacers containing at least cyclohexanone.
The present invention is described in detail below.
塗布ムラの発生の原因は、セル額縁部の膜厚が周辺部の膜厚に対して1〜3μm程度厚いため、スピンコートのような回転塗布で中央に滴下した硬化性樹脂組成物を基板周辺部に塗り広げようとすると、セル額縁が障壁となって均一なコーティングができないためであると考えられる。
本発明者らは、鋭意検討の結果、カラムスペーサ用硬化性樹脂組成物の溶剤にシクロヘキサノンを含有させることで、塗布ムラを著しく低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
The reason for the occurrence of coating unevenness is that the film thickness of the cell frame is about 1 to 3 μm thicker than the film thickness of the peripheral part. It is considered that when trying to spread on the part, the cell frame becomes a barrier and uniform coating cannot be performed.
As a result of intensive studies, the present inventors have found that coating unevenness can be remarkably reduced by adding cyclohexanone to the solvent of the curable resin composition for column spacers, and have completed the present invention.
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物(以下、単に「硬化性樹脂組成物」ともいう)は、アルカリ可溶性高分子化合物(A)と、分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)と、光反応開始剤(C)と、溶媒(D)を含有する。 The curable resin composition for column spacers of the present invention (hereinafter also simply referred to as “curable resin composition”) has an alkali-soluble polymer compound (A) and two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule. A compound (B), a photoinitiator (C), and a solvent (D) are contained.
本発明の硬化性樹脂組成物に用いられるアルカリ可溶性高分子化合物(A)は、光又は熱による反応性とアルカリ溶解性とを有するものである。
上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)は、例えば、下記(A1)、(A2)、(A3)、(A4)及び(A5)を原料として調製することができる。
The alkali-soluble polymer compound (A) used in the curable resin composition of the present invention has reactivity by light or heat and alkali solubility.
The alkali-soluble polymer compound (A) can be prepared using, for example, the following (A1), (A2), (A3), (A4), and (A5) as raw materials.
(A1):不飽和カルボン酸
(A2):一分子中にトリシクロデカン骨格及び/又はジシクロペンタジエン骨格と、不飽和結合とを有する化合物
(A3):(A1)及び(A2)と共重合可能な不飽和結合を有する化合物
(A4):グリシジル(メタ)アクリレート
(A5):酸無水物
なお、本明細書において(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
(A1): unsaturated carboxylic acid (A2): compound having tricyclodecane skeleton and / or dicyclopentadiene skeleton and unsaturated bond in one molecule (A3): copolymerized with (A1) and (A2) Compound (A4) having possible unsaturated bond: Glycidyl (meth) acrylate (A5): Acid anhydride In this specification, (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate.
上記(A1)としては、具体的には、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられる。アクリル酸、メタクリル酸は、単独で用いてもよく、両者を組み合わせて用いてもよい。
上記アクリル酸、メタクリル酸に加えて、その他の酸を用いることができる。上記その他の酸としては、例えば、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。また、α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸等の、同一分子中にヒドロキシ基とカルボキシル基とを有するモノマーも用いることができる。
Specific examples of (A1) include acrylic acid or methacrylic acid. Acrylic acid and methacrylic acid may be used alone or in combination.
In addition to the acrylic acid and methacrylic acid, other acids can be used. Examples of the other acid include crotonic acid, o-, m-, p-vinylbenzoic acid, itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid. A monomer having a hydroxy group and a carboxyl group in the same molecule, such as α- (hydroxymethyl) acrylic acid, can also be used.
上記(A2)としては、例えば、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記(A2)のうち市販品としては、例えば、日立化成工業(株)製FA−512A、FA−512M、FA−513A、FA−513M等が挙げられる。
Examples of (A2) include dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, and dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate. . These may be used alone or in combination of two or more.
As a commercial item among said (A2), Hitachi Chemical Co., Ltd. FA-512A, FA-512M, FA-513A, FA-513M etc. are mentioned, for example.
上記(A3)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸の無置換または置換アルキルエステル;シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、メンチル(メタ)アクリレート、シクロペンテニル(メタ)アクリレート、シクロヘキセニル(メタ)アクリレート、シクロヘプテニル(メタ)アクリレート、シクロオクテニル(メタ)アクリレート、メンタジエニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ピナニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ノルボルネニル(メタ)アクリレート、ピネニル(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸の脂環式基を含むエステル化合物;オリゴエチレングリコールモノアルキル(メタ)アクリレート等のグリコール類のモノ飽和カルボン酸エステル化合物;ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレートのような不飽和カルボン酸の芳香環を含むエステル化合物;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレンおよびビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル;(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、ベンジルマレイミド、ナフチルマレイミド、o−クロロフェニルマレイミド等の芳香族置換マレイミド;メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、イソプロピルマレイミド等のアルキル置換マレイミド等のマレイミド化合物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of (A3) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and iso-propyl (meth). Acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, Unsaturated cals such as 2-ethylhexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate and aminoethyl (meth) acrylate Unsubstituted or substituted alkyl ester of acid; cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, cycloheptyl (meth) acrylate, cyclooctyl (meth) acrylate, menthyl (meth) acrylate, cyclo Pentenyl (meth) acrylate, cyclohexenyl (meth) acrylate, cycloheptenyl (meth) acrylate, cyclooctenyl (meth) acrylate, mentadienyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, pinanyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, norbornenyl Ester compound containing alicyclic group of unsaturated carboxylic acid such as (meth) acrylate and pinenyl (meth) acrylate; oligo Monosaturated carboxylic acid ester compounds of glycols such as tylene glycol monoalkyl (meth) acrylate; ester compounds containing an aromatic ring of unsaturated carboxylic acid such as benzyl (meth) acrylate and phenoxy (meth) acrylate; styrene, α- Aromatic vinyl compounds such as methylstyrene, p-methylstyrene, p-chlorostyrene and vinyltoluene; carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile and α-chloroacrylonitrile Aromatic substituted maleimides such as N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, benzylmaleimide, naphthylmaleimide, o-chlorophenylmaleimide; methylmaleimide, ethylmaleimide, propylmaleimide Maleimide compounds such as alkyl-substituted maleimides such as isopropyl maleimide. These may be used alone or in combination of two or more.
上記(A4)としては、市販のグリシジル(メタ)アクリレートを用いることができる。 As said (A4), commercially available glycidyl (meth) acrylate can be used.
上記(A5)としては、例えば、無水シュウ酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水酒石酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の無水カルボン酸化合物が挙げられる。これらの酸無水物は、(A2)、(A3)、(A4)を共重合させて得られる共重合体に、(A1)を反応させた際の不飽和基含有樹脂の水酸基に付加反応される。 Examples of (A5) include oxalic anhydride, maleic anhydride, succinic anhydride, tartaric anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, ethyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydro Carboxylic anhydrides such as phthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, ethylhexahydrophthalic anhydride, chlorendic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, biphenyltetracarboxylic anhydride Compounds. These acid anhydrides are added and reacted with the hydroxyl group of the unsaturated group-containing resin when (A1) is reacted with the copolymer obtained by copolymerizing (A2), (A3), and (A4). The
上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)は、(i)〜(iii)の3つの方法により調製することができる。
なお、共重合方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤及び必要に応じて分子量調節剤を用いた塊状重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の従来公知の方法を採用することができる。なかでも、溶液重合が好適である。
The alkali-soluble polymer compound (A) can be prepared by three methods (i) to (iii).
As the copolymerization method, for example, a conventionally known method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization using a radical polymerization initiator and a molecular weight regulator as necessary may be employed. Can do. Of these, solution polymerization is preferred.
(i)上記(A1)、(A2)及び(A3)を共重合して得た共重合物(以下、「カルボキシル基を有する共重合体」ともいう)に対して、含まれるカルボキシル基の5〜90%に(A4)を付加させる方法。 (I) 5% of the carboxyl groups contained in the copolymer obtained by copolymerizing the above (A1), (A2) and (A3) (hereinafter also referred to as “copolymer having a carboxyl group”). A method of adding (A4) to ˜90%.
上記カルボキシル基を有する共重合体において、(A1)に由来する成分の含有量としては2〜95モル%、(A2)に由来する成分の含有量としては0.02〜95モル%、(A3)に由来する成分の含有量としては2〜95%モル%であることが好ましい。組成比がこの範囲外であると、可とう性と耐熱性とのバランスが崩れることがある。より好ましくは、(A1)に由来する成分が20〜80モル%、(A2)に由来する成分が0.03〜80モル%、(A3)に由来する成分が20〜80モル%である。 In the copolymer having a carboxyl group, the content of the component derived from (A1) is 2 to 95 mol%, the content of the component derived from (A2) is 0.02 to 95 mol%, (A3 The content of the component derived from () is preferably 2 to 95% by mole. If the composition ratio is outside this range, the balance between flexibility and heat resistance may be lost. More preferably, the component derived from (A1) is 20 to 80 mol%, the component derived from (A2) is 0.03 to 80 mol%, and the component derived from (A3) is 20 to 80 mol%.
上記カルボキシル基を有する共重合体に対する(A4)の付加量としては、カルボキシル基1.0当量に対して(A4)を0.05〜0.9当量、好ましくは0.2〜0.8当量の割合で反応させる。 The amount of (A4) added to the copolymer having a carboxyl group is 0.05 to 0.9 equivalent, preferably 0.2 to 0.8 equivalent, based on 1.0 equivalent of carboxyl group. React at a rate of
(ii)上記(A4)、(A2)及び(A3)を共重合して得た共重合物(以下、「グリシジル基を有する共重合体」ともいう)に対して、含まれるグリシジル基の5〜100%に(A1)を付加させる方法。 (Ii) 5 of the glycidyl group contained in the copolymer obtained by copolymerizing the above (A4), (A2) and (A3) (hereinafter also referred to as “copolymer having a glycidyl group”). A method of adding (A1) to ˜100%.
上記グリシジル基を有する共重合体において、(A4)に由来する成分の含有量としては2〜95モル%、(A2)に由来する成分の含有量としては0.02〜95モル%、(A3)に由来する成分の含有量は2〜95%モル%であることが好ましい。より好ましくは、(A4)に由来する成分が20〜80モル%、(A2)に由来する成分が0.03〜80モル%、(A3)に由来する成分が20〜80モル%である。 In the copolymer having a glycidyl group, the content of the component derived from (A4) is 2 to 95 mol%, the content of the component derived from (A2) is 0.02 to 95 mol%, (A3 The content of the component derived from () is preferably 2 to 95% by mole. More preferably, the component derived from (A4) is 20 to 80 mol%, the component derived from (A2) is 0.03 to 80 mol%, and the component derived from (A3) is 20 to 80 mol%.
上記グリシジル基を有する共重合体に対する(A1)の付加量としては、グリシジル基1.0当量に対して(A1)を0.05〜1.0当量、好ましくは0.2〜0.8当量の割合で反応させる。0.05当量未満であると、充分な硬化が得られないことがある。 The amount of (A1) added to the glycidyl group-containing copolymer is 0.05 to 1.0 equivalent, preferably 0.2 to 0.8 equivalent, based on 1.0 equivalent of glycidyl group. React at a rate of If it is less than 0.05 equivalent, sufficient curing may not be obtained.
(iii)上記グリシジル基を有する共重合体を調製し、含まれるグリシジル基の全量に(A1)成分を付加させて得られる水酸基に、更に(A5)を反応させる方法。 (Iii) A method in which a copolymer having the glycidyl group is prepared, and (A5) is further reacted with a hydroxyl group obtained by adding the component (A1) to the total amount of glycidyl groups contained.
更に(A5)を反応させて得られる樹脂は、上記グリシジル基を有する共重合体へのカルボキシル基の付与により生じる水酸基との反応となるため、水酸基の当量よりも少ない当量の酸無水物を添加することにより得ることができる。なお、上記の感光基の付加反応は、常法によって行われる。 Furthermore, since the resin obtained by reacting (A5) reacts with a hydroxyl group generated by imparting a carboxyl group to the copolymer having the glycidyl group, an acid anhydride having an equivalent amount less than the equivalent amount of the hydroxyl group is added. Can be obtained. In addition, said addition reaction of a photosensitive group is performed by a conventional method.
上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)としては、例えば、昭和高分子社製「リポキシ」等の市販のものを用いることもできる。 As said alkali-soluble high molecular compound (A), commercially available things, such as "Lipoxy" by Showa High Polymer Co., Ltd., can also be used, for example.
上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)の重量平均分子量としては特に限定されないが、好ましい下限は3000、好ましい上限は10万である。3000未満であると、本発明の硬化性樹脂組成物を用いてカラムスペーサを製造する際の現像性が低下することがあり、10万を超えると、本発明の硬化性樹脂組成物を用いてカラムスペーサを製造する際の解像度が低下することがある。より好ましい下限は5000、より好ましい上限は5万である。 Although it does not specifically limit as a weight average molecular weight of the said alkali-soluble high molecular compound (A), A preferable minimum is 3000 and a preferable upper limit is 100,000. If it is less than 3000, the developability when producing a column spacer using the curable resin composition of the present invention may be reduced, and if it exceeds 100,000, the curable resin composition of the present invention is used. The resolution at the time of manufacturing the column spacer may be lowered. A more preferred lower limit is 5000, and a more preferred upper limit is 50,000.
本発明の硬化性樹脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は10重量%、好ましい上限は70重量%である。10重量%未満であると、本発明の硬化性樹脂組成物をカラムスペーサ用途に用いた場合、カラムスペーサを製造する際に使用するアルカリ現像液への溶解性が不足し、製造するカラムスペーサのパターンの現像性が不充分となることがあり、70重量%を超えると、本発明の硬化性樹脂組成物が充分に光硬化せず、カラムスペーサ用途に用いた場合、フォトリソグラフィーによりカラムスペーサのパターンを形成することができないことがある。より好ましい下限は15重量%、より好ましい上限は60重量%である。 In the curable resin composition of the present invention, the content of the alkali-soluble polymer compound (A) is not particularly limited, but a preferred lower limit is 10% by weight and a preferred upper limit is 70% by weight. When it is less than 10% by weight, when the curable resin composition of the present invention is used for a column spacer, the solubility in an alkaline developer used for producing the column spacer is insufficient, and the column spacer to be produced The developability of the pattern may be insufficient, and if it exceeds 70% by weight, the curable resin composition of the present invention is not sufficiently photocured, and when used for column spacer applications, the column spacers are formed by photolithography. A pattern may not be formed. A more preferred lower limit is 15% by weight, and a more preferred upper limit is 60% by weight.
上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)としては特に限定されないが、例えば、カプロラトクン変性、エチレンオキサイド変性及びプロピレンオキサイド変性からなる群より選択される少なくとも1種の変性がされた多官能(メタ)アクリレート化合物(以下、単に「変性多官能(メタ)アクリレート化合物」ともいう)、並びに/又は、多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物であることが好ましい。 Although it does not specifically limit as a compound (B) which has two or more polymerizable unsaturated bonds in the said molecule | numerator, For example, at least 1 sort (s) of modification | denaturation selected from the group which consists of caprolatokun modification | denaturation, ethylene oxide modification, and propylene oxide modification | denaturation The polyfunctional (meth) acrylate compound (hereinafter also simply referred to as “modified polyfunctional (meth) acrylate compound”) and / or polyfunctional urethane (meth) acrylate compound is preferable.
上記変性多官能(メタ)アクリレート化合物を含有する硬化性樹脂組成物は、該硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサが圧縮変形からの回復性に優れたものとなり、このようなカラムスペーサを用いて製造した液晶表示素子に加熱時の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の液晶の収縮による「低温発泡」とを同時に抑制可能である。また、フォトリソグラフの手法によりカラムスペーサとなるパターン形成する際に、現像残渣を生ずることなく、シャープな解像性を得ることができる。更に、現像液に対する溶解性が高いために、現像液をリサイクルして使用する際には、現像液の回収フィルター詰りが生じにくく、高いプロセス適性を生み出すことができる。
なお、本明細書において、カプロラクトン変性とは、(メタ)アクリレート化合物のアルコール由来部位と(メタ)アクリロイル基との間に、カプロラクトンの開環体又は開環重合体が導入されることを意味する。また、エチレンオキサイド変性(プロピレンオキサイド変性)とは、(メタ)アクリレート化合物のアルコール由来部位と(メタ)アクリロイル基との間に、エチレンオキサイドセグメント(プロピレンオキサイドセグメント)が導入されることを意味する。
In the curable resin composition containing the modified polyfunctional (meth) acrylate compound, the column spacer using the curable resin composition has excellent recovery from compression deformation. In the liquid crystal display element manufactured by using the liquid crystal display device, it is possible to simultaneously suppress “gravity failure” due to liquid crystal expansion during heating and “low temperature foaming” due to liquid crystal shrinkage at low temperatures. Further, when forming a pattern to be a column spacer by a photolithographic technique, sharp resolution can be obtained without generating a development residue. Further, since the solubility in the developer is high, when the developer is recycled and used, it is difficult to clog the collection filter of the developer, and high process suitability can be produced.
In the present specification, caprolactone modification means that a caprolactone ring-opening polymer or ring-opening polymer is introduced between the alcohol-derived site of the (meth) acrylate compound and the (meth) acryloyl group. . Moreover, ethylene oxide modification (propylene oxide modification) means that an ethylene oxide segment (propylene oxide segment) is introduced between the alcohol-derived site of the (meth) acrylate compound and the (meth) acryloyl group.
上記カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されないが、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の2官能(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性した化合物;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の3官能以上の(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性した化合物等が挙げられる。
なかでも、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性させた化合物は、重合反応の進行が速く、露光感度を向上させやすいことから特に好適である。
これらカプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレートは、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
The caprolactone-modified polyfunctional (meth) acrylate compound is not particularly limited, and examples thereof include trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, and ditrimethylolpropane. A compound obtained by modifying a bifunctional (meth) acrylate compound such as di (meth) acrylate and dipentaerythritol di (meth) acrylate with caprolactone; pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tri ( Tri- or higher functional (meth) acrylates such as (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate Compound compound was caprolactone, and the like.
Among these, a compound obtained by modifying a trifunctional or higher-functional (meth) acrylate compound with caprolactone is particularly preferable because the polymerization reaction proceeds rapidly and the exposure sensitivity is easily improved.
These caprolactone-modified polyfunctional (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more.
上記カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性の変性度としては、ベースとなる多官能(メタ)アクリレート化合物の官能基数をnとした場合、分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物1モルに対して好ましい下限は0.5nモル、好ましい上限は5nモルである。0.5nモル未満であると、製造するカラムスペーサの柔軟性が不充分となることがあり、5nモルを超えると、カラムスペーサを製造する際の露光時の反応性が低下し、製造するカラムスペーサのパターニングが困難となることがある。より好ましい下限は1nモル、より好ましい上限は3nモルである。 The caprolactone-modified degree of modification of the above-mentioned caprolactone-modified polyfunctional (meth) acrylate is 2 or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule, where n is the number of functional groups of the base polyfunctional (meth) acrylate compound. The preferable lower limit is 0.5 nmol and the preferable upper limit is 5 nmol with respect to 1 mol of the compound having azobenzene. If it is less than 0.5 nmol, the flexibility of the column spacer to be produced may be insufficient, and if it exceeds 5 nmol, the reactivity during exposure when producing the column spacer is reduced, and the column to be produced is produced. Spacer patterning may be difficult. A more preferable lower limit is 1 nmol, and a more preferable upper limit is 3 nmol.
上記多官能(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性する具体的な方法としては特に限定されず、例えば、多価アルコールとカプロラクトンを反応させ、カプロラクトン変性アルコールを合成した後、(メタ)アクリル酸とをエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸とカプロラクトンとを反応させ、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸を合成した後、アルコールとエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸、カプロラクトン、並びに、多価アルコールを一括反応させる方法等が挙げられる。 A specific method for modifying the above-mentioned polyfunctional (meth) acrylate compound with caprolactone is not particularly limited. For example, a polyhydric alcohol and caprolactone are reacted to synthesize caprolactone-modified alcohol, and then (meth) acrylic acid is esterified. A method in which (meth) acrylic acid and caprolactone are reacted to synthesize caprolactone-modified (meth) acrylic acid, followed by an esterification reaction with alcohol; (meth) acrylic acid, caprolactone, and polyhydric alcohol The method of reacting all together is mentioned.
上記エチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)された多官能(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されず、例えば、上記多官能(メタ)アクリレート化合物をエチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)した化合物等が挙げられる。
なかでも、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物をエチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)させた化合物は、重合反応の進行が速く、露光感度を向上させやすいことから特に好適である。
これらエチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)された多官能(メタ)アクリレートは、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
The polyfunctional (meth) acrylate compound modified with ethylene oxide (and / or propylene oxide) is not particularly limited. For example, the polyfunctional (meth) acrylate compound is modified with ethylene oxide (and / or propylene oxide). And the like.
Among these, a compound obtained by modifying a trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound with ethylene oxide (and / or propylene oxide) is particularly preferable because the polymerization reaction proceeds rapidly and the exposure sensitivity is easily improved.
These ethylene oxide-modified (and / or propylene oxide-modified) polyfunctional (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more.
上記エチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)された多官能(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性(及び/又はプロピレンオキサイド変性)の変性度としては、ベースとなる多官能(メタ)アクリレート化合物の官能基数をnとした場合、多官能(メタ)アクリレート化合物1モルに対して好ましい下限は0.5nモル、好ましい上限は15nモルである。0.5nモル未満であると、製造するカラムスペーサの柔軟性が不充分となることがあり、15nモルを超えると、アルカリ現像液への親和性が高くなり、膨潤による解像性の低下が起こりやすくなる。より好ましい下限は3nモル、より好ましい上限は10nモルである。 The degree of modification of the ethylene oxide-modified (and / or propylene oxide-modified) of the above-mentioned ethylene oxide-modified (and / or propylene oxide-modified) polyfunctional (meth) acrylate is the functionality of the base polyfunctional (meth) acrylate compound. When the number of groups is n, the preferable lower limit is 0.5 nmol and the preferable upper limit is 15 nmol with respect to 1 mol of the polyfunctional (meth) acrylate compound. If it is less than 0.5 nmol, the flexibility of the column spacer to be produced may be insufficient. If it exceeds 15 nmol, the affinity for an alkaline developer will be high, and the resolution will be lowered due to swelling. It tends to happen. A more preferable lower limit is 3 nmol, and a more preferable upper limit is 10 nmol.
上記多官能(メタ)アクリレート化合物をエチレンオキサイド変性及び/又はプロピレンオキサイド変性する具体的な方法としては特に限定されず、例えば、多価アルコールとエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドとを反応させ、エチレンオキサイド変性及び/又はプロピレンオキサイド変性アルコールを合成した後、このエチレンオキサイド変性及び/又はプロピレンオキサイド変性アルコールと(メタ)アクリル酸とをエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸とエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドとを反応させ、エチレンオキサイド変性及び/又はプロピレンオキサイド変性(メタ)アクリル酸を合成した後、アルコールとエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸、エチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド、並びに、多価アルコールを一括反応させる方法等が挙げられる。 The specific method for modifying the polyfunctional (meth) acrylate compound with ethylene oxide and / or propylene oxide is not particularly limited. For example, a polyhydric alcohol and ethylene oxide and / or propylene oxide are reacted to produce ethylene oxide. A method in which an ethylene oxide-modified and / or propylene oxide-modified alcohol is esterified with a (meth) acrylic acid after synthesizing a modified and / or propylene oxide-modified alcohol; (meth) acrylic acid and ethylene oxide and / or propylene A method in which an oxide is reacted to synthesize ethylene oxide-modified and / or propylene oxide-modified (meth) acrylic acid, followed by an esterification reaction with alcohol; (meth) acrylic acid, ethylene oxide Beauty / or propylene oxide, and a method such as to collectively reacting polyhydric alcohols.
上記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されないが、6官能以上の多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物が好適である。多官能であると架橋点が多く充分な機械強度が得られ、特に6官能以上のウレタン(メタ)アクリレート化合物を用いる場合には、充分な耐ラビング性が発現しやすい。
上記6官能以上の多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されず、例えば、ニューフロンティアR−1150(第一工業製薬社製)、KAYARAD DPHA−40H(日本化薬社製)等の市販品を用いることができる。
Although it does not specifically limit as said polyfunctional urethane (meth) acrylate compound, The polyfunctional urethane (meth) acrylate compound more than hexafunctional is suitable. When it is polyfunctional, there are many crosslinking points and sufficient mechanical strength can be obtained. In particular, when a urethane (meth) acrylate compound having 6 or more functional groups is used, sufficient rubbing resistance is easily exhibited.
The polyfunctional urethane (meth) acrylate compound having 6 or more functional groups is not particularly limited. Product can be used.
上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)は、分子内にカルボキシル基を有することが好ましい。このようなカルボキシル基を有する分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)を含有することにより、本発明の硬化性樹脂組成物は、フォトリソグラフの手法によるパターン形成時の露光感度を得るために必要な速やかな重合反応性と、現像時の解像性を得るために必要なアルカリ現像液との親和性に優れたものとなる。特に、一般的に入手しやすい上記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物はアルカリ現像液に対する溶解性が低いという問題があるが、分子内にカルボキシル基を導入することにより、アルカリ現像液に対する溶解性を改善することができる。 The compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule preferably has a carboxyl group in the molecule. By containing the compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule having such a carboxyl group, the curable resin composition of the present invention is exposed during pattern formation by a photolithographic technique. It is excellent in rapid polymerization reactivity necessary for obtaining sensitivity and affinity for an alkali developer necessary for obtaining resolution during development. In particular, the above-mentioned polyfunctional urethane (meth) acrylate compound, which is generally available, has a problem of low solubility in an alkali developer, but by introducing a carboxyl group into the molecule, the solubility in an alkali developer is improved. Can be improved.
上記カルボキシル基を有する分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)は、例えば、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の(メタ)アクリル基の一部にカルボキシル基を有する化合物を付加反応させることにより得ることができる。具体的には例えば、水酸基を有する3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の水酸基に、無水コハク酸やテトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物を付加する方法;3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の(メタ)アクリル基に、チオサリチル酸等のチオール基とカルボキシル基とを有する化合物を、エン−チオール反応により付加する方法等が挙げられる。 The compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule having the carboxyl group is, for example, a compound having a carboxyl group in a part of the (meth) acryl group of the (meth) acrylate compound having three or more functions. Can be obtained by addition reaction. Specifically, for example, a method of adding an acid anhydride such as succinic anhydride or tetrahydrophthalic anhydride to a hydroxyl group of a trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound having a hydroxyl group; a trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound Examples thereof include a method of adding a compound having a thiol group such as thiosalicylic acid and a carboxyl group to a (meth) acryl group by an ene-thiol reaction.
上記カルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物は、分子内のカルボキシル基数の好ましい上限が2である。2を超えると、現像液への溶解性・膨潤性が高くなり、例えば、本発明の硬化性樹脂組成物をカラムスペーサ用途に用いた際に現像パターンの剥離や、膨潤性による解像度の低下が起こりやすくなる。 In the polyfunctional (meth) acrylate compound having a carboxyl group, the preferable upper limit of the number of carboxyl groups in the molecule is 2. If it exceeds 2, the solubility / swellability in the developer becomes high. For example, when the curable resin composition of the present invention is used for a column spacer, the development pattern is peeled off or the resolution is lowered due to swelling. It tends to happen.
上記分子内にカルボキシル基を導入した多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されず、例えば、アートレジンUN−5507、HCN−1(根上工業社製)等の市販品を用いることができる。 It does not specifically limit as a polyfunctional urethane (meth) acrylate compound which introduce | transduced the carboxyl group in the said molecule | numerator, For example, commercial items, such as Art Resin UN-5507 and HCN-1 (made by Negami Kogyo Co., Ltd.), can be used. .
上記多官能ウレタン(メタ)アクリレートに対するカルボキシル基の導入量としては、好ましい下限は酸価5KOHmg/g、好ましい上限は酸価50KOHmg/gである。酸価が5KOHmg/g未満であると、現像工程での現像液廃液の濁りが生じ、異物不良を生じてしまう恐れがある。50KOHmg/gを超えると、アルカリへの溶解性が高すぎて、現像工程でスペーサパターンが消失してしまう場合がある。
なお、本明細書において、上記多官能ウレタン(メタ)アクリレートの酸価は、多官能ウレタン(メタ)アクリレート1gを有機溶剤へ溶かし、フェノールフタレインを指示薬として水酸化カリウムで滴定するとき、中和までに要する水酸化カリウムのmg数で示される。
As the introduction amount of the carboxyl group with respect to the polyfunctional urethane (meth) acrylate, a preferable lower limit is an acid value of 5 KOHmg / g, and a preferable upper limit is an acid value of 50 KOHmg / g. If the acid value is less than 5 KOHmg / g, the developer waste liquid in the developing process may become turbid, which may cause foreign matter defects. If it exceeds 50 KOHmg / g, the solubility in alkali is too high, and the spacer pattern may disappear in the development process.
In this specification, the acid value of the polyfunctional urethane (meth) acrylate is neutralized when 1 g of polyfunctional urethane (meth) acrylate is dissolved in an organic solvent and titrated with potassium hydroxide using phenolphthalein as an indicator. It is shown by the number of mg of potassium hydroxide required up to.
上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)としては、上記変性多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物以外にも、反応性、現像性等を調整する目的で、その他の多官能重合性不飽和結合含有化合物を併用してもよい。 As the compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule, in addition to the modified polyfunctional (meth) acrylate compound and polyfunctional urethane (meth) acrylate compound, reactivity, developability, etc. For the purpose of adjusting, other polyfunctional polymerizable unsaturated bond-containing compounds may be used in combination.
上記その他の多官能重合性不飽和結合含有化合物としては特に限定されず、例えば、2官能のものとしては、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコール(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコール(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The other polyfunctional polymerizable unsaturated bond-containing compound is not particularly limited, and examples thereof include neopentyl glycol di (meth) acrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol di (meth). ) Acrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester diacrylate , Polyethylene glycols such as diethylene glycol (meth) acrylate, triethylene glycol (meth) acrylate, tetraethylene glycol (meth) acrylate, hexaethylene glycol (meth) acrylate, nonaethylene glycol (meth) acrylate (Meth) acrylate; polyethylene glycol such as diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, hexaethylene glycol di (meth) acrylate, nonaethylene glycol di (meth) acrylate Examples include di (meth) acrylate.
また、3官能以上のものとしては、例えば、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。 Examples of the tri- or higher functional group include trimethylolethane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, and pentaerythritol tetra. Examples thereof include polyfunctional (meth) acrylate compounds such as (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate.
上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)が上記その他の多官能重合性不飽和結合含有化合物を含有する場合、その配合量としては特に限定されないが、上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)の全量の40重量%未満であることが好ましい。40重量%を超えると、本発明の硬化性樹脂組成物をカラムスペーサ用途に用いた場合、得られるカラムスペーサの柔軟性が損なわれ、重力不良及び低温発泡の抑制効果が低下することがある。より好ましい上限は30重量%である。 When the compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule contains the other polyfunctional polymerizable unsaturated bond-containing compound, the amount of the compound is not particularly limited, It is preferably less than 40% by weight of the total amount of the compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds. If it exceeds 40% by weight, when the curable resin composition of the present invention is used for a column spacer, the flexibility of the obtained column spacer may be impaired, and the effect of suppressing poor gravity and low-temperature foaming may be reduced. A more preferred upper limit is 30% by weight.
本発明の硬化性樹脂組成物において、上記分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)の含有量としては特に限定されないが、全固形分に対する好ましい下限が10重量%、好ましい上限が70重量%である。10重量%未満であると、圧縮変形からの回復性が低下する場合がある。70重量%を超えると、本発明の硬化性樹脂組成物をカラムスペーサ用途に用いた場合、機械強度が不充分となり、ラビング工程でパターン削れが発生することがある。より好ましい下限は20重量%、より好ましい上限は60重量%である。 In the curable resin composition of the present invention, the content of the compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule is not particularly limited, but a preferable lower limit with respect to the total solid content is preferably 10% by weight. The upper limit is 70% by weight. If it is less than 10% by weight, recovery from compression deformation may be deteriorated. When it exceeds 70% by weight, when the curable resin composition of the present invention is used for a column spacer, the mechanical strength becomes insufficient, and pattern scraping may occur in the rubbing process. A more preferred lower limit is 20% by weight, and a more preferred upper limit is 60% by weight.
上記光反応開始剤(C)としては特に限定されず、例えば、ベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンジル、チオキサントン及びこれらの誘導体等、従来公知の光反応開始剤が挙げられる。具体的には、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ミヒラーケトン、(4−(メチルフェニルチオ)フェニル)フェイルメタノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1(4−メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等が挙げられる。これらの光反応開始剤は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The photoinitiator (C) is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known photoinitiators such as benzoin, benzophenone, benzyl, thioxanthone, and derivatives thereof. Specifically, for example, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, Michler ketone, (4- (methylphenylthio) phenyl) failmethanone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1- ON, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1- (4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl) -2-hydroxy-2 -Methyl-1-propan-1-one, 2-methyl-1 (4-methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholino Phenyl) -butanone-1, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphospho Oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chloro Examples include thioxanthone. These photoinitiators may be used independently and 2 or more types may be used together.
本発明の硬化性樹脂組成物において、上記光反応開始剤(C)の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は0.1重量%、好ましい上限は15重量%である。0.1重量%未満であると、本発明の硬化性樹脂組成物が光硬化しないことがあり、15重量%を超えると、フォトリソグラフィーにおいてアルカリ現像できないことがある。より好ましい下限は0.3重量%、より好ましい上限は10重量%である。 In the curable resin composition of the present invention, the content of the photoreaction initiator (C) is not particularly limited, but a preferred lower limit is 0.1% by weight and a preferred upper limit is 15% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the curable resin composition of the present invention may not be photocured, and if it exceeds 15% by weight, alkali development may not be possible in photolithography. A more preferred lower limit is 0.3% by weight, and a more preferred upper limit is 10% by weight.
上記溶媒(D)は、本発明の硬化性樹脂組成物の粘度を調製するものである。
本発明者らは、理由は不明であるものの、上記溶媒(D)としてシクロヘキサノンを含有させることにより、セルが多面付けされた基板上に本発明の硬化性樹脂組成物を塗布する際に、各セルのコーナーから発生する放射状の塗布ムラを大幅に低減することができることを見出した。
The solvent (D) adjusts the viscosity of the curable resin composition of the present invention.
Although the reason is unknown, each of the present inventors, when cyclohexanone is contained as the solvent (D), applies each of the curable resin compositions of the present invention on a substrate having a multifaceted cell. It has been found that the radial coating unevenness generated from the corner of the cell can be greatly reduced.
上記溶媒(D)は、その全量がシクロヘキサノンであってもよく、シクロヘキサノンと他の有機溶媒との混合溶媒であってもよい。
上記混合溶媒を用いる場合、該混合溶媒中のシクロヘキサノンの含有量の好ましい下限は5重量%である。5重量%未満であると、塗布ムラを充分に低減できないことがある。より好ましい下限は8重量%、より好ましい上限は80重量%である。
The total amount of the solvent (D) may be cyclohexanone or a mixed solvent of cyclohexanone and another organic solvent.
When the above mixed solvent is used, a preferable lower limit of the content of cyclohexanone in the mixed solvent is 5% by weight. If it is less than 5% by weight, uneven coating may not be sufficiently reduced. A more preferred lower limit is 8% by weight, and a more preferred upper limit is 80% by weight.
上記シクロヘキサノン以外の有機溶媒としては特に限定されないが、20℃における蒸気圧が0.01〜0.60kPaである、かつ、沸点が130〜190℃であるものが好適である。具体的には、例えば、4−ブチル−2−ペンタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメ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、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ジアセテート、プロピレングリコール、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、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メチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、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エチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、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ジメチルエーテル、メチルラクテート、エチルラクテート、ブチルラクテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート等が挙げられる。なかでも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート又はジエチレングリコールエチルメチルエーテルが好ましい。 Although it does not specifically limit as organic solvents other than the said cyclohexanone, The thing whose vapor pressure in 20 degreeC is 0.01-0.60 kPa, and whose boiling point is 130-190 degreeC is suitable. Specifically, for example, 4-butyl-2-pentanol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl Ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol Monoe Ether acetate, propylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, 3-methoxybutanol, Examples include 3-methoxybutyl acetate, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, methyl acetoacetate, and ethyl acetoacetate. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate or diethylene glycol ethyl methyl ether is preferable.
本発明の硬化性樹脂組成物において、上記溶媒(D)の含有量としては特に限定されないが、硬化性樹脂組成物中の全固形分100重量部に対する好ましい下限が50重量部、好ましい上限が85重量部である。50重量部未満であると、硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、スピンコートのような回転塗布で中央に滴下した硬化性樹脂組成物を基板周辺部に塗り広げようとするとうまく広がらないことがあり、85重量部を超えると、硬化性樹脂組成物の粘度が低くなりすぎて、回転塗布で硬化性樹脂組成物を基板上に塗布した場合に、膜厚の面内ばらつきが大きくなることがある。より好ましい下限は45重量部、より好ましい上限は80重量部である。 In the curable resin composition of the present invention, the content of the solvent (D) is not particularly limited, but the preferable lower limit with respect to 100 parts by weight of the total solid content in the curable resin composition is 50 parts by weight, and the preferable upper limit is 85. Parts by weight. If it is less than 50 parts by weight, the viscosity of the curable resin composition will be high, and if the curable resin composition dripped at the center by spin coating such as spin coating is applied to the periphery of the substrate, it will not spread well. When the amount exceeds 85 parts by weight, the viscosity of the curable resin composition becomes too low, and when the curable resin composition is applied onto a substrate by spin coating, the in-plane variation in film thickness becomes large. There is. A more preferred lower limit is 45 parts by weight, and a more preferred upper limit is 80 parts by weight.
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸素による反応障害を軽減するために反応助剤を含有することが好ましい。このような反応助剤と水素引き抜き型の光反応開始剤とを併用することにより光照射したときの硬化速度を向上させることができる。 The curable resin composition of the present invention preferably contains a reaction aid in order to reduce reaction disturbance due to oxygen. By using such a reaction aid and a hydrogen abstraction type photoreaction initiator in combination, the curing rate when irradiated with light can be improved.
上記反応助剤としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリエチレンテトラミン、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イソアミル等のアミン系;トリ−n−ブチルホスフィン等のホスフィン系;s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート等のスルホン酸のもの等を用いることができる。これらの反応助剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the reaction aid include amines such as n-butylamine, di-n-butylamine, triethylamine, triethylenetetramine, ethyl p-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate; tri-n-butylphosphine, etc. Phosphinic compounds such as sulphonic acid such as s-benzylisothiouronium-p-toluenesulfinate can be used. These reaction aids may be used alone or in combination of two or more.
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に、2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物を含有することが好ましい。上記2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物は、熱架橋剤として働き、このような2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物を含有することで、本発明の硬化性樹脂組成物に熱硬化性を付与することができる。 The curable resin composition of the present invention preferably further contains a compound having two or more blocked isocyanate groups. The compound having two or more blocked isocyanate groups acts as a thermal crosslinking agent, and imparts thermosetting to the curable resin composition of the present invention by containing such a compound having two or more blocked isocyanate groups. can do.
上記2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物としては特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び、これらのオリゴマーからなる多官能イソシアネートを、活性メチレン系、オキシム系、ラクタム系、アルコ−ル系等のブロック剤化合物によりブロック化することにより得られるもの等が挙げられる。これらの2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The compound having two or more blocked isocyanate groups is not particularly limited. For example, tolylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), trimethyl. Examples thereof include those obtained by blocking hexamethylene diisocyanate and polyfunctional isocyanates composed of these oligomers with blocking agents such as active methylene, oxime, lactam, and alcohol. These compounds having two or more blocked isocyanate groups may be used alone or in combination of two or more.
また、このような2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物のうち市販されているものとしては、例えば、デュラネート17B−60PX、デュラネートE−402−B80T(以上、旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。 Moreover, as what is marketed among the compounds which have such a 2 or more block isocyanate group, Duranate 17B-60PX, Duranate E-402-B80T (above, Asahi Kasei Chemicals make) etc. are mentioned, for example.
本発明の硬化性樹脂組成物に上記2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物が含有されている場合、その配合量としては、上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)100重量部に対して好ましい下限が0.01重量部、好ましい上限が50重量部である。0.01重量部未満であると、本発明の硬化性樹脂組成物が充分に熱硬化しないことがあり、50重量部を超えると、得られる硬化物の架橋度が高くなりすぎて後述する弾性特性を満たさないことがある。より好ましい下限は0.05重量部、より好ましい上限は20重量部である。 When the compound having two or more blocked isocyanate groups is contained in the curable resin composition of the present invention, the blending amount thereof has a preferable lower limit with respect to 100 parts by weight of the alkali-soluble polymer compound (A). 0.01 parts by weight, and a preferred upper limit is 50 parts by weight. If it is less than 0.01 part by weight, the curable resin composition of the present invention may not be sufficiently cured by heat, and if it exceeds 50 parts by weight, the degree of cross-linking of the resulting cured product becomes too high and will be described later. May not meet the characteristics. A more preferred lower limit is 0.05 parts by weight, and a more preferred upper limit is 20 parts by weight.
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、基板との密着性を向上するためのシランカップリング剤等、従来公知の添加剤が含有されていてもよい。 The curable resin composition of this invention may contain conventionally well-known additives, such as a silane coupling agent for improving adhesiveness with a board | substrate as needed.
本発明の硬化性樹脂組成物を製造する方法としては特に限定されず、例えば、上記アルカリ可溶性高分子化合物(A)、分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)、光反応開始剤(C)、溶媒(D)、及び、必要に応じて添加する添加剤を従来公知の方法で混合することにより製造することができる。
このようにして製造された硬化性樹脂組成物は、孔径0.5μm程度のミリポアフィルタ等を用いて濾過した後、使用に供することもできる。
The method for producing the curable resin composition of the present invention is not particularly limited. For example, the alkali-soluble polymer compound (A), the compound having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule (B), light It can manufacture by mixing a reaction initiator (C), a solvent (D), and the additive added as needed by a conventionally well-known method.
The curable resin composition thus produced can be used after being filtered using a Millipore filter or the like having a pore diameter of about 0.5 μm.
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記組成を有することにより、セルが多面付けされた基板上塗布する際に、塗布ムラの発生を低減することのできる。
更に、アルカリ可溶性高分子化合物(A)として上記変性多官能(メタ)アクリレート化合物を用いる場合、本発明の硬化性樹脂組成物は、圧縮変形からの高い回復性と、柔軟で低弾性率であることとを両立したカラムスペーサを製造することができる。このようなカラムスペーサを用いれば、低温発泡を生ずることなく、重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制した液晶表示素子を得ることができる。
When the curable resin composition of the present invention has the above composition, it is possible to reduce the occurrence of coating unevenness when it is applied on a substrate with multiple cells.
Further, when the modified polyfunctional (meth) acrylate compound is used as the alkali-soluble polymer compound (A), the curable resin composition of the present invention has high recoverability from compression deformation and is flexible and has a low elastic modulus. It is possible to manufacture a column spacer that achieves both. By using such a column spacer, it is possible to obtain a liquid crystal display element that effectively suppresses the occurrence of color unevenness due to poor gravity without causing low-temperature foaming.
本発明の硬化性樹脂組成物は、光照射(及び加熱)により硬化させたときの硬化物(即ち、本発明の硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ)の25℃における15%圧縮時の弾性係数の好ましい下限が0.2GPa、好ましい上限が1.0GPaである。0.2GPa未満であると、軟らかすぎて、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサがセルギャップの保持が困難となることがあり、1.0GPaを超えると、硬すぎて、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いた基板貼り合わせ時にカラーフィルター層に突入してしまったり、回復に必要な充分な弾性変形が得られなかったりすることがある。より好ましい下限は0.25GPa、より好ましい上限は0.9GPaであり、更に好ましい下限は0.3GPa、更に好ましい上限は0.7GPaである。 The curable resin composition of the present invention is a 15% compression at 25 ° C. of a cured product (that is, a column spacer using the curable resin composition of the present invention) when cured by light irradiation (and heating). The preferable lower limit of the elastic modulus is 0.2 GPa, and the preferable upper limit is 1.0 GPa. If it is less than 0.2 GPa, the column spacer using the curable resin composition for a column spacer of the present invention may be difficult to maintain a cell gap. Thus, the color filter layer may be plunged when the substrates are bonded using the curable resin composition for column spacers of the present invention, or sufficient elastic deformation necessary for recovery may not be obtained. A more preferred lower limit is 0.25 GPa, a more preferred upper limit is 0.9 GPa, a still more preferred lower limit is 0.3 GPa, and a still more preferred upper limit is 0.7 GPa.
なお、本明細書において硬化物とは、光照射(及び加熱)により本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物をほぼ完全に硬化させたときの硬化物を意味する。ほぼ完全に硬化させる条件は、少なくとも、50mJ/cm2の紫外線を照射し、更に、加熱する場合は、200〜250℃の温度で30分程度熱処理を加えることによりほぼ完全に硬化させることができる。 In the present specification, the cured product means a cured product when the column spacer curable resin composition of the present invention is almost completely cured by light irradiation (and heating). The condition for almost complete curing is that at least 50 mJ / cm 2 of ultraviolet light is irradiated, and further, when heating, it can be cured almost completely by applying a heat treatment at a temperature of 200 to 250 ° C. for about 30 minutes. .
本明細書において15%圧縮とは、カラムスペーサの高さの変形率が15%となるように圧縮することを意味する。更に、弾性係数及び回復率は、以下の方法により測定したものである。
すなわち、まず、基板上に形成したカラムスペーサを1mN/sの荷重印加速度で圧縮し、初期高さH0の85%に相当する高さになるまで圧縮する。ここで1mNの荷重を印加した際のカラムスペーサ高さをH1、H0の85%に相当するカラムスペーサ高さをH2、H2に達した時点での荷重をFとする。次いで、1mN/秒の荷重印加速度で負荷を取り除き弾性回復によるカラムスペーサ高さの回復変形を測定する。この間の圧縮変形が最大となった時点のカラムスペーサ高さをH3とし、カラムスペーサの変形を回復する過程における0.4mNの荷重印可時のカラムスペーサ高さをH4とする。弾性係数及び回復率は、下記式(1)及び下記式(2)により算出することができる。このような弾性係数を有するカラムスペーサは、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物が、上述した本発明に係る多官能(メタ)アクリレート化合物を含有することで得ることができる。
In this specification, 15% compression means compression so that the deformation rate of the height of the column spacer is 15%. Further, the elastic modulus and the recovery rate are measured by the following methods.
That is, first, a column spacer formed on the substrate is compressed at a load application rate of 1 mN / s, is compressed to a height corresponding to 85% of the initial height H 0. Here, the column spacer height when a load of 1 mN is applied is H 1 , the column spacer height corresponding to 85% of H 0 is H 2 , and the load when F 2 reaches H 2 is F. Next, the load is removed at a load application speed of 1 mN / sec, and the recovery deformation of the column spacer height due to elastic recovery is measured. The height of the column spacer at the time when the compression deformation during this period becomes maximum is H 3, and the height of the column spacer when a load of 0.4 mN is applied in the process of recovering the deformation of the column spacer is H 4 . The elastic modulus and the recovery rate can be calculated by the following formula (1) and the following formula (2). The column spacer having such an elastic modulus can be obtained by including the polyfunctional (meth) acrylate compound according to the present invention described above in the curable resin composition for a column spacer of the present invention.
弾性係数E=F/(D×S) (1)
回復率R=(H4−H3)/(H1−H3)×100 (2)
Elastic modulus E = F / (D × S) (1)
Recovery rate R = (H 4 −H 3 ) / (H 1 −H 3 ) × 100 (2)
式(1)中、Fは荷重(N)を表し、Dはカラムスペーサの高さの変形率を表し、Sはカラムスペーサの断面積(m2)を表す。 In formula (1), F represents the load (N), D represents the deformation rate of the column spacer height, and S represents the cross-sectional area (m 2 ) of the column spacer.
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いてカラムスペーサを製造する方法を説明する。
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いてカラムスペーサを製造する場合には、まず、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を所定の厚さになるように基板上に塗工して被膜を形成する。
上記塗工の方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート、スリットアンドスピンコート、スリットコート、スプレーコート、ディップコート、バーコート等の従来公知の塗工法を用いることができる。
A method for producing a column spacer using the curable resin composition for a column spacer of the present invention will be described.
When producing a column spacer using the curable resin composition for a column spacer of the present invention, first, the curable resin composition for a column spacer of the present invention is applied onto a substrate so as to have a predetermined thickness. To form a film.
The coating method is not particularly limited, and conventionally known coating methods such as spin coating, slit and spin coating, slit coating, spray coating, dip coating, and bar coating can be used.
スピンコート、スリットアンドスピンコートによる塗工を行う場合、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物は溶媒に少なくともシクロヘキサノンを含有するため、セルが多面付けされた基板上に硬化性樹脂組成物を塗布する際に各セルのコーナーから発生する放射状の塗布ムラを低減することができる。 When coating by spin coating, slit and spin coating, the curable resin composition for column spacers of the present invention contains at least cyclohexanone in the solvent, and therefore the curable resin composition is formed on the substrate on which the cells are multifaceted. Radial application unevenness generated from the corners of each cell during application can be reduced.
次いで、形成した被膜上に、所定のパターンが形成されたマスクを介して、紫外線等の活性光線を照射する。これにより、光照射部においては、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物中に含まれるアルカリ可溶性高分子化合物と光反応開始剤とが反応して光硬化する。
上記活性光線の照射量としては特に限定されないが、紫外線の場合で30mJ/cm2以上であることが好ましい。30mJ/cm2未満であると、光硬化が不充分で続くアルカリ処理を行ったときに露光部まで溶解しパターンが形成されないことがある。
Next, actinic rays such as ultraviolet rays are irradiated on the formed film through a mask on which a predetermined pattern is formed. Thereby, in a light irradiation part, the alkali-soluble high molecular compound and photoinitiator which are contained in the curable resin composition for column spacers of this invention react and are photocured.
The irradiation amount of the active light is not particularly limited, but is preferably 30 mJ / cm 2 or more in the case of ultraviolet rays. If it is less than 30 mJ / cm 2 , the photocuring is insufficient and the subsequent alkali treatment may dissolve the exposed area and a pattern may not be formed.
次いで、光硬化後の光硬化物をアルカリ現像して基板上に本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物の光硬化物からなる所定のパターンのカラムスペーサを製造する。
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物は、上述したアルカリ可溶性高分子化合物を含有するため、優れたアルカリ現像性を有し、また、上記多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するため、製造するカラムスペーサの機械的強度が優れたものとなる。更に、上述した本発明に係る多官能(メタ)アクリレート化合物を含有する場合、本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物は、その硬化物が圧縮変形からの高い回復性と、柔軟で低弾性率とを有し、所定のパターンを形成した際に殆ど残渣が生じることがなく、かつ、解像性に優れるシャープなパターンのカラムスペーサを形成することができる。
Next, the photocured product after photocuring is alkali-developed to produce a column spacer having a predetermined pattern made of the photocured product of the curable resin composition for a column spacer of the present invention on the substrate.
Since the curable resin composition for a column spacer of the present invention contains the alkali-soluble polymer compound described above, it has excellent alkali developability, and also contains the polyfunctional urethane (meth) acrylate compound, The mechanical strength of the column spacer to be manufactured is excellent. Furthermore, when the polyfunctional (meth) acrylate compound according to the present invention described above is contained, the curable resin composition for a column spacer of the present invention has a high recoverability from compression deformation, and is flexible and has low elasticity. The column spacer can be formed with a sharp pattern that has almost no residue when a predetermined pattern is formed and has excellent resolution.
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物が2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物を含有する場合には、更に、現像処理後のパターン化された光硬化物を加熱することにより、含有されるアルカリ可溶性高分子化合物と2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物とが反応する。
上記加熱の条件としては、上記パターンの大きさや厚さ等を考慮して適宜決定すればよいが、少なくとも、200℃、20分間以上であることが好ましい。
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサもまた、本発明の1つである。
When the curable resin composition for column spacers of the present invention contains a compound having two or more blocked isocyanate groups, it is further contained by heating the patterned photocured product after the development treatment. An alkali-soluble polymer compound reacts with a compound having two or more blocked isocyanate groups.
The heating condition may be appropriately determined in consideration of the size and thickness of the pattern, but is preferably at least 200 ° C. for 20 minutes or more.
A column spacer using the curable resin composition for a column spacer of the present invention is also one aspect of the present invention.
本発明のカラムスペーサは、その高さをセルギャップより若干高くなるように設計して、ODF法等の従来公知の方法により製造することにより、低温発泡を生ずることなく重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制することができる液晶表示素子を得ることができる。
本発明のカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、又は、本発明のカラムスペーサを用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の1つである。
The column spacer of the present invention is designed so that its height is slightly higher than the cell gap, and is manufactured by a conventionally known method such as the ODF method, thereby generating color unevenness due to poor gravity without causing low-temperature foaming. It is possible to obtain a liquid crystal display element that can effectively suppress the above.
The curable resin composition for column spacers of the present invention or a liquid crystal display device using the column spacers of the present invention is also one aspect of the present invention.
本発明によれば、セルが多面付けされた基板上塗布する際に、塗布ムラの発生を低減することのできるカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ及び液晶表示素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when apply | coating on the board | substrate with which the cell was multi-faced, it uses the curable resin composition for column spacers which can reduce generation | occurrence | production of a coating nonuniformity, and this column spacer curable resin composition. A column spacer, a column spacer using the column spacer curable resin composition, and a liquid crystal display element can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(アルカリ可溶性高分子化合物(A1)の調製)
攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計、ガス導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)145重量部を取り、窒素置換しながら攪拌し120℃に昇温した。
次に、ベンジルメタクリレート30重量部(0.185モル)、メタクリル酸23.3重量部(0.271モル)、イソデシルメタクリレート35重量部(0.161モル)及びトリシクロデカン骨格を有するモノメタクリレート(日立化成社製、FA−513M)1.7重量部(0.008モル)からなるモノマー混合物に、t−ブチルヒドロパーオキサイド(日本油脂社製、パーブチルO)を7.6重量部(モノマー混合物100部に対し4.5部)を添加した。これを滴下ロートから2時間かけてフラスコに滴下し、更に120℃で2時間攪拌し続けエージングを行った。
(Preparation of alkali-soluble polymer compound (A1))
145 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was placed in a flask equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer, and a gas introduction tube, stirred while purging with nitrogen, and heated to 120 ° C.
Next, 30 parts by weight (0.185 mol) of benzyl methacrylate, 23.3 parts by weight (0.271 mol) of methacrylic acid, 35 parts by weight of isodecyl methacrylate (0.161 mol), and monomethacrylate having a tricyclodecane skeleton (Hitachi Chemical Co., Ltd., FA-513M) 1.7 parts by weight (0.008 mol) of a monomer mixture consisting of t-butyl hydroperoxide (Nippon Yushi Co., Ltd., Perbutyl O) 7.6 parts by weight (monomer 4.5 parts) to 100 parts of the mixture. This was dropped into the flask from the dropping funnel over 2 hours, and further stirred at 120 ° C. for 2 hours for aging.
次に、フラスコ内を空気置換に替え、グリシジルメタクリレート15.6重量部(0.110モル、カルボキシル基の41%)にトリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP−30)0.9重量部及びハイドロキノン0.145重量部を、エージングした中に投入し、120℃で6時間反応を続けたところで反応を終了し、固形分が40%であるアルカリ可溶性高分子化合物(A1)のPGMEA液を得た。
得られたアルカリ可溶性高分子化合物をサンプリングし、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、重量平均分子量は13000、固形分酸価90であった。
Next, the inside of the flask was replaced with air, 15.6 parts by weight of glycidyl methacrylate (0.110 mol, 41% of the carboxyl group), 0.9 part by weight of trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30) and 0. 145 parts by weight were charged into the aged, and when the reaction was continued at 120 ° C. for 6 hours, the reaction was terminated to obtain a PGMEA solution of an alkali-soluble polymer compound (A1) having a solid content of 40%.
The obtained alkali-soluble polymer compound was sampled and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC). As a result, the weight average molecular weight was 13,000 and the solid content acid value was 90.
(アルカリ可溶性高分子化合物(A2)の調製)
攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計、ガス導入管を備えたフラスコに、シクロヘキサノン145重量部を取り、窒素置換しながら攪拌し120℃に昇温した。
次に、ベンジルメタクリレート30重量部(0.185モル)、メタクリル酸23.3重量部(0.271モル)、イソデシルメタクリレート35重量部(0.161モル)及びトリシクロデカン骨格を有するモノメタクリレート(日立化成社製、FA−513M)1.7重量部(0.008モル)からなるモノマー混合物に、t−ブチルヒドロパーオキサイド(日本油脂社製、パーブチルO)を7.6重量部(モノマー混合物100部に対し4.5部)を添加した。これを滴下ロートから2時間かけてフラスコに滴下し、更に120℃で2時間攪拌し続けエージングを行った。
(Preparation of alkali-soluble polymer compound (A2))
145 parts by weight of cyclohexanone was placed in a flask equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer, and a gas introduction tube, stirred while purging with nitrogen, and heated to 120 ° C.
Next, 30 parts by weight (0.185 mol) of benzyl methacrylate, 23.3 parts by weight (0.271 mol) of methacrylic acid, 35 parts by weight of isodecyl methacrylate (0.161 mol), and monomethacrylate having a tricyclodecane skeleton (Hitachi Chemical Co., Ltd., FA-513M) 1.7 parts by weight (0.008 mol) of a monomer mixture consisting of t-butyl hydroperoxide (Nippon Yushi Co., Ltd., Perbutyl O) 7.6 parts by weight (monomer 4.5 parts) to 100 parts of the mixture. This was dropped into the flask from the dropping funnel over 2 hours, and further stirred at 120 ° C. for 2 hours for aging.
次に、フラスコ内を空気置換に替え、グリシジルメタクリレート15.6重量部(0.110モル、カルボキシル基の41%)にトリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP−30)0.9重量部及びハイドロキノン0.145重量部を、エージングした中に投入し、120℃で6時間反応を続けたところで反応を終了し、固形分が40%であるアルカリ可溶性高分子化合物(A2)のシクロヘキサノン液を得た。
得られたアルカリ可溶性高分子化合物をサンプリングし、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、重量平均分子量は14000、固形分酸価90であった。
Next, the inside of the flask was replaced with air, 15.6 parts by weight of glycidyl methacrylate (0.110 mol, 41% of the carboxyl group), 0.9 part by weight of trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30) and 0. 145 parts by weight were charged into the aged, and when the reaction was continued at 120 ° C. for 6 hours, the reaction was terminated to obtain a cyclohexanone solution of an alkali-soluble polymer compound (A2) having a solid content of 40%.
The obtained alkali-soluble polymer compound was sampled and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC). As a result, the weight average molecular weight was 14,000 and the solid content acid value was 90.
(実施例1〜6及び比較例1〜9)
表1に示したの各原料を混合して、実施例1〜6及び比較例1〜9に係るカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を調製した。
なお、表1中に示した各材料は以下の通りである。
(Examples 1-6 and Comparative Examples 1-9)
The raw materials shown in Table 1 were mixed to prepare column spacer curable resin compositions according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9.
In addition, each material shown in Table 1 is as follows.
分子内に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(B)
A−SA−TMM:カルボン酸付加カプロラクトン変性テトラメチロールメタントリアクリレート(テトラメチロールメタン1モルにカプロラクトン8モルを反応させてなる化合物1モルに、アクリル酸3モルをエステル化により反応した化合物の水酸基に、テトラヒドロ無水カルボン酸1モルを付加した化合物)
DPHA−40H:KAYARAD DPHA−40H(9官能以上のウレタンアクリレートオリゴマー、カルボキシル基無し、日本化薬社製)
カルボキシル基導入ウレタンアクリレートオリゴマー:10官能ウレタンアクリレートオリゴマー、カルボキシル基導入品、酸価12KOH/mg
Compound (B) having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule
A-SA-TMM: Carboxylic acid-added caprolactone-modified tetramethylolmethane triacrylate (1 mol of a compound obtained by reacting 8 mol of caprolactone with 1 mol of tetramethylolmethane, and the hydroxyl group of a compound obtained by reacting 3 mol of acrylic acid by esterification) , A compound added with 1 mol of tetrahydrocarboxylic anhydride)
DPHA-40H: KAYARAD DPHA-40H (9 or more functional urethane acrylate oligomer, no carboxyl group, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Carboxyl group-introduced urethane acrylate oligomer: 10-functional urethane acrylate oligomer, carboxyl group-introduced product, acid value 12 KOH / mg
光反応開始剤(C)
I−907:イルガキュア907(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)
I−819:イルガキュア819(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)
Photoinitiator (C)
I-907: Irgacure 907 (Ciba Specialty Chemicals)
I-819: Irgacure 819 (Ciba Specialty Chemicals)
溶媒(D)
シクロヘキサノン
EDM:ジエチレングリコールエチルエチルエーテル
PGMEA: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メチルエーテル
3−メトキシブタノール
EEP:エチル−3−エトキシプロピオネート
3−メトキシ3−メチル−1−ブタノール
3−メチル−3メトキシブチルアセテート
ブチルラクテート
ジエチレングリコールジエチルエーテル
MFDG:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
Solvent (D)
Cyclohexanone EDM: Diethylene glycol ethyl ethyl ether PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate Propylene glycol monomethyl ether 3-methoxybutanol EEP: Ethyl-3-ethoxypropionate 3-methoxy 3-methyl-1-butanol 3-methyl-3 methoxybutyl acetate Butyl lactate diethylene glycol diethyl ether MFDG: Dipropylene glycol monomethyl ether
(評価)
セルが多数配置された370mm×470mm基板上に、実施例1〜6及び比較例1〜9にて得られたカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物をスピンコートにより塗布した。次いで、真空到達圧27Paまで減圧乾燥させ、オーブン内で80℃、2分間乾燥して塗膜を得た。
得られた塗膜について、ナトリウム反射光の下目視により観察し、以下の基準により塗布ムラを評価した。結果を表1、2に示した。
○:放射状の塗布ムラを確認できない
△:放射状の塗布ムラが僅かに確認できる
×:放射状の塗布ムラがはっきりと確認できる
(Evaluation)
The column spacer curable resin compositions obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9 were applied by spin coating on a 370 mm × 470 mm substrate on which a large number of cells were arranged. Next, the film was dried under reduced pressure to a vacuum pressure of 27 Pa, and dried in an oven at 80 ° C. for 2 minutes to obtain a coating film.
About the obtained coating film, it observed by visual observation under sodium reflected light, and the coating nonuniformity was evaluated by the following references | standards. The results are shown in Tables 1 and 2.
○: Radial coating unevenness cannot be confirmed Δ: Radial coating unevenness can be slightly confirmed ×: Radial coating unevenness can be clearly confirmed
本発明によれば、セルが多面付けされた基板上塗布する際に、塗布ムラの発生を低減することのできるカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ、該カラムスペーサ硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ及び液晶表示素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when apply | coating on the board | substrate with which the cell was multi-faced, it uses the curable resin composition for column spacers which can reduce generation | occurrence | production of application | coating unevenness, and this column spacer curable resin composition. A column spacer, a column spacer using the column spacer curable resin composition, and a liquid crystal display element can be provided.
Claims (9)
(A1):不飽和カルボン酸
(A2):一分子中にトリシクロデカン骨格及び/又はジシクロペンタジエン骨格と、不飽和結合とを有する化合物
(A3):(A1)及び(A2)と共重合可能な不飽和結合を有する化合物
(A4):グリシジル(メタ)アクリレート
(A5):酸無水物 The alkali-soluble polymer compound (A) is an unsaturated group-containing resin obtained by reacting (A4) with a copolymer obtained by copolymerizing the following (A1), (A2), (A3), or The following (A2), (A3), and (A4) copolymer obtained by copolymerizing an unsaturated group-containing resin obtained by reacting (A1), or the following (A2), (A3) A copolymer obtained by copolymerizing (A4) and then reacting (A1) with an unsaturated group-containing resin obtained by further reacting (A5). The curable resin composition for column spacers according to 1, 2 or 3.
(A1): unsaturated carboxylic acid (A2): compound having tricyclodecane skeleton and / or dicyclopentadiene skeleton and unsaturated bond in one molecule (A3): copolymerized with (A1) and (A2) Compound (A4) having possible unsaturated bond: Glycidyl (meth) acrylate (A5): Acid anhydride
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