JP2013234320A - 光酸発生剤含有組成物、それを用いた感光性組成物、硬化膜、パターン配向膜、及び水溶性の光酸発生剤 - Google Patents
光酸発生剤含有組成物、それを用いた感光性組成物、硬化膜、パターン配向膜、及び水溶性の光酸発生剤 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】水溶性の光酸発生剤を含有する光酸発生剤含有組成物、並びにそれを用いた感光性組成物、感光性組成物にて形成した硬化膜、配向膜、硬化膜の製造方法、パターン位相差フィルム、水溶性の光酸発生剤、及び化合物の提供。
【解決手段】水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩である。式中、R1〜R3は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、1価のヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される基、又はこれらの基で置換された、アルキレン基、および2価のヘテロ環基から選択される基のいずれかを表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。
【選択図】なし
【解決手段】水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩である。式中、R1〜R3は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、1価のヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される基、又はこれらの基で置換された、アルキレン基、および2価のヘテロ環基から選択される基のいずれかを表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。
【選択図】なし
Description
本発明は、水溶性の光酸発生剤を含有する光酸発生剤含有組成物、並びにそれを用いた感光性組成物、感光性組成物にて形成した硬化膜、パターン配向膜、硬化膜の製造方法、パターン位相差フィルム、水溶性の光酸発生剤、及び化合物に関する。
フォトポリマー(感光性樹脂)は多方面にわたってパターン形成材料に利用されているが、その多くは有機溶媒に溶解して薄膜とし、パターン露光を施した後にアルカリ水溶液で現像処理される。したがって、薄膜形成時に有機溶媒を飛散させる必要がある。
一方、スクリーン印刷製版など大量にパターン材料を製造する分野では、水のみを用いるフォトリソグラフィー工程が不可欠だが、それらに適した材料の選択の幅は狭く、新たな水系フォトポリマーが求められている。また光照射により硬化させ表面をコーティングする、いわゆるUVコーティングは、その作業性(速硬化性)や低VOC(揮発性有機化合物)化の観点から、水系のコーティング剤や塗料、印刷インキ等に適用範囲が広がりつつある。特にインクジェット等の画像形成分野においては、低VOC化の観点のために水溶性のカチオン重合開始剤/ラジカル重合開始剤としての光酸発生剤の開発は待望されている。
一方、スクリーン印刷製版など大量にパターン材料を製造する分野では、水のみを用いるフォトリソグラフィー工程が不可欠だが、それらに適した材料の選択の幅は狭く、新たな水系フォトポリマーが求められている。また光照射により硬化させ表面をコーティングする、いわゆるUVコーティングは、その作業性(速硬化性)や低VOC(揮発性有機化合物)化の観点から、水系のコーティング剤や塗料、印刷インキ等に適用範囲が広がりつつある。特にインクジェット等の画像形成分野においては、低VOC化の観点のために水溶性のカチオン重合開始剤/ラジカル重合開始剤としての光酸発生剤の開発は待望されている。
フォトポリマーに用いられる従来の感光性素材のほとんどは水に不溶もしくは難溶である。したがって、そのままでは水系フォトポリマーとして調製することは難しい。このため、例えば、非特許文献1及び2では、水に溶解しない光酸発生剤および増感剤を水中にビーズミリングすることによってナノ分散する条件を検討し、光反応で発生する酸を利用する水系フォトポリマーの開発を試みている。
市村、水中ナノ分散結晶の光物理化学とフォトポリマーへの応用「光機能性材料の新たな潮流」、シーエムシー出版(2008)、200−212.
東邦大学理学部 先進フォトポリマー研究部門、研究成果報告書、平成16年度〜平成22年度
しかし、一般的に、上述のような粉砕によるビーズミリング法では微細化に限度がある上に粒子径分布が広がってしまうという問題があった。また、条件によっては有機分子の構造に損傷が発生し、結晶構造を含めた相の変化のため、フォトポリマーの感度が結晶学的な要素によって左右されるという問題もあった。さらに、塗膜が光学的に不均一となり、均一系に比較すると光酸発生効率が低く、感度も低いなどの問題もあった。
光酸発生剤の合成は一般的に強酸条件下での反応が多いため、水溶性置換基を保持したまま最終物まで合成することが困難であった。また余分な酸を水洗によって除去する必要があることから水溶化の度合いによっては目的の化合物を得ることが難しい。そのため水溶性の光酸発生剤は検討されてこなかった。
また、一般に光酸発生剤はエポキシ化合物とのカチオン重合にルイス酸として作用するため、水系の重合開始剤として用いる場合は、水がエポキシ化合物と反応したアルコールが副生し、硬化が進行しにくいため、これまでに用いられることが少なかった。
光酸発生剤は、露光後に酸を発生するのみならず、ラジカルを発生し、アクリレートなどのラジカル開始剤としても作用することが既に知られている(例えば、特許文献1)。水溶性の光酸発生剤を提供することができれば、特許文献2〜7に記載の水溶性の高いアクリレートやアクリルアミドなどを用いた硬化に有効に作用することが期待される。
本発明は、上記問題を解決することを課題とし、具体的には、水溶性の光酸発生剤を含有する光酸発生剤含有組成物、並びにそれを用いた感光性組成物、感光性組成物にて形成した硬化膜、配向膜、硬化膜の製造方法、パターン位相差フィルム、水溶性の光酸発生剤、及び化合物を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段は、下記[1]または[1−1]の手段であり、好ましくは、下記[2]〜[14]の手段である。
[1] 水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、
前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩であることを特徴とする光酸発生剤組成物。
(式中、R1〜R4は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、1価のヘテロ環基、カルボキシル基、およびアシル基から選択される基、又はこれらの基で置換された、アルキレン基、および2価のヘテロ環基から選択される基のいずれかを表し、R1とR2、R1とR3、R2とR4、R3とR4はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Lは、2価の連結基を表し、Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。)
[2] 前記スルホニウム塩が、下記一般式(II)で表されるトリアリールスルホニウム塩である[1]の光酸発生剤含有組成物。
(式中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、Ar1とAr2、Ar1とAr3、Ar2とAr3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。)
[3] 前記スルホニウム塩が、下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表されるトリアリールスルホニウム塩である[1]又は[2]の光酸発生剤含有組成物。
(式(III)〜(V)中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、Ar1とAr2、Ar1とAr3、Ar2とAr3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、R4はアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される1種以上からなる基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。)
[4] 50質量%以上の水と、光酸発生剤と、1.0質量%以上の質量平均分子量が10,000以上の高分子化合物とを含む感光性組成物。
[5] さらに、水溶性の増感剤を前記感光性組成物に対して0.1質量%以上含む[4]の感光性組成物。
[6] 前記増感剤が、一般式(1)〜(3)で表されるいずれかの増感剤である[5]の感光性組成物。
(式中(1)〜(3)中、Lは2価の連結基を表し、R4は炭素置換基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。)
[7] パターン配向膜形成用、レジスト形成用、又はコーティング材料形成用である、[4]〜[6]のいずれかの感光性組成物。
[8] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を硬化してなる硬化膜。
[9] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を硬化してなるパターン配向膜。
[10] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を支持体に適用する工程を含む、硬化膜の製造方法。
[11] さらに、露光する工程を含む、[10]の硬化膜の製造方法。
[12] 支持体と、前記支持体上に設けられた[4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を用いて形成したパターン配向膜と、前記パターン配向膜表面に設けられたパターン光学異方性層とを有するパターン位相差フィルム。
[13] 下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表されるスルホニウム塩を含む水溶性の光酸発生剤。
(式(III)〜(V)中、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、R4は炭素置換基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。)
[14] 下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表される化合物。
(式(III)〜(V)中、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、R4は炭素置換基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。)
[1] 水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、
前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩であることを特徴とする光酸発生剤組成物。
[2] 前記スルホニウム塩が、下記一般式(II)で表されるトリアリールスルホニウム塩である[1]の光酸発生剤含有組成物。
[3] 前記スルホニウム塩が、下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表されるトリアリールスルホニウム塩である[1]又は[2]の光酸発生剤含有組成物。
[4] 50質量%以上の水と、光酸発生剤と、1.0質量%以上の質量平均分子量が10,000以上の高分子化合物とを含む感光性組成物。
[5] さらに、水溶性の増感剤を前記感光性組成物に対して0.1質量%以上含む[4]の感光性組成物。
[6] 前記増感剤が、一般式(1)〜(3)で表されるいずれかの増感剤である[5]の感光性組成物。
[7] パターン配向膜形成用、レジスト形成用、又はコーティング材料形成用である、[4]〜[6]のいずれかの感光性組成物。
[8] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を硬化してなる硬化膜。
[9] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を硬化してなるパターン配向膜。
[10] [4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を支持体に適用する工程を含む、硬化膜の製造方法。
[11] さらに、露光する工程を含む、[10]の硬化膜の製造方法。
[12] 支持体と、前記支持体上に設けられた[4]〜[6]のいずれかの感光性組成物を用いて形成したパターン配向膜と、前記パターン配向膜表面に設けられたパターン光学異方性層とを有するパターン位相差フィルム。
[13] 下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表されるスルホニウム塩を含む水溶性の光酸発生剤。
[14] 下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表される化合物。
本発明によれば、水溶性の光酸発生剤を含有する光酸発生剤含有組成物、並びにそれを用いた感光性組成物、感光性組成物にて形成した硬化膜、配向膜、硬化膜の製造方法、パターン位相差フィルム、水溶性の光酸発生剤、及び化合物を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
光酸発生剤含有組成物:
本発明の光酸発生剤含有組成物は、水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩であることを特徴とする。
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、1価のヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される基、又はこれらの基で置換された、アルキレン基、および2価のヘテロ環基から選択される基のいずれかを表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。)
本発明の光酸発生剤含有組成物は、水80質量%以上と、前記水に溶解している0.1質量%以上のオニウム塩とを含み、前記オニウム塩が下記一般式(I)で表されるスルホニウム塩であることを特徴とする。
一般式(I)で表されるスルホニウム塩は水に溶解する水溶性の光酸発生剤である。このため、水溶性の高いアクリレートやアクリルアミドなどを用いたパターン露光や硬化に有効に作用させることができるすなわち、本発明で用いる一般式(I)で表されるスルホニウム塩は、露光後にラジカルを発生するラジカル重合開始剤としても用いることができる。
また、水性条件下におけるレジスト用途、コーティング用途などにも使用することができる。
また、予期せぬ効果として、本発明の光酸発生剤は、乾燥過程における物質移動により空気界面側に偏在する、すなわち表面偏在性が高いことがわかった。また、この現象を利用してパターン形成速度を向上させることができることもわかった。特に、パターン光学異方性層の配向速度を向上させることができる。
なお、水溶性とは、水に溶解している状態のことをいい、具体的には、水に対する溶解度が0.1%以上のものをいう。
また、水性条件下におけるレジスト用途、コーティング用途などにも使用することができる。
また、予期せぬ効果として、本発明の光酸発生剤は、乾燥過程における物質移動により空気界面側に偏在する、すなわち表面偏在性が高いことがわかった。また、この現象を利用してパターン形成速度を向上させることができることもわかった。特に、パターン光学異方性層の配向速度を向上させることができる。
なお、水溶性とは、水に溶解している状態のことをいい、具体的には、水に対する溶解度が0.1%以上のものをいう。
R1〜R3は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、1価のヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される基、又はこれらの基で置換された、アルキレン基、および2価のヘテロ環基から選択される基のいずれかを表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結して環を形成しても良い。
R1〜R3におけるアルキル基としては、それぞれ、炭素数1〜30のアルキル基が好ましく、炭素数1〜25のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜20のアルキル基が特に好ましい。アルキル基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよく、さらに置換基を有していてもよい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−オクチル基、エイコシル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基などが挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基が好ましい。
R1〜R3におけるアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基が特に好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基などが挙げられ、中でも、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R1〜R3における1価または2価のヘテロ環基としては、炭素数1〜10のヘテロ環基が好ましく、炭素数2〜7のヘテロ環基がより好ましく、5員環又は6員環のヘテロ環基が特に好ましい。ヘテロ環基は、縮合環でもよく、芳香族とヘテロ環とが縮合していてもよい。ヘテロ環基の具体例としては、4−ピリジル基、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基などが挙げられ、中でも、4−ピリジル基、2−フリル基が好ましい。なお、ヘテロ原子としては、窒素原子、硫黄原子、酸素原子などが好ましく、硫黄原子がより好ましい。
R1〜R3におけるカルボキシル基としては、炭素数1〜30の飽和又は不飽和カルボン酸が好ましく、炭素数1〜10の飽和又は不飽和カルボン酸がより好ましく、炭素数1〜6の飽和又は不飽和カルボン酸が特に好ましい。カルボキシル基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよい。カルボキシル基の具体例としては、カルボキシル基、メチレンカルボキシル基、エチレンカルボキシル基などが挙げられ、中でも、カルボキシル基、メチレンカルボキシル基が好ましい。
R1〜R3におけるアシル基としては、ホルミル基、炭素数2〜30のアルキルカルボニル基、炭素数7〜30のアリールカルボニル基、炭素数4〜30の炭素原子でカルボニル基と結合しているヘテロ環カルボニル基などが挙げられる。アシル基の具体例としては、アセチル基、ピバロイル基、2−クロロアセチル基、ステアロイル基、ベンゾイル基、p−n−オクチルオキシフェニルカルボニル基、2−ピリジルカルボニル基、2―フリルカルボニル基などが挙げられ、中でも、アセチル基、ピバロイル基が好ましい。
R1〜R3におけるシリル基としては、炭素数3〜30のシリル基が好ましく、3〜27のシリル基がより好ましく、3〜24のシリル基が特に好ましい。シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられ、中でも、トリメチルシリル基が好ましい。
R1〜R3におけるアルキレン基としては、炭素数1〜30のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜20のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜15のアルキレン基が特に好ましい。アルキレン基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよく、さらに置換基を有していてもよい。アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基などが挙げられ、中でもメチレン基、エチレン基、n−プロピレン基が好ましい。
R1〜R3におけるアルケニル基としては、炭素数2〜30のアルケニル基が好ましく、炭素数2〜20のアルケニル基がより好ましく、炭素数2〜15のアルケニル基が特に好ましい。アルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよく、さらに置換基を有していてもよい。アルケニル基の具体例としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−メチル−1−プロペニル基、1−シクロペンテニル基、1−シクロヘキセニル基などが挙げられ、中でもビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基が好ましい。
R1〜R3におけるアルキニル基としては、炭素数2〜30のアルキニル基が好ましく、炭素数2〜20のアルキニル基がより好ましく、炭素数2〜15のアルキニル基が特に好ましい。アルキニル基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよく、さらに置換基を有していてもよい。アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−オクチニル基などが挙げられ、中でもエチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基が好ましい。
上記アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、及びシリル基の中で水素原子を有するものは、これを取り去り更に下記の置換基で置換されていても良い。置換基の例としては、ハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ、オキシアルキレン基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基などが挙げられる。置換基は、2つ以上有していてもよく、1種以上からなっていてもよい。
一般式(I)においてR1〜R3として更に好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基である。
Xt-は、アニオンを表す。アニオンの具体例としては、ピリジニウム塩、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩の対アニオンを表し、分解により生じる酸性化合物のアニオンになる。好ましくはPF6 -、BF4 -、CnF2n+1SO3 -(但し、nは1〜5の整数)である。例えば、Xt-がBF4 -である光酸発生剤からは、分解により酸HBF4が発生し、Xt-がPF6 -である光酸発生剤からは、HPF6が発生し、Xt-がCnF2n+1SO3 -である光酸発生剤からは、CnF2n+1SO3Hが発生する。
tは、1〜10の整数を表し、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
一般式(II)中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、R1とR2、R1とR3、R2とR3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表す。
Ar1〜Ar3におけるアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基が特に好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基などが挙げられ、中でも、フェニル基、ナフチル基が好ましい。Ar1〜Ar3におけるアリール基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基としては、一般式(I)で表されるR1〜R3が有していてもよい置換基と同様である。
Ar1〜Ar3におけるヘテロ環基としては、炭素数1〜10のヘテロ環基が好ましく、炭素数2〜7のヘテロ環基がより好ましく、炭素数5〜6のヘテロ環基が特に好ましい。ヘテロ環基の具体例としては、4−ピリジル基、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基などが挙げられ、中でも、4−ピリジル基、2−フリル基が好ましい。
Ar1〜Ar3としては、アリール基が好ましい。
Ar1〜Ar3としては、アリール基が好ましい。
Xt-は、アニオンを表し、Xt-の具体例、好ましい範囲は、一般式(I)のXt-と同様である。また、tは、1〜10の整数を表し、tの具体例、好ましい範囲は、一般式(I)のtと同様である。
式(III)中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、Ar1とAr2、Ar1とAr3、Ar2とAr3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、R4はアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される1種以上からなる基を表し、nは1から15の整数を表す。ただし、R4(OLO)nは、Ar1、Ar2、及びAr3の少なくとも一つと結合している。
式(III)中のAr1、Ar2、Ar3は、式(II)のAr1、Ar2、Ar3と同義であり、好ましい範囲も同様である。
R4(OLO)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
R4(OLO)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
式(IV)中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、Ar1とAr2、Ar1とAr3、Ar2とAr3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。ただし、MO3S(L)nは、Ar1、Ar2、及びAr3の少なくとも一つと結合している。
式(IV)中のAr1、Ar2、Ar3は、式(II)のAr1、Ar2、Ar3と同義であり、好ましい範囲も同様である。
MO3S(L)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
MO3S(L)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
式(V)中、Ar1、Ar2、Ar3は、それぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表し、Ar1とAr2、Ar1とAr3、Ar2とAr3はそれぞれ互いに連結していても良い。Xt-はアニオンを表し、tは1〜10の整数を表し、Lは2価の連結基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。ただし、MO2C(L)nは、Ar1、Ar2、及びAr3の少なくとも一つと結合している。
式(V)中のAr1、Ar2、Ar3は、式(II)のAr1、Ar2、Ar3と同義であり、好ましい範囲も同様である。
MO2C(L)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
MO2C(L)nは、Ar1、Ar2、Ar3のパラ位、メタ位、オルト位のいずれに結合していてもよいが、パラ位と結合していることが好ましい。
一般式(III)〜(V)において、Lは、2価の連結基を表し、具体的には、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、メタロセニレン基、−CO−N(R101)−、−CO−O−、−SO2−N(R102)−、−SO2−O−、−N(R103)−CO−N(R104)−、−SO2−、−SO−、−S−、−O−、−CO−、−N(R105)−、ヘテリレン基などが挙げられ、これらを1つまたはそれ以上組み合わせて構成される炭素数0〜100以下、好ましくは1以上20以下の連結基である。R101、R102、R103、R104、R105は、各々独立に、水素原子、置換または無置換の炭素数1〜20アルキル基、置換または無置換の炭素数6〜18のアリール基を表す。
アルキレン基としては、炭素数1〜20のアルキレン基が好ましく、炭素数2〜15のアルキレン基がより好ましく、炭素数2〜10のアルキレン基が特に好ましい。アルキレン基の具体例としては、例えばメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンなどが挙げられ、中でも、エチレン、プロピレンが好ましい。
アリーレン基としては、炭素数6〜26のアリーレン基が好ましく、炭素数6〜24のアリーレン基がより好ましく、炭素数6〜18のアリーレン基が特に好ましい。アリーレン基の具体例としては、例えばフェニレン、ナフチレン、アントラニレンなどが挙げられ、中でも、フェニレン、ナフチレンが好ましい。
アルケニレン基としては、炭素数2〜20のアルケニレン基が好ましく、炭素数2〜16のアルケニレン基がより好ましく、炭素数2〜10のアルケニレン基が特に好ましい。アルケニレン基の具体例としては、例えばエテニレン、プロペニレン、ブチニレンなどが挙げられ、中でも、エテニレン、プロペニレンが好ましい。
アルキニレン基としては、炭素数2〜20のアルキニレンが好ましく、炭素数2〜18のアルキニレン基がより好ましく、炭素数2〜10のアルキニレン基が特に好ましい。アルキニレン基の具体例としては、例えばエチニレン、プロピニレン、ブチニレンなどが挙げられ、中でも、エチニレン、プロピニレンが好ましい。
メタロセニレン基としては、炭素数10〜40のメタロセニレン基が好ましく、炭素数10〜30のメタロセニレン基がより好ましく、炭素数10〜20のメタロセニレン基が特に好ましい。例えばフェロセン、チタノセンなどが挙げられ、中でも、フェロセンが好ましい。
ヘテリレン基としては、炭素数1〜26のヘテリレン基が好ましく、炭素数1〜24のヘテリレン基がより好ましく、炭素数1〜18のヘテリレン基が特に好ましい。ヘテリレン基の具体例としては、例えば6−クロロ−1,3,5−トリアジル−2,4−ジイル基、ピリミジン−2,4−ジイル基などが挙げられ、中でも、ピリミジン−2,4−ジイル基が好ましい。
一般式(III)〜(V)において、Lとしてさらに好ましくは、アルキレン基である。
一般式(III)において、R4はアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される1種以上からなる基を表す。R4が表すアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基の具体例、好ましい範囲は、一般式(I)のR1〜R3と同様である。
一般式(IV)〜(V)において、Mは水素原子、またはリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルキル金属を表し、中でも、ナトリウム、カリウムが好ましい。
一般式(III)〜(V)において、nは0以上10以下の整数を表し、好ましくは0〜5の整数であり、更に好ましくは0〜3の整数であり、特に好ましくは0〜2の整数である。
一般式(III)で表される化合物のR4(OLO)nの主鎖を構成する原子の数、一般式(IV)で表される化合物のMO3S(L)nの主鎖を構成する原子の数、及び一般式(V)で表される化合物のMO2C(L)nの主鎖を構成する原子の数は、1〜100個が好ましく、1〜80個がより好ましく、1〜50個が特に好ましい。
また、一般式(III)で表される化合物1分子あたりのR4(OLO)nの部分の質量、一般式(IV)で表される化合物1分子あたりのMO3S(L)nの部分の質量、及び一般式(V)で表される化合物1分子あたりのMO2C(L)nの部分の質量は、10〜1000が好ましく、15〜750がより好ましく、20〜500が特に好ましい。
一般式(III)で表されるスルホニウム塩の光酸発生剤は、一般式(VI)で表される光酸発生剤であることが好ましい。
一般式(IV)で表されるスルホニウム塩の光酸発生剤は、一般式(VII)で表される光酸発生剤であることが好ましい。
式(VII)中、Ar4は、上記置換基群Aから選択される置換基を表し、Ar5は、上記置換基群Bから選択される置換基を表し、M、L、X、及びnは、式(IV)と同義である。
一般式(V)で表されるスルホニウム塩の光酸発生剤は、一般式(VIII)で表される光酸発生剤であることが好ましい。
式(VIII)中、Ar4は、上記置換基群Aから選択される置換基を表し、Ar5は、上記置換基群Bから選択される置換基を表し、M、L、X、及びnは、式(V)と同義である。
以下に、本発明に利用可能な光酸発生剤の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。また、以下の具体例では、アニオンが特定された塩を例示するが、当該アニオンを他のアニオンに置き換えた具体例も、使用可能な光酸発生剤の具体例として例示される。なお、下記式中、Meはメチル基を表す。
これら例示化合物のうち、例示化合物1〜12が好ましく、例示化合物1〜4がより好ましい。
具体的には、4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイド、ジフェニルスルフィド、無水酢酸をジクロロメタンに溶解し、トリフルオロメタンスルホン酸を添加することで合成することができる。
光酸発生剤の分子量としては、100〜2000が好ましく、200〜1500がより好ましく、300〜1000が特に好ましい。
光酸発生剤は、水素原子、窒素原子、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、及びアルカリ金属から選択される1種以上からなる原子から構成されることが好ましく、アニオンとしては、炭素原子、酸素原子、フッ素原子、及び硫黄原子から選択される1種以上からなる原子から構成されることが好ましい。
光酸発生剤の溶液中における含有量は、光酸発生剤含有組成物全体に対して0.1質量%以上であり、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましく、0.1〜5質量%であることが特に好ましい。また、光酸発生剤は、2種以上含んでいてもよい。
水:
水は、含有量が光酸発生剤含有組成物全体に対して80質量%以上含有していれば特に制限はない。水の含有量は、80質量%以上であり、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されるものではないが、99質量%以下である。
水は、含有量が光酸発生剤含有組成物全体に対して80質量%以上含有していれば特に制限はない。水の含有量は、80質量%以上であり、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されるものではないが、99質量%以下である。
感光性組成物:
本発明は、50質量%以上の水と、光酸発生剤と、1.0質量%以上の質量平均分子量が10,000以上の高分子化合物とを含む感光性組成物に関し、感光性組成物は、必要に応じて、増感剤、有機溶媒などを添加することができる。また、本発明の感光性組成物は、本発明の光酸発生剤含有組成物を含有することが好ましい。
本発明の感光性組成物は、主成分が水であるため、水溶性である。このため、水性条件下におけるレジスト用途、コーティング用途などにも使用することができる。
本発明は、50質量%以上の水と、光酸発生剤と、1.0質量%以上の質量平均分子量が10,000以上の高分子化合物とを含む感光性組成物に関し、感光性組成物は、必要に応じて、増感剤、有機溶媒などを添加することができる。また、本発明の感光性組成物は、本発明の光酸発生剤含有組成物を含有することが好ましい。
本発明の感光性組成物は、主成分が水であるため、水溶性である。このため、水性条件下におけるレジスト用途、コーティング用途などにも使用することができる。
(高分子化合物)
本発明の感光性組成物は、高分子化合物を含有する。高分子化合物の質量平均分子量は、10,000以上であり、11,000以上が好ましく、12,000以上がより好ましい。質量平均分子量の上限は、特に制限はないが1,000,000である。
本発明の感光性組成物は、高分子化合物を含有する。高分子化合物の質量平均分子量は、10,000以上であり、11,000以上が好ましく、12,000以上がより好ましい。質量平均分子量の上限は、特に制限はないが1,000,000である。
高分子化合物の具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドなどが挙げられ、中でもポリビニルアルコールが好ましい。
高分子化合物は、感光性組成物全体に対して1.0質量%以上含有し、1.2質量%以上含有することが好ましく、1.5質量%以上含有することがより好ましい。
(増感剤)
本発明の感光性組成物は、必要に応じて水溶性の増感剤を含有させてもよい。
増感剤の含有量は、感光性組成物に対して0.1質量%含有することが好ましく、0.2質量%以上含有することがより好ましく、0.5質量%以上含有することが特に好ましい。
本発明の感光性組成物は、必要に応じて水溶性の増感剤を含有させてもよい。
増感剤の含有量は、感光性組成物に対して0.1質量%含有することが好ましく、0.2質量%以上含有することがより好ましく、0.5質量%以上含有することが特に好ましい。
水溶性の増感剤としては、例えば、アントラセン誘導体などが挙げられ、中でも、下記一般式(1)〜(3)で表されるいずれかの増感剤を使用することが好ましい。
一般式(1)中、Lは2価の連結基を表し、R4はアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アシル基およびシリル基から選択される1種以上からなる基を表し、nは1から15の整数を表す。
一般式(1)中、R4、L、及びnの具体例、好ましい範囲は、一般式(III)中のR4、L、及びnの具体例、好ましい範囲と同様である。
一般式(2)中、Lは2価の連結基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。
一般式(2)中、M、L、及びnの具体例、好ましい範囲は、一般式(IV)中のM、L、及びnの具体例、好ましい範囲と同様である。
一般式(3)中、Lは2価の連結基を表し、Mは水素原子またはアルカリ金属を表し、nは1から15の整数を表す。
一般式(3)中、M、L、及びnの具体例、好ましい範囲は、一般式(V)中のM、L、及びnの具体例、好ましい範囲と同様である。
光酸発生剤含有組成物が、一般式(III)で表される光酸発生剤を含有する場合、一般式(1)で表される増感剤を含有させることが好ましく、一般式(IV)で表される光酸発生剤を含有する場合、一般式(2)で表される増感剤を含有させることが好ましく、一般式(V)で表される光酸発生剤を含有する場合、一般式(3)で表される増感剤を含有させることが好ましい。これにより、電子移動効率が高まり分解速度を向上する効果をより好適に奏することができる。
以下に、本発明に利用可能な増感剤の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
本発明の感光性組成物は、水以外の有機溶媒を含有させてもよい。有機溶媒の具体例としては、アルコール類(例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシエタノール、2−ジメチルアミノエタノール、2−メチルアミノエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等)、塩基性有機溶媒(例えば、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、シクロヘキシルアミン、モルフォリン、ピロリジン、ピペリジン、アニリン、1−アミノナフタレン、ピリジン、キノリン、2−メトキシエチレンアミン、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン等)、フェノール類(フェノール、o−クレゾール等)、アルキルチオール類(エタンチオール、n−ブタンチオール、sec−ブタンチオール、tert−ブタンチオール等)アリールチオール類(チオフェノール、4−メルカプトピリジン等)、尿素類(尿素、N,N−ジメチルイミダゾリジノン等)、極性非プロトン性溶媒類(例えばホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、スルホラン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、N−メチルピロリドン等)、鎖上又は環状エーテル類(例えばジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等)、芳香族類(例えばトルエン、キシレン、ニトロベンゼン、クロロナフタレン、ジクロロベンゼン等)、カルボン酸等の有機酸(例えば酢酸、プロピオン酸、トリフルオロ酢酸等)、ニトロ化合物(例えばニトロメタン、ニトロエタン等)、エステル化合物(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等)、脂肪族炭化水素(例えばヘキサン、オクタン)、脂環式炭化水素(例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等)、ハロゲン化炭化水素(クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素等)、アンモニア、これらの混合溶媒、などが挙げられる。中でも、好ましくはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、2−ジメチルアミノエタノール、エチレングリコール等のアルコール類とアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類であり、より好ましくはメタノールとイソプロピルアルコール、シクロヘキサノンである。
上記有機溶媒の含有量は、感光性組成物に対して20質量%以下が好ましく、より好ましくは18質量%以下であり、さらに好ましくは15質量%以下である。下限については特に制限はないが1質量%以上である。
用途、硬化膜、硬化膜の製造方法:
本発明の光酸発生剤含有組成物及び感光性組成物は、パターン配向膜の形成、レジストの形成、又はコーティング材料の形成、などに用いることができる。
本発明の光酸発生剤含有組成物及び感光性組成物は、パターン配向膜の形成、レジストの形成、又はコーティング材料の形成、などに用いることができる。
レジスト用途の一例は、本発明の感光性組成物を含む塗布液を作製し、該塗布液を基板などに塗布し硬化膜を形成し、形成した硬化膜にフォトマスクを用いてパターン露光することで、光照射部からは光酸発生剤により酸またはラジカルが発生し、光照射部のレジスト膜を溶解し現像処理することでパターン露光が可能となる。これにより、フォトマスクのパターンに沿ったパターンを形成させることができる。
コーティング材料の形成用途の一例は、本発明の光酸発生剤含有組成物及び感光性組成物を塗布し、光照射により硬化させ、表面をコーティングすることでコーティング材料を形成させることができる。コーティング材料としては、自動車用塗料、建築用塗料、缶用コーティング、重防食用塗料に使用することができる。
パターン配向膜の形成用途の一例は、配向膜の主成分となる配向膜用ポリマー材料と本発明の感光性組成物とを含む塗布液を作製し、該塗布液を基板などに塗布し配向膜を形成し、形成した配向膜を、フォトマスクを用いてパターン露光することで、光照射部からは光酸発生剤により酸が発生し、光照射部のレジスト膜を溶解し現像処理することでパターン配向膜を形成することができる。
パターン配向膜:
本発明は、感光性組成物を含有する塗布液を支持体上に適用して形成された配向膜に関する。このように作製された配向膜は、光酸発生剤を含むので、後述するパターン光学異方性層を容易に形成することができる。
本発明は、感光性組成物を含有する塗布液を支持体上に適用して形成された配向膜に関する。このように作製された配向膜は、光酸発生剤を含むので、後述するパターン光学異方性層を容易に形成することができる。
配向膜は、一般的にはポリマーを主成分とする。配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明において利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましい。特に変性又は未変性のポリビニルアルコールが好ましい。ポリビニルアルコールは、種々の鹸化度のものが存在する。本発明では、鹸化度85〜99程度のものを用いるのが好ましい。市販品を用いてもよく、例えば、「PVA103」、「PVA203」(クラレ社製)等は、上記鹸化度のPVAである。ラビング配向膜については、WO01/88574A1号公報の43頁24行〜49頁8行、特許第3907735号公報の段落番号[0071]〜[0095]に記載の変性ポリビニルアルコールを参照することができる。ラビング配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.01〜1μmであることがさらに好ましい。
前記配向膜の形成には、前記配向膜用ポリマー材料と感光性組成物とを含有する塗布液を支持体上に適用する。
前記配向膜用ポリマー材料の含有量は、塗布液の合計量に対して1.0〜10.0質量%、好ましくは2.0〜5.0質量%とすることができる。また、感光性組成物の含有量は、塗布液の合計量に対して0.1〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%とすることができる。
前記配向膜用ポリマー材料の含有量は、塗布液の合計量に対して1.0〜10.0質量%、好ましくは2.0〜5.0質量%とすることができる。また、感光性組成物の含有量は、塗布液の合計量に対して0.1〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%とすることができる。
パターン位相差フィルム、パターン位相差フィルムの製造方法:
本発明の配向膜を利用して、パターン位相差フィルムを製造することができる。パターン位相差フィルムの製造方法の一例は、
1)配向膜用ポリマー材料と感光性組成物とを含有する塗布液を支持体上に適用する工程、
2)フォトマスク下、配向膜を光照射して、光照射領域の光酸発生剤を分解し、光照射領域に酸性化合物を発生させる工程、
3)配向膜上に、重合性基を有する液晶を主成分とする一種の組成物を塗布して塗膜を形成する工程
4)温度T1℃で配向膜の光照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向に配向させ、配向膜の未照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向とは異なる第二の方向に配向させる工程
5)温度T2(但し、T1>T2)℃で重合反応を進行させて配向状態を固定化し、互いに面内遅相軸方向が異なる第1相差領域及び第2位相差領域を含むパターン光学異方性層を形成する工程
をこの順で含むことを特徴とする。
本発明の配向膜を利用して、パターン位相差フィルムを製造することができる。パターン位相差フィルムの製造方法の一例は、
1)配向膜用ポリマー材料と感光性組成物とを含有する塗布液を支持体上に適用する工程、
2)フォトマスク下、配向膜を光照射して、光照射領域の光酸発生剤を分解し、光照射領域に酸性化合物を発生させる工程、
3)配向膜上に、重合性基を有する液晶を主成分とする一種の組成物を塗布して塗膜を形成する工程
4)温度T1℃で配向膜の光照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向に配向させ、配向膜の未照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向とは異なる第二の方向に配向させる工程
5)温度T2(但し、T1>T2)℃で重合反応を進行させて配向状態を固定化し、互いに面内遅相軸方向が異なる第1相差領域及び第2位相差領域を含むパターン光学異方性層を形成する工程
をこの順で含むことを特徴とする。
前記方法では、パターン光学異方性層の形成に、一方向に配向処理された配向膜を利用することが好ましい。具体的には、配向膜は、ラビング処理によって配向制御能を発現する。通常、一方向にラビング処理された配向膜上で液晶を配向させると、液晶は、ラビング方向に対して、その遅相軸を平行にして、又は直交にして配向する。いずれの配向状態になるかは、配向膜材料、液晶、及び配向制御剤の1以上の種類等によって決定される。
第1及び第2の位相差領域の形状及び配置は、2)工程に用いられるフォトマスクを選択することで、所望の形状及び配置のパターンにすることができる。立体画像表示用の画像表示装置に用いられる態様では、前記第1及び第2の位相差領域が、互いの短辺の長さがほぼ等しい帯状であり、かつ交互に繰り返しパターニングされていることが好ましい。
前記方法では、配向膜の光照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向に配向させ、配向膜の未照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向とは異なる第二の方向に配向させる。光照射により、少なくとも一種の光酸発生剤が分解し、光照射部と光未照射部とでは、分解によって生じる酸性化合物の割合に差が生じ、それによって配向膜の配向制御能にも差を持たせることができる。一例は、以下の通りである。
未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶、及び所望により添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ紫外線照射し酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。これらの状態を達成する条件は、使用する各材料/量及び照射条件によって変動し、一概に決めることはできない。本発明では、酸性化合物の生成及び拡散が起こるため、温湿度等の環境条件や照射量がパターン精度に寄与する。例えば、ラビング処理や液晶の塗布配向工程は高湿条件で行われることが好ましく、具体的には、湿度は40%以上であることが特に好ましく、60%以上であることがより好ましい。光学異方性層形成に利用される液晶組成物に少量の水を添加しておくことも好ましい態様である。
未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶、及び所望により添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ紫外線照射し酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。これらの状態を達成する条件は、使用する各材料/量及び照射条件によって変動し、一概に決めることはできない。本発明では、酸性化合物の生成及び拡散が起こるため、温湿度等の環境条件や照射量がパターン精度に寄与する。例えば、ラビング処理や液晶の塗布配向工程は高湿条件で行われることが好ましく、具体的には、湿度は40%以上であることが特に好ましく、60%以上であることがより好ましい。光学異方性層形成に利用される液晶組成物に少量の水を添加しておくことも好ましい態様である。
2)工程では、フォトマスク下、紫外線照射して、酸性化合物を発生させる。光酸発生剤の分解とともに酸性化合物の生成及び拡散が起こるため、フォトマスク下での照射には、紫外線を用いるのが好ましく、非偏光紫外線を用いるのがより好ましい。照射波長としては200〜250nmにピークを有することが好ましく、UV−C光源を用いることが好ましく、その露光量は、5〜1000mJ/cm2程度であることが好ましく、5〜100mJ/cm2程度であることがさらに好ましく、5〜50mJ/cm2程度であることが特に好ましい。露光量が少なすぎるとパターンが形成できない。一方、露光量が多すぎると酸性化合物の拡散によりパターン解像度が低下する。パターン解像度を向上させるためには、室温で露光することが好ましい。
なお、光照射の条件は、配向膜組成物の組成等に応じて適宜設定することができ、上記条件に限定されるものではない。
なお、光照射の条件は、配向膜組成物の組成等に応じて適宜設定することができ、上記条件に限定されるものではない。
3)工程に用いられる前記塗布液配向膜界面の配向を制御するために、例えば、ピリジニウム化合物及びイミダゾリウム化合物等のオニウム塩などを添加してもよい。
配向膜を形成後、配向膜上に、重合性基を有する液晶を主成分とする一種の組成物を塗布し、温度T1℃で加熱して配向膜の光照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向に配向させ、配向膜の未照射領域上の液晶の遅相軸を第一の方向とは異なる第二の方向に配向させる。
その後、温度T2(但し、T1>T2)℃で重合反応を進行させて配向状態を固定化し、互いに面内遅相軸方向が異なる第1相差領域及び第2位相差領域を含むパターン光学異方性層を形成させる。5)工程における配向状態の固定は、温度T2℃であって、4)工程の液晶の配向温度T1℃との関係で、T1>T2を満足する温度で行う。この条件を満足すると、配向状態の乱れを抑制しつつ、配向状態の固定が可能となる。T1℃及びT2℃それぞれの好ましい温度範囲は、選択する材料等に応じて変動する。一般的には、T1℃は約50〜約150℃であり、T2℃は約20〜約120℃である。またT1とT2との差は、約10〜約100℃であるのが好ましい。
パターン位相差フィルム、その製造方法についての詳細は、特願2010−289360号を基礎とする特開2012−150428号公報に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
その後、温度T2(但し、T1>T2)℃で重合反応を進行させて配向状態を固定化し、互いに面内遅相軸方向が異なる第1相差領域及び第2位相差領域を含むパターン光学異方性層を形成させる。5)工程における配向状態の固定は、温度T2℃であって、4)工程の液晶の配向温度T1℃との関係で、T1>T2を満足する温度で行う。この条件を満足すると、配向状態の乱れを抑制しつつ、配向状態の固定が可能となる。T1℃及びT2℃それぞれの好ましい温度範囲は、選択する材料等に応じて変動する。一般的には、T1℃は約50〜約150℃であり、T2℃は約20〜約120℃である。またT1とT2との差は、約10〜約100℃であるのが好ましい。
パターン位相差フィルム、その製造方法についての詳細は、特願2010−289360号を基礎とする特開2012−150428号公報に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
(合成例1:例示化合物1の合成)
4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイド 11.0g、ジフェニルスルフィド3.97g、無水酢酸5.33gをジクロロメタン110mLに溶解し、そこへトリフルオロメタンスルホン酸2.3mLを滴下した。加熱還流下1.5時間反応し、室温まで放冷し、反応液を水100mLで3回洗浄した。有機層へ25%アンモニア水2.5mLを入れpH6〜7に調整した。有機層を水100mLで2回洗浄し、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた褐色油状の粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒塩化メチレン/メタノール=50/1〜10/1)で精製し、淡黄色油状の目的物を収率88%で得た。
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ7.67−7.60(4H,m),7.59−7.50(2H,m),7.49−7.37(5H,m),7.29−7.21(2H,m),7.20−7.13(4H,m),4.25−4.19(4H,m),3.90−3.85(4H,m),3.74−3.59(12H,m),3.59−3.50(4H,m),3.36(6H,s)ppm
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ7.67−7.60(4H,m),7.59−7.50(2H,m),7.49−7.37(5H,m),7.29−7.21(2H,m),7.20−7.13(4H,m),4.25−4.19(4H,m),3.90−3.85(4H,m),3.74−3.59(12H,m),3.59−3.50(4H,m),3.36(6H,s)ppm
(合成例2:例示化合物2の合成)
原料を4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイドから4,4’−ジ[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]ジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例1と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率74%で得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.65−7.59(4H,m),7.58−7.52(2H,m),7.50−7.38(5H,m),7.27−7.23(2H,m),7.20−7.15(4H,m),4.25−4.20(4H,m),3.89−3.85(4H,m),3.71−3.68(4h,m),3.60−3.55(4H,m),3.39(6H,s)ppm
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.65−7.59(4H,m),7.58−7.52(2H,m),7.50−7.38(5H,m),7.27−7.23(2H,m),7.20−7.15(4H,m),4.25−4.20(4H,m),3.89−3.85(4H,m),3.71−3.68(4h,m),3.60−3.55(4H,m),3.39(6H,s)ppm
(合成例3:例示化合物3の合成)
原料を4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイドから4,4’−ジメトキシエトキシジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例1と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率75%で得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.64−7.58(4H,m),7.56−7.50(2H,m),7.47−7.38(5H,m),7.29−7.18(6H,m),4.23−4.18(4H,m),3.79−3.74(4H,m),3.42(6H,m)ppm
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.64−7.58(4H,m),7.56−7.50(2H,m),7.47−7.38(5H,m),7.29−7.18(6H,m),4.23−4.18(4H,m),3.79−3.74(4H,m),3.42(6H,m)ppm
(合成例4:例示化合物4の合成)
三口フラスコにテトラヒドロフラン140mL、マグネシウム粉末2.19gを入れた後55℃まで加熱し、4−ブロモジフェニルスルフィド28.7gをテトラヒドロフラン140mLに溶解した溶液を滴下した。温度を維持したまま30分間加熱攪拌し、反応液を室温まで放冷した。別の三口フラスコに4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシメチル}ジフェニルスルホキサイド10.0gと塩化メチレン60mLを入れ、そこへトリメチルシリルクロライド6.13g、調整したグリニャール試薬を添加し、室温で1時間攪拌した。反応液に6%臭化水素水溶液20mLを加えた後、塩化メチレンで抽出し、有機層の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた褐色油状の粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒塩化メチレン/メタノール)で精製し、淡黄色油状のブロモ塩を収率76%で得た。得られたブロモ塩5.1gを塩化メチレン60mLに溶解し、そこへ水10mL、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム3.27gを加え、室温で1時間攪拌した。反応液に水20mLを添加し、塩化メチレンで抽出し、有機層の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた淡黄色油状の粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒塩化メチレン/メタノール)で精製し、淡黄色油状のブロモ塩を収率97%で得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.65(8H,s),7.57−7.50(4H,m),7.48−7.44(3H,m),7.30−7.25(3H,m),4.66(4H,s),3.71−3.60(20H,m),3.55−3.52(4H,m),3.37(6H,s)ppm
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.65(8H,s),7.57−7.50(4H,m),7.48−7.44(3H,m),7.30−7.25(3H,m),4.66(4H,s),3.71−3.60(20H,m),3.55−3.52(4H,m),3.37(6H,s)ppm
(合成例5:例示化合物5の合成)
原料を4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイドからジフェニルスルホキサイドに、ジフェニルスルフィドから1−{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ナフタレンに変更した以外は合成例1と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率54%で得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO)δ8.41(1H,d,J = 7.5Hz),8.24(1H, d, J = 7.5Hz),7.92−7.74(12H,m),7.45(1H, d, J = 7.5Hz),7.32(1H, d, J = 7.5Hz),4.50−4.39(2H,m),3.98−3.91(2H,m),3.70−3.63(2H,m),3.57−3.50(4H,m),3.42−3.38(2H,m),3.20(3H,s)ppm
1H NMR(300 MHz,DMSO)δ8.41(1H,d,J = 7.5Hz),8.24(1H, d, J = 7.5Hz),7.92−7.74(12H,m),7.45(1H, d, J = 7.5Hz),7.32(1H, d, J = 7.5Hz),4.50−4.39(2H,m),3.98−3.91(2H,m),3.70−3.63(2H,m),3.57−3.50(4H,m),3.42−3.38(2H,m),3.20(3H,s)ppm
(合成例6:例示化合物6の合成)
原料をジフェニルスルホキサイドから2,2’,4,4’−テトラメチルジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例5と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率31 %で得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ8.51(1H,d, J = 7.5Hz),7.96(1H, d, J = 7.5Hz),7.76−7.63(2H,m),7.46(1H, d, J = 7.5Hz),7.38−7.22(6H,m),7.01(2H,d, J = 7.5Hz),4.50−4.45(2H,m),4.06−4.01(2H,m),3.82−3.77(2H,m),3.73−3.3.63(4H,m),3.57−3.52(2H,m),3.37(3H,s),2.50(6H,s),2.43(6H,s)ppm
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ8.51(1H,d, J = 7.5Hz),7.96(1H, d, J = 7.5Hz),7.76−7.63(2H,m),7.46(1H, d, J = 7.5Hz),7.38−7.22(6H,m),7.01(2H,d, J = 7.5Hz),4.50−4.45(2H,m),4.06−4.01(2H,m),3.82−3.77(2H,m),3.73−3.3.63(4H,m),3.57−3.52(2H,m),3.37(3H,s),2.50(6H,s),2.43(6H,s)ppm
(合成例7:例示化合物7の合成)
原料をジフェニルスルホキサイドから2,2’,4,4’−テトラメトキシジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例5と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率72%で得た。
1H NMR(300MHz,DMSO)δ8.39(1H, d, J = 7.3Hz),8.04(1H, d, J = 7.3Hz),7.85−7.72(2H,m),7.40(1H, d, J = 7.3Hz),7.28(1H, d, J = 7.3Hz),7.05−6.94(4H,m),6.82(2H, d, J = 7.3Hz),4.45−4.38(2H,m),3.99−3.91(2H,m),3.71−3.65(2H,m),3.59−3.48(4H,m),3.39−3.30(2H,m),3.20(3H,s)ppm
1H NMR(300MHz,DMSO)δ8.39(1H, d, J = 7.3Hz),8.04(1H, d, J = 7.3Hz),7.85−7.72(2H,m),7.40(1H, d, J = 7.3Hz),7.28(1H, d, J = 7.3Hz),7.05−6.94(4H,m),6.82(2H, d, J = 7.3Hz),4.45−4.38(2H,m),3.99−3.91(2H,m),3.71−3.65(2H,m),3.59−3.48(4H,m),3.39−3.30(2H,m),3.20(3H,s)ppm
(合成例8:例示化合物9の合成)
原料を4,4’−ジ{2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ}ジフェニルスルホキサイドからジフェニルスルホキサイドに、ジフェニルスルフィドからN−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシエチル]カルバゾールに変更した以外は合成例1と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率44%で得た。
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ8.56(1H,s),8.14(1H, d, J = 7.5Hz),8.84(1H, d, J = 7.5Hz),7.89−7.64(11H,m),7.59−7.51(2H,m),7.39−7.7.30(1H,m),4.60−4.51(2H,m),3.94−3.85(2H,m),3.56−3.3.38(8H,m),3.30(3H,m)ppm
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ8.56(1H,s),8.14(1H, d, J = 7.5Hz),8.84(1H, d, J = 7.5Hz),7.89−7.64(11H,m),7.59−7.51(2H,m),7.39−7.7.30(1H,m),4.60−4.51(2H,m),3.94−3.85(2H,m),3.56−3.3.38(8H,m),3.30(3H,m)ppm
(合成例9:例示化合物10の合成)
原料をジフェニルスルホキサイドから2,2’,4,4’−テトラメチルジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例9と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率48%で得た。
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ8.39(1H,s),8.12(1H, d, J = 7.5Hz),7.90(1H, d, J = 7.5Hz),7.65−7.57(3H,m),7.35−7.25(5H,m),6.97(2H, d, J = 7.5Hz),4.60(2H, t, J = 7.5Hz),3.94(2H, t, J = 7.5Hz),3.59−3.38(8H,m),3.30(3H,s),2.51(6H,s),2.45(6H,s)ppm
1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ8.39(1H,s),8.12(1H, d, J = 7.5Hz),7.90(1H, d, J = 7.5Hz),7.65−7.57(3H,m),7.35−7.25(5H,m),6.97(2H, d, J = 7.5Hz),4.60(2H, t, J = 7.5Hz),3.94(2H, t, J = 7.5Hz),3.59−3.38(8H,m),3.30(3H,s),2.51(6H,s),2.45(6H,s)ppm
(合成例10:例示化合物11の合成)
原料をジフェニルスルホキサイドから2,2’,4,4’−テトラメトキシジフェニルスルホキサイドに変更した以外は合成例9と同様に合成を行い、淡黄色油状の目的物を収率45%で得た。
1H NMR(300 MHz, DMSO)δ8.71(1H,s),8.24(1H, d, J = 7.5Hz),7.99(1H, d, J = 7.5 Hz),7.78(1H, d, J = 7.5Hz),7.64−7.55(2H,m),7.33(1H, t, J = 7.5 Hz),7.03−6.96(4H,m),6.85(2H, d, J = 7.5Hz),4.70−4.62(2H,m),3.95−3.79(14H,m),3.49−3.45(2H,m),3.39−3.19(8H,m),3.11(3H,s)ppm
1H NMR(300 MHz, DMSO)δ8.71(1H,s),8.24(1H, d, J = 7.5Hz),7.99(1H, d, J = 7.5 Hz),7.78(1H, d, J = 7.5Hz),7.64−7.55(2H,m),7.33(1H, t, J = 7.5 Hz),7.03−6.96(4H,m),6.85(2H, d, J = 7.5Hz),4.70−4.62(2H,m),3.95−3.79(14H,m),3.49−3.45(2H,m),3.39−3.19(8H,m),3.11(3H,s)ppm
(合成例11:例示化合物13の合成)
4,4’−ジプロポキシ−3−スルホン酸ジフェニルスルホキサイド3.0g、ジフェニルスルフィド1.21g、無水酢酸1.38gをジクロロメタン30mLに溶解し、そこへトリフルオロメタンスルホン酸2.4mLを滴下した。加熱還流下2時間反応後、反応液に水50mLを加えて目的物を水層に抽出した。水層を酢酸エチル50mLで3回洗浄し、水層の水をロータリーエバポレーターで留去した。得られた褐色油状の粗生成物をゲルろ過クロマトグラフィー(展開溶媒水)で精製し、淡黄色油状の目的物を収率28%で得た。
1H NMR(300 MHz, DMSO)δ7.80−7.48(11H,m),7.39(2H, d, J = 8.6Hz),7.28(4H, d, J = 8.6Hz),4.21(4H, t, J = 8.6Hz),2.59(4H, t, J = 8.6Hz),2.09−1.92(4H,m)ppm
1H NMR(300 MHz, DMSO)δ7.80−7.48(11H,m),7.39(2H, d, J = 8.6Hz),7.28(4H, d, J = 8.6Hz),4.21(4H, t, J = 8.6Hz),2.59(4H, t, J = 8.6Hz),2.09−1.92(4H,m)ppm
(合成例12:例示化合物14の合成)
例示化合物14(1.0g)を水20mLに溶解させ、そこへ水酸化ナトリウム0.05gを加えて室温で30分間攪拌後、ロータリーエバポレーターで水を留去して目的物を定量的に得た。化合物の構造はNMRとMSで確認した。
評価:
(1)溶解性(溶解試験A)
各光酸発生剤を一定量秤量(2・0g、1・0g、0.5g、0.2g、0.1g、0.05g)し、それをメタノール16.8gに溶解させた後に、水74g/イソプロピルアルコール16.8g/下記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。一日経時で析出物又はオイルアウトの発生しないロットを溶解していると判断した。下記表に、光酸発生剤の含有量を変えたときの他の成分の溶解試験Aにおける重量比(%)を示した。
(1)溶解性(溶解試験A)
各光酸発生剤を一定量秤量(2・0g、1・0g、0.5g、0.2g、0.1g、0.05g)し、それをメタノール16.8gに溶解させた後に、水74g/イソプロピルアルコール16.8g/下記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。一日経時で析出物又はオイルアウトの発生しないロットを溶解していると判断した。下記表に、光酸発生剤の含有量を変えたときの他の成分の溶解試験Aにおける重量比(%)を示した。
(2)溶解性(溶解試験B)
各光酸発生剤を一定量秤量(2・0g、1・0g、0.5g、0.2g、0.1g、0.05g)し、それをメタノール4.0gに溶解させた後に、水92.4g/イソプロピルアルコール6.4g/シクロヘキサノン0.8g/ポリビニルアルコール誘導体(1)2.0gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。一日経時で析出物又はオイルアウトの発生しないロットを溶解していると判断した。下記表に、光酸発生剤の含有量を変えたときの他の成分の溶解試験Bにおける重量比(%)を示した。
各光酸発生剤を一定量秤量(2・0g、1・0g、0.5g、0.2g、0.1g、0.05g)し、それをメタノール4.0gに溶解させた後に、水92.4g/イソプロピルアルコール6.4g/シクロヘキサノン0.8g/ポリビニルアルコール誘導体(1)2.0gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。一日経時で析出物又はオイルアウトの発生しないロットを溶解していると判断した。下記表に、光酸発生剤の含有量を変えたときの他の成分の溶解試験Bにおける重量比(%)を示した。
(3)表面偏在性測定
まず、以下のように配向膜付きフィルムをそれぞれ作製した。
比較化合物1(分子量520.61)を0.108g秤量し、それをメタノール16.8gに溶解させた後に、水74g/イソプロピルアルコール16.8g/上記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。このようにして得られた溶液をトリアセチルセルロースフイルム(富士フイルム社製、TD80)に14番バーでバー塗布し、乾燥機にて100℃で2分乾燥させ、光酸発生剤を含有する配向膜付きフィルムを得た。実施例に用いる化合物は比較化合物1と等モル(0.21mmol)量添加できるように重量を補正して添加した。
まず、以下のように配向膜付きフィルムをそれぞれ作製した。
比較化合物1(分子量520.61)を0.108g秤量し、それをメタノール16.8gに溶解させた後に、水74g/イソプロピルアルコール16.8g/上記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒に添加して室温で攪拌した。このようにして得られた溶液をトリアセチルセルロースフイルム(富士フイルム社製、TD80)に14番バーでバー塗布し、乾燥機にて100℃で2分乾燥させ、光酸発生剤を含有する配向膜付きフィルムを得た。実施例に用いる化合物は比較化合物1と等モル(0.21mmol)量添加できるように重量を補正して添加した。
X線光電子分光分析装置(島津製作所 ESCA−3400)を用いて配向膜付きフィルム表面のF/Cを測定した。この値が高いほど光酸発生剤の表面偏在性が高いことを示している。
(4)パターン形成速度
以下のように、パターン光学異方性層を有するパターン位相差フィルムを作製する際において、光学異方性層用塗布液を配向膜上に塗布し、乾燥させてパターン光学異方性層を形成する際の乾燥時間を以下の基準で評価した。
以下のように、パターン光学異方性層を有するパターン位相差フィルムを作製する際において、光学異方性層用塗布液を配向膜上に塗布し、乾燥させてパターン光学異方性層を形成する際の乾燥時間を以下の基準で評価した。
[ラビング配向膜付透明支持体Aの作製]
溶解試験A及びBで作製した感光性組成物を水74g/イソプロピルアルコール16.8g/上記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒を添加して室温で攪拌した。このようにして得られた塗布液を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、ラビング配向膜用塗布液として用いた。該塗布液をトリアセチルセルロースフイルム(富士フイルム社製、TD80)の表面に、14番バーで塗布を行い、100℃で1分間乾燥させた。得られた塗布膜に、透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスクを通して、空気下にて365nmにおける照度50mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を2秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第1の位相差領域用配向層を形成した。その後に、500rpmで一方向に1往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付支持体Aを作製した。
溶解試験A及びBで作製した感光性組成物を水74g/イソプロピルアルコール16.8g/上記構造のポリビニルアルコール誘導体(1)2.4gの混合溶媒を添加して室温で攪拌した。このようにして得られた塗布液を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、ラビング配向膜用塗布液として用いた。該塗布液をトリアセチルセルロースフイルム(富士フイルム社製、TD80)の表面に、14番バーで塗布を行い、100℃で1分間乾燥させた。得られた塗布膜に、透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスクを通して、空気下にて365nmにおける照度50mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を2秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第1の位相差領域用配向層を形成した。その後に、500rpmで一方向に1往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付支持体Aを作製した。
[パターン化された光学異方性層Aの作製]
下記の光学異方性層用組成物Aを調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液として用いた。該塗布液を塗布、膜面温度115℃でX秒間乾燥させた後、100℃まで冷却しさらに1分間乾燥した。60℃まで降温した後、空気下にて365nmにおける照度が50mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を20秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Aを形成した。マスク露光部分(第1の位相差領域)は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分(第2の位相差領域)は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層Aの膜厚は、1.0μmであった。
下記の光学異方性層用組成物Aを調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液として用いた。該塗布液を塗布、膜面温度115℃でX秒間乾燥させた後、100℃まで冷却しさらに1分間乾燥した。60℃まで降温した後、空気下にて365nmにおける照度が50mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を20秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Aを形成した。マスク露光部分(第1の位相差領域)は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分(第2の位相差領域)は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層Aの膜厚は、1.0μmであった。
<光学異方性層用組成物A>
ディスコティック液晶E−2 87質量部
配向膜界面配向剤(II−3) 0.43質量部
配向膜界面配向剤(II−4) 0.08質量部
空気界面配向剤(P−3) 0.17質量部
空気界面配向剤(P−4) 0.17質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 8.7質量部
メチルエチルケトン 400質量部
ディスコティック液晶E−2 87質量部
配向膜界面配向剤(II−3) 0.43質量部
配向膜界面配向剤(II−4) 0.08質量部
空気界面配向剤(P−3) 0.17質量部
空気界面配向剤(P−4) 0.17質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 8.7質量部
メチルエチルケトン 400質量部
A:乾燥時間Xが15秒以下
B:乾燥時間Xが15秒を超え30秒以下
C:乾燥時間Xが30秒を超え60秒以下
D:乾燥時間Xが90秒以上
B:乾燥時間Xが15秒を超え30秒以下
C:乾燥時間Xが30秒を超え60秒以下
D:乾燥時間Xが90秒以上
以上のことからわかる通り、本発明によって見出された水への溶解性の高い光酸発生剤を使用した実施例1〜12は、水への溶解性が低い光酸発生剤を使用した比較例1〜3と比較して、乾燥過程における物質移動により空気界面側に偏在する、すなわち表面偏在性が高いことがわかる。そのため光学異方性層の高速配向が可能になるという新しい知見を見出すことができた。本発明は、溶媒として水を用いることが出来るため、経済合理性に優れるのみならず、環境にも優しい。さらに高速配向が可能になる経済上の利点も得られることがわかる。
光酸発生剤である下記化合物1(0.24g)、及び下記に記す水溶性の多官能アクリルアミド1(0.48g)をメタノール16.8gに溶解させた後に、水74g/イソプロピルアルコール16.8g/下記構造のポリビニルアルコール誘導体1又はポリビニルアルコール誘導体2(2.4g)に添加して室温で攪拌した。該水系溶剤を孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、トリアセチルセルロース(富士フイルム社製、TD80)の表面に、14番バーで塗布を行い、100℃で1分間乾燥させた。得られた塗布膜に、透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスクを通して、空気下にて365nmにおける照度50mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を2秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させてパターン露光を実施して露光部分を架橋した。未露光部分を水洗することで、ゲル状の凹凸を支持体上に形成することができる。凹凸の測定は超高分解能非接触三次元表面形状計測システム(ニコン社製BW−A501)にて実施し、露光部と未露光部の最大膜厚差が300nm以上ある場合をAとし、100nm以上ある場合をBとし、10nm以下の場合をCとして判定した。
以上のことからわかる通り、本発明によって見出された水への溶解性の高い光酸発生剤を使用した実施例13〜16は、ラジカル発生剤としても機能することが示された。
Claims (14)
- 前記スルホニウム塩が、下記一般式(III)、(IV)、及び(V)のいずれかで表されるトリアリールスルホニウム塩である請求項1又は2に記載の光酸発生剤含有組成物。
- 50質量%以上の水と、光酸発生剤と、1.0質量%以上の質量平均分子量が10,000以上の高分子化合物とを含む感光性組成物。
- さらに、水溶性の増感剤を前記感光性組成物に対して0.1質量%以上含む請求項4に記載の感光性組成物。
- パターン配向膜形成用、レジスト形成用、又はコーティング材料形成用である、請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物。
- 請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物を硬化してなる硬化膜。
- 請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物を硬化してなるパターン配向膜。
- 請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物を支持体に適用する工程を含む、硬化膜の製造方法。
- さらに、露光する工程を含む、請求項10に記載の硬化膜の製造方法。
- 支持体と、前記支持体上に設けられた請求項4〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物を用いて形成したパターン配向膜と、前記パターン配向膜表面に設けられたパターン光学異方性層とを有するパターン位相差フィルム。
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-
2013
- 2013-04-08 JP JP2013080113A patent/JP2013234320A/ja active Pending
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