JP2015102801A - カラーフィルター保護膜用の熱硬化性樹脂組成物、及びそれを硬化してなる保護膜を備えるカラーフィルター - Google Patents
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Abstract
Description
(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、(C)成分を0.2重量部から5.0重量部含むことを特徴とするカラーフィルター保護膜用の熱硬化性樹脂組成物である。
(式中、Rfは一般式(2)または(3)で表される基である。また、R1は炭素原子数が1〜100の二価の飽和脂肪族炭化水素基である。nおよびpは互いに独立した1〜30の整数であり、mは0〜60の整数であり、nとm+pの割合が0.1<n/(m+p)<10.0であり、pとm+pの割合が、0<p/(m+p)≦1.0である。ただし、繰り返し単位の各基の順番は特定されない。)なお、本明細書中において「○〜△」の記載は「○以上、△以下」を意味する。
(A1)(a1)炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基又はオキセタニル基を有するモノマー10〜90重量部と、(a2)(a1)以外の炭素−炭素不飽和結合を有するモノマー10〜90重量部とからなる重量平均分子量3,000〜100,000であるエポキシ基又はオキセタニル基含有重合体と、
(A2)一分子中にエポキシ基を2個以上有する多官能エポキシ樹脂と
からなることが好ましい。
本発明のカラーフィルター保護膜用熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ基を有する樹脂(A)と、硬化剤(B)と、反応性含フッ素オリゴマー型のレベリング剤(C)と、を含む。
エポキシ基を有する樹脂(A)は、(A1)(a1)炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基又はオキセタニル基を有するモノマーと、(a2)(a1)以外の炭素−炭素不飽和結合を有するモノマーと、からなる重合体、及び(A2)一分子中にエポキシ基を2個以上有する多官能エポキシ樹脂からなる。
硬化剤(B)は、多価カルボン酸化合物のカルボキシル基がビニルエーテル化合物により潜在化、すなわちブロック化された多価カルボン酸ヘミアセタールエステルである。つまり、(b1)多価カルボン酸のカルボキシル基が(b2)ビニルエーテル化合物(ビニル基およびエーテル基含有化合物)によってブロック化されたビニルエーテルブロック多価カルボン酸である。
本発明のレベリング剤(C)は、下記一般式(1)で表される反応性含フッ素オリゴマー型のレベリング剤である。
(式中、Rfは一般式(2)または(3)で表される基である。また、R1は炭素原子数が1〜100の二価の飽和脂肪族炭化水素基である。nおよびpは互いに独立した1〜30の整数であり、mは0〜60の整数であり、nとm+pの割合が0.1<n/(m+p)<10.0であり、pとm+pの割合が、0<p/(m+p)≦1.0である。ただし、繰り返し単位の各基の順番は特定されない。)
本発明のカラーフィルター保護膜用熱硬化性樹脂組成物には、その製造の際に、目的に応じて様々な添加剤を加えることができる。その代表例がビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、スルフィドシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン等のシランカップリング剤、3級アミン類、イミダゾール類、有機リン系化合物、4級ホスホニウム塩類ジアザビシクロアルケン類、有機金属化合物類、4級アンモニウム塩類、ホウ素化合物、金属ハロゲン化物等の触媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、芳香族石油ナフサ、テトラリン、テレビン油、ソルベッソ(登録商標)#100(エクソン化学(株))ソルベッソ(登録商標)#150(エクソン化学(株))等の芳香族炭化水素;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸第二ブチル、酢酸アミル、モノメチルエーテル、酢酸メトキシブチル、エチルエトキシプロピオネート、3−メトキシ−3−メチル−1−ブチルアセテート等のエステルおよびエーテルエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、メシチルオキサイド、メチルイソアミルケトン、エチルブチルケトン、エチルアミルケトン、ジイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、ジイソプロピルケトン等のケトン類;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸エステル類;ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤;トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコール誘導体等の溶剤である。
本発明のカラーフィルター保護膜用熱硬化性樹脂組成物は、A成分及びB成分の合計100重量部中に、A成分を50〜90重量部、B成分を10〜50重量部含有し、A成分及びB成分の合計100重量部に対して、C成分を0.2〜5.0重量部含有することが好ましい。A成分が50重量部未満であり、B成分が50重量部を超えると、カルボン酸が過剰となり密着性が低下することがある。一方、A成分が90重量部を超え、B成分が10重量部未満であると、硬化不足により保護膜として求められる硬度が得られないことがある。C成分が0.2重量部未満であると保護膜用熱硬化性樹脂組成物塗工時に外観にムラが生じ、5.0重量部を超えてもムラが生じる。
本発明のカラーフィルターは、上記カラーフィルター保護膜用熱硬化性樹脂組成物を硬化させてなる硬化物の層を有する。カラーフィルター保護膜用熱硬化性組成物を硬化させてなる層は、保護膜と呼ばれている層であることが一般的であるが、当該保護膜に限定されず、カラーフィルターの他の層として構成されていてもよい。
<重合例−1:エポキシ基を有する重合体(a−1)の合成>
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロートを備えた容量500mLの4つ口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAを175重量部仕込み、攪拌しながら加熱して97℃に昇温した。次いで、97℃の温度でグリシジルメタクリレート(以下、GMA)122.4重量部、シクロヘキシルメタクリレート(以下、CHMA)15.6重量部、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、MPS)34.4重量部、日油(株)製の過酸化物系重合開始剤「パーヘキシルO(以下、PHO)」27.6重量部、およびPGMEA25重量部を予め均一混合したもの(滴下成分)を、2時間かけて滴下ロートより等速滴下した。滴下終了後、97℃の温度を5時間維持した後、反応を終了した。重量平均分子量(Mw)4,500のエポキシ基含有重合体(a−1)の50%PGMEA溶液を得た。
重合例−1と同様の方法でa−2〜9の重合体溶液を得た。各原料の仕込み比、反応温度、重量平均分子量を表1に示す。
表1中の略号は次の通りである。
GMA: グリシジルメタクリレート
CHMA: シクロヘキシルメタクリレート
MPS: メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
CHMI: シクロヘキシルマレイミド
St: スチレン
DCPMA: ジシクロペンタニルメタクリレート
M−100: 3、4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート
PHO: 過酸化物系重合開始剤 (商品名:「パーヘキシルO」)
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
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEA)26.0重量部、シクロヘキサントリカルボン酸(以下、CHTA)25.1重量部、t-ブチルビニルエーテル(以下、tBu−VE)48.9重量部を仕込み、攪拌しながら加熱し80℃に昇温した。次いで、温度を保ちながら攪拌し続け、混合物の酸価が2.0mgKOH/g以下になったところで反応を終了し、溶液の酸価1.1mgKOH/gの多価カルボン酸ヘミアセタールエステル(B)の60%PGMEA溶液を得た。
合成例−1と同様の方法でb−2〜5の化合物を得た。各原料の仕込み比、反応温度、酸価を表2に示す。
表2中の略号は次の通りである。
CHTA: シクロヘキサントリカルボン酸
TMA: トリメリット酸
tBu−VE: t-ブチルビニルエーテル
nPr−VE: n-プロピルビニルエーテル
iPr−VE: i-プロピルビニルエーテル
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
表3に示す配合量で溶解混合した実施例1−1〜1−3および2−1〜2−3、比較例1−1〜1−3及び2−1〜2−5のカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を、メンブレンフィルター(材質:PE、孔径:0.2μm)で濾過した後、更に中空系フィルター(材質:PP、孔径:0.02μm)で濾過した。その後、スピンコーター(型式1H−DX−2、ミカサ(株)製)により10cm角のガラス基板上に回転塗布した。塗布後、ガラス基板を90℃のクリーンオーブン中にて2分間乾燥処理後、230℃のクリーンオーブン中にて30分間加熱することにより膜厚1.5μmの硬化膜を得た。
表3、4中の略号は次の通りである。
EHPE−3150: 2,2-ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物 (ダイセル化学工業(株)製、商品名:「EHPE−3150」、エポキシ当量 179g/eq)
Ep−828: ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂 (三菱化学(株)製、商品名:「jER828EL」、エポキシ当量 190g/eq)
Ep−157: ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂 (三菱化学(株)製、商品名:「jER157S70」、エポキシ当量 210g/eq)
CG−500: フルオレン系エポキシ樹脂 (大阪ガスケミカル(株)製、商品名:「OGSOLCG−500」、エポキシ当量 311g/eq)
VG3101L: グリシジルエーテル型エポキシ樹脂 (三井化学(株)製、商品名:「テクモアVG3101L」、エポキシ当量 210g/eq)
Cel−2021p: 3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート (ダイセル化学工業(株)製、商品名:「セロキサイド2021P」、エポキシ当量 130g/eq)
650A: フッ素系レベリング剤 ((株)ネオス製、商品名:「フタージェント 650A」)
602A: フッ素系レベリング剤 ((株)ネオス製、商品名:「フタージェント 602A」)
BYK−307: シリコーン系レベリング剤 (ビックケミー・ジャパン(株)製、商品名:「BYK−307」)
F−477: フッ素系レベリング剤 (DIC(株)製、商品名:「メガファック F−477」)
BYK−355: アクリル系レベリング剤 (ビックケミー・ジャパン(株)製、商品名:「BYK−355」)
d−1: 3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
d−2: 3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン
d−3: 3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン
d−4: 3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
ZrOct: 2-エチルヘキシル酸ジルコニル (日本化学産業(株)製、商品名:「ニッカオクチックスジルコニウム 10%(K)」)
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
EEP: エチルエトキシプロピオネート
BCA: ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート
EDM: ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
MMBA: 3−メトキシ−3−メチル−1−ブチルアセテート
<重量平均分子量>
重量平均分子量(Mw)は、東ソー(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8220GPCを用いて、カラムとして昭和電工(株)製SHODEX K−801を用い、THFを溶離液とし、RI検出器により測定してポリスチレン換算により求めた。
0.1N・KOHエタノール溶液で滴定し、算出した。
硬化膜を作製したガラス基板を、UV洗浄装置(岩崎電気株式会社製 アイ UV−オゾン洗浄装置)を用いて照射量250mJ/cm2となるよう、UV−オゾン洗浄を行って評価用サンプルを得た。この評価用サンプル表面に対する水1μlの接触角を接触角測定装置(協和界面化学株式会社製DropMasterR500)で測定した。
判定基準は次の通りである。
水接触角X(°)が、
X≦70:○
70<X:×である。
外観観察用のCr蒸着ガラスに塗工した硬化膜をナトリウムランプ下で観察することで、外観の評価を行った。
判定基準は次の通りである。
○:ムラが観察されない。
×:ムラが観察される。
本願の目的に供するには「○」が必要である。
耐熱透明性の評価として、透過率を測定した。硬化膜を作製したガラス基板を、UV洗浄装置(岩崎電気株式会社製アイUV−オゾン洗浄装置)を用いて硬化膜表面の水接触角が65〜70°以下となるようUV−オゾン洗浄を行った後、クリーンオーブンを用いて230℃で60分間加熱することで評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを紫外-可視光分光光度計((株)島津製作所製UV−3700)を用いて波長380nm〜800nmまでスキャンし、光線透過率を測定した。
判定基準は次の通りである。
波長380nmの光線透過率Y(%)が、
Y<95:×
95≦Y:○である。
Claims (4)
- エポキシ基を有する樹脂(A)と、硬化剤(B)と、下記一般式(1)で表される反応性含フッ素オリゴマー型のレベリング剤(C)と、を含み、
(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、(C)成分を0.2重量部から5.0重量部含むことを特徴とするカラーフィルター保護膜用の熱硬化性樹脂組成物。
(式中、Rfは一般式(2)または(3)で表される基である。また、R1は炭素原子数が1〜100の二価の飽和脂肪族炭化水素基である。nおよびpは互いに独立した1〜30の整数であり、mは0〜60の整数であり、nとm+pの割合が0.1<n/(m+p)<10.0であり、pとm+pの割合が、0<p/(m+p)≦1.0である。ただし、繰り返し単位の各基の順番は特定されない。) - 硬化剤(B)が、多価カルボン酸化合物のカルボキシル基がビニルエーテル化合物によりヘミアセタールエステルとしてブロック化された、多価カルボン酸ヘミアセタールエステルである請求項1に記載のカラーフィルター保護膜用の熱硬化性樹脂組成物。
- エポキシ基を有する樹脂(A)が
(A1)(a1)炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基又はオキセタニル基を有するモノマー10〜90重量部と、(a2)(a1)以外の炭素−炭素不飽和結合を有するモノマー10〜90重量部とからなる重量平均分子量3,000〜100,000であるエポキシ基又はオキセタニル基含有重合体と、
(A2)一分子中にエポキシ基を2個以上有する多官能エポキシ樹脂と
からなる請求項1または2に記載のカラーフィルター保護膜用の熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から3のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物を硬化させてなる保護膜を有するカラーフィルター。
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