JP2016074759A - 硬化性樹脂組成物及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても充分な密着性を安定して発現できる硬化物を与える硬化性樹脂組成物を提供する。また、このような硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜、並びに、該硬化膜を有することで高性能化を実現し得る表示装置用部材及び表示装置も提供する。【解決手段】アルカリ可溶性樹脂及びカップリング剤を含む硬化性樹脂組成物であって、該アルカリ可溶性樹脂は、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を含み、該カップリング剤は、アミノ基含有カップリング剤を含む硬化性樹脂組成物。【選択図】 なし
Description
本発明は、硬化性樹脂組成物及びその用途に関する。より詳しくは、各種表示装置の構成部材等に有用な硬化性樹脂組成物、それを用いた硬化膜、表示装置用部材及び表示装置に関する。
熱や活性エネルギー線によって硬化しうる硬化性樹脂組成物は、例えば、液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に代表される各種表示装置の構成部材等への適用が種々検討されている。例えば、静電容量方式のタッチパネル式表示装置は、一般に、基板上にITO等の透明導電膜が形成され、更に透明導電膜を保護するための保護膜又は絶縁膜が形成された構造からなるが、保護膜や絶縁膜等の構成部材には、通常、透明導電膜や基板等との密着性や現像性に優れていることが求められている。その他、製造段階で高温環境下に晒されることが多い点から、高温暴露後も密着性を安定的に発揮できることも求められている。従来の硬化性樹脂組成物としては、例えば、特許文献1〜3に記載の組成物が開発されている。
上述したように硬化性樹脂組成物の硬化物には、優れた密着性や現像性を発現するとともに、高温暴露後も充分な密着性を安定的に発揮できることが要望されている。そして近年では、表示装置等の技術の進歩に伴い、使用される各部材に対しても更に高度な性能が強く要望されているが、これらのニーズに充分に対応できる硬化性樹脂組成物はまだ開発されていない。例えば、特許文献1〜3の組成物では、高温暴露後においても優れた密着性を発揮できるようにするための工夫の余地があった。また、最近では、各種部材に外部からの衝撃に耐えうる強度をもたせるため、基板に強化ガラスを使用することがあるが、高温暴露後においても強化ガラスに対して優れた密着性を発揮できるような硬化性樹脂組成物は、まだ提案されていない。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても充分な密着性を安定して発現できる硬化物を与える硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、このような硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜、並びに、該硬化膜を有することで高性能化を実現し得る表示装置用部材及び表示装置を提供することも目的とする。
本発明者等は、硬化性樹脂組成物について種々検討するうち、アルカリ可溶性樹脂及びカップリング剤を含む組成物とし、更に、アルカリ可溶性樹脂として、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を少なくとも含み、カップリング剤としてアミノ基含有カップリング剤を少なくとも含む組成物とすると、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても充分な密着性を安定して発現できる硬化物が得られることを見いだした。この硬化物は、表面硬度が高く、しかも強化ガラスに対する密着性に特に優れるものである。そして、アルカリ可溶性樹脂(A)として側鎖にエチレン性不飽和基を有するものを用いると、極めて高い表面硬度を有する硬化物が得られること、及び、アルカリ可溶性樹脂として更に所定のアルカリ可溶性樹脂(B)を含むものとすると、硬化物が電気特性に格段に優れたものとなることも見いだした。また、このような硬化性樹脂組成物は、タッチパネル式表示装置やカラーフィルター等に使用される保護膜又は絶縁膜形成用の樹脂組成物として特に好適であり、これから形成される硬化膜、表示装置用部材及び表示装置は、近年の高性能化・高精細化の要望に充分に対応できるものとなることも見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、アルカリ可溶性樹脂及びカップリング剤を含む硬化性樹脂組成物であって、該アルカリ可溶性樹脂は、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を含み、
該カップリング剤は、アミノ基含有カップリング剤を含む硬化性樹脂組成物である。
本発明はまた、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜でもある。
本発明は更に、上記硬化膜を有する表示装置用部材でもある。
本発明はそして、上記硬化膜を有する表示装置でもある。
以下に本発明を詳述する。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も本発明の好ましい形態である。
該カップリング剤は、アミノ基含有カップリング剤を含む硬化性樹脂組成物である。
本発明はまた、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜でもある。
本発明は更に、上記硬化膜を有する表示装置用部材でもある。
本発明はそして、上記硬化膜を有する表示装置でもある。
以下に本発明を詳述する。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も本発明の好ましい形態である。
〔硬化性樹脂組成物〕
本発明の硬化性樹脂組成物(単に樹脂組成物とも称す)は、アルカリ可溶性樹脂と、アミノ基含有カップリング剤とを含むが、必要に応じ、更に他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよい。各含有成分は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物(単に樹脂組成物とも称す)は、アルカリ可溶性樹脂と、アミノ基含有カップリング剤とを含むが、必要に応じ、更に他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよい。各含有成分は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。
本明細書中、「固形分総量」とは、硬化物を形成する成分(硬化物の形成時に揮発する溶媒等を除く成分)の総量を意味する。具体的には、アルカリ可溶性樹脂(固形分)と、カップリング剤と、更に重合性化合物及び/又は無機微粒子を含む場合は該成分と、の合計質量(固形分質量)を意味する。
<アルカリ可溶性樹脂>
本発明の硬化性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂として、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を含む。このようなアルカリ可溶性樹脂の総量(アルカリ可溶性樹脂(A)と、必要に応じて更に含んでもよい他のアルカリ可溶性樹脂と、の合計量)は、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、5質量%以上であることが好ましく、また、70質量%以下であることが好適である。このような範囲にあることで、本発明の効果をより顕著に奏することが可能となる。より好ましくは10〜65質量%、更に好ましくは15〜60質量%、特に好ましくは15〜50質量%である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂として、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を含む。このようなアルカリ可溶性樹脂の総量(アルカリ可溶性樹脂(A)と、必要に応じて更に含んでもよい他のアルカリ可溶性樹脂と、の合計量)は、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、5質量%以上であることが好ましく、また、70質量%以下であることが好適である。このような範囲にあることで、本発明の効果をより顕著に奏することが可能となる。より好ましくは10〜65質量%、更に好ましくは15〜60質量%、特に好ましくは15〜50質量%である。
以下に、アルカリ可溶性樹脂(A)の好ましい形態を説明する。
(i)アルカリ可溶性樹脂(A)
アルカリ可溶性樹脂(A)は、主鎖に環構造を有する樹脂(重合体)である。アルカリ可溶性樹脂(A)として主鎖に環構造を有する重合体を用いると、耐熱性や表面硬度、密着性により優れ、また、高温暴露後の経時変化がより抑制されて各種物性(特に強化ガラスに対する密着性)をより一層安定して発現できる硬化物を得ることができる。
(i)アルカリ可溶性樹脂(A)
アルカリ可溶性樹脂(A)は、主鎖に環構造を有する樹脂(重合体)である。アルカリ可溶性樹脂(A)として主鎖に環構造を有する重合体を用いると、耐熱性や表面硬度、密着性により優れ、また、高温暴露後の経時変化がより抑制されて各種物性(特に強化ガラスに対する密着性)をより一層安定して発現できる硬化物を得ることができる。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、アルカリ可溶性を示す樹脂(重合体)である。中でも、分子内に酸基を有する重合体(酸基含有重合体とも称す)であることが好ましい。酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボン酸無水物基、リン酸基、スルホン酸基等、アルカリ水と中和反応する官能基が挙げられ、これらの1種のみを有していてもよいし、2種以上有していてもよい。中でも、カルボキシル基やカルボン酸無水物基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)の酸価(AV)としては特に限定されないが、例えば、20mgKOH/g以上、300mgKOH/g未満であることが好適である。これにより、より充分なアルカリ可溶性が発現され、現像性により優れる硬化物を得ることが可能になる。より好ましくは30mgKOH/g以上、更に好ましくは40mgKOH/g以上である。また、250mgKOH/g以下がより好ましく、更に好ましくは230mgKOH/g以下、特に好ましくは210mgKOH/g以下である。特に210mgKOH/g以下であると、硬化物の硬化性がより良好なものとなり、また、例えば、電気特性も良好なものとなる。より一層好ましくは200mgKOH/g以下、最も好ましくは150mgKOH/g以下である。
本明細書中、重合体の酸価は、後述する実施例に記載の方法により重合体溶液の酸価を測定した後、溶液の酸価と溶液の固形分とから、固形分あたりの酸価を計算することで求めることができる。重合体溶液の固形分は、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
本明細書中、重合体の酸価は、後述する実施例に記載の方法により重合体溶液の酸価を測定した後、溶液の酸価と溶液の固形分とから、固形分あたりの酸価を計算することで求めることができる。重合体溶液の固形分は、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、例えば、5000以上であることが好ましい。これにより、硬化物の現像性や表面硬度を高めることができる。より好ましくは7000以上であり、更に好ましくは1万以上である。理由は定かではないが、重量平均分子量が1万以上のものを用いると、現像時にパターンエッジ上に多官能(メタ)アクリレート化合物が残存することがより一層充分に抑制されるため、パターンエッジが直角(四角)に近づく、すなわち現像性が著しく向上されることになる。また、このようなアルカリ可溶性樹脂(A)を用いると、硬化物の表面硬度がより向上され、しかも高温環境下に晒された後においても各種の優れた物性をより安定して発揮することもできる。更に好ましくは11000以上、特に好ましくは11500以上、最も好ましくは12000以上である。また、粘性等の観点から、25万以下であることが好ましい。より好ましくは10万以下、更に好ましくは5万以下、特に好ましくは3万以下、最も好ましくは2万以下である。
なお、アルカリ可溶性樹脂が高分子量である場合、酸価が高い方が現像されやすくなる。
本明細書中、重量平均分子量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、アルカリ可溶性樹脂が高分子量である場合、酸価が高い方が現像されやすくなる。
本明細書中、重量平均分子量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、例えば、酸基及び重合性二重結合を有する単量体を含む単量体成分を重合して得られる重合体(ベースポリマーとも称す)や、後述するように、当該ベースポリマーに、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物を反応させて得られる重合体(側鎖にエチレン性不飽和基を有する重合体、又は、側鎖二重結合含有重合体とも称す)が好適である。より好ましくは、後者の、側鎖にエチレン性不飽和基を有する重合体(側鎖二重結合含有重合体)である。これにより、硬化性樹脂組成物の硬化性がより高められ、密着性や表面硬度により一層優れた硬化物を得ることができる。このように上記アルカリ可溶性樹脂(A)が、側鎖にエチレン性不飽和基を有する形態は、本発明の好適な形態の1つである。
各単量体は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。
各単量体は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。
ここで、上記ベースポリマーを形成する単量体成分は、酸基及び重合性二重結合を有する単量体とともに、重合体の主鎖骨格に環構造を導入し得る単量体を1種又は2種以上含むことが好適である。すなわち上記アルカリ可溶性樹脂(A)として好ましくは、酸基及び重合性二重結合を有する単量体と、重合体の主鎖骨格に環構造を導入し得る単量体とを含む単量体成分を重合することにより得られる重合体(ベースポリマー)、又は、当該ベースポリマーに、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物を反応させて得られる重合体(側鎖二重結合含有重合体)である。
上記酸基及び重合性二重結合を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和多価カルボン酸類;コハク酸モノ(2−アクリロイルオキシエチル)、コハク酸モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)等の不飽和基とカルボキシル基との間が鎖延長されている不飽和モノカルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物類;ライトエステルP−1M(共栄社化学製)等のリン酸基含有不飽和化合物;等が挙げられる。これらの中でも、汎用性、入手性等の観点から、カルボン酸系単量体(不飽和モノカルボン酸類、不飽和多価カルボン酸類、不飽和酸無水物類)を用いることが好適である。より好ましくは、反応性、アルカリ可溶性等の点で、不飽和モノカルボン酸類を用いることであり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸(すなわちアクリル酸及び/又はメタクリル酸)であり、このうち特に好ましくはメタクリル酸である。
上記ベースポリマー成分(ベースポリマーを形成する単量体成分)中の酸基及び重合性二重結合を有する単量体の含有割合は、例えば、ベースポリマー成分100質量%に対し、5質量%以上であることが好ましい。これにより、アルカリに対する溶解性がより充分となり、例えば、現像性が必要とされる用途に更に有用な硬化性樹脂組成物となる。また、高温暴露後においても硬化物の優れた外観や密着性等をより維持できる点で、85質量%以下であることが好ましい。より好ましくは10〜80質量%、更に好ましくは15〜75質量%である。
上記重合体の主鎖骨格に環構造を導入し得る単量体としては、例えば、分子内に二重結合含有環構造を有する単量体や、環化重合して環構造を主鎖に有する重合体を形成する単量体等が挙げられる。このような単量体として具体的には、N置換マレイミド系単量体、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体、及び、α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好適である。このように上記アルカリ可溶性樹脂(A)が、N置換マレイミド系単量体単位、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体単位、及び/又は、α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体単位を有する重合体である形態は、本発明の好適な形態の1つである。
特に、N置換マレイミド系単量体単位、及び/又は、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体単位を含む樹脂は、耐熱性や分散性(例えば、色材分散性)、硬度等がより向上された硬化膜を与えることが可能になる。また、α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体単位を含む樹脂は、密着性、硬化性、乾燥再溶解性等の製版性に寄与する性能や、色材分散性、耐熱性、透明性等がより向上された硬化膜を与えることが可能になる。
上述の単量体単位を含む樹脂(重合体)とは、例えば、単量体の重合反応や架橋反応によって当該単量体由来の構成単位を含む樹脂を意味する。
上述の単量体単位を含む樹脂(重合体)とは、例えば、単量体の重合反応や架橋反応によって当該単量体由来の構成単位を含む樹脂を意味する。
上記N置換マレイミド系単量体としては、例えば、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−ナフチルマレイミド等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。中でも、着色の少なさや分散性に優れる点で、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミドが好ましく、特にN−ベンジルマレイミドが好適である。
上記N−ベンジルマレイミドとしては、例えば、ベンジルマレイミド;p−メチルベンジルマレイミド、p−ブチルベンジルマレイミド等のアルキル置換ベンジルマレイミド;p−ヒドロキシベンジルマレイミド等のフェノール性水酸基置換ベンジルマレイミド;o−クロロベンジルマレイミド、o−ジクロロベンジルマレイミド、p−ジクロロベンジルマレイミド等のハロゲン置換ベンジルマレイミド;等が挙げられる。
上記ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体としては、例えば、着色の少なさや分散性、工業的入手の容易さ等の観点から、ジメチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート等を用いることが好適である。
上記α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体としては、例えば、α−アリルオキシメチルアクリル酸、α−アリルオキシメチルアクリル酸メチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸エチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−プロピル、α−アリルオキシメチルアクリル酸i−プロピル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸t−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸t−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ネオペンチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−ヘキシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−ヘキシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−ヘプチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−オクチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−オクチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸t−オクチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸2−エチルヘキシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸カプリル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ノニル、α−アリルオキシメチルアクリル酸デシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ウンデシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ラウリル、α−アリルオキシメチルアクリル酸トリデシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ミリスチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ペンタデシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸セチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ヘプタデシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ステアリル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ノナデシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸エイコシル、α−アリルオキシメチルアクリル酸セリル、α−アリルオキシメチルアクリル酸メリシル等の鎖状飽和炭化水素基含有α−(アリルオキシメチル)アクリレートが好ましい。その他、アルキル−(α−メタリルオキシメチル)アクリレート系単量体等も好ましい。中でも、α−アリルオキシメチルアクリル酸メチル(α−(アリルオキシメチル)メチルアクリレートとも称す)が特に好適である。
上記α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体は、例えば、国際公開第2010/114077号パンフレットに開示されている製造方法により製造することができる。
上記重合体の主鎖骨格に環構造を導入し得る単量体の含有割合(2種以上用いる場合はその合計の割合)は、例えば、上記ベースポリマー成分100質量%に対し、1〜40質量%であることが好ましい。この範囲にあると、耐熱性や分散性、表面硬度等がより向上された硬化膜を得ることが可能になる。中でも特に、N置換マレイミド系単量体、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体、及び/又は、α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体の含有割合(2種以上用いる場合はその合計の割合)が、上記ベースポリマー成分(ベースポリマーを形成する単量体成分)100質量%に対して1〜40質量%であることが好ましい。これらの単量体成分に由来する主鎖環構造の含有量が増加すると、密着性が向上する傾向にある。また、N置換マレイミド系単量体の添加量をより増加させると、硬度の点でより優れる硬化物が得られ、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体を用いることにより、耐熱着色性の点でより優れる硬化物が得られる。なお、N置換マレイミド系単量体の含有割合が多すぎると、現像速度がより適切なものとはならないことがある。
上記N置換マレイミド系単量体、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体及び/又はα−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体の含有割合としてより好ましくは2〜40質量%、更に好ましくは3〜35質量%である。
上記N置換マレイミド系単量体、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体及び/又はα−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体の含有割合としてより好ましくは2〜40質量%、更に好ましくは3〜35質量%である。
上記単量体成分はまた、必要に応じ、他の単量体として、上述した単量体には該当しないその他の(メタ)アクリル酸エステル系単量体や、芳香族ビニル系単量体等の1種又は2種以上を用いることができる。
上記その他の(メタ)アクリル酸エステル系単量体とは、ジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体、及び、α−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル系単量体を意味する。
具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸s−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸s−アミル、(メタ)アクリル酸t−アミル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸β−メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸β−エチルグリシジル、(メタ)アクリル酸(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エチル等の他、1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカ−2−イルメタアクリル酸、(メタ)アクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリルアクリレート、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、アルコキシ化フェニルフェノール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸s−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸s−アミル、(メタ)アクリル酸t−アミル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸β−メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸β−エチルグリシジル、(メタ)アクリル酸(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エチル等の他、1,4−ジオキサスピロ[4,5]デカ−2−イルメタアクリル酸、(メタ)アクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリルアクリレート、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、アルコキシ化フェニルフェノール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の中でも、耐熱性が優れる点で、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、アルコキシ化フェニルフェノール(メタ)アクリレートを用いることが好適である。より好ましくは、耐熱性、密着性、現像性が優れる点で、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、及び/又は、アルコキシ化フェニルフェノール(メタ)アクリレートを用いることである。
上記芳香族ビニル系単量体としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、メトキシスチレン等が挙げられる。中でも、樹脂の耐熱着色性や耐熱分解性の点で、スチレン、ビニルトルエンが好適である。
上記その他の(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び/又は芳香族ビニル系単量体の含有割合(2種以上用いる場合はその合計の割合)は、例えば、上記ベースポリマー成分100質量%に対し、1〜80質量%であることが好適である。この範囲にあると、耐熱着色性やアルカリ可溶性により優れる硬化物を得ることができる。より好ましくは5〜75質量%、更に好ましくは10〜70質量%である。
上記他の単量体としてはまた、例えば、特開2013−227485号公報〔0051〕に例示された、(メタ)アクリルアミド類;重合体分子鎖の片末端に(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー類;共役ジエン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類;N−ビニル化合物類;不飽和イソシアネート類;等の1種又は2種以上を用いることもできる。その含有割合は、上記ベースポリマー成分100質量%中、20質量%以下とすることが好適である。
ここで、硬化物の電気特性をより向上させる観点からは、上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、水酸基等の親水性基を有しないことが好適である。したがって、上記アルカリ可溶性樹脂(A)を得るために共重合される単量体成分には、親水性基を有する単量体(例えば、水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル等)をできるだけ含まないことが好ましい。具体的には、親水性基を有する単量体の含有割合は、上記ベースポリマー成分100質量%中、20質量%以下とすることが好適である。
なお、電気特性が良好な硬化物(硬化膜)を有する表示装置用部材では、例えば、静電容量式のタッチパネルを有する表示装置画面をタッチ入力する際の高精細化が可能となる。静電容量式のタッチパネルとは、タッチパネルのウインドウにユーザの指が接触すると、指とタッチパネルの(透明)電極との間でキャパシタンスが形成され、これに伴う静電容量の変化によってタッチされた位置を検出するものである。したがって、硬化膜が形成された様々な部分の電気特性を向上させることで表示装置の高性能化を図ることができる。
上記単量体成分を重合する方法としては、バルク重合、溶液重合、乳化重合等の通常用いられる手法を用いることができ、目的、用途に応じて適宜選択すればよい。中でも、溶液重合が、工業的に有利で、分子量等の構造調整も容易であるため好適である。また、上記単量体成分の重合機構は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合等の機構に基づいた重合方法を用いることができるが、ラジカル重合機構に基づく重合方法が、工業的にも有利であるため好ましい。
上記重合反応の好ましい形態は、特開2013−227485号公報〔0053〕〜〔0065〕に記載のとおりである。なお、重合時間は、1〜8時間が好ましく、より好ましくは1〜5時間、更に好ましくは2〜4時間である。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、上述したようにして得られるベースポリマーに、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物を反応させて得られる重合体であることが好適であるが、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物における重合性二重結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、メタリル基等が挙げられ、当該化合物として、これらの1種又は2種以上を有するものが好適である。中でも、反応性の点で、(メタ)アクリロイル基が好ましい。また、酸基と結合し得る官能基としては、例えば、ヒドロキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基等が挙げられ、当該化合物として、これらの1種又は2種以上を有するものが好適である。中でも、変成処理反応の速さ、耐熱性、分散性の点から、エポキシ基(グリシジル基を含む)が好ましい。
上記酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸β−メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸β−エチルグリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル、ビニルシクロヘキセンオキシド等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。中でも、エポキシ基及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(単量体)を用いることが好適である。
上記酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物の使用量(配合割合)はまた、ベースポリマーを構成する酸基及び重合性二重結合を有する単量体(これを「単量体x」とする)のカルボン酸に付加させた、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物(これを「化合物y」とする)の配合割合(質量%)、すなわち「{化合物yのモル量(mol)/単量体xのモル量(mol)}×{単量体xの配合割合(質量%)}」で求められ、50質量%以下となるように設定することが好適である。これにより、密着性がより良好な硬化物を得ることができる。より好ましくは50質量%未満であり、これにより、密着性及び耐光密着性により優れた硬化物を得ることができる。更に好ましくは45質量%以下、特に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは35質量%以下である。また3質量%以上であることが好適である。より好ましくは5質量%以上である。
ここでの「単量体xの配合割合(質量%)」とは、ベースポリマー成分(ベースポリマーを形成する単量体成分)の総量を100質量%としたときの、単量体xの配合量(質量%)を意味する。
ここでの「単量体xの配合割合(質量%)」とは、ベースポリマー成分(ベースポリマーを形成する単量体成分)の総量を100質量%としたときの、単量体xの配合量(質量%)を意味する。
なお、例えば、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物(化合物y)としてGMA(メタクリル酸グリシジル)を用い、酸基及び重合性二重結合を有する単量体(単量体x)としてMAA(メタクリル酸)を用いた場合、上記でいう「酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物の配合割合(質量%)」とは、付加させたGMAをMAA質量換算した質量%を意味し、「{GMAのモル量(mol)/MAAのモル量(mol)}×MAA配合割合(質量%)」により求められる。この数値が、上記の好ましい範囲内にあることが好適である。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、例えば、上記ベースポリマー成分と、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物とを反応させる際に、該ベースポリマー成分の酸基(好ましくはカルボキシル基)の量を、該酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物の量より過剰にする方法;上記ベースポリマー成分と、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物とを反応させた後に、更に多塩基酸無水物基を有する化合物を反応させる方法;等の手法を用いて製造することが好ましい。具体的には、特開2013−227485号公報〔0069〕〜〔0076〕に記載された方法により製造することが好適である。
上記アルカリ可溶性樹脂(A)は、エチレン性不飽和基の当量、すなわち二重結合当量が200〜1万であることが好ましい。これにより、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。中でも、400〜5000であることがより好ましい。これにより、例えば、密着性及び表面硬度もより向上される。下限値として更に好ましくは450以上、特に好ましくは500以上であり、また、上限値としてより好ましくは4000以下、更に好ましくは3000以下、特に好ましくは2000以下、最も好ましくは1500以下である。このように上記アルカリ可溶性樹脂(A)の二重結合当量が500〜1500である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
二重結合当量とは、重合体の二重結合1molあたりの重合体溶液の固形分の質量(g)である。ここでいう重合体溶液の固形分の質量とは、例えば、上記ベースポリマー成分の質量と、酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物の質量と、連鎖移動剤の質量とを合計したものである。重合体溶液の固形分の質量を重合体の二重結合量で除することにより、求めることが可能である。重合体の二重結合量は、投入した酸基と、結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物との量から求めることができる。
(ii)アルカリ可溶性樹脂(B)
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、必要に応じて(例えば、より一層高い表面硬度や電気特性等が求められる用途に用いる場合等)、更に、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られ、かつ側鎖にエチレン性不飽和基を有しないアルカリ可溶性樹脂(B)(アルカリ可溶性樹脂(B)とも称す)を含むことが好ましい。アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂(A)とアルカリ可溶性樹脂(B)との少なくとも2種を用いると、より一層充分な表面硬度を有するとともに、極めて電気特性が良好な硬化物を与えることができる。このように上記アルカリ可溶性樹脂が、更に、側鎖にエチレン性不飽和基を有しないアルカリ可溶性樹脂(B)を含み、該アルカリ可溶性樹脂(B)は、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られる形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、必要に応じて(例えば、より一層高い表面硬度や電気特性等が求められる用途に用いる場合等)、更に、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られ、かつ側鎖にエチレン性不飽和基を有しないアルカリ可溶性樹脂(B)(アルカリ可溶性樹脂(B)とも称す)を含むことが好ましい。アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂(A)とアルカリ可溶性樹脂(B)との少なくとも2種を用いると、より一層充分な表面硬度を有するとともに、極めて電気特性が良好な硬化物を与えることができる。このように上記アルカリ可溶性樹脂が、更に、側鎖にエチレン性不飽和基を有しないアルカリ可溶性樹脂(B)を含み、該アルカリ可溶性樹脂(B)は、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られる形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)は、アルカリ可溶性を示し、側鎖にエチレン性不飽和基を有しない樹脂(重合体)であって、かつ芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られるものである。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)を形成する単量体成分は、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む限り、必要に応じて、これらの化合物と共重合し得る他の単量体を更に含んでいてもよい。これら各単量体は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。他の単量体の含有割合は、単量体成分の総量100質量%中、10〜50質量%であることが好ましい。なお、アルカリ可溶性樹脂(B)として、市販品を用いてもよい。
上記芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン;メチルスチレン(ビニルトルエン)、エチルスチレン、プロピルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ジメチルスチレン、ジエチルスチレン等のアルキル置換スチレン;メトキシスチレン、エトキシスチレン、プロポキシスチレン、ブトキシスチレン等のアルコキシ置換スチレン;ビニルビフェニル、ベンジルスチレン等の芳香族基置換スチレン;クロロスチレン、フルオロスチレン、ブロモスチレン、クロロ−メチルスチレン等のハロゲン置換スチレン;ビニル安息香酸、スチレンスルホン酸等の酸置換スチレン;等のスチレン系化合物の他、ビニルナフタレンや、ビニルアントラセン等が挙げられる。これらの中でも、スチレン系化合物が好適であり、より好ましくはスチレンである。
上記無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物としては、例えば、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物、シトラコン酸無水物、2,3−ジメチルマレイン酸無水物等の他、これらの加水分解物が挙げられる。なお、無水マレイン酸誘導体の好ましい形態を化学式で表すと、下記一般式(a)で表すことができる。
上記式(a)中、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子若しくは炭化水素基を表すか、又は、R1とR2とが、直接若しくは炭化水素鎖を介して結合していてもよい。炭化水素基は、炭素数1〜10の炭化水素基であることが好ましく、また、アルキル基又はフェニル基であることが好ましい。アルキル基の炭素数は1〜6であることがより好ましい。炭化水素鎖は、炭素数1〜10のアルキル鎖であることが好ましく、アルキル鎖の炭素数は1〜6であることがより好ましい。R1及びR2として特に好ましくは、R1及びR2の両方が水素原子を表す形態である。
上記単量体成分において、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物との含有割合は、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物の総量100モル%に対し、芳香族ビニル化合物が、10〜500モル%であることが好適である。より好ましくは50〜400モル%である。
上記単量体成分の重合方法は特に限定されず、通常の手法で行えばよい。また、重合後に、必要に応じ、アルコール等を用いてエステル化反応を行ってもよいし、ナトリウム塩等の金属塩や、アンモニウム塩等を用いて中和反応を行ってもよい。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)として特に好ましくは、下記式(1)で表される構成単位(構成単位(1)とも称す)と、下記式(2)で表される構成単位(構成単位(2)とも称す)とを有する形態である。これにより、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。
式中、Aは、置換基を有していてもよいフェニル基を表す。R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子若しくは炭化水素基を表すか、又は、R1とR2とが、直接若しくは炭化水素鎖を介して結合していてもよい。R3及びR4は、同一又は異なって、OR5基若しくはNR6R7基を表すか、又は、R3とR4とが結合して無水環を形成していてもよい。R5、R6及びR7は、同一又は異なって、水素原子、金属原子、又は、置換基、エーテル結合及び/若しくはエステル結合を有していてもよい炭化水素基を表す。但し、R3とR4とは、同時に金属原子を含まない。
上記式(1)中、Aは、置換基を有していてもよいフェニル基を表す。置換基は、特に限定されず、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜12のアラルキル基、ハロゲン原子等の1種又は2種以上が挙げられる。
上記式(2)中、R1及びR2は、上記式(a)中の当該記号と同様である。
また、R3、R4が表し得るOR5基及びNR6R7基において、R5、R6及びR7は、同一又は異なって、水素原子を表すか、金属原子を表すか、又は、置換基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有していてもよい炭化水素基を表す。炭化水素基は、炭素数1〜18の炭化水素基であることが好ましく、また、アルキル基又はフェニル基であることが好ましい。該アルキル基の炭素数は、1〜18であることが好ましく、より好ましくは1〜12、更に好ましくは3〜9である。置換基は、上記式(1)中のAについて上述したとおりであるが、中でもハロゲン原子が好ましい。金属原子としては、例えば、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子等のアルカリ金属原子;カルシウム原子、マグネシウム原子等のアルカリ土類金属原子;鉄等の遷移金属原子;等が例示される。中でも、アルカリ金属原子又はアルカリ土類金属原子が好ましく、より好ましくはアルカリ金属原子、更に好ましくはナトリウム原子又はカリウム原子である。
また、R3、R4が表し得るOR5基及びNR6R7基において、R5、R6及びR7は、同一又は異なって、水素原子を表すか、金属原子を表すか、又は、置換基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有していてもよい炭化水素基を表す。炭化水素基は、炭素数1〜18の炭化水素基であることが好ましく、また、アルキル基又はフェニル基であることが好ましい。該アルキル基の炭素数は、1〜18であることが好ましく、より好ましくは1〜12、更に好ましくは3〜9である。置換基は、上記式(1)中のAについて上述したとおりであるが、中でもハロゲン原子が好ましい。金属原子としては、例えば、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子等のアルカリ金属原子;カルシウム原子、マグネシウム原子等のアルカリ土類金属原子;鉄等の遷移金属原子;等が例示される。中でも、アルカリ金属原子又はアルカリ土類金属原子が好ましく、より好ましくはアルカリ金属原子、更に好ましくはナトリウム原子又はカリウム原子である。
上記式(2)で表される構成単位として特に好ましくは、R3及びR4のいずれかがアルコキシ基、すなわちORa基(Raは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、もう一方が水酸基又はその金属中和塩、すなわちORb基(Rbは、水素原子又は金属原子を表す。)を表す形態;R3及びR4のいずれかがORb基(Rbは、水素原子又は金属原子を表す。)を表し、もう一方が、ORc基(Rcは、エーテル結合を含む炭素数1〜18の炭化水素基を表し、置換基を有していてもよい。)を表す形態;である。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)において、構成単位(1)と(2)との存在割合は、構成単位(2)1モルに対し、構成単位(1)が0.1〜5モルであることが好ましく、より好ましくは0.5〜4モルである。なお、構成単位(1)と(2)との存在比が当該範囲になるように、アルカリ可溶性樹脂(B)1分子中の、構成単位(1)の平均繰り返し数(m)、及び、構成単位(2)の平均繰り返し数(n)を設定することが好適である。例えば、m=1〜60の数、n=1〜12の数であることが好ましく、より好ましくは、m=1〜48、n=1〜12である。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)は、酸価(AV)が、例えば、20mgKOH/g以上、300mgKOH/g未満であることが好適である。これにより、より充分なアルカリ可溶性が発現され、現像性により優れる硬化物を得ることが可能になる。より好ましくは30mgKOH/g以上、更に好ましくは40mgKOH/g以上である。また、290mgKOH/g以下がより好ましい。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)はまた、重量平均分子量が100以上であることが好ましい。これにより、表面硬度がより高い硬化物を得ることができる。より好ましくは1000以上、更に好ましくは5000以上である。また、粘性等の観点から、25万以下であることが好ましい。より好ましくは10万以下、更に好ましくは5万以下、特に好ましくは3万以下、最も好ましくは2万以下である。
上記アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量は、上記アルカリ可溶性樹脂(A)100質量部に対し、90質量部以下であることが好適である。これにより、より一層電気特性に優れ、更に充分な密着性及び表面硬度を有する硬化物を与えることが可能となる他、硬化物が耐光性にもより優れたものとなる。このようにアルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、アルカリ可溶性樹脂(A)100質量部に対し、90質量部以下である形態は、本発明の特に好ましい形態である。より好ましくは85質量部以下、更に好ましくは80質量部以下である。また、10質量部以上であることが好適であり、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは30質量部以上である。
<カップリング剤>
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、カップリング剤を含む。
カップリング剤は、無機物の酸化表面と加水分解反応や縮合反応をすることによって結合するという性質を有するものであるが、この性質を利用して、例えばITO等が蒸着された基板等への密着性をより充分に発揮させることが可能になる。本発明では特に、アミノ基含有カップリング剤を少なくとも用いることで、高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現できるという本発明の作用効果の発揮を可能にしている。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、カップリング剤を含む。
カップリング剤は、無機物の酸化表面と加水分解反応や縮合反応をすることによって結合するという性質を有するものであるが、この性質を利用して、例えばITO等が蒸着された基板等への密着性をより充分に発揮させることが可能になる。本発明では特に、アミノ基含有カップリング剤を少なくとも用いることで、高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現できるという本発明の作用効果の発揮を可能にしている。
(i)アミノ基含有カップリング剤
アミノ基含有カップリング剤は、分子中にアミノ基を1又は2以上含むカップリング剤である。アミノ基は、第1級アミノ基(−NH2)、第2級アミノ基(−N(H)R)、第3級アミノ基(−NRR’)のいずれであってもよい(ここでのR及びR’は、同一又は異なって、水素原子以外の任意の基・原子を表す)。中でも、第1級アミノ基(−NH2)及び第2級アミノ基からなる群より選択される少なくとも1種を有するものが好ましく、少なくとも第1級アミノ基を有するものがより好ましい。第1級アミノ基を含むカップリング剤を含むことで、硬化物の密着性が更に顕著に向上されることになる。
アミノ基含有カップリング剤は、分子中にアミノ基を1又は2以上含むカップリング剤である。アミノ基は、第1級アミノ基(−NH2)、第2級アミノ基(−N(H)R)、第3級アミノ基(−NRR’)のいずれであってもよい(ここでのR及びR’は、同一又は異なって、水素原子以外の任意の基・原子を表す)。中でも、第1級アミノ基(−NH2)及び第2級アミノ基からなる群より選択される少なくとも1種を有するものが好ましく、少なくとも第1級アミノ基を有するものがより好ましい。第1級アミノ基を含むカップリング剤を含むことで、硬化物の密着性が更に顕著に向上されることになる。
上記アミノ基含有カップリング剤はまた、中心金属として、ケイ素、ジルコニア、チタン及び/又はアルミニウム等を含むものが好ましい。より好ましくはケイ素を中心金属として有するものであり、更に好ましくはアミノ基を含むシランカップリング剤(アミノ基含有シランカップリング剤とも称す)である。これにより、高温暴露後にも変色や着色、クラック等の外観の経時変化がなく、より充分な表面硬度及び密着性を有する硬化物を得ることが可能になる。
なお、ケイ素以外の金属を中心金属として有するカップリング剤としては、例えば、ジルコアルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。
なお、ケイ素以外の金属を中心金属として有するカップリング剤としては、例えば、ジルコアルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。
上記アミノ基含有シランカップリング剤としては、アミノ基を1又は2以上と、アルコキシシラン基(−Si(OR8)3−n(R9)n;OR8は、加水分解性基を表し、R8は炭化水素基であることが好適である。R9は、炭化水素基を表す。nは、0、1又は2である。)とを有する化合物であることが好適である。具体的には、例えば、3−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エトキシシラン、3−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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エトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、3−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(N−エチルアミノ)−2−メチルプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイド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、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、(2−アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N,N’−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン等が挙げられる。
(ii)その他のカップリング剤
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、カップリング剤としてアミノ基含有カップリング剤以外のその他のカップリング剤を1種又は2種以上含むことが好適である。その他のカップリング剤としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、−N=C=O基、−N(Rd)−C(=O)−基(Rdは、水素原子(H)又は任意の基を表す。)等の基を有するカップリング剤が好適である。中でも、ビニル基、(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基を有するものが好ましい。より好ましくは(メタ)アクリロイル基である。また、中心金属として、ケイ素、ジルコニア、チタン及び/又はアルミニウム等を含むものが好適であり、中でも、ケイ素を中心金属として有するものが好ましく、より好ましくはシランカップリング剤である。シランカップリング剤を用いることにより、硬化物の密着性及び表面硬度をより充分なものとすることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、カップリング剤としてアミノ基含有カップリング剤以外のその他のカップリング剤を1種又は2種以上含むことが好適である。その他のカップリング剤としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、−N=C=O基、−N(Rd)−C(=O)−基(Rdは、水素原子(H)又は任意の基を表す。)等の基を有するカップリング剤が好適である。中でも、ビニル基、(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基を有するものが好ましい。より好ましくは(メタ)アクリロイル基である。また、中心金属として、ケイ素、ジルコニア、チタン及び/又はアルミニウム等を含むものが好適であり、中でも、ケイ素を中心金属として有するものが好ましく、より好ましくはシランカップリング剤である。シランカップリング剤を用いることにより、硬化物の密着性及び表面硬度をより充分なものとすることができる。
上記シランカップリング剤としては、上述した基の1種又は2種以上と、アルコキシシラン基(−Si(OR8)3−n(R9)n;OR8は、加水分解性基を表し、R8は炭化水素基であることが好適である。R9は、炭化水素基を表す。nは、0、1又は2である。)とを有する化合物であることが好適である。中でも、ビニル基、(メタ)アクリロイル基及び/又はエポキシ基を有するシランカップリング剤を用いることが好適であり、これにより、高温暴露後にも変色や着色、クラック等の外観の経時変化がなく、より充分な表面硬度及び密着性を有する硬化物を得ることが可能になる。
ビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基を有するシランカップリング剤として具体的には、例えば、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等が挙げられる。
メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、例えば、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等が挙げられる。
−N=C=O基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、−N(Rd)−C(=O)−基を有するシランカップリング剤としては、例えば、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが挙げられる。
上記シランカップリング剤の中でも、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤((メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤とも称す)が特に好ましい。このような(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤とアミノ基含有カップリング剤とを併用することで、樹脂組成物の保存安定性がより良好となる他、密着性もより向上することになる。より好ましくは、上記カップリング剤として、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤と、アミノ基含有シランカップリング剤とを含む形態である。
上記硬化性樹脂組成物において、カップリング剤の含有量(総含有量)は、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%中、3質量%以上であることが好適である。3質量%以上含むことで、高温暴露後においてもより充分な密着性及び表面硬度を有することができる。より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。また、硬化性樹脂組成物の保存安定性等の観点から、30質量%以下であることが好適である。より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
上記カップリング剤の中でも、アミノ基含有カップリング剤の含有量は、カップリング剤の総含有量100質量%に対し、1〜100質量%であることが好ましい。これにより、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。また、硬化物の透明性を向上させる観点から、より好ましくは3〜90質量%、更に好ましくは5〜50質量%、特に好ましくは8〜20質量%である。
なお、特にアミノ基含有カップリング剤と(メタ)アクリロイル基含有カップリング剤とを併用する場合、これらの質量比(アミノ基含有カップリング剤/(メタ)アクリロイル基含有カップリング剤)は、3〜90/10〜97であることが好ましく、より好ましくは5〜50/50〜95、更に好ましくは8〜20/80〜92である。
なお、特にアミノ基含有カップリング剤と(メタ)アクリロイル基含有カップリング剤とを併用する場合、これらの質量比(アミノ基含有カップリング剤/(メタ)アクリロイル基含有カップリング剤)は、3〜90/10〜97であることが好ましく、より好ましくは5〜50/50〜95、更に好ましくは8〜20/80〜92である。
<重合性化合物>
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、重合性化合物を含むことが好適である。重合性化合物は、1種であってもよいし、2種以上含んでもよい。
重合性化合物とは、重合性単量体とも称し、フリーラジカル、電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー線の照射等により重合し得る、重合性不飽和結合(重合性不飽和基とも称す);エポキシ基等のカチオン重合性基;等の重合性基を有する化合物である。中でも、ラジカル重合性化合物、エポキシ化合物(エポキシ基を含む化合物)が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、重合性化合物を含むことが好適である。重合性化合物は、1種であってもよいし、2種以上含んでもよい。
重合性化合物とは、重合性単量体とも称し、フリーラジカル、電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー線の照射等により重合し得る、重合性不飽和結合(重合性不飽和基とも称す);エポキシ基等のカチオン重合性基;等の重合性基を有する化合物である。中でも、ラジカル重合性化合物、エポキシ化合物(エポキシ基を含む化合物)が好ましい。
上記重合性化合物(好ましくはラジカル重合性化合物)は、分子内に重合性基を1つ有する単官能性の化合物(単官能重合性化合物とも称す)と、2個以上有する多官能性の化合物(多官能重合性化合物とも称す)とに分類することができ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。重合性化合物の分子量は特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、2000以下が好適である。
上記重合性化合物の中でも、樹脂組成物の硬化性をより高める観点からは多官能重合性化合物を用いることが好適であり、また、硬化物の表面硬度をより高める観点からはエポキシ化合物を用いることが好適である。このように上記硬化性樹脂組成物が更に多官能重合性化合物(特に好ましくは、後述するように多官能(メタ)アクリレート化合物)を含む形態;上記硬化性樹脂組成物が更にエポキシ化合物を含む形態;のいずれも、本発明の好適な形態の1つである。より好ましくは、上記硬化性樹脂組成物が、更に、多官能重合性化合物及びエポキシ化合物を含む形態である。
以下、ラジカル重合性化合物及びエポキシ化合物の好ましい形態を更に説明する。
(i)ラジカル重合性化合物
上記多官能重合性化合物がラジカル重合性化合物である場合、その官能数は2以上であればよいが、好ましくは3以上である。これにより、感光性及び硬化性がより高められ、硬化物の硬度及び透明性をより向上することができる。より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上である。また、硬化収縮をより抑制する観点から、官能数は10以下が好ましく、より好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。
なお、官能数が少ない多官能重合性化合物であっても、フルオレン骨格を有する化合物であれば、硬化物の硬度をより向上することができるため、好ましい。中でも、フルオレン骨格を有する多官能(メタ)アクリレート化合物が好適である。
なお、2個以上の官能基を有する場合、同じ官能基であってもよいが、異なる官能基でもよい。
(i)ラジカル重合性化合物
上記多官能重合性化合物がラジカル重合性化合物である場合、その官能数は2以上であればよいが、好ましくは3以上である。これにより、感光性及び硬化性がより高められ、硬化物の硬度及び透明性をより向上することができる。より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上である。また、硬化収縮をより抑制する観点から、官能数は10以下が好ましく、より好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。
なお、官能数が少ない多官能重合性化合物であっても、フルオレン骨格を有する化合物であれば、硬化物の硬度をより向上することができるため、好ましい。中でも、フルオレン骨格を有する多官能(メタ)アクリレート化合物が好適である。
なお、2個以上の官能基を有する場合、同じ官能基であってもよいが、異なる官能基でもよい。
上記多官能重合性化合物としては、例えば、後述する多官能(メタ)アクリレート化合物(2官能(メタ)アクリレート化合物や3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物等)の他、特開2013−227485号公報〔0097〕〜〔0098〕に例示された、多官能ビニルエーテル化合物;ビニルエーテル基含有(メタ)アクリレート化合物;多官能アリルエーテル化合物;アリル基含有(メタ)アクリル酸エステル類;多官能(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート類;多官能アリル基含有イソシアヌレート類;多官能ウレタン(メタ)アクリレート類;多官能芳香族ビニル類;等も挙げられる。
上記多官能重合性化合物の中でも、反応性、経済性、入手性等の観点から、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いることが好適である。すなわち多官能(メタ)アクリレート化合物が好ましく、これを含むことで樹脂組成物が感光性及び硬化性により優れたものとなり、より一層高硬度で高透明性の硬化物を得ることが可能になる。このように上記硬化性樹脂組成物が、更に、2官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物を含む形態は、本発明の特に好ましい形態である。官能数の好ましい範囲は上述したとおりであり、したがって、3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物を用いることがより好適である。
ここで、(メタ)アクリロイル基とは、メタクリロイル基及び/又はアクリロイル基を意味するが、本発明では、反応性により優れる観点からアクリロイル基が好ましい。すなわち上記多官能(メタ)アクリレート化合物は、アクリロイル基を2個以上有する多官能アクリレート化合物であることが好適である。
上記多官能(メタ)アクリレート化合物の分子量は特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、2000以下が好適である。より好ましくは1000以下である。また、100以上が好適である。
上記多官能(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、下記の化合物等が挙げられる。
エチレングリコールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン等の2官能(メタ)アクリレート化合物;
エチレングリコールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン等の2官能(メタ)アクリレート化合物;
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、グリセリントリ(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、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、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物;等。
上記多官能(メタ)アクリレート化合物の含有割合としては、上記アルカリ可溶性樹脂の総量(アルカリ可溶性樹脂(A)と、更に含んでもよいアルカリ可溶性樹脂(B)と、の合計量)100質量部に対し、200質量部以下であることが好ましい。この範囲であると、硬化性により優れた硬化物(硬化膜)を得ることができる。より好ましくは190質量部以下である。なお、密着性向上の観点からは、180質量部以下であることが好適であり、より好ましくは170質量部以下、更に好ましくは160質量部以下である。また現像性をより向上させる観点から、20質量部以上であることが好ましい。より好ましくは25質量部以上である。
上記ラジカル重合性化合物のうち、単官能重合性化合物としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系単量体;(メタ)アクリルアミド類;不飽和モノカルボン酸類;不飽和基とカルボキシル基の間が鎖延長されている不飽和モノカルボン酸類;芳香族ビニル系単量体;N置換マレイミド系単量体;共役ジエン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類;N−ビニル化合物類;不飽和イソシアネート類等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステル系単量体が好ましい。すなわち言い換えれば、単官能(メタ)アクリレート化合物が好適である。
上記単官能(メタ)アクリレート化合物としては、脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物や、芳香環(芳香族炭化水素基)を有する単官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられるが、その中でも前者が好ましく、特に、1分子中に1個の(メタ)アクリロイル基と、炭素数5〜24の脂肪族炭化水素基とを有する化合物が好適である。脂肪族炭化水素基として具体的には、脂肪族飽和炭化水素基(アルキル基)、及び、脂肪族不飽和炭化水素基(例えば、アルケニル基)が挙げられる。中でも、脂肪族飽和炭化水素基であると、より一層密着性に優れる硬化物を得ることができるため好適である。具体的には、CnH2n+1で表される基(n=5〜24)であることが好ましい。
上記脂肪族炭化水素基の炭素数は、5〜24であることが好適である。これにより、硬化物の表面硬度がより充分なものとなり、また、他の含有成分との相溶性にもより優れるものとなる。炭素数としてより好ましくは8以上である。また、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
上記脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物として好ましくは、例えば、n−アミル(メタ)アクリレート、s−アミル(メタ)アクリレート、t−アミル(メタ)アクリレート、n−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、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(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、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレートとも称す)、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、2−デシルテトラデシル(メタ)アクリレート、2−デシルテトラデカニル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等の直鎖又は分岐鎖からなる脂肪族炭化水素基を有する化合物;ジシクロペンタニルアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート等の環状構造の脂肪族炭化水素基を有する化合物;等が挙げられる。中でも、上述した好ましい炭素数の脂肪族飽和炭化水素基を有する化合物がより好ましい。
上記樹脂組成物が、炭素数5〜24の脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物を含む場合、その含有割合は、樹脂組成物の固形分総量100質量%中、3〜30質量%であることが好適である。これにより、硬化物の透明性がより向上され、かつ密着性向上をより一層実現することができる。より好ましくは5質量%以上であり、また、より好ましくは25質量%以下である。
なお、重合性化合物として、多官能(メタ)アクリレート化合物と、炭素数5〜24の脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物とのいずれもを含む場合、架橋密度がより低下し、密着性がより向上されるため、本発明の作用効果が更に顕著に発現されることになる。
なお、重合性化合物として、多官能(メタ)アクリレート化合物と、炭素数5〜24の脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物とのいずれもを含む場合、架橋密度がより低下し、密着性がより向上されるため、本発明の作用効果が更に顕著に発現されることになる。
上記多官能(メタ)アクリレート化合物及び炭素数5〜24の脂肪族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物以外の他の重合性化合物の含有割合は、例えば、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%中、10質量%以下であることが好適である。より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
(ii)エポキシ化合物
エポキシ化合物とは、エポキシ基を含む化合物を意味し、当該化合物1分子に含まれるエポキシ基の数は1又は2以上であればよいが、より短時間で硬化物が得られる観点から、好ましくは2以上である。すなわちエポキシ化合物は、多官能エポキシ化合物であることが好適である。エポキシ化合物はまた、本発明の作用効果をより充分に発揮できるようにする観点から、特にエポキシ樹脂が好適である。
エポキシ化合物とは、エポキシ基を含む化合物を意味し、当該化合物1分子に含まれるエポキシ基の数は1又は2以上であればよいが、より短時間で硬化物が得られる観点から、好ましくは2以上である。すなわちエポキシ化合物は、多官能エポキシ化合物であることが好適である。エポキシ化合物はまた、本発明の作用効果をより充分に発揮できるようにする観点から、特にエポキシ樹脂が好適である。
上記エポキシ化合物の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(A)100質量部に対し、エポキシ化合物の総量が10〜150質量部であることが好適である。これにより、硬化物の表面硬度をより一層向上させることができる。より好ましくは20〜100質量部、更に好ましくは30〜80質量部である。
上記エポキシ化合物は、重量平均分子量が100以上、25万以下であるものが好ましい。このようなエポキシ化合物を用いることで、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは150以上であり、また、粘性の観点から、より好ましくは10万以下、更に好ましくは5万以下、特に好ましくは1万以下である。
上記エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ基を有する化合物であれば特に限定されないが、脂環構造を有するエポキシ化合物が特に好適である。本発明の樹脂組成物が脂環構造を有するエポキシ化合物を少なくとも含むことにより、硬化物の表面硬度をより一層高めることができ、また、硬化物の耐光性も良好なものとなる。このように上記エポキシ化合物として、脂環構造を有するエポキシ化合物を少なくとも含む形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
上記脂環構造を有するエポキシ化合物とは、分子内に脂環構造とエポキシ基とを有する化合物であるが、表面硬度向上の観点からは、分子内に芳香環を有しないものが特に好適である。なお、エポキシシクロヘキサン基や、環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素を介して付加したエポキシ基のように、脂環構造とエポキシ基とが一体化した基(脂環式エポキシ基とも称す)を含む化合物も、脂環構造を有するエポキシ化合物として好適である。
上記脂環構造を有するエポキシ化合物のうち、脂環式エポキシ基を含む化合物としては、例えば、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、イプシロン−カプロラクトン変性−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、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート等のエポキシシクロヘキサン基を有する化合物の他、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、トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有エポキシ化合物等が挙げられる。
上記脂環構造を有するエポキシ化合物はまた、飽和脂肪族環状炭化水素骨格に直接的又は間接的に結合したエポキシ基を有する化合物であることも好適である。より好ましくは、飽和脂肪族環状炭化水素骨格に直接的又は間接的に結合したグリシジルエーテル基を有する化合物である。このようなエポキシ化合物は、芳香環に結合したエポキシ基を有する化合物(これを「芳香族エポキシ化合物」とも称す)の水添物であることが好ましく、より好ましくは、芳香環に結合したグリシジルエーテル基を有する化合物(これを「芳香族グリシジルエーテル化合物」とも称す)の水添物である。具体的には、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールS型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物等が好ましい。特に好ましくは、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物である。
本発明では、エポキシ化合物として、上述した脂環構造を有するエポキシ化合物とともに又はこれに代えて、他のエポキシ化合物を1種又は2種以上用いることもできる。好ましくは、本発明の樹脂組成物で使用されるエポキシ化合物の総量100質量%のうち、脂環構造を有するエポキシ化合物を50質量%以上用いることである。より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。
<光重合開始剤>
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、光重合開始剤を含むことが好適である。これにより、樹脂組成物の感度や硬化性をより向上することが可能になる。このように上記硬化性樹脂組成物が更に光重合開始剤を含む形態は、本発明の好適な形態の1つである。また、本発明の硬化性樹脂組成物は、感光性樹脂組成物であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、光重合開始剤を含むことが好適である。これにより、樹脂組成物の感度や硬化性をより向上することが可能になる。このように上記硬化性樹脂組成物が更に光重合開始剤を含む形態は、本発明の好適な形態の1つである。また、本発明の硬化性樹脂組成物は、感光性樹脂組成物であることが好ましい。
上記光重合開始剤として好ましくは、ラジカル重合性の光重合開始剤である。ラジカル重合性の光重合開始剤とは、電磁波や電子線等の活性エネルギー線の照射により重合開始ラジカルを発生させるものであり、通常使用されるものを1種又は2種以上使用することができる。また、必要に応じて、光増感剤や光ラジカル重合促進剤等を1種又は2種以上併用してもよい。光重合開始剤とともに、光増感剤及び/又は光ラジカル重合促進剤を併用することにより、感度や硬化性がより向上される。
上記光重合開始剤として具体的には、例えば、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(「IRGACURE907」、BASF社製)、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(「IRGACURE369」、BASF社製)、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン(「IRGACURE379」、BASF社製)等のアミノケトン系化合物;2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(「IRGACURE651」、BASF社製)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(「DAROCUR MBF」、BASF社製)等のベンジルケタール系化合物;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(「IRGACURE184」、BASF社製)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(「DAROCUR1173」、BASF社製)、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(「IRGACURE2959」、BASF社製)、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン(「IRGACURE127」、BASF社製)、[1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン+ベンゾフェノン](「IRGACURE500」、BASF社製)等のハイドロケトン系化合物;等の他、特開2013−227485号公報〔0084〕〜〔0086〕に例示された、アルキルフェノン系化合物;ベンゾフェノン系化合物;ベンゾイン系化合物;チオキサントン系化合物;ハロメチル化トリアジン系化合物;ハロメチル化オキサジアゾール系化合物;ビイミダゾール系化合物;オキシムエステル系化合物;チタノセン系化合物;安息香酸エステル系化合物;アクリジン系化合物等;ホスフィンオキシド系化合物;オキシムエステル系化合物;等が挙げられる。
上記光重合開始剤の中でも、アミノケトン系化合物(アミノケトン系重合開始剤とも称す)を少なくとも用いることが特に好適である。すなわち上記硬化性樹脂組成物は、更にアミノケトン系重合開始剤を含むことが好ましい。これにより、硬度及び現像性がより優れたものとなる。また、ハイドロケトン系化合物(ハイドロケトン系重合開始剤とも称す)や、ベンジルケタール系化合物(ベンジルケタール系重合開始剤とも称す)を用いることも好適である。
上記光重合開始剤の含有量は、目的、用途等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量部に対し、2質量部以上であることが好適である。これにより、密着性により優れた硬化物を得ることができ、高温暴露後においても剥がれがより充分に抑制される。より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは7質量部以上である。また、光重合開始剤の分解物が与える影響や経済性等とのバランスを考慮すると、35質量部以下であることが好ましい。より好ましくは25質量部以下である。
本発明ではまた、上述したように重合開始剤としてアミノケトン系重合開始剤を使用することが好適であるが、この場合、重合開始剤の総量(すなわちアミノケトン系重合開始剤及び他の重合開始剤の合計量)100質量%に対し、アミノケトン系重合開始剤が20質量%以上であることが好適である。より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、特に好ましくは55質量%以上である。
上記光重合開始剤と併用してもよい光増感剤や光ラジカル重合促進剤としては、例えば、特開2013−227485号公報〔0088〕に例示された、色素系化合物;ジアルキルアミノベンゼン系化合物;メルカプタン系水素供与体;等が挙げられる。また、上記光増感剤及び/又は光ラジカル重合促進剤の含有量(総量)は、目的、用途に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、硬化性、分解物が与える影響及び経済性のバランスの観点から、本発明の硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量部に対し、0.001〜20質量部であることが好ましい。より好ましくは0.01〜15質量部、更に好ましくは0.05〜10質量部である。
<フッ素系添加剤>
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、硬化性をより一層向上させる観点から、1種又は2種以上のフッ素系添加剤(フッ素添加剤とも称す)を含んでもよい。なお、フッ素系添加剤は、レベリング剤としての機能も有する。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、硬化性をより一層向上させる観点から、1種又は2種以上のフッ素系添加剤(フッ素添加剤とも称す)を含んでもよい。なお、フッ素系添加剤は、レベリング剤としての機能も有する。
上記フッ素系添加剤とは、構造中にフッ素原子を有する化合物であり、例えば、通常、フッ素系界面活性剤又はフッ素系表面改質剤等として使用されている化合物を用いることができる。
上記フッ素系添加剤は、硬化性樹脂組成物中で成分分離しないことが好ましい観点から、各種有機溶媒(例えば、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等)への溶解性が高いものがより好ましく使用される。具体的には、例えば、HLB値(親水性親油性バランス)が、0〜16の範囲にあるものが好適である。HLB値としてより好ましくは1〜13である。
なお、HLB値は、例えば、グリフィン法、デイビス法で求められる。
なお、HLB値は、例えば、グリフィン法、デイビス法で求められる。
上記フッ素系添加剤は更に、フッ素系添加剤の総量100質量%中に、フッ素を0.01〜80質量%含むものが好適である。フッ素含有量は、例えば、イオンクロマトグラフ法にて定量することができる。
上記フッ素系添加剤としてはまた、ノニオン性やアニオン性のもの等が存在するが、樹脂との分散性等の観点から、ノニオン性のものが好適である。
上記フッ素系添加剤として具体的には、例えば、パーフルオロブタンスルホン酸塩(メガファックF−114)、パーフルオロアルキル基含有カルボン酸塩(メガファックF−410)、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物(メガファックF−444、EXP・TF−2066)、パーフルオロアルキル基含有リン酸エステル(メガファックEXP・TF−2148)、パーフルオロアルキル基含有リン酸エステル型アミン中和物(メガファックEXP・TF−2149)、含フッ素基・親水性基含有オリゴマー(メガファックF−430、EXP・TF−1540)、含フッ素基・親油性基含有オリゴマー(メガファックF−552、F−554、F−558、F−561、R−41)、含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー(メガファックF−477、F−553、F−555、F−556、F−557、F−559、F−562、R−40、EXP・TF−1760)、含フッ素基・親水性基・親油性基・UV反応性基含有オリゴマー(メガファックRS−72−K、RS−75、RS−76−E、RS−76−NS、RS−77)等が挙げられる(いずれもDIC社製)。中でも、親油性基を含む化合物(含フッ素基・親油性基含有オリゴマー、含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー、含フッ素基・親水性基・親油性基・UV反応性基含有オリゴマー)が好適である。
上記フッ素系添加剤の含有量は、目的、用途等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量部に対し、0.05〜10質量部であることが好ましい。より好ましくは0.1質量部以上であり、また、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは4質量部以下、特に好ましくは3質量部以下である。
<溶剤>
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、溶剤を含むことが好適である。溶剤は、希釈剤等として好ましく使用される。すなわち具体的には、粘度を下げ取扱い性を向上する;乾燥により塗膜を形成する;色材の分散媒とする;等のために好適に使用されるものであり、硬化性樹脂組成物中の各含有成分を溶解又は分散することができる、低粘度の有機溶媒である。
本発明の硬化性樹脂組成物はまた、溶剤を含むことが好適である。溶剤は、希釈剤等として好ましく使用される。すなわち具体的には、粘度を下げ取扱い性を向上する;乾燥により塗膜を形成する;色材の分散媒とする;等のために好適に使用されるものであり、硬化性樹脂組成物中の各含有成分を溶解又は分散することができる、低粘度の有機溶媒である。
上記溶剤としては、通常使用するものを1種又は2種以上使用することができ、目的、用途に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。例えば、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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブ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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のグリコールモノエーテルのエステル類の他、特開2013−227485号公報〔0092〕に例示された、モノアルコール類;グリコール類;環状エーテル類;グリコールモノエーテル類;グリコールエーテル類;アルキルエステル類;ケトン類;芳香族炭化水素類;脂肪族炭化水素類;アミド類;等が挙げられる。
上記溶剤の使用量は、目的、用途に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、本発明の硬化性樹脂組成物の総量100質量%中に、10〜90質量%含まれるようにすることが好ましい。より好ましくは20〜80質量%、特に好ましくは40〜80質量%、最も好ましくは60〜80質量%である。
上記硬化性樹脂組成物は更に、それが適用される各用途の要求特性に応じて、例えば、色材(着色剤とも称す);分散剤;耐熱向上剤;レベリング剤;現像助剤;フィラー;フェノール樹脂、ポリビニルフェノール等の熱硬化性樹脂;多官能チオール化合物等の硬化助剤;可塑剤;重合禁止剤;紫外線吸収剤;酸化防止剤;艶消し剤;消泡剤;帯電防止剤;スリップ剤;表面改質剤;揺変化剤;揺変助剤;キノンジアジド化合物;多価フェノール化合物;酸発生剤;等の1種又は2種以上を含んでいてもよい。例えば、上記硬化性樹脂組成物をカラーフィルター用途に使用する場合には、色材を含むことが好ましい。
なお、電気特性向上をより一層図る観点からは、本発明の硬化性樹脂組成物は、シリカ微粒子等の無機微粒子をできるだけ含まないことが好適である。具体的には、無機微粒子の含有割合が、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%中、3質量%以下であることが好ましい。より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0質量%、すなわち無機微粒子を実質的に含まないことである。
<硬化性樹脂組成物の製造方法>
本発明の硬化性樹脂組成物の製造方法としては特に限定されず、例えば、上述した含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合分散することによって調製することができる。分散工程及び混合工程は、特に限定されず、通常の手法により行えばよい。また、通常行われる他の工程を更に含むものであってもよい。上記硬化性樹脂組成物が色材を含む場合は、色材の分散処理工程を経て製造することが好適である。
本発明の硬化性樹脂組成物の製造方法としては特に限定されず、例えば、上述した含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合分散することによって調製することができる。分散工程及び混合工程は、特に限定されず、通常の手法により行えばよい。また、通常行われる他の工程を更に含むものであってもよい。上記硬化性樹脂組成物が色材を含む場合は、色材の分散処理工程を経て製造することが好適である。
〔硬化膜〕
次に、本発明の硬化性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜について説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、活性エネルギー光線を照射(露光)することにより、硬化膜を形成することができる。具体的には、例えば、基板(基材とも称す)上に上記硬化性樹脂組成物を塗布して乾燥させ、その塗布面に活性エネルギー光線を照射(露光)することにより、硬化膜を形成することが好ましい。このように上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜もまた、本発明の1つである。また、上記硬化性樹脂組成物はレジスト材料として好適に用いられることから、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜がレジスト硬化膜である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
次に、本発明の硬化性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜について説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、活性エネルギー光線を照射(露光)することにより、硬化膜を形成することができる。具体的には、例えば、基板(基材とも称す)上に上記硬化性樹脂組成物を塗布して乾燥させ、その塗布面に活性エネルギー光線を照射(露光)することにより、硬化膜を形成することが好ましい。このように上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜もまた、本発明の1つである。また、上記硬化性樹脂組成物はレジスト材料として好適に用いられることから、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜がレジスト硬化膜である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
上記硬化性樹脂組成物を塗布する基板(基材とも称す)としては、特に限定されず、例えば、白板ガラス、青板ガラス、シリカコート青板ガラス等の透明ガラス基板;ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスルホン、環状オレフィンの開環重合体やその水素添加物等の熱可塑性樹脂からなるシート又はフィルム;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシート又はフィルム;アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板等の金属基板;セラミック基板;光電変換素子を有する半導体基板;表面に色材層を備えるガラス基板(LCD用カラーフィルター)等の各種材料から構成される部材;等が挙げられる。中でも、耐熱性の点から、ガラス基板や、プラスチック基板の中でも耐熱性樹脂からなるシート又はフィルムが好ましい。また、上記基板は透明基板であることが好適である。
上記基板には、必要に応じてコロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤等による薬品処理等を行ってもよいし、上記基板の両面又は片面に、ガスバリヤー層や保護膜等の無機成分又は有機成分の塗布膜を形成してもよい。また、硬化膜を表示装置用部材に用いる場合には、上記基板にITO等の電極を形成することが好適である。なお、本発明の硬化膜は、基板だけでなく、ITO膜等の電極との密着性にも優れるものである。
上記硬化性樹脂組成物を基板に塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等が挙げられ、いずれの方法も好ましく用いることができる。
上記基板に塗布した後の塗膜の乾燥は、例えば、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブン等を用いて行うことができる。乾燥条件は、含まれる溶媒成分の沸点、硬化成分の種類、膜厚、乾燥機の性能等に応じて適宜選択されるが、通常、50〜150℃の温度で、10秒〜300秒間行うことが好適である。
上記活性エネルギー光線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザー等のレーザー光源等が使用される。また、露光機の方式としては、プロキシミティー方式、ミラープロジェクション方式、ステッパー方式が挙げられるが、プロキシミティー方式が好ましく用いられる。
なお、活性エネルギー光線の照射工程では、用途によっては、所定のマスクパターンを介して活性エネルギー光線を照射することとしてもよい。この場合、露光部が硬化し、硬化部が現像液に対して不溶化又は難溶化されることになる。
なお、活性エネルギー光線の照射工程では、用途によっては、所定のマスクパターンを介して活性エネルギー光線を照射することとしてもよい。この場合、露光部が硬化し、硬化部が現像液に対して不溶化又は難溶化されることになる。
また必要に応じて、上記活性エネルギー光線の照射工程後に、現像液によって現像処理し、未露光部を除去しパターンを形成する工程(現像工程とも称す)を行ってもよい。これによって、パターン化された硬化膜を得ることができる。
現像工程における現像処理は、通常、10〜50℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法で行うことができる。なお、現像液としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、現像後、水で洗浄することが好ましい。
現像工程における現像処理は、通常、10〜50℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法で行うことができる。なお、現像液としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、現像後、水で洗浄することが好ましい。
上記現像液は、本発明の硬化性樹脂組成物を溶解するものであれば特に限定されないが、通常、有機溶媒やアルカリ性水溶液が用いられ、これらの混合物を用いてもよい。
現像液として好適な有機溶媒としては、例えば、エーテル系溶媒やアルコール系溶媒等が挙げられる。具体的には、例えば、ジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、トリエチレングリコールジアルキルエーテル類、アルキルフェニルエーテル類、アラルキルフェニルエーテル類、ジ芳香族エーテル類、イソプロパノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
現像液として好適な有機溶媒としては、例えば、エーテル系溶媒やアルコール系溶媒等が挙げられる。具体的には、例えば、ジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、トリエチレングリコールジアルキルエーテル類、アルキルフェニルエーテル類、アラルキルフェニルエーテル類、ジ芳香族エーテル類、イソプロパノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
上記アルカリ性水溶液には、アルカリ剤の他、必要に応じ、界面活性剤、有機溶媒、緩衝剤、染料、顔料等を含有させることができる。この場合の有機溶媒としては、上述した現像液として好適な有機溶媒等が挙げられる。アルカリ剤としては、例えば、特開2013−227485号公報〔0164〕に例示された、無機のアルカリ剤;アミン類;等の1種又は2種以上を使用することができ、界面活性剤としては、例えば、特開2013−227485号公報〔0165〕に例示された、ノニオン系界面活性剤;アニオン性界面活性剤;両性界面活性剤等の1種又は2種以上を使用することができる。
更に必要に応じて、後硬化工程(ポストベイク又は後処理工程とも称す)を行ってもよい。後硬化工程とは、例えば、高圧水銀灯等の光源を使用して、例えば0.5〜5J/cm2の光量で露光する工程の他、後加熱する工程(熱処理工程とも称す)等が挙げられる。このような後処理を行うことにより、パターン化された硬化膜の硬度及び密着性を更に強固なものとすることが可能になる。
上述した後処理工程の中でも好ましくは、後者の熱処理工程であり、その際の温度は、60℃以上とすることが好適である。この温度範囲で熱処理工程を行うことで、反応性化合物が分解され、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。このように上記硬化膜が60℃以上の温度で熱処理されてなる形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。熱処理の温度としてより好ましくは80℃以上であり、また、300℃以下とすることが好ましい。また、熱処理時間は特に限定されないが、例えば、10秒〜300分間であることが好ましい。
〔硬化性樹脂組成物の用途等〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現できる硬化物を与えるものである。したがって、このような硬化性樹脂組成物から形成される硬化物(硬化膜)は、例えば、液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等の各種表示装置の構成部材の他、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト等、各種の光学部材や電機・電子機器等の種々様々な用途に好ましく使用される。中でも、液晶表示装置や固体撮像素子等に用いられるカラーフィルターや、タッチパネル式表示装置に用いることが好適であり、特に、上記硬化性樹脂組成物を用いて、これら各種表示装置における保護膜(カラーフィルター用保護膜、タッチパネル式表示装置用保護膜等)や、絶縁膜(タッチパネル式表示装置用絶縁膜等)を形成することが好適である。これにより、近年の高性能化の要望に充分に対応できる程度に各種表示装置の表示品位や撮像品位の信頼性を充分に高めることができる。このように上記硬化性樹脂組成物が保護膜又は絶縁膜形成用の硬化性樹脂組成物である形態、上記硬化膜が保護膜又は絶縁膜である形態、及び、上記硬化膜がタッチパネル用硬化膜である形態もまた、本発明の好適な形態に含まれる。また、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜、該硬化膜を有する表示装置用部材及び該硬化膜を有する表示装置は、本発明に含まれる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現できる硬化物を与えるものである。したがって、このような硬化性樹脂組成物から形成される硬化物(硬化膜)は、例えば、液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等の各種表示装置の構成部材の他、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト等、各種の光学部材や電機・電子機器等の種々様々な用途に好ましく使用される。中でも、液晶表示装置や固体撮像素子等に用いられるカラーフィルターや、タッチパネル式表示装置に用いることが好適であり、特に、上記硬化性樹脂組成物を用いて、これら各種表示装置における保護膜(カラーフィルター用保護膜、タッチパネル式表示装置用保護膜等)や、絶縁膜(タッチパネル式表示装置用絶縁膜等)を形成することが好適である。これにより、近年の高性能化の要望に充分に対応できる程度に各種表示装置の表示品位や撮像品位の信頼性を充分に高めることができる。このように上記硬化性樹脂組成物が保護膜又は絶縁膜形成用の硬化性樹脂組成物である形態、上記硬化膜が保護膜又は絶縁膜である形態、及び、上記硬化膜がタッチパネル用硬化膜である形態もまた、本発明の好適な形態に含まれる。また、上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜、該硬化膜を有する表示装置用部材及び該硬化膜を有する表示装置は、本発明に含まれる。
本発明の表示装置用部材及び表示装置は、上記硬化膜を有するが、更に、他の構成部材等を1種又は2種以上有するものであってもよい。上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜は、安定して基板(特に強化ガラス)等に対する密着性に優れ、かつ高硬度であるものであり、好ましくは、これらの性能に加えて高い透明性も有するものである。したがって、各種表示装置における保護膜や絶縁膜として非常に有用である。表示装置としては特に限定されないが、例えば、液晶表示装置、固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等が好適である。タッチパネル式表示装置としては特に、静電容量方式のものが好ましい。
なお、上記表示装置用部材は、上記硬化膜から構成されるフィルム状の単層又は多層の部材であってもよいし、該単層又は多層の部材に更に他の層が組み合わされた部材であってもよいし、また、上記硬化膜を構成中に含む部材(例えば、カラーフィルター等)であってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述のような構成であるので、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現できる硬化物を与えることができる。したがって、このような硬化性樹脂組成物により形成される硬化膜を有する表示装置用部材及び表示装置は、光学分野や電機・電子分野で非常に有用なものである。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を、それぞれ意味するものとする。
以下の合成例や調製例等において、各種物性等は以下のようにして測定した。
以下の合成例や調製例等において、各種物性等は以下のようにして測定した。
1、樹脂溶液(アルカリ可溶性樹脂)の物性
(1)重量平均分子量(Mw)
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液としてHLC−8220GPC(東ソー社製)、カラム TSKgel SuperHZM−M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて重量平均分子量を測定した。
(1)重量平均分子量(Mw)
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液としてHLC−8220GPC(東ソー社製)、カラム TSKgel SuperHZM−M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて重量平均分子量を測定した。
(2)固形分濃度(NV)
重合体溶液(樹脂溶液)をアルミカップに約0.3g量り取り、アセトン約1gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、熱風乾燥機(エスペック社製、商品名「PHH−101」)を用い、140℃で3時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、質量を測定した。その質量減少量から、重合体溶液の固形分濃度(質量%)を計算した。
重合体溶液(樹脂溶液)をアルミカップに約0.3g量り取り、アセトン約1gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、熱風乾燥機(エスペック社製、商品名「PHH−101」)を用い、140℃で3時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、質量を測定した。その質量減少量から、重合体溶液の固形分濃度(質量%)を計算した。
(3)酸価(AV)
樹脂溶液1.5gを精秤し、アセトン90g/水10g混合溶媒に溶解し、0.1規定のKOH水溶液を滴定液として用いて、自動滴定装置(平沼産業社製、商品名「COM−555」)により、樹脂溶液の酸価を測定し、溶液の酸価と溶液の固形分から固形分1g当たりの酸価を求めた。
樹脂溶液1.5gを精秤し、アセトン90g/水10g混合溶媒に溶解し、0.1規定のKOH水溶液を滴定液として用いて、自動滴定装置(平沼産業社製、商品名「COM−555」)により、樹脂溶液の酸価を測定し、溶液の酸価と溶液の固形分から固形分1g当たりの酸価を求めた。
2、塗膜(硬化膜)物性
(1)密着性評価
得られた樹脂組成物を強化ガラス(旭硝子社製、ドラゴントレイル)にスピンコート法により塗布し、加熱処理(80℃3分間)した後、2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、加熱処理(230℃30分間)を行った。この得られた塗布膜について、120℃水蒸気圧条件で3時間のPCT(Pressure Cooker Test)後評価(碁盤目試験)を行った。
具体的には、JIS−K5400−8.5(1990年)に準じて試験を行い、下記基準で評価した。
○:JIS規格で10点。
×1:JIS規格で8点。
×2:JIS規格で6点。
×3:JIS規格で4点。
×4:JIS規格で2点。
×5:JIS規格で0点。
(1)密着性評価
得られた樹脂組成物を強化ガラス(旭硝子社製、ドラゴントレイル)にスピンコート法により塗布し、加熱処理(80℃3分間)した後、2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、加熱処理(230℃30分間)を行った。この得られた塗布膜について、120℃水蒸気圧条件で3時間のPCT(Pressure Cooker Test)後評価(碁盤目試験)を行った。
具体的には、JIS−K5400−8.5(1990年)に準じて試験を行い、下記基準で評価した。
○:JIS規格で10点。
×1:JIS規格で8点。
×2:JIS規格で6点。
×3:JIS規格で4点。
×4:JIS規格で2点。
×5:JIS規格で0点。
(2)現像性(残渣)評価
得られた樹脂組成物をガラス基板にスピンコート法により塗布し、加熱処理(80℃3分間)した後、塗布膜から100μmの距離に50μmのラインアンドスペースの開口部を設けたフォトマスクを介して2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、0.05%の水酸化カリウム水溶液をスピン現像機にて40秒間散布し、未露光部を溶解、除去し、残った露光部を純水で10秒間水洗することにより現像することで、現像性の評価を行った。
具体的には、上記のようにフォトマスクを介して現像された塗布膜を、表面粗さ計(菱化システム社製、商品名「VertScan2.0」)にて下記基準で評価した。
○:未露光部、露光部がきれいに残渣なく流れている。
△:未露光部に少し残渣が確認できる。
×:未露光部に多くの残渣が確認できる。
得られた樹脂組成物をガラス基板にスピンコート法により塗布し、加熱処理(80℃3分間)した後、塗布膜から100μmの距離に50μmのラインアンドスペースの開口部を設けたフォトマスクを介して2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、0.05%の水酸化カリウム水溶液をスピン現像機にて40秒間散布し、未露光部を溶解、除去し、残った露光部を純水で10秒間水洗することにより現像することで、現像性の評価を行った。
具体的には、上記のようにフォトマスクを介して現像された塗布膜を、表面粗さ計(菱化システム社製、商品名「VertScan2.0」)にて下記基準で評価した。
○:未露光部、露光部がきれいに残渣なく流れている。
△:未露光部に少し残渣が確認できる。
×:未露光部に多くの残渣が確認できる。
(3)電気特性(イオンマイグレーション試験)
無アルカリガラスを用いて、イオンスパッタリング装置(オートファインコーターJFC−1600:JEOL製)によりL/S=10mm/1mmのAPC合金を蒸着し、簡易配線を備える金属配線付きガラス基板を製作した。
次に、得られたガラス基板を用いて、各調製例で得られた樹脂組成物をスピンコート法により塗布し加熱処理(80℃3分間)した後、端部1cmをマスクし、2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、アルカリ現像後、加熱処理(230℃30分間)を行い、金属配線付き絶縁基板を得た。
次に、得られた金属配線付き絶縁基板の、アルカリ現像してむき出した金属部分に、銀ペースト(藤倉化成製XA−910)を用いて150℃30分間硬化することで、マイグレーション装置との配線をつないだ。
この評価サンプルを用いて、80℃95%RHの恒温恒湿条件下にて5Vの電圧を一定時間かけ、抵抗値が低下する時間(h)を、イオンマイグレーション装置(MIG−87:IMV社製)を用いて測定した。
無アルカリガラスを用いて、イオンスパッタリング装置(オートファインコーターJFC−1600:JEOL製)によりL/S=10mm/1mmのAPC合金を蒸着し、簡易配線を備える金属配線付きガラス基板を製作した。
次に、得られたガラス基板を用いて、各調製例で得られた樹脂組成物をスピンコート法により塗布し加熱処理(80℃3分間)した後、端部1cmをマスクし、2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製、商品名「TME−150RNS」)によって60mJ/cm2(365nm照度換算)の露光量で露光を行い、アルカリ現像後、加熱処理(230℃30分間)を行い、金属配線付き絶縁基板を得た。
次に、得られた金属配線付き絶縁基板の、アルカリ現像してむき出した金属部分に、銀ペースト(藤倉化成製XA−910)を用いて150℃30分間硬化することで、マイグレーション装置との配線をつないだ。
この評価サンプルを用いて、80℃95%RHの恒温恒湿条件下にて5Vの電圧を一定時間かけ、抵抗値が低下する時間(h)を、イオンマイグレーション装置(MIG−87:IMV社製)を用いて測定した。
〔樹脂溶液の合成〕
樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性樹脂(A)として、樹脂溶液A(No.A−1〜A−12)の合成を行った。
樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性樹脂(A)として、樹脂溶液A(No.A−1〜A−12)の合成を行った。
合成例1(A−1の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、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)185部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)185部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド(BzMI)25部、メタクリル酸(MAA)143部、シクロヘキシルアクリレート(CHA)83部、PGMEA13部、PGME13部、パーブチルOを5部、滴下系2としてn−ドデシルメルカプタン(n−DM)を11部、PGMEA34部、PGME34部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル(GMA)124部、触媒としてトリエチルアミン(TEA)1.1部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.6部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量444g/当量の樹脂溶液A−1を得た。
得られた樹脂溶液A−1について、各種物性(重量平均分子量Mw、固形分濃度NV及び固形分当たりの酸価AV)を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、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)185部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)185部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド(BzMI)25部、メタクリル酸(MAA)143部、シクロヘキシルアクリレート(CHA)83部、PGMEA13部、PGME13部、パーブチルOを5部、滴下系2としてn−ドデシルメルカプタン(n−DM)を11部、PGMEA34部、PGME34部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル(GMA)124部、触媒としてトリエチルアミン(TEA)1.1部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.6部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量444g/当量の樹脂溶液A−1を得た。
得られた樹脂溶液A−1について、各種物性(重量平均分子量Mw、固形分濃度NV及び固形分当たりの酸価AV)を測定した。結果を表1に示す。
合成例2(A−2の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA90部、PGME90部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1として、MAA60部、CHA76部、パーブチルOを2.7部、滴下系2としてn−DMを5.7部、PGMEA37部、PGME37部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA45部、触媒としてTEA0.5部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.3部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量593g/当量の樹脂溶液A−2を得た。
得られた樹脂溶液A−2について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA90部、PGME90部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1として、MAA60部、CHA76部、パーブチルOを2.7部、滴下系2としてn−DMを5.7部、PGMEA37部、PGME37部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA45部、触媒としてTEA0.5部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.3部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量593g/当量の樹脂溶液A−2を得た。
得られた樹脂溶液A−2について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例3(A−3の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA382部、PGME95部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI12部、MAA74部、CHA170部、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)45部、PGMEA10部、PGME2部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを12部、PGMEA54部、PGME14部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA25部、触媒としてTEA1.0部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.5部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃3時間反応を継続することで、二重結合当量1941g/当量の樹脂溶液A−3を得た。
得られた樹脂溶液A−3について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA382部、PGME95部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI12部、MAA74部、CHA170部、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)45部、PGMEA10部、PGME2部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを12部、PGMEA54部、PGME14部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA25部、触媒としてTEA1.0部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.5部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃3時間反応を継続することで、二重結合当量1941g/当量の樹脂溶液A−3を得た。
得られた樹脂溶液A−3について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例4(A−4の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGME460部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI30部、MAA249部、CHA21部、PGME30部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを13部、PGME67部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGME125部、GMA248部、触媒としてTEA1.6部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.8部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃10時間反応を継続することで、二重結合当量323g/当量の樹脂溶液A−4を得た。
得られた樹脂溶液A−4について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGME460部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI30部、MAA249部、CHA21部、PGME30部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを13部、PGME67部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGME125部、GMA248部、触媒としてTEA1.6部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.8部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃10時間反応を継続することで、二重結合当量323g/当量の樹脂溶液A−4を得た。
得られた樹脂溶液A−4について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例5(A−5の合成)
反応槽として冷却管付きのセパラブルフラスコに、PGMEA921部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてジメチル−2,2'−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート(MD)102部、MAA182部、ベンジルメタクリレート(BzMA)175部、メチルメタクリレート(MMA)51部、パーブチルOを10.2部、滴下系2としてn−DMを16.8部、PGMEA44部をそれぞれ150分かけて連続的に供給した。その後60分90℃を保持した後、温度を110℃まで昇温し、3時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA210部、触媒としてTEA2.2部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.2部、PGMEA119部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量490g/当量の樹脂溶液A−5を得た。
得られた樹脂溶液A−5について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽として冷却管付きのセパラブルフラスコに、PGMEA921部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてジメチル−2,2'−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート(MD)102部、MAA182部、ベンジルメタクリレート(BzMA)175部、メチルメタクリレート(MMA)51部、パーブチルOを10.2部、滴下系2としてn−DMを16.8部、PGMEA44部をそれぞれ150分かけて連続的に供給した。その後60分90℃を保持した後、温度を110℃まで昇温し、3時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA210部、触媒としてTEA2.2部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.2部、PGMEA119部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量490g/当量の樹脂溶液A−5を得た。
得られた樹脂溶液A−5について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例6(A−6の合成)
反応槽として冷却管付きのセパラブルフラスコに、PGMEA921部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてα−アリルオキシメチルアクリル酸メチル(AMA)102部、MAA182部、BzMA175部、MMA51部、パーブチルOを10.2部、滴下系2としてn−DMを16.8部、PGMEA44部をそれぞれ150分かけて連続的に供給した。その後60分90℃を保持した後、温度を110℃まで昇温し、3時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA210部、触媒としてTEA2.2部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.2部、PGMEA119部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量490g/当量の樹脂溶液A−6を得た。
得られた樹脂溶液A−6について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽として冷却管付きのセパラブルフラスコに、PGMEA921部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてα−アリルオキシメチルアクリル酸メチル(AMA)102部、MAA182部、BzMA175部、MMA51部、パーブチルOを10.2部、滴下系2としてn−DMを16.8部、PGMEA44部をそれぞれ150分かけて連続的に供給した。その後60分90℃を保持した後、温度を110℃まで昇温し、3時間重合を継続した。
次いで、この反応液にGMA210部、触媒としてTEA2.2部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.2部、PGMEA119部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃4時間反応を継続することで、二重結合当量490g/当量の樹脂溶液A−6を得た。
得られた樹脂溶液A−6について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例7(A−7の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA362部、PGME91部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI30部、MAA60部、CHA210部、PGMEA24部、PGME6部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを6部、PGMEA59部、PGME15部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGMEA58部、PGME14部、GMA50部、触媒としてTEA1.1部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.5部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量1025g/当量の樹脂溶液A−7を得た。
得られた樹脂溶液A−7について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA362部、PGME91部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI30部、MAA60部、CHA210部、PGMEA24部、PGME6部、パーブチルOを6部、滴下系2としてn−DMを6部、PGMEA59部、PGME15部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGMEA58部、PGME14部、GMA50部、触媒としてTEA1.1部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.5部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量1025g/当量の樹脂溶液A−7を得た。
得られた樹脂溶液A−7について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例8(A−8の合成)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA154部、PGME38部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI51部、MAA34部、CHA85部、PGMEA41部、PGME10部、パーブチルOを3.4部、滴下系2としてn−DMを7.3部、PGMEA58部、PGME15部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGMEA38部、PGME10部、GMA28部、触媒としてTEA0.6部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.3部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量1045g/当量の樹脂溶液A−8を得た。
得られた樹脂溶液A−8について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA154部、PGME38部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてBzMI51部、MAA34部、CHA85部、PGMEA41部、PGME10部、パーブチルOを3.4部、滴下系2としてn−DMを7.3部、PGMEA58部、PGME15部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にPGMEA38部、PGME10部、GMA28部、触媒としてTEA0.6部、重合禁止剤としてアンテージW−400を0.3部追加し、窒素及び酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら、110℃2時間、115℃7時間反応を継続することで、二重結合当量1045g/当量の樹脂溶液A−8を得た。
得られた樹脂溶液A−8について、合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
合成例9〜12(A−9〜A−12の合成)
ベースポリマーを構成するモノマーの種類及びその配合割合、並びに、付加させるGMAの配合割合を、表1のように変更したこと、また溶媒をPGMEAのみに変更したこと以外は、合成例1とほぼ同様の手順で樹脂溶液A−9〜A−12を各々得た。
得られた樹脂溶液について合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
ベースポリマーを構成するモノマーの種類及びその配合割合、並びに、付加させるGMAの配合割合を、表1のように変更したこと、また溶媒をPGMEAのみに変更したこと以外は、合成例1とほぼ同様の手順で樹脂溶液A−9〜A−12を各々得た。
得られた樹脂溶液について合成例1と同様に各種物性を測定した。結果を表1に示す。
表1に、樹脂溶液A−1〜A−12の詳細を示す。
なお、表1中のベースポリマーを構成する各モノマーの数値は、該モノマーの総量を100質量%としたときの各モノマーの配合割合(質量%)を記載した。また、当該ベースポリマーに付加するGMAの数値は、酸基及び重合性二重結合を有する単量体(合成例1〜12では、MAA又はAAが該当する。)のカルボン酸分に、付加させたGMAをMAA(又はAA)質量換算した質量%として記載しており、「GMAのMAA(又はAA)質量換算での配合割合(質量%)={GMAのモル量(mol)/MAA(又はAA)のモル量(mol)}×MAA(又はAA)配合割合(質量%)」により求められる。例えば、合成例1(A−1)では、ベースポリマー(100質量%)中、MAAは57質量%であり、この57質量%(1661mmol)のMAAに、872mmolのGMAを付加させたことで、当該GMAの配合割合を「30」と規定した。
なお、表1中のベースポリマーを構成する各モノマーの数値は、該モノマーの総量を100質量%としたときの各モノマーの配合割合(質量%)を記載した。また、当該ベースポリマーに付加するGMAの数値は、酸基及び重合性二重結合を有する単量体(合成例1〜12では、MAA又はAAが該当する。)のカルボン酸分に、付加させたGMAをMAA(又はAA)質量換算した質量%として記載しており、「GMAのMAA(又はAA)質量換算での配合割合(質量%)={GMAのモル量(mol)/MAA(又はAA)のモル量(mol)}×MAA(又はAA)配合割合(質量%)」により求められる。例えば、合成例1(A−1)では、ベースポリマー(100質量%)中、MAAは57質量%であり、この57質量%(1661mmol)のMAAに、872mmolのGMAを付加させたことで、当該GMAの配合割合を「30」と規定した。
表1における略称は以下の通りである。
BzMI:ベンジルマレイミド
MD:ジメチル−2,2'−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート
AMA:α−(アリルオキシメチル)メチルアクリレート
CHA:シクロヘキシルアクリレート
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
MMA:メチルメタクリレート
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート
AV:酸価
Mw:最終的に得られた重合体の重量平均分子量
NV:固形分濃度
BzMI:ベンジルマレイミド
MD:ジメチル−2,2'−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート
AMA:α−(アリルオキシメチル)メチルアクリレート
CHA:シクロヘキシルアクリレート
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
MMA:メチルメタクリレート
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート
AV:酸価
Mw:最終的に得られた重合体の重量平均分子量
NV:固形分濃度
〔樹脂組成物の調製及び塗膜の評価試験〕
調製例1(樹脂組成物b−1)
固形分換算で、樹脂溶液A−9を25部、イソボルニルメタクリレート(IB−X)10部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)35部、2021Pを20部、KBM503を10部、IRGACURE907を20部、F−554を0.2部、アンテージW−400を0.5部、更に希釈溶媒(PGMEA)を固形分濃度25%となるように加え、攪拌することで樹脂組成物b−1を得た。
得られた樹脂組成物b−1について、上述した評価方法に従って、塗布膜(硬化膜)の物性を評価した。結果を表2に示す。
調製例1(樹脂組成物b−1)
固形分換算で、樹脂溶液A−9を25部、イソボルニルメタクリレート(IB−X)10部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)35部、2021Pを20部、KBM503を10部、IRGACURE907を20部、F−554を0.2部、アンテージW−400を0.5部、更に希釈溶媒(PGMEA)を固形分濃度25%となるように加え、攪拌することで樹脂組成物b−1を得た。
得られた樹脂組成物b−1について、上述した評価方法に従って、塗布膜(硬化膜)の物性を評価した。結果を表2に示す。
調製例2〜5
表2に示す配合比率で当該表に示す原料を用い、調製例1と同様の操作にて各樹脂組成物b−2〜b−5を各々得た。得られた樹脂組成物の各々について、上述した評価方法に従って塗布膜の物性を評価した。結果を表2に示す。
表2に示す配合比率で当該表に示す原料を用い、調製例1と同様の操作にて各樹脂組成物b−2〜b−5を各々得た。得られた樹脂組成物の各々について、上述した評価方法に従って塗布膜の物性を評価した。結果を表2に示す。
表2中、総合評価とは、各物性評価結果に基づき、全調製例で得た樹脂組成物・硬化膜の中で、相対的に、「○、△、×」の3段階で評価したものである。○であると、樹脂組成物・硬化膜として優れた物性を有することを意味し、×であると、実用レベルに達していないことを意味する。
表2における略称は以下の通りである。表2中の各原料の配合量は、固形分量である。なお、表2では希釈溶媒(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)を用いたことを省略している。
IB−X:イソボルニルメタクリレート(商品名「ライトエステルIB−X」、共栄社化学社製
FA−513AS:ジシクロペンタニルアクリレート(商品名「ファンクリル FA−513AS」、日立化成社製)
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名、共栄社化学社製)
SMA2625:スチレン/無水マレイン酸共重合体(GPCによるMw=9000、スチレン/無水マレイン酸モル比=2/1)(商品名、川原油化社製)
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(商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル社製)
YX−8000:脂環構造を有するエポキシ樹脂(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)
828US:芳香環を有するエポキシ樹脂(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)
KBM503:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名「信越シリコーン KBM−503」、信越化学工業社製)
KBM903:3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名「信越シリコーン KBM−903」、信越化学工業社製)
IRGACURE907:2−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(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
F−554:含フッ素基・親油性基含有オリゴマー(ノニオン性、商品名「メガファックF−554」、DIC社製)
アンテージW−400:フェノール系酸化防止剤(商品名、川口化学工業社製)
IB−X:イソボルニルメタクリレート(商品名「ライトエステルIB−X」、共栄社化学社製
FA−513AS:ジシクロペンタニルアクリレート(商品名「ファンクリル FA−513AS」、日立化成社製)
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名、共栄社化学社製)
SMA2625:スチレン/無水マレイン酸共重合体(GPCによるMw=9000、スチレン/無水マレイン酸モル比=2/1)(商品名、川原油化社製)
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(商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル社製)
YX−8000:脂環構造を有するエポキシ樹脂(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)
828US:芳香環を有するエポキシ樹脂(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)
KBM503:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名「信越シリコーン KBM−503」、信越化学工業社製)
KBM903:3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名「信越シリコーン KBM−903」、信越化学工業社製)
IRGACURE907:2−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(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
F−554:含フッ素基・親油性基含有オリゴマー(ノニオン性、商品名「メガファックF−554」、DIC社製)
アンテージW−400:フェノール系酸化防止剤(商品名、川口化学工業社製)
表2より、以下のことが確認された。
調製例2、3及び5で得た樹脂組成物b−2、b−3及びb−5は、いずれも、本発明のアルカリ可溶性樹脂(A)及びアミノ基含有カップリング剤を含むのに対し、調製例1で得た樹脂組成物b−1はアミノ基含有カップリング剤を含まない点でこれら樹脂組成物と相違し、調製例4で得た樹脂組成物b−4は、アルカリ可溶性樹脂として主鎖に環構造を有さない樹脂A−10を用いる点で相違する。
このような相違の下、両者から得た塗布膜の物性結果を対比すると、樹脂組成物b−2、b−3及びb−5から得た塗布膜は、樹脂組成物b−1及びb−4から得た塗布膜に比較して高温暴露後の密着性(特に強化ガラスに対する密着性)が著しく高いことが確認された。また、樹脂組成物b−2、b−3及びb−5から得た塗布膜は、透明性及び表面硬度の点でも充分なレベルにあることが分かった。したがって、本発明の構成からなる硬化性樹脂組成物は、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現する硬化物を与えることができることが確認された。
調製例2、3及び5で得た樹脂組成物b−2、b−3及びb−5は、いずれも、本発明のアルカリ可溶性樹脂(A)及びアミノ基含有カップリング剤を含むのに対し、調製例1で得た樹脂組成物b−1はアミノ基含有カップリング剤を含まない点でこれら樹脂組成物と相違し、調製例4で得た樹脂組成物b−4は、アルカリ可溶性樹脂として主鎖に環構造を有さない樹脂A−10を用いる点で相違する。
このような相違の下、両者から得た塗布膜の物性結果を対比すると、樹脂組成物b−2、b−3及びb−5から得た塗布膜は、樹脂組成物b−1及びb−4から得た塗布膜に比較して高温暴露後の密着性(特に強化ガラスに対する密着性)が著しく高いことが確認された。また、樹脂組成物b−2、b−3及びb−5から得た塗布膜は、透明性及び表面硬度の点でも充分なレベルにあることが分かった。したがって、本発明の構成からなる硬化性樹脂組成物は、現像性に優れ、かつ高温環境下に晒された後においても優れた密着性を安定して発現する硬化物を与えることができることが確認された。
表には記載していないが、硬化物の電気特性を確認するため、樹脂組成物b−2、b−3及びb−5を各々用いてイオンマイグレーション試験を行ったところ、樹脂組成物b−2又はb−5を用いた場合に比べ、樹脂組成物b−3を用いた場合には、抵抗値低下時間が著しく長いこと、すなわち電気特性に優れていることが確認された。
Claims (9)
- アルカリ可溶性樹脂及びカップリング剤を含む硬化性樹脂組成物であって、
該アルカリ可溶性樹脂は、主鎖に環構造を有するアルカリ可溶性樹脂(A)を含み、
該カップリング剤は、アミノ基含有カップリング剤を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物。 - 前記アルカリ可溶性樹脂(A)は、側鎖にエチレン性不飽和基を有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記アルカリ可溶性樹脂は、更に、側鎖にエチレン性不飽和基を有しないアルカリ可溶性樹脂(B)を含み、
該アルカリ可溶性樹脂(B)は、芳香族ビニル化合物と、無水マレイン酸誘導体及び/又はその加水分解物とを含む単量体成分を重合して得られることを特徴とする請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。 - 前記アルカリ可溶性樹脂(B)は、下記式(1)で表される構成単位と、下記式(2)で表される構成単位とを有することを特徴とする請求項3に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記カップリング剤として、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤と、アミノ基含有シランカップリング剤とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- 更に、多官能重合性化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物により形成されることを特徴とする硬化膜。
- 請求項7に記載の硬化膜を有することを特徴とする表示装置用部材。
- 請求項7に記載の硬化膜を有することを特徴とする表示装置。
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