JP2023004059A - Radical-polymerizable polymer and photosensitive composition thereof - Google Patents

Radical-polymerizable polymer and photosensitive composition thereof Download PDF

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晋介 田中
Shinsuke Tanaka
安弘 松田
Yasuhiro Matsuda
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Abstract

To provide a radical-polymerizable polymer from which a cured product having good handleability and excellent coating workability, and excellent transparency and adhesion can be imparted, and a photosensitive resin composition containing the radical-polymerizable polymer.SOLUTION: A radical-polymerizable polymer has an acid group and an ethylenically unsaturated double bond in a side chain, wherein the radical-polymerizable polymer has a structural unit having a ring structure in a main chain and a structural unit represented by general formula (1), has a double bond equivalent of 330-1,600 (g/eq.) and a weight average molecular weight of 14,000 or less, a content ratio of the structural unit represented by general formula (2) is 5 mass% or less with respect to 100 mass% of the total structural units of the radical-polymerizable polymer, and the acid group has an interval between the main chain and the acid group of 6 or less atoms. A photosensitive resin composition contains the radical-polymerizable polymer, a polyfunctional monomer, a polymerization initiator, inorganic fine particles, and a solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ラジカル重合性重合体およびその感光性組成物に関する。より詳しくは、ラジカル重合性重合体、ならびにラジカル重合性重合体、多官能モノマー、光重合開始剤、無機微粒子及び溶剤を含む感光性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to radically polymerizable polymers and photosensitive compositions thereof. More particularly, it relates to a radically polymerizable polymer and a photosensitive resin composition containing a radically polymerizable polymer, a polyfunctional monomer, a photopolymerization initiator, inorganic fine particles and a solvent.

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等に用いられるカラーフィルター、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト等の、各種の光学部材や電機・電子機器等の各種用途への適用が種々検討され、各用途で要求される特性に優れた硬化性樹脂組成物の開発がなされている。耐熱性や密着性に優れた感光性樹脂組成物として、例えば、特許文献1には、カルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体を含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物が記載され、上記共重合体は、N-置換マレイミド化合物由来の単量体単位を含み、かつ、カルボキシル基及びエチレン性不飽和二重結合を有し、上記共重合体のTg(ガラス転移温度)が20℃以下である、樹脂組成物が記載されている。
また、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる重合体として、例えば、特許文献2には、N-置換マレイミド化合物由来の構造単位、及び、炭素数が特定範囲の炭化水素基を有する構造単位を有し、二重結合当量が330~2000g/当量であり、ガラス転移温度が50℃未満であり、芳香族基を有する構造単位の含有割合が、全構造単位100質量%に対して5質量%以下であり、側鎖にある酸基について主鎖との間隔が原子数6以下であるラジカル重合性共重合体が記載されている。
Curable resin compositions that can be cured by heat or active energy rays are used in various applications such as color filters, inks, printing plates, printed wiring boards, semiconductor elements, and photoresists used in liquid crystal display devices, solid-state imaging devices, and the like. Various applications have been studied for various applications such as optical members and electrical and electronic equipment, and curable resin compositions having excellent properties required for each application have been developed. As a photosensitive resin composition excellent in heat resistance and adhesion, for example, Patent Document 1 describes a photosensitive resin composition for color filters containing a carboxyl group-containing radically polymerizable copolymer. contains a monomer unit derived from an N-substituted maleimide compound, and has a carboxyl group and an ethylenically unsaturated double bond, and the copolymer has a Tg (glass transition temperature) of 20° C. or less. A resin composition is described.
Further, as a polymer capable of giving a cured product having excellent solvent resistance, for example, Patent Document 2 discloses a structural unit derived from an N-substituted maleimide compound and a hydrocarbon group having a carbon number within a specific range. It has a structural unit, has a double bond equivalent weight of 330 to 2000 g/equivalent, has a glass transition temperature of less than 50 ° C., and the content ratio of the structural unit having an aromatic group is 100% by mass of the total structural units. It describes a radically polymerizable copolymer having an acid group content of 5% by mass or less and having a distance of 6 atoms or less between the acid group in the side chain and the main chain.

上述のように光学材料における種々の要求特性のレベルは高まっており、さらには透明性や取り扱い性に優れる重合体、その感光性樹脂組成物が求められている。 As described above, the level of various properties required for optical materials is increasing, and there is a demand for polymers and photosensitive resin compositions thereof that are excellent in transparency and handleability.

特開2012-32772号公報JP 2012-32772 A 特開2019-163359号公報JP 2019-163359 A

本発明は、上記現状に鑑みて、取り扱い性が良く塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を与えることができるラジカル重合性重合体、及び上記ラジカル重合性重合体を含む感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned current situation, the present invention includes a radically polymerizable polymer that is easy to handle, has excellent coating workability, and can give a cured product having excellent transparency and adhesion, and the radically polymerizable polymer. An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、光学部材や電機・電子機器用途に使用できる重合体について種々検討したところ、酸基及びエチレン性不飽和二重結合(炭素-炭素二重結合)を側鎖に有するラジカル重合性重合体であって、上記ラジカル重合性重合体が主鎖に環構造を有する構造単位と特定の構造単位を有し、二重結合当量と重量平均分子量を特定の範囲とし、他の特定の構造単位の含有割合を特定の範囲とし、酸基の位置を特定の範囲とした共重合体を用いることで、塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を得ることができることを見出した。また、本発明者らは、このようなラジカル重合性重合体を含む感光性樹脂組成物が、カラーフィルター等の光学部材を形成するための樹脂組成物として特に好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、酸基及びエチレン性不飽和二重結合を側鎖に有するラジカル重合性重合体であって、該ラジカル重合性重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位、及び、下記一般式(1)で表される構造単位を有し、二重結合当量が330~1600(g/当量)であり、重量平均分子量が14000以下であり、下記一般式(2)で表される構造単位の含有割合が、該ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して5質量%以下であり、該酸基は、主鎖との間隔が原子数6以下であることを特徴とするラジカル重合性重合体である。
In order to solve the above problems, the present inventors have made various studies on polymers that can be used for optical members and electric and electronic equipment applications. is a radically polymerizable polymer having a side chain, wherein the radically polymerizable polymer has a structural unit having a ring structure in the main chain and a specific structural unit, and has a double bond equivalent and a weight average molecular weight of a specific By using a copolymer in which the content ratio of other specific structural units is within a specific range, and the position of the acid group is within a specific range, excellent coating workability, excellent transparency and adhesion It was found that a cured product can be obtained. In addition, the present inventors have found that a photosensitive resin composition containing such a radically polymerizable polymer is particularly suitable as a resin composition for forming optical members such as color filters. was completed.
That is, the present invention provides a radically polymerizable polymer having an acid group and an ethylenically unsaturated double bond in a side chain, the radically polymerizable polymer comprising a structural unit having a ring structure in its main chain, and It has a structural unit represented by the following general formula (1), has a double bond equivalent of 330 to 1600 (g/equivalent), has a weight average molecular weight of 14000 or less, and is represented by the following general formula (2). is 5% by mass or less with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer, and the acid group has a distance of 6 atoms or less from the main chain. It is a radically polymerizable polymer characterized by:

Figure 2023004059000001
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。)
Figure 2023004059000001
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.)

Figure 2023004059000002
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。)
上記ラジカル重合性重合体は、酸価が50~150(mgKOH/g)であることが好ましい。
上記ラジカル重合性重合体は、上記一般式(1)で表される構造単位の含有割合が、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して10質量%以上であることが好ましい。
上記酸基は、(メタ)アクリル酸由来のカルボキシル基であることが好ましい。
上記ラジカル重合性重合体は、ガラス転移温度が50℃以下であることが好ましい。
本発明はまた、上述のラジカル重合性重合体、及び多官能モノマーを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物でもある。
上記感光性樹脂組成物は、更に光重合開始剤、無機微粒子及び溶剤を含むことが好ましい。
Figure 2023004059000002
( In the formula, R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
The radical polymerizable polymer preferably has an acid value of 50 to 150 (mgKOH/g).
In the radically polymerizable polymer, the content ratio of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 10% by mass or more with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. .
The acid group is preferably a carboxyl group derived from (meth)acrylic acid.
The radically polymerizable polymer preferably has a glass transition temperature of 50° C. or lower.
The present invention is also a photosensitive resin composition characterized by containing the above radically polymerizable polymer and a polyfunctional monomer.
The photosensitive resin composition preferably further contains a photopolymerization initiator, inorganic fine particles and a solvent.

本発明のラジカル重合性重合体及び感光性樹脂組成物は、取り扱い性が良く塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を与えることができる。このような本発明のラジカル重合性重合体及び感光性樹脂組成物は、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、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト等の光学部材や電機・電子機器等の各種用途に好適に用いることができる。 The radically polymerizable polymer and the photosensitive resin composition of the present invention are easy to handle, excellent in coating workability, and can give a cured product excellent in transparency and adhesion. Such a radically polymerizable polymer and photosensitive resin composition of the present invention can be used for optical applications such as color filters, inks, printing plates, printed wiring boards, semiconductor elements and photoresists used in liquid crystal display devices, solid-state imaging devices and the like. It can be suitably used for various uses such as members, electric and electronic devices.

以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の好ましい形態である。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を意味し、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート及び/又はメタクリレート」を意味する。
また、本明細書において、数値範囲「Min~Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。さらに、上限値および下限値について、好適な数値を段階的に記載する場合、各々分けて記載した上限値と下限値を、適宜組み合わせた数値範囲も好適な数値範囲である。
1.ラジカル重合性重合体
本発明のラジカル重合性重合体は、酸基及びエチレン性不飽和二重結合を側鎖に有するラジカル重合性重合体であって、該ラジカル重合性重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位、及び、下記一般式(1)で表される構造単位を有し、二重結合当量が330~1600(g/当量)であり、重量平均分子量が14000以下であり、下記一般式(2)で表される構造単位の含有割合が、該ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して5質量%以下であり、該酸基は、主鎖との間隔が原子数6以下であることを特徴とするラジカル重合性重合体である。
The present invention will be described in detail below.
In addition, the form which combined two or more of each preferable form of this invention described below is also a preferable form of this invention.
Moreover, in this specification, "(meth)acrylic acid" means "acrylic acid and/or methacrylic acid", and "(meth)acrylate" means "acrylate and/or methacrylate".
Further, in this specification, the numerical range "Min to Max" means the minimum value Min or more and the maximum value Max or less. Furthermore, when describing preferred numerical values in stages for the upper and lower limits, a numerical range obtained by appropriately combining the upper and lower limits that are separately described is also a preferred numerical range.
1. Radically polymerizable polymer The radically polymerizable polymer of the present invention is a radically polymerizable polymer having an acid group and an ethylenically unsaturated double bond in the side chain, and the radically polymerizable polymer has having a structural unit having a ring structure and a structural unit represented by the following general formula (1), having a double bond equivalent of 330 to 1600 (g/equivalent), and having a weight average molecular weight of 14000 or less, The content ratio of the structural unit represented by the following general formula (2) is 5% by mass or less with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer, and the acid group is spaced from the main chain is a radically polymerizable polymer characterized by having 6 or less atoms.

Figure 2023004059000003
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。)
Figure 2023004059000003
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.)

Figure 2023004059000004
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。)
本発明のラジカル重合性重合体は、上記構成からなるため、取り扱い性が良く塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を与えることができる。
本発明のラジカル重合性重合体が上述のように優れるのは、特定範囲の物性パラメーターを満たし、主鎖に環構造を有する構造単位を有することと、上記一般式(1)で表される構造単位を含むことと、酸基が特定範囲の位置にあることによると推測される。
本発明のラジカル重合性重合体は、酸基及びエチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する。
上記ラジカル重合性重合体が酸基を側鎖に有することにより、アルカリ可溶性となり、現像性を発揮することができる。また、上記ラジカル重合性重合体の硬化物において、密着性を発揮することができる。
上記酸基は、主鎖との間隔が原子数6以下である。上記酸基が特定範囲の位置にあることにより、上記ラジカル重合性重合体の現像性を向上させる。また、上記ラジカル重合性重合体に含まれる一般式(1)構造単位の炭化水素基の炭素数が6~20であることとの組み合わせにより後述する無機微粒子の分散性が良好となり得る。
通常、主鎖から比較的遠く離れた位置に酸基を有するラジカル重合性重合体を製造する場合、ビニル系単量体に酸基を有する化合物又は酸無水物を反応させてビニル基から離れた位置に酸基を有する単量体を合成し、この単量体を用いて共重合を行う。例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと無水マレイン酸とを反応させることでビニル基から離れた位置に酸基を有する単量体を得ることができるが、この単量体を共重合させて製造されたラジカル重合性重合体をカラーフィルターの製造に用いると、後硬化工程(加熱工程)時に、水が付加してマレイン酸部分が脱離し、これが異物となって、得られる硬化物の耐熱性や透明性等を低下させる場合がある。これに対し、酸基と主鎖との間隔が原子数6以下である場合、ビニル系単量体に酸基を有する化合物又は酸無水物を反応させた単量体を使用する必要がないため、カラーフィルターの製造工程で酸基部分が脱離するようなことがなく、ラジカル重合性重合体の耐熱性や透明性等が低下することがない。
ここで、本発明において、主鎖との間隔が原子数6以下であるとは、側鎖が結合した主鎖の原子と、側鎖上で酸基が結合した原子との間の原子数が6以下であることをいう。例えば、下記(a1)で表される構造単位においては、酸基Xは、主鎖との間隔が原子数4であるとし、下記(a2)で表される構造単位においては、酸基Xは、主鎖との間隔が原子数6であるとする。また、酸基が主鎖に直接結合している場合は、主鎖との間隔が原子数0であるとする。
Figure 2023004059000004
( In the formula, R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
Since the radically polymerizable polymer of the present invention has the above constitution, it is easy to handle, excellent in coating workability, and can give a cured product excellent in transparency and adhesion.
The radically polymerizable polymer of the present invention is excellent as described above because it satisfies a specific range of physical property parameters and has a structural unit having a ring structure in the main chain, and the structure represented by the general formula (1) It is speculated that this is due to the inclusion of units and the specific range of positions of the acid groups.
The radically polymerizable polymer of the present invention has an acid group and an ethylenically unsaturated double bond in its side chain.
By having an acid group in the side chain of the radically polymerizable polymer, it becomes alkali-soluble and can exhibit developability. In addition, the cured product of the radically polymerizable polymer can exhibit adhesion.
The number of atoms between the acid group and the main chain is 6 or less. The position of the acid group within the specific range improves the developability of the radically polymerizable polymer. In combination with the fact that the hydrocarbon group of the structural unit of general formula (1) contained in the radically polymerizable polymer has 6 to 20 carbon atoms, the dispersibility of the inorganic fine particles described later can be improved.
Usually, when producing a radically polymerizable polymer having an acid group at a position relatively far away from the main chain, a compound or an acid anhydride having an acid group is reacted with a vinyl monomer to remove the acid group from the vinyl group. A monomer having an acid group at the position is synthesized and copolymerized using this monomer. For example, by reacting hydroxyethyl (meth)acrylate and maleic anhydride, it is possible to obtain a monomer having an acid group at a position distant from the vinyl group, and the copolymer is produced by copolymerizing this monomer. When the radically polymerizable polymer is used in the production of a color filter, water is added during the post-curing process (heating process), and the maleic acid moiety is eliminated. It may reduce transparency and the like. On the other hand, when the distance between the acid group and the main chain is 6 atoms or less, there is no need to use a compound having an acid group or a monomer obtained by reacting an acid anhydride with a vinyl monomer. , the acid group portion is not eliminated during the production process of the color filter, and the heat resistance, transparency, etc. of the radically polymerizable polymer are not deteriorated.
Here, in the present invention, the fact that the number of atoms between the main chain is 6 or less means that the number of atoms between the atom of the main chain to which the side chain is bonded and the atom to which the acid group is bonded on the side chain is 6 or less. For example, in the structural unit represented by (a1) below, the acid group X has a distance of 4 atoms from the main chain, and in the structural unit represented by (a2) below, the acid group X is , and the distance from the main chain is 6 atoms. Also, when the acid group is directly bonded to the main chain, the distance between the acid group and the main chain is assumed to be 0 atoms.

Figure 2023004059000005
上記酸基は、主鎖との間隔が原子数6以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。
上記酸基は、主鎖に直接結合していることが好ましい。
上記酸基としては、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る。中でも、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基が好ましく、より好ましくはカルボキシル基であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸基である。現像速度をより高める観点から、アクリル酸基の方が好ましい。
また、上記ラジカル重合性共重合体は、側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する。これにより、熱、光架橋反応が可能になるため、硬化性、現像密着性や耐溶剤性等が向上する。また、光に対する感度が向上し、より少ない光で硬化し、かつ硬化後の硬化物の機械的強度も向上させることができる。
本発明において、上記エチレン性不飽和二重結合とは、重合性二重結合、すなわち炭素-炭素二重結合を意味する。
上記エチレン性不飽和二重結合としては、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る。本発明のラジカル重合性重合体は、これらの1種又は2種以上を有していてもよい。なかでも、反応性の点で、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
上記エチレン性不飽和二重結合は、例えば、エポキシ基含有単量体(X)を上記ラジカル重合性重合体の製造時に用いることで、上記ラジカル重合性重合体に導入することができる。
上記エポキシ基含有単量体(X)としては、エポキシ基と、重合性二重結合とを含む化合物が挙げられる。重合性二重結合としては、例えば、上述したエチレン性不飽和二重結合と同様であり、(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、これらの1種又は2種以上を有するものが好適である。なかでも、反応性の点で(メタ)アクリロイル基が好ましい。
本明細書中、エポキシ基には、狭義のエポキシ基の他、グリシジル基のようにオキシラン環が炭素に結合している基や、グリシジルエーテル基及びグリシジルエステル基のようにエーテル結合又はエステル結合を含む基、エポキシシクロヘキサン環等が含まれるものとする。
上記エポキシ基含有単量体(X)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る。なかでも、反応性が高く、かつ反応のコントロールがしやすいうえ、入手が容易で、ラジカル重合性二重結合だけでなく同時に水酸基も導入できる点から、(メタ)アクリル酸グリシジル、及び/又は、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチルがより好ましい。更に好ましくは(メタ)アクリル酸グリシジル(別名:グリシジル(メタ)アクリレート)であり、特に好ましくはメタクリル酸グリシジルである。
本発明のラジカル重合性重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位、及び、上記一般式(1)で表される構造単位を有する。各構造単位について説明する。
(主鎖に環構造を有する構造単位)
上記ラジカル重合性重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位(以下、「構造単位(A)」とも称する。)を有する。
主鎖骨格に環構造を有する構造単位を有することにより、本発明のラジカル重合性重合体の耐熱性が向上し、また、硬化物の密着性や耐溶剤性を向上させることができる。
上記構造単位(A)を与える単量体としては、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の1種又は2種以上が好適である。このような単量体としては、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。このように主鎖に環構造を有する構造単位は、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が好適である。
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重合体は、耐熱性や分散性(例えば、色材や無機微粒子の分散性)、硬度等がより向上された硬化物を与えることが可能になる。
上述の単量体単位を含む重合体とは、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重合体を意味する。
上記単量体成分において、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とN-フェニ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N-フェニルマレイミドとしては、例えば、フェニルマレイミド;p-メチルフェニルマレイミド、p-ブチルフェニルマレイミド等のアルキル置換フェニルマレイミド;p-ヒドロキシフェニルマレイミド等のフェノール性水酸基置換フェニルマレイミド;o-クロロフェニルマレイミド、o-ジクロロフェニルマレイミド、p-ジクロロフェニルマレイミド等のハロゲン置換フェニ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、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、例えば、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。
上記ラジカル重合性重合体は、上記構造単位(A)として、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。
上記構造単位(A)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の現像性、透明性、及び密着性の両立を考慮すると、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、0.5~50質量%であることが好ましい。上記構造単位(A)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、またより好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
(一般式(1)で表される構造単位)
本発明のラジカル重合性重合体は、また、下記一般式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(B)」とも称する。)を有する。
Figure 2023004059000005
The number of atoms between the acid group and the main chain is preferably 6 or less, more preferably 5 or less, and still more preferably 0.
Preferably, the acid group is directly attached to the main chain.
Examples of the acid group include functional groups capable of neutralizing reaction with alkaline water, such as carboxyl group, phenolic hydroxyl group, carboxylic acid anhydride group, phosphoric acid group, and sulfonic acid group. Among them, a carboxyl group or a carboxylic anhydride group is preferred, a carboxyl group is more preferred, and a (meth)acrylic acid group is even more preferred. An acrylic acid group is more preferable from the viewpoint of increasing the development speed.
Moreover, the said radically polymerizable copolymer has an ethylenically unsaturated double bond in a side chain. As a result, heat and photo-crosslinking reactions become possible, so that curability, development adhesion, solvent resistance, etc. are improved. In addition, the sensitivity to light is improved, curing can be performed with less light, and the mechanical strength of the cured product after curing can also be improved.
In the present invention, the ethylenically unsaturated double bond means a polymerizable double bond, ie, a carbon-carbon double bond.
Examples of the ethylenically unsaturated double bond include a (meth)acryloyl group, vinyl group, allyl group, methallyl group, and the like. The radically polymerizable polymer of the present invention may have one or more of these. Among them, a (meth)acryloyl group is preferable in terms of reactivity.
The ethylenically unsaturated double bond can be introduced into the radically polymerizable polymer, for example, by using the epoxy group-containing monomer (X) during production of the radically polymerizable polymer.
Examples of the epoxy group-containing monomer (X) include compounds containing an epoxy group and a polymerizable double bond. The polymerizable double bond is, for example, the same as the ethylenically unsaturated double bond described above, and includes a (meth)acryloyl group, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, and the like, and one or two of these Those having the above are suitable. Among them, a (meth)acryloyl group is preferred in terms of reactivity.
In the present specification, an epoxy group includes not only a narrowly defined epoxy group, but also a group in which an oxirane ring is bonded to carbon such as a glycidyl group, an ether bond or an ester bond such as a glycidyl ether group and a glycidyl ester group. containing groups, epoxycyclohexane rings, and the like.
Examples of the epoxy group-containing monomer (X) include glycidyl (meth)acrylate, β-methylglycidyl (meth)acrylate, β-ethylglycidyl (meth)acrylate, vinylbenzyl glycidyl ether, and allyl glycidyl ether. , (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate, vinylcyclohexene oxide, and the like. Among them, glycidyl (meth)acrylate, and/or 3,4-Epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate is more preferred. More preferred is glycidyl (meth)acrylate (also known as glycidyl (meth)acrylate), and particularly preferred is glycidyl methacrylate.
The radically polymerizable polymer of the present invention has a structural unit having a ring structure in its main chain and a structural unit represented by the general formula (1). Each structural unit will be explained.
(Structural unit having a ring structure in the main chain)
The radically polymerizable polymer has a structural unit having a ring structure in its main chain (hereinafter also referred to as "structural unit (A)").
By having a structural unit having a ring structure in the main chain skeleton, the heat resistance of the radically polymerizable polymer of the present invention can be improved, and the adhesiveness and solvent resistance of the cured product can be improved.
Examples of the monomer that gives the structural unit (A) include a monomer having a double bond-containing ring structure in the molecule, and a monomer that forms a polymer having a ring structure in the main chain by cyclopolymerization. etc. 1 type, or 2 or more types are suitable. Such monomers include N-substituted maleimide-based monomers, dialkyl-2,2′-(oxydimethylene) diacrylate-based monomers, and α-(unsaturated alkoxyalkyl) acrylate groups. It is preferable to use at least one more selected. Such structural units having a ring structure in the main chain are N-substituted maleimide-based monomer units, dialkyl-2,2'-(oxydimethylene) diacrylate-based monomer units, and/or α- (Unsaturated alkoxyalkyl) acrylate-based monomer units are preferred.
In particular, polymers containing N-substituted maleimide-based monomer units and/or dialkyl-2,2'-(oxydimethylene) diacrylate-based monomer units have heat resistance and dispersibility (for example, colorant and dispersibility of inorganic fine particles), hardness and the like can be further improved.
The polymer containing the above-mentioned monomer unit means a polymer containing a structural unit derived from the monomer by polymerization reaction or cross-linking reaction of the monomer, for example.
Examples of N-substituted maleimide-based monomers in the monomer component include N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-isopropylmaleimide, and Nt-butylmaleimide. , N-dodecylmaleimide, N-benzylmaleimide, N-naphthylmaleimide and the like, and one or more of these can be used. Among them, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-benzylmaleimide are preferred, and N-benzylmaleimide and N-phenylmaleimide are particularly preferred in terms of less coloring and excellent dispersibility.
Examples of the N-benzylmaleimide include benzylmaleimide; alkyl-substituted benzylmaleimide such as p-methylbenzylmaleimide and p-butylbenzylmaleimide; phenolic hydroxyl group-substituted benzylmaleimide such as p-hydroxybenzylmaleimide; o-chlorobenzylmaleimide. , o-dichlorobenzylmaleimide, p-dichlorobenzylmaleimide and other halogen-substituted benzylmaleimides.
Examples of the N-phenylmaleimide include phenylmaleimide; alkyl-substituted phenylmaleimide such as p-methylphenylmaleimide and p-butylphenylmaleimide; phenolic hydroxyl group-substituted phenylmaleimide such as p-hydroxyphenylmaleimide; o-chlorophenylmaleimide; Halogen-substituted phenylmaleimides such as o-dichlorophenylmaleimide and p-dichlorophenylmaleimide are included.
As the dialkyl-2,2'-(oxydimethylene) diacrylate-based monomer, from the viewpoint of less coloring, dispersibility, and ease of industrial availability, for example, dimethyl-2,2'-[ Oxybis(methylene)]bis-2-propenoate and the like are preferably used.
Examples of the α-(unsaturated alkoxyalkyl) acrylate include α-allyloxymethyl acrylic acid, methyl α-allyloxymethyl acrylate, ethyl α-allyloxymethyl acrylate, n- Propyl, i-propyl α-allyloxymethyl acrylate, n-butyl α-allyloxymethyl acrylate, s-butyl α-allyloxymethyl acrylate, t-butyl α-allyloxymethyl acrylate, α-allyloxy n-amyl methyl acrylate, s-amyl α-allyloxymethyl acrylate, t-amyl α-allyloxymethyl acrylate, neopentyl α-allyloxymethyl acrylate, n-hexyl α-allyloxymethyl acrylate, α -s-hexyl allyloxymethyl acrylate, n-heptyl α-allyloxymethyl acrylate, n-octyl α-allyloxymethyl acrylate, s-octyl α-allyloxymethyl acrylate, α-allyloxymethyl acrylate t-octyl, 2-ethylhexyl α-allyloxymethyl acrylate, capryl α-allyloxymethyl acrylate, nonyl α-allyloxymethyl acrylate, decyl α-allyloxymethyl acrylate, undecyl α-allyloxymethyl acrylate , lauryl α-allyloxymethyl acrylate, tridecyl α-allyloxymethyl acrylate, myristyl α-allyloxymethyl acrylate, pentadecyl α-allyloxymethyl acrylate, cetyl α-allyloxymethyl acrylate, α-allyloxy heptadecyl methyl acrylate, stearyl α-allyloxymethyl acrylate, nonadecyl α-allyloxymethyl acrylate, eicosyl α-allyloxymethyl acrylate, ceryl α-allyloxymethyl acrylate, melisyl α-allyloxymethyl acrylate, etc. α-(allyloxymethyl) acrylate containing a chain saturated hydrocarbon group is preferred. In addition, alkyl-(α-methallyloxymethyl) acrylate monomers and the like are also preferred. Among them, methyl α-allyloxymethyl acrylate (also referred to as α-(allyloxymethyl)methyl acrylate) is particularly preferred.
The α-(unsaturated alkoxyalkyl) acrylate can be produced, for example, by the production method disclosed in WO 2010/114077 pamphlet.
The radically polymerizable polymer may have only one type of structural unit (A), or may have two or more types of structural units (A).
Considering compatibility between developability, transparency, and adhesion of the radically polymerizable polymer, the content of the structural unit (A) is It is preferably 0.5 to 50% by mass. The content of the structural unit (A) is more preferably 1% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, and more preferably 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. It is 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
(Structural unit represented by general formula (1))
The radically polymerizable polymer of the present invention also has a structural unit represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as "structural unit (B)").

Figure 2023004059000006
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。)
本発明のラジカル重合性重合体は、上記構造単位(B)を有することにより、ラジカル重合性重合体溶液の粘度を低減することができる。また、現像性が向上し、耐溶剤性、密着性に優れた硬化物を与えることができる。また、主鎖との間隔が原子数6以下である酸基との組み合わせにより、無機微粒子の分散性が向上する。
上記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。現像速度の点から、Rは水素原子が好ましい。
上記一般式(1)中、Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。
上記炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基としては、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1,2,2-トリメチルプロピル基、1-エチル-1-メチルプロピル基、1-エチル-2-メチルプロピル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、又はn-エイコシル基等を挙げることができる。
上記炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基は、炭素数6~18の直鎖状又は分岐状の炭化水素基であることが好ましく、炭素数6~14の直鎖状又は分岐状の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数6~12の直鎖状の炭化水素基であることが特に好ましい。
上記Rとしては、具体的には、好ましくはn-オクチル基、n-ドデシル基、2-エチルヘキシル基が挙げられ、より好ましくはn-オクチル基、n-ドデシル基が挙げられ、更に好ましくはn-ドデシル基が挙げられる。
上記構造単位(B)を与える単量体としては、例えば、下記一般式(1-1)で表される化合物が好ましく挙げられる。
CH=CR-C(O)-O-R (1-1)
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。)
このような単量体化合物を含む単量体成分を重合することにより、上記構造単位(B)を有する重合体を得ることができる。
上記一般式(1-1)におけるR及びRとしては、それぞれ、上記一般式(1)におけるR及びRと同様のものが挙げられる。
上記構造単位(B)を与える単量体としては、具体的には、好ましくは(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ドデシル等が挙げられ、より好ましくは(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸n-ドデシルが挙げられる。
上記ラジカル重合性重合体は、上記構造単位(B)として、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。
上記構造単位(B)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の取り扱い性、密着性、及び無機微粒子の分散性の両立を考慮すると、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、10質量%以上であることが好ましい。上記構造単位(B)の含有割合は、上記全構造単位100質量%に対して、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、また、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
Figure 2023004059000006
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.)
By having the structural unit (B), the radically polymerizable polymer of the present invention can reduce the viscosity of the radically polymerizable polymer solution. Moreover, the developability is improved, and a cured product having excellent solvent resistance and adhesion can be obtained. Moreover, the dispersibility of the inorganic fine particles is improved by the combination with the acid group having 6 or less atoms spaced from the main chain.
In general formula (1) above, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. From the viewpoint of development speed, R 1 is preferably a hydrogen atom.
In general formula (1) above, R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
Examples of the linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 1,2,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, 1-ethyl-2-methylpropyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-eicosyl group, and the like.
The linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is preferably a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms. Or, it is more preferably a branched hydrocarbon group, and particularly preferably a straight chain hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms.
Specific examples of R 2 above include preferably n-octyl group, n-dodecyl group and 2-ethylhexyl group, more preferably n-octyl group and n-dodecyl group, still more preferably An n-dodecyl group can be mentioned.
Preferred examples of the monomer that provides the structural unit (B) include compounds represented by the following general formula (1-1).
CH2 =CR1 - C(O)-OR2 ( 1-1)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.)
A polymer having the structural unit (B) can be obtained by polymerizing a monomer component containing such a monomer compound.
Examples of R 1 and R 2 in general formula (1-1) are the same as R 1 and R 2 in general formula (1) above.
Specific preferred examples of the monomer that provides the structural unit (B) include n-octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and n-dodecyl (meth)acrylate. and more preferably n-octyl (meth)acrylate and n-dodecyl (meth)acrylate.
The radically polymerizable polymer may have only one type of structural unit (B), or may have two or more types of structural units (B).
The content of the structural unit (B) is 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer, considering both the handleability and adhesion of the radically polymerizable polymer and the dispersibility of the inorganic fine particles. On the other hand, it is preferably 10% by mass or more. The content of the structural unit (B) is more preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, relative to 100% by mass of all the structural units. It is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less.

(酸基含有単量体由来の構造単位)
本発明のラジカル重合性重合体は、更に、酸基含有単量体由来の構造単位(以下、「構造単位(C)」とも称する。)を有することが好ましい。構造単位(C)を有することにより、上記ラジカル重合性重合体が、上述した酸基を有し、現像性や密着性を発揮することができる。
上記構造単位(C)を与える単量体としては、酸基含有単量体を挙げることができる。酸基含有単量体を含む単量体成分を重合することにより、上記構造単位(C)を有する重合体を得ることができる。
上記酸基含有単量体の酸基としては、上述した酸基と同様のものを挙げることができる。
上記酸基含有単量体としては、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;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。これらのなかでも、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。反応性、耐熱着色性等の点で、より好ましくは不飽和モノカルボン酸類であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。このように、上記ラジカル重合性重合体において、上記酸基は、(メタ)アクリル酸由来のカルボキシル基であることが好ましい。
上記ラジカル重合性重合体は、上記構造単位(C)として、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が、上記構造単位(C)として、少なくとも主鎖との間隔が原子数6以下である酸基を有する構造単位を有することが好ましい。主鎖との間隔が原子数6以下である酸基については、上述したとおりである。
上記構造単位(C)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の現像性、取り扱い性、及び密着性の両立を考慮すると、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、1~50質量%であることが好ましい。上記構造単位(C)の含有割合は、上記全構造単位100質量%に対して、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、またより好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下である。
(側鎖に環構造を有する構造単位)
本発明のラジカル重合性重合体はまた、側鎖に環構造を有していても良い。すなわち、上記ラジカル重合性重合体は、側鎖に環構造を有する構造単位(以下、「構造単位(D)」とも称する。)を有していても良い。側鎖に環構造を有することにより、上記ラジカル重合性重合体の疎水性を向上させることができ、耐溶剤性を向上させることができる。
上記環構造としては、ベンゼン等の芳香族環構造、又は、シクロヘキサン骨格、アダマンタン骨格、ノルボルネン骨格等の脂環構造が挙げられる。
上記ラジカル重合性重合体が側鎖に環構造を有するには、芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基と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するとよい。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンジル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基等が挙げられる。
上記脂環式炭化水素基としては、好ましくは炭素数が3~20、より好ましくは炭素数が3~15の脂環式炭化水素基が挙げられる。上記脂環式炭化水素基としては、具体的には、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、シクロへプチル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等の単環式炭化水素基;ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、トリシクロデカニル、アダマンチル、イソボルニル等の多環式炭化水素基が挙げられる。これらは置換基を有していてもよい。
上記重合性二重結合としては、例えば、上述したエチレン性不飽和二重結合と同様であり、(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る。なかでも、反応性の点で(メタ)アクリロイル基が好ましい。
上記構造単位(D)を与える単量体としては、具体的には、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールルジ(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、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の脂環式炭化水素基含有単量体;ベンジル(メタ)アクリレート、1モルエトキシ化フェニルフェノールアクリレート等の芳香族炭化水素基含有単量体が挙げられる。なかでも、疎水性を向上できる点で、脂環式炭化水素基含有単量体が好ましく、シクロヘキシル(メタ)アクリレートがより好ましい。
上記構造単位(D)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、1~60質量%であることが好ましく、3~50質量%であることがより好ましく、5~40質量%であることが更に好ましい。
上記ラジカル重合性重合体は、上記構造単位(D)として、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。
ただし、上記ラジカル重合性重合体が、上記構造単位(D)として、下記一般式(2)で表される構造単位を有する場合、その含有割合は、ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して5質量%以下である。実質的に含まないことが特に好ましい。
下記一般式(2)中に表されるベンジル位の水素原子は切断され主鎖にラジカルが発生しやすく、主鎖の酸化により上記ラジカル重合性重合体の硬化物の耐熱着色性を低下させるおそれがある。また、芳香環が光を吸収し、硬化物の透明性を低下させるおそれがある。その他、無機微粒子を含む本発明の感光性樹脂組成物では、無機微粒子の分散性が低下する傾向がある。そのため、下記一般式(2)で表される構造単位の含有割合は、上述した範囲であることが望ましい。
具体的には、下記一般式(2)で表される構造単位の含有割合は、ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して3質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることが更に好ましい。
(Structural unit derived from acid group-containing monomer)
The radically polymerizable polymer of the present invention preferably further has a structural unit derived from an acid group-containing monomer (hereinafter also referred to as "structural unit (C)"). By having the structural unit (C), the radically polymerizable polymer has the acid group described above, and can exhibit developability and adhesion.
Examples of monomers that provide the structural unit (C) include acid group-containing monomers. A polymer having the structural unit (C) can be obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing monomer.
Examples of the acid group of the acid group-containing monomer include the same acid groups as those described above.
Examples of the acid group-containing monomer include unsaturated monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid and vinylbenzoic acid; maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid; Unsaturated polycarboxylic acids such as maleic anhydride and itaconic anhydride; Unsaturated acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride; Phosphate group-containing unsaturated compounds such as Light Ester P-1M (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.); Among these, carboxylic acid-based monomers (unsaturated monocarboxylic acids, unsaturated polycarboxylic acids, unsaturated acid anhydrides) are preferably used from the viewpoint of versatility, availability, and the like. Unsaturated monocarboxylic acids are more preferred, and (meth)acrylic acid is even more preferred from the viewpoint of reactivity, heat-resistant color resistance, and the like. Thus, in the radically polymerizable polymer, the acid group is preferably a carboxyl group derived from (meth)acrylic acid.
The radically polymerizable polymer may have only one type of structural unit (C), or may have two or more types of the structural unit (C). It is preferable to have a structural unit having an acid group with an interval of 6 atoms or less. The acid group having a distance of 6 atoms or less from the main chain is as described above.
Considering compatibility between developability, handleability, and adhesion of the radically polymerizable polymer, the content of the structural unit (C) is It is preferably 1 to 50% by mass. The content of the structural unit (C) is more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and more preferably 45% by mass or less, and further It is preferably 40% by mass or less, particularly preferably 35% by mass or less.
(Structural Unit Having Ring Structure in Side Chain)
The radically polymerizable polymer of the invention may also have a ring structure in its side chain. That is, the radically polymerizable polymer may have a structural unit having a ring structure in its side chain (hereinafter also referred to as "structural unit (D)"). By having a ring structure in the side chain, the hydrophobicity of the radically polymerizable polymer can be improved, and the solvent resistance can be improved.
Examples of the ring structure include an aromatic ring structure such as benzene, or an alicyclic structure such as a cyclohexane skeleton, an adamantane skeleton, and a norbornene skeleton.
In order for the radically polymerizable polymer to have a ring structure in the side chain, it is preferable to polymerize a monomer component containing a monomer having an aromatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group and a polymerizable double bond. .
Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as benzyl, tolyl, naphthyl and biphenyl.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms. Specific examples of the alicyclic hydrocarbon group include monocyclic hydrocarbon groups such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, cycloheptyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, and cyclohexenyl; Examples include polycyclic hydrocarbon groups such as pentanyl, dicyclopentenyl, tricyclodecanyl, adamantyl, and isobornyl. These may have a substituent.
Examples of the polymerizable double bond are the same as the ethylenically unsaturated double bond described above, and include a (meth)acryloyl group, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, and the like. Among them, a (meth)acryloyl group is preferred in terms of reactivity.
Specific examples of monomers that provide the structural unit (D) include cyclohexyl (meth)acrylate, cyclohexylmethyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 1-adamantyl (meth)acrylate, (3 , 4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, dimethylol- Alicyclic hydrocarbon group-containing monomers such as tricyclodecane di(meth)acrylate, pentacyclopentadecanedimethanol di(meth)acrylate, cyclohexanedimethanol di(meth)acrylate, norbornanedimethanol di(meth)acrylate; Aromatic hydrocarbon group-containing monomers such as benzyl (meth)acrylate and 1-mol ethoxylated phenylphenol acrylate can be mentioned. Among these, alicyclic hydrocarbon group-containing monomers are preferred, and cyclohexyl (meth)acrylate is more preferred, in that they can improve hydrophobicity.
The content of the structural unit (D) is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 3 to 50% by mass, based on 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. , more preferably 5 to 40% by mass.
The radically polymerizable polymer may have only one type of structural unit (D), or may have two or more types of structural units (D).
However, when the radically polymerizable polymer has a structural unit represented by the following general formula (2) as the structural unit (D), the content ratio is 100 mass of all structural units of the radically polymerizable polymer. % is 5% by mass or less. Substantially free is particularly preferred.
The hydrogen atom at the benzylic position represented by the following general formula (2) is cut off, and radicals are likely to be generated in the main chain, and the oxidation of the main chain may reduce the heat-resistant coloring resistance of the cured product of the radically polymerizable polymer. There is In addition, the aromatic ring may absorb light and reduce the transparency of the cured product. In addition, in the photosensitive resin composition of the present invention containing inorganic fine particles, the dispersibility of the inorganic fine particles tends to decrease. Therefore, it is desirable that the content of the structural unit represented by the following general formula (2) is within the range described above.
Specifically, the content ratio of the structural unit represented by the following general formula (2) is preferably 3% by mass or less with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer, and 1% by mass. It is more preferably below, and still more preferably 0% by mass.

Figure 2023004059000007
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。)
上記一般式(2)で表される構造単位を与える単量体としては、スチレン、ビニルトルエンが挙げられる。
上記構造単位(D)として、上記一般式(2)で表される構造単位と、それ以外の他の構造単位を有する場合は、上記他の構造単位の含有割合は、ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して、好ましくは1~60質量%、より好ましくは、3~50質量%である。また、上記一般式(2)で表される構造単位の含有割合は、ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0質量%である。
Figure 2023004059000007
( In the formula, R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
Examples of monomers that give the structural unit represented by the general formula (2) include styrene and vinyltoluene.
As the structural unit (D), when the structural unit represented by the general formula (2) and other structural units are included, the content of the other structural units is It is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 3 to 50% by mass, based on 100% by mass of all structural units. The content ratio of the structural unit represented by the general formula (2) is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass, based on 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. % by mass or less, more preferably 0% by mass.

(他の構造単位)
上記ラジカル重合性重合体は、更に、必要に応じて他の構造単位(E)を有していてもよい。
上記他の構造単位(E)としては、例えば、上記構造単位(B)を与える単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル系単量体、水酸基含有単量体、又は、他の共重合可能な単量体等に由来する構造単位が挙げられる。
上記構造単位(B)を与える単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、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t-ブチル、(メタ)アクリル酸1-メチルプロピル、(メタ)アクリル酸2-メチルプロピル、(メタ)アクリル酸1,1-ジメチルエチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸1-メチルブチル、(メタ)アクリル酸2-メチルブチル、(メタ)アクリル酸3-メチルブチル、(メタ)アクリル酸2,2-ジメチルプロピル、(メタ)アクリル酸1-エチルプロピル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸1,1-ジメチルプロピル、(メタ)アクリル酸1,2-ジメチルプロピル、(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)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、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、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-ジオキソラン等が挙げられる。
上記水酸基含有単量体としては、例えば、(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2,3-ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記他の共重合可能な単量体としては、例えば、下記の化合物等の1種又は2種以上が挙げられる。
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム等の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;1,3-ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジエン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、n-ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルアセトアミド等のN-ビニル化合物類;(メタ)アクリル酸イソシアナトエチル、アリルイソシアネート等の不飽和イソシアネート類等が挙げられる。
上記ラジカル重合性重合体は、上記構造単位(E)として、1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記構造単位(E)の含有割合は、上記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対し、0~60質量%であることが好ましく、より好ましくは0.3~50質量%、更に好ましくは0.5~40質量%である。
上記ラジカル重合性重合体の二重結合当量は、330~1600g/当量(mol)である。上記二重結合当量が上述の範囲であると、ラジカル重合性重合体の硬化性(熱、光に対する感度)が良好になり、硬化物の密着性が向上する。また、硬化時の着色を低減できる。上記二重結合当量は、硬化性と保存安定性の両立の点から、好ましくは400g/当量以上、より好ましくは500g/当量以上、更に好ましくは550g/当量以上であり、また、硬化性、分散性の点から、好ましくは1500g/当量以下、より好ましくは1400g/当量以下、更に好ましくは1300g/当量以下である。
本明細書において、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。上記重合体溶液の固形分の質量とは、上記重合体を構成する各単量体成分の質量(例えば、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基を有する化合物の質量)を合計したものである。上記二重結合当量は、重合体溶液の重合体固形分の質量(g)を重合体の二重結合量(mol)で除することにより、求めることができる。上記重合体の二重結合量は、重合の際に使用した酸基含有単量体と、重合性二重結合を有する化合物(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)の構造を確認し、それらの量から求めることができる。また、滴定及び元素分析、NMR、IR等の各種分析や示差走査熱量計法を用いて測定することもできる。例えば、JIS K 0070:1992に記載のよう素価の試験方法に準拠して、重合体1gあたりに含まれるエチレン性二重結合の数を測定することにより算出してもよい。また、二重結合当量は、分子中に含まれる二重結合量の尺度となるものであり、同じ分子量の化合物であれば、二重結合当量の数値が大きいほど二重結合の導入量が少なくなる。
上記ラジカル重合性重合体の重量平均分子量は、3000~14000である。重量平均分子量が上述の範囲であると、粘度を適度の範囲に調整でき取り扱い性が良好で、且つ密着性がより一層向上する。上記重量平均分子量は、4000~13000であることがより好ましく、5000~12000であることが更に好ましく、7000~12000であることが特に好ましい。
本明細書において、重量平均分子量は、後述の実施例に記載した方法にて求めることができる。
上記ラジカル重合性重合体の酸価は、50~150mgKOH/gであることが好ましい。酸価が上述の範囲であると、アルカリ可溶性がより発現されるのみならず、硬化物の密着性がより一層向上し、無機微粒子の分散性がより一層適切なものとなる。また、上記ラジカル重合性重合体の分散性も良好となる。上記酸基は、60~150mgKOH/gであることがより好ましく、70~150mgKOH/gであることが更に好ましい。
本明細書において、酸価は、後述の実施例に記載した方法にて求めることができる。
上記ラジカル重合性重合体のガラス転移温度(Tg)は、50℃以下であることが好適である。ガラス転移温度が上述の範囲であると、粘度が適度な範囲に調整でき取り扱い性が向上し、現像性、密着性に優れたものとなる。上記ガラス転移温度は、40℃以下であることが好ましく、30℃以下であることがより好ましく、0℃以下であることが更に好ましい。また、耐熱性の点から、上記ガラス転移温度は-50℃以上が好ましく、-30℃以上がより好ましい。
本明細書において、ガラス転移温度は、後述の実施例に記載した方法にて求めることができる。
(other structural units)
The above radically polymerizable polymer may further have other structural units (E) as necessary.
As the other structural unit (E), for example, a (meth)acrylic acid ester-based monomer other than the monomer that provides the structural unit (B), a hydroxyl group-containing monomer, or other copolymerizable and structural units derived from such monomers.
Examples of the (meth)acrylic acid ester-based monomer other than the monomer giving the structural unit (B) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and n-propyl (meth)acrylate. , (meth) i-propyl acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 1-methylpropyl (meth) acrylate, 2-methylpropyl (meth) acrylate, (meth) ) 1,1-dimethylethyl acrylate, n-pentyl (meth)acrylate, 1-methylbutyl (meth)acrylate, 2-methylbutyl (meth)acrylate, 3-methylbutyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid 2,2-dimethylpropyl acid, 1-ethylpropyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, 1,1-dimethylpropyl (meth)acrylate, 1,2-dimethylpropyl (meth)acrylate , 2-methoxyethyl (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, 1,4-dioxaspiro [4 , 5] Dec-2-ylmethacrylic acid, (meth)acryloylmorpholine, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl- 2-methyl-2-isobutyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2-methyl-2-cyclohexyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2,2- dimethyl-1,3-dioxolane and the like.
Examples of the hydroxyl group-containing monomers include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 2-hydroxybutyl (meth)acrylate. , 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate and 2,3-hydroxypropyl (meth)acrylate.
Examples of other copolymerizable monomers include one or more of the following compounds.
(Meth)acrylamides such as N,N-dimethyl (meth)acrylamide and N-methylol (meth)acrylamide; polystyrene, polymethyl (meth)acrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polysiloxane, polycaprolactone, polycaprolactam and the like; Macromonomers having a (meth)acryloyl group at one end of the combined molecular chain; Conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene and chloroprene; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate Class; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, n-nonyl vinyl ether, lauryl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, methoxyethoxyethyl vinyl ether, methoxypolyethylene glycol vinyl ether, 2- vinyl ethers such as hydroxyethyl vinyl ether and 4-hydroxybutyl vinyl ether; N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-vinylimidazole, N-vinylmorpholine and N-vinylacetamide; (meth) Examples include unsaturated isocyanates such as isocyanatoethyl acrylate and allyl isocyanate.
The radically polymerizable polymer may have only one type of the structural unit (E), or may have two or more types of the structural unit (E).
The content of the structural unit (E) is preferably 0 to 60% by mass, more preferably 0.3 to 50% by mass, based on 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. It is preferably 0.5 to 40% by mass.
The double bond equivalent weight of the radically polymerizable polymer is 330 to 1600 g/equivalent (mol). When the double bond equivalent is within the above range, the curability (sensitivity to heat and light) of the radically polymerizable polymer is improved, and the adhesion of the cured product is improved. Moreover, coloring at the time of hardening can be reduced. The double bond equivalent is preferably 400 g/equivalent or more, more preferably 500 g/equivalent or more, and still more preferably 550 g/equivalent or more from the viewpoint of achieving both curability and storage stability. From the viewpoint of properties, it is preferably 1500 g/equivalent or less, more preferably 1400 g/equivalent or less, and still more preferably 1300 g/equivalent or less.
As used herein, the double bond equivalent is the mass (g) of the solid content of the polymer solution per 1 mol of the double bond of the polymer. The mass of the solid content of the polymer solution is the mass of each monomer component constituting the polymer (for example, the mass of the base polymer component, the functional group capable of bonding with an acid group, and the polymerizable double bond group. is the sum of the masses of compounds having The double bond equivalent can be obtained by dividing the mass (g) of the polymer solid content in the polymer solution by the double bond amount (mol) of the polymer. The amount of double bonds in the polymer is determined by the amount of the acid group-containing monomer used in the polymerization and the compound having a polymerizable double bond (a functional group capable of bonding with an acid group and a compound having a polymerizable double bond ) and can be determined from their quantities. It can also be measured by titration, elemental analysis, various analyzes such as NMR and IR, and differential scanning calorimetry. For example, it may be calculated by measuring the number of ethylenic double bonds contained per 1 g of the polymer in accordance with the iodine value test method described in JIS K 0070:1992. The double bond equivalent is a measure of the amount of double bonds contained in a molecule. For compounds with the same molecular weight, the larger the double bond equivalent, the less double bonds are introduced. Become.
The weight average molecular weight of the radically polymerizable polymer is 3,000 to 14,000. When the weight-average molecular weight is within the above range, the viscosity can be adjusted to an appropriate range, the handleability is good, and the adhesion is further improved. The weight average molecular weight is more preferably 4,000 to 13,000, even more preferably 5,000 to 12,000, and particularly preferably 7,000 to 12,000.
In the present specification, the weight average molecular weight can be determined by the method described in Examples below.
The acid value of the radically polymerizable polymer is preferably 50 to 150 mgKOH/g. When the acid value is within the above range, not only is the alkali solubility more expressed, but also the adhesiveness of the cured product is further improved, and the dispersibility of the inorganic fine particles is more appropriate. In addition, the dispersibility of the radically polymerizable polymer is also improved. The acid group is more preferably 60 to 150 mgKOH/g, even more preferably 70 to 150 mgKOH/g.
In the present specification, the acid value can be determined by the method described in Examples below.
The glass transition temperature (Tg) of the radically polymerizable polymer is preferably 50° C. or lower. When the glass transition temperature is within the above range, the viscosity can be adjusted to an appropriate range, the handleability is improved, and the developability and adhesion are excellent. The glass transition temperature is preferably 40° C. or lower, more preferably 30° C. or lower, and even more preferably 0° C. or lower. From the viewpoint of heat resistance, the glass transition temperature is preferably −50° C. or higher, more preferably −30° C. or higher.
In the present specification, the glass transition temperature can be determined by the method described in Examples below.

(ラジカル重合性重合体の製造方法)
本発明のラジカル重合性重合体の製造方法について説明する。
上記ラジカル重合性重合体を得る方法としては、特に限定されないが、例えば、(1)上述した構造単位(A)を与える単量体(a)、上述した構造単位(B)を与える単量体(b)、及び上述した酸基含有単量体(c)を少なくとも含む単量体成分を重合してなる重合体(以下、「ベースポリマー1」とも称する。)に、上述したエポキシ基含有単量体(X)を付加反応させる方法や、(2)上記単量体(a)、上記単量体(b)、及び上記エポキシ基含有単量体(X)を少なくとも含む単量体成分を重合してなる重合体(以下、「ベースポリマー2」とも称する。)に、上記酸基含有単量体(c)を反応させる方法等が挙げられる。すなわち、上記ラジカル重合性重合体は、ベースポリマー1と上記エポキシ基含有単量体(X)との反応物、又は、ベースポリマー2と上記酸基含有単量体(c)との反応物であることが好ましい。なかでも、酸基導入に対する製造効率の観点から、ベースポリマー1とエポキシ基含有単量体(X)との反応物であることが好ましい。
以下、合成方法について説明する。
方法(1)
上記方法(1)によりラジカル重合性重合体を得る場合、ベースポリマー1を与える単量体成分は、上記単量体(a)、上記単量体(b)、及び上記酸基含有単量体(c)を少なくとも含む。
上記単量体成分に示す各単量体の割合は、取り扱い性(塗布作業性)、硬化物の透明性及び密着性に優れたラジカル重合性重合体が得られる限り特に限定されないが、例えば、上記単量体(a)、(b)、(c)の含有割合は、ベースポリマー1を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)0.5~30質量%、上記単量体(b)11~85質量%、上記単量体(c)5~85質量%であることが好ましく、上記単量体(a)1~25質量%、上記単量体(b)15~80質量%、上記単量体(c)10~70質量%であることがより好ましい。
また、上記ベースポリマー1を与える単量体成分が、上記単量体(a)、上記単量体(b)、上記単量体(c)、及び上述した構造単位(D)を与える単量体(d)を含む場合、各単量体の含有割合は、ベースポリマー1を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)0.5~30質量%、上記単量体(b)11~85質量%、上記単量体(c)5~85質量%、上記単量体(d)1~70質量%であることが好ましく、上記単量体(a)1~25質量%、上記単量体(b)15~80質量%、上記単量体(c)10~70質量%、上記単量体(d)5~40質量%であることがより好ましい。
また、上記ベースポリマー1を与える単量体成分が、上記単量体(a)、上記単量体(b)、上記単量体(c)、上記単量体(d)、及び上述した構造単位(E)を与える単量体(e)を含む場合、各単量体の含有割合は、ベースポリマー1を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)0.5~30質量%、上記単量体(b)11~85質量%、上記単量体(c)5~85質量%、上記単量体(d)1~70質量%、上記単量体(e)0~70質量%であることが好ましく、上記単量体(a)1~25質量%、上記単量体(b)15~80質量%、上記単量体(c)10~70質量%、上記単量体(d)5~40質量%、上記単量体(e)1~40質量%であることがより好ましい。
上記方法(1)において、上記単量体成分を重合する方法は特に限定されず、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。重合反応の好ましい形態は、特開2016-29151号公報〔0062〕~〔0072〕に記載のとおりである。
上記重合反応における重合開始方法は、熱や電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー源から重合開始に必要なエネルギーを単量体成分に供給すればよく、更に重合開始剤を併用すれば、重合開始に必要なエネルギーを大きく下げることができ、また、反応制御が容易となるため好適である。また上記単量体成分を重合して得られる重合体の分子量は、重合開始剤の量や種類、重合温度、連鎖移動剤の種類や量の調整等により制御することができる。
上記方法(1)では、ベースポリマー1が含む酸基の一部に、エポキシ基含有単量体(X)を付加反応させることになる。この反応方法は特に限定されず、公知の手法を適宜採用すればよいが、例えば、反応温度を60~140℃とすることが好ましい。また、トリエチルアミンやジメチルベンジルアミン等のアミン化合物;塩化テトラエチルアンモニウム等のアンモニウム塩;臭化テトラフェニルホスホニウム等のホスホニウム塩、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物;等の公知の触媒を使用することが好ましい。
上記エポキシ基含有単量体(X)の使用量は、酸価、二重結合当量が所望の範囲となるように適宜設定することが好ましいが、例えば、ベースポリマー1を与える単量体成分の総量100質量部に対し、1~90質量部とすることが好ましい。これにより、密着性が更に向上するとともに、硬化性がより高まり硬化物の強度も更に充分なものとなる。より好ましくは3~85質量部、更に好ましくは5~80質量部である。
また、上記エポキシ基含有単量体(X)の使用量は、ベースポリマー1を与える単量体成分における上記酸基含有単量体(c)100モル%に対して、10~95モル%であることが好ましく、15~90モル%であることがより好ましく、20~85モル%であることが更に好ましい。
方法(2)
上記方法(2)により上記ラジカル重合性重合体を得る場合、ベースポリマー2を与える単量体成分は、上記単量体(a)、上記単量体(b)及び上記エポキシ基含有単量体(X)を少なくとも含む。
上記単量体成分に占める各単量体の割合は特に限定されないが、例えば、ベースポリマー2を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)の含有割合は、好ましくは0.5~30質量%、より好ましくは1~20質量%であり、上記単量体(b)の含有割合は、好ましくは15~90質量%、より好ましくは20~80質量%である。
上記エポキシ基含有単量体(X)の含有割合は、酸価や二重結合当量が上述した範囲となるように適宜設定することが好ましいが、例えば、ベースポリマー2を与える単量体成分の総量100質量%に対し、3~80質量%であることが好ましく、5~75質量%であることがより好ましい。
また、上記ベースポリマー2を与える単量体成分が、上記単量体(a)、上記単量体(b)、上記エポキシ基含有単量体(X)、及び上記単量体(d)を含む場合、各単量体の含有割合は、上記ベースポリマー2を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)0.5~30質量%、上記単量体(b)15~90質量%、上記エポキシ基含有単量体3~80質量%、上記単量体(d)1~70質量%であることが好ましく、上記単量体(a)1~20質量%、上記単量体(b)19~80質量%、上記エポキシ基含有単量体(X)5~75質量%、上記単量体(d)5~40質量%であることがより好ましい。
また、上記ベースポリマー2を与える単量体成分が、上記単量体(a)、上記単量体(b)、上記エポキシ基含有単量体(X)、上記単量体(d)、及び上記単量体(e)を含む場合、各単量体の含有割合は、上記ベースポリマー2を与える単量体成分の総量100質量%に対し、上記単量体(a)0.5~30質量%、上記単量体(b)15~90質量%、上記エポキシ基含有単量体(X)3~80質量%、上記単量体(d)1~70質量%、上記単量体(e)0~70質量%であることが好ましく、上記単量体(a)0.5~20質量%、上記単量体(b)19~80質量%、上記エポキシ基含有単量体(X)5~75質量%、上記単量体(d)5~40質量%、上記単量体(e)0.5~40質量%であることがより好ましい。
上記方法(2)において、単量体成分を重合する方法は特に限定されず、上記方法(1)において記載した重合方法等と同様である。
上記方法(2)では、ベースポリマー2が含むエポキシ基の一部に、上記酸基含有単量体(c)を付加反応させることになる。この反応方法は特に限定されないが、例えば、反応温度を60℃~140℃とすることが好ましい。また、トリエチルアミンやジメチルベンジルアミン等のアミン化合物;塩化テトラエチルアンモニウム等のアンモニウム塩;臭化テトラフェニルホスホニウム等のホスホニウム塩、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物;等の公知の触媒を使用することが好ましい。
上記酸基含有単量体(c)の使用量は、ベースポリマー2を与える単量体成分の総量100質量部に対し、1~60質量部とすることが好ましい。これにより、密着性が更に向上するとともに、硬化性がより高まり硬化物の強度もより充分なものとなる。より好ましくは2~50質量部、更に好ましくは3~40質量部である。
上記酸基含有単量体(c)の付加反応の後、多塩基酸無水物を反応させることも好適である。この反応は、ベースポリマー2が含むエポキシ基と上記酸基含有単量体(c)との反応により生じる水酸基に、多塩基酸無水物を反応させることで、カルボキシル基を生じさせるものである。この反応を行うことで、酸価を適切な量に調整することができる。
上記多塩基酸無水物としては特に限定されないが、例えば、無水コハク酸(別名:コハク酸無水物)、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸等の二塩基酸無水物;トリメリット酸無水物;等が挙げられる。
上記多塩基酸無水物の使用量は特に限定されず、得られるラジカル重合性重合体の酸価が上述した範囲となるように設定することが好ましい。
なお、合成時には、ラジカル重合性重合体溶液の最終固形分濃度が10~70質量%となるように、溶媒と各単量体成分の量を設定することが好ましい。生産性と重合性の点で、より好ましい最終固形分濃度(不揮発分濃度)は20~65質量%であり、さらに好ましくは25~60質量%である。
本発明のラジカル重合性重合体は、取り扱い性(塗布作業性)に優れ、透明性に優れる硬化物を与えることができる。そのため、カラーフィルターの着色画素、ブラックマトリックス、ブラックカラムスペーサー、オーバーコート、フォトスペーサーや光導波路等を作製するためのアルカリ現像型のネガ型レジスト材料等に有用である。また、良好な無機微粒子分散性、色材分散性及び密着性を有するため、カラーフィルター用着色感光性樹脂組成物にも有用である。上記ラジカル重合性重合体は、特にカラーレジスト用バインダー樹脂のアルカリ可溶性樹脂等として使用することが好ましく、上記ラジカル重合性重合体は、感光性樹脂組成物の主成分として極めて有用である。
(Method for producing radically polymerizable polymer)
A method for producing the radically polymerizable polymer of the present invention will be described.
The method for obtaining the above-mentioned radically polymerizable polymer is not particularly limited, but for example, (1) a monomer (a) giving the structural unit (A) described above and a monomer giving the structural unit (B) described above (b) and a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing at least the acid group-containing monomer (c) (hereinafter also referred to as “base polymer 1”), the above-mentioned epoxy group-containing monomer (2) a monomer component containing at least the monomer (a), the monomer (b), and the epoxy group-containing monomer (X); Examples thereof include a method of reacting a polymer obtained by polymerization (hereinafter also referred to as "base polymer 2") with the acid group-containing monomer (c). That is, the radically polymerizable polymer is a reaction product of the base polymer 1 and the epoxy group-containing monomer (X), or a reaction product of the base polymer 2 and the acid group-containing monomer (c). Preferably. Among them, from the viewpoint of production efficiency with respect to acid group introduction, a reaction product between base polymer 1 and epoxy group-containing monomer (X) is preferred.
The synthesis method will be described below.
Method (1)
When the radically polymerizable polymer is obtained by the method (1), the monomer components that give the base polymer 1 are the monomer (a), the monomer (b), and the acid group-containing monomer. (c) is included at least.
The ratio of each monomer shown in the monomer component is not particularly limited as long as a radically polymerizable polymer having excellent handleability (coating workability), transparency and adhesion of the cured product can be obtained. The content ratio of the monomers (a), (b), and (c) is 0.5 to 30% by mass of the monomer (a) with respect to 100% by mass of the total amount of the monomer components that provide the base polymer 1. %, the monomer (b) 11 to 85% by mass, the monomer (c) 5 to 85% by mass, the monomer (a) 1 to 25% by mass, the monomer More preferably, (b) is 15 to 80% by mass and the monomer (c) is 10 to 70% by mass.
Further, the monomer component that provides the base polymer 1 includes the monomer (a), the monomer (b), the monomer (c), and the monomer that provides the structural unit (D). When the monomer (d) is contained, the content ratio of each monomer is 0.5 to 30% by mass of the above monomer (a), the above It is preferable that the monomer (b) is 11 to 85% by mass, the monomer (c) is 5 to 85% by mass, and the monomer (d) is 1 to 70% by mass. 1 to 25% by mass, 15 to 80% by mass of the monomer (b), 10 to 70% by mass of the monomer (c), and 5 to 40% by mass of the monomer (d). .
Further, the monomer components that provide the base polymer 1 are the monomer (a), the monomer (b), the monomer (c), the monomer (d), and the structure When the monomer (e) that gives the unit (E) is included, the content ratio of each monomer is 0 to 100% by mass of the total amount of the monomer components that give the base polymer 1. .5 to 30% by mass, 11 to 85% by mass of the above monomer (b), 5 to 85% by mass of the above monomer (c), 1 to 70% by mass of the above monomer (d), the above monomer (e) is preferably 0 to 70 mass%, the monomer (a) 1 to 25 mass%, the monomer (b) 15 to 80 mass%, the monomer (c) 10 to 70 5 to 40% by mass of the monomer (d) and 1 to 40% by mass of the monomer (e).
In the above method (1), the method of polymerizing the monomer component is not particularly limited, and commonly used methods such as bulk polymerization, solution polymerization, and emulsion polymerization can be used, and can be appropriately selected depending on the purpose and application. do it. Among them, solution polymerization is industrially advantageous, and structural adjustment such as molecular weight is easy, and therefore, it is preferable. In addition, as the polymerization mechanism of the monomer component, a polymerization method based on a mechanism such as radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, or coordination polymerization can be used. is also advantageous, so it is preferable. Preferred forms of the polymerization reaction are as described in [0062] to [0072] of JP-A-2016-29151.
The polymerization initiation method in the above polymerization reaction may be performed by supplying energy necessary for polymerization initiation from an active energy source such as heat, electromagnetic waves (e.g., infrared rays, ultraviolet rays, X-rays), and electron beams to the monomer components. Combined use of an initiator is preferable because the energy required for polymerization initiation can be greatly reduced and the reaction can be easily controlled. Further, the molecular weight of the polymer obtained by polymerizing the above monomer components can be controlled by adjusting the amount and type of the polymerization initiator, the polymerization temperature, the type and amount of the chain transfer agent, and the like.
In the above method (1), some of the acid groups contained in the base polymer 1 are subjected to an addition reaction with the epoxy group-containing monomer (X). The reaction method is not particularly limited, and a known method may be employed as appropriate. For example, the reaction temperature is preferably 60 to 140°C. Amine compounds such as triethylamine and dimethylbenzylamine; ammonium salts such as tetraethylammonium chloride; phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide; and amide compounds such as dimethylformamide.
The amount of the epoxy group-containing monomer (X) used is preferably set appropriately so that the acid value and double bond equivalent are within the desired ranges. It is preferably 1 to 90 parts by mass with respect to the total amount of 100 parts by mass. As a result, the adhesiveness is further improved, the curability is further enhanced, and the strength of the cured product is further enhanced. More preferably 3 to 85 parts by mass, still more preferably 5 to 80 parts by mass.
In addition, the amount of the epoxy group-containing monomer (X) used is 10 to 95 mol% with respect to 100 mol% of the acid group-containing monomer (c) in the monomer component that provides the base polymer 1. preferably 15 to 90 mol %, and even more preferably 20 to 85 mol %.
Method (2)
When the radical polymerizable polymer is obtained by the method (2), the monomer components that give the base polymer 2 are the monomer (a), the monomer (b) and the epoxy group-containing monomer. (X) is included at least.
The ratio of each monomer in the monomer components is not particularly limited, but for example, the content ratio of the monomer (a) with respect to 100% by mass of the total amount of the monomer components that give the base polymer 2 is It is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and the content of the monomer (b) is preferably 15 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass. be.
The content of the epoxy group-containing monomer (X) is preferably set appropriately so that the acid value and double bond equivalent are within the ranges described above. It is preferably 3 to 80% by mass, more preferably 5 to 75% by mass, relative to the total amount of 100% by mass.
Further, the monomer component that provides the base polymer 2 includes the monomer (a), the monomer (b), the epoxy group-containing monomer (X), and the monomer (d). When it is contained, the content ratio of each monomer is 0.5 to 30% by mass of the monomer (a) and the monomer ( b) 15 to 90% by mass, 3 to 80% by mass of the epoxy group-containing monomer, preferably 1 to 70% by mass of the monomer (d), and 1 to 20% by mass of the monomer (a) %, 19 to 80% by mass of the monomer (b), 5 to 75% by mass of the epoxy group-containing monomer (X), and 5 to 40% by mass of the monomer (d).
Further, the monomer components that give the base polymer 2 are the monomer (a), the monomer (b), the epoxy group-containing monomer (X), the monomer (d), and When the above monomer (e) is included, the content ratio of each monomer is 0.5 to 30% of the monomer (a) with respect to 100% by mass of the total amount of the monomer components that give the base polymer 2. mass%, the monomer (b) 15 to 90 mass%, the epoxy group-containing monomer (X) 3 to 80 mass%, the monomer (d) 1 to 70 mass%, the monomer ( e) is preferably 0 to 70% by mass, the above monomer (a) 0.5 to 20% by mass, the above monomer (b) 19 to 80% by mass, the epoxy group-containing monomer (X ) is 5 to 75% by mass, the monomer (d) is 5 to 40% by mass, and the monomer (e) is 0.5 to 40% by mass.
In the above method (2), the method of polymerizing the monomer component is not particularly limited, and is the same as the polymerization method described in the above method (1).
In the above method (2), some of the epoxy groups contained in the base polymer 2 are subjected to an addition reaction with the acid group-containing monomer (c). Although this reaction method is not particularly limited, it is preferable to set the reaction temperature to 60°C to 140°C, for example. Amine compounds such as triethylamine and dimethylbenzylamine; ammonium salts such as tetraethylammonium chloride; phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide; and amide compounds such as dimethylformamide.
The amount of the acid group-containing monomer (c) to be used is preferably 1 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the monomer components that give the base polymer 2 . As a result, the adhesiveness is further improved, the curability is further increased, and the strength of the cured product is more sufficient. More preferably 2 to 50 parts by mass, still more preferably 3 to 40 parts by mass.
It is also preferable to react a polybasic acid anhydride after the addition reaction of the acid group-containing monomer (c). In this reaction, carboxyl groups are generated by reacting polybasic acid anhydride with hydroxyl groups generated by the reaction between the epoxy groups contained in the base polymer 2 and the acid group-containing monomer (c). By carrying out this reaction, the acid value can be adjusted to an appropriate amount.
The polybasic acid anhydride is not particularly limited, but examples include succinic anhydride (also known as succinic anhydride), maleic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and methyltetrahydrophthalic anhydride. , methylhexahydrophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, dibasic acid anhydrides such as itaconic anhydride; trimellitic anhydride;
The amount of the polybasic acid anhydride to be used is not particularly limited, and is preferably set so that the acid value of the obtained radically polymerizable polymer falls within the range described above.
In the synthesis, it is preferable to set the amount of the solvent and each monomer component so that the final solid content concentration of the radically polymerizable polymer solution is 10 to 70% by mass. From the viewpoints of productivity and polymerizability, the final solid content (non-volatile content) is more preferably 20 to 65% by mass, more preferably 25 to 60% by mass.
The radically polymerizable polymer of the present invention is excellent in handleability (coating workability) and can give a cured product with excellent transparency. Therefore, it is useful as an alkali-developable negative resist material for producing colored pixels of color filters, black matrixes, black column spacers, overcoats, photospacers, optical waveguides, and the like. Moreover, since it has good inorganic fine particle dispersibility, coloring material dispersibility and adhesion, it is also useful for a colored photosensitive resin composition for color filters. The above-mentioned radically polymerizable polymer is preferably used as an alkali-soluble resin, etc., for binder resins for color resists, and the above-mentioned radically polymerizable polymer is extremely useful as a main component of a photosensitive resin composition.

2.感光性樹脂組成物
上述したラジカル重合性重合体は、更に多官能モノマーを含む感光性樹脂組成物とすることができる。また、必要に応じて光重合開始剤、無機微粒子及び溶剤を含む感光性樹脂組成物とすることができる。上記感光性樹脂組成物は、上記重合体を含むので、取り扱い性が良く塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を与えることができる。また、更に多官能モノマーを含むことにより、樹脂組成物の硬化性や、基材への密着性、機械的強度、耐熱性等の各種物性が優れた硬化物を与えることができる。このような、上記ラジカル重合性重合体、及び、多官能モノマーを含有する感光性樹脂組成物もまた、本発明の一つである。用途としては限定されないが、カラーフィルター、液晶表示素子、集積回路素子、固体撮像素子などの保護膜を形成するための材料等に好適に用いられる。
上記感光性樹脂組成物において、ラジカル重合性重合体の含有割合は、感光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10~50質量%、特に好ましくは10~40質量%、一層好ましくは10~35質量%、最も好ましくは15~35質量%である。なお、「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)の総量を意味する。
上記感光性樹脂組成物において、多官能モノマーは、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)を有する低分子化合物である。例えば、重合性不飽和基を分子中に2個以上有する多官能の化合物が挙げられる。分子量としては特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、3000以下が好ましく、2000以下が更に好ましい。中でも、2官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物(以下、単に「多官能(メタ)アクリレート化合物」とも称す)が特に好ましい。1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。このような化合物を含むことで、感光性樹脂組成物が感光性及び硬化性に優れたものとなり、極めて高硬度で高透明の硬化膜を得ることが可能になる。上記多官能(メタ)アクリレート化合物の官能数として好ましくは、3以上であり、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以下であり、更に好ましくは6以下である。
上記多官能モノマーとして、例えば、(ジ)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、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、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ジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのトリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、トリメチロールプロパントリ(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ヘキサ(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)アクリレートが好ましい。
上記多官能モノマーの含有割合としては、用いる多官能モノマーや上記ラジカル重合性重合体の種類の他、目的や用途等に応じて適宜設定すればよいが、現像性、硬化性、密着性により優れる観点から、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、2質量%以上であることが好ましく、また、85質量%以下であることが好適である。下限値としてより好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、特に好ましくは15質量%以上であり、上限値としてより好ましくは75質量%以下、更に好ましくは60質量%以下、特に好ましくは50質量%以下、最も好ましくは40質量%以下である。
また、上記多官能モノマーの含有量は、ラジカル重合性重合体100質量部に対し、50質量部以上500質量部以下であることが好ましい。多官能モノマーの含有量がこの範囲であると、表面硬度がより高い硬化膜が得られるとともに、ラジカル重合性重合体の好ましい重量平均分子量が5000以上であることと相まって、現像性がより向上されることになる。より好ましくは80質量部以上、更に好ましくは100質量部以上、特に好ましくは120質量部以上である。また、現像性をより向上させる観点から、400質量部以下であることがより好ましい。更に好ましくは300質量部以下、特に好ましくは200質量部以下、最も好ましくは150質量部以下である。
上記感光性樹脂組成物において、感光性樹脂組成物を硬化させる際に光や熱重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン、オリゴ{2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン}、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプピオニル)ベンジル]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン等のアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-N,N-ジメチル-N-[2-(1-オキソ-2-プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4-ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド等のベンゾフェノン類;2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメソクロリド等のチオキサントン類、その他、フェニルグリオキシリックメチルエステル、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキシド等が挙げられる。これらの中でも、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジルー2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノンが好ましい。
2. Photosensitive resin composition The radically polymerizable polymer described above can be made into a photosensitive resin composition further containing a polyfunctional monomer. Moreover, it can be made into the photosensitive resin composition containing a photoinitiator, an inorganic fine particle, and a solvent as needed. Since the above-mentioned photosensitive resin composition contains the above-mentioned polymer, it is easy to handle, is excellent in coating workability, and can give a cured product excellent in transparency and adhesion. In addition, by further including a polyfunctional monomer, it is possible to give a cured product excellent in various physical properties such as curability of the resin composition, adhesion to substrates, mechanical strength and heat resistance. Such a photosensitive resin composition containing the radically polymerizable polymer and the polyfunctional monomer is also one aspect of the present invention. Although the application is not limited, it is suitably used as a material for forming protective films of color filters, liquid crystal display elements, integrated circuit elements, solid-state imaging elements, and the like.
In the photosensitive resin composition, the content of the radically polymerizable polymer is preferably 5% by mass or more and 70% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. It is preferable to have Within such a range, the effects of the present invention can be exhibited more remarkably. More preferably 10 to 65% by mass, still more preferably 10 to 50% by mass, particularly preferably 10 to 40% by mass, still more preferably 10 to 35% by mass, most preferably 15 to 35% by mass. The term "total solid content" means the total amount of components forming the cured product (excluding the solvent and the like that volatilize during the formation of the cured product).
In the above photosensitive resin composition, the polyfunctional monomer is a polymerizable unsaturated bond (polymerization It is a low-molecular-weight compound having a polyunsaturated group). Examples thereof include polyfunctional compounds having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule. Although the molecular weight is not particularly limited, it is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, from the viewpoint of handling. Among them, a polyfunctional (meth)acrylate compound having a functionality of 2 or more (hereinafter also simply referred to as a "polyfunctional (meth)acrylate compound") is particularly preferred. It is a compound having two or more (meth)acryloyl groups in one molecule. By containing such a compound, the photosensitive resin composition becomes excellent in photosensitivity and curability, and it becomes possible to obtain a cured film with extremely high hardness and high transparency. The functionality of the polyfunctional (meth)acrylate compound is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, still more preferably 5 or more. Moreover, from the viewpoint of further suppressing curing shrinkage, the functional number is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 6 or less.
Examples of the polyfunctional monomer include (di)ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth) ) acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol di(meth)acrylate, dipentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta Polyfunctional (meth)acrylates such as (meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tris(hydroxyethyl)isocyanurate tri(meth)acrylate, and the like. Among these, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, ethylene oxide-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, propylene oxide-added trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ) acrylate, propylene oxide-added ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, propylene oxide-added pentaerythritol tetra(meth)acrylate, propylene oxide-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, ε-caprolactone-added trimethylolpropane tri(meth)acrylate , ε-caprolactone-added ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, ε-caprolactone-added pentaerythritol tetra(meth)acrylate, and ε-caprolactone-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate are preferable.
The content of the polyfunctional monomer may be appropriately set according to the type of the polyfunctional monomer and the radically polymerizable polymer used, as well as the purpose and application. From a viewpoint, it is preferably 2% by mass or more and preferably 85% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. The lower limit is more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 15% by mass or more, and the upper limit is more preferably 75% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably. is 50 mass % or less, most preferably 40 mass % or less.
Moreover, the content of the polyfunctional monomer is preferably 50 parts by mass or more and 500 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the radically polymerizable polymer. When the content of the polyfunctional monomer is within this range, a cured film having a higher surface hardness can be obtained, and the developability is further improved, coupled with the preferred weight-average molecular weight of the radically polymerizable polymer being 5000 or more. will be More preferably 80 parts by mass or more, still more preferably 100 parts by mass or more, and particularly preferably 120 parts by mass or more. Moreover, from the viewpoint of further improving developability, it is more preferably 400 parts by mass or less. More preferably 300 parts by mass or less, particularly preferably 200 parts by mass or less, and most preferably 150 parts by mass or less.
In the photosensitive resin composition, it is preferable to use light or a thermal polymerization initiator when curing the photosensitive resin composition. Examples of photopolymerization initiators include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyldimethylketal, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2 -propyl)ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4- morpholinophenyl)butanone, oligo{2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone}, 2-hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2- acetophenones such as methylpropionyl)benzyl]phenyl}-2-methylpropan-1-one; benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate , 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4′-methyl-diphenylsulfide, 3,3′,4,4′-tetra(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4-benzoyl -N,N-dimethyl-N-[2-(1-oxo-2-propenyloxy)ethyl]benzenemethanaminium bromide, (4-benzoylbenzyl)trimethylammonium chloride and other benzophenones; 2-isopropylthioxanthone, 4 -isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-(3-dimethylamino-2-hydroxy)-3,4-dimethyl-9H-thioxanthone- Thioxanthones such as 9-one mesochloride, phenylglyoxylic methyl ester, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide etc. Among these, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one and 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanone are preferred.

例えば、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-アミルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の有機過酸化物;2,2´-アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1´-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2´-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2´-アゾビス(2-メチルプロピオネート)等のアゾ化合物;が挙げられる。これら光重合開始剤は、1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。 For example, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-amylperoxy-2-ethylhexanoate, Organic peroxides such as t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate; 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis azo compounds such as (2,4-dimethylvaleronitrile) and dimethyl 2,2′-azobis(2-methylpropionate); These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

特に好ましい具体的な重合開始剤としては、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;
ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム(「IRGACURE784」、BASF社製)等のチタノセン系化合物;
1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)] (「IRGACURE OXE01」、BASF社製)等のオキシムエステル系化合物;等が挙げられる。
上記の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。すなわち上記感光性樹脂組成物は、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、硬度及び耐熱性がより優れたものとなる。
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、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量部に対し、0.5質量部以上であることが好適である。これにより、耐熱性、密着性により優れた硬化膜を得ることができる。より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5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、30質量部以下であることが好ましい。より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
上記感光性樹脂組成物は、感光性樹脂組成物を硬化した硬化膜の硬度を高めるために、無機微粒子を含むことが好ましい。
無機微粒子としては、上述したシリカ等の酸化ケイ素の他、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム(ジルコニア等)等の金属酸化物;炭酸カルシウムや硫酸バリウム等の金属塩;が好ましい。中でも、金属酸化物がより好適である。2種以上の金属原子を含む複合金属酸化物であってもよい。より好ましくは、表面に水酸基を有する金属酸化物粒子であり、特に好ましくはシリカ粒子である。なかでも表面修飾されたシリカ微粒子が好ましく、例えば、二価の連結基を介してケイ素原子と結合した(メタ)アクリロイルオキシ基で表面修飾されていることがさらに好ましい。
上記無機微粒子では、本発明の感光性樹脂組成物に含まれる構造単位(B)の炭素数6~20の炭化水素基及び主鎖との間隔が原子数6以下である酸基を有するラジカル重合性重合体との親和性がよく、分散性が良好となる。
上記無機微粒子の数平均一次粒子径(一次粒子の直径)は、例えば、1~500nmであることが好適である。この範囲内にあることで、無機微粒子の分散性及び分散安定性がより充分なものとなり、分散性により優れるうえ、透明性が高い硬化膜を与えることが可能になる。より好ましくは数平均一次粒子径が1~300nm、更に好ましくは1~200nm、特に好ましくは1~100nm、最も好ましくは1~50nmである。
数平均一次粒子径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定機を用いて測定することができる。なお、直接的には、数平均一次粒子径は、無機微粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)、電界放射型透過電子顕微鏡(FE-TEM)、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)などで拡大観察し、無作為に100個の一次粒子を選択してその長軸方向の長さを測定し、その算術平均を求めることで決定できる。
上記無機微粒子は、乾燥された粉末状のものを用いてもよいし、有機溶媒に分散された分散体形状(例えば、コロイダルシリカ等)のものを用いてもよいが、上記感光性樹脂組成物の分散安定性の観点からは、有機溶媒に分散された分散体形状のものを用いることが好適である。すなわち、上記無機微粒子は、有機溶媒分散体として上記感光性樹脂組成物中に含まれることが好ましい。なお、粒子形状としては球状、粒状、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、板状、薄片状などが挙げられる。溶媒への分散性などを考慮すると、上記粒子形状としては、球状、粒状、柱状などが好ましい。また、有機溶媒の具体例として、特開2013-227485号公報〔0024〕に記載の種々の溶媒が挙げられる。
上記有機溶媒分散体は、無機微粒子を、有機溶媒に充分に分散することにより得ることができるが、市販品を使用することもできる。例えば、特開2013-227485号公報〔0026〕に例示された各種オルガノシリカゾル(例えば、NBAC-ST(酢酸ブチルを分散媒とするオルガノシリカゾル)等)が挙げられる。
上記感光性樹脂組成物が無機微粒子を含む場合、その含有量(固形分含有量)は、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%中、5質量%以上であることが好適である。より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上である。また、現像性や透明性等の観点から、50質量%以下であることが好適である。より好ましくは40質量%以下である。
上記無機微粒子として少なくともケイ素含有化合物(好ましくはシリカ微粒子)を用いる場合、その含有量(固形分含有量)は、感光性樹脂組成物中の無機微粒子の総量100質量部に対し、50質量部以上であることが好適である。より好ましくは70質量部以上、更に好ましくは90質量部以上、最も好ましくは100質量部である。
本発明の感光性樹脂組成物(好ましくはネガ型感光性樹脂組成物)は、必要に応じて、希釈剤としての溶剤を含むことが好ましい。溶剤としては、上記重合体、多官能モノマー、光重合開始剤及び無機微粒子等の成分を均一に溶解するものであれば、特に制限はない。具体的には、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のエステル類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム、ジメチルスルホキシド;等が挙げられる。なお、溶剤の含有量は、感光性樹脂組成物を使用する際の最適粘度に応じて適宜設定すればよい。例えば、重合体100質量部に対し、1000質量部以下、より好ましくは700質量部以下である。好ましい下限値としては、重合体100質量部に対し、30質量部以上、より好ましくは60質量部以上である。上記数値範囲に制御することで、組成物の取り扱い性や保存安定性、さらには塗布作業時の効率が向上する。
上記感光性樹脂組成物の粘度は所望の硬化膜の厚みに応じて適宜設定することができる。感光性樹脂組成物の粘度の調整は、溶剤を添加することでできる。溶剤を添加して固形分(不揮発分)を40%に調整した感光性樹脂組成物の粘度の上限値は、例えば、30mPa・s以下が好ましく、20mPa・s以下がさらに好ましく、15mPa・s以下が特に好ましい。また、粘度の下限値は、所望の硬化膜の厚みに応じて、例えば、1mPa・s以上が好ましく、5mPa・s以上がさらに好ましい。粘度を上記範囲にすることで取り扱い性、塗布作業性が向上する。
Particularly preferred specific polymerization initiators include 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one (“IRGACURE907”, manufactured by BASF), 2-benzyl-2 -dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1 ("IRGACURE369", manufactured by BASF), 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholine- 4-yl-phenyl)-butan-1-one (“IRGACURE379”, manufactured by BASF) and other aminoketone compounds;
Bis(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl) titanium (“IRGACURE784”, manufactured by BASF) and the like titanocene compounds;
oxime ester compounds such as 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)-,2-(O-benzoyloxime)] ("IRGACURE OXE01", manufactured by BASF);
Among the above photopolymerization initiators, it is particularly preferable to use at least an aminoketone-based compound (also referred to as an aminoketone-based polymerization initiator). That is, the photosensitive resin composition preferably further contains an aminoketone-based polymerization initiator. Thereby, hardness and heat resistance become more excellent.
The content of the photopolymerization initiator may be appropriately set according to the purpose, application, etc., and is not particularly limited. It is preferable to have Thereby, a cured film having excellent heat resistance and adhesiveness can be obtained. It is more preferably 1 part by mass or more, still more preferably 1.5 parts by mass or more. Further, considering the influence of the decomposed product of the photopolymerization initiator and the balance with economic efficiency, etc., it is preferably 30 parts by mass or less. It is more preferably 20 parts by mass or less, still more preferably 10 parts by mass or less.
The photosensitive resin composition preferably contains inorganic fine particles in order to increase the hardness of a cured film obtained by curing the photosensitive resin composition.
As the inorganic fine particles, in addition to silicon oxide such as silica described above, metal oxides such as titanium oxide, aluminum oxide, and zirconium oxide (such as zirconia); metal salts such as calcium carbonate and barium sulfate; are preferable. Among them, metal oxides are more preferable. It may be a composite metal oxide containing two or more metal atoms. Metal oxide particles having hydroxyl groups on the surface are more preferred, and silica particles are particularly preferred. Among them, surface-modified silica fine particles are preferable, and for example, those surface-modified with a (meth)acryloyloxy group bonded to a silicon atom via a divalent linking group are more preferable.
In the inorganic fine particles, radical polymerization having a hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms in the structural unit (B) contained in the photosensitive resin composition of the present invention and an acid group having 6 atoms or less apart from the main chain It has good affinity with the polar polymer and good dispersibility.
The number average primary particle size (diameter of primary particles) of the inorganic fine particles is preferably, for example, 1 to 500 nm. Within this range, the dispersibility and dispersion stability of the inorganic fine particles become more sufficient, and it becomes possible to provide a cured film with excellent dispersibility and high transparency. More preferably, the number average primary particle size is 1 to 300 nm, still more preferably 1 to 200 nm, particularly preferably 1 to 100 nm, and most preferably 1 to 50 nm.
The number average primary particle size can be measured, for example, using a laser diffraction particle size distribution analyzer. Directly, the number average primary particle diameter can be determined by observing inorganic fine particles with a transmission electron microscope (TEM), a field emission transmission electron microscope (FE-TEM), a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), or the like. It can be determined by magnifying observation, randomly selecting 100 primary particles, measuring the length in the major axis direction, and calculating the arithmetic mean.
The inorganic fine particles may be in the form of dried powder, or may be in the form of a dispersion dispersed in an organic solvent (for example, colloidal silica). From the standpoint of dispersion stability, it is preferable to use a dispersion form dispersed in an organic solvent. That is, the inorganic fine particles are preferably contained in the photosensitive resin composition as an organic solvent dispersion. Particle shapes include spherical, granular, ellipsoidal, cubic, rectangular parallelepiped, pyramidal, needle, columnar, rod-like, cylindrical, scale-like, plate-like, and flake-like. Considering dispersibility in a solvent, etc., the particle shape is preferably spherical, granular, columnar, or the like. Further, specific examples of the organic solvent include various solvents described in JP-A-2013-227485 [0024].
The organic solvent dispersion can be obtained by sufficiently dispersing inorganic fine particles in an organic solvent, but a commercially available product can also be used. Examples thereof include various organosilica sols (for example, NBAC-ST (organosilica sol using butyl acetate as a dispersion medium)) exemplified in JP-A-2013-227485 [0026].
When the photosensitive resin composition contains inorganic fine particles, the content (solid content) is preferably 5% by mass or more in 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. More preferably 7 mass % or more, still more preferably 10 mass % or more. Moreover, from the viewpoint of developability, transparency, etc., the content is preferably 50% by mass or less. More preferably, it is 40% by mass or less.
When at least a silicon-containing compound (preferably silica fine particles) is used as the inorganic fine particles, the content (solid content) is 50 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of inorganic fine particles in the photosensitive resin composition. is preferred. More preferably 70 parts by mass or more, still more preferably 90 parts by mass or more, and most preferably 100 parts by mass.
The photosensitive resin composition (preferably negative photosensitive resin composition) of the present invention preferably contains a solvent as a diluent, if necessary. The solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve components such as the polymer, polyfunctional monomer, photopolymerization initiator and inorganic fine particles. Specifically, for example, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3- Esters such as methoxybutyl acetate; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene; Chloroform, dimethyl sulfoxide; etc. The content of the solvent may be appropriately set according to the optimum viscosity when using the photosensitive resin composition. For example, it is 1000 parts by mass or less, more preferably 700 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer. A preferable lower limit is 30 parts by mass or more, more preferably 60 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the polymer. By controlling the value within the above numerical range, the handling property and storage stability of the composition, as well as the efficiency during the coating operation, are improved.
The viscosity of the photosensitive resin composition can be appropriately set according to the desired thickness of the cured film. The viscosity of the photosensitive resin composition can be adjusted by adding a solvent. The upper limit of the viscosity of the photosensitive resin composition in which a solvent is added to adjust the solid content (non-volatile content) to 40% is, for example, preferably 30 mPa s or less, more preferably 20 mPa s or less, and 15 mPa s or less. is particularly preferred. The lower limit of the viscosity is preferably, for example, 1 mPa·s or more, more preferably 5 mPa·s or more, depending on the desired thickness of the cured film. By setting the viscosity within the above range, the handleability and coating workability are improved.

本発明の感光性樹脂組成物は、上述の成分のほかに、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、硫酸バリウム等の充填材、量子ドット粒子、色材(顔料、染料)、消泡剤、カップリング剤、レベリング剤、増感剤、離型剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、重合禁止剤、重合遅延剤、重合促進剤、増粘剤、分散剤、界面活性剤等の公知の添加剤を含有するものであってもよい。上記顔料としては、種々の有機又は無機着色剤を1種又は2種以上用いることができる。有機着色剤としては、染料、有機顔料、天然色素等を用いることができる。
色材について以下に説明する。
上記色材としては、例えば、顔料又は染料等が挙げられる。上記色材として、顔料又は染料の一方を使用してもよいし、顔料と染料を組み合わせて使用してもよい。例えば、カラーフィルターの赤色、青色、緑色画素を形成する場合、青と紫、緑と黄等、色材を適宜組み合わせて求める色特性が発揮されるような公知の手法を用いるとよい。また、ブラックマトリックスやブラックカラムスペーサーを形成する場合、黒の色材を用いるとよい。
色材のなかでも、耐久性の点では、顔料が好ましく、パネル等の輝度向上の点では染料が好ましい。これらは求められる特性に応じて適宜選択することができる。本発明の硬化性樹脂組成物においては、硬化物における耐溶剤性及び耐熱着色性がより一層向上し得る点で顔料が好ましい。顔料としては、特開2015-157909号公報に記載のものと同様のものを用いることができる。
上記染料としては、例えば、特開2010-9033号公報、特開2010-211198号公報、特開2009-51896号公報、特開2008-50599号公報に記載されている有機染料を使用することができる。なかでも、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が好ましい。
これらの色材は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記色材の含有割合としては、特に限定されず、目的、用途に応じて、適宜設定することができるが、好ましくは、上記感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して2~80質量%、より好ましくは5~70質量%、更に好ましくは10~60質量%が挙げられる。また、本発明の感光性樹脂組成物が上記色材を含む場合、更に分散剤を含むことが好ましい。上記分散剤とは、色材への相互作用部位と分散媒(例えば溶剤やバインダー樹脂)への相互作用部位とを有し、色材の分散媒への分散を安定化する働きを持つものであり、一般的には、樹脂型分散剤(例えば高分子分散剤)、界面活性剤(例えば低分子分散剤)、色素誘導体に分類される。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記樹脂型分散剤としては、例えば、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水素基含有ポリカルボン酸エステル、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエステル系、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド/ポリプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。上記樹脂型分散剤の市販品としては、特開2015-157909号公報に記載のものと同様のものが挙げられる。
上記界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカチオン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤;等が挙げられる。
上記色素誘導体とは、官能基を色素に導入した構造の化合物であり、官能基としては、例えば、スルホン酸基、スルホンアミド基及びその4級塩、ジアルキルアミノ基、水酸基、カルボキシル基、アミド基、フタルイミド基等が挙げられる。母体となる色素の構造としては、例えば、アゾ系、アントラキノン系、キノフタロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系等が挙げられる。
上記分散剤の含有割合は、目的や用途に応じて適宜設定すればよいが、分散安定性、耐久性(耐熱性、耐光性、耐候性等)及び透明性のバランスの観点から、例えば、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、0.01~60質量%であることが好ましい。より好ましくは0.1~50質量%、更に好ましくは0.3~40質量%である。
上記感光性樹脂組成物を調製する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いればよく、例えば、上述した各含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合分散する方法が挙げられる。混合・分散工程は特に限定されず、公知の方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んでいてもよい。なお、上記感光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調製することが好ましい。
上記色材の分散処理工程としては、例えば、まず、色材(好ましくは有機顔料)、分散剤及び溶剤を各所定量秤量し、分散機を用いて、色材を微粒子分散させて液状の色材分散液(「ミルベース」とも称す。)を得る方法が挙げられる。上記分散機としては、ペイントコンディショナー、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ニーダー、ブレンダー等が挙げられる。上記分散処理工程としては、好ましくは、ロールミル、ニーダー、ブレンダー等で混練分散処理をしてから、0.01~1mmのビーズを充填したビーズミル等のメディアミルで微分散処理をする手法が挙げられる。得られたミルベースに、別途攪拌混合しておいた上記ラジカル重合性重合体や無機微粒子等を含む組成物(好ましくは透明液)を加えて混合、均一な分散溶液とし、感光性樹脂組成物を得ることができる。なお、得られた感光性樹脂組成物は、フィルター等によって、濾過処理をして微細なゴミを除去するのが好ましい。
In addition to the components described above, the photosensitive resin composition of the present invention includes fillers such as aluminum hydroxide, talc, clay, and barium sulfate, quantum dot particles, and colorants, as long as the effects of the present invention are not impaired. (pigments, dyes), antifoaming agents, coupling agents, leveling agents, sensitizers, release agents, lubricants, plasticizers, antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, flame retardants, polymerization inhibitors, polymerization Known additives such as retarders, polymerization accelerators, thickeners, dispersants and surfactants may be contained. As the pigment, one or more of various organic or inorganic colorants can be used. Dyes, organic pigments, natural pigments, and the like can be used as organic colorants.
Coloring materials are described below.
Examples of the coloring material include pigments and dyes. As the coloring material, either a pigment or a dye may be used, or a combination of the pigment and the dye may be used. For example, when forming red, blue, and green pixels of a color filter, it is preferable to use a known technique that achieves desired color characteristics by appropriately combining color materials such as blue and purple, green and yellow, and the like. Also, when forming a black matrix or a black column spacer, it is preferable to use a black coloring material.
Among the coloring materials, pigments are preferred from the standpoint of durability, and dyes are preferred from the standpoint of improving the luminance of panels and the like. These can be appropriately selected according to the properties required. In the curable resin composition of the present invention, pigments are preferred because they can further improve the solvent resistance and heat-resistant coloring resistance of the cured product. Pigments similar to those described in JP-A-2015-157909 can be used.
Examples of the dye include organic dyes described in JP-A-2010-9033, JP-A-2010-211198, JP-A-2009-51896, and JP-A-2008-50599. can. Among them, azo dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes, quinoneimine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, carbonyl dyes, methine dyes and the like are preferable.
These colorants may be used singly or in combination of two or more.
The content ratio of the coloring material is not particularly limited, and can be appropriately set according to the purpose and application. 80 mass %, more preferably 5 to 70 mass %, still more preferably 10 to 60 mass %. Moreover, when the photosensitive resin composition of the present invention contains the coloring material, it preferably further contains a dispersant. The dispersant has a site for interaction with the colorant and a site for interaction with the dispersion medium (for example, solvent or binder resin), and has the function of stabilizing the dispersion of the colorant in the dispersion medium. They are generally classified into resin-type dispersants (eg, polymer dispersants), surfactants (eg, low-molecular-weight dispersants), and pigment derivatives. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Examples of the resin-type dispersant include polyurethanes, polycarboxylic acid esters such as polyacrylates, unsaturated polyamides, polycarboxylic acids, polycarboxylic acid amine salts, polycarboxylic acid ammonium salts, polycarboxylic acid alkylamine salts, and polysiloxanes. , long-chain polyaminoamide phosphates, hydrogen group-containing polycarboxylic acid esters, amides and salts thereof formed by the reaction of poly(lower alkyleneimine) with polyesters having free carboxyl groups, (meth)acrylic acid-styrene copolymers, (meth)acrylic acid-(meth)acrylic acid ester copolymers, styrene-maleic acid copolymers, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyesters, modified polyacrylates, ethylene oxide/polypropylene oxide adducts, etc. mentioned. Commercially available products of the resin-type dispersant include those described in JP-A-2015-157909.
Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium alkylnaphthalenesulfonate, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, monoethanolamine lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, Anionic surfactants such as sodium stearate and sodium lauryl sulfate; nonions such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene sorbitan monostearate, and polyethylene glycol monolaurate cationic surfactants such as alkyl quaternary ammonium salts and their ethylene oxide adducts; amphoteric surfactants such as alkylbetaines such as alkyldimethylaminoacetic acid betaine and alkylimidazoline;
The dye derivative is a compound having a structure in which a functional group is introduced into the dye. Examples of the functional group include a sulfonic acid group, a sulfonamide group and quaternary salts thereof, a dialkylamino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an amide group. , a phthalimide group, and the like. Examples of the structure of the base dye include azo, anthraquinone, quinophthalone, phthalocyanine, quinacridone, benzimidazolone, isoindoline, dioxazine, indanthrene, perylene, and diketopyrrolopyrroles. system and the like.
The content of the dispersant may be appropriately set according to the purpose and application. It is preferably 0.01 to 60% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the resin composition. More preferably 0.1 to 50% by mass, still more preferably 0.3 to 40% by mass.
The method for preparing the photosensitive resin composition is not particularly limited, and a known method may be used. For example, a method of mixing and dispersing each of the above-described components using various mixers or dispersers may be mentioned. be done. The mixing/dispersing step is not particularly limited, and may be performed by a known method. In addition, other steps that are normally performed may be further included. When the photosensitive resin composition contains a colorant, it is preferably prepared through a colorant dispersion treatment step.
As the above-described colorant dispersion treatment step, for example, first, predetermined amounts of a colorant (preferably an organic pigment), a dispersant, and a solvent are weighed, and the colorant is finely dispersed using a disperser to obtain a liquid colorant. Methods of obtaining dispersions (also referred to as "millbases") are included. Examples of the dispersing machine include paint conditioners, bead mills, roll mills, ball mills, jet mills, homogenizers, kneaders and blenders. As the dispersion treatment step, preferably, after kneading and dispersing with a roll mill, a kneader, a blender, etc., fine dispersion treatment is performed with a media mill such as a bead mill filled with beads of 0.01 to 1 mm. . To the obtained mill base, a composition (preferably a transparent liquid) containing the radical polymerizable polymer, inorganic fine particles, etc., which has been separately stirred and mixed, is added and mixed to form a uniform dispersion solution, and the photosensitive resin composition is added. Obtainable. The obtained photosensitive resin composition is preferably filtered using a filter or the like to remove fine dust.

本発明は、また、上記ラジカル重合性重合体および/または上記感光性樹脂組成物を硬化させてなる硬化膜でもある。塗布する基板として用いられる材料としては、例えば、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、PETなどのポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂などの透明材料やアルミニウム、銅、鉄、ステンレス等の金属材料などが挙げられる。上記硬化膜は、その膜厚(厚み)が0.1~20μmであることが好適である。これにより、上記硬化膜を用いた部材や表示装置等の低背化要求に充分に応えることができる。より好ましくは0.5~10μm、更に好ましくは0.5~8μmである。
上記硬化膜の光線透過率は、具体的には、130μmの厚さにおいて波長410nmの光の透過率を65%以上とすることができ、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上であることが好ましい。このように、本発明の感光性樹脂組成物から得られる硬化膜は、透明性が高いことが好ましい。これにより、例えば、硬化膜を含む積層体をタッチパネルに用いた場合であっても、その表示性能を低下させることがなく、鮮明な画像を表示することができる。
また、基板上に、上記感光性樹脂組成物の硬化物(硬化膜)を有するカラーフィルターもまた、本発明の一つである。以下に、カラーフィルターについて、説明する。
本発明のカラーフィルターは、基板上に、上記感光性樹脂組成物の硬化物を有する形態からなる。上記カラーフィルターにおいて、上記感光性樹脂組成物により形成される硬化物は、例えば、ブラックマトリクスや、赤色、緑色、青色、黄色等の各画素のような着色が必要なセグメントとして特に好適であるが、フォトスペーサー、保護層、配向制御用リブ等の着色が必ずしも必要としないセグメントとしても好適である。
上記カラーフィルターに使用される基板としては、例えば、白板ガラス、青板ガラス、アルカリ強化ガラス、シリカコート青板ガラス等のガラス基板;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、フィルム又は基板;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、フィルム又は基板;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(例えば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。なかでも、耐熱性の点から、ガラス基板や、耐熱性樹脂からなるシート、フィルム又は基板が好ましい。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。
上記カラーフィルターを得るには、例えば、画素一色につき(すなわち、一色の画素ごとに)、基板上に、上記感光性樹脂組成物を配置する工程(配置工程とも称する)と、該基板上に配置された感光性樹脂組成物に光を照射する工程(光照射工程とも称する)と、現像液により現像処理する工程(現像工程とも称する)と、加熱処理する工程(加熱工程とも称する)とを含む手法を採用し、これと同じ手法を各色で繰り返す製造方法を採用することが好適である。なお、各色の画素の形成順序は、特に限定されるものではない。
上記配置工程は、塗布により行うことが好適である。基板上に上記感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、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る。本発明の感光性樹脂組成物は粘度を適度な範囲に調整でき、塗布作業性に優れるので、いずれの方法も好ましく用いることができる。
上記加熱工程は、最終的に、焼成によって露光部(硬化部)を更に硬化させる工程(後硬化工程とも称する)である。例えば、高圧水銀灯等の光源を使用して、例えば0.5~5J/cmの光量で後露光する工程や、例えば60~260℃の温度で10秒~120分間にわたって後加熱する工程等が挙げられる。このような後硬化工程を行うことにより、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。
以上のように、本発明のラジカル重合性重合体は、取り扱い性が良く塗布作業性に優れ、透明性及び密着性に優れた硬化物を与えることができる。また、本発明のラジカル重合性重合体を含む感光性樹脂組成物は、更に硬化性に優れ、基板との密着性、透明性、耐熱性等にも優れた硬化物を与えることができる。このような本発明のラジカル重合性重合体及び感光性樹脂組成物は、レジスト材料、各種コーティング剤、塗料等の用途に用いることができ、また重合体にカルボキシル基等の酸基を有するのでカラーフィルターの着色画素、ブラックマトリックス、オーバーコート、フォトスペーサーや光導波路等を作製するためのアルカリ現像型のネガ型レジスト材料等として好適に用いることができる。
The present invention also provides a cured film obtained by curing the above radically polymerizable polymer and/or the above photosensitive resin composition. Examples of materials used as substrates to be coated include transparent materials such as glass, acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins such as PET, polystyrene resins, and metal materials such as aluminum, copper, iron, and stainless steel. The cured film preferably has a film thickness (thickness) of 0.1 to 20 μm. As a result, it is possible to satisfactorily meet the demand for reduction in the height of members, display devices, and the like using the cured film. More preferably 0.5 to 10 μm, still more preferably 0.5 to 8 μm.
Specifically, the light transmittance of the cured film can be 65% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, at a thickness of 130 μm for light with a wavelength of 410 nm. is preferred. Thus, the cured film obtained from the photosensitive resin composition of the present invention preferably has high transparency. As a result, for example, even when a laminate including a cured film is used for a touch panel, a clear image can be displayed without deteriorating the display performance of the touch panel.
A color filter having a cured product (cured film) of the above photosensitive resin composition on a substrate is also one aspect of the present invention. The color filters are described below.
The color filter of the present invention is in the form of having a cured product of the above photosensitive resin composition on a substrate. In the above-mentioned color filter, the cured product formed from the above-mentioned photosensitive resin composition is particularly suitable as, for example, a black matrix or a segment that requires coloring such as each pixel of red, green, blue, yellow, etc. , photospacers, protective layers, alignment control ribs, and other segments that do not necessarily require coloring.
Examples of the substrate used in the color filter include glass substrates such as white plate glass, soda plate glass, alkali-strengthened glass, silica-coated soda plate glass; Sheets, films or substrates made of thermoplastic resins such as additives; Sheets, films or substrates made of thermosetting resins such as epoxy resins and unsaturated polyester resins; Metal substrates such as aluminum plates, copper plates, nickel plates and stainless steel plates a ceramic substrate; a semiconductor substrate having a photoelectric conversion element; a member composed of various materials such as a glass substrate having a coloring material layer on its surface (for example, a color filter for LCD); Among them, a glass substrate and a sheet, film or substrate made of a heat-resistant resin are preferable from the viewpoint of heat resistance. Also, the substrate is preferably a transparent substrate. If necessary, the substrate may be subjected to corona discharge treatment, ozone treatment, chemical treatment using a silane coupling agent or the like.
In order to obtain the color filter, for example, for each pixel color (that is, for each pixel of one color), a step of disposing the photosensitive resin composition on a substrate (also referred to as an disposing step), and disposing on the substrate a step of irradiating the obtained photosensitive resin composition with light (also referred to as a light irradiation step), a step of developing with a developer (also referred to as a developing step), and a step of heat-treating (also referred to as a heating step). It is preferable to employ a manufacturing method that employs a technique and repeats the same technique for each color. Note that the order in which the pixels of each color are formed is not particularly limited.
The placement step is preferably performed by coating. Examples of the method for applying the photosensitive resin composition on the substrate include spin coating, slit coating, roll coating, casting coating, and the like. Since the photosensitive resin composition of the present invention can be adjusted in a suitable range of viscosity and is excellent in coating workability, any method can be preferably used.
The heating step is finally a step of further curing the exposed portion (cured portion) by baking (also referred to as a post-curing step). For example, using a light source such as a high-pressure mercury lamp, a step of post-exposure with a light amount of, for example, 0.5 to 5 J/cm 2 , a step of post-heating, for example, at a temperature of 60 to 260° C. for 10 seconds to 120 minutes, etc. mentioned. By performing such a post-curing step, it is possible to further increase the hardness and adhesion of the patterned cured film.
As described above, the radically polymerizable polymer of the present invention is easy to handle, excellent in coating workability, and can give a cured product excellent in transparency and adhesion. Moreover, the photosensitive resin composition containing the radically polymerizable polymer of the present invention is further excellent in curability, and can give a cured product excellent in adhesiveness to substrates, transparency, heat resistance, and the like. Such radically polymerizable polymer and photosensitive resin composition of the present invention can be used for applications such as resist materials, various coating agents, and paints. It can be suitably used as an alkali-developable negative resist material for producing colored pixels of filters, black matrixes, overcoats, photospacers, optical waveguides, and the like.

以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術的範囲に包含される。
本発明に関し、実施例、比較例および特性評価により具体的に示す。なお、実施例および比較例では、特に記載しない限り%、wt%は質量%を、部は質量部を意味する。
以下の製造例等において、各種物性等は以下のようにして評価した。
[評価方法]
(1)重量平均分子量(Mw)
GPC(HLC-8220GPC、東ソー社製)にてTHFを溶離液とし、カラムにTSKgel SuperHZM-N(東ソー社製)を用いて測定し、標準ポリスチレン換算にて算出した。
(2)固形分
製造例で調製した共重合体溶液をアルミカップに約0.3gはかり取り、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。その後、熱風乾燥機(商品名:PHH-101、エスペック株社製)を用い、140℃で3時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、重量を測定した。その重量減少量から、ポリマー溶液の固形分(樹脂)の重量を計算した。
(3)酸価
製造例で調製した共重合体溶液を1.5g精秤し、アセトン90gと水10gの混合溶媒に溶解させ、0.1NのKOH水溶液で滴定した。滴定は、自動滴定装置(商品名:COM-555、平沼産業社製)を用いて行い、固形分濃度から、ポリマー1g当たりの酸価を求めた(mgKOH/g)。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the following examples do not limit the present invention, and all modifications and implementations without departing from the spirit of the present invention are included in the technical scope of the present invention. be done.
The present invention will be concretely illustrated by examples, comparative examples, and characteristic evaluations. In the examples and comparative examples, unless otherwise specified, % and wt% mean % by mass, and parts mean parts by mass.
In the following production examples, etc., various physical properties were evaluated as follows.
[Evaluation method]
(1) weight average molecular weight (Mw)
Measurement was performed by GPC (HLC-8220GPC, manufactured by Tosoh Corporation) using THF as an eluent, using TSKgel SuperHZM-N (manufactured by Tosoh Corporation) as a column, and calculated in terms of standard polystyrene.
(2) Solid Content About 0.3 g of the copolymer solution prepared in Production Example was weighed into an aluminum cup, and about 1 g of acetone was added to dissolve the solution, followed by natural drying at room temperature. Then, using a hot air dryer (trade name: PHH-101, manufactured by ESPEC Co., Ltd.), it was dried at 140° C. for 3 hours, allowed to cool in a desiccator, and weighed. The weight of the solid content (resin) of the polymer solution was calculated from the amount of weight loss.
(3) Acid value 1.5 g of the copolymer solution prepared in Production Example was precisely weighed, dissolved in a mixed solvent of 90 g of acetone and 10 g of water, and titrated with a 0.1N KOH aqueous solution. Titration was performed using an automatic titrator (trade name: COM-555, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.), and the acid value per 1 g of polymer was obtained from the solid content concentration (mgKOH/g).

(4)ガラス転移温度(Tg)
本実施例では各重合体のガラス転移温度(Tg)を計算により算出した。計算方法は下記FOX式に準拠する。
1/(Tg+273)=Σ〔wi/(Tgi+273)〕
(式中、wiは単量体iの質量割合、Tgiは単量体iの単独重合体のガラス転移温度(℃)である)。
上記FOX式に用いる単量体の単独重合体のTgは、例えば「POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION」(J.BRANDRUP、E.H.IMMERGUT著、1989年、John Wiley & Sons,Inc.発行、ページ:VI/209~VI/277)に記載の値(ガラス転移温度が複数記載されている場合は、最も低い値)を採用すればよい。また、「POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION」に記載されていない単量体については、市販のガラス転移温度計算ソフト(例えば、Accelrys Software Inc.製「MATERIALS STUDIO」、バージョン:4.0.0.0、モジュール:Synthia、条件:重合平均分子量10万で計算)を用いてコンピューターにより求めた値を用いることができる。
具体的には以下の式から本発明の共重合体Tgを算出する。
1/(Tg+273)=w/(Tg+273)+w/(Tg+273)+・・・
Tg:共重合体Tg
(w1、2、・・・:共重合体に占める単量体1、2、・・・の重量分率
Tg1、Tg2、・・・:共重合体を構成する単量体1、2、・・・の単独重合体Tg)
なお、実測する場合は、重合体溶液を5cm角のガラス基盤に塗布し、ガラス基板上にスピンコートし、室温・減圧下にて4時間乾燥し、膜質量30mg以下の薄膜を形成することにより揮発成分を除去し、固形分を得る。固形分については、残存溶剤が0.1wt%以下であることをガスクロマトグラフィーによる定量により確認する。得られた固形分をDSC(示差走査熱量計法、測定機器:ネッチDSC3500)を用いて、窒素気流下、昇温速度10℃/minでJIS-K7121に準拠し測定する。
(4) Glass transition temperature (Tg)
In this example, the glass transition temperature (Tg) of each polymer was calculated. The calculation method conforms to the following FOX formula.
1/(Tg+273)=Σ[wi/(Tgi+273)]
(In the formula, wi is the mass ratio of the monomer i, and Tgi is the glass transition temperature (° C.) of the homopolymer of the monomer i).
The Tg of the homopolymer of the monomers used in the FOX formula is, for example, described in "POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION" (J. BRANDRUP, E. H. IMMERGUT, 1989, published by John Wiley & Sons, Inc., page: VI /209 to VI/277) (if multiple glass transition temperatures are listed, the lowest value) may be adopted. Further, for monomers not listed in "POLYMER HANDBOOK THIRD EDITION", commercially available glass transition temperature calculation software (e.g., Accelrys Software Inc. "MATERIALS STUDIO", version: 4.0.0.0, module : Synthia, condition: calculated with a polymerization average molecular weight of 100,000).
Specifically, the copolymer Tg of the present invention is calculated from the following formula.
1 /(Tg + 273)=w1 / (Tg1 + 273)+w2/(Tg2+273)+...
Tg: Copolymer Tg
(w 1, w 2, ... : weight fractions of monomers 1, 2, ... in the copolymer Tg 1, Tg 2, ... : monomer 1 constituting the copolymer , 2, ... homopolymer Tg)
In the case of actual measurement, the polymer solution was applied to a 5 cm square glass substrate, spin-coated onto the glass substrate, and dried at room temperature under reduced pressure for 4 hours to form a thin film with a film mass of 30 mg or less. Volatile components are removed to obtain a solid content. Regarding the solid content, it is confirmed by quantification by gas chromatography that the residual solvent is 0.1 wt % or less. The obtained solid content is measured using a DSC (differential scanning calorimeter method, measuring instrument: Netch DSC3500) in accordance with JIS-K7121 at a heating rate of 10° C./min under a nitrogen stream.

[ラジカル重合性重合体の製造]
以下のラジカル重合性重合体を用いた。
[製造例1]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、N-フェニルマレイミド(PMI)20g、メタクリル酸(MAA)36g、メタクリル酸ラウリル(LMA)44g、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名「パーブチル(登録商標)O」、日本油脂社製、以下PBOともいう)8gを投入し、撹拌混合した。
[Production of radically polymerizable polymer]
The following radically polymerizable polymer was used.
[Production Example 1]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, in the monomer dropping tank, 20 g of N-phenylmaleimide (PMI), 36 g of methacrylic acid (MAA), 44 g of lauryl methacrylate (LMA), t-butylperoxy-2-ethylhexanoate ( 8 g of trade name "PERBUTYL (registered trademark) O" manufactured by NOF CORPORATION, hereinafter also referred to as PBO) was added and mixed with stirring.

反応槽にプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、サイクロマーM100(ダイセル製 以下M100)20.5g、重合禁止剤としてアンテージW-400(川口化学工業社製) 0.2g、触媒としてトリフェニルホスフィン(TPP)0.4gを仕込み、115℃で14時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂34.2重量%を含む共重合体溶液(A-1)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は8000、酸価は150mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例2]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、N-ベンジルマレイミド(BzMI)20g、アクリル酸(AA)31g、LMA17g、メチルメタクリレート(MMA)32g、PBO6gを投入し、撹拌混合した。
A reactor was charged with 233 g of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) and purged with nitrogen. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Next, in the reactor, 20.5 g of Cychromer M100 (manufactured by Daicel, hereinafter M100), 0.2 g of Antage W-400 (manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of triphenylphosphine (TPP) as a catalyst were added. It was charged and reacted at 115° C. for 14 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-1) containing 34.2% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 8000 and an acid value of 150 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 2]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 20 g of N-benzylmaleimide (BzMI), 31 g of acrylic acid (AA), 17 g of LMA, 32 g of methyl methacrylate (MMA), and 6 g of PBO were charged as a monomer composition into the monomer dropping tank and mixed with stirring.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、メタクリル酸グリシジル(GMA)33g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で14時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂36.1重量%を含む共重合体溶液(A-2)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は12000、酸価は76mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例3]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、PMI15g、AA31g、n-オクチルアクリレート(NOAA)54g、PBO10gを投入し、撹拌混合した。
After charging 233 g of PGMEA into the reactor and purging with nitrogen, the temperature of the reactor was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 33 g of glycidyl methacrylate (GMA), 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 14 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-2) containing 36.1% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 12000 and an acid value of 76 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 3]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 15 g of PMI, 31 g of AA, 54 g of n-octyl acrylate (NOAA), and 10 g of PBO were added as a monomer composition into a monomer dropping tank and stirred and mixed.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、GMA33g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で14時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂36.3重量%を含む共重合体溶液(A-3)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は7000、酸価は77mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例4]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、PMI15g、AA31g、2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)54g、PBO10gを投入し、撹拌混合した。
After charging 233 g of PGMEA into the reactor and purging with nitrogen, the temperature of the reactor was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 33 g of GMA, 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 14 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-3) containing 36.3% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 7000 and an acid value of 77 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (nonvolatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 4]
A separable flask with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 15 g of PMI, 31 g of AA, 54 g of 2-ethylhexyl acrylate (2EHA), and 10 g of PBO were charged as a monomer composition into the monomer dropping tank and mixed with stirring.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、GMA33g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で14時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂36.1重量%を含む共重合体溶液(A-4)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は6500、酸価は78mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例5]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、(α-アリルオキシメチル)アクリル酸メチル(AOMA)15g、AA44g、LMA41g、PBO16gを投入し、撹拌混合した。
After charging 233 g of PGMEA into the reactor and purging with nitrogen, the temperature of the reactor was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 33 g of GMA, 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 14 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-4) containing 36.1% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 6500 and an acid value of 78 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 5]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 15 g of methyl (α-allyloxymethyl)acrylate (AOMA), 44 g of AA, 41 g of LMA, and 16 g of PBO were put into the monomer dropping tank and mixed with stirring.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、GMA69g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で21時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂41.9重量%を含む共重合体溶液(A-5)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は9000、酸価は50mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例6]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、MAA37g、スチレン(St)50g、MMA13g、PBO10gを投入し、撹拌混合した。
After charging 233 g of PGMEA into the reactor and purging with nitrogen, the temperature of the reactor was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 69 g of GMA, 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 21 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-5) containing 41.9% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 9000 and an acid value of 50 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 6]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 37 g of MAA, 50 g of styrene (St), 13 g of MMA, and 10 g of PBO were charged as a monomer composition into a monomer dropping tank and mixed with stirring.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、M100 54.4g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で21時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂39.5重量%を含む共重合体溶液(A-6)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は7000、酸価は90mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例7]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、BzMI20g、AA31g、St17g、MMA32g、PBO6gを投入し、撹拌混合した。
After charging 233 g of PGMEA into the reactor and purging with nitrogen, the temperature of the reactor was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 54.4 g of M100, 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 21 hours. Then, it was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-6) containing 39.5% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 7000 and an acid value of 90 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 7]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 20 g of BzMI, 31 g of AA, 17 g of St, 32 g of MMA, and 6 g of PBO were charged as a monomer composition into the monomer dropping tank and stirred and mixed.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、GMA 33g、重合禁止剤としてアンテージW-400 0.2g、触媒としてTPP0.4gを仕込み、115℃で14時間反応させた。その後、室温まで冷却し、樹脂36.6重量%を含む共重合体溶液(A-7)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は15000、酸価は76mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
[製造例8]
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備した。他方、モノマー滴下槽中に、モノマー組成物として、AOMA15g、MAA15g、2EHA47g、MMA23g、PBO8gを投入し、撹拌混合した。
After 233 g of PGMEA was introduced into the reaction vessel and purged with nitrogen, the temperature of the reaction vessel was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, a gas introduction tube was attached to the separable flask, and bubbling of a mixed gas of oxygen/nitrogen=7/93 (v/v) was started. Then, 33 g of GMA, 0.2 g of Antage W-400 as a polymerization inhibitor, and 0.4 g of TPP as a catalyst were charged into the reactor and reacted at 115° C. for 14 hours. Then, it was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-7) containing 36.6% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 15000 and an acid value of 76 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
[Production Example 8]
A separable flask equipped with a cooling tube was prepared as a reactor. On the other hand, 15 g of AOMA, 15 g of MAA, 47 g of 2EHA, 23 g of MMA, and 8 g of PBO were put into the monomer dropping tank and mixed with stirring.

反応槽にPGMEA233gを仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー組成物を滴下した。温度を90℃に保ちながら、モノマー組成物を180分かけて滴下した。モノマー組成物滴下終了後にPBO0.5gを加えた。さらに30分後、槽を115℃に昇温した。1時間、115℃を維持した後、室温まで冷却し、樹脂30.3重量%を含む共重合体溶液(A-8)を得た。樹脂の重量平均分子量(Mw)は6500、酸価は100mgKOH/gであった。共重合体溶液の製造条件、固形分濃度(不揮発分)、重量平均分子量(Mw)および酸価を、表1に示す。
上記のラジカル重合性重合体について、A―1~A―5(実施例1~5)、A―6~A―8(比較例1~3)の組成及び物性を表1に記す。
After 233 g of PGMEA was introduced into the reaction vessel and purged with nitrogen, the temperature of the reaction vessel was raised to 90° C. by heating with an oil bath while stirring. After the temperature of the reactor was stabilized at 90° C., the monomer composition was added dropwise. While maintaining the temperature at 90° C., the monomer composition was added dropwise over 180 minutes. After the dropping of the monomer composition was completed, 0.5 g of PBO was added. After an additional 30 minutes, the bath was heated to 115°C. After maintaining the temperature at 115° C. for 1 hour, it was cooled to room temperature to obtain a copolymer solution (A-8) containing 30.3% by weight of resin. The resin had a weight average molecular weight (Mw) of 6500 and an acid value of 100 mgKOH/g. Table 1 shows the production conditions, solid content concentration (non-volatile content), weight average molecular weight (Mw) and acid value of the copolymer solution.
Table 1 shows the compositions and physical properties of A-1 to A-5 (Examples 1 to 5) and A-6 to A-8 (Comparative Examples 1 to 3) of the above radically polymerizable polymers.

Figure 2023004059000008
[感光性樹脂組成物の調製]
バインダー樹脂として上記共重合体溶液(A-1)3.51g(すなわち、樹脂1.2g)、無機微粒子(シリカ微粒子)としてPGM-AC-4130Y 4.00g(不揮発分1.2g:日産化学製)、多官能モノマーとしてDPHA1.54g、および光重合開始剤として2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オン(商品名「IRGACURE(登録商標)907」、BASFジャパン社製、以下Irg907と表す)0.06gを加え、不揮発分濃度が40重量%となるようにPGMEAで希釈し、感光性樹脂組成物B1を調製した。
同様にバインダー樹脂として上記共重合体溶液(A-2~8)を用いて感光性樹脂組成物B2~8を調製した。感光性樹脂組成物B1~B5(実施例6~10)、感光性樹脂組成物B6~B8(比較例4~6)の組成及び評価結果を表2に記す。
樹脂組成物Bの25℃での粘度をコーンプレート型回転粘度計(TVE22LT、東機産業製)により測定した。なお、コーンプレートは標準ロータ(名称:1°34´×R24)を用いた。
(硬化方法)
5cm角のガラス基板上に、上記感光性樹脂組成物B1~10をスピンコーターにより塗布し、オーブンで80℃3分間乾燥した。乾燥後、2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(商品名「TME-150RNS」、TOPCON社製)によって1J/cmの強度(365nm照度換算)で紫外線を照射した。紫外線照射後、160℃で1時間アフターキュアーを行い塗膜を完全に硬化させた。得られた塗膜を下記評価(5)、(6)に供した。結果を表2に示す。
(5)密着性(クロスカット試験)
JIS K5600-5-6:1999「塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第6節:付着性(クロスカット法)」を行った結果の残膜存率が100~90%の場合に1、89~80%の場合に2、79~70%の場合に3、69~60%の場合に4、59%未満の場合に5とした。評価結果を表2に示す。
(6)透過率
ガラス基板をブランクとして用い、塗膜の光線透過率を分光光度計UV3100(島津製作所社製)で測定し、410nmの透過率を求めた。
Figure 2023004059000008
[Preparation of photosensitive resin composition]
3.51 g of the above copolymer solution (A-1) as a binder resin (that is, 1.2 g of resin), 4.00 g of PGM-AC-4130Y as inorganic fine particles (silica fine particles) (1.2 g of nonvolatile content: manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. ), 1.54 g of DPHA as a polyfunctional monomer, and 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino-propan-1-one as a photoinitiator (trade name “IRGACURE® 907 , manufactured by BASF Japan Ltd., hereinafter referred to as Irg907) was added and diluted with PGMEA so that the non-volatile content concentration was 40% by weight, to prepare a photosensitive resin composition B1.
Similarly, photosensitive resin compositions B2-8 were prepared using the above copolymer solutions (A-2-8) as binder resins. Table 2 shows the compositions and evaluation results of the photosensitive resin compositions B1 to B5 (Examples 6 to 10) and the photosensitive resin compositions B6 to B8 (Comparative Examples 4 to 6).
The viscosity of Resin Composition B at 25° C. was measured with a cone-plate rotational viscometer (TVE22LT, manufactured by Toki Sangyo). A standard rotor (name: 1°34′×R24) was used for the cone plate.
(Curing method)
The above photosensitive resin compositions B1 to B10 were applied onto a 5 cm square glass substrate using a spin coater and dried in an oven at 80° C. for 3 minutes. After drying, it was irradiated with ultraviolet rays at an intensity of 1 J/cm 2 (365 nm illuminance conversion) by a UV aligner (trade name “TME-150RNS”, manufactured by TOPCON) equipped with a 2.0 kW ultra-high pressure mercury lamp. After UV irradiation, after-curing was performed at 160° C. for 1 hour to completely cure the coating film. The obtained coating film was subjected to the following evaluations (5) and (6). Table 2 shows the results.
(5) Adhesion (cross-cut test)
JIS K5600-5-6: 1999 "Paint general test method-Part 5: Mechanical properties of coating film-Section 6: Adhesion (cross-cut method)" Residual film survival rate is 100 to 90 %, 2 when 89-80%, 3 when 79-70%, 4 when 69-60%, and 5 when less than 59%. Table 2 shows the evaluation results.
(6) Transmittance Using a glass substrate as a blank, the light transmittance of the coating film was measured with a spectrophotometer UV3100 (manufactured by Shimadzu Corporation) to determine the transmittance at 410 nm.

Figure 2023004059000009
略称は下記のとおりである。
Irg907:IRGACURE(登録商標)907、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
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
表1及び2より、以下の事項を確認した。
製造例1~5で得られた共重合体A-1~A-5は、本発明のラジカル重合性重合体に該当する。一方製造例6で得た共重合体A-6は、主鎖に環構造を有する構造単位及び一般式(1)で表される構造単位を含まず、一般式(2)で表される構造単位が5質量%超である点で、製造例7で得た共重合体A-7は、上記一般式(1)で表される構造単位を含まず、重量平均分子量が14000超、且つ一般式(2)で表される構造単位が5質量%超である点で、製造例8で得た共重合体A-8は重合性二重結合(炭素-炭素二重結合)を有していない点で、共重合体A-1~A-5とは相違する。
このような相違のもと無機微粒子と併用した感光性樹脂組成物での粘度、透明性(光線透過率)及び密着性を比べると、共重合体A-6~A-8を用いた比較例4~比較例6に対し、共重合体A-1~A-5を用いた実施例6~10では、粘度が低く、光線透過率が高いことが分かった。なお、スチレンを高い割合で共重合しているA-6を含む樹脂組成物B6は、B1~B5に比べて410nm透過率が低く、硬化膜の透明性が低いことから、一般式(2)で表される構造単位の含有割合が少ないことの効果を確認できた。(表2参照)。また比較例4及び比較例6に対し、共重合体A-1~A-5を用いた実施例6~10では、密着性が良好であることが分かった(表2参照)。なお、密着性の発現には主鎖環構造、及び側鎖のエチレン性不飽和二重結合量が特定範囲の重合体を含むことが効いていると考えられる。またM100よりもGMA付加による側鎖二重結合が好適であった。
その他、一般式(1)で表される構造単位の炭化水素基として分岐している2EHAを共重合しているA-4を含む実施例9よりも、直鎖のNOAAやLMAを共重合しているA-1~A-3を含む実施例6~8の方が、やや低粘度で塗布作業性が良好で、410nm透過率が高い傾向であった。
以上より、本発明のラジカル重合性重合体、感光性樹脂組成物の優位性が認められた。
Figure 2023004059000009
Abbreviations are as follows.
Irg907: IRGACURE® 907, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one DPHA: dipentaerythritol hexaacrylate From Tables 1 and 2, the following confirmed.
Copolymers A-1 to A-5 obtained in Production Examples 1 to 5 correspond to the radically polymerizable polymer of the present invention. On the other hand, the copolymer A-6 obtained in Production Example 6 does not contain a structural unit having a ring structure in the main chain and a structural unit represented by general formula (1), and has a structure represented by general formula (2) Copolymer A-7 obtained in Production Example 7 does not contain the structural unit represented by the general formula (1), has a weight average molecular weight of more than 14000, and is generally Copolymer A-8 obtained in Production Example 8 has a polymerizable double bond (carbon-carbon double bond) in that the structural unit represented by formula (2) is more than 5% by mass. It is different from the copolymers A-1 to A-5 in that there is no
When comparing the viscosity, transparency (light transmittance) and adhesion of the photosensitive resin composition used in combination with inorganic fine particles under such a difference, comparative examples using copolymers A-6 to A-8 In contrast to Examples 4 to Comparative Examples 4 to 6, Examples 6 to 10 using copolymers A-1 to A-5 were found to have low viscosities and high light transmittances. In addition, the resin composition B6 containing A-6, which is copolymerized with a high proportion of styrene, has a lower 410 nm transmittance than B1 to B5, and the transparency of the cured film is low. It was possible to confirm the effect of having a small content ratio of the structural unit represented by. (See Table 2). In addition, in comparison with Comparative Examples 4 and 6, it was found that Examples 6 to 10 using copolymers A-1 to A-5 had good adhesion (see Table 2). In addition, it is considered that inclusion of a polymer having a main chain ring structure and a side chain ethylenically unsaturated double bond content within a specific range is effective for expression of adhesiveness. Moreover, the side chain double bond by addition of GMA was more suitable than M100.
In addition, linear NOAA and LMA are copolymerized rather than Example 9 including A-4 in which branched 2EHA is copolymerized as the hydrocarbon group of the structural unit represented by general formula (1). Examples 6 to 8, including A-1 to A-3, tended to have a slightly lower viscosity, better coating workability, and higher 410 nm transmittance.
From the above, the superiority of the radically polymerizable polymer and the photosensitive resin composition of the present invention was recognized.

本発明のラジカル重合性重合体および感光性樹脂組成物は、例えば、レジスト材料に適用でき、光学分野や電機・電子分野で好適に使用できる。 The radically polymerizable polymer and photosensitive resin composition of the present invention can be applied, for example, to resist materials, and can be suitably used in the fields of optics, electrical machinery and electronics.

Claims (7)

酸基及びエチレン性不飽和二重結合を側鎖に有するラジカル重合性重合体であって、
該ラジカル重合性重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位、及び、下記一般式(1)で表される構造単位を有し、
二重結合当量が330~1600(g/当量)であり、
重量平均分子量が14000以下であり、
下記一般式(2)で表される構造単位の含有割合が、該ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して5質量%以下であり、
該酸基は、主鎖との間隔が原子数6以下である
ことを特徴とするラジカル重合性重合体。
Figure 2023004059000010
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、炭素数6~20の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す。)
Figure 2023004059000011
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。)
A radically polymerizable polymer having an acid group and an ethylenically unsaturated double bond in a side chain,
The radically polymerizable polymer has a structural unit having a ring structure in its main chain and a structural unit represented by the following general formula (1),
The double bond equivalent is 330 to 1600 (g / equivalent),
weight average molecular weight is 14000 or less,
The content ratio of the structural unit represented by the following general formula (2) is 5% by mass or less with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer,
A radically polymerizable polymer, wherein the acid group has 6 or less atoms spaced from the main chain.
Figure 2023004059000010
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a linear or branched hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 2023004059000011
( In the formula, R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
酸価が50~150(mgKOH/g)であることを特徴とする請求項1に記載のラジカル重合性重合体。 2. The radically polymerizable polymer according to claim 1, which has an acid value of 50 to 150 (mgKOH/g). 前記一般式(1)で表される構造単位の含有割合が、前記ラジカル重合性重合体の全構造単位100質量%に対して10質量%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のラジカル重合性重合体。 3. The method according to claim 1, wherein the content of the structural unit represented by the general formula (1) is 10% by mass or more with respect to 100% by mass of the total structural units of the radically polymerizable polymer. A radically polymerizable polymer as described. 前記酸基は、(メタ)アクリル酸由来のカルボキシル基であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のラジカル重合性重合体。 4. The radically polymerizable polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the acid group is a carboxyl group derived from (meth)acrylic acid. ガラス転移温度が50℃以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のラジカル重合性重合体。 5. The radically polymerizable polymer according to any one of claims 1 to 4, which has a glass transition temperature of 50°C or lower. 請求項1~5に記載のラジカル重合性重合体、及び多官能モノマーを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。 A photosensitive resin composition comprising the radically polymerizable polymer according to any one of claims 1 to 5 and a polyfunctional monomer. 更に光重合開始剤、無機微粒子及び溶剤を含むことを特徴とする請求項6に記載の感光性樹脂組成物。 7. The photosensitive resin composition according to claim 6, further comprising a photopolymerization initiator, inorganic fine particles and a solvent.
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