JP4617954B2 - カラーフィルター保護膜用樹脂組成物、及びカラーフィルター - Google Patents

カラーフィルター保護膜用樹脂組成物、及びカラーフィルター Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置(LCD)、固体撮像素子(CCD等)、エレクトロルミネッセンス装置(ELD)等に用いられるカラーフィルター保護膜用樹脂組成物、当該樹脂組成物を用いたカラーフィルターに関する。
従来より、液晶表示装置(LCD)、固体撮像素子(CCD等)、エレクトロルミネッセンス装置(ELD)等に用いられるカラーフィルター(以降、CFという場合がある。)には、RGBレジストの凹凸を平坦化する目的で、或いは、RGBレジストよりブリードアウトするイオン性物質より液晶等を保護する目的で、RGBレジストと、液晶配向膜またはITO層等との間に保護膜と呼ばれる層が設けられている。この保護膜には透明性、耐薬品性、耐熱性、密着性、耐ITO形成プロセス性、平坦性等の性能が要求される。透明性としては、可視光線透過性、画素の色彩に悪影響を及ぼさないための無色透明性、更にはこの無色透明性が高温や高いエネルギーに曝されても着色(黄変)が生じないような耐熱透明性が求められている。また、特に近年表示デバイスを家庭用テレビ用途に展開するに当たり、その寿命に大きく影響する密着性と、大型化に伴いより高度な電気特性が求められるようになってきた結果、より厳しくなってきたITO形成プロセス条件に対応した耐ITO形成プロセス性を有するCF保護膜が望まれるようになってきた。
密着性とは保護膜と、ガラスまたはRGBレジストとの密着性を指し、CFの寿命に関わる重要な性能である。近年密着性としては、ITO形成プロセスにおける、高温下、高歪下、酸またはアルカリ浸漬下においても、ガラスまたはRGBレジストから剥離しないだけの高い密着性や、長期信頼性評価の促進試験であるプレッシャークッカー試験(以下、PCTという)後においても剥離が生じないような信頼密着性が保護膜に求められてきている。また、耐ITO形成プロセス性とは、ITO回路形成時又は配向膜形成時のクラック又はシワの発生のような不具合に対する耐性であり、具体的にはITO回路形成時の酸−アルカリ耐性(エッチング耐性)とITO回路形成後の230〜250℃での耐熱性などが挙げられる。耐ITO形成プロセス性に優れるには上記の密着性のほかに耐熱性、低熱膨張性、強靭性、耐薬品性等のトータルバランスに優れた材料であることが要求される。
CF保護膜用樹脂組成物としては、特許文献1に、エポキシ化合物、硬化剤、および特定の溶剤の組み合わせからなるCF保護膜用樹脂組成物が開示されている。中でも、エポキシ化合物とカルボン酸化合物(あるいはカルボン酸無水物)とからなるエポキシ樹脂組成物を熱硬化させたCF保護膜が透明性、耐薬品性、耐熱性の点において好適材料として用いられてきた。しかしながら、エポキシ化合物と硬化剤からなる樹脂組成物は必ずしも密着性や耐ITO形成プロセス性に優れるものではなかった。また、上記のエポキシ化合物は室温においても硬化剤の官能基と反応するために保存安定性に劣るものであった。
保存安定性は樹脂組成物にとって望まれる性能の1つである。保管時に樹脂組成物が増粘すると、塗布性が著しく低下し、保護膜の膜厚の制御が困難になる上に、保護膜にとっては致命的なムラが生じてしまう。保管時の保存安定性を向上させるために、保管条件を低温、密閉下にする、反応するそれぞれの成分を別々に保管する(2液化)等の手法がとられている。しかしながら、いずれの手法も保管やCF作成時のコストアップの原因となっている。特に、2液化を行うと使用の直前に混合する必要があり、この際に生じる気泡が消失するまで長時間放置する必要があるため、生産性に課題が残っていた。さらには、2液化を行っても、塗布時に沈殿が発生する、増粘するといった問題が残り、保存安定性に優れた樹脂組成物が強く望まれていた。
CF保護膜用樹脂組成物の保存安定性の向上に関して、これまで数多くの研究がなされてきた。例えば、特許文献2には、エポキシ基含有樹脂と多価カルボン酸誘導体を用いたCF保護膜用樹脂組成物が開示されている。多価カルボン酸誘導体はカルボン酸をビニルエーテルにより潜在化した化合物であるため、当該樹脂組成物は保存安定性が極めて優れるといった特徴があった。しかしながら、近年CF保護膜に要求されている高い密着性や耐ITO形成プロセス性を満たすには、不充分な場合があった。
一方で、密着性向上のため、樹脂組成物にシランカップリング剤やチタネートカップリング剤等を添加する手法が一般的にとられている。しかしながら、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤を、それぞれ単独で用いた場合には、樹脂組成物に前記の密着性を充分に付与することができなかった。また、シランカップリング剤とチタネートカップリング剤を併用した場合には、シランカップリング剤とチタネートカップリング剤、あるいは、硬化剤の官能基と各カップリング剤が室温においても反応してしまう。このため、カップリング剤併用時には、密着性向上効果は高いものの、室温においても樹脂組成物が増粘し、保存安定性が著しく低下するという問題点があった。
特開平7−126352号公報 特開2001−350010号公報
本発明は上記実状に鑑みて成し遂げられたものであり、その第一の目的は、優れた硬化性と保存安定性を有し、かつ、樹脂硬化物の層が可視光線透過性と耐薬品性といった基本性能を備えた上で、密着性、耐ITO形成プロセス性に優れるカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、可視光線透過性と耐薬品性といった基本性能を備えた上で、密着性、耐ITO形成プロセス性に優れる樹脂硬化物の層を有するカラーフィルターを提供することにある。
本発明者らは前記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の樹脂組成物が優れた硬化性と保存安定性を有し、かつ、樹脂硬化物の層が可視光線透過性と耐薬品性が良好な上で、密着性、耐ITO形成プロセス性に優れることの知見を得て、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物は、重量平均分子量が3000〜100000であり、且つ、エポキシ当量が140〜1000g/molであり、炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基を含有するモノマーを少なくとも用いて、炭素−炭素不飽和結合が反応して付加重合されたエポキシ基含有重合体(A)と、多価カルボン酸化合物(b1)のカルボキシル基がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化された多価カルボン酸誘導体(B)と、ジルコニウム石鹸(C)を含み、固形分に対して、当該(A)を10〜80重量%、当該(B)を5〜70重量%、当該(C)を0.001〜20重量%含有するものである。
本発明によれば、硬化剤として用いられる難溶性の多価カルボン酸を、当該多価カルボン酸のカルボキシル基をブロックして潜在化することにより溶解性の高い多価カルボン酸誘導体(B)の形にしてから溶剤に溶解、分散させて用いる。従って、樹脂組成物中にカルボキシル基の反応点を高濃度でエポキシ基と共存させることができ、かかる樹脂組成物を用いて層を形成し加熱すると高い架橋密度の保護膜が得られる。また、多価カルボン酸誘導体(B)は当該化合物に応じた所定の温度以上に加熱しなければカルボキシル基を再生しない。従って、エポキシ基含有重合体(A)に含有されているエポキシ基および多価カルボン酸誘導体(B)に含有されているカルボキシル基それぞれの反応点濃度が高いにもかかわらず、調製直後から長期間に渡り良好な粘度を保持し続け、保存安定性に非常に優れている。
また本発明においては、上記特定のエポキシ基含有重合体(A)と上記多価カルボン酸誘導体(B)に、更にジルコニウム石鹸(C)を特定量で組み合わせて用いることにより、近年CF保護膜に要求されている高い密着性を達成できる他、耐熱性、低熱膨張性、強靭性、耐薬品性等のトータルバランスに優れた材料とすることができる。従って、本発明によれば、優れた硬化性と保存安定性を有し、かつ、樹脂硬化物の層が可視光線透過性と耐薬品性といった基本性能を備えた上で、密着性や耐ITOプロセス形成性に優れるカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を得ることができる。
本発明に係るCF保護膜用樹脂組成物における好適な一実施形態としては、前記多価カルボン酸誘導体(B)が、下記式(1)の構造を有するカルボン酸がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化されたものが挙げられる。このような場合には多価カルボン酸誘導体(B)の粘度が低く、溶解性が高いため、樹脂組成物の塗布性が向上するという利点を有している。
Figure 0004617954
(式中の6員環は芳香族又は脂環式の炭化水素である。m1は0〜2の整数であり、t1は0〜1の整数であり、nは1〜4の整数である。また、nが1の場合にはR1は水素原子又は炭素数2〜8の炭化水素基であり、nが2〜4の場合にはR1は炭素数2〜8の炭化水素基である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
また、本発明に係るCF保護膜用樹脂組成物における特に好適な一実施形態としては、上記多価カルボン酸誘導体(B)が、下記式(2)の構造を有するカルボン酸がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化されたものが挙げられる。このような場合には、脱潜在化される温度が高いために特に保存安定性が著しく優れる上に、樹脂硬化物の層の無色透明性に優れ、高温および高エネルギーの光照射条件下で着色が少ないといった耐熱透明性を有する。
Figure 0004617954
(式中のm2は0〜2の整数であり、t2は0〜1の整数である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物においては、更に、1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ基含有化合物(D)を含有することが、保護膜の強靭性を付与できる点から好ましい。
本発明に係るカラーフィルターは、上記本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層を有する。
本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物は、優れた硬化性と保存安定性を有し、かつ、樹脂硬化物の層が可視光線透過性と耐薬品性が良好な上、近年CF保護膜に要求されている高い密着性や耐ITOプロセス形成性を達成することができる。
また、本発明によれば、可視光線透過性と耐薬品性といった基本性能を備えた上で、密着性、耐ITO形成プロセス性に優れる樹脂硬化物の層を有するカラーフィルターを得ることができる。
以下において本発明を詳しく説明する。
1.カラーフィルター保護膜用樹脂組成物
本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物は、重量平均分子量が3000〜100000であり、且つ、エポキシ当量が140〜1000g/molであり、炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基を含有するモノマーを少なくとも用いて重合されたエポキシ基含有重合体(A)と、多価カルボン酸化合物(b1)のカルボキシル基がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化された多価カルボン酸誘導体(B)と、ジルコニウム石鹸(C)を含み、固形分に対して、当該(A)を10〜80重量%、当該(B)を5〜70重量%、当該(C)を0.001〜20重量%含有するものである。
なお本発明において、CF(カラーフィルター)保護膜とは、CFを有する表示装置、および固体撮像素子に用いられるものを広く意味し、より詳しくは、液晶表示装置(LCD)、固体撮像素子(CCD等)、エレクトロルミネッセンス装置(ELD)等に用いられるCFの、RGB画素と、液晶配向膜、ITO層、発光体、受光体等との間に形成される有機層を意味するものとする。一般的に保護膜と称されているものに特に限定されず、また、RGB画素に直接接していなくても、他の材料を介して間接的に保護する保護膜のような場合も含まれ、例えば、固体撮像素子のマイクロレンズとカラーフィルターの間に用いる中間膜、或いはカラーフィルターと電極の間に用いる中間膜も含まれる。
(エポキシ基含有重合体(A))
本発明の樹脂組成物における、エポキシ基含有重合体(A)は、炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基を含有するモノマー(以降、エポキシ基含有モノマーという場合がある)を少なくとも用いて重合された重合体であって、エポキシ基を2個以上有するものである。エポキシ基含有重合体(A)は、エポキシ基含有モノマーを単独で重合することにより、または、エポキシ基含有モノマーと他のモノマーとを共重合させることにより得ることができる。その分子形態としては、直鎖状であっても、分岐構造を持っていても良く、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等いずれの形態であっても良い。
本発明の樹脂組成物における、エポキシ基含有重合体(A)は、常法の重合法により共重合することができる。すなわち、重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、イオン重合等の重合法を採ることができ、より具体的には重合開始剤の存在下、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の重合法を採ることができる。重合方法によってはモノマーが多量に残存する場合があるが、このモノマーが塗布硬化後の保護膜物性に影響を与える場合には、減圧留去法や再沈殿形成法等によってモノマーを除去しても良い。
本発明の樹脂組成物において、エポキシ基含有重合体(A)は、分子量やコモノマー種の異なる2種類以上を混合して用いても良い。
本発明の樹脂組成物におけるエポキシ基含有重合体(A)は、構成単位として、下記の式(3)〜(5)で表される構成単位を有するものが好ましい例として挙げられる。
Figure 0004617954
(式中のR3は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、R4は水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり、p1=1〜8の整数である。)
Figure 0004617954
(式中のR5は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、R6は−CHO−または−CH−、R7は水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり、q1=0〜7の整数である。)
Figure 0004617954
(式中のR8は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、r1=1〜8の整数である。)
本発明の樹脂組成物におけるエポキシ基含有重合体(A)は、更に、下記の式(6)〜(8)で表される構成単位を有していても良い。
Figure 0004617954
(式中のR9は水素原子または炭素数1〜12のアルキル基であり、R10は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アリールオキシ基、または芳香族ポリアルキレングリコール残基である。)
Figure 0004617954
(式中のR11は水素原子または炭素数1〜12のアルキル基であり、R12は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシ基、シロキシアルキル基、または芳香族炭化水素基である。)
Figure 0004617954
(式中のR13は、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、または芳香族炭化水素基である。)
前記式(3)〜(5)で表される構成単位は、それぞれ下記式(9)〜(11)で表されるエポキシ基含有モノマーから誘導される。
Figure 0004617954
(式中のR14は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、R15は水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり、p2=1〜8の整数である。)
前記式(9)において、R14,およびR15として好ましいのは、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、p2として好ましいのは1〜3である。式(9)で表されるモノマーとしては、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレートを例示することができ、その中ではグリシジルメタクリレート(以下、GMA)が入手性の面等から好ましい。ここで、本発明における(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートのいずれであっても良いことを意味する。
Figure 0004617954
(式中のR16は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、R17は−CHO−基または−CH−基、R18は水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり、q2=0〜7の整数である。)
前記式(10)において、R16、およびR18として好ましいのは、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、R17として好ましいのは−CHO−基であり、q2として好ましいのは1〜3である。式(10)で表されるモノマーとしては、具体的には、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルが入手性の面等から好ましい。
Figure 0004617954
(式中のR19は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、r2=1〜8の整数である。)
前記式(11)において、R19として好ましいのは、水素原子またはメチル基であり、r2として好ましいのは1〜3である。式(11)で表されるモノマーとしては、具体的には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレートが硬度等の樹脂硬化物の層の物性の面から好ましい。
また前記式(6)〜(8)で表される構成単位は、下記式(12)〜(14)で表されるモノマーから誘導される。
Figure 0004617954
(式中のR20は水素原子または炭素数1〜12のアルキル基であり、R21は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アリールオキシ基、または芳香族ポリアルキレングリコール残基である。)
前記式(12)において、R21で表される主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基は、付加的な構造、例えば環内二重結合、炭化水素基の側鎖、スピロ環の側鎖、環内架橋炭化水素基等を含んでいてもよい。
前記式(12)において、R20として好ましいのは水素またはメチル基であり、R21としては好ましいのは炭素数1〜6のアルキル基、シクロヘキシル基、またはジシクロペンタニル基である。式(12)で表されるモノマーとしては、具体的には、シクロヘキシルメタクリレート、およびジシクロペンタニルメタクリレートが硬度、耐熱性等の樹脂硬化物の層の物性の面から好ましい。
Figure 0004617954
(式中のR22は水素原子または炭素数1〜12のアルキル基であり、R23は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシ基、シロキシアルキル基、または芳香族炭化水素基である。)
前記の式(13)において、R22としては好ましいのは水素またはメチル基であり、R23としては好ましいのは炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基である。式(13)で表されるモノマーとしては、具体的には、スチレンが他種モノマーとの共重合性、および入手性の面等から好ましい。
Figure 0004617954
(式中のR24は、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、または芳香族炭化水素基である。)
前記式(14)において、R24としては好ましいのはシクロヘキシル基、およびフェニル基である。式(14)で表されるモノマーとしては、具体的には、N−シクロヘキシルマレイミド、およびN−フェニルマレイミドが硬度、および耐熱性等の樹脂硬化物の層の物性の面から好ましい。
本発明の樹脂組成物における、エポキシ基含有重合体(A)は、エポキシ当量が140〜1000g/molとなる範囲であれば、前記式(3)〜(5)で表されるエポキシ基含有構成単位のうち少なくとも1種類以上をエポキシ基含有重合体(A)中、10〜100重量%、更に好ましくは、20〜100重量%、特に好ましくは40〜70重量%有することが好ましい。エポキシ基含有構成単位が10重量%未満では塗布硬化後の保護膜が強靭性に乏しいものになる可能性がある。
本発明の樹脂組成物におけるエポキシ基含有重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、3,000〜100,000であり、好ましくは4,000〜80,000の範囲である。重量平均分子量(Mw)が3,000未満であると保護膜の硬度の低下が観測され、100,000を上回ると塗布硬化後の外観が低下する可能性がある。なお、エポキシ基含有重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
また、本発明の樹脂組成物におけるエポキシ基含有重合体(A)のエポキシ当量は、140〜1000g/molであり、好ましくは140〜600g/mol、更に好ましくは、260〜550g/molである。エポキシ当量が140g/mol未満であると塗布硬化後の保護膜が強靭性を失う傾向があり、1000g/molを上回ると樹脂硬化物の層の硬度の低下、およびITO形成プロセス適性欠如が発生する可能性がある。一方、エポキシ基含有重合体(A)のエポキシ当量が260g/mol以上であると、強靭性に優れ、プレッシャークッカーテスト後の密着性試験においても縁欠けが生じ難いほどの高い密着性が得られやすい。この際のエポキシ当量とは重合体についてのエポキシ基の当量を指し、JIS K 7236 :2001「エポキシ樹脂のエポキシ当量の求め方」に準じて測定される。
本発明の樹脂組成物において、エポキシ基含有重合体(A)の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、10〜80重量%、好ましくは15〜65重量%、更に好ましくは30〜60重量%である。エポキシ基含有重合体(A)の配合割合が10重量%未満の場合には、保護膜の密着性等の性能が低下する場合があり、80重量%を上回ると保護膜の強靭性を損なうため本発明の効果を得ることが難しい。なお、配合割合を特定するための樹脂組成物の固形分とは、溶剤を除く全ての成分を含み、液状のエポキシ基含有化合物等も固形分に含まれる。
(多価カルボン酸誘導体(B))
本発明の樹脂組成物における、多価カルボン酸誘導体(B)は、多価カルボン酸化合物(b1)のカルボキシル基が下記式(15)で表されるビニルエーテル化合物(b2)(ビニル基及びエーテル基含有化合物)によって潜在化(以降、ブロック化ということがある。)された化合物である。多価カルボン酸誘導体(B)は、カルボキシル基が潜在化されているために、組成物の保存安定性を著しく向上させることができ、また、高濃度でエポキシ基と共存させることが可能であるために、密着性や耐ITO形成プロセス性を向上させることができる成分である。
Figure 0004617954
(式中のR25は炭素数1〜10の炭化水素基である。)
カルボキシル基はビニル基と下記式(16)のような反応をすることによって潜在化される。この反応は比較的容易であるため、多価カルボン酸誘導体(B)は収率良く得られる。従って、多価カルボン酸誘導体(B)は、カルボン酸が潜在化された下記式(17)の構造を有している。
Figure 0004617954
Figure 0004617954
(式中のR25は炭素数1〜10の炭化水素基である。)
本発明の樹脂組成物における、多価カルボン酸誘導体(B)の原料である多価カルボン酸化合物(b1)としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、2,4−ジエチルグルタル酸、デカメチレンジカルボン酸などの炭素数2〜50の脂肪族ジカルボン酸;芳香族ジカルボン酸;脂環式ジカルボン酸;脂環式トリカルボン酸;炭素数2〜50の脂肪族トリカルボン酸;炭素数2〜50の脂肪族テトラカルボン酸;ベンゼンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸;シクロヘキサンテトラカルボン酸などの脂環式テトラカルボン酸、(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基含有モノマーの重合体が例として挙げられる。
前記多価カルボン酸誘導体(B)としては、中でも、下記式(1)の構造を有するカルボン酸がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化されたものが好ましい。このような場合には多価カルボン酸誘導体(B)の粘度が低く、溶解性が高いため、樹脂組成物の塗布性が向上するという利点を有している。
Figure 0004617954
(式中の6員環は芳香族又は脂環式の炭化水素である。m1は0〜2の整数であり、t1は0〜1の整数であり、nは1〜4の整数である。また、nが1の場合にはR1は水素原子又は炭素数2〜8の炭化水素基であり、nが2〜4の場合にはR1は炭素数2〜8の炭化水素基である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
式(1)で表されるカルボン酸のうち、Rが水素原子以外の化合物としては、アルコール化合物と酸無水物との反応により得られるハーフエステル体が挙げられる。
この反応の際に用いられるアルコール化合物としては、エタノール、プロパノール、ヘキサノール、オクタノール、イソプロピルアルコール等の1価のアルコール化合物;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール等の2価のアルコール化合物;グリセリン、ペンタントリオール、へキサントリオール、シクロヘキサントリオール、ベンゼントリオール、トリメチロールプロパン等の3価のアルコール化合物;ペンタエリスリトール等の4価のアルコール化合物が好ましい例として挙げられ、より好ましくはヘキサノール、イソプロピルアルコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,6−へキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
また、この反応の際に用いられる酸無水物としては下記式(18)で表される化合物が挙げられ、具体的には、無水フタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物(以下、無水トリメリット酸と呼ぶ)、1,3,4−シクロヘキサントリカルボン酸−3,4−無水物、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい例として挙げられる。なお、以上のハーフエステル体の中では、架橋密度が高く密着性の高い保護膜が得られることから、炭素数3〜6の2価以上の多価アルコールと無水トリメリット酸またはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸との組み合わせにより得られるものが多価カルボン酸化合物(b1)として好適に挙げられ、中でも透明性と保存安定性の面から、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を選択することが好ましく挙げられる。
Figure 0004617954
(式中の6員環は芳香族又は脂環式の炭化水素である。m1は0〜2の整数であり、t1は、0〜1の整数である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
式(1)で表されるカルボン酸のうち、Rが水素原子である化合物は、式(2)または式(19)が挙げられ、これらのカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)は溶解力が高いため、相溶性の低いエポキシ基含有重合体(A)との組み合わせにおいては好適に用いられる。
中でも特に、式(2)で表されるカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)の場合には、脱潜在化される温度が高い構造であるために、組成物の保存安定性を著しく向上させることができる。また特定の構造を有するため、特に、樹脂硬化物の層の無色透明性や高温および高エネルギーの光照射条件下で着色が少ないといった耐熱透明性を向上させることができる。
また、式(19)で表されるカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)の場合には、180℃以下のより低温で硬化させた際にも、高架橋密度で密着性や耐ITO形成プロセス性に優れるという利点を有している。
Figure 0004617954
(式中のm2は0〜2の整数であり、t2は0〜1の整数である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
Figure 0004617954
(式中のm3は0〜2の整数である。)
式(2)または式(19)で表される化合物としては、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(以下、トリメリット酸)等の芳香族トリカルボン酸;1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸(以下、CHTA)などの脂環式トリカルボン酸;1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸(ピロメリット酸)等の芳香族テトラカルボン酸;1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸などの脂環式テトラカルボン酸が挙げられる。なお、これらには置換基としてR2を有していても良い。R2は、炭素数1〜5のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基等が挙げられるが、好ましくは、炭素数1〜3の直鎖のアルキル基である。なお、以上のカルボン酸の中では、架橋密度が高く密着性の高い保護膜が得られることから、ピロメリット酸、トリメリット酸またはCHTAが多価カルボン酸化合物(b1)として好適に挙げられ、中でも特に耐熱透明性と保存安定性に優れる点から、CHTAを選択することが好ましい。
本発明の樹脂組成物において多価カルボン酸化合物(b1)として用いることができるカルボン酸は1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
一方、本発明の樹脂組成物における多価カルボン酸誘導体(B)の原料である、式(15)で表されるビニルエーテル化合物(b2)としては、例えばイソプロピルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、2−エチルへキシルビニルエーテル、シクロへキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類が挙げられる。本発明の樹脂組成物に好適に用いることができるビニルエーテル化合物(b2)としては、n−プロピルビニルエーテルおよびイソブチルビニルエーテルが挙げられ、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いられる多価カルボン酸誘導体(B)は、前記のカルボン酸(b1)と、前記のビニルエーテル化合物(b2)とを室温ないし150℃の範囲の温度で反応させることにより得ることができる。ブロック化反応は平衡反応であるため、多価カルボン酸化合物(b1)に対しビニルエーテル化合物(b2)を若干多く使用すると反応が促進され、収率を向上させることができる。具体的には、多価カルボン酸化合物(b1)のカルボキシル基に対するビニルエーテル化合物(b2)のビニル基のモル当量比[(ビニル基/カルボキシル基)のモル当量比]は、1/1〜2/1であることが望ましい。このモル当量比が2/1を越える場合、反応温度を上げることができず、反応速度が著しく低い場合がある。
ブロック化反応を行う際、反応を促進させる目的で酸触媒を使用することも出来る。そのような触媒としては例えば、下記式(20)で表される酸性リン酸エステル化合物が挙げられる。
Figure 0004617954
(式中のR26は炭素数3〜10のアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基、kは1または2である。)
また、ブロック化反応を行う際、反応系を均一にし、反応を容易にする目的で有機溶剤も使用してもよい。この際に使用する有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素、エーテル類、エステルおよびエーテルエステル類、ケトン類、リン酸エステル類、ニトリル類、非プロトン性極性溶媒、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類等が挙げられる。より好ましくは、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられる。当該有機溶剤としては、アルコール又はイオン性溶剤を除く有機溶剤であることが好ましい。アルコール又はイオン性溶剤に関しては脱ブロック反応を進行させる場合があることが知られており、樹脂組成物の保存安定性を著しく低下させ、本発明の効果を得ることが難しくなる場合があるからである。
前記の有機溶媒は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。前記の有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、通常、5〜95質量部、好ましくは、20〜80質量部である。このように有機溶媒が添加されている場合であっても、多価カルボン酸誘導体(B)の含有量は、有機溶媒を除いた有効成分(多価カルボン酸誘導体(B)そのもの)の量で考えるものとする。
本発明の樹脂組成物において、多価カルボン酸誘導体(B)の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、5〜70重量%、好ましくは10〜70重量%、より好ましくは10〜55重量%、更に好ましくは20〜55重量%である。多価カルボン酸誘導体(B)の配合割合が5重量%未満の場合には、保護膜の平坦性等の性能が低下する場合があり、70重量%を上回ると保護膜にタックが生じるため本発明の効果を得ることが難しい。
前記のエポキシ基含有共重合体(A)と多価カルボン酸誘導体(B)の配合量の比は、以下の範囲であることが好ましい。多価カルボン酸誘導体(B)のビニルエーテル化合物の脱離(脱潜在化、脱ブロック)後に生成するカルボキシル基のモル濃度と、エポキシ基含有重合体(A)のエポキシ基のモル濃度との比(カルボキシル基/エポキシ基)が0.2/1.0〜1.6/1.0になるような配合量にすることが好ましく、より好ましいモル濃度比は0.4/1.0〜1.2/1.0である。
また、更に後述するエポキシ基含有化合物(D)を含有する場合には、前記エポキシ基含有共重合体(A)と後述するエポキシ基含有化合物(D)の合計配合量と多価カルボン酸誘導体(B)の配合量の比は、以下の範囲であることが好ましい。多価カルボン酸誘導体(B)のビニルエーテル化合物の脱離(脱潜在化、脱ブロック)後に生成するカルボキシル基のモル濃度と、エポキシ基含有重合体(A)とエポキシ基含有化合物(D)のエポキシ基の合計モル濃度との比(カルボキシル基/エポキシ基)が0.2/1.0〜1.6/1.0になるような配合量にすることが好ましく、より好ましいモル濃度比は0.4/1.0〜1.2/1.0である。
カルボキシル基とエポキシ基とのモル濃度比が0.2/1.0未満であると、硬化後にエポキシ基が多量に残留するため、架橋密度が低くなり、本発明の効果が得られなくなる可能性がある。また、カルボキシル基とエポキシ基とのモル濃度比が1.6/1.0を上回ると、カルボキシル基が過剰となり、多くの場合樹脂物性が低下する。なお、本発明の樹脂組成物における必須成分である上記(A)、(B)、(D)に含まれない追加成分として、カルボキシル基、およびエポキシ基を含むカルボキシル基と反応しうる官能基を含む化合物を添加する際には、組成物中のカルボキシル基のモル濃度と、エポキシ基を含むカルボキシル基と反応しうる官能基のモル濃度との比が、上記範囲となるように配合することが好ましい。
なおここで、カルボキシル基のモル濃度は、簡便には化合物構造式(分子量)と配合濃度とから算出され、より正確には、JIS K 0070:1992「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法」に準じて測定された酸当量より算出される。
(ジルコニウム石鹸(C))
本発明の樹脂組成物においては、近年CF保護膜に要求されている高い密着性を達成し、優れた耐ITOプロセス形成性を達成するために、ジルコニウム石鹸を含有する。本発明の樹脂組成物における、ジルコニウム石鹸とは、ジルコニウムを中心金属としたカルボン酸塩であり、構造の限定は難しいものの代表的には下記式(21)で表される化合物の混合物である。
ZrO(OCOC2n+1・・・(21)
(式中、nは4〜9の整数を示す。)
ジルコニウム石鹸(C)は、アセチルアセトン等を配位子とするチタンカップリング剤と比べ、カルボキシル基とエポキシ基の反応および脱ブロック反応を促進しないことが、本発明者らの研究によって明らかになっている。これはジルコニウム原子とカルボキシル基が強固な結合を形成していることによるものであると考えられる。従って、ジルコニウム石鹸を用いた場合には樹脂組成物保管時の架橋形成による増粘がほとんど無い。また、通常、ジルコニウム石鹸とカルボン酸を混合すると、金属石鹸とカルボン酸との間で配位子交換反応が生じるが、カルボキシル基が潜在化されている多価カルボン酸誘導体とは配位子の交換反応が観測されない事も本発明者らの研究によって明らかになっている。そのため、ジルコニウム石鹸(C)は、前記カルボキシル基が潜在化されている多価カルボン酸誘導体(B)と組み合わせて用いた場合には、ゲル化および不溶化金属石鹸の沈殿が生じず、保存安定性が損なわれない。従って、ジルコニウム石鹸(C)は、本発明の樹脂組成物においては、高い保存安定性を保持する上、密着性を著しく向上させたり、耐熱透明性を得ることができる好適な添加剤である。特に前記式(2)で表されるカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)と組み合わせて用いた場合には、耐熱透明性を向上させる。なお、ジルコニウム石鹸(C)が本発明において密着性を著しく向上させることができるのは、ジルコニウム原子が本発明の樹脂組成物と基材との界面に選択的に移行し、保護膜と基材とを化学的又は物理的結合で仲立ちしているからと推定できる。また、耐熱透明性を向上させることができるのは、前記式(2)で表されるカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)が熱負荷を掛けた後の着色の原因となる芳香環を有しないことと、ジルコニウム石鹸(C)がカルボン酸を潜在化した多価カルボン酸誘導体(B)の脱潜在化反応を促進し効率的に架橋反応が進行することの相乗効果のためと推定される。
本発明の樹脂組成物において用いられる、ジルコニウム石鹸の合成方法は特に限定されるものではないが、カルボン酸化合物とジルコニウム金属との反応、カルボン酸化合物とジルコニウムの酸化物や水酸化物との反応、カルボン酸化合物のアルカリ金属塩と水溶性ジルコニウム塩との反応等を利用した、複分解法、溶融直接法、半溶融直接法湿式直接法、固相直接法、溶媒直接法等が例として挙げられる。
前記式(21)で表されるジルコニウム石鹸の具体例としては、吉草酸ジルコニウム[式(21)でn=4]、カプロン酸ジルコニウム[式(21)でn=5]、ヘプタン酸ジルコニウム[式(21)でn=6]、n−オクタン酸ジルコニウム(カプリル酸ジルコニウム)[式(21)でn=7]、オクチル酸ジルコニウム(2−エチルヘキサン酸ジルコニウム)[式(21)でn=7]、イソノナン酸ジルコニウム[式(21)でn=8]、デカン酸ジルコニウム(カプリン酸ジルコニウム)[式(21)でn=9]、3,5,5−トリメチルヘキサン酸ジルコニウム[式(21)でn=9]が挙げられる。
前記式(21)でnが4未満もしくは10以上のジルコニウム石鹸では、上記エポキシ基含有重合体(A)や上記多価カルボン酸誘導体(B)との相溶性や希釈溶剤への溶解性に乏しいので、均一なカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を得ることが難しい。
本発明の樹脂組成物において、ジルコニウム石鹸(C)の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、0.001〜20重量%、好ましくは0.001〜15重量%、より好ましくは0.1〜5重量%である。ジルコニウム石鹸(C)の配合割合が上記において0.001重量%未満の場合には、保護膜の密着性や耐ITO形成プロセス性の向上が不充分であり、20重量%を上回ると均一に溶解した樹脂組成物を得られない場合や、保存安定性が低下する場合がある。
また、ジルコニウム石鹸(C)は配位子の種類により金属含量が異なるため、前記のジルコニウム石鹸の配合量は金属含有量で規定することが好ましい。この場合には、ジルコニウム石鹸(C)の配合量は、樹脂組成物の固形分中に、ジルコニウム金属含有量で好ましくは0.0002〜4.5重量%、より好ましくは0.02〜1.5重量%である。
(エポキシ基含有化合物(D))
本発明の樹脂組成物には、更に、1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ基含有化合物(D)を添加することが好ましい。当該エポキシ基含有化合物(D)を添加することにより、樹脂硬化物の層の強靭性を向上させることができる。
このようなエポキシ基含有化合物(D)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型またはビキシレノール型のエポキシ樹脂またはそれらの混合物、ナフタレン基含有エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂およびその誘導体、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、DPP(ジ−n−ペンチルフタレート)型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂等の芳香族ポリグリシジルエーテル;アジピン酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の炭素数2〜50の脂肪族ポリジグリシジルエステル;フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル等の炭素数2〜50の芳香族ジグリシジルエステル;N,N−ジグリシジル−4−グリシジルオキシアニリン、テトラグリシジルジアミノフェニルメタン等の芳香族アミン系エポキシ樹脂、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルへキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル等の炭素数1〜50の脂肪族モノグリシジルエーテル;フェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、s−ブチルフェニルグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、N−グリシジルフタルイミド等の芳香族モノグリシジルエーテル;ラウリン酸グリシジルエステル、ステアリン酸グリシジルエステル、オレイン酸グリシジルエステル等の炭素数2〜50の脂肪族モノグリシジルエステル、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、レゾルシノールジグリシジルエーテル等の芳香族グリジジルエーテル類;水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、各種芳香族グリシジルエーテル類の水添または半水添エポキシ樹脂、その他脂肪族ポリオールのグリシジルエーテル等の脂肪族グリジジルエーテル類(より具体的には、エチレングリコールールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールールジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビタンポリグリシジルエーテル等);フタル酸ジグリシジル、テレフタル酸ジグリシジル等の芳香族グリジジルエステル類;1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ビス(2,3−エポキシプロピル)エステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル、3級カルボン酸グリシジルエステル等の脂肪族グリジジルエステル類;1,2:8,9ジエポキシリモネン、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変成3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、3,1−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、2−(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプチル3−)−スピロ[1,3−ジオン−5,3’−[7]オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、ジシクロペンタジエンジオキサイド等の脂環式エポキシ化合物;N,N−ジグリシジル−4−グリシジルオキシアニリン、テトラグリシジルジアミノフェニルメタン、アニリンジグリシジルエーテル、N−(2−メチルフェニル)−N−(オキシラニルメチル)オキシランメタンアミン、N−グリシジルフタルイミド等のグリジジルアミン類;トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート等の複素環式エポキシ化合物;その他に、ブタジエンの単独重合体または共重合体のエポキシ基含有化合物等が挙げられる。
これらのエポキシ基含有化合物のうち、流動性の観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、低分子の脂環式エポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。
本発明の樹脂組成物における、エポキシ基含有化合物(D)の分子量は、通常180〜12,000、好ましくは185〜11,000、より好ましくは250〜8,000である。エポキシ基含有化合物(D)の分子量が180未満であると、保護膜の硬度が低下する可能性があり、12,000を上回ると塗布硬化後の外観が低下する可能性がある。
また、エポキシ基含有化合物(D)のエポキシ当量としては60〜4,000g/molであることが好ましく、より好ましくは、90〜3,500g/molである。エポキシ基含有化合物(D)のエポキシ当量が60g/mol未満であると、架橋密度が高くなり保護膜の強靭性、特に硬度が低下する可能性があり、4,000g/molを上回ると保護膜の架橋密度が低くなり保護膜の硬度が著しく低下する可能性がある。
本発明の樹脂組成物における、エポキシ基含有化合物(D)は、単独であるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の樹脂組成物において、エポキシ基含有化合物(D)を含む場合の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、通常1〜45重量%、好ましくは2〜40重量%、より好ましくは5〜40重量%である。エポキシ基含有化合物(D)の配合割合が1重量%未満の場合には、エポキシ基含有化合物(D)を配合した場合に得られる強靭性等の向上が得られ難く、45重量%を上回ると保護膜の透明性を損なうため本発明の効果を得ることが難しい。
なお、本発明の樹脂組成物においては、1分子中にエポキシ基を1つ以上有するエポキシ基含有化合物(D)以外のエポキシ基含有化合物を添加してもかまわない。この際の(D)に含まれないエポキシ基含有化合物量は、上記(A)成分と上記(B)成分と(D)成分との総重量に対して、100重量%未満に抑えることが好ましい。(D)成分に含まれないエポキシ基含有化合物量が100重量%以上であると塗布硬化後の保護膜の硬度や塗布性が低下し本発明の効果を得ることが難しくなる。
次に、本発明の樹脂組成物に任意の量添加することが可能な添加剤や有機溶剤、フィラーに関して説明する。
(保存安定性向上剤)
また、本発明の樹脂組成物においては、保存安定性を向上させる点から、保存安定性向上剤として、更に、5価のリン原子含有化合物を含有しても良い。保存安定性向上剤として好適に用いられる5価のリン原子含有化合物としては、リン酸トリエステルが好ましく挙げられる。リン酸トリエステルとしては、例えば、トリエチルフォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリフェニルフォスフェート等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物において保存安定性向上剤として任意に配合される5価のリン原子含有化合物の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、通常0.01〜5重量%、好ましくは0.02〜2重量%、より好ましくは0.05〜1重量%である。保存安定性向上剤として配合される5価のリン原子含有化合物の配合割合が上記において0.01重量%未満の場合には、保存安定性向上効果が不充分となる可能性があり、5重量%を上回ると保護膜の硬度および透明性が低下する可能性がある。
(硬化促進剤)
本発明においては、本発明の樹脂組成物を硬化させてなる保護膜の無色透明性が損なわれない範囲で、硬化促進剤を適宜使用することもできる。
ただし、硬化促進剤の多くは、室温においても活性を有するため、本発明の保存安定性効果を低下させない硬化促進剤種および添加量の選択が必要である。また、本発明の樹脂組成物においては、多価カルボン酸誘導体(B)が潜在化された硬化剤として機能するため、脱ブロック反応が促進しなければ保存安定性が良好である。したがって、脱ブロック反応を促進しないカルボキシル基−エポキシ基反応促進剤を硬化促進剤として樹脂組成物に添加することができる。
本発明において添加し得る硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の3級アミン類;1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等の有機リン系化合物;テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩類;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類;テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩類;三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物が挙げられる。さらには、高融点イミダゾール化合物、ジシアンジアミド、アミン等エポキシ樹脂等に付加したアミン付加型促進剤等の高融点分散型潜在性促進剤;イミダゾール系、リン系、ホスフィン系促進剤の表面をポリマーで被覆したマイクロカプセル型潜在性促進剤;アミン塩型潜在性硬化促進剤等の高温解離型の熱カチオン重合型の潜在性硬化促進剤等に代表される潜在性硬化促進剤も使用することができる。硬化促進剤は、保護膜の液晶非汚染性等の観点から、ハロゲンフリーであることが好ましい。
これらの硬化促進剤は1種単独で、または2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。本発明の樹脂組成物において、これらの硬化促進剤を含む場合の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、通常0.01〜10重量%である。
(密着性向上助剤)
本発明の樹脂組成物には、樹脂組成物を硬化させてなる保護膜と基材との密着性を向上させるための助剤として、シラン系カップリング剤を添加することもできる。添加し得るシラン系カップリング剤としては、例えば、エポキシ基を有するシラン系カップリング剤、アミノ基を有するシラン系カップリング剤、(メタ)アクリロイル基を有するシラン系カップリング剤またはその重合物等を挙げることができる。これらのシラン系カップリング剤は1種単独でまたは2種以上を適宜組み合わせて添加することができる。
前記のシラン系カップリング剤を含む場合の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、通常1〜30重量%、好ましくは2〜25重量%、より好ましくは3〜20重量%である。シラン系のカップリング剤の配合量が1重量%未満であると樹脂組成物を硬化して得られる保護膜の基材への密着性の向上効果が不充分である。また、シラン系カップリング剤が30重量%を越えると保護膜の硬度等の性能が低下する。
(界面活性剤)
本発明の樹脂組成物には、本発明の樹脂組成物を硬化させてなる保護膜の外観を向上させる目的で、界面活性剤を添加することもできる。界面活性剤は1種単独でまたは2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。また、界面活性剤は本発明の(A)〜(C)の必須成分をはじめとする各成分の相溶性を向上させる目的で添加される場合もある。
前記の界面活性剤を含む場合の配合割合は、樹脂組成物の固形分中に、通常0.001〜3重量%が好ましい。
(有機溶剤)
本発明の樹脂組成物には、粘度等を調整する目的で有機溶剤を使用しても良い。この際に使用する有機溶剤としては、芳香族炭化水素、エーテル類、エステルおよびエーテルエステル類、ケトン類、リン酸エステル類、ニトリル類、非プロトン性極性溶媒、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類等が挙げられる。当該有機溶剤としては、アルコール又はイオン性溶剤を除く有機溶剤であることが好ましい。アルコール又はイオン性溶剤に関しては脱ブロック反応を進行させる場合があることが知られており、樹脂組成物の保存安定性を著しく低下させ、本発明の効果を得ることが難しくなる場合があるからである。
これらの有機溶剤は1種単独または2種以上を適宜組み合わせて使用できる。
また、これら有機溶剤の使用量については特に制限はされず、所定膜厚、表面の平滑性、および成膜方法等に応じ、任意の量添加し、塗布適性を付与することができる。
(その他の成分)
本発明の樹脂組成物には、更に、粘度調整の目的で、増粘剤、チキソ剤等の粘度調整剤を添加しても良い。また、赤外線や紫外線吸収剤を添加しても良い。
また、線膨張係数の調整、平坦性向上、表面硬度の向上、粘度調整、屈折率の調整、所定波長の光線吸収、密着性の向上等の目的で、本発明の樹脂組成物に任意量フィラーを添加することができる。この際用いられるフィラーとしては、透明性を妨げるものでなければ特に限定されないが、シリカゾル、シリカゲル、酸化チタン、酸化アルミ、酸化セリウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が例として挙げられる。これらのフィラーは1種単独でまたは2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。
また、本発明の樹脂組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて、炭酸ガス発生防止剤、可撓性付与剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、表面処理剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、レベリング剤、イオントラップ剤、摺動性改良剤、各種ゴム、有機ポリマービーズ、硝子ビーズ、揺変性付与剤、表面張力低下剤、消泡剤、光拡散剤、抗酸化剤、蛍光剤等の添加剤を配合することができる。
(樹脂組成物の製造方法)
以下に本発明の樹脂組成物の配合、攪拌、分散手法に関して説明する。
本発明の樹脂組成物において、上記(A)〜(C)の必須成分をはじめとする各成分を一括配合しても良いし、各成分を溶剤に溶解した後に逐次配合しても良い。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。例えば、全成分を同時に溶剤に溶解して樹脂組成物を調製してもよいし、必要に応じては各成分を適宜2つ以上の溶液としておいて、使用時(塗布時)にこれらの溶液を混合して樹脂組成物として調製してもよい。
本発明の樹脂組成物において、上記(A)〜(C)の必須成分をはじめとする各成分混合後の攪拌に関しては、羽根形撹拌機、デソルバー、ニーダー、ボールミル混和機、ロール分散機等を用いて撹拌をおこなってもよいし、各成分をガロン瓶等の容器に配合してから容器ごとミックスローターで回転させて攪拌してもよい。混合および攪拌の温度は、配合成分にもよるが、通常、結露や溶剤の揮散を避けるために、10〜60℃が好ましい。
本発明の樹脂組成物に粘度調整剤やフィラーを添加する場合には、モーターミル、シェイカー等の高シェア分散機を用いた分散を行っても良い。この際には、本発明における上記(A)〜(C)の必須成分をはじめとする各成分をバインダーとしたマスターバッチを予め作製しておき、使用時に配合するなどといった手法も取ることができる。ただし、本発明の多価カルボン酸誘導体(B)は熱により脱ブロック反応が進行するため、多価カルボン酸誘導体(B)を含む組成物を分散する際には、80℃以上に加熱しないよう配慮が必要となる。
このようにして調製される本発明の樹脂組成物においては、硬化剤として用いられる難溶性の多価カルボン酸を、当該多価カルボン酸のカルボキシル基を潜在化(ブロック化、キャップ、保護)することにより溶解性の高い多価カルボン酸誘導体(B)の形にしてから溶剤に溶解、分散させて用いる。従って、樹脂組成物中にカルボキシル基の反応点を高濃度でエポキシ基と共存させることができ、かかる樹脂組成物を用いて層を形成し加熱すると高い架橋密度が得られる。また、多価カルボン酸誘導体(B)は当該化合物に応じた所定の温度以上に加熱しなければカルボキシル基を再生しない。従って、エポキシ基含有重合体(A)及びエポキシ基含有化合物(D)に含有されているエポキシ基および多価カルボン酸誘導体(B)に含有されているカルボキシル基それぞれの反応点濃度が高いにもかかわらず、調製直後から長期間に渡り良好な粘度を保持し続け、保存安定性に非常に優れている。好ましいものでは、樹脂組成物を調製後、密閉容器を入れ20℃で40日間放置後の粘度が初期粘度の2倍以下、更に好ましいものは初期粘度の1.5倍以下に抑えることが可能である。
このように、本発明における樹脂組成物は従来技術と比較して、保存安定性に優れ、1液長期保存が可能である上に保管時、使用時の沈殿の発生がないという利点を有しているものである。また、一旦使用に供して残った組成物(塗布液)の残液は、短時間の作業では劣化しない。従って、そのような残液を回収したり、或いは新鮮な組成物(塗布液)を継ぎ足すなどして再使用することが可能であり、経済的である。
また、本発明の樹脂組成物は、ジルコニウム石鹸を含む上記特定の必須成分を特定量組み合わせて用いるため、樹脂硬化物の層の透明性、基材に対する密着性に優れる上に、耐熱性、低熱膨張性、強靭性、耐薬品性等のトータルバランスに優れた材料であり、耐ITO形成プロセス性に優れるものである。その上、均一の膜厚に塗布することができ平坦性に優れるため、本発明の樹脂組成物は、表示装置や固体撮像素子のカラーフィルター保護膜等の有機層を形成するのに特に好適に用いることができる。
2.カラーフィルター
本発明に係るカラーフィルターは、上記本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層を有する。
上記カラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層は、一般的に保護膜と称されているものに特に限定されず、例えば、カラーフィルターの基板上に形成されたRGB画素と、液晶配向膜、ITO層、発光体、又は受光体等との間に形成される樹脂硬化物の層をいう。また、RGB画素に直接接していなくても、他の材料を介して間接的に保護する保護膜のような場合も含まれ、例えば、固体撮像素子のマイクロレンズとカラーフィルターの間に用いる中間膜、或いはカラーフィルターと電極の間に用いる中間膜も含まれる。
本発明に係るカラーフィルターは、上記本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層を有するので、耐熱性と耐薬品性といった基本性能を備えた上で、密着性、耐ITO形成プロセス性に優れる樹脂硬化物の層を有するカラーフィルターを得ることができる。
カラーフィルターは、一例として、透明基板に所定のパターンで形成されたブラックマトリックスと、当該ブラックマトリックス間に所定のパターンで形成した画素部と、当該画素部を覆うように形成された保護膜を備えている。保護膜上に必要に応じて液晶駆動用の透明電極が形成される場合もある。また、ブラックマトリックス層が形成された領域に合わせて、透明電極板上若しくは画素部上若しくは保護膜上に柱状スペーサーが形成される場合もある。
上記本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層は、上記本発明に係るカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を適宜粘度調整して塗布液とし、まず、それを例えばカラーフィルターの着色層を形成した側の表面に塗布する。
本発明の樹脂組成物を塗布する方法に関しては、特に限定されるものではなく、通常用いられる塗布手法として、例えば、スピンコーター塗布法、浸漬塗布法、スプレーコーター塗布法、ロールコーター塗布法、スクリーン印刷塗布法、オフセット印刷塗布法、スリットコーター塗布法、ダイコーター塗布法等の単独または組み合わせにより、基材に塗布することができる。
次に、得られた塗膜を乾燥し、更に必要に応じて予備加熱(以下、プリベーク)を行った後、本硬化加熱(以下、ポストベーク)を経て樹脂硬化物の層を形成する。この際には、プリベーク条件として40〜140℃、0〜1時間、ポストベーク条件として150〜280℃、0.2〜2時間が好ましい条件として挙げられる。また、この際の加熱手法としては、特に限定されるものではなく、例えば、密閉式硬化炉や連続硬化が可能なトンネル炉等の硬化装置を採用することができる。加熱源は特に制約されることなく、熱風循環、赤外線加熱、高周波加熱等の方法で行うことができる。
加熱硬化以外にも、本発明の樹脂組成物に光酸発生剤等を添加した場合には、光線によって樹脂組成物を硬化させ保護膜を得ることができる。この際に選択しうる光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩などのオニウム塩が挙げられる。これらの市販品としては、サンエイド SI−L85、同SI−L110、同SI−L145、同SI−L150、同SI−L160(三新化学工業(株)製商品名)などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は上述のように保存安定性に優れるので、これを塗布している間は粘度が上昇せず初期の良好な塗布性を維持し続け、塗布作業中に塗布条件を頻繁に変更する必要はない。従って、作業開始時に設定した塗布条件の下で高速且つ連続的に均一性の高い塗膜を形成することができる。そして、塗布終了後に塗膜を加熱すると、塗膜中に含有されている前述の多価カルボン酸誘導体(B)の保護基が外れ、カルボキシル基が再生し、エポキシ基を含有する化合物((A)および(D)成分)のエポキシ基と架橋反応を起こし、塗膜が硬化し、樹脂硬化物の層が得られる。
なお、本発明に係る樹脂硬化物の層は、塗布硬化後の膜厚は0.2〜5μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜4μmである。塗布硬化後の膜厚が0.2μm未満の場合には、バリア性、平坦性等の保護膜に要求される性能を得ることが難しく、5μmを上回ると透明性、耐ITO形成プロセス性等の性能が低下するおそれがあり好ましくない。ただし、高い平坦性が望まれる用途に関しては、塗布硬化後の膜厚が5〜20μmであっても良い。
このようにして得られる本発明に係る樹脂硬化物の層は、カルボン酸化合物とエポキシ基を含有する化合物による架橋樹脂であるため、透明性、耐薬品性、耐熱性(加熱による膜減りや変色の程度など)に優れている。さらに、本発明に係る樹脂硬化物の層は、ジルコニウム石鹸(C)と多価カルボン酸誘導体(B)を組み合わせて用いているため、基材に対する密着性が著しく高く、耐ITO形成プロセス性に優れ、多様化する基材種やCF形成プロセスに幅広く対応できる利点を有している。
本発明に係る樹脂硬化物の層は、具体的には例えば、下記の透明性、耐薬品性、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性を兼ね備えた層とすることができる。
a)透明性:本発明に係る樹脂硬化物の層の400nm〜700nmの可視領域における透過率が90%以上、更に好ましくは95%以上である。
b)耐熱透明性:250℃で1時間加熱後の本発明に係る樹脂硬化物の層の400nm〜700nmの可視領域における透過率が90%以上、更に好ましくは95%以上である。
c)耐薬品性:本発明に係る樹脂硬化物の層を設けたカラーフィルターをイソプロピルアルコール、N−メチルピロリドンまたはγ−ブチロラクトンいずれかの溶剤に液温40℃で1時間浸漬した後に樹脂硬化物の層の膜厚を測定して算出される膜厚減少を、いずれの溶剤に浸漬した場合でも10%以下とすることができる。
d)耐熱性:250℃で1時間加熱後の本発明に係る樹脂硬化物の層の膜厚減少が10%以下で、且つ、当該放置前後の色差が1以下とすることができる。色差は分光測色計(例えば、ミノルタ(株)製、CM-3500d)によって測定できる。
e)耐酸性:本発明に係る樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板を、塩酸/硝酸/純水=1/0.04/1(重量比)水溶液中に50℃で10分間浸漬した後に、樹脂硬化物の層の剥がれや白化等の外観変化をなしとすることができる。
f)耐アルカリ性:本発明に係る樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板を、5重量%水酸化ナトリウム水溶液に30℃で30分間浸漬した後に、樹脂硬化物の層の剥がれや白化等の外観変化をなしとすることができる。
更に、本発明に係る樹脂硬化物の層は、具体的には例えば、下記のような優れた密着性、耐ITO形成プロセス性(ITO回路形成後の酸−アルカリ耐性(エッチング耐性)、ITO回路形成後の230〜250℃での耐熱性)を兼ね備えた層とすることができる。
g)密着性:本発明に係る樹脂硬化物の層を設けたカラーフィルターを、PCT(121℃で湿度100%の環境下において8時間放置)の処理を行なった後に、JIS K5600−5−6に規定される塗膜の機械的性質−付着性(クロスカット法)試験法を行い、剥離なしとすることができる。
h)ITO回路形成後の酸−アルカリ耐性(エッチング耐性):本発明に係る樹脂硬化物の層を設けたカラーフィルターの該樹脂硬化物の層上にITO層を形成し、更にエッチングレジストを形成させた後、酸処理(HO/HCl/HNO=1/1/0.04〈重量比〉)を50℃で8分間、およびアルカリ処理(5%NaOHaq)を50℃で3分間または18分間した後であっても、ITO層および該樹脂硬化物の層にクラックまたはシワが生じないものとすることができる。
i)ITO回路形成後の耐熱性:本発明に係る樹脂硬化物の層を設けたカラーフィルターの該樹脂硬化物の層上にITO層を形成した後、230℃または250℃で、30分または1時間処理した後であっても、ITO層および該樹脂硬化物の層にクラックまたはシワが生じないものとすることができる。
本発明において作成される保護膜が、上記のように従来に増して優れた密着性、耐ITO形成プロセス性を示すのは、保護膜の架橋密度が非常に高いことが多いに貢献しているものと推測される。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
(製造例A−1〜A−4:エポキシ基含有重合体(A)の合成)
温度計、還流冷却器、滴下管、窒素ガス導入管、攪拌機を備えた5つ口フラスコに、表1に示す配合組成により、まず、溶剤を仕込み、撹拌および窒素ガスを導入しつつ、88℃に昇温した。つぎに、これに表1に記載した組成のモノマーと重合触媒との混合液を3時間で滴下し、滴下終了後4時間その温度で保持して重合を終了することにより、表1記載の特性を有する各固形分のエポキシ基含有重合体溶液(A−1)〜(A−4)が得られた。
なお、以下に上記重量平均分子量、固形分、粘度、エポキシ当量の測定方法を示す。
<粘度>
粘度は、循環式恒温水浴を装備したB型粘度計(東機産業(株)製)を用いて温度20℃で測定した。
<重量平均分子量>
重量平均分子量(Mw)は、東ソー(株)製ゲルパミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8220GPCを用い、カラムとして昭和電工(株)製SHODEX K−801を用い、THFを溶離液とし、RI検出器により測定してポリスチレン換算により求めた。
<エポキシ当量>
エポキシ当量は、JIS K 7236:2001「エポキシ樹脂のエポキシ当量の求め方」によって規定される方法によって測定した。
Figure 0004617954
表中の略号は以下のとおりである。
*1)PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、GMA:グリシジルメタクリレート、MMA:メチルメタクリレート、CHMA:シクロヘキシルメタクリレート、OMA:n−オクチルメタクリレート、DCPMA:ジシクロペンタニルメタクリレート、St:スチレン、パーブチルO:日本油脂(株)製、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエートの商品名
(製造例B−1〜B−4:多価カルボン酸誘導体(B)の合成)
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、表2に示す配合組成を仕込み、撹拌および窒素ガスを導入しつつ70℃に昇温した。次いで、70℃の温度を保ちながら攪拌し続け、混合物の酸価が2.0mgKOH/g以下になったところで反応を終了し、表2に記載の特性を有する多価カルボン酸誘導体溶液(B−1)〜(B−4)が得られた。
なお、酸価及び全酸当量は、JIS K 0070:1992「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法」の加水分解酸価測定によって測定した。
Figure 0004617954
なお、表中の略号は以下の通りである。
*1)TMA:[三菱瓦斯化学(株)製、トリメリット酸、商品名F−TMA]、CHTA:1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、PMA:ピロメリット酸(三菱瓦斯化学(株)製)、CHTEA:1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸
*2)nPr−VE:n−プロピルビニルエーテル、nBu−VE:n−ブチルビニルエーテル、CH−VE:シクロヘキシルビニルエーテル、EH−VE:2−エチルヘキシルビニルエーテル
*3)AP−8:(大八化学工業(株)製、モノ−2−エチルヘキシルホスフェートとジ−2−エチルヘキシルホスフェートの混合物、商品名)
*4)PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
*5)仕込んだカルボン酸と当量のビニルエーテル化合物が反応して生成したカルボン酸誘導体(B)の反応物中の割合
(実施例1〜5)
サンプル瓶にテトラフルオロエチレン樹脂被覆した回転子を入れ、マグネチックスターラーに設置した。このサンプル瓶の中に、表3に示す配合割合に従って各種材料を加え充分攪拌溶解した後、孔径0.45μmのミリポアフィルターで濾過して樹脂組成物を調整した。
Figure 0004617954
なお、表中の略号は以下の通りである。
*1)製造例の固形分のみを記述した。溶剤は全て最下段に計上した。
*2)C−1は吉草酸ジルコニウム(n=4)、C−2はn−オクタン酸ジルコニウム(n=7)、C−3は2−エチルヘキサン酸ジルコニウム(n=7)を表す。
*3)D−1はエピコート828(ジャパンエポキシレジン(株)製商品、エポキシ当量約190(g/mol)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂);D−2はエピコート154(ジャパンエポキシレジン(株)製商品、エポキシ当量約179(g/mol)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂);D−3はECON-102S(日本化薬社製商品、エポキシ当量約210(g/mol)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、D−4はEHPE−3150(ダイセル化学工業(株)製商品、エポキシ当量約180(g/mol)、脂環式エポキシ樹脂)を表す。
*4)PGMEAは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−MBAは3−メトキシブチルアセテート、TEPはトリエチルホスフェートを表す。
各カラーフィルター保護膜用樹脂組成物の保存安定性試験を下記の手法で行った。また、各樹脂組成物をスピンコーターを用いてガラス基板(日本電気硝子(株)製;商品名;OA−10、無アルカリガラス)に800rpmで回転塗布した。塗布後、ガラス基板を90℃のクリーンオーブン中にて2分間乾燥処理後、230℃のクリーンオーブン中にて30分間処理し、塗膜を硬化させ、膜厚1.8μmの樹脂硬化物の層を形成した。また、得られた各カラーフィルター保護膜用樹脂組成物の樹脂硬化物の層について、下記の手法で透明性、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、密着性(初期、温純水処理後、プレッシャークッカーテスト後)、および耐ITO形成プロセス性の各試験を行った。結果を表4に示す。
<保存安定性>
保存安定性は密閉容器中に20℃で40日間保管した後の粘度の上昇を観測することにより評価した。粘度は前記の測定方法で測定した。
<透明性、耐熱透明性>
樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板について、波長400〜700nmにおける初期透過率を測定した。次いで、このガラス基板をクリーンオーブン中、250℃で60分間オーバーベークを行い、再び波長400〜700nmにおけるオーバーベーク後透過率を測定して、耐熱透明性の指標とした。400nmにおける透過率が95%以上であるときに透明性が良好であると判定した。
<耐熱性>
樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板について、接触式膜厚測定装置にて膜厚を測定した。次いで、このガラス基板をクリーンオーブン中、250℃で60分間オーバーベークを行い、再び膜厚を測定して、オーバーベーク前後の減膜率を計算した。
さらに、オーバーベークを行ったガラス基板について、分光測色計[ミノルタ(株)製分光測色計CM−3500d]によって色差を測定した。
減膜率が10%以下であり、かつ、色差が1以下であるときに耐熱性が良好であると判定した。
<耐酸性>
樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板を、塩酸/硝酸/純水=1/0.04/1(重量比)水溶液中に50℃で10分間浸漬した後、樹脂硬化物の層の外観の変化を観察することにより樹脂硬化物の層の耐酸性の評価を行った。このとき、外観に変化が無いものを耐酸性良好(○)、樹脂硬化物の層が剥がれたり白化したものを耐酸性不良(×)とした。
<耐アルカリ性>
樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板を、5重量%水酸化ナトリウム水溶液に30℃で30分間浸漬した後、樹脂硬化物の層の外観の変化を観察することにより樹脂硬化物の層の耐アルカリ性の評価を行った。このとき、外観に変化が無いものを耐アルカリ性良好(○)、樹脂硬化物の層が剥がれたり白化したものを耐アルカリ性不良(×)とした。
<密着性>
樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板について、JIS K 5600−5−6:1999「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)」に従って100個の碁盤目をカッターナイフで形成し、初期の密着性評価を行った。また、樹脂硬化物の層が形成されたガラス基板を80℃の純水に60分間浸漬、PCT(121℃、100%RH、8時間)の処理を別々に行い、各処理後で上記の密着性評価を行った。表5に100個中で剥離しなかった碁盤目の数を示した。
<耐ITO形成性、ITO形成後耐熱性>
樹脂硬化物の層を形成したガラス基板上に、膜厚が3,000Åとなるように基板温度250℃でスパッタリングによりITO層を形成した。ITO層および樹脂硬化物の層の外観を、光学顕微鏡によって観察して、皺やクラックの有無を評価した。異常の無いものを良好(○)、皺やクラックが発生したものを不良(×)とした。
次いで、この基板を250℃のホットプレート上に30分放置した。ITO層および樹脂硬化物の層の加熱後における外観を、光学顕微鏡によって観察して、皺やクラックの有無を評価した。異常の無いものを良好(○)、皺やクラックが発生したものを不良(×)とした。
<ITO形成後エッチング耐性>
さらに、樹脂硬化物の層を形成したガラス基板上に、膜厚が3,000Åとなるように基板温度250℃でスパッタリングによりITO層を形成した後、エッチングレジストをストライプ状に塗布した。エッチングレジストを60℃×10分間で形成させた後、酸処理(HO/HCl/HNO=1/1/0.04〈重量比〉、50℃×8分間)、およびアルカリ処理(5%NaOHaq、50℃×3分間または18分間)した。ITO層面および樹脂硬化物の層の外観を、光学顕微鏡によって観察して、皺やクラックの有無を評価した。異常の無いものを良好(○)、皺やクラックが発生したものを不良(×)とした。
Figure 0004617954
(比較例1〜5)
サンプル瓶にテトラフルオロエチレン樹脂被覆した回転子を入れ、マグネチックスターラーに設置した。このサンプル瓶の中に、表5に示す配合割合に従って各種材料を加え充分攪拌溶解した後、孔径0.45μmのミリポアフィルターで濾過して樹脂組成物を調整した。比較例4と比較例5は、長時間攪拌しても相分離を起こしたため、均一な組成物を得ることができなかった。
Figure 0004617954
*1:製造例の固形分のみを記述した。溶剤は全て最下段に計上した。
*2:B’−5は、無水トリメリット酸である。
*3:C’−4はオクチル酸亜鉛系触媒(製品名LC−1、日本油脂(株)製)、C’−5は2−エチル−4−メチルイミダゾール、C’−6は酢酸ジルコニウム(n=2)、C’−7はウンデカン酸ジルコニウム(n=10)を表す。
*4:PGMEAはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを表す。
また、比較例1〜3の樹脂組成物について、実施例と同様にして保存安定性の評価を行なった。また、実施例と同じ方法によって、比較例1〜3の樹脂組成物を用いて膜厚1.8μmの樹脂硬化物の層を形成した。得られた樹脂硬化物の層について実施例と同様にして各試験を行った。結果を表6に示す。
Figure 0004617954
表4及び表6の結果より、本発明の樹脂組成物を用いた実施例1〜5の場合は、得られた組成物は優れた保存安定性を有しながら、樹脂硬化物の層が、密着性、耐ITO形成プロセス性についても近年要求されている性能を達成できるように優れていることがわかる。また、本発明の樹脂組成物は樹脂硬化物の層が透明性、耐薬品性、耐熱性に優れている。中でも、上記一般式(2)で表されるカルボン酸が潜在化されている多価カルボン酸誘導体(C)とジルコニウム石鹸の組み合わせである実施例4は、特に耐熱透明性に優れていた。
比較例1及び2においては、保存安定性、透明性、耐薬品性、耐熱性は要求性能を満たすものの、ジルコニウム石鹸が含まれないため、密着性および耐ITO形成プロセス性に劣る結果となった。比較例3においては、硬化剤として無水トリメリット酸を用いているため、保存安定性に劣る上に、耐ITO形成プロセス性に劣る結果となった。

Claims (5)

  1. 重量平均分子量が3000〜100000であり、且つ、エポキシ当量が140〜1000g/molであり、炭素−炭素不飽和結合とエポキシ基を含有するモノマーを少なくとも用いて、炭素−炭素不飽和結合が反応して付加重合されたエポキシ基含有重合体(A)と、多価カルボン酸化合物(b1)のカルボキシル基がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化された多価カルボン酸誘導体(B)と、ジルコニウム石鹸(C)を含み、固形分に対して、当該(A)を10〜80重量%、当該(B)を5〜70重量%、当該(C)を0.001〜20重量%含有する、カラーフィルター保護膜用樹脂組成物。
  2. 前記多価カルボン酸誘導体(B)が、下記式(1)の構造を有するカルボン酸がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化されたものである、請求項1に記載のカラーフィルター保護膜用樹脂組成物。
    Figure 0004617954
    (式中の6員環は芳香族又は脂環式の炭化水素である。m1は0〜2の整数であり、t1は0〜1の整数であり、nは1〜4の整数である。また、nが1の場合にはR1は水素原子又は炭素数2〜8の炭化水素基であり、nが2〜4の場合にはR1は炭素数2〜8の炭化水素基である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
  3. 前記多価カルボン酸誘導体(B)が、下記式(2)の構造を有するカルボン酸がビニルエーテル化合物(b2)により潜在化されたものである、請求項1又は2に記載のカラーフィルター保護膜用樹脂組成物。
    Figure 0004617954
    (式中のm2は0〜2の整数であり、t2は0〜1の整数である。R2は、炭素数1〜5のアルキル基である。)
  4. 更に、1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ基含有化合物(D)を含有する、請求項1乃至3のいずれかに記載のカラーフィルター保護膜用樹脂組成物。
  5. 前記請求項1乃至4のいずれかに記載のカラーフィルター保護膜用樹脂組成物を硬化させてなる樹脂硬化物の層を有する、カラーフィルター。
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