JP4889629B2 - アルカリ現像型感光性着色組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、カラー液晶表示装置、イメージセンサー等に用いられるカラーフィルタの製造に使用されるアルカリ現像型感光性着色組成物に関する。
エチレン性不飽和結合を有するアルカリ可溶性のバインダ樹脂、光重合開始剤、顔料又は染料等の色材、及び溶剤を含有するアルカリ現像型感光性着色組成物は、カラー液晶表示装置、イメージセンサー等の基幹部品であるカラーフィルタの製造に広く用いられている。
アルカリ現像型感光性着色組成物を用いたカラーフィルタの製造方法は、一般に以下のようなものである。黒色色材を含有するアルカリ現像型感光性着色組成物を基板上に塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像することにより、未露光領域を除去し、カラーフィルタのブラックマトリックスを形成する。通常、現像後に機械的強度を増すため、加熱処理が施される。ブラックマトリックスを形成した後、黒色色材を含有する上記アルカリ現像型感光性着色組成物に代えて、赤色、緑色、及び青色の各色材を含有するアルカリ現像型感光性着色組成物を用いて、各画素部を形成し、目的とするカラーフィルタを得ることができる。
上記の各画素部を形成する方法としては、顔料分散法、染色法、電着法、インクジェット法等様々な方法が挙げられるが、中でも簡便な方法として、最近、インクジェット法が提案されている。
インクジェット法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法として、特許文献1には、含フッ素化合物を含有するブラックマトリクスを用いたカラーフィルタが開示されており、特許文献2には、含フッ素共重合体及び含フッ素有機化合物を含有するカラーフィルタ用樹脂組成物が開示されている。
特許3470352号明細書 特許3644243号明細書
しかし、上記含フッ素化合物、含フッ素共重合体及び含フッ素有機化合物を含有するアルカリ現像性樹脂組成物を用いたアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、インクジェット法を用いて画素パターンを形成したときに、撥インク性が悪く着色剤が着色目的領外に拡散したり、表示ムラが発生する等塗工性が悪いという問題があった。また、アルカリ現像性が悪い問題があった。
解決しようとする問題点は、上述したように、撥インク性とアルカリ現像性に優れ、感度、解像度、透明性、密着性、耐アルカリ性等の特性を保持したままで適切なパターン形状や微細パターンを効率よく得ることのできるアルカリ現像型感光性着色組成物がこれまでなかったということである。
従って、本発明の目的は、上記課題を解決したアルカリ現像型感光性着色組成物を提供することにある。
本発明は、少なくともバインダ樹脂、含フッ素共重合体、光重合開始剤、色材及び溶剤を含有する感光性着色組成物であって、
前記バインダ樹脂として、多官能エポキシ樹脂(A)に不飽和一塩基酸(B)を付加させて得られるエポキシ付加物(C)と、多塩基酸無水物(D)とを反応させて得られる光重合性不飽和化合物を用いることを特徴とするアルカリ現像型感光性着色組成物を提供することによって上記目的を達成したものである。
以下、本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物について、好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物は、少なくともバインダ樹脂、含フッ素共重合体、光重合開始剤、色材及び溶剤を含有する。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物に含まれるバインダ樹脂としては、多官能エポキシ樹脂(A)に不飽和一塩基酸(B)を付加させて得られるエポキシ付加物(C)と、多塩基酸無水物(D)とを反応させて得られる光重合性不飽和化合物を用いる。
上記含フッ素共重合体として好ましいものの1つは、Aセグメントが1種類以上のフッ素系モノマー(E)から得られる含フッ素セグメントであり、Bセグメントが1種類以上の非フッ素系モノマー(F)から得られる非フッ素セグメントであり、Aセグメント及び/又はBセグメントが水酸基を有するブロック共重合体(G)の水酸基の一部又は全部を多塩基酸無水物(D’)で変性させて得られる含フッ素共重合体が挙げられる。
上記フッ素系モノマー(E)の好ましいものの一つとしては、下記一般式(I)又は一般式(II)で表されるフッ素系モノマーが挙げられる。
Figure 0004889629
(式中、Rf 1及びRf 2は炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいパーフルオロアルキル基を表す。)
Figure 0004889629
(式中、R’は水素原子又はメチル基を表し、Z1は、直接結合、−R’’−NR−SO2−、−R’’−NR−CO−、−CH2−CH(OH)−CH2−又は−CH2−CH(OH)−CH2−O−から選ばれる基を表し、R’’は、炭素原子数1〜4のアルキレン基を表し、Rf 3は、上記一般式(I)のRf 2と同じである。Rは水素原子又は炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアルキル基を表す。)
上記一般式(I)及び(II)中、Rf 1、Rf 2及びRf 3で表される炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいフルオロアルキル基としては、F(CF26(CH22、F(CF28(CH22、F(CF210(CH22、H(CF28CH2、(CF32CF(CF26(CH22、(CF32CF(CF28(CH22、F(CF26(CF22、F(CF28(CF22、F(CF210(CF22、H(CF28CF2、(CF32CF(CF26(CF22、F(CF28(CH22、F(CF28、F(CF26CH(OH)CH2、F(CF28CH2CH(OH)CH2、(CF32CF(CF22CH2CH(OH)CH2等が挙げられ、これらの中でも、F(CF28(CH22、F(CF28が好ましい。上記一般式(II)中、Rで表される炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第三アミル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル、ヘプチル、イソヘプチル、第三ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第三オクチル、2−エチルヘキシル、デシル、イソデシル、ウンデシル、ラウリル、ドデシル、ヘキサデシル、ステアリル、ベヘニル、グリシジル、2−ヒドロキシエチル、3−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、等が挙げられる。また、R’’で表される炭素原子数1〜4のアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、メチルエチレン等が挙げられる。
上記フッ素系モノマー(E)としては、上記一般式(I)又は一般式(II)で表されるフッ素系モノマーの他に、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィンビニルエーテル系共重合体、3フッ化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシ等が挙げられる。
上記非フッ素系モノマーとしては、(メタ)アクリル系モノマーが好ましく、それらの中でも、下記一般式(V)又は(VI)で表される(メタ)アクリル系モノマーがより好ましい。
Figure 0004889629
(式中、R8は水素原子又はメチル基を表し、R9は、水酸基を有してもよい炭素原子数1〜30のアルキル基、炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいシクロアルキル基又は炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアリール基を表し、Z2は、上記一般式(II)におけるZ1と同じである。)
Figure 0004889629
(式中、R10及びR11は上記一般式(V)におけるR8と同じであり、Z3は炭素原子数2〜8のアルキレン基を表す。)
上記一般式(V)中、R9で表される炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアルキル基としては、上記一般式(II)におけるRで例示した置換基が挙げられ、R9で表される炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、1−ヒドロキシシクロヘキシル、2−ヒドロキシシクロヘキシル、3−ヒドロキシシクロヘキシル、4−ヒドロキシシクロヘキシル等が挙げられ、R9で表される炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアリール基としては、フェニル、ナフチル、2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル、4−ビニルフェニル、3−イソプロピルフェニル、4−イソプロピルフェニル、4−ブチルフェニル、4−イソブチルフェニル、4−第三ブチルフェニル、4−ヘキシルフェニル、4−シクロヘキシルフェニル、4−オクチルフェニル、4−(2−エチルヘキシル)フェニル、4−ステアリルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、2,4−ジ第三ブチルフェニル、2,5−ジ第三ブチルフェニル、2,6−ジ−第三ブチルフェニル、2,4−ジ第三ペンチルフェニル、2,5−ジ第三アミルフェニル、2,5−ジ第三オクチルフェニル、2,4−ジクミルフェニル、シクロヘキシルフェニル、ビフェニル、2,4,5−トリメチルフェニル、ベンジル、フェネチル、2−フェニルプロパン−2−イル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、スチリル、シンナミル、2−フェニルプロパン−2−イル、ジフェニルメチル、2−ヒドロキシフェニル、3−ヒドロキシフェニル、4−ヒドロキシフェニル等が挙げられる。
上記一般式(VI)中、Z3で表されるアルキレン基としては、エチレン、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、メチルエチレン、ペンチレン、へキシレン、ヘプタレン、オクチレン等が挙げられる。
上記非フッ素系モノマー(F)としては、上記一般式(V)又は(VI)で表される(メタ)アクリル酸系モノマーの他に、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジシクロヘキシル、フマル酸ジt−ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジベンジル等のフマル酸エステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール等の水酸基含有ビニル単量体、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、安息香酸ビニル、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボン酸基含有ビニル単量体、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルモルホリン等のアミド基含有ビニル単量体、(メタ)アクリル酸トリエチレングリコ−ルエステル等の(メタ)アクリル酸のポリエチレングリコ−ル、(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコ−ルエステル等のポリプロピレングリコ−ルのエステル、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノプロピルエステル等の第三級アミノ基を有するアルコールの(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエステル、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチルの塩酸塩、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノプロピルエステルの塩酸塩等の(メタ)アクリル酸から誘導される第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
本発明に係るブロック共重合体(G)はAセグメント及び/又はBセグメントに水酸基を有する。水酸基をAセグメントに導入するにはフッ素系モノマー(E)に水酸基を有するモノマーを1種類以上使用すればよく、水酸基をBセグメントに導入するには、非フッ素系モノマー(F)に水酸基を有するモノマーを1種類以上使用すればよい。水酸基はフッ素を有するAセグメントに存在すると、含フッ素共重合体の撥インク性等のフッ素の効果を阻害する場合があるので、Bセグメントのみに導入したものが好ましい。Bセグメントに水酸基を導入する最も容易な方法は、非フッ素系モノマー(F)にエステル成分に水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルを使用する方法である。例えば、ジエチレングリコールと(メタ)アクリル酸のエステル、(メタ)アクリル酸グリシジルエステルのアルコール付加物から導入することができる。
上記多塩基酸無水物(D’)としては、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、2,2’−3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、3,3’−4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、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、テトラヒドロ無水フタル酸、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸−無水マレイン酸付加物、ドデセニル無水コハク酸、無水メチルハイミック酸等が挙げられる。これらの中でも、コハク酸無水物、トリメリット酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸が好ましい。
上記含フッ素共重合体において、上記フッ素系モノマー(E)及び非フッ素系モノマー(F)の比は、質量比で10/90〜80/20、好ましくは15/85〜60/40である。上記フッ素系モノマー(E)が10質量%未満だと、撥インク性が低下する恐れがあり、60質量%より多い場合には、得られる含フッ素共重合体の溶剤への溶解性が低下する恐れがある。
上記含フッ素共重合体において、質量平均分子量は、10000〜100000、好ましくは20000〜50000である。10000未満では、得られる含フッ素共重合体の製造効率が低下する恐れがあり、100000より大きいと、含フッ素共重合体の溶剤への溶解性が悪く、製造することが難しい。ここで、質量平均分子量は、ポリスチレン換算の値である。
上記含フッ素共重合体において、酸価は20mgKOH/g以上、好ましくは30mgKOH/g以上である。20mgKOH/gより小さいと、これを含有したアルカリ現像性感光性着色組成物の現像性が悪化する恐れがある。
上記多官能エポキシ樹脂(A)として好ましいものの1つは、下記一般式(III)で表されるアルキリデンビスフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。
Figure 0004889629
(式中、Z4は直接結合、メチレン基、炭素原子数1〜4のアルキリデン基、脂環式炭化水素基、O、S、SO2、SS、SO、CO、OCO又は下記[化6]又は[化7]で表される置換基を表し、該アルキリデン基はハロゲン原子で置換されていてもよく、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又はハロゲン原子を表し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、nは0〜10の整数を表す。)
Figure 0004889629
(式中、Y1は水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はアルコキシ基により置換されることもできるフェニル基又は炭素原子数3〜10のシクロアルキル基を示し、Y2は炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数2〜10のアルケニル基又はハロゲン原子を示し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、pは0〜4の数を示す。)
Figure 0004889629
上記一般式(III)中、Z4で表される炭素原子数1〜4のアルキリデン基としては、メチレン、エチレン、プロピリデン、イソプロピリデン、ブチリデン、イソブチリデン等が挙げられ、Z4で表される脂環式炭化水素基としては、シクロプロピリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、4−クロロシクロヘキシリデン等が挙げられる。
1、R2、R3又はR4で表される炭素原子数1〜5のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第二ブチル、第三ブチル、ペンチル、イソアミル、第三アミル等が挙げられ、R1、R2、R3又はR4で表される炭素原子数1〜8のアルコキシ基としては、メチルオキシ、エチルオキシ、プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、ブチルオキシ、第二ブチルオキシ、第三ブチルオキシ、イソブチルオキシ、アミルオキシ、イソアミルオキシ、第三アミルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、イソヘプチルオキシ、第三ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、イソオクチルオキシ、第三オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ等が挙げられ、R1、R2、R3又はR4で表される炭素原子数2〜5のアルケニル基としては、ビニル、1−メチルエテニル、2−メチルエテニル、2−プロペニル、1−メチル−3−プロペニル、3−ブテニル、1−メチル−3−ブテニル、イソブテニル、3−ペンテニル等が挙げられる。R1、R2、R3又はR4で表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。また、上記アルキリデン基を置換してもよいハロゲン原子、上記アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基を置換してもよいハロゲン原子は、R1、R2、R3又はR4で表されるハロゲン原子として例示したものが挙げられる。
上記〔化6〕のY1で表されるフェニル基を置換することもできる炭素原子数1〜10のアルキル基及びY2で表される炭素原子数1〜10のアルキル基としてはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第三アミル、シクロペンチル、ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、シクロヘキシル、ビシクロヘキシル、1−メチルシクロヘキシル、ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、イソヘプチル、第三ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第三オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、イソノニル、デシル等が挙げられ、Y1で表されるフェニル基を置換することもできる炭素原子数1〜10のアルコキシ基及びY2で表される炭素原子数1〜10のアルコキシ基としては、メチルオキシ、エチルオキシ、プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、ブチルオキシ、第二ブチルオキシ、第三ブチルオキシ、イソブチルオキシ、アミルオキシ、イソアミルオキシ、第三アミルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、イソヘプチルオキシ、第三ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、イソオクチルオキシ、第三オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ等が挙げられ、Y1で表される炭素原子数3〜10のシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、2−メチルシクロペンチル、シクロヘキシル、4−クロロシクロヘキシル等が挙げられ、Y2で表される炭素原子数2〜10のアルケニル基としては、ビニル、1−メチルエテニル、2−メチルエテニル、2−プロペニル、1−メチル−3−プロペニル、3−ブテニル、1−メチル−3−ブテニル、イソブテニル、3−ペンテニル、4−ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、デセニル等が挙げられ、Y2で表されるハロゲン原子、上記アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基を置換してもよいハロゲン原子は、上記例示したものが挙げられる。
上記多官能エポキシ樹脂(A)として好ましいものの1つは、下記一般式(IV)で示されるフェノールノボラック型エポキシ樹脂である。
Figure 0004889629
(式中、R5は、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基、ハロゲン原子又は(4−グリシジルオキシフェニル)−2,2−ジメチルメチリデン基を表し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、R6及びR7はそれぞれ独立に、水素原子又はグリシジルオキシフェニル基を表し、mは0〜10の整数を表す。)
上記〔化8〕のR5で表される炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基及びハロゲン原子、並びにアルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基を置換してもよいハロゲン原子としては、上記例示したものが挙げられる。
上記多官能エポキシ樹脂(F)としては、多官能エポキシ基を有するポリフェニルメタン型エポキシ樹脂を用いることもできる。
上記一般式(III)及び(IV)で表されるエポキシ化合物等のエポキシ化合物並びに多官能エポキシ基を有するポリフェニルメタン型エポキシ樹脂としては、下記化合物No.1〜No.20が挙げられる。
Figure 0004889629
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Figure 0004889629
上記光重合性不飽和化合物を得るために使用される不飽和一塩基酸(B)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、ソルビン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート・マレート、ヒドロキシエチルアクリレート・マレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート・マレート、ヒドロキシプロピルアクリレート・マレート、ジシクロペンタジエン・マレート等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。また、多塩基酸無水物(D)としては、前記の多塩基酸無水物(D’)で例示した化合物が挙げられる。
本発明において、上記光重合性不飽和化合物には、さらに多官能エポキシ化合物(H)を反応させてもよい。該多官能エポキシ化合物は、酸価を調整して本発明のアルカリ現像性樹脂組成物の現像性をより向上させるために用いることができるものである。該多官能エポキシ化合物としては、グリシジルメタクリレート、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、イソプロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、イソブチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、ペンチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、ヘプチルグリシジルエーテル、オクチルグリシジルエーテル、ノニルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ウンデシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、トリデシルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシジルエーテル、ペンタデシルグリシジルエーテル、ヘキサデシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、プロパルギルグリシジルエーテル、p−メトキシエチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−メトキシグリシジルエーテル、p−ブチルフェノールグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、2−メチルクレジルグリシジルエーテル、4−ノニルフェニルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、p−クミルフェニルグリシジルエーテル、トリチルグリシジルエーテル、2,3−エポキシプロピルメタクリレート、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、グリシジルブチレート、ビニルシクロヘキサンモノオキシド、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、スチレンオキシド、ピネンオキシド、メチルスチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、プロピレンオキシド、下記化合物No.21、N0.22等のモノエポキシ化合物;上記多官能エポキシ樹脂(A)、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;エチレングリコ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、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,8−オクタンジオールジグリシジルエーテル、1,10−デカンジオールジグリシジルエーテル、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサエチレングリコ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、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)プロパン、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)エタン、1,1,1−トリ(グリシジルオキシメチル)メタン、1,1,1,1−テトラ(グリシジルオキシメチル)メタン等のグリシジルエーテル類;3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1−エポキシエチル−3,4−エポキシシクロヘキサン等の脂環式エポキシ樹脂;フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル類;テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルP−アミノフェノール、N,N−ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン類;1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン、トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンジオキシド等のジオキシド化合物;ナフタレン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記光重合性不飽和化合物の固形分の酸価は、20〜120mgKOH/gの範囲であることが好ましく、上記多官能エポキシ化合物(H)の使用量は、上記酸価を満たすように選択するのが好ましい。
Figure 0004889629
Figure 0004889629
上記(A)、(B)及び(D)並びに必要に応じて(H)の各成分を反応させて得られるバインダ樹脂の含有量は、本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物から溶剤を除く全固形分の合計質量に占める割合(質量分率)で、1〜70質量%、特に3〜30質量%が好ましい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物に含まれる光重合開始剤としては、従来既知の化合物を用いることが可能であり、例えば、例えば、ベンゾフェノン、フェニルビフェニルケトン、1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルシクロヘキサン、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、1−ベンジル−1−ジメチルアミノ−1−(4’−モルホリノベンゾイル)プロパン、2−モルホリル−2−(4’−メチルメルカプト)ベンゾイルプロパン、チオキサントン、1−クロル−4−プロポキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、エチルアントラキノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、ベンゾインブチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−ベンゾイルプロパン、2−ヒドロキシ−2−(4’−イソプロピル)ベンゾイルプロパン、4−ブチルベンゾイルトリクロロメタン、4−フェノキシベンゾイルジクロロメタン、ベンゾイル蟻酸メチル、1,7−ビス(9’−アクリジニル)ヘプタン、9−n−ブチル−3,6−ビス(2’−モルホリノイソブチロイル)カルバゾール、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−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ナフチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、下記化合物No.23、No.24等が挙げられる。これらの中でも、ベンゾフェノン、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−オンが好ましい。
Figure 0004889629
(式中、Y3はハロゲン原子又はアルキル基を表し、R12は、Ra、ORa、CORa、SRa、CONRab又はCNを表し、R13は、Ra、ORa、CORa、SRa又はNRabを表し、R14は、Ra、ORa、CORa、SRa又はNRabを表し、Ra及びRbは、アルキル基、アリール基、アラルキル基又は複素環基を表し、これらはハロゲン原子及び/又は複素環基で置換されていてもよく、これらのうちアルキル基及びアラルキル基のアルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよく、また、Ra及びRbは一緒になって環を形成していてもよく、qは0〜4である。)
Figure 0004889629
(式中、Y3、R12、R13、R14、Ra及びRbは上記化合物No.23と同じであり、Y3’はY3と同じであり、Z9及びZ9’は酸素原子又は硫黄原子を表し、r及びsはそれぞれ独立に1〜4の数を表し、R12’はR12と同じであり、R13’はR13と同じであり、R14’はR14と同じであり、Z10はジオール残基又はジチオール残基を表す。)
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物において、上記光重合開始剤の含有量は、アルカリ現像型感光性着色組成物から溶剤を除く全固形分の合計質量に占める割合で、0.01〜30質量%、特に0.5〜5質量%が好ましい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物に含まれる色材としては、顔料及び染料を挙げることができる。どちらを添加するかについては特に制限されず、顔料及び染料のいずれか一方を用いても、あるいは両方を併用してもよい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物に色材として使用される顔料としては、従来のカラーフィルタ製造に使用されている公知の顔料をいずれも用いることができる。また、カラーフィルタの分光調整のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。以下に、有機顔料の具体例をカラーインデックス(C.I.)ナンバーで示す。なお、下記一覧中、「x」で表されるのはC.I.ナンバーから任意で選択できる整数である。
・Pigment Blue:
<C.I>1,1:2,1:x,9:x,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:5,15:6,16,24,24:x,56,60,61,62
・Pigment Green:
<C.I>1,1:x,2,2:x,4,7,10,36
・Pigment Orange
<C.I>2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,59,60,61,62,64
・Pigment Red
<C.I>1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:3,81:x,83,88,90,112,119,122,123,144,146,149,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,224、226
・Pigment Violet:
<C.I>1,1:x,3,3:3,3:x,5:1,19,23,27,32,42
・Pigment Yellow
<C.I>1,3,12,13,14,16,17,24,55,60,65,73,74,81,83,93,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,116,117,119,120,126,127,
128,129,138,139,150,151,152,153,154,156,175
また、黒色顔料としては、三菱化学社製のカーボンブラック#2400、#2350、#2300、#2200、#1000、#980、#970、#960、#950、#900、#850、MCG88、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA220、IL30B、IL31B、IL7B、IL11B、IL52B、#4000、#4010、#55、#52、#50、#47、#45、#44、#40、#33、#32、#30、#20、#10、#5、CG9、#3050、#3150、#3250、#3750、#3950、ダイヤブラックA、ダイヤブラックN220M、ダイヤブラックN234、ダイヤブラックI、ダイヤブラックLI、ダイヤブラックLH、ダイヤブラックN339、ダイヤブラックSH、ダイヤブラックSHA、ダイヤブラックLH、ダイヤブラックH、ダイヤブラックHA、ダイヤブラックSG,ダイヤブラックN550M、ダイヤブラックE、ダイヤブラックG、ダイヤブラックR、ダイヤブラックN760M、ダイヤブラックLR、キャンカーブ社製のカーボンブラックサーマックスN990、N991、N907、N908、N990、N991、N908、旭カーボン社製のカーボンブラック旭#80、旭#70、旭#70L、旭G−200、旭#66、旭#66U、旭#50、旭#35、旭#15、アサヒサーマル、デグザ社製のカーボンブラックColorBlack Gw200、ColorBlack Gw2、ColorBlack Gw2V、ColorBlack Gw1、ColorBlack Gw18、ColorBlack S170、ColorBlack S160、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、SpecialBlack4A、SpecialBlack250、SpecialBlack350、PrintexU、PrintexV、Printex140U、Printex140V(いずれも商品名)等が挙げられる。
また、顔料としては、ミロリブルー、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、コバルト系、マンガン系、タルク、クロム酸塩、フェロシアン化物、各種金属硫酸塩、硫化物、セレン化物、リン酸塩群青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、ピリジアン、エメラルドグリーン、コバルトグリーン等の無機顔料も使用することができる。これらの顔料は複数を混合して用いることができる。
色材として用いることのできる染料としては、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、トリアリールメタン染料、キサンテン染料、アリザリン染料、アクリジン染料スチルベン染料、チアゾール染料、ナフトール染料、キノリン染料、ニトロ染料、インダミン染料、オキサジン染料、フタロシアニン染料、シアニン染料等が挙げられ、これらは単独で用いても、複数を混合して用いてもよい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物において、上記色材の含有量は、アルカリ現像型感光性着色組成物から溶剤を除く全固形分の合計質量に占める割合が、3〜70質量%、特に5〜60質量%が好ましい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物に含まれる溶剤としては、メタノール、エタノール、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、キシレン、酢酸イソアミル、酢酸nアミル、プロピ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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、液体ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エステル、エチルエトキシプロピオネートなどが挙げられる。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物において、上記溶剤の含有量は、アルカリ現像型感光性着色組成物に占める全固形分濃度が、5〜40質量%、特に15〜30質量%となるように調整するとよい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物には、さらに不飽和結合を有するモノマー、連鎖移動剤、界面活性剤等を併用することができる。
上記不飽和結合を有するモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(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、グリセロール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類等が挙げられる。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物において、上記不飽和結合を有するモノマーの含有量は、アルカリ現像型感光性着色組成物から溶剤を除く全固形分の合計質量に占める割合が、3〜30質量%、特に5〜20質量%が好ましい。
上記連鎖移動剤としては、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、チオサリチル酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプト酪酸、N−(2−メルカプトプロピオニル)グリシン、2−メルカプトニコチン酸、3−〔N−(2−メルカプトエチル)カルバモイル〕プロピオン酸、3−〔N−(2−メルカプトエチル)アミノ〕プロピオン酸、N−(3−メルカプトプロピオニル)アラニン、2−メルカプトエタンスルホン酸、3−メルカプトプロパンスルホン酸、4−メルカプトブタンスルホン酸、ドデシル(4-メチルチオ)フェニルエーテル、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、1−メルカプト−2−プロパノール、3−メルカプト−2−ブタノール、メルカプトフェノール、2−メルカプトエチルアミン、2−メルカプトイミダゾール、2−メルカプト−3−ピリジノール、2−メルカプトベンゾチアゾール、メルカプト酢酸、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)等のメルカプト化合物、該メルカプト化合物を酸化して得られるジスルフィド化合物、ヨード酢酸、ヨードプロピオン酸、2−ヨードエタノール、2−ヨードエタンスルホン酸、3−ヨードプロパンスルホン酸等のヨード化アルキル化合物が挙げられる。
上記界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等のフッ素界面活性剤、高級脂肪酸アルカリ塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩等のアニオン系界面活性剤、高級アミンハロゲン酸塩、第四級アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド等の非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤を用いることができ、これらは組み合わせて用いてもよい。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物には、さらに熱可塑性有機重合体を加えることによって、硬化後のアルカリ現像型感光性着色組成物の特性を改善することもできる。該熱可塑性有機重合体としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−エチルアクリレート共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸−メチルメタクリレート共重合体、ポリビニルブチラール、セルロースエステル、ポリアクリルアミド、飽和ポリエステル等が挙げられる。
また、本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物には、必要に応じて、アニソール、ハイドロキノン、ピロカテコール、第三ブチルカテコール、フェノチアジン等の熱重合抑制剤;可塑剤;接着促進剤;充填剤;消泡剤;レベリング剤等の慣用の添加物を加えることができる。
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、下記実施例等において、「%」は、質量%を意味する。
[製造例1]含フッ素共重合体No.1の製造
モディパーF−600(含フッ素共重合体;日本油脂社製)100g、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物16.4g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート400gを仕込み、120℃で酸無水物のピークが消失するまで撹拌し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.1を得た(質量平均分子量33000、酸価57.9mgKOH/g)。
[製造例2]含フッ素共重合体No.2の製造
多塩基酸酸無水物をトリメリット酸無水物20.7gに変えた以外は製造例1と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.2を得た(質量平均分子量33000、酸価116mgKOH/g)。
[製造例3]含フッ素共重合体No.3の製造
ブロック共重合体をモディパーF−220(含フッ素共重合体:日本油脂社製)100gに変え、多塩基酸無水物をトリメリット酸無水物19.7gに変えた以外は製造例1と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.3を得た(質量平均分子量36000、酸価64.5mgKOH/g)。
[製造例4]含フッ素共重合体No.4の製造
多塩基酸無水物をヘキサヒドロフタル酸無水物15.6gに変えた以外は製造例3と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.4を得た(質量平均分子量37000、酸価32.6mgKOH/g)。
[製造例5]含フッ素共重合体No.5の製造
ブロック共重合体をディフェンサMCF−350SF(含フッ素共重合体:大日本インキ化学工業社製)100gに変え、多塩基酸無水物をコハク酸無水物9.9gに変えた以外は製造例1と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.5を得た(質量平均分子量38000、酸価56.4mgKOH/g)。
[製造例6]含フッ素共重合体No.6の製造
多塩基酸無水物をマレイン酸無水物9.9gに変えた以外は製造例5と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.6を得た(質量平均分子量42000、酸価58.3mgKOH/g)。
[製造例7]含フッ素共重合体No.7の製造
多塩基酸無水物をフタル酸無水物15.6gに変えた以外は製造例5と同様にして、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物である含フッ素共重合体No.7を得た(質量平均分子量40000、酸価52.4mgKOH/g)。
[製造例8] バインダ樹脂(光重合性不飽和化合物)No.1の製造
<ステップ1>1,1−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタンの製造
ビフェニルシクロヘキシルケトン70.5g、フェノール200.7g及びチオ酢酸10.15gを仕込み、トリフルオロメタンスルホン酸40.0gを18℃で20分かけて滴下した。17〜19℃で18時間反応後、水500gを加えて反応を停止させ、トルエン500gを加え、有機層をpH3〜4になるまで水洗して有機層を分離した。トルエン、水及び過剰のフェノールを留去した。残さにトルエンを加えて析出した固体をろ別し、トルエンで分散洗浄して淡黄色結晶59.2g(収率51%)を得た。該淡黄色結晶の融点は239.5℃であり、該淡黄色結晶は目的物であることを確認した。
<ステップ2>1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタンの製造
ステップ1で得られた1,1−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタン57.5g及びエピクロルヒドリン195.8gを仕込み、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.602gを加えて64℃で18時間撹拌した。続いて54℃まで降温し、24質量%水酸化ナトリウム水溶液43.0gを滴下し、30分撹拌した。エピクロルヒドリン及び水を留去し、メチルイソブチルケトン216gを加えて水洗後、24質量%水酸化ナトリウム2.2gを滴下した。80℃で2時間撹拌後、室温まで冷却し、3質量%モノリン酸ナトリウム水溶液で中和し、水洗を行った。溶媒を留去して、黄色固体57g(収率79%)を得た。(融点64.2℃、エポキシ当量282、n=0.04)。該黄色結晶は目的物であることを確認した。
<ステップ3>アルカリ現像性樹脂組成物No.1の製造
ステップ2で得られた多官能エポキシ樹脂(A)である1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタン169.5g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸44.3g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.6g、テトラブチルアンモニウムアセテート1.1g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート142.5gを仕込み、120℃で16時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート71.8g、多塩基酸無水物(D)である無水コハク酸48.2g及びテトラブチルアンモニウムアセテート2.5gを加えて100℃で5時間撹拌した。更に、ステップ2で得られた多官能エポキシ化合物(H)である1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタン50.8g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート21.8gを加えて120℃で12時間、80℃で2時間、40℃で2時間撹拌後、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート146.3gを加えて、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物であるバインダ樹脂No.1を得た。
[製造例9]バインダ樹脂No.2の製造
多官能エポキシ樹脂(A)である1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタン43g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸33.6g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.04g、テトラブチルアンモニウムアセテート0.21g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート18gを仕込み、120℃で13時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート24g及び多塩基酸無水物(D)である無水コハク酸10gを加えて100℃で3時間撹拌した。更に多官能エポキシ化合物(H)であるビスフェノールZグリシジルエーテル8gを加えて120℃で4時間、90℃で3時間、60℃で2時間、40℃で5時間撹拌後、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート29gを加えて、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物であるバインダ樹脂No.2を得た。
[製造例10] バインダ樹脂No.3の製造
多官能エポキシ樹脂(A)である1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)−1−シクロヘキシルメタン169.5g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸44.3g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.6g、テトラブチルアンモニウムアセテート1.1g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート142.5gを仕込み、120℃で16時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート93.1g、多塩基酸無水物(D)であるヘキサヒドロ無水フタル酸74.1g及びテトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート2.5gを加えて70℃で4時間撹拌した。更に多官能エポキシ化合物(H)であるエチレングリコールジグリシジルエーテル31.3g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート146.3gを加えて、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物であるバインダ樹脂No.3を得た。
[製造例11]バインダ樹脂No.4の製造
<ステップ1>ビスフェノールZグリシジルエーテルの製造
ビスフェノールZ(4,4’−シクロヘキシリデンビスフェノール)の137g及びエピクロルヒドリン406.67gを仕込み、74℃まで昇温した。48%NaOHaq.25.52gを滴下し、3時間撹拌した。更に50〜60℃、620〜630mmHgで48%NaOHaq.59.56gを滴下し、30分撹拌した。そのまま73℃まで昇温し、エピクロルヒドリンを留去した。続いてメチルイソブチルケトン583gを加え、48%NaOHaq.3.04g、イオン交換水13.66g、テトラブチルアンモニウムブロミド0.16gを加えて80℃まで昇温し、2時間保持した。更にイオン交換水233gを加えて80℃で30分撹拌し、3%モノリン酸ナトリウム水溶液100gで有機層を中和し、水洗を行った後、140℃で有機層を留去して目的物であるシクロヘキシデリン基を有する多官能エポキシ樹脂(F)を得た。
<ステップ2>バインダ樹脂No.4の製造
ステップ1で得られた多官能エポキシ樹脂(A)であるビスフェノールZグリシジルエーテル94.78g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.13g、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド1.28g及びメトキシプロピルアセテート128.11gを仕込み、90℃まで昇温した。続いて不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸33.33gを加えて120℃まで昇温し、15時間保持した。更に多塩基酸無水物(D)であるビフタル酸二無水物39.41g、テトラブチルアンモニウムブロミド0.13gを加えて120℃で3時間保持した。その後80℃まで冷却し、10時間保持した。続いて90℃まで昇温し、多官能エポキシ化合物(H)であるグリシジルメタクリレート26.33gを加えて120℃まで昇温し、10時間保持した。その後50℃まで冷却し、メトキシプロピルアセテート156gを加えて目的物であるバインダ樹脂No.4のメトキシプロピルアセテート35%溶液を得た。
[製造例12]バインダ樹脂No.5の製造
多官能エポキシ樹脂(A)であるビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量231)184g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸58g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.26g、テトラブチルアンモニウムアセテート0.11g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート23gを仕込み、120℃で16時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート35g、多塩基酸無水物(D)であるビフタル酸二無水物59g及びテトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド0.24gを加えて120℃で4時間撹拌した。更に多塩基酸無水物(D)であるテトラヒドロ無水フタル酸20gを加え、120℃で4時間、100℃で3時間、80℃で4時間、60℃で6時間、40℃で11時間撹拌後、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート90gを加えて目的物であるバインダ樹脂No.5をプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として得た。
[製造例13]バインダ樹脂No.6の製造
多官能エポキシ樹脂(A)であるビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190)154g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸59g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.26g、テトラブチルアンモニウムアセテート0.11g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート23gを仕込み、120℃で16時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート365g、多塩基酸無水物(D)であるビフタル酸二無水物67g及びテトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド0.24gを加えて120℃で4時間、100℃で3時間、80℃で4時間、60℃で6時間、40℃で11時間撹拌後、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート90gを加えて目的物であるアルカリ現像性樹脂組成物No.6をプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として得た。
[製造例14]バインダ樹脂No.7の製造
<ステップ1>1,1−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)エタンの製造
フェノール75g及び4−アセチルビフェニル50gを60℃で加熱溶融させ、3−メルカプトプロピオン酸5gを加えて撹拌しながら塩化水素ガスを24時間吹き込み、その後72時間反応させた。70℃の温水で洗浄した後、減圧下で180℃まで加熱して蒸発物を留去した。残渣にキシレンを加えて冷却し、析出した結晶をろ取、減圧乾燥して淡黄色結晶65g(収率68%)を得た。該淡黄色結晶の融点は184℃であり、該淡黄色結晶は目的物であることを確認した。
<ステップ2>1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)エタンの製造
ステップ1で得られた1,1−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)エタン37g及びエピクロルヒドリン149.5gを仕込み、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.45gを加えて64℃で18時間撹拌した。続いて54℃まで降温し、24質量%水酸化ナトリウム水溶液32.6gを滴下し、30分撹拌した。エピクロルヒドリン及び水を留去し、メチルイソブチルケトン140gを加えて水洗後、24質量%水酸化ナトリウム1.7gを滴下した。80℃で2時間撹拌後、室温まで冷却し、3質量%モノリン酸ナトリウム水溶液で中和し、水洗を行った。溶媒を留去して、黄色粘性液体38.7g(収率80%)を得た。(エポキシ当量248、n=0.04)。該黄色粘性液体は目的物であることを確認した。
<ステップ3>バインダ樹脂No.7の製造
ステップ2で得られた多官能エポキシ樹脂(A)である1,1−ビス(4’−エポキシプロピルオキシフェニル)−1−(1’’−ビフェニル)エタン49.6g、不飽和一塩基酸(B)であるアクリル酸14.4g、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.05g、テトラブチルアンモニウムアセテート0.14g及びプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート27.4gを仕込み、120℃で16時間撹拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート41.5g及び多塩基酸無水物(D)であるビフェニルテトラカルボン酸二無水物12.4gを加えて120℃で8時間撹拌した。更に多塩基酸無水物(D)であるテトラヒドロ無水フタル酸7.9gを加えて120℃で4時間、100℃で3時間、80℃で4時間、60℃で6時間、40℃で11時間撹拌後、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート34gを加えて、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液として目的物のバインダ樹脂No.7を得た。
[実施例1]アルカリ現像型感光性着色組成物No.1の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.1を得た。
[実施例2]アルカリ現像型感光性着色組成物No.2の調製
製造例9で得られたバインダ樹脂No.2の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.093g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.2を得た。
[実施例3]アルカリ現像型感光性着色組成物No.3の調製
製造例10で得られたバインダ樹脂No.3の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.073g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.3を得た。
[実施例4]アルカリ現像型感光性着色組成物No.4の調製
製造例11で得られたバインダ樹脂No.4の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.066g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.4を得た。
[実施例5]アルカリ現像型感光性着色組成物No.5の調製
製造例12で得られたバインダ樹脂No.5の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.111g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.5を得た。
[実施例6]アルカリ現像型感光性着色組成物No.6の調製
製造例13で得られたバインダ樹脂No.6の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.060g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.6を得た。
[実施例7]アルカリ現像型感光性着色組成物No.7の調製
製造例14で得られたバインダ樹脂No.7の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.073g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.7を得た。
[実施例8]アルカリ現像型感光性着色組成物No.8の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例2で得られた含フッ素共重合体No.2のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.070g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.8を得た。
[実施例9]アルカリ現像型感光性着色組成物No.9の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、製造例1で得られた含フッ素共重合体No.1のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、色材としてハロゲン化銅フタロシアニン系顔料(東洋インキ社製「6YK」)0.6g、ベンゾフェノン1.8g及びエチルセロソルブ80g及びトリメチロールプロパントリアクリレート5.6gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.9を得た。
[実施例10]アルカリ現像型感光性着色組成物No.10の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例3で得られた含フッ素共重合体No.3のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.10を得た。
[実施例11]アルカリ現像型感光性着色組成物No.11の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例4で得られた含フッ素共重合体No.4のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.11を得た。
[実施例12]アルカリ現像型感光性着色組成物No.12の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例5で得られた含フッ素共重合体No.5のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.12を得た。
[実施例13]アルカリ現像型感光性着色組成物No.13の調製
製造例9で得られたバインダ樹脂No.2の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例6で得られた含フッ素共重合体No.6のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.13を得た。
[実施例14]アルカリ現像型感光性着色組成物No.14の調製
製造例12で得られたバインダ樹脂No.5の12gに対し、含フッ素共重合体として製造例7で得られた含フッ素共重合体No.7のプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート溶液0.072g、光重合開始剤としてベンゾフェノン1.8g、色材としてカーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、溶剤としてエチルセロソルブ75g及び不飽和結合を有するモノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.14を得た。
[比較例1]アルカリ現像型感光性着色組成物No.15の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、含フッ素共重合体として下記[化33]で示される化合物0.016g、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.15を得た。
Figure 0004889629
[比較例2]アルカリ現像型感光性着色組成物No.16の調製
製造例8で得られたバインダ樹脂No.1の12gに対し、ベンゾフェノン1.8g、カーボンブラック(三菱化学社製「MA100」)3.2g、エチルセロソルブ75g及びトリメチロールプロパントリアクリレート8gを加えてよく撹拌し、アルカリ現像型感光性着色組成物No.16を得た。
得られたアルカリ現像型感光性着色組成物No.1〜16の評価を以下のようにして行った。
すなわち、ガラス基板上にr−グリシドキシプロピルメチルエトキシシランをスピンコートして良くスピン乾燥させた後、上記アルカリ現像型感光性着色組成物をスピンコート(1300r.p.m、50秒間)し乾燥させた。70℃で20分間プリベークを行った後、ポリビニルアルコール5質量%溶液をコートして酸素遮断膜とした。70℃20分間の乾燥後、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃で1時間ベークして試験用基板を得た。得られた試験用基板について、接触角の測定を行った。結果を表1に示す。
Figure 0004889629
実施例1〜14のアルカリ現像型感光性着色組成物は、接触角が30°以上と高く、撥インク性に優れるものであった。また、得られた塗膜は、基板との密着性及び耐アルカリ性に優れるものであった。それに対して、比較例1〜2のアルカリ現像型感光性着色組成物は、接触角が10°以下と低く、撥インク性が劣っていた。
本発明のアルカリ現像型感光性着色組成物は、撥インク性、アルカリ現像性、感度、解像度、透明性、密着性、耐アルカリ性に優れ、微細パターンを精度良く形成できる。

Claims (10)

  1. 少なくともバインダ樹脂、含フッ素共重合体、光重合開始剤、色材及び溶剤を含有する感光性着色組成物であって、
    前記バインダ樹脂として、多官能エポキシ樹脂(A)に不飽和一塩基酸(B)を付加させて得られるエポキシ付加物(C)と、多塩基酸無水物(D)とを反応させて得られる光重合性不飽和化合物を用いることを特徴とするアルカリ現像型感光性着色組成物。
  2. 前記含フッ素共重合体が、AセグメントとBセグメントとからなるブロック共重合体(G)であって、Aセグメントが1種類以上のフッ素系モノマー(E)から得られる含フッ素セグメントであり、Bセグメントが1種類以上の非フッ素系モノマー(F)から得られる非フッ素セグメントであり、Aセグメント及び/又はBセグメントが水酸基を有する該ブロック共重合体(G)の水酸基の一部又は全部を多塩基酸無水物(D’)で変性させて得られることを特徴とする請求の範囲第1項記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
  3. 上記フッ素系モノマー(E)が、下記一般式(I)で表されることを特徴とする請求の範囲第2項記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
    Figure 0004889629
    (式中、Rf 1及びRf 2は炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいパーフルオロアルキル基を表す。)
  4. 上記フッ素系モノマー(E)が、下記一般式(II)で表されることを特徴とする請求の範囲第2項記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
    Figure 0004889629
    (式中、R’は水素原子又はメチル基を表し、Z1は、直接結合、−R’’−NR−SO2−、−R’’−NR−CO−、−CH2−CH(OH)−CH2−又は−CH2−CH(OH)−CH2−O−から選ばれる基を表し、R’’は、炭素原子数1〜4のアルキレン基を表し、Rf 3は、上記一般式(I)のRf 2と同じである。Rは水素原子又は炭素原子数1〜30の水酸基を有してもよいアルキル基を表す。)
  5. 上記非フッ素系モノマー(F)が、(メタ)アクリル系モノマーであることを特徴とする請求の範囲第2乃至4項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
  6. 上記フッ素系モノマー(E)と上記非フッ素系モノマー(F)の質量比が10/90〜80/20であることを特徴とする請求の範囲第2乃至5項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
  7. 上記含フッ素共重合体の質量平均分子量が10000〜100000であることを特徴とする請求の範囲第1乃至6項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
  8. 上記含フッ素共重合体の酸価が20mgKOH/g以上であることを特徴とする請求の範囲第1乃至7項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
  9. 上記多官能エポキシ樹脂(A)が、下記一般式(III)で示されるアルキリデンビスフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である請求の範囲第1乃至8項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
    Figure 0004889629
    (式中、Z4は直接結合、メチレン基、炭素原子数1〜4のアルキリデン基、脂環式炭化水素基、O、S、SO2、SS、SO、CO、OCO又は下記[化6]又は[化7]で表される置換基を表し、該アルキリデン基はハロゲン原子で置換されていてもよく、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又はハロゲン原子を表し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、nは0〜10の整数を表す。)
    Figure 0004889629
    (式中、Y1は水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基又はアルコキシ基により置換されることもできるフェニル基又は炭素原子数3〜10のシクロアルキル基を示し、Y2は炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数2〜10のアルケニル基又はハロゲン原子を示し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、pは0〜4の数を示す。)
    Figure 0004889629
  10. 上記多官能エポキシ樹脂(A)が、下記一般式(IV)で示されるフェノールノボラック型エポキシ樹脂である請求の範囲第1乃至8項のいずれかに記載のアルカリ現像型感光性着色組成物。
    Figure 0004889629
    (式中、R5は、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基、ハロゲン原子又は(4−グリシジルオキシフェニル)−2,2−ジメチルメチリデン基を表し、アルキル基、アルコキシ基及びアルケニル基はハロゲン原子で置換されていてもよく、R6及びR7はそれぞれ独立に、水素原子又はグリシジルオキシフェニル基を表し、mは0〜10の整数を表す。)
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