JP5437027B2 - 感光性樹脂組成物及び液晶パネル - Google Patents
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Description
しかし、本発明者らが検討したところ、破壊強度を高めるためにグリシジルメタクリレート等から誘導される構成単位の割合を例えば71質量%以上とすると、現像時のブレイクポイント(BP;未露光部が完全に溶解される時間)が非常に短くなり、適正な現像が困難になることが判明した。また、スペーサの形状が劣化すること、基板への密着性が低下することも併せて判明した。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)、光重合性モノマー(B)、及び光重合開始剤(C)を少なくとも含有している。以下、本発明に係る感光性樹脂組成物に含有される各成分について説明する。
アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に1分間浸漬した際に、膜厚0.01μm以上溶解するものをいう。
本発明に係る感光性樹脂組成物に含有されるアルカリ可溶性樹脂(A)(以下、「(A)成分」ともいう。)は、不飽和カルボン酸から誘導される構成単位(a1)と、脂環式基を有さないエポキシ基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a2)と、脂環式エポキシ基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a3)とを有する場合(以下、このような樹脂を「(A1)樹脂」という。)と、上記構成単位(a1)と、上記構成単位(a2)と、脂環式基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a4)とを有する場合(以下、このような樹脂を「(A2)樹脂」という。)とがある。以下、それぞれの場合について順に説明する。
(A1)樹脂は、上記構成単位(a1)と、上記構成単位(a2)と、上記構成単位(a3)とを少なくとも有する。
具体的に、脂環式エポキシ基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a3−1)〜(a3−15)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a3−1)〜(a3−5)で表される化合物が好ましく、下記式(a3−1)〜(a3−3)で表される化合物がより好ましい。
また、(A1)樹脂中における上記構成単位(a2)の割合と上記構成単位(a3)の割合との合計は71質量%以上であり、71〜95質量%であることが好ましく、75〜90質量%であることがより好ましい。このうち、上記構成単位(a2)の割合は、10〜70質量%であることが好ましく、20〜45質量%であることがより好ましい。また、上記構成単位(a3)の割合は、20〜65質量%であることが好ましく、30〜50質量%であることがより好ましい。構成単位(a3)の割合を上記範囲とすることで、現像性を適度なものとし、また、硬化物の比誘電率を下げることができる。
また、(A1)樹脂中における上記構成単位(a4)の割合は、1〜15質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることがより好ましい。
また、(A1)樹脂中における上記他の構成単位の割合は、0〜10質量%であることが好ましく、0〜5質量%であることがより好ましい。
各構成単位の割合を上記範囲とすることで、感光性樹脂組成物の現像性を適度なものとし、かつ、硬化物の形状や破壊強度、基板への密着性を良好なものとすることができる。
そこで、このような場合には、まず、不飽和カルボン酸と特定の反応性化合物とを反応させて反応混合物を得て(反応工程)、次いで、この反応混合物と脂環式基を有さないエポキシ基含有不飽和化合物及び脂環式エポキシ基含有不飽和化合物とを共重合させる(重合工程)ことにより(A1)樹脂を製造する。必要に応じて最後に精製・洗浄を行ってもよい(精製工程)。
(A2)樹脂は、上記構成単位(a1)と、上記構成単位(a2)と、上記構成単位(a4)とを少なくとも有する。構成単位(a1),(a2)を誘導するための化合物については、(A1)樹脂の場合と同様であるため説明を省略する。(A2)樹脂は、構成単位(a1),(a2),(a4)以外の他の構成単位を有していてもよい。上記他の構成単位としては、(A1)樹脂における他の構成単位と同様の構成単位が挙げられる。
具体的に、脂環式基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a4−1)〜(a4−8)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a4−3)〜(a4−8)で表される化合物が好ましく、下記式(a4−3),(a4−4)で表される化合物がより好ましい。
また、(A2)樹脂中における上記構成単位(a2)の割合は71質量%以上であり、71〜95質量%であることが好ましく、75〜90質量%であることがより好ましい。
また、(A2)樹脂中における上記構成単位(a4)の割合は1〜25質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましく、5〜15質量%であることがさらに好ましい。構成単位(a4)の割合を上記範囲とすることで、現像性を適度なものとし、また、硬化物の比誘電率を下げることができる。
また、(A2)樹脂中における上記他の構成単位の割合は、0〜10質量%であることが好ましく、0〜5質量%であることがより好ましい。
各構成単位の割合を上記範囲とすることで、感光性樹脂組成物の現像性を適度なものとし、かつ、硬化物の形状や破壊強度、基板への密着性を良好なものとすることができる。
また、(A)成分の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分に対して40〜85質量%であることが好ましく、45〜75質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
本発明に係る感光性樹脂組成物に含有される光重合性モノマー(B)(以下、「(B)成分」ともいう。)としては、エチレン性不飽和基を有するモノマーを好ましく用いることができる。このエチレン性不飽和基を有するモノマーには、単官能モノマーと多官能モノマーとがある。
本発明に係る感光性樹脂組成物に含有される光重合開始剤(C)(以下、「(C)成分」ともいう。)としては、特に限定されず、従来公知の光重合開始剤を用いることができる。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、塗布性の改善、粘度調整のため、有機溶剤(S)(以下、「(S)成分」ともいう。)を含むことが好ましい。
本発明に係る感光性樹脂組成物には、必要に応じて、界面活性剤、密着性向上剤、熱重合禁止剤、消泡剤等の添加剤を含有させることができる。いずれの添加剤も、従来公知のものを用いることができる。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の化合物が挙げられ、密着性向上剤としては、従来公知のシランカップリング剤が挙げられ、熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテル等が挙げられ、消泡剤としては、シリコーン系、フッ素系化合物等が挙げられる。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、上記各成分を3本ロールミル、ボールミル、サンドミル等の撹拌機で混合(分散・混練)し、必要に応じて5μmメンブランフィルタ等のフィルタで濾過して調製することができる。
本発明に係る液晶パネルは、感光性樹脂組成物から形成されたスペーサを有するものである。スペーサ以外の点は、通常の液晶パネルと同様であるため、以下ではスペーサの形成方法についてのみ説明する。
下記表1に示す各成分を混合し、溶剤に溶解して感光性樹脂組成物を調製した。
(A)−1:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート=60:20:20(質量比)の樹脂(質量平均分子量13000)
(A)−2:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:2,3−エポキシシクロペンチルメチルメタクリレート=60:20:20(質量比)の樹脂(質量平均分子量15000)
(A)−3:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:トリシクロデシルメタクリレート=72:18:10(質量比)の樹脂(質量平均分子量14000)
(A)−4:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸=80:20(質量比)の樹脂(質量平均分子量15000)
(A)−5:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:i−ブチルメタクリレート=72:18:10(質量比)の樹脂(質量平均分子量15000)
(A)−6:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:トリシクロデシルメタクリレート=71:20:9(質量比)の樹脂(質量平均分子量12800)
(A)−7:グリシジルメタクリレート:メタクリル酸:3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート:トリシクロデシルメタクリレート=35.5:20:35.5:9(質量比)の樹脂(質量平均分子量11000)
(C)−1:2−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(チバスペシャルティケミカルズ社製「IRGACURE 907」)
(C)−2:2−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(チバスペシャルティケミカルズ社製「IRGACURE 369」)
(C)−3:エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル−3−イル],1−(o−アセチルオキシム)(チバスペシャルティケミカルズ社製「IRGACURE OXE02」)
(S)−1:PGMEA/ジエチレングリコールメチルエチルエーテル/3−メトキシプロピオン酸メチル=22/22/56(質量比)の混合溶剤
(S)−2:PGMEA/ジエチレングリコールメチルエチルエーテル=50/50(質量比)の混合溶剤
[現像性評価]
6インチのガラス基板(ダウ・コーニング社製、1737ガラス)上に、上記各実施例及び比較例で調製した感光性樹脂組成物を塗布した後、100℃で2分間乾燥して、3.8μmの膜厚を有する感光性樹脂層を得た。次いで、この感光性樹脂層にネガマスクを介して紫外線を選択的に照射し、現像液として0.5%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて23℃でパドル現像することにより、ドット状のパターンを形成した。そして、未露光部が完全に溶解されるまでの時間(BP:ブレイクポイント)を計測することにより、現像性を評価した。結果を表2に示す。
上記「現像性評価」と同様にしてドット状のパターンを形成した。現像時間は、上記のブレイクポイント(BP)を基準として、BP×1.5とした。その後、純水で洗浄し、形成されたパターンに対して100℃で10分間、次いで220℃で40分間ポストベークを施すことにより、ドット状パターンを形成した。
そして、マスク寸法を再現するのに必要な最適露光量(EOP)、及び露光量50mJ/cm2にて、現像可能なドット状パターン寸法を調べ、密着性の評価を行った。結果を表2に示す。なお、表2中の「なし」とは、現像後、20μmのパターン寸法でも密着せず、パターンが剥がれてしまっていたことを意味する。
露光量を上記EOPとして、上記「密着性評価」と同様にして15μm径のドット状パターンを形成した。そして、SEMでパターン形状を観測し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
○:表面荒れがない良好な形状。
△:表面荒れがある。
×:表面及び側面の凹凸が大きい。溶出残渣が見られる。
露光量を上記EOPとして、上記「密着性評価」と同様にして15μm径のドット状パターンを形成した。そして、誘電率測定装置SSM495(日本SSM株式会社製)を用いて、ドット状パターンの膜厚方向の真空に対する比誘電率を測定した。結果を表2に示す。
これに対して、脂環式基を有さない樹脂を用いた各比較例は、ブレイクポイントが10秒未満と短く、現像耐性が悪かった。また、50mJ/cm2の露光量ではパターンを形成することができず、密着性が低いものであった。また、EOPで露光した場合であってもパターン形状が悪く、比較例3では溶出残渣による形状不良が確認された。
Claims (6)
- アルカリ可溶性樹脂(A)、光重合性モノマー(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する感光性樹脂組成物であって、
前記アルカリ可溶性樹脂(A)は、不飽和カルボン酸から誘導される構成単位(a1)と、脂環式基を有さないエポキシ基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a2)と、脂環式エポキシ基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a3)とを有し、前記構成単位(a2)の割合と前記構成単位(a3)の割合との合計が71質量%以上であることを特徴とする感光性樹脂組成物。 - アルカリ可溶性樹脂(A)、光重合性モノマー(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する感光性樹脂組成物であって、
前記アルカリ可溶性樹脂(A)は、不飽和カルボン酸から誘導される構成単位(a1)と、脂環式基を有さないエポキシ基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a2)と、脂環式基含有不飽和化合物から誘導される構成単位(a4)とを有し、前記構成単位(a2)の割合が71質量%以上であることを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 前記構成単位(a3)の割合が20〜60質量%であることを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
- 前記構成単位(a4)の割合が1〜25質量%であることを特徴とする請求項2記載の感光性樹脂組成物。
- 液晶パネルのスペーサの形成に用いられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1から5のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物から形成されたスペーサを有することを特徴とする液晶パネル。
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