JP5665615B2 - Photosensitive resin composition for color filter - Google Patents
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Description
本発明は、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物およびカラーフィルタに関する。より詳しくは、液晶表示素子や固体撮像素子等におけるカラーフィルタを作製するために使用される感光性樹脂組成物およびそれを用いて形成されてなるカラーフィルタに関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition for a color filter and a color filter. More specifically, the present invention relates to a photosensitive resin composition used for producing a color filter in a liquid crystal display element, a solid-state imaging element or the like, and a color filter formed using the same.
カラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、液晶表示素子や固体撮像素子等に使用されるカラーフィルタを作製するために用いられる感光性樹脂組成物(永久ネガ型レジスト)であり、ラジカル重合性化合物、バインダー樹脂、光ラジカル開始剤、着色剤(顔料/顔料分散剤あるいは染料)、その他添加剤及び溶剤等を含有するものである。このようなカラーフィルタ用感光性樹脂組成物が好適に用いられるカラーフィルタとは、少なくとも3原色(赤(R)・緑(G)・青(B))の画素、それらを区切る樹脂ブラックマトリクス(BM)、保護膜、柱状スペーサー等の部材から構成されるものであり、例えば、基板上にカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を塗布し、マスクを介した露光、現像によってパターンを形成し、焼成(ベーク)により硬化させた後、保護膜を塗布する方法等により作製できるものである。 The photosensitive resin composition for a color filter is a photosensitive resin composition (permanent negative resist) used for producing a color filter used for a liquid crystal display element, a solid-state imaging element, and the like, and a radical polymerizable compound, It contains a binder resin, a photo radical initiator, a colorant (pigment / pigment dispersant or dye), other additives and a solvent. A color filter in which such a photosensitive resin composition for a color filter is preferably used is a pixel of at least three primary colors (red (R), green (G), and blue (B)) and a resin black matrix ( BM), a protective film, a columnar spacer, and the like. For example, a photosensitive resin composition for a color filter is applied on a substrate, a pattern is formed by exposure and development through a mask, and baking is performed. After being cured by (baking), it can be produced by a method of applying a protective film or the like.
従来、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物としては、通常の(メタ)アクリル系ポリマーをバインダーとした感光性樹脂組成物が一般に用いられており、例えば(メタ)アクリル酸エステル系バインダー樹脂、顔料、分散剤、光重合開始剤、光重合性モノマーからなるカラーフィルタ用感光性樹脂組成物が開示されている(特許文献1)。しかし、この技術では、耐熱性や熱安定性に劣るため、その後の熱処理工程で劣化、分解を起こし、地汚れや、塗膜の平滑性の低下、膜厚の減少、着色などを起こすという問題があった。また、塗膜強度や露光感度の点についても、十分に満足する性能は得られていなかった。 Conventionally, as a photosensitive resin composition for a color filter, a photosensitive resin composition using a normal (meth) acrylic polymer as a binder is generally used. For example, a (meth) acrylic ester binder resin, a pigment, A photosensitive resin composition for a color filter comprising a dispersant, a photopolymerization initiator, and a photopolymerizable monomer is disclosed (Patent Document 1). However, this technology is inferior in heat resistance and thermal stability, causing deterioration and decomposition in the subsequent heat treatment process, and causing problems such as background stains, reduced coating smoothness, film thickness reduction, and coloring. was there. Moreover, the performance which fully satisfied also about the point of coating-film intensity | strength and exposure sensitivity was not obtained.
また、カルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系ポリマーのカルボキシル基の一部に、グリシジル(メタ)アクリレート等を反応させて(メタ)アクリロイル基を導入した感光性樹脂から、フォトリソグラフィーを利用して液晶表示装置における柱状スペーサーを作成する技術が開示されている(特許文献2)。しかし、この技術では、露光感度は向上するものの、耐熱性および塗膜強度が十分とは言えなかった。 Also, photolithography is used from a photosensitive resin in which a (meth) acryloyl group is introduced by reacting a part of the carboxyl group of a (meth) acrylic acid ester-based polymer having a carboxyl group with glycidyl (meth) acrylate or the like. A technique for producing a columnar spacer in a liquid crystal display device is disclosed (Patent Document 2). However, with this technique, although the exposure sensitivity is improved, it cannot be said that the heat resistance and the coating film strength are sufficient.
加えて、カラーフィルタの需要の伸び、高性能要求の高まりに伴い、品質向上要求もますます高まっている。とりわけ近年は、基板サイズの拡大に伴い、現像工程において現像液中で長時間パターン形状を維持し、パターンに欠けや剥がれのない、高感度な感光性樹脂組成物が求められている。このため基板に対する密着性をより向上させた樹脂が求められている。 In addition, as demand for color filters grows and demands for high performance increase, demands for quality improvements are also increasing. In particular, in recent years, with an increase in substrate size, a highly sensitive photosensitive resin composition that maintains a pattern shape for a long time in a developing solution in a developing process and does not have a chipped or peeled pattern is required. For this reason, there is a demand for a resin with improved adhesion to the substrate.
そこで本発明では、可とう性に優れ、またアルカリ現像性を低下させることなく、残膜性がさらに向上した、カラーフィルタ製造に好適に用いられる感光性樹脂組成物の提供を課題としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition that is excellent in flexibility and further improved in remaining film properties without deteriorating alkali developability, and that is suitably used for color filter production.
本発明の発明者らは鋭意検討の結果、上記課題を見事に解決することに成功した。すなわち本発明は、カルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体であって、該カルボキシル基が主鎖から元素数7以上離間した側鎖に配置され、さらに側鎖にラジカル重合性二重結合を有する、ことを特徴とする。
上記カルボキシル基は、下記の構成ユニット(a1)および/又は(a2)の構造を有することが好ましい。
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have succeeded in successfully solving the above problems. That is, the present invention is a carboxyl group-containing radical polymerizable copolymer, wherein the carboxyl group is arranged in a side chain separated from the main chain by 7 or more elements, and further has a radical polymerizable double bond in the side chain. It is characterized by that.
The carboxyl group preferably has the structure of the following structural units (a1) and / or (a2).
(式中、R1は水素又はメチル基を表す。R2は、炭素数5〜10の2価の有機基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。R5は、アルキレン基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。R6は、炭素数2〜10の2価の有機基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。nは1〜5の整数を表す。)
また上記カルボキシ基含有ラジカル重合性共重合体は、下記の構成ユニット(b1)および/又は(b2)の構造を有することであることが好ましい。
(In the formula, R 1 represents hydrogen or a methyl group. R 2 represents a divalent organic group having 5 to 10 carbon atoms, and may or may not have a substituent. R 5 represents an alkylene group, which may or may not have a substituent, and R 6 represents a divalent organic group having 2 to 10 carbon atoms and has a substituent. (It may or may not have. N represents an integer of 1 to 5.)
Moreover, it is preferable that the said carboxy-group containing radically polymerizable copolymer has a structure of the following structural unit (b1) and / or (b2).
(式中、R1、R2、R5、R6及びnは、上記一般式(a1)及び(a2)におけるものと同じ意味を表す。R3は、分子中にカルボキシル基と反応し得る官能基とラジカル重合性二重結合とを有する単量体に由来する2価の基を表す。R4は水素又はメチル基を表す。)
上記ラジカル重合性共重合体におけるカルボキシル基と反応し得る官能基が、グリシジル基、オキサゾリニル基、イソシアネート基およびオキセタニル基よりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
(In the formula, R 1 , R 2 , R 5 , R 6 and n represent the same meaning as in the general formulas (a1) and (a2). R 3 can react with a carboxyl group in the molecule. This represents a divalent group derived from a monomer having a functional group and a radical polymerizable double bond, and R 4 represents hydrogen or a methyl group.
The functional group capable of reacting with a carboxyl group in the radical polymerizable copolymer is preferably at least one selected from the group consisting of a glycidyl group, an oxazolinyl group, an isocyanate group, and an oxetanyl group.
上記ラジカル重合性共重合体は、ガラス転移温度が20℃以下、二重結合当量が200〜2000g/当量、酸価が10〜200mgKOH/gであることが好ましい。
また、本発明は上記のカルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体と、光重合開始剤(B)と、着色剤(C)を含むカラーフィルタ用感光性樹脂組成物でもある。
The radical polymerizable copolymer preferably has a glass transition temperature of 20 ° C. or lower, a double bond equivalent of 200 to 2000 g / equivalent, and an acid value of 10 to 200 mg KOH / g.
Moreover, this invention is also the photosensitive resin composition for color filters containing said carboxyl group containing radically polymerizable copolymer, a photoinitiator (B), and a coloring agent (C).
さらに本発明には、上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルタも包含される。 Furthermore, the present invention also includes a color filter characterized by having a coloring pattern using the above-described photosensitive resin composition for color filters.
本発明のカルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体は、現像性に寄与するカルボキシル基が主鎖から離間しているため、少ない量のカルボキシル基であっても、良好な現像性を示す。さらに光硬化性に寄与するラジカル重合性二重結合を有するため、硬化物の可撓性にも優れている。 The carboxyl group-containing radical polymerizable copolymer of the present invention exhibits good developability even with a small amount of carboxyl groups because the carboxyl groups contributing to developability are separated from the main chain. Furthermore, since it has a radical polymerizable double bond that contributes to photocuring properties, the cured product is also excellent in flexibility.
この結果、パターンに欠けや剥がれのない、基材との残膜性が良好なカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a photosensitive resin composition for a color filter having a good residual film property with respect to a base material, in which a pattern is not chipped or peeled off.
はじめに本発明のカルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体(以下、単にラジカル重合性共重合体(A)と称する場合がある)について詳述する。本発明のラジカル重合性共重合体(A)はカルボキシル基が主鎖から元素数7以上離間した側鎖に配置され、さらに側鎖にラジカル重合性二重結合を有するものである。主鎖とカルボキシル基を連結する元素数7以上であれば特に制限されず、直鎖または分岐状アルキレン基、オキシアルキレン基、エステル基、アミド基、ウレタン基またはケトン基を有する2価の連結基、等が挙げられる。これらの中で合成上の観点からエステル基、アミド基またはウレタン基を有する場合が好ましい。またラジカル重合性共重合体(A)はラジカル重合性二重結合を有する。ラジカル重合性二重結合がないと、光(熱であってもよい)による重合硬化が不充分となって、硬化物の物性が劣ってしまうため好ましくない。1分子中に2個以上のラジカル重合性二重結合を有することがより好ましい。上限は限定されないが、樹脂の分子量に応じて適宜二重結合量を調整することにより、硬化物が脆くなるのを防ぐことができる。なお本発明中で「主鎖」とは単量体の重合反応により得られるラジカル重合性共重合体(A)中の単量体の重合反応により生成される連結鎖であり、通常は最も連結元素数の多い連結基を指す。本発明ではカルボキシル基含有ラジカル重合性共重合体は、現像性に寄与するカルボキシル基が主鎖から離間しているため、主鎖の立体障害を受けにくく、モビリティが高いため、カルボキシル基の量が少量であっても、良好な現像性を示す。さらに光または熱硬化性に寄与するラジカル重合性二重結合を有するため、硬化物の可撓性にも優れている。 First, the carboxyl group-containing radical polymerizable copolymer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a radical polymerizable copolymer (A)) will be described in detail. In the radical polymerizable copolymer (A) of the present invention, the carboxyl group is arranged in a side chain separated from the main chain by 7 or more elements, and further has a radical polymerizable double bond in the side chain. Any divalent linking group having a linear or branched alkylene group, oxyalkylene group, ester group, amide group, urethane group or ketone group is not particularly limited as long as the number of elements linking the main chain and the carboxyl group is 7 or more. , Etc. Among these, the case of having an ester group, an amide group or a urethane group is preferred from the viewpoint of synthesis. The radical polymerizable copolymer (A) has a radical polymerizable double bond. If there is no radically polymerizable double bond, polymerization and curing by light (which may be heat) becomes insufficient, and the physical properties of the cured product are inferior. It is more preferable to have two or more radically polymerizable double bonds in one molecule. Although an upper limit is not limited, it can prevent that hardened | cured material becomes weak by adjusting the amount of double bonds suitably according to the molecular weight of resin. In the present invention, the “main chain” is a linking chain formed by the polymerization reaction of the monomer in the radical polymerizable copolymer (A) obtained by the polymerization reaction of the monomer. A linking group with a large number of elements. In the present invention, the carboxyl group-containing radical-polymerizable copolymer has a carboxyl group that contributes to developability and is separated from the main chain. Even in a small amount, good developability is exhibited. Furthermore, since it has a radical polymerizable double bond that contributes to light or thermosetting, it is excellent in flexibility of the cured product.
本発明のラジカル重合性共重合体(A)のカルボキシル基を主鎖から元素数7以上離間した側鎖に配置する方法は、二重結合とカルボキシル基が元素数7以上離間した単量体を重合する方法、官能基を有する単量体を重合後にカルボキシル基と該官能基と反応性を有する化合物を反応させカルボキシル基を主鎖から元素数7以上離間させる方法、が挙げられる。 In the method of disposing the carboxyl group of the radical polymerizable copolymer (A) of the present invention in the side chain separated from the main chain by 7 or more elements, a monomer having a double bond and a carboxyl group separated by 7 or more elements is used. Examples of the polymerization method include a method in which a monomer having a functional group is reacted with a carboxyl group and a compound having reactivity with the functional group and then the carboxyl group is separated from the main chain by 7 or more elements.
二重結合とカルボキシル基が元素数7以上離間した単量体を重合する方法としては、例えば下記一般式(i)が好ましく用いることができる。 As a method for polymerizing a monomer in which a double bond and a carboxyl group are separated by 7 or more elements, for example, the following general formula (i) can be preferably used.
(式中Rの炭素数は6〜30であって、末端にカルボキシル基を持つ単量体を表す。)
一般式中(i)の置換基Rは炭素数が6〜30であるカルボキシル基を有するモノマーを表し、このカルボキシル基の一部が、1分子中にカルボキシル基と反応しうる官能基と二重結合とを有する。一般式(i)を用い重合したポリマーは主鎖から遠い位置にカルボキシル基を有するため、主鎖の立体障害を受けにくく、モビリティが高いため、カルボキシル基の量が少量であっても(共重合体の酸価が比較的小さくても)良好なアルカリ現像性を発揮する。カルボキシル基は硬化物の耐吸湿性を低下させるので、アルカリ現像性が発現する範囲で少ない方がよく、この点で、主鎖から遠い位置にあるカルボキシル基は有効である。
(In the formula, R represents 6 to 30 carbon atoms and represents a monomer having a carboxyl group at the terminal.)
In the general formula (i), the substituent R represents a monomer having a carboxyl group having 6 to 30 carbon atoms, and a part of this carboxyl group is doubled with a functional group capable of reacting with the carboxyl group in one molecule. With bonds. A polymer polymerized using the general formula (i) has a carboxyl group at a position far from the main chain, and thus is less susceptible to steric hindrance of the main chain and has high mobility, so even if the amount of the carboxyl group is small (co-polymerization) It exhibits good alkali developability (even if the acid value of the coalescence is relatively small). Since the carboxyl group lowers the hygroscopic resistance of the cured product, it is better that the carboxyl group is less in the range where alkali developability is expressed. In this respect, the carboxyl group at a position far from the main chain is effective.
二重結合から遠い位置にカルボキシル基を導入する手法としては、カルボキシル基の鎖延長(ラクトン変性)に6員環以上のラクトンを用いることが挙げられる。この手法で充分なモビリティ発現、低Tg(ガラス転移温度)化が達せられる。6員環以上のラクトンとしては、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、8員環以上のラクトン類が挙げられ、メチル基等の置換基を有していてもよい。これらは1種または2種以上用いることができる。ラクトンがあまり大員環になると、鎖延長部分の疎水性が増大してアルカリ現像性が低下してくるため、12員環以下のラクトン類を用いることが好ましい。 As a method for introducing a carboxyl group at a position far from the double bond, a lactone having a 6-membered ring or more is used for chain extension (lactone modification) of the carboxyl group. By this method, sufficient mobility expression and low Tg (glass transition temperature) can be achieved. Examples of the lactone having 6 or more members include δ-valerolactone, ε-caprolactone, and lactones having 8 or more members and may have a substituent such as a methyl group. These can be used alone or in combination of two or more. If the lactone becomes too large, the hydrophobicity of the chain extension portion increases and the alkali developability decreases, so it is preferable to use a lactone having a 12-membered ring or less.
ラクトン変性前のカルボキシル基を有していて主鎖を構成し得る単量体(I)としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、β−(メタ)アクリロイルオキシプロピオン酸等が挙げられるが、中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。(メタ)アクリル酸を用い環状ラクトンにより変性されたモノマーを重合した場合の好適な構成ユニットの一例は、下記式(a1)で表すことができる。 Monomers (I) having a carboxyl group before lactone modification and constituting the main chain include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, cinnamic acid, β- (meth) acryloyloxypropionic acid Among them, (meth) acrylic acid is preferable. An example of a suitable structural unit in the case of polymerizing a monomer modified with a cyclic lactone using (meth) acrylic acid can be represented by the following formula (a1).
(式中、R1は水素またはメチル基、R2は置換基を有していてもよい炭素数5〜10の2価のアルキレン基、nは1〜5の整数を表す。)
R1が水素であれば、ラクトン変性前はアクリル酸由来のユニットであり、R1がメチル基であれば、ラクトン変性前はメタクリル酸由来のユニットとなる。R2はラクトン環由来のアルキレン基である。また、nが2以上の場合、すなわち、1つのカルボキシル基に対して、2個以上のラクトンを連結させる場合、R2は同一であっても異なっていてもよい。nが5を超えると、鎖延長部分の疎水性が増大して、現像性が低下してくるため、nは1〜5であることが好ましい。但し、ラクトンの付加反応においては、一旦ラクトンが付加して生成した末端カルボキシル基に、さらにラクトンが付加する傾向にあるため、実際のラジカル重合性共重合体(A)のnは平均値となり、また、化学反応の常でラクトンが5モル以上付加したり、全く付加しなかったりするユニットも有り得る。よって、本発明のラジカル重合性共重合体(A)では、上記ユニット(a1)を含んでいればよい。
(In the formula, R 1 represents hydrogen or a methyl group, R 2 represents an optionally substituted divalent alkylene group having 5 to 10 carbon atoms, and n represents an integer of 1 to 5)
If R 1 is hydrogen, it is a unit derived from acrylic acid before lactone modification, and if R 1 is a methyl group, it is a unit derived from methacrylic acid before lactone modification. R 2 is an alkylene group derived from a lactone ring. In addition, when n is 2 or more, that is, when two or more lactones are linked to one carboxyl group, R 2 may be the same or different. When n exceeds 5, the hydrophobicity of the chain extension portion increases and the developability decreases, so n is preferably 1 to 5. However, in the lactone addition reaction, since the lactone tends to be further added to the terminal carboxyl group generated once the lactone is added, n in the actual radical polymerizable copolymer (A) is an average value, In addition, there may be a unit in which 5 mol or more of lactone is added or not added at all in a chemical reaction. Therefore, the radical polymerizable copolymer (A) of the present invention only needs to contain the unit (a1).
また別の好ましい手法として、水酸基の鎖延長に酸無水物を付加することも挙げられる。この手法であっても充分なモビリティ発現、低Tg(ガラス転移温度)化が達せられる。酸無水物としてはヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化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、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、脂肪族二塩基酸ポリ無水物等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。酸無水物変性前の水酸基を有していて主鎖を構成し得る単量体(II)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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。中でも、2−ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。よって、本発明のラジカル重合性共重合体(A)の好適な構成ユニットの一例は、下記式(a2)で表すことができる。
Another preferred method is to add an acid anhydride to the chain extension of the hydroxyl group. Even with this method, sufficient mobility and low Tg (glass transition temperature) can be achieved. Acid anhydrides include hexahydrophthalic anhydride, methyl tetrahydro anhydride, methyl hexahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, hydrogenated methyl nadic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, methylcyclohexene tetracarboxylic dianhydride Products, trimellitic anhydride, pyromellitic acid-free, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, aliphatic dibasic acid polyanhydride and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Monomers (II) having a hydroxyl group before acid anhydride modification and constituting the main chain include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) ) Acrylate, 2-hydroxyethyl vinyl ether and the like, and one or more of these may be used. Among these, 2-hydroxyethyl acrylate is preferable. Therefore, an example of a suitable structural unit of the radically polymerizable copolymer (A) of the present invention can be represented by the following formula (a2).
(式中、R1は水素又はメチル基を表す。R2は、炭素数5〜10の2価の有機基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。R5は、アルキレン基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。R6は、炭素数2〜10の2価の有機基を表し、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。nは1〜5の整数を表す。)
本発明では官能基を有する単量体を重合後に、カルボキシル基と該官能基と反応性を有する化合物を反応させる方法も好ましく用いられる。つまり二重結合とカルボキシル基や水酸基、グリジシル基、エポキシ基、オキセタン基、イソシアナート基、アミノ基、等の反応性を有する官能基を有する単量体を重合した後、該官能基と反応性を有する化合物を用いることで、主鎖から元素数7以上離間した側鎖にカルボキシル基を配置する方法である。好ましい組み合わせはカルボキシル基と環状ラクトン化合物、水酸基またはアミノ基と酸無水物または二塩基酸、グリジシル基、エポキシ基またはオキセタン基と二塩基酸、イソシアナート基と水酸基、が例示される。(メタ)アクリル酸を共重合した共重合体に上述の環状ラクトンを反応させると上記(a1)となる。また水酸基含有(メタ)アクリル酸を共重合した共重合体に上述の酸無水物を反応させると上記(a2)となる。
(In the formula, R 1 represents hydrogen or a methyl group. R 2 represents a divalent organic group having 5 to 10 carbon atoms, and may or may not have a substituent. R 5 represents an alkylene group, which may or may not have a substituent, and R 6 represents a divalent organic group having 2 to 10 carbon atoms and has a substituent. (It may or may not have. N represents an integer of 1 to 5.)
In the present invention, a method of reacting a carboxyl group and a compound having reactivity with the functional group after polymerization of the monomer having a functional group is also preferably used. In other words, after polymerizing a monomer having a double bond and a reactive functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a glycidyl group, an epoxy group, an oxetane group, an isocyanate group, an amino group, etc., it reacts with the functional group. This is a method in which a carboxyl group is arranged in a side chain that is separated from the main chain by 7 or more elements by using a compound having a. Preferred examples include carboxyl group and cyclic lactone compound, hydroxyl group or amino group and acid anhydride or dibasic acid, glycidyl group, epoxy group or oxetane group and dibasic acid, isocyanate group and hydroxyl group. When the above-mentioned cyclic lactone is reacted with a copolymer obtained by copolymerizing (meth) acrylic acid, the above (a1) is obtained. When the above-mentioned acid anhydride is reacted with a copolymer obtained by copolymerizing a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid, the above (a2) is obtained.
本発明で用いるラジカル重合性共重合体(A)は、側鎖にラジカル重合性二重結合を必須として有する。ラジカル重合性共重合体(A)は側鎖にラジカル重合性二重結合を有することにより硬化性を有し、物性の良好な硬化物を生成できる。ラジカル重合性二重結合は(メタ)アクリロイル基が好ましい。 The radical polymerizable copolymer (A) used in the present invention has a radical polymerizable double bond as an essential side chain. The radically polymerizable copolymer (A) has a curability by having a radically polymerizable double bond in the side chain, and can produce a cured product having good physical properties. The radical polymerizable double bond is preferably a (meth) acryloyl group.
ラジカル重合性共重合体(A)の側鎖にラジカル重合性二重結合を導入する方法としては、ラジカル重合性共重合体(A)に官能基を導入し、ラジカル重合性二重結合と該官能基と反応性を有する化合物を反応させラジカル重合性二重結合を導入する方法がある。好ましい組合せとしてカルボキシル基とグリジシル基、オキサゾリニル基、イソシアナート基、またはオキセタニル基の組み合わせ、水酸基とイソシアナート基の組合せ、アミノ基とカルボキシル基、または酸無水物基の組合せが挙げられる。なお、ラジカル重合性共重合体(A)の前駆共重合体とラジカル重合性二重結合と官能基と反応性を有する化合物の置換基の組合せは逆であっても良い。
上記鎖延長されたカルボキシル基の一部が、1分子中にカルボキシル基と反応し得る官能基とラジカル重合性二重結合とを有する単量体(III)によって変性されていることも好ましい。このように、カルボキシル基よりもさらに主鎖から離間した位置にラジカル重合性二重結合が存在することで、主鎖の立体障害の悪影響を受けることなく、導入したラジカル重合性二重結合が有効に硬化反応に寄与するため、導入量が少なくても光硬化性は良好となり、また、耐熱性やその他の諸特性も良好な硬化物を得ることができる。
As a method for introducing a radical polymerizable double bond into the side chain of the radical polymerizable copolymer (A), a functional group is introduced into the radical polymerizable copolymer (A), and the radical polymerizable double bond There is a method of introducing a radical polymerizable double bond by reacting a functional group and a reactive compound. Preferred combinations include a combination of a carboxyl group and a glycidyl group, an oxazolinyl group, an isocyanate group, or an oxetanyl group, a combination of a hydroxyl group and an isocyanate group, a combination of an amino group and a carboxyl group, or an acid anhydride group. In addition, the combination of the precursor copolymer of the radically polymerizable copolymer (A), the radically polymerizable double bond, the functional group and the substituent of the compound having reactivity may be reversed.
It is also preferred that a part of the chain-extended carboxyl group is modified with a monomer (III) having a functional group capable of reacting with the carboxyl group and a radical polymerizable double bond in one molecule. In this way, the presence of the radical polymerizable double bond at a position further away from the main chain than the carboxyl group enables the introduced radical polymerizable double bond to be effective without being adversely affected by the steric hindrance of the main chain. Therefore, even if the introduction amount is small, the photocurability is good, and a cured product having good heat resistance and other characteristics can be obtained.
上記好適なユニット(a1)(a2)がカルボキシル基と反応できる官能基とラジカル重合性二重結合を有する化合物によって変性されたユニットは下記式(b1)(b2)で表すことができる。本発明のラジカル重合性共重合体はユニット(a1)および/又は(a2)と共にユニット(b1)および/又は(b2)を有していることが好ましい。 The unit in which the preferred units (a1) and (a2) are modified with a compound having a functional group capable of reacting with a carboxyl group and a radical polymerizable double bond can be represented by the following formulas (b1) and (b2). The radical polymerizable copolymer of the present invention preferably has units (b1) and / or (b2) together with units (a1) and / or (a2).
(式中、R1、R2、R5、R6およびnは、上記と同じ意味を表し、R3は、分子中にカルボキシル基と反応し得る官能基とラジカル重合性二重結合とを有する単量体に由来する2価の基、R4は水素又はメチル基をそれぞれ表す。)
上記ユニット(b1)(b2)において、R3は、炭素数は5以下が好ましく、この範囲とすることで、より良好な現像性となる。
(Wherein R 1 , R 2 , R 5 , R 6 and n represent the same meaning as described above, and R 3 represents a functional group capable of reacting with a carboxyl group and a radical polymerizable double bond in the molecule. The divalent group derived from the monomer it has, R 4 represents hydrogen or a methyl group, respectively.)
In the above units (b1) and (b2), R 3 preferably has 5 or less carbon atoms, and by setting this range, better developability can be obtained.
「カルボキシル基と反応し得る官能基」としては、グリシジル基、オキサゾリニル基、イソシアネート基およびオキセタニル基よりなる群から選択される1種であることが好ましい。ラジカル重合性二重結合は(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。 The “functional group capable of reacting with a carboxyl group” is preferably one selected from the group consisting of a glycidyl group, an oxazolinyl group, an isocyanate group and an oxetanyl group. The radical polymerizable double bond is preferably a (meth) acryloyl group.
カルボキシル基と反応できる官能基とラジカル重合性二重結合を有する化合物のうちグリジシル基を有する場合の具体例としては、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(例えば、ダイセル化学工業社製の「サイクロマー(登録商標)A400」等)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(例えば、ダイセル化学工業社製の「サイクロマーM100」等)等が挙げられる。 Specific examples of a compound having a glycidyl group among compounds having a functional group capable of reacting with a carboxyl group and a radical polymerizable double bond include glycidyl (meth) acrylate, allyl glycidyl ether, α-ethylglycidyl (meth) acrylate, 3 , 4-epoxycyclohexylmethyl acrylate (for example, “Cyclomer (registered trademark) A400” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate (for example, “Cyclomer M100” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) Etc.).
オキサゾリニル基を有する場合の具体例としては、N−ビニルオキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン等が挙げられる。 Specific examples in the case of having an oxazolinyl group include N-vinyloxazoline and 2-isopropenyl-2-oxazoline.
イソシアネート基を有する場合の具体例としては、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート、ビス(アクリロキシメチル)エチルイソシアネートあるいはこれらの変性体等が挙げられる。より具体的には、「カレンズMOI」(メタクリロイルオキシエチルイソシアネート)、「カレンズAOI」(アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート)、「カレンズMOI−EG」(メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート)、「カレンズMOI一BM」(カレンズMOIのイソシアネートブロック体)、「カレンズMOI−BP」(カレンズMOIのイソシアネートブロック体)、「カレンズBEI」(ビス(アクリロキシメチル)エチルイソシアネート)が、昭和電工社から市販されている。なお、これらの商品名は、いずれも登録商標である。 Specific examples in the case of having an isocyanate group include (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, (meth) acryloyloxyethoxyethyl isocyanate, bis (acryloxymethyl) ethyl isocyanate, and modified products thereof. More specifically, “Karenz MOI” (methacryloyloxyethyl isocyanate), “Karenz AOI” (acryloyloxyethoxyethyl isocyanate), “Karenz MOI-EG” (methacryloyloxyethoxyethyl isocyanate), “Karenz MOI IBM” ( Karenz MOI isocyanate block), "Karenz MOI-BP" (Karenz MOI isocyanate block), and "Karenz BEI" (bis (acryloxymethyl) ethyl isocyanate) are commercially available from Showa Denko. These trade names are registered trademarks.
オキセタニル基を有する場合の具体例としては、3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン等が挙げられる。 Specific examples in the case of having an oxetanyl group include 3- (meth) acryloyloxymethyl oxetane and 3-ethyl-3- (meth) acryloyloxymethyl oxetane.
上記した好適な構成ユニット(a1)および(b1)は、いずれも共重合体中の単量体が(メタ)アクリル酸ユニット由来のユニットであり、構成ユニット(a2)および(b2)はいずれも共重合体中の単量体が2−ヒドロキシエチルアクリレート由来のユニットである。本発明のラジカル重合性共重合体(A)は、(a1)(a2)(b1)(b2)以外のユニットを持っていることが好ましく、「その他の単量体」を用いて合成することが好ましい。樹脂組成物や硬化物としての諸物性の調整が容易となる。 In the above preferred structural units (a1) and (b1), the monomer in the copolymer is a unit derived from a (meth) acrylic acid unit, and the structural units (a2) and (b2) are both The monomer in the copolymer is a unit derived from 2-hydroxyethyl acrylate. The radical polymerizable copolymer (A) of the present invention preferably has units other than (a1) (a2) (b1) (b2), and is synthesized using “other monomers”. Is preferred. Adjustment of various physical properties as a resin composition or a cured product becomes easy.
その他の単量体(IV)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(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、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−アセトアセトキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリル酸等の不飽和一塩基酸;スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、インデン等の芳香族ビニル系単量体;2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、3−アミノプロピル(メタ)アクリレート、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有単量体類;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カルボン酸ビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテル等の不飽和エーテル類;(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等のシアン化ビニル化合物;(メタ)アクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド等の不飽和イミド類;1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の脂肪族共役ジエン類;ポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ−n−ブチルメタクリレート、ポリシロキサン等の重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー類等を挙げることができる。上記単量体は、単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いてもよい。 As other monomer (IV), methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate , Sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, 2 -Ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meta Acrylate, n-lauryl (meth) acrylate, n-stearyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-acetoacetoxy (meth) acrylate, phenoxy (Meth) acrylates such as ethyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate; unsaturated monobasic acids such as (meth) acrylic acid; styrene, α-methylstyrene, o-vinyltoluene, m-vinyltoluene, p -Aromatics such as vinyltoluene, α-chlorostyrene, o-methoxystyrene, m-methoxystyrene, p-methoxystyrene, o-vinylbenzyl methyl ether, m-vinylbenzyl methyl ether, p-vinylbenzyl methyl ether, indene Bi 2-aminoethyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, 3-aminopropyl (meth) ) Amino group-containing monomers such as acrylate and 3-dimethylaminopropyl (meth) acrylate; Vinyl acetates such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; Vinyl methyl ether and vinyl ethyl ether Unsaturated ethers such as allyl glycidyl ether; vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, vinylidene cyanide; (meth) acrylamide, α-chloroacrylamide, N-2-hydroxyethyl (meth) Acrylic Unsaturated amides such as N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide and N-benzylmaleimide; aliphatic conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene and chloroprene; polystyrene, polymethyl Examples thereof include macromonomers having a mono (meth) acryloyl group at the terminal of a polymer molecular chain such as acrylate, polymethyl methacrylate, poly-n-butyl methacrylate, and polysiloxane. The above monomers may be used alone or in combination of two or more.
上記の中でも、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド等が好ましく、得られるラジカル重合性共重合体の柔軟性を維持しつつも硬化物の耐熱性を損なうことがない。 Among these, benzyl (meth) acrylate, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-benzylmaleimide and the like are preferable, and the heat resistance of the cured product is maintained while maintaining the flexibility of the resulting radically polymerizable copolymer. There is no loss.
次に、本発明のラジカル重合性共重合体(A)の好適な製造方法について説明する。採用可能な製造方法は、カルボキシル基を有していて主鎖を構成することのできる単量体(I)にラクトン変性を行った後、重合を行い、次いで、単量体(III)による変性を行う第1の製造方法と、共重合体を先に製造してから、ラクトン変性や単量体(III)による変性を行う第2の方法がある。 Next, the suitable manufacturing method of the radically polymerizable copolymer (A) of this invention is demonstrated. The production method that can be adopted is that the monomer (I) having a carboxyl group and constituting the main chain is subjected to lactone modification, polymerized, and then modified with the monomer (III). There are a first production method in which the copolymer is first produced and a second method in which the copolymer is first produced and then modified with the lactone or the monomer (III).
カルボキシル基を有していて主鎖を構成することのできる単量体(I)(好適には、(メタ)アクリル酸等)に、ラクトンを開環付加反応させるには、希釈剤の存在下または非存在下で、70〜170℃で両者を反応させればよい。ラクトンの開環付加反応には、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラエチルチタネート等の有機チタン化合物;オクチル酸錫、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等の有機錫化合物;塩化第一錫、臭化第一錫、ヨウ化第一錫等のハロゲン化錫;テトラフルオロホウ酸、過塩素酸等を触媒として用いることが好ましい。 In order to cause the lactone to undergo a ring-opening addition reaction with the monomer (I) (preferably (meth) acrylic acid, etc.) having a carboxyl group and constituting the main chain, in the presence of a diluent Or what is necessary is just to make both react at 70-170 degreeC in absence. For the ring-opening addition reaction of lactone, organic titanium compounds such as tetrabutyl titanate, tetrapropyl titanate, and tetraethyl titanate; organic tin compounds such as tin octylate, dibutyltin oxide, dibutyltin dilaurate; stannous chloride, bromide It is preferable to use tin halides such as monotin and stannous iodide; tetrafluoroboric acid, perchloric acid and the like as catalysts.
このとき、カルボキシル基を有する単量体(I)に対するラクトンの量は、付加させたいラクトンの当量数(ユニット(a1)でいえば、式中のnに相当する)に応じて、0.5〜5当量の中から選択することができる。なお、ラクトン量の下限を0.5当量としているのは、前記したように、ラクトンが付加して生成したカルボキシル基にさらにラクトン付加する場合があるため、ラクトンを0.5当量以上1.0当量未満用いた場合であっても、ユニット(a1)中のnが1以上になることが有り得るためである。 At this time, the amount of the lactone relative to the monomer (I) having a carboxyl group is 0.5% depending on the equivalent number of the lactone to be added (corresponding to n in the formula in terms of the unit (a1)). It can be selected from ˜5 equivalents. Note that the lower limit of the amount of lactone is 0.5 equivalent because, as described above, lactone may be further added to the carboxyl group formed by addition of lactone, so that lactone is 0.5 equivalent or more and 1.0 equivalent. This is because n in the unit (a1) may be 1 or more even when used in less than an equivalent amount.
第1の製造方法においては、最終的に得られるラジカル重合性共重合体(A)中の鎖延長されたカルボキシル基の量は、共重合時のラクトン付加後の単量体使用量で調整できるため、上記単量体(I)に対するラクトンの付加反応は、単量体の全てにラクトンが付加するように反応させればよい。ただし、化学反応の常で、反応生成物中に、ラクトンが付加していないカルボキシル基を有する単量体が混在しても構わない。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、単量体にラクトンを付加反応させて得られた反応生成物を単量体(V)とする。単量体(I)にラクトンを付加反応させた単量体(V)は、例えば、「アロニックス(登録商標)M−5300」(ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート;n≒2;東亞合成社製)として入手することもできる。 In the first production method, the amount of the chain-extended carboxyl group in the finally obtained radical-polymerizable copolymer (A) can be adjusted by the amount of monomer used after addition of the lactone at the time of copolymerization. Therefore, the lactone addition reaction to the monomer (I) may be performed so that the lactone is added to all the monomers. However, in the case of a chemical reaction, a monomer having a carboxyl group to which a lactone is not added may be mixed in the reaction product. In the following description, for convenience of description, a reaction product obtained by addition reaction of a lactone with a monomer is referred to as a monomer (V). Monomer (V) obtained by adding lactone to monomer (I) is, for example, “Aronix (registered trademark) M-5300” (ω-carboxy-polycaprolactone monoacrylate; n≈2; Toagosei Co., Ltd. Can also be obtained.
続いて、重合反応を行う。重合に際しては、単量体(V)は必須成分であるが、上記したその他の単量体(IV)の1種または2種以上を併用することが好ましい。このとき、単量体(V)とその他の単量体(IV)の比率は、全単量体成分100質量%中、単量体(V)が5〜70質量%(残部が単量体(IV)である)となるようにすることが好ましい。単量体(V)は、後にその一部が、二重結合導入に使用されるので、5質量%より少ないと、最終的に得られるラジカル重合性共重合体(A)において、アルカリ現像性が発現しなかったり、光硬化性が悪くなるおそれがある。70質量%を超えると、硬化前のタックフリー性が得られなかったり、硬化物の耐吸湿性が低下するおそれがある。単量体(V)は10〜60質量%がより好ましく、20〜50質量%がさらに好ましい。また、上記第2の製造方法を採用して先に単量体(I)と単量体(IV)を重合する場合であっても、単量体(I)の好適使用量の範囲は、単量体(V)の好適使用量の範囲に相当する範囲となる。 Subsequently, a polymerization reaction is performed. In the polymerization, the monomer (V) is an essential component, but it is preferable to use one or more of the above-mentioned other monomers (IV) in combination. At this time, the ratio of the monomer (V) to the other monomer (IV) is 5% to 70% by mass of the monomer (V) in 100% by mass of the total monomer components (the balance is the monomer). (IV) is preferable. Since a part of the monomer (V) is later used for introducing a double bond, if it is less than 5% by mass, the radically polymerizable copolymer (A) finally obtained is alkali developable. May not be expressed or the photocurability may be deteriorated. If it exceeds 70% by mass, tack-free property before curing may not be obtained, or the moisture absorption resistance of the cured product may be reduced. As for a monomer (V), 10-60 mass% is more preferable, and 20-50 mass% is further more preferable. Further, even when the monomer (I) and the monomer (IV) are polymerized first by employing the second production method, the range of the preferred amount of the monomer (I) is It becomes the range corresponding to the range of the preferable use amount of the monomer (V).
重合方法には特に限定はないが、例えば、ラジカル重合開始剤および必要に応じて分子量調節剤を用いて単量体成分を重合する方法等が好適である。この場合、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合、または、これらを適宜組み合わせた形態等により重合を行うことができる。中でも、溶液重合により重合を行うことが好ましい。溶液重合に際しては、全量一括仕込みで行ってもよいし、一部を予め反応容器に仕込み、残りを滴下して行ってもよい。あるいは全量を滴下して行ってもよい。なお、発熱量の制御の点で、一部を予め反応容器に仕込み、残りを滴下するか、あるいは全量を滴下して行うことが好ましい。 The polymerization method is not particularly limited, and for example, a method of polymerizing monomer components using a radical polymerization initiator and a molecular weight regulator as necessary is preferable. In this case, the polymerization can be performed by bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, or a combination of these as appropriate. Among these, it is preferable to perform polymerization by solution polymerization. In the solution polymerization, the whole amount may be charged all at once, or a part thereof may be charged in advance in a reaction vessel and the rest may be dropped. Alternatively, the entire amount may be dropped. In terms of controlling the amount of heat generation, it is preferable to prepare a part of the reaction vessel in advance and add the rest dropwise or drop the entire amount.
溶液重合の際に使用可能な溶媒としては、特に限定されず、例えば、酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;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;テトラヒドロフラン等の環状エーテル;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド;トルエン、キシレン等の炭化水素類等が挙げられ、これらを単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。 Solvents that can be used in the solution polymerization are not particularly limited, and examples include esters such as cellosolve acetate, carbitol acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethers such as diethylene glycol dimethyl ether; cyclic ethers such as tetrahydrofuran; cyclohexanone. And ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; dimethyl sulfoxide, dimethylformamide; hydrocarbons such as toluene and xylene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ開始剤等の1種または2種以上を用いることができる。具体的には、例えば、クメンハイドロパーオキサイド、時イソプロピルベンゼンパーオキサイド、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−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシ−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;等を挙げることができる。これらの中でも、分解温度、入手のし易さ、取扱い易さの点から、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)が好ましい。ラジカル重合開始剤の使用量は、全単量体成分100質量部に対して、0.001〜5質量部程度が好ましい。 As a radical polymerization initiator, 1 type (s) or 2 or more types, such as a peroxide and an azo initiator, can be used, for example. Specifically, for example, cumene hydroperoxide, sometimes isopropylbenzene peroxide, di-t-butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t-butylperoxy-2- Organic peroxides such as ethylhexanoate and t-amylperoxy-2-ethylhexanoate; 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2 Azo compounds such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate); Among these, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) are preferred from the viewpoints of decomposition temperature, availability, and ease of handling. preferable. As for the usage-amount of a radical polymerization initiator, about 0.001-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of all the monomer components.
分子量調節剤としては、n−ドデシルメルカプタン、メルカプトプロピオン酸等のメルカプタン類が使用可能である。重合反応の温度や時間等は、単量体の種類等に応じて適宜設定すればよく、通常、50〜150℃程度で数時間重合を行うことが好ましい。 As the molecular weight regulator, mercaptans such as n-dodecyl mercaptan and mercaptopropionic acid can be used. What is necessary is just to set suitably the temperature, time, etc. of a polymerization reaction according to the kind etc. of a monomer, Usually, it is preferable to superpose | polymerize at about 50-150 degreeC for several hours.
単量体(V)と単量体(IV)の共重合体の分子量は、重量平均分子量Mwで1000以上が好ましく、3000以上がより好ましく、5000以上がさらに好ましい。Mwで1000より小さいと、光硬化前の塗膜にタックが残ることがあり、また、光硬化後の硬化物の物性、特に耐熱性や機械的強度が不充分となるおそれがある。Mwの上限は、取扱い性やアルカリ現像性の点から、10万以下が好ましく、75000以下がより好ましく、50000以下がさらに好ましい。 The molecular weight of the copolymer of the monomer (V) and the monomer (IV) is preferably 1000 or more, more preferably 3000 or more, and further preferably 5000 or more in terms of the weight average molecular weight Mw. If Mw is less than 1000, tack may remain in the coating film before photocuring, and physical properties, particularly heat resistance and mechanical strength of the cured product after photocuring may be insufficient. The upper limit of Mw is preferably 100,000 or less, more preferably 75,000 or less, and even more preferably 50000 or less from the viewpoint of handleability and alkali developability.
上記した第2の製造方法を採用する場合は、上記と同様にして、単量体(I)と単量体(IV)とを共重合した後、上記した好適付加当量数および条件でラクトンの開環付加反応を行えばよい。この場合も、単量体(I)と単量体(IV)から得られる共重合体のMwは、上記範囲に調整することが好ましい。 In the case of adopting the second production method described above, the monomer (I) and the monomer (IV) are copolymerized in the same manner as described above, and then the lactone is added under the above-mentioned preferred addition equivalent number and conditions. A ring-opening addition reaction may be performed. Also in this case, it is preferable to adjust Mw of the copolymer obtained from monomer (I) and monomer (IV) to the said range.
上記第1の製造方法でも、第2の製造方法でも、鎖延長されたカルボキシル基を有する共重合体が得られたら、この共重合体に単量体(III)を反応させて、共重合体にラジカル重合性を付与するためのラジカル重合性二重結合導入反応を行う。この反応は、単量体(III)の二重結合を重合させることなく、ラジカル重合性共重合体(A)を得るため、鎖延長されたカルボキシル基を有する共重合体を得た後に行う必要がある。二重結合導入反応は、上記共重合体の鎖延長されたカルボキシル基と、単量体(III)の官能基との反応であり、希釈剤の存在下または非存在下、メチルハイドロキノンや酸素等の重合禁止剤と、トリエチルアミン等の3級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、2−エチル−4−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等のリン化合物、金属の有機酸塩および無機酸塩、キレート化合物等の反応触媒の共存下で、通常80〜130℃程度で行うことができる。
また更なる、本発明のラジカル重合性共重合体(A)の好適な製造方法について説明する。採用可能な製造方法は、水酸基を有していて主鎖を構成することのできる単量体(II)に酸無水物でハーフエステル化を行った後、重合を行い、次いで、単量体(III)による変性を行う第1の製造方法と、共重合体を先に製造してから、ハーフエステル化や単量体(III)による変性を行う第2の方法がある。
When a copolymer having a chain-extended carboxyl group is obtained by either the first production method or the second production method, the copolymer is reacted with the monomer (III). A radical polymerizable double bond introduction reaction is performed for imparting radical polymerizability to. This reaction must be performed after obtaining a copolymer having a chain-extended carboxyl group in order to obtain a radically polymerizable copolymer (A) without polymerizing the double bond of the monomer (III). There is. The double bond introduction reaction is a reaction between the chain-extended carboxyl group of the copolymer and the functional group of the monomer (III). In the presence or absence of a diluent, methyl hydroquinone, oxygen, etc. Polymerization inhibitors, tertiary amines such as triethylamine, quaternary ammonium salts such as triethylbenzylammonium chloride, imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole, phosphorus compounds such as triphenylphosphine, metal organic acid salts In the presence of a reaction catalyst such as an inorganic acid salt or a chelate compound, the reaction can usually be performed at about 80 to 130 ° C.
Furthermore, the suitable manufacturing method of the radically polymerizable copolymer (A) of this invention is demonstrated. The production method that can be adopted is that the monomer (II) having a hydroxyl group and constituting the main chain is half-esterified with an acid anhydride, polymerized, and then the monomer ( There are a first production method in which the modification by III) is carried out and a second method in which the copolymer is first produced and then half-esterification or modification by the monomer (III) is carried out.
水酸基を有していて主鎖を構成することのできる単量体(II)(好適には、(2−ヒドロキシエチルアクリレート)に、ハーフエステル化反応させるには、希釈剤の存在下または非存在下で、70〜170℃で両者を反応させればよい。ハーフエステル化反応には、ハイドロキノン、モノメチルエーテルハイドロキノン、酸素等の重合禁止剤の存在下で、無触媒で、あるいは三級アミン、三級ホスフィン、塩化リチウム、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩等の反応触媒の共存下、50〜130℃で行うことが好ましい。 Monomer (II) having a hydroxyl group and constituting the main chain (preferably, (2-hydroxyethyl acrylate) is subjected to a half esterification reaction in the presence or absence of a diluent. In the half esterification reaction, in the presence of a polymerization inhibitor such as hydroquinone, monomethyl ether hydroquinone, oxygen, etc., no catalyst, or tertiary amine, The reaction is preferably carried out at 50 to 130 ° C. in the presence of a reaction catalyst such as quaternary phosphine, lithium chloride, quaternary ammonium salt or quaternary phosphonium salt.
第1の製造方法においては、最終的に得られるラジカル重合性共重合体(A)中の鎖延長されたカルボキシル基の量は、共重合時の酸無水物付加後の単量体使用量で調整できるため、上記単量体(II)に対する酸無水物の付加反応は、単量体(II)の全てに酸無水物が付加するように反応させればよい。ただし、化学反応の常で、反応生成物中に、酸無水物が付加していないカルボキシル基を有する単量体が混在しても構わない。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、単量体(II)に酸無水物を付加反応させて得られた反応生成物を単量体(VI)とする。単量体(II)に酸無水物を付加反応させた単量体(VI)は、例えば、「ライトアクリレートHOA−MS」(2−アクリロイロキシエチルコハク酸;共栄社化学株式会社製)として入手することもできる。 In the first production method, the amount of chain-extended carboxyl groups in the finally obtained radical polymerizable copolymer (A) is the amount of monomer used after addition of acid anhydride at the time of copolymerization. Since it can be adjusted, the addition reaction of the acid anhydride to the monomer (II) may be performed so that the acid anhydride is added to all of the monomer (II). However, in the usual chemical reaction, a monomer having a carboxyl group to which an acid anhydride is not added may be mixed in the reaction product. In the following description, for convenience of description, a reaction product obtained by addition reaction of an acid anhydride with monomer (II) is referred to as monomer (VI). Monomer (VI) obtained by addition reaction of acid anhydride with monomer (II) is obtained, for example, as “light acrylate HOA-MS” (2-acryloyloxyethyl succinic acid; manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) You can also
続いて、重合反応を行うが、条件に関しては前記に記したとおりである。 Subsequently, a polymerization reaction is performed, and the conditions are as described above.
本発明のラジカル重合性共重合体(A)は、Tg(ガラス転移温度)が20℃以下であることが好ましく、上記単量体の種類、量を適宜選択すればよい。Tgを20℃以下とすることで、充分な柔軟性が得られ、基材との密着性が向上することで、現像時の剥がれ、欠けを防止できる。より好ましくは10℃以下、さらに好ましくは0℃以下である。また、Tgの下限は塗膜のタックフリー性、硬化物物性の点から−50℃以上が好ましく、より好ましくは−30℃以上、さらに好ましくは−20℃以上である。 The radically polymerizable copolymer (A) of the present invention preferably has a Tg (glass transition temperature) of 20 ° C. or lower, and the type and amount of the monomer may be appropriately selected. By setting Tg to 20 ° C. or less, sufficient flexibility can be obtained, and adhesion with the base material can be improved to prevent peeling and chipping during development. More preferably, it is 10 degrees C or less, More preferably, it is 0 degrees C or less. Further, the lower limit of Tg is preferably −50 ° C. or higher, more preferably −30 ° C. or higher, and further preferably −20 ° C. or higher, from the viewpoint of tack-free property of the coating film and physical properties of the cured product.
本発明のラジカル重合性共重合体(A)においては、二重結合当量が200〜2000g/当量になるように、二重結合導入反応を行うことが好ましい。二重結合当量は光硬化性や硬化物の物性に関連しており、上記範囲にすることで、耐熱性や強度、可撓性等の物性に優れた硬化物を与えることができる。また、光硬化性とアルカリ現像性が両立するバランスのとれた感光性樹脂が得られる。二重結合当量のより好ましい範囲は、1800g/当量以下であり、さらに好ましくは1500g/当量以下である。 In the radically polymerizable copolymer (A) of the present invention, the double bond introduction reaction is preferably performed so that the double bond equivalent is 200 to 2000 g / equivalent. The double bond equivalent is related to the photocurability and the physical properties of the cured product. By setting the double bond equivalent in the above range, a cured product having excellent physical properties such as heat resistance, strength, and flexibility can be provided. In addition, a well-balanced photosensitive resin in which photocurability and alkali developability are compatible can be obtained. A more preferable range of the double bond equivalent is 1800 g / equivalent or less, and further preferably 1500 g / equivalent or less.
上記した好適な二重結合当量範囲になるように二重結合導入反応を行うと、単量体(V)または単量体(II)、および単量体(VI)のユニットは、カルボキシル基が消失して二重結合が導入されたユニットと、カルボキシル基を含有するユニットとなる。このとき、ラジカル重合性共重合体(A)の酸価が、10〜200mgKOH/gになるように、単量体(V)または単量体(II)の使用量、および単量体(VI)の使用量と単量体(I)の使用量を決定することが好ましい。酸価が10mgKOH/gより小さいとアルカリ現像性が低下し、200mgKOH/gを超えると硬化物の耐水性が低下するおそれがある。より好ましい酸価は20〜180mgKOH/gであり、さらに好ましくは30〜150mgKOH/gである。本発明のラジカル重合性共重合体(A)は鎖延長されたカルボキシル基を有しているため、従来の感光性樹脂よりも酸価を小さめに設定しても、優れたアルカリ現像性を発揮する。 When the double bond introduction reaction is carried out so as to be within the preferable double bond equivalent range described above, the unit of monomer (V) or monomer (II) and monomer (VI) has a carboxyl group. The unit disappeared and a double bond was introduced, and the unit containing a carboxyl group. At this time, the amount of the monomer (V) or monomer (II) used and the monomer (VI) so that the acid value of the radical polymerizable copolymer (A) is 10 to 200 mgKOH / g. ) And the amount of monomer (I) are preferably determined. If the acid value is less than 10 mgKOH / g, the alkali developability is lowered, and if it exceeds 200 mgKOH / g, the water resistance of the cured product may be lowered. The acid value is more preferably 20 to 180 mgKOH / g, and further preferably 30 to 150 mgKOH / g. Since the radically polymerizable copolymer (A) of the present invention has a chain-extended carboxyl group, it exhibits excellent alkali developability even when the acid value is set lower than that of a conventional photosensitive resin. To do.
単量体(III)の使用量は、単量体(III)で変性する前の共重合体が有するカルボキシル基1当量に対し0.01〜0.99当量の範囲で、かつ、得られるラジカル重合性共重合体(A)の二重結合当量と酸価が上記好適範囲になるように決定することが好ましい。なお、本発明のラジカル重合性共重合体(A)のMwの好適範囲は、上記二重結合導入反応前の共重合体、Mwの好適範囲と同様である。 The amount of the monomer (III) used is in the range of 0.01 to 0.99 equivalents relative to 1 equivalent of the carboxyl group of the copolymer before modification with the monomer (III), and the resulting radicals It is preferable that the double bond equivalent and the acid value of the polymerizable copolymer (A) are determined so as to be in the preferable range. In addition, the suitable range of Mw of the radically polymerizable copolymer (A) of the present invention is the same as the preferred range of the copolymer and Mw before the double bond introduction reaction.
本発明のラジカル重合性共重合体(A)はカラーフィルタ用感光性樹脂組成物に好適に用いることができる。通常、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物は本発明のラジカル重合性共重合体(A)以外に光重合開始剤や着色剤を含有する。
〈光重合開始剤(B)〉
本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、光重合開始剤(B)も必須成分である。次に光重合開始剤(B)について説明する。
The radically polymerizable copolymer (A) of the present invention can be suitably used for a photosensitive resin composition for a color filter. Usually, the photosensitive resin composition for a color filter contains a photopolymerization initiator and a colorant in addition to the radical polymerizable copolymer (A) of the present invention.
<Photopolymerization initiator (B)>
In the photosensitive resin composition for a color filter of the present invention, the photopolymerization initiator (B) is also an essential component. Next, the photopolymerization initiator (B) will be described.
光重合開始剤(B)としては公知のものが使用できる。具体的には、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等のベンゾインとそのアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、4−(1−t−ブチルジオキシ−1−メチルエチル)アセトフェノン等のアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン類;2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等のチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン、4−(1−t−ブチルジオキシ−1−メチルエチル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラキス(t−ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリニル−1−プロパン(「イルガキュア907」;チバ・ジャパン社製)、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−1;アシルホスフィンオキサイド類およびキサントン類等が挙げられる。 A well-known thing can be used as a photoinitiator (B). Specifically, benzoin such as benzoin, benzoin methyl ether, and benzoin ethyl ether and alkyl ethers thereof; acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 4- (1-t- Acetophenones such as butyldioxy-1-methylethyl) acetophenone; anthraquinones such as 2-methylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone; 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4- Thioxanthones such as diisopropylthioxanthone and 2-chlorothioxanthone; Ketals such as acetophenone dimethyl ketal and benzyldimethyl ketal; Benzophenone, 4- (1-t-butyldioxy-1-methyl Benzophenones such as til) benzophenone and 3,3 ′, 4,4′-tetrakis (t-butyldioxycarbonyl) benzophenone; 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinyl-1- Examples include propane (“Irgacure 907”; manufactured by Ciba Japan), 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, acylphosphine oxides, and xanthones.
これらの光重合開始剤(B)は1種または2種以上の混合物として使用され、ラジカル重合性共重合体(A)と、必要により使用されるラジカル重合性化合物(後述する)の合計100質量部に対し、0.5〜30質量部含まれていることが好ましい。光重合開始剤(B)の量が0.5質量部よりも少ない場合には、光照射時間を増やさなければならなかったり、光照射を行っても重合が起こりにくかったりするため、適切な表面硬度が得られなくなる。なお、光重合開始剤を30質量部を超えて配合しても、多量に使用するメリットはない。 These photopolymerization initiators (B) are used as one or a mixture of two or more, and a total of 100 masses of the radical polymerizable copolymer (A) and the radical polymerizable compound (described later) used as necessary. It is preferable that 0.5-30 mass parts is contained with respect to a part. When the amount of the photopolymerization initiator (B) is less than 0.5 parts by mass, it is necessary to increase the light irradiation time or the polymerization is difficult to occur even if light irradiation is performed. Hardness cannot be obtained. In addition, even if it mixes a photoinitiator exceeding 30 mass parts, there is no merit which uses it in large quantities.
〈着色剤(C)〉
本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、着色剤(C)として染顔料を用いる。耐熱性、耐光性の観点から、有機または無機の顔料が好ましく、具体的には、カラーインデックスCI(The Society of Dyers and Colourists 出版)でピグメント(pigment)に分類されている有機化合物等の有機顔料;金属酸化物または複合酸化物等の無機顔料;等が挙げられる。
<Colorant (C)>
The photosensitive resin composition for a color filter of the present invention uses a dye / pigment as the colorant (C). From the viewpoint of heat resistance and light resistance, organic or inorganic pigments are preferable. Specifically, organic pigments such as organic compounds classified as pigments in the color index CI (published by The Society of Dyers and Colorists). And inorganic pigments such as metal oxides or composite oxides.
また、着色剤(C)として染料を用いる場合は、感光性樹脂組成物中に均一に溶解してカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を得ることができる。使用できる染料としては、特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。 Moreover, when using a dye as a coloring agent (C), the photosensitive resin composition for color filters can be obtained by melt | dissolving uniformly in the photosensitive resin composition. The dye that can be used is not particularly limited, and conventionally known dyes for color filters can be used.
これらの着色剤(C)は、1種または2種以上混合して使用され、ラジカル重合性共重合体(A)と、必要により使用されるラジカル重合性化合物(後述する)の合計100質量部に対し、10〜150質量部使用することが好ましい。より好ましくは20〜100質量部である。 These colorants (C) are used alone or as a mixture of two or more thereof, and a total of 100 parts by mass of the radical polymerizable copolymer (A) and the radical polymerizable compound (described later) used as necessary. On the other hand, it is preferable to use 10 to 150 parts by mass. More preferably, it is 20-100 mass parts.
本発明の発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物には、上記ラジカル重合性共重合体(A)以外のラジカル重合性化合物を配合してもよい。ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合性オリゴマーとラジカル重合性モノマーが挙げられる。例えば、ラジカル重合性オリゴマーとしては、不飽和ポリエステル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が使用できる。 You may mix | blend radical polymerizable compounds other than the said radical polymerizable copolymer (A) with the photosensitive resin composition for color filters of this invention. Examples of the radical polymerizable compound include a radical polymerizable oligomer and a radical polymerizable monomer. For example, as the radically polymerizable oligomer, unsaturated polyester, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, or the like can be used.
ラジカル重合性モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルベンゼンホスホネート等の芳香族ビニル系モノマー;酢酸ビニル、アジピン酸ビニル等のビニルエステルモノマー;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)−メチル(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、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、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(メタ)アクリル系モノマー;トリアリルシアヌレート等が使用可能である。これらは、要求特性に応じて適宜選択され、1種または2種以上を用いることができる。 Examples of radically polymerizable monomers include aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, α-chlorostyrene, vinyltoluene, divinylbenzene, diallyl phthalate, and diallylbenzenephosphonate; vinyl ester monomers such as vinyl acetate and vinyl adipate Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, β-hydroxyethyl (meth) acrylate, (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) -methyl (meth) acrylate, (Di) ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) Acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tris (hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate of (meth) acrylic monomer; triallyl cyanurate and the like can be used. These are appropriately selected according to the required characteristics, and one or more can be used.
本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物において、ラジカル重合性共重合体(A)と上記ラジカル重合性化合物を併用する場合は、両者の合計を100質量部としたときに、ラジカル重合性共重合体(A)を15質量部以上、より好ましくは30質量部以上使用することが好ましい。少ないと、ラジカル重合性共重合体(A)に基づく種々の効果が充分に発現しないおそれがある。 In the photosensitive resin composition for a color filter of the present invention, when the radical polymerizable copolymer (A) and the radical polymerizable compound are used in combination, the radical polymerizable copolymer is obtained when the total of both is 100 parts by mass. It is preferable to use 15 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more of the polymer (A). If the amount is small, various effects based on the radical polymerizable copolymer (A) may not be sufficiently exhibited.
本発明の組成物を基材に塗布する際の作業性等の観点から、組成物中に溶媒を配合してもよい。溶媒としては、トルエン、キシレン等の炭化水素類;セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類;セロソルブアセテート、カルビトールアセテート、(ジ)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類;(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等が挙げられる。これらの溶媒は、1種または2種以上を混合して用いることができ、塗布作業時に組成物が最適粘度となるよう適当量使用するとよい。また、溶液重合で得られた共重合体溶液をそのまま、あるいは希釈して、あるいは濃縮して、組成物に利用することもできる。 From the viewpoint of workability when the composition of the present invention is applied to a substrate, a solvent may be blended in the composition. Solvents include hydrocarbons such as toluene and xylene; cellosolves such as cellosolve and butylcellosolve; carbitols such as carbitol and butylcarbitol; cellosolve acetate, carbitol acetate, (di) propylene glycol monomethyl ether acetate, etc. Esters; ketones such as methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketone; (di) ethers such as ethylene glycol dimethyl ether. These solvents can be used singly or in combination of two or more, and may be used in an appropriate amount so that the composition has an optimum viscosity during the coating operation. In addition, the copolymer solution obtained by solution polymerization can be used in the composition as it is, diluted or concentrated.
本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物には、さらに必要に応じて、分散剤、増感剤、重合禁止剤、密着性向上剤、充填剤、可塑剤等の公知の添加剤を添加してもよい。 If necessary, the photosensitive resin composition for color filters of the present invention may be added with known additives such as a dispersant, a sensitizer, a polymerization inhibitor, an adhesion improver, a filler, and a plasticizer. May be.
本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、通常、基材に公知の方法で塗布した後、プリベークを行って溶媒を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光した後、未露光部分をアルカリ水溶液に溶解させてアルカリ現像を行う。次いで、必要に応じて洗浄した後、ポストベークを行う。このように、組成物の塗布、プリベーク、露光、現像処理、ポストベークを経て、所定のパターンが形成される。 The photosensitive resin composition for a color filter of the present invention is usually applied to a substrate by a known method and then pre-baked to evaporate the solvent to form a coating film. Subsequently, after exposing this coating film through a photomask, an unexposed portion is dissolved in an alkaline aqueous solution to perform alkali development. Next, after washing as necessary, post-baking is performed. Thus, a predetermined pattern is formed through application of the composition, pre-baking, exposure, development processing, and post-baking.
現像に使用可能なアルカリの具体例としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;アンモニア;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジメチルプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレンイミン等の水溶性有機アミン類が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。特に、本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、これまで説明したように、主鎖から離間した位置にカルボキシル基を有するラジカル重合性共重合体(A)を含んでいるので、炭酸ナトリウム等の弱アルカリであってもアルカリ現像が可能である。 Specific examples of alkalis that can be used for development include alkali metal compounds such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal compounds such as calcium hydroxide; ammonia; monomethylamine and dimethylamine Water-soluble organic amines such as trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monopropylamine, dimethylpropylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, dimethylaminoethyl methacrylate, polyethyleneimine, These 1 type (s) or 2 or more types can be used. In particular, the photosensitive resin composition for a color filter of the present invention contains a radical polymerizable copolymer (A) having a carboxyl group at a position away from the main chain as described above. Alkali development is possible even with a weak alkali such as.
以下、実施例により本発明を説明するが、これらは単なる例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例および比較例中の評価は次のようにして行った。また、例中の部および%は質量基準である。
<重量平均分子量>
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液としてHLC−8220GPC(東ソー社製)、カラム TSKgel SuperHZM−M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて重量平均分子量を測定した。
<固形分>
重合体溶液をアルミカップに約1gはかり取り、アセトン約3gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、熱風乾燥機(エスペック株式会社製、商品名:PHH−101)を用い、真空下160℃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、重合体溶液の固形分を計算した。
<酸価>
樹脂溶液3gを精秤し、アセトン90g/水10g混合溶媒に溶解し、チモールブルーを指示薬として、0.1規定のKOH水溶液を滴定液として用いて、自動滴定装置(平沼産業社製、商品名:COM−555)により、重合体溶液の酸価を測定し、溶液の酸価と溶液の固形分から固形分1g当たりの酸価を求めた。
<ガラス転移温度(Tg)>
共重合体溶液をガラス基盤に塗布し、50℃、減圧下にて24時間乾燥後、アセトンに再溶解させ、再度50℃、減圧下にて24時間乾燥することにより揮発成分を除去して得られた固形分についてDSC(示差走査熱量計法、測定機器:セイコーDSC6200)を用いて、窒素気流下、昇温速度10℃/minでJIS−K7121に準拠し測定した。
<可とう性>
10cm角のガラス基板上に固定したPETフィルム上に、透明レジスト組成物をスピンコータにより、塗布、乾燥し、乾燥膜厚1.0μmの塗布膜を形成した。この塗布膜を100℃で3分間加熱した。加熱後、塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置して2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製型番TME−150RNS)によって50mJ/cm2の強度(365nm照度換算)で紫外線を照射した。その後塗布膜を230℃で30分間過熱し、冷却後その得られたPETフィルムを直径10mmの鉄の棒にあて90度折り曲げクラックの状態を観察し、下記のように評価した。
○:全くクラック発生せず
△:少しクラック
×:全体的にクラック
<ネガ型レジストの現像性>
10cm角のガラス基板上に、透明レジスト組成物をスピンコータにより、塗布、乾燥し、乾燥膜厚1.0μmの塗布膜を形成した。この塗布膜を100℃で3分間加熱した。加熱後、塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置して2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナ(TOPCON社製型番TME−150RNS)によって50mJ/cm2の強度(365nm照度換算)で紫外線を照射した。
紫外線照射後、塗布膜に0.1%の水酸化カリウム水溶液をスピン現像機にて散布し、未露光部を溶解、除去し、残った露光部を純水で20秒間水洗することにより現像した。そして、得られた膜の現像性をレーザー顕微鏡によりパターンの形状を観察し、現像時間におけるパターンの欠損の有無を観察し、下記のように評価した。
◎:溶解欠損無し
○:欠損部1割未満
△:欠損部5割未満
<残膜性>
上記ネガ型レジストの現像性評価と同様に、塗布、紫外線照射、現像まで行い、得られた膜を乾燥させ、現像前の膜圧に対する、現像後の膜圧の比を百分率で表し、残膜率とした。これにより、レジストとして用いたときの残膜(耐性)の程度がわかり、数値が高いほど残膜性が良好であることを示す。
(実施例1−1)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)450部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 12部、ブチルアクリレート 85部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA) 53部、M−5300(アロニックス(登録商標)M−5300(ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート;n≒2;東亞合成社製) 80部、PGME 46部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)5部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 2部、PGME 38部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル22部、触媒としてトリエチルアミン0.8部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)0.4部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量1687g/当量の樹脂溶液1を得た。
得られた樹脂溶液1について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は8,500、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は31.6%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は34mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgはー37.1℃であった。
(実施例1−2)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA 839部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 21部、ブチルアクリレート 159部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA) 99部、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸(ライトアクリレートHOA−HH 共栄社化学株式会社製) 150部、PGMEA 86部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)9部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 4部、PGMEA 75部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル45部、触媒としてトリエチルアミン1.4部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)0.7部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量1524g/当量の樹脂溶液2を得た。
得られた樹脂溶液2について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は16,500、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は31.8%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は41mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgはー16.3℃であった。
(実施例1−3)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA 1022部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 25部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA) 50部、M―5300(東亜合成株式会社製) 425部、PGME 100部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)10部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 15部、PGME 45部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル166部、触媒としてトリエチルアミン2部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)1部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量592g/当量の樹脂溶液3を得た。
得られた樹脂溶液3について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は8,100、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は34.9%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は35mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgはー43.6℃であった。
(実施例1−4)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)566部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 15部、アクリル酸 135部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)80部、M―5300(東亜合成株式会社製) 60部、PGME 40部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)6部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 6部、PGME 70部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル205部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)250、触媒としてトリエチルアミン1.5部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)0.8部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量359g/当量の樹脂溶液4を得た。
得られた樹脂溶液4について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は15,700、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は32.3%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は87mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgはー7.5℃であった。
(実施例1−5)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA 504部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 14部、アクリル酸 33部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA) 27部、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸(ライトアクリレートHOA−HH 共栄社化学株式会社製) 200部、PGMEA 55部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)5部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 7部、PGMEA 80部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル87部、触媒としてトリエチルアミン1.1部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)0.5部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、12時間反応を継続することで二重結合当量589g/当量の樹脂溶液5を得た。
得られた樹脂溶液5について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は12,000、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は 36.8%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は92mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgはー5.5℃であった。
(比較例1−1)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)485部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 12部、アクリル酸 200部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA) 44部、PGME 45部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)4部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン 18部、PGME 50部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル319部、PGME481部、触媒としてトリエチルアミン1.7部、重合禁止剤として2,2‘−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名「アンテージW400」、川口化学工業社製)0.9部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量267g/当量の樹脂溶液6を得た。
得られた樹脂溶液6について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は8,700、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は34、5%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は66mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgは−8.5℃であった。
(比較例1−2)
反応槽としての冷却管付きセパラブルフラスコに、PGMEA 602部、PGME 258部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド 80部、アクリル酸 195部、PGMEA 224部、PGME 96部、パーブチルO(商品名、重合開始剤、日本油脂社製)11部、滴下系2としてビニルトルエン 258部、滴下系3として、n−ドデシルメルカプタン 16部、PGMEA 45部、PGME 19部をそれぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後30分90℃を保持した後、温度を115℃まで昇温し、1.5時間重合を継続した。
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル263部、触媒としてトリエチルアミン2.4部、重合禁止剤としてアンテージW400 1.2部を追加し、窒素、酸素混合ガス(酸素濃度7%)をバブリングしながら110℃、14時間反応を継続することで二重結合当量432g/当量の樹脂溶液7を得た。
得られた樹脂溶液7について各種物性を測定したところ、重量平均分子量は13,600、真空下160℃にて乾燥させて得られた固形分濃度は35.7%、滴定法により求めた固形分当たりの酸価は80mgKOH/gであった。またDSCを用いて求めた樹脂のTgは22.8℃であった。
<感光性樹脂組成物の調整>
樹脂溶液1 2.5部、PGMEA 2.8部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 0.8部、光重合開始剤としてイルガキュア369(チバガイギ社製)0.04部を混合することで感光性樹脂組成物1を得た。
樹脂溶液1〜7すべてについて固形分濃度35%となるように上記の操作にて感光性樹脂組成物1〜7を得た。
<感光性樹脂組成物の現像性及び表面平滑性の評価>
(実施例2−1)
得られた感光性樹脂組成物1を、ガラス基板上、およびガラス基板上に固定したPETフィルムにスピンコートし、100℃で3分間乾燥し、塗膜を形成した。
得られた塗膜を、UV露光装置(Topcon社製 TME−150RNS)にて、ライン幅15μmのラインアンドスペースのフォトマスクを介し、50mJ/cm2のUV光を露光し、その後塗膜を230℃30分過熱し、可とう性、ネガ型レジストの現像性、残膜性の試験を行った。
実施例1−1〜1−5及び比較例1−1〜1−2における各成分の使用量、及び、得られた重合体の分析結果を表1に示した。
また、実施例2−1〜2−5及び比較例2−1〜2−2における評価結果を表2に示した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, these are only illustrations and this invention is not limited to this. The evaluation in Examples and Comparative Examples was performed as follows. Moreover, the part and% in an example are a mass reference | standard.
<Weight average molecular weight>
Weight average molecular weight was measured by a GPC (gel permeation chromatography) method using HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corp.) and column TSKgel SuperHZM-M (manufactured by Tosoh Corp.) using polystyrene as a standard substance and tetrahydrofuran as an eluent.
<Solid content>
About 1 g of the polymer solution was weighed into an aluminum cup, dissolved by adding about 3 g of acetone, and then naturally dried at room temperature. Then, using a hot air dryer (trade name: PHH-101, manufactured by ESPEC CORP.), It was dried in a vacuum at 160 ° C. for 3 hours, then allowed to cool in a desiccator, and the weight was measured. From the weight loss, the solid content of the polymer solution was calculated.
<Acid value>
3 g of the resin solution is precisely weighed and dissolved in a mixed solvent of 90 g of acetone / 10 g of water, and an automatic titration apparatus (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd., trade name) using thymol blue as an indicator and 0.1 N KOH aqueous solution as a titrant. : COM-555), the acid value of the polymer solution was measured, and the acid value per gram of the solid content was determined from the acid value of the solution and the solid content of the solution.
<Glass transition temperature (Tg)>
The copolymer solution is applied to a glass substrate, dried at 50 ° C. under reduced pressure for 24 hours, redissolved in acetone, and again dried at 50 ° C. under reduced pressure for 24 hours to remove volatile components. About the obtained solid content, it measured based on JIS-K7121 by DSC (differential scanning calorimeter method, measuring instrument: Seiko DSC6200) under nitrogen stream at the temperature increase rate of 10 degree-C / min.
<Flexibility>
On a PET film fixed on a 10 cm square glass substrate, the transparent resist composition was applied and dried by a spin coater to form a coating film having a dry film thickness of 1.0 μm. This coating film was heated at 100 ° C. for 3 minutes. After heating, a photomask was placed at a distance of 100 μm from the coating film and a UV aligner (model number TME-150RNS manufactured by TOPCON Co., Ltd.) equipped with a 2.0 kW ultra-high pressure mercury lamp at an intensity of 50 mJ / cm 2 (365 nm illuminance conversion). Irradiated with ultraviolet rays. Thereafter, the coating film was heated at 230 ° C. for 30 minutes, and after cooling, the obtained PET film was applied to an iron rod having a diameter of 10 mm, and the state of bending cracks was observed, and evaluated as follows.
○: No cracks occurred △: Some cracks ×: Overall cracks
<Developability of negative resist>
On a 10 cm square glass substrate, the transparent resist composition was applied and dried by a spin coater to form a coating film having a dry film thickness of 1.0 μm. This coating film was heated at 100 ° C. for 3 minutes. After heating, a photomask was placed at a distance of 100 μm from the coating film and a UV aligner (model number TME-150RNS manufactured by TOPCON Co., Ltd.) equipped with a 2.0 kW ultra-high pressure mercury lamp at an intensity of 50 mJ / cm 2 (365 nm illuminance conversion). Irradiated with ultraviolet rays.
After irradiation with ultraviolet rays, a 0.1% potassium hydroxide aqueous solution was sprayed on the coating film with a spin developer to dissolve and remove unexposed portions, and the remaining exposed portions were developed by washing with pure water for 20 seconds. . Then, the developability of the obtained film was evaluated by observing the shape of the pattern with a laser microscope, observing the presence or absence of pattern defects during the development time, and evaluating as follows.
◎: No dissolution defect ○: Less than 10% defect part Δ: Less than 50% defect part <Residual film property>
Similar to the developability evaluation of the negative resist, coating, ultraviolet irradiation, and development are performed, the resulting film is dried, and the ratio of the film pressure after development to the film pressure before development is expressed as a percentage. Rate. Thereby, the degree of the remaining film (resistance) when used as a resist is understood, and the higher the numerical value, the better the remaining film property.
(Example 1-1)
A separable flask with a cooling tube as a reaction vessel was charged with 450 parts of propylene glycol monomethyl ether (PGME) and heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 12 parts of benzyl maleimide and 85 parts of butyl acrylate were added as the dropping system 1. , 53 parts of cyclohexyl methacrylate (CHMA), M-5300 (Aronix (registered trademark) M-5300 (ω-carboxy-polycaprolactone monoacrylate; n≈2; manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 80 parts, 46 parts of PGME, perbutyl O ( (Product name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation) 5 parts, 2 parts of n-dodecyl mercaptan and 38 parts of PGME were continuously supplied as dropping system 3 over 3 hours, and then maintained at 90 ° C. for 30 minutes. The temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Next, 22 parts of glycidyl methacrylate, 0.8 parts of triethylamine as a catalyst, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name “ANTAGE W400”, Kawaguchi, Resin solution 1 having a double bond equivalent of 1687 g / equivalent by adding 0.4 parts and continuing the reaction at 110 ° C. for 14 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration: 7%). Got.
When various physical properties of the obtained resin solution 1 were measured, the weight average molecular weight was 8,500, the solid concentration obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 31.6%, and the solid content determined by the titration method The acid value per unit was 34 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −37.1 ° C.
(Example 1-2)
In a separable flask with a cooling tube as a reaction vessel, 839 parts of PGMEA was charged and heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 21 parts of benzyl maleimide, 159 parts of butyl acrylate, and cyclohexyl methacrylate (CHMA) were added as the dropping system 1. 99 parts, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid (light acrylate HOA-HH manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 150 parts, PGMEA 86 parts, perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation), 9 parts, As the dropping system 3, 4 parts of n-dodecyl mercaptan and 75 parts of PGMEA were continuously supplied over 3 hours. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Subsequently, 45 parts of glycidyl methacrylate, 1.4 parts of triethylamine as a catalyst, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name “ANTAGE W400”, Kawaguchi, Resin solution 2 with a double bond equivalent of 1524 g / equivalent by adding 0.7 parts and continuing the reaction at 110 ° C. for 14 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration: 7%). Got.
When various physical properties of the obtained resin solution 2 were measured, the weight average molecular weight was 16,500, the solid concentration obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 31.8%, and the solid content determined by the titration method The per acid value was 41 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −16.3 ° C.
(Example 1-3)
In a separable flask with a cooling tube as a reaction tank, 1022 parts of PGMEA was charged and heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 25 parts of benzyl maleimide, 50 parts of cyclohexyl methacrylate (CHMA), M— 5300 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) 425 parts, PGME 100 parts, perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) 10 parts, dropping system 3 as n-dodecyl mercaptan 15 parts, PGME 45 parts 3 Feeded continuously over time. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Next, 166 parts of glycidyl methacrylate, 2 parts of triethylamine as a catalyst, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name “ANTAGE W400”, Kawaguchi Chemical Industries, Ltd.) 1 part) was added, and the reaction was continued at 110 ° C. for 14 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration: 7%) to obtain a resin solution 3 having a double bond equivalent of 592 g / equivalent.
When various physical properties of the obtained resin solution 3 were measured, the weight average molecular weight was 8,100, the solid concentration obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 34.9%, and the solid content determined by the titration method The acid value per unit was 35 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −43.6 ° C.
(Example 1-4)
A separable flask with a cooling tube as a reaction vessel was charged with 566 parts of propylene glycol monomethyl ether (PGME), heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then added as a dropping system 1 with 15 parts of benzylmaleimide and 135 parts of acrylic acid. , 80 parts of cyclohexyl methacrylate (CHMA), 60 parts of M-5300 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), 40 parts of PGME, 6 parts of perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation), n-dropping system 3 6 parts of dodecyl mercaptan and 70 parts of PGME were each continuously fed over 3 hours. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Subsequently, 205 parts of glycidyl methacrylate, 250 parts of propylene glycol monomethyl ether (PGME), 1.5 parts of triethylamine as a catalyst, and 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol) as a polymerization inhibitor were added to this reaction liquid. (Product name “ANTAGE W400”, manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) 0.8 parts are added, and the reaction is continued at 110 ° C. for 14 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration 7%). A resin solution 4 having a binding equivalent of 359 g / equivalent was obtained.
When various physical properties of the obtained resin solution 4 were measured, the weight average molecular weight was 15,700, the solid content concentration obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 32.3%, and the solid content determined by the titration method The per acid value was 87 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −7.5 ° C.
(Example 1-5)
In a separable flask equipped with a cooling tube as a reaction vessel, 504 parts of PGMEA were charged and heated to 90 ° C. under a nitrogen atmosphere. Then, 14 parts of benzylmaleimide, 33 parts of acrylic acid, and cyclohexyl methacrylate (CHMA) were added as the dropping system 1. 27 parts, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid (light acrylate HOA-HH manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 200 parts, PGMEA 55 parts, perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation), 5 parts, As dripping system 3, 7 parts of n-dodecyl mercaptan and 80 parts of PGMEA were continuously supplied over 3 hours. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Subsequently, 87 parts of glycidyl methacrylate, 1.1 parts of triethylamine as a catalyst, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name “ANTAGE W400”, Kawaguchi, (Chemical Industry Co., Ltd.) 0.5 parts was added, and the reaction was continued at 110 ° C. for 12 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration: 7%), thereby causing a resin solution 5 having an equivalent of 589 g / double bond Got.
When various physical properties of the obtained resin solution 5 were measured, the weight average molecular weight was 12,000, the solid content obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 36.8%, and the solid content determined by the titration method The per acid value was 92 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −5.5 ° C.
(Comparative Example 1-1)
A separable flask with a cooling tube as a reaction vessel was charged with 485 parts of propylene glycol monomethyl ether (PGME) and heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 12 parts of benzylmaleimide and 200 parts of acrylic acid were added as the dropping system 1. , 44 parts of cyclohexyl methacrylate (CHMA), 45 parts of PGME, 4 parts of perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation), 18 parts of n-dodecyl mercaptan and 50 parts of PGME for 3 hours each as the dropping system 3 Continuously. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Subsequently, 319 parts of glycidyl methacrylate, 481 parts of PGME, 1.7 parts of triethylamine as a catalyst, and 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name “ANTAGE W400”) 0.9 parts of Kawaguchi Chemical Co., Ltd.) was added, and the reaction was continued at 110 ° C. for 14 hours while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration: 7%), so that the double bond equivalent of 267 g / equivalent A resin solution 6 was obtained.
When various physical properties of the obtained resin solution 6 were measured, the weight average molecular weight was 8,700, the solid content obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 34, 5%, and the solid content determined by the titration method. The per acid value was 66 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was −8.5 ° C.
(Comparative Example 1-2)
In a separable flask with a cooling tube as a reaction tank, 602 parts of PGMEA and 258 parts of PGME were charged and heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then 80 parts of benzylmaleimide, 195 parts of acrylic acid, and PGMEA were added as the dropping system 1. 224 parts, 96 parts of PGM, 11 parts of perbutyl O (trade name, polymerization initiator, manufactured by NOF Corporation), 258 parts of vinyl toluene as dropping system 2, 16 parts of n-dodecyl mercaptan, 45 parts of PGMEA, 19 parts of PGME were continuously fed over 3 hours each. Then, after maintaining at 90 ° C. for 30 minutes, the temperature was raised to 115 ° C. and polymerization was continued for 1.5 hours.
Next, 263 parts of glycidyl methacrylate, 2.4 parts of triethylamine as a catalyst, and 1.2 parts of Antage W400 as a polymerization inhibitor were added to this reaction liquid, and 110% while bubbling nitrogen and oxygen mixed gas (oxygen concentration 7%). The resin solution 7 having a double bond equivalent of 432 g / equivalent was obtained by continuing the reaction at ° C for 14 hours.
When various physical properties of the obtained resin solution 7 were measured, the weight average molecular weight was 13,600, the solid concentration obtained by drying at 160 ° C. under vacuum was 35.7%, and the solid content determined by the titration method The per acid value was 80 mgKOH / g. The Tg of the resin determined using DSC was 22.8 ° C.
<Adjustment of photosensitive resin composition>
Photosensitive resin composition by mixing 2.5 parts of resin solution 1, 2.8 parts of PGMEA, 0.8 part of dipentaerythritol pentaacrylate, and 0.04 part of Irgacure 369 (manufactured by Ciba-Gaigi) as a photopolymerization initiator. 1 was obtained.
The photosensitive resin compositions 1-7 were obtained by said operation so that it might become 35% of solid content concentration about all the resin solutions 1-7.
<Evaluation of developability and surface smoothness of photosensitive resin composition>
(Example 2-1)
The obtained photosensitive resin composition 1 was spin-coated on a glass substrate and a PET film fixed on the glass substrate, and dried at 100 ° C. for 3 minutes to form a coating film.
The obtained coating film was exposed to 50 mJ / cm 2 of UV light through a line-and-space photomask having a line width of 15 μm with a UV exposure apparatus (TME-150RNS manufactured by Topcon), and then the coating film was applied to 230 The film was heated at 30 ° C. for 30 minutes and tested for flexibility, developability of the negative resist, and residual film property.
Table 1 shows the amount of each component used in Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-2, and the analysis results of the obtained polymers.
The evaluation results in Examples 2-1 to 2-5 and Comparative Examples 2-1 to 2-2 are shown in Table 2.
表1及び2における略称は以下のとおりである。
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
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
BzMI:ベンジルマレイミド
AA:アクリル酸
BA:アクリル酸ブチル(ブチルアクリレート)
CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル(シクロヘキシルメタクリレート)
M−5300:アロニックス(登録商標)M−5300、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、東亞合成社製
HOAHH:ライトアクリレートHOA−HH、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、共栄社化学株式会社製
PBO:パーブチルO、重合開始剤、日油社製
Vt:ビニルトルエン
n−DM:n−ドデシルメルカプタン
GMA:メタクリル酸グリシジル(グリシジルメタクリレート)
TEA:トリエチルアミン
W400:アンテージW400、商品名、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール、川口化学工業社製
製品Mw:最終的に得られた共重合体の分子量
NV:固形分濃度
AV:酸価
Tg:ガラス転移温度
当量:二重結合当量
Abbreviations in Tables 1 and 2 are as follows.
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate PGME: Propylene glycol monomethyl ether BzMI: Benzylmaleimide AA: Acrylic acid BA: Butyl acrylate (butyl acrylate)
CHMA: cyclohexyl methacrylate (cyclohexyl methacrylate)
M-5300: Aronix (registered trademark) M-5300, ω-carboxy-polycaprolactone monoacrylate, manufactured by Toagosei Co., Ltd. HOAHH: Light acrylate HOA-HH, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. PBO: perbutyl O, polymerization initiator, NOF Vt: vinyl toluene n-DM: n-dodecyl mercaptan GMA: glycidyl methacrylate (glycidyl methacrylate)
TEA: Triethylamine W400: Antage W400, trade name, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol, product manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd. Mw: molecular weight of the finally obtained copolymer NV: solid Partial concentration AV: Acid value Tg: Glass transition temperature equivalent: Double bond equivalent
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