JP6428393B2 - 感放射線性組成物、硬化膜、表示素子及び着色剤分散液 - Google Patents

感放射線性組成物、硬化膜、表示素子及び着色剤分散液 Download PDF

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Description

本発明は、感放射線性組成物、硬化膜及び表示素子に関わり、より詳しくは、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示素子、固体撮像素子、有機EL表示素子、電子ペーパー等に用いられる硬化膜の形成に用いられる感放射線性組成物、当該感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜、及び当該硬化膜を具備する表示素子に関する。
着色感放射線性組成物を用いてカラーフィルタを製造するに当たっては、基板上に、顔料分散型の着色感放射線性組成物を塗布して乾燥したのち、乾燥塗膜を所望のパターン形状に放射線を照射(以下、「露光」という。)し、現像することにより、各色の画素を得る方法(例えば、特許文献1〜2参照。)が知られている。また、カーボンブラックを分散させた光重合性組成物を利用してブラックマトリックスを形成する方法(例えば、特許文献3参照。)も知られている。さらに、顔料分散型の着色樹脂組成物を用いてインクジェット方式により各色の画素を得る方法(例えば、特許文献4参照。)も知られている。
そして、近年におけるカラーフィルタの技術分野においては、形成された硬化膜及び該硬化膜の形成に用いられる組成物に対する要求性能がますます厳しくなっており、例えば耐溶剤性の側面からは、オキシラニル基やオキセタニル基を有する重合体を含む組成物が、耐溶剤性の良好な硬化膜を形成できる材料として提案されている(例えば、特許文献5〜8参照。)。
特開平2−144502号公報 特開平3−53201号公報 特開平6−35188号公報 特開2000−310706号公報 特開2007−052147号公報 特開2007−333847号公報 特開2010−009033号公報 特開2010−262259号公報
しかしながら、特許文献5〜8に記載の感放射線性組成物は、耐溶剤性の面で必ずしも満足いくものではなく、また感放射線性組成物の保存安定性が悪いという問題もある。したがって、本発明の課題は、保存安定性が良好であり、かつ耐溶剤性にも優れた硬化膜を形成することができる感放射線性組成物を提供することにある。
かかる実情に鑑み、本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、オキシラニル基とオキセタニル基を特定の割合に制御した重合体を含む感放射線性組成物を用いることによって、驚くべき事に、硬化膜の耐溶剤性が極めて向上し、また保存安定性にも優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、(A)下記の重合体(A1)、重合体(A2)及び重合体(A3)よりなる群から選ばれる重合体であって、重合体(A1)、又は重合体(A2)及び重合体(A3)の組み合わせである重合体、
重合体(A1):オキシラニル基及びオキセタニル基を有する重合体
重合体(A2):オキシラニル基を有する重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)
重合体(A3):オキセタニル基を有する重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)
(B)重合性化合物、及び
(C)感放射線性重合開始剤
を含み、
前記(A)重合体中のオキシラニル基(oxi)と、オキセタニル基(oxe)との割合が、モル比(oxi/oxe)で3/97〜50/50である、感放射線性組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜、並びに当該硬化膜を具備する表示素子を提供するものである。ここで、「硬化膜」とは、表示素子や固体撮像素子に用いられる各色画素、保護膜、ブラックマトリックス、スペーサー、絶縁膜等を意味する。
本発明の組成物は保存安定性が良好であり、かつ耐溶剤性にも優れた硬化膜を形成することができる。
したがって、本発明の感放射線性組成物は、カラー液晶表示素子、固体撮像素子の色分解用カラーフィルタ、有機EL表示素子用カラーフィルタ、電子ペーパー用カラーフィルタを始めとする各種のカラーフィルタの作製に極めて好適に使用することができる。また、保護膜材料やスペーサー材料、絶縁膜材料としても極めて有用である。
以下、本発明について詳細に説明する。
感放射線性組成物
以下、本発明の感放射線性組成物の構成成分について詳細に説明する。
−(A)重合体−
本発明における(A)成分は、露光及び/又はポストベーク工程の際に架橋反応し、塗膜の硬化性を高める成分である。
本発明の感放射線性組成物は、(A)成分として、下記の重合体(A1)、重合体(A2)及び重合体(A3)のうち、重合体(A1)、あるいは重合体(A2)及び重合体(A3)の組み合わせを必須として含有するものである。(A)成分として、重合体(A1)、あるいは重合体(A2)及び重合体(A3)の組み合わせが含まれていれば、これら以外の重合体を重合体(A1)、重合体(A2)及び重合体(A3)の中から適宜選択して含有させることができる。例えば、(A)成分として、重合体(A1)を使用する場合、重合体(A1)に加え、重合体(A2)及び重合体(A3)から選ばれる少なくとも1種を含有することができる。(A)成分としては、重合体(A1)を少なくとも含むことが、耐溶剤性の観点から好ましい。
重合体(A1):オキシラニル基及びオキセタニル基を有する重合体。
重合体(A2):オキシラニル基を有する重合体(但し、重合体(A1)を除く)。
重合体(A3):オキセタニル基を有する重合体(但し、重合体(A1)を除く)。
そして、本発明者らは鋭意検討の結果、(A)重合体中のオキシラニル基と、オキセタニル基との割合を所定の範囲内に制御することにより、驚くべきことに、保存安定性に優れるとともに、極めて耐溶剤性に優れた硬化膜を形成することができることを見出した。
すなわち、(A)重合体中のオキシラニル基(oxi)と、オキセタニル基(oxe)との割合は、モル比(oxi/oxe)で3/97〜50/50であるが、より一層の耐溶剤性の向上の観点から、4/96〜30/70が好ましく、5/95〜23/77がより好ましく、6/94〜20/80が更に好ましく、7/93〜16/84が特に好ましい。
前記重合体(A1)としては、例えば、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)及びオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の共重合体であることができ、前記重合体(A2)としては、例えば、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)を含む単量体の重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)であることができ、前記重合体(A3)としては、例えば、オキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)であることができる。
この場合、(A)重合体中のオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の含有量woxiと、オキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の含有量woxeとの質量比(woxi/woxe)は3/97〜50/50であることが好ましく、更に耐溶剤性を高める観点から、4/96〜40/60が好ましく、5/95〜28/72がより好ましく、6/94〜21/79が更に好ましく、7/93〜16/84が特に好ましい。
ここで、モル比(oxi/oxe)とは、(A)成分を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合であり、また質量比(woxi/woxe)とは、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiと、オキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合である。例えば、(A)成分として重合体(A1)に加え、重合体(A2)及び重合体(A3)から選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する場合、モル比(oxi/oxe)は、重合体(A1)と、重合体(A2)及び重合体(A3)から選ばれる少なくとも1種の重合体とが有する、オキシラニル基(oxi)の総モル数とオキセタニル基(oxe)の総モル数との割合であり、質量比(woxi/woxe)は、重合体(A1)と、重合体(A2)及び重合体(A3)から選ばれる少なくとも1種の重合体とを構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiと、オキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合である。
オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)としては、例えば、
グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、β−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,5−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,6−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,4−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、3,4,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン等のグリシジルエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体;
1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、下記一般式(1)で表される化合物、下記一般式(2)で表される化合物、下記一般式(3)で表される化合物等の炭素―炭素二重結合をエポキシ化した脂環式基を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられる。
Figure 0006428393
〔式(1)において、
1は、水素原子又はメチル基を示し、
1は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
Figure 0006428393
〔式(2)及び式(3)において、
2は、相互に独立に、水素原子又はメチル基を示し、
2は、相互に独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
1及びX2における炭素数1〜6のアルカンジイル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。具体例としては、例えば、メチレン基、エチレン基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基などが挙げられる。中でも、炭素数1〜4のアルカンジイル基が好ましく、炭素数1又は2のアルカンジイル基がより好ましい。
前記炭素数1〜6のアルカンジイル基はヘテロ原子を含んでいても良い。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられ、このようなヘテロ原子を含むアルカンジイル基としては、例えば、(*)−CH2CH2−O−、(*)−CH2−O−CH2−、(*)−CH2CH2−S−、(*)−CH2−S−CH2−、(*)−CH2CH2−NH−、(*)−CH2−NH−CH2−等を挙げることができる。但し(*)は−COO−との結合手を意味する。
式(1)で表される化合物としては、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(商品名サイクロマーM100、ダイセル化学工業(株)製;式(1)においてR1がメチル基、X1がメチレン基である化合物)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(商品名サイクロマーA400、ダイセル化学工業(株)製;式(1)においてR1が水素原子、X1がメチレン基である化合物)を挙げることができる。
式(2)で表される化合物としては、式(2−1)〜(2−8)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006428393
式(3)で表される化合物としては、式(3−1)〜(3−8)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006428393
これらのオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)のうち、グリシジルエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体の中では、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。炭素―炭素二重結合をエポキシ化した脂環式基を有するエチレン性不飽和単量体の中では、式(1)で表される化合物、式(2)で表される化合物、式(3)で表される化合物が好ましい。式(2)で表される化合物の中では、式(2−1)、(2−4)、(2−5)、及び(2−8)で表される化合物がより好ましい。式(3)で表される化合物の中では、式(3−1)、(3−4)、(3−5)、及び(3−8)で表される化合物がより好ましい。
オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
オキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)としては、例えば、下記一般式(4)で表される化合物、下記一般式(5)で表される化合物、下記一般式(6)で表される化合物等を挙げることができる。
Figure 0006428393
〔式(4)において、
11〜R15は、相互に独立に、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換若しくは非置換のアリール基を示し、
1は、単結合、又は1以上のヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
Figure 0006428393
〔式(5)において、
21は、水素原子又はメチル基を示し、
22〜R26は、相互に独立に、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換若しくは非置換のアリール基を示し、
2は、単結合、又は1以上のヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
Figure 0006428393
〔式(6)において、
31は、水素原子又はメチル基を示し、
32〜R36は、相互に独立に、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換若しくは非置換のアリール基を示し、
3は、単結合、又は1以上ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
炭素数1〜6のアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、sec−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基等を挙げることができる。中でも、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が更に好ましい。
アリール基とは、単環〜3環式芳香族炭化水素基をいう。アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜10のアリール基が更に好ましい。具体例としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、アズレニル基、9−フルオレニル基等が挙げることができる。中でも、フェニル基が好ましい。
アルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等を挙げることができる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げられる、中でも、フッ素原子が好ましい。アルコキシ基は、直鎖状でも分岐鎖状でも構わないが、炭素数は1〜6が好ましい。具体例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができる。なお、置換基の位置及び数は任意であり、例えば、置換基としてフッ素原子を有する場合、パーフルオロアルキル基とすることもできる。また、置換基を2以上有する場合、当該置換基は同一でも異なっていてもよい。
炭素数1〜6のアルカンジイル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、具体例としては、前述と同様のものを挙げることができる。中でも、炭素数1〜4のアルカンジイル基が好
ましく、炭素数1又は2のアルカンジイル基がより好ましい。また、炭素数1〜6のアルカンジイル基は1以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、ヘテロ原子としては、前述と同様の酸素原子、硫黄原子、窒素原子等を挙げることができる。1以上のヘテロ原子を含むアルカンジイル基の具体例としては、例えば、前述と同様のものの他、−O−CH2CH2CH2−O−CH2−、−CH2−O−CH2CH2−O−CH2CH2−、−O−CH2CH2CH2−S−CH2−、−CH2−O−CH2CH2−NH−CH2CH2−等を挙げることができる。
式(4)で表される化合物としては、例えば、
3−(ビニルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、3−(ビニルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(ビニルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、3−(ビニルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(ビニルオキシエチル)−2−メチルオキセタン、3−(ビニルオキシエチル)−3−メチルオキセタン、3−(ビニルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、3−(ビニルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、2−(ビニルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(ビニルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、2−(ビニルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、2−(ビニルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、2−(ビニルオキシエチル)−2−メチルオキセタン、2−(ビニルオキシエチル)−3−メチルオキセタン、2−(ビニルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(ビニルオキシエチル)−3−エチルオキセタンの如き(ビニルオキシアルキル)アルキルオキセタンを挙げることができる。
式(5)で表される化合物としては、例えば、
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕オキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕オキセタンの如き(メタ)アクリロイルオキシアルキルオキセタン;
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−メチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−メチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−エチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−メチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−メチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−エチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−エチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−メチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−メチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−メチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−エチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−エチルオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕アルキルオキセタン;
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−フルオロオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2−ジフルオロオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2,4−トリフルオロオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2,4,4−テトラフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−フルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2−ジフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2,4−トリフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2,4,4−テトラフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−ペンタフルオロエチルオキセタン、
2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,3−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3,4−トリフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,4,4−トリフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3,4,4−テトラフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−ペンタフルオロエチルオセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,3−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3,4−トリフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,4,4−トリフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3,4,4−テトラフルオロオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕フルオロオキセタンまたは[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]フルオロアルキルオキセタン;
2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−フェニルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−フェニルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−フェニルオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕フェニルオキセタン等を挙げることができる。
式(6)で表される化合物としては、例えば、
4−[3−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)プロポキシ]スチレン、4−[4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ブチルオキシ]スチレン、4−[5−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ペンチルオキシ]スチレン、4−[6−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘキシルオキシ]スチレン、4−[7−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘプチルオキシ]スチレンの如きオキセタニル基を有する芳香族ビニル化合物等を挙げることができる。
これらの不飽和単量体(a2)のうち、式(4)で表される化合物、式(5)で表される化合物が好ましい。中でも、3−(ビニルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−フェニルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−トリフルオロメチルオキセタンが、得られる硬化膜の耐溶剤性を高める点から好ましい。
重合体(A1)〜(A3)は、オキシラニル基及びオキセタニル基以外の官能基を含んでいてもよい。例えば、重合体(A1)〜(A3)がカルボキシ基を有していればアルカリ可溶性を有する点で好ましく、当該重合体にバインダー樹脂としての機能を付与することができる。また、重合体(A1)〜(A3)が置換又は非置換のアミノ基を有していれば顔料分散能に優れる点で好ましく、当該重合体に分散剤としての機能を付与することができる。すなわち、重合体(A1)〜(A3)のうち少なくとも1種が更に置換又は非置換のアミノ基を有することができ、少なくとも重合体(A1)が置換又は非置換のアミノ基を有するか、又は、重合体(A2)及び重合体(A3)から選ばれる少なくとも1種が置換又は非置換のアミノ基を有していればよい。これにより、(A)成分を分散剤としてより好適に用いることができる。なお、置換又は非置換のアミノ基は、塩の形態であってもよい。ここで、アミノ基の置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が挙げられ、具体例としては、前述と同様のものを挙げることができる。
すなわち、重合体(A1)〜(A3)は、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)(以下、「不飽和単量体(a1)」とも称する)、及びオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)(以下、「不飽和単量体(a2)」とも称する)以外のエチレン性不飽和単量体を単量体単位として含んでいてもよく、不飽和単量体(a1)及び不飽和単量体(a2)以外の単量体単位を含む共重合体とすることが、保存安定性の点から好ましい。このような不飽和単量体(a1)及び不飽和単量体(a2)以外の不飽和単量体としては、例えば、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a3)、置換又は非置換のアミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(a4)、他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(a5)を挙げることができる。アミノ基の置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が挙げられ、具体例としては、前述と同様のものを挙げることができる。
1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a3)(以下、「不飽和単量体(a3)」とも称する)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、p−ビニル安息香酸等を挙げることができる。
不飽和単量体(a3)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
置換又は非置換のアミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(a4)(以下、「不飽和単量体(a4)」とも称する)としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
不飽和単量体(a4)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
また、他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(a5)(以下、「不飽和単量体(a5)」とも称する)としては、例えば、
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドの如きN−位置換マレイミド;
スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、アセナフチレンの如き芳香族ビニル化合物;
メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度2〜10)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度2〜10)モノ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレートの如き(メタ)アクリル酸エステル;
シクロヘキシルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルビニルエーテル、ペンタシクロペンタデカニルビニルエーテルの如きビニルエーテル;
ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンの如き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等を挙げることができる。
不飽和単量体(a5)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
重合体(A1)がオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)及びオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の共重合体である場合、重合体(A1)における、不飽和単量体(a1)と不飽和単量体(a2)との共重合割合は、質量比(a1/a2)で3/97〜50/50であることが好ましい。更に耐溶剤性を高める観点から、質量比(a1/a2)は、3/97〜30/70が好ましく、4/96〜25/75がより好ましく、5/95〜20/80が更に好ましく、7/93〜15/85がより更に好ましい。
重合体(A2)がオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)を含む単量体の重合体である場合、重合体(A2)における不飽和単量体(a1)の共重合割合は、好ましくは3〜40質量%、更に好ましくは5〜30質量%である。
重合体(A3)がオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の重合体である場合、重合体(A3)における不飽和単量体(a2)の共重合割合は、好ましくは5〜65質量%、更に好ましくは10〜55質量%である。
重合体(A1)〜(A3)において、不飽和単量体(a3)を単量体単位として含む共重合体とする場合、不飽和単量体(a3)の共重合割合は、1〜40質量%、更に3〜30質量%、特に5〜20質量%とすることが、現像性の観点から好ましい。
重合体(A1)〜(A3)において、不飽和単量体(a4)を単量体単位として含む共重合体とする場合、不飽和単量体(a4)の共重合割合は、5〜50質量%、更に10〜45質量%、特に15〜40質量%とすることが、分散性の観点から好ましい。
重合体(A1)〜(A3)において、不飽和単量体(a5)を単量体単位として含む共重合体とする場合、不飽和単量体(a5)の共重合割合は、10〜70質量%、更に20〜60質量%、特に25〜55質量%とすることが好ましい。これにより、重合体(A1)〜(A3)がゲル化することなく所望の転化率で合成可能となり、また得られる重合体(A1)〜(A3)を含有する感放射線性組成物の耐溶剤性、現像性がより一層良好となり好ましい。
重合体(A1)〜(A3)が1個以上のカルボキシル基を有する場合、当該重合体の酸価は、10〜200mgKOH/gであることが好ましく、更に50〜160mgKOH/g、特に70〜120mgKOH/gであることが好ましい。ここで、本発明において「酸価」とは、重合体溶液の溶媒を除いた不揮発分1gを中和するのに必要なKOHのmg数であり、具体的には、後掲の実施例に記載の方法により測定されるものをいう。ここで、本明細書において「不揮発分」とは、後述する(F)溶媒以外の成分である。
また、重合体(A1)〜(A3)が置換又は非置換のアミノ基を有する場合、当該重合体のアミン価は、1〜200mgKOH/gであることが好ましく、更に10〜150mgKOH/g、特に20〜100mgKOH/gであることが好ましい。ここで、本発明において「アミン価」とは、重合体溶液の溶媒を除いた不揮発分1gを中和するのに必要な酸と当量のKOHのmg数であり、具体的には、後掲の実施例に記載の方法により測定されるものをいう。
また、重合体(A1)〜(A3)は、側鎖に(メタ)アクリロイル基等の重合性不飽和結合を有していてもよい。このような重合体としては、例えば、
i)不飽和単量体(a1)及び不飽和単量体(a2)から選ばれる少なくとも1種と、水酸基を有する重合性不飽和化合物とを含む単量体の共重合体に、不飽和イソシアネート化合物を反応させて得られる重合体、
ii)不飽和単量体(a1)及び不飽和単量体(a2)から選ばれる少なくとも1種と、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a3)とを含む単量体の共重合体に、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)を反応させて得られる重合体、
iii)重合体(A1)又は(A2)に、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(a3)を反応させて得られる重合体
を挙げることができる。
(A)重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは3,000〜50,000、より好ましくは5,000〜30,000である。
また、(A)重合体のMwとゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」という。)の比(Mw/Mn)は、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜4である。
(A)重合体は公知の方法、例えば、特開2012−255963号公報、特開2009−116316号公報を参考に合成することができる。
本発明の感放射線性組成物は、重合体(A1)〜(A3)をそれぞれ単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、(A)重合体の含有量は、後述する(D)着色剤を含む着色感放射線性組成物を構成する場合にあっては、(D)着色剤100質量部に対して、通常、5〜200質量部、好ましくは10〜100質量部である。このような態様とすることで、薄膜にしたときに所望の色濃度を達成しやすくなる。また、(D)着色剤を含まない感放射線性組成物を構成する場合にあっては、(A)重合体の含有割合は、感放射線性組成物の固形分中に5〜70質量%、好ましくは10〜50質量%である。ここで、本明細書において「固形分」とは、後述する(F)溶媒以外の成分である。
−(B)重合性化合物−
本発明において重合性化合物とは、2個以上の重合可能な基を有する化合物をいう。重合可能な基としては、例えば、エチレン性不飽和基、N−アルコキシメチルアミノ基等を挙げることができる。本発明において、重合性化合物としては、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、又は2個以上のN−アルコキシメチルアミノ基を有する化合物が好ましい。
2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の具体例としては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート、アルキレンオキサイド変性された多官能(メタ)アクリレート、水酸基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート、水酸基を有する(メタ)アクリレートと酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
ここで、脂肪族ポリヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの如き2価の脂肪族ポリヒドロキシ化合物;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールの如き3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物を挙げることができる。上記水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールジメタクリレート等を挙げることができる。上記多官能イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。酸無水物としては、例えば、無水こはく酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸の如き二塩基酸の無水物、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の如き四塩基酸二無水物を挙げることができる。
また、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、特開平11−44955号公報の段落〔0015〕〜〔0018〕に記載されている化合物を挙げることができる。上記アルキレンオキサイド変性された多官能(メタ)アクリレートとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたイソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種により変性されたジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
また、2個以上のN−アルコキシメチルアミノ基を有する化合物としては、例えば、メラミン構造、ベンゾグアナミン構造、ウレア構造を有する化合物等を挙げることができる。なお、メラミン構造、ベンゾグアナミン構造とは、1以上のトリアジン環又はフェニル置換トリアジン環を基本骨格として有する化学構造をいい、メラミン、ベンゾグアナミン又はそれらの縮合物をも含む概念である。2個以上のN−アルコキシメチルアミノ基を有する化合物の具体例としては、N,N,N',N',N'',N''−ヘキサ(アルコキシメチル)メラミン、N,N,N',N'−テトラ(アルコキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N',N'−テトラ(アルコキシメチル)グリコールウリル等を挙げることができる。
これらの重合性化合物のうち、3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート、カルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレート、N,N,N',N',N'',N''−ヘキサ(アルコキシメチル)メラミン、N,N,N',N'−テトラ(アルコキシメチル)ベンゾグアナミンが好ましい。3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレートの中では、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが、カルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレートの中では、ペンタエリスリトールトリアクリレートと無水こはく酸を反応させて得られる化合物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートと無水こはく酸を反応させて得られる化合物が、着色層の強度が高く、着色層の表面平滑性に優れ、かつ未露光部の基板上及び遮光層上に地汚れ、膜残り等を発生し難い点で特に好ましい。
本発明において、(B)重合性化合物は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明における(B)重合性化合物の含有量は、(D)着色剤を含む着色感放射線性組成物を構成する場合にあっては、(A)重合体100質量部に対して、通常5〜600質量部、好ましくは20〜400質量部である。このような態様とすることで、十分な硬化性を得ることが可能であり、また本発明の感放射線性組成物にアルカリ現像性を付与した場合に、アルカリ現像性が良好で、未露光部の基板上あるいは遮光層上に地汚れ、膜残り等が発生し難くなる。また、(D)着色剤を含まない感放射線性組成物を構成する場合にあっては、(A)重合体100質量部に対して、通常10〜500質量部、好ましくは50〜300質量部である。
−(C)感放射線性重合開始剤−
本発明の感放射線性組成物は、感放射線性重合開始剤を含有する。本発明に用いる感放射線性重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、上記重合性化合物の重合を開始しうる活性種を発生する化合物であり、本発明の感放射線性組成物をネガ型の感放射線性組成物として用いることができる。
このような感放射線性重合開始剤としては、例えば、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物、オニウム塩系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、ジアゾ系化合物、イミドスルホナート系化合物等を挙げることができる。
本発明において、感放射線性重合開始剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。光重合開始剤としては、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物の群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
本発明における好ましい感放射線性重合開始剤のうち、チオキサントン系化合物の具体例としては、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエ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等を挙げることができる。
また、上記アセトフェノン系化合物の具体例としては、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、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)ブタン−1−オン、2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン等を挙げることができる。
また、上記ビイミダゾール系化合物の具体例としては、2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール等を挙げることができる。
なお、感放射線性重合開始剤としてビイミダゾール系化合物を用いる場合、水素供与体を併用することが、感度を改良することができる点で好ましい。ここでいう「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。水素供与体としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等のメルカプタン系水素供与体、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミン系水素供与体を挙げることができる。本発明において、水素供与体は、単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、1種以上のメルカプタン系水素供与体と1種以上のアミン系水素供与体とを組み合わせて使用することが、さらに感度を改良することができる点で好ましい。
また、上記トリアジン系化合物の具体例としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロメチル基を有するトリアジン系化合物を挙げることができる。
また、O−アシルオキシム系化合物の具体例としては、1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−,2−(O−ベンゾイルオキシム)、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)、エタノン,1−〔9−エチル−6−(2−メチル−4−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−,1−(O−アセチルオキシム)、エタノン,1−〔9−エチル−6−{2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル〕−,1−(O−アセチルオキシム)等を挙げることができる。O−アシルオキシム系化合物の市販品としては、NCI−831、NCI−930(以上、株式会社ADEKA社製)、DFI−020、DFI−091(以上、ダイトーケミックス株式会社製)等を使用することもできる。
本発明において、アセトフェノン系化合物等のビイミダゾール系化合物以外の感放射線性重合開始剤を用いる場合には、増感剤を併用することもできる。このような増感剤としては、例えば、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、7−ジエチルアミノ−3−(4−ジエチルアミノベンゾイル)クマリン、4−(ジエチルアミノ)カルコン等を挙げることができる。
本発明において、(C)感放射線性重合開始剤の含有量は、(D)着色剤の有無に関わらず、(B)重合性化合物100質量部に対して、0.01〜120質量部が好ましく、特に1〜100質量部が好ましい。このような態様とすることで、硬化性、被膜特性をより一層高めることができる。
本発明の感放射線性組成物は、少なくとも(A)〜(C)成分を含むものであればよいが、更に他の成分を含んでいても良い。
−(D)着色剤−
本発明の感放射線性組成物には、更に(D)着色剤を含有せしめることができる。これにより、例えば、カラーフィルタの着色層を形成するための着色感放射線性組成物とすることができる。ここで、「着色層」とは、カラーフィルタに用いられる各色画素、ブラックマトリックス等を意味する。着色剤としては着色性を有する限り特に限定されることなく使用することが可能であり、感放射線性組成物の用途に応じて色彩や材質を適宜選択することができる。本発明の感放射線性組成物をカラーフィルタを構成する各色画素の形成に用いる場合、カラーフィルタには高い色純度、輝度、コントラスト等が求められることから、着色剤として顔料及び染料から選ばれる少なくとも1種が好ましく、特に有機顔料、有機染料が好ましい。
上記顔料としては、有機顔料、無機顔料を挙げることができ、有機顔料の好ましい具体例としては、カラーインデックス(C.I.)名でC.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド264、下記式(7)で表される顔料、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン58、C.I.ピグメントグリーン59、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー80、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー211、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントバイオレット23等を挙げることができる。無機顔料の好ましい具体例としては、カーボンブラック、チタンブラック等を挙げることができる。
Figure 0006428393
顔料としてはレーキ顔料も好ましく、具体的には、トリアリールメタン系染料やキサンテン系染料をイソポリ酸やヘテロポリサン酸でレーキ化したものを挙げることができる。トリアリールメタン系レーキ顔料は、例えば、特開2011−186043号公報等に開示されている。キサンテン系レーキ顔料は、例えば、特開2010−191304号公報等に開示されている。
また、上記染料としては、キサンテン系染料、トリアリールメタン系染料、シアニン系染料、アントラキノン系染料、アゾ系染料等が好ましい。より具体的には、特開2010−32999号公報、特開2010−254964号公報、特開2011−138094号公報、国際公開第2010/123071号パンフレット、特開2011−116803号公報、特開2011−117995号公報、特開2011−133844号公報、特開2011−174987号公報等に記載の有機染料を挙げることができる。一般的に、染料を含む着色組成物を用いて形成された着色硬化膜は耐溶剤性に乏しいことが知られているが、本発明の着色組成物は、着色剤として染料を含有する場合であっても、耐溶剤性に優れる着色硬化膜を形成することが可能である。
本発明において顔料及び染料は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明においては、顔料を、再結晶法、再沈殿法、溶剤洗浄法、昇華法、真空加熱法又はこれらの組み合わせにより精製して使用することもできる。また、顔料は、所望により、その粒子表面を樹脂で改質して使用してもよい。また、有機顔料は、いわゆるソルトミリングにより、一次粒子を微細化して使用することができる。ソルトミリングの方法としては、例えば、特開平08−179111号公報に開示されている方法を採用することができる。
本発明において着色剤として顔料を使用する場合、所望により、分散剤、分散助剤と共に使用することができる。上記分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系等の適宜の分散剤を使用することができるが、ポリマー分散剤が好ましい。具体的には、アクリル系共重合体、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等を挙げることができる。
このような分散剤は商業的に入手することができ、例えば、アクリル系分散剤として、Disperbyk−2000、Disperbyk−2001、BYK−LPN6919、BYK−LPN21116(以上、ビックケミー(BYK)社製)等、ウレタン系分散剤として、Disperbyk−161、Disperbyk−162、Disperbyk−165、Disperbyk−167、Disperbyk−170、Disperbyk−182(以上、ビックケミー(BYK)社製)、ソルスパース76500(ルーブリゾール(株)社製)等、ポリエチレンイミン系分散剤として、ソルスパース24000(ルーブリゾール(株)社製)等、ポリエステル系分散剤として、アジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB880、アジスパーPB881(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)等のほか、BYK−LPN21324(ビックケミー(BYK)社製)等を、それぞれ挙げることができる。
また、アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体(a4)との共重合体である本発明の(A)重合体を分散剤として使用することができる。分散剤として(A)重合体を用いる場合の好ましい態様は前述の通りである。
また、上記顔料誘導体としては、具体的には、銅フタロシアニン、ジケトピロロピロール、キノフタロンのスルホン酸誘導体等を挙げることができる。
本発明において他の着色剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(D)着色剤の含有割合は、耐熱性、及び輝度が高く色純度に優れる画素、あるいは遮光性に優れるブラックマトリックス、ブラックスペーサーを形成する点から、通常、着色感放射線性組成物の固形分中に5〜70質量%、好ましくは5〜60質量%である。ここで固形分とは、後述する溶媒以外の成分である。
−(E)バインダー樹脂−
本発明の感放射線性組成物には、バインダー樹脂(但し、上記重合体(A1)〜重合体(A3)を除く。)を含有せしめることができる。これにより、感放射線性組成物のアルカリ可溶性、基板への結着性、保存安定性等を高めることができる。バインダー樹脂としては、特に限定されるものではないが、カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性官能基を有する樹脂であることが好ましい。中でも、カルボキシル基を有する重合体(以下、「カルボキシル基含有重合体」とも称する。)が好ましく、例えば、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(以下、「不飽和単量体(e1)」とも称する。)と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(以下、「不飽和単量体(e2)」とも称する。)との共重合体を挙げることができる。
不飽和単量体(e1)としては、前述の不飽和単量体(a3)と同様のものを挙げることができ、これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
また、不飽和単量体(e2)としては、前述の不飽和単量体(a4)〜(a5)と同様のものを挙げることができ、これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
不飽和単量体(e1)と不飽和単量体(e2)の共重合体において、該共重合体中の不飽和単量体(e1)の共重合割合は、好ましくは5〜50質量%、更に好ましくは10〜40質量%である。このような範囲で不飽和単量体(e1)を共重合させることにより、アルカリ現像性及び保存安定性に優れた着色組成物を得ることができる。
不飽和単量体(e1)と不飽和単量体(e2)の共重合体の具体例としては、例えば、特開平7−140654号公報、特開平8−259876号公報、特開平10−31308号公報、特開平10−300922号公報、特開平11−174224号公報、特開平11−258415号公報、特開2000−56118号公報、特開2004−101728号公報等に開示されている共重合体を挙げることができる。
また、本発明においては、例えば、特開平5−19467号公報、特開平6−230212号公報、特開平7−207211号公報、特開平9−325494号公報、特開平11−140144号公報、特開2008−181095号公報等に開示されているように、側鎖に(メタ)アクリロイル基等の重合性不飽和結合を有するカルボキシル基含有重合体を、バインダー樹脂として使用することもできる。
本発明におけるバインダー樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略す。)(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、通常1,000〜100,000、好ましくは3,000〜50,000である。このような態様とすることで、被膜の残膜率、パターン形状、耐熱性、電気特性、解像度がより一層高められ、また塗布時の乾燥異物の発生を高水準で抑制することができる。
また、本発明におけるバインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜3.0である。なお、ここでいう、Mnは、GPC(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量をいう。
本発明におけるバインダー樹脂は、公知の方法により製造することができるが、例えば、特開2003−222717号公報、特開2006−259680号公報、国際公開第07/029871号パンフレット等に開示されている方法により、その構造やMw、Mw/Mnを制御することもできる。
本発明において、バインダー樹脂は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、バインダー樹脂を使用する場合、その含有量は、(D)着色剤の有無に関わらず、(A)重合体100質量部に対して1〜300質量部、好ましくは5〜200質量部である。このような態様は、本発明の所望の効果が得られやすいという点で好ましい。
−(F)溶媒−
本発明の感放射線性組成物は、上記(A)〜(C)成分、及び任意的に加えられる他の成分を含有するものであるが、通常、有機溶媒を配合して液状組成物として調製される。
有機溶媒としては、感放射線性組成物を構成する(A)〜(C)成分や他の成分を分散又は溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度の揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用することができる。
このような有機溶媒のうち、例えば、
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル;
乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸アルキルエステル;
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、t−ブタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール等の(シクロ)アルキルアルコール;
ジアセトンアルコール等のケトアルコール;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のグリコールエーテル;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン;
プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート等のジアセテート;
3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート等のアルコキシカルボン酸エステル;
酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の脂肪酸アルキルエステル;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド、又はラクタム
等を挙げることができる。
これらの有機溶媒のうち、溶解性、顔料分散性、塗布性等の観点から、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、グリコールエーテル、ケトン、ジアセテート、アルコキシカルボン酸エステル、脂肪酸アルキルエステルが好ましく、特にプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、乳酸エチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸エチル等が好ましい。
本発明において、有機溶媒は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。有機溶媒を混合して使用する場合は、少なくとも(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルと(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテートとアルコキシカルボン酸エステルとを混合して使用することが好ましい。
有機溶媒の含有量は特に限定されるものではないが、(D)着色剤を含む着色感放射線性組成物を構成する場合にあっては、感放射線性組成物の有機溶媒を除いた各成分の合計濃度が、5〜50質量%となる量が好ましく、10〜40質量%となる量がより好ましい。このような態様とすることにより、分散性、安定性の良好な着色感放射線性組成物を得ることができる。また、(D)着色剤を含まない感放射線性組成物を構成する場合にあっては、感放射線性組成物の溶媒を除いた各成分の合計濃度が、10〜75質量%となる量が好ましく、15〜70質量%となる量がより好ましい。このような態様とすることにより、塗布性、安定性の良好な感放射線性組成物を得ることができる。
−添加剤−
本発明の着色組成物は、必要に応じて、種々の添加剤を含有することもできる。
添加剤としては、例えば、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリ(フルオロアルキルアクリレート)類等の高分子化合物;フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス[2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサ−スピロ[5.5]ウンデカン、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン類等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;マロン酸、アジピン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、5−アミノ−1−ペンタノール、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、4−アミノ−1,2−ブタンジオール等の残渣改善剤;こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等の現像性改善剤等を挙げることができる。
本発明の感放射線性組成物は、(A)〜(C)成分及び必要に応じてその他の成分を所定の割合で混合し、好ましくは適当な溶媒に溶解して調製することができる。調製した感放射線性組成物は、例えば、孔径0.2μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
また、着色感放射線性組成物を調製する場合、例えば、(D)着色剤を(F)溶媒中、分散剤の存在下で、(A)重合体、場合により(E)バインダー樹脂の一部と共に、例えばビーズミル、ロールミル等を用いて、粉砕しつつ混合・分散して着色剤分散液とし、次いで、この着色剤分散液に、(B)重合性化合物と(C)感放射線性重合開始剤、必要に応じて(E)バインダー樹脂、更に追加の溶媒や他の成分を添加し、混合することにより調製する方法が好ましい。
硬化膜及びその形成方法
本発明の硬化膜は、本発明の感放射線性組成物を用いて形成されたものである。本発明の硬化膜としては、特に限定されるものではないが、例えば、カラーフィルタを構成する各色画素、ブラックマトリックス、保護膜、スペーサー、絶縁膜等を挙げることができる。以下、カラーフィルタを構成する各色画素としての着色硬化膜を形成する場合を例に、詳細に説明する。
カラーフィルタを構成する着色層を形成する方法としては、第一に次の方法が挙げられる。まず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層(ブラックマトリックス)を形成する。次いで、この基板上に、例えば、青色の着色剤を含む本発明の着色感放射線性組成物の液状組成物を塗布したのち、プレ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のち、アルカリ現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去する。その後、ポストベークすることにより、青色の画素パターン(着色硬化膜)が所定の配列で配置された画素アレイを形成する。
次いで、緑色又は赤色の着色剤を含む各着色感放射線性組成物を用い、上記と同様にして、各着色感放射線性組成物の塗布、プレベーク、露光、現像及びポストベークを行って、緑色の画素アレイ及び赤色の画素アレイを同一基板上に順次形成する。これにより、青色、緑色及び赤色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。但し、本発明においては、各色の画素を形成する順序は、上記のものに限定されない。
また、ブラックマトリックスは、スパッタや蒸着により成膜したクロム等の金属薄膜を、フォトリソグラフィー法を利用して所望のパターンとすることにより形成することができるが、黒色の着色剤が分散された感放射線性組成物を用いて、上記画素の形成の場合と同様にして形成することもできる。本発明の感放射線性組成物は、かかるブラックトリックスの形成にも好適に使用することができる。
着色層を形成する際に使用される基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。
また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
感放射線性組成物を基板に塗布する際には、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法等の適宜の塗布法を採用することができるが、特に、スピンコート法、スリットダイ塗布法を採用することが好ましい。
プレベークにおける加熱乾燥の条件は、通常70〜110℃で1〜10分程度である。またプレベークは、減圧乾燥と加熱乾燥を組み合わせて行ってもよく、この場合の減圧乾燥は、通常50〜200Paに到達するまで行う。
塗布厚さは、乾燥後の膜厚として、通常、0.6〜8μm、好ましくは1.2〜5μmである。
画素及びブラックマトリックスから選ばれる少なくとも1種を形成する際に使用される放射線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯等のランプ光源やアルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、XeClエキシマーレーザー、窒素レーザー等のレーザー光源等を挙げることができる。露光光源として、紫外線LEDを使用することもできる。波長は、190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
放射線の露光量は、一般的には10〜10,000J/m2が好ましい。
また、上記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。
アルカリ現像液には、例えば、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。
現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。現像条件は、常温で5〜300秒が好ましい。
ポストベークの条件は、通常180〜280℃で10〜60分程度である。
このようにして形成された画素の膜厚は、通常0.5〜5μm、好ましくは1.0〜3μmである。
また、カラーフィルタを構成する着色層を形成する第二の方法として、特開平7−318723号公報、特開2000−310706号公報等に開示されている、インクジェット方式により各色の画素を得る方法を採用することができる。この方法においては、まず、基板の表面上に、遮光機能も兼ねた隔壁を形成する。次いで、形成された隔壁内に、例えば、青色の着色剤を含む本発明の熱感放射線性組成物の液状組成物を、インクジェット装置により吐出したのち、プレベークを行って溶媒を蒸発させる。次いで、この塗膜を必要に応じて露光したのち、ポストベークすることにより硬化させ、青色の画素パターンを形成する。
次いで、緑色又は赤色の着色剤を含む各熱感放射線性組成物を用い、上記と同様にして、緑色の画素パターン及び赤色の画素パターンを同一基板上に順次形成する。これにより、青色、緑色及び赤色の三原色の画素パターンが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。但し、本発明においては、各色の画素を形成する順序は、上記のものに限定されない。
なお、隔壁は、遮光機能のみならず、区画内に吐出された各色の熱感放射線性組成物が混色しないための機能も果たしているため、上記した第一の方法で使用されるブラックマトリックスに比べ、膜厚が厚い。したがって、隔壁は、通常、黒色の着色剤が分散された感放射線性組成物を用いて形成される。
着色層を形成する際に使用される基板や放射線の光源、また、プレベークやポストベークの方法や条件は、上記した第一の方法と同様である。このようにして、インクジェット方式により形成された画素の膜厚は、隔壁の高さと同程度である。
このようにして得られた画素パターン上に、必要に応じて保護膜を形成した後、透明導電膜をスパッタリングにより形成する。透明導電膜を形成した後、更にスペーサーを形成してカラーフィルタとすることもできる。保護膜やスペーサーは、通常、感放射線性組成物を用いて形成されるが、遮光性を有するスペーサー(ブラックスペーサー)とすることもできる。この場合、黒色の着色剤が分散された着色感放射線性組成物が用いられる。本発明の感放射線性組成物は、かかる保護膜やスペーサーの形成にも好適に使用することができる。保護膜やスペーサー、絶縁膜を形成する際の諸条件は、上記着色層の場合と同様である。
このようにして得られる本発明のカラーフィルタは、輝度及び色純度が極めて高いため、カラー液晶表示素子、カラー撮像管素子、カラーセンサー、有機EL表示素子、電子ペーパー等に極めて有用である。
表示素子
本発明の表示素子は、本発明の硬化膜を具備するものである。表示素子としては、カラー液晶表示素子、有機EL表示素子、電子ペーパー等を挙げることができる。
本発明の硬化膜を具備するカラー液晶表示素子は、透過型でも反射型でもよく、適宜の構造を採ることができる。例えば、カラーフィルタを、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板とは別の基板上に形成して、駆動用基板とカラーフィルタを形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造を採ることができ、さらに薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板の表面上にカラーフィルタを形成した基板と、ITO(錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造を採ることもできる。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細な液晶表示素子が得られるという利点を有する。なお、後者の構造を採用する場合、ブラックマトリックスやスペーサーは、カラーフィルタを形成した基板側、ITO電極を形成した基板側のどちらに形成されていてもよい。また、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板を構成する層間絶縁膜として、本発明の硬化膜を適用することもできる。
本発明の硬化膜を具備するカラー液晶表示素子は、冷陰極蛍光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)の他、白色LEDを光源とするバックライトユニットを具備することができる。白色LEDとしては、例えば、赤色LEDと緑色LEDと青色LEDを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色LEDと緑色蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDとYAG系蛍光体の混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと橙色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、紫外線LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED等を挙げることができる。
本発明の硬化膜を具備するカラー液晶表示素子には、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In−Planes Switching)型、VA(Vertical Alignment)型、OCB(Optically Compensated Birefringence)型等の適宜の液晶モードが適用できる。
また、本発明の硬化膜を具備する有機EL表示素子は、適宜の構造をとることが可能であり、例えば、特開平11−307242号公報に開示されている構造を挙げることができる。
また、本発明の硬化膜を具備する電子ペーパーは、適宜の構造をとることが可能であり、例えば、特開2007−41169号公報に開示されている構造を挙げることができる。
固体撮像素子
本発明の固体撮像素子は、本発明の硬化膜を具備するものである。また、本発明の固体撮像素子は適宜の構造を採ることができる。例えば、1つの実施の形態として、(D)着色剤を含む本発明の感放射線性組成物を用いて、CMOS基板などの半導体基板上に、前述と同様の操作により着色画素(着色硬化膜)を形成することにより、色分離性や色再現性に優れた固体撮像素子を作製することができる。また別の実施形態として、本発明の感放射線性組成物を用いて作製した絶縁膜(硬化膜)を具備する固体撮像素子とすることもでき、具体的には特開2011−215597号公報に開示されている構造を挙げることができる。
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
以下の合成例で使用する原料の略称は、次のとおりである。
THF :テトラヒドロフラン
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
AIBN :2,2'−アゾビスイソブチロニトリル
ST :スチレン
MA :メタクリル酸
MMA :メチルメタクリレート
nBMA :ノルマルブチルメタクリレート
BzMA :ベンジルメタクリレート
CHMA :シクロヘキシルメタクリレート
OXMA :3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン
GMA :グリシジルメタクリレート
DAMA :ジメチルアミノエチルメタクリレート
<酸価の測定>
各合成例で得た重合体の酸価を下記の要領で測定した。
重合体溶液0.5gを1mgの単位まで精密に秤量し、硝子容器に取り分けた。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50mLに希釈した後、フェノールフタレインを添加し、0.1Nエタノール性水酸化カリウム水溶液で滴定を行い、ピンク色に着色した点を終点とした。同様に空試験を行なった。重合体と空試験の0.1Nエタノール性水酸化カリウム水溶液滴下量から酸価(単位:mgKOH/g)を算出した。
<アミン価の測定>
各合成例で得た重合体のアミン価を下記の要領で測定した。
重合体溶液0.5gを1mgの単位まで精密に秤量し、硝子容器に取り分けた。無水酢酸/酢酸=9/1(体積比)20mLを添加し溶解し、室温で3時間放置した。その後、さらに酢酸30mLを加えた後、電位差測定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)を用いて、0.1mol/L過塩素酸・酢酸溶液で滴定を行った。同様に空試験を行なった。重合体と空試験の0.1mol/L過塩素酸・酢酸溶液滴下量からアミン価(単位:mgKOH/g)を算出した。
<オキシラニル基及び/又はオキセタニル基以外にカルボキシ基を有する重合体の合成>
合成例1
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン58.0g、MA15.0g、OXMA22.0g及びサイクロマーM100(株式会社ダイセル社製。3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート)5.0gを3−メトキシプロピオン酸メチル200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル6.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A1−1−1)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−1)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=6,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A1−1−1)は重合体(A1)に該当する。
合成例2
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン53.0g、MA12.0g、アロニックスM120(東亞合成株式会社製。2−エチルヘキシルEO変性アクリレート)5.0g、OXMA25.0g及びサイクロマーM100:5.0gをPGMEA200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル6.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A1−1−2)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−2)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=5,900、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A1−1−2)は重合体(A1)に該当する。
合成例3
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン55.0g、MA15.0g、OXMA20.0g、GMA2.0g及びサイクロマーM100:8.0gを酢酸メトキシブチル200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル4.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A1−1−3)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−3)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=12,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A1−1−3)は重合体(A1)に該当する。
合成例4
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン54.0g、MA14.0g、MMA2.0g、ブレンマーPME−200(日油株式会社製。メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート)2.0g、OXMA14.0g及びサイクロマーM100:14.0gを3−メトキシプロピオン酸メチル200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル5.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A1−1−4)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−4)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=10,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A1−1−4)は重合体(A1)に該当する。
合成例5
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン58.0g、MA15.0g及びOXMA27.0gを3−メトキシプロピオン酸メチル200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル5.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A3−1)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A3−1)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=10,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A3−1)は重合体(A3)に該当する。
合成例6
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、スチレン58.0g、MA15.0g及びGMA27.0gを酢酸メトキシブチル200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル4.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、重合体(A2−1)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A2−1)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=12,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A2−1)は重合体(A2)に該当する。
合成例7
合成例1において、各成分の量を表1に示すように変更した以外は合成例1と同様にして、重合体(A1−1−5)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−5)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=6,000、Mw/Mn=2.5であった。重合体(A1−1−5)は重合体(A1)に該当する。
合成例8
合成例1において、各成分の種類及び量を表1に示すように変更した以外は合成例1と同様にして、重合体(A1−1−6)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−6)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=6,200、Mw/Mn=2.4であった。重合体(A1−1−6)は重合体(A1)に該当する。
Figure 0006428393
表1において、各不飽和化合物の量は、不飽和化合物全体に対する質量%を示す。
「M120」は、2−エチルヘキシルEO変性アクリレート(アロニックスM120、東亞合成株式会社製)由来の繰り返し単位を示す。
「PME−200」は、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(ブレンマーPME−200、日油株式会社製)由来の繰り返し単位を示す。
「M100」は、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(サイクロマーM100、株式会社ダイセル社製)由来の繰り返し単位を示す。
「oxi/oxe」は、(A)重合体を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合を示し、また「woxi/woxe」は、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiとオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合を示す。
<オキシラニル基及び/又はオキセタニル基以外にアミノ基を有する重合体の合成>
合成例9
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを6.2g、nBMAを7.0g、サイクロマーM100を2.8g、OXMAを2.8g、アロニックスM120を0.8g、AIBNを235mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル605mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN437mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,300であり、Mw/Mnは1.3であった。
次いで、得られた重合体溶液にベンジルクロライド5.4g、及びPGMEを20.0g添加し、その後ゆるやかに攪拌して、ポリマー溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を8時間保持して、DAMA由来のジメチルアミノ基を部分的に4級アンモニウム化した。反応溶液をHPLCにて測定し、ベンジルクロライド由来のピークが消失していることを確認した。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有し、その一部が4級アンモニウム化されたAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100、OXMA及びアロニックスM120由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(A1−2−1)とする。最後にPGMEを添加して、固形分濃度が35質量%、PGMEA/PGME=68/32(質量比)となるように調節した。重合体(A1−2−1)は重合体(A1)に該当する。
合成例10
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを5.6g、nBMAを5.6g、サイクロマーM100を0.8g、OXMAを7.6g、AIBNを235mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル605mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN481mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,400であり、Mw/Mnは1.3であった。
次いで、得られた重合体溶液にベンジルクロライド5.4g、PGMEを20.0g添加し、その後ゆるやかに攪拌して、ポリマー溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を8時間保持して、DAMA由来のジメチルアミノ基を部分的に4級アンモニウム化した。反応溶液をHPLCにて測定し、ベンジルクロライド由来のピークが消失していることを確認した。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有し、その一部が4級アンモニウム化されたAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(A1−2−2)とする。最後にPGMEを添加して、固形分濃度が35質量%、PGMEA/PGME=68/32(質量比)となるように調節した。重合体(A1−2−2)は重合体(A1)に該当する。
合成例11
トルエン6.6mL、1,2−ジメトキシエタン2.7mL、および0.38Mのイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムのトルエン溶液を13.7mL加え、10℃に冷却した。これに1.3Mのsec−ブチルリチウムのヘキサン溶液を0.7mL加え、20分間撹拌を行った。その後、10℃で、nBMA0.81g、MMA0.87g、OXMA 0.84gおよびサイクロマーM100:0.21gをトルエン2.8mLに溶解させた溶液を5分かけて滴下した。
滴下終了後30分経過した後に、DAMA 0.77gをトルエン0.4mLのトルエンで希釈した溶液を10秒で添加し、120分間撹拌を行った。メタノールを加えて反応を停止した。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは6,300であり、Mw/Mnは1.3であった。
得られた共重合体を重合体(A1−2−3)とする。重合体(A1−2−3)は重合体(A1)に該当する。
合成例12
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを6.4g、nBMAを6.4g、サイクロマーM100を2.5g、OXMAを5.9g、MAを0.6g、AIBNを290mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル714mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN352mgと、DAMA 6.2gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100、OXMA及びMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,200であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A1−2−4)とする。重合体(A1−2−4)は重合体(A1)に該当する。なお重合体(A1−2−4)はカルボキシ基も有するが、形式的にアミノ基を有する重合体として分類する。
合成例13
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを3.6g、nBMAを5.0g、サイクロマーM100を0.6g、OXMAを5.6g、DAMA 13.1g、AIBNを340mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル837mgを、トルエン50mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、MMA、nBMA、サイクロマーM100、OXMA及びDAMA由来の繰り返し単位を有するランダム共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,100であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A1−2−5)とする。重合体(A1−2−5)は重合体(A1)に該当する。
合成例14
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを1.4g、nBMAを2.0g、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(下記式(8)で表される化合物及び下記式(9)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)を1.7g、OXMAを15.1g、AIBNを190mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル467mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN753mgと、DAMA7.8gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A1−2−6)とする。重合体(A1−2−6)は重合体(A1)に該当する。
Figure 0006428393
合成例15
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを7.0g、nBMAを7.0g、サイクロマーM100を1.4g、AIBNを227mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル559mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN721mgと、DAMA 12.6gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA及びサイクロマーM100由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,000であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A2−2−1)とする。重合体(A2−2−1)は重合体(A2)に該当する。
合成例16
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを7.0g、nBMAを7.0g、OXMAを5.6g、AIBNを270mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル664mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN481mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは7,900であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A3−2)とする。重合体(A3−2)は重合体(A3)に該当する。
合成例17
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを7.0g、nBMAを6.4g、サイクロマーM100を0.4g、OXMAを8.0g、AIBNを290mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル714mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN352mgと、DAMA 6.2gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有するAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を40質量%含む溶液を得た。得られた重合体のMwは8,100であり、Mw/Mnは1.3であった。得られた共重合体を重合体(A1−2−7)とする。重合体(A1−2−7)は重合体(A1)に該当する。
合成例18
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを5.6g、nBMAを5.6g、OXMAを8.2g、サイクロマーM100を0.2g、AIBNを254mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル626mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN481mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,200であり、Mw/Mnは1.3であった。
次いで、得られた重合体溶液にベンジルクロライド5.4g、プロピレングリコールモノメチルエーテルを20.0g添加し、その後ゆるやかに攪拌して、ポリマー溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を8時間保持して、DAMA由来のジメチルアミノ基を部分的に4級アンモニウム化した。反応溶液をHPLCにて測定し、ベンジルクロライド由来のピークが消失していることを確認した。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有し、その一部が4級アンモニウム化されたAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(A1−2−8)とする。最後にPGMEを添加して、固形分濃度が35質量%、PGMEA/PGME=68/32(質量比)となるように調節した。重合体(A1−2−8)は重合体(A1)に該当する。
合成例19
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを5.6g、nBMAを5.6g、OXMAを2.9g、サイクロマーM100を5.5g、AIBNを251mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル617mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN481mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,300であり、Mw/Mnは1.3であった。
次いで、得られた重合体溶液にベンジルクロライド5.4g、プロピレングリコールモノメチルエーテルを20.0g添加し、その後ゆるやかに攪拌して、ポリマー溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を8時間保持して、DAMA由来のジメチルアミノ基を部分的に4級アンモニウム化した。反応溶液をHPLCにて測定し、ベンジルクロライド由来のピークが消失していることを確認した。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有し、その一部が4級アンモニウム化されたAブロックと、MMA、nBMA、サイクロマーM100及びOXMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(A1−2−9)とする。最後にPGMEを添加して、固形分濃度が35質量%、PGMEA/PGME=68/32(質量比)となるように調節した。重合体(A1−2−9)は重合体(A1)に該当する。
<オキシラニル基及び/又はオキセタニル基以外に、カルボキシ基、並びに側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する重合体>
合成例20
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、OXMA22.0g、MA18.0g、こはく酸モノ2−アクリロイロキシエチル9.0g、N−フェニルマレイミド10.0g、BzMA24.0g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート14.0g、サイクロマーM−100:3.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート300gに溶解し、さらにAIBN4.0g及びα−メチルスチレンダイマー6.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、前駆体共重合体溶液を得た。
得られた前駆体共重合体溶液200gに、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート13.4g、重合禁止剤として4−メトキシフェノール0.2gを添加し、90℃で2時間反応させた。室温に冷却後、1回当たり75gのイオン交換水で2回水洗した後、減圧濃縮を行うことにより、重合体(A1−1−7)を33質量%含む溶液を得た。重合体(A1−1−7)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=11,000、Mw/Mn=1.9であった。重合体(A1−1−7)は重合体(A1)に該当する。
合成例21
(重合体(A1)〜(A3)以外の重合体)
攪拌子を備えたフラスコ内で、MMAを5.6g、nBMAを5.6g、CHMAを8.4g、AIBNを235mg及びピラゾール−1−ジチオカルボン酸シアノ(ジメチル)メチルエステル605mgを、トルエン30mLに溶解し、30分間窒素バブリングを行った。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を57℃に上昇させ、この温度を34時間保持してリビングラジカル重合を行った。
次いで、AIBN481mgと、DAMA 8.4gをトルエン20mLに溶解し30分間窒素置換を行った溶液を上記反応溶液に添加し、57℃で34時間リビングラジカル重合を行った。その後、減圧濃縮により溶媒を除去し、PGMEAを添加して不揮発分を40質量%とした。得られた重合体のGPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMwは8,300であり、Mw/Mnは1.3であった。
次いで、得られた重合体溶液にベンジルクロライド5.4g、プロピレングリコールモノメチルエーテルを20.0g添加し、その後ゆるやかに攪拌して、ポリマー溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を8時間保持して、DAMA由来のジメチルアミノ基を部分的に4級アンモニウム化した。反応溶液をHPLCにて測定し、ベンジルクロライド由来のピークが消失していることを確認した。このようにして、DAMA由来の繰り返し単位を有し、その一部が4級アンモニウム化されたAブロックと、MMA、nBMA及びCHMA由来の繰り返し単位を有するBブロックからなるブロック共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(A4)とする。最後にPGMEを添加して、固形分濃度が35質量%、PGMEA/PGME=68/32(質量比)となるように調節した。重合体(A4)は重合体(A1)〜(A3)のいずれにも該当しない。
Figure 0006428393
表2において、各不飽和化合物の量は、不飽和化合物全体に対する質量%を示す。
「ST」はスチレン由来の繰り返し単位を示す。
「M120」は、2−エチルヘキシルEO変性アクリレート(アロニックスM120、東亞合成株式会社製)由来の繰り返し単位を示す。
「PME−200」は、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(ブレンマーPME−200、日油株式会社製)由来の繰り返し単位を示す。
「M100」は、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(サイクロマーM100、株式会社ダイセル社製)由来の繰り返し単位を示す。
「式(8)/式(9)」は3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(8)で表される化合物及び式(9)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合したもの)由来の繰り返し単位を示す。
「DAMA」は4級アンモニウム化されていないDAMA由来の繰り返し単位を示す。
「DAMA−BzCl」は4級アンモニウム化されたDAMA由来の繰り返し単位を示す。
「oxi/oxe」は、(A)重合体を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合を示し、また「woxi/woxe」は、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiとオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合を示す。
[絶縁膜としての硬化膜の評価]
実施例1
(A)重合体として重合体(A1−1−1)溶液100質量部(固形分濃度33質量%)、(B)重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名アロニックスM−402、東亞合成株式会社製)50質量部及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートの無水こはく酸変性物とジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物(商品名アロニックスM−520、東亞合成株式会社製)20質量部、(C)感放射線性重合開始剤としてエタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(イルガキュアOXE02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ製)1質量部及び2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン(イルガキュア379、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ製)5質量部、並びに、酸化防止剤としてペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]1質量部を混合し、さらに固形分濃度が30質量%となるようにジエチレングリコールメチルエチルエーテルを添加した後、孔径0.2μmのメンブランフィルタでろ過することにより、感放射線性組成物(S−1)を調製した。
耐溶剤性の評価
スピンナーを用い、シリコン基板上に感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして膜厚3.0μmの塗膜を形成した。得られた塗膜に水銀ランプによって積算照射量が1,000J/m2となるように紫外線を照射した。次いで、このシリコン基板をホットプレート上で、200℃で30分加熱し、得られた硬化膜の膜厚(T1)を測定した。そして、この硬化膜が形成されたシリコン基板を、70℃に温度制御されたジメチルスルホキシド中に20分間浸漬させた後、浸漬後の硬化膜の膜厚(T2)を測定し、膜厚変化率を下記式から算出し、これを耐溶剤性の指標とした。
膜厚変化率={(T2−T1)/T1}×100(%)
この値の絶対値が3%未満の場合を「A」、3%以上4%未満の場合を「B」、4%以上5%未満の場合を「C」、5%以上6%未満の場合を「D」、6%以上の場合を「E」として評価した。結果を表3に示す。
比誘電率の評価
スピンナーを用い、SUS基板上に感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして膜厚3.0μmの塗膜を形成した。露光機(MPA−600FA、キャノン製)を用い、積算照射量が1,000J/m2となるように上記塗膜を露光し、露光した基板をクリーンオーブン内にて200℃で30分加熱することにより、SUS基板上に硬化膜を形成した。次いで、蒸着法により、上記硬化膜上にPt/Pd電極パターンを形成して誘電率測定用サンプルを作製した。この電極パターンを有する基板について、電極(HP16451B、横河・ヒューレットパッカード製)及びプレシジョンLCRメーター(HP4284A、横河・ヒューレットパッカード製)を用い、周波数10kHzでCV法により比誘電率の測定を行った。このとき、比誘電率が3.9以下の場合を「○」、3.9を超える場合を「×」として評価した。結果を表3に示す。
保存安定性の評価
得られた感放射線性組成物の粘度を、E型粘度計(東京計器製)を用いて測定し、これを初期粘度とした。また、得られた感放射線性組成物を遮光ガラス容器に充填し、密閉状態で5℃にて14日間静置した後、E型粘度計(東京計器製)を用いて粘度を測定した。そして、初期粘度に対する14日間保存後の粘度の増加率を算出し、増加率が5%未満の場合を「A」、5%以上10%未満の場合を「B」、10%以上の場合を「C」として、感放射線性組成物の保存安定性を評価した。評価結果を表3に示す。
実施例2〜8及び比較例1〜3
実施例1において、用いた各成分の種類及び量を表3に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、感放射線性組成物(S−2)〜(S−11)を調製した。次いで、感放射線性組成物(S−1)に代えて感放射線性組成物(S−2)〜(S−11)を用いた以外は実施例1と同様にして評価を行った。結果を表3に示す。
Figure 0006428393
表3において各成分は以下の通りである。
B−1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名M−402、東亞合成株式会社製)
B−2:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート並びにジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名TO−1382、東亞合成株式会社製)
C−1:エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−2:2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン(イルガキュア379、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ製)
G−1:ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート], (アデカスタブAO−60、ADEKA製)
「oxi/oxe」は、(A)重合体を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合を示し、また「woxi/woxe」は、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiとオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合を示す。
[着色剤分散液又は着色剤溶液の評価]
着色剤分散液の調製
調製例1
着色剤としてC.I.ピグメントレッド177を7.5質量部とC.I.ピグメントレッド254を7.5質量部、重合体(A1−2−1)溶液15.0質量部(不揮発成分=35質量%)、溶媒としてPGMEA64.0質量部とPGME6.0質量部を用いて、ビーズミルにより処理して、着色剤分散液(D−1)を調製した。
保存安定性の評価
得られた着色剤分散液の粘度を、E型粘度計(東京計器製)を用いて測定し、これを初期粘度とした。また、得られた着色剤分散液を遮光ガラス容器に充填し、密閉状態で23℃にて14日間静置した後、E型粘度計(東京計器製)を用いて粘度を測定した。そして、初期粘度に対する14日間保存後の粘度の増加率を算出し、増加率が5%未満の場合を「A」、5%以上10%未満の場合を「B」、10%以上の場合を「C」として、着色剤分散液の保存安定性を評価した。評価結果を表4に示す。
調製例2〜6、調製例8〜11及び比較調製例1〜4
調製例1において、各成分の種類及び量を表4に示すように変更した以外は調製例1と同様にして、着色剤分散液(D−2)〜(D−6)、(D−8)〜(D−15)を調製した。次いで、着色剤分散液(D−1)に代えて着色剤分散液(D−2)〜(D−6)、(D−8)〜(D−15)を用いた以外は調製例1と同様にして評価を行った。評価結果を表4に示す。
なお比較調製例1においては、重合体(A1−2−1)に代えて分散剤BYK−LPN6919(ビックケミー(BYK)社製、不揮発成分60質量%、アミン価72mgKOH/g)を用いた。
着色剤溶液の調製
調製例7
着色剤として化合物(D2)2.5質量部、化合物(D3)1.2質量部、化合物(D4)11.3質量部、重合体(A1−2−2)溶液2.0質量部(不揮発成分=35質量%)、重合体(A1−2−8)溶液13.0質量部(不揮発成分=35質量%)、及び溶媒としてPGME70.0質量部を混合して、着色剤溶液(D−7)を調製した。そして、調製例1と同様にして評価を行った。評価結果を表4に示す。
Figure 0006428393
表4において各成分は以下の通りである。
G58 :C.I.ピグメントグリーン58
G7 :C.I.ピグメントグリーン7
Y138 :C.I.ピグメントイエロー138
Y215 :C.I.ピグメントイエロー215
Y185 :C.I.ピグメントイエロー185
R177 :C.I.ピグメントレッド177
R254 :C.I.ピグメントレッド254
R264 :C.I.ピグメントレッド264
化合物(D1):前記式(7)で表される顔料
B15:6 :C.I.ピグメントブルー15:6
化合物(D2):下記式(D2)で表される化合物
化合物(D3):下記式(D3)で表される化合物
化合物(D4):下記式(D4)で表される化合物
化合物(D5):下記式(D5)で表される化合物
化合物(D6):下記式(D6)で表される化合物
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
LPN6919:BYK−LPN6919(ビックケミー(BYK)社製、不揮発成分60質量%、アミン価72mgKOH/g)
S41000 :ソルスパース41000(ルーブリゾール(株)社製、不揮発成分100質量%)
「oxi/oxe」は、(A)重合体を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合を示し、また「woxi/woxe」は、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiとオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合を示す。
なおC.I.ピグメントイエロー215は、平均一次粒径が70nmのものを用いた。
Figure 0006428393
<バインダー樹脂の合成>
合成例22
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル44.0g、N−フェニルマレイミド40.0g、BzMA16.0gをPGMEA300gに溶解し、さらにAIBN8.0g及びα−メチルスチレンダイマー8.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応溶液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し5時間重合した。
次いで、この反応溶液にMA17.0g、p−メトキシフェノール0.5g及びテトラブチルアンモニウムブロマイド4.4gを添加し、120℃で9時間反応させた。さらに、無水こはく酸18.5gを添加し、100℃で6時間反応させた後、液温を85℃に保持したまま1時間反応を行った。室温に冷却し、2回水洗した後、減圧濃縮を行うことにより、バインダー樹脂(E−1)を33質量%含む溶液を得た。このバインダー樹脂(E−1)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=7,800、Mw/Mn=2.8であった。なおバインダー樹脂(E−1)にオキシラニル基は残存していない。
合成例23
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、N−フェニルマレイミド12.0g、スチレン10.0g、MMA13.0g、CHMA30.0g、こはく酸モノ2−メタクリロイロキシエチル12.5、2−ヒドロキシエチルメタクリレート12.5g及びMA15.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200gに溶解し、さらにアゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル4.0g及びα−メチルスチレンダイマー5.0gを投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌及び窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、バインダー樹脂(E−2)を33質量%含む溶液を得た。このバインダー樹脂(E−2)は、GPC(溶出溶媒:THF)で測定したポリスチレン換算のMw=10,000、Mw/Mn=2.5であった。
<着色感放射線性組成物の調製及び着色硬化膜としての評価>
実施例101
着色感放射線性組成物の調製
着色剤として着色剤分散液(D−1)100質量部、バインダー樹脂として樹脂(E−1)溶液34.1質量部、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名M−402、東亞合成株式会社製)11.3質量部、光重合開始剤としてエタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)4.2質量部、添加剤としてメガファックF−554(フッ素系界面活性剤、DIC株式会社製)を0.1質量部、及び溶媒として3−エトキシプロピオン酸エチル162質量部を混合して、着色感放射線性組成物(CR−1)を得た。
耐溶剤性の評価
得られた着色感放射線性組成物(CR−1)を、ガラス基板上に、スリットダイコーターを用いて塗布した後、100℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.5μmの塗膜を形成した。
次いで、この基板を室温に冷却したのち、基板上の塗膜に、高圧水銀ランプを用い、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を、フォトマスクを介さずに、1,000J/m2の露光量で露光した。その後、220℃で20分間ポストベークを行い、基板上に赤色の硬化膜を形成した。
この基板を、60℃のN−メチルピロリドンに30分間浸漬した。そして、浸漬前後の色変化ΔEab*を求めた。ΔEab*が2未満である場合を「A」、2以上3未満である場合を「B」、3以上4未満である場合を「C」、4以上5未満である場合を「D」、5以上である場合を「E」として評価した。ΔEab*が小さいほど、耐溶剤性は良好であるといえる。結果を表5に示す。
電圧保持率の評価
ITO(インジウム−酸化錫合金)電極を所定形状に蒸着したガラス基板上に、着色組成物(CR−1)をスリットダイコーターを用いて塗布した後、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って、膜厚1.8μmの塗膜を形成した。
次いで、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介さずに、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を500J/m2の露光量で露光した。その後、この基板を23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液に1分間浸漬して、現像した後、超純水で洗浄して風乾し、更に180℃で30分間ポストベークを行い塗膜を硬化させて、基板上に赤色の硬化膜を形成した。
次いで、液晶セルを60℃の恒温層に入れて、液晶セルの電圧保持率(VHR)を、東陽テクニカ製液晶電圧保持率測定システムVHR−1A型(商品名)により測定した。このときの印加電圧は5.0Vの方形波、測定周波数は60Hzである。ここで電圧保持率とは、(16.7ミリ秒後の液晶セル電位差/印加直後の電圧)の値である。評価結果を表5に示す。電圧保持率の値が大きいほど、良好であることを意味する。特に電圧保持率が90%以上であれば、液晶セルは16.7ミリ秒の時間、印加電圧を所定レベルに保持できるため、十分に液晶を配向させることができ、残像等の「焼き付き」を起こすおそれが少なくなるため、好ましい。
実施例102〜111、比較例101〜104
実施例101において、各成分の種類及び量を表4に示すように変更した以外は実施例101と同様にして、着色感放射線性組成物(CR−2)〜(CR−15)を調製した。次いで、着色感放射線性組成物(CR−1)に変えて着色感放射線性組成物(CR−2)〜(CR−15)を用いた以外は実施例101と同様にして評価を行った。結果を表5に示す。
ただし、実施例102においては、得られた着色感放射線性組成物(CR−2)に対して更に、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドとMMAとの3:1(質量比)の共重合体を3.5質量部加え、実施例107においては、得られた着色感放射線性組成物(CR−7)に対して更に3−〔(3−ドデカン酸アミドプロピル)ジメチルアンモニオ〕−2−ヒドロキシプロパン−1−スルホナートを1.3質量部加え、実施例111においては、得られた着色感放射線性組成物(CR−11)に対して更に3−(ドデシルジメチルアンモニオ)−2−ヒドロキシプロパン−1−スルホナートを0.5質量部加えた。
Figure 0006428393
表5において各成分は以下の通りである。
B−1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名M−402、東亞合成株式会社製)
B−3:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート並びにジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(商品名TO−1382、東亞合成株式会社製)
C−1:エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−3:2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン(商品名イルガキュア369、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
C−4:NCI−831(株式会社ADEKA社製)
F−1:3−エトキシプロピオン酸エチル
F−2:プロピレングリコールモノメチルエーテル
F−3:3−メトキシブチルアセテート
G−2:メガファックF−554(フッ素系界面活性剤、DIC株式会社製)
「oxi/oxe」は、(A)重合体を構成する全重合体中のオキシラニル基の総モル数とオキセタニル基の総モル数との割合を示し、また「woxi/woxe」は、(A)重合体を構成する全単量体に占める、オキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)の総質量woxiとオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)の総質量woxeとの割合を示す。

Claims (9)

  1. (A)下記の重合体(A1)、重合体(A2)及び重合体(A3)よりなる群から選ばれる重合体であって、重合体(A1)、又は重合体(A2)及び重合体(A3)の組み合わせである重合体、
    重合体(A1):オキシラニル基及びオキセタニル基を有する重合体
    重合体(A2):オキシラニル基を有する重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)
    重合体(A3):オキセタニル基を有する重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)
    (B)重合性化合物
    (C)感放射線性重合開始剤、並びに
    (D)着色剤
    を含み、
    前記(A)重合体中のオキシラニル基(oxi)と、オキセタニル基(oxe)との割合が、モル比(oxi/oxe)で3/97〜30/70である、感放射線性組成物。
  2. 前記重合体(A1)がオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)及びオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の共重合体であり、
    前記重合体(A2)がオキシラニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a1)を含む単量体の重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)であり、
    前記重合体(A3)がオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(a2)を含む単量体の重合体(但し、前記重合体(A1)を除く)である、
    請求項1に記載の感放射線性組成物。
  3. 前記不飽和単量体(a1)が、グリシジルエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体又は炭素―炭素二重結合をエポキシ化した脂環式基を有するエチレン性不飽和単量体を含む、請求項2に記載の感放射線性組成物。
  4. 前記不飽和単量体(a1)が、下記式(1)〜(3)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項2又は3に記載の感放射線性組成物。
    Figure 0006428393
    〔式(1)において、
    1は、水素原子又はメチル基を示し、
    1は、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
    Figure 0006428393
    〔式(2)及び式(3)において、
    2は、相互に独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    2は、相互に独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
  5. 前記不飽和単量体(a2)が、下記式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。
    Figure 0006428393
    〔式(4)、(5)及び(6)において、
    21及びR31は、相互に独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    11〜R15、R22〜R26及びR32〜R36は、相互に独立に、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換若しくは非置換のアリール基を示し、
    1、Y2及びY3は、相互に独立に、単結合、又は1以上のヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基を示す。〕
  6. 前記重合体(A1)〜(A3)のうち少なくとも1種が更に置換又は非置換のアミノ基を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。
  7. (D)着色剤が染料を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。
  8. 請求項1〜のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜。
  9. 請求項に記載の硬化膜を具備する表示素子。
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