JP6988780B2 - 着色感光性樹脂組成物、顔料分散液、隔壁、有機電界発光素子、画像表示装置及び照明 - Google Patents

着色感光性樹脂組成物、顔料分散液、隔壁、有機電界発光素子、画像表示装置及び照明 Download PDF

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Description

本発明は、着色感光性樹脂組成物に関し、また該着色感光性樹脂組成物に用いられる顔料分散液、該着色感光性樹脂組成物で構成される隔壁、該隔壁を備える有機電界発光素子、画像表示装置及び照明に関する。
液晶ディスプレイ(LCD)は液晶への印加電圧のオン・オフにより液晶分子の並び方が切り替わる性質を利用している。一方、LCDのセルを構成する各部材は、フォトリソグラフィーに代表される、感光性組成物を利用した方法によって形成されるものが多い。この感光性組成物は、微細な構造を形成し易い、大画面用の基板に対して処理がし易いといった理由からも、今後さらに感光性組成物の適用範囲は広がる傾向にある。
また、パネル構造及び製造工程の簡便化に伴い、液晶パネルにおける2枚の基板の間隔を一定に保つために使用される、所謂、柱状スペーサーをフォトリソグラフィーで形成する方法が検討され、近年ではフォトスペーサーとブラックマトリクスを一体化した着色スペーサーも開発されている。ただし、この様な着色スペーサーには、通常の形状や圧縮特性以外に、TFT素子の上に直接搭載させても電気回路の短絡を起こさない様に、一定以上の体積抵抗率や一定以下の比誘電率を持つことが求められる。
このような着色スペーサーとしては、顔料に複数種の有機着色顔料を用いたものや、有機黒色顔料を用いたものが提案されている。特許文献1には特定の有機黒色顔料と分散剤を組み合わせることにより優れた分散性、遮光性を有し、また低い比誘電率を有する感光性着色組成物が記載されている。
一方で有機電界発光素子(有機エレクトロルミネセンス、有機ELともいう。)を含む画像表示装置は、コントラストや視野角等の視認性や応答性に優れ、低消費電力化、薄型軽量化、及び、ディスプレイ本体のフレキシブル化が可能であることから、次世代のフラットパネルディスプレイ(FPD)として注目を集めている。
有機電界発光素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極間に、発光層あるいは種々の機能層を含む有機層が狭持された構造を有するものである。画像表示装置は画素毎に有機電界発光素子が配置されたパネルを駆動させることにより、画像表示を行うものである。
従来からこのような有機電界発光素子は、基板上に、隔壁(バンク)を形成した後に、隔壁に囲まれた領域内に、発光層あるいは種々の機能層を積層して製造されている。
隔壁に囲まれた領域内に発光層等を成膜するには、材料を真空状態で昇華させ、基板上に付着させて成膜する蒸着法が主に適用されている。また近年では、キャスト法、スピンコート法、インクジェット印刷法といったウェットプロセスにて成膜する方法が注目されている。特に、インクジェット印刷法は、大面積にした場合の膜厚ムラを低減することができるとともに、塗布時の塗り分けによるディスプレイの高精細化、材料の使用量の削減、歩留まりの向上を図ることが可能となるため、大型パネルにおける有機層の成膜方法として好適である。
またこれらの隔壁を容易に形成する方法としては、感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法により形成する方法が知られている。
国際公開第2015/046178号
近年、画像表示装置等を構成する硬化物を形成した後に、該硬化物から発生するアウトガスを低減する要望がある。特に有機電界発光素子においては、素子発光時に隔壁から発生するアウトガスを低減する要望が強い。有機電界発光素子においては、隔壁等の硬化物から発生するアウトガス量が多いと、素子の寿命の低下を引き起こしてしまう可能性があるからである。
一方で、画像表示装置の中でも高解像度のモデルにおいては、それを構成する硬化物を微細化する必要があり、微細なパターンであっても現像工程において基板等に十分に密着することが要求されている。
本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載の感光性着色組成物では、アウトガスが多く、実用上問題があることが見出された。
また、特許文献1には有機電界発光素子の隔壁への適用については記載も示唆もなく、本発明者らが有機電界発光素子の隔壁形成用途に検討したところ一般的な解像度のモデルに要求されるサイズのパターンの密着性が十分であることが見出されたものの、高解像度なモデルに要求されるような微細パターンの密着性は十分ではないことが見出された。
本発明の第1の課題は、硬化物形成後のアウトガス量が少なく信頼性に優れており、また硬化物作成時の現像工程における微細パターンの密着性が良好である着色感光性樹脂組成物を提供することにある。
また、該着色感光性樹脂組成物を用いて形成された隔壁、該隔壁を備える有機電界発光素子、該有機電界発光素子を含む画像表示装置及び照明を提供することにある。
また本発明の第2の課題は、硬化物形成後のアウトガス量が少なく信頼性に優れる、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色感光性樹脂組成物を提供することにある。
また、該着色感光性樹脂組成物を用いて形成された隔壁、該隔壁を備える有機電界発光素子、該有機電界発光素子を含む画像表示装置及び照明を提供することにある。
さらに本発明の第3の課題は、第1の課題を解決する感光性樹脂組成物を構成するための顔料分散液を提供することにある。
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の有機黒色顔料を含有し、さらに特定のバインダー樹脂を一定量以上含有する着色感光性樹脂組成物等により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
即ち本発明の要旨は以下の通りである。
[1](A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含有する着色感光性樹脂組成物であって、
前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
前記(B)分散剤が、アクリル系分散剤を含み、
前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含むことを特徴とする着色感光性樹脂組成物。
Figure 0006988780
(式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
[2]前記(C)バインダー樹脂における前記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が85質量%以上である、[1]に記載の着色感光性樹脂組成物。
[3]前記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含む、[1]又は[2]に記載の着色感光性樹脂組成物。
Figure 0006988780
(式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し;
式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。)
Figure 0006988780
(式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
*は結合手を表す。)
[4]前記アクリル系分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系分散剤である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[5]前記(A)着色剤の含有割合が、前記着色感光性樹脂組成物の全固形分あたり60質量%以下である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[6]前記(A)着色剤が、さらに(A2)有機着色顔料及び(A3)カーボンブラックの一方又は両方を含む、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[7]前記(A)着色剤における(A1)有機黒色顔料の含有割合が10質量%以上である、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[8]有機電界発光素子の隔壁を形成するために用いられる、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[9](A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含有する、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色感光性樹脂組成物であって、
前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含むことを特徴とする着色感光性樹脂組成物。
Figure 0006988780
(式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
[10]前記(C)バインダー樹脂における前記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が85質量%以上である、[9]に記載の着色感光性樹脂組成物。
[11]前記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含む、[9]又は[10]に記載の着色感光性樹脂組成物。
Figure 0006988780
(式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し;
式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。)
Figure 0006988780
(式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
*は結合手を表す。)
[12]前記(A)着色剤の含有割合が、前記着色感光性樹脂組成物の全固形分あたり60質量%以下である、[9]〜[11]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[13]前記(A)着色剤が、さらに(A2)有機着色顔料及び(A3)カーボンブラックの一方又は両方を含む、[9]〜[12]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[14]前記(A)着色剤における(A1)有機黒色顔料の含有割合が10質量%以上である、[9]〜[13]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
[15][1]〜[14]のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物で構成される隔壁。
[16][15]に記載の隔壁を備える有機電界発光素子。
[17][16]に記載の有機電界発光素子を含む画像表示装置。
[18][16]に記載の有機電界発光素子を含む照明。
[19](A)着色剤、(B)分散剤及び(C)バインダー樹脂を含有する顔料分散液であって、
前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
前記(B)分散剤が、アクリル系分散剤を含み、
前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含むことを特徴とする顔料分散液。
Figure 0006988780
(式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、R11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
[20]前記(B)分散剤の含有割合が、(A)着色剤100質量部に対して10質量部以上である、[19]に記載の顔料分散液。
[21]前記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含む、[19]又は[20]に記載の顔料分散液。
Figure 0006988780
(式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し;
式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。)
Figure 0006988780
(式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
*は結合手を表す。)
[22]前記アクリル系分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系分散剤である、[19]〜[21]のいずれか1項に記載の顔料分散液。
[23]
着色感光性樹脂組成物を製造するために用いられる、[19]〜[22]のいずれか1項に記載の顔料分散液。
本発明のある態様により、硬化物形成後のアウトガス量が少なく信頼性に優れており、また硬化物作成時の現像工程におけるパターンの密着性が良好である着色感光性樹脂組成物を提供することができる。また本発明の着色感光性樹脂組成物から形成される硬化物は稼働時のアウトガス量が少なく、発光素子としては寿命の低下が少なく、信頼性に優れる。
また本発明の別の態様により、硬化物形成後のアウトガス量が少なく信頼性に優れる、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色感光性樹脂組成物を提供することができる。また本発明の着色感光性樹脂組成物から形成される硬化物は稼働時のアウトガス量が少なく、発光素子としては寿命の低下が少なく、信頼性に優れる。
また本発明の顔料分散液により前記着色感光性樹脂組成物を提供することが可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、以下の記載は本発明の実施形態の一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらに特定されない。
なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル及び/又はメタクリル」を意味するものとし、また、「全固形分」とは、着色感光性樹脂組成物又は顔料分散液における、溶剤以外の全成分を意味するものとする。さらに、本発明において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明において、「(共)重合体」とは、単一重合体(ホモポリマー)と共重合体(コポリマー)の双方を含むことを意味し、また、「(酸)無水物」、「(無水)…酸」とは、酸とその無水物の双方を含むことを意味する。
本発明において、隔壁材とはバンク材、壁材、ウォール材をさし、同様に、隔壁とはバンク、壁、ウォールをさす。隔壁とは、例えば、アクティブ駆動型有機電界発光素子における機能層(有機層)を区画するためのものであり、区画された領域(画素領域)に機能層を構成するための材料を蒸着あるいはインクジェット等による塗布、乾燥を行うことで、機能層及び隔壁からなる画素等を形成させていくために使用されるものである。
本発明において、重量平均分子量とは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)をさす。
本発明において、信頼性とは、有機電界発光素子の駆動時の信頼性を意味し、特に、画像表示装置に関しては表示信頼性を、照明に関しては発光信頼性を意味する。
本発明の第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物は、前記第1の課題を解決するものであり、前記(A)着色剤が、後述の一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、前記(B)分散剤が、アクリル系分散剤を含み、前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含むものである。
本発明の第2の態様に係る着色感光性樹脂組成物は、前記第2の課題を解決するものであり、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色感光性樹脂組成物であって、前記(A)着色剤が、後述の一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含むものである。
本発明の第3の態様に係る顔料分散液は、前記第3の課題を解決するものであり、前記(A)着色剤が、後述の一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、前記(B)分散剤が、アクリル系分散剤を含み、前記(C)バインダー樹脂が、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含むものである。
以下、特に断りがない限り、「本発明の着色感光性樹脂組成物」は、前記第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物、及び第2の態様に係る着色感光性樹脂組成物の両者を指す。
[1]着色感光性樹脂組成物の成分及び組成
本発明の着色感光性樹脂組成物を構成する成分及びその組成について説明する。
本発明の着色感光性樹脂組成物(以下、単に「感光性樹脂組成物」という場合がある)は、(A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含有し、さらに通常は、溶剤も含有する。
[1−1](A)着色剤
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液における(A)着色剤は、下記一般式(I)で表される化合物(以下、「化合物(I)」と称する場合がある。)、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料(以下、「(A1)有機黒色顔料」と称する場合がある。)を含む。
このように、(A1)有機黒色顔料を含むことで、高抵抗、低誘電率かつ高遮光率を実現できると考えられる。さらに、より黒色に近い色調の硬化物が得られることから、画像表示装置の画像表示領域に占める面積割合が大きい、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色剤として好適に用いることができる。また(A1)有機黒色顔料を用いることで分散性、保存性も良好であり、これを含有する着色感光性樹脂組成物においては現像時のパターニング適性も良好である。
Figure 0006988780
式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNR11ブリッジによって互いに結合してもよく;
a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。
一般式(I)で表される化合物の幾何異性体は、以下のコア構造を有し(ただし、構造式中の置換基は省略している)、トランス−トランス異性体が恐らく最も安定である。
Figure 0006988780
一般式(I)で表される化合物がアニオン性である場合、その電荷を任意の公知の適したカチオン、例えば金属、有機、無機又は金属有機カチオン、具体的にはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、一級アンモニウム、二級アンモニウム、トリアルキルアンモニウムなどの三級アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムなどの四級アンモニウム又は有機金属錯体によって補償した塩であることが好ましい。また、一般式(I)で表される化合物の幾何異性体がアニオン性である場合、同様の塩であることが好ましい。
一般式(I)の置換基に関しては、遮蔽率が高くなる傾向があることから、以下のものが好ましい。これは、以下の置換基は吸収がなく、顔料の色相に影響しないと考えられるからである。
a2、Ra4、Ra5、Ra7、Ra9及びRa10は各々独立に、好ましくは水素原子、フッ素原子、又は塩素原子であり、さらに好ましくは水素原子である。
a3及びRa8は各々独立に、好ましくは水素原子、NO2、OCH3、OC25、臭素原子、塩素原子、CH3、C25、N(CH32、N(CH3)(C25)、N(C252、α−ナフチル、β−ナフチル、SO3H又はSO3 -であり、さらに好ましくは水素原子又はSO3Hである。
1及びR6は各々独立に、好ましくは水素原子、CH3又はCF3であり、さらに好ましくは水素原子である。
好ましくは、R1とR6、R2とR7、R3とR8、R4とR9、及びR5とR10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせが同一であり、より好ましくは、R1はR6と同一であり、R2はR7と同一であり、R3はR8と同一であり、R4はR9と同一であり、かつ、R5はR10と同一である。
炭素数1〜12のアルキル基は、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、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、2−メチルブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、ヘプチル基、n−オクチル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基又はドデシル基である。
炭素数3〜12のシクロアルキル基は、例えば、シクロプロピル基、シクロプロピルメチル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、トリメチルシクロヘキシル基、ツジル基、ノルボルニル基、ボルニル基、ノルカリル基、カリル基、メンチル基、ノルピニル基、ピニル基、1−アダマンチル基又は2−アダマンチル基である。
炭素数2〜12のアルケニル基は、例えば、ビニル基、アリル基、2−プロペン−2−イル基、2−ブテン−1−イル基、3−ブテン−1−イル基、1,3−ブタジエン−2−イル基、2−ペンテン−1−イル基、3−ペンテン−2−イル基、2−メンチル−1−ブテン−3−イル基、2−メチル−3−ブテン−2−イル基、3−メチル−2−ブテン−1−イル基、1,4−ペンタジエン−3−イル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基又はドデセニル基である。
炭素数3〜12のシクロアルケニル基は、例えば、2−シクロブテン−1−イル基、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基、3−シクロヘキセン−1−イル基、2,4−シクロヘキサジエン−1−イル基、1−p−メンテン−8−イル基、4(10)−ツジェン−10−イル基、2−ノルボルネン−1−イル基、2,5−ノルボルナジエン−1−イル基、7,7−ジメチル−2,4−ノルカラジエン−3−イル基又はカンフェニル基である。
炭素数2〜12のアルキニル基は、例えば、1−プロピン−3−イル基、1−ブチン−4−イル基、1−ペンチン−5−イル基、2−メチル−3−ブチン−2−イル基、1,4−ペンタジイン−3−イル基、1,3−ペンタジイン−5−イル基、1−ヘキシン−6−イル基、シス−3−メチル−2−ペンテン−4−イン−1−イル基、トランス−3−メチル−2−ペンテン−4−イン−1−イル基、1,3−ヘキサジイン−5−イル基、1−オクチン−8−イル基、1−ノニン−9−イル基、1−デシン−10−イル基又は1−ドデシン−12−イル基である。
ハロゲン原子は、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
前記(A1)有機黒色顔料は、好ましくは下記一般式(I−1)で表される化合物(以下、「化合物(I−1)」と称する場合がある。)、及び該化合物の幾何異性体からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
Figure 0006988780
このような有機黒色顔料の具体例としては、商品名で、Irgaphor(登録商標) Black S 0100 CF(BASF社製)が挙げられる。
この有機黒色顔料は、好ましくは後述される分散剤、溶剤、方法によって分散して使用される。また、分散の際に前記化合物(I)のスルホン酸誘導体(スルホン酸置換体)、又は化合物(I)の幾何異性体のスルホン酸誘導体、特に前記化合物(I−1)のスルホン酸誘導体、又は前記化合物(I−1)の幾何異性体のスルホン酸誘導体が存在すると、分散性や保存性が向上する場合がある。
本発明で用いる(A)着色剤は、前記(A1)有機黒色顔料以外にその他の着色剤を含有していてもよい。その他の着色剤としては、顔料を用いることが好ましく、顔料は有機顔料であっても無機顔料であってもよいが、高抵抗、低誘電率の観点からは、有機顔料を用いることがより好ましく、特に有機着色顔料(以下「(A2)有機着色顔料」と称する場合がある。)を用いることがさらに好ましい。
これらの顔料の化学構造は特に限定されないが、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系等の有機顔料が利用可能である。以下、使用できる有機顔料の具体例をピグメントナンバーで示す。以下に挙げる「C.I.ピグメントレッド2」等の用語は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
赤色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントレッド48:1、122、149、168、177、179、194、202、206、207、209、224、242、254、更に好ましくはC.I.ピグメントレッド177、209、224、254を挙げることができる。
なお、分散性や遮光性の点で、C.I.ピグメントレッド177、254、272を用いることが好ましく、本発明の着色感光性樹脂組成物を紫外線で硬化させる場合には、赤色顔料としては紫外線吸収率の低いものを使用することが好ましく、係る観点からはC.I.ピグメントレッド254、272を用いることがより好ましい。
橙色(オレンジ)顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79を挙げることができる。この中でも、分散性や遮光性の点で、C.I.ピグメントオレンジ13、43、64、72を用いることが好ましく、本発明の着色感光性樹脂組成物を紫外線で硬化させる場合には、橙色顔料としては紫外線吸収率の低いものを使用することが好ましく、係る観点からはC.I.ピグメントオレンジ64、72を用いることがより好ましく、C.I.ピグメントオレンジ64が特に好ましい。
青色顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、更に好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6を挙げることができる。
なお、分散性や遮光性の点で、C.I.ピグメントブルー15:6、16、60を用いることが好ましく、本発明の着色感光性樹脂組成物を紫外線で硬化させる場合には、青色顔料としては紫外線吸収率の低いものを使用することが好ましく、係る観点からはC.I.ピグメントブルー60を用いることがより好ましい。
紫色顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50を挙げることができる。この中でも、遮光性の点では、C.I.ピグメントバイオレット19、23を用いることが好ましく、C.I.ピグメントバイオレット23を用いることがより好ましい。
なお、分散性や遮光性の点で、C.I.ピグメントバイオレット23、29を用いることが好ましく、本発明の着色感光性樹脂組成物を紫外線で硬化させる場合には、紫色顔料としては紫外線吸収率の低いものを使用することが好ましく、係る観点からはC.I.ピグメントバイオレット29を用いることがより好ましい。
赤色顔料、橙色顔料、青色顔料、紫色顔料の他に用いることができる有機着色顔料としては例えば、緑色顔料、黄色顔料などを挙げることができる。
緑色顔料としては、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36を挙げることができる。
黄色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180、185、更に好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、138、139、150、180を挙げることができる。
これらの顔料の中でも、赤色顔料及び橙色顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種と、青色顔料及び紫色顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種との組み合わせを用いることが好ましい。このように、特定の顔料の組み合わせを用いることで、高遮光性を達成することができる傾向がある。
これらの中でも、遮光性や色調の観点からは、以下の顔料のうち少なくとも1種以上を含有するものとすることが好ましい。
赤色顔料:C.I.ピグメントレッド177、254、272
橙色顔料:C.I.ピグメントオレンジ43、64、72
青色顔料:C.I.ピグメントブルー15:6、60
紫色顔料:C.I.ピグメントバイオレット23、29
なお、色の組み合わせについては特に限定されないが、遮光性の観点からは例えば、赤色顔料と青色顔料の組み合わせ、青色顔料と橙色顔料の組み合わせ、青色顔料と橙色顔料と紫色顔料の組み合わせなどが挙げられる。
さらに、その他の着色剤としては、これらの有機着色顔料以外に、その他の黒色着色剤を用いることができる。
黒色着色剤の中でも、遮光性や色調の観点からは、前記一般式(I)で表される以外の、その他の有機黒色顔料を用いてもよい。その他の有機黒色顔料としては、アニリンブラック、ペリレンブラック、シアニンブラックなどが挙げられる。
また、本発明では、無機黒色顔料を用いることができる。無機黒色顔料としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、チタンブラック、等が挙げられる。これらの中でも、遮光性、画像特性の観点からカーボンブラック(以下「(A3)カーボンブラック」と称する場合がある。)を好ましく用いることができる。カーボンブラックの例としては、以下のようなカーボンブラックが挙げられる。
三菱ケミカル社製:MA7、MA8、MA11、MA77、MA100、MA100R、MA100S、MA220、MA230、MA600、MCF88、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#900、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#2650、#3030、#3050、#3150、#3250、#3400、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B
デグサ社製:Printex(登録商標。以下同じ。)3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170
キャボット社製:Monarch(登録商標。以下同じ。)120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL(登録商標。以下同じ。)99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN(登録商標。以下同じ。) XC72R、ELFTEX(登録商標)−8
ビルラー社製:RAVEN(登録商標。以下同じ。)11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000
カーボンブラックは、樹脂で被覆されたものを使用しても構わない。樹脂で被覆されたカーボンブラックを使用すると、ガラス基板への密着性や体積抵抗値を向上させる効果がある。樹脂で被覆されたカーボンブラックとしては、例えば日本国特開平09−71733号公報に記載されているカーボンブラック等が好適に使用できる。体積抵抗や誘電率の点で、樹脂被覆カーボンブラックが好適に用いられる。
樹脂による被覆処理に供するカーボンブラックとしては、NaとCaの合計含有量が100ppm以下であることが好ましい。カーボンブラックは、通常、製造時の原料油や燃焼油(又はガス)、反応停止水や造粒水、更には反応炉の炉材等から混入したNaや、Ca,K,Mg,Al,Fe等を組成とする灰分がパーセントのオーダーで含有されている。この内、NaやCaは、各々数百ppm以上含有されているのが一般的であるが、これらを少なくすることで、透明電極(ITO)やその他の電極への浸透を抑制して、電気的短絡を防止できる傾向がある。
これらのNaやCaを含む灰分の含有量を低減する方法としては、カーボンブラックを製造する際の原料油や燃料油(又はガス)並びに反応停止水として、これらの含有量が極力少ない物を厳選すること及びストラクチャーを調整するアルカリ物質の添加量を極力少なくすることにより可能である。他の方法としては、炉から製出したカーボンブラックを水や塩酸等で洗いNaやCaを溶解し除去する方法が挙げられる。
具体的にはカーボンブラックを水、塩酸、又は過酸化水素水に混合分散させた後、水に難溶の溶媒を添加していくとカーボンブラックは溶媒側に移行し、水と完全に分離すると共にカーボンブラック中に存在した殆どのNaやCaは、水や酸に溶解、除去される。NaとCaの合計量を100ppm以下に低減するためには、原材料を厳選したカーボンブラック製造過程単独或は水や酸溶解方式単独でも可能な場合もあるが、この両方式を併用することにより更に容易にNaとCaの合計量を100ppm以下とすることができる。
また樹脂被覆カーボンブラックは、pH6以下のいわゆる酸性カーボンブラックであることが好ましい。水中での分散径(アグロメレート径)が小さくなるので、微細ユニットまでの被覆が可能となり好適である。さらに平均粒子径40nm以下、ジブチルフタレート(DBP)吸収量140mL/100g以下であることが好ましい。前記範囲内とすることで、遮光性の良好な塗膜が得られる傾向がある。平均粒子径は数平均粒子径を意味し、電子顕微鏡観察により数万倍の倍率で数視野分撮影し、得られた写真中のカーボンブラック粒子を画像処理装置により2000〜3000個程度計測する粒子画像解析により求められる円相当径を意味する。
樹脂で被覆されたカーボンブラックを調製する方法には特に限定されないが、例えば、カーボンブラック及び樹脂の配合量を適宜調整した後、1.樹脂とシクロヘキサノン、トルエン、キシレンなどの溶剤とを混合して加熱溶解させた樹脂溶液と、カーボンブラック及び水を混合した懸濁液とを混合撹拌し、カーボンブラックと水とを分離させた後、水を除去して加熱混練して得られた組成物をシート状に成形し、粉砕した後、乾燥させる方法;2.前記と同様にして調製した樹脂溶液と懸濁液とを混合撹拌してカーボンブラック及び樹脂を粒状化した後、得られた粒状物を分離、加熱して残存する溶剤及び水を除去する方法;3.溶剤にマレイン酸、フマル酸などのカルボン酸を溶解させ、カーボンブラックを添加、混合して乾燥させ、溶剤を除去してカルボン酸添着カーボンブラックを得た後、これに樹脂を添加してドライブレンドする方法;4.被覆させる樹脂を構成する反応性基含有モノマー成分と水とを高速撹拌して懸濁液を調製し、重合後冷却して重合体懸濁液から反応性基含有樹脂を得た後、これにカーボンブラックを添加して混練し、カーボンブラックと反応性基とを反応させ(カーボンブラックをグラフトさせ)、冷却及び粉砕する方法などを採用することができる。
被覆処理する樹脂の種類も特に限定されるものではないが、合成樹脂が一般的であり、さらに、構造の中にベンゼン環を有する樹脂の方が両性系界面活性剤的な働きがより強いため、分散性及び分散安定性の点から好ましい。
具体的な合成樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、グリプタル樹脂、エポキシ樹脂、アルキルベンゼン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルフォポリフェニレンスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、等の熱可塑性樹脂が使用できる。被覆樹脂の量は、カーボンブラックと被覆樹脂の合計量に対し1〜30質量%が好ましい。前記下限値以上とすることで被覆を十分なものとすることができる傾向がある。一方で、前記上限値以下とすることで、樹脂同士の粘着を防ぎ、分散性が良好なものとすることができる傾向がある。
このようにして樹脂で被覆処理してなるカーボンブラックは、常法に従い、隔壁、着色スペーサー等の遮光材として用いることができ、この隔壁、着色スペーサーを構成要素とする有機発光素子、カラーフィルターを常法により作成することができる。このようなカーボンブラックを用いると、高遮光率でかつ低コストにできる傾向がある。また、カーボンブラック表面を樹脂で被覆したことにより、高抵抗、低誘電率の隔壁、着色スペーサー等の遮光材を作成することができる。
また、その他の着色剤として、上述の有機着色顔料、黒色着色剤の他に、染料を使用してもよい。着色剤として使用できる染料としては、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が挙げられる。
アゾ系染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー11、C.I.アシッドオレンジ7、C.I.アシッドレッド37、C.I.アシッドレッド180、C.I.アシッドブルー29、C.I.ダイレクトレッド28、C.I.ダイレクトレッド83、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトオレンジ26、C.I.ダイレクトグリーン28、C.I.ダイレクトグリーン59、C.I.リアクティブイエロー2、C.I.リアクティブレッド17、C.I.リアクティブレッド120、C.I.リアクティブブラック5、C.I.ディスパースオレンジ5、C.I.ディスパースレッド58、C.I.ディスパースブルー165、C.I.ベーシックブルー41、C.I.ベーシックレッド18、C.I.モルダントレッド7、C.I.モルダントイエロー5、C.I.モルダントブラック7等が挙げられる。
アントラキノン系染料としては、例えば、C.I.バットブルー4、C.I.アシッドブルー40、C.I.アシッドグリーン25、C.I.リアクティブブルー19、C.I.リアクティブブルー49、C.I.ディスパースレッド60、C.I.ディスパースブルー56、C.I.ディスパースブルー60等が挙げられる。
この他、フタロシアニン系染料として、例えば、C.I.パッドブルー5等が、キノンイミン系染料として、例えば、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー9等が、キノリン系染料として、例えば、C.I.ソルベントイエロー33、C.I.アシッドイエロー3、C.I.ディスパースイエロー64等が、ニトロ系染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー1、C.I.アシッドオレンジ3、C.I.ディスパースイエロー42等が挙げられる。
これらの(A1)有機黒色顔料、(A2)有機着色顔料、黒色着色剤等の顔料は、平均粒子径が通常1μm以下、好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.25μm以下となるよう、分散して用いることが好ましい。ここで平均粒子径の基準は顔料粒子の数である。
なお、この顔料の平均粒子径は、動的光散乱(DLS)により測定された顔料粒子径から求めた値である。粒子径測定は、十分に希釈された着色感光性樹脂組成物(通常は希釈して、顔料含有割合0.005〜0.2質量%程度に調製。但し測定機器により推奨された濃度があれば、その濃度に従う。)に対して行い、25℃にて測定する。
[1−2](B)分散剤
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液においては、(A)着色剤を微細に分散させ、且つその分散状態を安定化させることが品質の安定性確保には重要なため、(B)分散剤を含む。
本発明の第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物、及び本発明の第3の態様に係る顔料分散液においては、(B)分散剤が、アクリル系分散剤を含む。アクリル系分散剤は、直鎖状の分子構造の柔軟な主骨格を有するため、吸着基の多くが着色剤に吸着することで着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液中に着色剤が均一に分散されると考えられる。塗布膜中に着色剤が均一に配置されることで、該塗布膜が緻密な膜となり、さらに、アルカリ現像液に不溶な成分である着色剤が塗布膜中に均一に配置されることにより、現像処理時に塗布膜内部への現像液の浸透が抑えられてパターン密着性が良好になる、特に微細パターンであっても密着性が良好になると考えられる。
またアクリル系分散剤としては、官能基を有する高分子分散剤が好ましい。また分散安定性の面からカルボキシル基;リン酸基;スルホン酸基;又はこれらの塩基;窒素原子を含有するアクリル系分散剤が好ましく、中でも窒素原子を含有するアクリル系分散剤が好ましい。さらには1級、2級又は3級アミノ基;4級アンモニウム塩基;ピリジン、ピリミジン、ピラジン等の含窒素ヘテロ環由来の基、等の塩基性官能基を有する高分子分散剤が、顔料等の着色剤を分散する際に少量の分散剤で分散することができるとの観点から特に好ましい。これらの官能基は、着色剤に吸着する吸着基として作用する。
市販されているアクリル系分散剤としては、例えばDISPERBYK−2000、DISPERBYK−2001、BYK−LPN21116、BYK−LPN6919等(以上すべてビックケミー社製)が挙げられる。
窒素原子を含有するアクリル系分散剤としては、官能基(ここでいう官能基とは、高分子分散剤に含有される官能基として前述した官能基である。)を有する不飽和基含有単量体と、官能基を有さない不飽和基含有単量体とのランダム共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体を使用することが好ましい。これらの共重合体は公知の方法で製造することができる。
官能基を有する不飽和基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、アクリル酸ダイマー等のカルボキシル基を有する不飽和単量体;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)アクリレート及びこれらの4級化物などの3級アミノ基、4級アンモニウム塩基を有する不飽和単量体が具体例として挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
官能基を有さない不飽和基含有単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、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、t−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシメチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカン(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、スチレン及びその誘導体、α−メチルスチレン、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミドなどのN−置換マレイミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル及びポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマー、ポリ2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートマクロモノマー、ポリエチレングリコールマクロモノマー、ポリプロピレングリコールマクロモノマー、ポリカプロラクトンマクロモノマーなどのマクロモノマー等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの単量体の側鎖は、溶剤に相溶する溶媒親和部として作用する。
アクリル系分散剤は、分散性の観点から、好ましくは官能基を有するAブロックと官能基を有さないBブロックから構成されるA−B又はB−A−Bブロック共重合体である。この場合、Aブロック中には上記官能基を含む不飽和基含有単量体由来の部分構造の他に、上記官能基を含まない不飽和基含有単量体由来の部分構造が含まれていてもよく、これらが該Aブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合のいずれの態様で含有されていてもよい。また、官能基を含まない部分構造の、Aブロック中の含有割合は、通常80質量%以下であり、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、最も好ましくは0質量%である。
分散性の観点から、Bブロックは上記官能基を含まない不飽和基含有単量体由来の部分構造のみから構成されるものであることが好ましく、1つのBブロック中に2種以上の単量体由来の部分構造が含有されていてもよく、これらは、該Bブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合のいずれの態様で含有されていてもよい。
該A−B又はB−A−Bブロック共重合体は、例えば、以下に示すリビング重合法にて調製される。
リビング重合法には、アニオンリビング重合法、カチオンリビング重合法、ラジカルリビング重合法があり、このうち、アニオンリビング重合法は、重合活性種がアニオンであり、例えば下記スキームで表される。
Figure 0006988780
上記スキーム中、Ar1は1価の有機基であり、Ar2はAr1とは異なる1価の有機基であり、Mは金属原子であり、s及びtはそれぞれ1以上の整数である。
ラジカルリビング重合法は重合活性種がラジカルであり、例えば下記スキームで示される。
Figure 0006988780
上記スキーム中、Ar1は1価の有機基であり、Ar2はAr1とは異なる1価の有機基であり、j及びkはそれぞれ1以上の整数であり、Raは水素原子又は1価の有機基であり、RbはRaとは異なる水素原子又は1価の有機基である。
このアクリル系分散剤を合成するに際しては、日本国特開平9−62002号公報や、P.Lutz, P.Masson et al, Polym. Bull. 12, 79 (1984), B.C.Anderson, G.D.Andrews etal, Macromolecules, 14, 1601(1981), K.Hatada, K.Ute,et al, Polym. J. 17, 977(1985), 18, 1037(1986), 右手浩一、畑田耕一、高分子加工、36,366(1987),東村敏延、沢本光男、高分子論文集、46, 189(1989), M.Kuroki, T.Aida, J. Am. Chem. Sic, 109, 4737(1987)、相田卓三、井上祥平、有機合成化学、43, 300(1985), D.Y.Sogoh, W.R.Hertler et al, Macromolecules, 20, 1473(1987)などに記載の公知の方法を採用することができる。
前述のとおり、本発明で用いることができるアクリル系分散剤はA−Bブロック共重合体であっても、B−A−Bブロック共重合体であってもよく、その共重合体を構成するAブロック/Bブロック比も特に限定されず、1/99〜80/20(質量比)であることが好ましく、5/95〜60/40(質量比)であることがより好ましい。この範囲内にすることで分散性と保存安定性のバランスの確保がとりやすい傾向がある。
また、本発明で用いることができるA−Bブロック共重合体、B−A−Bブロック共重合体1g中の4級アンモニウム塩基の量は、通常0.1〜10mmolであることが好ましい。この範囲内にすることで良好な分散性を確保しやすい傾向がある。
一方で、このようなアクリル系分散剤中には、アミノ基が含有されていてもよい。アクリル系分散剤のアミン価は通常1〜130mgKOH/g程度である。10mgKOH/g以上が好ましく、30mgKOH/g以上がより好ましく、50mgKOH/g以上がさらに好ましく、60mgKOH/g以上が特に好ましく、また、120mgKOH/g以下が好ましく、100mgKOH/g以下がより好ましく、90mgKOH/g以下がさらに好ましく、80mgKOH/g以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで分散後の保存性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜120mgKOH/gが好ましく、30〜100mgKOH/gがより好ましく、50〜90mgKOH/gがさらに好ましく、60〜80mgKOH/gが特に好ましく挙げられる。
ここで、アクリル系分散剤のアミン価は、分散剤試料中の溶剤を除いた固形分1gあたりの塩基量と当量のKOHの質量で表し、次の方法により測定する。
100mLのビーカーに分散剤試料の0.5〜1.5gを精秤し、50mLの酢酸で溶解する。pH電極を備えた自動滴定装置を使って、この溶液を0.1mol/LのHClO4の酢酸溶液にて中和滴定する。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点とし次式によりアミン価を求める。
アミン価[mgKOH/g]=(561×V)/(W×S)
〔但し、W:分散剤試料秤取量[g]、V:滴定終点での滴定量[mL]、S:分散剤試料の固形分濃度[質量%]を表す。〕
アクリル系分散剤の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1000以上が好ましく、3000以上がより好ましく、4000以上がさらに好ましく、5000以上が特に好ましく、また、50000以下が好ましく、20000以下がより好ましく、15000以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで粘度変化が起こりにくい傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1000〜50000が好ましく、3000〜20000がより好ましく、4000〜15000がさらに好ましく、5000〜15000が特に好ましく挙げられる。
アクリル系分散剤が4級アンモニウム塩基を官能基として有する場合、4級アンモニウム塩基を含む繰り返し単位の化学構造は特に限定されないが、分散性の観点からは、アクリル系分散剤が下記一般式(V)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(V)」ということがある。)を有することが好ましい。
Figure 0006988780
上記式(V)中、R31〜R33は各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基であり、R31〜R33のうち2つ以上が互いに結合して環状構造を形成してもよく;
34は水素原子又はメチル基であり;
Xは2価の連結基であり;
-は対アニオンである。
上記式(V)のR31〜R33における、置換基を有していてもよいアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常1以上であり、また、10以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましく、4以下であることがさらに好ましく、2以下であることが特に好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基であることがより好ましく、メチル基又はエチル基であることがさらに好ましい。また、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。また、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基などの環状構造を含むものでもよい。
上記式(V)のR31〜R33における、置換基を有していてもよいアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常6以上であり、また、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジエチルフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基などが挙げられ、これらの中でもフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、又はジエチルフェニル基であることが好ましく、フェニル基、メチルフェニル基、又はエチルフェニル基であることがより好ましい。
上記式(V)のR31〜R33における、置換基を有していてもよいアラルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常7以上であり、また、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましく、8以下であることが特に好ましい。アラルキル基の具体例としては、フェニルメチル基(ベンジル基)、フェニルエチル基(フェネチル基)、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルイソプロピル基などが挙げられ、これらの中でも、フェニルメチル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、又はフェニルブチル基であることが好ましく、フェニルメチル基、又はフェニルエチル基であることがより好ましい。
これらの中でも、分散性の観点から、R31〜R33が各々独立にアルキル基、又はアラルキル基であることが好ましく、具体的には、R31及びR33が各々独立にメチル基、又はエチル基であり、かつ、R32がフェニルメチル基、又はフェニルエチル基であることが好ましく、R31及びR33がメチル基であり、かつ、R32がフェニルメチル基であることがさらに好ましい。
また、前記高分子分散剤が官能基として3級アミンを有する場合、分散性の観点からは、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(VI)」ということがある。)を有することが好ましい。
Figure 0006988780
上記式(VI)中、R35及びR36は各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基であり、R35及びR36が互いに結合して環状構造を形成してもよく;
37は水素原子又はメチル基であり;
Zは2価の連結基である。
また、上記式(VI)のR35及びR36における、置換基を有していてもよいアルキル基としては、上記式(V)のR31〜R33として例示したものを好ましく採用することができる。
同様に、上記式(VI)のR35及びR36における、置換基を有していてもよいアリール基としては、上記式(V)のR31〜R33として例示したものを好ましく採用することができる。また、上記式(VI)のR35及びR36における、置換基を有していてもよいアラルキル基としては、上記式(V)のR31〜R33として例示したものを好ましく採用することができる。
これらの中でも、分散性の観点から、R35及びR36が各々独立に、置換基を有していてもよいアルキル基であることが好ましく、メチル基、又はエチル基であることがより好ましい。
上記式(V)のR31〜R33及び上記式(VI)のR35及びR36におけるアルキル基、アラルキル基又はアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、ベンゾイル基、水酸基などが挙げられる。
上記式(V)及び(VI)において、2価の連結基X及びZとしては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜12のアリーレン基、−CONH−R43−基、−COOR44−基〔但し、R43及びR44は単結合、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数2〜10のエーテル基(アルキルオキシアルキル基)である〕等が挙げられ、好ましくは−COO−R44−基、より好ましくは−COO−C−基である。
また、上記式(V)において、対アニオンのY-としては、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BF4 -、CH3COO-、PF6 -等が挙げられる。
前記式(V)で表される繰り返し単位の含有割合は特に限定されないが、分散性の観点から、前記式(V)で表される繰り返し単位の含有割合と前記式(VI)で表される繰り返し単位の含有割合の合計に対して好ましくは60モル%以下であり、より好ましくは50モル%以下であり、さらに好ましくは40モル%以下であり、特に好ましくは35モル%以下であり、また、好ましくは5モル%以上であり、より好ましくは10モル%以上であり、さらに好ましくは20モル%以上であり、特に好ましくは30モル%以上である。上限と下限の組み合わせとしては、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜40モル%がさらに好ましく、30〜35モル%が特に好ましく挙げられる。
また、分散剤の全繰り返し単位に占める前記式(V)で表される繰り返し単位の含有割合は特に限定されないが、分散性の観点から、1モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましく、8モル%以上であることがさらに好ましく、10モル%以上であることが特に好ましく、また、50モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることがさらに好ましく、15モル%以下であることが特に好ましい。上限と下限の組み合わせとしては、1〜50モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましく、8〜20モル%がさらに好ましく、10〜15モル%が特に好ましく挙げられる。
前記式(VI)で表される繰り返し単位の含有割合は特に限定されないが、分散性の観点から、前記式(V)で表される繰り返し単位の含有割合と前記式(VI)で表される繰り返し単位の含有割合の合計に対して好ましくは100モル%以下であり、より好ましくは90モル%以下であり、さらに好ましくは80モル%以下であり、特に好ましくは70モル%以下であり、また、好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは30モル%以上であり、さらに好ましくは50モル%以上であり、特に好ましくは60モル%以上である。上限と下限の組み合わせとしては、10〜100モル%が好ましく、30〜90モル%がより好ましく、50〜80モル%がさらに好ましく、60〜70モル%が特に好ましく挙げられる。
また、分散剤の全繰り返し単位に占める前記式(VI)で表される繰り返し単位の含有割合は特に限定されないが、分散性の観点から、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、15モル%以上であることがさらに好ましく、20モル%以上であることが特に好ましく、また、60モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であることがさらに好ましく、25モル%以下であることが特に好ましい。上限と下限の組み合わせとしては、5〜600モル%が好ましく、10〜40モル%がより好ましく、15〜30モル%がさらに好ましく、20〜25モル%が特に好ましく挙げられる。
また、アクリル系分散剤は、溶媒等のバインダー成分に対する相溶性を高め、分散安定性を向上させるとの観点から、下記一般式(VII)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(VII)」ということがある。)を有することが好ましい。
Figure 0006988780
上記式(VII)中、R40はエチレン基又はプロピレン基であり;
41は置換基を有していてもよいアルキル基であり;
42は水素原子又はメチル基であり;
nは1〜20の整数である。
上記式(VII)のR41における、置換基を有していてもよいアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常1以上であり、2以上であることが好ましく、また、10以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましく、4以下であることがさらに好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基であることがより好ましい。また、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。また、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基などの環状構造を含んでもよい。
また、上記式(VII)におけるnは溶媒等バインダー成分に対する相溶性と分散性の観点から、1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、また、10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10の整数が好ましく、2〜5の整数がより好ましく挙げられる。
また、分散剤の全繰り返し単位に占める前記式(VII)で表される繰り返し単位の含有割合は特に限定されないが、1モル%以上であることが好ましく、2モル%以上であることがより好ましく、4モル%以上であることがさらに好ましく、また、30モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましく、10モル%以下であることがさらに好ましい。前記範囲内の場合には溶媒等バインダー成分に対する相溶性と分散安定性の両立がしやすい傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜30モル%が好ましく、2〜20モル%がより好ましく、4〜10モル%がさらに好ましく挙げられる。
また、アクリル系分散剤は、分散剤の溶媒等バインダー成分に対する相溶性を高め、分散安定性を向上させるという観点から、1種以上の下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(VIII)」ということがある。)を有することが好ましい。
Figure 0006988780
上記式(VIII)中、R38は置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基であり;
39は水素原子又はメチル基である。
上記式(VIII)のR38における、置換基を有していてもよいアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常1以上であり、2以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、また、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、又は2−エチルヘキシル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は2−エチルヘキシル基であることがより好ましい。また、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。また、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基などの環状構造を含んでもよい。
上記式(VIII)のR38における、置換基を有していてもよいアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常6以上であり、また、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、8以下であることがさらに好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジエチルフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基などが挙げられ、これらの中でもフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、又はジエチルフェニル基であることが好ましく、フェニル基、メチルフェニル基、又はエチルフェニル基であることがより好ましい。
上記式(VIII)のR38における、置換基を有していてもよいアラルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常7以上であり、また、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましい。アラルキル基の具体例としては、フェニルメチル基(ベンジル基)、フェニルエチル基(フェネチル基)、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルイソプロピル基などが挙げられ、これらの中でも、フェニルメチル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、又はフェニルブチル基であることが好ましく、フェニルメチル基、又はフェニルエチル基であることがより好ましい。
これらの中でも、溶剤相溶性と分散安定性の観点から、R38がアルキル基、又はアラルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、ブチル基、2−エチルヘキシル基又はフェニルメチル基であることがより好ましい。
38における、アルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。また、アリール基又はアラルキル基が有していてもよい置換基としては、鎖状のアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。また、R38で示される鎖状のアルキル基には、直鎖状及び分岐鎖状のいずれも含まれる。
また、分散剤の全繰り返し単位に占める前記式(VIII)で表される繰り返し単位の含有割合(2種以上の前記式(VIII)で表される繰り返し単位を含む場合はその合計の含有割合)は、分散性の観点から、30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましく、また、80モル%以下であることが好ましく、70モル%以下であることがより好ましい。上限と下限の組み合わせとしては、30〜80モル%が好ましく、40〜70モル%がより好ましく、50〜70モル%がさらに好ましく挙げられる。
アクリル系分散剤は、繰り返し単位(V)、繰り返し単位(VI)、繰り返し単位(VII)及び繰り返し単位(VIII)以外の繰り返し単位を有していてもよい。そのような繰り返し単位の例としては、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸クロリドなどの(メタ)アクリル酸塩系単量体;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド系単量体;酢酸ビニル;アクリロニトリル;アリルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル;N−メタクリロイルモルホリン等の単量体に由来する繰り返し単位が挙げられる。
アクリル系分散剤は、分散性をより高めるとの観点から、繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)を有するAブロックと、繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)を有さないBブロックとを有する、ブロック共重合体であることが好ましい。該ブロック共重合体は、A−Bブロック共重合体又はB−A−Bブロック共重合体であることが好ましい。Aブロックに4級アンモニウム塩基だけでなく3級アミノ基も導入することにより、意外にも、分散剤の分散能力が著しく向上する傾向がある。また、Bブロックが繰り返し単位(VII)を有することが好ましく、更に繰り返し単位(VIII)を有することがより好ましい。
Aブロック中において、繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)は、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれの態様で含有されていてもよい。また、繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)は、1つのAブロック中に各々2種以上含有されていてもよく、その場合、各々の繰り返し単位は、該Aブロック中においてランダム共重合、ブロック共重合のいずれの態様で含有されていてもよい。
また、繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)以外の繰り返し単位が、Aブロック中に含有されていてもよく、そのような繰り返し単位の例としては、前述の(メタ)アクリル酸エステル系単量体由来の繰り返し単位等が挙げられる。繰り返し単位(V)及び繰り返し単位(VI)以外の繰り返し単位の、Aブロック中の含有量は、好ましくは0〜50モル%、より好ましくは0〜20モル%であるが、係る繰り返し単位はAブロック中に含有されないことが最も好ましい。
繰り返し単位(VII)及び(VIII)以外の繰り返し単位がBブロック中に含有されていてもよく、そのような繰り返し単位の例としては、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸クロリドなどの(メタ)アクリル酸塩系単量体;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド系単量体;酢酸ビニル;アクリロニトリル;アリルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル;N−メタクリロイルモルホリン等の単量体に由来する繰り返し単位が挙げられる。繰り返し単位(VII)及び繰り返し単位(VIII)以外の繰り返し単位の、Bブロック中の含有割合は、好ましくは0〜50モル%、より好ましくは0〜20モル%であるが、かかる繰り返し単位はBブロック中に含有されないことが最も好ましい。
これらのアクリル系分散剤は1種を単独で使用してもよく、又は2種以上を併用してもよい。
また、本発明の第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物、及び本発明の第3の態様に係る顔料分散液において、(B)分散剤は前述のアクリル系分散剤以外に、以下に示すその他の高分子分散剤を含んでいてもよい。
その他の高分子分散剤としては、例えばウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリアリルアミン系分散剤、アミノ基を持つモノマーとマクロモノマーからなる分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレンジエステル系分散剤、ポリエーテルリン酸系分散剤、ポリエステルリン酸系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。
このような分散剤の具体例としては、商品名で、EFKA(登録商標。BASF社製。)、DISPERBYK(登録商標。ビックケミー社製。)、ディスパロン(登録商標。楠本化成社製。)、SOLSPERSE(登録商標。ルーブリゾール社製。)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社化学社製)、アジスパー(登録商標。味の素社製。)等を挙げることができる。
その他の高分子分散剤の重量平均分子量(Mw)は通常700以上、好ましくは1000以上であり、また通常100000以下、好ましくは50000以下である。
その他の高分子分散剤の中でも、顔料の分散性の観点からは、ウレタン系高分子分散剤が好ましく挙げられる。
またウレタン系高分子分散剤の中でも、分散性、保存性の面から、塩基性官能基を有し、ポリエステル結合及び/又はポリエーテル結合を有する高分子分散剤が好ましい。
ウレタン系高分子分散剤としては、例えばDISPERBYK160〜167、182シリーズが挙げられる。
ウレタン系高分子分散剤として好ましい化学構造を具体的に例示するならば、例えば、ポリイソシアネート化合物と、分子内に水酸基を1個又は2個有する数平均分子量300〜10000の化合物と、同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物とを反応させることによって得られる、重量平均分子量1000〜200000の分散樹脂等が挙げられる。これらをベンジルクロリド等の四級化剤で処理することで、3級アミノ基の全部又は一部を4級アンモニウム塩基にすることができる。
上記のポリイソシアネート化合物の例としては、パラフェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ω,ω′−ジイソシネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニルメタン)、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等のトリイソシアネート、及びこれらの三量体、水付加物、及びこれらのポリオール付加物等が挙げられる。ポリイソシアネートとして好ましいのは有機ジイソシアネートの三量体で、最も好ましいのはトリレンジイソシアネートの三量体とイソホロンジイソシアネートの三量体である。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソシアネートの三量体の製造方法としては、前記ポリイソシアネート類を適当な三量化触媒、例えば第3級アミン類、ホスフィン類、アルコキシド類、金属酸化物、カルボン酸塩類等を用いてイソシアネート基の部分的な三量化を行い、触媒毒の添加により三量化を停止させた後、未反応のポリイソシアネートを溶剤抽出、薄膜蒸留により除去して目的のイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを得る方法が挙げられる。
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する数平均分子量300〜10000の化合物としては、ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリカーボネートグリコール、ポリオレフィングリコール等、及びこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化されたもの及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。
ポリエーテルグリコールとしては、ポリエーテルジオール、ポリエーテルエステルジオール、及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。ポリエーテルジオールとしては、アルキレンオキシドを単独又は共重合させて得られるもの、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン−プロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコール、ポリオキシオクタメチレングリコール及びそれらの2種以上の混合物が挙げられる。
ポリエーテルエステルジオールとしては、エーテル基含有ジオールもしくは他のグリコールとの混合物をジカルボン酸又はそれらの無水物と反応させるか、又はポリエステルグリコールにアルキレンオキシドを反応させることによって得られるもの、例えばポリ(ポリオキシテトラメチレン)アジペート等が挙げられる。ポリエーテルグリコールとして最も好ましいのはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール又はこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化された化合物である。
ポリエステルグリコールとしては、ジカルボン酸(コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等)又はそれらの無水物とグリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、1,8−オクタメチレングリコール、2−メチル−1,8−オクタメチレングリコール、1,9−ノナンジオール等の脂肪族グリコール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン等の脂環族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、N−メチルジエタノールアミン等のN−アルキルジアルカノールアミン等)とを重縮合させて得られたもの、例えばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリエチレン/プロピレンアジペート等、又は前記ジオール類又は炭素数1〜25の1価アルコールを開始剤として用いて得られるポリラクトンジオール又はポリラクトンモノオール、例えばポリカプロラクトングリコール、ポリメチルバレロラクトン及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。ポリエステルグリコールとして最も好ましいのはポリカプロラクトングリコール又は炭素数1〜25のアルコールを開始剤としたポリカプロラクトンである。
ポリカーボネートグリコールとしては、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等、ポリオレフィングリコールとしてはポリブタジエングリコール、水素添加型ポリブタジエングリコール、水素添加型ポリイソプレングリコール等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物の数平均分子量は、通常300〜10000、好ましくは500〜6000、更に好ましくは1000〜4000である。
本発明に用いられる同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物を説明する。
活性水素、即ち、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子に直接結合している水素原子としては、水酸基、アミノ基、チオール基等の官能基中の水素原子が挙げられ、中でもアミノ基、特に1級のアミノ基の水素原子が好ましい。
3級アミノ基は、特に限定されないが、例えば炭素数1〜4のアルキル基を有するアミノ基、又はヘテロ環構造、より具体的にはイミダゾール環又はトリアゾール環、などが挙げられる。
このような同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物を例示するならば、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジプロピル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジブチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジプロピルエチレンジアミン、N,N−ジブチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジエチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジプロピル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジブチル−1,4−ブタンジアミン等が挙げられる。
また、3級アミノ基が含窒素ヘテロ環構造である場合の該含窒素ヘテロ環としては、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環等の含窒素ヘテロ5員環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、アクリジン環、イソキノリン環等の含窒素ヘテロ6員環が挙げられる。これらの含窒素ヘテロ環のうち好ましいものはイミダゾール環又はトリアゾール環である。
これらのイミダゾール環とアミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、ヒスチジン、2−アミノイミダゾール、1−(2−アミノエチル)イミダゾール等が挙げられる。また、トリアゾール環とアミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、5−(2−アミノ−5−クロロフェニル)−3−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾール−3,5−ジオール、3−アミノ−5−フェニル−1H−1,3,4−トリアゾール、5−アミノ−1,4−ジフェニル−1,2,3−トリアゾール、3−アミノ−1−ベンジル−1H−2,4−トリアゾール等が挙げられる。中でも、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾールが好ましい。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ウレタン系高分子分散剤を製造する際の原料の好ましい配合比率はポリイソシアネート化合物100質量部に対し、同一分子内に水酸基を1個又は2個有する数平均分子量300〜10000の化合物が10〜200質量部、好ましくは20〜190質量部、更に好ましくは30〜180質量部、同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物が0.2〜25質量部、好ましくは0.3〜24質量部である。
ウレタン系高分子分散剤の製造は、公知のポリウレタン樹脂製造方法に従って行うことができる。製造する際の溶媒としては、通常、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸セロソルブ等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の炭化水素類、ダイアセトンアルコール、イソプロパノール、第二ブタノール、第三ブタノール等一部のアルコール類、塩化メチレン、クロロホルム等の塩化物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキサイド等の非プロトン性極性溶媒等が用いられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記製造に際して、通常、ウレタン化反応触媒が用いられる。この触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジブチルチンジオクトエート、スタナスオクトエート等の錫系、鉄アセチルアセトナート、塩化第二鉄等の鉄系、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の3級アミン系等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物の導入量は反応後のアミン価で1〜100mgKOH/gの範囲に制御するのが好ましい。より好ましくは5〜95mgKOH/gの範囲である。アミン価は、塩基性アミノ基を酸により中和滴定し、酸価に対応させてKOHのmg数で表した値である。前記下限値以上とすることで分散能力が向上する傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像性が良好になる傾向がある。
なお、以上の反応で高分子分散剤にイソシアネート基が残存する場合には更に、アルコールやアミノ化合物でイソシアネート基を潰すと生成物の経時安定性が高くなるので好ましい。
ウレタン系高分子分散剤の重量平均分子量(Mw)は通常1000〜200000、好ましくは2000〜100000、より好ましくは3000〜50000の範囲である。前記下限値以上とすることで分散性及び分散安定性が良好となる傾向があり、前記上限値以下とすることで溶解性が向上し分散性が良好となり、反応の制御も容易となる傾向がある。
また分散安定性向上の点から、(B)分散剤は、後述する顔料誘導体と併用することが好ましい。
一方で、本発明の第2の態様に係る着色感光性樹脂組成物における(B)分散剤は、(A)着色剤を分散できるものであれば何ら限定されない。具体的には、上述のアクリル系分散剤でもよく、上述のその他の高分子分散剤でもよい。これらの中でも、分散性の観点からはアクリル系分散剤、又はウレタン系高分子分散剤を含むことが好ましい。
[1−3](C)バインダー樹脂
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液は、(C)バインダー樹脂を含む。(C)バインダー樹脂を含むことで、均質な膜を得ることが可能になる。(C)バインダー樹脂は均質な膜が得られるものであれば特に限定されないが、アルカリ現像液に対する溶解性の観点から、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液において、(C)バインダー樹脂は、アウトガス低減の観点から(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含むことを特徴とする。(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は剛直な骨格を有しており、耐熱性が高く熱分解しにくく、また、骨格が剛直なため硬化時に配列構造をとって架橋性の高い膜が形成されることから、硬化物形成後に発生するアウトガス量が少なくなると考えられる。
またアルカリ現像液に対する溶解性の観点から、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、カルボキシル基又は水酸基を含むものであることが好ましい。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、エポキシ樹脂にエチレン性不飽和結合を有する酸又はエステル化合物を付加し、更に多塩基酸又はその無水物を反応させた樹脂であることが好ましい。例えば、エポキシ樹脂のエポキシ基に、エチレン性不飽和結合を有する酸のカルボキシル基が開環付加されることにより、エポキシ化合物にエステル結合(−COO−)を介してエチレン性不飽和結合が付加されると共に、その際生じた水酸基に、多塩基酸無水物の一方のカルボキシル基が付加されたものが挙げられる。また多塩基酸無水物を付加するときに、多価アルコールを同時に添加して付加されたものも挙げられる。
また上記反応で得られた樹脂のカルボキシル基に、さらに反応し得る官能基を有する化合物を反応させて得られる樹脂も、上記(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂に含まれる。
このように、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は化学構造上、実質的にエポキシ基を有さず、かつ「(メタ)アクリレート」に限定されるものではないが、エポキシ化合物(エポキシ樹脂)が原料であり、かつ、「(メタ)アクリレート」が代表例であるので慣用に従いこのように命名されている。
ここで、エポキシ樹脂とは、熱硬化により樹脂を形成する以前の原料化合物をも含めて言うこととし、そのエポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂の中から適宜選択して用いることができる。
また、エポキシ樹脂は、フェノール性化合物とエピハロヒドリンとを反応させて得られる化合物を用いることができる。フェノール性化合物としては、2価もしくは3価以上のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、単量体でも重合体でもよい。
具体的には、例えば、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂、ビスフェノールSエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ビフェニルノボラックエポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、フェノールとジシクロペンタンとの重合エポキシ樹脂、ジハイドロオキシルフルオレン型エポキシ樹脂、ジハイドロオキシルアルキレンオキシルフルオレン型エポキシ樹脂、9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレンのジグリシジルエーテル化物、1,1−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)アダマンタンのジグリシジルエーテル化物、などが挙げられ、このように主鎖に芳香族環を有するものを好適に用いることができる。
中でも、高い硬化膜強度の観点から、ビスフェノールAエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールとジシクロペンタジエンとの重合体のエポキシ化物、9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレンのエポキシ化物(ジグリシジルエーテル化物)、アダマンチル基を有するエポキシ樹脂などが好ましく、フェノールとジシクロペンタジエンとの重合体のエポキシ化物、9,9−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)フルオレンのエポキシ化物、アダマンチル基を有するエポキシ樹脂が更に好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する酸の中でもエチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましい。エチレン性不飽和結合を有する酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート無水コハク酸付加物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートテトラヒドロ無水フタル酸付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート無水コハク酸付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート無水フタル酸付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートテトラヒドロ無水フタル酸付加物、(メタ)アクリル酸とε−カプロラクトンとの反応生成物などが挙げられる。中でも、感度の観点から、(メタ)アクリル酸が好ましい。
多塩基酸(無水物)としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、3−メチルテトラヒドロフタル酸、4−メチルテトラヒドロフタル酸、3−エチルテトラヒドロフタル酸、4−エチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、3−メチルヘキサヒドロフタル酸、4−メチルヘキサヒドロフタル酸、3−エチルヘキサヒドロフタル酸、4−エチルヘキサヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、及びそれらの無水物などが挙げられる。中でも、アウトガス低減の観点から、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、又はヘキサヒドロフタル酸無水物が好ましく、コハク酸無水物又はテトラヒドロフタル酸無水物がより好ましく、テトラヒドロフタル酸無水物が更に好ましい。
多価アルコールを用いることで、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の分子量を増大させ、分子中に分岐を導入することが出来、分子量と粘度のバランスをとることができる傾向がある。また、分子中への酸基の導入率を増やすことができ、感度や密着性等のバランスがとれやすい傾向がある。
多価アルコールとしては、例えばトリメチロールプロパン、ジ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、トリメチロールエタン、1,2,3−プロパントリオールの中から選ばれる1種又は2種以上の多価アルコールであることが好ましい。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の酸価は特に限定されないが、10mgKOH/g以上が好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましく、40mgKOH/g以上がさらに好ましく、60mgKOH/g以上がよりさらに好ましく、80mgKOH/g以上が特に好ましく、また、200mgKOH/g以下が好ましく、180mgKOH/g以下がより好ましく、150mgKOH/g以下がさらに好ましく、130mgKOH/g以下がよりさらに好ましく、120mgKOH/g以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで未露光部の現像性が良化する傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜減り等を抑制できる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜200mgKOH/gが好ましく、20〜180mgKOH/gがより好ましく、40〜150mgKOH/gがさらに好ましく、60〜130mgKOH/gがよりさらに好ましく、80〜120mgKOH/gが特に好ましく挙げられる。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、通常1000以上、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上、さらに好ましくは4000以上、特に好ましくは5000以上、また、通常30000以下、好ましくは20000以下、より好ましくは15000以下、さらに好ましくは10000以下、特に好ましくは8000以下である。前記下限値以上とすることで膜減り等を抑制できる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで未露光部の現像性が良化する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1000〜30000が好ましく、2000〜20000がより好ましく、3000〜15000がさらに好ましく、4000〜10000がさらに好ましく、5000〜8000が特に好ましく挙げられる。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、従来公知の方法により合成することができる。具体的には、前記エポキシ樹脂を有機溶剤に溶解させ、触媒と熱重合禁止剤の共存下、前記エチレン性不飽和結合を有する酸又はエステル化合物を加えて付加反応させ、更に多塩基酸又はその無水物を加えて反応を続ける方法を用いることができる。
ここで、反応に用いる有機溶剤としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコール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などの有機溶剤の1種又は2種以上が挙げられる。また、上記触媒としては、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリベンジルアミン等の第3級アミン類、テトラメチルアンモニウムクロライド、メチルトリエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩類、トリフェニルホスフィンなどの燐化合物、トリフェニルスチビンなどのスチビン類などの1種又は2種以上が挙げられる。更に、熱重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、メチルハイドロキノンなどの1種又は2種以上が挙げられる。
また、エチレン性不飽和結合を有する酸又はエステル化合物としては、エポキシ樹脂のエポキシ基の1化学当量に対して通常0.7〜1.3化学当量、好ましくは0.9〜1.1化学当量となる量とすることができる。また、付加反応時の温度としては、通常60〜150℃、好ましくは80〜120℃の温度とすることができる。更に、多塩基酸(無水物)の使用量としては、前記付加反応で生じた水酸基の1化学当量に対して、通常0.1〜1.2化学当量、好ましくは0.2〜1.1化学当量となる量とすることができる。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の化学構造は特に限定されないが、アウトガス低減の観点から、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び/又は下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含有することが好ましい。エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は高感度であることからパターニング性能が良好であり、また疎水骨格を有し、溶解速度がマイルドであることから基板密着性が良好である。さらに、アクリル樹脂と違って剛直な骨格を有し、また硬化時に配列構造をとって密に架橋されることから、アウトガスの発生を抑制できると考えられる。
特に、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び/又は下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、中央部に嵩高く剛直な骨格を持つため、(メタ)アクリロイル基等の親水部位が外側に展開される形となり、現像性が良好となると考えられる。
Figure 0006988780
式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し;
式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。
Figure 0006988780
式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
*は結合手を表す。
[(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂]
次に、前記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂(以下、「(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂」と略記する。)について詳述する。
Figure 0006988780
式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し;
式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。
(R12
前記式(II)において、R12は置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表す。
2価の炭化水素基としては、2価の脂肪族基、2価の芳香族環基、1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基が挙げられる。
2価の脂肪族基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のものが挙げられる。これらの中でも現像溶解性の観点からは直鎖状のものが好ましく、一方で露光部への現像液の浸透低減の観点からは環状のものが好ましい。その炭素数は通常1以上であり、3以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜20が好ましく、3〜15がより好ましく、6〜10がさらに好ましく挙げられる。
2価の直鎖状脂肪族基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基等が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、メチレン基が好ましい。
2価の分岐鎖状脂肪族基の具体例としては、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、iso−アミル基等が挙げられる。
2価の環状の脂肪族基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常12以下、10以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜となり、基板密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。2価の環状の脂肪族基の具体例としては、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、トリシクロデカン環、アダマンタン環、シクロドデカン環、ジシクロペンタジエン等の環から水素原子を2つ除した基が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、トリシクロデカン環、アダマンタン環から水素原子を2つ除した基が好ましい。
2価の脂肪族基が有していてもよい置換基としては、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜5のアルコキシ基;水酸基;ニトロ基;シアノ基;カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも合成容易性の観点から、無置換であることが好ましい。
また、2価の芳香族環基としては、2価の芳香族炭化水素環基及び2価の芳香族複素環基が挙げられる。その炭素数は通常4以上であり、5以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の芳香族炭化水素環基における芳香族炭化水素環としては、単環であっても縮合環であってもよい。2価の芳香族炭化水素環基としては、例えば、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの基が挙げられる。
また、2価の芳香族複素環基における芳香族複素環としては、単環であっても縮合環であってもよい。2価の芳香族複素環基としては、例えば、2個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの基が挙げられる。
これらの中でもパターニング特性の観点から、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、2個の遊離原子価を有するベンゼン環がより好ましい。
2価の芳香族環基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシル基、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシ基、グリシジルエーテル基等が挙げられる。これらの中でも現像溶解性、耐吸湿性の観点から、無置換が好ましい。
また、1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基としては、前述の2価の脂肪族基を1以上と、前述の2価の芳香族環基を1以上とを連結した基が挙げられる。
2価の脂肪族基の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、通常10以下、5以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の芳香族環基の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、通常10以下、5以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基の具体例としては、下記式(II−A)〜(II−F)で表される基等が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性と膜の疎水化の観点から、下記式(II−A)で表される基が好ましい。化学式中の*は結合手を表す。
Figure 0006988780
前記のとおり、式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよい。該置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシ基等が挙げられる。置換基の数も特に限定されず、1つでもよいし、2つ以上でもよい。
これらの中でもパターニング特性の観点から、無置換であることが好ましい。
また、前記式(II)で表される繰り返し単位構造は、合成の簡易性の観点から、下記式(II−1)で表される繰り返し単位構造であることが好ましい。
Figure 0006988780
式(II−1)中、R11及びR12は、前記式(II)のものと同義であり;
Xは水素原子又は多塩基酸残基を表し;
*は結合手を表し;
式(II−1)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよい。
多塩基酸残基とは、多塩基酸又はその無水物からOH基を1つ除した1価の基を意味する。多塩基酸としては、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、クロレンド酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸から選ばれた1種又は2種以上が挙げられる。
これらの中でもパターニング特性の観点から、好ましくは、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸であり、より好ましくは、テトラヒドロフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸であり、さらに好ましくはテトラヒドロフタル酸無水物である。
(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂1分子中に含まれる、前記式(II−1)で表される繰り返し単位構造は、1種でも2種以上でもよく、例えば、RXが水素原子のものと、RXが多塩基酸残基のものが混在していてもよい。
また、(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂1分子中に含まれる、前記式(II)で表される繰り返し単位構造の数は特に限定されないが、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、また、20以下が好ましく、15以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1000以上が好ましく、1500以上がより好ましく、2000以上がさらに好ましく、3000以上が特に好ましく、また、30000以下が好ましく、20000以下がより好ましく、10000以下がさらに好ましく、8000以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで着色感光性樹脂組成物の残膜率が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで解像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1000〜30000が好ましく、1500〜20000がより好ましく、2000〜10000がさらに好ましく、3000〜8000が特に好ましく挙げられる。
(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の、酸価は特に限定されないが、10mgKOH/g以上が好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましく、40mgKOH/g以上がさらに好ましく、50mgKOH/g以上がよりさらに好ましく、80mgKOH/g以上が特に好ましく、また、200mgKOH/g以下が好ましく、150mgKOH/g以下がより好ましく、130mgKOH/g以下がよりさらに好ましく、100mgKOH/g以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで現像溶解性が向上し、解像性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで着色感光性樹脂組成物の残膜率が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜200mgKOH/gが好ましく、20〜150mgKOH/gがより好ましく、40〜130mgKOH/gがさらに好ましく、50〜100mgKOH/gがよりさらに好ましく、80〜100mgKOH/gが特に好ましく挙げられる。
以下に(C1−1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の具体例を挙げる。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
[(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂]
次に、前記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂(以下、「(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂」と略記する。)について詳述する。
Figure 0006988780
式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
*は結合手を表す。
(R14
前記一般式(III)において、R14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表す。
環状炭化水素基としては、脂肪族環基又は芳香族環基が挙げられる。
脂肪族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常10以下、5以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましく、2〜3がさらに好ましく挙げられる。
また、脂肪族環基の炭素数は通常4以上であり、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、また、40以下が好ましく、30以下がより好ましく、20以下がさらに好ましく、15以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上するとなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜40が好ましく、6〜30がより好ましく、8〜20がさらに好ましく、8〜15が特に好ましく挙げられる。
脂肪族環基における脂肪族環の具体例としてはシクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、アダマンタン環、シクロドデカン環等が挙げられる。これらの中でも着色感光性樹脂組成物の残膜率と解像性の観点から、アダマンタン環が好ましい。
一方で、芳香族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、また、通常10以下、5以下が好ましく、4以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上するとなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましく、3〜4がさらに好ましく挙げられる。
芳香族環基としては、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基が挙げられる。また、芳香族環基の炭素数は通常4以上であり、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、10以上がよりさらに好ましく、12以上が特に好ましく、また、40以下が好ましく、30以下がより好ましく、20以下がさらに好ましく、15以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでパターニング特性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜40が好ましく、6〜30がより好ましく、8〜20がさらに好ましく、10〜15がよりさらに好ましく、12〜15が特に好ましく挙げられる。
芳香族環基における芳香族環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環等が挙げられる。これらの中でもパターニング特性の観点から、フルオレン環が好ましい。
また、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基における、2価の炭化水素基は特に限定されないが、例えば、2価の脂肪族基、2価の芳香族環基、1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基が挙げられる。
2価の脂肪族基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のものが挙げられる。これらの中でも現像溶解性の観点からは直鎖状のものが好ましく、一方で露光部への現像液の浸透低減の観点からは環状のものが好ましい。その炭素数は通常1以上であり、3以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、25以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の直鎖状脂肪族基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基等が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、メチレン基が好ましい。
2価の分岐鎖状脂肪族基の具体例としては、前述の2価の直鎖状脂肪族基に、側鎖としてメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等を有する構造が挙げられる。
2価の環状の脂肪族基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常10以下、5以下、さらに好ましくは3以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜となり、基板密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。2価の環状の脂肪族基の具体例としては、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、アダマンタン環、シクロドデカン環等の環から水素原子を2つ除した基が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、アダマンタン環から水素原子を2つ除した基が好ましい。
2価の脂肪族基が有していてもよい置換基としては、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜5のアルコキシ基;水酸基;ニトロ基;シアノ基;カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも合成容易性の観点から、無置換であることが好ましい。
また、2価の芳香族環基としては、2価の芳香族炭化水素環基及び2価の芳香族複素環基が挙げられる。その炭素数は通常4以上であり、5以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の芳香族炭化水素環基における芳香族炭化水素環としては、単環であっても縮合環であってもよい。2価の芳香族炭化水素環基としては、例えば、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの基が挙げられる。
また、2価の芳香族複素環基における芳香族複素環としては、単環であっても縮合環であってもよい。2価の芳香族複素環基としては、例えば、2個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの基が挙げられる。これらの中でもパターニング特性の観点から、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、2個の遊離原子価を有するフルオレン環がより好ましい。
2価の芳香族環基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシル基、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシ基等が挙げられる。これらの中でも現像溶解性の観点から、無置換が好ましい。
また、1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基としては、前述の2価の脂肪族基を1以上と、前述の2価の芳香族環基を1以上とを連結した基が挙げられる。
2価の脂肪族基の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、通常10以下、5以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の芳香族環基の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、通常10以下、5以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
1以上の2価の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基の具体例としては、前記式(II−A)〜(II−F)で表される基等が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性と膜の疎水化の観点から、前記式(II−C)で表される基又は前記式(II−D)で表される基が好ましい。
これらの2価の炭化水素基に対して、側鎖である環状炭化水素基の結合態様は特に限定されないが、例えば、脂肪族基や芳香族環基の水素原子1つを該側鎖で置換した態様や、脂肪族基の炭素原子の1つを含めて側鎖である環状炭化水素基を構成した態様が挙げられる。
(R15、R16
前記一般式(III)において、R15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表す。
2価の脂肪族基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のものが挙げられる。これらの中でも現像溶解性の観点からは直鎖状のものが好ましく、一方で露光部への現像液の浸透低減の観点からは環状のものが好ましい。その炭素数は通常1以上であり、3以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、基板への密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
2価の直鎖状脂肪族基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基等が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、メチレン基が好ましい。
2価の分岐鎖状脂肪族基の具体例としては、前述の2価の直鎖状脂肪族基に、側鎖としてメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等を有する構造が挙げられる。
2価の環状の脂肪族基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常12以下、10以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜となり、基板密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。2価の環状の脂肪族基の具体例としては、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、アダマンタン環、シクロドデカン環、ジシクロペンタジエン等の環から水素原子を2つ除した基が挙げられる。これらの中でも骨格の剛直性の観点から、ジシクロペンタジエン環、アダマンタン環から水素原子を2つ除した基が好ましい。
2価の脂肪族基が有していてもよい置換基としては、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜5のアルコキシ基;水酸基;ニトロ基;シアノ基;カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも合成容易性の観点から、無置換であることが好ましい。
(m、n)
前記一般式(III)において、m及びnは各々独立に0〜2の整数を表す。前記下限値以上とすることでパターニング適正が良好となり、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像性が良好となる傾向がある。現像性の観点からm及びnが0であることが好ましく、一方で、パターニング適正、表面荒れの観点からm及びnが各々独立に1以上であることが好ましい。
また、前記一般式(III)で表される部分構造は、基板への密着性の観点から、下記一般式(III−1)で表される部分構造であることが好ましい。
Figure 0006988780
式(III−1)中、R13、R15、R16、m及びnは前記式(III)と同義であり;
αは、置換基を有していてもよい1価の環状炭化水素基を表し;
pは1以上の整数であり;
式(III−1)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。
(Rα
前記一般式(III−1)において、Rαは、1価の環状炭化水素基を表す。
環状炭化水素基としては、脂肪族環基又は芳香族環基が挙げられる。
脂肪族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常6以下、4以下が好ましく、3以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでパターニング特性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜6が好ましく、2〜4がより好ましく、2〜3がさらに好ましく挙げられる。
また、脂肪族環基の炭素数は通常4以上であり、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、また、40以下が好ましく、30以下がより好ましく、20以下がさらに好ましく、15以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでパターニング特性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜40が好ましく、6〜30がより好ましく、8〜20がさらに好ましく、8〜15が特に好ましく挙げられる。
脂肪族環基における脂肪族環の具体例としてはシクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、アダマンタン環、シクロドデカン環等が挙げられる。これらの中でも強固な膜特性の観点から、アダマンタン環が好ましい。
一方で、芳香族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、また、通常10以下、5以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでパターニング特性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましく、3〜5がさらに好ましく挙げられる。
芳香族環基としては、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基が挙げられるまた、芳香族環基の炭素数は通常4以上であり、5以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでパターニング特性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜30が好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく挙げられる。
芳香族環基における芳香族環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環等が挙げられる。これらの中でも現像溶解性の観点から、フルオレン環が好ましい。
環状炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、iso−アミル基等の炭素数1〜5のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜5のアルコキシ基;水酸基;ニトロ基;シアノ基;カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも合成の容易性の観点から、無置換が好ましい。
pは1以上の整数を表すが、2以上が好ましく、また、3以下が好ましい。前記下限値以上とすることで膜硬化度と残膜率が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜3が好ましく、2〜3がより好ましく挙げられる。
これらの中でも、強固な膜硬化度の観点から、Rαが1価の脂肪族環基であることが好ましく、アダマンチル基であることがより好ましい。
前記のとおり、式(III−1)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよい。該置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシ基等が挙げられる。置換基の数も特に限定されず、1つでもよいし、2つ以上でもよい。
これらの中でもパターニング特性の観点から、無置換であることが好ましい。
以下に前記式(III−1)で表される部分構造の具体例を挙げる。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
また、前記一般式(III)で表される部分構造は、骨格の剛直性、及び膜疎水化の観点から、下記一般式(III−2)で表される部分構造であることが好ましい。
Figure 0006988780
式(III−2)中、R13、R15、R16、m及びnは前記式(III)と同義であり;
βは、置換基を有していてもよい2価の環状炭化水素基を表し;
式(III−2)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
*は結合手を表す。
(Rβ
前記式(III−2)において、Rβは、2価の環状炭化水素基を表す。
環状炭化水素基としては、脂肪族環基又は芳香族環基が挙げられる。
脂肪族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、また、通常10以下、5以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましく挙げられる。
また、脂肪族環基の炭素数は通常4以上であり、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、また、40以下が好ましく、35以下がより好ましく、30以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで現像時の膜あれの抑制する傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上するとなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜40が好ましく、6〜35がより好ましく、8〜30がさらに好ましく挙げられる。
脂肪族環基における脂肪族環の具体例としては、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、ノルボルナン環、イソボルナン環、アダマンタン環、シクロドデカン環等が挙げられる。これらの中でも保存安定性の観点から、アダマンタン環が好ましい。
一方で、芳香族環基が有する環の数は特に限定されないが、通常1以上、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、また、通常10以下、5以下が好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましく、3〜5がさらに好ましく挙げられる。
芳香族環基としては、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基が挙げられるまた、芳香族環基の炭素数は通常4以上であり、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、10以上がさらに好ましく、また、40以下が好ましく、30以下がより好ましく、20以下がさらに好ましく、15以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、4〜40が好ましく、6〜30がより好ましく、8〜20がさらに好ましく、10〜15が特に好ましく挙げられる。
芳香族環基における芳香族環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環等が挙げられる。これらの中でも現像性の観点から、フルオレン環が好ましい。
環状炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、iso−アミル基等の炭素数1〜5のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜5のアルコキシ基;水酸基;ニトロ基;シアノ基;カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも合成の簡易性の観点から、無置換が好ましい。
これらの中でも、保存安定性及び電気特性の観点から、Rβが2価の脂肪族環基であることが好ましく、2価のアダマンタン環基であることがより好ましい。
一方で、塗膜の低吸湿性及びパターニング特性の観点から、Rβが2価の芳香族環基であることが好ましく、2価のフルオレン環基であることがより好ましい。
前記のとおり、式(III−2)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよい。該置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシ基等が挙げられる。置換基の数も特に限定されず、1つでもよいし、2つ以上でもよい。また、これらの置換基を介して、式(III−2)中の2つのベンゼン環が連結されていてもよい。
これらの中でもパターニング特性の観点から、無置換であることが好ましい。また、膜減り等を生じにくくする観点から、メチル基置換であることが好ましい。
以下に前記式(III−2)で表される部分構造の具体例を挙げる。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
一方で、前記式(III)で表される部分構造は、塗膜残膜率とパターニング特性の観点から、下記式(III−3)で表される部分構造であることが好ましい。
Figure 0006988780
式(III−3)中、R13、R14、R15、R16、m及びnは前記式(III)と同義であり;
Zは水素原子又は多塩基酸残基を表す。
多塩基酸残基とは、多塩基酸又はその無水物からOH基を1つ除した1価の基を意味する。なお、さらにもう1つのOH基が除され、式(III−3)で表される他の分子におけるRZと共用されていてもよく、つまり、RZを介して複数の式(III−3)が連結していてもよい。
多塩基酸としては、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、クロレンド酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸から選ばれた1種又は2種以上が挙げられる。
これらの中でもパターニング特性の観点から、好ましくは、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸であり、より好ましくは、テトラヒドロフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸である。
(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂1分子中に含まれる、前記式(III−3)で表される部分構造は、1種でも2種以上でもよく、例えば、RZが水素原子のものと、RZが多塩基酸残基のものが混在していてもよい。
また、(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂1分子中に含まれる、前記式(III)で表される部分構造の数は特に限定されないが、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、また、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくく、電気特性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすく、解像性が向上する傾向がある。
(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1000以上が好ましく、2000以上がより好ましく、3000以上がさらに好ましく、3500以上が特に好ましく、また、30000以下が好ましく、20000以下がより好ましく、10000以下がさらに好ましく、7000以下がよりさらに好ましく、5000以下が特に好ましい。前記下限値以上とすることでパターニング特性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで強固な膜が得られやすく、表面荒れが生じにくい傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1000〜30000が好ましく、2000〜20000がより好ましく、3000〜10000がさらに好ましく、3500〜7000がよりさらに好ましく、3500〜5000が特に好ましく挙げられる。
(C1−2)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の酸価は特に限定されないが、10mgKOH/g以上が好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましく、40mgKOH/g以上がさらに好ましく、60mgKOH/g以上がよりさらに好ましく、80mgKOH/g以上が特に好ましく、また、200mgKOH/g以下が好ましく、150mgKOH/g以下がより好ましく、120gKOH/g以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像溶解性が向上し、解像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜200mgKOH/gが好ましく、20〜150mgKOH/gがより好ましく、40〜150mgKOH/gがさらに好ましく、60〜120mgKOH/gがよりさらに好ましく、80〜120mgKOH/gが特に好ましく挙げられる。
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液に含まれる(C)バインダー樹脂は、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂以外のバインダー樹脂(以下、「(C2)その他のバインダー樹脂」と略記する。)を含んでいてもよい。
(C2)その他のバインダー樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボシキル基含有ウレタン樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂等が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して使用してもよい。
本発明の着色感光性樹脂組成物において、(C)バインダー樹脂は、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含む。(C)バインダー樹脂中に(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を75質量%以上含ませることによって、硬化物の耐熱性も向上し、硬化物形成後に発生するアウトガス量を少なくできると考えられる。
(C)バインダー樹脂に対する(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合は75質量%以上であれば特に限定されず、80重量%以上が好ましく、85重量%以上がより好ましく、90重量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、通常100質量%以下である。前記下限値以上とすることでアウトガスが抑えられる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、75〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、85〜100質量%がさらに好ましく、90〜100質量%がよりさらに好ましく、95〜100質量%が特に好ましく挙げられる。
[1−4](D)光重合性モノマー
本発明の着色感光性樹脂組成物は、(D)光重合性モノマーを含む。(D)光重合性モノマーを含むことで、感度が向上する。
本発明に用いられる(D)光重合性モノマーは、分子内にエチレン性不飽和基を少なくとも1個有する化合物である。具体的には、例えば(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、スチレン、及びエチレン性不飽和結合を1個有するカルボン酸と、多価又は1価アルコールのエステル、等が挙げられる。
本発明においては、特に、1分子中にエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能エチレン性単量体を使用することが望ましい。多官能エチレン性単量体が有するエチレン性不飽和基の数は特に限定されないが、通常2個以上であり、好ましくは4個以上であり、より好ましくは5個以上であり、また、好ましくは8個以下であり、より好ましくは7個以下である。前記下限値以上とすることで高感度となる傾向があり、前記上限値以下とすることで溶媒への溶解性が向上する傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、2〜8個が好ましく、4〜8個がより好ましく、5〜7個がさらに好ましく挙げられる。
多官能エチレン性単量体の例としては、例えば脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル;芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル;脂肪族ポリヒドロキシ化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と、不飽和カルボン酸及び多塩基性カルボン酸とのエステル化反応により得られるエステルなどが挙げられる。
前記脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルとしては、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、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、グリセロールアクリレート等の脂肪族ポリヒドロキシ化合物のアクリル酸エステル、これら例示化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、同様にイタコネートに代えたイタコン酸エステル、クロネートに代えたクロトン酸エステルもしくはマレエートに代えたマレイン酸エステル等が挙げられる。
芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルとしては、ハイドロキノンジアクリレート、ハイドロキノンジメタクリレート、レゾルシンジアクリレート、レゾルシンジメタクリレート、ピロガロールトリアクリレート等の芳香族ポリヒドロキシ化合物のアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル等が挙げられる。
多塩基性カルボン酸及び不飽和カルボン酸と、多価ヒドロキシ化合物のエステル化反応により得られるエステルとしては必ずしも単一物ではないが、代表的な具体例を挙げれば、アクリル酸、フタル酸、及びエチレングリコールの縮合物、アクリル酸、マレイン酸、及びジエチレングリコールの縮合物、メタクリル酸、テレフタル酸及びペンタエリスリトールの縮合物、アクリル酸、アジピン酸、ブタンジオール及びグリセリンの縮合物等が挙げられる。
その他、本発明に用いられる多官能エチレン性単量体の例としては、ポリイソシアネート化合物と水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル又はポリイソシアネート化合物とポリオール及び水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルを反応させて得られるようなウレタン(メタ)アクリレート類;多価エポキシ化合物とヒドロキシ(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリル酸との付加反応物のようなエポキシアクリレート類;エチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド類;フタル酸ジアリル等のアリルエステル類;ジビニルフタレート等のビニル基含有化合物等が有用である。
上記ウレタン(メタ)アクリレート類としては、例えば、DPHA−40H、UX−5000、UX−5002D−P20、UX−5003D、UX−5005(日本化薬社製)、U−2PPA、U−6LPA、U−10PA、U−33H、UA−53H、UA−32P、UA−1100H(新中村化学工業社製)、UA−306H、UA−510H、UF−8001G(協栄社化学社製)、UV−1700B、UV−7600B、UV−7605B、UV−7630B、UV7640B(日本合成化学工業社製)等が挙げられる。
これらの中でも、硬化性の観点から(D)光重合性モノマーとして、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを用いることが好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いることがより好ましい。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[1−5](E)光重合開始剤
本発明の着色感光性樹脂組成物は(E)光重合開始剤を含有する。(E)光重合開始剤は、光を直接吸収し、分解反応又は水素引き抜き反応を起こし、重合活性ラジカルを発生する機能を有する成分である。必要に応じて重合促進剤(連鎖移動剤)、増感色素等の付加剤を添加して使用してもよい。
光重合開始剤としては、例えば、日本国特開昭59−152396号公報、日本国特開昭61−151197号各公報に記載のチタノセン化合物を含むメタロセン化合物;日本国特開2000−56118号公報に記載のヘキサアリールビイミダゾール誘導体;日本国特開平10−39503号公報記載のハロメチル化オキサジアゾール誘導体、ハロメチル−s−トリアジン誘導体、N−フェニルグリシン等のN−アリール−α−アミノ酸類、N−アリール−α−アミノ酸塩類、N−アリール−α−アミノ酸エステル類等のラジカル活性剤、α−アミノアルキルフェノン誘導体;日本国特開2000−80068号公報、日本国特開2006−36750号公報等に記載されているオキシムエステル誘導体等が挙げられる。
具体的には、例えば、チタノセン誘導体類としては、ジシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド、ジシクロペンタジエニルチタニウムビスフェニル、ジシクロペンタジエニルチタニウムビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル)、ジシクロペンタジエニルチタニウムビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル)、ジシクロペンタジエニルチタニウムビス(2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル)、ジシクロペンタジエニルチタニウムジ(2,6−ジフルオロフェニ−1−イル)、ジシクロペンタジエニルチタニウムジ(2,4−ジフルオロフェニ−1−イル)、ジ(メチルシクロペンタジエニル)チタニウムビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル)、ジ(メチルシクロペンタジエニル)チタニウムビス(2,6−ジフルオロフェニ−1−イル)、ジシクロペンタジエニルチタニウム〔2,6−ジ−フルオロ−3−(ピロ−1−イル)−フェニ−1−イル〕等が挙げられる。
また、ビイミダゾール誘導体類としては、2−(2’−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(2’−クロロフェニル)−4,5−ビス(3’−メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2−(2’−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(2’−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、(4’−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体等が挙げられる。
また、ハロメチル化オキサジアゾール誘導体類としては、2−トリクロロメチル−5−(2’−ベンゾフリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−〔β−(2’−ベンゾフリル)ビニル〕−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−〔β−(2’−(6’’−ベンゾフリル)ビニル)〕−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−フリル−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
また、ハロメチル−s−トリアジン誘導体類としては、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−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシカルボニルナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。
また、α−アミノアルキルフェノン誘導体類としては、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)−ブタノン−1、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、4−ジメチルアミノエチルベンゾエ−ト、4−ジメチルアミノイソアミルベンゾエ−ト、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、2−エチルヘキシル−1,4−ジメチルアミノベンゾエート、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)カルコン等が挙げられる。
光重合開始剤としては、特に、感度や製版性の点でオキシムエステル誘導体類(オキシムエステル系化合物及びケトオキシムエステル系化合物)が有効であり、フェノール性水酸基を含むアルカリ可溶性樹脂を用いる場合などは、感度の点で不利になるため、特にこのような感度に優れたオキシムエステル誘導体類(オキシムエステル系化合物及びケトオキシムエステル系化合物)が有用である。
オキシムエステル系化合物としては、下記一般式(IX)で示される部分構造を含む化合物が挙げられ、好ましくは、下記一般式(IX−A)で示されるオキシムエステル系化合物が挙げられる。
Figure 0006988780
式(IX)中、R22は、それぞれ置換されていてもよい、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルカノイル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルカノイル基、炭素数3〜20のヘテロアリ−ルオキシカルボニルアルカノイル基、炭素数2〜10のアミノアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリーロイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、又は炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基を示す。
Figure 0006988780
式(IX−A)中、R21aは、水素原子、又はそれぞれ置換されていてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜25のアルケニル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルキル基、炭素数1〜20のヘテロアリールオキシカルボニルアルキル基もしくはヘテロアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数7〜20のアリーロイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基、又は炭素数1〜10のシクロアルキルアルキル基を示し;
21bは芳香族炭化水素環又は芳香族複素環(ヘテロ芳香環)を含む任意の置換基を示す。
なお、R21aはR21bと連結して環を形成してもよく、その連結基は、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキレン基、ポリエチレン基(−(CH=CH)r−)、ポリエチニレン基(−(C≡C)r−)あるいはこれらを組み合わせてなる基が挙げられる(なお、rは0〜3の整数である。)。
式(IX−A)中、R22aは、それぞれ置換されていてもよい、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルカノイル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルカノイル基、炭素数3〜20のヘテロアリ−ルオキシキシカルボニルアルカノイル基、炭素数2〜10のアミノカルボニル基、炭素数7〜20のアリーロイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基又は炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基を示す。
上記一般式(IX)におけるR22及び上記一般式(IX−A)におけるR22aとしては、好ましくは、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基が挙げられる。
上記一般式(IX−A)におけるR21aとしては、好ましくは無置換のメチル基、エチル基、プロピル基や、N−アセチル−N−アセトキシアミノ基で置換されたプロピル基が挙げられる。
また、上記一般式(IX−A)におけるR21bとしては、好ましくは置換されていてもよいカルバゾイル基、置換されていてもよいフルオレニル基、置換されていてもよいチオキサントニル基、置換されていてもよいフェニルスルフィド基が挙げられる。
また、上記一般式(IX)及び(IX−A)における任意の置換基としては、アルキル基、芳香族炭化水素環基(アリール基)、脂肪族環基、芳香族複素環基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。
本発明に好適なオキシムエステル系化合物として具体的には、以下に例示されるような化合物が挙げられるが、何らこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
ケトオキシムエステル系化合物としては、下記一般式(X)で示される部分構造を含む化合物が挙げられ、好ましくは、下記一般式(X−A)で示されるケトオキシムエステル系化合物が挙げられる。
Figure 0006988780
上記一般式(X)において、R24は、前記一般式(IX)におけるR22と同義である。
Figure 0006988780
上記一般式(X−A)において、R23aは、それぞれ置換されていてもよい、フェニル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜25のアルケニル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルキル基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数1〜20のヘテロアリールオキシカルボニルアルキル基もしくはヘテロアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数7〜20のアリーロイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基、又は炭素数1〜10のシクロアルキルアルキル基を示し;
23bは芳香族炭化水素環又は芳香族複素環(ヘテロ芳香環)を含む任意の置換基を示す。
なお、R23aはR23bと連結して環を形成してもよく、その連結基は、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキレン基、ポリエチレン基(−(CH=CH)r−)、ポリエチニレン基(−(C≡C)r−)あるいはこれらを組み合わせてなる基が挙げられる(なお、rは0〜3の整数である。)。
一般式(X−A)中、R24aは、それぞれ置換されていてもよい、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数4〜8のシクロアルカノイル基、炭素数7〜20のベンゾイル基、炭素数3〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数7〜20のアリールオキシカルボニル基、炭素数2〜20のヘテロアリール基、又は炭素数2〜20のアルキルアミノカルボニル基を表す。
上記一般式(X)におけるR24及び上記一般式(X−A)におけるR24aとしては、好ましくは、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数7〜20のアリーロイル基が挙げられる。
上記一般式(X−A)におけるR23aとしては、好ましくは無置換のエチル基、プロピル基、ブチル基や、メトキシカルボニル基で置換されたエチル基又はプロピル基が挙げられる。
また、上記一般式(X−A)におけるR23bとしては、好ましくは置換されていてもよいカルバゾイル基、置換されていてもよいフルオレニル基、置換されていてもよいフェニルスルフィド基が挙げられる。
また、上記一般式(X)及び(X−A)における任意の置換基としては、アルキル基、芳香族炭化水素環基(アリール基)、脂肪族環基、芳香族複素環基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。
本発明に好適なケトオキシムエステル系化合物として具体的には、以下に例示されるような化合物が挙げられるが、何らこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
これらのオキシムエステル系化合物及びケトオキシムエステル系化合物は、それ自体公知の化合物であり、例えば、日本国特開2000−80068号公報や、日本国特開2006−36750号公報に記載されている一連の化合物の一種である。感度の観点から本発明では、(E)光重合開始剤が、オキシムエステル系化合物及び/又はケトオキシムエステル系化合物であることが好ましい。
上記光重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)光重合開始剤としては、上述のものの他に、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、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誘導体類;ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体類;2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、α−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、2−メチル−(4’−メチルチオフェニル)−2−モルホリノ−1−プロパノン、1,1,1−トリクロロメチル−(p−ブチルフェニル)ケトン等のアセトフェノン誘導体類;チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−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のチオキサントン誘導体類;p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジエチルアミノ安息香酸エチル等の安息香酸エステル誘導体類;9−フェニルアクリジン、9−(p−メトキシフェニル)アクリジン等のアクリジン誘導体類;9,10−ジメチルベンズフェナジン等のフェナジン誘導体類;ベンズアンスロン等のアンスロン誘導体類等も挙げられる。
これらの光重合開始剤の中では、感度、溶剤への溶解性、現像時のパターン密着性の観点から、オキシムエステル誘導体類の中でも、前記一般式(IX)で示される部分構造を含む化合物である以下の化合物。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
又は、前記一般式(X)で示される部分構造を含む化合物である以下の化合物がさらに好ましい。
Figure 0006988780
Figure 0006988780
Figure 0006988780
(E)光重合開始剤は、1種類を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(E)光重合開始剤には、必要に応じて、感応感度を高める目的で、画像露光光源の波長に応じた増感色素、重合促進剤を配合させることができる。増感色素としては、日本国特開平4−221958号、日本国特開平4−219756号公報に記載のキサンテン色素、日本国特開平3−239703号、日本国特開平5−289335号公報に記載の複素環を有するクマリン色素、日本国特開平3−239703号、日本国特開平5−289335号に記載の3−ケトクマリン化合物、日本国特開平6−19240号公報に記載のピロメテン色素、その他、日本国特開昭47−2528号、日本国特開昭54−155292号、日本国特公昭45−37377号、日本国特開昭48−84183号、日本国特開昭52−112681号、日本国特開昭58−15503号、日本国特開昭60−88005号、日本国特開昭59−56403号、日本国特開平2−69号、日本国特開昭57−168088号、日本国特開平5−107761号、日本国特開平5−210240号、日本国特開平4−288818号公報に記載のジアルキルアミノベンゼン骨格を有する色素等を挙げることができる。
これらの増感色素のうち好ましいものは、アミノ基含有増感色素であり、更に好ましいものは、アミノ基及びフェニル基を同一分子内に有する化合物である。特に、好ましいのは、例えば、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、2−アミノベンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[4,5]ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[6,7]ベンゾオキサゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−チアジアゾール、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジメチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジエチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリミジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリミジン等のp−ジアルキルアミノフェニル基含有化合物等である。このうち最も好ましいものは、4,4’−ジアルキルアミノベンゾフェノンである。
増感色素もまた1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
重合促進剤としては、例えば、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル等の芳香族アミン、n−ブチルアミン、N−メチルジエタノールアミン等の脂肪族アミン、後述するメルカプト化合物等が用いられる。重合促進剤は、1種類を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
[1−6]着色感光性樹脂組成物のその他の配合成分
本発明の着色感光性樹脂組成物には、上述の成分の他、シランカップリング剤等の密着向上剤、塗布性向上剤、現像改良剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、顔料誘導体等を適宜配合することができる。
[1−6−1]密着向上剤
本発明の着色感光性樹脂組成物には、基板との密着性を改善するため、密着向上剤を含有させてもよい。密着向上剤としては、シランカップリング剤、燐酸基含有化合物等が好ましい。
シランカップリング剤の種類としては、エポキシ系、(メタ)アクリル系、アミノ系等種々のものを1種単独で、或いは2種以上を混合して使用できる。
好ましいシランカップリング剤として、例えば、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリロキシシラン類、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−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エトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイドシラン類、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネートシラン類が挙げられるが、特に好ましくは、エポキシシラン類のシランカップリング剤である。
燐酸基含有化合物としては、(メタ)アクリロイル基含有ホスフェート類が好ましく、下記一般式(XI−A)、(XI−B)又は(XI−C)で表されるものが好ましい。
Figure 0006988780
上記一般式(XI−A)、(XI−B)及び(XI−C)において、R51は水素原子又はメチル基を表し;
l及びl’は1〜10の整数を表し;
mは1、2又は3を表す。
これらの燐酸基含有化合物も1種類を単独で用いても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[1−6−2]顔料誘導体
本発明の着色感光性樹脂組成物には、分散性、保存性向上のため、分散助剤として顔料誘導体を含有させてもよい。
顔料誘導体としてはアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもフタロシアニン系、キノフタロン系が好ましい。
顔料誘導体の置換基としてはスルホン酸基、スルホンアミド基及びその4級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられ、好ましくはスルホン酸基である。またこれら置換基は一つの顔料骨格に複数置換していてもよい。
顔料誘導体の具体例としてはフタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[1−6−3]光酸発生剤
光酸発生剤とは、紫外線により酸を発生することができる化合物であり、露光を行った際に発生する酸の作用により、例えばメラミン化合物等架橋剤があることで架橋反応を進行させることとなる。係る光酸発生剤の中でも、溶剤に対する溶解性、特に感光性着色組成物に使われる溶剤に対する溶解性が大きいものが好ましいものであり、例えば、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p−アニシル)ヨードニウム、ビス(m−ニトロフェニル)ヨードニウム、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p−クロロフェニル)ヨードニウム、ビス(n−ドデシル)ヨードニウム、p−イソブチルフェニル(p−トリル)ヨードニウム、p−イソプロピルフェニル(p−トリル)ヨードニウムなどのジアリールヨードニウム、あるいはトリフェニルスルホニウムなどのトリアリールスルホニウムのクロリド、ブロミド、あるいはホウフッ化塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩、芳香族スルホン酸塩、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート塩等や、ジフェニルフェナシルスルホニウム(n−ブチル)トリフェニルボレート等のスルホニウム有機ホウ素錯体類、あるいは、2−メチル−4,6−ビストリクロロメチルトリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビストリクロロメチルトリアジンなどのトリアジン化合物等を挙げることができるがこの限りではない。
[1−6−4]架橋剤
本発明の着色感光性樹脂組成物には、さらに架橋剤を加えることができ、例えばメラミン又はグアナミン系の化合物を用いることができる。これら架橋剤としては、例えば、下記一般式(XII)で示されるメラミン又はグアナミン系の化合物を挙げることができる。
Figure 0006988780
式(XII)中、R61は−NR6667基又は炭素数6〜12のアリール基を表し;
61が−NR6667基の場合はR62、R63、R64、R65、R66及びR67の一つ、そしてR61が炭素数6〜12のアリール基の場合はR62、R63、R64及びR65の一つが−CH2OR68基を表し;
62、R63、R64、R65、R66及びR67の残りは各々独立に、水素原子又は−CH2OR68基を表し;
68は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
ここで、炭素数6〜12のアリール基は典型的にはフェニル基、1−ナフチル基又は2−ナフチル基であり、これらのフェニル基やナフチル基には、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などの置換基が結合していてもよい。アルキル基及びアルコキシ基は、それぞれ炭素数1〜6程度であることができる。R68で表されるアルキル基は、上記の中でも、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
一般式(XII)に相当するメラミン系化合物、すなわち下記一般式(XII−A)の化合物には、ヘキサメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミンなどが包含される。
Figure 0006988780
式(XII−A)中、R62、R63、R64、R65、R66及びR67の一つがアリール基の場合はR62、R63、R64及びR65の一つが−CH2OR68基を表し;
62、R63、R64、R65、R66及びR67の残りは各々独立に、水素原子又は−CH2OR68基を表し;
68は水素原子又はアルキル基を表す。
また、一般式(XII)に相当するグアナミン系化合物、すなわち一般式(XII)中のR61がアリールである化合物には、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン、トリメトキシメチルベンゾグアナミン、テトラエトキシメチルベンゾグアナミンなどが包含される。
さらに、メチロール基又はメチロールアルキルエーテル基を有する架橋剤を用いることもできる。以下にその例を挙げる。
2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−4−メチルフェノール、4−tert−ブチル−2,6−ビス(ヒドロキシメチル)フェノール、5−エチル−1,3−ビス(ヒドロキシメチル)ペルヒドロ−1,3,5−トリアジン−2−オン(通称N−エチルジメチロールトリアゾン)又はそのジメチルエーテル体、ジメチロールトリメチレン尿素又はそのジメチルエーテル体、3,5−ビス(ヒドロキシメチル)ペルヒドロ−1,3,5−オキサジアジン−4−オン(通称ジメチロールウロン)又はそのジメチルエーテル体、テトラメチロールグリオキザールジウレイン又はそのテトラメチルエーテル体。
なお、これら架橋剤は1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。架橋剤を用いる際の量は、感光性着色組成物の全固形分に対して0.1〜15質量%が好ましく、特に好ましくは0.5〜10質量%である。
[1−6−5]メルカプト化合物
重合促進剤として、また、基板への密着性の向上のため、メルカプト化合物を添加することも可能である。
メルカプト化合物の種類としては、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、2−メルカプトベンゾイミダゾール、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、ブタンジオールビスチオプロピオネート、ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、トリスヒドロキシエチルトリスチオプロピオネート、エチレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトイソブチレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトイソブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトイソブチレート)、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン等の複素環を有するメルカプト化合物又は脂肪族多官能メルカプト化合物等が挙げられる。これらは種々のものを1種類単独で、或いは2種類以上を混合して使用できる。
[1−6−6]界面活性剤
本発明の着色感光性樹脂組成物には、塗布性向上ため、界面活性剤を含有させてもよい。
界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性界面活性剤等の各種のものを用いることができる。中でも、諸特性に悪影響を及ぼす可能性が低い点で、非イオン系界面活性剤を用いるのが好ましく、中でもフッ素系やシリコーン系の界面活性剤が塗布性の面で効果的である。
これらの市販品としては、例えば、BM Chemie社製「BM−1000」、「BM−1100」、DIC社製「メガファックF−142D」、「メガファックF−172」、「メガファックF−173」、「メガファックF−183」、「メガファックF−470」、「メガファックF−475」、「メガファックF−478」、「メガファックF−554」、「メガファックF−559」、スリーエムジャパン社製「FC430」、ネオス社製「DFX−18」などを挙げることができる。
また、シリコーン系界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング社製「DC3PA」、「SH7PA」、「DC11PA」、「SH21PA」、「SH28PA」、「SH29PA」、「8032Additive」、「SH8400」、ビックケミー社製「BYK300」、「BYK323」、「BYK325」、「BYK330」、信越シリコーン社製「KP340」などの市販品を挙げることができる。
界面活性剤として、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤以外のものを含んでいてもよく、その他の界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。
なお、界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、シリコーン系界面活性剤/フッ素系界面活性剤の組み合わせが好ましい。このシリコーン系界面活性剤/フッ素系界面活性剤の組み合わせでは、例えば、ビックケミー社製「BYK−300」又は「BYK−330」/DIC社製「F−475」「F−478」「F−554」又は「F−559」などが挙げられる。
[1−6−7]撥液剤
本発明の着色感光性樹脂組成物は、撥液剤を含有していてもよい。特に本発明の着色感光性樹脂組成物を用いて隔壁を作成し、インクジェット法で有機電界発光素子を作成する場合には、撥液剤を含有することが好ましい。撥液剤を含有することでそれが隔壁の表面に撥液性を付与できることから、得られる隔壁を有機層の画素ごとの混色を防ぐものとすることができる。
撥液剤としては、シリコーン含有化合物やフッ素系化合物が挙げられ、好ましくは、架橋基を有する撥液剤(以下、「架橋基含有撥液剤」と称す場合がある。)が挙げられる。架橋基としては、エポキシ基又はエチレン性不飽和基が挙げられ、現像液の撥液成分の流出抑制の観点から、好ましくはエチレン性不飽和基である。
架橋基含有撥液剤を用いる場合には、形成した塗布膜を露光する際にその表面での架橋反応を加速することができ、撥液剤が現像処理で流出しにくくなり、その結果、得られる隔壁を高い撥液性を示すものとすることができると考えられる。
撥液剤としてフッ素系化合物を用いた場合には、当該フッ素系化合物が隔壁の表面に配向して、インキのにじみや混色を防止する働きをする傾向がある。さらに詳しくは、フッ素原子を有する基が、インキをはじき、インキが隔壁を越えて隣接する領域に進入することによるインキのにじみや混色を防ぐ働きをする傾向がある。
架橋基含有撥液剤、特にエチレン性不飽和基含有フッ素系化合物の具体例としては、例えばパーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルアルキレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリアルキルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル基と親水基を含むオリゴマー、パーフルオロアルキル基と親油基を含むオリゴマー、パーフルオロアルキル基と親水基と親油基を含むオリゴマー、パーフルオロアルキルと親水基を含むウレタン、パーフルオロアルキルエステル、パーフルオロアルキル燐酸エステルなどのフッ素含有有機化合物を挙げることができる。
これらのフッ素含有化合物の市販品としては、DIC社製「DEFENSAMCF−300」、「DEFENSAMCF−310」、「DEFENSAMCF−312」、「DEFENSAMCF−323」、「メガファックRS−72−K」、スリーエムジャパン社製「フロラードFC−431」、「フロラードFC−4430」、「フロラードFC−4432」、旭硝子社製「アサヒガードAG710」、「サーフロンS−382」、「サーフロンSC−101」、「サーフロンSC−102」、「サーフロンSC−103」、「サーフロンSC−104」、「サーフロンSC−105」、「サーフロンSC−106」、ダイキン工業社製「オプツールDAC―HP」、「HP−650」などの商品名で市販されているフッ素含有化合物を使用することができる。
このように、撥液剤としてフッ素系化合物を用いる場合において、撥液剤中のフッ素原子含有割合は特に制限されないが、好ましくはフッ素原子含有割合が1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、また、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。前記下限値以上とすることで高い接触角を示す傾向があり、また、前記上限値以下とすることで画素部への流出を抑制できる傾向がある。
撥液剤の分子量は特に制限されず、低分子量の化合物でも、高分子量体であってもよい。高分子量体の撥液剤の方が、焼成による撥液剤の流動性が抑えられるため、隔壁外に撥液剤が流出するのを抑制できる傾向があるため好ましく、係る観点から撥液剤の数平均分子量は、100以上が好ましく、500以上がより好ましく、100000以下が好ましく、10000以下がより好ましい。
本発明の着色感光性樹脂組成物中の撥液剤の含有割合は、全固形分に対して通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、通常1質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。前記下限値以上とすることで高い撥液性を示す傾向があり、また、前記上限値以下とすることで撥液剤の画素部への流出を抑制できる傾向がある。
[1−6−8]紫外線吸収剤
本発明の着色感光性樹脂組成物は、紫外線吸収剤を含有してもよい。紫外線吸収剤は、露光に用いられる光源の特定の波長を紫外線吸収剤によって吸収させることにより、光硬化分布を制御する目的で添加されるものである。紫外線吸収剤の添加により、現像後のテーパ角度及び形状を改善したり、現像後に非露光部に残る残渣をなくしたりするなどの効果が得られる傾向がある。紫外線吸収剤としては、開始剤の光吸収の阻害の観点から、例えば、波長250nmから400nmの間に吸収極大を有する化合物を用いることができる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物及び/又はトリアジン系化合物が望ましい。ベンゾトリアゾール系化合物及び/又はトリアジン系化合物を含むことで開始剤の膜底部での光吸収率が減少し、膜表層と膜底部の硬化面積の差が小さくなることによりテーパ角度の増大効果が得られると考えられる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(5メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、オクチル−3[3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル]プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−[3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル]プロピオネートの混合物、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−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、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル−1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、ベンゼンプロパン酸、3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ、C7−9側鎖及び直鎖アルキルエステルが挙げられる。
市販されているベンゾトリアゾール系化合物としては例えば、スミソーブ200、スミソーブ250、スミソーブ300、スミソーブ340、スミソーブ350(住友化学社製)、JF77、JF78、JF79、JF80、JF83(城北化学工業社製)、TINUVIN PS、TINUVIN99−2、TINUVIN109、TINUVIN384−2、TINUVIN 326、TINUVIN900、TINUVIN 928、TINUVIN928、TINUVIN1130(BASF社製)、EVERSORB70、EVERSORB71、EVERSORB72、EVERSORB73、EVERSORB74、EVERSORB75、EVERSORB76、EVERSORB234、EVERSORB77、EVERSORB78、EVERSORB80、EVERSORB81(台湾永光化学工業社製)、トミソーブ100、トミソーブ600(エーピーアイコーポレーション社製)、SEESORB701、SEESORB702、SEESORB703、SEESORB704、SEESORB706、SEESORB707、SEESORB709(シプロ化成社製)、RUVA−93(大塚化学社製)などが挙げられる。
トリアジン系化合物としては、2−[4,6−ジ(2,4−キシリル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−オクチルオキシフェノール、2‐[4,6‐ビス(2,4‐ジメチルフェニル)‐1,3,5‐トリアジン‐2‐イル]‐5‐[3‐(ドデシルオキシ)‐2‐ヒドロキシプロポキシ]フェノール、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンと(2−エチルヘキシル−グリシド酸エステルの反応生成物、2,4−ビス「2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル」−6−(2,4−ジブトキシフェニル)−1,3−5−トリアジン等が挙げられる。これらの中でも、テーパ角度と露光感度の観点から、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物が好ましい。
市販されているトリアジン系化合物としては例えば、TINUVIN400、TINUVIN405、TINUVIN460、TINUVIN477、TINUVIN479(BASF製)などを挙げることができる。
[1−6−9]重合禁止剤
本発明の着色感光性樹脂組成物は、重合禁止剤を含有してもよい。重合禁止剤を含有することでそれがラジカル重合を阻害することから、得られる硬化物のテーパ角度を大きくすることができる傾向がある。
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、メチルハイドロキノン、メトキシフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−クレゾール(BHT)などが挙げられる。これらの中でも重合禁止能力の観点から、2,6−ジ−tert−ブチル−4−クレゾール、ハイドロキノン又はメトキシフェノールが好ましい。
重合禁止剤は、1種又は2種以上を含有することが好ましい。通常、(C)バインダー樹脂を製造する際に、当該樹脂中に重合禁止剤が含まれることがあり、樹脂中に含まれる重合禁止剤の他に、それと同一、又は異なる重合禁止剤を感光性樹脂組成物製造時に添加してもよい。
着色感光性樹脂組成物中の重合禁止剤の含有割合は、着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、通常0.0005質量%以上、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上であり、また通常0.1質量%以下、好ましくは0.08質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下である。前記下限値以上とすることでテーパ角度を高くすることができる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで高感度を保つことができる傾向がある。
[1−6−10]無機充填剤
また、本発明の着色感光性樹脂組成物は、さらに、硬化物の強度の向上や、(C)バインダー樹脂との適度な相互作用(マトリックス構造の形成)による塗布膜の平坦性とテーパ角の向上等を目的として、無機充填剤を含有していてもよい。そのような無機充填剤としては、例えば、タルク、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、或いは、これらを各種シランカップリング剤により表面処理したものなどが挙げられる。
これら無機充填剤の平均粒子径としては、通常0.005〜20μm、好ましくは0.01〜10μmである。ここで本実施の形態にいう平均粒子径とは、ベックマン・コールター社製などのレーザ回折散乱粒度分布測定装置にて測定した値である。これらの無機充填剤のうち、特に、シリカゾル及びシリカゾル変性物は、分散安定性と共にテーパ角度の向上効果に優れる傾向があるため、好ましく配合される。本発明の着色感光性樹脂組成物がこれらの無機充填剤を含む場合、その含有割合としては、感度の観点から、全固形分に対して、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下である。
[1−7]溶剤
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液は、通常、溶剤を含む。溶剤を含むことで、顔料等の着色剤を溶剤中に分散でき、また、塗布が容易となる。
本発明の着色感光性樹脂組成物は、通常、(A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー、(E)光重合開始剤及び必要に応じて使用されるその他の各種材料が、溶剤に溶解又は分散した状態で使用される。同様に、本発明の顔料分散液は、通常、(A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂及び必要に応じて使用されるその他の各種材料が、溶剤に溶解又は分散した状態で使用される。溶剤の中でも、分散性や塗布性の観点から有機溶剤が好ましい。
有機溶剤の中でも、塗布性の観点から沸点が100〜300℃(圧力1013.25hPa条件下。以下、沸点に関しては全て同様。)の範囲のものを選択するのが好ましく、沸点が120〜280℃の範囲のものを選択するのがより好ましい。
このような有機溶剤としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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−ブチルエーテル、プロピレングリコール−t−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−ブチルエーテル、メトキシメチルペンタノール、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メチルエーテル、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテルのようなグリコールモノアルキルエーテル類;
エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルのようなグリコールジアルキルエーテル類;
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、エチレングリコールモノ−n−ブ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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、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、ジエチレングリコールモノ−n−ブ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、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテートのようなグリコールアルキルエーテルアセテート類;
エチ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−ヘキサノールジアセテートなどのグリコールジアセテート類;
シクロヘキサノールアセテートなどのアルキルアセテート類;
アミルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジヘキシルエーテルのようなエーテル類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルアミルケトン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルノニルケトン、メトキシメチルペンタノンのようなケトン類;
エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、メトキシメチルペンタノール、グリセリン、ベンジルアルコールのような1価又は多価アルコール類;
n−ペンタン、n−オクタン、ジイソブチレン、n−ヘキサン、ヘキセン、イソプレン、ジペンテン、ドデカンのような脂肪族炭化水素類;
シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシルのような脂環式炭化水素類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、クメンのような芳香族炭化水素類;
アミルホルメート、エチルホルメート、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸アミル、メチルイソブチレート、エチレングリコールアセテート、エチルプロピオネート、プロピルプロピオネート、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、イソ酪酸メチル、エチルカプリレート、ブチルステアレート、エチルベンゾエート、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−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、γ−ブチロラクトンのような鎖状又は環状エステル類;
3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸のようなアルコキシカルボン酸類;
ブチルクロリド、アミルクロリドのようなハロゲン化炭化水素類;
メトキシメチルペンタノンのようなエーテルケトン類;
アセトニトリル、ベンゾニトリルのようなニトリル類等。
上記に該当する市販の有機溶剤としては、ミネラルスピリット、バルソル#2、アプコ#18ソルベント、アプコシンナー、ソーカルソルベントNo.1及びNo.2、ソルベッソ#150、シェルTS28 ソルベント、カルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、メチルセロソルブ(「セロソルブ」は登録商標。以下同じ。)、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ジグライム(いずれも商品名)などが挙げられる。
これらの有機溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
フォトリソグラフィー法にて隔壁、着色スペーサーを形成する場合、有機溶剤としては沸点が100〜200℃の範囲のものを選択するのが好ましい。より好ましくは120〜170℃の沸点を持つものである。
上記有機溶剤のうち、塗布性、表面張力などのバランスが良く、組成物中の構成成分の溶解度が比較的高い点からは、グリコールアルキルエーテルアセテート類が好ましい。
また、グリコールアルキルエーテルアセテート類は、単独で使用してもよいが、他の有機溶剤を併用してもよい。併用する有機溶剤として、特に好ましいのはグリコールモノアルキルエーテル類である。中でも、特に組成物中の構成成分の溶解性からプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。なお、グリコールモノアルキルエーテル類は極性が高く、添加量が多すぎると顔料が凝集しやすく、後に得られる着色感光性樹脂組成物の粘度が上がっていくなどの保存安定性が低下する傾向があるので、溶剤中のグリコールモノアルキルエーテル類の割合は5質量%〜30質量%が好ましく、5質量%〜20質量%がより好ましい。
また、150℃以上の沸点をもつ有機溶剤(以下「高沸点溶剤」と称す場合がある。)を併用することも好ましい。このような高沸点溶剤を併用することにより、着色感光性樹脂組成物は乾きにくくなるが、組成物中における顔料の均一な分散状態が、急激な乾燥により破壊されることを防止する効果がある。すなわち、例えばスリットノズル先端における、着色剤などの析出・固化による異物欠陥の発生を防止する効果がある。このような効果が高い点から、上述の各種溶剤の中でも、特にジ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−n−ブチルエーテルアセテート、及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましい。
有機溶剤中の高沸点溶剤の含有割合は、3質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜40質量%がより好ましく、5質量%〜30質量%が特に好ましい。前記下限値以上とすることで、例えばスリットノズル先端で着色材などが析出・固化して異物欠陥を惹き起こすのを抑制できる傾向があり、また前記上限値以下とすることで組成物の乾燥温度が遅くなるのを抑制し、減圧乾燥プロセスのタクト不良や、プリベークのピン跡といった問題を抑制できる傾向がある。
なお、沸点150℃以上の高沸点溶剤が、グリコールアルキルエーテルアセテート類であってもよく、またグリコールアルキルエーテル類であってもよく、この場合は、沸点150℃以上の高沸点溶剤を別途含有させなくてもかまわない。
好ましい高沸点溶剤として、例えば前述の各種溶剤の中ではジエチレングリコールモノ−n−ブ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、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサノールジアセテート、トリアセチンなどが挙げられる。
<着色感光性樹脂組成物中の成分配合量>
本発明の着色感光性樹脂組成物において、(A)着色剤の含有割合は、着色感光性樹脂組成物中の全固形分量に対して通常20質量%以上、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましくまた、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、45質量%以下であることがさらに好ましく、40質量%以下であることがよりさらに好ましい。前記下限値以上とすることで十分な光学濃度(OD)が得られやすくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで十分な画像形成性が確保しやすくなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、20〜60質量%が好ましく、25〜50質量%がより好ましく、30〜45質量%がさらに好ましく、30〜40質量%が特に好ましく挙げられる。
また、本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液において、(A)着色剤に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常10質量%以上、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、また、通常100質量%以下である。(A)着色剤中の(A1)有機黒色顔料の含有割合を前記下限値以上とすることでより所望の黒い色調の塗膜が得られ、また、強度の高い塗膜が得られる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜100質量%が好ましく、30〜100質量%がより好ましく、50〜100質量%がさらに好ましく、70〜100質量%がよりさらに好ましく、80〜100質量%が特に好ましく、90〜100質量%が最も好ましく挙げられる。
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液において、(A)着色剤中に、(A1)有機黒色顔料と共に(A2)有機着色顔料を含有する場合もある。その場合、(A)着色剤に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、また通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下である、より好ましくは60質量%以下である。また、(A2)有機着色顔料の含有割合は、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、また通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。前記下限値以上とすることでテーパ角度が低くなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることでより黒い色調の塗膜が得られる傾向がある。
また、(A2)有機着色顔料100質量部に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常15質量部以上、好ましくは20質量部以上、通常900質量部以下、好ましくは800質量部以下、より好ましくは500質量部以下、さらに好ましくは200質量部以下である。
本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液において、(A)着色剤中に、(A1)有機黒色顔料と共に(A3)カーボンブラックを含有する場合もある。その場合、(A)着色剤に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常50質量%以上、好ましくは60質量%以上、また、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下である。また、(A3)カーボンブラックの含有割合は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、また通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。前記下限値以上とすることで十分な光学濃度(OD)が得られる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで高い体積抵抗値や低い比誘電率が得られ、またキュア時のシワ等が発生しにくくなる傾向がある。また、(A3)カーボンブラック100質量部に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常100質量部以上、好ましくは150質量部以上、通常2000質量部以下、好ましくは1000質量部以下である。
また、本発明の着色感光性樹脂組成物及び顔料分散液において、(A)着色剤中に、(A1)有機黒色顔料と共に(A2)有機着色顔料及び(A3)カーボンブラックを含有する場合もある。その場合、(A)着色剤に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、また通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下である。また、(A2)有機着色顔料の含有割合は、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、また通常60質量%以下、好ましくは50質量%以下である。さらに(A3)カーボンブラックの含有割合は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、また通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。この場合、(A2)有機着色顔料100質量部に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常15質量部以上、好ましくは20質量部以上、通常800質量部以下、好ましくは700質量部以下である。また、(A3)カーボンブラック100質量部に対する(A1)有機黒色顔料の含有割合は、通常40質量部以上、好ましくは50質量部以上、通常1000質量部以下、好ましくは900質量部以下である。
(B)分散剤の含有割合は、着色感光性樹脂組成物の固形分中、通常1質量%以上であり、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、また通常30質量%以下、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで余剰な分散剤を減らすことができ、現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%がさらに好ましく、5〜10質量%が特に好ましく挙げられる。
また、(A)着色剤100質量部に対する(B)分散剤の含有割合は、通常5質量部以上、10質量部以上が好ましく、通常50質量部以下、30質量部以下が好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで余剰な分散剤を減らすことができ、現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜50質量部が好ましく、10〜30質量部がより好ましく挙げられる。
本発明の第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物において、アクリル系分散剤の含有割合は特に限定されないが、着色感光性樹脂組成物の固形分中、通常1質量%以上であり、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、また通常30質量%以下、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで余剰な分散剤を減らすことができ、現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%がさらに好ましく、5〜10質量%が特に好ましく挙げられる。
また、本発明の第1の態様に係る着色感光性樹脂組成物及び本発明の第3の態様に係る顔料分散液において、(A)着色剤100質量部に対するアクリル系分散剤の含有割合は、通常5質量部以上、10質量部以上が好ましく、通常50質量部以下、30質量部以下が好ましい。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで余剰な分散剤を減らすことができ、現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜50質量部が好ましく、10〜30質量部がより好ましく挙げられる。
(C)バインダー樹脂の含有割合は特に限定されないが、本発明の着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上、特に好ましくは40質量%以上であり、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下である。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで露光部への現像液の浸透を低く抑え、膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすくなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜80質量%が好ましく、10〜70質量%がより好ましく、20〜60質量%がさらに好ましく、30〜50質量%がよりさらに好ましく、40〜50質量%が特に好ましく挙げられる。
(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合は、本発明の着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上、よりさらに好ましくは35質量%以上、特に好ましくは40質量%以上であり、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下である。前記下限値以上とすることで強固な膜が得られやすくなる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで膜の表面平滑性や感度の悪化を抑制しやすくなる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜80質量%が好ましく、10〜70質量%がより好ましく、20〜60質量%がさらに好ましく、30〜60質量%がよりさらに好ましく、35〜60質量%が特に好ましく、40〜50質量%が最も好ましく挙げられる。
本発明において(C)バインダー樹脂に占める前記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び/又は前記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合(両方を含む場合はその合計の含有割合)は特に限定されないが、75質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることがよりさらに好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。また、通常100質量%以下である。前記下限値以上とすることでアウトガス適性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、75〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、85〜100質量%がさらに好ましく、90〜100質量%がよりさらに好ましく、95〜100質量%が特に好ましく挙げられる。
(D)光重合性モノマーの含有割合は、着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上であり、また、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。前記下限値以上とすることで高感度となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましく、8〜15質量%がさらに好ましく挙げられる。
(E)光重合開始剤の含有割合は、本発明の着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上であり、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。前記下限値以上とすることで良好な感度が得られる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで現像に適性なバインダー樹脂、光重合性モノマーの量を確保できる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜8質量%がさらに好ましく、2〜5質量%がよりさらに好ましく、3〜5質量%が特に好ましく挙げられる。
(E)光重合開始剤と共に重合促進剤を用いる場合、重合促進剤の含有割合は、本発明の着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して、好ましくは0.05質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下である。また、重合促進剤は(D)光重合開始剤100質量部に対して、通常0.1質量部以上、好ましくは0.2質量部以上であり、通常100質量部以下、好ましくは50重量部以下である。
重合促進剤の含有割合を前記下限値以上とすることで良好な感度が得られる傾向があり、また上限値以下とすることで未露光部分の現像液に対する溶解性が良好となる傾向がある。
また、本発明の着色感光性樹脂組成物中に占める増感色素の配合割合は、感度の観点から、着色感光性樹脂組成物中の全固形分中、通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以下であり、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
密着向上剤を用いる場合、その含有割合は、着色感光性樹脂組成物中の全固形分に対して通常0.1〜5質量%、好ましくは0.2〜3質量%、さらに好ましくは0.4〜2質量%である。密着向上剤の含有割合を前記下限値以上とすることで、密着性を向上する傾向があり、また上限値以下とすることで、良好な感度が得られ、また現像後の残渣が発生しにくい傾向がある。
また、界面活性剤を用いる場合、その含有割合は、着色感光性樹脂組成物中の全固形分に対して通常0.001〜10質量%、好ましくは0.005〜1質量%、さらに好ましくは0.01〜0.5質量%、最も好ましくは0.03〜0.3質量%である。界面活性剤の含有割合は前記下限値以上とすることで、塗布膜の平滑性、均一性が得られる傾向があり、また上限値以下とすることで、ムラ等の発生を抑えられる傾向がある。
なお、本発明の着色感光性樹脂組成物は、前述の有機溶剤を使用して、その固形分濃度が通常5〜50質量%、好ましくは10〜30質量%となるように調液される。
<着色感光性樹脂組成物の物性>
本発明の着色感光性樹脂組成物は、隔壁、着色スペーサー以外にもブラックマトリクス形成用に好適に使用することができ、係る観点から黒色を呈していることが好ましく、その塗膜の膜厚1μm当たりの光学濃度(OD)が0.5以上であることが好ましく、0.8以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましく、1.3以上であることが特に好ましい。
また、有機電界発光素子の隔壁等のように、画像表示装置の画像表示領域に占める面積割合が高い部材に適用する場合には、色調がより黒色に近いことが好ましい。係る観点から、硬化させた際の色度のxが0.20以上であることが好ましく、0.25以上であることがより好ましく、0.30以上であることがさらに好ましく、また、0.50以下であることが好ましく、0.45以下であることがより好ましく、0.40以下であることがさらに好ましい。また、色度のyが0.20以上であることが好ましく、0.25以上であることがより好ましく、0.30以上であることがさらに好ましく、また、0.50以下であることが好ましく、0.45以下であることがより好ましく、0.40以下であることがさらに好ましい。
[2]顔料分散液の成分及び組成
本発明の顔料分散液を構成する成分及びその組成について説明する。
本発明の顔料分散液(以下、単に「顔料分散液」という場合がある)は、(A)着色剤、(B)分散剤及び(C)バインダー樹脂を含有する。通常は、さらに溶剤も含有する。また、本発明の顔料分散液は、後述のとおり、着色感光性樹脂組成物を製造する際に用いる原料の1つとして好適に使用することができる。
顔料分散液に使用する(A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂及び溶剤としては、着色感光性樹脂組成物に使用するものとして挙げたものを好適に使用することができる。
本発明の顔料分散液において、(A)着色剤は、前述の(A1)有機黒色顔料を含む。(A1)有機黒色顔料を含む顔料分散液を用いて製造した着色感光性樹脂組成物を塗布して得られた塗膜が、高抵抗、低誘電率かつ高遮光率を実現でき、より黒色に近い色調の硬化物となる傾向がある。
また、(B)分散剤は、アクリル系分散剤を含む。アクリル系分散剤を含む顔料分散液を用いて着色感光性樹脂組成物を製造することで、現像時のパターン密着性が良好になる傾向がある。
また、(C)バインダー樹脂は、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含む。(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含む顔料分散液を用いて着色感光性樹脂組成物を製造することで、硬化物形成後に発生するアウトガス量が少なくなる傾向がある。
<顔料分散液中の成分配合量>
本発明の顔料分散液において、(A)着色剤の含有割合は、顔料分散液中の全固形分に対して通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上、よりさらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは55質量%以上、また、通常100質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。前記下限値以上とすることで着色感光性樹脂組成物を適性な固形分濃度にて製造することができ、また、前記上限値以下とすることで分散性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、10〜80質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましく、30〜70質量%がさらに好ましく、40〜70質量%がよりさらに好ましく、50〜60質量%が特に好ましく、55〜60質量が最も好ましく挙げられる。
本発明の顔料分散液において、(B)分散剤の含有割合は、顔料分散液中の全固形分に対して通常2質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、特に好ましくは15質量%以下である。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで余剰な分散剤を減らせ、得られる着色感光性樹脂組成物の現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、2〜50質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましく、5〜30質量%がさらに好ましく、5〜20質量%がよりさらに好ましく、10〜15質量%が特に好ましく挙げられる。
本発明の顔料分散液において、アクリル系分散剤の含有割合は、顔料分散液中の全固形分に対して通常2質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、特に好ましくは15質量%以下である。前記下限値以上とすることで分散性が良好となるとともに硬化物の現像時にパターン密着性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで得られる着色感光性樹脂組成物の現像性が良好となる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、2〜50質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましく、5〜30質量%がさらに好ましく、5〜20質量%がよりさらに好ましく、10〜15質量%が特に好ましく挙げられる。
本発明の顔料分散液において、(C)バインダー樹脂の含有割合は、顔料分散液中の全固形分に対して通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは25質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。前記下限値以上とすることで分散性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで得られる着色感光性樹脂組成物中の着色剤量を適正化でき、十分な遮光性が確保できる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましく、15〜35質量%がさらに好ましく、20〜35質量%がよりさらに好ましく、25〜30質量%が特に好ましく挙げられる。
本発明の顔料分散液において、(C1)エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合は、顔料分散液中の全固形分に対して通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは25質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。前記下限値以上とすることで硬化物のアウトガス適性が良好となる傾向があり、また、前記上限値以下とすることで得られる着色感光性樹脂組成物中の着色剤量を適正化でき、十分な遮光性が確保できる傾向がある。上限と下限の組み合わせとしては、5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましく、15〜35質量%がさらに好ましく、20〜35質量%がよりさらに好ましく、25〜30質量%が特に好ましく挙げられる。
なお、本発明の顔料分散液は、前述の有機溶剤を使用して、その固形分濃度が通常5〜50質量%、好ましくは10〜30質量%となるように調液される。
[3]着色感光性樹脂組成物の製造方法
本発明の着色感光性樹脂組成物(以下、「レジスト」と称することがある。)は、常法に従って製造される。
通常、(A)着色剤は、予めペイントコンディショナー、サンドグラインダー、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザー等を用いて分散処理するのが好ましい。分散処理により(A)着色剤が微粒子化されるため、レジストの塗布特性が向上する。
分散処理は、通常、(A)着色剤、有機溶剤、及び(B)分散剤、並びに(C)バインダー樹脂の一部又は全部を併用した系にて行うことが好ましい(以下、分散処理に供する混合物、及び該処理にて得られた組成物を「インク」又は「顔料分散液」と称することがある)。特に(B)分散剤として高分子分散剤を用いると、得られたインク及びレジストの経時の増粘が抑制される(分散安定性に優れる)ので好ましい。
このように、レジストを製造する工程において、(A)着色剤、有機溶剤、及び(B)分散剤を少なくとも含有する顔料分散液を製造することが好ましい。
なお、着色感光性樹脂組成物に配合する全成分を含有する液に対して分散処理を行った場合、分散処理時に生じる発熱のため、高反応性の成分が変性する可能性がある。従って、高分子分散剤を含む系にて分散処理を行うことが好ましい。
サンドグラインダーで(A)着色剤を分散させる場合には、0.1〜8mm程度の径のガラスビーズ又はジルコニアビーズが好ましく用いられる。分散処理条件は、温度は通常0℃から100℃であり、好ましくは室温から80℃の範囲である。分散時間は液の組成及び分散処理装置のサイズ等により適正時間が異なるため適宜調節すればよい。レジストの20度鏡面光沢度(JIS Z8741)が50〜300の範囲となるように、インクの光沢を制御するのが分散の目安である。レジストの光沢度を前記下限値以上とすることで、分散処理が十分でなく粗い顔料(着色剤)粒子の残存を抑制でき、現像性、密着性、解像性等を十分にしやすい傾向がある。また、光沢値を前記上限値以下とすることで、顔料が破砕して超微粒子が多数生じるのを回避でき、分散安定性を維持しやすい傾向がある。
また、インク中に分散した顔料の分散粒径は通常0.03〜0.3μmであり、動的光散乱法等により測定される。次に、上記分散処理により得られたインクと、レジスト中に含まれる、上記の他の成分を混合し、均一な溶液とする。レジストの製造工程においては、微細なゴミが液中に混じることが多いため、得られたレジストはフィルター等により濾過処理するのが望ましい。
[4]硬化物及びその形成方法
[4−1]硬化物
本発明の着色感光性樹脂組成物を硬化させることで、硬化物を得ることができる。着色感光性樹脂組成物で構成される硬化物は、隔壁、着色スペーサーとして好適に用いることができる。
[4−1−1]隔壁
本発明の着色感光性樹脂組成物は隔壁、特に有機電界発光素子の有機層を区画するための隔壁を形成するために好適に用いることができる。有機電界発光素子に用いる有機層としては、例えば日本国特開2016−165396号公報に記載されているような、正孔注入層、正孔輸送層あるいは正孔注入層上の正孔輸送層に用いる有機層が挙げられる。
[4−1−2]着色スペーサー
また、本発明の着色感光性樹脂組成物は、隔壁以外に着色スペーサー用のレジストとして好適に用いることができる。スペーサーをTFT型LCDに使用する場合、TFTに入射する光によりスイッチング素子としてTFTが誤作動を起こすことがあり、着色スペーサーはこれを防止するために用いられる(例えば、日本国特開平8−234212号公報参照)。
[4−2]形成方法
次に本発明の着色感光性樹脂組成物を用いた隔壁、着色スペーサーについて、その製造方法に従って説明する。またブラックマトリクスやそれ以外の硬化物も同様の方法で形成することができる。
[4−2−1]支持体
隔壁、着色スペーサーを形成するための支持体としては、適度の強度があれば、その材質は特に限定されるものではない。おもに透明基板が使用されるが、材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルフォンなどの熱可塑性樹脂製シート、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂などの熱硬化性樹脂シート、又は各種ガラスなどが挙げられる。この中でも、耐熱性の観点からガラス、耐熱性樹脂が好ましい。また、基板の表面にITO、IZO等の透明電極が成膜されている場合もある。透明基板以外では、TFTアレイ上に形成することも可能である。
支持体には、接着性などの表面物性の改良のため、必要に応じ、コロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤や、ウレタン系樹脂などの各種樹脂の薄膜形成処理などを行ってもよい。
透明基板の厚さは、通常0.05〜10mm、好ましくは0.1〜7mmの範囲とされる。また各種樹脂の薄膜形成処理を行う場合、その膜厚は、通常0.01〜10μm、好ましくは0.05〜5μmの範囲である。
[4−2−2]着色感光性樹脂組成物の塗布
着色感光性樹脂組成物の基板上への塗布は、スピナー法、ワイヤーバー法、フローコート法、ダイコート法、ロールコート法、又はスプレーコート法などによって行うことができる。中でも、ダイコート法によれば、塗布液使用量が大幅に削減され、かつ、スピンコート法によった際に付着するミストなどの影響が全くなく、異物発生が抑制されるなど、総合的な観点から好ましい。
塗膜の厚さは、厚すぎると、パターン現像が困難となることがあり、薄すぎると顔料濃度を高めることが困難となり所望の色発現が不可能となることがある。塗膜の厚さは、乾燥後の膜厚として、通常0.2〜10μmの範囲とするのが好ましく、より好ましいのは0.5〜6μmの範囲、更に好ましいのは1〜4μmの範囲である。
[4−2−3]塗膜の乾燥
基板に着色感光性樹脂組成物を塗布した後の塗膜の乾燥は、ホットプレート、IRオーブン、又はコンベクションオーブンを使用した乾燥法により行うのが好ましい。乾燥の条件は、前記溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて適宜選択することができる。乾燥時間は、溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて、通常は、40〜200℃の温度で15秒〜5分間の範囲で選ばれ、好ましくは50〜130℃の温度で30秒〜3分間の範囲で選ばれる。
乾燥温度は、高いほど透明基板に対する塗膜の接着性が向上するが、高すぎると(C)バインダー樹脂が分解し、熱重合を誘発して現像不良を生ずる場合がある。なお、この塗膜の乾燥工程は、温度を高めず、減圧チャンバー内で乾燥を行う、減圧乾燥法であってもよい。
[4−2−4]露光
画像露光は、着色感光性樹脂組成物の塗膜上に、ネガのマスクパターンを重ね、このマスクパターンを介し、紫外線又は可視光線の光源を照射して行う。この際、必要に応じ、酸素による光重合性層の感度の低下を防ぐため、光重合性の塗膜上にポリビニルアルコール層などの酸素遮断層を形成した後に露光を行ってもよい。上記の画像露光に使用される光源は、特に限定されるものではない。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、カーボンアーク、蛍光ランプなどのランプ光源や、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザーなどのレーザー光源などが挙げられる。特定の波長の光を照射して使用する場合には、光学フィルタを利用することもできる。
[4−2−5]現像
本発明に係る隔壁、着色スペーサーは、着色感光性樹脂組成物による塗膜を、上記の光源によって画像露光を行った後、有機溶剤、又は、界面活性剤とアルカリ性化合物とを含む水溶液を用いる現像によって、基板上に画像を形成して作製することができる。この水溶液には、更に有機溶剤、緩衝剤、錯化剤、染料又は顔料を含ませることができる。
アルカリ性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、水酸化アンモニウムなどの無機アルカリ性化合物や、モノ−・ジ−又はトリエタノールアミン、モノ−・ジ−又はトリメチルアミン、モノ−・ジ−又はトリエチルアミン、モノ−又はジイソプロピルアミン、n−ブチルアミン、モノ−・ジ−又はトリイソプロパノールアミン、エチレンイミン、エチレンジイミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、コリンなどの有機アルカリ性化合物が挙げられる。これらのアルカリ性化合物は、2種以上の混合物であってもよい。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキル硫酸塩類、アルキルスルホン酸塩類、スルホコハク酸エステル塩類などのアニオン性界面活性剤、アルキルベタイン類、アミノ酸類などの両性界面活性剤が挙げられる。
有機溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、プロピレングリコール、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。有機溶剤は、単独で用いてもよく、また、水溶液と併用してもよい。
現像処理の条件は特に制限はなく、通常、現像温度は10〜50℃の範囲、中でも15〜45℃、特に好ましくは20〜40℃で、現像方法は、浸漬現像法、スプレー現像法、ブラシ現像法、超音波現像法などのいずれかの方法によることができる。
[4−2−6]熱硬化処理
現像の後の基板には、熱硬化処理又は光硬化処理、好ましくは熱硬化処理を施す。この際の熱硬化処理条件は、温度は100〜280℃の範囲、好ましくは150〜250℃の範囲で選ばれ、時間は5〜60分間の範囲で選ばれる。
[5]有機電界発光素子、画像表示装置及び照明
[5−1]有機電界発光素子
本発明の有機電界発光素子は、前述の着色感光性樹脂組成物で構成される硬化物、例えば隔壁を備える。
例えば、以上説明した方法により製造された隔壁パターンを備える基板を用いて、種々の有機電界発光素子が製造される。有機電界発光素子を形成する方法は特に限定されないが、好ましくは、上記方法により基板上に隔壁のパターンを形成した後に、機能材料を真空状態で昇華させ、基板上の隔壁により囲まれた領域内に付着させて成膜する蒸着法や、キャスト法、スピンコート法、インクジェット印刷法といったウェットプロセスにて画素等の有機層を形成することによって、有機電界発光素子が製造される。
有機電界発光素子を画像表示装置の画素として使用する場合には、ある画素の発光層の光が他の画素に漏れることを防止する必要があり、さらに、電極等が金属である場合には外光の反射に伴う画像品質の低下を防止する必要があるため、有機電界発光素子を構成する隔壁に遮光性を付与することが好ましい。
また、有機電界発光素子においては、隔壁の上面及び下面に電極を付与することが必要であるため、絶縁性の観点から、隔壁は高抵抗、低誘電率であることが好ましい。そのため、隔壁に遮光性を付与するために着色剤を使用する場合には、高抵抗かつ低誘電率である前記(A1)有機黒色顔料を用いることが好ましい。
[5−2]画像表示装置
本発明の画像表示装置としては、画像や映像を表示する装置であれば特に限定は受けないが、液晶表示装置や有機EL表示装置等が挙げられる。例えば、前述の着色スペーサーを含む液晶表示装置や、前述の有機電界発光素子を含む有機EL表示装置等が挙げられる。
[5−2−1]液晶表示装置
液晶表示装置は、前述の着色スペーサーを含むものであれば型式や構造については特に制限はない。例えば、TFT素子基板上に、本発明のブラックマトリクスを設け、赤色、緑色、青色の画素を形成し、必要に応じてオーバーコート層を形成した後に、更にその上に、画像上にITO、IZO等の透明電極を形成して、カラーディスプレー、液晶表示装置などの部品の一部として使用される。また一部、平面配向型駆動方式(IPSモード)などの用途においては、透明電極を形成しないこともある。
通常、カラーフィルター上に配向膜を形成し、この配向膜上にフォトスペーサーを形成した後、対向基板と貼り合わせて液晶セルを形成し、形成した液晶セルに液晶を注入し、対向電極に結線して完成する。配向膜としては、ポリイミド等の樹脂膜が好適である。配向膜の形成には、通常、グラビア印刷法及び/又はフレキソ印刷法が採用され、配向膜の厚さは数10nmとされる。熱焼成によって配向膜の硬化処理を行った後、紫外線の照射やラビング布による処理によって表面処理し、液晶の傾きを調整しうる表面状態に加工される。
[5−2−2]有機EL表示装置
有機EL表示装置は、前述の有機電界発光素子を含むものであれば画像表示装置の型式や構造については特に制限はなく、例えばアクティブ駆動型有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。例えば、「有機ELディスプレイ」(オーム社、平成16年8月20日発行、時任静士、安達千波矢、村田英幸著)に記載されているような方法で、本発明の画像表示装置を形成することができる。例えば、白色光を発光する有機電界発光素子とカラーフィルターとを組み合わせて画像表示させてもよいし、RGB等の発光色の異なる有機電界発光素子を組み合わせて画像表示させてもよい。
[5−3]照明
本発明の照明は、前述の有機電界発光素子を含むものである。型式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。有機電界発光素子としては、単純マトリックス駆動方式としてもよいし、アクティブマトリックス駆動方式としてもよい。
本発明の照明が白色光を発光するものとするために、白色光を発光する有機電界発光素子を用いてもよい。また、発光色の異なる有機電界発光素子を組み合わせて、各色が混色して白色となるよう構成してもよいし、混色比率を調整できるように構成して調色機能を付与してもよい。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例で用いた着色感光性樹脂組成物の構成成分は次の通りである。
<バインダー樹脂−I>
日本化薬社製「ZCR−1642H」(重量平均分子量(Mw)6500、酸価98mgKOH/g、カルボキシル基含有エポキシ(メタ)アクリレート樹脂)。この樹脂は(C1−1)に該当し、化学式(II−1)で表される繰り返し単位構造を有し、そのR11はメチル基であり、R12は前記式(II−A)で表される基であり、Rはテトラヒドロフタル酸残基である。
<バインダー樹脂−II>
Figure 0006988780
上記構造のエポキシ化合物(エポキシ当量264)50質量部、アクリル酸13.65質量部、3−メトキシブチルアセテート60.5質量部、トリフェニルホスフィン0.936質量部、及びパラメトキシフェノール0.032質量部を、温度計、攪拌機、冷却管を取り付けたフラスコに入れ、攪拌しながら90℃で酸価が5mgKOH/g以下になるまで反応させた。反応には12時間を要し、エポキシアクリレート溶液を得た。
上記エポキシアクリレート溶液25質量部及び、トリメチロールプロパン(TMP)0.74質量部、ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(BPDA)3.95質量部、テトラヒドロフタル酸無水物(THPA)2.7質量部を、温度計、攪拌機、冷却管を取り付けたフラスコに入れ、攪拌しながら105℃までゆっくり昇温し反応させた。
樹脂溶液が透明になったところで、3−メトキシブチルアセテートで希釈し、固形分50質量%となるよう調製し、酸価112mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)4100のカルボキシル基含有エポキシ(メタ)アクリレート樹脂を得た。この樹脂は(C1−2)に該当する。
<バインダー樹脂−III>
Figure 0006988780
上記構造式で表されるエポキシ化合物(DIC社製EPICLON HP7200HH、ジシクロペンタジエン・フェノール重合物のポリグリシジルエーテル、重量平均分子量1000、エポキシ当量270)155質量部、アクリル酸41質量部、p−メトキシフェノール0.1質量部、トリフェニルホスフィン2.5質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート130質量部を反応容器に仕込み、100℃で酸価が3.0mgKOH/g以下になるまで加熱撹拌をした。酸価が目標に達するまで9時間を要した(酸価2.9mgKOH/g)。次いで更にテトラヒドロ無水フタル酸74質量部を添加し、120℃で4時間反応させ、酸価98mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)3500のバインダー樹脂−III溶液を得た。この樹脂は(C1−1)に該当する。
<バインダー樹脂−IV>
Figure 0006988780
上記構造式で表されるエポキシ化合物(エポキシ当量245)98.0質量部、アクリル酸28.8質量部、3−メトキシブチルアセテート113.0質量部、トリフェニルホスフィン1.1質量部、及びパラメトキシフェノール0.02質量部を、温度計、攪拌機、冷却管を取り付けたフラスコに入れ、攪拌しながら90℃で酸価が5mgKOH/g以下になるまで反応させた。反応には15時間を要し、エポキシアクリレート溶液を得た。
上記エポキシアクリレート溶液189.1質量部に、ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(BPDA)11.8質量部、及びテトラヒドロフタル酸無水物(THPA)30.4質量部を入れ、攪拌しながら105℃までゆっくり昇温し反応させた。
樹脂溶液が透明になったところで3−メトキシブチルアセテートで希釈し、固形分55質量%となるよう調製し、酸価110mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)2800のバインダー樹脂−IVを得た。この樹脂は(C1−2)に該当する。
<バインダー樹脂−V>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート145質量部を窒素置換しながら攪拌し、120℃に昇温した。ここにスチレン10質量部、グリシジルメタクリレート85.2質量部及びトリシクロデカン骨格を有するモノメタクリレート(日立化成社製FA−513M)66質量部を滴下し、及び2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル8.47質量部を3時間かけて滴下し、更に90℃で2時間攪拌し続けた。次に反応容器内を空気置換に変え、アクリル酸43.2質量部にトリスジメチルアミノメチルフェノール0.7質量部及びハイドロキノン0.12質量部を投入し、100℃で12時間反応を続けた。その後、テトラヒドロ無水フタル酸(THPA)56.2質量部、トリエチルアミン0.7質量部を加え、100℃3.5時間反応させた。こうして得られたバインダー樹脂−Vの重量平均分子量(Mw)は約8400、酸価は80mgKOH/g、二重結合当量は480g/molであった。
<着色剤−I>
BASF社製、Irgaphor(登録商標) Black S 0100 CF(下記式(I−1)で表される化学構造を有する)
Figure 0006988780
<分散剤−I>
ビックケミー社製 BYK−LPN21116(側鎖に4級アンモニウム塩基及び3級アミノ基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基及び3級アミノ基を有さないBブロックからなる、アクリル系A−Bブロック共重合体。アミン価は70mgKOH/g。酸価は1mgKOH/g以下。)
分散剤−IのAブロック中には、下記式(1a)及び(2a)の繰り返し単位が含まれ、Bブロック中には下記式(3a)の繰り返し単位が含まれる。分散剤−Iの全繰り返し単位に占める下記式(1a)、(2a)、及び(3a)の繰り返し単位の含有割合はそれぞれ11.1モル%、22.2モル%、6.7モル%である。
Figure 0006988780
<分散剤−II>
ビックケミー社製 DISPERBYK−167(ウレタン系高分子分散剤)
<溶剤−I>
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
<溶剤−II>
MB:3−メトキシ−1−ブタノール
<溶剤−III>
MBA:3−メトキシブチルアセテート
<光重合開始剤−I>
<ジケトン体>
エチルカルバゾール(5g、25.61mmol)とo−ナフトイルクロリド(5.13g、26.89mmol)を30mLのジクロロメタンに溶解し、氷水バスにて2℃に冷却して攪拌し、AlCl3(3.41g、25.61mmol)を添加した。さらに室温にて3時間攪拌後、反応液にクロトノイルクロリド(2.81g、26.89mmol)の15mLジクロロメタン溶液を加え、AlCl3(4.1g、30.73mmol)を添加し、さらに1時間30分攪拌した。反応液を氷水200mLにあけ、ジクロロメタン200mLを添加し有機層を分液した。回収した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下濃縮し、白色固体のジケトン体(10g)を得た。
<オキシム体>
ジケトン体(3.00g、7.19mmol)、NH2OH・HCl(1.09g、15.81mmol)、及び酢酸ナトリウム(1.23g、15.08mmol)をイソプロパノール30mLに混合し、3時間還流した。
反応終了後、反応液を濃縮し、得られた残渣に酢酸エチル30mLを加え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液30mL、飽和食塩水30mLで洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過した後、有機層を減圧下濃縮し、固体3.01gを得た。これをカラムクロマトグラフィーで精製し、淡黄色固体のオキシム体2.22gを得た。
<オキシムエステル体>
オキシム体(2.22g、4.77mmol)とアセチルクロリド(1.34g、17.0mmol)をジクロロメタン20mLに加えて氷冷し、トリエチルアミン(1.77g、17.5mmol)を滴下して、そのまま1時間反応した。薄層クロマトグラフィーにより原料の消失を確認した後、水を加えて反応を停止した。反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液5mLで2回洗浄し、飽和食塩水5mLで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過した後、有機層を減圧下で濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=体積比2/1)で精製して、0.79gの淡黄色固体の光重合開始剤−I(以下の化学構造の化合物)を得た。光重合開始剤−Iのケミカルシフトを以下に示す。
1H NMR(CDCl):δ1.17(d,3H),1.48(t,3H),1.81(s,3H),2.16(s,3H),2.30(s,3H),3.17−3.32(m,2H),4.42(q,2H),4.78−4.94(br,1H),7.45−7.59(m,5H),7.65(dd,1H),7.95(m,2H),8.04(m,2H),8.14(dd,1H),8.42(d,1H),8.64(d,1H)
Figure 0006988780
<光重合性モノマー>
DPHA:日本化薬社製 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
<界面活性剤>
DIC社製 メガファック F−559
<添加剤>
日本化薬社製 KAYAMER PM−21(メタクリロイル基含有ホスフェート)
<顔料分散液1〜6の調製>
着色剤(顔料)、分散剤、バインダー樹脂を、その固形分中の比率が表1記載の配合割合となるように加え、さらに溶剤が表1記載の質量比となるように混合した。この溶液をペイントシェーカーにより25〜45℃の範囲で3時間分散処理を行った。ビーズとしては、0.5mmφのジルコニアビーズを用い、分散液の2.5倍の質量を加えた。分散終了後、フィルターによりビーズと分散液を分離して、顔料分散液1〜6を調製した。
Figure 0006988780
[実施例1〜6、参考例1、及び比較例1]
上記調製した顔料分散液1〜6を用いて、固形分中の比率が表2の配合割合となるように各成分を加え、さらに全固形分の含有割合が22質量%となるようにPGMEAを加え、攪拌、溶解させて、着色感光性樹脂組成物を調製した。得られた着色感光性樹脂組成物を用いて、後述する方法でパターンを作成し評価を行った。
Figure 0006988780
<隔壁基板の作成方法>
ITO基板(膜厚1500ÅのITOを蒸着したガラス基板)上にスピナーを用いて各着色感光性樹脂組成物を塗布した。次いで、100℃にて80秒間、ホットプレート上で加熱乾燥して塗布膜を形成した。
得られた塗布膜に対し、開口幅5〜50μm(5〜20μm:1μmおき、25〜50μm:5μmおき)の各種幅のライン状の開口部を有する露光マスクを用いて露光処理を施した。露光ギャップ(露光マスクと塗布面間の距離)は、5μmであった。照射光としては、波長365nmでの強度が32mW/cm2である紫外線を用い、露光量は60mJ/cm2とした。また、紫外線照射は空気下で行った。
続いて、2.38質量%のTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液よりなる現像液を用い、25℃において水圧0.05MPaのシャワー現像を施した後、純水にて現像を停止し、水洗スプレーにて洗浄した。シャワー現像時間は10〜120秒間の間で調整し、未露光部の塗膜が溶解除去される時間の1.2倍とした。
これらの操作により、不要部分を除去したパターンを得た。当該パターンの形成された基板をオーブン中、230℃で45分間加熱してパターンを硬化させ、膜厚が2.5μmのライン状パターン(パターン1)を得た。また、露光マスクを使わなかった以外は同様の手順で膜厚が2.5μmの全面被覆パターン(パターン2)も作製した。
<基板密着性の評価>
5〜50μmのライン状開口部に対応するパターンにおいて、解像性良くパターンが基板上に残っているもののうち、幅が最小のもののマスク開口幅(μm)の値を最小密着として表2に示した。この値が小さいほど基板密着性に優れ、最小密着が20μm以下であれば現像に対する現像密着性が実用上十分であり、特に10μm以下であれば現像に対する現像密着性が優れると言える。
<アウトガスの評価方法>
パターン2の基板から、塗膜を約3mg削り出してアウトガス測定用の試料を得た。
TG−DTA6300(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、試料を空気雰囲気下(Flow 200ml/min)、室温から500℃まで10℃/minで昇温し、その時の重量減少を測定した。各着色感光性樹脂組成物に含まれる全バインダー樹脂量に対する、室温から400℃まで上昇した際の重量減少量(質量%)を表2に示した。なお、各着色感光性樹脂組成物の全固形分に対する、室温から400℃まで上昇した際の重量減少量(質量%)は、実施例1:26.8、実施例2:30.2、実施例3:29.7、実施例4:27.9、実施例5:30.8、実施例6:31.9、参考例1:25.6、比較例1:33.7であった。
<色度>
実施例1のパターン2の基板を用いて、分光光度計UV−3100(島津製作所社製)にて、アルミ蒸着板を基準板とし、波長380〜780nmでの5度の鏡面反射率を塗膜側から測定し、XYZ表色系における色度(D65光源)を算出した。
実施例1の基板はsx=0.323、sy=0.329であった。
実施例1〜6及び参考例1の着色感光性樹脂組成物を用いた塗布基板は、アウトガス特性に優れることが確認された。
これに対して、比較例1の着色感光性樹脂組成物を用いた塗布基板は、アウトガス特性が悪いことが確認された。
比較例1の着色感光性樹脂組成物に比べて、実施例1〜6及び参考例1の着色感光性樹脂組成物はバインダー樹脂中のエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が高い。エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は剛直な骨格を有するため熱分解しにくく、また、骨格が剛直なため硬化時に配列構造をとって架橋性の高い膜が形成されるため、バインダー樹脂中のエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合を高くすることによって、アウトガス特性が良好になったと考えられる。
一方で、参考例1の着色感光性樹脂組成物を用いた塗布基板に比べて、実施例1〜6の着色感光性樹脂組成物を用いた塗布基板のほうが細線パターンの現像密着性に優れることが確認された。参考例1の着色感光性樹脂組成物であっても一般的な解像度の有機電界発光素子の隔壁としては十分に適用できるが、実施例1〜6の着色感光性樹脂組成物であれば高解像度の有機電界発光素子の隔壁にも適用できることが示唆された。
参考例1の着色感光性樹脂組成物に含まれる分散剤はアクリル系分散剤でないため、現像時に膜内へ現像液が浸透しやすく、細線パターンが基板上に残りにくかったと考えられる。
これに対して実施例1〜6の着色感光性樹脂組成物に含まれる分散剤はアクリル系分散剤であるので、直鎖状の分子構造の柔軟な主骨格を有するため、吸着基の多くが着色剤に吸着することで着色感光性樹脂組成物中に着色剤が均一に分散されて、得られる塗布膜中においても現像液不溶成分である着色剤が均一に配置されて緻密な膜となり、現像時に膜内への現像液の浸透が抑制され、細線パターンであっても基板上に形成できたと考えられる。
また、実施例1〜6の着色感光性樹脂組成物においては、バインダー樹脂としてエポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含む顔料分散液1〜5を用いて調製したことで、得られた着色感光性樹脂組成物に含まれるエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合を高めることができた。

Claims (18)

  1. (A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含有する着色感光性樹脂組成物であって、
    前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
    前記(B)分散剤が、塩基性官能基を有する高分子分散剤であり、かつアクリル系分散剤を含み、
    前記(C)バインダー樹脂が、塩基性官能基を有さず、前記(C)バインダー樹脂における(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が85質量%以上であり、
    前記(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含むことを特徴とする着色感光性樹脂組成物。
    Figure 0006988780
    (式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
    a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
    且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
    a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
    12はそれぞれ置換基を有していてもよい、2価の環状の脂肪族基、2価の芳香族環基、又は1以上の2価の環状の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基を表し;
    式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
    *は結合手を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
    14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
    15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
    m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
    *は結合手を表す。)
  2. 前記(C)バインダー樹脂における前記(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が90質量%以上である、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。
  3. 前記アクリル系分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系分散剤である、請求項1又は2に記載の着色感光性樹脂組成物。
  4. 前記(A)着色剤の含有割合が、前記着色感光性樹脂組成物の全固形分あたり60質量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
  5. 前記(A)着色剤が、さらに(A2)有機着色顔料及び(A3)カーボンブラックの一方又は両方を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
  6. 前記(A)着色剤における(A1)有機黒色顔料の含有割合が10質量%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
  7. (A)着色剤、(B)分散剤、(C)バインダー樹脂、(D)光重合性モノマー及び(E)光重合開始剤を含有する、有機電界発光素子の隔壁を形成するための着色感光性樹脂組成物であって、
    前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
    前記(B)分散剤が、塩基性官能基を有する高分子分散剤であり、
    前記(C)バインダー樹脂における(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が85質量%以上であり、
    前記(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含むことを特徴とする着色感光性樹脂組成物。
    Figure 0006988780
    (式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
    a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
    且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
    a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
    12はそれぞれ置換基を有していてもよい、2価の環状の脂肪族基、2価の芳香族環基、又は1以上の2価の環状の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基を表し;
    式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
    *は結合手を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
    14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
    15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
    m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
    *は結合手を表す。)
  8. 前記(C)バインダー樹脂における前記(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の含有割合が90質量%以上である、請求項7に記載の着色感光性樹脂組成物。
  9. 前記(A)着色剤の含有割合が、前記着色感光性樹脂組成物の全固形分あたり60質量%以下である、請求項7又は8に記載の着色感光性樹脂組成物。
  10. 前記(A)着色剤が、さらに(A2)有機着色顔料及び(A3)カーボンブラックの一方又は両方を含む、請求項7〜9のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
  11. 前記(A)着色剤における(A1)有機黒色顔料の含有割合が10質量%以上である、請求項7〜10のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物で構成される隔壁。
  13. 請求項12に記載の隔壁を備える有機電界発光素子。
  14. 請求項13に記載の有機電界発光素子を含む画像表示装置。
  15. 請求項13に記載の有機電界発光素子を含む照明。
  16. (A)着色剤、(B)分散剤及び(C)バインダー樹脂を含有する顔料分散液であって、
    前記(A)着色剤が、下記一般式(I)で表される化合物、前記化合物の幾何異性体、前記化合物の塩、及び前記化合物の幾何異性体の塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する(A1)有機黒色顔料を含み、
    前記(B)分散剤が、塩基性官能基を有する高分子分散剤であり、かつアクリル系分散剤を含み、
    前記(C)バインダー樹脂が、(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂を含み、
    前記(C1)主鎖に芳香族環を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂及び下記一般式(III)で表される部分構造を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂の一方又は両方を含み、着色感光性樹脂組成物を製造するために用いられることを特徴とする顔料分散液。
    Figure 0006988780
    (式(I)中、Ra1及びRa6は各々独立に、水素原子、CH3、CF3、フッ素原子又は塩素原子を表し;
    a2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8、Ra9及びRa10は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、Ra11、COOH、COORa11、COO-、CONH2、CONHRa11、CONRa11a12、CN、OH、ORa11、COCRa11、OOCNH2、OOCNHRa11、OOCNRa11a12、NO2、NH2、NHRa11、NRa11a12、NHCORa12、NRa11CORa12、N=CH2、N=CHRa11、N=CRa11a12、SH、SRa11、SORa11、SO2a11、SO3a11、SO3H、SO3 -、SO2NH2、SO2NHRa11又はSO2NRa11a12を表し;
    且つ、Ra2とRa3、Ra3とRa4、Ra4とRa5、Ra7とRa8、Ra8とRa9、及びRa9とRa10からなる群から選ばれる少なくとも1つの組み合わせは、互いに直接結合してもよく、又は酸素原子、硫黄原子、NH若しくはNRa11ブリッジによって互いに結合してもよく;
    a11及びRa12は各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(II)中、R11は水素原子又はメチル基を表し;
    12はそれぞれ置換基を有していてもよい、2価の環状の脂肪族基、2価の芳香族環基、又は1以上の2価の環状の脂肪族基と1以上の2価の芳香族環基とを連結した基を表し;
    式(II)中のベンゼン環は、更に任意の置換基により置換されていてもよく;
    *は結合手を表す。)
    Figure 0006988780
    (式(III)中、R13は各々独立に、水素原子又はメチル基を表し;
    14は、環状炭化水素基を側鎖として有する2価の炭化水素基を表し;
    15及びR16は各々独立に、置換基を有していてもよい2価の脂肪族基を表し;
    m及びnは各々独立に0〜2の整数を表し;
    *は結合手を表す。)
  17. 前記(B)分散剤の含有割合が、(A)着色剤100質量部に対して10質量部以上である、請求項16に記載の顔料分散液。
  18. 前記アクリル系分散剤が、窒素原子を含有するアクリル系分散剤である、請求項16又は17に記載の顔料分散液。
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