JP7105562B2 - 液晶表示装置用樹脂組成物、液晶表示装置用膜及び共重合体 - Google Patents
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Description
〔1〕 樹脂(A)、溶剤、及びレベリング剤を含み、
前記樹脂(A)は、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とを含み、かつ、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物に由来する構成単位(Ac)を含まない共重合体である、液晶表示装置用樹脂組成物。
〔2〕 前記樹脂(A)は、酸価が0mg-KOH/g~5mg-KOH/gである、〔1〕に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
〔3〕 前記樹脂(A)は、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と、活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とから構成される共重合体である、〔1〕又は〔2〕に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
〔4〕 前記構成単位(Aa)は、オキシラニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体から導かれる構成単位である、〔1〕~〔3〕の何れか1つに記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
〔5〕 前記構成単位(Aa)は、式(Aa-1)又は式(Aa-2)で表される構成単位である、〔1〕~〔4〕の何れか1つに記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
[式(Aa-1)及び式(Aa-2)中、Rb1及びRb2は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Xb1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
Rb3は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
〔6〕 前記レベリング剤は、フッ素系界面活性剤である、〔1〕~〔5〕の何れか1つに記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
〔7〕 〔1〕~〔6〕の何れか1つに記載の液晶表示装置用樹脂組成物から形成された液晶表示装置用膜。
〔8〕 炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とを含み、かつ、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物に由来する構成単位(Ac)を含まず、
前記構成単位(Aa)は、式(Aa-1)又は式(Aa-2)で表される構成単位を含む、共重合体。
[式(Aa-1)及び式(Aa-2)中、Rb1及びRb2は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Xb1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
Rb3は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
以下、本発明の液晶表示装置用樹脂組成物を、「本発明の樹脂組成物」又は「樹脂組成物」と称することがある。
本発明の樹脂組成物は、樹脂(A)、溶剤(E)及びレベリング剤(B)を含む樹脂組成物であり、樹脂(A)は、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(以下、構成単位(Aa)と称する。)と、活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(以下、構成単位(Ab)と称する。)とを含み、かつ不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物に由来する構成単位(以下、構成単位(Ac)と称する。)を含まない共重合体である。本発明の樹脂組成物は、樹脂(A)が構成単位(Aa)と構成単位(Ab)とを含み、構成単位(Ac)を含まないことにより、樹脂組成物から形成された膜の平坦性を向上させることができる。
樹脂(A)は、硬化性を有する樹脂であり、熱硬化性樹脂であることが好ましく、60℃以上の熱で硬化する樹脂であることがより好ましい。樹脂(A)は、構成単位(Aa)と、構成単位(Ab)とを含み、かつ構成単位(Ac)を含まない共重合体である。該共重合体は、さらに、構成単位(Aa)又は(Ab)と共重合可能であり、かつ、構成単位(Aa)、(Ab)及び(Ac)以外の化合物に由来する構成単位(以下、構成単位(Ad)と称する。)を有してもよい。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を意味するものとする。「(メタ)アクリロイル」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有するものとする。樹脂(A)は、構成単位(Aa)、構成単位(Ab)、及び構成単位(Ad)の各々について、2種以上含んでいてもよい。
構成単位(Aa)は、炭素数2~4の環状エーテル構造(例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群から選ばれる少なくとも1種)及びエチレン性不飽和結合を有する不飽和化合物から導かれる構成単位である。構成単位(Aa)は、該不飽和化合物を重合することによって得ることができる。構成単位(Aa)は、他の構成単位(Aa’)に、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する化合物を反応して重合させることによって得ることもできる。
Xb1及びXb2は、互いに独立に、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
Rb3は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
水素原子がヒドロキシ基で置換されたアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシ-1-メチルエチル基、2-ヒドロキシ-1-メチルエチル基、1-ヒドロキシブチル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
式(Aa-1)で表される構成単位は式(I)で表される化合物より導かれ、式(Aa-2)で表される構成単位は式(II)で表される化合物より導かれる。
[式(Aa-1)及び式(Aa-2)中、Rb1及びRb2は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Xb1及びXb2は、互いに独立に、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
Rb3は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
構成単位(Ab)は、活性メチレン基又は活性メチン基を有する不飽和化合物から導かれる構成単位である。活性メチレン基又は活性メチン基を有する不飽和化合物から導かれる構成単位とは、該不飽和化合物を重合することにより得られる共重合体における該不飽和化合物由来の構成単位を意味する。該構成単位は、活性メチレン基又は活性メチン基を有する不飽和化合物を重合することにより得ることができる。あるいは、他の構成単位(Ab’)に、活性メチレン基又は活性メチン基を有する化合物(Ab’’)を反応させることによっても得ることもできる。
R12は、単結合又は炭素数1~20の二価の炭化水素基を表す。
R13は、式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される二価の基を表す。
R14は、式(1-4)~式(1-7)のいずれかで表される基を表す。]
[R15は、水素原子又はヘテロ原子を含有してもよい炭素数1~24の炭化水素基である。Xは、式(1-8)~式(1-10)のいずれかで表される二価の基を表す。]
R11及びR15は、互いに独立に、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基又は式(1-11)~式(1-13)で表される基であり、より好ましくは水素原子又はメチル基である。
構成単位(Ac)は、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物によって導かれる構成単位である。不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、o-ビニル安息香酸、m-ビニル安息香酸、p-ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3-ビニルフタル酸、4-ビニルフタル酸、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1,4-シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸;
メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、5-カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-6-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-6-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3-ビニルフタル酸無水物、4-ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6-ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン無水物等の不飽和ジカルボン酸無水物;
こはく酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル;
α-(ヒドロキシメチル)アクリル酸などの、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート等が挙げられる。
構成単位(Ad)を導く化合物としては、例えば、次の化合物が挙げられる。
メチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート」といわれている。また、「トリシクロデシル(メタ)アクリレート」という場合がある。)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン-8-イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート」といわれている。)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-(2’-ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジ(2’-ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-ヒドロキシ-5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-ヒドロキシ-5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-ヒドロキシメチル-5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-tert-ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ビス(tert-ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン等のビシクロ不飽和化合物;
N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-スクシンイミジル-3-マレイミドベンゾエート、N-スクシンイミジル-4-マレイミドブチレート、N-スクシンイミジル-6-マレイミドカプロエート、N-スクシンイミジル-3-マレイミドプロピオネート、N-(9-アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体;
スチレン、α-メチルスチレン、o-ビニルトルエン、m-ビニルトルエン、p-ビニルトルエン、p-メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3-ブタジエン、イソプレン及び2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン等。
樹脂(A)は、以下の樹脂[K1]または[K2]である。
樹脂[K1]:構成単位(Aa)及び構成単位(Ab)から構成される共重合体;
樹脂[K2]:構成単位(Aa)、構成単位(Ab)及び構成単位(Ad)から構成される共重合体。
本発明の樹脂組成物は、樹脂[K1]を含むことが好ましい。
構成単位(Aa);5~95モル%、
構成単位(Ab);5~95モル%、であることが好ましく、
構成単位(Aa);30~90モル%、
構成単位(Ab);10~70モル%、であることがより好ましい。
構成単位(Ab);5~90モル%、
構成単位(Ad);1~40モル%であることが好ましく、
構成単位(Aa);17~80モル%、
構成単位(Ab);17~80モル%、
構成単位(Ad);3~35モル%、
であることがより好ましい。
樹脂(A)の酸価が前記の範囲内にあると、得られる膜は基板との密着性に優れる傾向がある。
本明細書において、上記の酸価は、固形分換算の酸価であり、下記手順により求められる。
手順:樹脂溶液1gに、テトラヒドロフラン[THF]70mL及び蒸留水10mLに加え、更にフェノールフタレイン溶液を2~3滴加え、攪拌し、均一にする。得られた樹脂溶液を、0.1N-NaOH水溶液で、指示薬が呈色するまで滴定する。滴定に要した0.1N-NaOH水溶液の量をA(mL)とする。THF70mL、蒸留水10mL及びフェノールフタレイン溶液2~3滴の混合液も0.1N-NaOH水溶液で同様に滴定し、該混合液の滴定に要した0.1N-NaOH水溶液の量をB(mL)とする。そして、樹脂の酸価を次の式より算出する。
酸価(mg-KOH/g)=[(A-B)×5.6×(樹脂溶液の樹脂濃度(%))]/100
樹脂(A)の含有率が前記の範囲内にあると、得られる膜は耐熱性に優れ、かつ基板との密着性及び耐薬品性に優れる傾向がある。ここで、樹脂組成物の固形分とは、本発明の樹脂組成物の総量から溶剤(E)の含有量を除いた量のことをいう。
レベリング剤(B)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤等が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましい。これらは、側鎖に重合性基を有していてもよい。
重合性化合物(C)は、熱又は重合開始剤(D)の作用により反応するモノマーであり、該モノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル化合物が挙げられ、より好ましくはアクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物が挙げられる。
重合開始剤(D)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合性化合物(C)の重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。重合開始剤(D)としては、O-アシルオキシム化合物、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む重合開始剤が好ましく、O-アシルオキシム化合物を含む重合開始剤がより好ましい。これらの重合開始剤であると、高感度であり、かつ可視光領域における透過率が高くなる傾向がある。
重合開始助剤(H)は、重合開始剤(D)とともに用いられ、重合開始剤(D)によって重合が開始された重合性化合物(C)の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。
酸化防止剤(F)としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が挙げられる。中でも、得られる膜の着色が少ないという点で、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
多価カルボン酸(G1)は、多価カルボン酸無水物及び多価カルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。多価カルボン酸とは、2つ以上のカルボキシ基を有する化合物であり、多価カルボン酸無水物とは、多価カルボン酸の無水物である。多価カルボン酸(G1)の分子量は、好ましくは3000以下、より好ましくは1000以下である。
アデカハードナ(登録商標)-EH-700(商品名(以下同様)、(株)ADEKA製)、リカシッド(登録商標)-HH、同BT-W、同-TH、同-MH、同MH-700(新日本理化(株)製)、エピキニア126、同YH-306、同DX-126(油化シェルエポキシ(株)製)等の市販品を用いてもよい。
イミダゾール化合物(G2)は、イミダゾール骨格を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ硬化剤として知られている化合物が挙げられる。中でも、式(G2-1)で表される化合物が好ましい。
[式(2)中、R31は、炭素数1~20のアルキル基、フェニル基、ベンジル基又は炭素数2~5のシアノアルキル基を表す。
R32~R34は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、フェニル基、ニトロ基又は炭素数1~20のアシル基を表し、該アルキル基及び該フェニル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。]
炭素数2~5のシアノアルキル基としては、例えば、シアノメチル基、シアノエチル基、シアノプロピル基、シアノブチル基、シアノペンチル基が挙げられる。
炭素数1~20のアシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ラウロイル基、ミリストリル基、ステアロイル基が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、溶剤(E)を含有する。溶剤(E)としては、樹脂組成物の分野で用いられている各種の有機溶剤が挙げられ、その具体例としては、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及びエチレングリコールモノブチルエーテルのようなエチレングリコールモノアルキルエーテル;
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エチルメチルエーテル、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などのジエチレングリコールジアルキルエーテル;
メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブ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などのエチレングリコールアルキ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、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などのアルキレングリコールアルキ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、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル;
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールプロピルメチルエーテル、プロピレングリコールエチルプロピルエーテルなどのプロピレングリコールジアルキルエーテル;
プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート;
メトキシブチルアルコール、エトキシブチルアルコール、プロポキシブチルアルコール、ブトキシブチルアルコールなどのブタンジオールモノアルキルエーテル;
メトキシブチルアセテート、エトキシブチルアセテート、プロポキシブチルアセテート、ブトキシブチルアセテートなどのブタンジオールモノアルキルエーテルアセテート;
メトキシブチルプロピオネート、エトキシブチルプロピオネート、プロポキシブチルプロピオネート、ブトキシブチルプロピオネートなどのブタンジオールモノアルキルエーテルプロピオネート;
ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテルなどのジプロピレングリコールジアルキルエーテル;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;
メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン;
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、グリセリンなどのアルコール;
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3-ヒドロキシプロピオン酸メチル、3-ヒドロキシプロピオン酸エチル、3-ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3-ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-メトキシプロピオン酸ブチル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル、2-エトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸ブチル、2-ブトキシプロピオン酸メチル、2-ブトキシプロピオン酸エチル、2-ブトキシプロピオン酸プロピル、2-ブトキシプロピオン酸ブチル、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、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-エトキシプロピオン酸プロピル、3-エトキシプロピオン酸ブチル、3-プロポキシプロピオン酸メチル、3-プロポキシプロピオン酸エチル、3-プロポキシプロピオン酸プロピル、3-プロポキシプロピオン酸ブチル、3-ブトキシプロピオン酸メチル、3-ブトキシプロピオン酸エチル、3-ブトキシプロピオン酸プロピル、3-ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステル;
テトラヒドロフラン、ピランなどの環状エーテル;
γ-ブチロラクトンなどの環状エステルなどが挙げられる。
3-エトキシプロピオン酸エチル及び3-メトキシプロピオン酸メチルなどのエステルが挙げられ、さらに好ましくは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、シクロヘキサノン、メトキシブタノール、メトキシブチルアセテート、3-エトキシプロピオン酸エチル及び3-メトキシプロピオン酸メチルが挙げられる。これらの溶剤(E)は、それぞれ単独で、又は2種類以上混合して用いることができる。
本発明の樹脂組成物には、必要に応じて、充填剤、その他の高分子化合物、熱ラジカル発生剤、紫外線吸収剤、連鎖移動剤、密着促進剤等、当該技術分野において公知の添加剤を含有していてもよい。
その他の高分子化合物としては、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂やポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフルオロアルキルアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
熱ラジカル発生剤としては、2,2’-アゾビス(2-メチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、2-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等が挙げられる。
連鎖移動剤としては、ドデカンチオール、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、樹脂(A)、レベリング剤(B)及び溶剤(E)、並びに、必要に応じて、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、重合開始助剤(H)、酸化防止剤(F)、硬化剤(G)及びその他の成分を、公知の方法で混合することにより製造することができる。混合後は、孔径0.05~1.0μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
本発明の液晶表示装置用膜を、以下、「本発明の膜」又は「膜」と称することがある。
本発明の膜は、本発明の樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥後、加熱することにより製造することができる。より具体的には、本発明の膜の製造方法は、以下の工程(1)~(3)を含む。
工程(1):本発明の樹脂組成物を基板に塗布する工程、
工程(2):塗布後の樹脂組成物を減圧乾燥及び/又は加熱乾燥させて、組成物層を形成する工程、
工程(3):組成物層を加熱する工程。
工程(1):本発明の樹脂組成物を基板に塗布する工程、
工程(2):塗布後の樹脂組成物を減圧乾燥及び/又は加熱乾燥させて、樹脂組成物層を形成する工程、
工程(2a):樹脂組成物層を、露光する工程、
工程(2b):露光後の樹脂組成物層を現像する工程、
工程(3a):現像後の樹脂組成物層を加熱する工程。
本発明の共重合体は、構成単位(Aa)と、構成単位(Ab)とを含み、かつ構成単位(Ac)を含まない樹脂(A)であって、構成単位(Aa)としては、上記式(Aa-1)又は上記式(Aa-2)で表される構成単位を含む。本発明の共重合体は、カラーレジストのオーバーコート層等、液晶表示装置用樹脂組成物の材料として有用である。本発明の共重合体は、構成単位(Aa)が、上記式(Aa-1)又は上記式(Aa-2)で表される構成単位であってもよい。
<樹脂組成物の調製>
樹脂(A)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、硬化剤(G)、及びレベリング剤(B)を表1に示す割合で混合し、固形分濃度が表1に示す濃度になるように溶剤(E)であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを混合して各樹脂組成物を得た。表1において、各成分の部数は、固形分換算の質量部を表す。
樹脂(a1):合成例1により得られた樹脂、
樹脂(a2):合成例2により得られた樹脂、
樹脂(a3):合成例3により得られた樹脂、
樹脂(a4):合成例4により得られた樹脂、
重合性化合物(c1):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD(登録商標)DPHA;日本化薬(株)製)、
重合性化合物(c2):エチレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD(登録商標)DP-3060;日本化薬(株)製)、
重合開始剤(d1):N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)オクタン-1-オン-2-イミン(イルガキュア(登録商標)OXE01;BASF(株)製)
多価カルボン酸(g1):1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸(リカシッド(登録商標)BT-W;新日本理化(株)製)、
レベリング剤(b1):メガファック(登録商標)F554;DIC(株)製)。
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を充分流して窒素雰囲気とし、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル260部を入れ、撹拌しながら85℃まで加熱した。次いで、式(III-1)で表される化合物77部と、式(I-1)で表される化合物及び式(II-1)で表される化合物の混合物(混合物中の二つの化合物のモル比は50:50)278部と、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル155部との混合液を、4時間かけて85℃に保温したフラスコ内に滴下した。
装置:HLC-8120GPC(東ソー(株)製)
カラム:TSK-GELG2000HXL
カラム温度:40℃
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
流速:1.0mL/min
被検液固形分濃度:0.001~0.01質量%
注入量:50μL
検出器:RI
較正用標準物質:TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40、F-4、F-288、A-2500、A-500(東ソー(株)製)
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量の比(Mw/Mn)を分散度とした。
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を充分流して窒素雰囲気とし、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル140部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸40部と、式(I-1)で表される単量体及び式(II-1)で表される単量体の混合物(混合物中の二つの単量体のモル比は50:50)360部と、を、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル190部に溶解させた溶液を調製し、この溶液を、滴下ポンプを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。
(合成例3:樹脂(a3))
合成例1において、式(III-1)で表される化合物136部と、式(I-1)で表される化合物及び式(II-1)で表される化合物の混合物(混合物中の二つの化合物のモル比は50:50)218部を用いた以外は合成例1と同じ方法で反応を行うことにより、固形分26.2重量%、重量平均分子量Mwは7750、分散度1.80の樹脂(a3)を得た。樹脂(a3)は、固形分換算の酸価が0mg-KOH/gであった。
合成例1において、式(III-1)で表される化合物177部と、式(I-1)で表される化合物及び式(II-1)で表される化合物の混合物(混合物中の二つの化合物のモル比は50:50)177部を用いた以外は合成例1と同じ方法で反応を行うことにより、固形分24.6重量%、重量平均分子量Mwは7960、分散度1.80の樹脂(a4)を得た。樹脂(a4)は、固形分換算の酸価が0mg-KOH/gであった。
2インチ角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)を、中性洗剤、水及びイソプロパノールで順次洗浄してから乾燥させた。この基板上に、市販の感光性樹脂組成物(商品名:ダイブライト(登録商標))を、ポストベーク後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコートした。次に、クリーンオーブン中、100℃で3分間プリベークして組成物層を形成した。放冷後、基板上の組成物層と石英ガラス製フォトマスクとの間隔を100μmとし、露光機(TME-150RSK;トプコン(株)製、光源;超高圧水銀灯)を用いて、大気雰囲気下、100mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。なお、この光照射は、超高圧水銀灯からの放射光を、光学フィルタ(UV-31;旭テクノグラス(株)製)を通過させて行った。また、フォトマスクとしては、線幅20μmの1:1ラインアンドスペースパターンを形成するためのフォトマスクを用いた。光照射後の組成物層を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液で、23℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、オーブン中、230℃で15分間ポストベークを行い、線幅20μmでラインアンドスペースのパターン(ラインとスペースをそれぞれ10本有する)が形成された評価用基板を作製した。
前記評価用基板に、ポストベーク後の膜厚(評価用基板のラインパターン表面からの膜厚)が1.0μmになるような条件でスピンコートにより、実施例1~3、6~7及び比較例1の各樹脂組成物を塗布した。その後、減圧乾燥機(VCDマイクロテック(株)製)でロータリーポンプ回転数を1000rpm、ブースターポンプ回転数700rpm、常温25℃の条件下で減圧度が66Paに達するまで減圧乾燥させ、ホットプレート上で、温度100℃で3分間プリベークした。放冷後、温度230℃で30分間ポストベークすることにより、膜を形成した。評価用基板上の膜の膜厚を、接触式膜厚測定装置(DEKTAK6M;(株)アルバック製)を用いて、測定幅500μm、測定スピード10秒の条件で測定し、膜の表面形状のプロファイルを得た。
また、当該プロファイルから膜の膜厚の平均値を算出したところ、評価用基板のラインパターン表面からの膜厚の平均値は1.0μmであった。
前記評価用基板に、ポストベーク後の膜厚(評価用基板のラインパターン表面からの膜厚)が1.0μmになるような条件でスピンコートにより、実施例4,5の各樹脂組成物を塗布した。その後、減圧乾燥機(VCDマイクロテック(株)製)でロータリーポンプ回転数を1000rpm、ブースターポンプ回転数700rpm、常温25℃の条件下で減圧度が66Paに達するまで減圧乾燥させ、ホットプレート上で、温度100℃で3分間プリベークした。放冷後、露光機(TME-150RSK;トプコン(株)製、光源;超高圧水銀灯)を用いて、大気雰囲気下、25mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。光照射後の樹脂組成物層を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液で、23℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、オーブン中、230℃で15分間ポストベークをすることにより、膜を形成した。評価用基板上の膜の膜厚を、接触式膜厚測定装置(DEKTAK6M;(株)アルバック製)を用いて、測定幅500μm、測定スピード10秒の条件で測定し、膜の表面形状のプロファイルを得た。
当該プロファイルから膜の膜厚の平均値を算出したところ、評価用基板のラインパターン表面からの膜厚の平均値は1.0μmであった。
前記評価用基板上に形成された膜について、評価用基板のラインアンドスペースパターン上に形成された膜の表面プロファイルを触針式膜厚計(商品名:DEKTAK3;日本真空(株)製)で測定した。図1に模式断面図を示すように、基板1上のラインアンドスペースパターン2(スペース2a、ライン2b)と膜3とが積層された状態での最大膜厚と最小膜厚との差Δ(μm)を測定し、平坦性を評価した。表1に測定結果を示す。差Δの値が小さい程、より平坦な膜を形成している。
3 膜。
Claims (6)
- 樹脂(A)、溶剤、及びレベリング剤を含み、
前記樹脂(A)は、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とを含み、かつ、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物に由来する構成単位(Ac)を含まない共重合体であ り、
前記構成単位(Aa)として、式(Aa-1)又は式(Aa-2)で表される構成単位を含み、
前記構成単位(Ab)は、式(Ab-1)で表される構成単位である、 液晶表示装置用樹脂組成物。
[式(Aa-1)及び式(Aa-2)中、R b1 及びR b2 は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
X b1 及びX b2 は、単結合、*-R b3 -、*-R b3 -O-、*-R b3 -S-又は*-R b3 -NH-を表す。
R b3 は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
[式(Ab-1)中、R 3 は水素原子又はメチル基を表し、R 4 は水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。] - 前記樹脂(A)は、酸価が0mg-KOH/g~5mg-KOH/gである、請求項1に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
- 前記樹脂(A)は、炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と、活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とから構成される共重合体である、請求項1又は2に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
- 前記レベリング剤は、フッ素系界面活性剤である、請求項1~3の何れか1項に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
- 請求項1~4の何れか1項に記載の液晶表示装置用樹脂組成物から形成された液晶表示装置用膜。
- 炭素数2~4の環状エーテル構造を有する構成単位(Aa)と活性メチレン基又は活性メチン基を有する構成単位(Ab)とを含み、かつ、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群に属する化合物に由来する構成単位(Ac)を含まず、
前記構成単位(Aa)は、式(Aa-1)又は式(Aa-2)で表される構成単位を含み、
前記構成単位(Ab)は、式(Ab-1)で表される構成単位である、 共重合体。
[式(Aa-1)及び式(Aa-2)中、Rb1及びRb2は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Xb1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
Rb3は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
[式(Ab-1)中、R 3 は水素原子又はメチル基を表し、R 4 は水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。]
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