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

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 Download PDF

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Description

本発明は、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に関する。
近年の液晶表示装置では、オーバーコート等の膜を形成するために、樹脂組成物が用いられる。特開2008-181087号公報には、樹脂組成物としては、メタクリル酸及び3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルアクリレートを重合させた共重合体を含む樹脂組成物が記載されている。
特開2008-181087号公報
液晶表示装置におけるオーバーコートを、段差を有する下地や基板上に形成させる場合であっても、そのオーバーコートは平坦であることが求められる。
本発明は、段差を有する下地や基板上に形成しても平坦な膜を形成することができる液晶表示装置用樹脂組成物、及び当該樹脂組成物の材料として適した共重合体を提供することを目的とする。
本発明は、以下の発明を含む。
〔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。
Figure 0007105562000001

[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。
b1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
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。]
〔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。
Figure 0007105562000002

[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。
b1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
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。]
本発明の液晶表示装置用樹脂組成物によれば、下地や基板の段差を低減することができるので、段差を有する下地や基板上にも平坦な膜を形成することができる。
ガラス基板の上のラインパターンと膜とが積層された状態を模式的に示す断面図である。
本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
[液晶表示装置用樹脂組成物]
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。
本発明の樹脂組成物は、重合性化合物(C)を含むことが好ましい。重合性化合物(C)を含む場合には、重合開始剤(D)も含むことが好ましい。また、本発明の樹脂組成物は、他の成分、酸化防止剤(F)、硬化剤(G)等を含んでいてもよい。硬化剤(G)としては、多価カルボン酸(G1)、イミダゾール化合物(G2)等が例示される。
<樹脂(A)>
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。
〔1〕 構成単位(Aa)
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。
構成単位(Aa)を導く不飽和化合物としては、例えば、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(以下、単量体(Aa1)と称する。)、オキセタニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(以下、単量体(Aa2)と称する。)、テトラヒドロフリル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(以下、単量体(Aa3)と称する)が挙げられる。
単量体(Aa1)としては、例えば、直鎖状又は分枝鎖状の不飽和脂肪族炭化水素基がエポキシ化された構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(以下、単量体(Aa1-1)と称する。)、及び不飽和脂環式炭化水素基がエポキシ化された構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(以下、単量体(Aa1-2)と称する。)が挙げられる。
単量体(Aa1-1)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、β-メチルグリシジル(メタ)アクリレート、β-エチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3-ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4-ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,5-ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,6-ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,4-トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,5-トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,6-トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、3,4,5-トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4,6-トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン等が挙げられる。
単量体(Aa1-2)としては、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(例えば、セロキサイド2000;(株)ダイセル製)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート(例えば、サイクロマーA400;(株)ダイセル製)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート(例えば、サイクロマーM100;(株)ダイセル製)、式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007105562000003
[式(I)及び式(II)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。
b1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。
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。]
炭素数1~4のアルキル基としては、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、tert-ブチル基等が挙げられる。
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。
b1及びRb2としては、好ましくは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基及び2-ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくは水素原子及びメチル基が挙げられる。
炭素数1~6のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基等が挙げられる。
b1及びXb2としては、好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、*-CH-O-、*-CHCH-O-が挙げられ、より好ましくは単結合、*-CHCH-O-が挙げられる。*はOとの結合手を表す。
式(I)で表される化合物としては、式(I-1)~式(I-15)のいずれかで表される化合物等が挙げられる。中でも、式(I-1)、式(I-3)、式(I-5)、式(I-7)、式(I-9)又は式(I-11)~式(I-15)で表される化合物が好ましく、式(I-1)、式(I-7)、式(I-9)又は式(I-15)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0007105562000004
Figure 0007105562000005
式(II)で表される化合物としては、式(II-1)~式(II-15)のいずれかで表される化合物等が挙げられる。中でも、式(II-1)、式(II-3)、式(II-5)、式(II-7)、式(II-9)又は式(II-11)~式(II-15)で表される化合物が好ましく、式(II-1)、式(II-7)、式(II-9)又は式(II-15)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0007105562000006
Figure 0007105562000007
式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物は、それぞれ単独で用いても、任意の比率で混合して用いてもよい。混合して用いる場合、式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物の含有比率はモル基準で、好ましくは5:95~95:5、より好ましくは10:90~90:10、さらに好ましくは20:80~80:20である。例えば、式(I-1)で表される化合物と、式(II-1)で表される化合物とを50:50で含む混合物(市販品として、商品名「E-DCPA」((株)ダイセル製)がある)を用いることができる。
単量体(Aa2)としては、オキセタニル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体がより好ましい。単量体(Aa2)としては、3-メチル-3-メタクリルロイルオキシメチルオキセタン、3-メチル-3-アクリロイルオキシメチルオキセタン、3-エチル-3-メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3-エチル-3-アクリロイルオキシメチルオキセタン、3-メチル-3-メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3-メチル-3-アクリロイルオキシエチルオキセタン、3-エチル-3-メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3-エチル-3-アクリロイルオキシエチルオキセタン等が挙げられる。
単量体(Aa3)としては、テトラヒドロフリル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。単量体(Aa3)としては、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、ビスコートV#150、大阪有機化学工業(株)製)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等が挙げられる。
構成単位(Aa)としては、樹脂組成物の保存安定性、得られる膜の耐薬品性、耐熱性及び機械強度に優れ、さらに優れた平坦性を得ることができる点で、単量体(Aa1)から導かれる構成単位であることが好ましく、単量体(Aa1-2)から導かれる構成単位がより好ましく、式(Aa-1)、式(Aa-2)で表される構成単位であることがさらに好ましい。
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。
Figure 0007105562000008

[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。
b1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。
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。]
〔2〕 構成単位(Ab)
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。
構成単位(Ab)を導く不飽和化合物は式(III)で表され、活性メチン基を有する不飽和化合物としては、式(IV)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0007105562000009
[式(III)及び式(VI)中、R11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の炭化水素基を表す。
12は、単結合又は炭素数1~20の二価の炭化水素基を表す。
13は、式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される二価の基を表す。
14は、式(1-4)~式(1-7)のいずれかで表される基を表す。]

Figure 0007105562000010

Figure 0007105562000011

[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。]

Figure 0007105562000012
11及びR15としては、酸素原子または窒素原子を有してよい炭素数1~8のアルキル基、酸素原子または窒素原子を有してよい炭素数3~10のシクロアルキル基、水素原子等が好ましい。
11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。

Figure 0007105562000013
12としては、単結合、炭素数1~20(好ましくは炭素数1~4)のアルカンジイル基、炭素数3~10のシクロアルカンジイル基が好ましい。R12は、好ましくは、単結合、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、へキサンジイル基、シクロへキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ドデカンジイル基、下記式で表される基(*は結合手を表す。)であり、より好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基である。

Figure 0007105562000014
式(III)で表される化合物として、具体的には、以下の化合物などが挙げられる。

Figure 0007105562000015
式(IV)で表される化合物として、具体的には、以下の化合物などが挙げられる。

Figure 0007105562000016
式(III-1)~(III-7)、(III-16)、(IV-1)、(IV-2)及び(IV-5)は、R11がメチル基である化合物であるが、同様に、R11を水素原子に置き換えた化合物も、式(III)で表される化合物又は式(IV)で表される化合物として挙げられる。
構成単位(Ab)は、式(Ab-1)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 0007105562000017

[式(Ab-1)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。]
式(Ab-1)で表される構成単位を導く化合物としては、例えば、2-(メタクリロイルオキシ)エチルアセトアセテート〔式(III-1)で表される化合物〕が挙げられる。
〔3〕 構成単位(Ac)
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。
〔4〕 構成単位(Ad)
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。
これらのうち、共重合反応性及び耐熱性の点から、スチレン、ビニルトルエン、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド及びN-ベンジルマレイミドが好ましい。
〔5〕 各構成単位の比率
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。
樹脂[K1]において、各構成単位の比率は、樹脂[K1]を構成する全構成単位に対して、
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。
樹脂[K1]を構成する構成単位の比率が、上記の範囲内にあると、樹脂組成物の保存安定性、得られる膜の耐薬品性、耐熱性及び機械強度に優れ、さらに優れた平坦性を得ることができる点で好ましい。
樹脂[K1]は、例えば、文献「高分子合成の実験法」(大津隆行著 発行所:(株)化学同人 第1版第1刷 1972年3月1日発行)に記載された方法及び当該文献に記載された引用文献を参考にして製造することができる。
具体的には、構成単位(Aa)及び構成単位(Ab)の所定量、重合開始剤及び溶剤等を反応容器中に入れて、例えば、窒素により酸素を置換することにより、脱酸素雰囲気にし、攪拌しながら、加熱及び保温する方法が挙げられる。なお、ここで用いられる重合開始剤及び溶剤等は、特に限定されず、当該分野で通常使用されているものを使用することができる。重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物(2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等)や有機過酸化物(ベンゾイルペルオキシド等)が挙げられ、溶剤としては、各モノマーを溶解するものであればよく、樹脂組成物に用いられる後述の溶剤等が挙げられる。
得られた樹脂は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。重合溶剤として、本発明の樹脂組成物に用いる溶剤を使用することにより、反応後の溶液を樹脂組成物の製造にそのまま使用することができるため、樹脂組成物の製造工程を簡略化することができる。
樹脂[K2]において、各構成単位の比率は、樹脂[K2]を構成する全構成単位中、構成単位(Aa);5~90モル%、
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[K2]の構成単位の比率が、上記の範囲内にあると、樹脂組成物の保存安定性、得られる膜の耐薬品性、耐熱性及び機械強度に優れ、さらに優れた平坦性を得ることができる点で好ましい。樹脂[K2]は、樹脂[K1]と同様の方法により製造することができる。
樹脂(A)のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは3,000~100,000、より好ましくは5,000~50,000、さらに好ましくは5,000~20,000、とりわけ好ましくは5,000~10,000である。樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)が前記の範囲内にあると、樹脂組成物の塗布性が良好となる傾向がある。
樹脂(A)の分散度[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1~6.0、より好ましくは1.2~4.0である。分散度が前記の範囲内にあると、得られる膜は耐薬品性に優れる傾向がある。
樹脂(A)の酸価は、好ましくは0mg-KOH/g以上135mg-KOH/g以下、より好ましくは0mg-KOH/g以上50mg-KOH/g以下、さらに好ましくは0mg-KOH/g以上5mg-KOH/g以下、特に好ましくは、0mg-KOH/gである。
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)の含有率は、本発明の樹脂組成物の固形分に対して、好ましくは20~100質量%、より好ましくは25~100質量%、さらに好ましくは30~100質量%である。
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)>
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。
シリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF4446、TSF4452及びTSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。
前記のフッ素系界面活性剤としては、分子内にフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、フロラード(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F554、同R30、同RS-718-K(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)及びE5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
前記のフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477及び同F443(DIC(株)製)等が挙げられる。
レベリング剤(B)の含有率は、樹脂組成物の総量に対して、好ましくは0.001質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは0.002質量%以上0.1質量%以下であり、さらに好ましくは0.005質量%以上0.07質量%以下である。レベリング剤(B)の含有率が前記の範囲内にあると、膜の平坦性をより向上させることができる。
<重合性化合物(C)>
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。
(メタ)アクリロイル基を1つ有する(メタ)アクリル化合物としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸のフェノキシ化ポリエチレングリコールエステル、(メタ)アクリル酸のアルコキシ化ポリエチレングリコールエステル、イソボルニル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を2つ有する(メタ)アクリル化合物としては、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブタンジオール(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテル、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3-メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を3つ以上有する(メタ)アクリル化合物としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物、カプロラクトン変性トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物等が挙げられる。
重合性化合物(C)としては、(メタ)アクリルロイル基を3つ以上有する(メタ)アクリル化合物が好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートがより好ましい。
本発明の樹脂組成物が重合性化合物(C)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは20~80質量部、より好ましくは25~70質量部である。重合性化合物(C)の含有量が前記の範囲内にあると、得られる膜の耐薬品性及び機械強度を良好にでき、かつ平坦性を出すことができる。
<重合開始剤(D)>
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。
O-アシルオキシム化合物は、式(D1)で表される部分構造を有する化合物である。
以下、*は結合手を表す。
Figure 0007105562000018
O-アシルオキシム化合物としては、例えば、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)ブタン-1-オン-2-イミン、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、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)-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-{2-メチル-4-(3,3-ジメチル-2,4-ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミンが挙げられる。イルガキュア(登録商標)OXE01、OXE02(以上、BASF社製)、N-1919((株)ADEKA製)等の市販品を用いてもよい。
アルキルフェノン化合物は、式(D2-1)で表される部分構造又は式(D2-2)で表される部分構造を有する化合物である。これらの部分構造中、ベンゼン環は置換基を有していてもよい。

Figure 0007105562000019
式(D2-1)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2-メチル-2-モルホリノ-1-(4-メチルスルファニルフェニル)プロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジルブタン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]ブタン-1-オンが挙げられる。イルガキュア(登録商標)369、907及び379(以上、BASF社製)等の市販品を用いてもよい。また、特表2002-544205号公報に記載されている、連鎖移動を起こしうる基を有する重合開始剤を用いてもよい。式(D2-2)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-イソプロペニルフェニル)プロパン-1-オンのオリゴマー、α,α-ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタールが挙げられる。感度の点で、アルキルフェノン化合物としては、式(D2-1)で表される部分構造を有する化合物が好ましい。
トリアジン化合物としては、例えば、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-(4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-(4-メトキシナフチル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-ピペロニル-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-(4-メトキシスチリル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-〔2-(5-メチルフラン-2-イル)エテニル〕-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-〔2-(フラン-2-イル)エテニル〕-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-〔2-(4-ジエチルアミノ-2-メチルフェニル)エテニル〕-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-〔2-(3,4-ジメトキシフェニル)エテニル〕-1,3,5-トリアジンが挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド化合物としては、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。イルガキュア819(BASF・ジャパン(株)製)等の市販品を用いてもよい。
ビイミダゾール化合物としては、例えば、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール、2,2’-ビス(2,3-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール(特開平6-75372号公報、特開平6-75373号公報等、参照。)、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラ(アルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラ(ジアルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラ(トリアルコキシフェニル)ビイミダゾール(特公昭48-38403号公報、特開昭62-174204号公報等、参照。)、4,4’,5,5’-位のフェニル基がカルボアルコキシ基により置換されているビイミダゾール化合物(特開平7-10913号公報等、参照)が挙げられる。
さらに、重合開始剤(D)としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(tert-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物;9,10-フェナンスレンキノン、2-エチルアントラキノン、カンファーキノン等のキノン化合物;10-ブチル-2-クロロアクリドン、ベンジル、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物等が挙げられる。これらは、後述の重合開始助剤(H)(特にアミン)と組合せて用いることができる。
また、酸発生剤も重合開始剤(D)として用いることができる。酸発生剤としては、例えば、4-ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp-トルエンスルホナート、4-ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp-トルエンスルホナート、4-アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp-トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp-トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩や、ニトロベンジルトシレート、ベンゾイントシレートが挙げられる。
本発明の樹脂組成物が重合開始剤(D)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)と重合性化合物(C)との合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.01~30質量部、より好ましくは0.02~15質量部、さらに好ましくは0.03~8質量%である。重合開始剤(D)の含有量が前記の範囲内にあると、得られるパターンの可視光透過率が高い傾向がある。
<重合開始助剤(H)>
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。
重合開始助剤(H)としては、チアゾリン化合物、アミン化合物、アルコキシアントラセン化合物、チオキサントン化合物、カルボン酸化合物等が挙げられる。
チアゾリン化合物としては、式(H1-1)~式(H1-3)で表される化合物、特開2008-65319号公報記載の化合物等が挙げられる。
Figure 0007105562000020
アミン化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2-ジメチルアミノエチル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、N,N-ジメチルパラトルイジン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(通称ミヒラーズケトン)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられ、中でも4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。EAB-F(保土谷化学工業(株)製)等の市販品を用いてもよい。
アルコキシアントラセン化合物としては、9,10-ジメトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジブトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジブトキシアントラセン等が挙げられる。
チオキサントン化合物としては、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン等が挙げられる。
カルボン酸化合物としては、フェニルスルファニル酢酸、メチルフェニルスルファニル酢酸、エチルフェニルスルファニル酢酸、メチルエチルフェニルスルファニル酢酸、ジメチルフェニルスルファニル酢酸、メトキシフェニルスルファニル酢酸、ジメトキシフェニルスルファニル酢酸、クロロフェニルスルファニル酢酸、ジクロロフェニルスルファニル酢酸、N-フェニルグリシン、フェノキシ酢酸、ナフチルチオ酢酸、N-ナフチルグリシン、ナフトキシ酢酸等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物が重合開始助剤(H)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)と重合性化合物(C)との合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは0.2~10質量部である。重合開始助剤(H)の量が前記の範囲内にあると、パターンを形成する際、さらに高感度になる傾向にある。
<酸化防止剤(F)>
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。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート、3,9-ビス[2-{3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)、4,4’-チオビス(2-tert-ブチル-5-メチルフェノール)、2,2’-チオビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、3,3’,3”,5,5’,5”-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a”-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール及び6-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピンが挙げられる。 前記フェノール系酸化防止剤としては、市販品を使用してもよい。市販されているフェノール系酸化防止剤としては、例えば、スミライザー(登録商標)BHT、GM、GS、GP(以上、全て住友化学(株)製)、イルガノックス(登録商標)1010、1076、1330、3114(以上、全てBASF社製)が挙げられる。
イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)が挙げられる。前記イオウ系酸化防止剤としては、市販品を使用してもよい。市販されているイオウ系酸化防止剤としては、例えば、スミライザー(登録商標)TPL-R、TP-D(以上、全て住友化学(株)製)が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、例えば、トリオクチルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)-1,1,3-トリス(2-メチル-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)ブタンジホスファイトが挙げられる。前記リン系酸化防止剤としては、市販品を使用してもよい。市販されているリン系酸化防止剤としては、例えば、イルガフォス(登録商標)168、12、38(以上、全てBASF社製)、アデカスタブ329K、アデカスタブPEP36(以上、全て(株)ADEKA製)が挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、N,N’-ジ-sec-ブチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジ-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジシクロヘキシル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(2-ナフチル)-p-フェニレンジアミンが挙げられる。前記アミン系酸化防止剤としては、市販品を使用してもよい。市販されているアミン系酸化防止剤としては、例えば、スミライザー(登録商標)BPA、BPA-M1、4ML(以上、全て住友化学(株)製)が挙げられる。
本発明の樹脂組成物が酸化防止剤(F)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)と重合性化合物(C)との合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上5質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上3質量部以下である。酸化防止剤(F)の含有量が前記の範囲内にあると、得られる膜は耐熱性及び鉛筆硬度に優れる傾向がある。
<多価カルボン酸(G1)>
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。
前記の多価カルボン酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、グルタル酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、2-ドデシルコハク酸無水物、2-(2-オクタ-3-エニル)コハク酸無水物、2-(2,4,6-トリメチルノナ-3-エニル)コハク酸無水物、トリカルバリル酸無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物等の鎖状多価カルボン酸無水物;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、ヘキサヒドロフタル酸無水物、4-メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ノルボルネンジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂環式多価カルボン酸無水物;無水フタル酸、3-ビニルフタル酸無水物、4-ビニルフタル酸無水物、ピロメリット酸無水物、トリメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセリントリス(アンヒドロトリメリテート)、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、1,3,3a,4,5,9b-ヘキサヒドロ-5-(テトラヒドロ-2,5-ジオキソ-3-フラニル)ナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン等の芳香族多価カルボン酸無水物;が挙げられる。
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。
前記の多価カルボン酸としては、鎖状多価カルボン酸無水物を導く鎖状多価カルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸等);脂環式多価カルボン酸無水物を導く脂環式多価カルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸);芳香族多価カルボン酸無水物を導く芳香族多価カルボン酸(例えばイソフタル酸、テレフタル酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸等)が挙げられる。
中でも、得られる膜の耐熱性に優れ、特に可視光領域での透明性が低下しにくい点から、鎖状多価カルボン酸無水物、脂環式多価カルボン酸無水物が好ましく、脂環式多価カルボン酸無水物がより好ましい。
本発明の樹脂組成物が多価カルボン酸(G1)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)と重合性化合物(C)との合計含有量100質量部に対して、好ましくは1~30質量部、より好ましくは2~20質量部、さらに好ましくは2~15質量部である。多価カルボン酸(G1)の含有量が前記の範囲内にあると、得られる膜の耐熱性及び密着性に優れる。
<イミダゾール化合物(G2)>
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。

Figure 0007105562000021

[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。
32~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1~20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ヘプタデシル基、ウンデシル基が挙げられる。
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。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
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。
イミダゾール化合物(G2)としては、例えば、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メチル-4-ヒドロキシメチルイミダゾール、5-ヒドロキシメチル-4-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、4-ヒドロキシメチル-2-フェニルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-2-ヒドロキシメチルイミダゾール、1-ベンジル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-4-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-(p-ヒドロキシフェニル)イミダゾール、1-シアノメチル-2-メチルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジフェニルイミダゾール、1-シアノメチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノメチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノメチル-2-フェニルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾールが挙げられる。中でも1-ベンジル-4-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾールが好ましい。
本発明の樹脂組成物がイミダゾール化合物(G2)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)と重合性化合物(C)との合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上25質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上15質量部以下、さらに好ましくは0.5質量部以上5質量部以下である。イミダゾール化合物(G2)の含有量が前記の範囲にあると、得られる膜は可視光領域における透明性に優れる傾向がある。
<溶剤(E)>
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。
上記の溶剤のうち、塗布性、乾燥性の点から、好ましくは前記溶剤の中で沸点が100~200℃である有機溶剤が挙げられる。沸点が100~200℃である有機溶剤として、具体的には、アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート、メトキシブタノール及びエトキシブタノールなどのアルコール、シクロヘキサノンなどのケトン、
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おける溶剤(E)の含有率は、樹脂組成物の総量に対して、好ましくは60~95質量%、より好ましくは70~95質量%である。言い換えると、本発明の樹脂組成物の固形分は、好ましくは5~40質量%、より好ましくは5~30質量%である。溶剤(E)の含有率が、前記の範囲にあると、樹脂組成物を塗布して得られた膜の平坦性が高い傾向がある。
<その他の成分>
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。
充填剤としては、ガラス、シリカ、アルミナ等が挙げられる。
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。
密着促進剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-スルファニルプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
また、本発明の樹脂組成物は、光路長が1cmの石英セルに充填し、分光光度計を使用して、測定波長400~700nmの条件下で透過率を測定した場合、その平均透過率は好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上である。
本発明の樹脂組成物を用いて膜を形成した際に、膜の平均透過率が好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。この平均透過率は、加熱硬化(100~250℃、5分~3時間)後の厚みが2μmの膜に対して、分光光度計を使用して、測定波長400~700nmの条件下で測定した場合の平均値である。これにより、可視光領域での透明性に優れた膜を提供することができる。
<樹脂組成物の製造方法>
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。
<液晶表示装置用膜の製造方法>
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。
本発明の樹脂組成物が重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)を含む場合、下記の工程を行うことにより、硬化膜を製造することができる。
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。
工程(1)は、本発明の樹脂組成物を基板に塗布する工程である。基板としては、ガラス、金属、プラスチック等が挙げられ、基板上にカラーフィルタ、絶縁膜、導電膜及び/又は駆動回路等が形成されていてもよい。基板上への塗布は、スピンコーター、スリット&スピンコーター、スリットコーター、インクジェット、ロールコータ、ディップコーター等の塗布装置を用いて行うことが好ましい。本発明の樹脂組成物は、カラーフィルタ、絶縁膜、導電膜等が形成された基板上に形成する場合、カラーフィルタ、絶縁膜、導電膜等の上に塗布する。
工程(2)は、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である。該工程を行うことにより、樹脂組成物中の溶剤等の揮発成分を除去する。減圧乾燥は、50~150Paの圧力下、20~25℃の温度範囲で行うことが好ましい。減圧乾燥の前又は後に、加熱乾燥(プリベーク)を行ってもよい。加熱乾燥は、通常、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いて行う。加熱乾燥の温度は、好ましくは30~120℃、より好ましくは50~110℃である。また加熱時間は、好ましくは10秒間~60分間、より好ましくは30秒間~30分間である。
工程(3)は、樹脂組成物層を加熱する工程(ポストベーク)である。加熱は、通常、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いて行う。加熱温度は、好ましくは130~270℃、より好ましくは150~260℃、さらに好ましくは200~250℃である。加熱温度が、200~250℃であると、膜中に不要な溶剤が残存することを防ぐことができる。加熱時間は、好ましくは1~120分間、より好ましくは10~60分間である。
工程(2a)は、工程(2)により形成された樹脂組成物層を、露光する工程である。露光に用いられる光源としては、250~450nmの波長の光を発生する光源が好ましい。例えば、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。光源としては、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。
工程(2b)は、露光後の樹脂組成物層を現像する工程である。露光後の樹脂組成物層を現像液に接触させて現像することにより、樹脂組成物層の未露光部が現像液に溶解して除去されて、基板上にパターンを有する樹脂組成物層が形成される。現像液としては、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01~10質量%、より好ましくは0.03~5質量%である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。 現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。現像後は、水洗することが好ましい。
工程(3a)は、現像後の樹脂組成物層を加熱する工程である。前記工程(3)と同様にして加熱を行うことにより、パターンを有する組成物層が硬化して、パターンを有する膜が基板上に形成される。
このようにして得られる膜は、表面の平坦性に優れるため、例えば、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板、タッチパネルの保護膜やオーバーコートとして有用である。これにより、高品質の膜を備えた液晶表示装置を製造することが可能となる。着色パターンの凹凸を表面に有するカラーフィルタ基板においても、本発明の樹脂組成物からオーバーコートを形成することにより、表面の平坦性を向上させることができる。本発明の樹脂組成物から形成されるオーバーコート層の膜厚(被塗布面が凹凸を有する場合は凸部の表面からの膜厚)は、好ましくは0.5μm以上5μm以下、より好ましくは0.5μm以上3μm以下である。被塗布面が凹凸を有する場合、本発明の樹脂組成物から形成されるオーバーコート層の膜厚は、被塗布面の凹凸の高低差の30%以上であることが好ましい。本発明の樹脂組成物から得られるオーバーコート層は膜厚が薄くても、表面の平坦性を向上させることができる。本発明の樹脂組成物を用いてオーバーコート層を形成することにより、オーバーコート層の表面の凹凸の高低差を、被塗布面の凹凸の高低差の50%以下とすることができる。
[共重合体]
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。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。例中の「%」及び「部」は、特記ない限り、質量%及び質量部である。
[実施例1~7及び比較例1]
<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。
Figure 0007105562000022
表1における各成分は、以下の通りである。
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)。
(合成例1:樹脂(a1))
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。
一方、重合開始剤2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)23部をジエチレングリコールエチルメチルエーテル208部に溶解させた溶液を5時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤溶液の滴下が終了した後、85℃で3時間保持し、その後室温まで冷却して、B型粘度(23℃)28mPas、固形分35.7%の共重合体(樹脂(a1))の溶液を得た。得られた樹脂(a1)の重量平均分子量(Mw)は6.3×10、分散度(Mw/Mn)は1.80、固形分換算の酸価は0mg-KOH/gであった。樹脂(a1)は、下記の構成単位を有する。
Figure 0007105562000023
得られた樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の測定は、GPC法を用いて、以下の条件で行った。
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。
(合成例2:樹脂(a2))
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。
一方、重合開始剤2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)30部をジエチレングリコールエチルメチルエーテル240部に溶解させた溶液を、別の滴下ポンプを用いて5時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤溶液の滴下が終了した後、70℃で4時間保持し、その後室温まで冷却して、固形分42%の共重合体(樹脂(a2))の溶液を得た。得られた樹脂(a2)の重量平均分子量(Mw)は7800、分散度(Mw/Mn)は2.0、固形分換算の酸価は61mg-KOH/gであった。樹脂(a2)は、下記の構成単位を有する。
Figure 0007105562000024

(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4:樹脂(a4))
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。
<評価用基板の作製>
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/cm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。
<膜の作製(条件1)>
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。
<膜の作製(条件2)>
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/cm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。
<平坦性評価>
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。
本発明の樹脂組成物によれば、段差がある下地や基板上にも平坦な膜を形成することができる。該樹脂組成物から得られる膜は平坦性に優れていることから、表示装置などに好適に使用し得る。
1 ガラス基板、2 ラインアンドスペースパターン、2a スペース、2b ライン
3 膜。

Claims (6)

  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 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。
    Figure 0007105562000025

    [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。
    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。
    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。]
    Figure 0007105562000026

    [式(Ab-1)中、R は水素原子又はメチル基を表し、R は水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。]
  2. 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。
  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、請求項1又は2に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
  4. 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~の何れか1項に記載の液晶表示装置用樹脂組成物。
  5. 請求項1~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。
  6. 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
    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。
    Figure 0007105562000027

    [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。
    b1及びXb2は、単結合、*-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-又は*-Rb3-NH-を表す。
    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。]
    Figure 0007105562000028

    [式(Ab-1)中、R は水素原子又はメチル基を表し、R 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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