JP7315416B2 - 感光性樹脂組成物、硬化物、及び積層体 - Google Patents

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Description

本発明は、感光性樹脂組成物に関する。より詳しくは、一液での保存安定性に優れ、かつ、低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる感光性樹脂組成物、その硬化物、及び積層体に関する。
光によって反応・硬化しうる感光性樹脂組成物は、例えば、液晶表示装置や固体撮像素子等に用いられるカラーフィルター、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト、有機絶縁膜等の、各種の光学部材や電機・電子機器等の各種用途への適用が種々検討され、各用途で要求される特性に優れた樹脂組成物の開発がなされている。
これらの用途のうち、例えば、カラーフィルターは、液晶表示装置や固体撮像素子等を構成する主要部材であり、一般に、基板、少なくとも3原色(赤(R)・緑(G)・青(B))の画素、及び、それらを区切る樹脂ブラックマトリクス(BM)やブラックカラムスペーサー(BCS)に加え、画素及び樹脂ブラックマトリクスを被覆・保護し、かつそれらの凹凸を平坦化するために設けられる保護膜等から構成されるものである。
通常、感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルターの画素形成を行う場合、画素一色につき、(1)基板全面に感光性樹脂組成物を塗布する塗布工程と、(2)塗布工程により形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介してパターン露光して露光部を硬化させた後、硬化部を不溶化する露光工程と、(3)現像液により未露光部を除去した後、焼成(ベーク)によって露光部を更に硬化させる現像・焼成(ベーク)処理工程とを行い、これと同じ工程を各色で繰り返す手法が採用されている。
このようなカラーフィルターに適用される感光性樹脂組成物には、硬化性や、基板との密着性、透明性、耐熱性等の性能が要求される。また、近年では光学部材や電機・電子機器等の小型化・薄型化・省エネルギー化が進みつつあり、それに伴って、使用されるカラーフィルター等の部材には高品位な性能が要望されている。
カラーフィルター等に用いられる感光性樹脂組成物については、これまでに種々提案されている。
例えば、特許文献1には、顔料、バインダー樹脂、溶剤、光重合開始剤、光重合性単量体及び、熱硬化剤を含有し、上記熱硬化剤がオキサゾリン基を含有するカラーフィルタ用着色組成物が記載されている。
ところで、オキサゾリン基は、反応性の高い官能基であり、例えば、オキサゾリン基とカルボキシル基は反応性が高く、低温で架橋反応が進みやすことが知られている。これらの反応を抑制し、安定な状態とするために、塩基性化合物を添加することが知られている。例えば、特許文献2には、カルボキシル基を含有する重合体と、塩基性化合物と、オキサゾリニル基含有重合体を含有した、一液で安定な状態の低温硬化性樹脂組成物が記載されている。
特開2019-45591号公報 特開平7-118548号公報
上述のように、カラーフィルター等に用いられる感光性樹脂組成物について、これまでに色々検討されているが、従来の感光性樹脂組成物をカラーフィルター等の原料として色材とともに使用すると、カラーフィルターの製造中に原料から洗浄溶媒中に色材が溶出するという問題があった。そのため、感光性樹脂組成物の耐溶剤性の更なる向上が求められていた。
また、近年、特にカラーフィルター用途において、カラー液晶表示装置等の高品質化や用途の拡大により、表示パネルの高輝度化、高コントラスト化等、より高度な性能が強く求められている。しかしながら、カラーフィルターの製造では、露光して現像した後の焼成処理工程(後硬化工程)を200℃超の高温で行うと、得られた硬化物に黄変等の変色が生じ、所望の色による高着色化を十分に行うことができないといった問題があった。また、焼成処理工程を高温で行うと、不要な反応が進行して副生物が生じ、基材や硬化膜の特性を低下させるという問題もあった。そのような不要な反応を抑制し、所望の特性を有するカラーフィルターを効率良く得るには、200℃以下の比較的低温な加熱条件下でも硬化反応が十分に進行することが望ましい。また、感光性樹脂組成物を比較的低温で硬化させることができると、カラーフィルターの製造効率も向上させることができる。
一方で、感光性樹脂組成物には、保存時には硬化反応が進行せず、保存安定性に優れることも求められる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、一液での保存安定性に優れ、かつ、低温硬化条件下でも、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができ、カラーフィルター等の用途に好適に使用することができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、感光性樹脂組成物について種々検討したところ、酸基含有重合体と、オキサゾリン基含有重合体と、塩基性化合物と、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤とを含み、更に、塩基性化合物の含有量を所定範囲とすることにより、低温硬化条件でも、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができ、かつ、一液での保存安定性にも優れた感光性樹脂組成物となることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、酸基含有重合体と、オキサゾリン基含有重合体と、塩基性化合物と、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤とを含み、上記塩基性化合物の含有量は、酸基含有重合体の酸基100モル%に対して1.7モル%以上であることを特徴とする感光性樹脂組成物である。
上記塩基性化合物の分子量は、130以下であることが好ましい。
上記感光性樹脂組成物は、更に、重合性化合物を含むことが好ましい。
上記酸基含有重合体は、-COO(Rは、一価の有機基を表し、Oに結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。)基を含有するビニル系単量体単位を有することが好ましい。
上記感光性樹脂組成物はネガ型であることが好ましい。
上記感光性樹脂組成物は光学材料用であることが好ましい。
本発明はまた、上述した感光性樹脂組成物の硬化物でもある。
本発明はまた、基板上に、上述の硬化物を有することを特徴とする積層体でもある。
本発明の感光性樹脂組成物は、一液での保存安定性に優れ、かつ、200℃以下の比較的低温な硬化条件であっても耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。本発明の感光性樹脂組成物は、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられる各種の光学部材や電機・電子機器等の構成部材等の各種用途に好適に使用される。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を意味し、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート及び/又はメタクリレート」を意味する。
1.感光性樹脂組成物
本発明は、酸基含有重合体と、オキサゾリン基含有重合体と、塩基性化合物と、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤とを含み、上記塩基性化合物の含有量は、酸基含有重合体の酸基100モル%に対して1.7モル%以上であることを特徴とする感光性樹脂組成物である。
本発明の感光性樹脂組成物は、上記の構成からなるため、保存安定性に優れる。また、200℃以下(例えば、170℃程度)といった比較的低温の温度条件で硬化させた場合であっても、耐溶剤性に極めて優れた硬化物を与えることができる。本発明の感光性樹脂組成物が、保存安定性に優れ、かつ、比較的低温な硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができるのは、以下の理由によると考えられる。
すなわち、本発明の感光性樹脂組成物は、酸基含有重合体と、反応性の高いオキサゾリン基含有重合体とを含むが、塩基性化合物を更に含むことにより、酸基含有重合体の酸基がキャップされて、酸基とオキサゾリン基との反応が抑制され、一液での保存安定性に優れる。また、熱硬化時には塩基性化合物が蒸散し、これによって、酸基とオキサゾリン基の反応性が復元されて、架橋反応が進行し、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。
本発明の感光性樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
(A)酸基含有重合体
上記酸基含有重合体は、酸基を有する重合体である。酸基を有することにより、アルカリ可溶性となる。
上記酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボン酸無水物基、リン酸基、スルホン酸基等、アルカリ水と中和反応する官能基が挙げられ、これらの1種のみを有していてもよいし、2種以上有していてもよい。なかでも、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。
なお、上記酸基含有重合体は、オキサゾリン基を含まない重合体であることが好ましい。
(a1)酸基を有する構成単位
上記酸基含有重合体は、上述した酸基を有する構成単位(以下、「構成単位(a1)」とも称す。)を有することが好ましい。
上記構成単位(a1)を有する重合体を得る方法としては、例えば、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する方法(1)や、エポキシ基含有単量体を含む単量体成分を重合して、エポキシ基を含む重合体を得た後、そのエポキシ基に酸基含有単量体の酸基を付加反応させることにより、エポキシ基を開環し、その際に発生した水酸基に多塩基酸又は多塩基酸無水物を反応させてカルボキシル基を生じさせる方法(2)等が挙げられ、又は、これらを組み合わせた方法であってもよい。
上記(1)の方法では、上記構成単位(a1)は、酸基含有単量体由来の構成単位である。上記(2)の方法では、上記構成単位(a1)は、エポキシ基含有単量体由来の構成単位に酸基含有単量体を反応させ、更に多塩基酸又は多塩基酸無水物を反応させて生じたカルボキシル基を含む構成単位である。
なかでも、上記構成単位(a1)は、酸基含有単量体由来の構成単位であることが好ましい。
上記酸基含有単量体としては、分子内に上述した酸基と重合性二重結合を有する化合物が挙げられる。上記重合性二重結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、メタリル基等が挙げられる。なかでも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
上記酸基含有単量体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和多価カルボン酸類;β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)、コハク酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)等の不飽和基とカルボキシル基との間が鎖延長されている長鎖不飽和モノカルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物類;ライトエステルP-1M(共栄社化学製)等のリン酸基含有不飽和化合物;等が挙げられる。これらの中でも、汎用性、入手性等の観点から、カルボン酸系単量体(不飽和モノカルボン酸類、不飽和多価カルボン酸類、長鎖不飽和モノカルボン酸類、不飽和酸無水物類)が好ましい。反応性、アルカリ可溶性等の点で、上記酸基含有単量体は、より好ましくは不飽和モノカルボン酸類であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
上記エポキシ基含有単量体としては、分子内にエポキシ基と上記重合性二重結合を有する化合物が挙げられ、好ましくはエポキシ基含有(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記エポキシ基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸β-メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸β-エチルグリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル、ビニルシクロヘキセンオキシド等が挙げられる。なかでも、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルが好ましく、(メタ)アクリル酸グリシジルがより好ましい。
上記多塩基酸又は多塩基酸無水物としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多塩基酸;無水コハク酸(別名:コハク酸無水物)、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸等の二塩基酸無水物や、トリメリット酸無水物等の多塩基酸無水物が挙げられる。なかでも、多塩基酸無水物が好ましい。
本発明のアルカリ可溶性樹脂は、上記構成単位(a1)を1種のみ有していてもよし、2種以上有していてもよい。
上記構成単位(a1)の含有割合は、上記酸基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、また、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
(a2)ビニル系単量体由来の構成単位
上記酸基含有重合体は、更に、-COO(Rは、一価の有機基を表し、Oに結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。)基を含有するビニル系単量体由来の構成単位(以下、「構成単位(a2)」とも称す。)を有することが好ましい。上記酸基含有重合体が更に上記構成単位(a2)を有することにより、耐溶剤性がより一層優れ、耐熱性にも優れた硬化物を与えることができる。
上記ビニル系単量体において、-COOのRは、一価の有機基を表し、Oに結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。第3級炭素原子とは、当該炭素原子に結合している他の炭素原子が3個である、炭素原子を意味する。
上記一価の有機基としては、好ましくは炭素数1~91の一価の鎖状、分岐状若しくは環状の飽和又は不飽和炭化水素基が挙げられる。上記有機基は、置換基を有していてもよい。
の炭素数は、より好ましくは炭素数1~50であり、更に好ましくは炭素数1~35であり、特に好ましくは炭素数1~20である。
は、後述する式(1)中のAと同様の一価の有機基であることが好ましい。
ビニル系単量体としては、分子中に重合性炭素-炭素二重結合を有する単量体が挙げられ、なかでも(メタ)アクリレート系単量体が好ましい。
上記構成単位(a2)は、3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体由来の構成単位であることが好ましい。
また、上記3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体は、(メタ)アクリロイル基に隣接する酸素原子が第3級炭素原子と結合した構造を有するものであることが好ましい。
上記3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体は、分子中に重合性炭素-炭素二重結合を1個有する化合物、すなわち分子中に(メタ)アクリロイル基(CH=C(R)-C(=O)-)を1個有する化合物であることが好ましく、例えば、下記一般式(1):
CH=C(R)-C(=O)-O-A (1)
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Aは、酸素原子側に第3級炭素原子を有する構造を含む、一価の有機基を表す。)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(1)において、Aで表される一価の有機基は、例えば、-C(R)(R)(R)で表すことができる。この場合、R、R、及びRは、同一又は異なって、炭素数1~30の炭化水素基であることが好ましい、上記炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよいし、環状構造を有していてもよいし、置換基を有していてもよい。また、R、R、及びRは互いに末端部位で連結して環状構造を形成していてもよい。
上記Aで表される有機基の炭素数は、12以下であることが好ましく、9以下であることがより好ましい。また、上記Aで表される有機基は、分岐構造を有していてもよい。
ここで、上記3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体において、(メタ)アクリロイル基に隣接する酸素原子に結合する第3級炭素原子は、隣接する炭素原子の少なくとも1つが水素原子と結合していることが好ましい。例えば、3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体が上記一般式(1)で表される化合物であって、Aが、-C(R)(R)(R)で表される基である場合、R、R及びRのうち少なくとも1つが、水素原子を1個以上有する炭素原子を含み、かつ当該炭素原子が第3級炭素原子に結合することが好適である。
上記R、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~15の飽和炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1~10の飽和炭化水素基、更に好ましくは炭素数1~5の飽和炭化水素基、特に好ましくは炭素数1~3の飽和炭化水素基である。
上記3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体としては、(メタ)アクリル酸t-ブチル、又は(メタ)アクリル酸t-アミルが好ましい。
上記酸基含有重合体は、上記構成単位(a2)を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。
上記構成単位(a2)の含有量は、上記酸基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、1質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、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、40質量%以下であることが更に好ましい。
(a3)主鎖に環構造を有する構成単位
上記酸基含有重合体は、主鎖に環構造を有する重合体であることが好ましい。すなわち、上記酸基含有重合体は、主鎖に環構造を有する構成単位(以下、「構成単位(a3)」とも称する。)を更に有することが好ましい。上記酸基含有重合体が主鎖に環構造を有する重合体であると、耐熱性にも優れた硬化物を与えることができる。
上記環構造としては、イミド環、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロフラン環、ラクトン環等が挙げられる。
主鎖に環構造を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合することにより、上記構成単位(a3)を有する上記酸基含有重合体を得ることができる。
上記主鎖に環構造を導入しうる単量体としては、例えば、分子内に二重結合含有環構造を有する単量体や、環化重合して環構造を主鎖に有する重合体を形成する単量体、重合後に環構造を形成する単量体等が挙げられ、良好な耐熱性や硬度、色材分散性等の観点から、具体的には、N置換マレイミド系単量体、ジアルキル-2,2’-(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体、及び、α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体からなる群より選択される少なくとも1種の単量体が好ましく挙げられる。なかでも、耐溶剤性がより一層優れる点で、N置換マレイミド系単量体が好ましい。
上記N置換マレイミド系単量体としては、例えば、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-t-ブチルマレイミド、N-ドデシルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-ナフチルマレイミド等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。なかでも、透明性の観点から、N-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミドが好ましく、N-ベンジルマレイミドがより好ましい。
上記N-ベンジルマレイミドとしては、例えば、ベンジルマレイミド;p-メチルベンジルマレイミド、p-ブチルベンジルマレイミド等のアルキル置換ベンジルマレイミド;p-ヒドロキシベンジルマレイミド等のフェノール性水酸基置換ベンジルマレイミド;o-クロロベンジルマレイミド、o-ジクロロベンジルマレイミド、p-ジクロロベンジルマレイミド等のハロゲン置換ベンジルマレイミド;等が挙げられる。
上記ジアルキル-2,2’-(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体としては、例えば、ジメチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジエチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-プロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(イソプロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-ブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(イソブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(t-ブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(t-アミル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(ステアリル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(ラウリル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(2-エチルヘキシル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート等が挙げられる。これらのなかでも、透明性や分散性、工業的入手の容易さ等の観点から、ジメチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエートがより好ましい。
上記α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体としては、例えば、α-(アリルオキシメチル)アクリレート系単量体が挙げられる。
上記α-(アリルオキシメチル)アクリレート系単量体の具体例としては、例えば、α-アリルオキシメチルアクリル酸;α-アリルオキシメチルアクリル酸メチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-プロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸i-プロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-ヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ヘプチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸2-エチルヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸カプリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ノニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸デシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ウンデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ラウリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ミリスチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ペンタデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸セチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヘプタデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ステアリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ノナデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エイコシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸セリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メリシル等のアルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体;α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸3-メトキシブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェノキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェノキシエトキシエチル等のアルコキシアルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体;α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシプロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フルオロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフルオロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸クロロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジクロロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ブロモエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジブロモエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ビニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メタリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸クロチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸プロパギル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シクロペンチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-メチルシクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-t-ブチルシクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸イソボルニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アダマンチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジシクロペンタジエニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジメチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリメチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-t-ブチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ベンジル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフェニルメチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフェニルエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリフェニルメチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シンナミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ナフチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アントラニル;等が挙げられる。なかでも、アルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体が好適である。上記アルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体としては、透明性や分散性、工業的入手の容易さ等の観点から、α-アリルオキシメチルアクリル酸メチル(メチル-(α-アリルオキシメチル)アクリレートとも称する)が特に好適である。
上記α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレートは、例えば、国際公開第2010/114077号パンフレットに開示されている製造方法により製造することができる。
上記主鎖に環構造を導入しうる単量体としてはまた、2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルが好ましく挙げられる。2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルは、(メタ)アクリル酸と反応して、主鎖にラクトン環構造を形成することができる。
上記2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルとしては、2-(1-ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステル、2-(2-ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルが挙げられ、具体的には、例えば、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸イソプロピル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸n-ブチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸t-ブチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられる。なかでも2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸エチルが好ましい。これらは1種単独で使用されてもよいし、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。
上記酸基含有重合体は、上記構成単位(a3)を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。
上記構成単位(a3)の含有割合は、上記酸基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、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、40質量%以下であることが更に好ましい。
(a4)側鎖に環構造を有する構成単位
上記酸基含有重合体はまた、側鎖に環構造を有することが好ましい。すなわち、上記酸基含有重合体は、側鎖に環構造を有する構成単位(以下、「構成単位(a4)」とも称する。)を更に有することが好ましい。
上記環構造としては、ベンゼン等の芳香族環構造、又は、シクロヘキサン骨格、アダマンタン骨格、ノルボルネン骨格等の脂環構造が挙げられる。
芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基と重合性二重結合とを有する単量体を含む単量体成分を重合することにより、上記構成単位(a4)を有する上記酸基含有重合体を得ることができる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンジル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基等が挙げられる。
上記脂環式炭化水素基としては、好ましくは炭素数が3~20、より好ましくは炭素数が3~15の脂環式炭化水素基が挙げられる。上記脂環式炭化水素基としては、具体的には、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、シクロへプチル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等の単環式炭化水素基;ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、トリシクロデカニル、アダマンチル、イソボルニル等の多環式炭化水素基が挙げられる。
上記重合性二重結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、メタリル基等が挙げられる。なかでも、反応性の点で(メタ)アクリロイル基が好ましい。
上記芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基と重合性二重結合を有する単量体としては、具体的には、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールルジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の脂環式炭化水素基含有単量体;ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、メトキシスチレン、1モルエトキシ化フェニルフェノールアクリレート等の芳香族炭化水素基含有単量体が挙げられる。なかでも、水ムラが抑制され、耐熱着色性に優れた硬化物が得られる点で、脂環式炭化水素基含有単量体が好ましく、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートがより好ましく、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートが更に好ましい。なお、水ムラとは、硬化物が現像液等の水溶性溶液に接触し、上記水溶性溶液を除去した後に、その接触した部分が白濁するといった変色を生じ、硬化物に濃淡ムラができることを意味する。
上記酸基含有重合体は、上記構成単位(a4)を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。
上記構成単位(a4)の含有割合は、上記酸基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、また、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
(a5)他の構成単位
上記酸基含有重合体は、上述した構成単位(a1)~(a4)以外に他の構成単位(以下、「構成単位(a5)」とも称する。)を更に有していてもよい。上記構成単位(a5)としては、例えば、上記構成単位(a2)又は上記構成単位(a4)を与える単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル系単量体、水酸基含有単量体、他の共重合可能な単量体等に由来する構成単位が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸s-アミル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-2-イルメタアクリル酸、(メタ)アクリロイルモルホリン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-イソブチル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-シクロヘキシル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン等が挙げられる。
上記水酸基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2,3-ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記他の共重合可能な単量体としては、例えば、下記の化合物等の1種又は2種以上が挙げられる。
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム等の重合体分子鎖の片末端に(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー類;1,3-ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジエン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、キシレン、メトキシスチレン、エトキシスチレン等の芳香族ビニル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、n-ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルアセトアミド等のN-ビニル化合物類;(メタ)アクリル酸イソシアナトエチル、アリルイソシアネート等の不飽和イソシアネート類;等が挙げられる。
上記酸基含有重合体は、上記構成単位(a5)を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。
上記構成単位(a5)の含有割合は、上記酸基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、1~90質量%であることが好ましく、3~80質量%であることがより好ましく、5~70質量%であることが更に好ましい。
上記酸基含有重合体の酸価は、好ましくは10mgKOH/g以上であり、より好ましくは20mgKOH/g以上であり、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、また、好ましくは400mgKOH/g以下であり、より好ましくは300mgKOH/g以下であり、更に好ましくは200mgKOH/g以下である。
上記酸価は、水酸化カリウム(KOH)溶液を用いた中和滴定法により測定して得られる値であり、重合体固形分1gあたりの酸価である。
上記酸基含有重合体の重量平均分子量は、好ましくは3000以上、より好ましくは5000以上、更に好ましくは7000以上であり、好ましくは50000以下、より好ましくは40000以下、更に好ましくは30000以下である。
上記重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することができ、具体的には実施例に記載の方法で測定することができる。
上記酸基含有重合体は、側鎖に二重結合を有していてもよい。上記二重結合とは、重合性二重結合、すなわち炭素-炭素二重結合を意味する。側鎖に二重結合を有することにより、感光性樹脂組成物の硬化性を向上させることができ、得られる硬化物の耐溶剤性、耐熱性等を向上させることができる。
上記二重結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、メタリル基等が挙げられる。上記酸基含有重合体は、これらの1種又は2種以上を有していてもよい。なかでも、反応性の点で、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
上記酸基含有重合体が側鎖に二重結合を有する場合、その二重結合当量は、230~100000g/当量であることが好ましい。上記二重結合当量は、硬化物のしわの発生がより低減される点で、300~10000g/当量であることがより好ましく、400~8000g/当量であることが更に好ましい。
上記二重結合当量とは、上記酸基含有重合体の二重結合1molあたりの重合体溶液の固形分の質量である。上記重合体溶液の固形分の質量とは、上記酸基含有重合体を構成する単量体成分の質量と重合禁止剤の質量とを合計したものである。上記二重結合当量は、重合体溶液の重合体固形分の質量(g)を重合体の二重結合量(mol)で除することにより、求めることができる。上記重合体の二重結合量は、重合の際に使用した酸基含有単量体と、当該酸基と結合し得る官能基及び重合性二重結合を有する化合物との量から求めることができる。また、滴定及び元素分析、NMR、IR等の各種分析や示差走査熱量計法を用いて測定することもできる。
<酸基含有重合体の製造方法>
本発明の酸基含有重合体を製造する方法としては、少なくとも上述の構成単位(a1)を有する重合体を得ることができる方法であれば、特に制限されず、例えば、上述した各構成単位を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合する方法や、単量体成分を重合してベースポリマーを得て、上記ベースポリマーが有する基に他の化合物を付加反応させ、所定の構成単位を有する重合体を得る方法等が挙げられる。
上記単量体成分を重合する方法は特に制限されず、バルク重合、溶液重合、乳化重合等の通常用いられる手法を用いることができる。なかでも、工業的に有利で、分子量等の構造調整が容易な点で、溶液重合が好ましい。また、上記単量体成分の重合機構は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合等の機構に基づいた重合方法を用いることができるが、工業的に有利な点で、ラジカル重合機構に基づく重合方法が好ましい。
また上記単量体成分を重合して得られる重合体の分子量は、重合開始剤の量や種類、重合温度、連鎖移動剤の種類や量を適宜調整により制御することができる。
上記重合開始剤としては、通常重合開始剤として使用される過酸化物やアゾ化合物等が挙げられる。上記連鎖移動剤としては、通常連鎖移動剤として使用されるアルキルメルカプタン類、メルカプトカルボン酸類、メルカプトカルボン酸エステル類等のメルカプト基を有する化合物等が挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの添加量は、公知の方法から適宜設定することができる。
上記重合の条件に関し、重合温度としては、使用する単量体の種類や量、重合開始剤の種類や量等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、50~130℃が好ましく、60~120℃がより好ましい。また、重合時間も同様に適宜設定することができ、例えば、1~5時間が好ましく、2~4時間がより好ましい。
側鎖に二重結合を有する重合体を製造する方法としては、例えば、(方法1)上述した単量体成分を重合してなる重合体(ベースポリマー1)に、上述したエポキシ基含有単量体を付加させる方法や、(方法2)上述した酸基含有単量体以外の単量体成分とエポキシ基含有単量体を重合してなる重合体(ベースポリマー2)に、上記酸基含有単量体を反応させ、更に、エポキシ基と酸基との反応により生じる水酸基に、多塩基酸又は多塩基酸無水物を反応させる方法等が挙げられる。なかでも、酸基導入に対する製造効率の観点から、上記(方法1)が好ましい。
上記(方法1)では、ベースポリマー1が含む酸基の一部にエポキシ基含有単量体を付加反応させる。この反応方法は特に制限されず、公知の手法を適宜採用すればよいが、例えば、反応温度を60~140℃とすることが好ましい。また、トリエチルアミンやジメチルベンジルアミン等のアミン化合物;塩化テトラエチルアンモニウム等のアンモニウム塩;臭化テトラフェニルホスホニウム等のホスホニウム塩、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物;等の公知の触媒を使用することが好ましい。上記エポキシ基含有単量体としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記付加反応における上記エポキシ基含有単量体の使用量は、酸価、二重結合当量が所望の範囲となるように適宜設定することが好ましいが、例えば、ベースポリマー1を与える単量体成分の総量100質量部に対し、1~60質量部とすることが好ましく、より好ましくは2~55質量部、更に好ましくは3~50質量部である。
上記(方法2)では、ベースポリマー2が含むエポキシ基の一部に酸基含有単量体を反応させ、当該反応により水酸基が生じ、この水酸基に更に多塩基酸又は多塩基酸無水物を反応させることにより、末端に酸基を有する重合体が得られる。上記酸基含有単量体、多塩基酸、多塩基酸無水物としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。これらの使用量は特に限定されず、得られる酸基含有重合体の酸価が所望の範囲となるよう適宜設定すればよい。
上記反応は公知の手法を採用すればよい。
上記酸基含有重合体の製造方法は、上記重合反応工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。これらの工程は、公知の方法により行うことができる。
本発明の感光性樹脂組成物における上記酸基含有重合体の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、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、40質量%以下であることが更に好ましい。
なお、本明細書において、「固形分総量」とは、硬化物を形成する成分(硬化物の形成時に揮発する溶媒等を除く)の総量を意味する。
(B)オキサゾリン基含有重合体
本発明において使用されるオキサゾリン基含有重合体は、オキサゾリン基含有単量体由来の構成単位(以下、「構成単位(b1)」とも称する。)を含む重合体である。上記オキサゾリン基含有重合体は、オキサゾリン基含有単量体を含む単量体成分を重合することにより得ることができる。
上記オキサゾリン基含有単量体としては、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007315416000001
(式中、R、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基又は置換アリール基を表す。Rは、アルケニル基又はシクロアルケニル基を表す。)
上記一般式(2)において、R、R、R又はRは、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基又は置換アリール基を表す。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、メチル基が更に好ましく挙げられる。
上記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
上記シクロアルケニル基としては、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロへプテニル、メチルシクロペンテニル、メチルシクロへキセニル等が挙げられる。
上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
上記置換アリール基としては、置換基を有する上記アリール基を挙げることができる。
上記置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記一般式(2)において、Rで表されるアルケニル基としては、ビニル基、n-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、1-ヘプテニル基等が挙げられる。なかでも、炭素数2~5のアルケニル基が好ましく、炭素数2~3のアルケニル基がより好ましい。
上記一般式(2)において、Rで表されるシクロアルケニル基としては、上述したシクロアルケニル基が挙げられる。
上記オキサゾリン基含有単量体の具体例としては、例えば、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン等を挙げることができる。これらは1種のみ使用してもよいし、2種以上使用してもよい。
なかでも、入手しやすい点で、上記オキサゾリン基含有単量体としては、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-2-オキサゾリンが好ましく、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンがより好ましい。
上記構成単位(b1)の含有割合は、オキサゾリン基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。
上記オキサゾリン基含有重合体は、上記構成単位(b1)以外の他の構成単位(b2)を有していてもよい。上記他の構成単位(b2)としては、上記構成単位(b1)以外の構成単位であり、例えば、上述した「(A)酸基含有重合体」において記載した構成単位(a2)~(a5)と同様の構成単位が挙げられる。なかでも、上記他の構成単位(b2)としては、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、芳香族ビニル類(好ましくは、スチレン)由来の構成単位であることが好ましい。
上記オキサゾリン基含有重合体は、酸基を有しないことが好ましい。上記酸基としては、上述した「(A)酸基含有重合体」が有する酸基と同じものが挙げられる。すなわち、上記オキサゾリン基含有重合体は、上記構成単位(a1)と同じ構成単位を有しないことが好ましい。
上記構成単位(b2)の含有割合は、オキサゾリン基含有重合体の全構成単位100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。
上記オキサゾリン基含有重合体を製造する方法としては、少なくともオキサゾリン基を有する重合体が得られるのであれば、特に限定されず、上記オキサゾリン基含有単量体と、必要に応じて上記構成単位(b2)を導入しうる単量体とを含む単量体成分を公知の手法により重合する方法等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物における上記オキサゾリン基含有重合体の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、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、40質量%以下であることが更に好ましい。
(C)塩基性化合物
本発明の感光性樹脂組成物は、塩基性化合物を含み、その含有量は、上記酸基含有重合体の酸基100モル%に対して1.7モル%以上である。本発明の感光性樹脂組成物は、上述の範囲量の塩基性化合物を含むため、樹脂組成物中での酸基とオキサゾリン基の反応を抑制して保存安定性に優れたものとすることができ、かつ、熱硬化時には蒸散して上記反応を復元させることができる。
上記塩基性化合物の含有量は、カルボキシル基とオキサゾリン基の反応をより一層抑制しうる点で、上記酸基含有重合体の酸基100モル%に対して30モル%以上であることが好ましく、100モル%以上であることがより好ましい。上記塩基性化合物の含有量の上限値は特に限定されないが、蒸散による反応性の復元を効率的に行う点で、上記酸基含有重合体の酸基100モル%に対して300モル%以下であることが好ましく、200モル%以下であることがより好ましい。
本発明において使用される塩基性化合物の具体例としては、例えば、アンモニア;メチルアミン等の一級アミン;ジメチルアミン等の二級アミン;トリエチルアミン等の三級アミン;ジメチルエタノールアミン、n-ブチルアミン、ジエチルアミン等の脂肪族アミン;シクロヘキシルアミン等の環状脂肪族アミン;ピペリジン、モルホリン、N-エチルピペリジン、N-エチルモルホリン、ピリジン等のヘテロ環状アミン;ベンジルアミン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン等の芳香族アミン;テトラメ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等のテトラアルキルアンモニウムハライド;酢酸テトラメチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム有機酸塩;硫酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水素テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム無機酸塩;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、モノヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の(ヒドロキシ)アルキルアンモニウムヒドロキシド;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;バリウム、ストロンチウム、カルシウム、ランタン等の遷移金属の水酸化物;[Pt(NH](OH)等の錯塩の遊離塩等を挙げることができる。これらは、1種のみ使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。なかでも、蒸散のしやすさ、取り扱いやすさの点で、二級アミン、三級アミン、ヘテロ環状アミンであることが好ましく、三級アミンであることがより好ましい。
上記塩基性化合物は、分子量が130以下であることが好ましい。上記塩基性化合物の分子量が上述の範囲であると、硬化時の温度がより低い温度であっても塩基性化合物が蒸散して、架橋反応が進み、耐溶剤性に優れた硬化物を得ることができる。上記塩基性化合物は、分子量が120以下であることがより好ましく、100以下であることが更に好ましい。
(D)光重合開始剤
本発明において使用する光重合開始剤としては、好ましくはラジカル重合性の光重合開始剤が挙げられる。ラジカル重合性の光重合開始剤とは、電磁波や電子線等の活性エネルギー線の照射により重合開始ラジカルを発生させるものである。
上記光重合開始剤の具体例としては、例えば、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(「IRGACURE907」、BASF社製)、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(「IRGACURE369」、BASF社製)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン(「IRGACURE379」、BASF社製)等のアミノケトン系化合物;2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(「IRGACURE651」、BASF社製)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(「DAROCUR MBF」、BASF社製)等のベンジルケタール系化合物;1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(「IRGACURE184」、BASF社製)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(「DAROCUR1173」、BASF社製)、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(「IRGACURE2959」、BASF社製)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン(「IRGACURE127」、BASF社製)、[1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン+ベンゾフェノン](「IRGACURE500」、BASF社製)等のハイドロケトン系化合物;等の他、特開2013-227485号公報段落[0084]~[0086]に例示された、他のアルキルフェノン系化合物;1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](「OXE01」、BASF社製)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(0-アセチルオキシム)(「OXE02」、BASF社製)、1,2-オクタンジオン、1-[4-(フェニルチオ)-,2-,(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン(「OXE03」、BASF社製)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)(「OXE04」、BASF社製))等のオキシムエステル系化合物;ベンゾフェノン系化合物;ベンゾイン系化合物;チオキサントン系化合物;ハロメチル化トリアジン系化合物;ハロメチル化オキサジアゾール系化合物;ビイミダゾール系化合物;チタノセン系化合物;安息香酸エステル系化合物;アクリジン系化合物等;ホスフィンオキシド系化合物;等が挙げられる。なかでも、アミノケトン系化合物、オキシムエステル系化合物が好ましい。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記光重合開始剤の含有量は、本発明の効果が発揮される範囲であれば、特に制限されず、適宜設定すればよいが、例えば、本発明の感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、0.3~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~8質量%であることが更に好ましい。
(E)光酸発生剤
本発明において使用される光酸発生剤は、光が照射されることにより、酸と同時にラジカルを発生させる化合物である。上記光酸発生剤としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により酸を発生する化合物であり、具体的には、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物等の公知の化合物が挙げられる。
なかでも、上記光酸発生剤は、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、及び、ジアゾメタン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、オニウム塩化合物であることがより好ましく、トリアリールスルホニウム塩であることが更に好ましい。
上記オニウム塩化合物としては、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールホスホニウム塩等を挙げることができる。
上記ジアリールヨードニウム塩としては、具体的には、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、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、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム-p-トルエンスルホナート等のジフェニルヨードニウム塩;4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウム-p-トルエンスルホナート等の4-メトキシフェニルフェニルヨードニウム塩;ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム-p-トルエンスルホナート等のビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム塩等が挙げられる。
上記トリアリールスルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、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、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム-p-トルエンスルホナート等のトリフェニルスルホニウム塩;4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウム-p-トルエンスルホナート等の4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウム塩;4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム-p-トルエンスルホナート等の4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム塩等が挙げられる。
上記トリアリールホスホニウム塩としては、例えば、トリフェニルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルホスホニウム-p-トルエンスルホナート等のトリフェニルホスホニウム塩;4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムテトラフルオロボレート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウムトリフルオロアセテート、4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウム-p-トルエンスルホナート等の4-メトキシフェニルジフェニルホスホニウム塩;トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムトリフルオロアセテート、トリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウム-p-トルエンスルホナート等のトリス(4-メトキシフェニル)ホスホニウム塩等が挙げられる。
上記スルホンイミド化合物としては、例えば、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-7-オキサビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプタン-5,6-オキシ-2,3-ジカルボキシミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等のN-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)基を有するスルホンイミド化合物;N-(カンファニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)-7-オキサビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプタン-5,6-オキシ-2,3-ジカルボキシミド、N-(カンファニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等のN-(カンファニルスルホニルオキシ)基を有するスルホンイミド化合物;N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)-7-オキサビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプタン-5,6-オキシ-2,3-ジカルボキシミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等のN-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)基を有するスルホンイミド化合物;N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)-7-オキサビシクロ-[2,2,1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ-[2,2,1]-ヘプタン-5,6-オキシ-2,3-ジカルボキシミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等のN-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)基を有するスルホンイミド化合物等が挙げられる。
上記ジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル-p-トルエンスルホニルジアゾメタン、1-シクロヘキシルスルホニル-1-1,1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
上記光酸発生剤の含有量は、本発明の効果が発揮される範囲であれば、特に制限されず、適宜設定すればよいが、例えば、本発明の感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、0.3~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~8質量%であることが更に好ましい。
(F)重合性化合物
本発明の感光性樹脂組成物は、更に、重合性化合物を含むことが好ましい。重合性化合物を更に含むことにより、耐溶剤性に加え、樹脂組成物の硬化性や、機械的強度、耐熱性等の各種物性にも優れた硬化物を与えることができる。
上記重合性化合物は、フリーラジカル、電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー線の照射等により重合し得る、重合性不飽和結合(重合性不飽和基とも称す)を有する低分子化合物であり、例えば、重合性不飽和基を分子中に1つ有する単官能の化合物と、2個以上有する多官能の化合物が挙げられる。
上記単官能の化合物としては、例えば、N置換マレイミド系単量体;(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド類;不飽和モノカルボン酸類;不飽和多価カルボン酸類;不飽和基とカルボキシル基の間が鎖延長されている不飽和モノカルボン酸類;不飽和酸無水物類;芳香族ビニル類;共役ジエン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類;N-ビニル化合物類;不飽和イソシアネート類;等が挙げられる。これらとしては、例えば、上記酸基含有重合体の単量体成分として挙げた化合物と同様のものが挙げられる。また、活性メチレン基や活性メチン基を有する単量体等を用いることもできる。
上記多官能の化合物としては、例えば、下記の化合物等が挙げられる。
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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート等の2官能(メタ)アクリレート化合物;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、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、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)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コハク酸変性物、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸変性物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートフタル酸変性物、ペンタエリスリトールトリアクリレートフタル酸変性物、下記式:
Figure 0007315416000002
で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの変性物等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物;
エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル等の多官能ビニルエーテル類;
(メタ)アクリル酸2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1-メチル-2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸5-ビニロキシペンチル、(メタ)アクリル酸6-ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p-ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル等のビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
エチレングリコールジアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、プロピレングリコールジアリルエーテル、ブチレングリコールジアリルエーテル、ヘキサンジオールジアリルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジアリルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタアリルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル等の多官能アリルエーテル類;
(メタ)アクリル酸アリル等のアリル基含有(メタ)アクリル酸エステル類;トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等の多官能(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート類;トリアリルイソシアヌレート等の多官能アリル基含有イソシアヌレート類;トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の多官能イソシアネートと(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類との反応で得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート類;ジビニルベンゼン等の多官能芳香族ビニル類;等。これらの重合性化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記重合性化合物のなかでも、感光性樹脂組成物の硬化性をより高める観点から、多官能の重合性化合物を用いることが好ましい。上記多官能の重合性化合物の官能数としては、3以上が好ましく、4以上がより好ましい。また、上記官能数は10以下が好ましく、8以下がより好ましい。
また上記重合性化合物の分子量としては特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、2000以下が好ましい。
上記多官能の重合性化合物としては、なかでも、反応性、経済性、入手性等の観点から、好ましくは多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート化合物等の、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられ、より好ましくは多官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。(メタ)アクリロイル基を有する化合物を含むことにより、感光性樹脂組成物が感光性及び硬化性により優れたものとなり、より一層高硬度で高透明性の硬化物を得ることができる。上記多官能の重合性化合物としては、3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物を用いることが更に好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物において、上記重合性化合物の含有量は、本発明の効果が発揮される範囲であれば特に制限されず適宜設定すればよいが、感光性樹脂組成物を適切な粘度にできる点から、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、好ましくは5~60質量%であり、より好ましくは10~50質量%である。
<その他の成分>
本発明の感光性樹脂組成物は、上述した成分以外に、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては、例えば、溶剤;色材(顔料、染料);分散剤;耐熱向上剤;レベリング剤;現像助剤;シリカ微粒子等の無機微粒子;シラン系、アルミニウム系、チタン系等のカップリング剤;フィラー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール等の熱硬化性樹脂;多官能チオール化合物等の硬化助剤;可塑剤;重合禁止剤;紫外線吸収剤;酸化防止剤;艶消し剤;消泡剤;帯電防止剤;スリップ剤;表面改質剤;揺変化剤;揺変助剤;キノンジアジド化合物;多価フェノール化合物;カチオン重合性化合物;酸発生剤;等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの他の成分は、公知のものから適宜選択して使用するとよく、その使用量も適宜設定することができる。
例えば、上記感光性樹脂組成物をカラーフィルター用途に使用する場合には、上記感光性樹脂組成物は色材を含むことが好ましい。
<感光性樹脂組成物の調製>
本発明の感光性樹脂組成物を調製する方法としては、特に制限されず公知の方法を用いればよく、例えば、上述した各含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合分散する方法が挙げられる。混合・分散工程は特に制限されず、公知の方法により行えばよい。また、通常行われる他の工程を更に含んでいてもよい。上記感光性樹脂組成物が色材を含む場合は、色材の分散処理工程を経て調製することが好ましい。
上記色材の分散処理工程としては、例えば、まず、色材(好ましくは有機顔料)、分散剤及び溶剤を各所定量秤量し、分散機を用いて、色材を微粒子分散させて液状の色材分散液(ミルベースとも称す)を得る方法が挙げられる。上記分散機としては、ペイントコンディショナー、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ニーダー、ブレンダー等が挙げられる。上記分散処理工程としては、好ましくは、ロールミル、ニーダー、ブレンダー等で混練分散処理をしてから、0.01~1mmのビーズを充填したビーズミル等のメディアミルで微分散処理をする手法が挙げられる。得られたミルベースに、別途攪拌混合しておいた、酸基含有重合体、オキサゾリン基含有重合体、塩基性化合物、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤、並びに、必要に応じて溶剤等のその他の成分を加えて混合、均一な分散溶液とし、感光性樹脂組成物を得ることができる。
なお、得られた感光性樹脂組成物は、フィルター等によって、濾過処理をして微細なゴミを除去するのが好ましい。
<硬化物の製造方法>
本発明の感光性樹脂組成物を使用して硬化物を得る方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いればよく、例えば、上述した感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、塗布したものを乾燥、加熱、又は紫外線等のエネルギー線を照射することにより硬化させて硬化物を得る方法が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物を用いると、低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができるので、例えば、下記の方法が好ましく挙げられる。
すなわち、基板上に、上述の感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する工程、形成された塗布膜に光照射する工程、及び、光照射された塗布膜を200℃以下で加熱する工程を含む、硬化物の製造方法である。
上記基板(基材)としては、特に制限されず、目的や用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、ガラス板、プラスチック板等、種々の材料からなる基板が挙げられる。
上記感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する方法としては、特に制限されず、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等の公知の方法で行うことができる。
上記製造方法においては、上記感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、塗布物を乾燥させて塗布膜を形成することが好ましい。上記乾燥は、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「配置工程」に記載の乾燥方法と同様の方法で行うことができる。
上記製造方法は、塗布膜を形成した後、上記塗布膜に光照射する工程を含む。
上記形成された塗布膜に光照射する方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「光照射工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
上記塗布膜に光照射する場合、フォトマスクを介して光照射を行ってもよい。フォトマスクとして、目的とするパターンに応じて遮光部が形成されたマスクを用いるとよい。フォトマスクを介して光照射を行った場合、その後に現像工程を行うことが好ましい。現像工程を行うことで、塗布膜に目的とするパターンを形成することができる。現像方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「現像工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
上記製造方法はまた、光照射された塗布膜を200℃以下で加熱する工程を含む。本発明の製造方法は、上述した感光性樹脂組成物を用いるので、光照射後の加熱工程(後硬化工程)を200℃以下といった比較的低温条件下で行うことができる。
加熱温度は、190℃以下であることが好ましく、180℃以下であることがより好ましい。加熱温度の下限としては、硬化性が維持できる点で、75℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましい。
温度以外の上記加熱方法については、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、例えば、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「加熱工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
<用途>
本発明の感光性樹脂組成物は、保存安定性に優れ、かつ、低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。そのため、保存安定性や、優れた耐溶剤性が必要とされる用途や、耐溶剤性に優れた硬化物を低温条件下で得ることが必要とされる用途に好適に用いることができる。本発明の感光性樹脂組成物は、光学材料用として好適に使用される。また、ネガ型感光性樹脂組成物として好適に使用される。
本発明の感光性樹脂組成物は、具体的には、例えば、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられるカラーフィルター、ブラックマトリクス、フォトスペーサー、ブラックカラムスペーサー、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト、絶縁膜等の、各種の光学部材や電機・電子機器等の構成部材の用途に好適に使用することができる。なかでも、カラーフィルターに用いることが好ましい。本発明の感光性樹脂組成物は、色材を更に含み、カラーフィルター用樹脂組成物であってもよい。
2.硬化物、積層体
本発明の感光性樹脂組成物は、上述のように、保存安定性に優れ、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。また、上記硬化物は、耐熱性や透明性等にも優れる。このような上記感光性樹脂組成物の硬化物もまた本発明の一つである。また、基板上に上記感光性樹脂組成物の硬化物を有する積層体も本発明の一つである。上記基板としては、上述したものと同様のものが挙げられる。
上記硬化物が硬化膜である場合、その膜厚としては、好ましくは0.1~20μmが挙げられる。膜厚が上述の範囲であると、耐溶剤性に加えて、画像形成性や表面平滑性にも優れたものとなり得る。上記膜厚は、0.5~15μmがより好ましく、1~10μmが更に好ましい。
3.カラーフィルター
基板上に、上述の感光性樹脂組成物の硬化物を有するカラーフィルターも、本発明の好ましい形態の一つである。
上記カラーフィルターにおいて、上述の感光性樹脂組成物により形成される硬化物は、例えば、ブラックマトリクスや、赤色、緑色、青色、黄色等の各画素のような着色が必要なセグメントとして特に好適であるが、フォトスペーサー、保護層、配向制御用リブ等の着色が必ずしも必要としないセグメントとしても好適である。
上記カラーフィルターに使用される基板としては、例えば、白板ガラス、青板ガラス、アルカリ強化ガラス、シリカコート青板ガラス等のガラス基板;ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスルホン、環状オレフィンの開環重合体やその水素添加物等の熱可塑性樹脂からなるシート、フィルム又は基板;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシート、フィルム又は基板;アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板等の金属基板;セラミック基板;光電変換素子を有する半導体基板;表面に色材層を備えるガラス基板(例えばLCD用カラーフィルター)等の各種材料から構成される部材;等が挙げられる。なかでも、耐熱性の点から、ガラス基板や、耐熱性樹脂からなるシート、フィルム又は基板が好ましい。また、上記基板は透明基板であることが好適である。
また上記基板には、必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤等による薬品処理等を行ってもよい。
<カラーフィルターの製造方法>
上記カラーフィルターを得るには、例えば、画素一色につき(すなわち、一色の画素ごとに)、基板上に、上述の感光性樹脂組成物を配置する工程(配置工程とも称す)と、当該基板上に配置された感光性樹脂組成物に光を照射する工程(光照射工程とも称す)と、現像液により現像処理する工程(現像工程とも称す)と、加熱処理する工程(加熱工程とも称す)とを含む手法を採用し、これと同じ手法を各色で繰り返す製造方法を採用することが好適である。なお、各色の画素の形成順序は、特に限定されるものではない。
(1)配置工程(好ましくは塗布工程)
上記配置工程は、塗布により行うことが好適である。基板上に上記感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等が挙げられ、いずれの方法も好ましく用いることができる。
上記配置工程ではまた、上記感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、塗膜を乾燥することが好適である。塗膜の乾燥は、例えば、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブン等を用いて行うことができる。乾燥条件は、含まれる溶媒成分の沸点、硬化成分の種類、膜厚、乾燥機の性能等に応じて適宜選択されるが、通常、50~160℃の温度で10秒~300秒間行うことが好適である。
(2)光照射工程
上記光照射工程において、使用される活性光線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源、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、半導体レーザー等のレーザー光源等が使用される。また、露光機の方式としては、プロキシミティー方式、ミラープロジェクション方式、ステッパー方式が挙げられるが、プロキシミティー方式が好ましく用いられる。
なお、活性エネルギー光線の照射工程では、用途によっては、所定のマスクパターンを介して活性エネルギー光線を照射することとしてもよい。この場合、露光部が硬化し、硬化部が現像液に対して不溶化又は難溶化されることになる。
(3)現像工程
上記現像工程は、上述した光照射工程の後、現像液によって現像処理し、未露光部を除去しパターンを形成する工程である。これにより、パターン化された硬化膜を得ることができる。現像処理は、通常、10~50℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法で行うことができる。
上記現像工程で使用される現像液は、上記感光性樹脂組成物を溶解するものであれば特に限定されないが、通常、有機溶媒やアルカリ性水溶液が用いられ、これらの混合物を用いてもよい。なお、現像液としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、現像後、水で洗浄することが好ましい。有機溶媒やアルカリ性水溶液としては、特開2015-157909号公報に記載のものと同様のものが挙げられる。
(4)加熱工程
上記加熱工程は、上述した現像工程の後、焼成によって露光部(硬化部)を更に硬化させる工程(「後硬化工程」とも称す)である。例えば、高圧水銀灯等の光源を使用して、0.5~5J/cmの光量で後露光する工程や、例えば60~200℃の温度で10秒~120分間にわたって後加熱する工程等が挙げられる。このような後硬化工程を行うことにより、パターン化された硬化膜の硬度及び密着性を更に強固なものとすることが可能になる。
上記加熱工程は、一般的には、200~260℃程度の温度で行われるが、上記感光性樹脂組成物を使用すれば、200℃以下の比較的低温な条件下で十分な硬化を行うことができる。そのため、基板や硬化物が保持する特性を損なうことなく、耐溶剤性に優れたものを得ることができる。
上記加熱工程において、加熱温度は、200℃以下が好ましく、190℃以下がより好ましく、180℃以下が更に好ましい。また、加熱温度は、85℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、95℃以上が更に好ましい。
上記加熱工程における加熱時間は特に限定されないが、例えば、5~60分間とすることが好適である。また、加熱方法も特に限定されないが、例えば、ホットプレート、コンベクションオーブン、高周波加熱機等の加熱機器を用いて行うことができる。
上記加熱工程によって得られる硬化膜(すなわち、上記感光性樹脂組成物を熱硬化して得られる硬化塗膜)の膜厚は、0.1~20μmであることが好適である。上記膜厚は、より好ましくは0.5~15μm、更に好ましくは1~10μmである。
4.表示装置
上述したカラーフィルターを備える表示装置も本発明における好ましい形態の一つである。
上記感光性樹脂組成物の硬化物を有する表示装置用部材及び表示装置もまた、本発明の好適な実施形態に含まれる。上記感光性樹脂組成物により形成される硬化物(硬化膜)は、安定して、基材等に対する密着性に優れ、かつ高硬度であるうえ、高平滑性を示し、高い透過率を有するものであるから、透明部材として特に好適であり、また、各種表示装置における保護膜や絶縁膜としても有用である。
上記表示装置としては、例えば、液晶表示装置、固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等が好適である。
なお、上記硬化物(硬化膜)を表示装置用部材として用いる場合、当該部材は、上記硬化膜から構成されるフィルム状の単層又は多層の部材であってもよいし、上記単層又は多層の部材に更に他の層が組み合わされた部材であってもよいし、また、上記硬化膜を構成中に含む部材であってもよい。
以上のとおり、本発明の感光性樹脂組成物は、保存安定性に優れ、かつ、低温硬化条件下であっても、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。また、本発明の感光性樹脂組成物の硬化物は、基板との密着性、透明性、耐熱性等にも優れる。このような本発明の感光性樹脂組成物は、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられる各種の光学部材や構成部材として、電機・電子機器等の各種用途に好適に使用することができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
本実施例において、各種物性等の測定は下記の方法で行った。
(1)重量平均分子量(Mw)
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液として、HLC-8220GPC(東ソー社製)、カラム:TSKgel SuperHZM-M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて重量平均分子量を測定した。
(2)固形分
共重合体溶液をアルミカップに約1gはかり取り、アセトン約3gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、熱風乾燥機(商品名:PHH-101、エスペック社製)を用い、真空下140℃で1.5時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、質量を測定した。その質量減少量から、重合体溶液の固形分(質量%)を計算した。
(3)酸価
共重合体溶液を3g精秤し、アセトン90gと水10gの混合溶媒に溶解させ、0.1NのKOH水溶液を滴定液として用いて滴定した。滴定は、自動滴定装置(商品名:COM-555、平沼産業社製)を用いて行い、溶液の酸価と溶液の固形分から固形分1g当たりの酸価(mgKOH/g)を求めた。
(4)耐溶剤性
感光性樹脂組成物を5cm角のガラス基板上にスピンコートし、100℃で3分間乾燥後、高圧水銀灯を用いて200mJで露光を行い、170℃又は230℃でそれぞれ40分間熱処理(後硬化)を行い、膜厚5μmの硬化膜を得た。そして、その硬化膜を1-メチル-2-ピロリドン(NMP)20gに40℃で10分間浸漬した後取り出し、硬化膜を取り出した後の浸漬液(NMP)について、分光光度計UV3100(島津製作所社製)で吸光度を測定した。吸光度の値が大きいほど、浸漬液中に色材が多く溶出したことを示し、感光性樹脂組成物の耐溶剤性が低いと評価した。
(5)保存安定性
感光性樹脂組成物をスクリュー管に分取し、40℃で24時間保存後の粘度の変化を観察した。粘度は、25℃で、コーンプレート型回転粘度計(TVE22LT、東機産業製)により測定し、初期粘度からの増粘率を測定した。増粘率が低いほど、保存安定性が高いと評価した。
(製造例1)
共重合体溶液A-1の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と表記する。)57.3部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と表記する。)37.3部を仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、ビーカーにメチルメタクリレート(以下、「MMA」と表記する。)60部、メタクリル酸(以下、「MAA」と表記する。)40部、PGMEA18.0部、PGME7.7部及びt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日油社製「パーブチル(登録商標)O」)(以下、「PBO」と表記する。)2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-ドデシルメルカプタン(以下、「n-DM」と表記する。)0.3部、PGMEA29.7部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温した。1.5時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。
次いで、メタクリル酸グリシジル(以下、「GMA」と表記する。)25.0部、重合禁止剤として2-2’メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)(川口化学工業株式会社製「ANTAGE W-400」)(以下、「W-400」と表記する。)0.2部、触媒としてトリエチルアミン(以下、「TEA」と表記する。)0.4部を仕込み、110℃7時間反応させ、共重合体溶液A-1を得た。共重合体のMwは40000、酸価は135mgKOH/gであった。
(製造例2)
共重合体溶液A-2の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、PGMEA99.3部を仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。
他方、モノマー滴下槽中に、ベンジルマレイミド(以下、「BzMI」と表記する。)10.0部、MMA37.0部、GMA53.0部、PBO2.0部、PGMEA48.8部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-DM5.0部、PGMEA15.0部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温した。1.5時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、アクリル酸(以下、「AA」と表記する。)27.0部、重合禁止剤としてW-400 0.1部、TEA0.4部、PGMEA14.0部を仕込み、110℃で10時間反応させた。
次いで、反応槽に、コハク酸無水物(以下、「SAH」と表記する。)9.0部を投入し、110℃で3時間反応させた。その後、室温まで冷却し、共重合体溶液A-2を得た。共重合体のMwは10000、酸価は50mgKOH/gであった。
(製造例3)
共重合体溶液A-3の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、PGMEA126.8部、PGME67.0部を仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、ビーカーにMMA5.0部、MAA50.0部、BzMI10.0部、メタクリル酸tert-ブチル(以下、「tBMA」と表記する。)35.0部、PGMEA7.0部、PGME3.0部及びPBO2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-DM0.5部、PGMEA29.5部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温した。1.5時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。
次いで、GMA50.0部、重合禁止剤としてW-400 0.2部、触媒としてTEA0.4部を仕込み、110℃7時間反応させ、共重合体溶液A-3を得た。共重合体のMwは30000、酸価は100mgKOH/gであった。
(製造例4)
共重合体溶液A-4の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、PGMEA79.5部、PGME46.0部を仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、ビーカーにMMA10.0部、MAA45.0部、2-アリルオキシメチルアクリル酸メチル(以下、「AMA」と表記する。)10部、tBMA35部、PGMEA7.0部、PGME3.0部及びPBO2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-DM2.3部、PGMEA27.7部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温した。1.5時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いでGMA33.0部、重合禁止剤としてW-400 0.2部、触媒としてTEA0.4部を仕込み、110℃7時間反応させ、共重合体溶液A-4を得た。共重合体のMwは15000、酸価は130mgKOH/gであった。
(製造例5)
共重合体溶液A-5の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、PGMEA62.0部、PGME38.5部を仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、ビーカーにMMA35.0部、MAA20.0部、ジメチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート(以下、「MD」と表記する)10.0部、tBMA35.0部、PGMEA24.5部、PGME10.5部及びPBO2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-DM2.3部、PGMEA27.7部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温した。1.5時間、115℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=7/93(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。
次いで、GMA17.0部、重合禁止剤としてW-400 0.2部、触媒としてTEA0.4部を仕込み、110℃7時間反応させ、共重合体溶液A-5を得た。共重合体のMwは9000、酸価は60mgKOH/gであった。
(製造例6)
共重合体溶液A-6の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えたセパラブルフラスコに、PGMEA52.8部、PGME34.5部を仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、ビーカーにMAA20.0部、N-シクロヘキシルマレイミド(以下、CHMI)10.0部、メタクリル酸ジシクロペンタニル(以下、「DCPMA」と表記する。)35.0部、tBMA35.0部、PGMEA24.5部、PGME10.5部及びPBO2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-DM2.3部、PGMEA27.7部を攪拌混合したものを準備した。
反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下が終了してから30分後にPBO0.5部を加えた。さらに30分後、反応槽を115℃に昇温し、1.5時間同温度を維持し、共重合体溶液A-6を得た。共重合体のMwは7000、酸価は130mgKOH/gであった。
(製造例7)
共重合体B-1の調製
トルエン100質量部、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン(以下、「IPO」と表記する。)30部及びMMA70部からなる原料混合液を調製した。この原料混合液を質量比で40:60に分け、40質量%に相当するものを原料混合液1とし、60質量%に相当するものを原料混合液2とした。原料混合物2に、重合開始剤としてt-アミルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート(化薬アクゾ社製、商品名:カヤエステルAN)5質量部を混合し、原料混合物3とした。
撹拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入管を備えた2Lフラスコ内に、前記原料混合液1を投入し、窒素ガスをフラスコ内に10分間吹き込むことにより、フラスコ内を窒素ガス置換した後、フラスコ内を撹拌しながら温度100℃に昇温した。その後、前記原料混合物3を3時間かけてフラスコ内に連続滴下し(すなわち、重合成分濃度50質量%)、その後、5時間加熱を継続し、反応を完結させた。前記フラスコ内の内容物を25℃に冷却して、重合体を50質量%の濃度で含むオキサゾリン系重合体溶液(重合液1)を得た。
得られた重合液1を冷却して、大量のn-ヘキサン中に撹拌しながらゆっくり加えた。沈殿した白色の固体を取り出し、温度90℃で約3日乾燥し溶媒を除去することで共重合体B-1を得た。共重合体B-1のMwは31000、酸価は0mgKOH/gであった。
(製造例8)
顔料分散体1の調製
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12.9部、分散剤としてディスパロンDA-7301を0.4部、色材としてC.I.ピグメントグリーン58を2.25部、及び、C.I.ピグメントイエロー138を1.5部混合し、ペイントシェーカーにて3時間分散することで顔料分散体1(固形分22質量%)を得た。
(感光性樹脂組成物1の調製)
共重合体溶液A-1を17.5部(固形分換算)、共重合体B-1を17.5部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを30.0部、ラジカル重合性光重合開始剤としてイルガキュアOXE-02(BASFジャパン社製)を5.0部、製造例8で得られた顔料分散体1を30.0部(固形分換算)、ジエチルメチルアミン(以下、「DEMA」と表記する。)を3.1部、PGMEを70部、更に、PGMEAを固形分濃度20%となるように加え、攪拌することで感光性樹脂組成物1を得た。
(感光性樹脂組成物7の調製)
共重合体溶液A-1を17.5部(固形分換算)、共重合体B-1を17.5部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを30.0部、ラジカル重合性光重合開始剤としてイルガキュアOXE-02(BASFジャパン社製)を5.0部、顔料分散体1を30.0部(固形分換算)、ジメチルベンジルアミン(以下、「DMBzA」と表記する。)を4.1部、PGMEを70部、更に、PGMEAを固形分濃度20%となるように加え、攪拌することで硬化性樹脂組成物7を得た。
(感光性樹脂組成物2~6、8~13の調製)
表2、3に示す配合としたこと以外は感光性樹脂組成物1と同様の方法により、感光性樹脂組成物2~6、8~13を得た。
(実施例1~8、比較例1)
得られた感光性樹脂組成物1~9の耐溶剤性について、上記の方法で評価した。結果を表2に示す。
(実施例9~12、比較例2)
得られた感光性樹脂組成物1、10~13の保存安定性について、上記の方法で評価した。結果を表3に示す。
Figure 0007315416000003
Figure 0007315416000004
Figure 0007315416000005
なお、表2、3中の上述したもの以外は下記を表す。
CPI-100P:トリアリールモノスルホニウム塩(4-フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、サンアプロ株式会社製)
TEA:トリエチルアミン
表1~3より、酸基含有重合体、オキサゾリン基含有重合体、塩基性化合物、及び、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤を有する実施例の感光性樹脂組成物は、170℃で後硬化した場合であっても耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができることがわかった。また、実施例の感光性樹脂組成物は、保存安定性にも優れることがわかった。

Claims (8)

  1. 酸基含有重合体と、オキサゾリン基含有重合体と、塩基性化合物と、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤とを含み、
    該塩基性化合物の含有量は、酸基含有重合体の酸基100モル%に対して1.7モル%以上であり、
    該酸基含有共重合体は、側鎖に重合性二重結合を有する
    ことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  2. 前記塩基性化合物の分子量は、130以下であることを特徴とする請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. 更に、重合性化合物を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
  4. 前記酸基含有重合体は、-COO(Rは、一価の有機基を表し、Oに結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。)基を含有するビニル系単量体単位を有することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  5. ネガ型である請求項1~4のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  6. 光学材料用である請求項1~5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
  7. 請求項1~6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物の硬化物。
  8. 基板上に、請求項7に記載の硬化物を有することを特徴とする積層体。
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