JPH07140656A - 光重合性組成物 - Google Patents

光重合性組成物

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JPH07140656A
JPH07140656A JP28704593A JP28704593A JPH07140656A JP H07140656 A JPH07140656 A JP H07140656A JP 28704593 A JP28704593 A JP 28704593A JP 28704593 A JP28704593 A JP 28704593A JP H07140656 A JPH07140656 A JP H07140656A
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JP
Japan
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weight
unit
photopolymerizable composition
mixture
copolymer
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JP28704593A
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English (en)
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Tomoyuki Ikeda
智之 池田
Yoshitaka Goto
義隆 後藤
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NOF Corp
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Nippon Oil and Fats Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】一般式化1のメタクリル酸グリシジル付加物構
成単位を有する平均分子量5000〜100000の共
重合体を全固形分中に35〜75重量%、 【化1】 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びトリス
アクリロイルオキシエチルフォスフェートの混合物を全
固形分中に20〜60重量%及びジエチルチオキサント
ン及び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ノンの混合物を全固形分
中に1〜15重量%含有する光重合性組成物。 【効果】本発明は、紫外線露光に対して高感度を示し、
粘着性のない塗膜が得られ、しかもアルカリ水溶液で現
像可能で、基板に対して良好な密着性を示し、更に加熱
処理で密着性が向上し、更には可視光波長域の吸収がな
くなるので、カラーフィルター及び固体撮像素子用等の
材料として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気中においての紫外
線露光に対して高感度であり、且つアルカリ水溶液で現
像可能な光重合性組成物に関し、更に詳細には、液晶デ
ィスプレイ用カラーフィルター及び固体撮像素子用等の
材料として利用可能な光重合性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶ディスプレイ(以下LCDと
略す)はカラー化、大型化が進んでいる。この中でLC
Dのカラー化には、カラーフィルターが必要であり、こ
れは従来タンパク質、セタチン等を使用する染色法のフ
ィルターが主流を占めている。染色法によるカラーフィ
ルターは色特性には優れているが、高い信頼性を必要と
されるLCDには耐熱性、耐光性、耐薬品性等の点で問
題がある。カラーフィルターの作製法は染色法の他に、
印刷法や顔料分散法等が挙げられる。特に顔料分散法は
染色法や印刷法と異なり最初からレジスト内部に着色が
施されているため、パターン形成後の着色や防染といっ
たプロセスを省くことができ、コストが非常に軽減され
る。
【0003】しかしながら、顔料分散法を行なう場合、
分散している顔料に露光時の光が吸収されることや、空
気中で露光した場合の反応の酵素阻害により感度が著し
く低下し、またパターン形状も悪化するという問題が生
じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、空気
中での紫外線露光に対して高感度且つ高解像性を示し、
アルカリ水溶液で現像可能であり、ガラス基板等との接
着性に優れ、且つ加熱による着色を生じない光重合性組
成物を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、(A)
下記一般式化2で表わされるメタクリル酸グリシジル付
加物構成単位(以下グリシジル付加物単位aと称す)を
有する平均分子量5000〜100000の共重合体を
全固形分中に35〜75重量%、(B)ジペンタエリス
リトールヘキサアクリレート及びトリスアクリロイルオ
キシエチルフォスフェートの混合物を全固形分中に20
〜60重量%及び(C)光重合開始剤としてジエチルチ
オキサントン及び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ノンの混合物
を全固形分中に1〜15重量%含有する光重合性組成物
が提供される。
【0006】
【化2】
【0007】以下本発明を更に詳細に説明する。
【0008】本発明の光重合性組成物において、グリシ
ジル付加物単位aを構成単位として有する共重合体であ
る成分(A)の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミ
ネーションクロマトグラフィ)によりポリスチレン換算
した値で5000〜100000の範囲である。該重量
平均分子量が5000未満の場合には、得られる組成物
の光硬化膜強度が低下して耐久性が悪くなり、1000
00を越える場合には得られる組成物の現像性が低下す
るので使用できない。
【0009】前記グリシジル付加物単位aを構成単位と
して有する共重合体は、グリシジル付加物単位aを、好
ましくは共重合体中に1〜30重量%含んでおれば、他
の共重合可能なモノマー単位を構成単位として含んでい
ても良く、他の共重合可能なモノマー単位としては、例
えば(メタ)アクリル酸単位、(メタ)アクリル酸エス
テル単位、スチレン単位、メチルスチレン単位、マレイ
ン酸単位、マレイン酸エステル単位、フマル酸単位、フ
マル酸エステル単位又はこれらの混合単位等を挙げるこ
とができ、好ましくはメタクリル酸単位、メタクリル酸
メチル単位、スチレン単位、(メタ)アクリル酸ブチル
単位及びこれらの混合単位等を挙げることができる。特
に好ましくは前記グリシジル付加物単位aとメタクリル
酸単位、メタクリル酸メチル単位、スチレン単位及び
(メタ)アクリル酸ブチル単位との5単位から成る共重
合体を好ましく挙げることができる。これらの各構成単
位はランダム、ブロックのいずれの結合でも良い。また
前記各構成単位の共重合体中における配合割合は、グリ
シジル付加物単位aを含んでおれば任意に選択すること
ができ、例えば前記5単位から成る共重合体の場合の各
構成単位の配合割合は、モル比で、前記グリシジル付加
物単位a1〜30に対し、メタクリル酸単位5〜30、
メタクリル酸メチル単位10〜40、スチレン単位10
〜40、(メタ)アクリル酸ブチル単位5〜30の範囲
内であるのが好ましい。
【0010】前記グリシジル付加物単位aを構成単位と
して有する共重合体を調製するには、メタクリル酸、ア
クリル酸、スチレン等の所望の各構成単位を構成するモ
ノマーを、有機過酸化物等のラジカル重合触媒の存在
下、加熱重合させる公知のラジカル重合方法等によりま
ず共重合体を得た後、これに所定量のグリシジルメタク
リレート等を、テトラブチルアンモニウムクロライド等
の相換移動触媒の存在下に付加反応させることにより合
成することができる。この際重合条件及び付加条件は使
用するモノマー等により異なるが、重合温度60〜10
0℃で、1〜24時間重合させるのが好ましい。
【0011】本発明の光重合性組成物における前記グリ
シジル付加物単位aを構成単位として有する共重合体の
組成物中における含有割合は、全固形分中35〜75重
量%であり、好ましくは40〜70重量%の範囲であ
る。含有割合が35重量%未満の場合には、フィルムと
しての成形性が低下し、タック性の増大が生じ、75重
量%を越える場合には、フィルムの柔軟性の低下や硬化
物が硬く脆くなるので前記範囲とする必要がある。
【0012】本発明の光重合性組成物において成分
(B)として用いるジペンタエリスリトールヘキサアク
リレート及びトリスアクリロイルオキシエチルフォスフ
ェート混合物の組成物中における含有割合は、全固形分
中に15〜50重量%、好ましくは20〜45重量%で
ある。含有割合が15重量%未満の場合には、硬化性の
低下が起こり、50重量%を越える場合には、タック性
の増大を生じるので前記範囲とする必要がある。また前
記ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとトリス
アクリロイルオキシエチルフォスフェートとの混合割合
は、重量比で好ましくは1:9〜9:1の範囲である。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが混合物全
体の10重量%未満の場合には、硬化物の硬度の低下、
現像性の低下等が生じ、またトリスアクリロイルオキシ
エチルフォスフェートが混合物全体の10重量%未満の
場合には、ガラス基板に対しての接着性が低下し、現像
時に基板からの剥離等を生じるので好ましくない。
【0013】本発明の光重合性組成物において成分
(C)として用いる光重合開始剤は、ジエチルチオキサ
ントン及び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ノンの混合物であり、
該混合物の組成物中における含有割合は、全固形成分中
0.1〜20重量%、好ましくは1〜15重量%の範囲
である。含有割合が1重量%未満の場合には硬化性に乏
しく、15重量%を越える場合には硬化物の強度が低下
するため前記範囲とする必要がある。また前記ジエチル
チオキサントンと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ノンとの混合
割合は、重量比で好ましくは2:8〜8:2の範囲であ
り、この範囲外の場合には感度の低下が生じるので好ま
しくない。
【0014】本発明の光重合性組成物には、前記成分
(A)〜(C)以外に配合可能な他の重合性モノマーを
含有させることができる。該配合可能な他の重合性モノ
マーとしては、例えばヘキサンジオールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエス
テルジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(ア
クリロイロキシジエトキシ)フェニル)メタン、2,2
−ビス(4−(アクリロイロキシジエトキシ)フェニ
ル)プロパン、水添ビスフェノールAエチレンオキサイ
ド付加物のジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカン
ジメタノールジ(メタ)アクリレート、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、トリメチロールプロパ
ンプロピレンオキサイド付加物トリ(メタ)アクリレー
ト、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリ(メ
タ)アクリレート、トリス(アクリロイロキシエチル)
イソシアネート、ジペンタエリスリトールのカプロラク
トン付加物(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジペン
タエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アク
リレートのカプロラクトン付加物等を挙げることができ
る。前記配合可能な他の重合性モノマーの組成物中にお
ける含有割合は、全固形分中に好ましくは50重量%以
下である。
【0015】本発明の光重合性組成物には、更にハイド
ロキノンおよびその誘導体等の光重合を妨げない重合禁
止剤、染料及び顔料等の光重合を妨げない着色料等の添
加物を必要に応じて含有させることもできる。
【0016】本発明の光重合性組成物を調製するには、
前記各成分を混合すれば良く、また使用にあたっては、
光重合性組成物を、メチルエチルケトン、アセトン、メ
チルセロソルブ等の有機溶媒に溶解し、例えば画像形成
を行う場合には、基板にスピンナー等を用いて塗布、乾
燥させることにより感光層を形成し、感光層上にフォト
マスクを介して、例えばキセノンランプ、超高圧水銀ラ
ンプ、ハロゲンランプ等の光照射を行なって光重合させ
た後、弱アルカリ溶液で現像することにより所望の画像
を得ることができる。更に必要であれば、その後加熱処
理を施して後硬化させることにより、耐久性に優れた硬
化物等を得ることができる。一方顔料分散レジストを作
製する場合には、光重合性組成物を、予め顔料を分散さ
せた溶媒に溶解して使用すれば良い。
【0017】
【発明の効果】本発明の光重合性組成物は、空気中にお
いての紫外線露光に対して高感度を示し、粘着性のない
塗膜とすることができ、しかもアルカリ水溶液で現像可
能であり、またガラスや金属等の基板に対して良好な密
着性を示し、更に加熱処理によって密着性を向上させる
ことができ、更には可視光波長域の吸収がなくなるの
で、液晶ディスプレー用カラーフィルター及び固体撮像
素子用等の材料として有用である。
【0018】
【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により更に詳
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
【0019】
【実施例1】ポリマー成分として、メタクリル酸と、メ
タクリル酸メチルと、スチレンと、アクリル酸ブチル
と、メタクリル酸グリシジル付加メタクリル酸とを共重
合し、それぞれの単位がモル比で18:22:32:1
0:18である重量平均分子量30000(GPCを用
いてポリスチレン換算で算出)のランダム共重合体12
g、架橋剤としてジペンタエリスリトールヘキサアクレ
ート(新中村化学(株)製、商品名「ADP−6」)
4.5g及びトリスアクリロイルオキシエチルフォスフ
ェート(大阪有機(株)製、商品名「ビスコート−3A
P」)1.5g、光重合開始剤としてジエチルチオキサ
ントン(日本化薬(株)製、商品名「DETX」)1.
4g及び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ノン(チバガイギー
(株)製、商品名「イルガキュアー907」)1.4g
及び溶媒としてエチルセロソルブアセテート80gを混
合してレジスト溶液を作製した。
【0020】次いで表面をアセトン中で超音波処理して
洗浄した厚さ1mmの平ガラス基板に、前記調製したレ
ジスト溶液を、スピンナーを用いて回転数2000rp
mで20秒間回転させて均一に塗布し、100℃の乾燥
器中で3分間乾燥して光重合性層を作製した。得られた
光重合性層の厚さは1.5μmであった。
【0021】次に、得られた光重合性層を2〜40μm
のライン/スペースを有するマスクフィルムを通して、
超高圧水銀灯(オーク社製、商品名「UV−330AP
I」)により30mJ/cm2の光を照射して光重合性
層を露光した。露光後、25℃の0.05%テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド水溶液に30秒間浸漬さ
せ、未反応部分を除去し、良好な硬化画像を得た。次い
で、250℃で1時間加熱硬化して最終的な硬化物を得
た。
【0022】また、前記レジスト溶液の固形成分を、青
色顔料10重量%を分散させたエチルセロソルブアセテ
ート80gに溶解し、振とう器を用いて6時間振とうさ
せて顔料分散レジスト溶液を得た。
【0023】以上の工程で得られたレジスト溶液、その
硬化物及び顔料分散レジストに対し以下の評価を行なっ
た。その結果を表2に示す。
【0024】タック性 乾燥後の基板を実際に触り、全く粘り気が感じられない
場合を●、多少粘り気を有するが露光後フォトマスクへ
の基板の付着が起きなかった場合を○、粘り気もあり、
硬化後もフォトマスクが基板に付着してしまう場合を×
とした。
【0025】接着性 現像時に基板からの硬化部分の剥離が全くない場合を
○、現像完了とほぼ同時に剥離が始まる場合を△、現像
完了前に剥離してしまう場合を×とした。
【0026】現像時間 未露光部分が現像液によって完全に消失する時間を測定
した。
【0027】解像度A 2〜40μmのラインとスペースのマスクを用いて30
mJ/cm2で露光、現像して像間が抜けている最小部
分を現像度とした。
【0028】解像度B 顔料を分散したレジストに対し2〜40μmのラインと
スペースのマスクを用いて60mJ/cm2で露光、現
像して像間が抜けている最小部分を現像度とした。
【0029】感度A 商品名「ステップタブレットNo.2」(日本コダック
(株)社製)を用いて、100mJ/cm2で露光、現
像を行い、現像後の残存ステップタブレット段数により
感度を調べた。
【0030】感度B 顔料を分散したレジストに対し商品名「ステップタブレ
ットNo.2」(日本コダック(株)社製)を用いて、
100mJ/cm2で露光、現像を行い、現像後の残存
ステップタブレット段数により感度を調べた。
【0031】加熱黄変試験 露光後のレジストに対し250℃で1時間加熱前後のU
Vスペクトルを測定し、可視光域の透過度を比較した。
【0032】
【実施例2〜5及び比較例1、3〜5】表1に示す組成
により実施例1と同様にレジスト溶液、その硬化物及び
顔料分散レジストを調製し、実施例1と同様に各評価を
行なった。各組成を表1に、また評価結果を表2に示
す。
【0033】
【実施例6及び7】共重合体として、メタクリル酸単
位、メタクリル酸メチル単位、スチレン単位、アクリル
酸ブチル単位、メタクリル酸グリシジル付加メタクリル
酸単位がモル比で18:30:30:10:12である
重量平均分子量30000のランダム共重合体を用い、
表1に示す組成により実施例1と同様にレジスト溶液、
その硬化物及び顔料分散レジストを調製し、実施例1と
同様に各評価を行なった。各組成を表1に、また評価結
果を表2に示す。
【0034】
【比較例2】共重合体として、メタクリル酸単位、メタ
クリル酸メチル単位、スチレン単位、アクリル酸ブチル
単位がモル比で20:30:30:20である重量平均
分子量30000のランダム共重合体を用い、表1に示
す組成により実施例1と同様にレジスト溶液、その硬化
物及び顔料分散レジストを調製し、実施例1と同様に各
評価を行なった。各組成を表1に、また評価結果を表2
に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/033

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記一般式化1で表わされるメタ
    クリル酸グリシジル付加物構成単位を有する平均分子量
    5000〜100000の共重合体を全固形分中に35
    〜75重量%、 【化1】 (B)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び
    トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェートの混合
    物を全固形分中に20〜60重量%及び(C)光重合開
    始剤としてジエチルチオキサントン及び2−メチル−1
    −(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノ
    プロパノンの混合物を全固形分中に1〜15重量%含有
    する光重合性組成物。
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Cited By (5)

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