明 細 書
カラムスぺーサ用硬化性樹脂組成物、カラムスぺーサ及び液晶表示素子 技術分野
[0001] 本発明は、優れた現像性及び溶解性を有し、液晶表示素子の製造に使用するカラ ムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じることがなぐ鮮明なパターンのカラ ムスぺーサを形成することができるカラムスぺーサ用硬化性樹脂組成物、液晶表示 素子の製造に使用するカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じることが なぐ鮮明なパターンのカラムスぺーサを形成することができるとともに、低温発泡を 生ずることなぐ重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できる液晶表示素子を 得ることができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、該カラムスぺーサ用硬化性榭 脂組成物を用いてなるカラムスぺーサ及び液晶表示素子に関する。
背景技術
[0002] 一般に、液晶表示素子は、 2枚のガラス基板の間隙を一定に維持するためのスぺー サを具備し、これらの他に透明電極や偏光板及び液晶物質を配向させる配向層等 力 構成されている。現在スぺーサとしては、主に粒子径が数/ z m程度の微粒子ス ぺーサが用いられている。しかし、従来の液晶表示素子の製造方法では、ガラス基 板上に微粒子スぺーサをランダムに散布していたことから、画素部内に微粒子スぺ ーサが配置されてしまうことがあった。画素部内に微粒子スぺーサがあると、スぺーサ 周辺の液晶配向の乱れ力 光が漏れて画像のコントラストが低下したりする等、画像 品質を低下させることがあるという問題がある。これに対して、微粒子スぺーサが画素 部に配置されな ヽような微粒子スぺーサの配置方法が種々検討されて ヽるが、 、ず れも操作が煩雑であり実用性に乏しいものであった。
[0003] また、近年、液晶表示素子の生産性を上げるために、ワンドロップフィル法 (One Dr op Fill Technology : ODF法)が提案されている。この方法は、ガラス基板の液晶 封入面上に、所定量の液晶を滴下し、もう一方の液晶パネル用基板を真空下で所定 のセルギャップを維持できる状態で対畤させ、貼り合わせることにより液晶表示素子 を製造する方法である。この方法によれば、従来の方法に比べて液晶表示素子が大
面積化し、セルギャップが狭小化しても、液晶の封入が容易であることから、今後は o
DF法が液晶表示素子の製造方法の主流になると考えられる。
しかし、 ODF法において微粒子スぺーサを用いると、液晶の滴下時、又は、対向基 板の貼り合わせ時に散布した微粒子スぺーサが液晶の流動とともに流されて、基板 上における微粒子スぺーサの分布が不均一となる問題が生じる。微粒子スぺーサの 分布が不均一になると、液晶セルのセルギャップにバラツキが生じ、液晶表示に色ム ラが発生してしまうという問題があった。
[0004] これに対して、従来の微粒子スぺーサに代って、液晶基板上にフォトリソグラフの手 法によってセルギャップを均一保持するための凸型パターンを形成したカラムスぺー サが提案され、実用化されるようになってきている(例えば、特許文献 1、特許文献 2 等)。
このようなカラムスぺーサを用いれば、画素部内にスぺーサが配置されてしまう問題 や、 ODF法にぉ 、てスぺーサムラが生じてしまう問題を解決することができる。
[0005] また、従来のカラムスぺーサ用榭脂組成物力 なるカラムスぺーサを用いて ODF法 により製造した大型液晶表示素子においては、表示装置の使用中に液晶セル内の 液晶が下方へ流動することにより、表示パネルの上半面と下半面において色ムラが 生じる「重力不良」と呼ばれる欠陥が発生することがあり、大きな問題となっていた。こ の「重力不良」の現象は、ノ ックライトより発生する熱によって液晶セル内の液晶が膨 張してセルギャップを押し広げ、その際にカラムスぺーサ力 基板が浮き上がつてし まい、このスぺーサによって保持されなくなった体積分の液晶が重力によって下方へ の流動することにより生じると考えられる。
このような「重力不良」を解消するためには、ノ ックライトより発生する熱によって液晶 セル内の液晶が膨張してセルギャップを押し広げる際に、 V、つたん圧縮されて ヽたカ ラムスぺーサを圧縮変形からの弾性回復によりセルギャップの変化に追随できるよう にし、基板とカラムスぺーサとの間に隙間が生じないようにすれば解決可能であると 考えられる。
[0006] しかし、従来の方法では、カラムスぺーサに高い変形回復力を持たせるためには、力 ラムスぺーサを形成する榭脂を高度に架橋し圧縮時に塑性変形を起こりにくくする必
要があるところ、このような高度な架橋構造を有する榭脂は一般的に圧縮弾性率が 高ぐ硬くなつてしまう傾向にある。このような硬い榭脂によりカラムスぺーサを形成し た場合には、カラムスぺーサを圧縮変形させる課程において、大きな圧力が必要で あり、得られた液晶表示素子においては、圧縮されたカラムスぺーサによる液晶セル を押し広げようとする大きな力を内包することになる。このようなカラムスぺーサが液晶 セルを押し広げようとする力が大きい場合、低温時に液晶セル内の液晶の体積収縮 が起こると液晶セル内の内圧が急激に低下して気泡が発生する「低温発泡」という現 象を生じてしまうと!、う問題があった。
特許文献 1:特開 2001— 91954号公報
特許文献 2:特開 2002— 251007号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、上記現状に鑑み、優れた現像性及び溶解性を有し、液晶表示素子の製 造に使用するカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じることがなぐ鮮明 なパターンのカラムスぺーサを形成することができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組 成物、液晶表示素子の製造に使用するカラムスぺーサのパターン形成時に現像残 滓を生じることがなぐ鮮明なパターンのカラムスぺーサを形成することができるととも に、低温発泡を生ずることなぐ重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できる 液晶表示素子を得ることができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、該カラムスべ ーサ用硬化性榭脂組成物を用いてなるカラムスぺーサ及び液晶表示素子を提供す ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明 1は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ可溶 性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、ォキサイ ド変性された分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物であるカラムスぺ ーサ用硬化性榭脂組成物である。
[0009] また、本発明 2は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ
可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、ォキ サイド変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合とを有する 化合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物である。
[0010] また、本発明 3は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ 可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、ラタ トン変性及びオキサイド変性された分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有するィ匕 合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物である。
[0011] また、本発明 4は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ 可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、ラタ トン変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合とを有するィ匕 合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物である。
[0012] また、本発明 5は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ 可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、ラタ トン変性及びオキサイド変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽 和結合とを有する化合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物である。
[0013] また、本発明 6は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ 可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有するカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物は、分 子内に 1以上のカルボキシル基と 2以上の重合性不飽和結合とを有する化合物であ るカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物である。
以下に本発明を詳述する。
[0014] 本発明者らは、鋭意検討した結果、カラムスぺーサ用硬化性榭脂として、特定の構 造の分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子 化合物とを併用することにより、カラムスぺーサのパターン形成時の解像性に優れ、
鮮明なパターンのカラムスぺーサを形成することができるとともに、優れた柔軟性と高 い圧縮回復特性とを有するカラムスぺーサを得ることができることを見出し、本発明を 完成するに至った。このような本発明のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用い てなるカラムスぺーサによれば、加熱時の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の 液晶の収縮による「低温発泡」とを同時に抑制可能であり、また、フォトリソグラフの手 法によりカラムスぺーサとなるパターン形成する際に、現像残滓を生ずることなぐシ ヤープな解像性を得ることができる。
[0015] 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 する。
本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂において、上記分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物は、オキサイド変性された分子内に 2以上の重合性不飽和 結合を有する化合物である。
[0016] 上記オキサイド変性された分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物(以 下、本発明 1に係る重合性ィ匕合物ともいう)としては特に限定されないが、例えば、ォ キサイド変性された多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物(以下、本発明 1に係る多官能 (メ タ)アタリレートとも!、う)であることが好適である。このような本発明 1に係る重合性ィ匕 合物を含有する本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、該カラムスべ一 サ用硬化性榭脂組成物を用いてなるカラムスぺーサが圧縮変形力 の回復性に優 れたものとなり、このようなカラムスぺーサを用いて製造した液晶表示素子に加熱時 の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の液晶の収縮による「低温発泡」とを同時に 抑制可能であり、また、フォトリソグラフの手法によりカラムスぺーサとなるパターン形 成する際に、現像残滓を生ずることなぐシャープな解像性を得ることができる。 なお、本明細書において、「オキサイド変性」とは、上記本発明 1に係る重合性化合 物が上記本発明 1に係る多官能 (メタ)アタリレートである場合、(メタ)アタリレートイ匕合 物のアルコール由来部位と (メタ)アタリロイル基との間に、オキサイドの開環体構造 及び Z又は開環重合体構造が導入されることを意味する。また、本明細書において 、(メタ)アタリレートとは、アタリレート又はメタタリレートを意味する。
[0017] 上記オキサイドとしては特に限定されず、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンォ キサイド、 1, 2 ブチレンオキサイド、 2, 3 ブチレンオキサイド、 1, 3 ブチレンォ キサイド、ォキセタン、テトラヒドロフラン、 3—メチルテトラヒドロフラン、スチレンォキサ イド、 aーォレフインオキサイド、ェピクロルヒドリン等が挙げられる。なかでも、ェチレ ンオキサイド、プロピレンオキサイドが好適に用いられる。これらのオキサイドは、単独 で用いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。
[0018] 上記本発明 1に係る多官能 (メタ)アタリレートとしては特に限定されず、例えば、ネオ ペンチルグリコールジ (メタ)アタリレート、 3—メチルー 1, 5 ペンタンジオールジ (メ タ)アタリレート、 2 ブチルー 2 ェチルー 1, 3 プロパンジオールジ (メタ)アタリレ ート、 1, 4 ブタンジオールジアタリレート、 1, 6 へキサンジオールジアタリレート、 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アタリレート、トリメチロールプ 口パンジ (メタ)アタリレート、トリメチロールエタンジ (メタ)アタリレート、ペンタエリスリト ールジ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパンジ (メタ)アタリレート、ジペンタエリ スリトールジ (メタ)アタリレート等の 2官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をオキサイド変性し た化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、トリメチロールェタントリ(メタ) アタリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールテトラ (メタ )アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパ ンテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリス リトールテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ (メタ)アタリレート、ジぺ ンタエリスリトールへキサ (メタ)アタリレート等の 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物 をオキサイド変性した化合物等が挙げられる。なかでも、 3官能以上の (メタ)アタリレ 一トイ匕合物をエチレンオキサイド変性及び Z又はプロピレンオキサイド変性したィ匕合 物は、重合反応の進行が速ぐ露光感度を向上させやすいことから特に好適である。 これらの本発明 1に係る多官能 (メタ)アタリレートは、単独で用いられてもよぐ 2種以 上が併用されてもよい。
[0019] 上記本発明 1に係る多官能 (メタ)アタリレートのオキサイド変性の変性度としては、ベ ースとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、多官能 (メタ) アタリレートイ匕合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好ましい上限は 10ηモ
ルである。 0. 5nモル未満であると、現像時の解像性、溶解性が不充分となることがあ り、 10ηモルを超えると、アルカリ現像液への親和性が高くなり、膨潤による解像性の 低下が起こりやすくなる。より好ましい下限は Inモル、より好ましい上限は 5nモルで ある。
[0020] 上記多官能 (メタ)アタリレート化合物をオキサイド変性して本発明 1に係る多官能 (メ タ)アタリレートを合成する具体的な方法としては特に限定されず、例えば、多価アル コールとオキサイドとを反応させ、オキサイド変性アルコールを合成した後、このォキ サイド変性アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法等が挙げられ る。
[0021] 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 1に係る重合 性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%であり、好ましい上限は 9 0重量%である。 20重量%未満であると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物が充分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを 形成することができないことがあり、 90重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像 液への溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分とな ることがある。より好ましい下限は 40重量%であり、より好ましい上限は 80重量%であ る。
[0022] また、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上記本発明 1に係る重合 性ィ匕合物に加えて、反応性、現像性等を調整するために、オキサイド変性されていな い重合性不飽和結合を有する化合物(以下、単に重合性不飽和結合含有化合物と ¾ 、う)を、製造するカラムスぺーサの柔軟性を損なわな 、範囲で併用してもよ!、。
[0023] 上記重合性不飽和結合含有化合物としては特に限定されず、例えば、 2官能のもの としては、ネオペンチルグリコールジ (メタ)アタリレート、 3—メチル 1, 5 ペンタン ジオールジ (メタ)アタリレート、 2 ブチルー 2 ェチルー 1, 3 プロパンジオールジ (メタ)アタリレート、 1, 4 ブタンジオールジアタリレート、 1, 6 へキサンジオールジ アタリレート、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アタリレート、ジ
エチレングリコール (メタ)アタリレート、トリエチレングリコール (メタ)アタリレート、テトラ エチレングリコール (メタ)アタリレート、へキサエチレングリコール (メタ)アタリレート、ノ ナエチレングリコール (メタ)アタリレート等のポリエチレングリコール (メタ)アタリレート; ジエチレングリコールジ (メタ)アタリレート、トリエチレングリコールジ (メタ)アタリレート 、テトラエチレングリコールジ (メタ)アタリレート、へキサエチレングリコールジ (メタ)ァ タリレート、ノナエチレングリコールジ (メタ)アタリレート等のポリエチレングリコールジ( メタ)アタリレート等が挙げられる。
[0024] また、 3官能以上のものとしては、例えば、トリメチロールェタントリ(メタ)アタリレート、 リレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)ァ タリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペン タ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールへキサ (メタ)アタリレート等の多官能 (メタ )アタリレートイ匕合物等が挙げられる。
[0025] 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が上記重合性不飽和結合含有化合 物を含有する場合、その配合量としては特に限定されないが、上記本発明 1に係る 重合性ィ匕合物との合計量の 40重量%未満であることが好ま 、。 40重量%を超える と、製造するカラムスぺーサの柔軟性が損なわれ、重力不良及び低温発泡の抑制効 果が低下することがある。より好まし 、上限は 30重量%である。
[0026] 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を 含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては特に限定されな 、が、カルボキシル基を 含有するアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物であることが好まし 、。上 記アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物としては、例えば、カルボキシ ル基含有単官能不飽和化合物とエポキシ基のような反応性の官能基を有する単官 能化合物と不飽和二重結合を有する化合物とを共重合した共重合体 (以下、単に共 重合体ともいう)等が挙げられる。また、例えば、ダイセルィ匕学社製「サイクロマー P」 等の巿販のものを用いてもよ 、。
[0027] 上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物としては特に限定されず、例えば、ァ
クリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
[0028] 上記エポキシ基を有する単官能化合物としては特に限定されず、例えば、アクリル酸 グリシジル、メタクリル酸グリシジル、 a—ェチルアクリル酸グリシジル、 a— n—プロピ ルアクリル酸グリシジル、 α—n—ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸 3, 4—ェ ポキシブチル、メタクリル酸 3, 4—エポキシブチル、アクリル酸 6, 7—エポキシへ プチル、メタクリル酸 6, 7—エポキシへプチル、 α ェチルアクリル酸 6, 7—ェ ポキシヘプチル、 ο ビュルベンジルグリシジルエーテル、 m—ビュルベンジルグリシ ジルエーテル、 p—ビュルベンジルグリシジルエーテル、下記一般式(1)で表される 化合物等が挙げられる。なかでも、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸 6, 7—ェポ キシヘプチル、 o ビュルベンジルグリシジルエーテル、 m—ビュルベンジルグリシジ ルエーテル及び p ビニルベンジルグリシジルエーテルは、共重合反応性及び得ら れるカラムスぺーサの強度を高める点力 好ましく用いられる。これらは単独で用いら れてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。
[0029] [化 1]
式(1)中、 Rは、水素原子又は炭素数 1〜5のアルキル基を表し、 nは、 0〜10の整数 である。
また、上記共重合体としては特に限定されず、例えば、メチル (メタ)アタリレート、ェ チル (メタ)アタリレート、プロピル (メタ)アタリレート、 n—ブチル (メタ)アタリレート、 sec —ブチル (メタ)アタリレート、 t—ブチル (メタ)アタリレート等の (メタ)アクリル酸アルキ ルエステル;メチル (メタ)アタリレート、イソプロピル (メタ)アタリレート等の(メタ)アタリ ル酸アルキルエステル;シクロへキシル(メタ)アタリレート、 2—メチルシクロへキシル ( メタ)アタリレート、ジシクロペンタ-ル (メタ)アタリレート、ジシクロペンタ -ルォキシェ チル (メタ)アタリレート、イソポロ-ル (メタ)アタリレート等の (メタ)アクリル酸環状アル
キルエステル;シクロへキシル (メタ)アタリレート、 2—メチルシクロへキシル (メタ)ァク リレート、ジシクロペンタ-ル (メタ)アタリレート、ジシクロペンタォキシェチル (メタ)ァ タリレート、イソポロ-ル (メタ)アタリレート等の(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル ;フエ-ル (メタ)アタリレート、ベンジル (メタ)アタリレート等の (メタ)ァタクリル酸ァリー ルエステル;フエ-ル (メタ)アタリレート、ベンジル (メタ)アタリレート等の(メタ)アクリル 酸ァリールエステル;マレイン酸ジェチル、フマル酸ジェチル、ィタコン酸ジェチル等 のジカルボン酸ジエステル; 2—ヒドロキシェチル(メタ)アタリレート、 2—ヒドロキシプ 口ピル (メタ)アタリレート等のヒドロキシアルキルエステル;スチレン、 OC—メチルスチレ ン、 m—メチルスチレン、 p—メチルスチレン、ビュルトルエン、 p—メトキシスチレン、ァ クリロ-トリル、メタタリ口-トリル、塩化ビュル、塩ィ匕ビユリデン、アクリルアミド、メタタリ ルアミド、酢酸ビニル、 1, 3—ブタジエン、イソプレン、 2, 3—ジメチルー 1, 3—ブタ ジェン等が挙げられる。なかでも、スチレン、 t—ブチル (メタ)アタリレート、ジシクロべ ンタ-ル (メタ)アタリレート、 p—メトキシスチレン、 2—メチルシクロへキシル (メタ)ァク リレート、 1, 3—ブタジエン等が共重合反応性及びアルカリ水溶液に対する溶解性 の点カゝら好適である。これらは単独で用いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい
[0031] 上記共重合体において、カルボキシル基含有単官能不飽和化合物に起因する成分 の比の好ましい下限は 10重量%、好ましい上限は 40重量%である。 10重量%未満 であると、アルカリ可溶性を付与することが困難であり、 40重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際の現 像時の膨潤が著しぐカラムスぺーサパターンの形成が困難となることがある。より好 ましい下限は 15重量%、より好ましい上限は 30重量%である。
[0032] 上記共重合体の重量平均分子量としては特に限定されないが、好ましい下限は 300 0、好ましい上限は 10万である。 3000未満であると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際の現像性が低下することがあ り、 10万を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いてカラム スぺーサを製造する際の解像度が低下することがある。より好ましい下限は 5000、よ り好まし 、上限は 5万である。
[0033] 上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物と不飽和二重結合やエポキシ基のよ うな反応性の官能基を有する単官能化合物とを共重合する方法としては特に限定さ れず、例えば、ラジカル重合開始剤及び必要に応じて分子量調節剤を用いて、塊状 重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の従来公知の方法により重合す る方法が挙げられる。なかでも、溶液重合が好適である。
[0034] 溶液重合法により上記共重合体を製造する場合の溶媒としては、例えば、メタノール 、エタノール、イソプロパノール、グリコール等の脂肪族アルコール類;セロソルブ、ブ チルセ口ソルブ等のセロソルブ類;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトー ル類;酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル アセテート等のエステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類; テトラヒドロフラン等の環状エーテル、シクロへキサノン、メチルェチルケトン、メチルイ ソブチルケトン等のケトン類;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性を 有する有機溶剤等を用いることができる。
[0035] また、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の非水系の分散重合により上記共重合体を 製造する場合の媒体としては、例えば、ベンゼン、トルエン、へキサン、シクロへキサ ン等の液状の炭化水素や、その他の非極性の有機溶剤等を用いることができる。
[0036] 上記共重合体を製造する場合に用いるラジカル重合開始剤としては特に限定されず 、例えば、過酸化物、ァゾ開始剤等の従来公知のラジカル重合開始剤を用いること ができる。
上記ラジカル重合開始剤の使用量としては特に限定されないが、例えば、上記共重 合体の全単量体成分 100重量部に対して好ましい下限は 0. 001重量部、好ましい 上限は 5. 0重量部であり、より好ましい下限は 0. 5重量部、より好ましい上限は 3. 0 重量部である。
[0037] 上記分子量調節剤としては、例えば、 aーメチルスチレンダイマー、メルカブタン系 の連鎖移動剤等を用いることができる。なかでも、炭素数 8以上の長鎖アルキルメル カブタンが、臭気や着色の少なさの点で好ま 、。
[0038] 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし
い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有する。 上記光反応開始剤としては特に限定されず、例えば、ベンゾイン、ベンゾフヱノン、ベ ンジル、チォキサントン及びこれらの誘導体等、従来公知の光反応開始剤が挙げら れる。具体的には、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインェチルエーテル、 ベンゾインイソブチルエーテル、ミヒラーケトン、 (4 (メチルフエ-ルチオ)フエ-ル) フェイルメタノン、 2, 2—ジメトキシ一 1, 2—ジフエニルェタン一 1—オン、 1ーヒドロキ シ シクロへキシル -フエニル一ケトン、 2—ヒドロキシ - 2-メチル 1—フエニル - プロパン一 1—オン、 1— (4— (2 ヒドロキシエトキシ)一フエ-ル) 2 ヒドロキシ一 2 メチル 1 プロパン 1 オン、 2 メチル 1 (4 メチルチオ)フエ-ル) 2 —モルフォリノプロパン一 1—オン、 2—ベンジル一 2—ジメチルァミノ一 1— (4—モル フォリノフエ-ル)一ブタノン一 1、ビス(2, 4, 6 トリメチルベンゾィル)一フエ二ルフォ スフインオキサイド、ビス(2, 6 ジメトキシベンゾィル)一2, 4, 4 トリメチル一ペン チルフォスフィンオキサイド、 2, 4, 6 トリメチルベンゾィルージフエ-ルーフォスフィ ンオキサイド、 2, 4 ジェチルチオキサントン、 2 クロ口チォキサントン等が挙げられ る。
また、例えば、 2- (4 メチルベンジル) 2 (ジメチルァミノ) 1 (4 モルフオリ ノフエ-ル)ブタン— 1—オン、 2— (4—ェチルベンジル) - 2- (ジメチルァミノ)— 1 - (4 モルフォリノフエ-ル)ブタン一 1—オン、 2— (4— i—プロピルベンジル) 2 - (ジメチルァミノ) 1— (4 モルフォリノフエ-ル)ブタン一 1—オン等も好適に用 いられ、これらの市販品としては、例えば、「ィルガキュア 369」、「ィルガキュア 379」( チバスペシャルティケミカルズ社製)等が挙げられる。
更に、例えば、オリゴ [2 ヒドロキシ 2—メチルー 1 [4一(1ーメチルビ-ル)フエ -ル]プロパノン]、 1 [4一(4 ベンゾィルフエ-ルスルファ -ル)フエ-ル ] 2—メ チルー 2—(4 メチルフエ-ルスルフィエル)プロパン 1 オン、 2, 4 ジェチルチ ォキサントン、イソプロピルチォキサントン、ジフエニル一(2, 4, 6 トリメチルベンゾ ィル)フォスフィンオキサイド、 4一べンゾィルー 4,ーメチルジフエ-ルスルファイド、メ チルベンゾィフオルメート、 4—フエ-ルペンゾフエノン、ェチル 4— (ジメチルァミノ )ベンゾェート、ベンジルジメチルケタール、 2—ヒドロキシ一 2—メチル 1—フエ-ル - 1 プロパノン、ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、 2—メチルー 1— [4— (メ チルチオ) フエニル ] 2—モルホリノプロパン 1 オン、メチルー 2—ベンゾィル ベンゾエート、 4—メチルベンゾフエノン、 2, 2,一ビス一(2 クロ口フエニル) -4, 5, 4,, 5,—テトラフエ-ルー 2, H—く 1, 2, >ビイミダゾィル、 (4, 4,—ビス(ジェチル ァミノ)ベンゾフエノン、 2, 2,一ビス(o— 700フエ-ル) 4, 4' , 5, 5,一テトラフエ- ルー 1, 2,—ビイミダゾール等、 1— [9 ェチル—6 ベンゾィル—9. H. —力ルバ ゾールー 3 ィル] オクタン 1 オンォキシムー O アセテート、 1 [9 ェチル —6— (2—メチルベンゾィル)一9. H. —力ルバゾール 3—ィル]—ェタン一 1—ォ ンォキシムー O べンゾエート、 1 [9ーェチルー 6—(2 メチルベンゾィル) 9. H. —力ルバゾール—3—ィル]—ェタン— 1—オンォキシム— O アセテート、 1— [ 9ーェチルー 6—(1, 3, 5 トリメチルベンゾィル)ー 9. H. 一力ルバゾールー 3—ィ ル]—ェタン一 1—オンォキシム一 O ベンゾエート、 1— [9— n—ブチル 6— (2— ェチルベンゾィル)—9. H. —力ルバゾール—3—ィル]—ェタン— 1—オンォキシム —O べンゾエート等が挙げられる。なかでも、 1 [9ーェチルー 6—(2 メチルベ ンゾィル) 9. H. —力ルバゾール—3—ィル]—ェタン— 1—オンォキシム— O ァ セテート等のォキシムエステルイ匕合物が好適に用いられ、このようなォキシムエステ ル化合物の市販品としては、例えば、「ィルガキュア一 OXE02」(チバスペシャルティ ケミカルズ社製)等が挙げられる。
これらの光反応開始剤は単独で用いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。 本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重
量%である。 1重量%未満であると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0041] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 するカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物は、オキサイド変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以 上の重合性不飽和結合とを有する化合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物である。
[0042] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合を有する化合物は、オキサイド変性された分子内に 1以上の水酸基 と 2以上の重合性不飽和結合とを有する化合物である。このようなオキサイド変性され た分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合とを有する化合物(以下、 本発明 2に係る重合性ィ匕合物ともいう)を含有する本発明 2のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物は、該カラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いてなるカラムスぺー サが圧縮変形力もの回復性に優れたものとなり、このようなカラムスぺーサを用いて 製造した液晶表示素子に加熱時の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の液晶の 収縮による「低温発泡」とを同時に抑制可能であり、また、カラムスぺーサの製造に用 いた際にパターン形成時の現像性及び溶解性をより向上させることができ、現像残 滓の発生をより抑制でき、シャープな解像性を得ることができる。
[0043] 上記本発明 2に係る重合性ィ匕合物としては特に限定されないが、例えば、オキサイド 変性された分子内に 1以上の水酸基を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物(以下 、本発明 2に係る多官能 (メタ)アタリレートとも 、う)であることが好適である。
[0044] 上記本発明 2に係る多官能 (メタ)アタリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパ ンジ (メタ)アタリレート、トリメチロールエタンジ (メタ)アタリレート、ペンタエリスリトール ジ (メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパンジ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリト ールジ (メタ)アタリレート等の 2官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をオキサイド変性したィ匕
合物;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)ァ タリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペン タ (メタ)アタリレート等の 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をオキサイド変性した 化合物等が挙げられる。なかでも、 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をォキサイ ド変性した化合物は、重合反応の進行が速ぐ露光感度を向上させやすいことから特 に好適である。これらの本発明 2に係る多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物は、単独で用 いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。
[0045] 上記本発明 2に係る多官能 (メタ)アタリレートのオキサイド変性の変性度としては、ベ ースとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、多官能 (メタ) アタリレートイ匕合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好ましい上限は 10ηモ ルである。 0. 5nモル未満であると、現像時の解像性、溶解性が不充分となることがあ り、 10ηモルを超えると、アルカリ現像液への親和性が高くなり、膨潤による解像性の 低下が起こりやすくなる。より好ましい下限は Inモル、より好ましい上限は 5nモルで ある。
[0046] このような本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂において、上記本発明 2に係る重 合性ィ匕合物は、例えば、 3価以上のアルコールとオキサイドとを反応させ、オキサイド 変性アルコールを合成した後、このオキサイド変性アルコールに対し、水酸基を残存 しながら 2以上の重合性不飽和結合を生成するような比率で (メタ)アクリル酸をエス テルィ匕反応させる方法; 3価以上のアルコールとオキサイドとを反応させ、オキサイド 変性アルコールを合成した後、このオキサイド変性アルコールと (メタ)アクリル酸とを エステル化反応させ、オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有 する化合物を得た後、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を、 2以上の重 合性不飽和結合を残存する様な比率で反応させることにより水酸基を導入する方法 等により好適に得ることができる。
[0047] 上記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物として は特に限定されず、例えば、ペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジトリメチロ ールプロパンテトラ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールへキサ(メタ)アタリレート 等をオキサイド変性した化合物等が挙げられる。
[0048] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物としては特に限定されず、例え ば、モノエタノールァミン、 n—プロパノールァミン、イソプロパノールァミン、ジェタノ ールァミン、ジイソプロパノールァミン等が挙げられる。
[0049] 上記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物に、水 酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反応させて本発明 2に係る重合性ィ匕 合物を製造する場合、いわゆるマイケル付加反応により、上記オキサイド変性した分 子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物の不飽和 2重結合部分に、上記 水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物のァミノ基が付加する。
[0050] 上記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物と、水 酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物とのマイケル付加反応においては、無 溶媒若しくは溶媒で希釈した水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を、上 記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物中に攪 拌しながらゆっくり滴下する方法が好適に用いられる。
[0051] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を希釈する溶媒としては特に限 定されず、例えば、該水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物とは反応せず、 かつ、上記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物 、及び、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物と相溶性があるものが適宜選 択される。好ましくは、沸点が 64〜200°Cの水溶性の溶媒である。
また、上記オキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物 中に滴下する際の溶媒における上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物 の濃度としては特に限定されないが、好ましい下限が 5重量%、好ましい上限が 30 重量%であり、より好ましい下限は 10重量%、より好ましい上限は 20重量%である。
[0052] 上記マイケル付加反応は、常温、無触媒の条件下でも速やかに進行するが、必要に 応じて触媒を用いて行ってもよぐ常温から 80°C程度の温度範囲で加熱して行って ちょい。
上記触媒としては特に限定されず、例えば、アルカリ金属のアルコラート、スズゃチタ ン等の有機金属化合物、金属水酸化物、三級アミン等が挙げられる。
[0053] また、上記マイケル付加反応の反応時間としては特に限定されないが、好ましい下
限は 1時間、好ましい上限は 10時間程度であり、より好ましい下限は 3時間、より好ま LV、上限は 7時間程度である。
[0054] 上記マイケル付加反応に用いる反応溶媒としては特に限定されないが、上記ォキサ イド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物、並びに、水酸基 と 1級又は 2級ァミノ基と反応せず、これら原料を均一に溶解できる水溶性の溶媒で あることが好ましい。
具体的は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソ プロピルアルコール、 tert ブチルアルコール、 N—メチルピロリドン、 ε —力プロラタ タム、エチレングリコーノレ、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 ノレモノェチノレエーテル、エチレングリコーノレモノアセテート、エチレングリコーノレモノメ チルエーテルアセテート、 2- (メトキシメトキシ)エタノール、 2—イソプロポキシェタノ ール、 2—イソペンチルォキシエタノール、 2—ブトキシエタノール、フルフリルアルコ ール、テトラヒドロフルフリルアルコール、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールモノ メチノレエーテノレ、ジエチレングリコーノレモノェチノレエーテノレ、ジエチレングリコーノレモ ノブチノレエーテノレ、トリエチレングリコール、トリエチ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ノレモノメチノレエーテノレ、プロピレングリコーノレモノェチノレエーテノレ 、ジプロピレングリコーノレモノメチノレエーテル、ジプロピレングリコーノレモノェチノレエー テル、グリセリンエーテル類、グリセリンモノアセテート、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ェチルエーテル、テトラヒドロピラン、トリオキサン、 ジォキサン、 1, 2, 6 へキサントリオール、 2—メチルー 2, 4 ペンタンジオール、 2 ーブテン 1, 4ージオール、 2, 3 ブタンジオール、 1, 3 ブタンジオール、 1, 3 プロパンジオール、 1, 2—プロパンジオール、プロパギルアルコール、 Ν, Ν—ジメ チルエタノールァミン、 Ν, Ν ジェチルエタノールァミン、 Ν ェチルモルホリン、乳 酸メチル、乳酸ェチル等が挙げられる。
[0055] また、上記マイケル付加反応にお!、ては、重合禁止剤を用いることが好ま 、。
上記重合禁止剤としては特に限定されず、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキ ノン、 ρ べンゾキノン等のキノン誘導体、 2, 6 ジ tert—ブチルー ρ タレゾール 等のフ ノール誘導体等、従来公知のものが挙げられる。
[0056] 上記本発明 2に係る重合性ィ匕合物の水酸基量としては特に限定されないが、好まし い下限は 5mgKOHZg、好ましい上限は 200mgKOHZgである。 5mgKOHZg未 満であると、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物の現像性等に充分な効 果が得られないことがあり、 200mgKOHZgを超えると、ゲル化等の問題が発生し やすくなる。より好ましい下限は 10mgKOHZg、より好ましい上限は 50mgKOHZ gである。
[0057] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 2に係る重合 性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%であり、好ましい上限は 9 0重量%である。 20重量%未満であると、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物が充分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを 形成することができないことがあり、 90重量%を超えると、本発明 2のカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像 液への溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分とな ることがある。より好ましい下限は 40重量%であり、より好ましい上限は 80重量%であ る。
[0058] また、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した本発明 1のカラム スぺーサ用硬化性樹脂組成物と同様に、上記本発明 2に係る重合性化合物に加え て重合性不飽和結合含有化合物を含有して ヽてもよ ヽ。
[0059] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を 含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物で説明したアルカリ可溶性高分子化合物と同様のものが挙げられる
[0060] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 2のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ
の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
[0061] また、本発明の 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有す る。
上記光反応開始剤としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物で説明した光反応開始剤と同様のものが挙げられる。
[0062] 本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重 量%である。 1重量%未満であると、本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0063] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 するカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性及びオキサイド変性された分子内に 2以上 の重合性不飽和結合を有する化合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物で ある。
[0064] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性及びオキサイド変性された分子内 に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物である。
このようなラタトン変性及びオキサイド変性された分子内に 2以上の重合性不飽和結 合を有する化合物(以下、本発明 3に係る重合性化合物ともいう)を含有する本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、該カラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 を用いてなるカラムスぺーサが圧縮変形からの回復性に優れたものとなり、このような
カラムスぺーサを用いて製造した液晶表示素子に加熱時の液晶膨張による「重力不 良」と、低温時の液晶の収縮による「低温発泡」とを同時に抑制可能であり、また、フ オトリソグラフの手法によりカラムスぺーサとなるパターン形成する際に、現像残滓を 生ずることなぐシャープな解像性を得ることができる。
[0065] 上記本発明 3に係る重合性ィ匕合物としては特に限定されないが、例えば、ラタトン変 性及びオキサイド変性された多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物(以下、本発明 3に係る 多官能 (メタ)アタリレートとも 、う)であることが好適である。
なお、本明細書において、ラタトン変性とは、上記本発明 3に係る重合性ィ匕合物が上 記本発明 3に係る多官能 (メタ)アタリレートである場合、(メタ)アタリレートイ匕合物のァ ルコール由来部位と (メタ)アタリロイル基との間に、ラタトンの開環体又は開環重合体 が導入されることを意味する。
[0066] 上記ラタトンとしては特に限定されないが、力プロラタトンが好適に用いられる。上記 力プロラタトンとしては特に限定されず、例えば、 ε—力プロラタトン、 δ—力プロラクト ン、 Ί—力プロラタトン等が挙げられ、なかでも、 ε—力プロラタトンが好適である。 また、上記力プロラタトン以外のラタトンとしては特に限定されず、例えば、 δ バレロ ラタトン、 γ—ブチ口ラタトン、 γ—バレロラタトン、 13—プロピオラタトン等が挙げられ る。これらのラタトンは、単独で用いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。
[0067] 上記本発明 3に係る多官能 (メタ)アタリレートとしては特に限定されず、例えば、本発 明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において説明した 2官能 (メタ)アタリレー ト化合物や、 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性及びオキサイド変 性した化合物等が挙げられる。なかでも、 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラ タトン変性及びオキサイド変性したィ匕合物は、重合反応の進行が速ぐ露光感度を向 上させやす 、ことから特に好適である。
上記本発明 3に係る多官能 (メタ)アタリレートは、単独で用いられてもよぐ 2種以上 が併用されてもよい。
[0068] 本発明 3に係る多官能 (メタ)アタリレートのラタトン変性の変性度としては、ベースとな る多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を ηとした場合、分子内に 2以上の重合 性不飽和結合を有する化合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5ηモル、好ましい
上限は 5nモルである。 0. 5nモル未満であると、製造するカラムスぺーサの柔軟性が 不充分となることがあり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の露光時の 反応性が低下し、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となることがある。よ り好まし 、下限は Inモル、より好まし!/、上限は 3nモルである。
[0069] また、上記本発明 3に係る多官能 (メタ)アタリレートのオキサイド変性の変性度として は、ベースとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、多官能 ( メタ)アタリレートイ匕合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好ましい上限は 4 nモルである。 0. 5nモル未満であると、現像時の解像性、溶解性が不充分となること があり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の露光時の反応性が低下し 、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となることがある。より好ましい下限 は Inモル、より好ましい上限は 3nモルである。
[0070] 上記多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性及びオキサイド変性して本発明 3 に係る多官能 (メタ)アタリレートを合成する具体的な方法としては特に限定されず、 例えば、多価アルコールとラタトン及びオキサイドとを反応させ、ラタトン変性及びォキ サイド変性アルコールを合成した後、このラタトン変性及びオキサイド変性アルコール と (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法;(メタ)アクリル酸とラタトンとを反応 させ、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成した後、多価アルコールとオキサイドとを反 応させることにより得られるオキサイド変性多価アルコールとエステルイ匕反応させる方 法等が挙げられる。
[0071] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 3に係る重合 性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 3のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%であり、好ましい上限は 9 0重量%である。 20重量%未満であると、本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物が充分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを 形成することができないことがあり、 90重量%を超えると、本発明 3のカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像 液への溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分とな ることがある。より好ましい下限は 40重量%であり、より好ましい上限は 80重量%であ
る。
[0072] また、本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した本発明 1のカラム スぺーサ用硬化性樹脂組成物と同様に、上記本発明 3に係る重合性化合物に加え て、重合性不飽和結合含有ィ匕合物を含有していてもよい。
[0073] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を 含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物で説明したアルカリ可溶性高分子化合物と同様のものが挙げられる
[0074] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 3のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
[0075] また、本発明の 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有す る。
上記光反応開始剤としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物で説明した光反応開始剤と同様のものが挙げられる。
[0076] 本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重 量%である。 1重量%未満であると、本発明 3のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0077] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 するカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の 重合性不飽和結合とを有する化合物であるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物で ある。
[0078] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性された分子内に 1以上の水酸基と 2 以上の重合性不飽和結合とを有する化合物である。
このようなラタトン変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合 とを有する化合物(以下、本発明 4に係る重合性化合物ともいう)を含有する本発明 4 のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、カラムスぺーサの製造に用いたときに、 加熱時の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の液晶の収縮による「低温発泡」とを 同時に抑制可能であり、また、フォトリソグラフの手法によりカラムスぺーサとなるパタ ーン形成する際に、現像残滓を生ずることなぐシャープな解像性を得ることができる
[0079] 上記本発明 4に係る重合性ィ匕合物としては特に限定されないが、例えば、ラタトン変 性された分子内に 1以上の水酸基を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物(以下、 本発明 4に係る多官能 (メタ)アタリレートとも 、う)であることが好適である。
[0080] 上記本発明 4に係る多官能 (メタ)アタリレートとしては特に限定されず、例えば、トリメ チロールプロパンジ(メタ)アタリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アタリレート、ペン タエリスリトールジ (メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパンジ (メタ)アタリレート、ジ ペンタエリスリトールジ (メタ)アタリレート等の 2官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン 変性した化合物;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールトリ(メ タ)アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトール テトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ (メタ)アタリレート等の 3官能以 上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性した化合物等が挙げられる。なかでも、 3 官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性させたィ匕合物は、重合反応の進
行が速ぐ露光感度を向上させやすいことから特に好適である。
これらの本発明 4に係る多官能 (メタ)アタリレートは、単独で用いられてもよぐ 2種以 上が併用されてもよい。
[0081] 上記本発明 4に係る多官能 (メタ)アタリレートのラタトン変性の変性度としては、ベー スとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、分子内に 2以上 の重合性不飽和結合を有する化合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好 ましい上限は 5nモルである。 0. 5nモル未満であると、製造するカラムスぺーサの柔 軟性が不充分となることがあり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の露 光時の反応性が低下し、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となることが ある。より好ましい下限は Inモル、より好ましい上限は 3nモルである。
[0082] このような本発明 4に係る重合性ィ匕合物は、例えば、 3価以上のアルコールとラタトン とを反応させ、ラタトン変性アルコールを合成した後、このラタトン変性アルコールに 対し、水酸基を残存しながら 2以上の重合性不飽和結合を生成するような比率で (メ タ)アクリル酸をエステルイ匕反応させる方法;(メタ)アクリル酸とラタトンとを反応させ、 ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成した後、このラタトン変性 (メタ)アクリル酸を、水酸 基を残存しながら 2以上の重合性不飽和結合を生成するような比率で 3価以上のァ ルコールとエステル化反応させる方法; 3価以上のアルコール及びラタトンに、水酸基 を残存しながら 2以上の重合性不飽和結合を生成するような比率で (メタ)アクリル酸 を加えて一括反応させる方法; 3価以上のアルコールとラタトンとを反応させ、ラタトン 変性アルコールを合成した後、このラタトン変性アルコールと (メタ)アクリル酸とをエス テル化反応させ、ラタトン変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有するィ匕 合物を得た後、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を、 2以上の重合性 不飽和結合を残存するような比率で反応させることにより水酸基を導入する方法等に より好適に得ることができる。
[0083] 上記ラタトン変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物としては 特に限定されず、例えば、ペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリ スリトールへキサ (メタ)アタリレート等をラタトン変性したィ匕合物等が挙げられる。
[0084] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物は、上述した本発明 2に係る重
合性ィ匕合物において説明したものと同様のものが挙げられる。
上記ラタトン変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物に、水酸 基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反応させて本発明 4に係る重合性ィ匕合 物を製造する場合、いわゆるマイケル付加反応により、上記ラタトン変性した分子内 に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物の不飽和 2重結合に、上記水酸基と 1 級又は 2級ァミノ基とを有する化合物のァミノ基が付加する。
上記マイケル付加反応の方法、条件等については、本発明 2に係る重合性ィ匕合物に ぉ 、て説明したマイケル付加反応と同様の方法、条件が挙げられる。
[0085] 上記本発明 4に係る重合性ィ匕合物の水酸基量としては特に限定されないが、好まし い下限は 5mgKOHZg、好ましい上限は 200mgKOHZgである。 5mgKOHZg未 満であると、本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物の現像性等に充分な効 果が得られないことがあり、 200mgKOHZgを超えると、ゲル化等の問題が発生し やすくなる。より好ましい下限は 10mgKOHZg、より好ましい上限は 50mgKOHZ gである。
[0086] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 4に係る重合 性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 4のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%であり、好ましい上限は 9 0重量%である。 20重量%未満であると、本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物が充分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを 形成することができないことがあり、 90重量%を超えると、本発明 4のカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像 液への溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分とな ることがある。より好ましい下限は 40重量%であり、より好ましい上限は 80重量%であ る。
[0087] また、本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した本発明 1のカラム スぺーサ用硬化性樹脂組成物と同様に、上記本発明 4に係る重合性化合物に加え て、重合性不飽和結合含有ィ匕合物を含有していてもよい。
[0088] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を
含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物で説明したアルカリ可溶性高分子化合物と同様のものが挙げられる
[0089] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 4のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
[0090] また、本発明の 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有す る。
上記光反応開始剤としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物で説明した光反応開始剤と同様のものが挙げられる。
[0091] 本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重 量%である。 1重量%未満であると、本発明 4のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0092] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 するカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物であって、前記分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性及びオキサイド変性された分子内に 1以上 の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合とを有する化合物であるカラムスぺーサ用硬
化性榭脂組成物である。
[0093] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合を有する化合物は、ラタトン変性及びオキサイド変性された分子内 に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合とを有する化合物である。
このようなラタトン変性及びオキサイド変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の 重合性不飽和結合とを有する化合物(以下、本発明 5に係る重合性化合物ともいう) を含有する本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、カラムスぺーサの製 造に用いたときに、加熱時の液晶膨張による「重力不良」と、低温時の液晶の収縮に よる「低温発泡」とを同時により好適に抑制可能であり、また、フォトリソグラフの手法 によりカラムスぺーサとなるパターン形成する際に、現像残滓を生ずることなぐよりシ ヤープな解像性を得ることができる。
[0094] 上記本発明 5に係る重合性ィ匕合物としては特に限定されないが、例えば、ラタトン変 性及びオキサイド変性された分子内に 1以上の水酸基と 2以上の重合性不飽和結合 とを有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物(以下、本発明 5に係る多官能 (メタ)アタリ レートとも 、う)であることが好適である。
[0095] 上記本発明 5に係る多官能 (メタ)アタリレートとしては特に限定されず、例えば、トリメ チロールプロパンジ(メタ)アタリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アタリレート、ペン タエリスリトールジ (メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパンジ (メタ)アタリレート、ジ ペンタエリスリトールジ (メタ)アタリレート等の 2官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン 変性及びオキサイド変性したィ匕合物;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペン タエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、 ジペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)ァ タリレート等の 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性及びオキサイド変 性した化合物等が挙げられる。なかでも、 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物をラ タトン変性及びオキサイド変性させた化合物は、重合反応の進行が速ぐ露光感度を 向上させやすいことから特に好適である。
これらの本発明 5に係る多官能 (メタ)アタリレートは、単独で用いられてもよぐ 2種以 上が併用されてもよい。
[0096] 上記本発明 5に係る多官能 (メタ)アタリレートのラタトン変性の変性度としては、ベー スとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、分子内に 2以上 の重合性不飽和結合を有する化合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好 ましい上限は 5nモルである。 0. 5nモル未満であると、製造するカラムスぺーサの柔 軟性が不充分となることがあり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の露 光時の反応性が低下し、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となることが ある。より好ましい下限は Inモル、より好ましい上限は 3nモルである。
[0097] また、上記本発明 5に係る多官能 (メタ)アタリレートのオキサイド変性の変性度として は、ベースとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、多官能( メタ)アタリレートイ匕合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好ましい上限は 4 nモルである。 0. 5nモル未満であると、現像時の解像性、溶解性が不充分となること があり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の露光時の反応性が低下し 、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となることがある。より好ましい下限 は Inモル、より好ましい上限は 3nモルである。
[0098] このような本発明 5に係る重合性ィ匕合物は、例えば、 3価以上のアルコールと、ラクト ン及びオキサイドとを反応させ、ラタトン変性及びオキサイド変性アルコールを合成し た後、このラタトン変性及びオキサイド変性アルコールに対し、水酸基を残存しながら 2以上の重合性不飽和結合を生成するような比率で (メタ)アクリル酸をエステル化反 応させる方法;(メタ)アクリル酸とラタトンとを反応させ、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を 合成した後、 3価以上のアルコールとオキサイドとを反応させることにより得られるォキ サイド変性アルコールと、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸とを、水酸基を残存しながら 2 以上の重合性不飽和結合を生成するような比率でエステル化反応させる方法; 3価 以上のアルコールと、ラタトン及びオキサイドとを反応させ、ラタトン変性及びォキサイ ド変性アルコールを合成した後、このラタトン変性及びオキサイド変性アルコールに( メタ)アクリル酸をエステルイ匕反応した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する 化合物に、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反応させる方法;(メタ) アクリル酸とラタトンとを反応させ、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成した後、 3価以 上のアルコールとオキサイドとを反応させることにより得られるオキサイド変性アルコー
ルと、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応した分子内に 3以上の重合性 不飽和結合を有する化合物に、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反 応させる方法等により好適に得ることができる。
[0099] 上記ラタトン変性及びオキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有 する化合物としては特に限定されず、例えば、ペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリ レート、ジペンタエリスリトールへキサ (メタ)アタリレート等をラタトン変性及びォキサイ ド変性したィ匕合物等が挙げられる。
[0100] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物は、上述した本発明 2に係る重 合性ィ匕合物において説明したものと同様のものが挙げられる。
上記ラタトン変性及びオキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有 する化合物に、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反応させて本発明 5に係る重合性ィ匕合物を製造する場合、いわゆるマイケル付加反応により、上記ラタ トン変性及びオキサイド変性した分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合 物の不飽和 2重結合に、上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物のァミノ 基が付加する。
上記マイケル付加反応の方法、条件等については、本発明 2に係る重合性ィ匕合物に ぉ 、て説明したマイケル付加反応と同様の方法、条件が挙げられる。
[0101] 上記本発明 5に係る重合性ィ匕合物の水酸基量としては特に限定されないが、好まし い下限は 5mgKOHZg、好ましい上限は 200mgKOHZgである。 5mgKOHZg未 満であると、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物の現像性等に充分な効 果が得られないことがあり、 200mgKOHZgを超えると、ゲル化等の問題が発生し やすくなる。より好ましい下限は 10mgKOHZg、より好ましい上限は 50mgKOHZ gである。
[0102] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 5に係る重合 性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%であり、好ましい上限は 9 0重量%である。 20重量%未満であると、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂 組成物が充分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを
形成することができないことがあり、 90重量%を超えると、本発明 5のカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像 液への溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分とな ることがある。より好ましい下限は 40重量%であり、より好ましい上限は 80重量%であ る。
[0103] また、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した本発明 1のカラム スぺーサ用硬化性樹脂組成物と同様に、上記本発明 5に係る重合性化合物に加え て、重合性不飽和結合含有ィ匕合物を含有していてもよい。
[0104] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を 含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物で説明したアルカリ可溶性高分子化合物と同様のものが挙げられる
[0105] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 5のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
[0106] また、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有する 上記光反応開始剤としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物で説明した光反応開始剤と同様のものが挙げられる。
[0107] 本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重
量%である。 1重量%未満であると、本発明 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0108] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、分子内に 2以上の重合性不飽 和結合を有する化合物と、アルカリ可溶性高分子化合物と、光反応開始剤とを含有 する。
本発明の硬化性榭脂組成物において、上記分子内に 2以上の重合性不飽和結合を 有する化合物は、分子内に 1以上のカルボキシル基と 2以上の重合性不飽和結合を 有する(以下、本発明 6に係る重合性ィ匕合物ともいう)。
[0109] 上記本発明 6に係る重合性ィ匕合物としては特に限定されないが、例えば、 3官能以 上の(メタ)アタリレート化合物の(メタ)アクリル基の一部に、カルボキシル基を有する 化合物を付加反応させることによりカルボン酸を導入した (メタ)アタリレートイ匕合物( 以下、カルボキシル基を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物とも 、う)であることが 好ま 、。このようなカルボキシル基を有する多官能 (メタ)アタリレート化合物を含有 することで、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、フォトリソグラフの手 法によるパターン形成時の露光感度を得るために必要な速やかな重合反応性と、現 像時の解像性を得るために必要なアルカリ現像液との親和性に優れたものとなる。
[0110] 分子内に 1以上のカルボキシル基と 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物への カルボキシル基変性量としては、アルカリ現像液に速やかに溶解するものであれば 特に限定されないが、酸価の好ましい下限は 5mgKOHZg、好ましい上限は 80mg KOHZgであり、より好ましい下限は 10mgKOHZg、より好ましい上限は 50mgKO HZgである。
[0111] 上記 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物としては特に限定されず、例えば、トリメチ ロールプロパントリ(メタ)アタリレート、トリメチロールェタントリ(メタ)アタリレート、ペン タエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジ
リレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールテトラ (メ
タ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトー ルへキサ (メタ)アタリレート等が挙げられる。なかでも、ペンタエリスリトールトリ(メタ) アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールトリ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、或いは、ジペンタ エリスリトールペンタ (メタ)アタリレートが好適に用いられる。
また、 3官能以上のウレタン (メタ)アタリレート、エポキシ (メタ)アタリレート、ポリエステ ル (メタ)アタリレートも好適である。このようなウレタン (メタ)アタリレート、エポキシ (メタ )アタリレートとしては、例えば、 UA— 306H、 UA— 306T、 UA— 3061 (以上、共栄 社ィ匕学社製;)、 ΕΒ9260, EB8210, EB1290, EB1290K, EB5129, ΕΒ810、 Ε B450、 EB830、 EB870、 EB1870 (以上ダイセル'サイテック社製)、 Μ— 1960、 Μ— 7100、 Μ— 8030、 Μ— 8060、 Μ— 8100、 Μ— 8530、 Μ— 8560、 Μ— 905 0 (以上、東亞合成社製)等が挙げられる。
これらの 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物は、単独で用いられてもよぐ 2種以上 が併用されてもよい。
[0112] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記本発明 6に係る重合 性ィ匕合物が上記カルボキシル基を有する (メタ)アタリレートイ匕合物である場合、重合 反応の進行が速ぐ露光感度を向上させやすいことから、分子内の (メタ)アクリル基 の数の好ましい下限は 3である。また、上記カルボキシル基を有する多官能 (メタ)ァ クリレートイ匕合物は、分子内のカルボキシル基の好ましい上限は 2である。 3以上であ ると、現像液への溶解性'膨潤性が高くなり、例えば、本発明の硬化性榭脂組成物を カラムスぺーサ用途に用いた際に現像パターンの剥離や、膨潤性による解像度の低 下が起こりやすくなる。
[0113] 上記カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されず、例えば、チォサリチル 酸、メルカプト酢酸、メルカプトコハク酸、 3—メルカプトプロピオン酸等のカルボキシ ル基とチオール基とを有する化合物が挙げられる。
[0114] 上記カルボキシル基を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物を得る方法としては特 に限定されず、例えば、上述した 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物の (メタ)アタリ ル基に、チォサリチル酸等のチオール基とカルボキシル基とを有する化合物を、ェン
ーチオール反応により付加する方法等が挙げられる。
[0115] また、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上述の本発明 6に 係る重合性ィ匕合物は、ラタトン変性及び Z又はオキサイド変性されたカルボキシル基 を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物であることが好まし 、。本発明 6のカラムスぺ ーサ用硬化性榭脂組成物を硬化させた硬化物の柔軟性が優れたものとなり、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物をカラムスぺーサ用途に用いた場合、優れ た柔軟性と高い圧縮回復特性とを有するカラムスぺーサを好適に得ることができるか らである。
[0116] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上述の本発明 6に係る重 合性化合物が、ラタトン変性されたカルボキシル基を有する多官能 (メタ)アタリレート 化合物である場合、該多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物としては特に限定されず、例 えば、上述した 3官能以上の (メタ)アタリレートイ匕合物等が挙げられる。なかでも、力 プロラタトン変性したペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパ ントリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリ トールテトラ (メタ)アタリレート、或いは、ジペンタエリスリトールペンタ (メタ)アタリレー トに、カルボキシル基を有する化合物を付加させたィ匕合物が好適に用いられる。
[0117] 上記ラタトン変性された多官能 (メタ)アタリレートのラタトン変性の変性度としては、ベ ースとなる多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、分子内に 2以 上の重合性不飽和結合を有する化合物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、 好ましい上限は 5nモルである。 0. 5nモル未満であると、製造するカラムスぺーサの 柔軟性が不充分となることがあり、 5nモルを超えると、カラムスぺーサを製造する際の 露光時の反応性が低下し、製造するカラムスぺーサのパターユングが困難となること がある。より好ましい下限は Inモル、より好ましい上限は 3nモルである。
[0118] 上記多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をラタトン変性する具体的な方法としては特に限 定されず、例えば、多価アルコールとラタトンとを反応させ、ラタトン変性アルコールを 合成した後、(メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法;(メタ)アクリル酸とラクト ンとを反応させ、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成した後、アルコールとエステルイ匕 反応させる方法;(メタ)アクリル酸、力プロラタトン、並びに、多価アルコールを一括反
応させる方法等が挙げられる。
[0119] また、上記本発明 6に係るカラムスぺーサ用重合性ィ匕合物力 オキサイド変性された カルボキシル基を有する多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物である場合、該多官能 (メタ )アタリレートイ匕合物としては特に限定されず、例えば、上述した 3官能以上の (メタ) アタリレートイ匕合物等が挙げられる。なかでも、オキサイド変性したペンタエリスリトー ルトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリス リトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、或いは、 ジペンタエリスリトールペンタ (メタ)アタリレートに、カルボキシル基を有する化合物を 付加させたィ匕合物が好適に用いられる。
[0120] 上記多官能 (メタ)アタリレートのオキサイド変性の変性度としては、ベースとなる多官 能 (メタ)アタリレートイ匕合物の官能基数を nとした場合、多官能 (メタ)アタリレートイ匕合 物 1モルに対して好ましい下限は 0. 5nモル、好ましい上限は 15ηモルである。 0. 5η モル未満であると、製造するカラムスぺーサの柔軟性が不充分となることがあり、 15η モルを超えると、アルカリ現像液への親和性が高くなり、膨潤による解像性の低下が 起こりやすくなる。より好ましい下限は 3ηモル、より好ましい上限は 10ηモルである。
[0121] 上記多官能 (メタ)アタリレートイ匕合物をオキサイド変性する具体的な方法としては特 に限定されず、例えば、多価アルコールとオキサイドとを反応させ、オキサイド変性ァ ルコールを合成した後、このオキサイド変性アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステ ル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸とオキサイドとを反応させ、オキサイド変性 (メタ )アクリル酸を合成した後、アルコールとエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸 、オキサイド及び多価アルコールを一括反応させる方法等が挙げられる。
[0122] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上述の本発明 6に係る重 合性ィ匕合物は、更に分子内に 1以上の水酸基を有してもよい。このような本発明 6に 係る重合性化合物を含有する本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、力 ラムスぺーサ用途に用いた場合、パターン形成時の現像性及び溶解性をより向上さ せることができ、現像残滓の発生をより抑制でき、シャープな解像性を得ることができ る。
[0123] このような分子内に水酸基を有する本発明に係る重合性化合物は、例えば、上記 (メ
タ)アタリレート化合物を製造する際に、多価アルコールと反応させる (メタ)アクリル酸 の配合比率及び Z又は反応比率を調整することにより得ることができる。
[0124] また、上記分子内に水酸基を有する本発明 6に係る重合性ィ匕合物は、分子内に 2以 上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物に、カルボキシル基を 2つ以上有 するカルボン酸化合物及び Z又は酸無水物が付加反応されてなるものであってもよ い。
上記分子内 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物としては特に限定 されず、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパント リ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトー ルテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アタリレート、並びに、こ れらのラタトン変性及び Z又はオキサイド変性体等が挙げられる。
[0125] このような分子内 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物を得る方法 としては特に限定されず、例えば、(メタ)アタリレートイ匕合物(又は (メタ)アタリレート 化合物をオキサイド変性した化合物)と多価アルコ一ルとを反応させる方法;分子内 に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物、又は、これらのラタトン変性及び Z若 しくはオキサイド変性体に、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を反応さ せる方法;オキサイド変性した多価アルコールと (メタ)アタリレート化合物とを反応さ せる方法が挙げられる。
[0126] 上記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物としては特に限定されず、 例えば、ペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールへキサ (メ タ)アタリレート等が挙げられる。
[0127] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物としては特に限定されず、例え ば、モノエタノールァミン、 n—プロパノールァミン、イソプロパノールァミン、ジェタノ ールァミン、ジイソプロパノールァミン等が挙げられる。
[0128] 上記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物等に、水酸基と 1級又は 2 級ァミノ基とを有する化合物を反応させる場合、いわゆるマイケル付加反応により、上 記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物の不飽和 2重結合部分に、 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物のァミノ基が付加する。
[0129] 上記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物等と、水酸基と 1級又は 2 級ァミノ基とを有する化合物とのマイケル付加反応においては、無溶媒若しくは溶媒 で希釈した水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を、上記分子内に 3以上 の重合性不飽和結合を有する化合物中に攪拌しながらゆっくり滴下する方法が好適 に用いられる。
[0130] 上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物を希釈する溶媒としては特に限 定されず、例えば、該水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物とは反応せず、 かつ、上記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物等、及び、水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物と相溶性があるものが適宜選択される。好まし くは、沸点が 64〜200°Cの水溶性の溶媒である。
また、上記上記分子内に 3以上の重合性不飽和結合を有する化合物等中に滴下す る際の溶媒における上記水酸基と 1級又は 2級ァミノ基とを有する化合物の濃度とし ては特に限定されないが、好ましい下限が 5重量%、好ましい上限が 30重量%であ り、より好ましい下限は 10重量%、より好ましい上限は 20重量%である。
[0131] 上記マイケル付加反応は、常温、無触媒の条件下でも速やかに進行するが、必要に 応じて触媒を用いて行ってもよぐ常温から 80°C程度の温度範囲で加熱して行って ちょい。
上記触媒としては特に限定されず、例えば、アルカリ金属のアルコラート、スズゃチタ ン等の有機金属化合物、金属水酸化物、三級アミン等が挙げられる。
[0132] また、上記マイケル付加反応の反応時間としては特に限定されないが、好ましい下 限は 1時間、好ましい上限は 10時間程度であり、より好ましい下限は 3時間、より好ま
LV、上限は 7時間程度である。
[0133] 上記マイケル付加反応に用いる反応溶媒としては、上述した本発明 2のカラムスぺー サ用硬化性榭脂組成物において説明した反応溶媒と同様のものが挙げられる。
[0134] また、上記マイケル付加反応にお!、ては、重合禁止剤を用いることが好ましぐ該重 合禁止剤としては、上述した本発明 2のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物におい て説明した重合禁止剤と同様のものが挙げられる。
[0135] カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸化合物としては、例えば、シユウ酸、マレ
イン酸、コハク酸、酒石酸、ィタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒ ドロフタル酸、ェチルテトラヒドロフタル酸、へキサヒドロフタル酸、メチルへキサヒドロ フタル酸、ェチルへキサヒドロフタル酸、クロレンド酸等のジカルボン酸化合物、トリメ リット酸等のトリカルボン酸ィ匕合物が挙げられる。好ましくは、ジカルボン酸ィ匕合物ゃト リカルボン酸ィ匕合物が用いられる。
[0136] 上記酸無水物としては特に限定されず、例えば、例えば、無水シユウ酸、無水マレイ ン酸、無水コハク酸、無水酒石酸、無水ィタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フ タル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ェチルテトラヒドロ無水フタル酸、へキサヒド 口無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、ェチルへキサヒドロ無水フタル酸 、無水クロレンド酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフエノンテトラカルボ ン酸無水物、ビフ ニルテトラカルボン酸無水物等の無水カルボン酸化合物が挙げ られる。
[0137] これらのカルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸化合物及び Z又は酸無水物は 、上述した分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物の水酸基 に付加反応され、分子内にカルボキシル基を有する本発明に係る重合性化合物が 得られる。
[0138] 上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィヒ合物を上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物の水酸基に付加反応させる反応は、例 えば、常法の脱水エステル化反応が挙げられる。
具体的には、攪拌機、温度計及び水分離器を備えた反応器に上記分子内に 2以上 の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物、カルボキシル基を 2つ以上有する カルボン酸化合物と溶媒を仕込み、酸性触媒の存在下、加熱する。反応の進行に伴 い生成する水は系外に留去する。反応終了後、反応液を水洗し、水層を分離後、減 圧下で溶媒を留去する方法が挙げられる。
[0139] 上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィヒ合物を上記分子内に 2以上の重 合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物の水酸基に付加するエステル化反応に おける溶媒としては、水の留出を容易にし、カルボキシル基を 2つ以上有するカルボ ン酸化合物、及び、分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物
、及び、酸性触媒と反応しないものであれば特に限定されないが、生成する水と共沸 混合物を形成する n キサン、 n—ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トル ェン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロへキサン等の脂環式炭化水素が好適で ある。
[0140] また、上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィ匕合物と分子内に 2以上の 重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物とのエステル化反応における酸性触 媒としては、無機酸又は有機酸のいずれでもよぐ上記無機酸の具体例としては、例 えば、塩酸、硫酸及び燐酸等が挙げられる。また、上記有機酸の具体例としては、例 えば、 p—トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びメタンスルホン酸等が挙げら れる。なかでも、 p—トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸は、腐食性が低いため 特に好ましい。上記酸性触媒の添加量としては、反応液の全量に対して好ましい下 限が 0. 5重量%、好ましい上限が 5重量%である。
[0141] また、上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィ匕合物と分子内 2以上の重 合性不飽和結合と、分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物 とのエステルイ匕反応の反応温度としては、好ましい下限は 70°C、好ましい上限は 15 0°Cである。この範囲内の温度で加熱することにより、容易に脱水エステル化反応を 行うことができる。より好ましい下限は 80°C、より好ましい上限は 120°Cである。
[0142] 更に、上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィ匕合物と分子内に 2以上の 重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物とのエステル化反応では、重合禁止剤 を添加して反応を行うことが好ましい。上記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキ ノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フエノチアジン、 p—べンゾキノン、 2, 5—ジ ヒドロキシ— p—ベンゾキノン、 4— t—ブチルカテコール、銅塩等が挙げられる。その 使用量としては、通常、反応液の全量に対して好ましい下限は 0. 01重量%、好まし い上限は 1重量%である。
[0143] 上記酸無水物を分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物の 水酸基に付加反応させる反応は一般的なエステル化反応であり、反応温度の好まし い下限は 60°C、好ましい上限は 150°Cであり、反応時間の好ましい下限は 1時間、 好まし 、上限は 12時間である。
また、上記酸無水物を分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合 物の水酸基に付加反応させる際には、触媒としてトリェチルァミン等の三級ァミン、ト リエチルベンジルアンモ -ゥムクロライド等の 4級アンモ-ゥム塩、 2—ェチルー 4ーメ チルイミダゾール化合物、トリフエ-ルホスフィン等のリンィ匕合物等を使用してもよ 、。 また、重合禁止剤として、例えば、ノ、イドロキノン、メチルハイドロキノン、 p—ベンゾキ ノン等のキノン誘導体、 2, 6—ジ— tert—ブチル—p—タレゾール等のフエノール誘 導体等、従来公知のものを添加してもよい。
[0144] 更に、上記酸無水物を分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有する化 合物の水酸基に付加反応させる反応は、無溶媒で行ってもよいが、必要に応じて溶 媒中で行ってもよい。反応に使用できる溶媒としては、反応を阻害するものでなけれ ば特に限定されず、例えば、メチルェチルケトン、シクロへキサノン等のケトン類;トル ェン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセ 口ソルブ、ブチルセ口ソルブ等のセロソルブ類;カルビトール、メチルカルビトール、ブ チルカルビトール等のカルビトール類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジェ チレングリコールジェチルエーテル等のグリコールエーテル類;酢酸ェチル、酢酸ブ チル、セロソルブアセテート、ブチルセ口ソルブアセテート、カルビトールアセテート、 ブチノレカルビトーノレアセテート、プロピレングリコーノレモノメチノレエーテノレアセテート、 ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類;オクタン、 デカン等の脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルべ ントナフサ等の石油系溶剤等が挙げられる。
[0145] 本発明 6の重合性ィ匕合物は、分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有し 、ラタトン変性及び Z又はオキサイド変性されたィ匕合物に、カルボキシル基を 2っ以 上有するカルボン酸化合物及び Z又は酸無水物が付加反応されてなるものであるこ とが好ましい。
上記分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有し、ラタトン変性及び Z又 はオキサイド変性されたィ匕合物としては特に限定されず、例えば、ペンタエリスリトー ルトリ(メタ)アタリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリス リトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールテトラ (メタ)アタリレート、ジペンタ
エリスリトールペンタ (メタ)アタリレート等のラタトン変性及び z又はオキサイド変性体 等が挙げられる。
[0146] 上記分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有し、ラタトン変性及び Z又 はオキサイド変性されたィ匕合物を合成する方法としては、例えば、多価アルコールと ラタトンとを反応させ、ラタトン変性多価アルコールを合成した後、このラタトン変性多 価アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法(1); (メタ)アクリル酸 とラタトンとを反応させ、ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成した後、このラタトン変性( メタ)アクリル酸とアルコールとをエステルイ匕反応させる方法(2); (メタ)アクリル酸、ラ タトン及び多価アルコールを一括反応させる方法(3)等が挙げられる。
[0147] 上記方法(1)において、多価アルコールとラタトンとを反応させ、ラタトン変性多価ァ ルコールを合成する方法としては、例えば、攪拌機、温度計及び冷却器を備えた反 応器に多価アルコールと上記ラタトンを仕込み、酸性触媒の存在下、加熱、反応させ る方法が挙げられる。
上記ラタトン変性多価アルコールを合成する際に用いる酸性触媒としては、例えば、 塩化第一スズ、ォクチル酸第一スズ、ジブチルスズジラウレート等が好適に用いられ る。また、その使用量としては、反応液の全量に対し、好ましい下限が 0. 005重量% 、好ましい上限が 0. 5重量%である。
上記ラタトン変性多価アルコールを合成する際の反応条件としては、反応温度の好 ましい下限は 80°C、好ましい上限は 200°Cであり、反応時間の好ましい下限は 1時 間、好ましい上限は 20時間である。
[0148] 上記多価アルコールとしては特に限定されないが、例えば、ペンタエリスリトール、ジ ペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、テトラペンタエリスリトール、トリメチロー ルェタン、ジトリメチロールェタン、トリメチロールプロパン、及び、ジトリメチロールプロ パン力 なる群より選択される少なくとも 1種の 3価以上の多価アルコールィ匕合物が好 適に用いられる。
[0149] 上記ラタトンとしては特に限定されず、例えば、 ε一力プロラタトン、 δ一力プロラクト ン、 Ί—力プロラタトン等が挙げられ、なかでも、 ε—力プロラタトンが好適である。
[0150] 上記ラタトン変性多価アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法と
しては、例えば、常法の脱水エステル化反応が挙げられる。
具体的には、攪拌機、温度計及び水分離器を備えた反応器にラタトン変性多価アル コール、(メタ)アクリル酸及び溶媒を仕込み、酸性触媒の存在下、加熱する。反応の 進行に伴い生成する水は系外に留去する。反応終了後、反応液を水洗し、水層を分 離後、減圧下で溶媒を留去する方法が挙げられる。
[0151] 上記エステルイ匕反応における溶媒としては、水の流出を容易にし、ラタトン変性多価 アルコール、(メタ)アクリル酸及び酸性触媒と反応しな 、ものであれば特に限定され ないが、生成する水と共沸混合物を形成する n キサン、 n ヘプタン等の脂肪族 炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロへキサン等の 脂環式炭化水素が好適である。
[0152] また、上記酸性触媒としては、無機酸又は有機酸のいずれでもよぐ上記無機酸の 具体例としては、例えば、塩酸、硫酸及び燐酸等が挙げられる。また、上記有機酸の 具体例としては、例えば、 p—トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びメタンス ルホン酸等が挙げられる。なかでも、 p—トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸は、 腐食性が低いため特に好ましい。上記酸性触媒の添加量としては、反応液の全量に 対して好ましい下限が 0. 5重量%、好ましい上限が 5重量%である。
[0153] また、上記エステル化反応の反応温度としては、好ま 、下限は 70°C、好ま ヽ上 限は 150°Cである。この範囲内の温度で加熱することにより、容易に脱水エステルイ匕 反応を行うことができる。より好ましい下限は 80°C、より好ましい上限は 120°Cである
[0154] 更に、上記 (メタ)アクリル酸には既に重合禁止剤が添加されているのが普通であるが 、上記エステルイ匕反応においては、改めて重合禁止剤を添加して反応を行うことが 好ましい。上記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチ ルエーテル、フエノチアジン、 p べンゾキノン、 2, 5 ジヒドロキシ p べンゾキノ ン、 4 t—プチルカテコール、銅塩等が挙げられる。その使用量としては、通常、反 応液の全量に対して好ましい下限は 0. 01重量%、好ましい上限は 1重量%である。
[0155] 上記方法(2)にお 、て、(メタ)アクリル酸とラタトンとを反応させ、ラタトン変性 (メタ)ァ クリル酸を合成する方法としては、具体的には、例えば、攪拌機、温度計及び還流冷
却器を備えた反応器に (メタ)アクリル酸、ラタトンを仕込み、酸性触媒の存在下、カロ 熱する。反応終了後、反応液を中和、吸着等の処理により、触媒を除去し、また、必 要に応じて、水洗、蒸留等の操作を行う方法が挙げられる。
[0156] 上記ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成する際に使用する酸性触媒としては、無機 酸又は有機酸のいずれでもよぐ具体的には、上述した方法(1)のエステルィヒ反応 における酸性触媒と同様のものが挙げられ、その添加量としては、反応液の全量に 対して好ましい下限が 0. 5重量%、好ましい上限が 5重量%であり、より好ましい下 限は 0. 8重量%、より好ましい上限は 3重量%である。
[0157] また、上記ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成する際の反応温度としては、反応時間 の短縮と重合防止の点から、好ましい下限が 60°C、好ましい上限が 120°Cであり、よ り好まし 、下限は 70°C、より好まし!/、上限は 100°Cである。
[0158] 上記ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成する際には、反応中の温度コントロールを容 易にするため溶媒を使用することが好ましい。使用しうる溶媒としては、例えば、(メタ )アクリル酸、ラタトン及び酸性触媒と反応しな ヽものであれば特に限定されな ヽが、 ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が好ましい。
[0159] また、上記 (メタ)アクリル酸には既に重合禁止剤が添加されているのが普通であるが 、上記ラタトン変性 (メタ)アクリル酸を合成する際には、改めて重合禁止剤を添加して 反応を行うことが好ましい。上記重合禁止剤としては、例えば、上述した方法(1)のェ ステルイ匕反応における重合禁止剤と同様のものが挙げられ、その添加量としては、通 常、反応液の全量に対して好ましい下限は 0. 01重量%、好ましい上限は 1重量% である。
[0160] また、上記ラタトン変性 (メタ)アクリル酸とアルコールとをエステルイ匕反応させる方法と しては、例えば、常法の脱水エステル化反応が挙げられる。
具体的には、攪拌機、温度計及び水分離器を備えた反応器にラタトン変性 (メタ)ァク リル酸、多価アルコール及び溶媒を仕込み、酸性触媒の存在下、加熱する。反応の 進行に伴い生成する水は系外に留去する。反応終了後、反応液を水洗し、水層を分 離後、減圧下で溶媒を留去する方法が挙げられる。
上記方法(2)のエステルイ匕反応における (メタ)アタリレート分子内の水酸基は、多価
アルコールに対するラタトン変性 (メタ)アクリル酸の仕込みモル比及び反応率を調整 すること〖こより得ることができる。
[0161] 上記方法(2)のエステルイ匕反応において、上記多価アルコールに対するラタトン変 性 (メタ)アクリル酸のモル比としては、好ましい下限は 0. 6、好ましい上限は 1. 2であ り、より好ましい下限は 0. 7、より好ましい上限は 1. 0である。
[0162] 上記方法(2)のエステルイ匕反応における溶媒としては、水の留出を容易にし、ラクト ン変性 (メタ)アクリル酸、多価アルコール及び酸性触媒と反応しな!、ものであれば特 に限定されないが、生成する水と共沸混合物を形成するベンゼン、トルエン、キシレ ン等の芳香族炭化水素が好まし 、。
[0163] 上記方法(2)のエステルイ匕反応における酸性触媒としては、 p—トルエンスルホン酸 等の有機スルホン酸好適である。上記酸性触媒の添加量としては、反応後の全量に 対して好ましい下限は 0. 5重量%、好ましい上限は 5重量%である。
[0164] 更に、上記方法(2)のエステル化反応の反応温度としては、好ましい下限は 70°C、 好ましい上限は 150°Cである。この範囲内の温度で加熱することにより、容易に脱水 エステルイ匕反応を行うことができる。より好ましい下限は 80°C、より好ましい上限は 12 0°Cである。
[0165] 上記方法(2)のエステルイ匕反応では、重合禁止剤を添加することが好ましぐ該重合 禁止剤としては、例えば、上述した方法(1)のエステルイ匕反応における重合禁止剤と 同様のものが挙げられ、その使用量としては、通常、反応液の全量に対して好ましい 下限は 0. 01重量%であり、好ましい上限は 1重量%である。
[0166] 上記方法(3)にお 、て、(メタ)アクリル酸、ラタトン及び多価アルコールを一括反応さ せる方法としては、例えば、常法の脱水エステル化反応が挙げられる。
具体的には、攪拌機、温度計及び水分離機を備えた反応器に (メタ)アクリル酸、ラタ トン、多価アルコール及び溶媒を仕込み、酸性触媒の存在下、加熱する。反応の進 行に伴い生成する水は系外に留去する。反応の終点は、副生する水の量で決定す る。反応終了後、反応液を水洗し、水層を分離後、減圧下で溶媒を留去する方法が 挙げられる。
[0167] 上記方法 (3)における酸性触媒としては、無機酸又は有機酸のいずれでもよぐ具体
的には、上述した方法(1)のエステルイ匕反応における酸性触媒と同様のものが挙げ られ、その酸性触媒の添加量としては、反応液の全量に対して好ましい下限は 0. 5 重量%、好ましい上限は 5重量%である。
[0168] 上記方法(3)の反応温度としては、反応時間の短縮と重合防止の点から、好ま 、 下限は 70°C、好ましい上限は 150°Cであり、より好ましい下限は 100°C、より好ましい 上限は 120°Cである。
[0169] また、上記方法(3)では、反応中の温度コントロールを容易にするため溶媒を使用す るのが好ましい。使用しうる溶媒としては、(メタ)アクリル酸、ラタトン、多価アルコール 及び酸性触媒と反応しないものであれば特に限定されないが、ベンゼン、トルエン、 キシレン等の芳香族炭化水素が好まし 、。
[0170] 更に、上記 (メタ)アクリル酸には既に重合禁止剤が添加されているのが普通であるが 、上記方法(3)においては、改めて重合禁止剤を添加して反応を行うことが好ましい 。上記重合禁止剤としては、例えば、上述した方法(1)のエステルイ匕反応における重 合禁止剤と同様のものが挙げられ、その使用量としては、通常、反応液の全量に対し て好ましい下限は 0. 01重量%、好ましい上限は 1重量%である。
[0171] 上記分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有し、オキサイド変性された 化合物を合成する方法としては特に限定されず、例えば、多価アルコールとォキサイ ドとを反応させ、オキサイド変性多価アルコールを合成した後、このオキサイド変性多 価アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方法 (4)等が挙げられる。
[0172] 上記方法 (4)にお 、て、上記多価アルコールとオキサイドとを反応させ、オキサイド変 性多価アルコールを合成する方法としては、例えば、攪拌機付きオートクレープに上 記多価アルコール、塩基性触媒を仕込み、窒素にて加圧した後、オートクレープを加 熱し、オキサイドを逐次導入しながら反応させる。反応終了後、反応液を中和、ろ過 した後、減圧下で溶媒を留去する方法が挙げられる。
[0173] 上記オキサイド変性多価アルコールを合成する際における上記塩基性触媒としては 、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸ィヒ物等が好適であり、具体的には、 例えば、水酸化ナトリウム、水酸ィ匕カリウム等が挙げられる。
[0174] また、上記オキサイド変性多価アルコールを合成する際における溶媒としては、反応
物質に不活性であれば特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の 芳香族炭化水素、 n—へキサン、 n—ヘプタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン 、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。
[0175] なお、上記多価アルコールとしては特に限定されず、例えば、上述したものと同様の 3価以上の多価アルコールィ匕合物が挙げられる。
[0176] 上記オキサイド変性多価アルコールと (メタ)アクリル酸とをエステルイ匕反応させる方 法としては、例えば、常法の脱水エステル化反応が挙げられる。
具体的には、攪拌機、温度計及び水分離器を備えた反応器に上記オキサイド変性 多価アルコール、(メタ)アクリル酸及び溶媒を仕込み、酸性触媒の存在下、加熱する 。反応の進行に伴い生成する水は系外に留去する。反応終了後、反応液を水洗し、 水層を分離後、減圧下で溶媒を留去する方法が挙げられる。
[0177] 上記方法 (4)のエステルイ匕反応における溶媒としては、水の留出を容易にし、(メタ) アクリル酸、オキサイド変性多価アルコール及び酸性触媒と反応しな 、ものであれば 特に限定されないが、上述した方法(1)のエポキシ化反応における溶媒と同様のも のが好適に用いられる。
[0178] また、上記方法 (4)のエステルイ匕反応における酸性触媒としては、上述した方法(1) エポキシィ匕反応における酸性触媒と同様のものが挙げられ、その添加量としては、反 応液の全量に対して好ましい下限は 0. 5重量%、好ましい上限は 5重量%である。
[0179] また、上記方法 (4)のエポキシィ匕反応の反応温度としては、好ま 、下限は 70°C、 好ましい上限は 150°Cである。この範囲内の温度で加熱することにより、容易に脱水 エステルイ匕反応を行うことができる。より好ましい下限は 80°C、より好ましい上限は 12 0°Cである。
[0180] 更に、上記方法 (4)におけるエステルイ匕反応では、重合禁止剤を添加して反応を行 うことが好ましい。上記重合禁止剤としては、上述した方法(1)のエステルイ匕反応に おける重合禁止剤と同様のものか挙げられ、その使用量としては、通常、反応液の全 量に対して好ましい下限は 0. 01重量部、好ましい上限は 1重量%である。
また、オキサイド変性多価アルコールを (メタ)アクリル酸クロライドのような酸ハライド 類と反応させることによつても目的とする (メタ)アタリレートを得ることができる。
[0181] 上記カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸化合物、及び、酸無水物、並びに 、上記分子内に 2以上の重合性不飽和結合と水酸基とを有し、ラタトン変性及び Z又 はオキサイド変性されたィ匕合物に、カルボキシル基を 2つ以上有するカルボン酸ィ匕合 物及び Z又は酸無水物を付加反応させる方法としては、上述した分子内に 2以上の 重合性不飽和結合と水酸基とを有する化合物に、カルボキシル基を 2つ以上有する カルボン酸化合物及び Z又は酸無水物が付加反応させる際に説明したものと同様 のもの、及び、方法が挙げられる。
[0182] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上述した本発明に係る重 合性ィ匕合物の含有量としては特に限定されないが、本発明 6のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物の固形分に対し、好ましい下限は 20重量%、好ましい上限は 90重 量%である。 20重量%未満であると、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物が充分に光硬化せず、カラムスぺーサ用途に用いた場合、フォトリソグラフの手法 によりカラムスぺーサのパターンを形成することができな 、ことがある。 90重量%を超 えると、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物をカラムスぺーサ用途に用い た場合、カラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液への溶解性が不足 し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となることがある。より好ま し 、下限は 40重量%、より好まし!/、上限は 80重量%である。
[0183] また、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した本発明 6に係る重 合性化合物に加えて、反応性、現像性等を調整するために、分子内にカルボキシル 基を有さな!/ヽ重合性不飽和結合を有する化合物(以下、単に重合性不飽和結合含 有ィ匕合物ともいう)を、例えば、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物をカラ ムスぺーサ用途に用いた際に、製造するカラムスぺーサの柔軟性や現像性を損なわ な!ヽ範囲で併用してもよ!、。
[0184] 上記重合性不飽和結合含有化合物としては特に限定されず、例えば、 2官能のもの としては、ネオペンチルグリコールジ (メタ)アタリレート、 3—メチル 1, 5 ペンタン ジオールジ (メタ)アタリレート、 2 ブチルー 2 ェチルー 1, 3 プロパンジオールジ (メタ)アタリレート、 1, 4 ブタンジオールジアタリレート、 1, 6 へキサンジオールジ アタリレート、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アタリレート、ジ
エチレングリコール (メタ)アタリレート、トリエチレングリコール (メタ)アタリレート、テトラ エチレングリコール (メタ)アタリレート、へキサエチレングリコール (メタ)アタリレート、ノ ナエチレングリコール (メタ)アタリレート等のポリエチレングリコール (メタ)アタリレート; ジエチレングリコールジ (メタ)アタリレート、トリエチレングリコールジ (メタ)アタリレート 、テトラエチレングリコールジ (メタ)アタリレート、へキサエチレングリコールジ (メタ)ァ タリレート、ノナエチレングリコールジ (メタ)アタリレート等のポリエチレングリコールジ( メタ)アタリレート等が挙げられる。
[0185] また、 3官能以上のものとしては、例えば、トリメチロールェタントリ(メタ)アタリレート、 リレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アタリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)ァ タリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールペン タ (メタ)アタリレート、ジペンタエリスリトールへキサ (メタ)アタリレート等の多官能 (メタ
)アタリレートイ匕合物等が挙げられる。
[0186] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が上記重合性不飽和結合含有化合 物を含有する場合、その配合量としては特に限定されないが、上記本発明に係る重 合性ィ匕合物との合計量の 40重量%未満であることが好ま 、。 40重量%を超えると
、本発明の硬化性榭脂組成物をカラムスぺーサ用途に用いた場合、得られるカラム スぺーサの柔軟性が損なわれ、重力不良及び低温発泡の抑制効果が低下すること がある。より好ましい上限は 30重量%である。
[0187] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、アルカリ可溶性高分子化合物を 含有する。
上記アルカリ可溶性高分子化合物としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物で説明したアルカリ可溶性高分子化合物と同様のものが挙げられる
[0188] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記アルカリ可溶性高分 子化合物の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 10重量%、好まし い上限は 80重量%である。 10重量%未満であると、本発明 6のカラムスぺーサ用硬 化性榭脂組成物を用いてカラムスぺーサを製造する際に使用するアルカリ現像液へ
の溶解性が不足し、製造するカラムスぺーサのパターンの現像性が不充分となること があり、 80重量%を超えると、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が充 分に光硬化せずにフォトリソグラフィ一によりカラムスぺーサのパターンを形成するこ とができないことがある。より好ましい下限は 20重量%、より好ましい上限は 60重量 %である。
[0189] また、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、光反応開始剤を含有する 上記光反応開始剤としては、上述した本発明 1のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成 物で説明した光反応開始剤と同様のものが挙げられる。
[0190] 本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物において、上記光反応開始剤の含 有量としては特に限定されないが、好ましい下限は 1重量%、好ましい上限は 20重 量%である。 1重量%未満であると、本発明 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 が光硬化しないことがあり、 20重量%を超えると、フォトリソグラフィ一においてアル力 リ現像できないことがある。より好ましい下限は 5重量%、より好ましい上限は 15重量 %である。
[0191] 本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、酸素による反 応障害を軽減するために反応助剤を含有してもよい。このような反応助剤と水素引き 抜き型の光反応開始剤とを併用することにより光照射したときの硬化速度を向上させ ることがでさる。
[0192] 上記反応助剤としては、 n—ブチルァミン、ジ— n—ブチルァミン、トリェチルァミン、ト リエチレンテトラミン、 p ジメチルァミノ安息香酸ェチル、 p ジメチルァミノ安息香酸 イソアミル等のアミン系;トリ一 n—ブチルホスフィン等のホスフィン系; s ベンジルイソ チウ口-ゥム p トルエンスルフィネート等のスルホン酸のもの等を用いることができ る。これらの反応助剤は、単独で用いてもよいし、 2種以上を併用してもよい。
[0193] 本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、更に、 2以上 のブロックイソシァネート基を有する化合物を含有することが好まし 、。上記 2以上の ブロックイソシァネート基を有する化合物は、熱架橋剤として働き、このような 2以上の ブロックイソシァネート基を有する化合物を含有することで、本発明 2、 3、 4、 5又
は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物に熱硬化性を付与することができる。
[0194] 上記 2以上のブロックイソシァネート基を有する化合物としては特に限定されず、例え ば、トリレンジイソシァネート、 4, 4ージフエ-ルメタンジイソシァネート、キシリレンジィ ソシァネート、へキサメチレンジイソシァネート、イソホロンジイソシァネート、メチレンビ ス(4—シクロへキシルイソシァネート)、トリメチルへキサメチレンジイソシァネート、及 び、これらのオリゴマーからなる多官能イソシァネートを、活性メチレン系、ォキシム系 、ラタタム系、アルコール系等のブロック剤化合物によりブロック化することにより得ら れるもの等が挙げられる。これらの 2以上のブロックイソシァネート基を有する化合物 は、単独で用いられてもよぐ 2種以上が併用されてもよい。
[0195] また、このような 2以上のブロックイソシァネート基を有する化合物のうち巿販されてい るものとしては、例えば、デユラネート 17B— 60PX、デユラネート E— 402— B80T( 以上、旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。
[0196] 本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物に上記 2以上の ブロックイソシァネート基を有する化合物が含有されて ヽる場合、その配合量としては 、上記アルカリ可溶性高分子化合物 100重量部に対して好ましい下限が 0. 01重量 部、好ましい上限が 50重量部である。 0. 01重量部未満であると、本発明 1、 2、 3、 4 又は 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂糸且成物が充分に熱硬化しないことがあり、 50 重量部を超えると、得られる硬化物の架橋度が高くなりすぎて後述する弾性特性を 満たさないことがある。より好ましい下限は 0. 05重量部、より好ましい上限は 20重量 部である。
[0197] 本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、粘度を調整 するために希釈剤により希釈されてもょ ヽ。
上記希釈剤としては、本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組 との相溶性、塗工方法、乾燥時の膜均一性、乾燥効率等を考慮して選択すればよく 特に限定されないが、本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組 をスピンコーター、スリットコーターを用いて塗工する場合には、例えば、メチルセルソ ルブ、ェチルセルソルブ、ェチルセルソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチ ノレエーテノレ、プロピレングリコーノレモノェチノレエーテノレアセテート、イソプロピノレアノレ
コール等の有機溶媒が好適である。これらの希釈剤は、単独で用いてもよぐ 2種以 上を併用してもよい。
[0198] 本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、必要に応じて 、基板との密着性を向上するためのシランカップリング剤等、従来公知の添加剤が含 有されていてもよい。
[0199] 本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いれば、光 硬化 (及び熱硬化)させることにより圧縮変形からの高い回復性と、柔軟で低弾性率 であることとを両立したカラムスぺーサを製造することができ、また、パターン形成時 に現像残滓を生じることがなくシャープな解像性を得ることができる。また、このような カラムスぺーサを用いれば、低温発泡を生ずることなぐ重力不良による色ムラの発 生を効果的に抑制した液晶表示素子を得ることができる。
[0200] このような本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用光熱硬化性榭脂組成物は 、光照射 (及び加熱)により硬化させたときの硬化物の 25°Cにおける 15%圧縮時の 弾性係数の好ましい下限が 0. 2GPa、好ましい上限が 1. OGPaである。 0. 2GPa未 満であると、軟らかすぎてセルギャップの保持が困難となることがあり、 1. OGPaを超 えると、硬すぎて基板貼り合わせ時にカラーフィルタ一層に突入してしまったり、回復 に必要な充分な弾性変形が得られな力 たりすることがある。より好まし 、下限は 0. 3GPa、より好ましい上限は 0. 9GPaであり、更に好ましい下限は 0. 5GPa、更に好 ましい上限は 0. 7GPaである。
[0201] なお、本明細書において硬化物とは、光照射 (及び加熱)により本発明 1、 2、 3、 4、 5 又は 6のカラムスぺーサ用光熱硬化性榭脂組成物をほぼ完全に硬化させたときの硬 化物を意味する。ほぼ完全に硬化させる条件は、少なくとも、 50miZcm2の紫外線 を照射し、更に、加熱する場合は、 200〜250°Cの温度で 20分程度熱処理を加える ことによりほぼ完全に硬化させることができる。
また、本明細書において 15%圧縮とは、カラムスぺーサの高さの変形率が 15%とな るように圧縮することを意味する。更に、弾性係数及び回復率は、以下の方法により 測定したものである。
即ち、まず、基板上に形成したカラムスぺーサを lOmNZsの荷重印加速度で圧縮し
、初期高さ Hの 85%に相当する高さになるまで圧縮する。ここで lmNの荷重を印加
0
した際のカラムスぺーサ高さを H、 Hの 85%に相当するカラムスぺーサ高さを H、
1 0 2
Hに達した時点での荷重を Fとする。次いで、この荷重 Fを 5秒間保持し、定荷重で
2
の変形を与えた後、 lOmNZ秒の荷重印加速度で負荷を取り除き弾性回復による力 ラムスぺーサ高さの回復変形を測定する。この間の圧縮変形が最大となった時点の カラムスぺーサ高さを Hとし、カラムスぺーサの変形を回復する過程における lmN
3
の荷重印可時のカラムスぺーサ高さを Hとする。弾性計数及び回復率は、下記式(1
4
)及び下記式 (2)により算出することができる。
[0202] 弾性係数 E=FZ (D X S) (1)
回復率 R= (H—H ) Z (H—H ) X 100 (2)
4 3 1 3
[0203] 式(1)中、 Fは荷重 (N)を表し、 Dはカラムスぺーサの高さの変形率を表し、 Sはカラ ムスぺーサの断面積 (m2)を表す。
[0204] 本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を製造する方法と しては特に限定されず、例えば、上述した分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有 する化合物、アルカリ可溶性高分子化合物、光反応性開始剤、及び、必要に応じて 添加される重合性不飽和結合含有化合物、 2以上のブロックイソシァネート基を有す る化合物、希釈剤等を従来公知の方法により混合する方法が挙げられる。
[0205] 次に、本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂糸且成物を用いて力 ラムスぺーサを製造する方法を説明する。
本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いてカラムス ぺーサを製造する場合には、まず、本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用 硬化性榭脂組成物を所定の厚さになるように基板上に塗工して被膜を形成する。 上記塗工の方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート、スリットコート、スプ レーコート、ディップコート、バーコート等の従来公知の塗工法を用いることができる。
[0206] 次いで、形成した被膜上に、所定のパターンが形成されたマスクを介して、紫外線等 の活性光線を照射する。これにより、光照射部においては、本発明 2、 3、 4、 5又 は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物中に含まれる分子内に 2以上の重合性不 飽和結合を有する化合物と光反応開始剤とが反応して光硬化する。
上記活性光線の照射量としては特に限定されないが、紫外線の場合で lOOmjZcm 2以上であることが好ましい。 lOOmjZcm2未満であると、光硬化が不充分で続くアル カリ処理を行ったときに露光部まで溶解しパターンが形成されないことがある。
[0207] 次いで、光硬化後の光硬化物をアルカリ現像して基板上に本発明 1、 2、 3、 4、 5又 は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物の光硬化物力 なる所定のパターンの力 ラムスぺーサを形成する。
本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物は、上述した特定 の構造を有する分子内に 2以上の重合性不飽和基を有する化合物を含有するため、 本工程で所定のパターンを形成した際に殆ど残滓が生じることがなぐ解像性に優れ るシャープなパターンのカラムスぺーサを形成することができる。また、本発明 3、 4又 は 5のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いて形成したカラムスぺーサは、更 に圧縮変形からの高い回復性と、柔軟で低弾性率とを有するものとなる。
[0208] 本発明 1、 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物が 2以上のブロッ クイソシァネート基を有する化合物を含有する場合には、更に、現像処理後のパター ン化された光硬化物を加熱することにより、含有されるアルカリ可溶性高分子化合物 と 2以上のブロックイソシァネート基を有する化合物とが反応する。
上記加熱の条件としては、上記パターンの大きさや厚さ等を考慮して適宜決定すれ ばよいが、少なくとも、 200°C、 20分間以上であることが好ましい。
本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を用いてなるカラ ムスぺーサもまた、本発明の 1つである。
[0209] 本発明のカラムスぺーサは、 25°Cにおける 15%圧縮時の弾性係数の好ましい下限 が 0. 2GPa、好ましい上限が 1. OGPaである。 0. 2GPa未満であると、軟らかすぎて セルギャップの保持が困難となることがあり、 1. OGPaを超えると、硬すぎて基板貼り 合わせ時にカラーフィルタ一層に突入してしまったり、回復に必要な充分な弾性変形 が得られな力つたりすることがある。より好ましい下限は 0. 3GPa、より好ましい上限は 0. 9GPaであり、更に好ましい下限は 0. 5GPa、更に好ましい上限は 0. 7GPaであ る。
[0210] 本発明のカラムスぺーサは、その高さをセルギャップより若干高くなるように設計して
、 ODF法等の従来公知の方法により製造することにより、低温発泡を生ずることなく 重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制することができる液晶表示素子を得る ことができる。
本発明 2、 3、 4、 5又は 6のカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、又は、本発明の カラムスぺーサを用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の 1つである。
発明の効果
[0211] 本発明によれば、優れた現像性及び溶解性を有し、液晶表示素子の製造に使用す るカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じることがなぐ鮮明なパターン のカラムスぺーサを形成することができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、液晶 表示素子の製造に使用するカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じるこ とがなぐ鮮明なパターンのカラムスぺーサを形成することができるとともに、低温発 泡を生ずることなぐ重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できる液晶表示素 子を得ることができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、該カラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物を用いてなるカラムスぺーサ及び液晶表示素子を提供することができ る。
発明を実施するための最良の形態
[0212] 以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみ に限定されるものではない。
[0213] (実施例 1)
(1)アルカリ可溶性高分子化合物の合成
3L容のセパラブルフラスコに、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60 重量部を仕込み、窒素雰囲気下にて 90°Cに昇温した後、メタクリル酸メチル 10重量 部、メタクリル酸 8重量部、メタクリル酸 n—ブチル 12重量部、アクリル酸 2—ェチルへ キシル 10重量部、ァゾビスバレロ-トリル 0. 4重量部、及び、 n—ドデシルメルカプタ ン 0. 8重量部を 3時間かけて連続的に滴下した。
その後、 90°Cにて 30分間保持した後、温度を 105°Cに昇温し、 3時間重合を継続し 、アルカリ可溶性高分子化合物溶液を得た。
得られたアルカリ可溶性高分子化合物をサンプリングし、ゲルパーミエーシヨンクロマ
トグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、重量平均分子量 (Mw)は約 2万で めつに。
[0214] (2)カラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物の調製
得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt%)、ェチレ ンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルに エチレンオキサイド 35モルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 4モルをエス テルィ匕により反応させたィ匕合物、新中村ィ匕学社製) 60重量部、光反応開始剤として ィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部及び DETX— S ( 日本化薬製) 10重量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0215] (実施例 2)
実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部、プロピレンォキ サイド変性トリメチロールプロパントリアタリレート(トリメチロールプロパン 1モルにプロ ピレンオキサイド 20モルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 3モルをエステ ルイ匕により反応させたィ匕合物、新中村ィ匕学社製) 80重量部、光反応開始剤としてィ ルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部及び DETX— S (日 本化薬製) 10重量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 70 重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0216] (実施例 3)
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P ACA— 230AA (ダイセル化学 社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトール トリアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルにエチレンオキサイド 30モルを反応させて なる化合物 1モルに、アクリル酸 3モルをエステルイ匕により反応させたィ匕合物) 60重量 部、光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスべシャリティケミカルズ社製) 10 重量部及び DETX—S (日本ィ匕薬製) 10重量部、並びに、溶剤としてジエチレンダリ コールジメチルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物 を調製した。
[0217] (実施例 4)
実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt %)、エチレンオキサイド Z力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレー ト(ジペンタエリスリトール 1モルにエチレンオキサイド 12モルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モルを反応させてなる化合物 6モルをェ ステルイ匕により反応させたィ匕合物) 60重量部、光反応開始剤としてィルガキュア一 9 07 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部及び DETX— S (日本化薬製) 10 重量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 70重量部を混合 してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0218] (実施例 5)
実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部、プロピレンォキ サイド/力プロラタトン変性ペンタエリスリトールトリアタリレート(ジペンタエリスリトール 1モルにプロピレンオキサイド 6モルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 1モ ルにカプロラタトン 2モルを反応させてなる化合物 6モルをエステルイ匕により反応させ た化合物) 120重量部、光反応開始剤(チバスぺシャリティケミカルズ社製、ィルガキ ユア一 369) 15重量部、熱架橋剤 (旭化成ケミカルズ社製、デユラネート E— 402— B 80T) 8重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60重量部 を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0219] (実施例 6)
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P ACA— 230ΑΑ (ダイセル化学 社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、エチレンオキサイド Z力プロラタトン変性ペン タエリスリトールテトラアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルにエチレンオキサイド 8モ ルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モルを反応さ せてなる化合物 4モルをエステル化により反応させた化合物) 80重量部、光反応開 始剤(チバスぺシャリティケミカルズ社製、ィルガキュア一 369) 15重量部、及び、溶 剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60重量部を混合してカラムスぺーサ 用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0220] (実施例 7)
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P ACA— 230AA (ダイセル化学
社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子 化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt%)、力プロラタトン変性ペンタエリスリトール トリアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モル を反応させてなる化合物 3モルをエステル化により反応させた化合物) 80重量部、光 反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部 と DETX— S (日本ィ匕薬製) 10重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチ ルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0221] (実施例 8)
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P ACA— 230AA (ダイセル化学 社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールべ ンタアタリレート(ジペンタエリスリトール 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モ ルを反応させてなる化合物 5モルをエステルイ匕により反応させた化合物) 120重量部
、光反応開始剤(チバスぺシャリティケミカルズ社製、ィルガキュア一 369) 15重量部
、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60重量部を混合してカラ ムスぺーサ用硬化性樹脂組成物を調製した。
[0222] (実施例 9)
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P ACA— 230AA (ダイセル化学 社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子 化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt%)、エチレンオキサイド Z力プロラタトン変 性ジペンタエリスリトールペンタアタリレート(ジペンタエリスリトール 1モルにエチレン オキサイド 12モルを反応させてなる化合物 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラクト ン 2モルを反応させてなる化合物 5モルをエステルイ匕により反応させたィ匕合物) 80重 量部、光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスべシャリティケミカルズ社製) 1 0重量部と DETX— S (日本ィ匕薬社製) 10重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコ ールジメチルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を 調製した。
[0223] (実施例 10)
原料モノマーとして下記化学式(2)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタエリスリ
トールへキサアタリレート(日本化薬社製) 50重量部(26mmol)、重合禁止剤としてヒ ドロキノン 0. 025重量部、及び、溶媒としてメタノール 40重量部をフラスコに仕込み、 40°Cに加熱、攪拌してモノマー溶液を調製した。
[0224] [化 2]
[0225] 次に、調製したモノマー溶欣に、ジエタノールァミン 2. 70重量部(26mmol)、及び、 メタノール 10重量部の混合液を 15分かけて滴下し、 40°Cで 3時間反応させた後、室 温まで放冷した。
そして、 50°C水浴で、 30分〜 1時間エバポレータにかけて、下記化学式(3)に示す 構造の分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物 (A)を得た。なお、得ら れた化合物 (A)の NMR測定を行った結果を図 1に示す。また、原料モノマーである 化学式(2)に示す構造の力プロラクトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート の NMR測定も行い、その結果を図 5に示す。
[0226] [化 3]
[0227] その後、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアタリレートに代えて、得ら れたィ匕合物 (A)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてカラムスぺーサ用硬化性榭 脂組成物を調製した。
[0228] (実施例 11)
ジエタノールァミンの配合量を 5. 40重量部(51mmol)とした以外は、実施例 10と同
様にして下記化学式 (4)に示す構造の分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有す る化合物 (B)を得た。なお、得られた化合物 (B)の NMR測定を行った結果を図 2に 示す。
[0229] [化 4]
[0230] その後、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアタリレートに代えて、得ら れた化合物(B)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてカラムスぺーサ用硬化性樹 脂組成物を調製した。
[0231] (実施例 12)
ジエタノールァミンの配合量を 8. 09重量部(77mmol)とした以外は、実施例 10と同 様にして下記化学式 (5)に示す構造の分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有す る化合物 (C)を得た。なお、得られた化合物 (C)の NMR測定を行った結果を図 3に 示す。
[0232] [化 5]
[0233] その後、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアタリレートに代えて、得ら れた化合物(C)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてカラムスぺーサ用硬化性樹 脂組成物を調製した。
[0234] (実施例 13)
原料モノマーとして下記化学式 (6)に示す構造の力プロラクトン変性ペンタエリスリト ールトリアタリレート(ペンタエリスリトール lmolに力プロラクトン 8mol、アクリル酸 3mo
1を反応させたィ匕合物、新中村化学社製) 50重量部 (41mmol)、重合禁止剤としてヒ ドロキノン 0. 025重量部、及び、溶媒としてメタノール 40重量部をフラスコに仕込み、 40°Cに加熱、攪拌してモノマー溶液を調製した。
[0235] [化 6]
[0236] 次に、調製したモノマー溶液に、ジエタノールァミン 4. 34重量部(41mmol)、及び、 メタノール 10重量部の混合液を 15分かけて滴下し、 40°Cで 3時間反応させた後、室 温まで放冷した。
そして、 50°C水浴で、 30分〜 1時間エバポレータにかけて、下記化学式(7)に示す 構造の分子内に 2以上の重合性不飽和結合を有する化合物 (D)を得た。なお、得ら れたィ匕合物(D)の NMR測定を行った結果を図 4に示す。また、原料モノマーとして 用いた化学式 (6)に示す構造の力プロラタトン変性ペンタエリスリトールトリアタリレー トの NMR測定も行い、その結果を図 6に示す。
[0237] [化 7]
HO—
[0238] その後、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアタリレートに代えて、得ら れたィ匕合物 (D)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてカラムスぺーサ用硬化性榭
脂組成物を調製した。
[0239] (比較例 1)
実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt %)、力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート(日本ィ匕薬製、 DPC A- 120) 80重量部、光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケ ミカルズ社製) 10重量部と DETX— S (日本ィ匕薬製) 10重量部、及び、溶剤としてジ エチレングリコールジメチルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性 榭脂組成物を調製した。
[0240] (比較例 2)
実施例 1で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt %)、ジペンタエリスリトールへキサアタリレート(日本ィ匕薬製、 DPHA) 80重量部、光 反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部 と DETX— S (日本ィ匕薬製) 10重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチ ルエーテル 70重量部を混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0241] (比較例 3)
「サイクロマー p ACA- 200」(ダイセル化学社製) 100重量部(固形分率 40wt%) 、ペンタエリスリトールトリアタリレート(共栄社ィ匕学社製、 PET- 30) 13. 7重量部、力 プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート(日本化薬製、 DPCA—60 ) 3. 4重量部、光反応開始剤(チバスぺシャリティケミカルズ社製、ィルガキュア一 36 9) 15重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60重量部を 混合してカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0242] (評価)
実施例 1〜 13及び比較例 1〜3で得られたカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物につ V、て以下の方法により評価を行った。それぞれの結果を表 1に示した。
[0243] (1)カラムスぺーサの作製
透明導電膜が形成されたガラス基板上に、各実施例及び比較例で得られた硬化性 榭脂組成物をスピンコートにより塗布し、 100°C、 2分間乾燥して塗膜を得た。得られ た塗膜に、 20 m角のドットパターンマスクを介して lOOmjZcm2の紫外線を照射し
た後、 0. 04%KOH溶液により 40秒間現像し、純水にて 30秒間洗浄してカラムスぺ ーサのパターンを形成した。
その後、 220°C、 30分のベーキング処理を行った後、カラムスぺーサの断面積は 20 μ πι Χ 20 μ ΐη (400 μ να. ) ^尚 3. 0 mで &)つ 7こ。
[0244] (カラムスぺーサの評価)
(解像性)
光学顕微鏡により、カラムスぺーサパターンのエッジのシャープさ(解像性)、及び、 パターン表面の荒れ (パターン形成状態)を観察し、以下の基準により評価した。 解像性の評価
〇:シャープな状態
X:不均一な状態
パターン形成状態
〇:均一な状態
X:荒れた状態
[0245] (アルカリ可溶性)
重合性化合物(固形分) 1重量部を、 0. 04wt%KOH水溶液 200重量部に溶解し、 目視にて溶解状態を評価することにより、アルカリ可溶性を以下の基準により評価し た。
[0246] ◎:溶液の濁り及び沈殿物なく完全に溶解した
〇:溶液の濁りはあるが沈殿物はな ヽ
△:溶液の濁りおよび沈殿物あり
X:溶解せずに沈殿
[0247] (圧縮特性)
温度 25°Cに調整した室内において、カラムスぺーサを lOmNZsの荷重印加速度で 圧縮し、初期高さ Hの 85%に相当する高さになるまで圧縮した。ここで lmNの荷重
0
を印加した際のカラムスぺーサ高さを H 、 Hの 85%に相当するカラムスぺーサ高さ
1 0
を H 、 Hに達した時点での荷重を Fとした。
2 2
次いで、この荷重 Fを 5秒間保持し、定荷重での変形を与えた後、 lOmNZ秒の荷
重印加速度で負荷を取り除き弾性回復によるカラムスぺーサ高さの回復変形を測定 した。この間の圧縮変形が最大となった時点のカラムスぺーサ高さを Hとし、カラムス
3
ぺーサの変形を回復する過程における lmNの荷重印可時のカラムスぺーサ高さを Hとした。得られた各値を用いて、下記式(1)及び下記式(2)により 15%圧縮時の
4
圧縮弾性係数 E及び 15%圧縮変形したときの回復率 Rを算出した。なお、式(1)中、 Eは圧縮弾性係数 (Pa)を表し、 Fは、荷重 (N)を表し、 Dは、カラムスぺーサの高さ 変形率 = (H— H ) /Hを表し、 Sは、カラムスぺーサの断面積 (m )を表す。
0 2 0 2
[0248] E=F/ (D X S) (1)
R= (H H ) / (H H ) X IOO (2)
4 3 1 3
[0249] (2)液晶表示素子の製造
得られたカラムスぺーサが形成されたガラス基板上に、シール剤 (積水化学工業社 製)を長方形の枠を描く様にディスペンサーで塗布した。
続、て、液晶(チッソ社製、 JC- 5004LA)の微小滴をガラス基板の枠内全面に滴下 塗布し、すぐに他方のガラス基板を重ねあわせてシール部に高圧水銀ランプを用い 紫外線を 50mWZcm2で 60秒照射した。
その後、液晶ァニールを 120°Cにて 1時間行い熱硬化させ、液晶表示素子を作製し た。
[0250] (液晶表示素子の評価)
液晶表示素子を点灯表示し、セルギャップの均一性を表示画面を目視にて観察して 、以下の基準により評価した。
また、液晶表示素子を垂直に立てた状態で、 60°Cの条件下にて 60時間放置した。 放置後、クロス-コル間に液晶表示装置を設置し、目視により表示画像を観察し、重 力不良の発生について以下の基準により評価した。
更に、液晶表示素子を— 20°Cの条件下にて 24時間放置した。放置後、クロスニコル 間に液晶表示装置を設置し、目視により観察し、低温発泡の発生について以下の基 準により評価した。
セノレギャップの評価
〇:均一
X :色ムラあり
重力不良の評価
〇:均一
X:色ムラあり
低温発泡の評価
〇:発泡なし
X:発泡あり
[0251] (実施例 14)
(1)重合性不飽和結合を有する化合物の合成
1Lのナス型フラスコに、溶媒としてメタノール 100重量部、多官能 (メタ)アタリレート 化合物として力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート(DPCA— 1 20、 日本ィ匕薬社製) 40重量部、チォサリチル酸 (和光純薬社製) 4重量部、触媒とし てべンジルトリメチルアンモ-ゥムヒドロキサイド 40%水溶液(和光純薬社製) 0. 05 重量部、重合禁止剤としてヒドロキノン 0. 4重量部を仕込み、攪拌しながら室温で 1 時間反応を行った。
その後、エバポレーターにてメタノールを除去し、カルボキシル基を有する力プロラタ トン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレートを得た。
[0252] (2)アルカリ可溶性高分子化合物の合成
3L容のセパラブルフラスコに、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60 重量部仕込み、窒素雰囲気下にて 90°Cに昇温した後、メタクリル酸メチル 10重量部 、メタクリル酸 8重量部、メタクリル酸 n—ブチル 12重量部、アクリル酸 2—ェチルへキ シル 10重量部、ァゾビスバレロ-トリル 0. 4重量部、及び、 n—ドデシルメルカプタン 0. 8重量部を 3時間かけて連続的に滴下した。
その後、 90°Cにて 30分間保持した後、温度を 105°Cに昇温し、 3時間重合を継続し 、アルカリ可溶性高分子化合物溶液を得た。
得られたアルカリ可溶性高分子化合物をサンプリングし、ゲルパーミエーシヨンクロマ トグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、重量平均分子量 (Mw)は約 2万で めつに。
[0253] (3)硬化性榭脂組成物の調製
得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部(固形分率 40wt%)、カルボ キシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート 60重量部、 光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量 部及び DETX—S (日本ィ匕薬製) 10重量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコー ルジメチルエーテル 70重量部を混合して硬化性榭脂組成物を調製した。
[0254] (実施例 15)
(1)重合性不飽和結合を有する化合物の合成
1Lのナス型フラスコに、溶媒としてメタノール 100重量部、多官能 (メタ)アタリレート 化合物として力プロラタトン変性ペンタエリスリトールテトラアタリレート(アクリル酸 1モ ルにカプロラタトン 2モル反応させてなる化合物 4モルを、ペンタエリスリトール 1モルと エステルイ匕により反応させたィ匕合物) 40重量部、メルカプトプロピオン酸 (和光純薬 社製) 4重量部、触媒としてべンジルトリメチルアンモ-ゥムヒドロキサイド 40%水溶液 (和光純薬社製) 0. 05重量部、重合禁止剤としてヒドロキノン 0. 4重量部を仕込み、 攪拌しながら室温で 1時間反応を行った。
その後、エバポレーターにてメタノールを除去し、カルボキシル基を有する力プロラタ トン変性ペンタエリスリトールテトラアタリレートを得た。
[0255] (2)硬化性榭脂組成物の調製
アルカリ可溶性高分子化合物として、サイクロマー P、 ACA— 230AA (ダイセル化学 社製) 100重量部(固形分率 40wt%)、重合性不飽和結合含有ィ匕合物として、 (1) で得られたカルボキシル基を有する力プロラタトン変性ペンタエリスリトールテトラァク リレート 60重量部、光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チノくスぺシャリティケミカ ルズ社製) 10重量部及び DETX— S (日本ィ匕薬製) 10重量部、並びに、溶剤として ジエチレングリコールジメチルエーテル 70重量部を混合して硬化性榭脂組成物を調 製した。
[0256] (実施例 16)
実施例 14で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部、実施例 15で得 られたカルボキシル基含有力プロラタトン変性ペンタエリスリトールトリアタリレート 120
重量部、光反応開始剤(チバスぺシャリティケミカルズ社製、ィルガキュア一 369) 15 重量部、熱架橋剤 (旭化成ケミカルズ社製、デュラネートE—402— B80T) 8重量部 、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 60重量部を混合して硬化 性榭脂組成物を調製した。
[0257] (実施例 17)
(1)重合性不飽和結合を有する化合物の合成
1Lのナス型フラスコに、溶媒としてメタノール 100重量部、多官能 (メタ)アタリレート 化合物として、エチレンオキサイド Z力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールテトラァ タリレート(アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モルを反応させてなる化合物 6モルと、 ジペンタエリスリトール 1モルにエチレンオキサイド 12モルを反応させてなる化合物 1 モルをエステル化により反応させた化合物) 40重量部、メルカプトコハク酸 (和光純薬 社製) 4重量部、触媒としてべンジルトリメチルアンモ-ゥムヒドロキサイド 40%水溶液 (和光純薬社製) 0. 05重量部、重合禁止剤としてヒドロキノン 0. 4重量部を仕込み、 攪拌しながら 50°Cで 1時間反応を行った。
その後、エバポレーターにてメタノールを除去し、カルボキシル基を有するエチレン オキサイド/力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールテトラアタリレートを得た。
[0258] (2)硬化性榭脂組成物の調製
実施例 14で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部、重合性不飽和 結合含有化合物として、 (1)で得られたカルボキシル基を有するエチレンオキサイド Z力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールテトラアタリレート 60重量部、光反応開始 剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部及び DET X— S (日本ィ匕薬製) 10重量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコールジメチルェ 一テル 70重量部を混合して硬化性榭脂組成物を調製した。
[0259] (実施例 18)
原料モノマーとして下記化学式 (8)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタエリスリ トールへキサアタリレートにジエタノールアミンを付カ卩させた化合物 20重量部(9. 8m mol)、酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸 1. 48重量部(9. 8mmol)、重合禁 止剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメチ
ルエーテル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら加熱を行 つ 7こ。
[0260] [化 8]
[0261] 次に、テトラヒドロ無水フタル酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0 . 02重量部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温 まで放冷し、下記化学式 (9)に示す構造の化合物 (E)を得た。なお、得られた化合 物(E)の NMR測定を行った結果を図 7に示す。また、テトラヒドロ無水フタル酸の N MR測定も行い、その結果を図 11に示す。
[0262] [化 9]
[0263] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 (A)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0264] (実施例 19)
テトラヒドロ無水フタル酸の配合量を 2. 82重量部(18. 6mmol)とした以外は、実施 例 18と同様にして下記化学式(10)に示す構造の化合物 (F)を得た。なお、得られ た化合物 (F)の NMR測定を行った結果を図 8に示す。
[0266] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 (F)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0267] (実施例 20)
テトラヒドロ無水フタル酸の配合量を 4. 03重量部(26. 5mmol)とした以外は、実施 例 18と同様にして下記化学式(11)に示す構造の化合物 (G)を得た。なお、得られ た化合物(G)の NMR測定を行った結果を図 9に示す。
[0268] [化 11]
[0269] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物(G)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0270] (実施例 21)
原料モノマーとして、下記化学式(12)に示す構造の力プロラタトン変性ペンタエリスリ トールトリアタリレートにジエタノールアミンを付カ卩させた化合物 20重量部(15. 2mm ol)、酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸 2. 31重量部(15. 2mmol)、重合禁止 剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメチル エーテル (PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら加熱を行つ
[0271] [化 12]
[0272] 次に、テトラヒドロ無水フタル酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0 . 02重量部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温 まで放冷し、下記化学式(13)に示す構造の化合物 (H)を得た。なお、得られた化合 物 (H)の NMR測定を行った結果を図 10に示す。
[0273] [化 13]
[0274] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 (H)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0275] (実施例 22)
原料モノマーとして、下記化学式(14)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタエリ スリトールペンタアタリレート(ジペンタエリスリトール 1モルに、アクリル酸 1モルにカプ 口ラタトン 2モルを反応させてなる化合物 5モルをエステルイ匕により反応させたィ匕合物 ) 20重量部(12. Ommol)、酸無水物として無水コハク酸 1. 20重量部(12. Ommol )、重合禁止剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコ
ールメチルエーテル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら 加熱を行った。
[0276] [化 14]
[0277] 次に、無水コハク酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0. 02重量 部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温まで放冷 し、下記化学式(15)に示す構造の化合物 (I)を得た。
[0278] [化 15]
[0279] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 (I)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0280] (実施例 23)
原料モノマーとして、下記化学式(16)に示す構造の力プロラタトン変性ペンタエリスリ トールトリアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルに、アクリル酸 1モルに力プロラタトン 2モルを反応させてなる化合物 3モルをエステルイ匕により反応させたィ匕合物) 20重量 部(16. 5mmol)、酸無水物として無水コハク酸 16. 5重量部(16. 5mmol)、重合 禁止剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメ チルエーテル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら加熱を
行った。
[0281] [化 16]
[0282] 次に、無水コハク酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0. 02重量 部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温まで放冷 し、下記化学式 (17)に示す構造の化合物 ωを得た。
[0283] [化 17]
[0284] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 C を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0285] (比較例 4)
硬化性榭脂組成物の調製
実施例 14で得られたアルカリ可溶性高分子化合物溶液 100重量部、重合性不飽和 結合含有化合物として、力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレート ( DPCA— 120、 日本ィ匕薬社製) 60重量部、光反応開始剤としてィルガキュア一 907 (チバスぺシャリティケミカルズ社製) 10重量部及び DETX— S (日本化薬製) 10重 量部、並びに、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル 70重量部を混合し
て硬化性榭脂組成物を調製した。
[0286] (評価)
実施例 14 23、比較例 4で得られた硬化性榭脂組成物について、実施例 1と同様 の方法により評価を行った。それぞれの結果を表 1に示した。
[0287] (実施例 24)
原料モノマーとして、下記化学式(18)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタエリ スリトールペンタアタリレート(ジペンタエリスリトール 1モルに、 ε 一力プロラタトン 12モ ルを反応させ、さらにアクリル酸 5モルをエステルイ匕により反応させた化合物) 20重量 部(10. 8mmol)、酸無水物として無水コハク酸 1. 28重量部(10. 8mmol)、重合 禁止剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメ チルエーテル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら加熱を 行った。なお、原料モノマーとして用いた化学式(18)に示す構造の力プロラタトン変 性ジペンタエリスリトールペンタアタリレートの NMR測定を行った結果を図 12に示す
[0288] [化 18]
[0289] 次に、無水コハク酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0. 02重量 部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温まで放冷 し、下記化学式(19)に示す構造の化合物 (K)を得た。なお、得られたィ匕合物 (K)の NMR測定を行った結果を図 13に示す。
[0290] [化 19]
m=2, a=5, b=1
[0291] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物 (K)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0292] (実施例 25)
原料モノマーとして、下記化学式(20)に示す構造の力プロラタトン変性ペンタエリスリ トールトリアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルに ε—力プロラタトン 8モルを反応さ せ、さらにアクリル酸 3モルをエステルイ匕により反応させたィ匕合物) 20重量部(16. 8 mmol)、酸無水物として無水コハク酸 1. 98重量部(16. 8mmol)、重合禁止剤とし てヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメチルエーテ ル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローとながら加熱を行った。な お、原料として用いた化学式(20)に示す構造の力プロラタトン変性ペンタエリスリトー ルトリアタリレートの NMR測定を行った結果を図 14に示す。
[0293] [化 20]
m=2J a=3F b =1
[0294] 次に、無水コハク酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0. 02重量 部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温まで放冷 し、下記化学式 (21)に示す構造の化合物 (L)を得た。なお、得られた化合物 ( の NMR測定を行った結果を図 15に示す。
=3 =1
[0296] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られた化合物 (L)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0297] (実施例 26)
原料モノマーとして、下記化学式(22)に示す構造のエチレンオキサイド変性ペンタ エリスリトールトリアタリレート(ペンタエリスリトール 1モルに、エチレンオキサイド 20モ ルを反応させ、さらにアクリル酸 3モルをエステルイ匕により反応させた化合物) 20重量 部(18. 3mmol)、酸無水物として無水コハク酸 2. 16重量部(18. 3mmol)、重合 禁止剤としてヒドロキノン 0. 01重量部、及び、溶媒として酢酸プロピレングリコールメ チルエーテル(PGMEA) 20重量部をフラスコに仕込み、窒素フローしながら加熱を 行った。
[0298] [化 22]
[0299] 次に、無水コハク酸が完全に溶けたところで、触媒としてトリェチルァミン 0. 02重量 部を添加した後、窒素雰囲気下、 120°C油浴で 6時間反応させた後、室温まで放冷 し、下記化学式 (23)に示す構造の化合物 (M)を得た。
[0301] その後、カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレ ートに代えて、得られたィ匕合物(M)を用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムス ぺーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0302] (実施例 27)
カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレートに代 えて、実施例 24にて得られたィ匕学式(18)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタ エリスリトールペンタアタリレートを用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムスぺ ーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0303] (実施例 28)
カルボキシル基含有力プロラタトン変性ジペンタエリスリトールへキサアタリレートに代 えて、実施例 25にて得られたィ匕学式(20)に示す構造の力プロラタトン変性ジペンタ エリスリトールペンタアタリレートを用いた以外は、実施例 14と同様にしてカラムスぺ ーサ用硬化性榭脂組成物を調製した。
[0304] (評価)
実施例 24〜28で得られた硬化性榭脂組成物について実施例 1と同様の方法により 評価を行った。それぞれの結果を表 1に示した。
[0305] [表 1]
産業上の利用可能性
本発明によれば、優れた現像性及び溶解性を有し、液晶表示素子の製造に使用す るカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じることがなぐ鮮明なパターン
のカラムスぺーサを形成することができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、液晶 表示素子の製造に使用するカラムスぺーサのパターン形成時に現像残滓を生じるこ とがなぐ鮮明なパターンのカラムスぺーサを形成することができるとともに、低温発 泡を生ずることなぐ重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できる液晶表示素 子を得ることができるカラムスぺーサ用硬化性榭脂組成物、該カラムスぺーサ用硬化 性榭脂組成物を用いてなるカラムスぺーサ及び液晶表示素子を提供することができ る。
図面の簡単な説明
[図 1]実施例 10で得られた化合物 (A)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 2]実施例 11で得られた化合物(B)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 3]実施例 12で得られた化合物(C)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 4]実施例 13で得られた化合物(D)の NMR測定結果を示すグラフである
[図 5]実施例 10で用いた原料モノマーの NMR測定結果を示すグラフである。
[図 6]実施例 13で用いた原料モノマーの NMR測定結果を示すグラフである。
[図 7]実施例 18で得られた化合物 (E)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 8]実施例 19で得られた化合物 (F)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 9]実施例 20で得られた化合物(G)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 10]実施例 21で得られた化合物 (H)の NMR測定結果を示すグラフである。
[図 11]実施例 18で用いたテトラヒドロ無水フタル酸の NMR測定結果を示すグラフで ある。
[図 12]実施例 24で用いた原料モノマーの NMRの測定結果を示すグラフである。
[図 13]実施例 24で得られた化合物 (K)の NMRの測定結果を示すグラフである。
[図 14]実施例 25で用いた原料モノマーの NMRの測定結果を示すグラフである。
[図 15]実施例 25で得られた化合物 (L)の NMRの測定結果を示すグラフである。