WO2012132755A1 - ネガ型感光性樹脂組成物および塗膜 - Google Patents

ネガ型感光性樹脂組成物および塗膜 Download PDF

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group
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高橋 秀幸
健二 石関
川島 正行
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    • H10K71/231Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning by etching of existing layers
    • H10K71/233Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning by etching of existing layers by photolithographic etching

Definitions

  • the present invention relates to a negative photosensitive resin composition and a coating film.
  • the resist composition includes partition walls between pixels of a color filter, partition walls between pixels of an organic EL (Electro-Luminescence) display element, partition walls partitioning each TFT of an organic TFT (Thin Film Transistor) array, ITO of a liquid crystal display element It attracts attention as a material for forming permanent films such as electrode partition walls and circuit wiring substrate partition walls.
  • an ink jet method has been proposed in which a metal dispersion is sprayed and applied when forming circuit wiring.
  • a circuit wiring pattern is formed from a resist composition by photolithography, and a cured film of the resist composition is used as a partition wall.
  • Patent Document 1 In the ink jet method, it is necessary to prevent ink color mixing between adjacent pixels and the material ejected by the ink jet to a portion other than a predetermined region from clumping, and a resist composition containing an ink repellent agent is proposed. (Patent Document 1).
  • An object of the present invention is a negative photosensitive resin composition capable of producing a partition having good ink repellency and capable of maintaining ink repellency even when irradiated with ultraviolet rays / ozone, and having a storage stability.
  • An object is to provide a good negative photosensitive resin composition and a homogeneous coating film of the negative photosensitive resin composition obtained by using the composition.
  • the present invention is a negative photosensitive resin composition and a coating film having the following configurations [1] to [10].
  • An ink repellent agent (A) comprising a fluorine-containing siloxane compound;
  • An alkali-soluble resin (B) having an acidic group and an ethylenic double bond in one molecule;
  • a negative photosensitive resin composition wherein the negative photosensitive resin composition has an acid value of 6 to 30 mgKOH / g.
  • the fluorine-containing siloxane compound comprises a hydrolysis condensation product of a mixture containing the following hydrolyzable silane compound (a-1) and hydrolyzable silane compound (a-2): [1] or [2 ] Negative photosensitive resin composition.
  • Hydrolyzable silane compound (a-1) an organic group having a perfluoroalkyl group which may contain one etheric oxygen atom having 3 to 10 carbon atoms in the silicon atom, and three hydrolyzable groups
  • the proportion of the total amount of the alkali-soluble resin (B) and the crosslinking agent (D) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition is 50 to 95% by mass, and the crosslinking agent (D)
  • the negative photosensitive resin composition according to [5], wherein the ratio of the content of the alkali-soluble resin (B) to the content of is from 15 to 85% by mass.
  • a negative photosensitive resin composition capable of producing a partition wall having good ink repellency and capable of maintaining ink repellency even when irradiated with ultraviolet rays / ozone, and having a storage stability. It is possible to provide a good negative photosensitive resin composition and a homogeneous coating film of the negative photosensitive resin composition using the same.
  • the acid value in this specification refers to the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize resin acid or the like in 1 g of a sample, and is a value that can be measured according to the measurement method of JIS K 0070. .
  • the unit is mgKOH / g.
  • the total solid content in the present specification refers to a partition-forming component among the components contained in the negative photosensitive resin composition, and other than volatile components that volatilize by heating in the partition-forming process such as solvent (E). All components are shown.
  • the value calculated from the case where it assumes that all the hydrolysable groups of the raw material hydrolysable silane compound become a siloxane bond and comprises the hydrolysis-condensation product is said.
  • composition acid value in this specification is the acid value in the total solid content.
  • the unit is mgKOH / g.
  • the fluorine atom content in the present specification is calculated from a chemical formula assuming that all of the hydrolyzable groups of the raw material hydrolyzable silane compound are composed of siloxane bonds to form the hydrolytic condensation product. Value.
  • (meth) acryloyl ...” Is a general term for “methacryloyl...” And “acryloyl. The same applies to (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and (meth) acrylic resin.
  • the hydrocarbon group in this specification refers to an organic group composed of only carbon and hydrogen.
  • a film coated with the negative photosensitive resin composition is referred to as a “coating film”, a dried state is referred to as a “film”, and a film obtained by curing the film is referred to as a “cured film”.
  • the ink in the present specification is a general term for, for example, liquids having optically and electrically functions after being dried and cured, and is not limited to conventionally used coloring materials.
  • pixels formed by injecting the ink are also used to represent sections having optical and electrical functions, which are partitioned by the partition walls.
  • the ink repellency refers to a property having moderately both water repellency and oil repellency in order to repel the ink, and can be evaluated by, for example, a method described later. Embodiments of the present invention will be described below. In addition, unless otherwise indicated in this specification,% represents the mass%.
  • the ink repellent agent (A) is made of a fluorine-containing siloxane compound.
  • the fluorine-containing siloxane compound is preferably a fluorine-containing siloxane compound having a silanol group and a fluorine atom content ratio (hereinafter also referred to as fluorine atom content) of 10 to 55% by mass.
  • the number of silanol groups is preferably 0.2 to 3.5 as an average number per silicon atom.
  • the fluorine atom content in the fluorine-containing siloxane compound is more preferably 12 to 40% by mass, and particularly preferably 15 to 30% by mass.
  • the partition obtained from the negative photosensitive resin composition has good ink repellency and can maintain good ink repellency even when irradiated with ultraviolet rays / ozone.
  • the number of silanol groups in the fluorinated siloxane compound is preferably 0.2 to 3.5, more preferably 0.2 to 2.0, and more preferably 0.5 to 1.5 as the average number per silicon atom. Is particularly preferred.
  • the solubility of the ink repellent agent (A) in the solvent and the compatibility with the other components in the negative photosensitive resin composition are improved, so that workability is improved.
  • the amount is not more than the upper limit of the above range, the ink repellency of the partition obtained from the negative photosensitive resin composition becomes good.
  • the number of silanol groups in the fluorinated siloxane compound is calculated from the peak area ratio derived from various structures having or not having silanol groups as measured by 29 Si-NMR.
  • the fluorinated siloxane compound examples include a fluorinated siloxane compound obtained by hydrolytic condensation of at least one hydrolyzable silane compound including a hydrolyzable silane compound containing at least fluorine.
  • the hydrolytic condensation product of a hydrolyzable silane compound is usually a composition that itself has a molecular weight distribution.
  • the fluorine-containing siloxane compound as the ink repellent agent (A) in the negative photosensitive resin composition of the present invention is composed of such a hydrolytic condensation product of a fluorine-containing hydrolyzable silane compound and is dissolved in a liquid or solvent at room temperature.
  • Fluorine-containing curable silicones which are normally solids and are usually called silicone resins, are preferred.
  • the fluorine-containing curable silicone is preferably a hydrolytic condensation product of a mixture containing a hydrolyzable silane compound (a-1) and a hydrolyzable silane compound (a-2) described below as essential components.
  • the hydrolyzable silane compound (a-1) includes an organic group having a perfluoroalkyl group which may contain one etheric oxygen atom having 3 to 10 carbon atoms in the silicon atom, and three hydrolyzable compounds. It is a trifunctional hydrolyzable silane compound to which groups are bonded.
  • the number of functional groups is the total number of hydrolyzable groups bonded to one silicon atom, and optionally the number of hydroxyl groups bonded to one silicon atom (silanol group) and the number of bonds that can become silanol groups.
  • the hydrolyzable silane compound (a-1) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the cured film obtained by curing the negative photosensitive resin composition can exhibit water repellency and oil repellency (that is, ink repellency).
  • hydrolyzable silane compound (a-2) p (p is 0, 1 or 2) hydrocarbon groups and (4-p) hydrolyzable groups are bonded to a silicon atom (4- p) A functional hydrolyzable silane compound.
  • the hydrolyzable silane compound (a-2) is preferably a tetrafunctional compound in which p is 0, or a trifunctional compound in which p is 1.
  • one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. When using 2 or more types together, a bifunctional compound can also be used together with a tetrafunctional compound and / or a trifunctional compound.
  • hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) are represented using chemical formulas
  • the hydrolyzable silane compound (a-1) is represented by the following formula (a1):
  • hydrolyzable silane compound (a-2) is a compound represented by the following formula (a2) (hereinafter also referred to as compound (a2)).
  • R F represents an organic group having a perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom having 3 to 10 carbon atoms
  • R H is a hydrocarbon group
  • X represents a hydrolyzable group, respectively.
  • p represents a number which becomes 0, 1 or 2.
  • three Xs may be the same as or different from each other.
  • the two R H may be the being the same or different, two X may be the being the same or different.
  • the group R F and the group R H in the ink repellent agent (A) used in the present invention are groups that exhibit water repellency, and oil repellency is mainly expressed by the group R F.
  • the reason why the cured product of the ink repellent agent (A) exhibits sufficient oil repellency is considered to be because there is a group R F bonded to a silicon atom to which the group RH that impairs oil repellency is not bonded.
  • the relative ratio of the group R F to the total of the groups R F and R H in the ink repellent agent (A). is preferably high.
  • the fluorine-containing curable silicone used in the present invention is a hydrolytic condensation product of a mixture containing a hydrolyzable silane compound (a-1) and a hydrolyzable silane compound not classified into the hydrolyzable silane compound (a-2). It may be.
  • hydrolyzable silane compounds other than the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) include hydrolyzable silane compounds (a-3), hexamethyldisiloxane and the like described later.
  • a hydrolyzable silane compound (a-1) and (a-2) hydrolyzable silane compounds (a-5) described later, and the like.
  • the hydrolyzable silane compound (a-5) or the hydrolyzable silane compound (a-3) and the hydrolyzable silane compound (a-5) are preferably included.
  • the hydrolyzable silane compound (a-3) is a monofunctional hydrolyzable silane compound in which three organic groups and one hydrolyzable group are bonded to a silicon atom.
  • a hydrolyzable silane compound represented by the following formula (a3) (hereinafter also referred to as compound (a3)) is preferred.
  • the organodisiloxane (a-4) is preferably an organodisiloxane represented by the following formula (a4) (hereinafter also referred to as compound (a4)). These are silane compounds capable of producing monofunctional siloxane units.
  • W independently represents an organic group having one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of R F , R H or acryloyl group and methacryloyl group as a partial structure.
  • W may be the same as or different from each other.
  • two R H three R H when W is R H
  • four R H When W is R H , 5 or 6 R H ) may be the same as or different from each other.
  • W of the compound When using the hydrolyzable silane compound (a3) or the organodisiloxane (a4), W of the compound the use of compounds such that R F, the relative proportions of radicals R F of the ink repellent (A) It is preferable because it can enhance and exhibit excellent oil repellency. It is preferable to use a compound in which W is RH because the solubility of the ink repellent agent (A) in a hydrocarbon solvent is improved.
  • W is an organic group having one or more polymerizable functional groups selected from an acryloyl group and a methacryloyl group as a partial structure is used, the curability of the ink repellent agent (A) is improved, and hydrocarbons are used. This is preferable because the solubility in a system solvent is improved.
  • the hydrolyzable silane compound (a-5) includes an organic group having at least one polymerizable functional group selected from the group consisting of q (q is 1 or 2) acryloyl group and methacryloyl group on a silicon atom.
  • a hydrolyzable silane compound in which r (where r is 0 or 1 and q + r is 1 or 2) hydrocarbon groups and (4-qr) hydrolyzable groups are combined. is there.
  • the resulting ink repellent agent (A) tends to stay on the upper surface of the partition wall after exposure, and has the effect of making the upper surface of the partition wall ink repellent and making the side wall surface of the partition wall ink-philic.
  • hydrolyzable silane compound (a-5) a hydrolyzable silane compound represented by the following formula (a5) (hereinafter also referred to as compound (a5)) is preferable.
  • the symbols X and R H in the formula (a5) is a similar to the X and R H in the formula (a1) and (a2).
  • Q represents an organic group having a polymerizable functional group selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group.
  • q is 1 or 2
  • r is 0 or 1
  • q + r is 1 or 2.
  • two Qs may be the same or different from each other.
  • the two Xs may be the same or different.
  • the hydrolyzable silane compound (a-5) one kind can be used alone, or two or more kinds can be used in combination.
  • the compound (a1) to the compound (a5) will be described more specifically with examples.
  • the compounds (a1) to (a5) oligomers that are compounds obtained by hydrolytic condensation of a plurality of monomers classified into the respective compounds may be used as necessary.
  • X in the compounds (a1) to (a5) is a hydrolyzable group, for example, an organic group obtained by removing a hydrogen atom of a hydroxyl group from a monoalcohol, a halogen atom, an acyl group, an isocyanate group, or an amino group from an amine compound.
  • X is preferably an alkoxy group having 4 or less carbon atoms or a halogen atom, particularly preferably CH 3 O—, C 2 H 5 O—, or Cl—. These groups (X) become hydroxyl groups (silanol groups) by hydrolysis reaction, and further react between molecules to form Si—O—Si bonds.
  • R F1 represents a perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom having 3 to 10 carbon atoms
  • Y represents a divalent linking group containing no fluorine atom.
  • R F1 is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 8 carbon atoms or a perfluoroalkyl group containing an etheric oxygen atom having 4 to 9 carbon atoms, and particularly preferably a perfluoroalkyl group having 6 carbon atoms.
  • the partition obtained from the negative photosensitive resin composition has good ink repellency and can maintain good ink repellency even when irradiated with ultraviolet rays / ozone.
  • the ink repellent agent (A) is preferable because of its excellent solubility in a general-purpose solvent.
  • Examples of the structure of R F1 include a linear structure, a branched structure, a ring structure, or a structure having a partial ring, but a linear structure is preferable.
  • R F1 include the following groups. F (CF 2 ) 4 —, F (CF 2 ) 6 —, F (CF 2 ) 8 —. CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2- , CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 CF 2- , CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2- , CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 —.
  • Y is not particularly limited as long as it is a divalent linking group, but — (CH 2 ) g —, —CH 2 O (CH 2 ) g —, —SO 2 NR 2 — (CH 2 ) g —, or — A group represented by (C ⁇ O) —NR 2 — (CH 2 ) g — is preferred.
  • g represents an integer of 1 to 5
  • R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
  • Y is particularly preferably — (CH 2 ) g — where g is 2 or 3.
  • the direction of the group Y means that Si is bonded to the right side and R F1 is bonded to the left side.
  • Y is preferably a group represented by — (CH 2 ) g —.
  • g is preferably an integer of 2 to 4, and — (CH 2 ) 2 — in which g is 2 is particularly preferable.
  • R F1 is a perfluoroalkyl group containing an etheric oxygen atom having 4 to 9 carbon atoms
  • Y represents — (CH 2 ) h —, —CH 2 O (CH 2 ) h —, —SO 2 NR A group represented by 2 — (CH 2 ) h — or — (C ⁇ O) —NR 2 — (CH 2 ) h — is preferred.
  • h represents an integer of 1 to 5
  • R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
  • Y is particularly preferably — (CH 2 ) 2 — in which h is 2.
  • the direction of bonding of the group Y means that Si is bonded to the right side and R F1 is bonded to the left side.
  • R H of the compound (a2), compound (a3), compound (a4) and compound (a5) is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group. A methyl group is particularly preferred.
  • Q of the compound (a5) a group represented by Q 1 -Z- is preferable.
  • Q 1 represents a (meth) acryloyloxy group.
  • Z represents — (CH 2 ) 3 —, — (CH 2 ) 4 —, — (CH 2 ) 5 —, or — (CH 2 ) 6 —, and — (CH 2 ) 3 — is preferred.
  • the same group is preferable also as a polymerizable functional group selected from the group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group that the compound (a3) and the compound (a4) optionally have.
  • the following examples are preferable.
  • F (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 F (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , F (CF 2 ) 8 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 CF 2 CF 2 OCF ( CF 3) CF 2 OCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3.
  • Si (OCH 3 ) 4 Si (OCH 2 CH 3 ) 4 , CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , CH 3 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 2 ,
  • a compound obtained by hydrolytic condensation of Si (OCH 3 ) 4 for example, methyl silicate 51 (trade name) manufactured by Colcoat Co.
  • Compounds obtained by hydrolytic condensation of Si (OCH 2 CH 3 ) 4 for example, ethyl silicate 40 and ethyl silicate 48 (both trade names) manufactured by Colcoat).
  • the following examples are preferable.
  • the following examples are preferable.
  • CH 2 C (CH 3) COO (CH 2) 3 Si (OCH 3) 3
  • CH 2 C (CH 3) COO (CH 2) 3 Si (OCH 2 CH 3) 3
  • CH 2 CHCOO (CH 2) 3 Si (OCH 3) 3
  • CH 2 CHCOO (CH 2) 3 Si (OCH 2 CH 3) 3
  • [CH 2 C (CH 3 ) COO (CH 2) 3] CH 3 Si (OCH 3) 2
  • [CH 2 C (CH 3 ) COO (CH 2) 3] CH 3 Si (OCH 3) 2
  • [CH 2 C (CH 3 ) COO (CH 2) 3] CH 3 Si (OCH 2 CH 3) 2.
  • the ink repellent agent (A) is a reaction product obtained by reacting each of the above compounds. This reaction is the production
  • the silanol group generated by the hydrolysis reaction remains as a preferable embodiment in the hydrolysis-condensation product thus obtained.
  • the number of silanol groups is preferably 0.2 to 3.5 on average per silicon atom.
  • the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) When the ink repellent agent (A) is produced using the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2), the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzing agent
  • the co-condensation ratio with the functional silane compound (a-2) is not particularly limited as long as the fluorine atom content can be obtained, but 1 mol of the hydrolyzable silane compound (a-1)
  • the hydrolyzable silane compound (a-2) is preferably used in an amount of 0.1 to 9 mol, particularly preferably 0.5 to 9 mol.
  • the ink repellent agent (A) is added to the hydrolyzable silane compound (a-3) and / or the organodisiloxane (
  • the total amount of hydrolyzable silane compound (a-1) and hydrolyzable silane compound (a-2) is preferably 300 mol% or less, particularly preferably 200 mol% or less.
  • organodisiloxane (a-4) is preferably at most 50 mol%, particularly preferably at most 5 mol%.
  • the cocondensation ratio of the hydrolyzable silane compound (a-5) with respect to the total amount of the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) is preferably 500 mol% or less, particularly 400 Mole% or less is preferable.
  • the ink repellent agent (A) is added to the monofunctional hydrolyzable silane compound (a-3) and hydrolyzate.
  • the hydrolyzable silane compound (a-1) with respect to the total amount of the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) The co-condensation ratio of -3) is preferably 300 mol% or less, and the co-condensation ratio of the hydrolyzable silane compound (a-5) is preferably 500 mol% or less.
  • the cocondensation ratio of the hydrolyzable silane compound (a-3) to the total amount of the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) is 200 mol% or less.
  • the co-condensation ratio of the hydrolyzable silane compound (a-5) is 400 mol% or less.
  • the ink repellent agent (A) in the present invention may be composed of a single compound, but is usually a mixture composed of a plurality of compounds having different degrees of polymerization. That is, the ink repellent agent (A) uses hydrolyzable silane compound (a-1) and hydrolyzable silane compound (a-2) as essential components, and optionally hydrolyzable silane compound (a-3) and When produced using organodisiloxane (a-4), a compound having a structure having an average composition formula represented by the following formula (1) is obtained.
  • the formula is a chemical formula assuming that all of the hydrolyzable groups or silanol groups are siloxane bonds in the hydrolytic condensation product produced as described above.
  • R F , R H , W, and p are the same as described above.
  • m and n are each an integer of 1 or more, and k is 0 or an integer of 1 or more.
  • the compound (a1) and the compound (a2), the compound (a3) and / or the compound (a4) optionally blended
  • the monomer units derived from each are presumed to be randomly arranged.
  • the values of m and n are average values of the entire ink repellent agent (A), and m: n is a value for each of the hydrolyzable silane compound (a-2) and hydrolyzable silane compound (a-2).
  • the condensation ratio is preferably within the above-mentioned range.
  • the value of k is preferably (m + n): k as an average value of the entire ink repellent agent (A), and k is 1 or less with respect to 1 in the above-mentioned range, that is, (m + n). More preferably, it is more preferably at most .5, particularly preferably at most 0.1.
  • the ink repellent agent (A) uses hydrolyzable silane compound (a-1) and hydrolyzable silane compound (a-2) as essential components, and optionally hydrolyzable silane compound (a-5). When manufactured, it becomes a compound having the structure of the average composition formula represented by the following formula (2). However, since it is actually a product (partially hydrolyzed condensation product) in which a hydrolyzable group or silanol group remains, it is difficult to express this product by a chemical formula, and the average composition represented by formula (2) The formula is a chemical formula assuming that all of the hydrolyzable groups or silanol groups are siloxane bonds in the hydrolytic condensation product produced as described above.
  • R F , R H , Q, and preferred ranges of p, q, and r are the same as described above.
  • Each of s and t is an integer of 1 or more, and u is 0 or an integer of 1 or more.
  • any of the hydrolysis-condensation products represented by the formula (1) It is presumed that the monomer units derived from the compound (a5) blended in the above are randomly arranged.
  • the values of s and t are the average values of the entire ink repellent agent (A), and s: t is the value of each of the hydrolyzable silane compound (a-2) and the hydrolyzable silane compound (a-2).
  • the condensation ratio is preferably within the above-mentioned range.
  • the value of u is preferably (s + t): u as an average value of the entire ink repellent agent (A), and u is preferably 1 or less with respect to 1 in the above-mentioned range, that is, (s + t). It is more preferable that the ratio is 0.8 or less, and it is particularly preferable that the ratio be 0.1 or less.
  • the ink repellent agent (A) uses a hydrolyzable silane compound (a-3) and a hydrolyzable silane using the hydrolyzable silane compound (a-1) and the hydrolyzable silane compound (a-2) as essential components.
  • a hydrolyzable silane compound (a-3) When produced using the compound (a-5), it has a structure of an average composition formula in which the monomer unit derived from the compound (a5) of the formula (2) is further co-condensed with the formula (1). .
  • the above-mentioned range is mentioned as a cocondensation ratio of each compound.
  • the number average molecular weight (Mn) of the ink repellent agent (A) in the present invention is preferably 500 or more, preferably less than 1,000,000, particularly preferably less than 10,000.
  • the number average molecular weight (Mn) is not less than the lower limit, the liquid repellency of the partition obtained using the negative photosensitive resin composition becomes good.
  • the number average molecular weight (Mn) is less than the upper limit value, the solubility in a solvent is improved, so that there is an advantage that workability is improved.
  • the number average molecular weight (Mn) of the ink repellent agent (A) can be adjusted by selecting reaction conditions and the like.
  • the ink repellent agent (A) comprising a fluorine-containing siloxane compound can be produced by subjecting the above-mentioned mixture of hydrolyzable silane compounds to hydrolysis and condensation reactions.
  • the reaction conditions usually used for the reaction for hydrolyzing and condensing the hydrolyzable silane compound can be applied to the reaction without any particular limitation.
  • the amount of the catalyst used is preferably 0.01 to 10% by mass, particularly preferably 0.1 to 1% by mass, based on the total amount of the hydrolyzable silane compound.
  • a solvent may be used for the reaction.
  • the solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutanol, 2-methyl-2-propanol, ethylene glycol, glycerin, and propylene glycol; Ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; Cellsolves such as 2-methoxyethanol and 2-ethoxyethanol; 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol, 2- (2 -Carbitols such as butoxyethoxy) ethanol; Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 4-butyrolactone, butyl acetate, 3-methoxybutyl acetate; Glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glyco
  • a solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the solvent is blended in the negative photosensitive resin composition of the present invention in the form of an ink repellent solution.
  • the content ratio of the ink repellent agent (A) in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass in the total solid content in the negative photosensitive resin composition, preferably 0.1 to 6 mass% is more preferred, and 0.5-3 mass% is particularly preferred.
  • the alkali-soluble resin (B) is a photosensitive resin having an acidic group and an ethylenic double bond in one molecule.
  • the exposed portion of the negative photosensitive resin composition is polymerized and cured by the radical generated by the photopolymerization initiator (C).
  • C photopolymerization initiator
  • an unexposed portion of the uncured negative photosensitive resin composition can be selectively removed using an alkali developer, and as a result, a partition can be formed.
  • a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group etc. are mentioned, These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Good.
  • addition polymerization groups such as a (meth) acryloyl group, an allyl group, a vinyl group, a vinyloxy group, are mentioned, These are used individually by 1 type. Or two or more of them may be used in combination.
  • part or all of the hydrogen atoms of the addition polymerizable group may be substituted with a hydrocarbon group, preferably a methyl group.
  • the alkali-soluble resin (B) is not particularly limited, but is a resin (B1-1) having a side chain having an acidic group and a side chain having an ethylenic double bond, and an epoxy group having an acidic group and an ethylenic double chain. And a resin (B1-2) into which a bond is introduced. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Resin (B1-1) includes a side chain having a reactive group obtained by copolymerizing a monomer having a reactive group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an epoxy group and a monomer having an acidic group; It can be synthesized by dissolving a copolymer having a side chain having an acidic group, a compound having a functional group capable of bonding to the reactive group and an ethylenic double bond in a solvent and reacting them.
  • Examples of the monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 5-hydroxypentyl ( (Meth) acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate, 4-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, neopentyl glycol mono (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, glycerin mono (meth) acrylate 2-hydroxyethyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, cyclohexanediol monovinyl ether, 2-hydroxyethyl allyl ether, N-hydroxymethyl (meth) acrylate Amide, N, N-bis (hydroxymethyl) (meth) acrylamide.
  • Examples of the monomer having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl acetic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, cinnamic acid, and salts thereof. These monomers are also used as monomers having an acidic group.
  • Examples of the monomer having an epoxy group include glycidyl (meth) acrylate and 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate.
  • the monomer having an acidic group is not particularly limited, but in addition to the monomer having a carboxyl group, examples of the monomer having a phosphate group include 2- (meth) acryloyloxyethanephosphoric acid. It is done.
  • the copolymerization of the monomer having a reactive group and the monomer having an acidic group can be performed by a conventionally known method.
  • the monomer having a hydroxyl group as a reactive group include an acid anhydride having an ethylenic double bond, a compound having an isocyanate group and an ethylenic double bond, and a compound having an acyl chloride group and an ethylenic double bond. Can be mentioned.
  • Examples of the acid anhydride having an ethylenic double bond include maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, 3,4,5,6-tetrahydrophthal And acid anhydride, cis-1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride, 2-buten-1-ylsuccinic anhydride, and the like.
  • Examples of the compound having an isocyanate group and an ethylenic double bond include 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate and 1,1-bis ((meth) acryloyloxymethyl) ethyl isocyanate.
  • Examples of the compound having an acyl chloride group and an ethylenic double bond include (meth) acryloyl chloride.
  • Examples of the monomer having a carboxyl group as a reactive group include compounds having a carboxy group and an ethylenic double bond. Specific examples of the compound include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl acetic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, cinnamic acid, and salts thereof.
  • the hydroxyl group generated here may be reacted with an acid anhydride in which the dehydration condensation part of carboxylic acid forms part of the cyclic structure to introduce a carboxyl group into the resin (B1-1).
  • Examples of the monomer having an epoxy group as a reactive group include compounds having an epoxy group and an ethylenic double bond.
  • Examples of the compound include glycidyl (meth) acrylate and 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate.
  • Resin (B1-2) can be synthesized by reacting an epoxy resin with a compound having a carboxyl group and an ethylenic double bond and then reacting with a polybasic carboxylic acid or its anhydride. .
  • an ethylenic double bond is introduced into the epoxy resin by reacting an epoxy resin with a compound having a carboxyl group and an ethylenic double bond.
  • a carboxyl group can be introduce
  • the epoxy resin is not particularly limited, but bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenol methane type epoxy resin, epoxy resin having naphthalene skeleton, An epoxy resin having a biphenyl skeleton represented by (B1-2a), an epoxy resin represented by the following formula (B1-2b), an epoxy resin having a biphenyl skeleton represented by the following formula (B1-2c), and the like It is done.
  • v is 1 to 50, preferably 2 to 10.
  • the hydrogen atoms of the benzene ring are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, or a substituent. (It may be substituted with an optionally substituted phenyl group.)
  • R 31 , R 32 , R 33 and R 34 are each independently a hydrogen atom, a chlorine atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and w is 0 to 10 .
  • each hydrogen atom of the benzene ring may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, or an optionally substituted phenyl group.
  • u is 0-10.
  • the epoxy resins represented by the formulas (B1-2a) to (B1-2c) are reacted with a compound having a carboxyl group and an ethylenic double bond, and then reacted with a polybasic carboxylic acid anhydride.
  • a polybasic carboxylic acid anhydride it is preferable to use a mixture of dicarboxylic anhydride and tetracarboxylic dianhydride as the polybasic carboxylic anhydride.
  • the resin (B1-2) a commercially available product can be used.
  • commercial products all are trade names, such as KAYARAD PCR-1069, K-48C, CCR-1105, CCR-1115, CCR-1159H, CCR-1235, TCR-1025, TCR-1064H, TCR-1286H, ZAR- 1535H, ZAR-2002H, ZFR-1491H, ZFR-1492H, ZCR-1571H, ZCR-1569H, ZCR-1580H, ZCR-1581H, ZCR-1588H, ZCR-1642H, ZCR-1664H (above, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) And EX1010 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
  • Examples of the monomer (B1-3) include 2,2,2-triacryloyloxymethylethylphthalic acid (NK ester, CBX-1, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
  • the alkali-soluble resin (B) peeling of the coating film during development is suppressed, a high-resolution pattern can be obtained, the linearity of the line is good, and the appearance after the post-baking process is maintained.
  • the resin (B1-2) is preferably used in that a smooth coating surface can be easily obtained.
  • Examples of the resin (B1-2) include a resin in which an acidic group and an ethylenic double bond are introduced into a bisphenol A type epoxy resin, a resin in which an acidic group and an ethylenic double bond are introduced into a bisphenol F type epoxy resin, phenol Resin with acidic group and ethylenic double bond introduced into novolac epoxy resin, resin with acidic group and ethylenic double bond introduced into cresol novolac epoxy resin, or acidic group into trisphenolmethane epoxy resin A resin in which an ethylenic double bond is introduced, and a resin in which an acidic group and an ethylenic double bond are introduced into the epoxy resins represented by the formulas (B1-2a) to (B1-2c) are particularly preferable.
  • the mass average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin (B) used in the present invention is preferably 1.5 ⁇ 10 3 to 30 ⁇ 10 3 , particularly preferably 2 ⁇ 10 3 to 15 ⁇ 10 3 .
  • the number average molecular weight (Mn) is preferably 500 to 20 ⁇ 10 3 and particularly preferably 1.0 ⁇ 10 3 to 10 ⁇ 10 3 .
  • the number of ethylenic double bonds that the alkali-soluble resin (B) has in one molecule is preferably 3 or more on average, and particularly preferably 6 or more.
  • the number of ethylenic double bonds is at least the lower limit of the above range, the alkali solubility between the exposed and unexposed portions is likely to be different, and a fine pattern can be formed with a smaller exposure amount.
  • the acid value of the alkali-soluble resin (B) is preferably 10 to 200 mgKOH / g, more preferably 30 to 150 mgKOH / g, and particularly preferably 50 to 100 mgKOH / g.
  • the negative photosensitive resin composition has good storage stability and developability.
  • the alkali-soluble resin (B) contained in the negative photosensitive resin composition may be one type or a mixture of two or more types.
  • the content of the alkali-soluble resin (B) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 12 to 40% by mass, more preferably 14 to 38% by mass, and 16 to 36% by mass. Particularly preferred. When the content ratio is in the above range, the storage stability of the negative photosensitive resin composition is good.
  • the photopolymerization initiator (C) is not particularly limited as long as it is a compound having a function as a photopolymerization initiator, but is preferably a compound that generates a radical by light.
  • Examples of the photopolymerization initiator (C) include ⁇ -diketones such as benzyl, diacetyl, methylphenylglyoxylate, and 9,10-phenanthrenequinone; acyloins such as benzoin; benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin Acyloin ethers such as isopropyl ether; thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 2,4-diisopropyl Thioxanthones such as thioxanthone and thioxanthone-4-sulfonic acid; benzophenone, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone,
  • Nzophenones acetophenone, 2- (4-toluenesulfonyloxy) -2-phenylacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, 2,2′-dimethoxy-2-phenylacetophenone, p-methoxyacetophenone, 2-methyl- [4- Acetophenones such as (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one; anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, Quinones such as camphorquinone and 1,4-naphthoquinone; ethyl 2-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate (n-butoxy), isoamyl 4-dimethylamin
  • benzophenones aminobenzoic acids, aliphatic amines, and thiol compounds are preferably used together with other radical initiators because they may exhibit a sensitizing effect.
  • photopolymerization initiator (C) 2-methyl- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)- Butan-1-one, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime), ethanone 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H -Carbazoyl-3-yl] -1- (O-acetyloxime), 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, or 2,4-diethylthioxanthone is preferred. Furthermore, the combination of these and the said benzophenones is especially preferable.
  • a commercial item can be used for a photoinitiator (C).
  • Commercially available products include IRGACURE907 (trade name, manufactured by BASF, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one), IRGACURE369 (trade name, manufactured by BASF, 2 -Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one) and the like.
  • the photopolymerization initiator (C) contained in the negative photosensitive resin composition may be one type or a mixture of two or more types.
  • the content of the photopolymerization initiator (C) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and 5 to 15% by mass. % Is particularly preferred. Within the above range, the developability of the negative photosensitive resin composition is good.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention may contain a crosslinking agent (D) as an optional component that promotes radical curing.
  • a crosslinking agent (D) the compound which has two or more ethylenic double bonds in 1 molecule, and does not have an acidic group is preferable.
  • a negative photosensitive resin composition contains a crosslinking agent (D)
  • hardenability of the said alkali-soluble resin (B) at the time of exposure improves, and the exposure amount at the time of forming a partition can be reduced.
  • the crosslinking agent (D) having two or more ethylenic double bonds in one molecule and having no acidic group is not particularly limited as long as it is a compound having this condition, but diethylene glycol di (meth) acrylate, tetra Ethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (Meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etoxy Is
  • crosslinking agent (D) Commercial products can be used as the crosslinking agent (D).
  • Commercially available products include KAYARAD DPHA (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate), NK ester A-9530 (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., dipenta Erythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate)), NK Este A-9300 (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., ethoxylated isocyanuric acid triacrylate), NK ester A-9300-1CL (trade name, new Nakamura Chemical Co., Ltd., ⁇ -caprolactone-modified tris- (2-acryloxyethyl) isocyanurate), BANI-M (trade name, manufactured by Maruzen Petro
  • urethane acrylate examples include KAYARAD UX series manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and specific product names include UX-3204, UX-6101, UX-0937, DPHA-40H, UX-5000, UX-5002D-P20.
  • V # 802 (trade name, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., a mixture of dipentaerythritol acrylate, tripentaerythritol acrylate, and tetrapentaerythritol acrylate).
  • KAYARAD DPHA and NK ester A-9530 are preferable because they improve the sensitivity of the cured film obtained from the negative photosensitive resin composition.
  • NK esters A-9300, BANI-M and BANI-X are preferred from the viewpoint of imparting hardness to the cured film and suppressing thermal sagging.
  • NK ester A-9300-1CL is preferable from the viewpoint of imparting flexibility to the cured film.
  • Urethane acrylate is preferable because an appropriate development time can be realized and developability is improved.
  • the content ratio of the crosslinking agent (D) contained in the negative photosensitive resin composition is preferably in the following range.
  • the total amount of the alkali-soluble resin (B) and the crosslinking agent (D) is 50 to 95% by mass in the total solid content, and the content of the alkali-soluble resin (B) with respect to the content of the crosslinking agent (D)
  • the mass% of the amount, that is, the mass of the alkali-soluble resin (B) / the mass of the crosslinking agent (D) ⁇ 100 is preferably adjusted to be 15 to 85 mass%.
  • the total amount of the alkali-soluble resin (B) and the crosslinking agent (D) is 60 to 92% by mass in the total solid content, and the mass of the alkali-soluble resin (B) / the mass of the crosslinking agent (D) ⁇ 100. 20 to 70% by mass, the total amount of the alkali-soluble resin (B) and the crosslinking agent (D) is 65 to 90% by mass in the total solid content, and the mass / weight of the alkali-soluble resin (B) /
  • the mass ⁇ 100 of the crosslinking agent (D) is particularly preferably 20 to 55% by mass.
  • the negative photosensitive resin composition of this invention contains a solvent (E) as needed.
  • the solvent (E) is contained, the viscosity of the negative photosensitive resin composition is reduced, so that the negative photosensitive resin composition can be easily applied on the substrate. A uniform negative photosensitive resin composition coating film can be formed.
  • a negative photosensitive resin composition does not contain a solvent (E)
  • the coating film of a negative photosensitive resin composition becomes the same as the film
  • the solvent (E) contained in the negative photosensitive resin composition of the present invention is the ink repellent agent (A), alkali-soluble resin (B), photopolymerization initiator (C) contained in the negative photosensitive resin composition.
  • the cross-linking agent (D) and further optional components described later are uniformly dissolved or dispersed to uniformly and easily apply the negative photosensitive resin composition to the substrate on which the partition walls are formed.
  • the solvent is not particularly limited as long as it has a function of reacting and does not have reactivity with these components.
  • a solvent similar to the solvent used in the synthesis of the ink repellent agent (A) can be used.
  • the content of the solvent (E) contained in the negative photosensitive resin composition varies depending on the composition and use of the negative photosensitive resin composition, but is 50 to 99% by mass in the negative photosensitive resin composition. It is preferably blended, more preferably 60 to 95% by mass, and particularly preferably 65 to 90% by mass.
  • the acid value (hereinafter also referred to as composition acid value) of the negative photosensitive resin composition of the present invention is from 6 to 30 mgKOH / g, preferably from 8 to 25 mgKOH / g, particularly preferably from 10 to 22 mgKOH / g.
  • composition acid value is from 6 to 30 mgKOH / g, preferably from 8 to 25 mgKOH / g, particularly preferably from 10 to 22 mgKOH / g.
  • the coating film of the present invention having an excellent appearance can be obtained.
  • the formation of the coating film can be performed, for example, in the same manner as in the coating film forming step for the optical element partition wall described below.
  • the ink repellent agent (A) has a silanol group and is easily self-condensed by an acid catalyst.
  • the composition acid value is determined by the acid value and content of the alkali-soluble resin (B). Each preferred range is as described above.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention contains an ink repellent agent (A), an alkali-soluble resin (B), and a photopolymerization initiator (C). Furthermore, a crosslinking agent (D) and a solvent (E) are contained as needed. Further, the following thermal crosslinking agent (F), black colorant (G), polymer dispersant (H), dispersion aid (I), silane coupling agent (J), fine particles (K), phosphoric acid compound ( L) and other additives may be included.
  • the thermal crosslinking agent (F) is a compound having two or more groups capable of reacting with a carboxyl group and / or a hydroxyl group.
  • the thermal crosslinking agent (F) reacts with the alkali-soluble resin (B) to increase the crosslinking density of the cured film and improve the heat resistance.
  • thermal crosslinking agent (F) include at least one selected from the group consisting of amino resins, epoxy compounds, oxazoline compounds, polyisocyanate compounds, and polycarbodiimide compounds. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the thermal crosslinking agent (F) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 1 to 50% by mass, particularly preferably 5 to 30% by mass. The developability of the negative photosensitive resin composition obtained when it is in the above range becomes good.
  • Black colorant (G) When the negative photosensitive resin composition of the present invention is used for forming a black matrix that is a grid-like black portion surrounding the three color pixels R, G, and B of a color filter of a liquid crystal display element, a black colorant ( G) is preferably included.
  • the black colorant (G) include carbon black, aniline black, anthraquinone black pigment, and perylene black pigment. I. Pigment black 1, 6, 7, 12, 20, 31 etc. are mentioned.
  • organic pigments such as red pigments, blue pigments, green pigments, azomethine pigments, and mixtures of inorganic pigments can also be used.
  • the black colorant (G) carbon black is preferable from the viewpoint of cost and light shielding properties, and the carbon black may be surface-treated with a resin or the like. Moreover, in order to adjust a color tone, a blue pigment and a purple pigment can be used together.
  • Carbon black having a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g by the BET method is preferable from the viewpoint of the shape of the black matrix.
  • the specific surface area is 50 m 2 / g or more, the black matrix shape is hardly deteriorated.
  • it is 200 m 2 / g or less, it is not necessary to blend a large amount of dispersion aid in order to develop various physical properties without excessively adsorbing the dispersion aid on carbon black.
  • the oil absorption amount of dibutyl phthalate is preferably 120 cc / 100 g or less from the viewpoint of sensitivity, and a smaller amount is more preferable.
  • the average primary particle diameter of the carbon black observed with a transmission electron microscope is preferably 20 to 50 nm.
  • the average primary particle diameter is 20 nm or more, the negative photosensitive resin composition can be dispersed at a high concentration with the negative photosensitive resin composition, and a negative photosensitive resin composition with good temporal stability can be easily obtained.
  • the average secondary particle diameter by observation with a transmission electron microscope is preferably 80 to 200 nm.
  • the black colorant (G) in the total solid content of the negative photosensitive resin composition is contained.
  • the proportion is preferably 15 to 65% by mass, particularly preferably 20 to 50% by mass.
  • the negative photosensitive resin composition obtained when it is in the above range has good sensitivity, and the formed partition has excellent light shielding properties.
  • Polymer dispersant (H) When the negative photosensitive resin composition contains a dispersible material such as the black colorant (G), it is preferable to contain a polymer dispersant (H) in order to improve the dispersibility.
  • the polymer dispersant (H) is not particularly limited, and is urethane, polyimide, alkyd, epoxy, polyester, melamine, phenol, acrylic, polyether, vinyl chloride, vinyl chloride acetic acid.
  • a vinyl copolymer system, a polyamide system, a polycarbonate system, and the like can be mentioned, and a urethane system or a polyester system is preferable.
  • the polymer dispersant (H) may have a structural unit derived from ethylene oxide and / or propylene oxide.
  • the polymer dispersant (H) having a basic group is used in consideration of the affinity for the black colorant (G). It is preferable to use it. Although it does not specifically limit as a basic group, A primary, secondary, or tertiary amino group is mentioned.
  • a commercially available product may be used as the polymer dispersant (H). Commercially available products include Disparon DA-7301 (trade name, manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.), BYK161, BYK162, BYK163, BYK182 (all trade names, manufactured by BYK-Chemie), Solspurs 5000, Solspers 17000 (all trade names, Zeneca).
  • the amount of the polymer dispersant (H) used is preferably 5 to 30% by mass, particularly preferably 10 to 25% by mass, based on the black colorant (G).
  • the amount used is not less than the lower limit of the above range, the dispersibility of the black colorant (G) is improved, and when it is not more than the upper limit of the above range, the developability of the negative photosensitive resin composition becomes good. .
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention may contain a phthalocyanine pigment derivative or a metal phthalocyanine sulfonamide compound as the dispersion aid (I).
  • the dispersion aid (I) is considered to have a function of improving the dispersion stability by adsorbing to the dispersible material such as the black colorant (G) and the polymer dispersant (H).
  • silane coupling agent (J) When the silane coupling agent (J) is used, the substrate adhesion of the cured film formed from the obtained negative photosensitive resin composition is improved.
  • Specific examples of the silane coupling agent (J) include tetraethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, and 3-chloropropyl.
  • trimethoxysilane 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, heptadecafluorooctylethyltrimethoxysilane, polyoxyalkylene chain-containing triethoxysilane, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the silane coupling agent (J) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 20% by mass, particularly preferably 1 to 10% by mass.
  • the content of the silane coupling agent (J) in the total solid content in the negative photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 20% by mass, particularly preferably 1 to 10% by mass.
  • the negative photosensitive resin composition may contain fine particles (K) as necessary. By mix
  • the fine particles (K) are not particularly limited, and inorganic fine particles such as silica, zirconia, magnesium fluoride, tin-doped indium oxide (ITO) and antimony-doped tin oxide (ATO); organic materials such as polyethylene and polymethyl methacrylate (PMMA) In view of heat resistance, inorganic fine particles are preferable, and in view of availability and dispersion stability, silica or zirconia is particularly preferable.
  • the fine particles ( K) is preferably negatively charged. Furthermore, considering the exposure sensitivity of the negative photosensitive resin composition, it is preferable that the fine particles do not absorb the light irradiated at the time of exposure, and i-line (365 nm), h-line ( 405 nm) and g-line (436 nm) are not particularly absorbed.
  • the particle diameter of the fine particles (K) is preferably 1 ⁇ m or less, particularly preferably 200 nm or less, because the surface smoothness of the partition wall is improved.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention may contain a phosphoric acid compound (L) as necessary. Adhesiveness with a board
  • substrate can be improved because a negative photosensitive resin composition contains a phosphoric acid compound (L).
  • the phosphoric acid compound (L) include mono (meth) acryloyloxyethyl phosphate, di (meth) acryloyloxyethyl phosphate, tris (meth) acryloyloxyethyl phosphate, and the like.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention may further contain a curing accelerator, a thickener, a plasticizer, an antifoaming agent, a leveling agent, a repellency inhibitor, an ultraviolet absorber, and the like as necessary. .
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention it is preferable to select a composition and a blending ratio in accordance with applications and required characteristics.
  • the preferable composition of the various compounding components in the negative photosensitive resin composition of the present invention is shown below.
  • Ink repellent agent Hydrolyzable co-condensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3), hydrolyzable silane compounds (a-1), (a- 2) From the hydrolyzed cocondensate of (a-5) and the hydrolyzable cocondensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3) and (a-5) At least one ink repellent agent selected from 0.01 to 10% by mass in the total solid content of the negative photosensitive resin composition;
  • Alkali-soluble resin (B): a resin in which acidic groups and ethylenic double bonds are introduced into bisphenol A type epoxy resin, a resin in which acidic groups and ethylenic double bonds are introduced into bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type Resins with acidic groups and ethylenic double bonds introduced into epoxy resins, resins with acidic groups and ethylenic double bonds introduced into cresol novo
  • Solvent (E) at least one selected from the group consisting of water, 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, butyl acetate, 4-butyrolactone and cyclohexanone
  • Ink repellent agent Hydrolyzable co-condensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3), hydrolyzable silane compounds (a-1), (a- 2) Hydrolyzed cocondensate of (a-5) and hydrolyzed cocondensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3), (a-5) At least one ink repellent agent selected from the group consisting of 0.01 to 10% by mass in the total solid content of the negative photosensitive resin composition, Alkali-soluble resin (B): a resin in which acidic groups and ethylenic double bonds are introduced into bisphenol A type epoxy resin, a resin in which acidic groups and ethylenic double bonds are introduced into bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type Resins with acidic groups and ethylenic double bonds introduced into epoxy resins, resins with acidic groups and ethylenic double bonds introduced into cresol no
  • Solvent (E) at least one selected from the group consisting of water, 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, butyl acetate, 4-butyrolactone, and cyclohexanone
  • Ink repellent agent Hydrolyzable co-condensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3), hydrolyzable silane compounds (a-1), (a- 2) Hydrolyzed cocondensate of (a-5) and hydrolyzed cocondensate of hydrolyzable silane compounds (a-1), (a-2), (a-3), (a-5) At least one ink repellent agent selected from the group consisting of 0.01 to 10% by mass in the total solid content of the negative photosensitive resin composition, Alkali-soluble resin (B): an epoxy resin having a biphenyl skeleton represented by general formula (B1-2a), an epoxy resin represented by general formula (B1-2b), and a general formula (B1-2c) At least one resin selected from the group consisting of epoxy resins having a biphenyl skeleton, wherein the total solid content in the negative photosensitive resin composition is 12 to 40% by mass;
  • an ink repellent agent A
  • an alkali-soluble resin B
  • a photopolymerization initiator C
  • a crosslinking agent D
  • a solvent E
  • Crosslinker F
  • black colorant G
  • polymer dispersant H
  • dispersion aid I
  • silane coupling agent J
  • fine particles K
  • phosphate compound L
  • other A method of mixing with an additive is preferred.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is used as a material such as photolithography in the same manner as an ordinary negative photosensitive resin composition, and the obtained cured film is an ordinary negative photosensitive resin composition. It can be used as a member of an optical element in which a cured film is used.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is used for forming a partition for an optical element having a plurality of pixels and a partition located between adjacent pixels on a substrate, such as ultraviolet / ozone cleaning treatment A partition wall having sufficient ink repellency can be obtained even after the lyophilic treatment, which is preferable.
  • the present invention is applied to the manufacture of a partition for an optical element having a plurality of pixels and a partition located between adjacent pixels on a substrate.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is applied onto the substrate to form a coating film (coating film forming step), then the coating film is heated (prebaking step), and then the partition walls of the coating film Then, only the part to be exposed is photocured (exposure process), then the coating film other than the photocured part is removed to form a partition consisting of the photocured part of the coating film (development process), and then By heating the formed partition wall (post-baking step), a partition wall for an optical element can be manufactured.
  • the material of the substrate is not particularly limited.
  • various glass plates polyester (polyethylene terephthalate, etc.), polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polycarbonate, polymethyl methacrylate, polysulfone, polyimide, poly (meth) acrylic resin
  • Thermosetting plastic sheets such as epoxy resins, and cured sheets of thermosetting resins such as epoxy resins and unsaturated polyesters can be used.
  • a heat resistant plastic such as a glass plate or polyimide is preferable from the viewpoint of heat resistance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a production example of an optical element partition using the negative photosensitive resin composition of the present invention.
  • FIG. 1 (I) is a view showing a cross section in a state where a coating film 2 made of the negative photosensitive resin composition of the present invention is formed on a substrate 1.
  • (II) is a figure which shows an exposure process typically.
  • (III) is sectional drawing which shows the board
  • the manufacturing method of the partition for optical elements using the negative photosensitive resin composition of this invention is demonstrated concretely using FIG.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is applied onto a substrate 1 to form a coating film 2 made of the negative photosensitive resin composition.
  • substrate 1 is wash
  • the coating method of the negative photosensitive resin composition is not particularly limited as long as a coating film having a uniform film thickness is formed.
  • Spin coating, spraying, slit coating, roll coating, spin coating The method used for normal coating-film formation, such as a method and a bar coating method, is mentioned.
  • the film thickness of the coating film 2 is determined in consideration of the height of the partition wall finally obtained.
  • the film thickness of the coating film 2 is preferably 100 to 200%, particularly preferably 100 to 130% of the height of the partition wall finally obtained.
  • the thickness of the coating film 2 is preferably from 0.3 to 325 ⁇ m, particularly preferably from 1.3 to 65 ⁇ m.
  • the coating film 2 formed on the substrate 1 in the coating film forming step is heated to obtain the film 2.
  • a volatile component including a solvent contained in the negative photosensitive resin composition constituting the coating film is volatilized and removed, and a film having less adhesiveness is obtained.
  • the ink repellent agent (A) moves to the vicinity of the coating film surface.
  • the heating method include a method in which the coating film 2 is heated together with the substrate 1 at 50 to 120 ° C. for about 10 to 2,000 seconds using a heating device such as a hot plate or an oven.
  • a drying step such as vacuum drying other than heating (drying) is performed in order to remove volatile components such as a solvent. You may provide separately before a prebaking process. Further, in order to efficiently dry the coating film without causing unevenness in the appearance of the coating film, it is more preferable to use heating combined with the drying by the prebaking step and vacuum drying in combination.
  • the conditions for vacuum drying vary depending on the type of each component, the blending ratio, and the like, but can be preferably performed at 500 to 10 Pa for a wide range of about 10 to 300 seconds.
  • the film 2 is irradiated with light 5 through a mask 4 having a predetermined pattern. Only the predetermined pattern portion cut by the mask 4 is transmitted through the light 5, reaches the film on the substrate 1, and only the portion is photocured. Therefore, when the partition is formed, the predetermined pattern is provided in a shape that matches the shape of the partition.
  • the average partition wall width after the post-baking step is preferably 100 ⁇ m or less, and particularly preferably 20 ⁇ m or less. Further, the average distance between adjacent partition walls is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 100 ⁇ m or less. It is preferable to use a mask in which a pattern is formed so as to be in this range.
  • the exposed portion 3 of the film irradiated with light is composed of a cured film of a negative photosensitive resin composition, while the unexposed portion is a film 2 of an uncured negative photosensitive resin composition. It is a state in which it remains.
  • the irradiation light 5 is visible light; ultraviolet light; far ultraviolet light; excimer laser such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, Kr 2 excimer laser, KrAr excimer laser, Ar 2 excimer laser; X-ray; Examples include lines. Further, the irradiation light 5 is preferably an electromagnetic wave having a wavelength of 100 to 600 nm, more preferably a light ray having a distribution in the range of 300 to 500 nm, particularly i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm). preferable.
  • Exposure is preferably 5 ⁇ 1,000mJ / cm 2, particularly preferably 50 ⁇ 400mJ / cm 2.
  • the exposure amount is at least the lower limit of the above range, the negative photosensitive resin composition serving as a partition is sufficiently cured, and subsequent development does not easily cause dissolution or peeling from the substrate 1.
  • a high resolution is obtained when it is not more than the upper limit of the above range.
  • the exposure time depends on the exposure amount, the composition of the photosensitive composition, the thickness of the coating film, etc., but is preferably 1 to 60 seconds, and particularly preferably 5 to 20 seconds.
  • FIG. 1 (II) Development is performed using a developer, and the unexposed portion 2 on the substrate 1 shown in FIG. 1 (II) is removed. Thereby, the structure of the partition 6 formed by the cured film of the negative photosensitive resin composition on the board
  • an alkaline aqueous solution containing an alkali such as an inorganic alkali, an amine, an alcohol amine, or a quaternary ammonium salt can be used.
  • an organic solvent such as a surfactant or alcohol can be added to the developer in order to improve solubility and remove residues.
  • Develop time (time for contacting with developer) is preferably 5 to 180 seconds.
  • Examples of the developing method include a liquid piling method, a dipping method, and a shower method.
  • water on the substrate 1 and the partition wall 6 can be removed by performing high-pressure water washing or running water washing and air-drying with compressed air or compressed nitrogen.
  • the partition 6 on the substrate 1 is heated.
  • the heating method include a method in which the partition wall 6 and the substrate 1 are heat-treated at 150 to 250 ° C. for 5 to 90 minutes using a heating device such as a hot plate or an oven. By the heat treatment, the partition walls 6 made of a cured film of the negative photosensitive resin composition on the substrate 1 are further cured, and the shape of the dots 7 surrounded by the partition walls 6 and the substrate 1 is further fixed.
  • the heating temperature is particularly preferably 180 ° C. or higher.
  • the heating temperature is too low, curing of the partition wall 6 is insufficient, so that sufficient chemical resistance cannot be obtained, and when the ink is injected into the dots 7 in the subsequent inkjet coating process, the solvent contained in the ink As a result, the partition wall 6 may swell or ink may ooze. On the other hand, if the heating temperature is too high, thermal decomposition of the partition walls 6 may occur.
  • the average width of the partition walls is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, and particularly preferably 20 ⁇ m or less. Moreover, the average of the distance (dot width) between adjacent partition walls is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 100 ⁇ m or less. Further, the average height of the partition walls is preferably 0.05 to 50 ⁇ m, particularly preferably 0.2 to 10 ⁇ m.
  • Examples of the lyophilic process include a cleaning process using an alkaline aqueous solution, an ultraviolet cleaning process, an ultraviolet / ozone cleaning process, an excimer cleaning process, a corona discharge process, and an oxygen plasma process.
  • the cleaning process using an alkaline aqueous solution is a wet process of cleaning the substrate surface using an alkaline aqueous solution (potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution or the like).
  • the ultraviolet cleaning process is a dry process for cleaning the substrate surface using ultraviolet rays.
  • the ultraviolet / ozone cleaning process is a dry process that cleans the substrate surface using a low-pressure mercury lamp that emits light of 185 nm and 254 nm.
  • the excimer cleaning process is a dry process for cleaning the substrate surface using a xenon excimer lamp that emits light at 172 nm.
  • the corona discharge treatment is a dry treatment that uses a high-frequency high voltage to generate corona discharge in the air and cleans the substrate surface.
  • the oxygen plasma process is a dry process in which the substrate surface is cleaned using a highly reactive “plasma state” in which oxygen is excited by using a high frequency power source or the like as a trigger in vacuum.
  • a dry treatment method such as an ultraviolet / ozone cleaning treatment is preferable because it is simple.
  • UV / ozone can be generated using commercially available equipment.
  • An ink-repellent treatment can be performed by placing a substrate on which a partition wall is formed in an ultraviolet / ozone apparatus and performing the treatment in air at room temperature for about 1 to 10 minutes within a range that does not impair the oil repellency of the partition wall. it can.
  • about processing time what is necessary is just to adjust to the time used as the range which does not impair the oil repellency of a partition according to each ultraviolet-ray / ozone apparatus.
  • the removal of impurities remaining on the dots after the formation of the partition walls can be sufficiently performed to sufficiently measure the dot ink fondness, such as a color display device using an optical element obtained. It is possible to prevent white spots.
  • the partition obtained from the negative photosensitive resin composition of the present invention it is possible to make the ink affinity by the ultraviolet cleaning treatment or the like without reducing the ink repellency of the partition.
  • the ink repellency (water / oil repellency) of the cured film formed from the negative photosensitive resin composition is water and PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate: an organic solvent often used as a solvent for the ink. )
  • the contact angle can be estimated.
  • the partition is required to have sufficient ink repellency even after the ink-philic treatment. It is done. Therefore, the water contact angle of the partition walls is preferably 90 ° or more, and particularly preferably 95 ° or more.
  • the contact angle of PGMEA of the partition walls is preferably 35 degrees or more, more preferably 40 degrees or more, and particularly preferably 50 degrees or more.
  • the dots are required to be ink-philic, and the water
  • the contact angle is preferably 20 degrees or less, and particularly preferably 10 degrees or less.
  • This step can be performed in the same manner as a normal method using an ink jet apparatus generally used in the ink jet method.
  • An ink jet apparatus used for forming such a pixel is not particularly limited, but a method in which charged ink is continuously ejected and controlled by a magnetic field, and ink is ejected intermittently using a piezoelectric element.
  • An ink jet apparatus using various methods such as a method, a method of heating ink, and intermittently ejecting the ink using the foaming can be used.
  • optical elements produced using the negative photosensitive resin composition of the present invention include color filters, organic EL display elements, and organic TFT arrays.
  • the shape of the pixel to be formed can be any known arrangement such as a stripe type, a mosaic type, a triangle type, or a four-pixel arrangement type.
  • the ink used for forming the pixel mainly includes a coloring component, a binder resin component, and a solvent.
  • a coloring component it is preferable to use pigments and dyes excellent in heat resistance, light resistance and the like.
  • the binder resin component a resin that is transparent and excellent in heat resistance is preferable, and examples thereof include an acrylic resin, a melamine resin, and a urethane resin.
  • the water-based ink contains water and a water-soluble organic solvent as necessary, a water-soluble resin or a water-dispersible resin as a binder resin component, and various auxiliary agents as necessary.
  • the oil-based ink contains an organic solvent as a solvent, a resin soluble in an organic solvent as a binder resin component, and various auxiliary agents as necessary. Moreover, after injecting an ink by the inkjet method, it is preferable to perform drying, heat curing, and ultraviolet curing as necessary.
  • a protective film layer is formed as necessary.
  • the protective film layer is preferably formed for the purpose of increasing the surface flatness and for blocking the eluate from the ink in the partition walls and the pixel portion from reaching the liquid crystal layer.
  • a transparent electrode such as tin-doped indium oxide (ITO) is formed on a transparent substrate such as glass by sputtering or the like, and the transparent electrode is etched into a desired pattern as necessary.
  • a barrier rib is formed using the negative photosensitive resin composition of the present invention, and after the dot is made into an ink-inking treatment, a solution of a hole transport material and a light emitting material is sequentially applied to the dot using an ink jet method and dried. Thus, a hole transport layer and a light emitting layer are formed.
  • an organic EL display element pixel is obtained by forming an electrode such as aluminum by vapor deposition or the like.
  • An organic TFT array can be manufactured through the following steps (1) to (3).
  • a partition wall is formed on a transparent substrate such as glass using the negative photosensitive resin composition of the present invention.
  • a gate electrode material is formed by applying a solution of a gate electrode material to the dots using an inkjet method.
  • a gate insulating film is formed thereon.
  • a barrier rib is formed on the gate insulating film using the negative photosensitive resin composition of the present invention, and after the dot is made into an ink-philic process, a solution of a source / drain electrode material is applied to the dot using an ink jet method.
  • a drain electrode is formed.
  • a partition is formed using the negative photosensitive resin composition of the present invention so as to surround a region including the pair of source / drain electrodes, and the ink is made to be an ink-insensitive dot. Thereafter, an organic semiconductor solution is applied to the dots using an ink jet method to form an organic semiconductor layer between the source and drain electrodes.
  • the partition using the negative photosensitive resin composition of the present invention may be used in only one step, or the negative photosensitive resin of the present invention in two or more steps. You may utilize the partition using a conductive resin composition.
  • Examples 1 to 7 are examples, and examples 8 and 9 are comparative examples.
  • the negative photosensitive resin composition was stored in a glass screw bottle at 23 ° C. (room temperature) for 2 weeks. After storage for 2 weeks, a negative photosensitive resin composition was applied using a spinner on a 10 cm ⁇ 10 cm glass substrate washed in the same manner as in the production of a cured film 1 described later to form a coating film. Furthermore, it was dried on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes to form a film having a thickness of 1 ⁇ m. The appearance of the film was visually observed and evaluated as follows. A (Excellent): No more than 5 foreign substances on the film. ⁇ (Good): 6 to 20 foreign matter on the film. X (defect): 21 or more foreign matters on the film, and radial streaks were observed from the center of the glass substrate.
  • Alkali-soluble resin (B)) ZAR2002H trade name; KAYARAD ZAR-2002H, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., a resin in which a carboxyl group and an ethylenic double bond are introduced into a bisphenol A type epoxy resin, solid content 60%, acid value 60 mgKOH / g.
  • CCR1235 Trade name: KAYARAD CCR-1235, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., a resin obtained by introducing a carboxyl group and an ethylenic double bond into a cresol novolac type epoxy resin, solid content 60%, acid value 60 mgKOH / g.
  • CCR1115 Trade name; KAYARAD CCR-1115, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., a resin obtained by introducing a carboxyl group and an ethylenic double bond into a cresol novolac type epoxy resin, acid value 100 mgKOH / g.
  • IR907 Trade name: IRGACURE907, manufactured by BASF, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one.
  • IR369 Trade name: IRGACURE 369, manufactured by BASF, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one.
  • EAB 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
  • PGMEA Propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • PGME Propylene glycol monomethyl ether.
  • a PGME solution containing the ink repellent agent (A1) at 10% by mass is referred to as (A1-1) solution.
  • the obtained fluorine-containing content (mass% of fluorine atoms) of the composition excluding the solvent of the liquid (A1-1) is 18.8 mass%.
  • the number average molecular weight (Mn) of the composition excluding the solvent of the solution (A1-1) was 740.
  • the fluorine-containing content (mass% of fluorine atoms) of the composition excluding the solvent of the obtained (A2-1) liquid is 18.8 mass%.
  • the number average molecular weight (Mn) of the composition excluding the solvent of the solution (A2-1) was 866.
  • a PGME solution containing the ink repellent agent (A3) at 10% by mass is referred to as (A3-1) solution.
  • the obtained fluorine-containing content (mass% of fluorine atoms) of the composition excluding the solvent of the liquid (A3-1) is 18.8 mass%.
  • the number average molecular weight (Mn) of the composition excluding the solvent of the solution (A3-1) was 768.
  • a PGME solution containing the ink repellent agent (A4) at 10% by mass is referred to as (A4-1) solution.
  • the resulting fluorine-containing content (mass% of fluorine atoms) of the composition excluding the solvent of the liquid (A4-1) is 22.1 mass%.
  • the number average molecular weight (Mn) of the composition excluding the solvent of the solution (A4-1) was 678.
  • Example 1 (Preparation of negative photosensitive resin composition) (A1-1) solution 10 g (solid content is 1.0 g), ZAR2002 45 g (solid content is 27 g, the remaining 18 g is PGMEA as a solvent), IR907 5.4 g, EAB 3.6 g, A9530 63 g and 240 g of PGME were put into a 1,000 cm 3 stirring container and stirred for 30 minutes to prepare a negative photosensitive resin composition 1.
  • Table 1 shows the composition of the negative photosensitive resin composition 1 and the composition (mass%) of the solid content in the composition 1.
  • Table 1 shows both the composition in the solid content of the negative photosensitive resin composition and the composition in the composition.
  • the negative photosensitive resin composition 1 was applied on the glass substrate after the washing using a spinner, and then dried on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes to form a film having a thickness of 1 ⁇ m.
  • a 50 ⁇ m gap was opened on the surface of the obtained film from the film side through a photomask having an opening pattern (2.5 cm ⁇ 5 cm), and ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp was irradiated at 25 mW / cm 2 for 10 seconds.
  • a cured film was obtained.
  • the exposed glass substrate was developed by immersing in a 0.4% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 40 seconds, and the unexposed film was washed away with water and dried. Next, this was heated on a hot plate at 230 ° C. for 20 minutes to obtain a glass substrate (1) in which a cured film of the negative photosensitive resin composition 1 was formed in a region excluding the hole pattern portion. .
  • a glass substrate (2) on which a cured film of a negative photosensitive resin composition was formed was obtained in the same manner as in Production of cured film 1 except that a photomask having a line / space of 20 ⁇ m was used.
  • Examples 2 to 7, Examples 8 and 9 A negative photosensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed as shown in Table 1, and a negative photosensitive resin composition film, a cured film, and a glass substrate were obtained.
  • Example 3 240 g of PGMEA was used in place of 240 g of PGMEA.
  • the obtained negative photosensitive resin composition film, cured film, and glass substrate were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • the negative photosensitive resin compositions of Examples 1 to 7 having a composition acid value of 6 to 30 mg KOH / g were not formed even when a coating film was formed after storage at 23 ° C. for 2 weeks. The appearance was good. Further, the cured film obtained from the negative photosensitive resin composition exhibits good ink repellency, maintains high ink repellency even after irradiation with ultraviolet rays / ozone, and the glass substrate surface has good hydrophilicity. .
  • Example 8 since the composition acid value was 36 mgKOH / g, when a film was formed using the negative photosensitive resin composition after being stored at 23 ° C. for 2 weeks, many foreign matters were observed, and glass A radial streak pattern was observed from the center of. In Example 9, the composition acid value was 5.4 mgKOH / g, so that development was not possible.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is a negative photosensitive resin composition capable of producing a partition having good ink repellency and capable of retaining ink repellency even when irradiated with ultraviolet rays / ozone.
  • the storage stability is good, and a homogeneous coating film can be formed by using the negative photosensitive resin composition.
  • the negative photosensitive resin composition of the present invention is suitably used for forming barrier ribs for color filter production, organic EL display element production, and organic TFT array production using the inkjet recording technique.

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Abstract

 撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても撥インク性の保持が可能な隔壁を製造できる感光性組成物であって、貯蔵安定性が良好なネガ型感光性樹脂組成物およびそれを用いて得られるネガ型感光性樹脂組成物の均質な塗膜を提供する。 含フッ素シロキサン化合物からなる撥インク剤(A)と、1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、光重合開始剤(C)と、を含有する感光性組成物であって、該感光性組成物の酸価が6~30mgKOH/gであることを特徴とするネガ型感光性樹脂組成物。

Description

ネガ型感光性樹脂組成物および塗膜
 本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物および塗膜に関する。
 レジスト組成物は、カラーフィルタの画素間の隔壁、有機EL(Electro-Luminescence)表示素子の画素間の隔壁、有機TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)アレイの各TFTを仕切る隔壁、液晶表示素子のITO電極の隔壁、回路配線基板の隔壁等の永久膜を形成する材料として注目されている。
 回路配線基板の製造においては、回路配線を形成させる際に、金属分散液を噴射塗布するインクジェット法が提案されている。回路配線パターンの形成はレジスト組成物からフォトリソグラフィにより行われ、レジスト組成物の塗膜硬化物が隔壁として利用されている。
 インクジェット法においては、隣り合う画素間におけるインクの混色の発生や、所定の領域以外の部分にインクジェットにて噴射した材料が固まりこびりつくことを防ぐ必要があり、撥インク剤を含むレジスト組成物が提案されている(特許文献1)。
国際公開第2010/013816号
 特許文献1のレジスト組成物は、本発明者らの知見によれば、例えば室温(20~25℃)で2週間保存した際の貯蔵安定性が不充分な傾向にあり、室温で2週間保存したレジスト組成物を使用してパターニング基板を形成させた際に、塗膜上に異物が観察されることがあった。
 本発明の目的は、撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても撥インク性の保持が可能な隔壁を製造できるネガ型感光性樹脂組成物であって、貯蔵安定性が良好なネガ型感光性樹脂組成物および該組成物を用いて得られるネガ型感光性樹脂組成物の均質な塗膜の提供である。
 本発明は、以下の[1]~[10]の構成を有するネガ型感光性樹脂組成物および塗膜である。
[1]含フッ素シロキサン化合物からなる撥インク剤(A)と、
 1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、
 光重合開始剤(C)と、を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
 該ネガ型感光性樹脂組成物の酸価が6~30mgKOH/gであることを特徴とするネガ型感光性樹脂組成物。
[2]前記ネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中のアルカリ可溶性樹脂(B)の割合が12~40質量%である、[1]のネガ型感光性樹脂組成物。
[3]前記含フッ素シロキサン化合物が、下記加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を含む混合物の加水分解縮合生成物からなる、[1]または[2]のネガ型感光性樹脂組成物。
 加水分解性シラン化合物(a-1):ケイ素原子に、1個の炭素数3~10のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基を有する有機基と、3個の加水分解性基が結合した加水分解性シラン化合物、
 加水分解性シラン化合物(a-2):ケイ素原子に、p個(pは0、1または2)の炭化水素基と、(4-p)個の加水分解性基が結合した加水分解性シラン化合物。
[4]前記含フッ素シロキサン化合物におけるフッ素原子の含有割合が10~55質量%である、[1]~[3]のいずれかのネガ型感光性樹脂組成物。
[5]さらに、架橋剤(D)を含み、該架橋剤(D)が1分子中に2つ以上のエチレン性二重結合を有し、酸性基を有しない化合物である、[1]~[4]のネガ型感光性樹脂組成物。
[6]前記ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中の前記アルカリ可溶性樹脂(B)と架橋剤(D)との合計量の割合が50~95質量%、かつ、架橋剤(D)の含有量に対するアルカリ可溶性樹脂(B)の含有量の割合が15~85質量%である、[5]のネガ型感光性樹脂組成物。
[7]さらに、溶媒(E)を含む、[1]~[6]のいずれかのネガ型感光性樹脂組成物。
[8]前記アルカリ可溶性樹脂(B)の酸価が10~200mgKOH/gである、[1]~[7]のいずれかのネガ型感光性樹脂組成物。
[9]前記ネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中の撥インク剤(A)の割合が0.01~10質量%である、[1]~[8]のいずれかのネガ型感光性樹脂組成物。
[10]基板上に[1]~[9]のいずれかのネガ型感光性樹脂組成物が形成されてなる塗膜。
 本発明によれば、撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても撥インク性の保持が可能な隔壁を製造できるネガ型感光性樹脂組成物であって、貯蔵安定性が良好なネガ型感光性樹脂組成物およびそれを用いたネガ型感光性樹脂組成物の均質な塗膜の提供が可能である。
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた光学素子用隔壁の製造例を模式的に示す断面図である。
 本明細書における酸価とは、試料1g中の樹脂酸等を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいい、JIS K 0070の測定方法に準じて測定することができる値である。単位はmgKOH/gである。
 本明細書における全固形分とは、ネガ型感光性樹脂組成物が含有する成分のうち、隔壁形成成分をいい、溶媒(E)等の隔壁形成過程における加熱等により揮発する揮発性成分以外の全成分を示す。また、原料の加水分解性シラン化合物の加水分解性基の全てがシロキサン結合となって加水分解縮合生成物を構成していると仮定した場合から計算される値をいう。
 本明細書における組成物酸価とは、全固形分における酸価である。単位はmgKOH/gである。
 本明細書におけるフッ素原子含有率とは、原料の加水分解性シラン化合物の加水分解性基の全てがシロキサン結合となって加水分解縮合生成物を構成していると仮定した場合の化学式から計算される値をいう。
 本明細書における「(メタ)アクリロイル…」とは、「メタアクリロイル…」と「アクリロイル…」の総称である。(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル樹脂もこれと同様である。
 本明細書における炭化水素基とは、炭素と水素のみで構成される有機基を示す。
 本明細書においては、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布した膜を「塗膜」、それを乾燥させた状態を「膜」、さらに、それを硬化させて得られる膜を「硬化膜」という。
 本明細書におけるインクとは、乾燥硬化した後に、例えば光学的、電気的に機能を有する液体を総称するものであり、従来から用いられている着色材料に限定されるものではない。また、上記インクを注入して形成される「画素」についても同様に、隔壁で仕切られたそれぞれに光学的、電気的機能を有する区分を表すものとして用いられる。
 本明細書における撥インク性とは、上記インクをはじくために、撥水性と撥油性の両方を適度に有する性質をいい、例えば、後述の方法で評価できる。
 以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に説明のない場合、%は質量%を表す。
[撥インク剤(A)]
 撥インク剤(A)は、含フッ素シロキサン化合物からなる。該含フッ素シロキサン化合物としては、シラノール基を有し、フッ素原子の含有割合(以下、フッ素原子含有率ともいう。)が10~55質量%である含フッ素シロキサン化合物が好ましい。シラノール基の数としては、ケイ素原子1個当たりの平均個数として、0.2~3.5個であることが好ましい。
 含フッ素シロキサン化合物におけるフッ素原子含有率は、12~40質量%がより好ましく、15~30質量%が特に好ましい。上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる隔壁は、撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても良好な撥インク性を保持できる。
 含フッ素シロキサン化合物のシラノール基数は、ケイ素原子1個当たりの平均個数として、0.2~3.5個が好ましく、0.2~2.0個がより好ましく、0.5~1.5個が特に好ましい。上記範囲の下限値以上であると、撥インク剤(A)の溶媒への溶解性やネガ型感光性樹脂組成物中の他の成分への相溶性が良好になるため、作業性が向上する。上記範囲の上限値以下であると、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる隔壁の撥インク性が良好となる。
 なお、含フッ素シロキサン化合物中のシラノール基数は、29Si-NMRにより測定されるシラノール基を有する、または有しない各種構造由来のピーク面積比により算出される。
 含フッ素シロキサン化合物としては、例えば、少なくともフッ素を含有する加水分解性シラン化合物を含む1種以上の加水分解性シラン化合物が加水分解縮合して得られる含フッ素シロキサン化合物が挙げられる。加水分解性シラン化合物の加水分解縮合生成物は、通常、それ自身分子量分布を有する組成物である。本発明のネガ型感光性樹脂組成物における撥インク剤(A)としての含フッ素シロキサン化合物は、このような含フッ素加水分解性シラン化合物の加水分解縮合生成物からなる、常温で液体または溶媒溶解性の固体であり、通常シリコーンレジンと呼ばれる含フッ素の硬化性シリコーンが好ましい。
 含フッ素硬化性シリコーンとしては、後述する加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を必須成分として含む混合物の加水分解縮合生成物が好ましい。
 加水分解性シラン化合物(a-1)は、ケイ素原子に、1個の炭素数3~10のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基を有する有機基と、3個の加水分解性基が結合した3官能性の加水分解性シラン化合物である。なお、官能性の数は、1つのケイ素原子に結合した加水分解性基の数、および場合により1つのケイ素原子に結合した水酸基(シラノール基)やシラノール基となりうる結合の数等との合計数をいう。加水分解性シラン化合物(a-1)は1種を単独で用いることも2種以上を併用することも可能である。
 加水分解性シラン化合物(a-1)を用いることより、ネガ型感光性樹脂組成物を硬化させた硬化膜は撥水性と撥油性(すなわち撥インク性)を発揮できる。
 加水分解性シラン化合物(a-2)は、ケイ素原子に、p個(pは0、1または2)の炭化水素基と、(4-p)個の加水分解性基が結合した(4-p)官能性の加水分解性シラン化合物である。加水分解性シラン化合物(a-2)は、pが0である4官能性化合物、またはpが1である3官能性化合物であることが好ましい。加水分解性シラン化合物(a-2)は1種を単独で用いることも2種以上を併用することも可能である。2種以上を併用する場合、4官能性化合物および/または3官能性化合物とともに2官能性化合物を併用することもできる。
 加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を、化学式を用いて表すと、加水分解性シラン化合物(a-1)は下式(a1)で表される化合物(以下、化合物(a1)ともいう。)であり、加水分解性シラン化合物(a-2)は下式(a2)で表される化合物(以下、化合物(a2)ともいう。)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(a1)および(a2)中の記号は、以下の通りである。
 Rは、炭素数3~10のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基を有する有機基、
 Rは、炭化水素基、
 Xは、加水分解性基をそれぞれ表す。
 pは0、1または2となる数を表す。
 なお、式(a1)において3個のXは、互いに同一であっても異なっていてもよい。式(a2)においてp=2の場合、2個のRは互いに同一であっても異なっていてもよく、2個のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。同様にp=0の場合、4個のXは互いに同一であっても異なっていてもよく、p=1の場合、3個のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。
 本発明に用いる撥インク剤(A)における基Rおよび基Rは、撥水性を発現する基であり、主に基Rによって撥油性が発現される。撥インク剤(A)の硬化物が充分な撥油性を発現するのは、撥油性を損なう基Rが結合していないケイ素原子に結合した基Rが存在するためと考えられる。また、撥インク剤(A)の硬化物が充分な撥油性を発現するには、撥インク剤(A)中の基Rと基Rの合計に対して、基Rの相対的割合が高いことが好ましい。p=0の場合、撥インク剤(A)における基Rの相対的割合が高くなり撥油性が向上し、また造膜性に優れるという利点がある。p=1または2の場合、基Rがある程度存在することにより、撥インク剤(A)は炭化水素系の溶媒に溶解しやすくなり、基材の表面にネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を形成する際に比較的安価な溶媒を選択できるという利点がある。
 本発明に用いる含フッ素硬化性シリコーンは、前記加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)に分類されない加水分解性シラン化合物を含む混合物の加水分解縮合生成物であってもよい。
 前記加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)以外の加水分解性シラン化合物としては、後述する加水分解性シラン化合物(a-3)、ヘキサメチルジシロキサン等の1官能性シロキサン単位となりうる、後述するオルガノジシロキサン(a-4)、オクタメチルシクロテトラシロキサン等の環状オルガノポリシロキサン、シランカップリング剤と呼ばれる官能基含有有機基を有する加水分解性シラン化合物(上記加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)を除く。)、後述する加水分解性シラン化合物(a-5)等が挙げられる。
 これらの中でも、加水分解性シラン化合物(a-3)および/または加水分解性シラン化合物(a-5)を含むことが好ましい。特に、加水分解性シラン化合物(a-5)、または、加水分解性シラン化合物(a-3)と加水分解性シラン化合物(a-5)とを含むことが好ましい。
 加水分解性シラン化合物(a-3)は、ケイ素原子に、3個の有機基と、1個の加水分解性基が結合した1官能性の加水分解性シラン化合物である。下式(a3)で表される加水分解性シラン化合物(以下、化合物(a3)ともいう。)が好ましい。
 オルガノジシロキサン(a-4)としては、下式(a4)で表されるオルガノジシロキサン(以下、化合物(a4)ともいう。)が好ましい。これらは1官能性のシロキサン単位を生成しうるシラン化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(a3)および(a4)中の記号XとRは、式(a1)および(a2)中のXとRと同様である。式(a3)および(a4)中、Wは、独立して上記R、Rまたはアクリロイル基およびメタクリロイル基からなる群から選ばれる重合性官能基の1個以上を部分構造として持つ有機基を表す。式(a4)中Wは互いに同一であっても異なっていてもよい。なお、式(a3)において2個のR(WがRの場合は3個のR)は互いに同一であっても異なっていてもよく、式(a4)において4個のR(WがRの場合は5または6個のR)は互いに同一であっても異なっていてもよい。
 加水分解性シラン化合物(a3)やオルガノジシロキサン(a4)を用いる場合、該化合物のWがRであるような化合物を用いると、撥インク剤(A)の基Rの相対的割合が高まり優れた撥油性を発現しうるため好ましい。WがRであるような化合物を用いると、撥インク剤(A)の炭化水素系溶媒への溶解性が向上するため好ましい。Wがアクリロイル基およびメタクリロイル基から選ばれる重合性官能基の1個以上を部分構造として持つ有機基であるような化合物を用いると、撥インク剤(A)の硬化性が向上し、また炭化水素系溶媒への溶解性が向上するため好ましい。
 加水分解性シラン化合物(a-5)は、ケイ素原子に、q個(qは1または2)のアクリロイル基およびメタクリロイル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性官能基を有する有機基と、r個(rは0または1であって、q+rは1または2となる数)の炭化水素基と、(4-q-r)個の加水分解性基が結合した加水分解性シラン化合物である。加水分解性シラン化合物(a-5)を用いると、得られる撥インク剤(A)は露光後、隔壁上面に留まりやすく、隔壁上面を撥インク性に、隔壁側面を親インク性にする効果がある。
 一方、撥インク剤(A)を好ましく構成する上記加水分解縮合生成物の原料共縮合成分として、このような重合性官能基を有する加水分解性シラン化合物を用いないと、露光後、撥インク剤(A)が隔壁側面に移動しやすいので、隔壁上面、隔壁側面共に撥インク性にする効果がある。これらは、用途に応じて使い分ければよい。
 加水分解性シラン化合物(a-5)として、下式(a5)で表される加水分解性シラン化合物(以下、化合物(a5)ともいう。)が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(a5)中の記号XとRは、式(a1)および(a2)中のXとRと同様である。式(a5)中、Qはアクリロイル基およびメタクリロイル基からなる群より選ばれる重合性官能基を有する有機基を表す。qは1または2、rは0または1であってq+rが1または2となる数を表す。なお、式(a5)において、q=2の場合、2個のQは互いに同一であっても異なっていてもよく、q+r=1の場合、3個のXは互いに同一であっても異なっていてもよく、q+r=2の場合、2個のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。
 加水分解性シラン化合物(a-5)は、qが1でrが1の2官能性モノマー、またはqが1でrが0の3官能性モノマーであることが好ましい。また、加水分解性シラン化合物(a-5)を用いる場合は、1種を単独で用いることも2種以上を併用することも可能である。
 以下、上記化合物(a1)~化合物(a5)についてさらに具体的に例を挙げて説明する。なお、化合物(a1)~化合物(a5)として、それぞれ必要に応じて各化合物に分類されるモノマーの複数個を加水分解縮合した化合物であるオリゴマーを用いてもよい。
 化合物(a1)~化合物(a5)が有するXは加水分解性基であり、例えば、モノアルコールから水酸基の水素原子を除いた有機基、ハロゲン原子、アシル基、イソシアネート基、アミン化合物からアミノ基の水素原子を除いた有機基等がある。Xとしては、炭素数4以下のアルコキシ基またはハロゲン原子が好ましく、CHO-、CO-、Cl-が特に好ましい。これらの基(X)は加水分解反応により水酸基(シラノール基)となり、さらに分子間で反応してSi-O-Si結合を形成する。
 化合物(a1)が有するとともに、化合物(a3)、化合物(a4)が任意に有するRとしては、RF1-Y-で表される基が好ましい。ただし、RF1は、炭素数3~10のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基を示し、Yはフッ素原子を含まない2価連結基を示す。
 RF1は、炭素数4~8のペルフルオロアルキル基、または、炭素数4~9のエーテル性酸素原子を含むペルフルオロアルキル基が好ましく、炭素数6のペルフルオロアルキル基が特に好ましい。RF1が上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる隔壁は、撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても良好な撥インク性を保持できる。また、撥インク剤(A)の汎用の溶媒への溶解性が優れるため好ましい。
 RF1の構造は、直鎖構造、分岐構造、環構造、または部分的に環を有する構造が挙げられるが、直鎖構造が好ましい。
 RF1の具体例としては、以下の基が挙げられる。
F(CF-、F(CF-、F(CF-。
CFCFOCFCFOCF-、CFCFOCFCFOCFCF-、CFCFOCFCFOCFCFOCFCFOCF-、CFCFOCFCFOCFCFOCFCFOCFCF-。
CFCFCFOCF-、CFCFCFOCFCF-、CFCFCFOCF(CF)-、CFCFCFOCF(CF)CF-、CFCFCFOCF(CF)CFOCFCF-、CFCFCFOCF(CF)CFOCF(CF)-、CFCFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CF-。
 上記Yとしては2価連結基であれば特に制限されないが、-(CH-、-CHO(CH-、-SONR-(CH-、または-(C=O)-NR-(CH-で表される基が好ましい。ただし、gは1~5の整数を示し、Rは水素原子、メチル基、またはエチル基を示す。Yは、gが2または3である-(CH-が特に好ましい。なお、該基Yの向きとしては、右側にSiが、左側にRF1が結合することを意味する。
 RF1が炭素数4~8のペルフルオロアルキル基である場合、前記Yとしては、-(CH-で表される基が好ましい。gは2~4の整数であることが好ましく、gが2である-(CH-が特に好ましい。
 RF1が炭素数4~9のエーテル性酸素原子を含むペルフルオロアルキル基である場合、前記Yとしては、-(CH-、-CHO(CH-、-SONR-(CH-、または-(C=O)-NR-(CH-で表される基が好ましい。ただし、hは1~5の整数を示し、Rは水素原子、メチル基、またはエチル基を示す。Yは、hが2である-(CH-が特に好ましい。なお、該基Yの結合の向きとしては、右側にSiが、左側にRF1が結合することを意味する。
 化合物(a2)、化合物(a3)、化合物(a4)および化合物(a5)が有する、Rとしては、炭素数1~4のアルキル基、またはフェニル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
 化合物(a5)が有するQとしては、Q-Z-で表される基が好ましい。ただし、Qは(メタ)アクリロイルオキシ基を示す。Zは-(CH-、-(CH-、-(CH-、または-(CH-を示し、-(CH-が好ましい。また、化合物(a3)、化合物(a4)が任意に有するアクリロイル基およびメタクリロイル基からなる群より選ばれる重合性官能基としても、同様の基が好ましい。
 化合物(a1)の具体例としては、以下の例が好ましい。
F(CFCHCHSi(OCH
F(CFCHCHSi(OCH
F(CFCHCHSi(OCH
CFCFCFOCF(CF)CFOCFCFCHCHSi(OCH
 化合物(a2)の具体例としては、以下の例が好ましい。
Si(OCH、Si(OCHCH、CHSi(OCH
CHSi(OCHCH、CHCH2Si(OCH
CHCHSi(OCHCH、(CHSi(OCH
(CHSi(OCHCH
Si(OCHを加水分解縮合した化合物(例えば、コルコート社製のメチルシリケート51(商品名))、
Si(OCHCHを加水分解縮合した化合物(例えば、コルコート社製のエチルシリケート40、エチルシリケート48(いずれも商品名))。
 化合物(a3)の具体例としては、以下の例が好ましい。
F(CFCHCH(CHSi(OCH)、(CHSi(OCH)、[CH=C(CH)COO(CH](CHSi(OCH)。
 化合物(a4)の具体例としては、以下の例が好ましい。
(CHSiOSi(CH
 化合物(a5)の具体例としては、以下の例が好ましい。
CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
CH=C(CH)COO(CHSi(OCHCH
CH=CHCOO(CHSi(OCH
CH=CHCOO(CHSi(OCHCH
[CH=C(CH)COO(CH]CHSi(OCH
[CH=C(CH)COO(CH]CHSi(OCHCH
 撥インク剤(A)は、上記各化合物を反応させて得られる反応生成物である。この反応は、加水分解性基の加水分解反応によるシラノール基の生成とシラノール基同士の脱水縮合反応によるシロキサン結合の生成である。本発明のネガ型感光性樹脂組成物に用いる撥インク剤(A)は、このようにして得られる加水分解縮合生成物中に、好ましい態様として、上記加水分解反応により生成されたシラノール基が残るように分子設計されたものであり、その好ましいシラノール基数はケイ素原子1個当たり、平均0.2~3.5個である。
 撥インク剤(A)を、加水分解性シラン化合物(a-1)と加水分解性シラン化合物(a-2)とを用いて製造する場合、加水分解性シラン化合物(a-1)と加水分解性シラン化合物(a-2)との共縮合割合は、上記フッ素原子含有率が得られるものであれば、特に限定されるものではないが、加水分解性シラン化合物(a-1)の1モルに対して加水分解性シラン化合物(a-2)を0.1~9モル用いることが好ましく、0.5~9モル用いることが特に好ましい。
 撥インク剤(A)を、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)に加えて、加水分解性シラン化合物(a-3)および/またはオルガノジシロキサン(a-4)等の1官能性のシロキサン単位を生成しうるシラン化合物を用いて製造する場合、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)の合計量に対する加水分解性シラン化合物(a-3)および/またはオルガノジシロキサン(a-4)の共縮合割合は、300モル%以下が好ましく、特に200モル%以下が好ましい。ただし、オルガノジシロキサン(a-4)のみを用いる場合は、50モル%以下が好ましく、特に5モル%以下が好ましい。
 撥インク剤(A)を、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)に加えて、加水分解性シラン化合物(a-5)を用いて製造する場合、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)の合計量に対する加水分解性シラン化合物(a-5)の共縮合割合は、500モル%以下が好ましく、特に400モル%以下が好ましい。
 さらに、撥インク剤(A)を、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)に加えて、1官能性加水分解性シラン化合物(a-3)および加水分解性シラン化合物(a-5)を用いて製造する場合には、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)の合計量に対する加水分解性シラン化合物(a-3)の共縮合割合は300モル%以下が好ましく、加水分解性シラン化合物(a-5)の共縮合割合は500モル%以下が好ましい。特に好ましくは、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)の合計量に対する加水分解性シラン化合物(a-3)の共縮合割合は200モル%以下であり、加水分解性シラン化合物(a-5)の共縮合割合は400モル%以下である。
 本発明における撥インク剤(A)は、単一の化合物で構成されていてもよいが、通常、重合度等の異なる複数の化合物で構成される混合物である。すなわち、撥インク剤(A)は、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を必須成分として用い、任意に加水分解性シラン化合物(a-3)および/またはオルガノジシロキサン(a-4)を用いて製造した場合、下式(1)で表される平均組成式の構造を有する化合物となる。ただし、実際は加水分解性基またはシラノール基が残存した生成物(部分加水分解縮合生成物)であるので、この生成物を化学式で表すことは困難であり、式(1)で表される平均組成式は、上記のように製造された加水分解縮合生成物において加水分解性基またはシラノール基の全てがシロキサン結合となったと仮定した場合の化学式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

 式(1)中、R、R、W、およびpの好ましい範囲は上述と同様である。m、nはそれぞれ1以上の整数であり、kは0または1以上の整数である。
 式(1)で表される平均組成式の構造を有する加水分解縮合生成物においては、化合物(a1)および化合物(a2)、任意に配合される化合物(a3)および/または化合物(a4)にそれぞれ由来するモノマー単位は、ランダムに配列していると推測される。なお、m、nの値は、撥インク剤(A)全体の平均値として、m:nが、それぞれ加水分解性シラン化合物(a-1)に対する加水分解性シラン化合物(a-2)の共縮合割合として上述した範囲内にあることが好ましい。また、kの値は、撥インク剤(A)全体の平均値として、(m+n):kが、上述の範囲、すなわち(m+n)の1に対してkが1以下にあることが好ましく、0.5以下にあることがより好ましく、0.1以下にあることが特に好ましい。
 撥インク剤(A)は、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を必須成分として用い、任意に加水分解性シラン化合物(a-5)を用いて製造された場合は、下式(2)で表される平均組成式の構造を有する化合物となる。ただし、実際は加水分解性基またはシラノール基が残存した生成物(部分加水分解縮合生成物)であるので、この生成物を化学式で表すことは困難であり、式(2)で表される平均組成式は、上記のように製造された加水分解縮合生成物において加水分解性基またはシラノール基の全てがシロキサン結合となったと仮定した場合の化学式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

 式(2)中、R、R、Q、およびp、q、rの好ましい範囲は上述と同様である。s、tはそれぞれ1以上の整数であり、uは0または1以上の整数である。
 式(2)で表される平均組成式の構造を有する加水分解縮合生成物においては、式(1)で表される加水分解縮合生成物と同様、化合物(a1)および化合物(a2)、任意に配合される化合物(a5)にそれぞれ由来するモノマー単位は、ランダムに配列していると推測される。なお、s、tの値は、撥インク剤(A)全体の平均値として、s:tが、それぞれ加水分解性シラン化合物(a-1)に対する加水分解性シラン化合物(a-2)の共縮合割合として上述した範囲内にあることが好ましい。また、uの値は、撥インク剤(A)全体の平均値として、(s+t):uが、上述の範囲、すなわち(s+t)の1に対してuが1以下にあることが好ましく、0.8以下にあることがより好ましく、0.1以下にあることが特に好ましい。
 撥インク剤(A)は、加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を必須成分として用い、加水分解性シラン化合物(a-3)および加水分解性シラン化合物(a-5)を用いて製造した場合には、式(1)に式(2)の化合物(a5)に由来するモノマー単位がさらに共縮合された平均組成式の構造を有するものとなる。各化合物の共縮合割合としては、上述の範囲が挙げられる。
 本発明における撥インク剤(A)の数平均分子量(Mn)は、500以上が好ましく、1,000,000未満が好ましく、10,000未満が特に好ましい。数平均分子量(Mn)が下限値以上であると、ネガ型感光性樹脂組成物を用いて得られる隔壁の撥液性が良好となる。数平均分子量(Mn)が上限値未満であると、溶媒への溶解性が良好になるため、作業性が向上する利点がある。撥インク剤(A)の数平均分子量(Mn)は反応条件等を選択することにより調節できる。
(撥インク剤(A)の製造)
 含フッ素シロキサン化合物からなる撥インク剤(A)は、上述した加水分解性シラン化合物の混合物を加水分解および縮合反応させることで製造できる。該反応には、加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させる反応に通常用いる反応条件を特に制限なく適用することができる。なお、該反応には、通常用いられる塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、酢酸、シュウ酸、マレイン酸等の有機酸を触媒として用いるのが好ましい。用いる触媒の量としては、加水分解性シラン化合物の全量に対して0.01~10質量%が好ましく、0.1~1質量%が特に好ましい。
 上記反応には溶媒を用いてもよい。該溶媒としては、水;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノール、2-メチル-2-プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール等のアルコール類;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール等のセルソルブ類;2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、2-(2-ブトキシエトキシ)エタノール等のカルビトール類;メチルアセテート、エチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、4-ブチロラクトン、ブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のエステル類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールのモノアルキルエーテル類、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エチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールのジアルキルエーテル類が挙げられる。その他には、ベンジルアルコール、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等が挙げられる。溶媒は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 溶媒は、撥インク剤溶液の形で本発明のネガ型用感光性樹脂組成物に配合される。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物中の撥インク剤(A)の含有割合は、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中、0.01~10質量%が好ましく、0.1~6質量%がより好ましく、0.5~3質量%が特に好ましい。撥インク剤(A)の含有割合を上記範囲とすることにより、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性が良好になり、また該ネガ型感光性樹脂組成物から得られる光学素子の隔壁の撥インク性が良好となり、滑らかな表面を有する隔壁が得られる。
[アルカリ可溶性樹脂(B)]
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有する感光性樹脂である。分子内にエチレン性二重結合を有することで、ネガ型感光性樹脂組成物の露光部は、光重合開始剤(C)が発生したラジカルにより重合して硬化する。酸性基を有することで、アルカリ現像液を用いて、硬化されていないネガ型感光性樹脂組成物の未露光部を選択的に除去することができ、その結果、隔壁を形成することができる。
 上記酸性基としては、特に限定されないが、カルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 上記エチレン性二重結合としては特に限定されないが、(メタ)アクリロイル基、アリル基、ビニル基、ビニルオキシ基等の付加重合性基が有する二重結合が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、該付加重合性基が有する水素原子の一部または全てが、炭化水素基、好ましくはメチル基で置換されていてもよい。
 アルカリ可溶性樹脂(B)としては、特に限定されないが、酸性基を有する側鎖とエチレン性二重結合を有する側鎖とを有する樹脂(B1-1)、エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂(B1-2)等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(B1-1)は、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等の反応性基を有する単量体と酸性基を有する単量体を共重合して得られる、反応性基を有する側鎖と、酸性基を有する側鎖を有する共重合体と、反応性基に対して結合し得る官能基とエチレン性二重結合とを有する化合物を溶媒に溶解させて反応させることにより合成することができる。
 水酸基を有する単量体としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、5-ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、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、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
 カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸およびこれらの塩等が挙げられる。なお、これらの単量体は酸性基を有する単量体としても用いられる。
 エポキシ基を有する単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート等が挙げられる。
 酸性基を有する単量体としては、特に限定されないが、上記カルボキシル基を有する単量体の他に、リン酸基を有する単量体として、2-(メタ)アクリロイルオキシエタンリン酸等が挙げられる。
 上記反応性基を有する単量体と酸性基を有する単量体の共重合は、従来公知の方法で行うことができる。
 水酸基を反応性基として有する単量体としては、エチレン性二重結合を有する酸無水物、イソシアネート基とエチレン性二重結合を有する化合物、塩化アシル基とエチレン性二重結合を有する化合物等が挙げられる。
 エチレン性二重結合を有する酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、cis-1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、2-ブテン-1-イルサクシニックアンハイドライド等が挙げられる。
 イソシアネート基とエチレン性二重結合を有する化合物としては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等が挙げられる。
 塩化アシル基とエチレン性二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリロイルクロライド等が挙げられる。
 カルボキシル基を反応性基として有する単量体としては、カルボキシ基とエチレン性二重結合を有する化合物が挙げられる。該化合物の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸およびこれらの塩等が挙げられる。ここで生じたヒドロキシル基とカルボン酸の脱水縮合部分が環状構造の一部をなす酸無水物とを反応させ、樹脂(B1-1)中にカルボキシル基を導入してもよい。
 エポキシ基を反応性基として有する単量体としては、エポキシ基とエチレン性二重結合を有する化合物が挙げられる。該化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート等が挙げられる。
 樹脂(B1-2)は、エポキシ樹脂と、カルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物とを反応させた後に、多塩基性カルボン酸またはその無水物とを反応させることにより合成することができる。
 具体的には、エポキシ樹脂と、カルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物とを反応させることにより、エポキシ樹脂にエチレン性二重結合が導入される。次に、エチレン性二重結合が導入されたエポキシ樹脂に多塩基性カルボン酸またはその無水物を反応させることにより、カルボキシル基を導入することができる。
 エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、下式(B1-2a)で表されるビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、下式(B1-2b)で表されるエポキシ樹脂、下式(B1-2c)で表されるビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

 (式(B1-2a)中、vは、1~50であり、2~10が好ましい。またベンゼン環の水素原子はそれぞれ独立に、炭素数1~12のアルキル基、ハロゲン原子、または、置換基を有してもよいフェニル基で置換されていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

 (式(B1-2b)中、R31、R32、R33およびR34は、それぞれ独立に、水素原子、塩素原子または炭素数が1~5のアルキル基であり、wは、0~10である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

 (式(B1-2c)中、ベンゼン環の水素原子はそれぞれ独立に炭素数1~12のアルキル基、ハロゲン原子、または、置換基を有してもよいフェニル基で置換されていてもよい。uは、0~10である。)
 なお、式(B1-2a)~(B1-2c)で表されるエポキシ樹脂と、カルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物とを反応させた後に、多塩基性カルボン酸無水物を反応させる場合、多塩基性カルボン酸無水物として、ジカルボン酸無水物およびテトラカルボン酸二無水物の混合物を用いることが好ましい。ジカルボン酸無水物とテトラカルボン酸二無水物の比率を変化させることにより、分子量を制御することができる。
 樹脂(B1-2)は、市販品を使用することができる。市販品としては、いずれも商品名で、KAYARAD PCR-1069、K-48C、CCR-1105、CCR-1115、CCR-1159H、CCR-1235、TCR-1025、TCR-1064H、TCR-1286H、ZAR-1535H、ZAR-2002H、ZFR-1491H、ZFR-1492H、ZCR-1571H、ZCR-1569H、ZCR-1580H、ZCR-1581H、ZCR-1588H、ZCR-1642H、ZCR-1664H(以上、日本化薬社製)、EX1010(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
 単量体(B1-3)としては、2,2,2-トリアクリロイルオキシメチルエチルフタル酸(NKエステル CBX-1 新中村化学工業社製)等が挙げられる。
 アルカリ可溶性樹脂(B)としては、現像時の塗膜剥離が抑制されて、高解像度のパターンを得ることができる点、ラインの直線性が良好である点、ポストベーク工程後の外観が維持され、平滑な塗膜表面が得られやすい点で、樹脂(B1-2)を用いることが好ましい。
 樹脂(B1-2)としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、またはトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、式(B1-2a)~(B1-2c)で表されるエポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂が特に好ましい。
 本発明に用いる上記アルカリ可溶性樹脂(B)の質量平均分子量(Mw)は、1.5×10~30×10であることが好ましく、2×10~15×10が特に好ましい。また、数平均分子量(Mn)は、500~20×10であることが好ましく、1.0×10~10×10が特に好ましい。質量平均分子量(Mw)および質量平均分子量(Mn)が上記範囲の下限値以上であると、露光時の硬化が充分であり、上記範囲の上限値以下であると、現像性が良好である。
 アルカリ可溶性樹脂(B)が1分子内に有するエチレン性二重結合の数は、平均3個以上であることが好ましく、6個以上が特に好ましい。エチレン性二重結合の数が上記範囲の下限値以上であると、露光部分と未露光部分とのアルカリ溶解度に差がつきやすく、より少ない露光量での微細なパターン形成が可能となる。
 アルカリ可溶性樹脂(B)の酸価は、10~200mgKOH/gであることが好ましく、30~150mgKOH/gがより好ましく、50~100mgKOH/gが特に好ましい。酸価が上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性および現像性が良好になる。
 ネガ型感光性樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性樹脂(B)は、1種でも2種以上の混合物でもよい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中のアルカリ可溶性樹脂(B)の含有割合は、12~40質量%が好ましく、14~38質量%がより好ましく、16~36質量%が特に好ましい。含有割合が上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性が良好である。
[光重合開始剤(C)]
 光重合開始剤(C)は、光重合開始剤としての機能を有する化合物であれば特に制限されないが、光によりラジカルを発生する化合物が好ましい。
 光重合開始剤(C)としては、ベンジル、ジアセチル、メチルフェニルグリオキシレート、9,10-フェナンスレンキノン等のα-ジケトン類;ベンゾイン等のアシロイン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のアシロインエーテル類;チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、チオキサントン-4-スルホン酸等のチオキサントン類;ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;アセトフェノン、2-(4-トルエンスルホニルオキシ)-2-フェニルアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、2,2’-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、p-メトキシアセトフェノン、2-メチル-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、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)-ブタン-1-オン等のアセトフェノン類;アントラキノン、2-エチルアントラキノン、カンファーキノン、1,4-ナフトキノン等のキノン類;2-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸(n-ブトキシ)エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル等のアミノ安息香酸類;フェナシルクロライド、トリハロメチルフェニルスルホン等のハロゲン化合物;アシルホスフィンオキシド類;ジ-t-ブチルパーオキサイド等の過酸化物;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1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾイル-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル類、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、n-ブチルアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート等の脂肪族アミン類;2-メルカプトベンズイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、1,4-ブタノールビス(3-メルカプトブチレート)、トリス(2-メルカプトプロパノイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)等のチオール化合物等が挙げられる。
 中でも、ベンゾフェノン類、アミノ安息香酸類、脂肪族アミン類およびチオール化合物は、その他のラジカル開始剤と共に用いると、増感効果を発現することがあり好ましい。
 光重合開始剤(C)としては、2-メチル-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、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)-ブタン-1-オン、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1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾイル-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、または2,4-ジエチルチオキサントンが好ましい。さらに、これらと上記ベンゾフェノン類との組み合わせが特に好ましい。
 光重合開始剤(C)は、市販品を使用することができる。市販品としては、IRGACURE907(商品名、BASF社製、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)、IRGACURE369(商品名、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)-ブタン-1-オン)等が挙げられる。
 ネガ型感光性樹脂組成物に含まれる光重合開始剤(C)は、1種でも2種以上の混合物でもよい。
 ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中の光重合開始剤(C)の含有割合は、0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、5~15質量%が特に好ましい。上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物の現像性が良好である。
[架橋剤(D)]
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、ラジカル硬化を促進する任意成分として、架橋剤(D)を含んでもよい。架橋剤(D)としては、1分子中に2つ以上のエチレン性二重結合を有し、酸性基を有しない化合物が好ましい。ネガ型感光性樹脂組成物が架橋剤(D)を含むことにより、露光時における上記アルカリ可溶性樹脂(B)の硬化性が向上し、隔壁を形成する際の露光量を低減することができる。
 1分子中に2つ以上のエチレン性二重結合を有し酸性基を有しない架橋剤(D)としては、この条件を有する化合物であれば特に限定されないが、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(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、ペンタエリスリトールテトラ(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、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、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ビス{4-(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、N,N’-m-キシリレン-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)、ウレタンアクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 架橋剤(D)としては、市販品を使用することができる。市販品としては、KAYARAD DPHA(商品名、日本化薬社製、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物)、NKエステル A-9530(商品名、新中村化学工業社製、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物))、NKエステ A-9300(商品名、新中村化学工業社製、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート)、NKエステル A-9300-1CL(商品名、新中村化学工業社製、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート)、BANI-M(商品名、丸善石油化学社製、ビス{4-(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)フェニル}メタン)、BANI-X(商品名、丸善石油化学社製、N,N’-m-キシリレン-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド))等が挙げられる。ウレタンアクリレートとしては、日本化薬社製のKAYARAD UXシリーズが挙げられ、具体的商品名としては、UX-3204、UX-6101、UX-0937、DPHA-40H、UX-5000、UX-5002D-P20、V#802(商品名、大阪有機化学工業社製、ジペンタエリスリトールアクリレート、トリペンタエリスリトールアクリレートおよびテトラペンタエリスリトールアクリレートの混合物)等が挙げられる。
 中でも、KAYARAD DPHAおよびNKエステル A-9530はネガ型感光性樹脂組成物から得られる硬化膜の感度を向上させる理由から好ましい。NKエステル A-9300、BANI-MおよびBANI-Xは硬化膜に硬さを付与し、熱垂れを抑制する点から好ましい。NKエステル A-9300-1CLは硬化膜に柔軟性を付与する点から好ましい。ウレタンアクリレートは、適度な現像時間が実現可能となり、現像性が良好になるので好ましい。
 ネガ型感光性樹脂組成物に含まれる架橋剤(D)の含有割合は、以下のような範囲が好ましい。アルカリ可溶性樹脂(B)と架橋剤(D)との合計量が、全固形分中の50~95質量%であり、かつ、架橋剤(D)の含有量に対するアルカリ可溶性樹脂(B)の含有量の、質量%、すなわちアルカリ可溶性樹脂(B)の質量/架橋剤(D)の質量×100が、15~85質量%となるように調整されるのが好ましい。アルカリ可溶性樹脂(B)と架橋剤(D)との合計量が、全固形分中の60~92質量%、かつ、アルカリ可溶性樹脂(B)の質量/架橋剤(D)の質量×100が、20~70質量%がより好ましく、アルカリ可溶性樹脂(B)と架橋剤(D)との合計量が、全固形分中の65~90質量%、かつ、アルカリ可溶性樹脂(B)の質量/架橋剤(D)の質量×100が、20~55質量%が特に好ましい。上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性が良好になり、ネガ型感光性樹脂組成物を用いて得られるパターニング基板を形成させた際に、画素内のインクジェットインキの濡れ性が良好になる。
[溶媒(E)]
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて溶媒(E)を含有する。溶媒(E)を含有すると、ネガ型感光性樹脂組成物の粘度が低減するため、ネガ型感光性樹脂組成物の基板上への塗布がしやすい。均一なネガ型感光性樹脂組成物の塗膜が形成できる。なお、ネガ型感光性樹脂組成物が溶媒(E)を含まない場合には、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜が、ネガ型感光性樹脂組成物の膜と同じものとなる。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物が含有する溶媒(E)は、ネガ型感光性樹脂組成物が含有する上記撥インク剤(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じて架橋剤(D)、さらには後述する任意成分を均一に溶解または分散させて、隔壁が形成される基材へのネガ型感光性樹脂組成物の塗布を均一かつ簡便にする機能を有し、かつこれら成分との反応性を有しないものであれば特に制限されないが、例えば、撥インク剤(A)の合成時に使用した溶媒と同様の溶媒が使用できる。
 ネガ型感光性樹脂組成物に含まれる溶媒(E)の含有割合は、ネガ型感光性樹脂組成物の組成や用途等により異なるが、ネガ型感光性樹脂組成物中、50~99質量%で配合されるのが好ましく、60~95質量%がより好ましく、65~90質量%が特に好ましい。
[ネガ型感光性樹脂組成物および塗膜]
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物の酸価(以下、組成物酸価ともいう。)は6~30mgKOH/gであり、8~25mgKOH/gが好ましく、10~22mgKOH/gが特に好ましい。ネガ型感光性樹脂組成物の酸価が上記範囲であると、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性が良好になり、基板上に該ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜を形成させた場合、外観の優れた本発明の塗膜を得ることができる。塗膜の形成は、例えば後述の光学素子用隔壁の塗膜形成工程と同様にして行うことができる。
 ネガ型感光性樹脂組成物の酸価が上記範囲であると貯蔵安定性が良好になる理由は定かではない。撥インク剤(A)はシラノール基を有しており、酸触媒により自己縮合しやすい。組成物酸価が上記範囲の下限値以上であると、ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜の現像性が良好となり、上記範囲の上限値以下であると、ネガ型感光性樹脂組成物の貯蔵安定性が優れると考えられる。
 組成物酸価は、アルカリ可溶性樹脂(B)の酸価と含有量で決定される。それぞれの好ましい範囲は上述した通りである。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、撥インク剤(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)および光重合開始剤(C)を含有する。さらに、必要に応じて、架橋剤(D)および溶媒(E)を含有する。さらに、以下の熱架橋剤(F)、黒色着色剤(G)、高分子分散剤(H)、分散助剤(I)、シランカップリング剤(J)、微粒子(K)、リン酸化合物(L)およびその他の添加剤を含有してもよい。
(熱架橋剤(F))
 熱架橋剤(F)は、カルボキシル基および/または水酸基と反応し得る基を2個以上有する化合物である。熱架橋剤(F)は、アルカリ可溶性樹脂(B)がカルボキシル基および/または水酸基を有する場合、アルカリ可溶性樹脂(B)と反応し、硬化膜の架橋密度を増大させ耐熱性を向上させるという作用を有する。
 熱架橋剤(F)としては、アミノ樹脂、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、ポリイソシアネート化合物、およびポリカルボジイミド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を好ましく挙げることができる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中の熱架橋剤(F)の含有割合は、1~50質量%が好ましく、5~30質量%が特に好ましい。上記範囲であると得られるネガ型感光性樹脂組成物の現像性が良好となる。
(黒色着色剤(G))
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物を液晶表示素子のカラーフィルタのR、G、Bの三色の画素を囲む格子状の黒色部分であるブラックマトリックス形成のために用いる場合、黒色着色剤(G)を含むことが好ましい。黒色着色剤(G)は、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アントラキノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料、具体的には、C.I.ピグメントブラック1、6、7、12、20、31等が挙げられる。黒色着色剤(G)としては、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料、アゾメチン系顔料等の有機顔料や無機顔料の混合物を用いることもできる。黒色着色剤(G)としては、価格、遮光性の大きさからカーボンブラックが好ましく、カーボンブラックは樹脂等で表面処理されていてもよい。また、色調を調整するため、青色顔料や紫色顔料を併用することができる。
 カーボンブラックとしては、ブラックマトリックスの形状の観点から、BET法による比表面積が50~200m/gであるものが好ましい。比表面積が50m/g以上であると、ブラックマトリックス形状が劣化しにくい。200m/g以下であると、カーボンブラックに分散助剤が過度に吸着することなく、諸物性を発現させるために多量の分散助剤を配合する必要がなくなる。
 また、カーボンブラックとしては、感度の点から、フタル酸ジブチルの吸油量が120cc/100g以下のものが好ましく、少ないものほどより好ましい。
 さらに、カーボンブラックの透過型電子顕微鏡観察による平均1次粒子径は、20~50nmであることが好ましい。平均1次粒子径が20nm以上であると、ネガ型感光性樹脂組成物で高濃度に分散でき、経時安定性の良好なネガ型感光性樹脂組成物が得られやすい。50nm以下であると、ブラックマトリックス形状が劣化しにくい。また、透過型電子顕微鏡観察による平均2次粒子径としては、80~200nmが好ましい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物に黒色着色剤(G)を含有させブラックマトリックス形成等に用いる場合、該ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中の黒色着色剤(G)の含有割合は、15~65質量%が好ましく、20~50質量%が特に好ましい。上記範囲であると得られるネガ型感光性樹脂組成物は感度が良好であり、また、形成される隔壁は遮光性に優れる。
(高分子分散剤(H))
 ネガ型感光性樹脂組成物が、上記黒色着色剤(G)等の分散性材料を含有する場合、その分散性を向上させるために、高分子分散剤(H)を含有することが好ましい。高分子分散剤(H)としては、特に限定されず、ウレタン系、ポリイミド系、アルキッド系、エポキシ系、ポリエステル系、メラミン系、フェノール系、アクリル系、ポリエーテル系、塩化ビニル系、塩化ビニル酢酸ビニル系共重合体系、ポリアミド系、ポリカーボネート系等が挙げられるが、ウレタン系、またはポリエステル系が好ましい。また、高分子分散剤(H)は、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド由来の構成単位を有していてもよい。
 高分子分散剤(H)を黒色着色剤(G)の分散のために用いる場合には、黒色着色剤(G)に対する親和性を考慮して塩基性基を有する高分子分散剤(H)を用いることが好ましい。塩基性基としては、特に限定されないが、1級、2級または3級のアミノ基が挙げられる。
 高分子分散剤(H)としては市販品を用いてもよい。市販品としては、ディスパロンDA-7301(商品名、楠本化成社製)、BYK161、BYK162、BYK163、BYK182(以上全て商品名、BYK-Chemie社製)、ソルスパーズ5000、ソルスパーズ17000(以上全て商品名、ゼネカ社製)等が挙げられる。
 高分子分散剤(H)の使用量は、黒色着色剤(G)に対して、5~30質量%であることが好ましく、10~25質量%が特に好ましい。使用量が上記範囲の下限値以上であると、黒色着色剤(G)の分散性が向上し、上記範囲の上限値以下であると、ネガ型感光性樹脂組成物の現像性が良好になる。
(分散助剤(I))
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、分散助剤(I)として、フタロシアニン系顔料誘導体や金属フタロシアニンスルホンアミド化合物を含有してもよい。分散助剤(I)は、黒色着色剤(G)等の分散性材料と高分子分散剤(H)に吸着して、分散安定性を向上させる機能を有すると考えられる。
(シランカップリング剤(J))
 シランカップリング剤(J)を使用すると、得られるネガ型感光性樹脂組成物から形成される硬化膜の基材密着性が向上する。
 シランカップリング剤(J)の具体例としては、テトラエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、へプタデカフルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、ポリオキシアルキレン鎖含有トリエトキシシラン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中のシランカップリング剤(J)の含有割合は、0.1~20質量%が好ましく、1~10質量%が特に好ましい。上記範囲の下限値以上であると、ネガ型感光性樹脂組成物から形成される硬化膜の基材密着性が向上し、上記範囲の上限値以下であると、撥インク性が良好である。
(微粒子(K))
 ネガ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、微粒子(K)を含んでいてもよい。微粒子(K)を配合することにより、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる隔壁の熱垂れを防止することが可能となる。
 微粒子(K)は、特に限定されず、シリカ、ジルコニア、フッ化マグネシウム、スズドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)等の無機系微粒子;ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の有機系微粒子が挙げられるが、耐熱性を考慮すると、無機系微粒子が好ましく、入手容易性や分散安定性を考慮すると、シリカ、またはジルコニアが特に好ましい。また、ネガ型感光性樹脂組成物が、黒色着色剤(G)および高分子分散剤(H)を含有する場合には、該高分子分散剤(H)の吸着能を考慮すれば、微粒子(K)は、負に帯電していることが好ましい。さらに、ネガ型感光性樹脂組成物の露光感度を考慮すると、微粒子は、露光時に照射される光を吸収しないことが好ましく、超高圧水銀灯の主発光波長であるi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を吸収しないことが特に好ましい。
 微粒子(K)の粒子径は、隔壁の表面平滑性が良好となることから、平均粒子径が1μm以下であることが好ましく、200nm以下が特に好ましい。
(リン酸化合物(L))
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、リン酸化合物(L)を含んでいてもよい。ネガ型感光性樹脂組成物がリン酸化合物(L)を含むことで、基板との密着性を向上させることができる。リン酸化合物(L)しては、モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、ジ(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、トリス(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート等が挙げられる。
(その他の添加剤)
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物においては、さらに必要に応じて硬化促進剤、増粘剤、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、ハジキ防止剤、紫外線吸収剤等を含有することができる。
(ネガ型感光性樹脂組成物の好ましい組み合わせ)
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、用途や要求特性に合わせて組成と配合比を選択することが好ましい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物における各種配合成分の好ましい組成を以下に示す。
<組み合わせ1>
 撥インク剤(A):加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)の加水分解共縮合物、加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-5)の加水分解共縮合物、加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)、(a-5)の加水分解共縮合物から選ばれる少なくとも1つの撥インク剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.01~10質量%、
 アルカリ可溶性樹脂(B):ビスフェノールA型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、およびトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1つの樹脂であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に12~40質量%、
 光重合開始剤(C):2-メチル-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、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)-ブタン-1-オン、1,2-オクタンジオンおよび4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンから選ばれる少なくとも1つの光重合開始剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.1~50質量%、
 溶媒(E):水、2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ブチルアセテート、および4-ブチロラクトン、シクロヘキサノンからなる群から選ばれる少なくとも1つの溶媒であって、ネガ型感光性樹脂組成物中、50~99質量%。
<組み合わせ2>
 撥インク剤(A):加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)の加水分解共縮合物、加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-5)の加水分解共縮合物、および加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)、(a-5)の加水分解共縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの撥インク剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.01~10質量%、
 アルカリ可溶性樹脂(B):ビスフェノールA型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂、およびトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂に酸性基とエチレン性二重結合とを導入した樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1つの樹脂であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に12~40質量%、
 光重合開始剤(C):2-メチル-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、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)-ブタン-1-オン、1,2-オクタンジオンおよび4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンからなる群から選ばれる少なくとも1つの光重合開始剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.1~50質量%、
 架橋剤(D):ペンタエリスリトールテトラ(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、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(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、およびウレタンアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1つの架橋剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に50~75質量%、
 溶媒(E):水、2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ブチルアセテート、4-ブチロラクトン、およびシクロヘキサノンからなる群から選ばれる少なくとも1つの溶媒であって、ネガ型感光性樹脂組成物中、50~99質量%。
<組み合わせ3>
 撥インク剤(A):加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)の加水分解共縮合物、加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-5)の加水分解共縮合物、および加水分解性シラン化合物(a-1)、(a-2)、(a-3)、(a-5)の加水分解共縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1つの撥インク剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.01~10質量%、
 アルカリ可溶性樹脂(B):一般式(B1-2a)で表されるビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、一般式(B1-2b)表されるエポキシ樹脂、および一般式(B1-2c)で表されるビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1つの樹脂であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に12~40質量%、
 光重合開始剤(C):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)、およびエタノン1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾイル-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)からなる群から選ばれる少なくとも1つの光重合開始剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に0.1~50質量%、
 架橋剤(D):ペンタエリスリトールテトラ(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、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(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、およびウレタンアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1つの架橋剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に20~50質量%、
 溶媒(E):水、2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ブチルアセテート、4-ブチロラクトン、およびシクロヘキサノンからなる群から選ばれる少なくとも1つの溶媒であって、ネガ型感光性樹脂組成物中、50~99質量%、
 黒色着色剤(G):カーボンブラック、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料等の有機顔料の混合物、およびアゾメチン系顔料からなる群から選ばれる少なくとも1つの黒色着色剤であって、ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中に15~65質量%。
[ネガ型感光性樹脂組成物の製造方法]
 ネガ型感光性樹脂組成物を製造する方法として、撥インク剤(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じて架橋剤(D)、溶媒(E)、架橋剤(F)、黒色着色剤(G)、高分子分散剤(H)、分散助剤(I)、シランカップリング剤(J)、微粒子(K)、リン酸化合物(L)およびその他の添加剤と混合する方法が好ましい。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、通常のネガ型感光性樹脂組成物と同様にフォトリソグラフィ等の材料として用いられ、得られた硬化膜は、通常のネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜が用いられる光学素子の部材として、使用することが可能である。特に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を、基板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する隔壁とを有する光学素子用の隔壁の形成に用いると、紫外線/オゾン洗浄処理等の親インク化処理後も充分に撥インク性を有する隔壁を得ることができ、好ましい。
[光学素子用隔壁の製造方法]
 基板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する隔壁とを有する光学素子用の隔壁の製造に適用される。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物を上記基板上に塗布して塗膜を形成し(塗膜形成工程)、次いで、上記塗膜を加熱し(プリベーク工程)、次いで、上記塗膜の隔壁となる部分のみを露光して光硬化させ(露光工程)、次いで、上記光硬化した部分以外の塗膜を除去して上記塗膜の光硬化部分からなる隔壁を形成させ(現像工程)、次いで、上記形成された隔壁を加熱する(ポストベーク工程)ことにより、光学素子用の隔壁が製造できる。
 基板の材質は特に限定されるものではないが、例えば、各種ガラス板;ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリル樹脂等の熱可塑性プラスチックシート;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂の硬化シート等を使用できる。特に、耐熱性の点からガラス板、ポリイミド等の耐熱性プラスチックが好ましい。
 図1は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた光学素子用隔壁の製造例を模式的に示す断面図である。図1(I)は、基板1上に本発明のネガ型感光性樹脂組成物からなる塗膜2が形成された状態の断面を示す図である。(II)は露光工程を模式的に示す図である。(III)は、現像工程後の基板1と基板上に形成された隔壁6を示す断面図である。
 以下、図1を用いて本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた光学素子用隔壁の製造方法を具体的に説明する。
(塗膜形成工程)
 図1(I)に断面を示すように、基板1上に上記本発明のネガ型感光性樹脂組成物を塗布してネガ型感光性樹脂組成物からなる塗膜2を形成する。なお、基板1上にネガ型感光性樹脂組成物の塗膜2を形成させる前に、基板1のネガ型感光性樹脂組成物の塗布面をアルコール洗浄、紫外線/オゾン洗浄等で洗浄することが好ましい。
 ネガ型感光性樹脂組成物の塗布方法としては、膜厚が均一な塗膜が形成される方法であれば特に制限されず、スピンコート法、スプレー法、スリットコート法、ロールコート法、回転塗布法、バー塗布法等、通常の塗膜形成に用いられる方法が挙げられる。
 塗膜2の膜厚は最終的に得られる隔壁の高さを勘案して決められる。塗膜2の膜厚は、最終的に得られる隔壁の高さの100~200%が好ましく、100~130%が特に好ましい。塗膜2の膜厚は0.3~325μmが好ましく、1.3~65μmが特に好ましい。
(プリベーク工程)
 上記塗膜形成工程で基板1上に形成された塗膜2を加熱し、膜2を得る。加熱によって、塗膜を構成するネガ型感光性樹脂組成物に含まれる溶媒を含む揮発成分が揮発、除去され、粘着性の少ない膜が得られる。また、撥インク剤(A)が塗膜表面近傍に移行する。加熱の方法としては、基板1とともに塗膜2をホットプレート、オーブン等の加熱装置により、50~120℃で10~2,000秒間程度加熱処理する方法が挙げられる。
 なお、上記のようにプリベーク工程での加熱によって溶媒等の揮発成分を除去することも可能であるが、溶媒等の揮発成分を除去するために加熱(乾燥)以外の真空乾燥等の乾燥工程をプリベーク工程の前に別に設けてもよい。また、塗膜外観のムラを発生させず、効率よく乾燥させるために、上記プリベーク工程による乾燥を兼ねた加熱と真空乾燥を併用することがより好ましい。真空乾燥の条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、好ましくは500~10Paで10~300秒間程度の幅広い範囲で行うことができる。
(露光工程)
 図1(II)に示すように、膜2に所定パターンのマスク4を介して光5を照射する。上記マスク4に切られた所定パターン部分のみを光5が透過し基板1上の膜に到達しその部分のみが光硬化する。したがって、隔壁の形成を行う場合、上記所定パターンは隔壁の形状に適合する形に設けられる。
 例えば、ポストベーク工程後に隔壁の幅の平均が、100μm以下であるのが好ましく、20μm以下が特に好ましい。また、隣接する隔壁間の距離の平均が、500μm以下であるのが好ましく、300μm以下であるのがより好ましく、100μm以下が特に好ましい。該範囲となるようにパターンを形成したマスクを用いることが好ましい。
 図1(II)において、光が照射された膜の露光部分3はネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜からなり、一方、未露光部分は未硬化のネガ型感光性樹脂組成物の膜2そのものが残存する状態である。
 照射する光5としては、可視光;紫外線;遠紫外線;KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、Krエキシマレーザー、KrArエキシマレーザー、Arエキシマレーザー等のエキシマレーザー;X線;電子線等が挙げられる。また、照射光5としては、波長100~600nmの電磁波が好ましく、300~500nmの範囲に分布を有する光線がより好ましく、i線(365nm)、h線(405nm)およびg線(436nm)が特に好ましい。
 照射装置(図示されていない)として、公知の超高圧水銀灯やディープUVランプ等を用いることができる。露光量は、5~1,000mJ/cmが好ましく、50~400mJ/cmが特に好ましい。露光量が上記範囲の下限値以上であると、隔壁となるネガ型感光性樹脂組成物の硬化が充分であり、その後の現像で溶解や基板1からの剥離が生じにくくなる。上記範囲の上限値以下であると、高い解像度が得られる。露光時間としては、露光量、感光組成物の組成、塗膜の厚さ等にもよるが、1~60秒間が好ましく、5~20秒間が特に好ましい。
(現像工程)
 現像液を用いて現像を行い、図1(II)に示される基板1上の未露光部分2を除去する。これにより、図1(III)に断面図が示されるような、基板1と上記基板上にネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜により形成された隔壁6の構成が得られる。また、隔壁6と基板1で囲まれた部分は、インク注入等により画素が形成されるドット7と呼ばれる部分である。得られた基板10は、後述のポストベーク工程を経て、インクジェット方式での光学素子作製に用いることが可能な基板となる。
 現像液としては、無機アルカリ類、アミン類、アルコールアミン類、第4級アンモニウム塩等のアルカリ類を含むアルカリ水溶液を用いることができる。また現像液には、溶解性の向上や残渣除去のために、界面活性剤やアルコール等の有機溶媒を添加することができる。
 現像時間(現像液に接触させる時間)は、5~180秒間が好ましい。また現像方法は液盛り法、ディッピング法、シャワー法等が挙げられる。現像後、高圧水洗や流水洗浄を行い、圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、基板1および隔壁6上の水分を除去できる。
(ポストベーク工程)
 基板1上の隔壁6を加熱する。加熱の方法としては、基板1とともに隔壁6をホットプレート、オーブン等の加熱装置により、150~250℃で、5~90分間加熱処理をする方法が挙げられる。加熱処理により、基板1上のネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜からなる隔壁6がさらに硬化し、隔壁6と基板1で囲まれるドット7の形状もより固定化される。なお、上記加熱温度は180℃以上であることが特に好ましい。加熱温度が低すぎると隔壁6の硬化が不充分であるために、充分な耐薬品性が得られず、その後のインクジェット塗布工程でドット7にインクを注入した場合に、そのインクに含まれる溶媒により隔壁6が膨潤したり、インクが滲んでしまうおそれがある。一方、加熱温度が高すぎると、隔壁6の熱分解が起こるおそれがある。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、隔壁の幅の平均が、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、20μm以下が特に好ましい。また、隣接する隔壁間の距離(ドットの幅)の平均が、500μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましく、100μm以下が特に好ましい。また、隔壁の高さの平均が、0.05~50μmが好ましく、0.2~10μmが特に好ましい。
[光学素子の製造方法]
 上記製造方法によって基板上に隔壁を形成した後、上記基板と上記隔壁で囲まれた領域内に露出した基板表面に親インク化処理をし(親インク化処理工程)、次いで、上記領域にインクジェット法によりインクを注入して上記画素を形成する(インク注入工程)。
(親インク化処理工程)
 親インク化処理の方法としては、アルカリ水溶液による洗浄処理、紫外線洗浄処理、紫外線/オゾン洗浄処理、エキシマ洗浄処理、コロナ放電処理、酸素プラズマ処理等の方法が挙げられる。
 アルカリ水溶液による洗浄処理は、アルカリ水溶液(水酸化カリウム、テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等)を用いて基板表面を洗浄する湿式処理である。
 紫外線洗浄処理は、紫外線を用いて基板表面を洗浄する乾式処理である。
 紫外線/オゾン洗浄処理は、185nmと254nmを発光する低圧水銀ランプを用いて基板表面を洗浄する乾式処理である。
 エキシマ洗浄処理は、172nmを発光するキセノンエキシマランプを用いて基板表面を洗浄する乾式処理である。
 コロナ放電処理は、高周波高電圧を利用し、空気中にコロナ放電を発生させ、基板表面を洗浄する乾式処理である。
 酸素プラズマ処理は、主に真空中で高周波電源等をトリガーとして酸素を励起させ、反応性の高い「プラズマ状態」にしたものを用いて基板表面を洗浄する乾式処理である。
 親インク化処理の方法としては、簡便である点で、紫外線/オゾン洗浄処理等の乾式処理法が好ましい。紫外線/オゾンは市販の装置を用いて発生させることができる。紫外線/オゾン装置内部に隔壁が形成された基板をおき、空気中、室温で、1~10分程度、隔壁の撥油性を損なわない範囲で処理をおこなうことにより、親インク化処理を行うことができる。なお、処理時間については、個々の紫外線/オゾン装置にあわせて、隔壁の撥油性を損なわない範囲となる時間に調整すればよい。
 この親インク化処理により、上記隔壁の形成後にドットに残る不純物の除去等を充分に行うことでドットの親インク化を充分に計ることができ、得られる光学素子を用いたカラー表示装置等の白抜け現象を防止することが可能となる。また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物から得られる隔壁を用いれば、上記紫外線洗浄処理等で、隔壁の撥インク性を低下させることなく親インク化を行うことが可能である。
 ここで、ネガ型感光性樹脂組成物から形成される硬化膜の撥インク性(撥水撥油性)は、水およびPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:インクの溶媒として多く使用されている有機溶媒。)の接触角で見積もることができる。上記本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて形成された隔壁を有する基板を用いて光学素子を製造する場合、隔壁は上記親インク化処理後も充分な撥インク性を有することが求められる。そこで、隔壁の水の接触角は90度以上が好ましく、95度以上が特に好ましい。また、同様に隔壁のPGMEAの接触角は35度以上が好ましく、40度以上がより好ましく、50度以上が特に好ましい。一方、上記本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて形成された隔壁を有する基板を用いて光学素子を製造する場合、ドットについては、親インク性であることが求められ、その水の接触角は20度以下が好ましく、10度以下が特に好ましい。
(インク注入工程)
 親インク化処理工程後のドットにインクジェット法によりインクを注入して画素を形成する工程である。この工程は、インクジェット法に一般的に用いられるインクジェット装置を用いて通常の方法と同様に行うことができる。このような画素の形成に用いられるインクジェット装置としては、特に限定されるものではないが、帯電したインクを連続的に噴射し磁場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の各種の方法を用いたインクジェット装置を用いることができる。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて製造する光学素子としては、カラーフィルタ、有機EL表示素子、有機TFTアレイ等が挙げられる。
[カラーフィルタの製造]
 隔壁の形成、ドットの親インク化処理、インクジェット法によるインク注入は上述の通りである。カラーフィルタにおいて、形成される画素の形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の公知のいずれの配列とすることも可能である。
 画素の形成に用いられるインクは、主に着色成分とバインダー樹脂成分と溶媒とを含む。着色成分としては、耐熱性、耐光性等に優れた顔料および染料を用いることが好ましい。バインダー樹脂成分としては、透明で耐熱性に優れた樹脂が好ましく、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。水性のインクは、溶媒として水および必要に応じて水溶性有機溶媒を含み、バインダー樹脂成分として水溶性樹脂または水分散性樹脂を含み、必要に応じて各種助剤を含む。また、油性のインクは、溶媒として有機溶媒を含み、バインダー樹脂成分として有機溶媒に可溶な樹脂を含み、必要に応じて各種助剤を含む。
 またインクジェット法によりインクを注入した後、必要により、乾燥、加熱硬化、紫外線硬化を行うことが好ましい。
 画素形成後、必要に応じて、保護膜層を形成する。保護膜層は表面平坦性を上げる目的と隔壁や画素部のインクからの溶出物が液晶層に到達するのを遮断する目的で形成することが好ましい。保護膜層を形成する場合は、事前に隔壁の撥インク性を除去することが好ましい。撥インク性を除去しない場合、オーバーコート用塗布液をはじき、均一な膜厚が得られないため好ましくない。隔壁の撥インク性を除去する方法としては、プラズマアッシング処理や光アッシング処理等が挙げられる。
 さらに必要に応じて、カラーフィルタを用いて製造される液晶パネルの高品位化のためにフォトスペーサーを隔壁で構成されるブラックマトリックス上に形成することが好ましい。
[有機EL表示素子の製造]
 隔壁を形成する前に、ガラス等の透明基材にスズドープ酸化インジウム(ITO)等の透明電極をスパッタ法等によって製膜し、必要に応じて所望のパターンに透明電極をエッチングする。次に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて隔壁を形成し、ドットの親インク化処理後、インクジェット法を用いてドットに正孔輸送材料、発光材料の溶液を順次塗布、乾燥して、正孔輸送層、発光層を形成する。その後アルミニウム等の電極を蒸着法等によって形成することによって、有機EL表示素子の画素が得られる。
[有機TFTアレイの製造]
 以下の(1)~(3)の工程を経て、有機TFTアレイを製造することができる。
(1)ガラス等の透明基材に本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて隔壁を形成する。ドットの親インク化処理後、インクジェット法を用いてドットにゲート電極材料の溶液を塗布しゲート電極を形成する。
(2)ゲート電極を形成させた後、その上にゲート絶縁膜を形成させる。ゲート絶縁膜上に本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて隔壁を形成し、ドットの親インク化処理後、インクジェット法を用いてドットにソース・ドレイン電極材料の溶液を塗布しソース・ドレイン電極を形成する。
(3)ソース・ドレイン電極を形成させた後、一対のソース・ドレイン電極を含む領域を囲むように本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて隔壁を形成し、ドットの親インク化処理後、インクジェット法を用いてドットに有機半導体の溶液を塗布し有機半導体層をソース・ドレイン電極間に形成させる。
 なお、(1)~(3)は、それぞれ1工程のみにおいて本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた隔壁を利用してもよいし、2つ以上の工程において本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いた隔壁を利用してもよい。
 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、例1~7は実施例、例8、9は比較例である。
 各測定は以下の方法で行った。
[数平均分子量(Mn)]
 分子量測定用の標準試料として市販されている重合度の異なる数種の単分散ポリスチレン重合体のGPCを、市販のGPC測定装置(東ソー社製、装置名:HLC-8320GPC)を用いて測定し、ポリスチレンの分子量と保持時間(リテンションタイム)との関係をもとに検量線を作成した。
 試料をテトラヒドロフランで1.0質量%に希釈し、0.5μmのフィルターに通過させた後、該試料についてのGPCを前記GPC測定装置を用いて測定した。
 前記検量線を用いて、試料のGPCスペクトルをコンピュータ解析することにより、該試料の数平均分子量(Mn)を求めた。
[水に対する接触角]
 静滴法により、JIS R3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準拠して、基材上の測定表面の3ヶ所に水滴を載せ、各水滴について測定した。液滴は2μL/滴であり、測定は20℃で行った。接触角は、3測定値の平均値(n=3)で示す。
[PGMEAに対する接触角]
 静滴法により、JIS R3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準拠して、基材上の測定表面の3ヶ所にPGMEA滴を載せ、各PGMEA滴について測定した。液滴は2μL/滴であり、測定は20℃で行った。接触角は、3測定値の平均値(n=3)で示す。
[貯蔵安定性の評価方法]
 ネガ型感光性樹脂組成物をガラス製スクリュー瓶にて23℃(室温)で2週間保存した。2週間保存後、後述の硬化膜の製造1と同様の方法で洗浄した10cm×10cmのガラス基板上に、スピンナーを用いて、ネガ型感光性樹脂組成物を塗布し、塗膜を形成した。さらに、100℃で2分間ホットプレート上で乾燥させ、膜厚1μmの膜を形成した。膜の外観を目視にて観察し、以下のように評価した。
◎(優良):膜上の異物が5個以下のもの。
○(良好):膜上の異物が6~20個のもの。
×(不良):膜上の異物が21個以上で、ガラス基板の中心部から放射状の筋模様が観察されたもの。
[フォトリソ評価方法]
 ガラス基板をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)により観察し、20μmのライン部分の膜厚と線幅(ボトム)を測定した。
 合成例および実施例で用いた化合物の略語は以下の通りである。
(アルカリ可溶性樹脂(B))
ZAR2002H:商品名;KAYARAD ZAR-2002H、日本化薬社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂にカルボキシル基とエチレン性二重結合を導入した樹脂、固形分60%、酸価60mgKOH/g。
CCR1235:商品名;KAYARAD CCR-1235、日本化薬社製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂にカルボキシル基とエチレン性二重結合を導入した樹脂、固形分60%、酸価60mgKOH/g。
CCR1115:商品名;KAYARAD CCR-1115、日本化薬社製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂にカルボキシル基とエチレン性二重結合を導入した樹脂、酸価100mgKOH/g。
(光重合開始剤(C))
IR907:商品名;IRGACURE907、BASF社製、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。
IR369:商品名:IRGACURE369、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)-ブタン-1-オン。
EAB:4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(東京化成工業社製)。
(架橋剤(D))
A9530:商品名;NKエステル A-9530、新中村化学工業社製、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合品。
(溶媒(E))
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート。
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル。
[合成例1:撥インク剤(A1)の合成および(A1-1)液の調整]
 撹拌機を備えた50cmの三口フラスコに、上記化合物(a1)であるCF(CFCHCHSi(OCH(旭硝子社製)の0.5g、上記化合物(a2)であるSi(OC(コルコート社製)の1.11g、上記化合物(a5)であるCH=CHCOO(CHSi(OCH(東京化成工業社製)の0.63g、および上記化合物(a3)である(CHSiOCH(東京化成工業社製)の0.28gを入れた。次いで、PGMEの10.26gを入れて、混合物を得た。
 該混合物を、室温で、撹拌しながら、1.0%硝酸水溶液を1.27g滴下した。滴下終了後、さらに、5時間撹拌した。該液を、撥インク剤(A1)を10質量%で含有するPGME溶液を(A1-1)液とする。得られた(A1-1)液の溶媒を除いた組成物の含フッ素含有率(フッ素原子の質量%)は、18.8質量%である。また、(A1-1)液の溶媒を除いた組成物の数平均分子量(Mn)は740であった。
[合成例2:撥インク剤(A2)の合成および(A2-1)液の調整]
 上記化合物(a2)としてエチルシリケート48(コルコート社製)の0.76g、およびPGMEの10.26gを用いる以外は、合成例1と同様に混合物を作成した。
 該混合物を、室温で、撹拌しながら、1.0%硝酸水溶液を0.93g滴下した。滴下終了後、さらに、5時間撹拌した。該液を、撥インク剤(A2)を10質量%で含有するPGME溶液を(A2-1)液とする。得られた(A2-1)液の溶媒を除いた組成物の含フッ素含有率(フッ素原子の質量%)、18.8質量%である。また、(A2-1)液の溶媒を除いた組成物の数平均分子量(Mn)は866であった。
[合成例3:撥インク剤(A3)の合成および(A3-1)液の調整]
 撹拌機を備えた50cmの三口フラスコに、上記化合物(a1)であるCF(CFCHCHSi(OCH(旭硝子社製)の0.5g、上記化合物(a2)であるSi(OC(コルコート社製)の0.83g、および上記化合物(a5)であるCH=CHCOO(CHSi(OCH(東京化成工業社製)の0.94gを入れた。次いで、PGMEの9.89gを入れて、混合物を得た。
 上記混合物を、室温で、撹拌しながら、1.0%硝酸水溶液を1.12g滴下した。滴下終了後、さらに、5時間撹拌した。該液を、撥インク剤(A3)を10質量%で含有するPGME溶液を(A3-1)液とする。得られた(A3-1)液の溶媒を除いた組成物の含フッ素含有率(フッ素原子の質量%)は、18.8質量%である。また、(A3-1)液の溶媒を除いた組成物の数平均分子量(Mn)は768であった。
[合成例4:撥インク剤(A4)の合成および(A4-1)液の調整]
 撹拌機を備えた50cmの三口フラスコに、上記化合物(a1)であるCF(CFCHCHSi(OCH(旭硝子社製)の0.5g、上記化合物(a2)であるSi(OC(コルコート社製)の0.22g、および上記化合物(a5)であるCH=CHCOO(CHSi(OCH(東京化成工業社製)の1.00gを入れた。次いで、PGMEの9.51gを入れて、混合物を得た。
 上記混合物を、室温で、撹拌しながら、1.0%硝酸水溶液を0.73g滴下した。滴下終了後、さらに、5時間撹拌した。この液を、撥インク剤(A4)を10質量%で含有するPGME溶液を(A4-1)液とする。得られた(A4-1)液の溶媒を除いた組成物の含フッ素含有率(フッ素原子の質量%)は、22.1質量%である。また、(A4-1)液の溶媒を除いた組成物の数平均分子量(Mn)は678であった。
[例1]
(ネガ型感光性樹脂組成物の調製)
 (A1-1)液の10g(固形分は1.0g)、ZAR2002の45g(固形分は27g、残りの18gは溶媒であるPGMEA)、IR907の5.4g、EABの3.6g、A9530の63gおよびPGMEの240gを1,000cmの撹拌用容器に入れ、30分間撹拌して、ネガ型感光性樹脂組成物1を調製した。ネガ型感光性樹脂組成物1の組成および、該組成物1中の固形分の組成(質量%)を表1に示す。
 表1には、ネガ型感光性樹脂組成物の固形分中の組成と組成物中の組成との両方を記載した。
(硬化膜の製造1)
 5cm四方のガラス基板をエタノールで30秒間超音波洗浄し、次いで、5分間の紫外線/オゾン洗浄を行った。紫外線/オゾン洗浄には、紫外線/オゾン発生装置としてPL7-200(センエジニアリング社製)を使用した。なお、以下の全ての紫外線/オゾン処理についても、紫外線/オゾン発生装置として本装置を使用した。
 上記洗浄後のガラス基板上に、スピンナーを用いて、ネガ型感光性樹脂組成物1を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上で乾燥させ、膜厚1μmの膜を形成した。得られた膜の表面に、膜側から、開孔パターン(2.5cm×5cm)を有するフォトマスクを介して50μmの間隙をあけ、高圧水銀ランプの紫外線を25mW/cmで10秒間照射し、硬化膜を得た。
 次いで、露光処理がされたガラス基板を0.4%テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に40秒間浸漬して現像し、未露光部分の塗膜を水により洗い流し、乾燥させた。次いで、これをホットプレート上、230℃で20分間加熱することにより、上記開孔パターン部を除く領域にネガ型感光性樹脂組成物1の硬化膜が形成されたガラス基板(1)を得た。
(硬化膜の製造2)
 ライン/スペースが20μmのフォトマスクを用いる以外は、硬化膜の製造1と同様にして、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜が形成されたガラス基板(2)を得た。
(評価)
 得られたガラス基板(1)の硬化膜表面(露光部分)のPGMEAに対する接触角と、現像により塗膜が除去された部分(ガラス基板表面)の水に対する接触角を測定した。その後、ガラス基板(1)の硬化膜が形成された側の表面全体に、紫外線/オゾン照射を2分間行った。2分照射後の硬化膜表面のPGMEAに対する接触角およびガラス基板表面の水に対する接触角を測定した。測定方法は上述の通りである。結果を表1に示す。
[例2~7、例8、9]
 配合を表1に示すように変更した以外は、例1と同様にしてネガ型感光性樹脂組成物を調製し、ネガ型感光性樹脂組成物の膜、硬化膜、ガラス基板を得た。なお、例3は、PGMEの240gの代わりにPGMEAの240gを使用した。
 得られたネガ型感光性樹脂組成物の膜、硬化膜、ガラス基板を例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表1からわかるように、組成物酸価が6~30mgKOH/gである例1~7のネガ型感光性樹脂組成物は、23℃で2週間保存後において塗膜を形成した場合でも、膜の外観が良好であった。また、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる硬化膜は、良好な撥インク性を示し、かつ紫外線/オゾン照射後も高い撥インク性を維持し、かつガラス基板表面は良好な親水性を有する。一方、例8は組成物酸価が36mgKOH/gであるため、23℃で2週間保存後のネガ型感光性樹脂組成物を用いて膜を形成した場合に、異物が多く観察され、かつガラスの中心部から放射状の筋模様が観察された。また、例9は組成物酸価が5.4mgKOH/gであるため、現像することができなかった。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、撥インク性が良好で、かつ、紫外線/オゾン照射をしても撥インク性の保持が可能な隔壁を製造できるネガ型感光性樹脂組成物であって、貯蔵安定性が良好であり、該ネガ型感光性樹脂組成物を用いれば均質な塗膜が形成できる。
 本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、インクジェット記録技術法を利用したカラーフィルタ製造用、有機EL表示素子製造用、有機TFTアレイ製造用として隔壁の形成に好適に用いられる。
 なお、2011年3月31日に出願された日本特許出願2011-079394号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
1…基板、2…ネガ型感光性樹脂組成物の塗膜、3…塗膜露光部分、4…マスク、5…光、6…隔壁、7…ドット、10…インクジェット方式に用いる光学素子用基板

Claims (10)

  1.  含フッ素シロキサン化合物からなる撥インク剤(A)と、
     1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、
     光重合開始剤(C)と、を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
     該ネガ型感光性樹脂組成物の酸価が6~30mgKOH/gであることを特徴とするネガ型感光性樹脂組成物。
  2.  前記ネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中のアルカリ可溶性樹脂(B)の割合が12~40質量%である、請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  3.  前記含フッ素シロキサン化合物が、下記加水分解性シラン化合物(a-1)および加水分解性シラン化合物(a-2)を含む混合物の加水分解縮合生成物からなる、請求項1または2に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
     加水分解性シラン化合物(a-1):ケイ素原子に、1個の炭素数3~10のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基を有する有機基と、3個の加水分解性基が結合した加水分解性シラン化合物、
     加水分解性シラン化合物(a-2):ケイ素原子に、p個(pは0、1または2)の炭化水素基と、(4-p)個の加水分解性基が結合した加水分解性シラン化合物。
  4.  前記含フッ素シロキサン化合物におけるフッ素原子の含有割合が10~55質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  5.  さらに、架橋剤(D)を含み、該架橋剤(D)が1分子中に2つ以上のエチレン性二重結合を有し、酸性基を有しない化合物である、請求項1~4のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  6.  前記ネガ型感光性樹脂組成物における全固形分中の前記アルカリ可溶性樹脂(B)と架橋剤(D)との合計量の割合が50~95質量%、かつ、架橋剤(D)の含有量に対するアルカリ可溶性樹脂(B)の含有量の割合が15~85質量%である、請求項5に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  7.  さらに、溶媒(E)を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  8.  前記アルカリ可溶性樹脂(B)の酸価が10~200mgKOH/gである、請求項1~7のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  9.  前記ネガ型感光性樹脂組成物の全固形分中の撥インク剤(A)の割合が0.01~10質量%である、請求項1~8のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物。
  10.  基板上に請求項1~9のいずれか1項に記載のネガ型感光性樹脂組成物が形成されてなる塗膜。
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