WO2014192671A1 - 感光性樹脂組成物、フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、及び、タッチパネルの保護膜もしくは絶縁膜 - Google Patents

感光性樹脂組成物、フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、及び、タッチパネルの保護膜もしくは絶縁膜 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a photosensitive resin composition. Specifically, the present invention relates to a photosensitive resin composition suitable for a photo spacer, a protective film for a color filter, a protective film for a touch panel, or an insulating film for a touch panel.
  • liquid crystal display devices have attracted attention, and photosensitive resins are frequently used in the manufacturing process.
  • a photosensitive resin in which a color pigment is dispersed is used for a portion corresponding to a pixel on a color filter, and a photosensitive resin is also used for a black matrix.
  • beads having a predetermined particle size are used as a photo spacer, and a gap is provided between two substrates.
  • these beads are dispersed randomly, there is a problem that light leakage, scattering of incident light, etc. occur due to distribution on the color display pixels, and the contrast of the liquid crystal panel is lowered.
  • a method has been proposed in which a columnar resinous spacer is formed on a black matrix located between pixels by a photolithographic method of partial pattern exposure and development using a photosensitive resin. . Since the photo spacer can be arranged at a position avoiding the pixels, it does not adversely affect the display quality as described above, and the display quality can be improved.
  • a drop method (ODF: One Drop Fill) has been proposed in place of the conventional liquid crystal inflow method (vacuum suction method) as the mother glass for manufacturing a liquid crystal display (LCD) becomes larger.
  • ODF liquid crystal inflow method
  • the number of steps and the process time can be reduced as compared with the conventional vacuum suction method.
  • a predetermined amount of liquid crystal calculated from the cell gap is dropped and held, so that a pressure change is applied to the photo spacer arranged on the glass substrate. It is desired for the photo spacer to have a high elastic recovery characteristic so that the shape does not plastically deform with respect to this pressure change.
  • a method of nano-dispersing inorganic fine particles such as organosilica sol (for example, Patent Document 2), or a content ratio of a polyfunctional monomer such as dipentaerythritol hexaacrylate is 50% or more.
  • a method for example, Patent Document 3 is known in which high elasticity is obtained by increasing the thickness.
  • the resin composition becomes hydrophobic, there is a problem that the development time becomes long and the productivity is lowered, and a photosensitive resin composition capable of achieving both high elasticity and high developability is obtained. It is not done.
  • An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition that is highly developable, has a cured product with excellent elastic recovery characteristics and adhesion, and can form a high-definition spacer.
  • the present invention includes a hydrophilic resin (A), a polyfunctional (meth) acrylate (B), a photopolymerization initiator (C), a solvent (D) having an HLB of 8.0 to 30.0, and the following: A photosensitive resin composition containing a compound (E) which is a condensate containing the compound represented by the general formula (1) as an essential constituent monomer; and the photosensitive resin composition is irradiated with light and then alkali-developed.
  • a photo spacer, a color filter protective film, and a touch panel protective film or insulating film formed by patterning and post-baking.
  • R 1 is one selected from the group consisting of a (meth) acryloyloxyalkyl group, a glycidoxyalkyl group, a mercaptoalkyl group, and an aminoalkyl group whose alkyl group has 1 to 6 carbon atoms
  • R 2 is an aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms
  • R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • M is a silicon atom
  • It is one or more atoms selected from the group consisting of titanium atoms and zirconium atoms
  • m is 0 or 1.
  • the photosensitive resin composition of the present invention has high developability, the cured product has excellent elastic recovery properties, excellent adhesion to a glass substrate, and can form a high-definition photospacer. There is an effect.
  • the photosensitive resin composition of the present invention comprises a hydrophilic resin (A), a polyfunctional (meth) acrylate (B), a photopolymerization initiator (C), a solvent having an HLB of 8.0 to 30.0 (D ) And a compound (E), which is a condensate containing the compound represented by the following general formula (1) as an essential constituent monomer, as an essential component.
  • R 1 is one selected from the group consisting of a (meth) acryloyloxyalkyl group, a glycidoxyalkyl group, a mercaptoalkyl group, and an aminoalkyl group whose alkyl group has 1 to 6 carbon atoms
  • R 2 is an aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms
  • R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • M is a silicon atom
  • It is one or more atoms selected from the group consisting of titanium atoms and zirconium atoms
  • m is 0 or 1.
  • (meth) acrylate means “acrylate and / or methacrylate”
  • (meth) acrylic acid means “acrylic acid and / or methacrylic acid”
  • (meth) acrylic resin means “(Acrylic resin and / or methacrylic resin)
  • (meth) acryloyl group means “acryloyl group and / or methacryloyl group”
  • (meth) acryloyloxy group means "acryloyloxy group and / or methacrylic group”.
  • hydrophilic resin (A) used in the present invention examples include a hydrophilic vinyl resin (A1), a hydrophilic epoxy resin (A2), a hydrophilic polyester resin, a hydrophilic polyamide resin, a hydrophilic polycarbonate resin, and a hydrophilic polyurethane resin. Can be mentioned. (A) may use 1 type and may use 2 or more types together. Among these, the hydrophilic vinyl resin (A1) and the hydrophilic epoxy resin (A2) are preferable from the viewpoint of the sensitivity of the photosensitive resin composition and the viewpoint of ease of production. From the viewpoint of elastic recovery characteristics, a hydrophilic epoxy resin (A2) is more preferable.
  • the hydrophilicity index in the hydrophilic resin (A) is defined by HLB. Generally, the larger this value, the higher the hydrophilicity.
  • the HLB value of (A) is preferably 4 to 19, more preferably 5 to 18, particularly preferably 6 to 17. When it is 4 or more, the developing property is further improved when developing the photospacer, and when it is 19 or less, the water resistance of the cured product is further improved.
  • HLB is an index indicating a balance between hydrophilicity and lipophilicity, and is described in, for example, “Introduction to Surfactants” (published by Sanyo Chemical Industries, Ltd., 2007, Takehiko Fujimoto), page 212. It is known as the calculated value by the Oda method, not the calculated value by the Griffin method.
  • the organic value and the inorganic value for deriving HLB can be calculated using the values in the table described in the above “Introduction to Surfactant” page 213. However, the oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) is treated specially and calculated using an inorganic value of 75 and an organic value of 40.
  • the solubility parameter (hereinafter referred to as SP value) [(unit is (cal / cm 3 ) 1/2 ]) of the hydrophilic resin (A) is preferably 7 to 14, more preferably 8 to 13, particularly preferably. Is from 9 to 13. If it is 7 or more, the developability can be further improved, and if it is 14 or less, the water resistance of the cured product is further improved.
  • the SP value in the present invention is calculated by the method described in the following document proposed by Fedors et al. "POLYMER ENFINEERING AND SCIENCE, February, 1974, Vol. 14, No. 2, Robert F. Fedors (pp. 147-154)" Those with close SP values are likely to mix with each other (highly dispersible), and those with a distant numerical value are difficult to mix.
  • hydrophilic group examples include a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, an amide group, a polyether group, a sulfonic acid group, a sulfate ester group, and a phosphate ester group.
  • a carboxyl group is preferred from the viewpoint of alkali developability.
  • the carboxyl group content is indicated by an acid value.
  • the acid value of (A) is preferably 10 to 500 mgKOH / g, more preferably 20 to 300 mgKOH / g. If it is 10 mgKOH / g or more, the developability is more likely to be exhibited, and if it is 500 mgKOH / g or less, the water resistance of the cured product can be further improved.
  • the acid value in the present invention can be measured by an indicator titration method using an alkaline titration solution.
  • the method is as follows. (I) About 0.1 to 10 g of a sample is precisely weighed and placed in an Erlenmeyer flask, and then a neutral methanol / acetone solution [a mixture of acetone and methanol at 1: 1 (volume ratio)] is added and dissolved. (Ii) Add several drops of phenolphthalein indicator and titrate with 0.1 mol / L potassium hydroxide titration solution. The end point of neutralization is defined as the time when the indicator is slightly red for 30 seconds. (Iii) Determine using the following equation.
  • Acid value (mgKOH / g) (A ⁇ f ⁇ 5.61) / S
  • f titer of 0.1 mol / L potassium hydroxide titration solution
  • S sampling amount (g)
  • hydrophilic resins (A) examples include those having the above-mentioned hydrophilic group in the side chain and / or terminal of the vinyl polymer molecule.
  • a preferred production method of (A1) is a method of vinyl polymerizing a vinyl monomer (a) having a hydrophilic group and, if necessary, a hydrophobic group-containing vinyl monomer (b).
  • Examples of the vinyl monomer (a) having a hydrophilic group include the following vinyl monomers (a1) to (a7).
  • (A) may use 1 type and may use 2 or more types together.
  • Hydroxyl-containing vinyl monomer Hydroxyalkyl (meth) acrylates having 1 to 30 carbon atoms in the hydroxyalkyl group (such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate)), polyalkylenes ( Alkylene group having 1 to 8 carbon atoms) glycol (degree of polymerization 2 to 40) mono (meth) acrylate [polyethylene glycol mono (meth) acrylate etc.], alkylol (meth) acrylamide [N-methylol (meth) acrylamide etc.], Examples thereof include hydroxystyrene and 2-hydroxyethylpropenyl ether.
  • (A3) Sulphonic acid group-containing vinyl monomer examples thereof include vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, ⁇ -methyl styrene sulfonic acid, 2- (meth) acryloylamido-2-methylpropane sulfonic acid, and salts thereof.
  • the salt include alkali metal (sodium and potassium) salts, alkaline earth metal (calcium and magnesium) salts, primary to tertiary amine salts, ammonium salts and quaternary ammonium salts.
  • (A4) Amino group-containing vinyl monomer: And tertiary amino group-containing (meth) acrylates [dialkylaminoalkyl (meth) acrylates such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate and diethylaminoethyl (meth) acrylate)] and the like.
  • (A5) Amide group-containing vinyl monomer: (Meth) acrylamide, N-alkyl (1 to 6 carbon atoms) (meth) acrylamide, diacetone acrylamide, N, N′-methylene-bis (meth) acrylamide, N, N-dialkyl (1 to 6 carbon atoms) or N, N-diaralkyl (C7-15) (meth) acrylamide (eg, N, N-dimethylacrylamide and N, N-dibenzylacrylamide), methacrylformamide, N-methyl-N-vinylacetamide, cinnamic acid Examples include amides and cyclic amides (N-vinylpyrrolidone, N-allylpyrrolidone, etc.).
  • Quaternary ammonium base-containing vinyl monomer A quaternized product of a tertiary amino group-containing vinyl monomer having 6 to 50 carbon atoms (preferably 8 to 20 carbon atoms) (for example, methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride, dimethyl carbonate, etc.) such as dimethyl
  • (A7) (Poly) ether group-containing vinyl monomer Alkoxy (alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms) alkylene (alkylene group having 1 to 8 carbon atoms) glycol mono (meth) acrylate [methoxyethylene glycol mono (meth) acrylate and methoxypropylene glycol mono (meth) acrylate, etc.], alkoxy (Alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms) polyalkylene (alkylene group having 2 to 4 carbon atoms) glycol mono (meth) acrylate [methoxypolyethylene glycol (degree of polymerization 2 to 40) mono (meth) acrylate and methoxypolypropylene glycol (polymerization) Degree 2 to 30) mono (meth) acrylate, etc.].
  • hydrophobic group-containing vinyl monomer (b) used in combination with the hydrophilic group-containing vinyl monomer (a) in the hydrophilic vinyl polymer (A1) as necessary include the following monomers (b1) to (b5).
  • (B) may use 1 type and may use 2 or more types together.
  • (B1) (Meth) acrylic acid ester:
  • alkyl (meth) acrylate having 1 to 20 carbon atoms in the alkyl group include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate.
  • Examples of the alicyclic group-containing (meth) acrylate include dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, and isobornyl (meth) acrylate.
  • Aromatic hydrocarbon monomer examples include styrene, ⁇ -methyl styrene, vinyl toluene, 2,4-dimethyl styrene, ethyl styrene, isopropyl styrene, butyl styrene, phenyl styrene, cyclohexyl styrene, benzyl styrene, and vinyl naphthalene. It is done.
  • Carboxylic acid vinyl ester examples of those having 4 to 50 carbon atoms include vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate.
  • Vinyl ether monomer examples of those having 3 to 50 carbon atoms (preferably 6 to 20 carbon atoms) include vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, and vinyl butyl ether.
  • Vinyl ketone monomer examples of those having 4 to 50 carbon atoms include vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone and vinyl phenyl ketone.
  • the hydrophilic vinyl resin (A1) is a polymer having (a) and (b) as a constituent monomer as described above, and a (meth) acryloyl group as a side chain or a terminal as necessary for the purpose of further improving sensitivity. You may make it contain.
  • Examples of the method for containing a (meth) acryloyl group in the side chain include the following methods (1) and (2).
  • a polymer is produced using a monomer having a group capable of reacting with an isocyanate group (such as a hydroxyl group or a primary or secondary amino group) in at least a part of (a), and then (meth) A method of reacting a compound having an acryloyl group and an isocyanate group (such as acryloylethyl isocyanate).
  • an isocyanate group such as a hydroxyl group or a primary or secondary amino group
  • a polymer is produced using a monomer having a group capable of reacting with an epoxy group (hydroxyl group, carboxyl group, primary or secondary amino group, etc.) in at least a part of (a), and then A method of reacting a compound having a (meth) acryloyl group and an epoxy group (such as glycidyl (meth) acrylate).
  • the number average molecular weight of the hydrophilic vinyl resin (A1) by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 30,000, more preferably Is 1,500 to 10,000.
  • the Mn of the hydrophilic resin (A) in the present invention is determined using a GPC measuring device (HLC-8120GPC, manufactured by Tosoh Corporation), a column (TSKgel GMHXL 2 + TSKgel Multipore HXL-M, manufactured by Tosoh Corporation). , Measured in a THF solvent at a measurement temperature of 40 ° C. using TSK standard polystyrene [manufactured by Tosoh Corporation] as a reference substance.
  • the hydrophilic epoxy resin (A2) is an epoxy resin containing a hydrophilic functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an oxyethylene group in the molecule.
  • (A2) preferably has a (meth) acryloyl group in the molecule from the viewpoint of photocuring reactivity.
  • a preferred method for producing the hydrophilic epoxy resin (A2) is that the epoxy group in the raw material epoxy resin (A2 0 ) (hereinafter sometimes simply referred to as (A2 0 )) contains a (meth) acryloyl group-containing monomer.
  • Carboxylic acid (a21) is reacted to open an epoxy group to form a hydroxyl group to form a (meth) acryloyl group-containing monocarboxylic acid (a21) adduct of (A2 0 ).
  • the polyvalent carboxylic acid or polyvalent carboxylic acid anhydride (c) is reacted.
  • (meth) acryloyl group containing monocarboxylic acid (a21) is unsaturated monocarboxylic acid containing a (meth) acryloyl group among carboxyl group-containing vinyl monomers (a2).
  • raw material epoxy resin (A2 0 ) examples include aliphatic epoxy resins [eg, Etototo YH-300, PG-202, PG-207 (all manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.)] and alicyclic epoxy resins [eg, CY-179.
  • aromatic epoxy resins for example, phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin [for example, EOCN-102S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)] Bisphenol A epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, glycidyl-modified polyvinylphenol, etc.].
  • aromatic epoxy resin is preferable from the viewpoint of hardness.
  • polyvalent carboxylic acid or polyvalent carboxylic acid anhydride (c) used in the production of (A2) include unsaturated polyvalent carboxylic acids and their anhydrides, and saturated polyvalent (2-6 valent) carboxylic acids (For example, aliphatic saturated polyvalent carboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, phthalic acid, adipic acid, dodecanedioic acid, dodecenyl succinic acid, pentadecenyl succinic acid and octadecenyl succinic acid; tetrahydrophthalic acid, hexahydro Aromatic or cycloaliphatic polycarboxylic acids such as phthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, biphenyltetracarboxylic acid and naphthalenetetracarboxylic acid) and their anhydrides (for example, succinic anhydride, Alipha
  • the charged weight ratio of (meth) acryloyl group-containing monocarboxylic acid (a21) / (A2 0 ) is preferably such that the concentration of (meth) acryloyl groups in (A2) is 1.0 mmol / g or more.
  • the weight ratio is such that
  • the reaction temperature in the reaction between (A2 0 ) and (a21) is not particularly limited, but is preferably 70 to 110 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 hours.
  • a catalyst for example, triphenylphosphine
  • a radical polymerization inhibitor hydroquinone, p-methoxyphenol, etc.
  • the charge equivalent of the polyvalent carboxylic acid or polyvalent carboxylic acid anhydride (c) relative to the weight of the (meth) acryloyl group-containing monocarboxylic acid (a21) adduct of (A2 0 ) is such that the acid value of (A2) is Equivalent / g so as to be 10 to 500 mg KOH / g.
  • the charge equivalent of (c) / (A2 0 ) (meth) acrylic acid adduct is preferably 0 from the above viewpoint. .18 to 8.9 meq / g, more preferably 0.53 to 7.1 meq / g.
  • the reaction temperature in the reaction of the (meth) acryloyl group-containing monocarboxylic acid (a21) adduct of (A2 0 ) with the polyvalent carboxylic acid or polyvalent carboxylic acid anhydride (c) is not particularly limited, but preferably 70 ⁇ 110 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is preferably 3 to 10 hours.
  • the number average molecular weight of (A2) is preferably 500 to 3,000, more preferably 1,000 to 2,800, from the viewpoints of sensitivity and developability as the photosensitive resin composition.
  • Photosensitive resin composition hydrophilic resin (A), polyfunctional (meth) acrylate (B), photopolymerization initiator (C) and compound (E) [hereinafter (A) to (C), (E) and Describe. ]
  • the content of (A) based on the total weight is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 15 to 78% by weight, and particularly preferably 20 to 75% by weight. If it is 10% by weight or more, the alkali developability can be exhibited satisfactorily, and if it is 80% by weight or less, the elastic recovery property can be exhibited more satisfactorily.
  • any known polyfunctional (meth) acrylate can be used without particular limitation. Examples thereof include meth) acrylate (B1), trifunctional (meth) acrylate (B2), and 4-6 functional (meth) acrylate (B3). (B) may use 1 type and may use 2 or more types together.
  • bifunctional (meth) acrylate means that the number of (meth) acryloyl groups is two, and the same description method is used hereinafter.
  • Examples of the bifunctional (meth) acrylate (B1) include esterified products of polyhydric (preferably divalent to octavalent) alcohol having 2 to 30 carbon atoms and (meth) acrylic acid [for example, di (meth) acrylate of ethylene glycol, Di (meth) acrylate of glycerin, di (meth) acrylate of trimethylolpropane, di (meth) acrylate of 3-hydroxy-1,5-pentanediol, 2-hydroxy-2-ethyl-1,3-propanediol Di (meth) acrylate]; an alkylene oxide (2 to 4 carbon atoms of an alkylene group) of a polyhydric (preferably divalent to octavalent) alcohol having 2 to 30 carbon atoms and an adduct of (meth) acrylic acid Esterified products [for example, di (meth) acrylate of trimethylolpropane ethylene oxide adduct, glycerin Di (me
  • Examples of the trifunctional (meth) acrylate (B2) include tri- or higher-valent (preferably tri- to 8-valent) alcohol having 3 to 30 carbon atoms and esterified product of (meth) acrylic acid [for example, tri (meth) acrylate, A tri (meth) acrylate of methylolpropane, a tri (meth) acrylate of pentaerythritol]; and an alkylene oxide of 3 to 30 (preferably 3 to 8) carbon atoms having 3 to 30 carbon atoms (2 to 3 carbon atoms of the alkylene group). 4) 1-30 mol adduct and esterified product of (meth) acrylic acid [for example, tri (meth) acrylate of ethylene oxide adduct of trimethylolpropane] and the like.
  • Examples of the 4- to 6-functional (meth) acrylate (B3) include esterified products of a tetravalent or higher (preferably 4- to 8-valent) alcohol having 5 to 30 carbon atoms and (meth) acrylic acid [for example, tetra (meth) of pentaerythritol Acrylate, penta (meth) acrylate of dipentaerythritol, and hexa (meth) acrylate of dipentaerythritol]; and alkylene oxides of alkylene having 5 to 30 carbon atoms (preferably 4 to 8 valences) Carbonate 2-4) 1-30 mol adduct and esterified product of (meth) acrylic acid [for example, tetra (meth) acrylate of ethylene oxide adduct of dipentaerythritol, penta (meth) acrylate of ethylene oxide adduct of dipentaerythritol ) Pro of acrylate and dipentaery
  • (B2) and (B3) are preferable, and (B3) is more preferable.
  • Examples of (B) that can be easily obtained from the market include light acrylate PE-3A (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd .: pentaerythritol triacrylate), neomer DA-600 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd .: dipentaerythritol pentaacrylate), and neomer. And EA-300 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd .: pentaerythritol tetraacrylate).
  • the polyfunctional (meth) acrylate (B) used by this invention may contain the photosensitive acrylic oligomer (B4) in the one part.
  • examples of such (B4) include urethane acrylate, polyester acrylate, and polyether acrylate that have Mn of 1,000 or less, do not contain a carboxyl group, and have two or more acryloyl groups in one molecule. It is.
  • the content of the polyfunctional (meth) acrylate (B) in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably based on the total weight of (A) to (C) and (E) from the viewpoint of the elastic recovery rate. Is 10 to 80% by weight, more preferably 15 to 75% by weight.
  • the photopolymerization initiator (C) used in the photosensitive resin composition of the present invention starts polymerization of a polymerizable unsaturated compound by exposure to radiation such as visible light, ultraviolet light, far infrared light, charged particle beam, and X-ray. Any component may be used as long as it can generate radicals that can be generated.
  • Examples of such a photopolymerization initiator (C) include acetophenone derivative (C1), acylphosphine oxide derivative (C2), titanocene derivative (C3), triazine derivative (C4), bisimidazole derivative (C5), O -Acyl oxime (oxime ester) derivative (C6), benzophenone derivative (C7), thioxanthone derivative (C8), ⁇ -diketone derivative (C9), anthraquinone derivative (C10), acridine derivative (C11), and two or more of these The mixture which contains is mentioned.
  • Examples of the acetophenone derivative (C1) include 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 4-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2 -Methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholino-1-propanone, dimethylbenzyl ketal, methylbenzoyl formate, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholine Phenyl) - butan-1-one] and the like.
  • acylphosphine oxide derivative (C2) examples include trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide.
  • titanocene derivative (C3) examples include bis ( ⁇ 5 -2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium. Is mentioned.
  • Examples of the triazine derivative (C4) include trichloromethyltriazine and benzyl-2,4,6- (trihalomethyl) triazine.
  • Examples of the bisimidazole derivative (C5) include 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer.
  • O-acyloxime (oxime ester) derivative (C6) examples include 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9 -Ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime).
  • benzophenone derivative (C7) examples include benzophenone, 4,4-bis (dimethylamino) benzophenone, 3,3-dimethyl-4-methoxy-benzophenone, and Michler's ketone.
  • Examples of the thioxanthone derivative (C8) include isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, and diisopropylthioxanthone.
  • Examples of the ⁇ -diketone derivative (C9) include camphorquinone.
  • anthraquinone derivative (C10) examples include anthraquinone, 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, and tert-butylanthraquinone.
  • Examples of the acridine derivative (C11) include 9-phenylacridine, 1,7-bis (9-acridinyl) heptane, 1,5-bis (9-acridinyl) pentane, and 1,3-bis (9-acridinyl) propane. Is mentioned.
  • (C1) to (C11), (C1), (C2), and (C8) are preferable from the viewpoint of ease of synthesis, and 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2- Morpholino-1-propanone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide and 2, 4-Diethylthioxanthone is more preferable, and from the viewpoint of reactivity, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenyl Phosphine oxide is particularly preferred.
  • the photopolymerization initiator (C) As the photopolymerization initiator (C), a commercially available one can be easily obtained.
  • Irgacure 907 BASF
  • 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one include Irgacure 369 (BASF)
  • Phenylphosphine oxide includes Irgacure 819 (manufactured by BASF)
  • 2,4-diethylthioxanthone includes Kayacure-DETX-S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
  • the content of the photopolymerization initiator (C) based on the total weight of (A) to (C) and (E) in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 2 to 15% by weight, more preferably 3 -12% by weight, particularly preferably 4-11% by weight. If it is 2% by weight or more, curing reactivity and elastic recovery characteristics can be exhibited more satisfactorily, and if it is 15% by weight or less, reduction of mask contamination at the time of light exposure can be further exhibited.
  • the photosensitive resin composition of the present invention contains a solvent (D) having an HLB of 8.0 or more and 30.0 or less as a fourth essential component. If the solvent (D) is not included, developability becomes insufficient.
  • the HLB of the solvent (D) is 8.0 or more and 30.0 or less, preferably 9.0 or more and 25.0 or less, more preferably 10.0 or more and 20.0 or less. If the HLB is less than 8.0, the developability deteriorates, and if it exceeds 30.0, the development adhesion deteriorates.
  • ether solvents including ether ester solvents and ether alcohol solvents
  • ethylene glycol dimethyl ether HLB: 11.9
  • ethylene glycol monomethyl ether HLB: 21.9
  • ethylene glycol monomethyl ether acetate HLB: 13.5
  • ethylene glycol monobutyl ether HLB: 14.6
  • diethylene glycol dimethyl ether HLB: 14.2
  • diethylene glycol diethyl ether HLB: 10.
  • diethylene glycol ethyl methyl ether HLB: 12.1, diethylene glycol monomethyl ether (HLB: 25.0), diethylene glycol monoethyl ether (H B: 20.8), diethylene glycol isopropyl methyl ether (HLB: 11.3), diethylene glycol monobutyl ether (HLB: 15.6), diethylene glycol monoethyl ether acetate (HLB: 13.1), triethylene glycol dimethyl ether (HLB: 14.1), tetraethylene glycol dimethyl ether (HLB: 15.0), propylene glycol monomethyl ether (HLB: 17.1), propylene glycol monoethyl ether (HLB: 13.3), propylene glycol propyl ether (HLB: 10) .9), dipropylene glycol monomethyl ether (HLB: 10.0), tripropylene glycol monomethyl ether (HLB: 9.4), 3-methoxybutanol (H B: 17.1) and 3-methoxybutan
  • ether solvents and ester solvents are preferable from the viewpoint of coatability.
  • diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, 3-methoxybutanol, and ethyl lactate. (D) may use 1 type and may use 2 or more types together.
  • the solvent (D) is a “water-soluble solvent”, and the term “water-soluble solvent” here refers to a glass flask containing pure water and solvent in a volume ratio of 1: 1, and then stirred at 25 ° C. for 5 minutes. Then, after standing for 10 minutes after stopping the stirring, when visually confirmed, the pure water and the solvent are not separated into two layers, and the mixed solution of water and the solvent is uniformly transparent.
  • the solvent is capable of dissolving or dispersing each component, and is selected according to the method of using the photosensitive resin composition of the present invention, and a solvent having a boiling point in the range of 100 to 280 ° C. is selected. Is preferred.
  • a solvent (F) other than the solvent (D) may be contained.
  • solvents (F) include ketone solvents (such as cyclohexanone), ether solvents (including ether ester solvents and ether alcohol solvents) (such as propylene glycol monomethyl ether acetate and methoxybutyl acetate), and ester solvents (such as butyl acetate). Etc. Among these, ether solvents and ester solvents are preferable from the viewpoint of coatability. (F) may use 1 type and may use 2 or more types together.
  • the content of the solvent (D) is preferably 5% by weight or more based on the total weight of (A) to (E), more preferably 8 to 90% by weight, particularly preferably 10 to 89% by weight, and most preferably 15%. ⁇ 88% by weight.
  • the content of the solvent (F) is preferably 0 to 95% by weight, more preferably 3 to 95% by weight, and particularly preferably 5 to 95% by weight with respect to the weight of the solvent (D). *
  • the photosensitive resin composition of the present invention contains a compound (E) that is a condensate containing a compound represented by the following general formula (1) as an essential constituent monomer as a fifth essential component.
  • R 1 is one selected from the group consisting of a (meth) acryloyloxyalkyl group, a glycidoxyalkyl group, a mercaptoalkyl group, and an aminoalkyl group whose alkyl group has 1 to 6 carbon atoms
  • R 2 is an aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms
  • R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • M is a silicon atom
  • It is one or more atoms selected from the group consisting of titanium atoms and zirconium atoms
  • m is 0 or 1.
  • a silicon atom and a titanium atom are preferable, and a silicon atom is more preferable.
  • examples of the aliphatic saturated hydrocarbon group include a linear alkyl group, a branched alkyl group, and an alicyclic saturated hydrocarbon group.
  • the straight chain alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-octyl and n-dodecyl groups and their deuterium substitutes;
  • the branched alkyl groups include isopropyl, isobutyl, sec-butyl and 2
  • Examples of the cyclic saturated hydrocarbon group include a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a cyclohexylmethyl group, a cyclohexylethyl group, and a methylcyclohexyl group.
  • aromatic hydrocarbon group examples include an aryl group, an aralkyl group, and an alkylaryl group.
  • Aryl groups include phenyl, biphenyl, naphthyl groups and their deuterium, fluorine or chlorine substituents; aralkyl groups include tolyl, xylyl, mesityl and their deuterium, fluorine or chloride; and alkylaryl Groups include methylphenyl and ethylphenyl groups.
  • R 2 is preferably a linear alkyl group, branched alkyl group and aryl group from the viewpoint of curing reactivity, more preferably a linear alkyl group and an aryl group, particularly preferably a methyl group, an ethyl group, A phenyl group and a combination thereof.
  • R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a sec-butyl group, and preferably a methyl group and an ethyl group from the viewpoint of thermosetting reactivity. is there.
  • examples of the compound having a (meth) acryloyloxyalkyl group as R 1 include the following compounds.
  • m is 0, that is, trifunctional compound having three alkoxy groups: 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloyl Leuoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxytitanium, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxyaluminum, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxyzirconium and the like.
  • m is 1, that is, a trifunctional compound having two alkoxy groups: 3-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- Acryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldimethoxytitanium, 3-methacryloyloxypropylmethyldimethoxyaluminum, 3-methacryloyloxypropylmethyldimethoxyzirconium and the like.
  • Examples of the compound having a glycidoxyalkyl group as R 1 include the following compounds.
  • m is 0, that is, a trifunctional compound having three alkoxy groups: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxytitanium, etc.
  • m is 1, that is, trifunctional compound having two alkoxy groups: 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxytitanium, 3- Glycidoxypropylmethyldimethoxyaluminum, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxyzirconium, etc.
  • Examples of the compound having a mercaptoalkyl group as R 1 include the following compounds.
  • m is 0, that is, trifunctional compound having three alkoxy groups: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxytitanium, 3-mercaptopropyltrimethoxyaluminum, 3 -Mercaptopropyltrimethoxyzirconium and the like.
  • m is 1, that is, trifunctional compound having two alkoxy groups: 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxytitanium, 3-mercaptopropylmethyldimethoxyaluminum, 3-mercaptopropylmethyldimethoxyzirconium and the like.
  • Examples of the compound having an aminoalkyl group as R 1 include the following compounds.
  • m is 0, that is, trifunctional compound having three alkoxy groups: N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropyltrimethoxytitanium, N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropyltrimethoxyaluminum, N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropyltrimethoxyzirconium and the like.
  • m is 1, that is, trifunctional compound having two alkoxy groups: N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 aminoethyl ⁇ -aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxy Silane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-2aminoethyl ⁇ -aminopropylmethyldimethoxytitanium, N-2aminoethyl ⁇ -aminopropylmethyldimethoxyaluminum, N-2aminoethyl ⁇ -aminopropylmethyldimethoxyzirconium, etc. .
  • (meth) acrylic having 3 alkoxy groups is preferable.
  • a condensate comprising a leuoxyalkyl group-containing trifunctional silane compound as an essential constituent monomer, and a condensate comprising a glycidoxyalkyl group-containing trifunctional silane compound having three alkoxy groups as an essential constituent monomer More preferred are condensates containing 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane as an essential constituent monomer and condensates containing 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane as an essential constituent monomer.
  • a dialkyl dialkoxysilane eg, dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, etc.
  • diaryl dialkoxy Silane for example, diphenyldimethoxysilane etc.
  • Examples of (E) that can be easily obtained from the market include KR-513 [manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: acrylic group and methyl group-containing methoxysiloxane (acrylic-modified alkoxypolysiloxane)].
  • the content of the compound (E) is 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5%, based on the total weight of (A) to (C) and (E), from the viewpoints of elastic recovery and adhesion. -15% by weight, more preferably 1-12% by weight.
  • the photosensitive resin composition of the present invention may further contain other components as necessary, and examples thereof include inorganic fine particles, a surfactant, a silane coupling agent, an antioxidant, and a polymerization inhibitor.
  • the total addition amount of the other components is 0 to 10% by weight, preferably 0.1 to 8% by weight, more preferably 0.3 to 5% based on the total weight of (A) to (C) and (E). % By weight.
  • metal oxides and metal salts can be used as the inorganic fine particles.
  • the metal oxide include titanium oxide, silicon oxide, and aluminum oxide.
  • the metal salt include calcium carbonate and barium sulfate. Of these, metal oxides are preferable and silicon oxide is more preferable from the viewpoints of heat-resistant transparency and chemical resistance.
  • the inorganic fine particles preferably have a volume average primary particle diameter of 1 to 200 nm.
  • surfactant various types of surfactants such as anionic, cationic, nonionic, amphoteric, fluorine and silicon can be used. Of these, fluorine-based and silicon-based surfactants are preferable from the viewpoint of applicability.
  • silane coupling agent examples include vinyl silane, acrylic silane, epoxy silane, amino silane, and the like.
  • Antioxidants include 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl Acrylate, 2- [1- (2-hydroxy-3,5-di-t-pentylphenyl) ethyl] -4,6-di-t-pentylphenyl acrylate, 6- [3- (3-t-butyl- 4-hydroxy-5-methylphenyl) propoxy] -2,4,6,10-tetra-butyldibenz [d, f] [1,3,2] dioxaphosphine, 3-4′-hydroxy-3 ′ -5'-di-t-butylphenyl) propionic acid-n-octadecyl, octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate, 3,9-bis [2- [ 3- (3-
  • polymerization inhibitor examples include p-methoxyphenol, hydroquinone, naphthylamine, tert-butylcatechol, 2,3-di-tert-butyl-p-cresol and the like.
  • the photosensitive resin composition of the present invention can be obtained, for example, by mixing the above-described components with a known mixing apparatus such as a planetary mixer.
  • the photosensitive resin composition is usually liquid at room temperature, and its viscosity is 25 ° C., preferably 0.1 to 10,000 mPa ⁇ s, more preferably 1 to 8,000 mPa ⁇ s.
  • the photosensitive resin composition of the present invention is excellent in elastic recovery characteristics and high developability, and has high resolution. Therefore, the photo spacer, the protective film for the color filter, the protective film for the touch panel, or the insulating film for the touch panel Suitable as a photosensitive resin composition for film formation.
  • a preferable forming step of obtaining a cured product from the photosensitive resin composition of the present invention is a step of applying a photosensitive resin composition on a substrate, irradiating with light, forming a pattern by alkali development, and performing post-baking. .
  • the formation of the cured product is usually performed in the following steps (1) to (5).
  • substrate examples include roll coating, spin coating, spray coating, and slit coating.
  • the coating device examples include spin coater, air knife coater, roll coater, bar coater, die coater, curtain coater, gravure coater, and comma coater. Etc.
  • the film thickness is preferably 0.5 to 10 ⁇ m, more preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the drying temperature is preferably 20 to 120 ° C, more preferably 30 to 110 ° C.
  • the drying time is preferably 0.5 to 10 minutes, more preferably 1 to 8 minutes, and particularly preferably 1 to 5 minutes. Drying may be performed under reduced pressure or normal pressure.
  • a step of exposing the photosensitive resin composition layer with actinic rays through a predetermined photomask examples include visible rays, ultraviolet rays, far infrared rays, charged particle beams, X-rays, and laser beams.
  • the light source examples include sunlight, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a semiconductor laser.
  • the exposure dose is not particularly limited, but is preferably 20 to 300 mJ / cm 2 , and more preferably 20 to 100 mJ / cm 2 from the viewpoint of production cost.
  • a component having a (meth) acryloyl group in the photosensitive resin composition reacts to undergo photocuring reaction.
  • an alkaline aqueous solution is usually used as the developer.
  • the alkaline aqueous solution include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; aqueous solutions of carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate and sodium hydrogencarbonate; hydroxytetramethylammonium and hydroxytetraethylammonium.
  • an aqueous solution of an organic alkali is usually used as the developer.
  • a surfactant such as an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant and a nonionic surfactant can be added and used.
  • a developing method there are a dip method and a shower method, but the shower method is preferable.
  • the temperature of the developer is preferably 20 to 45 ° C.
  • the development time is appropriately determined according to the film thickness and the solubility of the photosensitive resin composition.
  • Post-heating (post-baking) step The post-baking temperature is preferably 50 to 280 ° C., more preferably 100 to 250 ° C.
  • the post-bake time is preferably 5 minutes to 2 hours.
  • Production Example 1 A glass flask equipped with a heating / cooling / stirring device, a reflux condenser, and a nitrogen inlet tube was charged with 60 parts of styrene, 20 parts of methyl methacrylate, 20 parts of methacrylic acid, and 217 parts of diethylene glycol dimethyl ether. After replacing the gas phase in the system with nitrogen, 36 parts of a solution of 6 parts of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) dissolved in 30 parts of diethylene glycol dimethyl ether was added and heated to 90 ° C. The mixture was further reacted at the same temperature for 4 hours.
  • hydrophilic vinyl resin (A-1).
  • the acid value in terms of solid content of the hydrophilic vinyl resin was 131.5.
  • Mn by GPC was 4,000.
  • the hydrophilic vinyl resin had an SP value of 10.8 and an HLB value of 7.1.
  • Production Example 2 A glass flask equipped with a heating / cooling / stirring device, a reflux condenser, and a nitrogen introduction tube was charged with 90 parts of styrene, 10 parts of methyl methacrylate, 30 parts of methacrylic acid, and 327 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate. After replacing the gas phase part in the system with nitrogen, 38 parts of a solution in which 8 parts of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was dissolved in 30 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were added, And further reacted at the same temperature for 4 hours.
  • hydrophilic vinyl resin (A-2).
  • the acid value in terms of solid content of the hydrophilic vinyl resin was 96.1.
  • Mn by GPC was 4,500.
  • the hydrophilic vinyl resin had an SP value of 11.1 and an HLB value of 6.8.
  • the reaction product was further charged with 91 parts of tetrahydrophthalic anhydride, further reacted at 90 ° C. for 5 hours, and then diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the content of hydrophilic epoxy resin was 60%.
  • a 60% propylene glycol monomethyl ether acetate solution of epoxy resin (A-3) was obtained.
  • the acid value in terms of solid content of the hydrophilic epoxy resin was 88.4.
  • the Mn by GPC was 2,200.
  • the hydrophilic epoxy resin had an SP value of 11.3 and an HLB value of 9.8.
  • Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 According to the number of parts in Table 1, a solution of the hydrophilic resin (A-1) produced in Production Example 1 in a glass container, the following (B-1), (C-1), (C-3), ( D-1), (D-2) surfactants (G-1) and (G-2), and acrylic-modified alkoxypolysiloxane (E-1) produced in Production Example 4 were charged until uniform. The mixture was stirred to obtain a photosensitive resin composition of Example 1. Further, using the same apparatus, the photosensitive resin compositions of Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained in the same manner using the raw materials in the number of parts shown in Table 1.
  • the number average molecular weight (Mn) of the compound (E) was measured using HLC-8320GPC (manufactured by Tosoh Corp.) and THF solvent, TSK standard polystyrene (Tosoh Corp.) as a reference substance.
  • GPC workstation EcoSEC-WS manufactured by Tosoh Corporation was used as analysis software.
  • a photosensitive resin composition was applied onto a 10 cm ⁇ 10 cm square glass substrate by a spin coater and dried to form a coating film having a dry film thickness of 5 ⁇ m. This coating film was heated on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes, and then developed with a 0.05% aqueous KOH solution for 30 seconds to evaluate the developability.
  • the evaluation criteria are as follows. A: There is no residue visually. ⁇ : There is a slight residue visually. ⁇ : There are many residues by visual inspection. X: Development is not possible.
  • a photosensitive resin composition was applied onto a 10 cm ⁇ 10 cm square glass substrate by a spin coater and dried to form a coating film having a dry film thickness of 5 ⁇ m.
  • This coating film was heated on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes.
  • the resulting coating film was irradiated with 60 mJ / cm 2 of light from an ultrahigh pressure mercury lamp through a mask for forming a photospacer (illuminance 22 mW / cm 2 in terms of i-line).
  • a photospacer luminance 22 mW / cm 2 in terms of i-line.
  • alkali development was performed using a 0.05% aqueous KOH solution.
  • post-baking was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a photo spacer on the glass substrate.
  • the elastic recovery characteristic of the photospacer can be evaluated by the “elastic recovery rate” when a certain pressure defined by the following formula (1) is applied.
  • the elastic recovery characteristic was evaluated by measuring the elastic recovery rate under a pressure condition of 0.5 mN / ⁇ m 2 .
  • a micro hardness tester Fischer Instruments, Inc .; “Fischer Scope H-100”
  • a planar indenter with a square cross section for one photo spacer selected arbitrarily from among photo spacers formed on a glass substrate 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m
  • a load was applied to 0.5 mN / ⁇ m 2 over 30 seconds at a load speed of 0.017 mN / ⁇ m 2 ⁇ sec and held for 5 seconds.
  • the amount of deformation from the initial position of the photospacer in a state where a load was applied was measured.
  • the amount of change at this time is defined as a total deformation amount T 0 ( ⁇ m).
  • T 0 The deformation amount from the initial position of the photo spacer at this time.
  • T 1 The deformation amount from the initial position of the photo spacer at this time.
  • a photosensitive resin composition was applied onto a 10 cm ⁇ 10 cm square glass substrate by a spin coater and dried to form a coating film having a dry film thickness of 5 ⁇ m.
  • This coating film was heated on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes.
  • the resulting coating film was irradiated with 60 mJ / cm 2 of light from an ultrahigh pressure mercury lamp through a mask for forming a photospacer (illuminance 22 mW / cm 2 in terms of i-line).
  • a photospacer luminance 22 mW / cm 2 in terms of i-line.
  • interval exposure gap
  • the photosensitive resin composition was applied onto a transparent glass substrate (thickness 0.7 mm) with a spin coater and dried to form a coating film.
  • This coating film was heated at 80 ° C. for 3 minutes.
  • the obtained coating film was irradiated with light from an ultrahigh pressure mercury lamp at 60 mJ / cm 2 (illuminance 22 mW / cm 2 in terms of i-line). Thereafter, alkali development was performed using a 0.05% aqueous KOH solution. After washing with water, post-baking was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a protective film having a thickness of 2 ⁇ m.
  • the transmittance of light having a wavelength of 400 nm was measured for the protective film obtained as described above using an ultraviolet-visible spectrophotometer UV-2400 (manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the transmittance at 400 nm is shown in Table 1. When this value is 97% or more, it can be said that the transparency of the protective film is good.
  • the photosensitive resin compositions of the present invention of Examples 1 to 9 are excellent in all points of developability, elastic recovery characteristics, resolution, development adhesion, transparency, adhesion, and pencil hardness as shown in Table 1. Yes. On the other hand, since Comparative Examples 1 and 2 do not contain the solvent (D), the developability is poor. Since Comparative Examples 3 and 4 do not contain the hydrophilic resin (A), development cannot be performed.
  • the photosensitive resin composition of the present invention is excellent in developability and elastic recovery characteristics after curing and adhesion to a glass substrate, a photo spacer for a display element, a protective film for a color filter, a protective film for a touch panel, or an insulating film for a touch panel Can be suitably used. Furthermore, it is also suitable as a photosensitive resin composition for various other resist materials such as a photo solder resist, a photosensitive resist film, a photosensitive resin relief plate, a screen plate, a photoadhesive or a hard coat material.

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Abstract

本発明の課題は、高現像性であり、かつ硬化物が優れた弾性回復特性と密着性を有し、高精細なスペーサーの形成が可能な感光性樹脂組成物を提供することである。 本発明の感光性樹脂組成物は、親水性樹脂(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)、光重合開始剤(C)、HLBが8.0以上30.0以下である溶剤(D)および下記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物である化合物(E)を含むことを特徴とする。 [式(1)中、R1は、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基、グリシドキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアミノアルキル基からなる群から選ばれる1種以上の有機基、R2は炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数6~12の芳香族炭化水素基、R3は炭素数1~4のアルキル基、Mは珪素原子、チタン原子およびジルコニウム原子からなる群から選ばれる1種以上の原子であり、mは0または1である。]

Description

感光性樹脂組成物、フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、及び、タッチパネルの保護膜もしくは絶縁膜
 本発明は感光性樹脂組成物に関する。詳しくは、フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、タッチパネルの保護膜またはタッチパネルの絶縁膜用に適した感光性樹脂組成物に関する。
 近年、液晶表示装置が脚光をあびており、その製造プロセスにおいて感光性樹脂が多用されている。例えば、カラーフィルター上の画素に相当する部分には、着色顔料を分散させた感光性樹脂が用いられており、ブラックマトリックスにも感光性樹脂が用いられている。
 従来、液晶表示パネルには所定の粒径を有するビーズをフォトスペーサーとして用い2枚の基板間に間隔を設けていた。しかし、これらのビーズはランダムに分散するため、色表示画素上に分布することにより光漏れ、入射光の散乱などが発生し液晶パネルのコントラストが低下するという問題があった。
 これらの問題を解消するため、感光性樹脂を用い、部分的なパターン露光、現像というフォトリソグラフィー法により画素間に位置するブラックマトリックス上に、柱状の樹脂性スペーサーを形成する方法が提案されている。このフォトスペーサーは画素を避けた位置に配置することができるので、上記のような表示品質に悪影響を及ぼすことがなくなり、表示品質の向上が望める。
 そして、さらなる表示品質の向上のために上記フォトスペーサーの高精細化が望まれている。しかし、高精細化に伴い高感度化が必要になるが、通常の光重合開始剤では感度が低く、さらに形成された高精細化されたフォトスペーサーの弾性回復特性の低下、さらには、基板と密着性が低下しフォトスペーサーが剥離する現象が生じていた。
 高精細化の方法として、硫黄原子含有化合物を添加する方法(例えば特許文献1)が開示されているが、微細なフォトスペーサーを形成すると密着性が著しく低下する。
 一方、近年、液晶ディスプレイ(LCD)製造のためのマザーガラスが大きくなるに従い、従来の液晶流入方法(真空吸引方式)に代わって、滴下方式(ODF方式)(ODF:One Drop Fill)が提案されている。このODF方式では所定量の液晶を滴下した後に2枚の基板で挟持することによって液晶を注入するため、従来の真空吸引方式に比べ、工程数および工程時間の短縮が可能である。
 しかし、ODF方式においては、セルギャップから計算して見積もった所定量の液晶を滴下して狭持するため、その際にガラス基板上に配置されたフォトスペーサーに圧力変化がかかる。この圧力変化に対して、形状が塑性変形しないよう、高い弾性回復特性を有することがフォトスペーサーに対して望まれる。
 このような高い弾性回復特性を得るためには、オルガノシリカゾルなどの無機微粒子をナノ分散させる方法(例えば特許文献2)や、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのような多官能モノマーの含有比率を50%以上に高めることによって高弾性を得る方法(例えば特許文献3)が知られている。
 しかし、いずれの方法でも、樹脂組成物は疎水性になるため、現像時間が長くなり、生産性が低下するという問題があり、高弾性と高現像性が両立し得る感光性樹脂組成物は得られていない。
特開平10-274853号公報 特開2007-10885号公報 特開2002-174812号公報
 本発明は、高現像性であり、かつ硬化物が優れた弾性回復特性と密着性を有し、高精細なスペーサーの形成が可能な感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
 すなわち、本発明は、親水性樹脂(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)、光重合開始剤(C)、HLBが8.0以上30.0以下である溶剤(D)、および下記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物である化合物(E)を含有する感光性樹脂組成物;並びに上記の感光性樹脂組成物を光照射の後、アルカリ現像してパターンを形成し、さらにポストベークを行って形成されたフォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、およびタッチパネルの保護膜もしくは絶縁膜である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(1)中、R1は、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基、グリシドキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアミノアルキル基からなる群から選ばれる1種以上の有機基、R2は炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数6~12の芳香族炭化水素基、R3は炭素数1~4のアルキル基、Mは珪素原子、チタン原子およびジルコニウム原子からなる群から選ばれる1種以上の原子であり、mは0または1である。
 本発明の感光性樹脂組成物は、高い現像性を有し、硬化物が優れた弾性回復特性を有し、ガラス基板との密着性に優れ、高精細なフォトスペーサーを形成することができるという効果を奏する。
 本発明の感光性樹脂組成物は、親水性樹脂(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)、光重合開始剤(C)、HLBが8.0以上30.0以下である溶剤(D)および下記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物である化合物(E)を必須成分として含有することを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(1)中、R1は、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基、グリシドキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアミノアルキル基からなる群から選ばれる1種以上の有機基、R2は炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数6~12の芳香族炭化水素基、R3は炭素数1~4のアルキル基、Mは珪素原子、チタン原子およびジルコニウム原子からなる群から選ばれる1種以上の原子であり、mは0または1である。
 なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレートおよび/またはメタクリレート」を、「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸および/またはメタクリル酸」を、「(メタ)アクリル樹脂」とは「アクリル樹脂および/またはメタクリル樹脂」を、「(メタ)アクリロイル基」とは「アクリロイル基および/またはメタクリロイル基」を、「(メタ)アクリロイロキシ基」とは「アクリロイロキシ基および/またはメタクリロイロキシ基」を意味する。
 以下において、本発明の感光性樹脂組成物の必須構成成分である(A)、(B)、(C)、(D)および(E)〔以下、(A)~(E)と記載する。〕について順に説明する。
 本発明で用いる親水性樹脂(A)としては、親水性ビニル樹脂(A1)、親水性エポキシ樹脂(A2)、親水性ポリエステル樹脂、親水性ポリアミド樹脂、親水性ポリカーボネート樹脂及び親水性ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
 (A)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうち、感光性樹脂組成物の感度の観点と、製造のし易さの観点から、好ましくは親水性ビニル樹脂(A1)及び親水性エポキシ樹脂(A2)である。弾性回復特性の観点から、さらに好ましくは親水性エポキシ樹脂(A2)である。
 親水性樹脂(A)における親水性の指標はHLBにより規定され、一般にこの数値が大きいほど親水性が高いことを示す。
 (A)のHLB値は、好ましくは4~19、さらに好ましくは5~18、特に好ましくは6~17である。4以上であればフォトスペーサーの現像を行う際に、現像性がさらに良好であり、19以下であれば硬化物の耐水性がさらに良好である。
 ここでの「HLB」とは、親水性と親油性のバランスを示す指標であって、例えば「界面活性剤入門」〔2007年三洋化成工業株式会社発行、藤本武彦著〕212頁に記載されている小田法による計算値として知られているものであり、グリフィン法による計算値ではない。
 HLB値は有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算することができる。
  HLB=10×無機性/有機性
 HLBを導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」213頁に記載の表の値を用いて算出できる。ただし、オキシエチレン基(-CH2CH2O-)は特別扱いをして、無機性値75、有機性値40を用いて算出する。
 また、親水性樹脂(A)の溶解度パラメーター(以下、SP値という。)[(単位は(cal/cm31/2]は、好ましくは7~14、さらに好ましくは8~13、特に好ましくは9~13である。7以上であるとさらに現像性が良好に発揮でき、14以下であれば硬化物の耐水性がさらに良好である。
 なお、本発明におけるSP値は、Fedorsらが提案した下記の文献に記載の方法によって計算されるものである。
 「POLYMER ENFINEERING AND SCIENCE,February,1974,Vol.14,No.2,Robert F. Fedors(147~154頁)」
 SP値が近いもの同士はお互いに混ざりやすく(分散性が高い)、この数値が離れているものは混ざりにくい。
 親水性樹脂(A)が有する親水基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、アミド基、ポリエーテル基、スルホン酸基、硫酸エステル基及びリン酸エステル基などが挙げられる。これらの親水基のうち、アルカリ現像性の観点からカルボキシル基が好ましい。
 カルボキシル基の含有量は酸価で示される。(A)の酸価は、好ましくは10~500mgKOH/g、さらに好ましくは20~300mgKOH/gである。10mgKOH/g以上であると、現像性がさらに良好に発揮されやすく、500mgKOH/g以下であれば硬化物の耐水性がさらに良好に発揮できる。
 本発明における酸価は、アルカリ性滴定溶液を用いた指示薬滴定法により測定できる。方法は以下の通りである。
(i)試料約0.1~10gを精秤して三角フラスコに入れ、続いて中性メタノール・アセトン溶液[アセトンとメタノールを1:1(容量比)で混合したもの]を加え溶解する。
(ii)フェノールフタレイン指示薬数滴を加え、0.1mol/L水酸化カリウム滴定用溶液で滴定する。指示薬の微紅色が30秒続いたときを中和の終点とする。
(iii)次式を用いて決定する。
  酸価(mgKOH/g)=(A×f×5.61)/S
 ただし、A:0.1mol/L水酸化カリウム滴定用溶液のmL数
     f:0.1mol/L水酸化カリウム滴定用溶液の力価
     S:試料採取量(g)
 親水性樹脂(A)のうちの親水性ビニル樹脂(A1)としては、前述の親水基をビニル系ポリマー分子の側鎖及び/又は末端に有するものが挙げられる。
 (A1)の好ましい製造方法は、親水基を有するビニルモノマー(a)と、必要により疎水基含有ビニルモノマー(b)とをビニル重合する方法である。
 親水基を有するビニルモノマー(a)としては、以下の(a1)~(a7)のビニルモノマーが挙げられる。(a)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(a1)水酸基含有ビニルモノマー:
 ヒドロキシアルキル基の炭素数が1~30のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート[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)アクリレート及び3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等]、ポリアルキレン(アルキレン基の炭素数1~8)グリコール(重合度2~40)モノ(メタ)アクリレート[ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等]、アルキロール(メタ)アクリルアミド[N-メチロール(メタ)アクリルアミド等]、ヒドロキシスチレン及び2-ヒドロキシエチルプロペニルエーテル等が挙げられる。
(a2)カルボキシル基含有ビニルモノマー:
 炭素数3~30の不飽和モノカルボン酸[(メタ)アクリル酸、クロトン酸及び桂皮酸等]、炭素数4~30の不飽和多価(2~4価)カルボン酸[(無水)マレイン酸、イタコン酸、フマル酸及びシトラコン酸等]、炭素数4~30の不飽和多価カルボン酸のアルキル(炭素数1~10のアルキル基)エステル[マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル及びシトラコン酸モノアルキルエステル等]、並びにこれらの塩[アルカリ金属塩(ナトリウム塩及びカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩及びマグネシウム塩等)、アミン塩及びアンモニウム塩等]が挙げられる。
(a3)スルホン酸基含有ビニルモノマー:
 ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、α-メチルスチレンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びこれらの塩が挙げられる。塩としては、アルカリ金属(ナトリウム及びカリウム等)塩、アルカリ土類金属(カルシウム及びマグネシウム等)塩、第1~3級アミン塩、アンモニウム塩及び第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
(a4)アミノ基含有ビニルモノマー:
 3級アミノ基含有(メタ)アクリレート[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート]等が挙げられる。
(a5)アミド基含有ビニルモノマー:
 (メタ)アクリルアミド、N-アルキル(炭素数1~6)(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N’-メチレン-ビス(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキル(炭素数1~6)又はN,N-ジアラルキル(炭素数7~15)(メタ)アクリルアミド(例えば、N,N-ジメチルアクリルアミド及びN,N-ジベンジルアクリルアミド等)、メタクリルホルムアミド、N-メチル-N-ビニルアセトアミド、桂皮酸アミド及び環状アミド(N-ビニルピロリドン、N-アリルピロリドン等)が挙げられる。
(a6)第4級アンモニウム塩基含有ビニルモノマー:
 炭素数6~50(好ましくは8~20)の第3級アミノ基含有ビニルモノマーの4級化物(4級化剤としては、メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド及びジメチルカーボネート等)、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級化物、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級化物、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドの4級化物及びジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドの4級化物等が挙げられる。
(a7)(ポリ)エーテル基含有ビニルモノマー:
 アルコキシ(アルコキシ基の炭素数1~8)アルキレン(アルキレン基の炭素数1~8)グリコールモノ(メタ)アクリレート[メトキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート及びメトキシプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等]、アルコキシ(アルコキシ基の炭素数1~8)ポリアルキレン(アルキレン基の炭素数2~4)グリコールモノ(メタ)アクリレート[メトキシポリエチレングリコール(重合度2~40)モノ(メタ)アクリレート及びメトキシポリプロピレングリコール(重合度2~30)モノ(メタ)アクリレート等]等が挙げられる。
 親水性ビニル系ポリマー(A1)で親水基含有ビニルモノマー(a)と必要により併用される疎水基含有ビニルモノマー(b)としては、以下のモノマー(b1)~(b5)が挙げられる。(b)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(b1)(メタ)アクリル酸エステル:
 アルキル基の炭素数1~20のアルキル(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート及び2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、脂環基含有(メタ)アクリレートとしては、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート及びイソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(b2)芳香族炭化水素モノマー:
 スチレン骨格を有する炭化水素モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン及びビニルナフタレン等が挙げられる。
(b3)カルボン酸ビニルエステル:
 炭素数4~50のものとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及び酪酸ビニル等が挙げられる。
(b4)ビニルエーテル系モノマー:
 炭素数3~50(好ましくは6~20)のものとしては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル及びビニルブチルエーテル等が挙げられる。
(b5)ビニルケトン系モノマー:
 炭素数4~50のものとしては、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン及びビニルフェニルケトン等が挙げられる。
 親水性ビニル樹脂(A1)は、上記の(a)及び必要により(b)を構成単量体とする重合体に、さらに感度を向上させる目的で必要により(メタ)アクリロイル基を側鎖又は末端に含有させてもよい。
 側鎖に(メタ)アクリロイル基を含有させる方法としては、例えば下記の(1)及び(2)の方法が挙げられる。
(1);(a)のうちの少なくとも一部にイソシアネート基と反応しうる基(水酸基又は1級若しくは2級アミノ基など)を有するモノマーを使用して重合体を製造し、その後(メタ)アクリロイル基とイソシアネート基を有する化合物(アクリロイルエチルイソシアネート等)を反応させる方法。
(2);(a)のうちの少なくとも一部にエポキシ基と反応しうる基(水酸基、カルボキシル基又は1級若しくは2級アミノ基など)を有するモノマーを使用して重合体を製造し、その後(メタ)アクリロイル基とエポキシ基を有する化合物〔グリシジル(メタ)アクリレート等〕を反応させる方法。
 親水性ビニル樹脂(A1)のゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による数平均分子量(以下、「Mn」と略称することがある。)は、好ましくは1,000~30,000、さらに好ましくは1,500~10,000である。
 なお、本発明における親水性樹脂(A)のMnは、GPC測定機器(HLC-8120GPC、東ソー(株)製)、カラム(TSKgel GMHXL2本+TSKgel Multipore HXL-M、東ソー(株)製)を用いて、THF溶媒で、測定温度:40℃で、TSK標準ポリスチレン〔東ソー(株)製〕を基準物質として測定したものである。
 親水性樹脂(A)のうちの親水性エポキシ樹脂(A2)は、水酸基、カルボキシル基、オキシエチレン基等の親水性の官能基を分子中に含むエポキシ樹脂である。(A2)は、光硬化反応性の観点から、さらに分子中に(メタ)アクリロイル基を有する方が好ましい。
 親水性エポキシ樹脂(A2)の好ましい製造法は、原料のエポキシ樹脂(A20)(以下、単に(A20)と表記する場合がある。)中のエポキシ基に、(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)を反応させてエポキシ基を開環させて水酸基を生成させ、(A20)の(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)付加物を形成し、この水酸基の一部に多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物(c)を反応させる方法である。
なお、(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)は、カルボキシル基含有ビニルモノマー(a2)のうち、(メタ)アクリロイル基を含有する不飽和モノカルボン酸である。
 原料のエポキシ樹脂(A20)としては、脂肪族エポキシ樹脂[例えばエポトートYH-300、PG-202、PG-207(いずれも東都化成社製)など]や脂環式エポキシ樹脂[例えばCY-179、CY-177、CY-175(いずれも旭化成エポキシ社製)など]や芳香族エポキシ樹脂[例えば、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂[例えば、EOCN―102S(日本化薬社製)など]、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジル変性ポリビニルフェノールなど]が挙げられる。
 (A20)のうち好ましいのは硬度の観点から芳香族エポキシ樹脂である。
 (A2)の製造に使用される多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物(c)としては、不飽和多価カルボン酸及びそれらの無水物、並びに飽和多価(2~6価)カルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、フタル酸、アジピン酸、ドデカン二酸、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸及びオクタデセニルコハク酸等の脂肪族飽和多価カルボン酸;テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸及びナフタレンテトラカルボン酸等の芳香族もしくは脂環式多価カルボン酸)及びそれらの無水物(例えば、無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、ペンタデセニル無水コハク酸及びオクタデセニル無水コハク酸等の脂肪族飽和多価カルボン酸無水物;無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸無水物及びナフタレンテトラカルボン酸無水物等の芳香族もしくは脂環式多価カルボン酸無水物)が挙げられる。(c)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。感度及び現像性の観点から、これらのうち好ましくは、飽和多価カルボン酸無水物である。
 (A2)の製造における、(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)/(A20)の仕込み重量比は、好ましくは(A2)の(メタ)アクリロイル基の濃度が1.0mmol/g以上となるような仕込み重量比である。
 (A20)と(a21)の反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは70~110℃である。また、反応時間は、特に限定されないが、好ましくは5~30時間である。また、必要により触媒(例えば、トリフェニルホスフィンなど)及びラジカル重合禁止剤(ヒドロキノン、p-メトキシフェノールなど)を用いてもよい。
 (A20)の(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)付加物の重量に対する、多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物(c)の仕込み当量は、(A2)の酸価が、10~500mgKOH/gとなるような当量/gである。例えば、(c)が2価カルボン酸もしくはその無水物である場合、(c)の仕込み当量/(A20)の(メタ)アクリル酸付加物の仕込み当量は、上記の観点から、好ましくは0.18~8.9ミリ当量/g、さらに好ましくは0.53~7.1ミリ当量/gである。
 (A20)の(メタ)アクリロイル基含有モノカルボン酸(a21)付加物と多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物(c)との反応における反応温度は、特に限定されないが、好ましくは70~110℃である。また、反応時間は、特に限定されないが、好ましくは3~10時間である。
 (A2)の数平均分子量は、感光性樹脂組成物としての感度と現像性の観点から、好ましくは500~3,000、さらに好ましくは1,000~2,800である。
 感光性樹脂組成物の親水性樹脂(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)、光重合開始剤(C)および化合物(E)〔以下、(A)~(C)、(E)と記載する。〕の合計重量に基づく(A)の含有量は、10~80重量%が好ましく、さらに好ましくは15~78重量%、特に好ましくは20~75重量%である。10重量%以上であればアルカリ現像性が良好に発揮でき、80重量%以下であれば弾性回復特性がさらに良好に発揮できる。
 本発明の感光性樹脂組成物中に必須成分として含まれる多官能(メタ)アクリレート(B)としては、公知の多官能(メタ)アクリレートであれば、とくに限定されずに用いられ、2官能(メタ)アクリレート(B1)、3官能(メタ)アクリレート(B2)及び4~6官能(メタ)アクリレート(B3)等が挙げられる。(B)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 例えば2官能(メタ)アクリレートとは、(メタ)アクリロイル基の数が2個であることを意味し、以下同様の記載法を用いる。
 2官能(メタ)アクリレート(B1)としては、炭素数2~30の多価(好ましくは2~8価)アルコールと(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えば、エチレングリコールのジ(メタ)アクリレート、グリセリンのジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのジ(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1,5-ペンタンジオールのジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-2-エチル-1,3-プロパンジオールのジ(メタ)アクリレート];炭素数2~30の多価(好ましくは2~8価)アルコールのアルキレンオキサイド(アルキレン基の炭素数2~4)1~30モル付加物と(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えばトリメチロールプロパンのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、グリセリンのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート];OH基含有両末端エポキシアクリレート;および炭素数2~30の多価アルコールと(メタ)アクリル酸と炭素数3~30のヒドロキシカルボン酸のエステル化物[例えばヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート]等が挙げられる。
 3官能(メタ)アクリレート(B2)としては、炭素数3~30の3価以上(好ましくは3~8価)アルコールと(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えばグリセリンのトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのトリ(メタ)アクリレート];および炭素数3~30の3価以上(好ましくは3~8価)のアルコールのアルキレンオキサイド(アルキレン基の炭素数2~4)1~30モル付加物と(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えばトリメチロールプロパンのエチレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート]等が挙げられる。
 4~6官能(メタ)アクリレート(B3)としては、炭素数5~30の4価以上(好ましくは4~8価)アルコールと(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えばペンタエリスリトールのテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのペンタ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールのヘキサ(メタ)アクリレート];および炭素数5~30の4価以上(好ましくは4~8価)のアルコールのアルキレンオキサイド(アルキレン基の炭素数2~4)1~30モル付加物と(メタ)アクリル酸のエステル化物[例えばジペンタエリスリトールのエチレンオキサイド付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのエチレンオキサイド付加物のペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのプロピレンオキサイド付加物のペンタ(メタ)アクリレート]等が挙げられる。
 多官能(メタ)アクリレート(B)のうち、弾性回復特性の点から、好ましいものは(B2)及び(B3)であり、さらに好ましいものは(B3)である。
 市場から容易に入手できる(B)としては、例えば、ライトアクリレートPE-3A(共栄社化学社製:ペンタエリスリトールトリアクリレート)、ネオマーDA-600(三洋化成工業社製:ジペンタエリスリトールペンタアクリレート)及びネオマーEA-300(三洋化成工業社製:ペンタエリスリトールテトラアクリレート)等が挙げられる。
 また、本発明で用いる多官能(メタ)アクリレート(B)は、その一部に感光性アクリルオリゴマー(B4)を含んでいてもよい。
 そのような(B4)としては、Mnが1,000以下であって、カルボキシル基を含有せず、1分子中に2個以上のアクリロイル基を有するウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート及びポリエーテルアクリレートなどが含まれる。
 本発明の感光性樹脂組成物中の多官能(メタ)アクリレート(B)の含有量は、弾性回復率の観点から、(A)~(C)、(E)の合計重量に基づいて、好ましくは10~80重量%、さらに好ましくは15~75重量%である。
 本発明の感光性樹脂組成物中に用いる光重合開始剤(C)は、可視光線、紫外線、遠赤外線、荷電粒子線、X線などの放射線の露光により、重合性不飽和化合物の重合を開始しうるラジカルを発生する成分であればどのようなものでもよい。
 このような光重合開始剤(C)としては、例えば、アセトフェノン誘導体(C1)、アシルフォスフィンオキサイド誘導体(C2)、チタノセン誘導体(C3)、トリアジン誘導体(C4)、ビスイミダゾール誘導体(C5)、O-アシルオキシム(オキシムエステル)誘導体(C6)、ベンゾフェノン誘導体(C7)、チオキサントン誘導体(C8)、α-ジケトン誘導体(C9)、アントラキノン誘導体(C10)、アクリジン誘導体(C11)、およびこれらを2種以上含有する混合物が挙げられる。
 アセトフェノン誘導体(C1)としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、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、2,2-ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、4-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルフォリノ-1-プロパノン、ジメチルベンジルケタール、メチルベンゾイルフォーメート、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]が挙げられる。
 アシルフォスフィンオキサイド誘導体(C2)としては、例えば、トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドが挙げられる。
 チタノセン誘導体(C3)としては、例えば、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウムが挙げられる。
 トリアジン誘導体(C4)としては、例えば、トリクロロメチルトリアジン、ベンジル-2,4,6-(トリハロメチル)トリアジンが挙げられる。
 ビスイミダゾール誘導体(C5)としては、例えば、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾリル二量体が挙げられる。
 O-アシルオキシム(オキシムエステル)誘導体(C6)としては、例えば、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-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)が挙げられる。
 ベンゾフェノン誘導体(C7)としては、例えば、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、3,3-ジメチル-4-メトキシ-ベンゾフェノン、ミヒラーズケトンが挙げられる。
 チオキサントン誘導体(C8)としては、例えば、イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントンが挙げられる。
 α-ジケトン誘導体(C9)としては、例えば、カンファーキノンが挙げられる。
 アントラキノン誘導体(C10)としては、例えば、アントラキノン、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、tert-ブチルアントラキノンが挙げられる。
 アクリジン誘導体(C11)としては、例えば、9-フェニルアクリジン、1,7-ビス(9-アクリジニル)ヘプタン、1,5-ビス(9-アクリジニル)ペンタン、1,3-ビス(9-アクリジニル)プロパンが挙げられる。
 これら(C1)~(C11)のうち、合成の容易さの観点から(C1)、(C2)、および(C8)が好ましく、2-メチル-1-[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、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドおよび2,4-ジエチルチオキサントンがさらに好ましく、反応性の観点から、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノンおよびビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドが特に好ましい。
 光重合開始剤(C)は、市販のものが容易に入手することができ、例えば2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノンとしては、イルガキュア907(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-オンとしては、イルガキュア369(BASF社製)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドとしては、イルガキュア819(BASF社製)、2,4-ジエチルチオキサントンとしては、カヤキュア-DETX-S(日本化薬(株)製)等が挙げられる。
 本発明の感光性樹脂組成物中の(A)~(C)、(E)の合計重量に基づく光重合開始剤(C)の含有量は、2~15重量%が好ましく、さらに好ましくは3~12重量%、特に好ましくは4~11重量%である。2重量%以上であれば硬化反応性および弾性回復特性がさらに良好に発揮でき、15重量%以下であれば光露光時のマスク汚れの低減がさらに良好に発揮できる。
 本発明の感光性樹脂組成物は、第4の必須成分としてHLBが8.0以上30.0以下である溶剤(D)を含有する。溶剤(D)を含まないと現像性が不十分となる。
 溶剤(D)のHLBとしては、8.0以上30.0以下であり、好ましくは9.0以上25.0以下、さらに好ましくは10.0以上20.0以下である。HLBが8.0未満では現像性が悪くなり、30.0を超えると現像密着性が悪くなる。
 溶剤(D)としては、エーテル溶剤(エーテルエステル溶剤、エーテルアルコール溶剤を含む)(エチレングリコールジメチルエーテル(HLB:11.9)、エチレングリコールモノメチルエーテル(HLB:29.2)、エチレングリコールモノエチルエーテル(HLB:21.9)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(HLB:13.5)、エチレングリコールモノブチルエーテル(HLB:14.6)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(HLB:14.2)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(HLB:10.6)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(HLB:12.1)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(HLB:25.0)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(HLB:20.8)、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル(HLB:11.3)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(HLB:15.6)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(HLB:13.1)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(HLB:14.1)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(HLB:15.0)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(HLB:17.1)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(HLB:13.3)、プロピレングリコールプロピルエーテル(HLB:10.9)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(HLB:10.0)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(HLB:9.4)、3-メトキシブタノール(HLB:17.1)および3-メトキシー3-メチルー1-ブタノール(HLB:15.0)等)、アルコール溶剤(ケトンアルコール溶剤を含む)(1.3-ブチレングリコール(HLB:28.6)、およびジアセトンアルコール(HLB:16.5)等)、エステル溶剤(乳酸エチル(HLB:17.8)等)、ケトン溶剤(アセトン(HLB:10.8)およびメチルエチルケトン(HLB:8.1)等)などが挙げられる。
 これらの中で好ましいものは、塗工性の点からエーテル溶剤、エステル溶剤である。これらの中でもジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3-メトキシブタノール、乳酸エチルである。
(D)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 溶剤(D)は「水溶性溶剤」であり、ここでの「水溶性溶剤」とは、ガラス製フラスコに純水と溶剤を体積比で1対1で入れ、その後、25℃で5分間撹拌し、撹拌停止後10分放置し、目視で確認した時に純水と溶剤が二つの層に分離せず、水と溶剤の混合液が均一透明である溶剤をいう。
 上記溶剤は、各成分を溶解または分散させることができるもので、本発明の感光性樹脂組成物の使用方法に応じて選択されるが、沸点が100~280℃の範囲のものを選択するのが好ましい。
 溶剤として、溶剤(D)以外の溶剤(F)が含まれていてもよい。このような溶剤(F)としては、ケトン溶剤(シクロヘキサノン等)、エーテル溶剤(エーテルエステル溶剤、エーテルアルコール溶剤を含む)(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよびメトキシブチルアセテート等)、エステル溶剤(酢酸ブチル等)などが挙げられる。
 これらの中で好ましいものは、塗工性の点からエーテル溶剤およびエステル溶剤である。
(F)は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 溶剤(D)の含有量は(A)~(E)の合計重量に対して5重量%以上が好ましく、さらに好ましくは8~90重量%、特に好ましくは10~89重量%、最も好ましくは15~88重量%である。また、溶剤(F)の含有量は溶剤(D)の重量に対して0~95重量%が好ましく、さらに好ましくは3~95重量%、特に好ましくは5~95重量%である。 
 また、本発明の感光性樹脂組成物は、第5の必須成分として下記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物である化合物(E)を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(1)中、R1は、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基、グリシドキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアミノアルキル基からなる群から選ばれる1種以上の有機基、R2は炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数6~12の芳香族炭化水素基、R3は炭素数1~4のアルキル基、Mは珪素原子、チタン原子およびジルコニウム原子からなる群から選ばれる1種以上の原子であり、mは0または1である。
 一般式(1)において、Mのうち弾性回復特性の観点から、好ましくは珪素原子およびチタン原子であり、さらに好ましくは珪素原子である。
 R2のうち、脂肪族飽和炭化水素基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基および脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
 直鎖アルキル基としては、メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、n-オクチルおよびn-ドデシル基およびこれらの重水素置換体;分岐アルキル基としては、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチルおよび2-エチルヘキシル基;並びに環式飽和炭化水素基としては、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基およびメチルシクロヘキシル基などが挙げられる。
 芳香族炭化水素基としては、アリール基、アラルキル基およびアルキルアリール基が挙げられる。
 アリール基としては、フェニル、ビフェニル、ナフチル基およびこれらの重水素、フッ素もしくは塩素の各置換体;アラルキル基としては、トリル、キシリル、メシチルおよびこれらの重水素、フッ素もしくは塩化物;並びに、アルキルアリール基としては、メチルフェニルおよびエチルフェニル基などが挙げられる。
 R2のうち好ましいのは、硬化反応性の観点から直鎖アルキル基、分岐アルキル基およびアリール基、さらに好ましいのは、直鎖アルキル基およびアリール基、特に好ましいのは、メチル基、エチル基、フェニル基およびこれらの併用である。
 R3としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基およびsec-ブチル基などが挙げられ、好ましいのは、熱硬化反応性の観点からメチル基およびエチル基である。
 一般式(1)において、R1として(メタ)アクリロイロキシアルキル基を有する化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。
 mが0、すなわちアルコキシ基を3個有する3官能化合物・・・3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシチタン、3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシアルミニウム、3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシジルコニウム等。
 mが1、すなわちアルコキシ基を2個有する3官能化合物・・・3-メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-アクリロイロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシチタン、3-メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシアルミニウム、3-メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシジルコニウム等。
 R1としてグリシドキシアルキル基を有する化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。
 mが0、すなわちアルコキシ基を3個有する3官能化合物・・・3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシチタン等。
 mが1、すなわちアルコキシ基を2個有する3官能化合物・・・3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシチタン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシアルミニウム、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシジルコニウム等。
 R1としてメルカプトアルキル基を有する化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。
 mが0、すなわちアルコキシ基を3個有する3官能化合物・・・3-メルカプト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エトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシチタン、3-メルカプトプロピルトリメトキシアルミニウム、3-メルカプトプロピルトリメトキシジルコニウム等。
 mが1、すなわちアルコキシ基を2個有する3官能化合物・・・3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシチタン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシアルミニウム、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシジルコニウム等。
 R1としてアミノアルキル基を有する化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。
 mが0、すなわちアルコキシ基を3個有する3官能化合物・・・N-2アミノエチルγ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルトリメトキシチタン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルトリメトキシアルミニウム、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルトリメトキシジルコニウム等。
 mが1、すなわちアルコキシ基を2個有する3官能化合物・・・N-2アミノエチルγ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルメチルジメトキシチタン、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルメチルジメトキシアルミニウム、N-2アミノエチルγ-アミノプロピルメチルジメトキシジルコニウム等。
 上記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物(縮合度は2~100)である化合物(E)のうち好ましいのは、アルコキシ基を3個有する(メタ)アクリロイロキシアルキル基含有3官能シラン化合物を必須構成単量体とする縮合物、およびアルコキシ基を3個有するグリシドキシアルキル基含有3官能シラン化合物を必須構成単量体とする縮合物であり、さらに好ましいのは、3-アクリロイロキシプロピルトリメトキシシランを必須構成単量体とする縮合物、および3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを必須構成単量体とする縮合物である。
化合物(E)の縮合物を構成する単量体としては、上記一般式(1)で示される化合物以外に、ジアルキルジアルコキシシラン(例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン等)、ジアリ-ルジアルコキシシラン(例えば、ジフェニルジメトキシシラン等)等が挙げられる。
 市場から容易に入手できる(E)としては、例えば、KR-513[信越化学(株)製:アクリル基およびメチル基含有メトキシシロキサン(アクリル変性アルコキシポリシロキサン)]等が挙げられる。
 化合物(E)の含有量は、弾性回復率および密着性の観点から、(A)~(C)、(E)の合計重量に基づいて、0.1~20重量%、好ましくは0.5~15重量%、さらに好ましくは1~12重量%である。
 本発明の感光性樹脂組成物は、必要によりさらにその他の成分を含有していても良く、無機微粒子、界面活性剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、重合禁止剤などが挙げられる。上記その他の成分の合計添加量は(A)~(C)、(E)の合計重量に基づいて0~10重量%、好ましくは0.1~8重量%、さらに好ましくは0.3~5重量%である。 
 無機微粒子としては、金属酸化物及び金属塩が使用できる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素及び酸化アルミニウム等が挙げられる。金属塩としては、例えば、炭酸カルシウム及び硫酸バリウム等が挙げられる。これらのうちで耐熱透明性及び耐薬品性の観点から、金属酸化物が好ましく、酸化ケイ素がさらに好ましい。また無機微粒子は、体積平均一次粒子径が1~200nmのものが好ましい。
 界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、非イオン系、両性、フッ素系、シリコン系等の界面活性剤各種のものが使用できる。これらのうちで塗布性の観点から、フッ素系及びシリコン系界面活性剤が好ましい。
 シランカップリング剤としては、例えば、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン、アミノシラン等が挙げられる。
 酸化防止剤としては、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、2-t-ブチル-6-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ペンチルフェニル)エチル]-4、6-ジ-t-ペンチルフェニルアクリレート、6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,6,10-テトラ-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン、3-4’-ヒドロキシ-3’-5’-ジ-t-ブチルフェニル)プロピオン酸-n-オクタデシル、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート、3,9-ビス[2-〔3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕-1,1ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカン、2,2’-メチレンビス(6-t-ブチル-4-メチルフェノール)、4,4’ブチリデンビス(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)、3,6-ジオキサオクタメチレン=ビス[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオナート]、4,4’-チオビス(2-t-ブチル-5-メチルフェノール)、4,4’-チオビス(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)、チオジエチエレンビス[3-(3,5-ジーt-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート、1,3,5-トリス(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、ペンタエリスリチル・テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン等が挙げられる。
 重合禁止剤としては、p-メトキシフェノール、ヒドロキノン、ナフチルアミン、tert-ブチルカテコール、2,3-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール等が挙げられる。
 本発明の感光性樹脂組成物は、例えば、プラネタリーミキサー等の公知の混合装置により、上記の各成分を混合等することにより得ることができる。また感光性樹脂組成物は、通常、室温で液状であり、その粘度は25℃で、好ましくは0.1~10,000mPa・s、さらに好ましくは1~8,000mPa・sである。
 本発明の感光性樹脂組成物は、弾性回復特性と高現像性に優れており、高解像性を有しているため、フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、タッチパネルの保護膜またはタッチパネルの絶縁膜形成用の感光性樹脂組成物として適している。
 本発明の感光性樹脂組成物から硬化物を得る好ましい形成工程は、感光性樹脂組成物を基板上に塗布後、光照射し、アルカリ現像してパターン形成し、さらにポストベークを行う工程である。
硬化物の形成は、通常、以下(1)~(5)の工程で行われる。
(1)基板の上に本発明の感光性樹脂組成物を塗布する工程。塗布方法としては、ロールコート、スピンコート、スプレーコートおよびスリットコート等が挙げられ、塗布装置としては、スピンコーター、エアーナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、ダイコーター、カーテンコーター、グラビアコーター及びコンマコーター等が挙げられる。
 膜厚は、好ましくは0.5~10μm、さらに好ましくは1~5μmである。
(2)塗布された感光性樹脂組成物層を、必要に応じて熱を加えて乾燥させる(プリベーク)工程。乾燥温度としては、好ましくは20~120℃、さらに好ましくは30~110℃である。乾燥時間は、好ましくは0.5~10分、さらに好ましくは1~8分、特に好ましくは1~5分である。乾燥は減圧、常圧どちらでもよい。
(3)所定のフォトマスクを介して、活性光線により感光性樹脂組成物層の露光を行う工程。活性光線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠赤外線、荷電粒子線、X線およびレーザー光線が挙げられる。光線源としては、例えば、太陽光、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、および半導体レーザーが挙げられる。露光量としては、特に限定されないが、好ましくは20~300mJ/cm2、生産コストの観点から20~100mJ/cm2がさらに好ましい。露光を行う工程においては、感光性樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基を有する成分が反応して光硬化反応する。
(4)光照射後、未露光部を現像液で除去し、現像を行う工程。現像液は、通常、アルカリ水溶液を用いる。アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩の水溶液;ヒドロキシテトラメチルアンモニウム、およびヒドロキシテトラエチルアンモニウム等の有機アルカリの水溶液が挙げられる。これらを単独又は2種以上組み合わせて用いることもでき、また、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等の界面活性剤を添加して用いることもできる。
 現像方法としては、ディップ方式とシャワー方式があるが、シャワー方式の方が好ましい。現像液の温度は、好ましくは20~45℃である。現像時間は、膜厚や感光性樹脂組成物の溶解性に応じて適宜決定される。
(5)後加熱(ポストベーク)工程。ポストベークの温度としては、好ましくは50~280℃、さらに好ましくは100~250℃である。ポストベークの時間は、好ましくは5分~2時間である。
 以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。
製造例1
 加熱冷却・撹拌装置、還流冷却管、窒素導入管を備えたガラス製フラスコに、スチレン60部、メタクリル酸メチル20部、メタクリル酸20部及びジエチレングリコールジメチルエーテル217部を仕込んだ。系内の気相部分を窒素で置換したのち、2、2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)6部をジエチレングリコールジメチルエーテル30部に溶解した溶液36部を添加し、90℃に加熱し、さらに同温度で4時間反応させた。さらに得られた溶液にメタクリル酸グリシジル15部、トリエチルアミン1部を添加し、90℃で6時間反応させ、親水性ビニル樹脂(A-1)の30%ジエチレングリコールジメチルエーテル溶液を得た。
 親水性ビニル樹脂の固形分換算した酸価は131.5であった。GPCによるMnは4,000であった。なお、親水性ビニル樹脂のSP値は10.8、HLB値は7.1であった。
製造例2
 加熱冷却・撹拌装置、還流冷却管、窒素導入管を備えたガラス製フラスコに、スチレン90部、メタクリル酸メチル10部、メタクリル酸30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート327部を仕込んだ。系内の気相部分を窒素で置換したのち、2、2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)8部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30部に溶解した溶液38部を添加し、90℃に加熱し、さらに同温度で4時間反応させた。さらに得られた溶液にメタクリル酸グリシジル15部、トリエチルアミン1部を添加し、90℃で6時間反応させ、親水性ビニル樹脂(A-2)の30%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。
 親水性ビニル樹脂の固形分換算した酸価は96.1であった。GPCによるMnは4,500であった。なお、親水性ビニル樹脂のSP値は11.1、HLB値は6.8であった。
製造例3
 加熱冷却・撹拌装置、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたガラス製フラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂「EOCN-102S」(日本化薬(株)製エポキシ当量200)200部とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート145部を仕込み、90℃まで加熱して均一に溶解させた。続いて、アクリル酸76部、トリフェニルホスフィン2部及びp-メトキシフェノール0.2部を仕込み、90℃にて10時間反応させた。
 この反応物にさらにテトラヒドロ無水フタル酸91部を仕込み、さらに90℃にて5時間反応させ、その後プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで親水性エポキシ樹脂の含有量が60%になるように希釈し、親水性エポキシ樹脂(A-3)の60%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。
 親水性エポキシ樹脂の固形分換算した酸価は88.4であった。GPCによるMnは2,200であった。なお、親水性エポキシ樹脂のSP値は11.3、HLB値は9.8であった。
製造例4
 [化合物(E-1)の製造]
 加熱冷却・攪拌装置、環流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えたガラス製フラスコに、3-アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン46部(0.2モル部)、ジフェニルジメトキシシラン160部(0.65モル部)とイオン交換水45g(2.5モル部)と、シュウ酸0.1部(0.001モル部)を仕込み、60℃、6時間の条件で加熱撹拌し、さらにエバポレーターを用いて、加水分解により副生したメタノールを減圧下で2時間かけて除去し、アクリル変性アルコキシポリシロキサン(E-1)(Mn:2,100)を得た。
実施例1~9および比較例1~4
 表1の配合部数に従い、ガラス製の容器に製造例1で製造した親水性樹脂(A-1)の溶液、下記の(B-1)、(C-1)、(C-3)、(D-1)、(D-2)界面活性剤(G-1)、および(G-2)、並びに製造例4で製造したアクリル変性アルコキシポリシロキサン(E-1)を仕込み、均一になるまで攪拌し、実施例1の感光性樹脂組成物を得た。また同様の装置を用いて、表1の配合部数の原料を用いて、同様に実施例2~9、および比較例1~4の感光性樹脂組成物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 なお、表1中の略称の化学品の詳細は以下の通りである。
(B-1):「ネオマーDA-600」(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート:三洋化成工業(株)社製)(HLB:9.4)
(B-2):「ネオマーEA-300」(ペンタエリスリトールテトラアクリレート:三洋化成工業(株)社製)(HLB:7.8)
(C-1):「イルガキュア819」(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド:BASF社製)
(C-2):「イルガキュア907」(2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン:BASF社製)
(C-3):「カヤキュア-DETX-S」(2,4-ジエチルチオキサントン:日本化薬(株)製)
(D-1)ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
(D-2)ジエチレングリコールジメチルエーテル
(D-3)乳酸エチル
(D-4)エチレングリコールモノメチルエーテル
(D-5)トリプロピレングリコールモノメチルエーテル
(E-2):「KR-513」〔アクリル基およびメチル基含有メトキシシロキサン(アクリル変性アルコキシポリシロキサン):信越化学(株)製〕
(F-1)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(F-2)酢酸ブチル
(G-1):「KF-352A」〔ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン(界面活性剤):信越化学(株)社製〕
(G-2):「メガファックTF-2066」〔ポリエーテル変性フッ素化合物(界面活性剤):DIC(株)社製〕
化合物(E)の数平均分子量(Mn)の測定方法
HLC-8320GPC(東ソー(株)製)を使用し、THF溶媒、TSK標準ポリスチレン(東ソー(株)製)を基準物質として測定した。また、解析ソフトとしてGPCワークステーションEcoSEC-WS(東ソー(株)製)を使用した。
以下に性能評価の方法を説明する。
[現像性の評価]
 10cm×10cm四方のガラス基板上に、スピンコーターにより感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥し、乾燥膜厚5μmの塗膜を形成した。この塗膜をホットプレート上で80℃、3分間加熱し、その後0.05%KOH水溶液を用いて30秒間現像を行い、現像性を評価した。評価基準は以下の通りである。
  ◎:目視により残留物無し。
  ○:目視により残留物わずかにあり。
  △:目視により残留物が多い。
  ×:現像できない。
[弾性回復特性の評価]
 10cm×10cm四方のガラス基板上に、スピンコーターにより感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥し、乾燥膜厚5μmの塗膜を形成した。この塗膜をホットプレート上で80℃、3分間加熱した。
 得られた塗膜に対し、フォトスペーサー形成用のマスクを通して超高圧水銀灯の光を60mJ/cm2照射した(i線換算で照度22mW/cm2)。
 なお、マスクと基板の間隔(露光ギャップ)は100μmで露光した。
 その後0.05%KOH水溶液を用いてアルカリ現像した。水洗したのち、230℃で30分間ポストベークを行い、ガラス基板上にフォトスペーサーを形成した。
 フォトスペーサーの弾性回復特性は、下記数式(1)で定義された一定の圧力がかかった時の「弾性回復率」によって評価することができる。弾性回復率(%)の値の高い方が弾性回復特性に優れ、70%以上であれば、弾性回復特性は良好であると言える。
 弾性回復特性は0.5mN/μm2の圧力条件下での弾性回復率を測定して評価した。
(1)ガラス基板上に形成したフォトスペーサーのうち任意に選択した1個のフォトスペーサーに対し、微小硬度計(フィッシャーインストルメンツ社製;「フィッシャースコープH-100」)と断面が正方形の平面圧子(50μm×50μm)を用いて、荷重をかけたときと戻したときの変形量を測定した。
 この際に、0.017mN/μm2・秒の負荷速度で、30秒かけて0.5mN/μm2まで荷重をかけ、5秒間保持した。
 荷重がかかった状態でのフォトスペーサーの初期位置からの変形量を測定した。このときの変化量を総変形量T0(μm)とする。
(2)次に、0.017mN/μm2・秒の除荷速度で30秒かけて荷重を0まで解除し、その状態で5秒間保持した。この時のフォトスペーサーの初期位置からの変形量を塑性変形量T1(μm)とする。
(3)上記のようにして測定したT0とT1から、下記数式(1)を用いて弾性回復率を算出した。
  弾性回復率(%)=[(T0-T1)/T0]×100   (1)
[解像度の評価]
 [弾性回復特性の評価]と同様の操作で得られたフォトスペーサーのうち、フォトマスクの開口径が直径10μmのフォトスペーサーをレーザー顕微鏡にて下底径を測定し、これを解像度の評価とした。下底形が小さいほど解像度が高いといえ、10.8μm以下であれば、解像度は良好であると言える。
[現像密着性の評価]
 10cm×10cm四方のガラス基板上に、スピンコーターにより感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥し、乾燥膜厚5μmの塗膜を形成した。この塗膜をホットプレート上で80℃、3分間加熱した。得られた塗膜に対し、フォトスペーサー形成用のマスクを通して超高圧水銀灯の光を60mJ/cm2照射した(i線換算で照度22mW/cm2)。なお、マスクと基板の間隔(露光ギャップ)は100μmで露光した。その後0.05%KOH水溶液を用いて90秒間現像を行い、現像密着性を評価した。評価基準は以下の通りである。◎または○であれば、現像密着性は良好であると言える。
  ◎:フォトマスク開口径10μmで剥れなし
  ○:フォトマスク開口径12μmで剥れなし(10μmでは剥れあり)
  △:フォトマスク開口径16μmで剥れなし(10μm、12μmでは剥れあり)
  ×:フォトマスク開口径16μmで剥れあり
[透明性の評価]
 感光性樹脂組成物を透明ガラス基板(厚さ0.7mm)上にスピンコーターで塗布し、乾燥して、塗膜を形成した。この塗膜を80℃で3分間加熱した。
 得られた塗膜に超高圧水銀灯の光を60mJ/cm2(i線換算で照度22mW/cm2)照射した。
 その後0.05%KOH水溶液を用いてアルカリ現像した。水洗したのち、230℃で30分間ポストベークを行い、膜厚2μmの保護膜を形成した。
 上記のようにして得られた保護膜について、紫外可視分光光度計UV-2400(島津製作所社製)を用いて波長400nmの光の透過率を測定した。
 400nmの透過率を表1に示した。この値が97%以上の場合に、保護膜の透明性は良好といえる。
[密着性の評価]
 透明性の評価と同様の操作で得られた保護膜について、JIS K5600-5-6の付着性(クロスカット法)により保護膜の密着性について評価した。
 表1に碁盤目100(10×10)個中、ガラス基板上に残ったクロスカットした保護膜の碁盤目の数を示した。95以上であれば、密着性は良好であると言える。
[鉛筆硬度の評価]
 透明性の評価と同様の操作で、得られた保護膜について、JIS K5600-5-4の引っかき硬度(鉛筆法)により保護膜の鉛筆硬度について評価した。
 鉛筆硬度を表1に示した。
 この値が3H以上の場合に、保護膜の硬度は良好といえる。
 実施例1~9の本発明の感光性樹脂組成物は、表1に示す通り現像性、弾性回復特性、解像度、現像密着性、透明性、密着性、および鉛筆硬度のすべての点で優れている。
 その一方で、比較例1および2は、溶剤(D)を含有していないため、現像性が悪い。比較例3および4は親水性樹脂(A)を含有していないため、現像ができない。
 本発明の感光性樹脂組成物は、現像性および硬化後の弾性回復特性とガラス基板に対する密着性に優れるため、表示素子用フォトスペーサー、カラーフィルター用保護膜、タッチパネルの保護膜またはタッチパネルの絶縁膜として好適に使用できる。さらに、その他にも各種のレジスト材料、例えば、フォトソルダーレジスト、感光性レジストフィルム、感光性樹脂凸版、スクリーン版、光接着剤又はハードコート材などの用途の感光性樹脂組成物として好適である。

Claims (6)

  1.  親水性樹脂(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)、光重合開始剤(C)、HLBが8.0以上30.0以下である溶剤(D)、および下記一般式(1)で示される化合物を必須構成単量体とする縮合物である化合物(E)を含有する感光性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)中、R1は、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基、グリシドキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアミノアルキル基からなる群から選ばれる1種以上の有機基、R2は炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数6~12の芳香族炭化水素基、R3は炭素数1~4のアルキル基、Mは珪素原子、チタン原子およびジルコニウム原子からなる群から選ばれる1種以上の原子であり、mは0または1である。]
  2.  上記一般式(1)において、Mが珪素原子である請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3.  上記一般式(1)において、Rが、アルキル基の炭素数が1~6の(メタ)アクリロイロキシアルキル基および/又はアルキル基の炭素数が1~6のグリシドキシアルキル基である請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を光照射の後、アルカリ現像してパターンを形成し、さらにポストベークを行って形成されたフォトスペーサー。
  5.  請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を光照射の後、アルカリ現像してパターンを形成し、さらにポストベークを行って形成されたカラーフィルター用保護膜。
  6.  請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を光照射の後、アルカリ現像してパターンを形成し、さらにポストベークを行って形成されたタッチパネルの保護膜もしくは絶縁膜。
     
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