WO2015194639A1 - 感光性組成物およびその硬化膜 - Google Patents

感光性組成物およびその硬化膜 Download PDF

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WO2015194639A1
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carbon atoms
integer
photosensitive composition
general formula
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PCT/JP2015/067632
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English (en)
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誠 九万田
一樹 上村
秀樹 片江
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大阪有機化学工業株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/544Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • C08K5/5455Silicon-containing compounds containing nitrogen containing at least one group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
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    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/032Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders
    • G03F7/033Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders the binders being polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. vinyl polymers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds

Definitions

  • the present invention relates to a photosensitive composition, more specifically, an adhesive film that is suitable as a panel material such as an insulating film, a retardation film, and an optical property film used for optical / electronic parts, etc., even in low temperature processing.
  • the present invention relates to a photosensitive composition having excellent resistance and a cured film thereof.
  • Optical and electronic parts such as liquid crystal display elements, organic EL display elements, and integrated circuit elements are provided with cured films such as insulating films, retardation films, and optical characteristic films.
  • cured films such as insulating films, retardation films, and optical characteristic films.
  • Various materials have been developed for these cured films.
  • the photosensitive composition is applied on a substrate, exposed to a predetermined pattern, developed, and post-baked. It is formed by performing.
  • materials with high photosensitivity, high heat resistance, chemical resistance, and high transparency are required in response to higher performance of optical and electronic components and higher density of wiring boards. It has been.
  • the capacitance type touch panel captures a change in capacitance between the fingertip and the conductive film and searches for a position.
  • a layer for reducing external impact cannot be provided unlike a resistive touch panel. For this reason, high hardness is required for the surface protective layer.
  • an object of the present invention is to provide a photosensitive composition having sufficient adhesion to a substrate and a cured film thereof even when the treatment is performed at a low temperature.
  • the present inventors have used an acrylic resin as a binder polymer, and a reaction between a specific silicon compound having an isocyanate previously found and a silicon compound having a specific block group.
  • the photosensitive composition containing a silane compound, which is a product has sufficient adhesion to the substrate even when a curing treatment such as post-baking is performed at a temperature lower than 200 ° C., for example, at a low temperature of 180 ° C. or lower. It was found that the desired properties as a film material were maintained and it was stable, and the present invention was completed.
  • the present invention [1] (A) An acrylic resin, (B) a silane coupling agent, and (C) a photopolymerizable compound, wherein (B) the silane coupling agent has an isocyanate represented by the following general formula (1)
  • a photosensitive composition which is a silane compound that is a reaction product of a silicon compound and a silicon compound represented by the following general formula (2) (Wherein R 1 to R 3 may be the same or different, and all or at least one is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group or an ethoxy group, and the others are 1 to 5 carbon atoms) And an alkyl group of 5, preferably a methyl group or an ethyl group, and A is a linear or branched group having 2 to 18 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, which is substituted or unsubstituted.
  • An alkylene group of a chain which may contain a divalent or trivalent linking group, q is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • r is an integer of 1 to 3, Preferably it is 1.
  • R 4 to R 6 may be the same or different and are each an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group or an ethoxy group, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methyl group.
  • an ethyl group B is a substituted or unsubstituted linear or branched alkylene group having 2 to 15 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • p is an integer of 0 or 1.
  • X is O, NH, NH—CO—NH, S, preferably O, NH or NH—CO—NH.
  • S is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • (A) the acrylic resin has an alicyclic unit, an epoxy unit, and a polyfunctional unit;
  • (B) silane coupling agent further contains a silane compound represented by the following general formula (3), preferably trimethoxysilylpropyl succinic anhydride.
  • R 12 to R 14 may be the same or different and are hydroxy or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group or an ethoxy group, and R 15 is a carboxylic anhydride group, —CHR 16 (CH 2 ) u COOH or —CH (COOH) (CH 2 ) u R 16 (wherein R 16 is a carboxylic acid group or a carboxylic acid ester group, u is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1 is preferably a carboxylic anhydride group, more preferably a succinic anhydride group, and D is a substituted or unsubstituted carbon number of 2 to 10, preferably 2 to 5, More preferably, it is a linear or branched alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted straight chain having 2 to 10, preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3 carbon atoms.
  • a silane compound which is a reaction product of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is represented by the following formula (4) or (5).
  • An alkyl group of 5, preferably a methyl group or an ethyl group, R 4 to R 6 may be the same or different, and are an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group or an ethoxy group, or a carbon number;
  • branched alkylene group which may contain a divalent or trivalent linking group
  • B is a substituted or unsubstituted carbon number of 2 to 15, preferably 2 to 10, more preferably carbon.
  • Number 2-6 a divalent linking group
  • X is O, NH, NH—CO—NH or S, preferably O, NH or NH—CO.
  • -NH p is an integer of 0 or 1.
  • q is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • r is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • s is 1 An integer of ⁇ 3, preferably 1.
  • t is an integer of 1 to 3, preferably 1.) (Wherein R 1 to R 3 are the same as those shown in the above chemical formula (1).
  • R 4 to R 6 may be the same or different and are 1 to 5 alkyl groups.
  • the alkyl group having 1 to 5 is the same as described above, and m is an integer of 2 to 18, preferably 2 to 8, particularly preferably an integer of 2 to 4.)
  • R 1 to R 3 and R 4 to R 6 are the same as those shown in the above chemical formulas (1) and (2).
  • M is the same as described above.
  • N is 2 to 15) And is preferably an integer of 2 to 8, particularly preferably an integer of 2 to 4.
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , m, and n are the same as in the general formula (7).
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , m, and n are the same as in the general formula (7).
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , m and n are the same as those in the general formula (7)).
  • the divalent or trivalent linking group is represented by the following formula [A1]:
  • the divalent linking group is at least one selected from the group consisting of:
  • [R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —CH ⁇ , (R 9 and R 10 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, m3 is an integer of 1 to 5), (M4 is an integer from 1 to 5), (R 11 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 7 or R 8 is a divalent group
  • the other is a hydrogen atom or a monovalent group.
  • the photosensitive composition of the present invention exhibits sufficient adhesion to the substrate even when the film formation treatment is performed on the substrate at a low temperature. Thereby, it can be used for a base material that cannot be subjected to high-temperature treatment, and it is possible to perform film formation on-cell in the manufacturing process of components.
  • FIG. 1 is an IR chart showing the completion of the reaction of Synthesis Example 1.
  • FIG. 2 is an NMR chart of the reaction product of Synthesis Example 1.
  • the photosensitive composition of the present invention contains (A) an acrylic resin, and as the acrylic resin, one obtained by radical polymerization of (meth) acrylic acid and / or (meth) acrylic acid ester can be used.
  • the acrylic resin in the present invention preferably contains an alicyclic unit from the standpoint of chemical resistance and transparency, preferably contains an epoxy unit from the standpoint of chemical resistance and adhesion, and further alkali development. From the viewpoint of properties, it is preferable to contain a carboxylic acid unit.
  • Acrylic resins containing these units are, for example, general radical polymerization by dissolving a polymerizable monomer having an alicyclic group, an epoxy group or a carboxyl group and other monomers in a general solvent.
  • AIBN 2,2′-azobisisobutyronitrile
  • ADVN 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
  • 2,2 '-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-70), dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropinate) (Wako Pure Chemical ( V-601), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, V-59), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) ) (Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-40), 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid) (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., ACVA) and the like.
  • Peroxyneodecanoic acid-t-butyl (NOF Corporation ), Perbutyl ND), t-hexyl peroxypivalate (manufactured by NOF Corporation, perhexyl PV), t-butyl peroxypivalate (manufactured by NOF Corporation, perbutyl PV), peroxy-2-ethyl Examples include hexanoic acid-t-hexyl (manufactured by NOF Corporation, perhexyl O), peroxy-2-ethylhexanoate-t-butyl (manufactured by NOF Corporation, perbutyl O), and the like.
  • a C 3-10 monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon group is ester-bonded directly or via an alkyl group to (meth) acrylic acid.
  • (meth) acrylic acid esters having alicyclic hydrocarbons are examples of acrylic acid esters having alicyclic hydrocarbons.
  • dicyclopentanyl acrylate is commercially available as FA-513AS (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and dicyclopentanyl methacrylate is commercially available as FA-513M (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). It is available.
  • Adamantyl methacrylate (ADMA) is commercially available as adamantate M-104 (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.).
  • the compounding quantity of the polymerizable monomer which has an alicyclic group in an acrylic resin is not specifically limited, When all the monomers are 100 mass parts, Preferably it is 10 mass parts or more, More preferably, 20 It is not less than part by mass, preferably not more than 80 parts by mass, more preferably not more than 70 parts by mass. When the amount is less than 10 parts by mass, the chemical resistance tends to be inferior, and when the amount is more than 80 parts by mass, the formability and developability tend to be inferior.
  • Examples of the polymerizable monomer having an epoxy group include glycidyl (meth) acrylate, ⁇ -ethylglycidyl (meth) acrylate, ⁇ -n-propylglycidyl (meth) acrylate, and ⁇ -n- (meth) acrylate.
  • the compounding quantity of the polymerizable monomer which has an epoxy group in an acrylic resin is not specifically limited, When all the monomers are 100 mass parts, Preferably it is 5 mass parts or more, More preferably, 10 mass parts
  • the amount is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less. When the amount is less than 5 parts by mass, the chemical resistance tends to be inferior. When the amount is more than 70 parts by mass, the shape tends to be inferior.
  • polymerizable monomer having a carboxylic acid group (meth) acrylic acid, caprolactone adduct of (meth) acrylic acid, (meth) acryloylethyl monophthalate, (meth) acryloylethyl monohexahydrophthalate, (meth) Acryloylethyl monotetrahydrophthalate and the like are preferable, and methacrylic acid is more preferable.
  • monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the compounding quantity of the polymerizable monomer which has a carboxylic acid group in an acrylic resin is not specifically limited, When all the monomers are 100 mass parts, Preferably it is 5 mass parts or more, More preferably, 10 masses Part or more, and 50 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less. When the amount is less than 5 parts by mass, the chemical resistance and developability tend to be inferior. When the amount is more than 50 parts by mass, the shape tends to be inferior.
  • Examples of other monomers include methyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic monomers such as N, N-dimethylacrylamide; styrene, ⁇ -methylstyrene, ethyl vinyl ether, N-vinyl imidazole, vinyl acetate, vinyl pyridine, 2-vinyl naphthalene, vinyl chloride, vinyl fluoride, N-vinyl Vinyl monomers such as carbazole, vinylamine, vinylphenol, N-vinyl-2-pyrrolidone; allyl monomers such as 4-allyl-1,2-dimethoxybenzene, 4-allylphenol, 4-methoxyallylbenzene Phenylmaleimide, and maleimides such as cyclo
  • the acrylic resin in the present invention can contain a hydroxyl group from the viewpoint of patternability.
  • the acrylic resin containing a hydroxyl group can be produced, for example, by radical polymerization of a polymerizable monomer having a hydroxyl group and another polymerizable monomer.
  • a polymerizable monomer having a hydroxyl group hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate and the like are preferable, and 2-hydroxyethyl methacrylate is more preferable.
  • acrylic resins are used alone or in combination of two or more.
  • an acrylic resin in the case of using two or more types in combination for example, two or more types of acrylic resins composed of different copolymer components, two or more types of acrylic resins having different weight average molecular weights, and two or more types of acrylic resins having different degrees of dispersion An acrylic resin etc. are mentioned.
  • the polymerization average molecular weight (Mw) of the acrylic resin is not particularly limited, but is preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more, preferably 100,000 or less, in terms of polystyrene. More preferably, it is 20,000 or less.
  • Mw polymerization average molecular weight
  • the polymerization average molecular weight (Mw) is less than 2,000, the formed pattern tends to peel off.
  • Mw is more than 100,000, the developability may be deteriorated, and this tends to lower the resolution. There is.
  • the acid value of the acrylic resin is not particularly limited, but is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, preferably 200 or less, more preferably 150 or less. If the acid value is less than 20, the developability may be deteriorated, which tends to lead to a decrease in resolution. If the acid value is more than 200, the formed pattern tends to be peeled off.
  • the photosensitive composition of the present invention comprises (B) a reaction between a silicon compound having an isocyanate represented by the following general formula (1) and a silicon compound represented by the following general formula (2) as a silane coupling agent.
  • the silane compound which is a thing is contained.
  • R 1 to R 3 may be the same or different, and all or at least one is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and the other is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • Is a substituted or unsubstituted linear or branched alkylene group having 2 to 18 carbon atoms and may contain a divalent or trivalent linking group, and q is an integer of 1 to 3.
  • r is an integer of 1 to 3.
  • alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms examples include methoxy group, ethoxy group, 1-propoxy group, 2-propoxy group, 1-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 2-butoxy group, 1,1-dimethylethoxy.
  • Group, 1-pentoxy group, 3-methylbutoxy group, 2,2-dimethylpropoxy group, 1,1-dimethylpropoxy group and the like are preferably used, and methoxy group or ethoxy group is more preferable.
  • alkyl group having 1 to 5 carbon atoms examples include methyl group, ethyl group, 1-propyl group, 2-propyl group, 1-butyl group, 2-methylpropyl group, 2-butyl group, and 1,1-dimethylethyl.
  • Group, 1-pentyl group, 3-methylbutyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group and the like are preferably used, and methyl group or ethyl group is more preferable.
  • A is a substituted or unsubstituted linear or branched alkylene group having 2 to 18 carbon atoms.
  • the carbon number of the linear or branched alkylene group is preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6.
  • Examples of the substituent of a linear or branched alkylene group having 2 to 18 carbon atoms include an ester group to which an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is bonded.
  • A may contain at least one divalent or trivalent linking group. Examples of the divalent or trivalent linking group include those represented by the following formula [A1].
  • R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, —CH ⁇ , (R 9 and R 10 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, m3 is an integer of 1 to 5), (M4 is an integer from 1 to 5), (R 11 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) or a monovalent or divalent group represented by a cycloalkane having 3 to 6 carbon atoms which may have a substituent. When either R 7 or R 8 is a divalent group, the other is a hydrogen atom or a monovalent group. ], A substituted or unsubstituted cycloalkane
  • the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is the same as that exemplified in the general formula (1).
  • Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include phenyl group, benzyl group, and tolyl group.
  • Examples of the cycloalkane having 3 to 6 carbon atoms include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane.
  • the isocyanate group or silicon atom is bonded to A.
  • A contains one or more trivalent linking groups [A1]
  • A1 trivalent linking groups
  • a compound having a plurality of isocyanate groups in the molecule or a compound containing a plurality of silicon atoms in the molecule can be obtained.
  • a trivalent linking group is included, a divalent linking group is formed by bonding a group that does not participate in the reaction, such as a methyl group or a cyano group, to the end of the one linking group. In some cases.
  • Q is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • r is an integer of 1 to 3, preferably 1.
  • R 4 to R 6 may be the same or different and each represents an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • B is a substituted or unsubstituted carbon group having 2 carbon atoms.
  • X is O, NH, NH—CO—NH, S.
  • s is an integer of 1 to 3.
  • R 4 to R 6 may be the same or different and each represents an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are the same as those exemplified above for R 1 to R 3 .
  • B is a substituted or unsubstituted linear or branched alkylene group having 2 to 15 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the linear or branched alkylene group is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6.
  • B may contain at least one divalent linking group. Examples of the divalent linking group include those represented by the following formula [B1].
  • X is O, NH, NH—CO—NH, S.
  • X is preferably O, NH or NH—CO—NH.
  • X group or silicon atom is bonded to B, or X group and silicon atom are directly bonded.
  • the second or more X groups are bonded to the above [B1], or the substituent [B1] itself is an NH—CO—NH group.
  • the second or more silicon atoms are bonded to the above [B1] or are a substituent of a linear or branched alkylene group.
  • P is an integer of 0 or 1.
  • s is an integer of 1 to 3, and is preferably 1.
  • t is an integer of 1 to 3, and is preferably 1.
  • reaction of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is performed by reacting the compound represented by the general formula (1) with respect to the isocyanate group of the general formula (2).
  • the reaction product may have all isocyanate groups blocked with X groups. That is, it may be a reaction product of a silicon compound having a plurality of isocyanate groups and a silicon compound having a plurality of X groups.
  • the solvent may or may not be used, and is not particularly limited.
  • a solvent for example, ethers such as diethyl ether, ethyl methyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, halogenated hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane, amides such as dimethylformamide, ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate and the like Esters, N-methylpyrrolidone and the like can be used.
  • the ratio of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is such that the isocyanate group of the compound represented by the general formula (1) is represented by the general formula (2).
  • the amount of X used may be large or small relative to 1 mole of isocyanate.
  • a compound represented by formula (4) or (5) is obtained.
  • active hydrogen in the silicon compound represented by the general formula (4) or (5) remains in the reaction system. By reacting, a compound having a structure in which the isocyanate group disappears is obtained.
  • the use ratio of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is not particularly limited as long as the isocyanate completely reacts with X of the silicon compound.
  • X is 1.00 to 6.00 moles, preferably 1.00 to 1.50 moles, more preferably 1.00 to 1.20 moles per mole of isocyanate. If X is less than 1.00 mol with respect to 1 mol of isocyanate, the reaction between isocyanate and X cannot be carried out completely, which is not preferable. When X is more than 6.00 moles with respect to 1 mole of isocyanate, an unreacted silicon compound represented by the general formula (2) remains, which is not preferable.
  • the reaction temperature is 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C, more preferably 50 to 70 ° C.
  • the reaction time is usually 1 minute to 2 days, particularly 30 minutes to 3 hours.
  • IR infrared spectroscopy
  • the silane compound which is a reaction product of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is, for example, a compound represented by the following formula (4) or (5). Preferably there is.
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , A, B, X, p, q, r, and s are the same as those shown in the general formulas (1) and (2).
  • the silane compound represented by the general formula (4) is obtained by the following reaction formula.
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , A, B, X, p, q, s, and t are the same as those shown in the general formulas (1) and (2).
  • the silane compound represented by the general formula (5) is obtained by the following reaction formula.
  • the silane compound is more preferably a silane compound represented by any one of the following formulas (6) to (10).
  • R 1 ⁇ R 3 are the same as those shown in the chemical formula (1).
  • R 4 to R 6 may be the same or different and are 1 to 5 alkyl groups.
  • the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is the same as described above.
  • m is an integer of 2 to 18, preferably 2 to 8, particularly preferably an integer of 2 to 4.
  • R 1 to R 3 and R 4 to R 6 are the same as those shown in the chemical formulas (1) and (2).
  • m is the same as described above.
  • n is an integer of 2 to 15, preferably 2 to 8, particularly preferably an integer of 2 to 4.
  • R 1 ⁇ R 3, R 4 ⁇ R 6, m, n is as defined in the above general formula (7).
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , m, and n are the same as those in the general formula (7).
  • R 1 to R 3 , R 4 to R 6 , m, and n are the same as those in the general formula (7).
  • the silane compounds of the above formula (4) or (5), more preferably the silane compounds of the above formulas (6) to (10) can be used alone or in combination of two or more thereof.
  • at least one silane compound represented by the following general formula (3) is used in combination as the component (B) to further improve the adhesion, particularly the adhesion improvement effect to various substrates in the low temperature treatment. It is preferable because it can be obtained effectively.
  • R 12 to R 14 may be the same or different and each represents hydroxy or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms;
  • R 15 represents a carboxylic anhydride group, —CHR 16 (CH 2 ) u COOH or —CH (COOH) (CH 2 ) u R 16 (wherein R 16 is a carboxylic acid group or a carboxylic acid ester group, u is an integer of 0 to 3), and D is substituted or unsubstituted.
  • R 12 to R 14 may be the same or different and are hydroxy or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is the same as that shown in the above formula (1), and a methoxy group or an ethoxy group is preferable.
  • Examples of the carboxylic anhydride constituting the carboxylic anhydride group in the above formula (3) include succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride and the like, and succinic anhydride is preferable.
  • the carboxylic acid ester group of R 16 is not particularly limited, and examples thereof include an ester group with a linear or branched alcohol having 1 to 5 carbon atoms, and an ester group having a polyethylene chain or a polypropylene chain. And having a reactive group such as a (meth) acryloyloxy group or a (meth) acrylamide group.
  • D represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted linear or branched chain group having 2 to 10 carbon atoms.
  • An alkylene group having two double bonds, and the alkylene chain preferably has 2 to 5 carbon atoms, more preferably 2 or 3.
  • Exemplary, - (CH 2) 2-7 - , - CH 2 -CH (CH 3) -CH 2 -, - CH 2 -CH CH- (CH 2) 3-7 - , and the like. Examples of these substituents include a methyl group, an ethyl group, and a carboxyl group.
  • the general formula (3) include trimethoxysilylpropyl succinic anhydride, triethoxysilylpropyl succinic anhydride, trimethoxysilylbutyl succinic anhydride, triethoxysilylbutyl succinic anhydride, 3- [6- (tri Trimethoxysilylhexynyl succinic anhydride such as methoxysilyl) -2-hexen-1-yl] succinic anhydride, 2-methyl-3- (triethoxysilyl) propyl succinic anhydride, 3- [10- (trimethoxy Silyl) -2-decen-1-yl] succinic anhydride, tetrahydro-2,5-dioxo- ⁇ - [2- (triethoxysilyl) ethyl] -3-furan acetic acid, 3-trimethoxysilylpropyl glutaric anhydride , 3-triethoxysilylpropyl
  • the ring is opened by moisture in the system to generate a carboxyl group.
  • the scheme 1 in the case where the acid anhydride group is succinic anhydride is shown below, but the same applies to other acid anhydride groups.
  • the R 17 group represents a hydroxyl group derived from a carboxyl group produced by hydrolysis, or an alkoxy group produced by alcoholysis with an alcohol produced in the reaction system by hydrolysis, such as an alcohol having 1 to 5 carbon atoms. Show.
  • the ring-opened product is also included in the compound of the general formula (3), and the mixture obtained by the reaction can be used as it is as the silane coupling agent of the present invention.
  • R 17 represents a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is the same as that represented by the above formula (1).
  • the photosensitive composition of the present invention contains at least one polyfunctional polymerizable compound (monomer or oligomer) having at least two ethylenically unsaturated bonds as the polymerizable compound.
  • the polyfunctional polymerizable compound having at least two ethylenically unsaturated bonds is not particularly limited as long as it is capable of radical polymerization.
  • a compound having two ethylenically unsaturated bonds in the molecule Any of compounds having three or more ethylenically unsaturated bonds may be used, and a plurality of them may be used in combination.
  • compounds having two ethylenically unsaturated bonds in the molecule include bisphenol A di (meth) acrylate compounds, hydrogenated bisphenol A di (meth) acrylate compounds, and di (meta) having a fluorene skeleton.
  • Acrylate di (meth) acrylate compound having urethane bond in the molecule, polyalkylene glycol di (meth) acrylate compound, trimethylolpropane di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate; tricyclodecane dimethanol
  • di (meth) acrylate compounds having an alicyclic hydrocarbon group in the molecule such as di (meth) acrylate.
  • 2,2-bis (4- (methacryloxypentaethoxy) phenyl) propane a compound having two ethylenically unsaturated bonds in its molecule
  • BPE-500 trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • FA-321M trade name manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • 2,2-bis (4- (methacryloxypentadecaethoxy) phenyl) propane is manufactured by BPE-1300 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 2,2-bis (4- (methacryloxydiethoxy) phenyl) propane as trade name), and 9,9-bis [4 as biscoat # 700 (trade name, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.).
  • -(2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene is tricyclodecane dimethanol diacrylate as A-BP (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) , A-DCP (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) or Kayrad R-684 (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DCP (Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.) It is commercially available as a product name.
  • the compound having two ethylenically unsaturated bonds in the molecule is used alone or in any combination of two or more.
  • Examples of the compound having three or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, EO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate (one having a total number of repeating oxyethylene groups of 1 to 5).
  • the content of the polymerizable compound (C) in the photosensitive composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the (A) acrylic resin.
  • the amount is particularly preferably 30 parts by mass or more, preferably 300 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or less, and particularly preferably 150 parts by mass or less. If this content is 10 parts by mass or more, sufficient sensitivity and resolution tend to be obtained, and if it is 300 parts by mass or less, the film formability tends to be good, and a good film shape is obtained. There is a tendency to become easily.
  • photopolymerization initiators include quinones such as 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, aromatic ketones such as benzophenone, benzoin and benzoin ethers such as benzoin methyl ether and benzoin ethyl ether.
  • Acridine compounds such as 9-phenylacridine, benzyldimethyl ketal, benzyldiethyl ketal, 2,4-trichloromethyl- (4 ′′ -methoxyphenyl) -6-triazine, 2,4-trichloromethyl- (4′-methoxy) Naphthyl) -6-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6-triazine, triazines such as 2,4-trichloromethyl- (4′-methoxystyryl) -6-triazine, 2-methyl-1 -(4-Methylthiopheny ) -2-morpholinopropan-1-one, 2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2- Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinoph
  • thioxanthones such as thioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone and tertiary amine compounds such as dimethylaminobenzoic acid alkyl ester compounds.
  • oxime esters such as 1-phenyl-1,2-propanedione-2-O-benzoyloxime and 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime.
  • photopolymerization initiators can be used in combination of two or more.
  • 2-methyl-4′-methylthio-2-morpholinopropiophenone (Irgacure 907: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
  • 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone— 1 (Irgacure 369: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
  • 1- [4- (Phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)] (Irgacure OXE-01: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
  • 1- [9- Ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (O-acetyloxime) (Irgacure OXE-02, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) alone or other photopolymerization initiator It is particularly preferable to use together.
  • the ratio of the photopolymerization initiator contained in the photosensitive composition of the present invention is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, preferably 100 parts by mass of the acrylic resin (A). Is 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and particularly preferably 20 parts by mass or less. When this content is less than 2 parts by mass, it tends to be difficult to obtain sufficient sensitivity. On the other hand, if this ratio exceeds 40 parts by mass, fogging due to diffraction of light passing through the photomask tends to occur during exposure, and as a result, resolution may be deteriorated.
  • the photosensitive composition of the present invention can further contain various additives.
  • Additives include dyes, photochromic agents, thermochromic inhibitors, plasticizers, hydrogen donors, color formers, pigments, fillers, antifoaming agents, flame retardants, adhesion promoters, leveling agents, peeling accelerators, An antioxidant, a fragrance
  • the photosensitive composition of this invention can contain a solvent as needed. It does not restrict
  • alcohols such as methanol and ethanol
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone
  • glycol acetates such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve
  • hydrocarbons such as toluene
  • non-protons such
  • solvents are used alone or as a mixed solvent combining two or more kinds.
  • the content of the solvent is appropriately selected according to the purpose. For example, a solution having a solid content of about 30 to 60% by mass can be obtained.
  • solid content is the total amount of the non-volatile component of a photosensitive composition.
  • the photosensitive composition of the present invention can be applied to the surface of a substrate such as a support film, a treated substrate such as ITO or metal wiring, a metal plate or glass, and cured to form a cured film.
  • a substrate such as a support film, a treated substrate such as ITO or metal wiring, a metal plate or glass, and cured to form a cured film.
  • a photomask or the like it is also possible to form a pattern by exposure-development using a photomask or the like as a general method.
  • a polymer film having heat resistance and solvent resistance such as polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, and polyester can be used.
  • the metal plate include silver, aluminum, molybdenum, copper, copper alloys, iron alloys such as nickel, chromium, iron, and stainless steel.
  • the photosensitive composition of the present invention is usually applied to a substrate, pre-baked and dried as necessary, exposed and cured, sometimes patterned, and developed as necessary. It is possible to form a cured film that has been cured by post-baking and is more closely adhered to the substrate. In such a film formation process, it is necessary to perform post-baking usually at 200 ° C. or higher when closely attaching to a base material. At temperatures below 200 ° C., for example, in a cross-cut peel test, peeling from the base material is observed. For example, the adhesion with the substrate was not sufficient. However, the photosensitive composition of the present invention can be post-baked at 180 ° C. or lower, for example, 150 ° C. or lower, and if it is 120 ° C. or higher, sufficient adhesion to the substrate can be obtained.
  • post-baking is preferably performed at 180 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower.
  • the thickness of the cured film to be formed varies depending on its use, but is preferably about 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m after drying.
  • the surface (surface) opposite to the surface facing the support of the cured film may be covered with a protective film.
  • the protective film include polymer films such as polyethylene and polypropylene.
  • Synthesis Example 1 Synthesis of Silane Compound B-1
  • a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer 100 parts by mass of isocyanate propyltriethoxysilane (KBM9007, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 108 parts by mass of ureidopropyltrimethoxysilane (T1915, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise to the mixed liquid containing 485 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) while stirring. Thereafter, the mixture was raised to 65 ° C. and reacted for 2 days while maintaining this temperature. Completion of the reaction was confirmed by disappearance of isocyanate peak using IR. The solid content concentration of the obtained solution was 30.0% by mass.
  • FIG. 1 is an IR chart showing the completion of the reaction of Synthesis Example 1. This confirmed that the isocyanate group had disappeared.
  • FIG. 2 is an NMR chart of the reaction product of Synthesis Example 1.
  • Synthesis Example 2 Synthesis of Silane Compound B-2 In a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer, 100 parts by mass of isocyanatepropyltriethoxysilane (KBM9007, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) To a mixed solution containing 336 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP), 44 parts by mass of trimethylsilanol (LS-310, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added dropwise with stirring. Thereafter, the mixture was raised to 65 ° C. and reacted for 2 hours while maintaining this temperature. Completion of the reaction was confirmed by disappearance of isocyanate peak using IR. The solid content concentration of the obtained solution was 30% by mass.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • LS-310 trimethylsilanol
  • Synthesis Example 3 Synthesis of Silane Compound B-3
  • a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer 100 parts by mass of isocyanatepropyltriethoxysilane (KBM9007, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 91 parts by mass of ureidopropyltrimethoxysilane (T1915, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise to a mixed solution containing 445 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) while stirring. Thereafter, the mixture was raised to 65 ° C. and reacted for 2 days while maintaining this temperature. Completion of the reaction was confirmed by disappearance of isocyanate peak using IR. The solid content concentration of the obtained solution was 30% by mass.
  • KBM9007 isocyanatepropyltriethoxysilane
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • Synthesis Example 4 Synthesis of acrylic resin A-1
  • ADMA adamantyl methacrylate
  • 30 parts by mass, 50 parts by mass of glycidyl methacrylate, 20 parts by mass of methacrylic acid, and 300 parts by mass of cyclohexanone were charged and dissolved while blowing nitrogen.
  • After heating to 65 ° C. 5 parts by mass of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (ADVN) was added, and the mixture was kept at 65 ° C. for 8 hours for polymerization.
  • the obtained copolymer (acrylic resin A-1) was measured by gel permeation chromatography. The weight average molecular weight was 12,000 in terms of
  • Synthesis Example 5 Synthesis of acrylic resin A-2 Copolymerization was performed in the same manner as in Synthesis Example 4 except that glycidyl methacrylate was changed to 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate (Cyclomer M-100, manufactured by Daicel Corporation). A coalescence (acrylic resin A-2) was obtained. The polymerization average molecular weight of the obtained acrylic resin A-2 by gel permeation chromatography was 12,000 in terms of polystyrene, and the solid content acid value was 80.
  • Synthesis Example 6 Synthesis of Acrylic Resin A-3
  • a copolymer (acrylic resin) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 4 except that ADMA was changed to dicyclopentanyl methacrylate (FA-513M, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.).
  • A-3) was obtained.
  • the polymerization average molecular weight of the obtained acrylic resin A-3 by gel permeation chromatography was 10,000 in terms of polystyrene, and the solid content acid value was 83.
  • Synthesis Example 7 Synthesis of Acrylic Resin A-4 Same as Synthesis Example 4 except that ADMA was changed to FA-513M, glycidyl methacrylate was changed to 40 parts by mass, and 10 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate was added. Thus, a copolymer (acrylic resin A-4) was obtained.
  • the polymerization average molecular weight of the obtained acrylic resin A-4 by gel permeation chromatography was 12,000 in terms of polystyrene, and the solid content acid value was 81.
  • Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 In the composition described in Table 1, cyclohexanone was used as a solvent, and an acrylic resin, a silane coupling agent, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a surface conditioner were mixed to obtain a photosensitive composition.
  • Examples 10 to 18 and Comparative Example 2 As Examples 10 to 18 and Comparative Example 2, the photosensitive compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were applied on each substrate by spin coating, respectively, so that the finished film thickness was approximately 2 ⁇ m. Prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 120 seconds. The test substrate was fully exposed with ultraviolet light. The exposure amount was about 100 mJ / cm 2 . Next, it developed for 60 second using the developing solution of 0.1 mass% potassium hydroxide aqueous solution. Further, post-baking was performed at 150 ° C. for 30 minutes on a hot plate to obtain a cured film adhered on the substrate. The hardness of the obtained cured film was good when the pencil hardness was H to 3H.
  • Test example 1 Transparency, substrate adhesion, and high-temperature and high-humidity adhesion were measured using the substrate to which the cured films obtained in Examples 10 to 18 and Comparative Example 2 adhered as test substrates. Transparency, substrate adhesion, and high temperature and high humidity adhesion were measured under the following conditions.
  • Test example 2 Using the substrates to which the cured films obtained in Examples 10 to 18 and Comparative Example 2 were in close contact as test substrates, the adhesion after the chemical resistance test was evaluated.
  • a 5.0% KOH aqueous solution (KOH), a 30% organic amine solution (organic amine), and a mixed solution (acid solution) of phosphoric acid and nitric acid are used as a chemical solution.
  • organic amine at 75 ° C. for 3 minutes, and acid solution at 40 ° C. for 100 seconds
  • the evaluation of adhesion after the chemical resistance test was determined as follows. A: No peeling (adhesion rate 100%).
  • the photosensitive compositions of the present invention of Examples 10 to 18 had better adhesion after chemical resistance test for various substrates than Comparative Example 2. Moreover, in Example 13 using a silane compound in combination with Example 12 using a single silane compound, the substrate adhesion was further improved with respect to ITO after the organic amine treatment and ITO after the acid solution treatment.
  • the photosensitive composition of the present invention is very excellent in adhesion after the chemical resistance test.
  • the silane coupling agent of component (B) the silicon compound having an isocyanate represented by the general formula (1) and the following general formula (2)
  • the adhesion of the substrate to ITO is further improved by using the silane compound represented by the general formula (3) in combination with the silane compound that is a reaction product with the silicon compound.

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Abstract

 基材への膜形成処理が低温で行われる場合であっても、基材に対する十分な密着性を有する感光性組成物およびその硬化膜を提供する。本発明の感光性組成物は、(A)アクリル樹脂、(B)シランカップリング剤、および(C)光重合性化合物を含み、前記(B)シランカップリング剤が、下記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物と、下記一般式(2)で表されるケイ素化合物との反応物であるシラン化合物である。

Description

感光性組成物およびその硬化膜
 本発明は、感光性組成物、より詳細には、光学・電子部品等に用いられる絶縁膜、位相差膜、光学特性膜などのパネル材料として好適な、低温処理においても基材との密着性に優れた感光性組成物、およびその硬化膜に関する。
 近年、電子・光学材料分野において、液晶や有機EL等を用いたフラットパネルディスプレイの高精細化、広視野角化、高画質化、発光ダイオード(LED)等の光半導体を用いた光源の高輝度化、短波長化、白色化、電子回路の高周波数化、光を用いた回路・通信等の光学・電子部品の高性能化等の改良検討が進められている。また、半導体の技術分野においては電子機器の小型軽量化、高性能化、多機能化が急速に進んでいる。また、より高速処理が可能となる光導波路等を用いた光回路も検討されている。これらに対応して、配線基板の高密度化、高配線化が求められている。
 そして、液晶表示素子、有機EL表示素子、集積回路素子などの光学・電子部品には、絶縁膜、位相差膜、光学特性膜などの硬化膜が設けられている。これらの硬化膜に対しては様々な材料が開発されているが、例えば、感光性組成物を用いる場合、基板上に感光性組成物を塗布し、所定のパターンに露光・現像し、ポストベークを行うことにより形成されている。これらの硬化膜の材料についても、光学・電子部品の高性能化、配線基板の高密度化などに対応して、高い感光性、高い耐熱性、耐薬品性、高い透明性を有する材料が求められている。
 また、タッチパネル式のディスプレイでは、近年静電容量式のタッチパネルの使用が増加している。静電容量式のタッチパネルは、指先と導電膜との間で静電容量の変化を捉えて位置を検索する。静電容量式のタッチパネルでは、抵抗膜式のタッチパネルのように外部の衝撃を緩和する層を設けることができない。このため、表面保護層に高い硬度が要求される。
 このように、上記要求にかなう製品を得るには、使用する材料が、硬化膜において、高い感光性、高い耐熱性、耐薬品性、硬度性、高い透明性などの性能を有することに加え、基材等との高い密着性が要求される。しかし、高い硬度と基材への良好な密着性を両立することは難しく、その改善手段として、膜材料にシランカップリング剤を添加して密着性を改善することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2011/114995号
 しかしながら、従来のシランカップリング剤を添加する技術では、基材としてプラスチックを使用する場合や、すでに他の部品や回路等が組み込まれた状態、いわゆるオンセルの状態で必要な膜材料を塗布し、膜形成させる場合、処理は低温にて行わなければならないが、そのような低温処理では基材に対して十分な密着性を得ることができないという問題がある。
 そこで、本発明は、処理が低温で行われる場合であっても、基材に対する十分な密着性を有する感光性組成物およびその硬化膜を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、アクリル樹脂をバインダーポリマーとして用い、先に新たに見出したイソシアネートを有する特定のケイ素化合物と特定のブロック基を有するケイ素化合物との反応物であるシラン化合物を含む感光性組成物が、ポストベーク等の硬化処理を200℃よりも低い温度、たとえば180℃以下の低温で行っても基材に対する十分な密着性を有し、その他の膜材料としての所望の性質を保持し、安定であることを見出し、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は、
[1](A)アクリル樹脂、(B)シランカップリング剤、および(C)光重合性化合物を含み、(B)シランカップリング剤が、下記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物と、下記一般式(2)で表されるケイ素化合物との反応物であるシラン化合物であることを特徴とする感光性組成物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、R1~R3は、同一または異なっていてもよく、全部または少なくとも1つは炭素数1~5のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基であり、他は炭素数1~5のアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基である。Aは、置換または非置換の炭素数2~18、好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価または3価の連結基を含んでいてもよい。qは、1~3の整数であり、好ましくは1である。rは、1~3の整数であり、好ましくは1のである。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基、または炭素数1~5のアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基である。Bは、置換または非置換の炭素数2~15、好ましくは炭素数2~10、より好ましくは炭素数2~6の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価の連結基を含んでいてもよい。pは、0または1の整数である。Xは、O、NH、NH-CO-NH、Sであり、好ましくはO、NHまたはNH-CO-NHである。sは、1~3の整数であり、好ましくは1である。tは、1~3の整数であり、好ましくは1である。ただし、p=0の場合は、s=1、t=1である。)、
[2](A)アクリル樹脂が、脂環式単位、エポキシ単位および多官能単位を有する上記[1]に記載の感光性組成物、
[3](B)シランカップリング剤が、さらに下記一般式(3)で表されるシラン化合物、好ましくはトリメトキシシリルプロピル無水コハク酸を含む上記[1]または[2]に記載の感光性組成物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
[式中、R12~R14は、同一または異なってもよく、ヒドロキシまたは炭素数1~5のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基であり、R15は、無水カルボン酸基、-CHR16(CH2uCOOHまたは-CH(COOH)(CH2u16(式中R16は、カルボン酸基またはカルボン酸エステル基であり、uは0~3の整数、好ましくは0または1の整数である)であり、好ましくは無水カルボン酸基であり、さらに好ましくは無水コハク酸基であり、Dは、置換または非置換の炭素数2~10、好ましくは炭素数2~5、より好ましくは炭素数2または3の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、または置換または非置換の炭素数2~10、好ましくは炭素数2~5、より好ましくは炭素数2または3の直鎖または分岐鎖の少なくとも1つの二重結合を有するアルキレン基である。]
[4]上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(2)で表される化合物との反応物であるシラン化合物が、下記式(4)または(5)で表される化合物、好ましくは下記式(6)~(10)のいずれかで表される化合物である上記[1]~[3]のいずれかに記載の感光性組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、R1~R3は、同一または異なっていてもよく、全部または少なくとも1つは炭素数1~5のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基であり、他は炭素数1~5のアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基である。R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基、または炭素数1~5のアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基である。Aは、置換または非置換の炭素数2~18、好ましくは炭素数2~12、より好ましくは炭素数2~6の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価または3価の連結基を含んでいてもよい。Bは、置換または非置換の炭素数2~15、好ましくは炭素数2~10、より好ましくは炭素数2~6の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価の連結基を含んでいてもよい。Xは、O、NH、NH-CO-NHまたはSであり、好ましくはO、NHまたはNH-CO-NHである。pは、0または1の整数である。qは、1~3の整数、好ましくは1である。rは、1~3の整数、好ましくは1である。sは、1~3の整数、好ましくは1である。tは、1~3の整数、好ましくは1である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式中、R1~R3は、上記化学式(1)で示したものと同様である。R4~R6は、同一または異なっていてもよく、1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルキル基は、上記と同様である。mは、2~18の整数であり、好ましくは2~8、特に好ましくは2~4の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式中、R1~R3、R4~R6は、上記化学式(1)、(2)で示したものと同様である。mは、上記と同様である。nは、2~15の整数であり、好ましくは2~8、特に好ましくは2~4の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。)、
[5]式(4)のAで表される、連結基を有する炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基において、2価または3価の連結基は、下記式[A1]からなる群より選択される少なくとも1個であり、式(5)のBで表される、連結基を有する炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基において、2価の連結基は、下記式[B1]からなる群より選択される少なくとも1個である上記[1]~[4]のいずれかに記載の感光性組成物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
[R7、R8は、同一または異なっていてもよい、水素原子、炭素数1~5のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-CH=、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(R9、R10は、炭素数1~5のアルキル基、m3は、1~5の整数)、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(m4は、1~5の整数)、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(R11は、炭素数1~5のアルキル基)、または、置換基を有していてもよい炭素数3~6のシクロアルカンで表される、1価または2価の基である。R7またはR8のいずれか一方が2価の基である場合、他方は、水素原子または1価の基である。]、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
結合手を少なくとも2ヶ所有する、置換または非置換の炭素数3~6のシクロアルカン、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
、および
[6]上記[1]~[5]のいずれかに記載の感光性組成物を硬化させてなる硬化膜
に関する。
 本発明の感光性組成物は、基材に対して膜形成処理が低温で行われる場合であっても、基材に対する十分な密着性を発揮するものである。それにより、高温処理を行うことができない基材に対しても使用することができ、また部品の製造過程において、オンセルで膜形成を行うことが可能となる。
図1は、合成例1の反応の完了を確認したIRのチャート図である。 図2は、合成例1の反応物のNMRのチャート図である。
((A)アクリル樹脂)
 本発明の感光性組成物は、(A)アクリル樹脂を含むものであり、アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル酸エステルをラジカル重合させたものを用いることができる。また、本発明におけるアクリル樹脂は、耐薬品性や透明性の見地から脂環式単位を含有することが好ましく、耐薬品性や密着性の見地からエポキシ単位を含有することが好ましく、さらにアルカリ現像性の見地からカルボン酸単位を含有することが好ましい。これらの単位を含有するアクリル樹脂は、例えば、脂環式基、エポキシ基またはカルボキシル基を有する重合性単量体とその他の単量体を、一般的な溶剤に溶解し、一般的なラジカル重合開始剤を用いてラジカル重合させることにより製造することができる。これらの単位は全て合わせて含むことが、本発明の密着性向上効果が効果的に得られるため好ましい。また、そのような溶剤としては、後述する本発明の感光性組成物に使用するものと同じものを挙げることができる。そのような重合開始剤としては、アゾ系開始剤として、AIBN:2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、ADVN:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬(株)製、V-70)、ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロピナート)(和光純薬(株)製、V-601)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(和光純薬(株)製、V-59)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)(和光純薬(株)製、V-40)、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)(大塚化学(株)製、ACVA)などが挙げられ、パーオキサイド系開始剤として、パーオキシネオデカン酸-t-ブチル(日油(株)製、パーブチルND)、t-ヘキシルパーオキシピバラート(日油(株)製、パーヘキシルPV)、t-ブチルパーオキシピバラート(日油(株)製、パーブチルPV)、パーオキシ-2-エチルヘキサン酸-t-ヘキシル(日油(株)製、パーヘキシルO)、パーオキシ-2-エチルヘキサン酸-t-ブチル(日油(株)製、パーブチルO)などが挙げられる。
 脂環式基を有する重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸に、C3-10の単環もしくは多環の脂環式炭化水素基が直接またはアルキル基を介してエステル結合している脂環式炭化水素を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。具体的には、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニルメチル、(メタ)アクリル酸テトラシクロデカニル、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカニルメチル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸アダマンチルメチル、(メタ)アクリル酸1-メチルアダマンチル、(メタ)アクリル酸アダマンチルエチル、(メタ)アクリル酸1-エチルアダマンチルなど挙げられる。これらの単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、ジシクロペンタニルアクリレートはFA-513AS(日立化成工業(株)製、商品名)として、ジシクロペンタニルメタクリレートはFA-513M(日立化成工業(株)製、商品名)として商業的に入手可能である。メタクリル酸アダマンチル(ADMA)は、アダマンテートM-104(出光興産(株)製、商品名)として商業的に入手可能である。
 アクリル樹脂における脂環式基を有する重合性単量体の配合量は、特に限定されるものではないが、全単量体を100質量部とすると、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上であり、また好ましくは80質量部以下、より好ましくは70質量部以下である。10質量部より少ないと、耐薬品性に劣る傾向があり、80質量部より多いと、形状性、現像性に劣る傾向がある。
 エポキシ基を有する重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸α-エチルグリシジル、(メタ)アクリル酸α-n-プロピルグリシジル、(メタ)アクリル酸α-n-ブチルグリシジル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシヘプチル、(メタ)アクリル酸α-エチル-6,7-エポキシヘプチル、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(4-HBAGE)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(商品名:サイクロマーM-100、(株)ダイセル製)、エポキシ化シクロヘキシルポリラクトンメタクリレート(商品名:サイクロマーM-101、(株)ダイセル製)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(商品名:サイクロマーA-200、(株)ダイセル製)、などが挙げられる。これらの単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 アクリル樹脂におけるエポキシ基を有する重合性単量体の配合量は、特に限定されるものではないが、全単量体を100質量部とすると、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、また好ましくは70質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。5質量部より少ないと、耐薬品性に劣る傾向があり、70質量部より多いと、形状性に劣る傾向がある。
 カルボン酸基を有する重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸のカプロラクトン付加物、(メタ)アクリロイルエチルモノフタレート、(メタ)アクリロイルエチルモノヘキサヒドロフタレート、(メタ)アクリロイルエチルモノテトラヒドロフタレートなどが好ましく、中でもメタクリル酸がより好ましい。これらの単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 アクリル樹脂におけるカルボン酸基を有する重合性単量体の配合量は、特に限定されるものではないが、全単量体を100質量部とすると、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、また50質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。5質量部より少ないと、耐薬品性や現像性に劣る傾向があり、50質量部より多いと、形状性に劣る傾向がある。
 その他の単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルモノマー;スチレン、α-メチルスチレン、エチルビニルエーテル、N-ビニルイミダゾール、ビニルアセテート、ビニルピリジン、2-ビニルナフタレン、塩化ビニル、フッ化ビニル、N-ビニルカルバゾール、ビニルアミン、ビニルフェノール、N-ビニル-2-ピロリドンなどのビニル系モノマー;4-アリル-1,2-ジメトキシベンゼン、4-アリルフェノール、4-メトキシアリルベンゼンなどのアリル系モノマー;フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドなどのマレイミド類などを使用することができる。これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 また、本発明におけるアクリル樹脂は、パターニング性の見地から、水酸基を含有させることができる。水酸基を含有するアクリル樹脂は、例えば、水酸基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体をラジカル重合させることにより製造することができる。水酸基を有する重合性単量体としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどが好ましく、中でも2-ヒドロキシエチルメタクリレートがより好ましい。
 これらのアクリル樹脂は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用される。2種類以上を組み合わせて使用する場合のアクリル樹脂としては、例えば、異なる共重合成分からなる2種類以上のアクリル樹脂、異なる重量平均分子量の2種類以上のアクリル樹脂、異なる分散度の2種類以上のアクリル樹脂などが挙げられる。
 (A)アクリル樹脂の重合平均分子量(Mw)は特に制限されるものではないが、ポリスチレン換算で、好ましくは2,000以上、より好ましくは3,000以上であり、好ましくは100,000以下、より好ましくは20,000以下である。重合平均分子量(Mw)が2,000より小さいと、形成したパターンの剥離が生じる傾向があり、100,000より大きいと、現像性が悪化する可能性があり、これにより解像度の低下につながる傾向がある。
 (A)アクリル樹脂の酸価は特に制限されるものではないが、好ましくは20以上、より好ましくは30以上であり、好ましくは200以下、より好ましくは150以下である。酸価が20より小さいと、現像性が悪化する可能性があり、これにより解像度の低下につながる傾向があり、200より大きいと、形成したパターンの剥離が生じる傾向がある。
((B)シランカップリング剤)
 本発明の感光性組成物は、(B)シランカップリング剤として、下記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物と、下記一般式(2)で表されるケイ素化合物との反応物であるシラン化合物を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式中、R1~R3は、同一または異なっていてもよく、全部または少なくとも1つは炭素数1~5のアルコキシ基であり、他は炭素数1~5のアルキル基である。Aは、置換または非置換の炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価または3価の連結基を含んでいてもよい。qは、1~3の整数である。rは、1~3の整数である。)
 炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、1-プロポキシ基、2-プロポキシ基、1-ブトキシ基、2-メチルプロポキシ基、2-ブトキシ基、1,1-ジメチルエトキシ基、1-ペントキシ基、3-メチルブトキシ基、2,2-ジメチルプロポキシ基、1,1-ジメチルプロポキシ基などが好ましく用いられ、メトキシ基またはエトキシ基がより好ましい。
 炭素数1~5のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、1-ブチル基、2-メチルプロピル基、2-ブチル基、1,1-ジメチルエチル基、1-ペンチル基、3-メチルブチル基、2,2-ジメチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基などが好ましく用いられ、メチル基またはエチル基がより好ましい。
 Aは、置換または非置換の炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基である。直鎖または分岐鎖のアルキレン基の炭素数は、好ましくは2~12、さらに好ましくは2~6である。炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基の置換基としては、炭素数1~5のアルキル基が結合したエステル基などが挙げられる。Aは、2価または3価の連結基を少なくとも1個含んでいてもよい。2価または3価の連結基としては、下記式[A1]に示すものが挙げられる。置換または非置換の炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基が3価の連結基を含むことで、(1)式中で、q、rが1より大きい整数である化合物が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
[R7、R8は、同一または異なっていてもよい、水素原子、炭素数1~5のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-CH=、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(R9、R10は、炭素数1~5のアルキル基、m3は、1~5の整数)、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
(m4は、1~5の整数)、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(R11は、炭素数1~5のアルキル基)、または、置換基を有していてもよい炭素数3~6のシクロアルカンで表される、1価または2価の基である。R7またはR8のいずれか一方が2価の基である場合、他方は、水素原子または1価の基である。]、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
結合手を少なくとも2ヶ所有する、置換または非置換の炭素数3~6のシクロアルカン、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 上記[A1]において、炭素数1~5のアルキル基は、上記一般式(1)で例示したものと同様である。また、炭素数6~12のアリール基としては、フェニル基、ベンジル基、トリル基などが挙げられる。炭素数3~6のシクロアルカンとしては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンが挙げられる。
 イソシアネート基またはケイ素原子は、Aに結合している。Aが、3価の連結基[A1]を1以上含むことにより、分子内にイソシアネート基を複数個有する化合物や分子内にケイ素原子を複数個含む化合物とすることができる。また、3価の連結基が含まれる場合であっても、その一つの結合基の末端に、メチル基、シアノ基などの反応に関与しない基が結合することで、2価の連結基となる場合もある。
 qは、1~3の整数であり、好ましくは1である。rは、1~3の整数であり、好ましくは1である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
(式中、R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基または炭素数1~5のアルキル基である。Bは、置換または非置換の炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価の連結基を含んでいてもよい。pは、0または1の整数である。Xは、O、NH、NH-CO-NH、Sである。sは、1~3の整数である。tは、1~3の整数である。ただし、p=0の場合は、s=1、t=1である。)
 R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基または炭素数1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルコキシ基または炭素数1~5のアルキル基は、上記R1~R3で例示したものと同様のものが例示できる。
 Bは、置換または非置換の炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基である。直鎖または分岐鎖のアルキレン基の炭素数は、好ましくは2~10、さらに好ましくは2~6である。Bは、2価の連結基を少なくとも1個含んでいてもよい。2価の連結基として、下記式[B1]に示すものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 Xは、O、NH、NH-CO-NH、Sである。Xは、O、NHまたはNH-CO-NHであることが好ましい。
 X基またはケイ素原子は、Bに結合しているか、X基とケイ素原子とが直接結合している。分子内にX基を複数個有するものは、2個目以上のX基は、上記[B1]に結合している、あるいは置換基[B1]自体がNH-CO-NH基である。また、分子内にケイ素原子を複数個有するものは、2個目以上のケイ素原子は、上記[B1]に結合しているか、直鎖または分岐鎖のアルキレン基の置換基である。
 pは、0または1の整数である。sは、1~3の整数であり、好ましくは1である。tは、1~3の整数であり、好ましくは1である。
 上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(2)で表される化合物との反応は、上記一般式(1)で表される化合物のイソシアネート基に対する上記一般式(2)で表される化合物のX基の求核付加反応である。本発明では、反応物は、イソシアネート基が全てX基でブロックされていればよい。すなわち、複数個のイソシアネート基を有するケイ素化合物と複数個のX基を有するケイ素化合物との反応物であってもよい。
 この反応は、無触媒で行うことができる。溶媒は、使用しても、使用しなくてもよく、特に限定されない。溶媒を使用する場合は、例えば、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルホルムアミド等のアミド類、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル等のエステル類、N-メチルピロリドン等を使用することができる。
 一般式(1)で表される化合物と、一般式(2)で表される化合物との使用割合は、一般式(1)の化合物のイソシアネート基が一般式(2)で表される化合物のXと完全に反応できれば、特に制限はない。イソシアネート1モルに対して、Xの使用量が多くても、少なくてもよい。イソシアネート1モルに対して、Xの使用量が多い場合は、式(4)または(5)で表される化合物が得られる。イソシアネート1モルに対して、Xの使用量が少ない場合は、一般式(4)または(5)で表されるケイ素化合物中の活性水素が反応系に残存しているため、さらにこれがイソシアネート基と反応して、イソシアネート基が消滅した構造の化合物が得られる。
 一般式(1)で表される化合物と、一般式(2)で表される化合物との使用割合は、イソシアネートがケイ素化合物のXと完全に反応するのであれば、特に制限はない。例えば、イソシアネート1モルに対して、Xが1.00~6.00モル、好ましくは1.00~1.50モル、より好ましくは1.00~1.20モルである。イソシアネート1モルに対して、Xが1.00モル未満であれば、イソシアネートとXとの反応を完全に行うことができないので好ましくない。イソシアネート1モルに対して、Xが6.00モルより多いと、未反応の一般式(2)で表されるケイ素化合物が残存するので好ましくない。
 反応温度は、30~90℃、好ましくは40~80℃、より好ましくは50~70℃である。反応時間は、通常1分~2日間、特に30分~3時間である。
 なお、反応の完了は、赤外分光法(infrared spectroscopy、以下「IR」という)などを用いて、イソシアネートピーク(2200~2300cm-1)の消滅を確認して行う。
 上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(2)で表される化合物との反応物であるシラン化合物は、例えば下記式(4)または(5)で表される化合物であると好ましい。
 下記一般式(4)で表されるシラン化合物は、上記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物において、イソシアネートをr個(r=1~3の整数)有し、上記一般式(2)で表されるケイ素化合物においてXを1個有する、すなわちt=1の場合の反応物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式中、R1~R3、R4~R6、A、B、X、p、q、r、sは、上記一般式(1)、(2)で示したものと、同じである。
 上記一般式(4)で表されるシラン化合物は、以下の反応式により得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 下記一般式(5)で表されるシラン化合物は、上記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物において、イソシアネートを1個(r=1)有し、上記一般式(2)で表されるケイ素化合物においてXをt個(t=1~3の整数)有する場合の反応物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 式中、R1~R3、R4~R6、A、B、X、p、q、s、tは、上記一般式(1)、(2)で示したものと、同じである。
 上記一般式(5)で表されるシラン化合物は、以下の反応式により得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 上記シラン化合物が、下記式(6)~(10)のいずれかの式で表されるシラン化合物であるとさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 式中、R1~R3は、上記化学式(1)で示したものと同様である。R4~R6は、同一または異なっていてもよく、1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルキル基は、上記と同様である。mは、2~18の整数であり、好ましくは2~8、特に好ましくは2~4の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 式中、R1~R3、R4~R6は、上記化学式(1)、(2)で示したものと同様である。mは、上記と同様である。nは、2~15の整数であり、好ましくは2~8、特に好ましくは2~4の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 式中、R1~R3、R4~R6、m、nは、上記一般式(7)と同様である。
 本発明の感光性組成物における(B)シランカップリング剤としては、上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(2)で表される化合物との反応物であるシラン化合物、好ましくは上記式(4)または(5)のシラン化合物、より好ましくは上記式(6)~(10)のシラン化合物を単独または2種以上組み合わせて使用することができ、さらに、それらシラン化合物に下記一般式(3)で表されるシラン化合物を少なくとも1種併用して(B)成分とすることが、さらなる密着性の改善効果、とりわけ低温処理での各種基板への密着性改善効果が効果的に得られることから好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
[式中、R12~R14は、同一または異なってもよく、ヒドロキシまたは炭素数1~5のアルコキシ基であり、R15は、無水カルボン酸基、-CHR16(CH2uCOOHまたは-CH(COOH)(CH2u16(式中R16は、カルボン酸基またはカルボン酸エステル基であり、uは0~3の整数である)であり、Dは、置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、または置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖の少なくとも1つの二重結合を有するアルキレン基である。]
 上記式(3)において、R12~R14は、同一または異なっていてもよく、ヒドロキシまたは炭素数1~5のアルコキシ基である。
 上記式(3)において、炭素数1~5のアルコキシ基は、上記式(1)で示したものと同じであり、メトキシ基またはエトキシ基が好ましい。
 上記式(3)において、R15は、無水カルボン酸基、-CHR16(CH2uCOOHまたは-CH(COOH)(CH2u16(式中R16は、カルボン酸基またはカルボン酸エステル基であり、uは0~3、好ましくは0または1の整数である)であり、無水カルボン酸基が好ましい。
 上記式(3)における無水カルボン酸基を構成する無水カルボン酸としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸などが挙げられ、無水コハク酸が好ましい。
 R16のカルボン酸エステル基としては、特に限定されるものではないが、直鎖または分岐鎖の炭素数1~5のアルコールとのエステル基や、ポリエチレン鎖、ポリプロピレン鎖を有するエステル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基などの反応基を有するものでもよい。
 上記式(3)において、Dは、置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、または置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖の少なくとも1つの二重結合を有するアルキレン基であり、アルキレン鎖の炭素数は、好ましくは2~5であり、2または3がより好ましい。例示としては、-(CH22-7-、-CH2-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH=CH-(CH23-7-などが挙げられる。これらの置換基としては、メチル基、エチル基、カルボキシル基などが挙げられる。
 一般式(3)の具体例としては、トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸、トリエトキシシリルプロピル無水コハク酸、トリメトキシシリルブチル無水コハク酸、トリエトキシシリルブチル無水コハク酸、3-[6-(トリメトキシシリル)-2-ヘキセン-1-イル]無水コハク酸などのトリメトキシシリルヘキシニル無水コハク酸、2-メチル-3-(トリエトキシシリル)プロピル無水コハク酸、3-[10-(トリメトキシシリル)-2-デセン-1-イル]無水コハク酸、テトラヒドロ-2,5-ジオキソ-α-[2-(トリエトキシシリル)エチル]-3-フラン酢酸、3-トリメトキシシリルプロピル無水グルタル酸、3-トリエトキシシリルプロピル無水グルタル酸、およびこれらの加水分解物などがあげられ、トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸が好ましい。
 一般式(3)の化合物が酸無水物基を有する場合、系内の水分等により開環し、カルボキシル基を生成する。以下に酸無水物基が無水コハク酸の場合のスキーム1を示すが、他の酸無水物基についても同様である。式中の、R17基は、加水分解により生成したカルボキシル基由来の水酸基、あるいは加水分解によって反応系内に生成したアルコール、たとえば炭素数1~5のアルコール、とのアルコリシスにより生成したアルコキシ基を示す。このように開環した生成物も一般式(3)の化合物に包含され、反応による混合物をそのまま本発明のシランカップリング剤として使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
(式中、R17は、ヒドロキシル基または炭素数1~5のアルコキシ基を示し、炭素数1~5のアルコキシ基は、上記式(1)で示したものと同じである。)
 本発明の感光性組成物において、(B)シランカップリング剤の含有量は特に限定されるものではないが、(A)アクリル樹脂100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、特に好ましくは8質量部以上であり、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。2質量部より少ないと、密着性の改善効果が十分に得られない傾向があり、50質量部より多いと、硬化性が低下する傾向があり、固まりにくくなる可能性がある。
((C)重合性化合物)
 本発明の感光性組成物は、重合性化合物として、エチレン性不飽和結合を少なくとも2つ有する多官能重合性化合物(モノマーまたはオリゴマー)を少なくとも1種含む。このエチレン性不飽和結合を少なくとも2つ有する多官能重合性化合物としては、ラジカル重合可能なものであれば特に制限はなく、例えば、分子内にエチレン性不飽和結合を2つ有する化合物、分子内にエチレン性不飽和結合を3つ以上有する化合物のいずれであってもよく、それらを複数組み合わせて使用することもできる。
 上記分子内にエチレン性不飽和結合を2つ有する化合物として、具体的には、ビスェノールA系ジ(メタ)アクリレート化合物、水添ビスフェノールA系ジ(メタ)アクリレート化合物、フルオレン骨格を有するジ(メタ)アクリレート、分子内にウレタン結合を有するジ(メタ)アクリレート化合物、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレートなどの分子内に脂環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
 分子内にエチレン性不飽和結合を2つ有する化合物である2,2-ビス(4-(メタクリロキシペンタエトキシ)フェニル)プロパンは、BPE-500(新中村化学工業(株)製、商品名)またはFA-321M(日立化成工業(株)製、商品名)として、2,2-ビス(4-(メタクリロキシペンタデカエトキシ)フェニル)プロパンは、BPE-1300(新中村化学工業(株)製、商品名)として、2,2-ビス(4-(メタクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパンは、ビスコート#700(大阪有機化学工業(株)製、商品名)として、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンは、A-BP(新中村化学工業(株)製、商品名)として、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートは、A-DCP(新中村化学工業(株)製、商品名)またはカヤラッドR-684(日本化薬(株)製、商品名)として、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートはDCP(新中村化学工業(株)製、商品名)として商業的に入手可能である。
 上記分子内にエチレン性不飽和結合を2つ有する化合物は、1種単独でまたは2種類以上を任意に組み合わせて使用される。
 前記分子内にエチレン性不飽和結合を3つ以上有する化合物としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(オキシエチレン基の繰り返し総数が1~5のもの)、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EOおよびPO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(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、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリス(2-アクリルオキシエチル)イソシアヌレートなどのトリアクリルシアヌレート等が挙げられる。これらは単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
 本発明の感光性組成物における(C)重合性化合物の含有量は特に制限されないが、(A)アクリル樹脂100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上、特に好ましくは30質量部以上であり、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下、特に好ましくは150質量部以下である。この含有量が10質量部以上であると、充分な感度および解像度が得られる傾向があり、300質量部以下であるとフィルムの形成性が良好になる傾向があり、また良好な膜形状が得られ易くなる傾向がある。
(光重合開始剤)
 光重合開始剤とは、各種の活性光線、例えば紫外線等により活性化され、重合を開始する化合物である。特に限定されるものではないが、例えば、以下のものを用いることができる。すなわち、2-メチル-4’-メチルチオ-2-モルホリノプロピオフェノン(イルガキュア907:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1(イルガキュア369:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)](イルガキュアOXE-01:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)(イルガキュアOXE-02:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)などを用いることができる。
 他の光重合開始剤としては、キノン類、例えば、2-エチルアントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、芳香族ケトン類、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、アクリジン化合物、例えば、9-フェニルアクリジン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、2,4-トリクロロメチル-(4”-メトキシフェニル)-6-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(4’-メトキシナフチル)-6-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(ピペロニル)-6-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(4’-メトキシスチリル)-6-トリアジン等のトリアジン類、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、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-べンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、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、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)]等がある。
 また、例えば、チオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン等のチオキサントン類と、三級アミン化合物、例えば、ジメチルアミノ安息香酸アルキルエステル化合物との組み合わせもある。また、オキシムエステル類、例えば、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-O-ベンゾイルオキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシムがある。
 これらの光重合開始剤は、2種以上を併用して用いることができる。特に、2-メチル-4’-メチルチオ-2-モルホリノプロピオフェノン(イルガキュア907:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1(イルガキュア369:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)](イルガキュアOXE-01:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)(イルガキュアOXE-02:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を単独または他の光重合開始剤と併用することが特に好ましい。
 本発明の感光性組成物中に含有される光重合開始剤の割合は、(A)アクリル樹脂100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下、特に好ましくは20質量部以下である。この含有量が2質量部未満であると十分な感度を得にくい傾向がある。また、この割合が40質量部を超えると、露光時にフォトマスクを通した光の回折によるかぶりが発生しやすくなる傾向があり、その結果として解像性が悪化する可能性がある。
(その他の添加物)
 本発明の感光性組成物は、各種の添加剤をさらに含むことができる。添加剤としては、染料、光発色剤、熱発色防止剤、可塑剤、水素供与体、発色剤、顔料、充填剤、消泡剤、難燃剤、密着性付与剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、イメージング剤、熱架橋剤などを挙げることができる。
(溶剤)
 本発明の感光性組成物は、必要に応じて溶剤を含むことができる。溶剤としては特に制限されず、通常用いられる溶剤から適宜選択することができる。具体的には例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のグリコールアセテート類、トルエン等の炭化水素類、N,N-ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル2-アセテート、メトキシプロピオン酸メチル等のエーテルアセテート類、シクロへキサンノンなどの環状ケトン類などを挙げることができる。
 これらの溶剤は、単独でまたは2種類以上を組み合わせた混合溶剤として使用される。溶剤の含有量は目的に応じて適宜選択されるが、例えば固形分として30~60質量%程度の溶液とすることができる。なお、固形分は感光性組成物の不揮発性成分の総量である。
 本発明の感光性組成物は、例えば支持フィルム、ITOや金属配線などの処理基材、金属板、ガラスなどの基材の表面に塗布し、硬化させることにより、硬化膜を形成させることができる。もちろん、フォトマスクなどを用いて、露光-現像によりパターン形成することも一般的な方法として可能である。
 支持フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリエステル等の耐熱性および耐溶剤性を有する重合体フィルムを用いることができる。金属板としては、例えば、銀、アルミニウム、モリブデン、銅、銅系合金、ニッケル、クロム、鉄、ステンレス等の鉄系合金などが挙げられる。
 本発明の感光性組成物は、上述したように、通常基材に塗布し、必要に応じてプリベークを行い乾燥させ、露光して硬化、場合によってはパターン形成し、必要に応じて現像し、ポストベークにより硬化を完成させ基材上により密着させた硬化膜を形成することができる。このような膜形成過程では、従来基材への密着に際し、ポストベークを通常200℃以上で行う必要があり、200℃未満では、例えば碁盤目剥離試験においては、基材からの剥離が観察されるなど、基材との密着性が十分でない結果となっていた。しかし、本発明の感光性組成物は、ポストベークを180℃以下、たとえば150℃以下でもおこなうことができ、120℃以上であれば、十分に基材との密着性が得られるものである。
 例えば、基材に耐熱性の低い重合体フィルムを使用する場合や、オンセルにて膜形成処理を行う場合には、180℃以下でポストベークを行うことが好ましく、150℃以下がより好ましい。
 形成される硬化膜の厚みは、その用途により異なるが、乾燥後の厚みで0.1μm~100μm程度であることが好ましい。硬化膜の支持体に対向する面とは反対側の面(表面)は保護フィルムで被覆されていてもよい。保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体フィルムなどが挙げられる。
 以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
合成例1:シラン化合物B-1の合成
 撹拌装置、還流冷却管、滴下ロート、温度計を備えた反応容器に、イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(KBM9007、信越化学工業(株)製)100質量部とN-メチルピロリドン(NMP)485質量部を入れた混合液に、ウレイドプロピルトリメトキシシラン(T1915、東京化成工業(株)製)108質量部を攪拌しながら滴下した。その後、混合液を65℃に上昇させて、この温度を保ちながら、2日間反応させた。反応の完了は、IRを用いて、イソシアネートピークの消滅を確認した。
 得られた溶液の固形分濃度は、30.0質量%であった。
 上記反応により、下記式で表される化合物B-1が得られた。図1は、合成例1の反応の完了を確認したIRのチャート図である。これにより、イソシアネート基が消滅したことを確認した。図2は、合成例1の反応物のNMRのチャート図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
合成例2:シラン化合物B-2の合成
 撹拌装置、還流冷却管、滴下ロート、温度計を備えた反応容器に、イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(KBM9007、信越化学工業(株)製)100質量部とN-メチルピロリドン(NMP)336質量部を入れた混合液に、トリメチルシラノール(LS-310、信越化学工業(株)製)44質量部を攪拌しながら滴下した。その後、混合液を65℃に上昇させて、この温度を保ちながら、2時間反応させた。反応の完了は、IRを用いて、イソシアネートピークの消滅を確認した。
 得られた溶液の固形分濃度は、30質量%であった。
 上記反応により、下記式で表される化合物B-2が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
合成例3:シラン化合物B-3の合成
 撹拌装置、還流冷却管、滴下ロート、温度計を備えた反応容器に、イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(KBM9007、信越化学工業(株)製)100質量部とN-メチルピロリドン(NMP)445質量部を入れた混合液に、ウレイドプロピルトリメトキシシラン(T1915、東京化学工業(株)製)91質量部を攪拌しながら滴下した。その後、混合液を65℃に上昇させて、この温度を保ちながら、2日間反応させた。反応の完了は、IRを用いて、イソシアネートピークの消滅を確認した。
 得られた溶液の固形分濃度は、30質量%であった。
 上記反応により、下記式で表される化合物B-3が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
合成例4:アクリル樹脂A-1の合成
 撹拌装置、還流冷却管、窒素吹き込み管、温度計を備えた反応容器に、メタクリル酸アダマンチル(ADMA)(アダマンテートM-104、出光興産(株)製)30質量部、グリシジルメタクリレート50質量部、メタクリル酸20質量部、シクロヘキサノン300質量部を仕込み、窒素を吹き込みながらに溶解させた。65℃まで加熱した後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)5質量部を加え、8時間65℃に保ち、重合させた。得られた共重合体(アクリル樹脂A-1)はゲルパーミュエーションクロマトグラフィーにて測定したところ、重量平均分子量がポリスチレン換算で12,000、その固形分酸価は82であった。
合成例5:アクリル樹脂A-2の合成
 グリシジルメタクリレートを3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(サイクロマーM-100、(株)ダイセル製)に変更した以外は、合成例4と同様にして共重合体(アクリル樹脂A-2)を得た。得られたアクリル樹脂A-2のゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによる重合平均分子量は、ポリスチレン換算で12,000、固形分酸価は80であった。
合成例6:アクリル樹脂A-3の合成
 ADMAをジシクロペンタニルメタクリレート(FA-513M、日立化成工業(株)製)に変更した以外は、合成例4と同様にして共重合体(アクリル樹脂A-3)を得た。得られたアクリル樹脂A-3のゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによる重合平均分子量は、ポリスチレン換算で10,000、固形分酸価は83であった。
合成例7:アクリル樹脂A-4の合成
 ADMAをFA-513Mに変更し、グリシジルメタクリレートを40質量部に変更し、2-ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部を追加した以外は、合成例4と同様にして共重合体(アクリル樹脂A-4)を得た。得られたアクリル樹脂A-4のゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによる重合平均分子量は、ポリスチレン換算で12,000、固形分酸価は81であった。
実施例1~9ならびに比較例1
 表1に記載した組成で、溶剤としてシクロヘキサノンを用い、アクリル樹脂、シランカップリング剤、重合性化合物、光重合開始剤、表面調整剤を混合し、感光性組成物を得た。
 使用した各成分の詳細はつぎのとおりである。
<(A)アクリル樹脂>
・A-1~A-4は、それぞれ合成例4~7にて得られたものである。
<(B)シランカップリング剤>
・B-1:合成例1で得られた化合物
・B-4:トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物(商品名:X-12967C、信越化学工業(株)製)
<(C)重合性化合物>
・DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:アロニクスM-402、東亜合成(株)製)
・V#700:ビスコート#700(大阪有機化学工業(株)製、商品名)
・V#802:ビスコート#802(大阪有機化学工業(株)製、商品名)
・A9300:A9300(新中村化学工業(株)製、商品名):エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート
<光重合開始剤>
・OXE-01:1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)](イルガキュアOXE-01:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)
<表面調整剤>
・FZ-2122(東レ・ダウコーニング社製、商品名):シリコーンオイル
・KF-351A(信越化学工業(株)製、商品名):変性シリコーンオイル
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
実施例10~18および比較例2
 実施例10~18および比較例2として、各基板上に実施例1~9および比較例1の感光性組成物をそれぞれスピンコートにより、仕上がり膜厚がおおよそ2μmとなるように塗布し、これをホットプレート上で90℃、120秒間プリベークした。この試験基板を紫外線で全面露光した。露光量は100mJ/cm2程度とした。つぎに、0.1質量%の水酸化カリウム水溶液の現像液を用い、60秒間現像した。さらに、ホットプレート上で150℃、30分間ポストベークを行い基板上に密着した硬化膜を得た。得られた硬化膜の硬度はいずれも鉛筆硬度がH~3Hで良好であった。
試験例1
 上記実施例10~18および比較例2で得られた硬化膜が密着した基板を試験基板として、透明性、基板密着性および高温高湿密着性を測定した。透明性、基板密着性および高温高湿密着性は、以下の条件で測定した。
(a)透明性の評価
 得られた被膜の380~780nmの透過率を紫外線可視分光光度計(V-660、日本分光(株)製)を用いて測定した。透明性の評価は以下のように判定した。
 ○:透過率98%以上
 △:透過率95~97%
 ×:透過率94%以下
 結果を表2に示す。
(b)基板密着性の評価
 基板密着性の評価試験は、JIS K5600-5-6に準じて行なった。具体的には、得られた基板の塗膜表面に1mm間隔で碁盤目にカッターで切れ目を入れ、この面にセロハンテープを貼り、爪で強くこすって密着させた後、一気にセロハンテープを剥がし顕微鏡で密着性を観察した。密着性の評価は以下のように判定した。
 ◎:テープ剥がれ無し(密着率100%)。
 ○:ごく一部にテープ剥がれ有り(密着率90~99%)
 △:部分的にテープ剥がれ有り(密着率30~89%)。
 ×:大部分にテープ剥がれ有り(密着率0~29%)。
 結果を表2に示す。
(c)高温高湿密着性の評価(プレッシャー・クッカー(PCT)試験)
 得られた試験基板を硬化膜面が上を向くようにプレッシャー・クッカー試験機に入れ、2atm、120℃を30分間保持した。その後、前記(b)基板密着性の評価と同様に、JIS K5600-5-6に準じて基板密着性試験を行なった。
 ◎:テープ剥がれ無し(密着率100%)。
 ○:ごく一部にテープ剥がれ有り(密着率90~99%)
 △:部分的にテープ剥がれ有り(密着率30~89%)。
 ×:大部分にテープ剥がれ有り(密着率0~29%)。
 結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
 試験した実施例および比較例ではすべてにおいて透明性の高い硬化膜が得られ、基板に対する密着性も良好なものであった。一方、高温高湿処理後の密着性については、実施例では各種基材に対して十分な密着性が得られたが、比較例2ではガラス基板に対して非常に不良な結果となった。これにより、本発明の感光性組成物は、基材に対して膜形成処理が低温で行われる場合であっても、高温高湿処理後の種々の基材に対する十分な密着性が得られるが、シランカップリング剤として本願発明において必須のものを用いない場合、高温高湿処理後の基材に対する十分な密着性が得られないことがわかる。
試験例2
 実施例10~18および比較例2で得られた硬化膜が密着した基板を試験基板として、耐薬試験後の密着性を評価した。5.0%KOH水溶液(KOH)、30%有機アミン溶液(有機アミン)、ならびにリン酸および硝酸の混合液(酸液)を薬品溶液として使用し、この薬品溶液に試験基板をKOHについては45℃で3分間、有機アミンについては75℃で3分間、酸液については40℃で100秒間浸漬した後、処理後の基板を顕微鏡で観察して、膜剥がれなどを観察した。耐薬試験後の密着性の評価は以下のように判定した。
 ◎:剥がれ無し(密着率100%)。
 ○:ごく一部に剥がれ有り(密着率90~99%)
 △:部分的に剥がれ有り(密着率30~89%)。
 ×:大部分に剥がれ有り(密着率0~29%)。
 結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
 表3から、実施例10~18の本願発明の感光性組成物は、比較例2と比べて耐薬試験後の密着性が各種基板についていずれも良好であった。また、単独のシラン化合物を用いた実施例12よりも、シラン化合物を併用した実施例13では、有機アミン処理後のITOおよび酸液処理後のITOについて基板密着性がさらに改善された。
 これらの結果から、本願発明の感光性組成物は、耐薬試験後の密着性にも非常に優れていることがわかる。また、実施例12と比較して、実施例13では、(B)成分のシランカップリング剤として、一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物と、下記一般式(2)で表されるケイ素化合物との反応物であるシラン化合物に、一般式(3)で表されるシラン化合物を併用することにより、ITOへの基板密着性がより改善されることがわかる。

Claims (6)

  1. (A)アクリル樹脂、(B)シランカップリング剤、および(C)重合性化合物を含む感光性組成物であって、前記(B)シランカップリング剤が、下記一般式(1)で表されるイソシアネートを有するケイ素化合物と、下記一般式(2)で表されるケイ素化合物との反応物であるシラン化合物である感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R1~R3は、同一または異なっていてもよく、全部または少なくとも1つは炭素数1~5のアルコキシ基であり、他は炭素数1~5のアルキル基である。Aは、置換または非置換の炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価または3価の連結基を含んでいてもよい。qは、1~3の整数である。rは、1~3の整数である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基または炭素数1~5のアルキル基である。Bは、置換または非置換の炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価の連結基を含んでいてもよい。pは、0または1の整数である。Xは、O、NH、NH-CO-NH、Sである。sは、1~3の整数である。tは、1~3の整数である。ただし、p=0の場合は、s=1、t=1である。)
  2. 前記(A)アクリル樹脂が、脂環式単位、エポキシ単位および多官能単位を有する請求項1記載の感光性組成物。
  3. (B)シランカップリング剤が、さらに下記一般式(3)で表されるシラン化合物を含む請求項1または2のいずれか1項に記載の感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    [式中、R12~R14は、同一または異なってもよく、ヒドロキシまたは炭素数1~5のアルコキシ基であり、R15は、無水カルボン酸基、-CHR16(CH2uCOOHまたは-CH(COOH)(CH2u16(式中R16は、カルボン酸基またはカルボン酸エステル基であり、uは0~3の整数である)であり、Dは、置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖のアルキレン基、または置換または非置換の炭素数2~10の直鎖または分岐鎖の少なくとも1つの二重結合を有するアルキレン基である。]
  4. 前記一般式(1)で表される化合物と、前記一般式(2)で表される化合物との反応物であるシラン化合物が、下記式(4)または(5)で表される化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、R1~R3は、同一または異なっていてもよく、全部または少なくとも1つは炭素数1~5のアルコキシ基であり、他は炭素数1~5のアルキル基である。R4~R6は、同一または異なっていてもよく、炭素数1~5のアルコキシ基または炭素数1~5のアルキル基である。Aは、置換または非置換の炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価または3価の連結基を含んでいてもよい。Bは、置換または非置換の炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、2価の連結基を含んでいてもよい。Xは、O、NH、NH-CO-NHまたはSである。pは、0または1の整数である。qは、1~3の整数である。rは、1~3の整数である。sは、1~3の整数である。tは、1~3の整数である。)
  5. 前記Aで表される、連結基を有する炭素数2~18の直鎖または分岐鎖のアルキレン基において、2価または3価の連結基は、下記式[A1]からなる群より選択される少なくとも1個であり、
    前記Bで表される、連結基を有する炭素数2~15の直鎖または分岐鎖のアルキレン基において、2価の連結基は、下記式[B1]からなる群より選択される少なくとも1個である請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    [R7、R8は、同一または異なっていてもよい、水素原子、炭素数1~5のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、-CH=、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (R9、R10は、炭素数1~5のアルキル基、m3は、1~5の整数)、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (m4は、1~5の整数)、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (R11は、炭素数1~5のアルキル基)、または、置換基を有していてもよい炭素数3~6のシクロアルカンで表される、1価または2価の基である。R7またはR8のいずれか一方が2価の基である場合、他方は、水素原子または1価の基である。]、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    結合手を少なくとも2ヶ所有する、置換または非置換の炭素数3~6のシクロアルカン、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
  6. 請求項1~5のいずれか1項に記載の感光性組成物を硬化させてなる硬化膜。
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