WO2016204148A1 - 感光性組成物、カラーフィルタ用感光性組成物、およびカラーフィルタ - Google Patents
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- G03F7/033—Non-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
Definitions
- the present invention relates to a photosensitive composition capable of obtaining a film or fine pattern excellent in chemical resistance.
- the photosensitive composition of the present invention is a color liquid crystal display device, a color organic EL display device, a color filter used for a solid-state imaging device, a black matrix, a color filter protective film, a photo spacer, a protrusion for liquid crystal alignment, a microlens, a touch panel. It can be used in a wide range of applications including adhesives for electronic materials, adhesive sheets, and the like in the vicinity of insulating films and flexible printed wiring boards.
- liquid crystal display elements for organic EL display devices (particularly WRGB system combining white light-emitting organic EL and color filters), liquid crystal display elements, integrated circuit elements, solid-state imaging elements, etc., color filters, black matrices, color filter protective films, photo spacers, A projection for liquid crystal alignment, or a film such as a microlens or an insulating film for a touch panel, or a fine pattern is provided. While these films or fine patterns are required to have optical properties such as transparency, chemical resistance and the like are required when performing subsequent processes such as formation and assembly of other members. Therefore, it is known that a film or a fine pattern having excellent chemical resistance is formed by adding a thermal crosslinking agent to the photosensitive composition in advance and performing photocuring and thermosetting. (For example, Patent Documents 1 and 2)
- the epoxy resin, blocked isocyanate, and melamine resin described in 2 have the following problems.
- the photosensitive composition can be thermoset at 180 ° C. or higher to impart chemical resistance.
- the blocking agent remains in the cured product, adversely affecting the insulation, and degassing may occur. It may occur and cause a dark spot in the organic EL element.
- the blocking agent may be scattered in the air during heat curing, which may adversely affect the operator or the environment, and may cause a decrease in optical characteristics.
- many blocked isocyanates have poor compatibility with acrylic photosensitive compositions, and whitening may occur.
- melamine resin can also be given chemical resistance even at low temperature curing of 150 ° C or lower, but formaldehyde is generated during and after heat curing. ⁇ There are concerns about adverse environmental impacts. In addition, many melamines that can be cured at low temperature are highly polar, have poor compatibility with acrylic photosensitive compositions, and may cause whitening.
- a diene structure and a dienophile structure can be cured at a low temperature of 150 ° C. or less to provide chemical resistance and as a cross-linking system having good compatibility with an acrylic photosensitive composition without degassing.
- the use of the Diels-Alder reaction is disclosed (for example, Patent Document 3).
- Patent Document 3 discloses a method of forming a pattern using a heat stamp or a photothermal conversion material that absorbs infrared rays.
- Patent Document 3 discloses a method of forming a pattern using a heat stamp or a photothermal conversion material that absorbs infrared rays.
- the present invention has been made in view of the above-described present situation, and an object thereof is to provide a photosensitive composition that can impart chemical resistance even at a low curing temperature and has no problem of degassing or compatibility.
- one embodiment of the present invention is a color filter photosensitizer containing a compound (A) containing a furyl group, a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, a photopolymerization initiator (C), and a colorant. Relates to the composition.
- one embodiment of the present invention relates to the above-described photosensitive composition for a color filter, which is alkali-soluble.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the compound (A) containing a furyl group contains a carboxyl group.
- the compound (A) containing a furyl group includes a monomer (a-1) containing a furyl group and a monomer (a-2) containing a carboxyl group.
- the present invention relates to the above-described photosensitive composition for a color filter, which is a polymer (A-1) obtained by radical polymerization of a monomer (a).
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the furyl group-containing monomer (a-1) contains furfuryl methacrylate.
- Another embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the monomer (a-2) containing a carboxyl group contains a compound represented by the following general formula [6].
- General formula [6] [Wherein R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 12 and R 13 represent a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms and a divalent alicyclic carbon group. It is a hydrogen group or a divalent aromatic hydrocarbon group, and R 12 and R 13 may be the same or different. ]
- One embodiment of the present invention also relates to the above-described photosensitive composition for a color filter, wherein the monomer (a) further contains methyl methacrylate and / or a compound represented by the following general formula [7].
- General formula [7] [Wherein R 14 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 15 represents a hydrogen atom, a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic group.
- a hydrocarbon group, and R 16 represents a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group, divalent alicyclic hydrocarbon group, or divalent aromatic hydrocarbon having 1 to 8 carbon atoms. It is a group.
- Another embodiment of the present invention relates to the above color filter photosensitive composition, wherein the polymer (A-1) has a weight average molecular weight of 2,000 to 70,000.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the photopolymerizable functional group includes a (meth) acryloyl group and / or a maleimide group.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the photopolymerizable functional group contains an acryloyl group.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition for a color filter, wherein the compound (B) containing a photopolymerizable functional group contains a trifunctional or lower monomer or oligomer.
- one embodiment of the present invention relates to the above color filter photosensitive composition, wherein the content of the colorant is 10% by mass or more of the total nonvolatile content of the color filter photosensitive composition.
- R 1 represents an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, carbon Represents an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms or an alkaryl group having 7 to 30 carbon atoms
- X represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxylene group having 1 to 20 carbon atoms
- R 2 , R 3 and R 4 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms Group, an aralky
- mode of this invention contains the compound (A) containing a furyl group, the compound (B) containing a photopolymerizable functional group, and a photoinitiator (C),
- a compound (A) containing a furyl group radically polymerizes a monomer (a) containing a monomer (a-1) containing a furyl group and a monomer (a-2) containing a carboxyl group.
- a polymer (A-1) The monomer (a-2) containing a carboxyl group relates to a photosensitive composition containing a compound represented by the following general formula [6].
- R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 12 and R 13 represent a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms and a divalent alicyclic carbon group. It is a hydrogen group or a divalent aromatic hydrocarbon group, and R 12 and R 13 may be the same or different.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition, wherein the photopolymerizable functional group includes a (meth) acryloyl group and / or a maleimide group.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition, wherein the photopolymerizable functional group includes an acryloyl group.
- one embodiment of the present invention relates to the photosensitive composition according to any one of the above, further containing a colorant.
- Another embodiment of the present invention includes a compound (A) containing a furyl group, a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, a photopolymerization initiator (C), and a colorant.
- the photopolymerizable functional group relates to a photosensitive composition containing an acryloyl group.
- one embodiment of the present invention relates to the above photosensitive composition, wherein the content of the colorant is 10% by mass or more of the total nonvolatile content of the photosensitive composition.
- one embodiment of the present invention relates to a color filter including a filter segment or a black matrix formed from the above photosensitive composition for a color filter or the above photosensitive composition on a transparent substrate.
- one embodiment of the present invention relates to a color filter including a filter segment or a black matrix formed from the above photosensitive composition for a color filter or the above photosensitive composition on a flexible transparent substrate.
- one embodiment of the present invention relates to the above color filter for an organic EL display device.
- (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate
- (meth) acrylic acid means acrylic acid and / or methacrylic acid.
- the photosensitive composition of this embodiment contains the compound (A) containing a furyl group, the compound (B) containing a photopolymerizable functional group, and a photopolymerization initiator (C) as essential components.
- the photosensitive composition of the present embodiment only needs to satisfy the above-described configuration, and is not limited to the action or the curing process. Can be raised. The effect is presumed as follows.
- the reaction in photocuring is radical polymerization by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, and it is widely known that the reaction rate of the photopolymerizable functional group in the compound (B) does not reach 100% at this stage. ing. This is one of the causes that the chemical resistance of the cured product is not sufficient.
- the unreacted photopolymerizable functional group in the compound (B), the unreacted photopolymerization initiator (C), and the furyl group in the compound (A) undergo thermal radical addition reaction.
- the Dienophile structure in the unreacted photopolymerizable functional group in the compound (B) and the diene structure in the furyl group in the compound (A) undergo Diels-Alder reaction.
- the chemical resistance of the cured product can be improved by the thermal radical addition reaction and / or the Diels-Alder reaction.
- the radical polymerization reaction occurs when radicals are generated from the photopolymerization initiator (C) by ultraviolet rays and the photopolymerizable functional groups in the compound (B) undergo radical polymerization.
- the photopolymerizable functional group include acryloyl group, methacryloyl group, maleimide group, styryl group, maleic anhydride residue, vinyl ether group, allyl ether group, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. (Meth) acryloyl group is preferable.
- the thermal radical addition reaction is a reaction in which the photopolymerization initiator (C) is cleaved by heat to generate radicals, radical polymerization of the photopolymerizable functional group occurs, and radicals at the polymerization growth terminal are added to the furyl group. It is guessed.
- Such a reaction is described in, for example, Non-Patent Document 1 (N. Davidenko et al., “Activity of the Furyring Ring in the Free radical Polymerization of Acely Monomers, Journey of the Principal Polymers, J. -2766 (1996)) also describes the mechanism.
- the present inventors have cross-linked by thermal radical addition reaction between a photopolymerizable functional group and a compound containing a furyl group (A) even in thermal curing of the photosensitive composition, in particular, low temperature curing such as 80 to 150 ° C. It has been found that the density is improved and the chemical resistance is improved.
- the Diels-Alder reaction does not have a problem of degassing because there is no leaving group accompanying the reaction.
- the reaction does not occur by photoexcitation but proceeds only by heat.
- a Lewis acid which will be described later, may be added as a catalyst.
- the reaction temperature of the Diels-Alder reaction is determined by the combination of the diene structure and the dienophile structure.
- a low temperature thermosetting temperature for example, 80 to 150 can be obtained by using a furyl group as the diene structure. It can be cured at 0 ° C.
- thermosetting can be improved more by using maleimide among photopolymerizable functional groups as a dienophile structure.
- the photopolymerizable functional group in the compound (B) includes a (meth) acryloyl group that is easily radical-polymerized by photocuring, an acryloyl group that easily undergoes radical addition reaction with a furyl group by thermosetting, a furyl group, and Diels.
- a maleimide group that easily undergoes Alder reaction is preferable because of good reactivity during photocuring and / or heat curing.
- the use of the photosensitive composition of the present embodiment is not particularly limited, but by imparting developability, it can be used as a negative photoresist and a fine pattern can be produced by photolithography.
- the photosensitive composition is partially photocured by pattern exposure using a photomask, the uncured portion is dissolved and developed with an organic solvent, and the remaining photocured portion is heated. And heat curing.
- An organic solvent or an alkaline aqueous solution can be used in the development process of photolithography.
- the photosensitive composition of the present embodiment When the photosensitive composition of the present embodiment is used as a negative photoresist, it is possible to achieve both pattern resolution and chemical resistance regardless of whether the development is alkali development or solvent development.
- photocuring can be performed by increasing the concentration of a photopolymerizable functional group or a photopolymerization initiator or increasing the exposure amount in order to increase chemical resistance. It is necessary to increase the crosslinking density.
- a photopolymerization reaction diffuses out of the opening of the mask and occurs in a range larger than the mask size, resulting in a pattern larger than the mask size after development. The tendency to be strengthened.
- unreacted photopolymerizable functional groups in the photocuring process are not resistant to chemicals in heat curing because heat polymerization does not proceed sufficiently at temperatures as low as 80 to 150 ° C in the heat curing process following exposure and development. Improvement effect is difficult to obtain. Therefore, in order to improve the chemical resistance, it is necessary to rely on a design that promotes the photopolymerization reaction, and there is a trade-off between the resolution of the pattern and the chemical resistance.
- the color filter photosensitive composition is required to have excellent developability, but on the other hand, since it contains a colorant, it is difficult for photocuring to proceed, and particularly excellent chemical resistance is obtained under conditions of low-temperature curing. It is difficult. For this reason, it is very difficult to achieve both developability and chemical resistance.
- the photosensitive composition of the present embodiment containing the compound (A) containing a furyl group when used, the concentration of the photopolymerizable functional group and the photopolymerization initiator is not increased, and the exposure amount of the pattern exposure part is during development.
- the concentration of the photopolymerizable functional group and the photopolymerization initiator is not increased, and the exposure amount of the pattern exposure part is during development.
- the chemical resistance can be improved by performing a radical addition reaction and / or a Diels-Alder reaction, and the trade-off between pattern resolution and chemical resistance can be eliminated. Therefore, although the photosensitive composition of this embodiment can be applied to a wide range of uses, it can be suitably used for a photosensitive composition for color filters.
- the photopolymerization initiator (C) is preferably used in an amount of 0.01 to 60 parts by mass, and preferably 0.1 to 10 parts by mass in a total of 100 parts by mass of the solid content of the photosensitive composition. Is more preferable, and 0.5 to 5.0 parts by mass is even more preferable.
- the photosensitive composition is preferably alkali-soluble, and for this purpose, the compound (A) containing a furyl group and / or the compound (B) containing a photopolymerizable functional group may contain an alkali-soluble functional group. Then, the compound (D) containing an alkali-soluble functional group (except for the case of the compound (A) or the compound (B)) may be further added to the photosensitive composition.
- An alkali-soluble functional group is a functional group that is neutralized with an inorganic alkali aqueous solution such as sodium carbonate or sodium hydroxide, or an organic alkali such as dimethylbenzylamine or triethanolamine, and swells / dissolves in the aqueous solution.
- an inorganic alkali aqueous solution such as sodium carbonate or sodium hydroxide, or an organic alkali such as dimethylbenzylamine or triethanolamine, and swells / dissolves in the aqueous solution.
- organic alkali such as dimethylbenzylamine or triethanolamine
- the compound (A) containing a furyl group of the present embodiment is chemically resistant to the photosensitive composition by a thermal radical addition reaction or a Diels-Alder reaction in a thermosetting step with the photopolymerizable functional group in the photosensitive composition. It is presumed that there is an effect of imparting.
- the compound (A) containing a furyl group is not particularly limited in its structure as long as it contains a furyl group (a group obtained by removing one hydrogen atom from furan).
- JP1994-271558, JP1994-293830, JP1996-239421, JP1998-508655, JP2000-001529, JP2003-183348, JP2006-193628, JP Known compounds described in 2007-186684, JP-A 2010-265377, JP-A 2011-170069 and the like can be used, and they may be low-molecular or high-molecular.
- the low molecular weight compound include a monomer containing a furyl group, a compound obtained by reacting a polyfunctional isocyanate and an alcohol containing a furyl group, and the like.
- a polymer is more preferable, and specific examples include poly (meth) acrylate, polyurethane, polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyolefin, polystyrene, polysiloxane, polysiloxane having a furyl group.
- examples include ethers, copolymers containing maleic anhydride, epoxy resins, furan resins (condensation polymers of furfuryl alcohol and formaldehyde). These may be used alone, or a mixture may be used.
- the polymer may be linear, branched or star-shaped, and may be either thermoplastic or thermosetting.
- the photopolymerizable functional group may further be included in the compound (A) containing a furyl group.
- the compound (A) containing a furyl group is preferably used in an amount of 5 to 95 parts by mass, more preferably 100 parts by mass in total of the solid content of the photosensitive composition. Is 5 to 70 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass.
- the compound (A) containing a furyl group removes a coloring agent from a photosensitive composition.
- the total solid content of the components is preferably 5 to 95 parts by mass, more preferably 10 to 70 parts by mass, and still more preferably 15 to 40 parts by mass.
- the point that the furyl group can be easily introduced the point that the introduction amount of the furyl group is easy to control, the control of the developability of the photosensitive composition by controlling the molecular weight and the copolymer composition.
- the radical polymer (A-1) is more preferable from the viewpoints of being easy to handle and the transparency of the photosensitive composition being excellent.
- the radical polymer (A-1) containing a furyl group is a polymer obtained by radical polymerization of a monomer having a double bond capable of radical polymerization, and has a structure containing a furyl group.
- the manufacturing method is Method [1-1] Method for Polymerizing Monomer (a) Containing Monomer (a-1) Containing Furyl Group Method [1-2] Monomer (a-3) Containing Reactive Functional Group And a method in which a monomer (a) containing a polymer is polymerized and the resulting polymer (prepolymer) is reacted with a reactive compound (a-4) containing a furyl group.
- the method [1-1] is preferable in that the number of synthesis reaction processes can be reduced.
- the polymer (A-1) may be a homopolymer or a copolymer with other monomers, but the polymer Tg, the viscosity of the photosensitive composition, and the phase with other components. In order to adjust the solubility, it is preferable to copolymerize with a monomer other than (a-1) or (a-3).
- Examples of the monomer (a-1) containing a furyl group include monomers represented by the following general formulas [1] to [5], furfuryl vinyl ether, furfuryl allyl ether, and the like.
- the monomer of the general formula [1] it is preferable to use the monomer of the general formula [1], and the stability of the monomer itself. It is more preferable to use furfuryl methacrylate in view of the above points and obtaining good polymerizability.
- Examples of the reactive functional group in the monomer (a-3) containing a reactive functional group used in the method [1-2] include a carboxyl group, an epoxy group, an isocyanate group, and a carboxylic anhydride group.
- a radical containing a furyl group A polymer (A-1) can be obtained.
- Examples of the monomer (a-3) containing a reactive functional group include monomers containing a carboxyl group, an epoxy group, an isocyanate group, a carboxylic acid anhydride group, and the like.
- the monomer containing a carboxyl group the same monomer as the monomer (a-2) containing a carboxyl group described later can be used.
- the monomer containing a carboxylic anhydride group include maleic anhydride, itaconic anhydride, 4-[(2-methacryloyloxyethoxy) carbonyl] phthalic anhydride, and the like.
- Monomers containing epoxy groups include glycidyl (meth) acrylate, methyl glycidyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether, 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 3-methyl- 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 3-ethyl-3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 4-methyl-4,5-epoxypentyl (meth) acrylate, 5-methyl-5,6-epoxy Hexyl (meth) acrylate, ⁇ -ethyl acrylate glycidyl, allyl glycidyl ether, crotonyl glycidyl ale, (iso) crotonic acid glycidyl ether, (3,4-epoxycyclohexyl) methyl (meth) acrylate, N- (3,5 -Dimethyl
- Monomers containing isocyanate groups and blocks thereof include (meth) acryloyl isocyanate, 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethoxyethyl isocyanate, 1,1- (bis (meth) And acryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, m- (meth) acryloylphenyl isocyanate, ⁇ , ⁇ -dimethyl-4-isopropenylbenzyl isocyanate and the like.
- Examples of the reactive compound (a-4) containing a furyl group include furfuryl alcohol, furfurylamine, furfuryl mercaptan, furfural and the like.
- the monomer (a-3) containing a reactive functional group and the reactive compound (a-4) containing a furyl group one kind of compound may be used, or two or more kinds of compounds may be used in combination.
- the concentration of the furyl group in the polymer (A-1) is preferably 0.5 to 6.0 mmol, more preferably 1.0 to 4.0 mmol per 1 g of the polymer. If the concentration of the furyl group is 0.5 mmol or more, preferably 1.0 mmol or more, the photosensitive composition is excellent in chemical resistance, and if it is 6.0 mmol or less, preferably 4.0 mmol or less, the polymer (A-1) Excellent in stability over time.
- the radical polymer (A-1) containing a furyl group preferably contains an alkali-soluble functional group. Since the solubility in the photosensitive composition is increased, the transparency of the photosensitive composition is improved, and the chemical resistance is improved due to the reaction with the compound (B) containing a photopolymerizable functional group. It is also preferable from the point of becoming.
- the monomer (a) is polymerized in the above method [1-1] or [1-2], the monomer (a-1) containing a furyl group or the monomer containing a reactive functional group (a In addition to -3), an alkali-soluble functional group can be introduced into the polymer (A-1) by using a monomer containing an alkali-soluble functional group. That is, as a method for producing the radical polymer (A-1) containing an alkali-soluble functional group and containing a furyl group, the following method may be mentioned.
- Examples of the monomer containing an alkali-soluble functional group include a monomer (a-2) containing a carboxyl group, a monomer containing a phosphate group, and a monomer containing a sulfonic acid group.
- the monomer (a-2) containing is preferably used.
- Examples of the monomer (a-2) containing a carboxyl group include (meth) acrylic acid, acrylic acid dimer, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, ⁇ - (hydroxymethyl) (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl phthalate, 2- (meth) acryloyloxypropyl phthalate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2- (meth) acryloyloxypropyl hexahydrophthalate, ⁇ - Addition reaction of carboxyethyl (meth) acrylate, ethylene oxide-modified succinic acid (meth) acrylate, ⁇ -carboxypolycaprolactone (meth) acrylate, p-vinylbenzoic acid, and carboxylic acid anhydride with monomer containing hydroxyl group And the like.
- Examples of the carboxylic acid anhydride used for the monomer obtained by addition reaction of the carboxylic acid anhydride and the monomer containing a hydroxyl group include succinic acid anhydride, maleic acid anhydride, itaconic acid anhydride, and phthalic acid.
- Dicarboxylic anhydrides such as anhydride, glutaric anhydride, dodecenyl succinic anhydride, and chlorendic anhydride; 3-carboxymethylglutaric anhydride, 1,2,4-butanetricarboxylic acid-1,2-anhydride, cis-propene-1,2,3-tricarboxylic acid-1,2-anhydride, 1,3, Aliphatic tricarboxylic acid anhydrides such as 4-cyclopentanetricarboxylic acid anhydride; Benzenetricarboxylic anhydride (1,2,3-benzenetricarboxylic anhydride, trimellitic anhydride [1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride], trimellitic anhydride chloride [4-chloroformylphthalic acid Anhydride], naphthalene tricarboxylic acid anhydride (1,2,4-naphthalene tricarboxylic acid anhydride, 1,4,5-naphthalene
- a carboxylic acid anhydride containing two or more acid anhydride groups in one molecule such as tetracarboxylic dianhydride
- the carboxylic acid anhydride 1 Two or more monomers containing a hydroxyl group are added to a molecule, and two or more radical polymerizable functional groups are contained in one molecule. As a result, the copolymer may be gelled. Therefore, when using a carboxylic acid anhydride containing two or more acid anhydride groups in one molecule, preferably 3 mol% or less of the entire carboxylic acid anhydride. More preferably, it is 2 mol% or less, and it may be preferable not to use it.
- Examples of the monomer containing a hydroxyl group used as a monomer obtained by addition reaction of a carboxylic acid anhydride and a monomer containing a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2 (or 3) Hydroxyhydroxy (meth) acrylates such as 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2 (or 3 or 4) -hydroxybutyl (meth) acrylate and cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate, and ethyl- ⁇ -hydroxymethyl acrylate (Meth) acrylates having a hydroxyl group such as alkyl- ⁇ -hydroxyalkyl acrylate; N- (hydroxyalkyl) (meth) acrylamide, such as N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide, N- (2-hydroxypropyl) (meth) acrylamide, N- (2-hydroxybutyl) (meth) acrylamide (Meth) acrylamides having
- (meth) acrylates having a hydroxyl group (meth) acrylamides having a hydroxyl group, vinyl ethers having a hydroxyl group, and allyl ethers having a hydroxyl group.
- alkylene oxide to be added ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-, 1,4-, 2,3- or 1,3-butylene oxide and a combination of two or more of these are used. When two or more kinds of alkylene oxide are used in combination, the bonding form may be random and / or block.
- lactone to be added examples include ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -caprolactone substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a combination system of two or more of these. What added both alkylene oxide and lactone may be used.
- the polymer (A-1) When a structure obtained by addition reaction of a carboxylic acid anhydride and a monomer containing a hydroxyl group is introduced into the polymer (A-1), an addition reaction between the carboxylic acid anhydride and the monomer containing a hydroxyl group is performed.
- the monomer may be synthesized in advance and used as the monomer (a-2) containing a carboxyl group to be produced by the methods [2-1], [2-2], etc.
- a monomer containing a hydroxyl group and another monomer may be copolymerized in advance and then a carboxylic acid anhydride may be added. This method is preferable in that the reaction process of synthesis can be shortened.
- the monomer (a-2) containing a carboxyl group in particular, methacrylic acid and / or a monomer represented by the following general formula [6] is used in that the dissolution rate during alkali development can be increased.
- 2-Methacryloyloxyethyl succinic acid is more preferable from the viewpoint that the development speed can be increased by using a smaller amount.
- R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 12 and R 13 represent a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms and a divalent alicyclic group. It is a hydrocarbon group or a divalent aromatic hydrocarbon group, and R 12 and R 13 may be the same or different.
- linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon groups examples include alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, and octane; Alkenes such as ethylene, propylene, butylene, pentene, hexene, heptene, octene, etc .; Examples include groups obtained by removing two hydrogen atoms from a compound such as alkyne such as ethyne, propyne, butyne, pentyne, hexyne, peptin, octyne, and the like.
- alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, and octane
- Alkenes such as ethylene, propylene, butylene, pentene, hexene, he
- divalent alicyclic hydrocarbon group examples include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, methylcyclopentane, dimethylcyclopentane, trimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexene, norbornane, norbornene, bicyclo Examples thereof include groups obtained by removing two hydrogen atoms from a compound such as octane and bicyclooctene.
- divalent aromatic hydrocarbon group examples include groups obtained by removing two hydrogen atoms from a compound such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, dimethylbenzene, and the like. More preferably, R 12 and R 13 are each independently an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
- Examples of the monomer containing a phosphoric acid group include 2-phosphonooxyethyl (meth) acrylate, 2-phosphonooxypropyl (meth) acrylate, 3-phosphonooxypropyl (meth) acrylate, and 4-phosphonooxy.
- Examples of the monomer containing a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, 2-sulfo-1-propyl (meth) acrylate, 1-sulfo-2-propyl (meth) acrylate, 3- Sulfopropyl (meth) acrylate, 1-sulfo-2-butyl (meth) acrylate, 3-sulfo-2-butyl (meth) acrylate, 3-bromo-2-sulfo-2-propyl (meth) acrylate, 3-methoxy -1-sulfo-2-propyl (meth) acrylate, 4-((meth) acryloylamino) benzenesulfonic acid, N- (1,1-dimethyl-2-sulfoethyl) (meth) acrylamide, ((meth) acrylamide ) Methanesulfonic acid, 2-((meth)
- the alkali-soluble functional group is preferably a carboxyl group from the viewpoint that the photosensitive composition is stable.
- the carboxyl group is obtained by reacting a carboxylic anhydride group with a hydroxyl group or an amino group to form a half ester or half amide, for example, in the polymer (A-1) by the following method. Can be introduced.
- Method [2-3] A monomer (a) containing a furyl group-containing monomer (a-1) and a hydroxyl group-containing monomer or an amino group-containing monomer (a) are polymerized.
- Method of reacting carboxylic acid anhydride with the obtained prepolymer [2-4] A monomer containing a monomer containing a carboxylic acid anhydride group (a-3) containing a reactive functional group (a-3) Method of polymerizing a) and reacting the resulting prepolymer with a compound containing a hydroxyl group or a compound containing an amino group as a reactive compound containing a furyl group (a-4) [2-5] Including a furyl group Monomer (a-1) and monomer (a) containing a monomer containing a carboxylic anhydride group are polymerized, and the resulting prepolymer contains a compound containing water or a hydroxyl group or a compound containing an amino group Among these, the method [2-1] is It is preferable from the viewpoint that the synthesis process can be reduced and the side reaction can be reduced and the synthesis can be performed stably.
- the same ones as described above can be used.
- the monomer containing an amino group examples include N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, 1- (t-butylamino) ethyl (meth) acrylate, 2- ( t-butylamino) ethyl (meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, N- (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl) (meth)
- Examples include acrylamide.
- the acid value is preferably 10 to 200 mgKOH / g, more preferably 40 to 130 mgKOH / g.
- the acid value is 10 mgKOH / g or more, the developing speed when the photosensitive composition is subjected to alkali development is not too slow, and when the acid value is 200 mgKOH / g or less, the photosensitive composition tends to have a low viscosity. This is because coating becomes easy.
- the acid value in the present embodiment is the number of mg of potassium hydroxide necessary to neutralize the acid group contained in 1 g of the polymer (A-1) containing no solvent. The value calculated
- the radical polymer (A-1) containing a furyl group may contain a photopolymerizable functional group.
- a photopolymerizable functional group By including a photopolymerizable functional group, it may be possible to improve chemical resistance of the photosensitive composition or to adjust patternability in a direction in which the development speed is high and the pattern size is large.
- the photopolymerizable functional group is preferably a (meth) acryloyl group or a maleimide group, but when it is included in the polymer (A-1), a (meth) acryloyl group is more preferable from the viewpoint of stability.
- a reactive functional group such as a carboxyl group, an epoxy group, an isocyanate group, a carboxylic acid anhydride group, or a hydroxyl group is added.
- a monomer (a-) containing a reactive functional group capable of reacting with the reactive functional group is introduced into the prepolymer by copolymerizing the monomer (a-3) containing the reactive functional group. By further reacting 3), a photopolymerizable functional group can be introduced into the polymer (A-1).
- the radically polymerizable double bond in the monomer (a-3) containing a reactive functional group capable of reacting with the reactive functional group is incorporated into the polymer (A-1) without being reacted.
- this double bond has a function as a photopolymerizable functional group. That is, as a method for producing the radical polymer (A-1) containing a photopolymerizable functional group and containing a furyl group, the following method may be mentioned.
- Method [3-1] A monomer (a) containing a monomer (a-1) containing a furyl group and a monomer (a-3) containing a reactive functional group is polymerized, and the resulting pre-polymer is obtained.
- the photopolymerizable property in the polymer (A-1) is obtained. Both functional groups and alkali-soluble functional groups can be introduced.
- the polymer (A-1) is further reacted with a carboxylic acid anhydride. Both photopolymerizable functional groups and alkali-soluble functional groups can be introduced therein.
- a monomer (a) containing a furyl group-containing monomer (a-1) and a carboxyl group-containing monomer (a) are polymerized, and the resulting pre-polymer is obtained.
- Method for reacting a monomer containing an epoxy group with a part of a carboxyl group of a polymer A monomer (a) containing a monomer containing a furyl group (a-1) and a monomer containing an epoxy group Method of polymerizing and reacting a monomer containing a carboxyl group with the epoxy group of the resulting prepolymer, and reacting a carboxylic acid anhydride with the generated hydroxyl group Monomer containing a furyl group (a- 1) A monomer (a) containing a carboxyl group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer (a) is polymerized, and a part or all of the hydroxyl groups of the resulting prepolymer contain an isocyanate group.
- a monomer (a-1) containing a furyl group and a monomer containing a monomer containing a carboxylic anhydride group ( ) was polymerized, the prepolymer obtained, a method of reacting a monomer containing a monomer or an amino group containing hydroxyl groups of the monomer containing a reactive functional group (a-3)
- Examples of the monomer (a-3) containing a reactive functional group include the above-mentioned monomers containing a hydroxyl group, monomers containing an amino group, monomers containing an isocyanate group, and acid anhydride groups.
- a monomer containing an epoxy group a monomer containing a carboxyl group (a-2), and the like.
- the functional group to be reacted is preferably a combination of a hydroxyl group or amino group and an isocyanate, or a combination of an epoxy group and a carboxyl group.
- the photosensitive composition of the present embodiment contains the compound (B) containing a photopolymerizable functional group as an essential component
- the polymer (A-1) may contain no photopolymerizable functional group.
- the functional group equivalent also referred to as a double bond equivalent
- the double bond equivalent is 200 g / mol or more, the temporal stability of the polymer (A-1) tends to be good, and when the double bond equivalent is 5000 g / mol or less, the photosensitivity of the photosensitive composition is good. It is because it becomes easy to become.
- the functional group equivalent in this embodiment is the mass per 1 mol of the functional group of the polymer (A-1) not containing a solvent (unit: g / mol).
- Examples of other monomers that can be used as the monomer (a) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl ( (Meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2,2,4-trimethylcyclohexyl (meth) acrylate, 4-t-butyl Cyclohexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxye (
- Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, ethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, and ethoxypolypropylene glycol (meth) acrylate
- a monomer comprising: (Meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide, isobutyl (meth) acrylamide, t-butyl Unsubstituted or N-substituted (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide, t-octyl (meth) acrylamide, 2-hydroxye
- the monomer (a) a monomer represented by the following general formula [7] is used in that the dissolution rate during alkali development can be increased and the chemical resistance of the photosensitive composition can be increased. From the viewpoint of stability during polymerization of the polymer (A-1), it is more preferable to use those in which R 14 is a methyl group.
- the amount of the monomer represented by the general formula [7] is such that the ratio of the structure derived from the monomer in 100 parts by mass of the solvent-free polymer (A-1) is 5 to 40 parts by mass. The amount is preferably 10 to 30 parts by mass.
- the amount is 5 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, the development speed when alkali-developing the photosensitive composition is increased, and the chemical resistance is excellent.
- the amount is 40 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, the photosensitive composition tends to have a low viscosity and coating becomes easy.
- R 14 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 15 represents a hydrogen atom, a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic group
- R 16 is a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group, divalent alicyclic hydrocarbon group, or divalent aromatic group having 1 to 8 carbon atoms. It is a hydrocarbon group.
- linear or branched aliphatic hydrocarbon groups examples include alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, and octane; Alkenes such as ethylene, propylene, butylene, pentene, hexene, heptene, octene, etc .; Examples include groups obtained by removing one hydrogen atom from a compound such as alkyne such as ethyne, propyne, butyne, pentyne, hexyne, peptin, octyne, and the like.
- alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, and octane
- Alkenes such as ethylene, propylene, butylene, pentene, hexene, heptene
- the alicyclic hydrocarbon group includes cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, methylcyclopentane, dimethylcyclopentane, trimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexene, norbornane, norbornene, bicyclooctane, and bicyclooctene.
- groups obtained by removing one hydrogen atom from a compound such as.
- aromatic hydrocarbon group examples include groups obtained by removing one hydrogen atom from a compound such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, dimethylbenzene and the like.
- the linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group, divalent alicyclic hydrocarbon group, or divalent aromatic hydrocarbon group is as described above in the description of the general formula [6]. The same can be mentioned.
- R 15 is more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 16 is more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
- hydroxyethyl (meth) acrylate Preferred are hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, alkoxyethyl (meth) acrylate, and more preferred are hydroxyethyl methacrylate and methoxyethyl methacrylate.
- methyl methacrylate from the point which hardens a coating film and can raise the chemical resistance of a photosensitive composition.
- the amount of methyl methacrylate used is preferably such that the proportion of the structure derived from methyl methacrylate in 100 parts by mass of the solvent-free polymer (A-1) is 5 to 40 parts by mass. Is more preferable.
- the amount is 5 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, the chemical resistance of the photosensitive composition is excellent.
- the amount is 40 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, the photosensitive composition tends to have a low viscosity and coating becomes easy.
- the mass average molecular weight (Mw) of the polymer (A-1) is preferably from 2000 to 70000, more preferably from 4000 to 50000.
- the weight average molecular weight is 2000 or more, the chemical resistance of the photosensitive composition is excellent.
- the weight average molecular weight is 70000 or less, the photosensitive composition tends to be low in viscosity and easy to apply, and alkali development is also possible. This is because the developing speed during the process does not become too slow.
- the weight average molecular weight in this embodiment is a value obtained by gel permeation chromatography (GPC) and converted to polystyrene. More specifically, the values obtained by the measurement methods described in Examples described later are shown.
- the radical polymer (A-1) containing a furyl group can be produced by the methods [1-1] to [3-5] described above.
- Polymerization step as a step common to these methods Step modification of polymerizing monomer (a-1) containing furyl group-containing monomer (a-1) or monomer (a-3) containing a reactive functional group
- Polymerization of the monomer (a-1) containing a furyl group (a-1) or the monomer (a-3) containing a reactive functional group (a-3) can be carried out by a known method. That is, it can be carried out by optionally mixing the monomer (a) with a polymerization initiator and heating.
- the polymerization temperature is 40 to 150 ° C, preferably 50 to 120 ° C.
- a polymerization initiator In the polymerization, 0.001 to 15 parts by mass of a polymerization initiator can be arbitrarily used with respect to 100 parts by mass of the monomer (a).
- a polymerization initiator an azo compound and an organic peroxide can be used.
- azo compounds examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane 1-carbonitrile), 2 , 2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2′-azobis (2-hydroxymethylpropionitrile), 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) Propane] and the like.
- organic peroxides examples include benzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate, cumene hydroperoxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-n-propyl peroxydicarbonate, di (2-ethoxyethyl) peroxy Dicarbonate, t-butylperoxy 2-ethylhexanoate, t-butylperoxyneodecanoate, t-butylperoxybivalate, (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, dipropionyl peroxide And diacetyl peroxide.
- These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
- a chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight. 0.001 to 15 parts by mass of a chain transfer agent can be arbitrarily used with respect to 100 parts by mass of the monomer (a).
- the chain transfer agent is not particularly limited as long as it is a compound capable of adjusting the molecular weight, and a known chain transfer agent can be used.
- octyl mercaptan n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-hexadecyl mercaptan, n-tetradecyl mercaptan, mercaptoethanol, 1-thioglycerol, thioglycolic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid Mercaptans such as thiomalic acid, octyl thioglycolate, octyl 3-mercaptopropionate, 2-mercaptoethanesulfonic acid, butylthioglycolate; dimethylxanthogen disulfide, diethylxanthogen disulfide, diisopropylxanthogen disulfide, tetramethylthiuram disulfide, Disulfides such as tetraethylthiuram disulfide and
- an organic solvent can be used as a polymerization solvent.
- the organic solvent for example, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, toluene, xylene, acetone, hexane, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethoxydiethylene glycol, 3-methoxy-1-butanol and the like are used. However, it is not limited to these.
- These polymerization solvents may be used as a mixture of two or more kinds, but are preferably used for final use.
- the step of reacting the monomer (a-3) containing a reactive functional group capable of reacting with a group, or a carboxylic acid anhydride comprises reacting the reactive functional group introduced into the prepolymer with the compound used for modification. It is preferable to select appropriate reaction conditions depending on the combination with the reactive functional group, and each example will be described.
- Suitable catalysts include, for example, amines such as triethylamine, tributylamine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, and salts thereof, tetrabutyl titanate, dibutyltin dilaurate, tin octylate. And metal salts and complexes.
- a base catalyst or an amine catalyst it is preferable to add a base catalyst or an amine catalyst and react at 0 to 100 ° C.
- a gas having a polymerization inhibiting effect is introduced into the reaction system during the reaction, or a polymerization inhibitor is added. May be. By introducing a gas having a polymerization inhibition effect into the reaction system or adding a polymerization inhibitor, gelation during the addition reaction can be prevented.
- Examples of the gas having an effect of inhibiting radical polymerization include a gas containing oxygen that does not enter the explosion range of the substance in the system, for example, air, a mixed gas of air and nitrogen, and the like.
- radical polymerization inhibitor known ones can be used and are not particularly limited.
- These polymerization inhibitors may be used alone or in combination of two or more.
- the amount of the polymerization inhibitor used is preferably 0.005 to 5 parts by mass, more preferably 0.03 to 3 parts by mass, and more preferably 0.05 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the reaction system. Most preferred is 1.5 parts by weight.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group of the present embodiment does not contain a furyl group, and the structure thereof is not particularly limited as long as it contains a photopolymerizable functional group. It can be used by mixing. It may be a low molecule or a polymer, and the low molecule and the polymer can be used separately or in combination according to the viscosity required for the photosensitive composition, the hardness, adhesion, and patterning properties of the cured product. The ratio can be adjusted.
- an alkali-soluble functional group in the compound (B) containing a photopolymerizable functional group as mentioned above.
- the photopolymerizable functional group include acryloyl group, methacryloyl group, maleimide group, styryl group, maleic anhydride residue, vinyl ether group, allyl ether group, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. Etc. From the viewpoint of chemical resistance of the photosensitive composition, it is preferable to use an acryloyl group or a maleimide group.
- the photosensitive composition when used as a negative photoresist, it is more preferable to use a methacryloyl group and an acryloyl group or a maleimide group in combination from the viewpoint of achieving both pattern resolution and chemical resistance.
- Different functional groups such as an acryloyl group and a maleimide group may be contained in one compound as the photopolymerizable functional group, or a compound having one kind of functional group may be used as a mixture. Since the acryloyl group and the maleimide group have good reactivity with the compound (A), the acryloyl group and the maleimide group can be particularly suitably used in an embodiment in which it is desired to cure the photosensitive composition at a low temperature.
- the photocurability is lowered because the photosensitive composition contains a colorant, an effect of improving chemical resistance is easily obtained.
- the acryloyl group is particularly preferable from the viewpoint of balance between chemical resistance, reduction of degassing, storage stability and the like.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group is preferably used in an amount of 5 to 95 parts by mass, more preferably 10 to 80 parts by mass, out of a total of 100 parts by mass of the solid content of the photosensitive composition. More preferred is 70 parts by mass.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group is preferably used in an amount of 5 to 95 parts by mass, more preferably 10 to 80 parts by mass, out of a total of 100 parts by mass of the solid content of the photosensitive composition. More preferred is 70 parts by mass.
- an amount of 5 parts by mass or more chemical resistance is easily obtained, and the exposed part is difficult to dissolve in the developer during the photolithography development process.
- 95 parts by mass or less curing shrinkage at the time of exposure is suppressed and adhesion to the substrate is likely to be good, and chemical resistance is improved because the amount of the compound (A) containing a furyl group is sufficiently used. This is because excessive photopolymerization is suppressed at the time of
- the photosensitive composition of this embodiment is used as a negative photoresist
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group when the compound (B) containing a photopolymerizable functional group has a low molecular weight, it contains an acrylate group and / or a maleimide group, It is preferable to use 5 to 80 parts by mass, more preferably 10 to 50 parts by mass, out of a total of 100 parts by mass of the solid content of the composition.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group has a high molecular weight, it contains an acrylate group and / or a methacrylate group, further contains a carboxyl group in the compound (B), and contains a solid content of the photosensitive composition. It is preferably used in an amount of 3 to 70 parts by mass, more preferably 5 to 60 parts by mass, further preferably 5 to 40 parts by mass, out of a total of 100 parts by mass.
- the photosensitive composition of the present embodiment is used as a photosensitive composition for a color filter described later, when the compound (B) containing a photopolymerizable functional group has a low molecular weight, the photosensitive composition for a color filter It is preferably used in an amount of 10 to 300 parts by weight, preferably 10 to 200 parts by weight, based on 100 parts by weight of the colorant.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group has a high molecular weight, it is preferably used in an amount of 20 to 400 parts by weight, and in an amount of 50 to 250 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the colorant. Is more preferable.
- the ratio of the compound (A) containing a furyl group and the compound (B) containing a photopolymerizable functional group is effective for efficiently performing both photocuring and thermosetting, and improving the chemical resistance of the photosensitive composition.
- the number of moles of furyl group is preferably 0.05 to 2 and more preferably 0.05 to 0.5 with respect to 1 mole of the photopolymerizable functional group.
- Use of 0.05 or more tends to cause thermal curing due to furyl groups and tends to improve chemical resistance.
- Use of 2 or less facilitates radical polymerization of photopolymerizable functional groups at the stage of photocuring. There is a tendency to improve chemical resistance.
- the low molecular weight compounds may include monofunctional or polyfunctional monomers or oligomers, and the chemical resistance is improved.
- An oligomer is preferable.
- the photopolymerizable functional group is preferably a (meth) acryloyl group or a maleimide group
- the compound containing a (meth) acryloyl group include those exemplified as the monomer (a) used in the synthesis of the radical polymer (A-1) containing a furyl group, (Meth) acryloyl monomer excluding the body (a-1), ⁇ -carboxy-polycaprolactone mono (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinic acid, 2- (meth) acryloyloxypropyl succinic acid, methoxyethylene glycol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxy Monofunctional (meth) acrylates such as triethylene glycol (meth) acrylate, methoxypropylene glycol (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate
- a tri- or lower functional monomer or oligomer is preferable.
- trimethylolpropane tri (meth) acrylate is most preferable because it is excellent in chemical resistance.
- polyfunctional (meth) acrylates obtained by reacting a polyfunctional isocyanate and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate monomer as a low molecular weight compound (B) containing a photopolymerizable functional groupcan be mentioned.
- Polyfunctional isocyanates include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, phenylene diisocyanate, tolidine isocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexyl.
- Bifunctional isoforms such as methane diisocyanate, isopropylidenebis (cyclohexyl isocyanate), 3- (2'-isocyanatocyclohexyl) propyl isocyanate, dianisidine isocyanate, diphenyl ether diisocyanate, dimer diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate Cyanates; Trifunctional isocyanates such as lysine triisocyanate, tris (isocyanatophenyl) methane, tris (isocyanatophenyl) thiophosphate; Biuret, uretdione, isocyanurate, adduct body, etc.
- the compound containing a (meth) acryloyl group can be obtained by reacting dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, a polyfunctional isocyanate and a (meth) acrylate monomer containing a hydroxyl group.
- Polyfunctional (meth) acrylates are preferred.
- the compound containing a (meth) acryloyl group may have an alkali-soluble functional group.
- a hydroxyl group-containing poly (meth) acrylate which is a reaction product of a polyhydric alcohol and (meth) acrylic acid, and a dicarboxylic acid
- Examples include esterified products with acids, esterified products of polyvalent carboxylic acids and monohydroxyalkyl (meth) acrylates, and the like.
- Monohydroxy oligo (meth) acrylates such as trimethylolpropane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and malonic acid, succinic acid, glutaric acid, terephthalic acid, etc.
- Monoesterified products containing free carboxyl groups with dicarboxylic acids Propane-1,2,3-tricarboxylic acid (tricarballylic acid), butane-1,2,4-tricarboxylic acid, benzene-1,2,3-tricarboxylic acid, benzene-1,3,4-tricarboxylic acid, benzene Free carboxyl group-containing oligoesters of tricarboxylic acids such as 1,3,5-tricarboxylic acid and monohydroxy mono (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate And the like.
- Examples of the compound containing a maleimide group include: o-phenylene bismaleimide, m-phenylene bismaleimide, p-phenylene bismaleimide, 4-methyl-1,3-phenylene bismaleimide, N, N ′-(toluene-2,6-diyl) bismaleimide), 4, 4'-diphenylmethane bismaleimide, bisphenol A diphenyl ether bismaleimide, 3,3'-dimethyl-5,5'-diethyl-4,4'-diphenylmethane bismaleimide, 4,4'-diphenyl ether bismaleimide, 4,4'- Diphenylsulfone bismaleimide, 1,3-bis (3-maleimidophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-maleimidophenoxy) benzene, polyphenylmethanemaleimide (CAS NO: 67784-74-1), consisting of formaldehyde and aniline Polymer and male
- polyfunctional maleimide obtained by making a polyfunctional amine and maleic anhydride react is mentioned.
- a polyfunctional amine Isophoronediamine, dicyclohexylmethane-4,4′-diamine, manufactured by Huntsman Corporation, Jeffamine D-230, HK-511, D-400, XTJ-582, D-2000 having a terminally aminated polypropylene glycol skeleton, XTJ-578, XTJ-509, XTJ-510, T-403, T-5000, XTJ-500 having a terminal aminated ethylene glycol skeleton, XTJ-501, XTJ-502, XTJ-504, XTJ-511, XTJ- 512, XTJ-590, Examples thereof include XTJ-542, XTJ-533, XTJ-536, XTJ-548, and XTJ-559 having a terminal aminated polytetramethylene glyco
- polyfunctional maleimide obtained by making the polyfunctional isocyanate mentioned above and the maleimide monomer containing the hydroxyl group mentioned later react can be mentioned.
- the compound containing a maleimide group easily reacts with the compound (A) containing a furyl group without a catalyst without Diels-Alder reaction, stability with time may be deteriorated depending on the storage conditions of the photosensitive composition.
- the compound containing a maleimide group is preliminarily reacted with a compound having a diene structure to protect the maleimide group to improve the stability over time, and the compound having a diene structure at the stage of thermosetting the photosensitive composition.
- Examples of the compound having a diene structure used for protecting the maleimide group include compounds having a 1,3-butadiene structure, a furan structure, and an anthracene structure. Among these, the maleimide group is efficiently protected during storage. Furan, 2,5-dimethylfuran, furfuryl alcohol, cyclopentadiene and the like are preferable because they are efficiently deprotected at the stage of thermosetting.
- Examples of the compound containing a maleimide group include 3,3′-dimethyl-5,5′-diethyl-4,4′-diphenylmethane bismaleimide, a polyfunctional isocyanate described above and a maleimide monomer containing a hydroxyl group described below. The polyfunctional maleimide obtained by the above and a compound in which the maleimide group is protected are preferred.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group include Monomers other than the (meth) acryloyl monomer among the monomers (a) used in the synthesis of the radical polymer (A-1) containing the furyl group, Compounds having a vinyl ether group such as hydroxyethyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether; Allyl ether groups such as diallyl phthalate, allyl glycidyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, glycerin monoallyl ether, diallyldimethylammonium chloride, polyethylene glycol monoallyl ether, polyethylene glycol diallyl ether, methoxypolyethylene glycol allyl ether And the like.
- a vinyl ether group such as hydroxyethyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether
- the amount of the photopolymerizable functional group is preferably 80 to 1000, more preferably 90 to 600, as a double bond equivalent (unit: g / mol).
- it is 80 or more, curing shrinkage at the time of exposure is suppressed and adhesion to the substrate is easily improved, and excessive photopolymerization is suppressed at the time of photolithography exposure, and the resolution of the pattern is easily improved.
- it is 1000 or less, chemical resistance is easily obtained, and the exposed portion is hardly dissolved in the developer in the photolithography development step.
- the double bond equivalent is a measure of the amount of the photopolymerizable functional group contained in the compound (B) containing the photopolymerizable functional group.
- the double bond that is, the mass per 1 mol of the photopolymerizable functional group (unit: g / mol), and the smaller the double bond equivalent value, the higher the photopolymerizable functional group concentration in the compound.
- the double bond equivalent is a theoretical value calculated from the structure of the compound or the amount of raw material charged.
- a polymer may be used for the compound (B) containing a photopolymerizable functional group.
- the photosensitive composition desirably has high transparency, and a polymer having a transmittance of preferably 80% or more, more preferably 95% or more in the entire wavelength region of 400 to 700 nm in the visible light region is used.
- the polymer may be any of linear, branched, star-shaped, etc., and may be thermoplastic or thermosetting.
- the weight average molecular weight (Mw) is preferably 2000 to 50000, more preferably 4000 to 30000. This is because when the Mw is 2000 or more, the chemical resistance of the photosensitive composition tends to be good, and when it is 50000 or less, the viscosity becomes low and coating becomes easy.
- Poly (meth) acrylate is preferred because the developability of the photosensitive composition can be easily controlled by controlling the molecular weight and the copolymer composition, and the transparency of the photosensitive composition is excellent.
- the poly (meth) acrylate may contain a structure derived from a comonomer other than (meth) acrylate.
- the photopolymerizable functional group is preferably a (meth) acryloyl group or a maleimide group. From the viewpoint of chemical resistance, an acryloyl group or a maleimide group is more preferable, and from the viewpoint of balance between chemical resistance and storage stability, an acryloyl group is particularly preferable.
- the compound (B) containing a photopolymerizable functional group contains an alkali-soluble functional group, and a carboxyl group is preferred as the alkali-soluble functional group.
- the method for introducing the photopolymerizable functional group into the compound (B) is not particularly limited, but specifically, a method similar to the method described for the radical polymer (A-1) containing a furyl group can be used.
- a method similar to the method described for the radical polymer (A-1) containing a furyl group can be used.
- the prepolymer There are no particular restrictions on the prepolymer, and acrylic, urethane, polyester, polyolefin, polyether, natural rubber, block copolymer rubber, silicone, and other polymers can be used.
- a photopolymerizable functional group for example, a carboxyl group, hydroxyl group, mercapto group, amino group, or active methylene group in a prepolymer is reacted with a monomer containing an epoxy group, an isocyanate group, or an aldehyde group. And a method using the reverse combination.
- Examples of the method for introducing a carboxyl group include a method in which an acid anhydride group in a carboxylic acid anhydride is reacted with a hydroxyl group or an amino group in a prepolymer.
- Examples of a method for simultaneously introducing a photopolymerizable functional group and a carboxyl group include a method in which a monomer containing a hydroxyl group, an amino group, or the like is reacted with an acid anhydride group in a prepolymer.
- the compound (B) is preferably a (meth) acrylate copolymer, and the following methods [B-1] to [B-3] are preferable as a method for introducing a photopolymerizable functional group and a carboxyl group.
- Method [B-1] Method of reacting a part of carboxyl groups in a (meth) acrylic copolymer containing a carboxyl group with an epoxy group in a monomer containing an epoxy group
- [B-2] Epoxy An epoxy group in a (meth) acrylic copolymer containing a group is reacted with a carboxyl group in a monomer containing a carboxyl group, and an acid anhydride in a carboxylic anhydride is generated with respect to the generated hydroxyl group.
- a furyl group is used as a compound to be reacted with a functional group in the prepolymer and a monomer copolymerized to introduce a functional group into the prepolymer by these methods [B-1] to [B-3].
- a furyl group is used as a compound to be reacted with a functional group in the prepolymer and a monomer copolymerized to introduce a functional group into the prepolymer by these methods [B-1] to [B-3].
- Those mentioned for the radical polymer (A-1) can be used.
- the monomer containing a carboxyl group for example, the compounds described for the monomer (a-2) containing a carboxyl group can be used.
- a carboxyl group into the prepolymer it is preferable to copolymerize (meth) acrylic acid from the viewpoint of easily increasing the amount of copolymerizable and photopolymerizable functional groups introduced.
- (meth) acrylate group by modifying the prepolymer it is preferable to use (meth) acrylic acid from the viewpoint of easily increasing the concentration of the introduced (meth) acrylate group.
- the compound etc. which were mentioned by the monomer containing the said epoxy group can be used, for example.
- glycidyl (meth) acrylate In order to introduce an epoxy group into the prepolymer, and to introduce a (meth) acrylate group by modifying the prepolymer, glycidyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl ( It is preferable to copolymerize (meth) acrylate glycidyl ether, and glycidyl (meth) acrylate is more preferable from the viewpoint of easily increasing the concentration of the photopolymerizable functional group to be introduced.
- the compounds mentioned for the monomer containing a hydroxyl group can be used.
- the concentration of the photopolymerizable functional group to be introduced can be easily increased.
- Ethyl (meth) acrylate is preferred.
- the compounds mentioned for the carboxylic acid anhydride can be used.
- two or more anhydride groups are contained in one molecule, there is a risk of gelation when reacting with a hydroxyl group or the like in the prepolymer.
- a compound containing one anhydride group in one molecule for example, Dicarboxylic acid anhydrides and tricarboxylic acid anhydrides are preferred.
- tetrahydrophthalic anhydride and hexahydrophthalic anhydride are preferred.
- the monomer containing a carboxylic acid anhydride group for example, the compounds mentioned for the monomer containing a carboxylic acid anhydride group can be used.
- the concentration of the photopolymerizable functional group to be introduced can be easily increased.
- Maleic anhydride and itaconic anhydride are preferably used, and maleic anhydride is more preferable from the viewpoint of good copolymerizability to a prepolymer and good polymerizability of the introduced photopolymerizable functional group.
- the monomer containing an isocyanate group As the monomer containing an isocyanate group, the above-mentioned monomer containing an isocyanate group and the compounds mentioned in the block thereof can be used.
- the concentration of the photopolymerizable functional group to be introduced can be easily increased. Natoethyl (meth) acrylate is preferred.
- Examples of the monomer containing a mercapto group include N- (4-mercaptophenyl) methacrylamide, 6- (4-vinylbenzyl-n-propyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol (dithione). Tautomers) and the like.
- the monomer containing an amino group those having a secondary amine among the compounds mentioned as the monomer containing an amino group can be used.
- the compounds mentioned for the monomer containing an active methylene group can be used.
- Examples of the monomer containing an aldehyde group include monomers such as (meth) acrolein, 3-formylstyrene, 4-formylstyrene, vinylformamide, and monomers having the aldehyde group protected with acetal. Can be mentioned.
- the amount of the photopolymerizable functional group is preferably 300 to 1000, more preferably 400 to 800, as a double bond equivalent (unit: g / mol).
- it is 300 or more, curing shrinkage at the time of exposure is suppressed and adhesion to the substrate is likely to be good, and excessive photopolymerization is suppressed at the time of photolithography exposure, and the pattern resolution is likely to be good.
- it is 1000 or less, chemical resistance is easily obtained, and the exposed portion is hardly dissolved in the developer in the photolithography development step.
- (meth) acrylate copolymer containing a photopolymerizable functional group and a carboxyl group other copolymerizable monomers can be copolymerized, and known ones can be used without limitation. .
- Photoinitiator (C) The structure of the photopolymerization initiator (C) of this embodiment is particularly limited as long as radicals are generated by ultraviolet irradiation and used to initiate polymerization of the photopolymerizable functional group in the photosensitive composition. Is not to be done.
- Transition metal complexes containing transition metals such as ruthenium described in JP-A-2-182701, aluminate complexes such as compounds described in JP-A-3-209477, carbon tetrabromide, and JP-A 59-107344 Organic halogen compounds such as these compounds, and sulfonium complexes or oxosulfonium complexes described in JP-A-5-255347.
- photopolymerization initiators (C) can be used singly or as a mixture of two or more at any ratio as required.
- the photopolymerization initiator (C) is preferably 0.01 to 60 parts by weight, more preferably 0.01 to 10 parts by weight, and still more preferably 0.03 parts in 100 parts by weight of the solid content in the photosensitive composition. ⁇ 7 parts by mass. It is preferably 0.01 parts by mass or more from the viewpoint of photopolymerization, that is, the progress of the polymerization reaction, suppression of decrease in transparency due to the influence of yellowing of the initiator, and pattern resolution due to excessive photopolymerization during exposure From the viewpoint of suppressing the decrease in the amount, it is preferably 10 parts by mass or less.
- the photosensitive composition of this embodiment can contain a sensitizer.
- sensitizers include: Unsaturated ketones typified by chalcone derivatives and dibenzalacetone, 1,2-diketone derivatives typified by benzyl and camphorquinone, benzoin derivatives, fluorene derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, xanthene derivatives, thioxanthenes Derivatives, xanthone derivatives, thioxanthone derivatives, coumarin derivatives, ketocoumarin derivatives, cyanine derivatives, merocyanine derivatives, oxonol derivatives, and other polymethine dyes, acridine derivatives, azine derivatives, thiazine derivatives, oxazine derivatives, indoline derivatives, azulene derivatives, azurenium derivatives, Squarylium derivatives, porphyrin derivatives, t
- Specific examples include Okawara Nobu et al., “Dye Handbook” (1986, Kodansha), Okawara Nobu et al., “Functional Dye Chemistry” (1981, CMC), Ikemori Chusaburo et al., “Special Examples include, but are not limited to, sensitizers described in “Functional Materials” (1986, CMC).
- a sensitizer that absorbs light from the ultraviolet region to the near infrared region can also be contained.
- the sensitizer may contain two or more sensitizers in any ratio.
- the sensitizer is preferably used in an amount of 0.1 to 150 parts by weight, preferably 1 to 100 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the photopolymerization initiator (C) in the photosensitive composition. Is more preferable.
- the mass [Ia] of the photopolymerization initiator (C) and the photopolymerizable functionality Of the compound (B) containing a group is preferably 0.03 to 1.00, preferably 0.04 to 0.95. It is more preferable.
- the photosensitive composition for color filters contains a sensitizer, the total mass [Ib] of a photoinitiator (C) and a sensitizer, and the compound (B) containing a photopolymerizable functional group.
- the ratio [Ib / M] with respect to the mass [M] of low molecular weight is preferably 0.04 to 1.50, and more preferably 0.05 to 1.45.
- [Ia / M] is 0.03 or more and [Ib / M] is 0.04 or more, the sensitivity is high and good. Further, when [Ia / M] is 1.00 or less and [Ib / M] is 1.50 or less, the linearity and resolution of the pattern shape are more excellent.
- the compound (D) containing an alkali-soluble functional group (but not containing a furyl group and a photopolymerizable group) is used for imparting alkali developability when patterning a photosensitive composition by photolithography.
- the photosensitive composition is used as an alkali development type negative photoresist, and the compound (A) containing a furyl group and / or the compound (B) containing a photopolymerizable functional group, which are essential components, are alkali-soluble. When it does not contain a functional group, it is essential to use the compound (D), but in other cases it can be used arbitrarily.
- the structure (D) containing an alkali-soluble functional group is not particularly limited as long as it does not contain a furyl group and a photopolymerizable group and contains an alkali-soluble functional group.
- it may be a low molecule or a polymer, it is preferably a polymer having an alkali-soluble functional group at the terminal and / or side chain, and more preferably a polymer containing a carboxyl group.
- the polymer may be linear, branched or star-shaped, and may be thermoplastic or thermosetting.
- Examples thereof include poly (meth) acrylate, polyurethane, polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyolefin, polystyrene, polysiloxane, polyether, a copolymer containing maleic anhydride, and an epoxy resin. These may be used alone, or a mixture may be used.
- the polymer may be linear, branched or star-shaped, and may be either thermoplastic or thermosetting.
- Poly (meth) acrylate is more preferable from the viewpoint of excellent transparency of the photosensitive composition.
- a copolymer or the like can be used.
- the photosensitive composition of this invention contains the silane compound (E) represented by following General formula (1). It is presumed that the site that blocks the isocyanate group is removed by heating, and the chemical resistance is imparted to the coating film by reacting with the carboxyl group or hydroxyl group in the photosensitive composition in the thermosetting step.
- R 1 is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a carbon number.
- X represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or an alkoxylene group having 1 to 20 carbon atoms
- R 2 , R 3 and R 4 are independently of each other an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
- examples of the siloxane group having a substituent in the formula include a polysiloxane structure (—O — (— Si (R 5 ) 2 —O—) n —SiR 6 3 ).
- R 5 and R 6 may be the same or different from each other, and examples of R 5 and R 6 include groups defined as R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (1) ( (Excluding siloxane having a substituent).
- R 1 is more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group.
- X is more preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms or an arylene group having 2 to 20 carbon atoms.
- R 2 , R 3 and R 4 are more preferably each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a siloxane group having a substituent.
- Examples of the silane compound (E) represented by the general formula (1) include (3-carbamateethyl) propyltriethoxysilane, (3-carbamateethyl) propyltrimethoxysilane, and (3-carbamateethyl) propyltripropoxysilane.
- the silane compound (E) represented by the general formula (1) may be a silanol compound obtained by hydrolysis thereof, or a polyorganosiloxane compound in which they are condensed.
- a silanol compound obtained by hydrolysis thereof or a polyorganosiloxane compound in which they are condensed.
- (3-carbamateethyl) propyltriethoxysilane and (3-carbamateethyl) propyltrimethoxysilane are the most preferable because they easily react at low temperatures and improve chemical resistance.
- the alkoxylene group refers to a divalent group represented by —OR— (R represents an alkylene group).
- X may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or may be a group in which two or more of the above divalent groups are linked.
- the weight average molecular weight (Mw) of the silane compound (E) is preferably 100 or more and less than 5000, and the content of the silane compound (E) in the total solid content of 100% by mass of the photosensitive composition is 1% by mass or more and 20% by mass. It is preferable that it is less than%.
- the weight average molecular weight (Mw) of the silane compound (E) is preferably 100 or more from the viewpoint of chemical resistance, and in the case of 5000 or more, it is preferably less than 5000 from the viewpoint of suppressing an increase in heating temperature at which the block site is desorbed. Further, the content is preferably 1% by mass or more from the viewpoint of chemical resistance, and is preferably less than 20% by mass from the viewpoint of suppressing the development residue.
- the weight average molecular weight (Mw) of the silane compound (E) is more preferably 200 or more and less than 500 from the viewpoint of the block site desorption temperature, and the silane in the total solid content of 100% by mass of the photosensitive composition.
- the content of the compound (E) is more preferably 3% by mass or more and less than 20% by mass from the viewpoint of chemical resistance.
- Isocyanate group-containing silane compounds such as 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, and 3-isocyanatepropyltripropoxysilane are present in the photosensitive composition depending on the amount and combination with other components. May react with other solvents, resins, monomers, and moisture to become cloudy or gel. In addition, the cured coating film may not stably develop high chemical resistance. In contrast, since the silane compound (E) represented by the general formula (1) does not have a highly reactive site such as an isocyanate group, it is thermally and chemically stable. Therefore, the silane compound (E) has excellent temporal stability even in the photosensitive composition, and can stably exhibit high chemical resistance.
- the photosensitive composition of the present embodiment can further contain the following materials as long as the object of the invention is not impaired.
- the photosensitive composition of this embodiment may contain the other resin which does not contain any of a furyl group, a photopolymerizable functional group, and an alkali-soluble functional group as needed.
- a thermoplastic resin and a thermosetting resin are mentioned.
- the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin.
- thermosetting resin examples include an epoxy resin, a benzoguanamine resin, a rosin-modified maleic acid resin, a rosin-modified fumaric acid resin, a melamine resin, a urea resin, a phenol resin, and ⁇ -hydroxyalkylamide described in JP2012-198527. Etc.
- a catalyst may be added to accelerate the Diels-Alder reaction that occurs during thermal curing of the photosensitive composition to lower the reaction temperature.
- the catalyst include Lewis acid.
- Lewis acid aluminum chloride, tin tetrachloride, iron trichloride, titanium trichloride, titanium tetrachloride, boron trifluoride, alkylaluminum compounds (such as trimethylaluminum), polyaluminoxane compounds (polymethyl) Aluminoxane, sulfonimide-modified polyaluminoxane compound, sulfonic acid-modified polyaluminoxane compound, reaction product of polymethylaluminoxane and bistrifluoromethanesulfonimide), scandium compound (scandium (III) perfluorooctane sulfonate, etc.) It is done.
- strong alkaline salts of weak acids such as aliphatic or aromatic esters, chloroacetic esters, ethers, ketones, carbonates and nitro compounds, amines, organic carboxylic acids and phosphoric acids (sodium acetate) , Disodium hydrogen phosphate, etc.), alkali metal or alkaline earth metal oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates (calcium oxide, magnesium oxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, etc.), etc. Can be used.
- An organic solvent may be used in order to improve handling when the photosensitive composition is applied.
- An organic solvent may be used in order to improve handling when the photosensitive composition is applied.
- the amount of the organic solvent used is preferably such that the solid content concentration of the photosensitive composition is 5 to 50% by mass.
- the solid content concentration of the photosensitive composition is 5 to 50% by mass.
- a dry film is formed on a transparent substrate such as a glass substrate or a film substrate. It is applied so that the thickness is 0.2 to 10 ⁇ m. An organic solvent is used to facilitate this.
- the die coating method, the screen printing method, the offset printing method, the gravure printing method, etc. preferably contain a high boiling point solvent of 160 ° C. or higher, for example, 3-methoxy-3-methyl- 1-butanol (bp 174 ° C.), 1,3-butanediol (bp 203 ° C.), 3-methyl-1,3-butanediol (bp 203 ° C.), 2-methyl-1,3-propanediol (bp 213 ° C.), diisobutyl Ketone (bp 168.1 ° C.), ethylene glycol monobutyl ether (bp 171.2 ° C.), ethylene glycol monohexyl ether (bp 208.1 ° C.), ethylene glycol monobutyl ether acetate (bp 191.5 ° C.), ethylene glycol dibutyl ether (bp 203.
- a high boiling point solvent 160 ° C. or higher, for example, 3-methoxy
- diethyleneglyco Rumonomethyl ether (bp 194.0 ° C.), diethylene glycol monoethyl ether (bp 202.0 ° C.), diethylene glycol diethyl ether (bp 188.4 ° C.), diethylene glycol monoisopropyl ether (bp 207.3 ° C.), propylene glycol monobutyl ether (bp 170.2) ° C), propylene glycol diacetate (bp 190.0 ° C), dipropylene glycol monomethyl ether (bp 187.2 ° C), dipropylene glycol monoethyl ether (bp 197.8 ° C), dipropylene glycol monopropyl ether (bp 212.0 ° C) ), Dipropylene glycol dimethyl ether (bp 175 ° C.), tripropylene glycol monomethyl ether (bp 206.3 ° C.), 3-ethoxypro Ethyl onate (bp 169.7 °
- the organic solvent is preferably used in an amount of 100 to 10000 parts by mass, preferably 500 to 5000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant in the photosensitive composition for color filters.
- ⁇ Colorant> In order to color the photosensitive composition of this embodiment and use it for a color filter or the like, a colorant may be added. Below, the coloring agent preferably used for the photosensitive composition for color filters is demonstrated.
- organic or inorganic pigments and dyes can be used alone or in admixture of two or more.
- pigments pigments having high color developability and high heat resistance are preferable, and organic pigments are usually used, but are not limited thereto.
- specific examples of organic pigments that can be used for the production of color filter segments and black matrices are shown by color index numbers.
- red photosensitive composition for forming the red filter segment examples include C.I. I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 97, 122, 123, 146, 149, 166, 168, 176, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 207, 208, 209, 210, 215, 216, 217, 220, 221, 223, 224, 226, 227, Red pigments such as 228, 240, 242, 246, 254, 255, 264, 269, 272, and 279 can be used.
- a yellow pigment and an orange pigment can be used in combination with the red photosensitive composition.
- red dyes such as xanthene, azo, disazo, and anthraquinone can be used.
- C.I. I. And salt forming compounds of xanthene acid dyes such as Acid Red 52, 87, 92, 289 and 338.
- the green pigment mentioned later can be used together for chromaticity adjustment.
- the red pigment a diketopyrrolopyrrole pigment, an anthraquinone pigment, an azo pigment, or a perylene pigment is preferable.
- diketopyrrolopyrrole pigments include C.I. I. Pigment Red254 is preferable, and as an anthraquinone pigment, C.I. I. Pigment Red177 and perylene pigments include C.I. I. Pigment Red 179 is preferable because excellent coloring power can be obtained.
- the azo pigment is preferably a naphthol azo pigment represented by the following general formula (1).
- A represents a hydrogen atom, a benzimidazolone group, an optionally substituted phenyl group, or an optionally substituted heterocyclic group.
- R 1 represents a hydrogen atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, —OR 7 or —COOR 8 .
- R 2 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a trifluoromethyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, —OR 9 , —COOR 10 , —CONHR 11 , —NHCOR 12 or —SO 2 NHR 13 is represented.
- R 7 to R 13 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, it is excluded when R 4 is —NHCOR 12 and A, R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are hydrogen atoms and R 1 is a halogen atom. ]
- An azo pigment of 12 is preferred because it is easy to make the pigment particles finer and has an excellent contrast ratio.
- a naphthol azo pigment represented by the general formula (1) when represented by a color index (CI) number, C.I. I. Pigment Red 31, 32, 146, 147, 150, 184, 187, 188, 210, 238.2245.247, 266, 268, 269, C.I. I. Violet 25, 50, etc. are mentioned. Among these, from the viewpoint of hue and lightness, C.I. I. Pigment Red 150, 170, 187, 266, 268, and 269 are preferable.
- the “substituent” of the phenyl group which may have a substituent is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, cyano Group, trifluoromethyl group, nitro group, hydroxyl group, carbamoyl group, N-substituted carbamoyl group, sulfamoyl group, N-substituted sulfamoyl group, carboxyl group, sulfo group, carboxyl group or monovalent to acidic group selected from sulfo group Trivalent metal salts (for example, sodium salt, potassium salt, aluminum salt, etc.) and the like can be mentioned.
- Trivalent metal salts for example, sodium salt, potassium salt, aluminum salt, etc.
- the “substituent” of the heterocyclic group which may have a substituent is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, trifluoro group or the like.
- “Heterocycle” means an atom in which one or more heteroatoms other than carbon atoms are contained in the atoms constituting the ring system, and may be a saturated ring or an unsaturated ring. Further, it may be a single ring or a condensed ring.
- the heterocyclic ring includes pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, triazine ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, pyrazole ring, oxazole ring, thiazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring.
- the heterocyclic group means a monovalent radical derived by removing a hydrogen atom from these heterocycles. Therefore, specific examples of the heterocyclic group which may have a substituent include 2- Pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-pyrrolyl group, 3-pyrrolyl group, 2-furyl group, 3-furyl group, 2-thienyl group, 3-thienyl group, 2-imidazolyl group, 2- Oxazolyl group, 2-thiazolyl group, piperidino group, 4-piperidyl group, morpholino group, 2-morpholinyl group, N-indolyl group, 2-indolyl group, 2-benzofuryl group, 2-benzothienyl group, 2-quinolino group, And N-carbazolyl group.
- halogen atom in R 2 to R 6 and R 14 examples include fluorine, chlorine, bromine and iodine.
- alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R 1 to R 14 may be linear or branched, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group. , Sec-butyl group, and tert-butyl group.
- A is a phenyl group which may have a substituent from a viewpoint of brightness.
- R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or —OR 7 , and more preferably R 1 is a methyl group or a methoxy group.
- the colorant of the present embodiment may have a chemical structure of the general formula (1) or a tautomer thereof, or may be a pigment having any crystal form, and is called any so-called polymorph. It may be a mixed crystal of pigments having a crystal form. The crystal form of these pigments can be confirmed by powder X-ray diffraction measurement or X-ray crystal structure analysis.
- Naphthol azo pigment is a water-insoluble pigment having excellent fastness to solvent and light, and by using this pigment, the color composition for color filter is excellent in both brightness and contrast ratio. Can be obtained.
- Naphtholazo pigments can be used alone or in admixture of two or more.
- a naphthol azo pigment in which at least one of R 2 to R 6 is a trifluoromethyl group is preferable because it can be easily miniaturized.
- R 5 is preferably a -trifluoromethyl group
- R 2 is preferably a -Cl group.
- naphthol azo pigment examples include the following naphthol azo pigments, but the present invention is not limited thereto.
- the naphthol azo pigment [A2] in which at least one of R 2 to R 6 is —NHCOR 12 is preferable because of excellent lightness.
- R 4 is —NHCOR 12 and A
- R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are hydrogen atoms and R 1 is a halogen atom.
- R 4 is preferably —NHCOR 12
- R 1 is more preferably a methoxy group.
- naphthol azo pigment examples include the following naphthol azo pigments, but the present invention is not limited thereto.
- the range of the content of the red pigment / dye with respect to the total colorant is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 10 to 60% by mass. It is preferable from the viewpoint of excellent color reproducibility as a color filter for an organic EL display device that the content of the red pigment / dye is within the above range.
- yellow pigments examples include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 1 Or the like can be used 5,176,177,179,180,181,182,185,187,
- yellow dyes such as quinoline, azo, disazo, and methine can be used.
- isoindoline pigments and quinophthalone pigments are preferable.
- C.I. I. Pigment Yellow 138, C.I. I. Pigment Yellow 139, C.I. I. Pigment Yellow 185 or a quinophthalone compound represented by the following general formula (2) is preferable because of excellent lightness and coloring power.
- the quinophthalone compound represented by the general formula (2) will be described.
- X1 to X13 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxyl group which may have a substituent, or a substituent.
- An aryl group, an acidic group, or a metal salt thereof, an alkyl ammonium salt, an optionally substituted phthalimidomethyl group, or an optionally substituted sulfamoyl group is shown.
- the adjacent groups of X1 to X4 and / or X10 to X13 together form an aromatic ring which may have a substituent.
- examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
- the alkyl group which may have a substituent
- the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms (not including the carbon number of the substituent).
- the substituent include a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, and an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and may have two or more kinds of substituents.
- the alkoxyl group which may have a substituent
- the alkoxyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms (not including the carbon number of the substituent).
- the substituent include a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, and an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and may have two or more kinds of substituents.
- linear or branched alkoxyl groups such as dimethyl-3-pentoxy, n-hexyloxy group, n-octyloxy group, stearyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, trichloromethoxy group, trifluoromethoxy group, 2, 2,2-trifluoroethoxy group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyloxy group, 2,2-ditrifluoromethylpropoxy group, 2-ethoxyethoxy group, 2-butoxyethoxy group, 2-nitropropoxy group
- an alkoxyl group having a substituent such as a benzyloxy group.
- the aryl group which may have a substituent
- the aryl group preferably has 6 to 18 carbon atoms (not including the carbon number of the substituent).
- the substituent include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, an amino group, and the like. Also good.
- Examples of acidic groups include —SO 3 H and —COOH.
- Examples of monovalent to trivalent metal salts of these acidic groups include sodium salts, potassium salts, magnesium salts, calcium salts, iron salts, An aluminum salt etc. are mentioned.
- alkyl ammonium salt of acidic group quaternary alkyl such as ammonium salt of long-chain monoalkylamine such as octylamine, laurylamine, stearylamine, palmityltrimethylammonium, dilauryldimethylammonium, distearyldimethylammonium salt, etc. An ammonium salt is mentioned.
- the hydrocarbon aromatic ring includes a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring and the like, and the heteroaromatic ring includes pyridine.
- the quinophthalone compound represented by the general formula (2) is preferably any one of the following general formulas (2A) to (2C).
- X14 to X28, X29 to X43, and X44 to X60 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group that may have a substituent, or a substituent. May be an alkoxyl group, an aryl group which may have a substituent, a —SO 3 H group, a —COOH group, a —SO 3 H group or a —COOH group metal salt, a —SO 3 H group or a —COOH group.
- X14 to X28, X29 to X43, and X44 to X60 in the general formulas (2A) to (2C) are a hydrogen atom or a halogen atom.
- quinophthalone compound represented by the general formula (2) include the following quinophthalone compounds (a) to (p), but the present invention is not limited thereto.
- yellow pigments can be used in a yellow photosensitive composition for forming a yellow filter segment, alone or in combination of two or more.
- the red photosensitive composition for forming the red filter segment includes orange pigments such as C.I. I. Pigment orange 36, 38, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73, etc. can be used. Moreover, these orange pigments can be used for the orange photosensitive composition for forming an orange filter segment individually or in combination of 2 or more types.
- Examples of the green photosensitive composition for forming the green filter segment include C.I. I. Pigment Green 7, 10, 36, 37 and 58, and green pigments such as aluminum phthalocyanine pigments can be used.
- the yellow pigment described above can be used in combination with the green photosensitive composition.
- Examples of the blue photosensitive composition for forming the blue filter segment include C.I. I. Blue pigments such as Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, and 80 can be used. Blue photosensitive compositions include C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50, and other purple pigments can be used in combination. Furthermore, C.I. I. A metal lake pigment of a rhodamine dye such as CI Pigment Red 81, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 81: 5 can be used in combination. Further, a basic dye or a salt forming compound of an acidic dye that exhibits blue or purple can be used. Furthermore, the yellow pigment mentioned above can be used together for chromaticity adjustment.
- Blue pigments such as Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, and 80 can be used. Blue photosensitive compositions include C.I. I. Pig
- Examples of the cyan photosensitive composition for forming the cyan filter segment include C.I. I. Blue pigments such as Pigment Blue 15: 1, 15: 2, 15: 4, 15: 3, 15: 6, 16, and 80 can be used.
- magenta color photosensitive composition for forming the magenta color filter segment examples include C.I. I. Pigment Violet 1, 19, C.I. I. Violet pigments such as Pigment Red 81, 144, 146, 177, 169, and red pigments can be used.
- a yellow pigment can be used in combination with the magenta photosensitive composition.
- black photosensitive composition for forming the black matrix examples include carbon black, aniline black, anthraquinone black pigment, perylene black pigment, specifically C.I. I. Pigment black 1, 6, 7, 12, 20, 31, etc. can be used.
- a mixture of a red pigment, a blue pigment, and a green pigment can also be used.
- carbon black is preferable from the viewpoint of price and light shielding properties, and the carbon black may be surface-treated with a resin or the like.
- a blue pigment and a purple pigment can be used together in a black photosensitive composition.
- Inorganic pigments include barium sulfate, zinc white, lead sulfate, yellow lead, zinc yellow, red bean (red iron (III) oxide), cadmium red, ultramarine, bitumen, chromium oxide green, cobalt green, amber, titanium black.
- examples thereof include metal oxide powders such as synthetic iron black, titanium oxide, and iron tetroxide, metal sulfide powders, and metal powders.
- Inorganic pigments are preferably used in combination with organic pigments in order to ensure good coatability, sensitivity, developability, and the like while balancing saturation and lightness.
- a dye can be contained within a range that does not lower the heat resistance.
- the preferable concentration of the colorant is 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total nonvolatile components of the photosensitive composition for color filters (100% by mass). Preferably it is 15 mass% or more.
- the concentration of the colorant component is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and most preferably 70% by mass or less. In one embodiment, the concentration of the colorant component is more preferably 25% by mass or more and 30% by mass or more based on the total nonvolatile components of the color filter photosensitive composition (100% by mass). Particularly preferred is 35% by mass or more.
- the photosensitive composition for color filters can contain a polyfunctional thiol.
- a polyfunctional thiol is a compound having two or more thiol (SH) groups.
- SH thiol
- a thiyl radical that acts as a chain transfer agent and is less susceptible to polymerization inhibition by oxygen is generated in the radical polymerization process after light irradiation.
- the photosensitive composition for filters becomes highly sensitive.
- a polyfunctional aliphatic thiol in which an SH group is bonded to an aliphatic group such as methylene or ethylene group is preferable.
- the content of the polyfunctional thiol is preferably 0.05 to 100 parts by mass, more preferably 1.0 to 50.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant.
- 0.05 part by mass or more of polyfunctional thiol better development resistance can be obtained.
- a thiol having a plurality of thiol (SH) groups development resistance can be improved.
- the photosensitive composition for color filters can contain an ultraviolet absorber or a polymerization inhibitor.
- an ultraviolet absorber or a polymerization inhibitor By containing an ultraviolet absorber or a polymerization inhibitor, the shape and resolution of the pattern can be controlled.
- the ultraviolet absorber include 2- [4-[(2-hydroxy-3- (dodecyl and tridecyl) oxypropyl) oxy] -2-hydroxyphenyl] -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl).
- polymerization inhibitor examples include hydroquinones such as methyl hydroquinone, t-butyl hydroquinone, 2,5-di-t-butyl hydroquinone, 4-benzoquinone, 4-methoxyphenol, 4-methoxy-1-naphthol, and t-butylcatechol.
- phenolic compounds such as phenothiazine, bis- (1-dimethylbenzyl) phenothiazine, 3,7-dioctylphenothiazine, copper dibutyldithiocarbamate, copper diethyldithiocarbamate, manganese diethyldithiocarbamate, manganese diphenyldithiocarbamate, etc.
- manganese salt compounds 4-nitrosophenol, N-nitrosodiphenylamine, N-nitrosocyclohexylhydroxylamine, N-nitrosophenylhydroxylamine Nitroso compounds and their ammonium salts or aluminum salts and the like, and used alone or in combination.
- the ultraviolet absorber and the polymerization inhibitor are preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant in the color filter photosensitive composition. Better resolution can be obtained by using 0.01 parts by mass or more of the ultraviolet absorber or the polymerization inhibitor.
- the photosensitive composition for a color filter can contain a storage stabilizer in order to stabilize the viscosity with time of the composition.
- a storage stabilizer examples include 2,6-bis (1,1-dimethylethyl) -4-methylphenol, pentaerystyryl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl).
- Propionate 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) 1,3,5-triazine, hindered phenols, tetraethylphosphine, tri Organic phosphines such as phenylphosphine and tetraphenylphosphine, phosphites such as zinc dimethyldithiophosphate, zinc dipropyldithiophosphate and molybdenum dibutyldithiophosphate, sulfurs such as dodecyl sulfide and benzothiophene, benzyltrimethyl chloride, Quaternary ammonium chloride such as diethylhydroxyamine , Lactic acid, and organic acids and their methyl ethers such as oxalic acid. Used alone or in combination.
- the storage stabilizer is preferably used in an amount of 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant in the photosensitive composition for color filters.
- the color filter photosensitive composition preferably contains an adhesion improver such as a silane coupling agent in order to enhance adhesion to the transparent substrate.
- Adhesion improvers include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxy Propylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2-
- silane-based additive inclusion of a silane-based additive is preferred because adhesion to a glass substrate is improved, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane is more preferred, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethylsilane. Methoxysilane is particularly preferred.
- the silane coupling agent is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant in the photosensitive composition for color filters.
- a leveling agent In order to improve the leveling property of the composition on the transparent substrate, it is preferable to add a leveling agent to the photosensitive composition for a color filter.
- a leveling agent dimethylsiloxane having a polyether structure or a polyester structure in the main chain is preferable.
- dimethylsiloxane having a polyether structure in the main chain include FZ-2122 manufactured by Toray Dow Corning, BYK-330 manufactured by BYK Chemie.
- dimethylsiloxane having a polyester structure in the main chain include BYK-310 and BYK-370 manufactured by BYK Chemie.
- Dimethylsiloxane having a polyether structure in the main chain and dimethylsiloxane having a polyester structure in the main chain can be used in combination.
- a leveling agent is a kind of so-called surfactant having a hydrophobic group and a hydrophilic group in the molecule, and having a hydrophilic group but low solubility in water, and when added to a photosensitive pigment composition It has the characteristics that its surface tension lowering ability is low, and it is useful to have good wettability to the glass plate despite its low surface tension lowering ability, and it does not cause coating film defects due to foaming Those that can sufficiently suppress chargeability in terms of amount can be preferably used.
- dimethylpolysiloxane having a polyalkylene oxide unit can be preferably used.
- the polyalkylene oxide unit include a polyethylene oxide unit and a polypropylene oxide unit, and dimethylpolysiloxane may have both a polyethylene oxide unit and a polypropylene oxide unit.
- the bonding form of the polyalkylene oxide unit with dimethylpolysiloxane includes a pendant type in which the polyalkylene oxide unit is bonded in the repeating unit of dimethylpolysiloxane, a terminal-modified type in which the end of dimethylpolysiloxane is bonded, and dimethylpolysiloxane. Any of linear block copolymer types in which they are alternately and repeatedly bonded may be used.
- Dimethylpolysiloxanes having polyalkylene oxide units are commercially available from Toray Dow Corning Co., Ltd., for example, FZ-2110, FZ-2122, FZ-2130, FZ-2166, FZ-2191, FZ-2203, FZ -2207, but is not limited thereto.
- An anionic, cationic, nonionic or amphoteric surfactant can be supplementarily added to the leveling agent. Two or more kinds of surfactants may be mixed and used.
- Anionic surfactants added to the leveling agent as auxiliary agents include polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium dodecylbenzene sulfonate, alkali salt of styrene-acrylic acid copolymer, sodium alkyl naphthalene sulfonate, alkyl diphenyl ether disulfonic acid Sodium, lauryl sulfate monoethanolamine, lauryl sulfate triethanolamine, ammonium lauryl sulfate, monoethanolamine stearate, sodium stearate, sodium lauryl sulfate, monoethanolamine of styrene-acrylic acid copolymer, polyoxyethylene alkyl ether phosphate Examples include esters.
- Nonionic surfactants added to the leveling agent as auxiliary agents include polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether phosphate ester, polyoxyethylene sorbitan monostearate And amphoteric surfactants such as alkyl dimethylamino acetic acid betaine and alkylimidazolines, and fluorine-based and silicone-based surfactants.
- the photosensitive composition for a color filter preferably contains an amine compound having a function of reducing dissolved oxygen.
- amine compounds include triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 2-dimethylaminobenzoate. Examples thereof include ethyl, 2-ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylparatoluidine and the like.
- additives such as a curing agent, a light stabilizer, an antioxidant, an inorganic filler, an adhesion-imparting agent, and a surfactant that are used in combination with the thermosetting resin may be added. These additives can be added in any amount as long as the purpose of the resin composition is not impaired.
- the photosensitive composition of this embodiment includes a compound (A) containing a furyl group, a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, a photopolymerization initiator (C), and an alkali-soluble functional group as necessary. It can produce by mixing and stirring the compound (D) containing this and other components.
- the photosensitive composition of the present embodiment is used as a color filter, a color filter protective film, a photo spacer, a projection for liquid crystal alignment, a microlens, a coating agent for a display such as an insulating film for a touch panel, a photoresist, etc., centrifugation, It is preferable to remove coarse particles of 5 ⁇ m or more, preferably coarse particles of 1 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and mixed dust and foreign matters by means of a sintered filter, a membrane filter or the like.
- One embodiment of the present invention relates to a photosensitive composition for a color filter. Since the photosensitive composition for color filters contains a colorant, photocuring is difficult to proceed, and the problem that chemical resistance and developability are in a trade-off relationship is particularly remarkable. In particular, when low temperature curing is desired, it is difficult to achieve both excellent chemical resistance and developability. According to the photosensitive composition for a color filter of the present embodiment, both chemical resistance and developability can be achieved even under low temperature curing conditions. When a colorant is added to the photosensitive composition of this embodiment and used as a photosensitive composition for a color filter, it can be prepared in the form of a solvent development type or alkali development type colored resist material.
- the colored resist material includes a compound (A) containing a furyl group, a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, a photopolymerization initiator (C), a compound (D) containing an alkali-soluble functional group as necessary, and an organic material.
- a colorant is dispersed in a composition containing a solvent.
- the photosensitive composition for a color filter is obtained by using various dispersing means such as a three-roll mill, a two-roll mill, a sand mill, a kneader, and an attritor in a pigment carrier such as a resin and / or a solvent such as a pigment and a dye.
- a pigment dispersion is prepared by finely dispersing, and the pigment dispersion contains a furyl group-containing compound (A), a photopolymerizable functional group-containing compound (B), a photopolymerization initiator (C), and if necessary.
- a compound (D) containing an alkali-soluble functional group, an organic solvent, and in some cases, a silane compound (E), a sensitizer, a polyfunctional thiol, an ultraviolet absorber, a polymerization inhibitor, a storage stabilizer, and other components are mixed and stirred. Can be manufactured.
- the photosensitive coloring composition containing 2 or more types of pigments mixes each pigment dispersion separately finely in a pigment
- the compound (A) containing a furyl group It can be produced by mixing and stirring a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, a photopolymerization initiator (C), a compound (D) containing an alkali-soluble functional group if necessary, an organic solvent, and the like.
- the compound (A) containing a furyl group and the compound (B) containing a photopolymerizable functional group may be used as a dye carrier when producing a pigment dispersion.
- a dispersion aid such as a resin-type pigment dispersant, a surfactant, or a pigment derivative can be appropriately contained. Since the dispersion aid is excellent in pigment dispersion and has a great effect of preventing re-aggregation of the pigment after dispersion, the photosensitivity for a color filter formed by dispersing the pigment in a resin and / or solvent using the dispersion aid. When the composition is used, a color filter having excellent transparency can be obtained.
- the dispersing aid is preferably used in an amount of 0.1 to 40 parts by weight, more preferably 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the pigment.
- the resin-type pigment dispersant has a pigment affinity part that has the property of adsorbing to the pigment and a part that is compatible with the dye carrier, and acts to stabilize the dispersion of the pigment on the dye carrier by adsorbing to the pigment. It is something to do.
- resin-type pigment dispersants include polycarboxylic acid esters such as polyurethane and polyacrylate, unsaturated polyamides, polycarboxylic acids, polycarboxylic acid (partial) amine salts, polycarboxylic acid ammonium salts, and polycarboxylic acid alkylamines.
- Salts polysiloxanes, long-chain polyaminoamide phosphates, hydroxyl group-containing polycarboxylic acid esters, their modified products, amides formed by the reaction of poly (lower alkyleneimines) with polyesters having free carboxyl groups, and the like
- Oil-based dispersants such as salts, water-soluble such as (meth) acrylic acid-styrene copolymers, (meth) acrylic acid- (meth) acrylic ester copolymers, styrene-maleic acid copolymers, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone Resin, water-soluble polymer, polyester Modified polyacrylate, ethylene oxide / propylene oxide addition compound, phosphate ester-based and the like are used, they can be used alone or in admixture of two or more.
- resin-type dispersants include Disperbyk-101, 103, 107, 108, 110, 111, 116, 130, 140, 154, 161, 162, 163, 164, 165, 166, and 170 manufactured by Big Chemie Japan.
- Surfactants include polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, alkali salt of styrene-acrylic acid copolymer, sodium alkylnaphthalenesulfonate, sodium alkyldiphenyletherdisulfonate, monoethanolamine lauryl sulfate, lauryl Anionic surfactants such as triethanolamine sulfate, ammonium lauryl sulfate, monoethanolamine stearate, sodium stearate, sodium lauryl sulfate; polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxy Ethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyethylene glycol Nonionic surfactants such as monolaurate; chaotic surfactants such as alkyl quaternary ammonium salts and their ethylene oxide adduct
- the pigment derivative is a compound in which a substituent is introduced into an organic pigment, and the organic pigment also includes a light yellow aromatic polycyclic compound such as naphthalene type and anthraquinone type, which is not generally called a pigment.
- a light yellow aromatic polycyclic compound such as naphthalene type and anthraquinone type
- Examples of pigment derivatives are described in JP-A-63-305173, JP-B-57-15620, JP-B-59-40172, JP-B-63-17102, JP-B-5-9469, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
- One embodiment of the present invention also relates to a method for producing a cured product using the above-described photosensitive composition.
- the manufacturing method of this embodiment is A photosensitive composition containing a compound (A) containing a furyl group, a compound (B) containing a photopolymerizable functional group, and a photopolymerizable initiator (C) is applied to a substrate and dried, or desired Forming into a shape of A photocuring step of irradiating at least a part of the photosensitive composition applied to a substrate and dried, or formed into a desired shape, with an ultraviolet ray; At least a thermosetting step of curing the photosensitive composition irradiated with ultraviolet rays in a temperature range of 80 to 150 ° C.
- a development step may be included after the photocuring step.
- the photosensitive composition of the present embodiment is applied to one or both surfaces of various substrates, or molded using a mold or the like, and dried by heating or reduced pressure as necessary, and ultraviolet rays are applied to the entire surface or photo.
- a desired cured product can be obtained by partial irradiation through a mask, development as necessary, and heat curing at 80 to 150 ° C.
- heat curing can be performed at a temperature exceeding 150 ° C. according to the heat resistance of the substrate to be used.
- the substrate examples include glass, ceramic, polycarbonate, polyester, urethane, acrylic, polyacetate cellulose, polyamide, polyimide, polystyrene, epoxy resin, polyolefin, polycycloolefin, polyvinyl alcohol, various metals such as stainless steel, and the like. It is done.
- a light source such as a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, an electrodeless lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, or an excimer lamp.
- Development can be performed by immersing in a solvent or an alkaline developer, or by spraying the developer with a spray or the like to remove uncured portions and form a desired fine pattern.
- the thickness at the time of manufacturing these display members is preferably 0.005 to 30 ⁇ m, more preferably 0.01 to 20 ⁇ m, and particularly preferably 0.1 to 10 ⁇ m in a dry state. preferable. By setting the thickness in such a range, an appropriate mechanical strength and heat resistance can be obtained, and the light transmittance is less likely to be impaired.
- the method for applying the photosensitive composition of the present embodiment to a glass substrate, ITO, metal film, organic film or the like is not particularly limited. For example, dipping, spraying, roll coating, die coating, spin coating In addition, it can be applied by printing methods such as a screen printing method, an offset printing method, and a gravure printing method. It is also possible to form a pattern by photolithography.
- the drying method after applying the photosensitive composition of the present embodiment to the substrate is not particularly limited, and may vary depending on the type of each component used in the photosensitive composition, the amount added (blending amount), and the like. Can do.
- a vacuum dryer, an oven, an infrared heater or the like can be used.
- the temperature is preferably 40 to 80 ° C., and drying is preferably performed for 1 minute to 1 hour.
- the heating temperature is preferably 60 ° C. or less, and more preferably 50 ° C. or less.
- the photocuring method is not particularly limited.
- the irradiation conditions can be changed depending on the type of each component used in the photosensitive composition, the addition amount (blending amount), and the like, but the irradiation amount of ultraviolet rays is usually 10 to 500 mJ / cm 2. 20 to 300 mJ / cm 2 is more preferable.
- thermosetting performed after photocuring although it can be changed depending on the kind of each constituent component used in the photosensitive composition, the addition amount (blending amount), etc., the furyl group in the compound (A) containing a furyl group and
- the temperature at which the photopolymerizable functional group in the photopolymerizable functional group (B) that remains unreacted in the photocuring step is preferably cross-linked, and the temperature is 0 to 80 to 150 ° C. It is preferable to heat cure under conditions of 1 to 10 hours.
- the thermosetting temperature is preferably 130 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, still more preferably 110 ° C. or lower, and particularly preferably 110 ° C. or lower.
- the color filter includes a filter segment or a black matrix formed from a photosensitive composition for a color filter on a transparent substrate, and a general color filter includes at least one red filter segment and at least one green filter. A segment, and at least one blue filter segment, or at least one magenta filter segment, at least one cyan filter segment, and at least one yellow filter segment.
- each color filter segment and black matrix by photolithography is performed by the following method. That is, The photosensitive film composition for color filter prepared as a solvent development type or alkali development type colored resist material is dried on a transparent substrate by a coating method such as spray coating, spin coating, slit coating, roll coating, etc. Apply to 2 to 10 ⁇ m. If necessary, the dried film is exposed to ultraviolet light through a mask having a predetermined pattern provided in contact with or non-contact with the film.
- a coating method such as spray coating, spin coating, slit coating, roll coating, etc. Apply to 2 to 10 ⁇ m. If necessary, the dried film is exposed to ultraviolet light through a mask having a predetermined pattern provided in contact with or non-contact with the film.
- the filter segment and the black matrix can be formed by immersing in a solvent or an alkali developer or spraying the developer by spraying or the like to remove uncured portions and forming a desired pattern. Furthermore, thermosetting is performed to impart chemical resistance to the filter segment and black matrix formed by development.
- it may be desired to increase the concentration of the colorant in order to achieve suitable chromaticity and film thickness.
- the photosensitive composition of the present embodiment as described above. Even when the concentration of the colorant is high, both developability and chemical resistance can be achieved. In applications such as UV inks and etching resists for printed wiring boards, the photosensitive composition is generally used in a film thickness exceeding 10 ⁇ m.
- the film thickness is often limited to 5 ⁇ m or less due to structural restrictions such as a liquid crystal display device, a color organic EL display device, and a solid-state image sensor, and production process. Therefore, it is often necessary to increase the concentration of the colorant in the photosensitive composition for color filters, and it is practically meaningful that the photosensitive composition of this embodiment achieves both developability and chemical resistance. is there.
- glass plates such as soda lime glass, low alkali borosilicate glass and non-alkali aluminoborosilicate glass, and resin plates such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate are used.
- resin plates such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate are used.
- a transparent electrode made of indium oxide, tin oxide, or the like may be formed on the surface of the glass plate or the resin plate in order to drive the liquid crystal after forming the panel.
- the dry film thickness of the filter segment and the black matrix is preferably 0.2 to 10 ⁇ m, more preferably 0.2 to 5 ⁇ m.
- a vacuum dryer When drying the coating film, a vacuum dryer, a convection oven, an IR oven, a hot plate, or the like may be used. The drying conditions can be changed depending on the type of each component used in the color filter photosensitive composition and the amount added (blending amount), etc.
- a vacuum dryer In order to perform negative photolithography, development of the unexposed portion is performed. In order not to deteriorate the properties, it is preferable to use a vacuum dryer that is not heated during drying.
- the temperature is preferably 40 to 80 ° C., and drying is preferably performed for 1 minute to 1 hour. From the viewpoint of suppressing generation of a development residue due to crosslinking of the photosensitive composition, the heating temperature is preferably 60 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower.
- an aqueous solution such as sodium carbonate or sodium hydroxide is used as an alkali developer, and an organic alkali such as dimethylbenzylamine or triethanolamine can also be used.
- an antifoamer and surfactant can also be added to a developing solution.
- a development processing method a shower development method, a spray development method, a dip (immersion) development method, a paddle (liquid accumulation) development method, or the like can be applied.
- a water-soluble or alkali-soluble resin such as polyvinyl alcohol or water-soluble acrylic resin is applied and dried to prevent polymerization inhibition due to oxygen.
- Ultraviolet exposure can also be performed after forming a film.
- the organic EL display device in the present embodiment is a display device having a color filter formed of the photosensitive composition of the present embodiment and a white light-emitting organic EL element (hereinafter referred to as an organic EL element) as a light source. preferable.
- the organic EL element used in the present embodiment has peak wavelengths ( ⁇ 1 ) and ( ⁇ 2 ) at which the emission intensity is maximized in at least a wavelength range of 430 nm to 485 nm and a wavelength range of 560 nm to 620 nm.
- the ratio of the emission intensity I 2 in the light-emitting intensity I 1 and the wavelength lambda 2 in lambda 1 (I 2 / I 1) is preferably has an emission spectrum is 0.4 to 0.9, 0. More preferably, it is 5 or more and 0.8 or less. Most preferably, it is 0.5 or more and 0.7 or less.
- the emission intensity I 2 ratio (I 2 / I 1 ) has an emission spectrum of 0.4 to 0.9, it is preferable because high brightness and wide color reproducibility can be obtained.
- the light emission intensity has a maximum value or a shoulder in the wavelength range of 530 nm to 650 nm.
- the wavelength range of 430 nm to 485 nm is preferable when the color display device including the color filter displays blue with good color reproducibility. More preferably, it is in the range of 430 nm to 475 nm.
- An organic EL element is composed of an element in which a single layer or multiple layers of organic layers are formed between an anode and a cathode.
- the single-layer organic EL element refers to an element composed of only a light emitting layer between an anode and a cathode
- the multilayer organic EL element refers to a hole or a hole in the light emitting layer in addition to the light emitting layer.
- Hole injection layer, hole transport layer, hole blocking layer, electron injection for the purpose of facilitating electron injection and smooth recombination of holes and electrons in the light emitting layer It refers to a laminate of layers.
- typical element configurations of the multilayer organic EL element include (1) anode / hole injection layer / light emitting layer / cathode, and (2) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / cathode.
- Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (3) Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode, (4) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode, (5) Anode / positive Hole injection layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron injection layer / cathode, (6) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron injection layer / cathode, (7) Examples include an anode / light emitting layer / hole blocking layer / electron injection layer / cathode, and (8) an element configuration laminated in a multilayer structure such as anode / light emitting layer / electron injection layer / cathode.
- the organic EL element used in the present invention is not limited to these.
- each organic layer described above may be formed by a layer configuration of two or more layers, and several layers may be laminated repeatedly.
- an element configuration called “multi-photon emission” in which a part of the multilayer organic EL element is multilayered has been proposed in recent years for the purpose of improving light extraction efficiency.
- the charge generating layer and the light emitting unit There is a method of laminating a plurality of portions.
- a phthalocyanine-based compound As a material that can be used for the hole injection layer, a phthalocyanine-based compound is effective, and copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), or the like can be used.
- copper phthalocyanine abbreviation: CuPc
- VOPc vanadyl phthalocyanine
- conductive polymer compounds such as polyethylenedioxythiophene (abbreviation: PEDOT) doped with polystyrene sulfonic acid (abbreviation: PSS), polyaniline (abbreviation: PANI), or the like. You can also.
- a thin film of an inorganic semiconductor such as molybdenum oxide (abbreviation: MoO x ), vanadium oxide (abbreviation: VO x ), nickel oxide (abbreviation: NiO x ), or inorganic insulation such as aluminum oxide (abbreviation: Al 2 O 3 ).
- MoO x molybdenum oxide
- VO x vanadium oxide
- NiO x nickel oxide
- inorganic insulation such as aluminum oxide (abbreviation: Al 2 O 3 ).
- a substance showing acceptability for these aromatic amine compounds may be added to the aromatic amine compound.
- 2,3,5,6-tetrafluoro-7 which is an acceptor for VOPc.
- 7,8,8-tetracyanoquinodimethane (abbreviation: F4-TCNQ), or ⁇ -NPD to which acceptor MoO x is added may be used.
- an aromatic amine compound is preferable, and TDATA, MTDATA, TPD, ⁇ -NPD, DNTPD, and the like described for the hole injection material can be used.
- Examples of the electron transport material that can be used for the electron transport layer include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq3), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq3), bis (10-hydroxybenzo).
- [H] -quinolinato) beryllium abbreviation: BeBq2
- bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum abbreviation: BAlq
- bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazola And metal complexes such as zinc (substantially: Zn (BOX) 2) and bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (substantially: Zn (BTZ) 2).
- 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- Oxadiazole derivatives such as (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4 -Phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) ) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTA Z) and other triazole derivatives, 2,2 ′, 2 ′′-(1,3,5-benzenetriyl) tris
- Materials that can be used for the electron injection layer include Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq, Zn (BOX) 2 , Zn (BTZ) 2 , PBD, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, TPBI, Electron transport materials such as BPhen and BCP can be used.
- an ultrathin film of an insulator such as an alkali metal halide such as LiF or CsF, an alkaline earth halide such as CaF 2 , or an alkali metal oxide such as Li 2 O is often used.
- Alkali metal complexes such as lithium acetylacetonate (abbreviation: Li (acac)) and 8-quinolinolato-lithium (abbreviation: Liq) are also effective.
- a substance exhibiting a donor property with respect to these electron injection materials may be added to the electron injection material, and alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, and the like can be used as donors.
- a material obtained by adding lithium as a donor to BCP or a material obtained by adding lithium as a donor to Alq 3 can be used.
- hole blocking material that can prevent a hole from passing through the light emitting layer from reaching the electron injection layer and form a layer having excellent thin film formability is used for the hole blocking layer.
- hole blocking materials include aluminum complex compounds such as bis (8-hydroxyquinolinato) (4-phenylphenolato) aluminum and bis (2-methyl-8-hydroxyquinolina).
- -To) (4-phenylphenolato) gallium complex compounds such as gallium, nitrogen-containing condensed aromatic compounds such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviation: BCP) Can be mentioned.
- a light emitting layer which obtains white light emission For example, the following can be used. That is, the energy level of each layer of the organic EL laminated structure is defined and light is emitted using tunnel injection (European Patent No. 0390551). Similarly, a white light-emitting element is an example of an element using tunnel injection.
- a light emitting layer having a two-layer structure Japanese Patent Laid-Open No. 2-220390 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-216790
- a layered material composed of materials having different emission wavelengths Japanese Patent Laid-Open No.
- a blue light emitter fluorescent peak 380 to 480 nm
- a green light emitter 480 to 580 nm
- a red phosphor is included (Japanese Patent Laid-Open No. 6-207170)
- the blue light emitting layer contains a blue fluorescent dye
- the green light emitting layer is a red fluorescent dye. It has contained area, such as construction of those (JP-A-7-142169) and the like further containing a green phosphor.
- the light emitting material used in the present embodiment may be a material known as a conventional light emitting material. Examples of compounds suitably used for blue, green, orange to red light emission are shown below. However, the light emitting material is not limited to those specifically exemplified below.
- Blue light emission can be obtained by using, for example, perylene, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene (abbreviation: TBP), 9,10-diphenylanthracene derivative or the like as a guest material.
- styrylarylene derivatives such as 4,4′-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (abbreviation: DPVBi), 9,10-di-2-naphthylanthracene (abbreviation: DNA), 9,10-bis It can also be obtained from anthracene derivatives such as (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA).
- a polymer such as poly (9,9-dioctylfluorene) may also be used.
- Green light is emitted from coumarin dyes such as coumarin 30 and coumarin 6, bis [2- (2,4-difluorophenyl) pyridinato] picolinatoiridium (abbreviation: FIrpic), bis (2-phenylpyridinato) acetyl. It can be obtained by using acetonatoiridium (abbreviation: Ir (ppy) (acac)) or the like as a guest material.
- coumarin dyes such as coumarin 30 and coumarin 6, bis [2- (2,4-difluorophenyl) pyridinato] picolinatoiridium (abbreviation: FIrpic), bis (2-phenylpyridinato) acetyl. It can be obtained by using acetonatoiridium (abbreviation: Ir (ppy) (acac)) or the like as a guest material.
- metal complexes such as tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), BAlq, Zn (BTZ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) chlorogallium (abbreviation: Ga (mq) 2 Cl)
- Alq 3 8-hydroxyquinoline aluminum
- BAlq BAlq
- Zn BZ
- bis (2-methyl-8-quinolinolato) chlorogallium abbreviation: Ga (mq) 2 Cl
- a polymer such as poly (p-phenylene vinylene) may be used.
- DCM1 Luminescence of 4-o-dicyanomethylene
- a guest material such as bis (8-quinolinolato) zinc (abbreviation: Znq2) or bis [2-cinnamoyl-8-quinolinolato] zinc (abbreviation: Znsq2).
- Znq2 bis (8-quinolinolato) zinc
- Znsq2 bis [2-cinnamoyl-8-quinolinolato] zinc
- a polymer such as poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) may be used.
- the material used for the anode of the organic EL device used in the present embodiment is preferably a material having a work function (4 eV or more) metal, alloy, electrically conductive compound or a mixture thereof as an electrode substance.
- an electrode substance include metals such as Au, and conductive materials such as CuI, ITO, SNO 2 , and ZNO.
- a thin film can be formed from these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
- the anode desirably has such a characteristic that when light emitted from the light emitting layer is extracted from the anode, the transmittance of the anode for light emission is greater than 10%.
- the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ / cm 2 or less. Further, although the film thickness of the anode depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 to 200 nm.
- the material used for the cathode of the organic EL element used in the present embodiment is a material having a work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material.
- electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / silver alloy, aluminum / aluminum oxide, aluminum / lithium alloy, indium, and rare earth metals.
- This cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
- the transmittance of the cathode for light emission is preferably greater than 10%.
- the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / cm 2 or less, and the film thickness is usually 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 50 to 200 Nm.
- an anode, a light emitting layer, a hole injection layer as necessary, and an electron injection layer as necessary are formed by the above materials and methods, and finally a cathode. May be formed.
- an organic EL element can also be produced from the cathode to the anode in the reverse order.
- This organic EL element is manufactured on a translucent substrate.
- This translucent substrate is a substrate that supports the organic EL element, and for the translucency, it is desirable that the transmittance of light in the visible region of 400 to 700 nm is 50% or more, preferably 90% or more, Further, it is preferable to use a smooth substrate.
- glass plates examples include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
- synthetic resin plate examples include plates such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene terephthalate resin, polyether sulfide resin, and polysulfone resin.
- a dry film forming method such as vacuum deposition, electron beam beam irradiation, sputtering, plasma, ion plating, or spin coating, dipping, flow coating, Wet film-forming methods such as an ink jet method, a method of vapor-depositing a light emitter on a donor film, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-534782 and S.A. T.A. Lee, et al. , Proceedings of SID'02, p. LITI (Laser Induced Thermal Imaging, laser thermal transfer) described in 784 (2002), printing (offset printing, flexographic printing, gravure printing, screen printing), inkjet, and the like can also be applied.
- a dry film forming method such as vacuum deposition, electron beam beam irradiation, sputtering, plasma, ion plating, or spin coating, dipping, flow coating, Wet film-forming methods such as an ink jet method, a method of vapor-depositing a light emitter
- the organic layer is particularly preferably a molecular deposited film.
- the molecular deposited film is a thin film formed by deposition from a material compound in a gas phase state or a film formed by solidifying from a material compound in a solution state or a liquid phase state.
- a binder such as a resin and a material compound are dissolved in a solvent to form a solution, which is then thinned by a spin coating method or the like.
- an organic layer can be formed.
- the film thickness of each layer is not particularly limited, but if the film thickness is too thick, a large applied voltage is required to obtain a constant light output, resulting in poor efficiency. Conversely, if the film thickness is too thin, the pinhole is Or the like, and even when an electric field is applied, it is difficult to obtain sufficient light emission luminance. Accordingly, the thickness of each layer is suitably in the range of 1 nm to 1 ⁇ m, but more preferably in the range of 10 nm to 0.2 ⁇ m.
- a protective layer may be provided on the surface of the element, or the whole element may be covered or sealed with a resin or the like.
- a photocurable resin that is cured by light is preferably used.
- the current applied to the organic EL element used in this embodiment is usually a direct current, but a pulse current or an alternating current may be used.
- the current value and the voltage value are not particularly limited as long as they are within the range that does not destroy the element. However, considering the power consumption and life of the element, it is desirable to efficiently emit light with as little electrical energy as possible.
- the driving method of the organic EL element used in this embodiment can be driven not only by the passive matrix method but also by the active matrix method.
- the method for extracting light from the organic EL element of the present embodiment is applicable not only to the method of bottom emission for extracting light from the anode side, but also to the method of top emission for extracting light from the cathode side.
- the main method of the full color method of the organic EL element used in this embodiment is a color filter method.
- the color filter method uses a white light emitting organic EL element to extract light of three primary colors through a color filter. In addition to these three primary colors, a part of white light is extracted as it is and used for light emission. In addition, the luminous efficiency of the entire device can be increased.
- the organic EL element used in this embodiment may adopt a microcavity structure.
- the organic EL device has a structure in which the light emitting layer is sandwiched between the anode and the cathode, and the emitted light causes multiple interference between the anode and the cathode, but the reflectance and transmission of the anode and the cathode
- This is a technology that actively uses the multiple interference effect and controls the emission wavelength extracted from the device by appropriately selecting the optical characteristics such as the rate and the film thickness of the organic layer sandwiched between them. .
- J.A. Yamada et al. AM-LCD Digest of Technical Papers, OD-2, p. 77-80 see J.A. Yamada et al. AM-LCD Digest of Technical Papers, OD-2, p. 77-80 (2002).
- an RGB color filter layer is produced in parallel with a glass substrate, and a light emitting layer (backlight) produced using the ITO electrode layer and the organic EL element is placed on the color filter layer.
- a light emitting layer backlight
- color display is possible, and a color display device is obtained.
- a color display device having a high contrast ratio can be realized by controlling the current flow during light emission by the TFT.
- the use of the photosensitive composition of the present invention is not particularly limited.
- a color filter protective film, a photo spacer, a protrusion for liquid crystal alignment, a touch panel interlayer insulating film, a photosensitive film It can be used to produce a conductive solder resist, microlens, optical hard coat, UV ink, photosensitive lithographic printing plate, various coatings and the like. Further, it can also be used for reinforcing plate adhesives, interlayer adhesives, coating agents, electromagnetic wave shielding adhesives, photosensitive optical waveguides, photothermal dual-curing potting agents and the like used for flexible printed wiring boards.
- the present invention relates to the subject matter of the invention described in Japanese Patent Application No. 2015-120375 filed on June 15, 2015 and Japanese Patent Application No. 2016-081168 filed on April 14, 2016, the entire disclosure thereof. The contents are incorporated herein by reference.
- the embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples do not limit the scope of rights of the present invention.
- “part” represents “part by mass”
- “%” represents “% by mass”.
- the molecular weight of the resin is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography). Using GPC-8020 manufactured by Tosoh Corporation, eluent was used as the eluent.
- TSKgelSuperHM-M manufactured by Tosoh Corporation
- IR measurement was performed using Spectrum One manufactured by PerkinElmer.
- the acid value was measured as follows. About 1 g of the compound solution for measuring the acid value was weighed, 30 g of methyl ethyl ketone and 1 g of water were added and stirred for 10 minutes, and then potentiometric titration was performed with a 0.1 N potassium hydroxide ethanol solution. A blank test was conducted in the same manner. Measurement was performed by heating the nonvolatile content of the target product at 200 ° C.
- the nonvolatile content means a value calculated from the sample mass after heating / the sample mass before heating when 1 g of the sample is heated at 200 ° C. for 10 minutes.
- a value calculated based on a method specified by the manufacturer may be adopted.
- solid content and non-volatile content are synonymous.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A3 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound does not contain an alkali-soluble group and does not contain a photopolymerizable functional group. Since a side reaction tends to occur when an isocyanate group derived from 2-methacryloyloxyethyl isocyanate in the polymer and a hydroxyl group in furfuryl alcohol are reacted, the polymer has a slightly higher molecular weight and a weight average molecular weight of 60000. .
- This compound contains an alkali-soluble group and does not contain a photopolymerizable functional group. Since the methacrylic acid and glycidyl methacrylate in the prepolymer are likely to cause side reactions during the polymerization, the final polymer after completion of the furfuryl mercaptan modification has a weight average molecular weight of 70000.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A16 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group and does not contain a photopolymerizable functional group.
- the weight average molecular weight was 27000.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A17 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group and does not contain a photopolymerizable functional group.
- the weight average molecular weight was 28000.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A18 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group and a photopolymerizable functional group.
- the weight average molecular weight was 33,000.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A20 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group and a photopolymerizable functional group.
- the weight average molecular weight was 28000.
- the solution was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a compound solution A23 containing a furyl group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group and a photopolymerizable functional group.
- the weight average molecular weight was 26000.
- a compound solution B1 ((meth) acrylate copolymer having a methacryloyl group) containing a photopolymerizable functional group having a nonvolatile content of 20%.
- This compound contains an alkali-soluble group.
- the weight average molecular weight was 26000.
- a compound solution B2 (a (meth) acrylate copolymer having a methacryloyl group) containing a photopolymerizable functional group having a nonvolatile content of 20% was obtained.
- This compound contains an alkali-soluble group.
- the weight average molecular weight was 28000.
- a compound solution B10 (polyfunctional maleimide compound) containing a photopolymerizable functional group having a nonvolatile content of 5% was obtained.
- This compound does not contain an alkali-soluble group, and the maleimide group which is a photopolymerizable functional group is protected by a furyl group.
- Irg907 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one: Irgacure 907 (manufactured by BASF) PGMAc: propylene glycol monomethyl ether acetate EHPE: 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol: EHPE3150 (manufactured by Daicel) Imidazole: 2-ethyl-4-methylimidazole: 2E4MZ (manufactured by Shikoku Chemicals) b-NCO: Block of IPDI-based polyisocyanate, Solvent Naphtha 100 solution with a nonvolatile content of 65%, Potential NCO group content 8.1%: Desmodur BL4265SN (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) Melamine: Me
- a 100 mm ⁇ 100 mm, 250 ⁇ m thick polyethylene naphthalate film obtained by fixing the photosensitive compositions of Experimental Examples 1 to 24 on a glass substrate with an adhesive has a final film thickness of 2.0 ⁇ m after drying under reduced pressure using a spin coater. After applying under pressure and drying under reduced pressure, UV exposure was performed using an ultrahigh pressure mercury lamp at an illuminance of 20 mW / cm 2 and an exposure amount of 50 mJ / cm 2 . The coated film was heated at 100 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and peeled off from the glass substrate to obtain a film for evaluation.
- the haze value of the obtained film was measured using a haze meter NDH-2000 (manufactured by Tokyo Denshoku). The rank of evaluation is as follows. ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value less than 0.5%: Very good level ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value 0.5% or more and less than 1.0%: Good level ⁇ : Foreign matter or white turbidity No haze value of 1.0% or more and less than 1.5%: Inferior to ⁇ , but practical level ⁇ : Foreign matter or cloudiness or Haze value of 1.5% or more: Level not suitable for practical use
- the coated film produced in the same procedure as the evaluation of the appearance was heated at 100 ° C. or 150 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and peeled off from the glass substrate to obtain a film for evaluation.
- the film thickness of the layer of the photosensitive composition was measured, and after immersing the film in propylene glycol monomethyl ether acetate for 5 minutes at room temperature, it was washed with ion-exchanged water and air-dried. Thereafter, the film was visually observed and the film thickness was measured, and the change rate of the film thickness was calculated.
- the film thickness was measured with a stylus type film thickness meter DEKTAK-3 manufactured by ULVAC.
- the rank of evaluation is as follows.
- a 100 mm ⁇ 100 mm, 250 ⁇ m thick polyethylene naphthalate film obtained by fixing the photosensitive compositions of Experimental Examples 1 to 24 on a glass substrate with an adhesive has a final film thickness of 2.0 ⁇ m after drying under reduced pressure using a spin coater. It applied so that it might become, and dried under reduced pressure.
- This film was spray-developed with an aqueous solution of sodium carbonate at 23 ° C. for different times, and the time when the coating film excluding the edge portion of the film disappeared was determined visually to determine the development time.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ 10 seconds to less than 20 seconds ⁇ : 20 seconds to less than 30 seconds ⁇ ⁇ : 30 seconds to less than 40 seconds ⁇ : 40 seconds to less than 60 seconds ⁇ : 60 seconds to less than 80 seconds ⁇ : 80
- the development remains even after development for more than 2 seconds.
- ⁇ and ⁇ are practically preferable levels, ⁇ ⁇ , ⁇ , and ⁇ ⁇ are practically usable levels, and ⁇ is a level not suitable for practical use.
- a 100 mm ⁇ 100 mm, 250 ⁇ m thick polyethylene naphthalate film obtained by fixing the photosensitive compositions of Experimental Examples 1 to 24 on a glass substrate with an adhesive has a final film thickness of 2.0 ⁇ m after drying under reduced pressure using a spin coater. It applied so that it might become, and dried under reduced pressure.
- the film was cooled to room temperature, and then irradiated with ultraviolet rays through a photomask having a stripe pattern of 50 ⁇ m width (pitch 100 ⁇ m) with an illuminance of 20 mW / cm 2 and an exposure amount of 50 mJ / cm 2 using an ultrahigh pressure mercury lamp.
- the film was spray-developed using an aqueous sodium carbonate solution at 23 ° C., washed with ion-exchanged water, air-dried, and heated at 100 ° C. for 20 minutes in a clean oven. After standing to cool, it peeled off from the glass substrate and obtained the film for evaluation.
- spray development was performed for the time which added 10 second to the development time measured by evaluation of the developing speed about the film which used each photosensitive composition.
- the obtained pattern film was observed with an optical microscope, and the width of the pattern at the 50 ⁇ m photomask portion was measured. The closer to the size of the photomask, the higher the definition and the better the photosensitive composition.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ : 50 ⁇ m or more to less than 53 ⁇ m ⁇ : 53 ⁇ m or more to less than 56 ⁇ m ⁇ ⁇ : 56 ⁇ m or more to less than 60 ⁇ m ⁇ : 60 ⁇ m or more to less than 65 ⁇ m ⁇ : 65 ⁇ m or more ⁇ and ⁇ are practically preferred levels, and ⁇ and ⁇ are practical Possible level, x is a level not suitable for practical use.
- the photosensitive compositions of Experimental Examples 1 to 17 can be alkali-developed because the photosensitive compositions contain alkali-soluble functional groups, and have chemical resistance, degassing, appearance, In addition to storage stability, the development speed and development line width were good. More specifically, in Experimental Example 2, 2-hydroxyethyl methacrylate, which is one of the compounds of general formula [7], in Experimental Example 3, hydroxypropyl methacrylate, which is one of the compounds of general formula [7], Experimental Example 6 However, since 2-methoxyethyl methacrylate, one of the compounds of the general formula [7], was used, the development speed was further increased.
- Experimental Examples 12 and 13 use a protected maleimide group and a maleimide group together, so that the storage stability is somewhat within the practical range. Although inferior, the chemical resistance tended to be good. On the other hand, in Experimental Example 14, since a methacryl group was used in combination, the reactivity with the compound (A) was low and the chemical resistance was slightly inferior.
- the photosensitive composition of Experimental Example 19 did not contain the compound (B) containing a photopolymerizable functional group, it could not be cured by ultraviolet rays, and the chemical resistance was insufficient. Further, at the time of alkali development, the portion irradiated with ultraviolet rays through a photomask was dissolved, and a pattern could not be formed. Since the photosensitive composition of Experimental Example 20 did not contain the photopolymerization initiator (C), it could not be cured by ultraviolet rays, and the chemical resistance was insufficient. Further, at the time of alkali development, the portion irradiated with ultraviolet rays through a photomask was dissolved, and a pattern could not be formed.
- red pigment dispersion After the mixture having the following composition is uniformly stirred and mixed, the mixture is dispersed for 5 hours with an Eiger mill (“Mini Model M-250MKII” manufactured by Eiger Japan) using zirconia beads having a diameter of 1 mm, filtered through a 5 ⁇ m filter, and red A pigment dispersion PR was prepared.
- Eiger mill (“Mini Model M-250MKII” manufactured by Eiger Japan) using zirconia beads having a diameter of 1 mm, filtered through a 5 ⁇ m filter, and red A pigment dispersion PR was prepared.
- Diketopyrrolopyrrole pigment C.I. I. Pigment Red 254: “Irga Four Red S3610 CF” manufactured by Ciba Japan Co., Ltd. 8.96 parts
- Anthraquinone pigment C.I. I. Pigment Red 177: “Chromophthal Red L4039” manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.
- Nickel azo complex pigment C.I. I. Pigment Yellow 150: “E4GN” manufactured by LANXESS 1.16 parts
- Resin-type pigment dispersant “Solsperse 20000” manufactured by Lubrizol Japan Inc. 2.29 parts Diketopyrrolopyrrole pigment derivative 2.69 parts
- a green pigment dispersion PG was prepared in the same manner as the red pigment dispersion using a mixture having the following composition.
- Halogenated zinc phthalocyanine pigment C.I. I. Pigment Green 58: “FASTOGEN Green A110” manufactured by DIC Co., Ltd. 7.53 parts
- Monoazo pigment C.I. I. Pigment Yellow 150: "E4GN” manufactured by LANXESS 4.14 parts
- Resin-type pigment dispersant "Dysperbyk 2001” manufactured by BYK Chemie Corporation 46% non-volatile content 6.09 parts
- Compound solution D2 containing alkali-soluble functional group 5.53 parts propylene glycol monomethyl 76.71 parts of ether acetate
- a blue pigment dispersion PB was prepared in the same manner as the red pigment dispersion, using a mixture having the following composition.
- ⁇ -type copper phthalocyanine pigment C.I. I. Pigment Blue 15: 6: “Heliogen Blue L-6700F” manufactured by BASF 12.88 parts
- Resin-type pigment dispersant “Solsperse 20000” manufactured by Nippon Lubrizol Corporation 5.62 parts
- Compound solution D2 containing alkali-soluble functional group 1.50 Parts Cyclohexanone 80.00 parts
- a black pigment dispersion PK was prepared in the same manner as the red pigment dispersion, using a mixture having the following composition.
- Carbon black “MA77” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation 11.67 parts
- Resin-type pigment dispersant “Solsperse 20000” manufactured by Nippon Lubrizol Corporation 2.80 parts
- Compound solution D2 containing alkali-soluble functional group 5.53 parts
- M402 Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate: Aronix M-402 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) BMI5100: 3,3′-dimethyl-5,5′-diethyl-4,4′-diphenylmethane bismaleimide: BMI-5100 (manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.) OXE02: Ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (0-acetyloxime): Irgacure OXE02 (manufactured by BASF) PGMAc: propylene glycol monomethyl ether acetate EHPE: 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexan
- Experimental Examples 64 to 81 are experimental examples of the embodiment of the present invention, and Experimental Examples 82 to 84 are comparative experimental examples.
- experimental examples 85 to 98 are experimental examples of the embodiment of the present invention, and experimental example 99 is a comparative experimental example.
- experimental examples 100 to 106 are experimental examples of the embodiment of the present invention, and experimental example 107 is a comparative experimental example.
- the haze value of the obtained film was measured using a haze meter NDH-2000 (manufactured by Tokyo Denshoku). The rank of evaluation is as follows. ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value less than 0.5%: Very good level ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value 0.5% or more and less than 1.0%: Good level ⁇ : Foreign matter or white turbidity No haze value of 1.0% or more and less than 1.5%: Inferior to ⁇ , but practical level ⁇ : Foreign matter or cloudiness or Haze value of 1.5% or more: Level not suitable for practical use
- the coated film produced in the same procedure as the appearance evaluation was heated at 100 ° C. or 150 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and peeled off from the glass substrate to obtain a film for evaluation.
- the obtained film was measured for chromaticity, immersed in propylene glycol monomethyl ether acetate for 5 minutes at room temperature, washed with ion-exchanged water, and air-dried. Thereafter, the film was visually observed and the chromaticity was measured, and the color difference ⁇ E was calculated.
- the chromaticity was measured with a microspectrophotometer (“OSP-SP100” manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.) using a C light source.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ 10 seconds to less than 20 seconds ⁇ : 20 seconds to less than 30 seconds ⁇ ⁇ : 30 seconds to less than 40 seconds ⁇ : 40 seconds to less than 60 seconds ⁇ : 60 seconds to less than 80 seconds ⁇ : 80
- the development remains even after development for more than 2 seconds.
- ⁇ and ⁇ are practically preferable levels, ⁇ ⁇ , ⁇ , and ⁇ ⁇ are practically usable levels, and ⁇ is a level not suitable for practical use.
- the film was spray-developed using an aqueous sodium carbonate solution at 23 ° C., washed with ion-exchanged water, air-dried, and heated at 100 ° C. for 20 minutes in a clean oven. After standing to cool, it peeled off from the glass substrate and obtained the film for evaluation.
- spray development was performed for the time which added 10 second to the development time measured by evaluation of the developing speed about the film which used each photosensitive composition.
- the obtained pattern film was observed with an optical microscope, and the width of the pattern at the 50 ⁇ m photomask portion was measured. The closer to the size of the photomask, the higher the definition and the better the photosensitive composition.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ 50 ⁇ m or more to less than 53 ⁇ m ⁇ : 53 ⁇ m or more to less than 56 ⁇ m ⁇ ⁇ : 56 ⁇ m or more to less than 60 ⁇ m ⁇ : 60 ⁇ m or more to less than 65 ⁇ m ⁇ : 65 ⁇ m or more ⁇ and ⁇ are practically preferred levels, ⁇ ⁇ and ⁇ are practical Possible level, x is a level not suitable for practical use.
- the photosensitive compositions of Experimental Examples 25 to 55, 64 to 81, 85 to 98, and 100 to 106 have chemical resistance, degassing, appearance, storage stability, development speed, and development line. Both widths were good.
- the red photosensitive composition will be described in more detail.
- Experimental Examples 28 to 35, 37, 42, and 43 A7 to A14, A16, A21, and A22 are used as the compound (A) containing a furyl group.
- the same physical property trends as in Experimental Examples 1 to 11 were exhibited.
- Experimental Example 57 low molecular weight A1 is used as the compound (A) containing a furyl group, whereas in Experimental Example 56, high molecular weight A2 is used, resulting in better chemical resistance.
- Experimental Example 58 since A3 having a high molecular weight tendency was used during synthesis, the compatibility of the photosensitive composition was slightly inferior, and although it was within the practical range, the appearance was inferior.
- Experimental Example 89 A4 is used as the compound (A), and A7 is used in Experimental Example 93. Like Experimental Examples 25 and 28, the methacrylic acid in (A) was changed to 2-methacryloyloxyethyl succinic acid. Development speed has increased. In Experimental Example 90, since D2 having a high acid value was used as the compound (D), the development speed was higher than that in Experimental Example 89 using D1. In Experimental Example 91, since hydroxyethyl methacrylate was used in the compound (D), the development speed was faster and the chemical resistance was improved as compared with Experimental Example 89.
- Experimental Example 92 the hydroxypropyl methacrylate of the compound (D) was used and the acid value was higher, so that the development speed was higher than in Experimental Example 91.
- M402 is used as the compound (B), but in Experimental Examples 94 to 97, a part of M402 is replaced with B6 to B9. Since B6 to B9 had a lower photopolymerizable functional group concentration than M402, Experimental Examples 94 to 97 had a narrow line width.
- the photosensitive compositions of Experimental Examples 56 to 58 all had good chemical resistance, degassing, appearance, and storage stability, but no alkali-soluble functional group was contained in the photosensitive composition.
- the development speed and development line width were not evaluated.
- the photosensitive compositions of Experimental Examples 59 to 63, 82 to 84, 99, and 107 which are comparative experimental examples, resulted in poor results in any of the above physical properties, and none of them satisfied the practical level. Since the photosensitive compositions of Experimental Examples 59, 99, and 107 did not contain the compound (A) containing a furyl group, the chemical resistance was insufficient. None of the photosensitive compositions of Experimental Examples 82 to 84 contains the compound (A) containing a furyl group.
- Experimental Example 82 the compound (A) containing the furyl group used in Experimental Example 64 was replaced with the compound (B) containing a photopolymerizable functional group, so that the chemical resistance was insufficient, and the photosensitive composition The development line width tended to be slightly thicker due to increased photopolymerization.
- Experimental Example 83 the compound (D) containing an alkali-soluble functional group used in Experimental Example 82 was replaced with the compound (B) containing a photopolymerizable functional group.
- Experimental Example 84 the light used in Experimental Example 83 was used. Since the amount of the polymerization initiator (C) was increased, there was a tendency that the chemical resistance increased and the development line width increased compared to Experimental Example 82. could not.
- Photosensitive Composition for Color Filter of Organic EL Display Device >> ⁇ Production of photosensitive composition for color filter of organic EL display device>
- ⁇ Pigment production method> ⁇ Method for producing azo pigment> (Red colorant (PR-1))
- a mixture of 52.9 parts of 3-amino-4-methoxybenzanilide and 16.3 parts of the amine compound of the chemical formula (14) is dispersed in 1027 parts of water, adjusted to a temperature of 5 ° C. by adding ice, and 35% aqueous hydrochloric acid solution After adding 108.3 parts and stirring for 1 hour, an aqueous solution prepared by adding 19.9 parts of sodium nitrite to 50 parts of water was added and stirred for 3 hours.
- aqueous solution comprising 192 parts of 80% acetic acid aqueous solution, 210 parts of 25% sodium hydroxide aqueous solution, and 180 parts of water was added, and a diazonium salt aqueous solution was added.
- 88.4 parts of N- [4-acetylaminophenyl] -3-hydroxy-2-naphthalenecarboxamide and 174.0 parts of 25% aqueous sodium hydroxide solution were dissolved in 1500 parts of methanol at 50 ° C. to obtain a coupler solution. did.
- This coupler solution was poured into the 5 ° C. diazonium salt aqueous solution over 30 minutes to carry out a coupling reaction.
- the pH at this time was 4.3.
- the mixture was heated to 70 ° C., filtered, washed with water, and dried at 90 ° C. for 24 hours.
- the azo pigment represented by the formula (A2-1) and the chemical formula (A2- 141 parts of a mixture of azo pigments represented by 6) were obtained.
- mass ratio of the mixture of azo pigments of formula (A2-1) and chemical formula (A2-6) was 80.3: 19.7.
- Red colorant (PR-2) Commercially available C.I. I. 100 parts of Pigment Red 179 (PR179) (“Pariogen Maroon L-3920” manufactured by BASF), 1200 parts of sodium chloride, and 120 parts of diethylene glycol were charged into a 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) at 60 ° C. for 6 hours. Kneaded and salt milled. The obtained kneaded product is poured into 3 liters of warm water, stirred for 1 hour while heating to 70 ° C. to form a slurry, repeatedly filtered and washed with water to remove sodium chloride and diethylene glycol, and then dried at 80 ° C. overnight. 98 parts of a red colorant (PR-2) were obtained. The average primary particle size was 40.8 nm.
- Red colorant (PR-3) C. I. Pigment Red 179, C.I. I. Pigment Red 177 (PR177) (“chromophthal red L4039” manufactured by BASF) was used in the same manner as in the production of the red colorant (PR-2) to obtain 97 parts of the red colorant (PR-3). It was. The average primary particle size was 27.6 nm.
- Red colorant (PR-4) C. I. Pigment Red 179, C.I. I. Pigment Red 254 (PR254) (“Irga Fore Red S3610 CF” manufactured by BASF) was used in the same manner as in the production of the red colorant (PR-2), and 97 parts of the red colorant (PR-4) was added. Obtained.
- the average primary particle size was 33 nm.
- Nickel azo complex pigments C.I. I. Pigment Yellow 150: 100 parts of “E4GN” manufactured by LANXESS, 700 parts of sodium chloride, and 180 parts of diethylene glycol were charged into a 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 80 ° C. for 6 hours. The mixture was poured into 2000 parts of warm water and stirred for 1 hour while heating to 80 ° C. to form a slurry, filtered, washed with water repeatedly to remove salt and solvent, dried at 80 ° C. overnight, and 95 parts of yellow A colorant (PY-1) was obtained. The average primary particle size was 42.3 nm.
- yellow colorant (PY-2) C. I. Pigment Yellow 150, C.I. I. Except for changing to CI Pigment Yellow 139 (PY139) (“Irgafore Yellow 2R-CF” manufactured by BASF), yellow colorant (PY-2) was obtained in the same manner as in the production of yellow colorant (PY-1). It was. The average primary particle size was 40.2 nm.
- yellow colorant (PY-4) C. I. Pigment Yellow 150, C.I. I.
- a yellow colorant (PY-4) was obtained in the same manner as in the production of the yellow colorant (PY-1) except that it was changed to CI Pigment Yellow 185 (PY185) ("Paliogen Yellow D1155" manufactured by BASF).
- the average primary particle size was 38.4 nm.
- quinophthalone compound (c) 100 parts of the obtained quinophthalone compound (c), 1200 parts of sodium chloride and 120 parts of diethylene glycol were charged into a stainless steel 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 60 ° C. for 8 hours.
- the kneaded product is put into warm water, stirred for 1 hour while being heated to about 70 ° C. to form a slurry, repeatedly filtered and washed with water to remove sodium chloride and diethylene glycol, and then dried at 80 ° C. overnight.
- 97 parts of a yellow colorant (PY-5) were obtained.
- the average primary particle size was 34.1 nm.
- Green colorant (PG-1) Halogenated zinc phthalocyanine pigment: C.I. I. Pigment Green 58: 200 parts of “FASTOGEN Green A110” manufactured by DIC, 1400 parts of sodium chloride, and 360 parts of diethylene glycol were charged into a 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 120 ° C. for 4 hours. Next, the kneaded product is poured into 5 liters of warm water, stirred for 1 hour while heating to 70 ° C. to form a slurry, filtered and washed repeatedly to remove sodium chloride and diethylene glycol, and then dried at 80 ° C. overnight. 490 parts of a green colorant (PG-1) was obtained. The average primary particle size was 50.2 nm.
- Green colorant (PG-2) C. I. Pigment Green 58 and phthalocyanine green pigment C.I. I. Except for changing to Pigment Green 7 (PG7) (“Lionol Green YS-07” manufactured by Toyocolor Co., Ltd.), the same procedure as in the production of Green Coloring Agent (PG-1) was carried out. Got. The average primary particle size was 55.3 nm.
- Green colorant (PG-3) C. I. Pigment Green 58, C.I. I.
- a green colorant (PG-3) was obtained in the same manner as in the production of the yellow colorant (PG-1) except that it was changed to CI Pigment Green 36 (“CF-G-6YK” manufactured by Toyocolor Co., Ltd.).
- the average primary particle size was 52.1 nm.
- Green colorant (PG-4) In a reaction vessel, 225 parts of phthalodinitrile and 78 parts of anhydrous aluminum chloride were added to 1250 parts of n-amyl alcohol and stirred. To this was added 266 parts of DBU (1,8-Diazabicclo [5.4.0] undec-7-ene), and the temperature was raised and refluxed at 136 ° C. for 5 hours. The reaction solution cooled to 30 ° C. with stirring was poured into a mixed solvent of 5000 parts of methanol and 10000 parts of water with stirring to obtain a blue slurry.
- DBU 1,8-Diazabicclo [5.4.0] undec-7-ene
- This slurry was filtered, washed with a mixed solvent of 2000 parts of methanol and 4000 parts of water, and dried to obtain 135 parts of chloroaluminum phthalocyanine. Further, 100 parts of chloroaluminum phthalocyanine was slowly added to 1200 parts of concentrated sulfuric acid at room temperature in a reaction vessel. The mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours, and the sulfuric acid solution was poured into 24000 parts of cold water at 3 ° C. The blue precipitate was filtered, washed with water, and dried to obtain 102 parts of an aluminum phthalocyanine pigment represented by the following general formula (2).
- Pigment Orange 64 (“Chromophthal Orange K 2960” manufactured by BASF)
- 1200 parts of sodium chloride and 120 parts of diethylene glycol
- stainless gallon kneader manufactured by Inoue Seisakusho
- salt milling was performed.
- the obtained kneaded product is poured into 3 liters of warm water, stirred for 1 hour while heating to 70 ° C. to form a slurry, repeatedly filtered and washed with water to remove sodium chloride and diethylene glycol, and then dried at 80 ° C. overnight.
- 97 parts of an orange colorant (PO-1) were obtained.
- the average primary particle size was 39 nm.
- Blue colorant (PB-2) C. I. Pigment Blue 15: 6, C.I. I.
- a blue colorant (PB-2) was obtained in the same manner as in the production of the blue colorant (PB-1) except that it was changed to CI Pigment Blue 15: 3 (“Lionol Blue SM” manufactured by Toyocolor Co., Ltd.).
- the average primary particle size was 28.6 nm.
- Blue colorant (PB-3) C. I. Pigment Blue 15: 6, C.I. I. Blue colorant (PB-3) was obtained in the same manner as the blue colorant (PB-1) except that it was changed to CI Pigment Blue 15: 1 (“Lionol Blue MG-7” manufactured by Toyocolor Co., Ltd.) It was.
- the average primary particle size was 30.4 nm.
- PV-1 Pigment Violet 23
- Clariant Green Violet RL
- diethylene glycol 1 gallon kneader
- the mixture was poured into 5000 parts of warm water, stirred for 1 hour while heating to 70 ° C. to form a slurry, filtered, washed with water repeatedly to remove salt and solvent, dried at 80 ° C. overnight, and 118 parts of purple A colorant (PV-1) was obtained.
- the average primary particle size was 26.4 nm.
- C.I. A purple colorant (PV-2) comprising Acid Red 289 and the following resin B-1 having a cationic group in the side chain was produced.
- the following resin B-1 having a cationic group in the side chain of 51 parts was added to 2000 parts of water, and after stirring and mixing sufficiently, the mixture was heated to 60 ° C.
- An aqueous solution in which Acid Red 289 was dissolved was prepared and added dropwise little by little to the previous resin solution. After dropping, the mixture was stirred at 60 ° C. for 120 minutes to sufficiently react.
- C.I. A purple colorant (PV-3) comprising Acid Red 52 and Resin B-1 having a cationic group in the side chain was produced.
- the resin B-1 having a cationic group in the side chain of 51 parts was added to 2000 parts of water, and after stirring and mixing sufficiently, the mixture was heated to 60 ° C.
- An aqueous solution in which Acid Red 52 was dissolved was prepared and added dropwise little by little to the previous resin solution. After dropping, the mixture was stirred at 60 ° C. for 120 minutes to sufficiently react.
- Resin B-1 having a cationic group in the side chain 74.1 parts of isopropyl alcohol was charged into a four-necked separable flask equipped with a thermometer, a stirrer, a distillation tube, and a condenser, and the temperature was raised to 75 ° C. under a nitrogen stream.
- Red Colorant Dispersion P-R1 After the mixture having the following composition is uniformly stirred and mixed, it is dispersed with an Eiger mill (“Mini Model M-250 MKII” manufactured by Eiger Japan) for 5 hours using zirconia beads having a diameter of 1 mm, and then filtered through a 5 ⁇ m filter. A red pigment dispersion P-R1 was prepared.
- Red colorant (PR-1) 12.0 parts (azo pigment)
- Resin type dispersant 3.0 parts
- Compound solution D2 containing alkali-soluble functional group 20.0 parts
- Solvent 65.0 parts Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMAC)
- red colorant dispersions PR-2 to 4 green colorant dispersions PG1 to 4, blue were used in the same manner as red colorant dispersion PR-1.
- Colorant dispersions P-B1-3, yellow colorant dispersions PY1-5, purple colorant dispersion P-V1, and orange colorant dispersion P-O1 were prepared.
- M402 Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate: Aronix M-402 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
- M309 trimethylol prohan triacrylate: Aronix M-309 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
- OXE02 Ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (0-acetyloxime): Irgacure OXE02 (manufactured by BASF)
- PGMAc Propylene glycol monomethyl ether acetate
- a 100 mm ⁇ 100 mm, 250 ⁇ m thick polyethylene naphthalate film obtained by fixing the photosensitive compositions of Experimental Examples 108 to 176 with a pressure-sensitive adhesive on a glass substrate has a final film thickness of 2.0 ⁇ m after drying under reduced pressure using a spin coater. After applying under pressure and drying under reduced pressure, UV exposure was performed using an ultrahigh pressure mercury lamp at an illuminance of 20 mW / cm 2 and an exposure amount of 50 mJ / cm 2 . The coated film was heated at 100 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and peeled off from the glass substrate to obtain a film for evaluation.
- the haze value of the obtained film was measured using a haze meter NDH-2000 (manufactured by Tokyo Denshoku). The rank of evaluation is as follows. ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value less than 0.5%: Very good level ⁇ : No foreign matter or white turbidity, haze value 0.5% or more and less than 1.0%: Good level ⁇ : Foreign matter or white turbidity No, haze value of 1.0% or more and less than 1.5%: Inferior to ⁇ , but practical level ⁇ : Foreign matter or cloudiness or Haze value of 1.5% or more: Level not suitable for practical use
- the coated film produced in the same procedure as the appearance evaluation was heated at 100 ° C. or 150 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and peeled off from the glass substrate to obtain a film for evaluation.
- the obtained film was measured for chromaticity, immersed in propylene glycol monomethyl ether acetate for 5 minutes at room temperature, washed with ion-exchanged water, and air-dried. Thereafter, the film was visually observed and the chromaticity was measured, and the color difference ⁇ E was calculated.
- the chromaticity was measured with a microspectrophotometer (“OSP-SP100” manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.) using a C light source.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ 10 seconds to less than 20 seconds ⁇ : 20 seconds to less than 30 seconds ⁇ ⁇ : 30 seconds to less than 40 seconds ⁇ : 40 seconds to less than 60 seconds ⁇ : 60 seconds to less than 80 seconds ⁇ : 80
- the development remains even after development for more than 2 seconds.
- ⁇ and ⁇ are practically preferable levels, ⁇ ⁇ , ⁇ , and ⁇ ⁇ are practically usable levels, and ⁇ is a level not suitable for practical use.
- the film was spray-developed using an aqueous sodium carbonate solution at 23 ° C., washed with ion-exchanged water, air-dried, and heated at 100 ° C. for 20 minutes in a clean oven. After standing to cool, it peeled off from the glass substrate and obtained the film for evaluation.
- spray development was performed for the time which added 10 second to the development time measured by evaluation of the developing speed about the film which used each photosensitive composition.
- the obtained pattern film was observed with an optical microscope, and the width of the pattern at the 50 ⁇ m photomask portion was measured. The closer to the size of the photomask, the higher the definition and the better the photosensitive composition.
- the rank of evaluation is as follows.
- ⁇ 50 ⁇ m or more to less than 53 ⁇ m ⁇ : 53 ⁇ m or more to less than 56 ⁇ m ⁇ ⁇ : 56 ⁇ m or more to less than 60 ⁇ m ⁇ : 60 ⁇ m or more to less than 65 ⁇ m ⁇ : 65 ⁇ m or more ⁇ and ⁇ are practically preferred levels, ⁇ ⁇ and ⁇ are practical Possible level, x is a level not suitable for practical use.
- the photosensitive compositions of Experimental Examples 108 to 127, 131 to 150, and 154 to 173 containing the compound (A) containing a furyl group in any combination of various colorants Chemical resistance, degassing, appearance, storage stability, development speed, and development line width were all good.
- chemical resistance was further improved by using a trifunctional monomer (M309) for the compound (B) containing a photopolymerizable functional group.
- the use of the silane compound (E-1) promoted internal cross-linking and further improved chemical resistance.
- the photosensitive composition of the present invention can be used as long as it is cured by light and heat.
- a color filter protective film, a photo spacer, for liquid crystal alignment It can be used to produce protrusions, touch panel interlayer insulating films, photosensitive solder resists, micro lenses, optical hard coats, UV inks, photosensitive lithographic printing plates, various coatings, and the like. Further, it can also be used for reinforcing plate adhesives, interlayer adhesives, coating agents, electromagnetic wave shielding adhesives, photosensitive optical waveguides, photothermal dual-curing potting agents and the like used for flexible printed wiring boards.
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Abstract
本発明は、フリル基を含む化合物(A)と光重合性官能基を含む化合物(B)と光重合開始剤(C)とを含む感光性組成物に関する。本発明によれば、低い硬化温度でも薬品耐性を付与することが可能であり、かつ、脱ガスや相溶性の問題のない感光性組成物を提供することができる。
Description
本発明は、薬品耐性に優れた膜あるいは微細パターンが得られる感光性組成物に関する。本発明の感光性組成物は、カラー液晶表示装置、カラー有機EL表示装置、固体撮像素子等に用いられるカラーフィルタ、ブラックマトリックス、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、マイクロレンズ、タッチパネル用絶縁膜、フレキシブルプリント配線板周辺などの電子材料用接着剤や接着シートなどを含めた幅広い用途に用いることができる。
一般に、有機EL表示装置(特に白色発光有機ELとカラーフィルタを組み合わせるWRGB方式)、液晶表示素子、集積回路素子、固体撮像素子などには、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、あるいは、マイクロレンズ、タッチパネル用絶縁膜などの膜や微細パターンが設けられている。これらの膜あるいは微細パターンは、透明性などの光学特性が求められる一方、他の部材の形成や組み立てなどの後工程を行う際に、薬品耐性などが求められる。そのため、感光性組成物にあらかじめ熱架橋剤を添加して、光硬化と熱硬化を行うことで、薬品耐性に優れた膜あるいは微細パターンを形成することが知られている。(例えば特許文献1および2)
また近年、ディスプレイのフレキシブル化やウエアラブル化が進み、従来使用されてきたリジッドなガラス基板を使用せずにフレキシブル基材を使用して素子を作製するニーズが高まっている。フレキシブル基板の多くは有機系の素材からなり耐熱性がガラス基板よりも低いため、熱硬化温度を下げる必要がある。例えば、カラーフィルタは従来200~230℃程度で熱硬化が行われてきたが、プラスチック製のフレキシブル基材を使用する場合はその耐熱性の問題から80~150℃程度に熱硬化温度を下げる必要がある。特に有機EL表示装置に使用されるカラーフィルタにおいては高い色再現のために非常に濃い色を用いることが多いため、露光工程における光硬化がされにくく、より熱架橋の重要性が高く、低温での熱硬化性が求められる。
さらに、WRGB方式の有機EL表示装置に使用されるカラーフィルタ等では、感光性組成物の硬化物から脱ガスが発生することにより有機EL素子にダークスポットを発生させてしまうことが知られており、脱ガスの低減が求められている。
以上のように、低い硬化温度で感光性組成物の薬品耐性を付与しつつ、脱ガスを発生させない熱架橋系を感光性組成物中に添加することが求められているが、特許文献1および2に記載されているエポキシ樹脂、ブロックイソシアネート、メラミン樹脂には次のような課題がある。
エポキシ樹脂を添加すると、特許文献2に記載されているとおり、感光性組成物を180℃以上で熱硬化させ薬品耐性を付与することが可能であるが、それより低温での熱硬化については記載されていない。本発明者らの検討によると無触媒では80~150℃という低温で薬品耐性を付与することは不可能であり、3級アミンや4級アンモニウム塩などを触媒として添加することで150℃以下の温度で硬化させることが可能である。しかし、添加する触媒の影響で、触媒の種類や量によっては、室温でも反応が少しずつ進行してしまい、保存安定性が悪いという問題や、触媒の溶解性がわるく塗液にブツが発生する場合がある。
ブロックイソシアネートを添加すると、特許文献1および2に記載されているとおり、感光性組成物を180℃以上で熱硬化させ薬品耐性を付与することが可能である。本発明者らの検討によっても150℃以下の低温硬化であっても薬品耐性を付与することは可能だが、ブロック化剤が硬化物に残存することで絶縁性へ悪影響を与えたり、脱ガスが発生して有機EL素子にダークスポットを発生させてしまうことがある。また、ブロック化剤の種類によっては加熱硬化時にブロック化剤が空気中に飛散し、作業者あるいは環境に悪影響を与える懸念や、光学特性が低下する懸念などがある。さらに、多くのブロックイソシアネートはアクリル系の感光性組成物との相溶性が悪く、白化が起こる場合がある。
メラミン樹脂についてもブロックイソシアネートと同様、150℃以下の低温硬化であっても薬品耐性を付与することが可能だが、加熱硬化時や硬化後にホルムアルデヒドが発生することから有機EL素子のダークスポット、作業者・環境への悪影響などの懸念がある。また、低温硬化可能なメラミンの多くは極性が高く、アクリル系の感光性組成物との相溶性が悪く、白化が起こる場合がある。
150℃以下の低温で硬化させて薬品耐性を付与することができ、かつ、脱ガスの発生のなく、アクリル系の感光性組成物との相溶性がよい架橋系としてジエン構造とジエノフィル構造とのDiels-Alder反応を利用することが開示されている(例えば特許文献3)。しかし、特許文献3では、熱スタンプや赤外線を吸収する光熱変換材料を利用してパターンを形成する方法が示されているが、この方法についても未だ改善の余地がある。
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、低い硬化温度でも薬品耐性を付与することが可能であり、かつ、脱ガスや相溶性の問題のない感光性組成物の提供を目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、感光性組成物中にフリル基を含む化合物と光重合性官能基を含む化合物と光重合開始剤とを含むことで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の一態様は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、および着色剤を含有する、カラーフィルタ用感光性組成物に関する。
すなわち、本発明の一態様は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、および着色剤を含有する、カラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、アルカリ可溶性である、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、フリル基を含む化合物(A)がカルボキシル基を含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボキシル基を含む単量体(a-2)と、を含む単量体(a)をラジカル重合してなる重合体(A-1)である、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、フリル基を含む単量体(a-1)がフルフリルメタクリレートを含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、カルボキシル基を含む単量体(a-2)が下記一般式[6]で表される化合物を含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
一般式[6]
[式中R11は水素原子またはメチル基であり、R12およびR13は、炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基であり、R12とR13は同一であっても異なっていても良い。]
一般式[6]
また、本発明の一態様は、単量体(a)が、さらに、メチルメタクリレートおよび/または下記一般式[7]で表される化合物を含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
一般式[7]
[式中R14は水素原子またはメチル基であり、R15は、水素原子、炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基であり、R16は、炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基である。]
一般式[7]
また、本発明の一態様は、重合体(A-1)の重量平均分子量が2000~70000である、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、光重合性官能基が、(メタ)アクリロイル基および/またはマレイミド基を含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、光重合性官能基がアクリロイル基を含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、光重合性官能基を含む化合物(B)が、3官能以下のモノマーまたはオリゴマーを含む、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、着色剤の含有量が、カラーフィルタ用感光性組成物の全不揮発分の10質量%以上である、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、さらに、一般式(1)で表される化合物を含有する、上記のカラーフィルタ用感光性組成物に関する。
一般式(1):
[一般式(1)中、R1は、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、または炭素数7~30のアルカリール基を表し、
Xは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアリーレン基、または炭素数1~20のアルコキシレン基を表し、
R2、R3およびR4は、互いに独立して、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、炭素数7~30のアルカリール基、置換基を有するシロキサン基、ハロゲン、ヒドロキシ基、または水素原子を表す。]
一般式(1):
Xは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアリーレン基、または炭素数1~20のアルコキシレン基を表し、
R2、R3およびR4は、互いに独立して、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、炭素数7~30のアルカリール基、置換基を有するシロキサン基、ハロゲン、ヒドロキシ基、または水素原子を表す。]
また、本発明の別の一態様は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、および光重合開始剤(C)を含有し、
フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボキシル基を含む単量体(a-2)と、を含む単量体(a)をラジカル重合してなる重合体(A-1)であり、
カルボキシル基を含む単量体(a―2)が下記一般式[6]で表される化合物を含む、感光性組成物に関する。
一般式[6]
[式中R11は水素原子またはメチル基であり、R12およびR13は、炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基であり、R12とR13は同一であっても異なっていても良い。]
フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボキシル基を含む単量体(a-2)と、を含む単量体(a)をラジカル重合してなる重合体(A-1)であり、
カルボキシル基を含む単量体(a―2)が下記一般式[6]で表される化合物を含む、感光性組成物に関する。
一般式[6]
また、本発明の一態様は、光重合性官能基が、(メタ)アクリロイル基および/またはマレイミド基を含む、上記の感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、光重合性官能基がアクリロイル基を含む、上記の感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、さらに、着色剤を含有する、上記のいずれか1項記載の感光性組成物に関する。
また、本発明の別の一態様は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、および着色剤を含有し、
光重合性官能基がアクリロイル基を含む、感光性組成物に関する。
光重合性官能基がアクリロイル基を含む、感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、着色剤の含有量が、感光性組成物の全不揮発分の10質量%以上である、上記の感光性組成物に関する。
また、本発明の一態様は、透明基板上に、上記のカラーフィルタ用感光性組成物または上記の感光性組成物から形成されたフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備える、カラーフィルタに関する。
また、本発明の一態様は、フレキシブル透明基板上に、上記のカラーフィルタ用感光性組成物または上記の感光性組成物から形成されたフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備える、カラーフィルタに関する。
また、本発明の一態様は、有機EL表示装置用である、上記のカラーフィルタに関する。
本発明により、低い硬化温度でも薬品耐性を付与することが可能であり、かつ、脱ガスや相溶性の問題のない感光性組成物を提供することができた。
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。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意味し、(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意味する。
<<感光性組成物の硬化方法と構成要素>>
まず、本実施形態の感光性組成物の硬化方法の例と構成する要素の組み合わせについて説明する。本実施形態の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)と、光重合性官能基を含む化合物(B)と、光重合開始剤(C)を必須成分として含む。
本実施形態の感光性組成物は上記の構成を満たしていれば良く、作用や硬化プロセスに限定されるものではないが、例えば、光硬化を行ったのち熱硬化を行うことで、薬品耐性を上げることができる。その作用は次のように推測される。
まず、本実施形態の感光性組成物の硬化方法の例と構成する要素の組み合わせについて説明する。本実施形態の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)と、光重合性官能基を含む化合物(B)と、光重合開始剤(C)を必須成分として含む。
本実施形態の感光性組成物は上記の構成を満たしていれば良く、作用や硬化プロセスに限定されるものではないが、例えば、光硬化を行ったのち熱硬化を行うことで、薬品耐性を上げることができる。その作用は次のように推測される。
まず、光硬化での反応は紫外線等の活性エネルギー線の照射によるラジカル重合であり、この段階では化合物(B)中の光重合性官能基の反応率は100%に達しないことは広く知られている。これが、硬化物の薬品耐性が十分でない原因の1つである。
続く熱硬化の段階では、化合物(B)中の未反応の光重合性官能基、未反応の光重合開始剤(C)および化合物(A)中のフリル基が熱ラジカル付加反応する。また、化合物(B)中の未反応の光重合性官能基中のジエノフィル構造と化合物(A)中のフリル基中のジエン構造がDiels-Alder反応する。前記熱ラジカル付加反応および/またはDiels-Alder反応によって硬化物の薬品耐性を向上させることができる。
続く熱硬化の段階では、化合物(B)中の未反応の光重合性官能基、未反応の光重合開始剤(C)および化合物(A)中のフリル基が熱ラジカル付加反応する。また、化合物(B)中の未反応の光重合性官能基中のジエノフィル構造と化合物(A)中のフリル基中のジエン構造がDiels-Alder反応する。前記熱ラジカル付加反応および/またはDiels-Alder反応によって硬化物の薬品耐性を向上させることができる。
前記ラジカル重合反応は、紫外線によって光重合開始剤(C)からラジカルが発生し、化合物(B)中の光重合性官能基がラジカル重合することによって起こる。光重合性官能基としてはアクリロイル基、メタクリロイル基、マレイミド基、スチリル基、無水マレイン酸残基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
前記熱ラジカル付加反応は、光重合開始剤(C)が熱により開裂してラジカルを発生し、光重合性官能基のラジカル重合が起こるとともに、その重合成長末端のラジカルがフリル基に付加する反応と推測される。このような反応は、例えば非特許文献1(N. Davidenko et al., “Activity of the Furfuryl Ring in the Free Radical Polymerization of Acrylic Monomers, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 34, 2759-2766 (1996))にもその機構が記載されている。
本発明者らは、感光性組成物の熱硬化、特には、80~150℃等の低温硬化においても、光重合性官能基とフリル基を含む化合物(A)との熱ラジカル付加反応により架橋密度が向上し、薬品耐性を向上させる効果があることを見出した。特に、アクリレート基の成長ラジカルがフリル基へ付加反応しやすいため、光重合性官能基としてアクリロイル基を用いることが好ましい。
本発明者らは、感光性組成物の熱硬化、特には、80~150℃等の低温硬化においても、光重合性官能基とフリル基を含む化合物(A)との熱ラジカル付加反応により架橋密度が向上し、薬品耐性を向上させる効果があることを見出した。特に、アクリレート基の成長ラジカルがフリル基へ付加反応しやすいため、光重合性官能基としてアクリロイル基を用いることが好ましい。
Diels-Alder反応は、反応に伴う脱離基がないため、脱ガスの問題がない。反応は光励起では起こらず、熱のみで進行する。触媒として後述するルイス酸を添加する場合もある。
Diels-Alder反応の反応温度はジエン構造とジエノフィル構造の組み合わせによって決まる。ジエノフィル構造として、感光性組成物に用いられる光重合性官能基、例えば上記の光重合性官能基を使用する場合、ジエン構造としてフリル基を用いることにより、低温の熱硬化温度、例えば80~150℃で熱硬化させることができる。またジエノフィル構造として光重合性官能基のうち、マレイミドを用いることにより熱硬化性をより向上させることができる。
Diels-Alder反応の反応温度はジエン構造とジエノフィル構造の組み合わせによって決まる。ジエノフィル構造として、感光性組成物に用いられる光重合性官能基、例えば上記の光重合性官能基を使用する場合、ジエン構造としてフリル基を用いることにより、低温の熱硬化温度、例えば80~150℃で熱硬化させることができる。またジエノフィル構造として光重合性官能基のうち、マレイミドを用いることにより熱硬化性をより向上させることができる。
以上のことから、化合物(B)中の光重合性官能基としては、光硬化でラジカル重合しやすい(メタ)アクリロイル基、熱硬化でフリル基とラジカル付加反応しやすいアクリロイル基、フリル基とDiels-Alder反応しやすいマレイミド基が、光硬化および/または熱硬化時の反応性がともに良好であるため好ましい。
本実施形態の感光性組成物の用途は特に限定されないが、現像性を付与することにより、ネガ型のフォトレジストとして使用し、フォトリソグラフィーにより微細パターンを作製することもできる。その場合、フォトマスクを使用してパターン露光を行うことで感光性組成物を部分的に光硬化させ、未硬化部位を有機溶剤等で溶解させて現像し、残った光硬化部位を加熱することで熱硬化させればよい。フォトリソグラフィーの現像工程は有機溶剤やアルカリ水溶液を用いることができる。
本実施形態の感光性組成物をネガ型のフォトレジストとして使用する場合、アルカリ現像であるか溶剤現像であるかに関わらず、パターンの解像度と薬品耐性とを両立することができる。
フリル基を含む化合物(A)を含まない感光性組成物の場合は、薬品耐性を上げるために光重合性官能基や光重合開始剤の濃度を上げたり露光量を増やしたりして光硬化での架橋密度を上げる必要がある。しかし、これらの設計ではパターン露光した際にマスクの開口部の外にも光重合反応が拡散して起こりマスクサイズよりも大きい範囲で光硬化するため、現像した後にマスクサイズよりも大きいパターンが得られる傾向が強くなってしまう。また、光硬化プロセスで未反応の光重合性官能基は、露光、現像に続く熱硬化のプロセスでも80~150℃というような低温では十分に熱重合が進まないために、熱硬化における薬品耐性向上の効果が得られにくい。従って、薬品耐性を向上させるためには光重合反応を促進する設計に頼らざるを得ず、パターンの解像度と薬品耐性とがトレードオフになってしまう。特に、カラーフィルタ用感光性組成物では、優れた現像性が求められるが、その一方で、着色剤を含有するために光硬化が進みにくく、特に低温硬化の条件では優れた薬品耐性を得ることは困難である。このため、現像性と薬品耐性の両立は非常に困難である。
フリル基を含む化合物(A)を含まない感光性組成物の場合は、薬品耐性を上げるために光重合性官能基や光重合開始剤の濃度を上げたり露光量を増やしたりして光硬化での架橋密度を上げる必要がある。しかし、これらの設計ではパターン露光した際にマスクの開口部の外にも光重合反応が拡散して起こりマスクサイズよりも大きい範囲で光硬化するため、現像した後にマスクサイズよりも大きいパターンが得られる傾向が強くなってしまう。また、光硬化プロセスで未反応の光重合性官能基は、露光、現像に続く熱硬化のプロセスでも80~150℃というような低温では十分に熱重合が進まないために、熱硬化における薬品耐性向上の効果が得られにくい。従って、薬品耐性を向上させるためには光重合反応を促進する設計に頼らざるを得ず、パターンの解像度と薬品耐性とがトレードオフになってしまう。特に、カラーフィルタ用感光性組成物では、優れた現像性が求められるが、その一方で、着色剤を含有するために光硬化が進みにくく、特に低温硬化の条件では優れた薬品耐性を得ることは困難である。このため、現像性と薬品耐性の両立は非常に困難である。
そこで、フリル基を含む化合物(A)を含む本実施形態の感光性組成物を使用すると、光重合性官能基や光重合開始剤の濃度を上げず、また露光量もパターン露光部が現像時に溶解しない最低限の低さに抑えることでパターン露光時の過剰な光硬化を防ぎ、パターンの解像度を保ちつつ、現像後のパターン中の未反応の光重合性官能基を熱硬化のプロセスで熱ラジカル付加反応および/またはDiels-Alder反応させることで薬品耐性を向上することが可能であり、パターンの解像度と薬品耐性のトレードオフを脱することができる。従って、本実施形態の感光性組成物は、幅広い用途に適用することができるが、中でもカラーフィルタ用感光性組成物に好適に用いることができる。
薬品耐性を良好にするため、感光性組成物の固形分の合計100質量部中、光重合開始剤(C)を0.01~60質量部で用いることが好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5.0質量部がさらに好ましい。また、感光性組成物の固形分から光重合開始剤(C)を除いた成分中、フリル基を含む化合物(A)の質量W(A)と、光重合性官能基を含む化合物(B)の質量W(B)との比率がW(A)/W(B)=95/5~5/95となる範囲で用いることが好ましく、90/10~10/90であることがより好ましく、60/40~20/80であることがさらに好ましい。
感光性組成物はアルカリ可溶性であることが好ましく、そのためには、フリル基を含む化合物(A)および/または光重合性官能基を含む化合物(B)がアルカリ可溶性官能基を含んでいてもよいし、アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)(ただし、化合物(A)、化合物(B)である場合を除く)を感光性組成物中にさらに添加してもよい。
アルカリ可溶性官能基とは、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ水溶液やジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリで中和され、水溶液中で膨潤・溶解する官能基のことであり、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられる。
次に、本実施形態の感光性組成物の各構成要素について説明する。
<<フリル基を含む化合物(A)>>
本実施形態のフリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物中の光重合性官能基と熱硬化工程で熱ラジカル付加反応またはDiels-Alder反応することによって、感光性組成物に薬品耐性を付与する効果を奏すると推測される。フリル基を含む化合物(A)は、フリル基(フランから1つの水素原子を除いた基)を含んでいれば特にその構造が限定されるものではない。特許文献3をはじめ、特開1994-271558、特開1994-293830、特開1996-239421、特開1998-508655、特開2000-001529、特開2003-183348、特開2006-193628、特開2007-186684、特開2010-265377、特開2011-170069などに記載されている公知の化合物を用いることができ、低分子であっても高分子であっても良い。
低分子化合物としては、例えば、フリル基を含む単量体や、多官能イソシアネートとフリル基を含むアルコールとを反応させて得られる化合物等を挙げることができる。薬品耐性を上げるためには高分子であることがより好ましく、具体例としては、フリル基を有する、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂、フラン樹脂(フルフリルアルコールとホルムアルデヒドの縮合ポリマー)等を挙げることができる。これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。高分子は直鎖、分岐、星状などいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。また、フリル基を含む化合物(A)中に、光重合性官能基をさらに含んでいても良い。
本実施形態のフリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物中の光重合性官能基と熱硬化工程で熱ラジカル付加反応またはDiels-Alder反応することによって、感光性組成物に薬品耐性を付与する効果を奏すると推測される。フリル基を含む化合物(A)は、フリル基(フランから1つの水素原子を除いた基)を含んでいれば特にその構造が限定されるものではない。特許文献3をはじめ、特開1994-271558、特開1994-293830、特開1996-239421、特開1998-508655、特開2000-001529、特開2003-183348、特開2006-193628、特開2007-186684、特開2010-265377、特開2011-170069などに記載されている公知の化合物を用いることができ、低分子であっても高分子であっても良い。
低分子化合物としては、例えば、フリル基を含む単量体や、多官能イソシアネートとフリル基を含むアルコールとを反応させて得られる化合物等を挙げることができる。薬品耐性を上げるためには高分子であることがより好ましく、具体例としては、フリル基を有する、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂、フラン樹脂(フルフリルアルコールとホルムアルデヒドの縮合ポリマー)等を挙げることができる。これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。高分子は直鎖、分岐、星状などいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。また、フリル基を含む化合物(A)中に、光重合性官能基をさらに含んでいても良い。
フリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物の薬品耐性の点から、感光性組成物の固形分の合計100質量部中、5~95質量部の量で用いることが好ましく、より好ましくは5~70質量部、さらに好ましくは5~50質量部である。また、本実施形態の感光性組成物に着色剤を添加して後述するカラーフィルタ用感光性組成物として使用する場合、フリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物から着色剤を除いた成分の固形分の合計100質量部のうち、5~95質量部の量で用いることが好ましく、より好ましくは10~70質量部、さらに好ましくは15~40質量部である。
フリル基を含む化合物(A)としては、フリル基を容易に導入できる点、フリル基の導入量の制御が容易である点、分子量や共重合組成の制御によって感光性組成物の現像性の制御が容易である点、および感光性組成物の透明性が優れている点からラジカル重合体(A-1)であることがさらに好ましい。
<フリル基を含むラジカル重合体(A-1)>
[フリル基を含むラジカル重合体(A-1)の構造とその製造方法]
フリル基を含むラジカル重合体(A-1)は、ラジカル重合可能な二重結合を有する単量体をラジカル重合してなる重合体であり、かつフリル基を含む構造である。その製造方法は、
方法[1-1] フリル基を含む単量体(a-1)を含む単量体(a)を重合する方法
方法[1-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合し、得られた重合体(プレポリマー)にフリル基を含む反応性化合物(a-4)を反応させる方法
等が挙げられる。
方法[1-1]の方が、合成の反応プロセスを少なくできる点で好ましい。また、重合体(A-1)は単独重合体であっても他のモノマーとの共重合体であってもよいが、ポリマーのTg、感光性組成物の粘度、他の構成成分との相溶性などの調整などのために、(a-1)または(a-3)以外の他のモノマーと共重合することが好ましい。
[フリル基を含むラジカル重合体(A-1)の構造とその製造方法]
フリル基を含むラジカル重合体(A-1)は、ラジカル重合可能な二重結合を有する単量体をラジカル重合してなる重合体であり、かつフリル基を含む構造である。その製造方法は、
方法[1-1] フリル基を含む単量体(a-1)を含む単量体(a)を重合する方法
方法[1-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合し、得られた重合体(プレポリマー)にフリル基を含む反応性化合物(a-4)を反応させる方法
等が挙げられる。
方法[1-1]の方が、合成の反応プロセスを少なくできる点で好ましい。また、重合体(A-1)は単独重合体であっても他のモノマーとの共重合体であってもよいが、ポリマーのTg、感光性組成物の粘度、他の構成成分との相溶性などの調整などのために、(a-1)または(a-3)以外の他のモノマーと共重合することが好ましい。
フリル基を含む単量体(a-1)としては、例えば下記一般式[1]~[5]で表される単量体、フルフリルビニルエーテル、フルフリルアリルエーテル等を挙げることができる。特に、フリル基を含むラジカル重合体(A-1)中のフリル基濃度を容易に上げられる点から、一般式[1]の単量体を使用することが好ましく、単量体自身の安定性の点と、良好な重合性が得られる点からフルフリルメタクリレートを使用することがさらに好ましい。
方法[1-2]で用いる反応性官能基を含む単量体(a-3)中の反応性官能基としてはカルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、カルボン酸無水物基などが挙げられ、プレポリマー中に含まれるこれらの反応性官能基と、フリル基を含む反応性化合物(a-4)中の水酸基、アミノ基、メルカプト基、アルデヒド基などとを反応させることで、フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を得ることができる。
反応性官能基を含む単量体(a-3)としては、例えばカルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、カルボン酸無水物基などを含む単量体が挙げられる。
カルボキシル基を含む単量体としては後述のカルボキシル基を含む単量体(a-2)と同じものを使用することができる。
カルボン酸無水物基を含む単量体としては、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、4-[(2-メタクリロイルオキシエトキシ)カルボニル]フタル酸無水物等が挙げられる。
カルボキシル基を含む単量体としては後述のカルボキシル基を含む単量体(a-2)と同じものを使用することができる。
カルボン酸無水物基を含む単量体としては、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、4-[(2-メタクリロイルオキシエトキシ)カルボニル]フタル酸無水物等が挙げられる。
エポキシ基を含む単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジエーテル、3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、3-メチル-3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、3-エチル-3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、4-メチル-4,5-エポキシペンチル(メタ)アクリレート、5-メチル-5,6-エポキシヘキシル(メタ)アクリレート、α-エチルアクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、クロトニルグリシジルエール、(イソ)クロトン酸グリシジルエーテル、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、N-(3,5-ジメチル-4-グリシジル)ベンジルアクリルアミド、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、α-メチル-p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,4-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,5-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,6-ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,4-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン、3,4,5-トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,4,6-トリグリシジルオキシメチルスチレン等が挙げられる。
イソシアネート基を含む単量体およびそのブロック体としては、(メタ)アクリロイルイソシアネート、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート、1,1-(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、m-(メタ)アクリロイルフェニルイソシアネート、α,α‐ジメチル‐4‐イソプロペニルベンジルイソシアネート等が挙げられる。
イソシアネート基を含む単量体およびそのブロック体としては、(メタ)アクリロイルイソシアネート、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート、1,1-(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、m-(メタ)アクリロイルフェニルイソシアネート、α,α‐ジメチル‐4‐イソプロペニルベンジルイソシアネート等が挙げられる。
フリル基を含む反応性化合物(a-4)としては、例えばフルフリルアルコール、フルフリルアミン、フルフリルメルカプタン、フルフラール等が挙げられる。
反応性官能基を含む単量体(a-3)、フリル基を含む反応性化合物(a-4)は1種類の化合物を用いても、2種類以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A-1)中のフリル基の濃度は重合体1gあたり0.5~6.0mmolが好ましく、1.0~4.0mmolがさらに好ましい。フリル基の濃度が0.5mmol以上、好ましくは1.0mmol以上であると感光性組成物の薬品耐性に優れ、6.0mmol以下、好ましくは4.0mmol以下であると重合体(A-1)の経時安定性に優れる。
感光性組成物にアルカリ可溶性を付与するためには、フリル基を含むラジカル重合体(A-1)にアルカリ可溶性官能基を含むことが好ましい。感光性組成物中での溶解性が高くなるために、感光性組成物の透明性が良好になったり、光重合性官能基を含む化合物(B)と反応しやすくなって薬品耐性が良好になったりする点からも好ましい。
上記方法[1-1]または[1-2]において単量体(a)を重合する際に、フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)に加えて、アルカリ可溶性官能基を含む単量体を使用することで、重合体(A-1)中にアルカリ可溶性官能基を導入することができる。すなわち、アルカリ可溶性官能基を含みフリル基を含むラジカル重合体(A-1)の製造方法としては下記の方法が挙げられる。
方法[2-1] フリル基を含む単量体(a-1)とアルカリ可溶性官能基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合する方法
方法[2-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)とアルカリ可溶性官能基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られた重合体(プレポリマー)にフリル基を含む反応性化合物(a-4)を反応させる方法
上記方法[1-1]または[1-2]において単量体(a)を重合する際に、フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)に加えて、アルカリ可溶性官能基を含む単量体を使用することで、重合体(A-1)中にアルカリ可溶性官能基を導入することができる。すなわち、アルカリ可溶性官能基を含みフリル基を含むラジカル重合体(A-1)の製造方法としては下記の方法が挙げられる。
方法[2-1] フリル基を含む単量体(a-1)とアルカリ可溶性官能基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合する方法
方法[2-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)とアルカリ可溶性官能基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られた重合体(プレポリマー)にフリル基を含む反応性化合物(a-4)を反応させる方法
アルカリ可溶性官能基を含む単量体としては、カルボキシル基を含む単量体(a-2)、リン酸基を含む単量体、スルホン酸基を含む単量体などが挙げられ、カルボキシル基を含む単量体(a-2)を使用することが好ましい。
カルボキシル基を含む単量体(a-2)としては、例えば
(メタ)アクリル酸、アクリル酸ダイマー、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、α-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルヘキサヒドロフタレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性コハク酸(メタ)アクリレート、ω-カルボキシポリカプロラクトン(メタ)アクリレート、p-ビニル安息香酸、およびカルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸、アクリル酸ダイマー、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、α-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシプロピルヘキサヒドロフタレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性コハク酸(メタ)アクリレート、ω-カルボキシポリカプロラクトン(メタ)アクリレート、p-ビニル安息香酸、およびカルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体等が挙げられる。
前記カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体に使用するカルボン酸無水物としては、例えば
コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、グルタル酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、及びクロレンド酸無水物等のジカルボン酸無水物;
3-カルボキシメチルグルタル酸無水物、1,2,4-ブタントリカルボン酸-1,2-無水物、cis-プロペン-1,2,3-トリカルボン酸-1,2-無水物、1,3,4-シクロペンタントリカルボン酸無水物等の脂肪族トリカルボン酸無水物;
ベンゼントリカルボン酸無水物(1,2,3-ベンゼントリカルボン酸無水物、トリメリット酸無水物[1,2,4-ベンゼントリカルボン酸無水物]、トリメリット酸無水物クロライド[4-クロロホルミルフタル酸無水物]など)、ナフタレントリカルボン酸無水物(1,2,4-ナフタレントリカルボン酸無水物、1,4,5-ナフタレントリカルボン酸無水物、2,3,6-ナフタレントリカルボン酸無水物、1,2,8-ナフタレントリカルボン酸無水物など)、3,4,4’-ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルエーテルトリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルトリカルボン酸無水物、2,3,2’-ビフェニルトリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルメタントリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルスルホントリカルボン酸無水物等の芳香族トリカルボン酸無水物などが挙げられる。
なお、テトラカルボン酸二無水物等の1分子中に2個以上の酸無水物基を含むカルボン酸無水物を使用してヒドロキシル基を含む単量体と付加反応させると、カルボン酸無水物1分子に対してヒドロキシル基を含む単量体が2分子以上付加することになり、1分子中に2つ以上のラジカル重合性官能基を含むことになる。それにより共重合体がゲル化する恐れがあるので、1分子中に2個以上の酸無水物基を含むカルボン酸無水物を使用する場合は、カルボン酸無水物全体の好ましくは3モル%以下、より好ましくは2モル%以下であり、使用しないことが好ましい場合もある。
コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、グルタル酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、及びクロレンド酸無水物等のジカルボン酸無水物;
3-カルボキシメチルグルタル酸無水物、1,2,4-ブタントリカルボン酸-1,2-無水物、cis-プロペン-1,2,3-トリカルボン酸-1,2-無水物、1,3,4-シクロペンタントリカルボン酸無水物等の脂肪族トリカルボン酸無水物;
ベンゼントリカルボン酸無水物(1,2,3-ベンゼントリカルボン酸無水物、トリメリット酸無水物[1,2,4-ベンゼントリカルボン酸無水物]、トリメリット酸無水物クロライド[4-クロロホルミルフタル酸無水物]など)、ナフタレントリカルボン酸無水物(1,2,4-ナフタレントリカルボン酸無水物、1,4,5-ナフタレントリカルボン酸無水物、2,3,6-ナフタレントリカルボン酸無水物、1,2,8-ナフタレントリカルボン酸無水物など)、3,4,4’-ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルエーテルトリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルトリカルボン酸無水物、2,3,2’-ビフェニルトリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルメタントリカルボン酸無水物、3,4,4’-ビフェニルスルホントリカルボン酸無水物等の芳香族トリカルボン酸無水物などが挙げられる。
なお、テトラカルボン酸二無水物等の1分子中に2個以上の酸無水物基を含むカルボン酸無水物を使用してヒドロキシル基を含む単量体と付加反応させると、カルボン酸無水物1分子に対してヒドロキシル基を含む単量体が2分子以上付加することになり、1分子中に2つ以上のラジカル重合性官能基を含むことになる。それにより共重合体がゲル化する恐れがあるので、1分子中に2個以上の酸無水物基を含むカルボン酸無水物を使用する場合は、カルボン酸無水物全体の好ましくは3モル%以下、より好ましくは2モル%以下であり、使用しないことが好ましい場合もある。
前記カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体に使用するヒドロキシル基を含む単量体としては、例えば
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2(又は3)-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2(又は3又は4)-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びエチル-α-ヒドロキシメチルアクリレートなどのアルキル-α-ヒドロキシアルキルアクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート類;
N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミドなどのN-(ヒドロキシアルキル)(メタ)アクリルアミド等の水酸基を有する(メタ)アクリルアミド類;
2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、2-(又は3-)ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-(又は3-又は4-)ヒドロキシブチルビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル類;
2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、2-(又は3-)ヒドロキシプロピルアリルエーテル、2-(又は3-又は4-)ヒドロキシブチルアリルエーテル等の水酸基を有するアリルエーテル類などが挙げられる。
また、上記の水酸基を有する(メタ)アクリレート類、水酸基を有する(メタ)アクリルアミド類、水酸基を有するビニルエーテル類、水酸基を有するアリルエーテル類にアルキレンオキサイド及び/又はラクトンを付加して得られる単量体も、ヒドロキシル基を含む単量体として用いることができる。付加されるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2-、1,4-、2,3-又は1,3-ブチレンオキサイド及びこれらの2種以上の併用系が用いられる。2種以上のアルキレンオキサイドを併用するときの結合形式はランダム及び/又はブロックのいずれでもよい。付加されるラクトンとしては、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、炭素原子数1~6のアルキル基で置換されたε-カプロラクトン及びこれらの2種以上の併用系が用いられる。アルキレンオキサイドとラクトンを両方とも付加したものでも構わない。
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2(又は3)-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2(又は3又は4)-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びエチル-α-ヒドロキシメチルアクリレートなどのアルキル-α-ヒドロキシアルキルアクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート類;
N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミドなどのN-(ヒドロキシアルキル)(メタ)アクリルアミド等の水酸基を有する(メタ)アクリルアミド類;
2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、2-(又は3-)ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-(又は3-又は4-)ヒドロキシブチルビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル類;
2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、2-(又は3-)ヒドロキシプロピルアリルエーテル、2-(又は3-又は4-)ヒドロキシブチルアリルエーテル等の水酸基を有するアリルエーテル類などが挙げられる。
また、上記の水酸基を有する(メタ)アクリレート類、水酸基を有する(メタ)アクリルアミド類、水酸基を有するビニルエーテル類、水酸基を有するアリルエーテル類にアルキレンオキサイド及び/又はラクトンを付加して得られる単量体も、ヒドロキシル基を含む単量体として用いることができる。付加されるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2-、1,4-、2,3-又は1,3-ブチレンオキサイド及びこれらの2種以上の併用系が用いられる。2種以上のアルキレンオキサイドを併用するときの結合形式はランダム及び/又はブロックのいずれでもよい。付加されるラクトンとしては、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、炭素原子数1~6のアルキル基で置換されたε-カプロラクトン及びこれらの2種以上の併用系が用いられる。アルキレンオキサイドとラクトンを両方とも付加したものでも構わない。
カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた構造を重合体(A-1)中に導入する場合、カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体をあらかじめ合成し、これをカルボキシル基を含む単量体(a-2)として使用して方法[2-1]、[2-2]などによって製造しても良いし、後述の方法[2-3]、[3-3]などのようにヒドロキシル基を含む単量体と他の単量体をあらかじめ共重合させた後に、カルボン酸無水物を付加させても良いが、前者の方法が合成の反応プロセスを短くできる点で好ましい。
カルボキシル基を含む単量体(a-2)としては特に、アルカリ現像時の溶解速度を速くできる点でメタクリル酸、および/または下記一般式[6]で表される単量体を使用することが好ましく、さらに少量の使用で現像速度を速くできる点から2-メタクリロイロキシエチルコハク酸がさらに好ましい。
一般式[6]
[式中R11は水素原子またはメチル基であり、R12およびR13は、炭素数1~8の、直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基であり、R12とR13は同一であっても異なっていても良い。]
直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、等のアルカン;
エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、等のアルケン;
エチン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ペプチン、オクチン、等のアルキン;などの化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
2価の脂環族炭化水素基としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、トリメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロオクタン、ビシクロオクテン、等の化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメチルベンゼン、等の化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
R12及びR13は、それぞれ独立に、炭素数1~5のアルキレン基であることがより好ましい。
エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、等のアルケン;
エチン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ペプチン、オクチン、等のアルキン;などの化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
2価の脂環族炭化水素基としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、トリメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロオクタン、ビシクロオクテン、等の化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメチルベンゼン、等の化合物から2個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
R12及びR13は、それぞれ独立に、炭素数1~5のアルキレン基であることがより好ましい。
リン酸基を含む単量体としては、例えば
2-ホスホノオキシエチル(メタ)アクリレート、2-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ホスホノオキシブチル(メタ)アクリレート、5-ホスホノオキシペンチル(メタ)アクリレート、6-ホスホノオキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ホスホノオキシオクチル(メタ)アクリレート、10-ホスホノオキシデシル(メタ)アクリレート、12-ホスホノオキシドデシル(メタ)アクリレート、ホスホノオキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ホスホノオキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルアシドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-p-メトキシフェニルアシドホスフェート等のホスホノオキシ基を含む単量体;
2-ホスホノエチル(メタ)アクリレート、5-ホスホノペンチル(メタ)アクリレート等のホスホノ基を含む単量体等が挙げられる。
2-ホスホノオキシエチル(メタ)アクリレート、2-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ホスホノオキシブチル(メタ)アクリレート、5-ホスホノオキシペンチル(メタ)アクリレート、6-ホスホノオキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ホスホノオキシオクチル(メタ)アクリレート、10-ホスホノオキシデシル(メタ)アクリレート、12-ホスホノオキシドデシル(メタ)アクリレート、ホスホノオキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ホスホノオキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ホスホノオキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルアシドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-p-メトキシフェニルアシドホスフェート等のホスホノオキシ基を含む単量体;
2-ホスホノエチル(メタ)アクリレート、5-ホスホノペンチル(メタ)アクリレート等のホスホノ基を含む単量体等が挙げられる。
スルホン酸基を含む単量体としては、例えば
ビニルスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、2-スルホ-1-プロピル(メタ)アクリレート、1-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、3-スルホプロピル(メタ)アクリレート、1-スルホ-2-ブチル(メタ)アクリレート、3-スルホ-2-ブチル(メタ)アクリレート、3-ブロモ-2-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、3-メトキシ-1-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、4-((メタ)アクリロイルアミノ)ベンゼンスルホン酸、N-(1,1-ジメチル-2-スルホエチル)(メタ)アクリルアミド、((メタ)アクリルアマイド)メタンスルホン酸、2-((メタ)アクリルアマイド)エタンスルホン酸、3-((メタ)アクリルアマイド)プロパン-1-スルホン酸、2-(メタ)アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸、4-スチレンスルホン酸、4-(プロプ-1-エン-2-イル)ベンゼンスルホン酸等が挙げられる。
これらは1種類の化合物を用いても、2種類以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
ビニルスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、2-スルホ-1-プロピル(メタ)アクリレート、1-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、3-スルホプロピル(メタ)アクリレート、1-スルホ-2-ブチル(メタ)アクリレート、3-スルホ-2-ブチル(メタ)アクリレート、3-ブロモ-2-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、3-メトキシ-1-スルホ-2-プロピル(メタ)アクリレート、4-((メタ)アクリロイルアミノ)ベンゼンスルホン酸、N-(1,1-ジメチル-2-スルホエチル)(メタ)アクリルアミド、((メタ)アクリルアマイド)メタンスルホン酸、2-((メタ)アクリルアマイド)エタンスルホン酸、3-((メタ)アクリルアマイド)プロパン-1-スルホン酸、2-(メタ)アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸、4-スチレンスルホン酸、4-(プロプ-1-エン-2-イル)ベンゼンスルホン酸等が挙げられる。
これらは1種類の化合物を用いても、2種類以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
アルカリ可溶性官能基としては、感光性組成物が安定である点からカルボキシル基が好ましい。カルボキシル基は、カルボン酸無水物基と、ヒドロキシル基またはアミノ基とを反応させてハーフエステルまたはハーフアミドを生成させる反応を利用して、例えば下記のような方法で重合体(A-1)中に導入することができる。
方法[2-3] フリル基を含む単量体(a-1)と、ヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにカルボン酸無水物を反応させる方法
方法[2-4] 反応性官能基を含む単量体(a-3)としてカルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにフリル基を含む反応性化合物(a-4)としてヒドロキシル基を含む化合物またはアミノ基を含む化合物を反応させる方法
方法[2-5] フリル基を含む単量体(a-1)とカルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに水またはヒドロキシル基を含む化合物またはアミノ基を含む化合物を反応させる方法
これらの中で、方法[2-1]が、合成のプロセスを少なくでき、副反応が少なく安定して合成できる点から好ましい。
方法[2-3] フリル基を含む単量体(a-1)と、ヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにカルボン酸無水物を反応させる方法
方法[2-4] 反応性官能基を含む単量体(a-3)としてカルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにフリル基を含む反応性化合物(a-4)としてヒドロキシル基を含む化合物またはアミノ基を含む化合物を反応させる方法
方法[2-5] フリル基を含む単量体(a-1)とカルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに水またはヒドロキシル基を含む化合物またはアミノ基を含む化合物を反応させる方法
これらの中で、方法[2-1]が、合成のプロセスを少なくでき、副反応が少なく安定して合成できる点から好ましい。
カルボン酸無水物基を含む単量体、ヒドロキシル基を含む単量体としては前述のものと同じものを使用することができる。
アミノ基を含む単量体としては、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、1-(t-ブチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2-(t-ブチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジンー4-イル(メタ)アクリレート、N-(2,2,6,6-テトラメチルピペリジンニル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
アミノ基を含む単量体としては、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、1-(t-ブチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2-(t-ブチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジンー4-イル(メタ)アクリレート、N-(2,2,6,6-テトラメチルピペリジンニル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
重合体(A-1)がアルカリ可溶性官能基を含む場合、その酸価は10~200mgKOH/gが好ましく、40~130mgKOH/gがさらに好ましい。酸価が10mgKOH/g以上であると感光性組成物をアルカリ現像を行う際の現像速度が遅くなりすぎず、酸価が200mgKOH/g以下であると感光性組成物が低粘度になりやすく、塗工が容易になるためである。
なお、本実施形態における酸価は、溶剤を含まない重合体(A-1)1gに含まれる酸基を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数であり、具体的には、後述する実施例に記載の滴定方法によって求めた値を示している。
なお、本実施形態における酸価は、溶剤を含まない重合体(A-1)1gに含まれる酸基を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数であり、具体的には、後述する実施例に記載の滴定方法によって求めた値を示している。
フリル基を含むラジカル重合体(A-1)には光重合性官能基を含んでいても良い。光重合性官能基を含むことで、感光性組成物の薬品耐性を向上させたり、パターニング性を現像速度が速くパターンのサイズが大きい方向へ調整することが可能な場合がある。光重合性官能基は(メタ)アクリロイル基またはマレイミド基が好ましいが、重合体(A-1)中に含む場合は安定性の点から、(メタ)アクリロイル基がさらに好ましい。方法[1-1]~[2-5]において、単量体(a)を重合する際に、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、カルボン酸無水物基、ヒドロキシル基などの反応性官能基を含む単量体(a-3)を共重合することでプレポリマー中に反応性官能基を導入し、これに前記反応性官能基と反応し得る反応性官能基を含む単量体(a-3)をさらに反応させることで、重合体(A-1)中に光重合性官能基を導入することができる。ここで、重合体(A-1)中に、反応性官能基と反応しうる反応性官能基を含む単量体(a-3)中のラジカル重合可能な二重結合を未反応のまま組み込むことで、この二重結合が光重合性官能基としての機能を有する。
すなわち光重合性官能基を含みフリル基を含むラジカル重合体(A-1)の製造方法としては下記の方法が挙げられる。
方法[3-1] フリル基を含む単量体(a-1)と反応性官能基を含む単量体(a-3)とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーの反応性官能基に、前記反応性官能基と反応し得る反応性官能基を含む単量体(a-3)を反応させる方法
方法[3-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーの反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)と、前記反応性官能基と反応しうる反応性官能基を含む単量体(a-3)とを反応させる方法
すなわち光重合性官能基を含みフリル基を含むラジカル重合体(A-1)の製造方法としては下記の方法が挙げられる。
方法[3-1] フリル基を含む単量体(a-1)と反応性官能基を含む単量体(a-3)とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーの反応性官能基に、前記反応性官能基と反応し得る反応性官能基を含む単量体(a-3)を反応させる方法
方法[3-2] 反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーの反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)と、前記反応性官能基と反応しうる反応性官能基を含む単量体(a-3)とを反応させる方法
なお、方法[3-1]、[3-2]において、単量体(a)としてさらにアルカリ可溶性官能基を含む単量体を使用すれば、重合体(A-1)中に光重合性官能基とアルカリ可溶性官能基の両方を導入することができる。
また、方法[3-1]、[3-2]において、得られたポリマー中にヒドロキシル基またはアミノ基がある場合は、さらにカルボン酸無水物を反応させることによって、重合体(A-1)中に光重合性官能基とアルカリ可溶性官能基の両方を導入することができる。
具体的には方法[3-1]の例として
フリル基を含む単量体(a-1)とカルボキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのカルボキシル基の一部に、エポキシ基を含む単量体を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とエポキシ基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのエポキシ基に、カルボキシル基を含む単量体を反応させ、生成したヒドロキシル基に対して、カルボン酸無水物を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とカルボキシル基を含む単量体とヒドロキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのヒドロキシル基の一部または全部に、イソシアネート基を含む単量体を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とヒドロキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのヒドロキシル基の一部または全部に、イソシアネート基を含む単量体と、カルボン酸無水物とを反応させる方法
などが挙げられる。
また、方法[3-1]、[3-2]において、得られたポリマー中にヒドロキシル基またはアミノ基がある場合は、さらにカルボン酸無水物を反応させることによって、重合体(A-1)中に光重合性官能基とアルカリ可溶性官能基の両方を導入することができる。
具体的には方法[3-1]の例として
フリル基を含む単量体(a-1)とカルボキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのカルボキシル基の一部に、エポキシ基を含む単量体を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とエポキシ基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのエポキシ基に、カルボキシル基を含む単量体を反応させ、生成したヒドロキシル基に対して、カルボン酸無水物を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とカルボキシル基を含む単量体とヒドロキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのヒドロキシル基の一部または全部に、イソシアネート基を含む単量体を反応させる方法
フリル基を含む単量体(a-1)とヒドロキシル基を含む単量体とを含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーのヒドロキシル基の一部または全部に、イソシアネート基を含む単量体と、カルボン酸無水物とを反応させる方法
などが挙げられる。
さらに、カルボン酸無水物基を含む単量体を使用し、カルボン酸無水物基と、ヒドロキシル基またはアミノ基とを反応させてハーフエステルまたはハーフアミドを生成させる反応を利用することで、重合体(A-1)中に光重合性官能基とアルカリ可溶性官能基の両方を導入することができ、その製造方法としては例えば下記の方法が挙げられる。
方法[3-3] フリル基を含む単量体(a-1)と、ヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちカルボン酸無水物基を含む単量体を反応させる方法
方法[3-4] 反応性官能基を含む単量体(a-3)としてカルボン酸無水物を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにフリル基を含む反応性化合物(a-4)のうちヒドロキシル基またはアミノ基を含む化合物と、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を反応させる方法
方法[3-5] フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体を反応させる方法
方法[3-3] フリル基を含む単量体(a-1)と、ヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちカルボン酸無水物基を含む単量体を反応させる方法
方法[3-4] 反応性官能基を含む単量体(a-3)としてカルボン酸無水物を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーにフリル基を含む反応性化合物(a-4)のうちヒドロキシル基またはアミノ基を含む化合物と、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体と、を反応させる方法
方法[3-5] フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボン酸無水物基を含む単量体を含む単量体(a)を重合し、得られたプレポリマーに、反応性官能基を含む単量体(a-3)のうちヒドロキシル基を含む単量体またはアミノ基を含む単量体を反応させる方法
反応性官能基を含む単量体(a-3)としては、先に例示したヒドロキシル基を含む単量体、アミノ基を含む単量体、イソシアネート基を含む単量体、酸無水物基を含む単量体、エポキシ基を含む単量体、カルボキシル基を含む単量体(a-2)などを用いることができる。反応させる官能基としては、ヒドロキシル基またはアミノ基と、イソシアネートの組み合わせ、またはエポキシ基とカルボキシル基の組み合わせが好ましい。
本実施形態の感光性組成物には光重合性官能基を含む化合物(B)が必須成分として含まれるため、重合体(A-1)中に光重合性官能基を含んでいなくてもよいが、重合体(A-1)が光重合性官能基を含む場合、その官能基当量(二重結合当量ともいう)は200~5000g/molが好ましく、300~1000g/molがさらに好ましい。二重結合当量が200g/mol以上であると重合体(A-1)の経時安定性が良好になりやすく、二重結合当量が5000g/mol以下であると感光性組成物の光感度が良好になりやすいためである。
なお、本実施形態における官能基当量は、溶剤を含まない重合体(A-1)の官能基1molあたりの質量であり(単位はg/mol)、官能基当量の数値が小さいほど重合体(A-1)中の官能基濃度が高く、合成原料の仕込み量から計算される。
なお、本実施形態における官能基当量は、溶剤を含まない重合体(A-1)の官能基1molあたりの質量であり(単位はg/mol)、官能基当量の数値が小さいほど重合体(A-1)中の官能基濃度が高く、合成原料の仕込み量から計算される。
単量体(a)として用いることができ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、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、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,4-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(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、ジシクロぺンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロ-[5.2.1.0(2,6)]-デカニル(メタ)アクリレート、トリシクロ-[5.2.1.0(2,6)]-デカニルオキシエチル(メタ)アクリレート等の脂肪族単量体;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ロジンアクリレート等の芳香族単量体;
(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸3-(1,3-ジオキソブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル、(メタ)アクリル酸3-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル、(メタ)アクリル酸4-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル等の活性メチレン基を含む単量体;
オキセタン(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、(2-エチル-2-メチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-2-イル)メチル(メタ)アクリレート、2-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン、3-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン、5-メタクリロイルオキシ-2,6-ノルボルナンカルボラクトン、β-メタクリロイルオキシ-β-メチル-δ-バレロラクトン、β-メタクリロイルオキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン、2-(1-メタクリロイルオキシ)エチル-4-ブタノリド、N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等の複素環を含む単量体;
ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールを含む単量体;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、イソブチル(メタ)アクリルアミド、t-ブチル(メタ)アクリルアミド、t-オクチル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等の非置換もしくはN置換型(メタ)アクリルアミド類;
(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;
片末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレートオリゴマー、片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー、および片末端メタクリロイル化ポリエチレングリコール等の重合性オリゴマー類;
スチレン、α-メチルスチレン、p-ヒドロキシスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、インデン等のスチレン類;
エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類;
N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のN置換マレイミド類;
前記カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体に使用するヒドロキシル基を含む単量体として例示したヒドロキシル基を含む単量体
等が挙げられる。
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、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,4-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(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、ジシクロぺンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロ-[5.2.1.0(2,6)]-デカニル(メタ)アクリレート、トリシクロ-[5.2.1.0(2,6)]-デカニルオキシエチル(メタ)アクリレート等の脂肪族単量体;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ロジンアクリレート等の芳香族単量体;
(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸3-(1,3-ジオキソブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル、(メタ)アクリル酸3-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル、(メタ)アクリル酸4-(1,3-ジオキソブトキシ)ブチル等の活性メチレン基を含む単量体;
オキセタン(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、(2-エチル-2-メチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-2-イル)メチル(メタ)アクリレート、2-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン、3-メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン、5-メタクリロイルオキシ-2,6-ノルボルナンカルボラクトン、β-メタクリロイルオキシ-β-メチル-δ-バレロラクトン、β-メタクリロイルオキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン、2-(1-メタクリロイルオキシ)エチル-4-ブタノリド、N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等の複素環を含む単量体;
ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールを含む単量体;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、イソブチル(メタ)アクリルアミド、t-ブチル(メタ)アクリルアミド、t-オクチル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等の非置換もしくはN置換型(メタ)アクリルアミド類;
(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;
片末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレートオリゴマー、片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー、および片末端メタクリロイル化ポリエチレングリコール等の重合性オリゴマー類;
スチレン、α-メチルスチレン、p-ヒドロキシスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、インデン等のスチレン類;
エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類;
N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のN置換マレイミド類;
前記カルボン酸無水物とヒドロキシル基を含む単量体とを付加反応させた単量体に使用するヒドロキシル基を含む単量体として例示したヒドロキシル基を含む単量体
等が挙げられる。
単量体(a)としては、アルカリ現像時の溶解速度を速くできる点や、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点で下記一般式[7]で表される単量体を使用することが好ましく、重合体(A-1)の重合時の安定性の点からR14がメチル基のものを使用することがさらに好ましい。
一般式[7]で表される単量体の使用量は、溶剤を含まない重合体(A-1)100質量部中の当該単量体由来の構造の比率が5~40質量部となる量であることが好ましく、10~30質量部がさらに好ましい。5質量部以上、好ましくは10質量部以上であると、感光性組成物をアルカリ現像する場合の現像速度が速くなり、また薬品耐性に優れる。40質量部以下、好ましくは30質量部以下であると、感光性組成物が低粘度になりやすく、塗工が容易になる。
一般式[7]で表される単量体の使用量は、溶剤を含まない重合体(A-1)100質量部中の当該単量体由来の構造の比率が5~40質量部となる量であることが好ましく、10~30質量部がさらに好ましい。5質量部以上、好ましくは10質量部以上であると、感光性組成物をアルカリ現像する場合の現像速度が速くなり、また薬品耐性に優れる。40質量部以下、好ましくは30質量部以下であると、感光性組成物が低粘度になりやすく、塗工が容易になる。
一般式[7]
[式中R14は水素原子またはメチル基であり、R15は、水素原子、炭素数1~8の、直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基であり、R16は、炭素数1~8の、直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基である。]
直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素基としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、等のアルカン;
エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、等のアルケン;
エチン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ペプチン、オクチン、等のアルキン;などの化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
脂環族炭化水素基としてはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、トリメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロオクタン、ビシクロオクテン、等の化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としてはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメチルベンゼン、等の化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基については、一般式[6]の説明において前述したものと同じものが挙げられる。
R15は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であることがより好ましく、R16は炭素数1~5のアルキレン基であることがより好ましい。
好ましくは、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、アルコキシエチル(メタ)アクリレート、さらに好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレートである。
エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、等のアルケン;
エチン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ペプチン、オクチン、等のアルキン;などの化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
脂環族炭化水素基としてはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、トリメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロオクタン、ビシクロオクテン、等の化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としてはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメチルベンゼン、等の化合物から1個の水素原子を取り除くことで得られる基が挙げられる。
直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基については、一般式[6]の説明において前述したものと同じものが挙げられる。
R15は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であることがより好ましく、R16は炭素数1~5のアルキレン基であることがより好ましい。
好ましくは、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、アルコキシエチル(メタ)アクリレート、さらに好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレートである。
また、塗膜を固くし、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点で、メチルメタクリレートを用いることが好ましい。
メチルメタクリレートの使用量は、溶剤を含まない重合体(A-1)100質量部中のメチルメタクリレート由来の構造の比率が5~40質量部となる量であることが好ましく、10~30質量部がさらに好ましい。5質量部以上、好ましくは10質量部以上であると、感光性組成物の薬品耐性に優れる。40質量部以下、好ましくは30質量部以下であると、感光性組成物が低粘度になりやすく、塗工が容易になる。
メチルメタクリレートの使用量は、溶剤を含まない重合体(A-1)100質量部中のメチルメタクリレート由来の構造の比率が5~40質量部となる量であることが好ましく、10~30質量部がさらに好ましい。5質量部以上、好ましくは10質量部以上であると、感光性組成物の薬品耐性に優れる。40質量部以下、好ましくは30質量部以下であると、感光性組成物が低粘度になりやすく、塗工が容易になる。
重合体(A-1)の質量平均分子量(Mw)は、2000~70000が好ましく、4000~50000がさらに好ましい。重量平均分子量が2000以上であると感光性組成物の薬品耐性に優れ、重量平均分子量が70000以下であると感光性組成物が低粘度になりやすく塗工が容易であり、また、アルカリ現像を行う際の現像速度が遅くなりすぎないためである。
なお、本実施形態における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求め、ポリスチレン換算した値である。より具体的には、後述する実施例に記載の測定方法により求めた値を示している。
なお、本実施形態における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求め、ポリスチレン換算した値である。より具体的には、後述する実施例に記載の測定方法により求めた値を示している。
[フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を製造する際の反応工程]
フリル基を含むラジカル重合体(A-1)は先に説明した方法[1-1]~[3-5]等で製造することができる。これらの方法に共通する工程として
重合工程 フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合する工程
変性工程 反応性官能基を含む単量体(a-3)を共重合することによってプレポリマー中に導入された反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)、前記反応性官能基と反応し得る反応性官能基を含む単量体(a-3)、またはカルボン酸無水物を反応させる工程があるので、それぞれの工程について説明する。
フリル基を含むラジカル重合体(A-1)は先に説明した方法[1-1]~[3-5]等で製造することができる。これらの方法に共通する工程として
重合工程 フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)を重合する工程
変性工程 反応性官能基を含む単量体(a-3)を共重合することによってプレポリマー中に導入された反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)、前記反応性官能基と反応し得る反応性官能基を含む単量体(a-3)、またはカルボン酸無水物を反応させる工程があるので、それぞれの工程について説明する。
(重合工程)
フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)の重合は、公知の方法で行うことができる。すなわち、単量体(a)を任意で重合開始剤と混合して加熱することで行うことができる。重合温度は、40~150℃、好ましくは50~120℃である。
フリル基を含む単量体(a-1)または反応性官能基を含む単量体(a-3)を含む単量体(a)の重合は、公知の方法で行うことができる。すなわち、単量体(a)を任意で重合開始剤と混合して加熱することで行うことができる。重合温度は、40~150℃、好ましくは50~120℃である。
重合の際、単量体(a)100質量部に対して、任意に0.001~15質量部の重合開始剤を使用することができる。
重合開始剤としては、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、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(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t-ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で、もしくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
重合開始剤としては、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、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(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t-ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で、もしくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
重合の際、分子量を調整する目的で連鎖移動剤を用いてもよい。単量体(a)100質量部に対して、任意に0.001~15質量部の連鎖移動剤を使用することができる。
連鎖移動剤としては、分子量の調節ができる化合物であれば特に制限されず、公知の連鎖移動剤が使用できる。例えば、オクチルメルカプタン,n-ドデシルメルカプタン,t-ドデシルメルカプタン,n-ヘキサデシルメルカプタン,n-テトラデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、1-チオグリセロール、チオグリコール酸、2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチル、2-メルカプトエタンスルホン酸、ブチルチオグリコレートなどのメルカプタン;ジメチルキサントゲンジスルフィド,ジエチルキサントゲ
ンジスルフィド,ジイソプロピルキサンチゲンジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド,テトラエチルチウラムジスルフィド,テトラブチルチウラムジスルフィドなどのジスルフィド;四塩化炭素,塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン、四臭化炭素,臭化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸、およびその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸、およびそれらの塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物およびその塩;およびアリルアルコール、2-エチルヘキシルチオグリコレート、α-メチルスチレンダイマー、ターピノーレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、ジペンテン、アニソールなどを挙げることができる。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。
連鎖移動剤としては、分子量の調節ができる化合物であれば特に制限されず、公知の連鎖移動剤が使用できる。例えば、オクチルメルカプタン,n-ドデシルメルカプタン,t-ドデシルメルカプタン,n-ヘキサデシルメルカプタン,n-テトラデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、1-チオグリセロール、チオグリコール酸、2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチル、2-メルカプトエタンスルホン酸、ブチルチオグリコレートなどのメルカプタン;ジメチルキサントゲンジスルフィド,ジエチルキサントゲ
ンジスルフィド,ジイソプロピルキサンチゲンジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド,テトラエチルチウラムジスルフィド,テトラブチルチウラムジスルフィドなどのジスルフィド;四塩化炭素,塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン、四臭化炭素,臭化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸、およびその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸、およびそれらの塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物およびその塩;およびアリルアルコール、2-エチルヘキシルチオグリコレート、α-メチルスチレンダイマー、ターピノーレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、ジペンテン、アニソールなどを挙げることができる。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。
また、重合の際、重合溶媒として有機溶剤を使用することができる。
有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエトキシジエチレングリコール、3-メトキシ-1-ブタノール等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いても良いが、最終用途で使用する溶剤であることが好ましい。
有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエトキシジエチレングリコール、3-メトキシ-1-ブタノール等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いても良いが、最終用途で使用する溶剤であることが好ましい。
(変性工程)
反応性官能基を含む単量体(a-3)を共重合することによってプレポリマー中に導入された反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)、前記反応性官能基と反応しうる反応性官能基を含む単量体(a-3)、またはカルボン酸無水物を反応させる工程は、プレポリマー中に導入された反応性官能基と、変性に用いる化合物中の反応性官能基との組み合わせによって適切な反応条件を選択することが好ましく、それぞれの例について説明する。
反応性官能基を含む単量体(a-3)を共重合することによってプレポリマー中に導入された反応性官能基に、フリル基を含む反応性化合物(a-4)、前記反応性官能基と反応しうる反応性官能基を含む単量体(a-3)、またはカルボン酸無水物を反応させる工程は、プレポリマー中に導入された反応性官能基と、変性に用いる化合物中の反応性官能基との組み合わせによって適切な反応条件を選択することが好ましく、それぞれの例について説明する。
ヒドロキシル基またはアミノ基と、イソシアネート基と、の組み合わせの場合は、無触媒あるいは適当な触媒を加えて加熱することで反応が進行する。適当な触媒としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、などのアミン類やその塩、テトラブチルチタネート、ジブチルスズジラウリレート、オクチル酸スズなどの金属塩や錯体などが挙げられる。
ヒドロキシル基またはアミノ基と、酸無水物基と、の組み合わせの場合は、塩基触媒またはアミン触媒を加えて0~100℃で反応させるのが好ましい。
メルカプト基と、エポキシ基と、の組み合わせの場合は、無触媒あるいは塩基触媒を加えて0~100℃で反応させるのが好ましい。
変性によって重合体(A-1)中に光重合性官能基を導入する場合には、上記反応中に重合禁止効果のあるガスを反応系中に導入したり、重合禁止剤を添加したりしてもよい。重合禁止効果のあるガスを反応系中に導入したり、重合禁止剤を添加したりすることにより、付加反応時のゲル化を防ぐことができる。
ラジカル重合禁止効果のあるガスとしては、系内物質の爆発範囲に入らない程度の酸素を含むガス、例えば、空気、空気と窒素との混合ガスなどが挙げられる。
ラジカル重合禁止剤としては、公知のものを使用することができ、特に制限はされないが、例えば、ヒドロキノン、メトキノン、2,6-ジ-t-ブチルフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、フェノチアジン等が挙げられる。これら重合禁止剤は、1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。使用する重合禁止剤の量としては、反応系中の固形分の合計100質量部に対して、0.005~5質量部が好ましく、0.03~3質量部がさらに好ましく、0.05~1.5質量部が最も好ましい。重合禁止剤が0.005質量部以上では、重合禁止効果が得られやすく、一方、5質量部以下では、感光性組成物の露光感度が低下しにくいためである。また、重合禁止効果のあるガスと重合禁止剤とを併用すると、使用する重合禁止剤の量を低減できたり、重合禁止効果を高めたりすることができるので、より好ましい。
<<光重合性官能基を含む化合物(B)>>
本実施形態の光重合性官能基を含む化合物(B)は、フリル基を含まず、光重合性官能基を含んでいれば特にその構造が限定されるものではなく、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。低分子であっても高分子であっても良く、感光性組成物に求められる粘度や、硬化物の硬度、密着性、パターニング性に合わせて、低分子と高分子を使い分けたり、併用してその比率を調整することができる。また、感光性組成物にアルカリ現像性を付与するためには、前述した通り光重合性官能基を含む化合物(B)中にアルカリ可溶性官能基を含むことが好ましい。
光重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、マレイミド基、スチリル基、無水マレイン酸残基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基などが挙げられる。感光性組成物の薬品耐性の点からアクリロイル基またはマレイミド基を用いることが好ましい。また、感光性組成物をネガ型のフォトレジストとして使用する場合にはパターンの解像度と薬品耐性を両立する点からメタクリロイル基と、アクリロイル基またはマレイミド基とを併用することがさらに好ましい。光重合性官能基として異なる官能基、例えばアクリロイル基とマレイミド基を一つの化合物中に含んでいても良いし、一種類の官能基をもつ化合物を混合して使用してもよい。
アクリロイル基およびマレイミド基は、化合物(A)との反応性が良好であるため、感光性組成物を低温で硬化することが望まれる実施形態に特に好適に用いることができる。また、感光性組成物が着色剤を含有するために光硬化性が低下する実施形態においても、薬品耐性向上の効果が得られ易い。アクリロイル基は、薬品耐性、脱ガスの低減、保存安定性等のバランスの観点で特に好ましい。
本実施形態の光重合性官能基を含む化合物(B)は、フリル基を含まず、光重合性官能基を含んでいれば特にその構造が限定されるものではなく、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。低分子であっても高分子であっても良く、感光性組成物に求められる粘度や、硬化物の硬度、密着性、パターニング性に合わせて、低分子と高分子を使い分けたり、併用してその比率を調整することができる。また、感光性組成物にアルカリ現像性を付与するためには、前述した通り光重合性官能基を含む化合物(B)中にアルカリ可溶性官能基を含むことが好ましい。
光重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、マレイミド基、スチリル基、無水マレイン酸残基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基などが挙げられる。感光性組成物の薬品耐性の点からアクリロイル基またはマレイミド基を用いることが好ましい。また、感光性組成物をネガ型のフォトレジストとして使用する場合にはパターンの解像度と薬品耐性を両立する点からメタクリロイル基と、アクリロイル基またはマレイミド基とを併用することがさらに好ましい。光重合性官能基として異なる官能基、例えばアクリロイル基とマレイミド基を一つの化合物中に含んでいても良いし、一種類の官能基をもつ化合物を混合して使用してもよい。
アクリロイル基およびマレイミド基は、化合物(A)との反応性が良好であるため、感光性組成物を低温で硬化することが望まれる実施形態に特に好適に用いることができる。また、感光性組成物が着色剤を含有するために光硬化性が低下する実施形態においても、薬品耐性向上の効果が得られ易い。アクリロイル基は、薬品耐性、脱ガスの低減、保存安定性等のバランスの観点で特に好ましい。
光重合性官能基を含む化合物(B)は、感光性組成物の固形分の合計100質量部中、5~95質量部の量で用いることが好ましく、10~80質量部がより好ましく、15~70質量部がさらに好ましい。5質量部以上用いると、薬品耐性が得やすく、フォトリソグラフィーの現像工程で露光部が現像液に溶解しにくくなる。95質量部以下用いると、露光時の硬化収縮が抑制され基材への密着性が良好になりやすく、フリル基を含む化合物(A)の量が十分に用いられるために薬品耐性が良好になりやすく、フォトリソグラフィーの露光時に過剰な光重合が抑制されパターンの解像度が良好になりやすいためである。
本実施形態の感光性組成物をネガ型のフォトレジストとして使用する場合は、光重合性官能基を含む化合物(B)が低分子量である場合は、アクリレート基および/またはマレイミド基を含み、感光性組成物の固形分の合計100質量部中、5~80質量部で使用することが好ましく、10~50質量部がさらに好ましい。光重合性官能基を含む化合物(B)が高分子量である場合は、アクリレート基および/またはメタクリレート基を含み、化合物(B)中にカルボキシル基をさらに含み、かつ感光性組成物の固形分の合計100質量部中、3~70質量部で使用することが好ましく、5~60質量部がより好ましく、5~40質量部がさらに好ましい。
本実施形態の感光性組成物を後述するカラーフィルタ用感光性組成物として使用する場合、光重合性官能基を含む化合物(B)が低分子量である場合は、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤100質量部に対して、10~300質量部の量で用いることが好ましく、10~200質量部の量で用いることが好ましい。光重合性官能基を含む化合物(B)が高分子量である場合、着色剤100質量部に対して、20~400質量部の量で用いることが好ましく、50~250質量部の量で用いることがさらに好ましい。
フリル基を含む化合物(A)と光重合性官能基を含む化合物(B)との比率は、光硬化性と熱硬化性の両方を効率よく行い感光性組成物の薬品耐性を良好にするため、光重合性官能基のモル数1に対して、フリル基のモル数が0.05~2であることが好ましく、0.05~0.5であることがより好ましい。0.05以上用いることで、フリル基による熱硬化が起こりやすく、薬品耐性が良好になる傾向があり、2以下用いることで、光硬化の段階での光重合性官能基のラジカル重合が進みやすく薬品耐性が良好になる傾向がある。
<光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のもの>
光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものとしては、単官能または多官能のモノマーまたはオリゴマーを挙げることができ、耐薬品性が向上するため、3官能以下のモノマーまたはオリゴマーであることが好ましい。
光重合性官能基として好ましくは(メタ)アクリロイル基、マレイミド基であり、
(メタ)アクリロイル基を含む化合物としては例えば、前記フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を合成する際に用いられる単量体(a)として例示したもののうち、フリル基を含む単量体(a-1)を除いた(メタ)アクリロイル単量体や、
ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルこはく酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルこはく酸、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレートなどの単官能(メタ)アクリレート類;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートなどの二官能(メタ)アクリレート類;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの三官能(メタ)アクリレート類;
ペンタエリスリトールテトラ(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、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカ(メタ)アクリレートなどの四官能以上の(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
耐薬品性の観点から3官能以下のモノマーまたはオリゴマーであることが好ましいが、その中でも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが耐薬品性に優れるため、最も好ましい。
また、光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものとして、多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート類を挙げることができる。 多官能イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリジンイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、3-(2’-イソシアナトシクロヘキシル)プロピルイソシアネート、ジアニシジンイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ダイマージイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの二官能イソシアネート類;
リジントリイソシアネート、トリス(イソシアナトフェニル)メタン、トリス(イソシアナトフェニル)チオホスフェートなどの三官能イソシアネート類;
上記イソシアネート類のビウレット、ウレトジオン、イソシアヌレート、アダクト体などが挙げられる。
多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させる際に、低分子の多官能アルコールやポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系、ポリアクリル系、ポリオレフィン系などのポリオール等の他のポリオールを併用してもよい。
さらに、エポキシ樹脂とカルボキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させたり、フェノール樹脂とエポキシ基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させたりして得られるエポキシ(メタ)アクリレート類を挙げることができる。
(メタ)アクリロイル基を含む化合物としては、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、多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート類が好ましい。
光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものとしては、単官能または多官能のモノマーまたはオリゴマーを挙げることができ、耐薬品性が向上するため、3官能以下のモノマーまたはオリゴマーであることが好ましい。
光重合性官能基として好ましくは(メタ)アクリロイル基、マレイミド基であり、
(メタ)アクリロイル基を含む化合物としては例えば、前記フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を合成する際に用いられる単量体(a)として例示したもののうち、フリル基を含む単量体(a-1)を除いた(メタ)アクリロイル単量体や、
ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルこはく酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルこはく酸、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレートなどの単官能(メタ)アクリレート類;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートなどの二官能(メタ)アクリレート類;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの三官能(メタ)アクリレート類;
ペンタエリスリトールテトラ(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、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカ(メタ)アクリレートなどの四官能以上の(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
耐薬品性の観点から3官能以下のモノマーまたはオリゴマーであることが好ましいが、その中でも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが耐薬品性に優れるため、最も好ましい。
また、光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものとして、多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート類を挙げることができる。 多官能イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリジンイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、3-(2’-イソシアナトシクロヘキシル)プロピルイソシアネート、ジアニシジンイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ダイマージイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの二官能イソシアネート類;
リジントリイソシアネート、トリス(イソシアナトフェニル)メタン、トリス(イソシアナトフェニル)チオホスフェートなどの三官能イソシアネート類;
上記イソシアネート類のビウレット、ウレトジオン、イソシアヌレート、アダクト体などが挙げられる。
多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させる際に、低分子の多官能アルコールやポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系、ポリアクリル系、ポリオレフィン系などのポリオール等の他のポリオールを併用してもよい。
さらに、エポキシ樹脂とカルボキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させたり、フェノール樹脂とエポキシ基を含む(メタ)アクリレート単量体とを反応させたりして得られるエポキシ(メタ)アクリレート類を挙げることができる。
(メタ)アクリロイル基を含む化合物としては、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、多官能イソシアネートとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレート単量体を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート類が好ましい。
(メタ)アクリロイル基を含む化合物にはアルカリ可溶性官能基を有していても良く、例えば、多価アルコールと(メタ)アクリル酸との反応物である水酸基含有ポリ(メタ)アクリレート類と、ジカルボン酸類とのエステル化物や、多価カルボン酸と、モノヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類とのエステル化物等を挙げることができる。
具体例としては、
トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のモノヒドロキシオリゴ(メタ)アクリレート類と、マロン酸、こはく酸、グルタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸類との遊離カルボキシル基含有モノエステル化物;
プロパン-1,2,3-トリカルボン酸(トリカルバリル酸)、ブタン-1,2,4-トリカルボン酸、ベンゼン-1,2,3-トリカルボン酸、ベンゼン-1,3,4-トリカルボン酸、ベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸等のトリカルボン酸類と、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)アクリレート等のモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレート類との遊離カルボキシル基含有オリゴエステル化物等を挙げることができる。
具体例としては、
トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のモノヒドロキシオリゴ(メタ)アクリレート類と、マロン酸、こはく酸、グルタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸類との遊離カルボキシル基含有モノエステル化物;
プロパン-1,2,3-トリカルボン酸(トリカルバリル酸)、ブタン-1,2,4-トリカルボン酸、ベンゼン-1,2,3-トリカルボン酸、ベンゼン-1,3,4-トリカルボン酸、ベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸等のトリカルボン酸類と、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)アクリレート等のモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレート類との遊離カルボキシル基含有オリゴエステル化物等を挙げることができる。
マレイミド基を含む化合物としては例えば、
o-フェニレンビスマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、p-フェニレンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、N,N’-(トルエン-2,6-ジイル)ビスマレイミド)、4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、ビスフェノール A ジフェニルエーテルビスマレイミド、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、4,4’-ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4’-ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド(CAS NO:67784-74-1、ホルムアルデヒドとアニリンからなるポリマーと無水マレイン酸の反応物)、N,N’-エチレンビスマレイミド、N,N’-トリメチレンビスマレイミド、N,N’-プロピレンビスマレイミド、N,N’-テトラメチレンビスマレイミド、N,N’-ペンタメチレンビスマレイミド、N,N’-(1,3-ペンタンジイル)ビス(マレインイミド)、N,N’-ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’-(1,7-ヘプタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,8-オクタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,9-ノタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,10-デカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,11-ウンデカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,12-ドデカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-[(1,4-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、N,N’-[(1,2-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、N,N’-[(メチルイミノ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(2‐ヒドロキシプロパン-1,3-ジイルビスイミノビスカルボニルビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-(ジチオビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-[ヘキサメチレンビス(イミノカルボニルメチレン)]ビスマレイミド、N,N’-カルボニルビス(1,4-フェニレン)ビスマレイミド、N,N’,N’’-[ニトリロトリス(エチレン)]トリスマレイミド、N,N’,N’’-[ニトリロトリス(4,1-フェニレン)]トリスマレイミド、N,N’-[p‐フェニレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ)ビス(2-メチル-1,4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビス(マレインイミド)、N,N’-[ジメチルシリレンビス[(4,1-フェニレン)(1,3,4,-オキサジアゾール-5,2-ジイル)(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスオキシビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、1,1’-[3’-オキソスピロ[9H-キサンテン-9,1’(3’H)-イソベンゾフラン]-3,6-ジイル]ビス(1H-ピロール-2,5-ジオン)、N,N’-(3,3’-ジクロロビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-エチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2,6-ジエチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-ブロモ-6-エチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-メチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[エチレンビス(オキシエチレン)]ビスマレイミド、N,N’-[スルホニルビス(4,1-フェニレン)ビス(オキシ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ナフタレン-2,7-ジイルビス(オキシ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[p-フェニレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスオキシビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(3,6,9-トリオキサウンデカン-1,11-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(m-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(p-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[(2,6-ジクロロベンゼン-4,1-ジイル)オキシカルボニル(p-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[(フェニルイミノ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[アゾビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイルビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、2,6-ビス[4-(マレインイミド-N-イル)フェノキシ]ベンゾニトリル、N,N’-[1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイルビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ビス[9-オキソ-9H-9-ホスファ(V)-10-オキサフェナントレン-9-イル]メチレンビス(p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ヘキサフルオロイソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(m-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[カルボニルビス[(4,1-フェニレン)チオ(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-カルボニルビス(p-フェニレンオキシp-フェニレン)ビスマレイミド、N,N’-[5-tert-ブチル-1,3-フェニレンビス[(1,3,4-オキサジアゾール-5,2-ジイル)(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[シクロヘキシリデンビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ)ビス(2-メチル-1,4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[5-[2-[5-(ジメチルアミノ)-1-ナフチルスルホニルアミノ]エチルカルバモイル]-1,3-フェニレン]ビスマレイミド、N,N’-(オキシビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-[ジチオビス(m-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(3,6,9-トリオキサウンデカン-1,11-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(エチレンビス-p-フェニレン)ビスマレイミド、Designer Molecules社製のBMI-689、BMI-1500、BMI-1700、BMI-3000、BMI-5000、BMI-9000、JFEケミカル社製のODA-BMI、BAF-BMI、などの多官能マレイミドを挙げることができる。
o-フェニレンビスマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、p-フェニレンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、N,N’-(トルエン-2,6-ジイル)ビスマレイミド)、4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、ビスフェノール A ジフェニルエーテルビスマレイミド、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、4,4’-ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4’-ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド(CAS NO:67784-74-1、ホルムアルデヒドとアニリンからなるポリマーと無水マレイン酸の反応物)、N,N’-エチレンビスマレイミド、N,N’-トリメチレンビスマレイミド、N,N’-プロピレンビスマレイミド、N,N’-テトラメチレンビスマレイミド、N,N’-ペンタメチレンビスマレイミド、N,N’-(1,3-ペンタンジイル)ビス(マレインイミド)、N,N’-ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’-(1,7-ヘプタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,8-オクタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,9-ノタンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,10-デカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,11-ウンデカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-(1,12-ドデカンジイル)ビスマレイミド、N,N’-[(1,4-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、N,N’-[(1,2-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスメチレン]ビスマレイミド、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、N,N’-[(メチルイミノ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(2‐ヒドロキシプロパン-1,3-ジイルビスイミノビスカルボニルビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-(ジチオビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-[ヘキサメチレンビス(イミノカルボニルメチレン)]ビスマレイミド、N,N’-カルボニルビス(1,4-フェニレン)ビスマレイミド、N,N’,N’’-[ニトリロトリス(エチレン)]トリスマレイミド、N,N’,N’’-[ニトリロトリス(4,1-フェニレン)]トリスマレイミド、N,N’-[p‐フェニレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ)ビス(2-メチル-1,4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビス(マレインイミド)、N,N’-[ジメチルシリレンビス[(4,1-フェニレン)(1,3,4,-オキサジアゾール-5,2-ジイル)(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスオキシビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、1,1’-[3’-オキソスピロ[9H-キサンテン-9,1’(3’H)-イソベンゾフラン]-3,6-ジイル]ビス(1H-ピロール-2,5-ジオン)、N,N’-(3,3’-ジクロロビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-エチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2,6-ジエチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-ブロモ-6-エチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(2-メチル-4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[エチレンビス(オキシエチレン)]ビスマレイミド、N,N’-[スルホニルビス(4,1-フェニレン)ビス(オキシ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ナフタレン-2,7-ジイルビス(オキシ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[p-フェニレンビス(オキシ-p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[(1,3-フェニレン)ビスオキシビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(3,6,9-トリオキサウンデカン-1,11-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(m-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(p-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[イソプロピリデンビス[(2,6-ジクロロベンゼン-4,1-ジイル)オキシカルボニル(p-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[(フェニルイミノ)ビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[アゾビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイルビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、2,6-ビス[4-(マレインイミド-N-イル)フェノキシ]ベンゾニトリル、N,N’-[1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイルビス(3,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ビス[9-オキソ-9H-9-ホスファ(V)-10-オキサフェナントレン-9-イル]メチレンビス(p-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[ヘキサフルオロイソプロピリデンビス[p-フェニレンオキシカルボニル(m-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[カルボニルビス[(4,1-フェニレン)チオ(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-カルボニルビス(p-フェニレンオキシp-フェニレン)ビスマレイミド、N,N’-[5-tert-ブチル-1,3-フェニレンビス[(1,3,4-オキサジアゾール-5,2-ジイル)(4,1-フェニレン)]]ビスマレイミド、N,N’-[シクロヘキシリデンビス(4,1-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[メチレンビス(オキシ)ビス(2-メチル-1,4-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-[5-[2-[5-(ジメチルアミノ)-1-ナフチルスルホニルアミノ]エチルカルバモイル]-1,3-フェニレン]ビスマレイミド、N,N’-(オキシビスエチレン)ビスマレイミド、N,N’-[ジチオビス(m-フェニレン)]ビスマレイミド、N,N’-(3,6,9-トリオキサウンデカン-1,11-ジイル)ビスマレイミド、N,N’-(エチレンビス-p-フェニレン)ビスマレイミド、Designer Molecules社製のBMI-689、BMI-1500、BMI-1700、BMI-3000、BMI-5000、BMI-9000、JFEケミカル社製のODA-BMI、BAF-BMI、などの多官能マレイミドを挙げることができる。
また、多官能アミンと無水マレイン酸を反応させて得られる多官能マレイミドを挙げることができる。多官能アミンとしては、
イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミン、ハンツマン・コーポレーション社製の、末端アミノ化ポリプロピレングリコール骨格を有するジェファーミンD-230、HK-511、D-400、XTJ-582、D-2000、XTJ-578、XTJ-509、XTJ-510、T-403、T-5000、末端アミノ化エチレングリコール骨格を有するXTJ-500、XTJ-501、XTJ-502、XTJ-504、XTJ-511、XTJ-512、XTJ-590、
末端アミノ化ポリテトラメチレングリコール骨格を有するXTJ-542、XTJ-533、XTJ-536、XTJ-548、XTJ-559などが挙げられる。
イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミン、ハンツマン・コーポレーション社製の、末端アミノ化ポリプロピレングリコール骨格を有するジェファーミンD-230、HK-511、D-400、XTJ-582、D-2000、XTJ-578、XTJ-509、XTJ-510、T-403、T-5000、末端アミノ化エチレングリコール骨格を有するXTJ-500、XTJ-501、XTJ-502、XTJ-504、XTJ-511、XTJ-512、XTJ-590、
末端アミノ化ポリテトラメチレングリコール骨格を有するXTJ-542、XTJ-533、XTJ-536、XTJ-548、XTJ-559などが挙げられる。
また、前述した多官能イソシアネートと後述するヒドロキシル基を含むマレイミド単量体を反応させて得られる多官能マレイミドを挙げることができる。
マレイミド基を含む化合物はフリル基を含む化合物(A)と無触媒で容易にDiels-Alder反応するため、感光性組成物の保管条件によっては経時安定性が悪くなる場合がある。その場合、マレイミド基を含む化合物をジエン構造を持つ化合物とあらかじめ反応させることによりマレイミド基を保護することで経時安定性を良好にし、かつ感光性組成物を熱硬化する段階ではジエン構造を持つ化合物が逆Diels-Alder反応することで脱保護され、フリル基を含む化合物(A)とのDiels-Alder反応による熱架橋をさせることができる。このようなマレイミド基の保護に用いるジエン構造を持つ化合物としては、1,3-ブタジエン構造、フラン構造、アントラセン構造をもつ化合物などが挙げられ、このうち、保管中に効率よくマレイミド基を保護し、熱硬化の段階で効率よく脱保護されることからフラン、2,5-ジメチルフラン、フルフリルアルコール、シクロペンタジエンなどが好ましい。
マレイミド基を含む化合物としては、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、前述した多官能イソシアネートと後述するヒドロキシル基を含むマレイミド単量体を反応させて得られる多官能マレイミド、および、マレイミド基を保護した化合物が好ましい。
マレイミド基を含む化合物としては、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、前述した多官能イソシアネートと後述するヒドロキシル基を含むマレイミド単量体を反応させて得られる多官能マレイミド、および、マレイミド基を保護した化合物が好ましい。
光重合性官能基を含む化合物(B)のその他の例としては、
前記フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を合成する際に用いられる単量体(a)のうち(メタ)アクリロイル単量体以外の単量体や、
ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル等のビニルエーテル基を有する化合物;
ジアリルフタレート、アリルグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、グリセリンモノアリルエーテル、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル等のアリルエーテル基を有する化合物等が挙げられる。
前記フリル基を含むラジカル重合体(A-1)を合成する際に用いられる単量体(a)のうち(メタ)アクリロイル単量体以外の単量体や、
ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル等のビニルエーテル基を有する化合物;
ジアリルフタレート、アリルグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、グリセリンモノアリルエーテル、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル等のアリルエーテル基を有する化合物等が挙げられる。
光重合性官能基の量としては、二重結合当量(単位:g/モル)として80~1000が好ましく、さらに90~600がより好ましい。80以上であると、露光時の硬化収縮が抑制され基材への密着性が良好になりやすく、フォトリソグラフィーの露光時に過剰な光重合が抑制されパターンの解像度が良好になりやすい。1000以下であると、薬品耐性が得やすく、フォトリソグラフィーの現像工程で露光部が現像液に溶解しにくくなる。
なお、二重結合当量とは、光重合性官能基を含む化合物(B)中に含まれる光重合性官能基の量の尺度となるものである。二重結合すなわち光重合性官能基1モルあたりの質量を表し(単位はg/モル)、二重結合当量の数値が小さいほど、化合物中の光重合性官能基濃度が高い。本実施形態において二重結合当量は、化合物の構造または原料の仕込み量から計算した理論値である。
<光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、高分子量のもの>
光重合性官能基を含む化合物(B)にはポリマーを用いてもよい。感光性組成物は透明性が高いことが望ましく、可視光領域の400~700nmの全波長領域において透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上のポリマーが用いられる。例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂等に光重合性官能基を導入したもの等を用いることができ、これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。ポリマーは直鎖、分岐、星状などいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。
光重合性官能基を含む化合物(B)にはポリマーを用いてもよい。感光性組成物は透明性が高いことが望ましく、可視光領域の400~700nmの全波長領域において透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上のポリマーが用いられる。例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂等に光重合性官能基を導入したもの等を用いることができ、これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。ポリマーは直鎖、分岐、星状などいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。
光重合性官能基を含む化合物(B)が高分子量である場合は、重量平均分子量(Mw)は、2000~50000が好ましく、4000~30000がより好ましい。Mwが2000以上であると感光性組成物の薬品耐性が良好になりやすく、50000以下であると低粘度となり、塗工が容易になるためである。
分子量や共重合組成の制御によって感光性組成物の現像性の制御が容易である点、および感光性組成物の透明性が優れている点からポリ(メタ)アクリレートであることが好ましい。ポリ(メタ)アクリレートは(メタ)アクリレート以外のコモノマー由来の構造を含んでいてもよい。また、光重合性官能基としては(メタ)アクリロイル基またはマレイミド基が好ましい。薬品耐性の観点からアクリロイル基またはマレイミド基がより好ましく、薬品耐性、保存安定性等のバランスの観点からアクリロイル基が特に好ましい。さらに、光重合性官能基を含む化合物(B)がアルカリ可溶性官能基を含むことが好ましく、アルカリ可溶性官能基としてはカルボキシル基が好ましい。
化合物(B)に光重合性官能基を導入する方法は特に限定されないが、具体的にはフリル基を含むラジカル重合体(A-1)で説明した方法と同様の方法を用いることができる。
プレポリマーについては特に限定なく、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリエーテル系、天然ゴム、ブロック共重合体ゴム、シリコーン系などの各ポリマーを用いることができる。
プレポリマーについては特に限定なく、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリエーテル系、天然ゴム、ブロック共重合体ゴム、シリコーン系などの各ポリマーを用いることができる。
光重合性官能基を導入する方法としては、例えば、プレポリマー中のカルボキシル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、アミノ基、活性メチレン基に、エポキシ基、イソシアネート基、アルデヒド基を含む単量体を反応させる方法や、その逆の組み合わせを利用する方法が挙げられる。
カルボキシル基を導入する方法としては、例えば、プレポリマー中のヒドロキシル基、アミノ基等に、カルボン酸無水物中の酸無水物基を反応させる方法等が挙げられる。
光重合性官能基とカルボキシル基を同時に導入する方法としては、例えば、プレポリマー中の酸無水物基に、ヒドロキシル基、アミノ基等を含む単量体を反応させる方法が挙げられる。
化合物(B)は(メタ)アクリレート共重合体が好ましく、光重合性官能基およびカルボキシル基の導入方法としては下記の方法[B-1]~[B-3]が好ましい。
方法[B-1] カルボキシル基を含有する(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基の一部を、エポキシ基を含む単量体中のエポキシ基と反応させる方法
方法[B-2] エポキシ基を含有する(メタ)アクリル系共重合体中のエポキシ基を、カルボキシル基を含む単量体中のカルボキシル基と反応させ、生成したヒドロキシル基に対して、カルボン酸無水物中の酸無水物基を反応させる方法
方法[B-3] カルボキシル基とヒドロキシル基を含む(メタ)アクリル系共重合体中のヒドロキシル基を、イソシアネート基またはカルボン酸無水物基を含む単量体中のイソシアネート基または酸無水物基を反応させる方法
方法[B-1] カルボキシル基を含有する(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基の一部を、エポキシ基を含む単量体中のエポキシ基と反応させる方法
方法[B-2] エポキシ基を含有する(メタ)アクリル系共重合体中のエポキシ基を、カルボキシル基を含む単量体中のカルボキシル基と反応させ、生成したヒドロキシル基に対して、カルボン酸無水物中の酸無水物基を反応させる方法
方法[B-3] カルボキシル基とヒドロキシル基を含む(メタ)アクリル系共重合体中のヒドロキシル基を、イソシアネート基またはカルボン酸無水物基を含む単量体中のイソシアネート基または酸無水物基を反応させる方法
これらの方法[B-1]~[B-3]でプレポリマー中に官能基を導入するために共重合する単量体と、プレポリマー中の官能基に反応させる化合物としては、フリル基を含むラジカル重合体(A-1)で挙げたもの等を用いることができる。
カルボキシル基を含む単量体としては、例えば前記カルボキシル基を含む単量体(a-2)で説明した化合物等を用いることができる。
プレポリマー中にカルボキシル基を導入するためには、共重合性と光重合性官能基の導入量を容易に上げられる点から、(メタ)アクリル酸を共重合することが好ましい。
プレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、導入される(メタ)アクリレート基の濃度を容易に上げられる点から、(メタ)アクリル酸を用いることが好ましい。
カルボキシル基を含むマレイミド単量体を用いてプレポリマーを変性しマレイミド基を導入するためには、下記一般式[8]または[9]の化合物が好ましく、導入されるマレイミド基の濃度を容易に上げられる点から一般式[8]のn1=0、1、2の化合物がさらに好ましい。
プレポリマー中にカルボキシル基を導入するためには、共重合性と光重合性官能基の導入量を容易に上げられる点から、(メタ)アクリル酸を共重合することが好ましい。
プレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、導入される(メタ)アクリレート基の濃度を容易に上げられる点から、(メタ)アクリル酸を用いることが好ましい。
カルボキシル基を含むマレイミド単量体を用いてプレポリマーを変性しマレイミド基を導入するためには、下記一般式[8]または[9]の化合物が好ましく、導入されるマレイミド基の濃度を容易に上げられる点から一般式[8]のn1=0、1、2の化合物がさらに好ましい。
エポキシ基を含む単量体としては、例えば前記エポキシ基を含む単量体で挙げた化合物等を用いることができる。
プレポリマー中にエポキシ基を導入するため、およびプレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、工業品の入手の容易さから、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテルを共重合することが好ましく、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点からグリシジル(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
プレポリマー中にエポキシ基を導入するため、およびプレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、工業品の入手の容易さから、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテルを共重合することが好ましく、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点からグリシジル(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
ヒドロキシル基を含む単量体としては、例えば前記ヒドロキシル基を含む単量体で挙げた化合物等を用いることができる。
プレポリマー中にヒドロキシル基を導入するため、およびプレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
ヒドロキシル基を含むマレイミド単量体を用いてプレポリマーを変性しマレイミド基を導入するためには、下記一般式[10]または[11]の化合物が好ましく、導入されるマレイミド基の濃度を容易に上げられる点から一般式[10]のn2=0、1、2の化合物がさらに好ましい。
プレポリマー中にヒドロキシル基を導入するため、およびプレポリマーを変性して(メタ)アクリレート基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
ヒドロキシル基を含むマレイミド単量体を用いてプレポリマーを変性しマレイミド基を導入するためには、下記一般式[10]または[11]の化合物が好ましく、導入されるマレイミド基の濃度を容易に上げられる点から一般式[10]のn2=0、1、2の化合物がさらに好ましい。
カルボン酸無水物としては、前記カルボン酸無水物で挙げた化合物等を用いることができる。1分子中に2個以上の無水物基を含む場合はプレポリマー中のヒドロキシル基等と反応した際にゲル化する恐れがあるので、1分子中に1個の無水物基を含む化合物、例えばジカルボン酸無水物、トリカルボン酸無水物が好ましい。溶剤溶解性の点から、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。
カルボン酸無水物基を含む単量体としては、例えば前記カルボン酸無水物基を含む単量体で挙げた化合物等を用いることができる。
プレポリマー中にカルボン酸無水物基を導入するため、およびプレポリマーを変性して光重合性官能基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から無水マレイン酸、無水イタコン酸を用いることが好ましく、プレポリマーへの共重合性や、導入された光重合性官能基の重合性が良好である点から無水マレイン酸がさらに好ましい。
プレポリマー中にカルボン酸無水物基を導入するため、およびプレポリマーを変性して光重合性官能基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から無水マレイン酸、無水イタコン酸を用いることが好ましく、プレポリマーへの共重合性や、導入された光重合性官能基の重合性が良好である点から無水マレイン酸がさらに好ましい。
イソシアネート基を含む単量体としては、前記イソシアネート基を含む単量体およびそのブロック体で挙げた化合物等を用いることができる。
プレポリマー中にイソシアネート基を導入するため、およびプレポリマーを変性して光重合性官能基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
プレポリマー中にイソシアネート基を導入するため、およびプレポリマーを変性して光重合性官能基を導入するためには、導入される光重合性官能基の濃度を容易に上げられる点から2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
メルカプト基を含む単量体としては、N-(4-メルカプトフェニル)メタクリルアミド、6-(4-ビニルベンジル-n-プロピル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール(ジチオンとの互変異性体)等が挙げられる。
アミノ基を含む単量体としては、前記アミノ基を含む単量体で挙げた化合物のうち、2級アミンを持つもの等を用いることができる。
活性メチレン基を含む単量体としては、前記活性メチレン基を含む単量体で挙げた化合物等を用いることができる。
アルデヒド基を含む単量体としては、(メタ)アクロレイン、3-ホルミルスチレン、4-ホルミルスチレン、ビニルホルミアミド等の単量体および、そのアルデヒド基をアセタールなどで保護した単量体等が挙げられる。
光重合性官能基の量としては、二重結合当量(単位:g/モル)として300~1000が好ましく、さらに400~800がより好ましい。300以上であると、露光時の硬化収縮が抑制され基材への密着性が良好になりやすく、フォトリソグラフィーの露光時に過剰な光重合が抑制されパターンの解像度が良好になりやすい。1000以下であると、薬品耐性が得やすく、フォトリソグラフィーの現像工程で露光部が現像液に溶解しにくくなる。
光重合性官能基とカルボキシル基とを含有する(メタ)アクリレート共重合体中には、その他の共重合可能な単量体を共重合することができ、公知のものを制限なく用いることができる。
<<光重合開始剤(C)>>
本実施形態の光重合開始剤(C)は、紫外線照射によりラジカルが発生し、感光性組成物中の光重合性官能基の重合を開始させるために用いられものであれば特にその構造が限定されるものではない。例えば、
4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-t-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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-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、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、特開昭54-99185、特開昭63-264560、特開平10-29977に記載の化合物等のアセトフェノン系化合物、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、2-クロルチオキサントン、2-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、2,4,6-トリクロロ-s-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-トリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-ピペロニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-スチリル-s-トリアジン、2-(ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-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、特公昭59-1281、特公昭61-9621、特開昭60-60104に記載の化合物等のトリアジン系化合物、1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)フェニル-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、特開2001-264530、特開2001-261761、特開2000-80068、特開2001-233842、特表2004-534797、特開2006-342166、特開2008-094770、特開2009-40762、特開2010-15025、特開2010-189279、特開2010-189280、特表2010-526846、特表2010-527338、特表2010-527339、USP3558309号明細書(1971年)、USP4202697号明細書(1980年)、特開昭61-24558、特表2012-519191、特表2012-526185、特表2013-543875、特開2011-209710に記載の化合物等のオキシムエステル系化合物、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、2,2´-ビス(o-クロロフェニル)-4,5,4´,5´-テトラフェニル-1,2´-ビイミダゾール、2,2’-ビス(o-メトキシフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール、2,2’-ビス(o-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラ(p-メチルフェニル)ビイミダゾール、特開昭55-127550、特開昭60-202437に記載の化合物等のイミダゾール系化合物、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、特開平2-157760記載の化合物等のボレート系化合物、カルバゾール系化合物、特開昭61-151197記載の化合物等のチタノセン系化合物、特開昭59-1504号、特開昭61-243807に記載の化合物等の有機過酸化物、特公昭43-23684、特公昭44-6413、特公昭47-1604、USP第3567453号明細書に記載の化合物等のジアゾニウム化合物、USP第2848328号明細書、USP第2852379号明細書、USP第2940853号明細書に記載の化合物等の有機アジド化合物、特公昭36-22062、特公昭37-13109、特公昭38-18015、特公昭45-9610に記載の化合物等のオルト-キノンジアジド類、特公昭55-39162、特開昭59-140203、「マクロモレキュルス(MACROMOLECULES)」、第10巻、第1307頁(1977年)に記載のヨードニウム化合物をはじめとする各種オニウム化合物、特開昭59-142205に記載の化合物等のアゾ化合物、特開平1-54440号公報、ヨーロッパ特許第109851号明細書、ヨーロッパ特許第126712号明細書、「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス(J.IMAG.SCI.)」、第30巻、第174頁(1986年)に記載の化合物等の金属アレン錯体、「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(COORDINATION CHEMISTRY REVIEW)」、第84巻、第85~第277頁(1988年)、特開平2-182701に記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体、特開平3-209477に記載の化合物等のアルミナート錯体、四臭化炭素や特開昭59-107344に記載の化合物等の有機ハロゲン化合物、特開平5-255347に記載のスルホニウム錯体またはオキソスルホニウム錯体等が挙げられる。
本実施形態の光重合開始剤(C)は、紫外線照射によりラジカルが発生し、感光性組成物中の光重合性官能基の重合を開始させるために用いられものであれば特にその構造が限定されるものではない。例えば、
4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-t-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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-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、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、特開昭54-99185、特開昭63-264560、特開平10-29977に記載の化合物等のアセトフェノン系化合物、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、2-クロルチオキサントン、2-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、2,4,6-トリクロロ-s-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-トリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-ピペロニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-スチリル-s-トリアジン、2-(ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-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、特公昭59-1281、特公昭61-9621、特開昭60-60104に記載の化合物等のトリアジン系化合物、1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)フェニル-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、特開2001-264530、特開2001-261761、特開2000-80068、特開2001-233842、特表2004-534797、特開2006-342166、特開2008-094770、特開2009-40762、特開2010-15025、特開2010-189279、特開2010-189280、特表2010-526846、特表2010-527338、特表2010-527339、USP3558309号明細書(1971年)、USP4202697号明細書(1980年)、特開昭61-24558、特表2012-519191、特表2012-526185、特表2013-543875、特開2011-209710に記載の化合物等のオキシムエステル系化合物、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、2,2´-ビス(o-クロロフェニル)-4,5,4´,5´-テトラフェニル-1,2´-ビイミダゾール、2,2’-ビス(o-メトキシフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール、2,2’-ビス(o-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラ(p-メチルフェニル)ビイミダゾール、特開昭55-127550、特開昭60-202437に記載の化合物等のイミダゾール系化合物、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、特開平2-157760記載の化合物等のボレート系化合物、カルバゾール系化合物、特開昭61-151197記載の化合物等のチタノセン系化合物、特開昭59-1504号、特開昭61-243807に記載の化合物等の有機過酸化物、特公昭43-23684、特公昭44-6413、特公昭47-1604、USP第3567453号明細書に記載の化合物等のジアゾニウム化合物、USP第2848328号明細書、USP第2852379号明細書、USP第2940853号明細書に記載の化合物等の有機アジド化合物、特公昭36-22062、特公昭37-13109、特公昭38-18015、特公昭45-9610に記載の化合物等のオルト-キノンジアジド類、特公昭55-39162、特開昭59-140203、「マクロモレキュルス(MACROMOLECULES)」、第10巻、第1307頁(1977年)に記載のヨードニウム化合物をはじめとする各種オニウム化合物、特開昭59-142205に記載の化合物等のアゾ化合物、特開平1-54440号公報、ヨーロッパ特許第109851号明細書、ヨーロッパ特許第126712号明細書、「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス(J.IMAG.SCI.)」、第30巻、第174頁(1986年)に記載の化合物等の金属アレン錯体、「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(COORDINATION CHEMISTRY REVIEW)」、第84巻、第85~第277頁(1988年)、特開平2-182701に記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体、特開平3-209477に記載の化合物等のアルミナート錯体、四臭化炭素や特開昭59-107344に記載の化合物等の有機ハロゲン化合物、特開平5-255347に記載のスルホニウム錯体またはオキソスルホニウム錯体等が挙げられる。
これらの光重合開始剤(C)は1種または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。光重合開始剤(C)は、感光性組成物中の固形分100質量部中において、0.01~60質量部が好ましく、0.01~10質量部がより好ましく、さらに好ましくは0.03~7質量部である。光重合性、すなわち重合反応の進行の観点から0.01質量部以上であることが好ましく、開始剤の黄変の影響による透明性の低下の抑制や、露光時の過剰な光重合によるパターン解像度の低下の抑制の観点から、10質量部以下であることが好ましい。
さらに、本実施形態の感光性組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤としては例えば、
カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2-ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ-ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、ミヒラーケトン誘導体、ビイミダゾール誘導体等が挙げられる。
カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2-ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ-ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、ミヒラーケトン誘導体、ビイミダゾール誘導体等が挙げられる。
さらに具体例には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。増感剤は、任意の比率で二種以上の増感剤を含んでいてもかまわない。
増感剤は、感光性組成物中の光重合開始剤(C)100質量部に対して、0.1~150質量部の量を用いることが好ましく、1~100質量部の量で用いることがより好ましい。
本実施形態の感光性組成物を後述するカラーフィルタ用感光性組成物として使用する場合、カラーフィルタ用感光性顔料組成物において、光重合開始剤(C)の質量〔Ia〕と光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものの質量〔M〕との比率〔Ia/M〕は、0.03~1.00であることが好ましく、0.04~0.95であることがより好ましい。
さらに、カラーフィルタ用感光性組成物が増感剤を含有する場合には、光重合開始剤(C)および増感剤の合計質量〔Ib〕と光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものの質量〔M〕との比率〔Ib/M〕は、0.04~1.50であることが好ましく、0.05~1.45であることがより好ましい。
〔Ia/M〕が0.03以上、〔Ib/M〕が0.04以上であると感度が高く良好である。また、〔Ia/M〕が1.00以下、〔Ib/M〕が1.50以下のとき、パタ-ン形状の直線性や解像性がより優れている。
さらに、カラーフィルタ用感光性組成物が増感剤を含有する場合には、光重合開始剤(C)および増感剤の合計質量〔Ib〕と光重合性官能基を含む化合物(B)のうち、低分子量のものの質量〔M〕との比率〔Ib/M〕は、0.04~1.50であることが好ましく、0.05~1.45であることがより好ましい。
〔Ia/M〕が0.03以上、〔Ib/M〕が0.04以上であると感度が高く良好である。また、〔Ia/M〕が1.00以下、〔Ib/M〕が1.50以下のとき、パタ-ン形状の直線性や解像性がより優れている。
<<アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)>>
アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)(ただし、フリル基と光重合性基は含まない)は、感光性組成物をフォトリソグラフィーでパターン形成する際のアルカリ現像性を付与するために用いられる。感光性組成物をアルカリ現像型のネガ型フォトレジストとして使用し、かつ必須成分であるフリル基を含む化合物(A)および/または光重合性官能基を含む化合物(B)のいずれにもアルカリ可溶性官能基を含まない場合には、化合物(D)を用いることが必須であるが、それ以外の場合は任意に使用することができる。
アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)(ただし、フリル基と光重合性基は含まない)は、感光性組成物をフォトリソグラフィーでパターン形成する際のアルカリ現像性を付与するために用いられる。感光性組成物をアルカリ現像型のネガ型フォトレジストとして使用し、かつ必須成分であるフリル基を含む化合物(A)および/または光重合性官能基を含む化合物(B)のいずれにもアルカリ可溶性官能基を含まない場合には、化合物(D)を用いることが必須であるが、それ以外の場合は任意に使用することができる。
アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)はフリル基と光重合性基は含まずにアルカリ可溶性官能基を含んでいれば特にその構造が限定されるものではない。低分子であっても高分子であっても良いが、末端および/または側鎖にアルカリ可溶性官能基を有する高分子であることが好ましく、カルボキシル基を含むポリマーであることがさらに好ましい。ポリマーは直鎖、分岐、星状のいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。高分子は直鎖、分岐、星状などいずれでもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。感光性組成物の透明性が優れている点からポリ(メタ)アクリレートであることがさらに好ましい。
具体的には、前記アルカリ可溶性官能基を含む単量体として挙げた単量体と、その他の単量体(ただし、フリル基を含まないもの)とを含む単量体を重合して得られる共重合体などを用いることができる。
その他の単量体として、塗膜を固くし、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点でメチルメタクリレート、アルカリ現像時の溶解速度を速くできる点や、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点でヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートを含むことが好ましい。
その他の単量体として、塗膜を固くし、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点でメチルメタクリレート、アルカリ現像時の溶解速度を速くできる点や、感光性組成物の薬品耐性を上げられる点でヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートを含むことが好ましい。
<シラン化合物(E)>
一実施形態では、本発明の感光性組成物は、下記一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)を含むことが好ましい。加熱によりイソシアネート基をブロックする部位が脱離し、感光性組成物中のカルボキシル基やヒドロキシル基と熱硬化工程で反応することによって、塗膜に薬品耐性を付与するものと推定される。
一実施形態では、本発明の感光性組成物は、下記一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)を含むことが好ましい。加熱によりイソシアネート基をブロックする部位が脱離し、感光性組成物中のカルボキシル基やヒドロキシル基と熱硬化工程で反応することによって、塗膜に薬品耐性を付与するものと推定される。
一般式(1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、または、炭素数7~30のアルカリール基を表し、
Xは炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、または、炭素数1~20のアルコキシレン基を表し、
R2、R3およびR4は互いに独立して、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、炭素数7~30のアルカリール基、置換基を有するシロキサン基、ハロゲン、ヒドロキシまたは水素を表す。]
Xは炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、または、炭素数1~20のアルコキシレン基を表し、
R2、R3およびR4は互いに独立して、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、炭素数7~30のアルカリール基、置換基を有するシロキサン基、ハロゲン、ヒドロキシまたは水素を表す。]
なお、式中、置換基を有するシロキサン基の例としては、ポリシロキサン構造(-O-(-Si(R5)2-O-)n-SiR6
3)が挙げられる。ここで、1≦n≦200であることが好ましい。複数存在するR5及びR6は互いに同じであっても異なっていてもよく、R5及びR6の例としては、一般式(1)においてR2、R3およびR4として定義した基(置換基を有するシロキサンを除く)が挙げられる。
R1は炭素数1~10のアルキル基、又はアルコキシ基であることがより好ましい。Xは、炭素数2~8のアルキレン基、または炭素数2~20のアリーレン基であることがより好ましい。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、置換基を有するシロキサン基であることがより好ましい。
一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)としては、例えば(3-カルバメートエチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)ブチルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルメチルジエトキシシラン、(3-カルバメートペンチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートオクチル)ペンチルトリブトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルシリルトリクロライド、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメチルシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルジメチルシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリブチルシラン、(3-カルバメートエチル)エチル-p-キシレントリエトキシシラン、3-カルバメートエチル)-p-フェニレントリエトキシシランなどが挙げられるが、これらに限らない。また一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)はその加水分解によるシラノール化合物であっても、それらが縮合したポリオルガノシロキサン化合物でも良い。
この中でも低温でも反応しやすく、耐薬品性が向上するため、(3-カルバメートエチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメトキシシランが最も好ましい。
また、アルコキシレン基とは、-OR-(Rはアルキレン基を表す)で表される2価の基をいう。また、Xは炭素数1~3アルキル基等の置換基を有していてもよく、また、上述の2価の基が2種以上連結した基であってもよい。
R1は炭素数1~10のアルキル基、又はアルコキシ基であることがより好ましい。Xは、炭素数2~8のアルキレン基、または炭素数2~20のアリーレン基であることがより好ましい。R2、R3およびR4はそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、置換基を有するシロキサン基であることがより好ましい。
一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)としては、例えば(3-カルバメートエチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートプロピル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリメトキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)ブチルトリプロパキシシラン、(3-カルバメートブチル)プロピルメチルジエトキシシラン、(3-カルバメートペンチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートオクチル)ペンチルトリブトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルシリルトリクロライド、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメチルシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルジメチルシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリブチルシラン、(3-カルバメートエチル)エチル-p-キシレントリエトキシシラン、3-カルバメートエチル)-p-フェニレントリエトキシシランなどが挙げられるが、これらに限らない。また一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)はその加水分解によるシラノール化合物であっても、それらが縮合したポリオルガノシロキサン化合物でも良い。
この中でも低温でも反応しやすく、耐薬品性が向上するため、(3-カルバメートエチル)プロピルトリエトキシシラン、(3-カルバメートエチル)プロピルトリメトキシシランが最も好ましい。
また、アルコキシレン基とは、-OR-(Rはアルキレン基を表す)で表される2価の基をいう。また、Xは炭素数1~3アルキル基等の置換基を有していてもよく、また、上述の2価の基が2種以上連結した基であってもよい。
シラン化合物(E)の重量平均分子量(Mw)は100以上5000未満が好ましく、かつ感光性組成物の固形分合計100質量%中の該シラン化合物(E)の含有量が1質量%以上20質量%未満であることが好ましい。シラン化合物(E)の重量平均分子量(Mw)は、耐薬品性の観点で100以上が好ましく、5000以上の場合ブロック部位が脱離する加熱温度の上昇を抑制する観点で5000未満が好ましい。また耐薬品性の観点から含有量が1質量%以上であることが好ましく、現像残渣の発生を抑制する観点から20質量%未満であることが好ましい。
また、シラン化合物(E)の重量平均分子量(Mw)は200以上500未満であることが、ブロック部位脱離温度の点からより好ましく、感光性組成物の固形分合計100質量%中の該シラン化合物(E)の含有量が3質量%以上20質量%未満であることが、耐薬品性の点からより好ましい。
また、シラン化合物(E)の重量平均分子量(Mw)は200以上500未満であることが、ブロック部位脱離温度の点からより好ましく、感光性組成物の固形分合計100質量%中の該シラン化合物(E)の含有量が3質量%以上20質量%未満であることが、耐薬品性の点からより好ましい。
イソシアネート基含有シラン化合物、例えば3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリプロパキシシランは、その量やその他の成分との組合せによっては、感光性組成物中の溶剤、樹脂、単量体、水分と反応して白濁したり、ゲル化したりすることがある。またその硬化塗膜は安定して高い耐薬品性を発現できない場合がある。それと比較して一般式(1)で表わされるシラン化合物(E)は、イソシアネート基のような高い反応性を持つ部位を持たないため、熱的、化学的に安定である。そのため、シラン化合物(E)は感光性組成物中でも経時安定性に優れており、安定して高い耐薬品性を示すことができる。
<<その他の材料>>
本実施形態の感光性組成物は、発明の目的を損なわない範囲でさらに、以下のような材料を加えることができる。
本実施形態の感光性組成物は、発明の目的を損なわない範囲でさらに、以下のような材料を加えることができる。
<その他の樹脂>
本実施形態の感光性組成物は、必要に応じて、フリル基、光重合性官能基、アルカリ可溶性官能基のいずれをも含まないその他の樹脂を含有していても良い。例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、特開2012-198527等に記載のβ-ヒドロキシアルキルアミド等が挙げられる。
本実施形態の感光性組成物は、必要に応じて、フリル基、光重合性官能基、アルカリ可溶性官能基のいずれをも含まないその他の樹脂を含有していても良い。例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、特開2012-198527等に記載のβ-ヒドロキシアルキルアミド等が挙げられる。
<ルイス酸触媒>
感光性組成物の熱硬化時に起こるDiels-Alder反応を促進して反応温度を下げるため触媒を添加してもよい。触媒としてはルイス酸が挙げられ、例えば、塩化アルミニウム、四塩化スズ、三塩化鉄、三塩化チタン、四塩化チタン、三フッ化ホウ素、アルキルアルミニウム化合物(トリメチルアルミニウムなど)、ポリアルミノキサン化合物(ポリメチルアルミノキサン、スルホンイミド変性ポリアルミノキサン化合物、スルホン酸変性ポリアルミノキサン化合物、ポリメチルアルミノキサンとビストリフルオロメタンスルホンイミドの反応生成物など)、スカンジウム化合物(スカンジウム(III)パーフルオロオクタンスルフォネートなど)などが挙げられる。
さらに助触媒として、脂肪族又は芳香族エステル類、クロロ酢酸エステル類、エーテル類、ケトン類、炭酸エステル類及びニトロ化合物、アミン類、有機カルボン酸やリン酸等の弱酸の強アルカリ塩(酢酸ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムなど)、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩(酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなど)などを使用することができる。
感光性組成物の熱硬化時に起こるDiels-Alder反応を促進して反応温度を下げるため触媒を添加してもよい。触媒としてはルイス酸が挙げられ、例えば、塩化アルミニウム、四塩化スズ、三塩化鉄、三塩化チタン、四塩化チタン、三フッ化ホウ素、アルキルアルミニウム化合物(トリメチルアルミニウムなど)、ポリアルミノキサン化合物(ポリメチルアルミノキサン、スルホンイミド変性ポリアルミノキサン化合物、スルホン酸変性ポリアルミノキサン化合物、ポリメチルアルミノキサンとビストリフルオロメタンスルホンイミドの反応生成物など)、スカンジウム化合物(スカンジウム(III)パーフルオロオクタンスルフォネートなど)などが挙げられる。
さらに助触媒として、脂肪族又は芳香族エステル類、クロロ酢酸エステル類、エーテル類、ケトン類、炭酸エステル類及びニトロ化合物、アミン類、有機カルボン酸やリン酸等の弱酸の強アルカリ塩(酢酸ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムなど)、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩(酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなど)などを使用することができる。
<有機溶剤>
感光性組成物を塗工する際のハンドリングをよくするために、有機溶剤を使用してもよい。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、オクタン、シクロロメタン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、などが挙げられる。これらは、1種または2種以上を併用して用いることができる。
中でも、他の構成要素の溶解性が良好であることから、ケトン系、エステル系、エーテル系の溶剤を用いることが好ましい。
感光性組成物を塗工する際のハンドリングをよくするために、有機溶剤を使用してもよい。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、オクタン、シクロロメタン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、などが挙げられる。これらは、1種または2種以上を併用して用いることができる。
中でも、他の構成要素の溶解性が良好であることから、ケトン系、エステル系、エーテル系の溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤の使用量は、感光性組成物の固形分濃度を5~50質量%とする量を使うのが好ましい。感光性組成物の固形分濃度をこのような範囲とすることにより、より均一な厚さの、平滑性の高い膜あるいは微細パターンを提供することができる。すなわち、固形分濃度が50質量%以下であると、感光性組成物を塗工する際のレベリング性や、得られる膜あるいは微細パターンの平滑性、透明性の観点で好ましく、一方、固形分濃度が5質量%以上であると、所定の厚さの膜およびパターンが得られ易い。
本実施形態の感光性組成物に着色剤を添加して後述するカラーフィルタ用感光性組成物とし、カラーフィルタセグメントやブラックマトリックスを作製する場合、ガラス基板やフィルム基板等の透明基板上に乾燥膜厚が0.2~10μmとなるように塗布する。それを容易にするために有機溶剤が用いられるが、例えば、1,2,3-トリクロロプロパン、1,3-ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4-ジオキサン、2-ヘプタノン、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノン、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3-メトキシブチルアセテート、4-ヘプタノン、m-キシレン、m-ジエチルベンゼン、m-ジクロロベンゼン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、n-ブチルアルコール、n-ブチルベンゼン、n-プロピルアセテート、N-メチルピロリドン、o-キシレン、o-クロロトルエン、o-ジエチルベンゼン、o-ジクロロベンゼン、p-クロロトルエン、p-ジエチルベンゼン、sec-ブチルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、γ―ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n-アミル、酢酸n-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が好ましく用いられる。これらを単独でもしくは混合して用いることができる。
特に有機溶剤の乾燥性を考慮し、ダイコート法やスクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法などにおいては160℃以上の高沸点溶剤を含むことが好ましく、例えば、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール(bp174℃)、1,3-ブタンジオール(bp203℃)、3-メチル-1,3-ブタンジオール(bp203℃)、2-メチル-1,3-プロパンジオール(bp213℃)、ジイソブチルケトン(bp168.1℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(bp171.2℃)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(bp208.1℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(bp191.5℃)、エチレングリコールジブチルエーテル(bp203.3℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(bp194.0℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(bp202.0℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(bp188.4℃)、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(bp207.3℃)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(bp170.2℃)、プロピレングリコールジアセテート(bp190.0℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(bp187.2℃)、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル(bp197.8℃)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(bp212.0℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(bp175℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(bp206.3℃)、3-エトキシプロピオン酸エチル(bp169.7℃)、3-メトキシブチルアセテート(bp172.5℃)、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート(bp188℃)、γ-ブチロラクトン(bp204℃)、N,N-ジメチルアセトアミド(bp166.1℃)、N-メチルピロリドン(bp202℃)、p-クロロトルエン(bp162.0℃)、o-ジエチルベンゼン(bp183.4℃)、m-ジエチルベンゼン(bp181.1℃)、p-ジエチルベンゼン(bp183.8℃)、o-ジクロロベンゼン(bp180.5℃)、m-ジクロロベンゼン(bp173.0℃)、n-ブチルベンゼン(bp183.3℃)、sec-ブチルベンゼン(bp178.3℃)、tert-ブチルベンゼン(bp169.1℃)、シクロヘキサノール(bp161.1℃)、シクロヘキシルアセテート(bp173℃)、メチルシクロヘキサノール(bp174℃)等が挙げられ、160℃以上の高沸点溶剤は溶剤の全量を基準として5~50質量%が好ましい。
有機溶剤は、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤100質量部に対して、100~10000質量部、好ましくは500~5000質量部の量で用いることが好ましい。
<着色剤>
本実施形態の感光性組成物を着色し、カラーフィルタ等に使用するために、着色剤を添加してもよい。
以下に、カラーフィルタ用感光性組成物に好ましく用いられる着色剤について説明する。
本実施形態の感光性組成物を着色し、カラーフィルタ等に使用するために、着色剤を添加してもよい。
以下に、カラーフィルタ用感光性組成物に好ましく用いられる着色剤について説明する。
カラーフィルタ用感光性組成物に含有される着色剤としては、有機または無機の顔料及び染料を、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。顔料のなかでは、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられるがこれに限定されるものではない。
以下に、カラーフィルタセグメントやブラックマトリックスの作製に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
以下に、カラーフィルタセグメントやブラックマトリックスの作製に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
赤色フィルタセグメントを形成するための赤色感光性組成物には、例えばC.I. Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、166、168、176、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、207、208、209、210、215、216、217、220、221、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、269、272、279等の赤色顔料を用いることができる。赤色感光性組成物には、黄色顔料、オレンジ顔料を併用することができる。
また、キサンテン系、アゾ系、ジスアゾ系、アントラキノン系などの赤色染料も使用できる。具体的には、C.I.アシッド レッド 52、87、92、289、338などのキサンテン系酸性染料の造塩化合物等が挙げられる。
さらに後述する緑色顔料を色度調整用に併用することができる。
また、キサンテン系、アゾ系、ジスアゾ系、アントラキノン系などの赤色染料も使用できる。具体的には、C.I.アシッド レッド 52、87、92、289、338などのキサンテン系酸性染料の造塩化合物等が挙げられる。
さらに後述する緑色顔料を色度調整用に併用することができる。
これらの中でも、赤色顔料としては、ジケトピロロピロール系顔料、アントラキノン系顔料、アゾ系顔料、又はペリレン系顔料が好ましい。ジケトピロロピロール系顔料としてはC.I.Pigment Red254が好ましく、アントラキノン系顔料としてはC.I.Pigment Red177、ペリレン系顔料としてはC.I.Pigment Red179が、優れた着色力を得られるため好ましい。
さらにアゾ系顔料としては、下記一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料が好ましい。
さらにアゾ系顔料としては、下記一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料が好ましい。
ただし、R4が-NHCOR12であり、A、R2、R3、R5、およびR6が水素原子、かつR1がハロゲン原子の場合は除く。]
一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料の中でも、好ましくは、R2~R6のうち少なくとも1つがトリフルオロメチル基であるアゾ顔料、あるいはR2~R6のうち少なくとも1つが-NHCOR12であるアゾ顔料が、顔料粒子を微細化しやすくコントラスト比が秀でているため好ましい。
一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料としては、カラーインデックス(C.I.)ナンバーで示すと、C.I.ピグメントレッド31、32、146、147、150、184、187、188、210、238.245.247、266、268、269、C.I.バイオレット25、または50等が挙げられる。これらの中でも、色相・明度の観点から、C.I.ピグメントレッド150、170、187、266、268、269が好ましい。
一般式(1)中、Aにおいて、置換基を有してもよいフェニル基の「置換基」としては、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、水酸基、カルバモイル基、N-置換カルバモイル基、スルファモイル基、N-置換スルファモイル基、カルボキシル基、スルホ基、カルボキシル基またはスルホ基から選ばれる酸性基の1価~3価の金属塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アルミニウム塩等)などが挙げられる。したがって、置換基を有してもよいフェニル基の具体例としては、フェニル基、p-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、p-ニトロフェニル基、p-メトキシフェニル基、o-トリフルオロメチルフェニル基、p-クロロフェニル基、p-ブロモフェニル基、2,4-ジクロロフェニル基、3-カルバモイルフェニル基、2-クロロ-4-カルバモイルフェニル基、2-メチル-4-カルバモイルフェニル基、2-メトキシ-4-カルバモイルフェニル基、2-メトキシ-4-メチル-3-スルファモイルフェニル基、4-スルホフェニル基、4-カルボキシフェニル基、2-メチル-4-スルホフェニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、Aにおいて、置換基を有してもよい複素環基の「置換基」としては、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、水酸基、カルバモイル基、N-置換カルバモイル基、スルファモイル基、N-置換スルファモイル基、カルボキシル基、スルホ基、カルボキシル基またはスルホ基から選ばれる酸性基の1価~3価の金属塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アルミニウム塩等)などが挙げられる。また、「複素環」とは、環系を構成する原子の中に、炭素原子以外のヘテロ原子が1個以上含まれるものを意味し、飽和環であっても不飽和環であっても良く、更に単環であっても縮合環であっても良い。したがって、複素環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、キノリン環、ベンゾフラン環、インドール環、モルホリン環、ピロリジン環、ピペリジン環、テトラヒドロフラン環などが挙げられる。ゆえに、複素環基とは、これら複素環から水素原子を除いて誘導される一価の遊離基を意味し、したがって、置換基を有してもよい複素環基の具体例としては、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基、2-ピローリル基、3-ピローリル基、2-フリル基、3-フリル基、2-チエニル基、3-チエニル基、2-イミダゾリル基、2-オキサゾリル基、2-チアゾリル基、ピペリジノ基、4-ピペリジル基、モルホリノ基、2-モルホリニル基、N-インドリル基、2-インドリル基、2-ベンゾフリル基、2-ベンゾチエニル基、2-キノリノ基、N-カルバゾリル基などが挙げられる。
また、R2~R6、R14におけるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
また、R1~R14における炭素数1~4のアルキル基としては、直鎖状でも分岐状でもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基が挙げられる。
顔料としては、明度の観点から、Aが、置換基を有してもよいフェニル基であることが好ましい。さらに、明度および分散性の観点から、R1が炭素数1~4のアルキル基または-OR7であることが好ましく、R1がメチル基またはメトキシ基であることがより好ましい。
本実施形態の着色剤は、化学構造が一般式(1)、またはその互変異性体であっても良く、あらゆる結晶形態を持った顔料であっても良く、いわゆる多形と呼称されるあらゆる結晶形態を持った顔料同士の混晶であっても良い。これら顔料の結晶形態は、粉末X線回折測定やX線結晶構造解析により確認できる。
ナフトールアゾ顔料は、溶媒に対して、そして光に対して優れた堅ろう性を有する水不溶性の顔料であり、この顔料を用いることで、明度とコントラスト比のいずれも優れたカラーフィルタ用着色組成物を得ることができる。
ナフトールアゾ顔料を単独で、または、2種以上を混合して使用することもできる。
一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料の中でも、好ましくは、R2~R6のうち少なくとも1つがトリフルオロメチル基であるナフトールアゾ顔料が、微細化が容易であるために好ましい。
これらの中でも、R5が-トリフルオロメチル基であることが好ましく、かつ、R2が-Cl基であることが、好ましい。これらを満たすことにより、顔料の微細化が可能となるため、高コントラスト化を達成できる。
上記ナフトールアゾ顔料の具体例としては、下記に示すナフトールアゾ顔料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
一般式(1)で表されるナフトールアゾ顔料の中でも、好ましくは、R2~R6のうち少なくとも1つが-NHCOR12であるナフトールアゾ顔料[A2]が明度に優れていているために好ましい。ただし、R4が-NHCOR12であり、A、R2、R3、R5、およびR6が水素原子、かつR1がハロゲン原子の場合は除く。
これらの中でも、R4が-NHCOR12であることが好ましく、R1がメトキシ基であることがより好ましい。
これらの中でも、R4が-NHCOR12であることが好ましく、R1がメトキシ基であることがより好ましい。
上記ナフトールアゾ顔料の具体例としては、下記に示すナフトールアゾ顔料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
全着色剤に対する赤色顔料・染料の含有量の範囲は好ましくは10~70質量%、より好ましくは10~60質量%である。赤色顔料・染料の含有量が上記範囲内であると、有機EL表示装置用カラーフィルタとしての優れた色再現性の観点で好ましい。
黄色顔料としては、例えばC.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等を用いることができる。
また、キノリン系、アゾ系、ジスアゾ系、メチン系などの黄色染料も使用できる。
上記の中でも、イソインドリン系顔料、キノフタロン系顔料が好ましい。これらの中でもとくにC.I.Pigment Yellow 138、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Yellow 185、または下記一般式(2)で表されるキノフタロン化合物を含む場合、明度や着色力に優れるため好ましい。
一般式(2)で表されるキノフタロン化合物について説明する。
また、キノリン系、アゾ系、ジスアゾ系、メチン系などの黄色染料も使用できる。
上記の中でも、イソインドリン系顔料、キノフタロン系顔料が好ましい。これらの中でもとくにC.I.Pigment Yellow 138、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Yellow 185、または下記一般式(2)で表されるキノフタロン化合物を含む場合、明度や着色力に優れるため好ましい。
一般式(2)で表されるキノフタロン化合物について説明する。
ここで、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
また、置換基を有してもよいアルキル基において、アルキル基の炭素数(置換基の炭素数を含まない)は1~10であることが好ましい。置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルコキシ基、ニトロ基、炭素数6~18のアリール基等が挙げられ、2種以上の置換基を有していてもよい。置換基を有してもよいアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-プチル基、ネオペンチル基、n-へキシル基、n-オクチル基、ステアリル基、2-エチルへキシル基等の直鎖又は分岐アルキル基の他、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、2,2-ジブロモエチル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、2-エトキシエチル基、2-ブトキシエチル基、2-ニトロプロピル基、ベンジル基、4-メチルベンジル基、4-tert-プチルベンジル基、4-メトキシペンジル基、4-ニトロベンジル基、2,4-ジクロロベンジル基等の置換基を有するアルキル基が挙げられる。
また、置換基を有してもよいアルコキシル基において、アルコキシル基の炭素数(置換基の炭素数を含まない)は1~10であることが好ましい。置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルコキシ基、ニトロ基、炭素数6~18のアリール基が挙げられ、2種以上の置換基を有していてもよい。置換基を有してもよいアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソプチルオキシ基、tert-プチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、2,3-ジメチル-3-ペントキシ、n-へキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、ステアリルオキシ基、2-エチルへキシルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシル基の他、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルオキシ基、2,2-ジトリフルオロメチルプロポキシ基、2-エトキシエトキシ基、2-ブトキシエトキシ基、2-ニトロプロポキシ基、ベンジルオキシ基等の置換基を有するアルコキシル基が挙げられる。
また、置換基を有してもよいアリール基において、アリール基の炭素数(置換基の炭素数を含まない)は6~18であることが好ましい。置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基等が挙げられ、2種以上の置換基を有していてもよい。置換基を有してもよいアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等のアリール基の他、p-メチルフェニル基、p-ブロモフェニル基、p-ニトロフェニル基、p-メトキシフェニル基、2,4-ジクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-アミノフェニル基、2-メチル-4-クロロフェニル基、4-ヒドロキシ-1-ナフチル基、6-メチル-2-ナフチル基、4,5,8-トリクロロ-2-ナフチル基、アントラキノニル基、2-アミノアントラキノニル基等の置換基を有するアリール基が挙げられる。
また、酸性基としては、例えば、-SO3H、-COOHが挙げられ、これら酸性基の1価~3価の金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、アルミニウム塩等が挙げられる。また、酸性基のアルキルアンモニウム塩としては、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン等の長鎖モノアルキルアミンのアンモニウム塩、パルミチルトリメチルアンモニウム、ジラウリルジメチルアンモニウム、ジステアリルジメチルアンモニウム塩等の4級アルキルアンモニウム塩が挙げられる。
置換基を有してもよいフタルイミドメチル基(C6H4(CO)2N-CH2-)、および、置換基を有してもよいスルファモイル基(H2NSO2-)における「置換基」としては、上記のハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有しても良いアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基等が挙げられる。
一般式(2)のX1~X4、および/または、X10~X13の隣接した基は、一体となって、置換基を有してもよい芳香環を少なくともひとつ形成する。ここでいう芳香環とは、炭化水素芳香環および複素芳香環が挙げられ、炭化水素芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環等が、また、複素芳香環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピロール環、キノリン環、キノキサリン環、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、インドール環、カルバゾール環などが挙げられる。
一般式(2)で表されるキノフタロン化合物は、下記一般式(2A)~(2C)のいずれかであることが好ましい。
さらに、一般式(2A)~(2C)のX14~X28、X29~X43、X44~X60が、水素原子またはハロゲン原子あることがより好ましい。
一般式(2)で表されるキノフタロン化合物の具体例として、下記に示すキノフタロン化合物(a)~(p)等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、これらの黄色顔料は、単独または2種以上を組み合わせて、イエロー色フィルタセグメントを形成するためのイエロー色感光性組成物に用いることができる。
赤色フィルタセグメントを形成するための赤色感光性組成物にはオレンジ色顔料としては、例えばC.I. Pigment orange 36、38、43、51、55、59、61、71、73等を用いることができる。
また、これらのオレンジ色顔料は、単独または2種以上を組み合わせて、オレンジ色フィルタセグメントを形成するためのオレンジ色感光性組成物に用いることができる。
また、これらのオレンジ色顔料は、単独または2種以上を組み合わせて、オレンジ色フィルタセグメントを形成するためのオレンジ色感光性組成物に用いることができる。
緑色フィルタセグメントを形成するための緑色感光性組成物には、例えばC.I. Pigment Green 7、10、36、37および58、アルミニウムフタロシアニン顔料等の緑色顔料を用いることができる。緑色感光性組成物には先述した黄色顔料を併用することができる。
青色フィルタセグメントを形成するための青色感光性組成物には、例えばC.I. Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等の青色顔料を用いることができる。
青色感光性組成物には、C.I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の紫色顔料を併用することができる。さらにC.I.ピグメントレッド81、81:1、81:2、81:3、81:4、81:5などのローダミン系染料の金属レーキ顔料を併用できる。また青色や紫色を呈する塩基性染料、酸性染料の造塩化合物を使用することもできる。
さらに先述した黄色顔料を色度調整用に併用することができる。
青色感光性組成物には、C.I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の紫色顔料を併用することができる。さらにC.I.ピグメントレッド81、81:1、81:2、81:3、81:4、81:5などのローダミン系染料の金属レーキ顔料を併用できる。また青色や紫色を呈する塩基性染料、酸性染料の造塩化合物を使用することもできる。
さらに先述した黄色顔料を色度調整用に併用することができる。
シアン色フィルタセグメントを形成するためのシアン色感光性組成物には、例えばC.I. Pigment Blue15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16、80等の青色顔料を用いることができる。
マゼンタ色フィルタセグメントを形成するためのマゼンタ色感光性組成物には、例えばC.I. Pigment Violet 1、19、C.I. Pigment Red81、144、146、177、169等の紫色顔料および赤色顔料を用いることができる。マゼンタ色感光性組成物には、黄色顔料を併用することができる。
ブラックマトリックスを形成するための黒色感光性組成物には、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、アントラキノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料、具体的には C.I. ピグメントブラック1、6、7、12、20、31等を用いることができる。黒色感光性組成物には、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料の混合物を用いることもできる。黒色顔料としては、価格、遮光性の大きさからカーボンブラックが好ましく、カーボンブラックは、樹脂などで表面処理されていてもよい。また、色調を調整するため、黒色感光性組成物には、青色顔料や紫色顔料を併用することができる。
また、無機顔料としては、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。無機顔料は、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、有機顔料と組み合わせて用いることが好ましい。また、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
カラーフィルタ用感光性組成物の全不揮発成分を基準(100質量%)として、好ましい着色剤の濃度は、充分な色再現性を得る観点から5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、最も好ましくは15質量%以上である。また感光性組成物の安定性が良くなることから、好ましくは着色剤成分の濃度は90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、最も好ましくは70質量%以下である。
また、一実施形態においてはカラーフィルタ用感光性組成物の全不揮発成分を基準(100質量%)として、着色剤成分の濃度が、25質量%以上であることがさらに好ましく、30質量%以上が特に好ましく、35質量%以上が最も好ましい場合もある。本実施形態によれば、着色剤成分の濃度が高い場合であっても、薬品耐性と現像性を両立することができるという利点がある。
上記実施形態の一例として、赤色感光性組成物においては25質量%から55質量%、緑色感光性組成物においては25質量%から55質量%が好ましい。青色感光性組成物においては、低着色剤濃度においても充分な色再現性が得られることがあるため、10質量%から40質量%が好ましい。
一方で、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤成分の濃度が上記よりも低い場合においても、色材の種類によっては光ラジカル重合を阻害し、良好な薬品耐性が得られにくい場合があり、本実施形態によればこの場合でも良好な薬品耐性が得られるという利点がある。
また、一実施形態においてはカラーフィルタ用感光性組成物の全不揮発成分を基準(100質量%)として、着色剤成分の濃度が、25質量%以上であることがさらに好ましく、30質量%以上が特に好ましく、35質量%以上が最も好ましい場合もある。本実施形態によれば、着色剤成分の濃度が高い場合であっても、薬品耐性と現像性を両立することができるという利点がある。
上記実施形態の一例として、赤色感光性組成物においては25質量%から55質量%、緑色感光性組成物においては25質量%から55質量%が好ましい。青色感光性組成物においては、低着色剤濃度においても充分な色再現性が得られることがあるため、10質量%から40質量%が好ましい。
一方で、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤成分の濃度が上記よりも低い場合においても、色材の種類によっては光ラジカル重合を阻害し、良好な薬品耐性が得られにくい場合があり、本実施形態によればこの場合でも良好な薬品耐性が得られるという利点がある。
<多官能チオール>
カラーフィルタ用感光性組成物には、多官能チオールを含有することができる。多官能チオールは、チオール(SH)基を2個以上有する化合物である。
多官能チオールは上述の光重合開始剤(C)とともに使用することにより、光照射後のラジカル重合過程において、連鎖移動剤として働き、酸素による重合阻害を受けにくいチイルラジカルが発生するので、得られるカラーフィルタ用感光性組成物は高感度となる。特にSH基がメチレン、エチレン基等の脂肪族基に結合した多官能脂肪族チオールが好ましい。
例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4-ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4-ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6-トリメルカプト-s-トリアジン、2-(N,N-ジブチルアミノ)-4,6-ジメルカプト-s-トリアジンなどが挙げられる。
これらの多官能チオールは、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
カラーフィルタ用感光性組成物には、多官能チオールを含有することができる。多官能チオールは、チオール(SH)基を2個以上有する化合物である。
多官能チオールは上述の光重合開始剤(C)とともに使用することにより、光照射後のラジカル重合過程において、連鎖移動剤として働き、酸素による重合阻害を受けにくいチイルラジカルが発生するので、得られるカラーフィルタ用感光性組成物は高感度となる。特にSH基がメチレン、エチレン基等の脂肪族基に結合した多官能脂肪族チオールが好ましい。
例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4-ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4-ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6-トリメルカプト-s-トリアジン、2-(N,N-ジブチルアミノ)-4,6-ジメルカプト-s-トリアジンなどが挙げられる。
これらの多官能チオールは、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
多官能チオールの含有量は、着色剤100質量部に対して0.05~100質量部の量が好ましく、1.0~50.0質量部の量がより好ましい。多官能チオールを0.05質量部以上用いることで、より良い現像耐性を得ることができる。チオール(SH)基を複数有するチオールを用いることにより、現像耐性の向上が得られる。
<紫外線吸収剤または重合禁止剤>
カラーフィルタ用感光性組成物には、紫外線吸収剤または重合禁止剤を含有することができる。紫外線吸収剤または重合禁止剤を含有することで、パターンの形状と解像性を制御することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-(ドデシルおよびトリデシル)オキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン等のヒドロキシフェニルトリアジン系、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(3-tブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、フェニルサリチレート、p-tert-ブチルフェニルサリチレート等のサリチレート系、エチル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系、2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(トリアセトン-アミン-N-オキシル)、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ポリ[[6-[(1,1,3,3-テトラブチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ]等のヒンダードアミン系等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
重合禁止剤としては、例えばメチルハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノン、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、4-ベンゾキノン、4-メトキシフェノール、4-メトキシ-1-ナフトール、t-ブチルカテコールなどのハイドロキノン誘導体およびフェノール化合物、フェノチアジン、ビス-(1-ジメチルベンジル)フェノチアジン、3,7-ジオクチルフェノチアジン等のアミン化合物、ジブチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸マンガン、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン等の銅およびマンガン塩化合物、4-ニトロソフェノール、N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソシクロヘキシルヒドロキシルアミン、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等のニトロソ化合物およびそのアンモニウム塩またはアルミニウム塩等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
カラーフィルタ用感光性組成物には、紫外線吸収剤または重合禁止剤を含有することができる。紫外線吸収剤または重合禁止剤を含有することで、パターンの形状と解像性を制御することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-(ドデシルおよびトリデシル)オキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン等のヒドロキシフェニルトリアジン系、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(3-tブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、フェニルサリチレート、p-tert-ブチルフェニルサリチレート等のサリチレート系、エチル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系、2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(トリアセトン-アミン-N-オキシル)、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ポリ[[6-[(1,1,3,3-テトラブチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ]等のヒンダードアミン系等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
重合禁止剤としては、例えばメチルハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノン、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、4-ベンゾキノン、4-メトキシフェノール、4-メトキシ-1-ナフトール、t-ブチルカテコールなどのハイドロキノン誘導体およびフェノール化合物、フェノチアジン、ビス-(1-ジメチルベンジル)フェノチアジン、3,7-ジオクチルフェノチアジン等のアミン化合物、ジブチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸マンガン、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン等の銅およびマンガン塩化合物、4-ニトロソフェノール、N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソシクロヘキシルヒドロキシルアミン、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等のニトロソ化合物およびそのアンモニウム塩またはアルミニウム塩等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
紫外線吸収剤および重合禁止剤は、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤100質量部に対して、好ましくは0.01~20質量部、より好ましくは0.05~10質量部である。
紫外線吸収剤または重合禁止剤を0.01質量部以上用いることで、より良い解像度を得ることができる。
紫外線吸収剤または重合禁止剤を0.01質量部以上用いることで、より良い解像度を得ることができる。
<貯蔵安定剤>
カラーフィルタ用感光性組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために、貯蔵安定剤を含有することができる。貯蔵安定剤としては、例えば2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-メチルフェノール、ペンタエリスチリル-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]、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)1,3,5-トリアジン等のヒンダードフェノール系、テトラエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルフォスフィン等の有機ホスフィン系、ジメチルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルジチオリン酸亜鉛、ジブチルジチオリン酸モリブデン等の亜リン酸塩系、ドデシルスルフィド、ベンゾチオフェンなどのイオウ系、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
カラーフィルタ用感光性組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために、貯蔵安定剤を含有することができる。貯蔵安定剤としては、例えば2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-メチルフェノール、ペンタエリスチリル-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]、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)1,3,5-トリアジン等のヒンダードフェノール系、テトラエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルフォスフィン等の有機ホスフィン系、ジメチルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルジチオリン酸亜鉛、ジブチルジチオリン酸モリブデン等の亜リン酸塩系、ドデシルスルフィド、ベンゾチオフェンなどのイオウ系、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
貯蔵安定剤は、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤100質量部に対して、好ましくは0.01~20質量部、より好ましくは0.05~10質量部の量で用いる。
<密着向上剤>
一実施形態では、カラーフィルタ用感光性組成物には、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることが好ましい。密着向上剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、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トリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-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)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-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、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
中でもシラン系の添加剤を含むとガラス基材などとの密着性が向上するため好ましく、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランがより好ましく、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
一実施形態では、カラーフィルタ用感光性組成物には、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることが好ましい。密着向上剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、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トリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-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)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-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、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
中でもシラン系の添加剤を含むとガラス基材などとの密着性が向上するため好ましく、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランがより好ましく、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
シランカップリング剤は、カラーフィルタ用感光性組成物中の着色剤100質量部に対して、好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.05~5質量部の量で用いる。
<レベリング剤>
カラーフィルタ用感光性組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ-2122、ビックケミー社製BYK-330などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK-310、BYK-370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。
カラーフィルタ用感光性組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ-2122、ビックケミー社製BYK-330などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK-310、BYK-370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、感光性顔料組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる塗膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。
このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ-2110、FZ-2122、FZ-2130、FZ-2166、FZ-2191、FZ-2203、FZ-2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、または両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどの;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
<アミン系化合物>
カラーフィルタ用感光性組成物には、溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物を含有させることが好ましい。このようなアミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2-ジメチルアミノエチル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、N,N-ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
カラーフィルタ用感光性組成物には、溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物を含有させることが好ましい。このようなアミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2-ジメチルアミノエチル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、N,N-ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
<その他>
必要に応じて、熱硬化性樹脂に併用する硬化剤、光安定剤、酸化防止剤、無機フィラー、接着性付与剤、界面活性剤等などの添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、樹脂組成物の目的を損なわない範囲で任意の量を加えることができる。
必要に応じて、熱硬化性樹脂に併用する硬化剤、光安定剤、酸化防止剤、無機フィラー、接着性付与剤、界面活性剤等などの添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、樹脂組成物の目的を損なわない範囲で任意の量を加えることができる。
<<感光性組成物の製造方法>>
本実施形態の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)と、光重合性官能基を含む化合物(B)と、光重合開始剤(C)と、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)やその他の成分とを混合、撹拌することによって作製することができる。
本実施形態の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)と、光重合性官能基を含む化合物(B)と、光重合開始剤(C)と、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)やその他の成分とを混合、撹拌することによって作製することができる。
本実施形態の感光性組成物をカラーフィルタ、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、マイクロレンズ、タッチパネル用絶縁膜等のディスプレイ用のコーティング剤、フォトレジストなどとして用いる場合、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵、異物の除去を行うことが好ましい。
<カラーフィルタ用感光性組成物の製造方法>
本発明の一態様はカラーフィルタ用感光性組成物に関する。カラーフィルタ用感光性組成物は着色剤を含有するために光硬化が進みにくく、薬品耐性と現像性がトレードオフの関係となるという課題が特に顕著である。特に、低温硬化が望まれる場合は、優れた薬品耐性と現像性を両立させることが困難である。本実施形態のカラーフィルタ用感光性組成物によれば、低温硬化条件においても、薬品耐性と現像性を両立させることができる。
本実施形態の感光性組成物に着色剤を添加して、カラーフィルタ用感光性組成物として用いる場合、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材の形態で調製することができる。着色レジスト材は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤を含有する組成物中に着色剤を分散させたものである。カラーフィルタ用感光性組成物は、顔料、染料などの着色剤を樹脂などの色素担体および/または溶剤中に三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して顔料分散体を製造し、該顔料分散体にフリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤、場合によっては、シラン化合物(E)、増感剤、多官能チオール、紫外線吸収剤、重合禁止剤、貯蔵安定剤、その他成分を混合攪拌して製造することができる。また、2種以上の顔料を含む感光性着色組成物は、各顔料分散体を別々に色素担体および/または溶剤中に微細に分散したものを混合し、さらにフリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤等を混合攪拌して製造することができる。
フリル基を含む化合物(A)と光重合性官能基を含む化合物(B)とは、顔料分散体を製造する際の色素担体として使用してもよい。
本発明の一態様はカラーフィルタ用感光性組成物に関する。カラーフィルタ用感光性組成物は着色剤を含有するために光硬化が進みにくく、薬品耐性と現像性がトレードオフの関係となるという課題が特に顕著である。特に、低温硬化が望まれる場合は、優れた薬品耐性と現像性を両立させることが困難である。本実施形態のカラーフィルタ用感光性組成物によれば、低温硬化条件においても、薬品耐性と現像性を両立させることができる。
本実施形態の感光性組成物に着色剤を添加して、カラーフィルタ用感光性組成物として用いる場合、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材の形態で調製することができる。着色レジスト材は、フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤を含有する組成物中に着色剤を分散させたものである。カラーフィルタ用感光性組成物は、顔料、染料などの着色剤を樹脂などの色素担体および/または溶剤中に三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して顔料分散体を製造し、該顔料分散体にフリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤、場合によっては、シラン化合物(E)、増感剤、多官能チオール、紫外線吸収剤、重合禁止剤、貯蔵安定剤、その他成分を混合攪拌して製造することができる。また、2種以上の顔料を含む感光性着色組成物は、各顔料分散体を別々に色素担体および/または溶剤中に微細に分散したものを混合し、さらにフリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、必要に応じてアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)、有機溶剤等を混合攪拌して製造することができる。
フリル基を含む化合物(A)と光重合性官能基を含む化合物(B)とは、顔料分散体を製造する際の色素担体として使用してもよい。
顔料を樹脂などの色素担体および/または溶剤中に分散する際には、適宜、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤、顔料誘導体等の分散助剤を含有させることができる。分散助剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて顔料を樹脂および/または溶剤中に分散してなるカラーフィルタ用感光性組成物を用いた場合には、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。
分散助剤は、顔料100質量部に対して、好ましくは0.1~40質量部、より好ましくは0.1~30質量部の量で用いる。
分散助剤は、顔料100質量部に対して、好ましくは0.1~40質量部、より好ましくは0.1~30質量部の量で用いる。
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、色素担体と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の色素担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などの油性分散剤、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル系等が用いられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDisperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155またはAnti-Terra-U、203、204、またはBYK-P104、P104S、220S、6919、またはLactimon、Lactimon-WSまたはBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE-3000、9000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、76500等、チバ・ジャパン社製のEFKA-46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる。
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物などのカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
顔料誘導体とは、有機顔料に置換基を導入した化合物であり、有機顔料には、一般に顔料とは呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。顔料誘導体としては、特開昭63-305173号公報、特公昭57-15620号公報、特公昭59-40172号公報、特公昭63-17102号公報、特公平5-9469号公報等に記載されているものを使用でき、これらは単独でまたは2種類以上を混合して用いることができる。
<<感光性組成物を使用した硬化物、パターンの製造方法>>
本発明の一態様は、上記の感光性組成物を用いてなる硬化物の製造方法にも関する。本実施形態の製造方法は、
フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、及び光重合性開始剤(C)を含有する感光性組成物を、基材に塗布し乾燥させる、または、所望の形状に成形する工程と、
基材に塗布し乾燥させた、または、所望の形状に成形した感光性組成物の少なくとも一部に紫外線を照射する、光硬化工程と、
紫外線を照射した感光性組成物を、80~150℃の温度範囲で硬化させる熱硬化工程と
を少なくとも含む。
本実施形態によれば、薬品耐性に優れ、かつ、脱ガスや保存安定性のバランスに優れた硬化物を製造することができる。
一実施形態では、光硬化工程の後に、現像工程を含むこともできる。
例えば、本実施形態の感光性組成物を、各種基材の片面または両面に塗布し、もしくは金型等を用いて成形し、必要に応じて加熱や減圧などにより乾燥し、紫外線を全面またはフォトマスクを介して部分的に照射し、必要に応じて現像し、80~150℃において加熱硬化させることで目的の硬化物を得ることができる。
なお、熱硬化工程では、使用する基材の耐熱性に応じて150℃を超える温度で加熱硬化させることも可能である。
本発明の一態様は、上記の感光性組成物を用いてなる硬化物の製造方法にも関する。本実施形態の製造方法は、
フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、及び光重合性開始剤(C)を含有する感光性組成物を、基材に塗布し乾燥させる、または、所望の形状に成形する工程と、
基材に塗布し乾燥させた、または、所望の形状に成形した感光性組成物の少なくとも一部に紫外線を照射する、光硬化工程と、
紫外線を照射した感光性組成物を、80~150℃の温度範囲で硬化させる熱硬化工程と
を少なくとも含む。
本実施形態によれば、薬品耐性に優れ、かつ、脱ガスや保存安定性のバランスに優れた硬化物を製造することができる。
一実施形態では、光硬化工程の後に、現像工程を含むこともできる。
例えば、本実施形態の感光性組成物を、各種基材の片面または両面に塗布し、もしくは金型等を用いて成形し、必要に応じて加熱や減圧などにより乾燥し、紫外線を全面またはフォトマスクを介して部分的に照射し、必要に応じて現像し、80~150℃において加熱硬化させることで目的の硬化物を得ることができる。
なお、熱硬化工程では、使用する基材の耐熱性に応じて150℃を超える温度で加熱硬化させることも可能である。
基材としては、例えば、ガラス、セラミック、ポリカーボネート、ポリエステル、ウレタン、アクリル、ポリアセテートセルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリビニルアルコール、ステンレス等の各種金属、などが挙げられる。
紫外線の照射には、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、無電極ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどの光源を用いることが好ましい。
現像は、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望の微細パターンを形成することができる。
現像は、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望の微細パターンを形成することができる。
本実施形態の感光性組成物をカラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、マイクロレンズ、タッチパネル用絶縁膜等のディスプレイ用のコーティング剤、フォトレジストなどとして用いてディスプレイ部材を製造する方法について説明する。
これらのディスプレイ部材を製造する際の厚さとしては、乾燥状態で0.005~30μmとするのが好ましく、0.01~20μmとするのがより好ましく、0.1~10μmとするのが特に好ましい。厚さをこのような範囲とすることにより、適度な機械的強度や耐熱性が得られるとともに、光の透過率を損なうおそれが少ない。
本実施形態の感光性組成物をガラス基板、ITO、金属膜、有機膜等に塗布する方法は特に限定されるものでなく、例えば、浸漬法、スプレー法、ロールコート法、ダイコート法、回転塗布法等が使用可能であり、その他、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法等の印刷法によっても塗布可能である。フォトリソグラフィーによりパターン形成することも可能である。
本実施形態の感光性組成物を基板に塗布した後の乾燥方法は特に制限されるものではなく、感光性組成物に使用する各構成成分の種類や、添加量(配合量)等によって変えることができる。例えば、減圧乾燥機、オーブン、赤外線加熱機等を使用することが可能である。ネガ型のフォトリソグラフィーを行うためには、未露光部分の現像性を悪化させないために、乾燥時に加熱されない減圧乾燥機を使用することが好ましい。オーブンや赤外線加熱機等を使用して加熱する場合は温度が40~80℃で、1分~1時間の条件で乾燥するのが好ましい。感光性組成物の架橋による現像残渣の発生を抑制する観点では、加熱温度は60℃以下が好ましく、50℃以下がより好ましい。
光硬化方法についても、特に制限されるものではないが、例えば、光源として高圧水銀灯やメタルハライド灯等を使用して紫外線を照射することが可能である。そして、その照射条件も、感光性組成物に使用する各構成成分の種類や、添加量(配合量)等によって変えることができるものの、通常、紫外線の照射量は、10~500mJ/cm2が好ましく、20~300mJ/cm2がより好ましい。
光硬化後に行う熱硬化に関しては、感光性組成物に使用する各構成成分の種類や、添加量(配合量)等によって変えることができるものの、フリル基を含む化合物(A)中のフリル基と、光重合性官能基(B)中の光重合性官能基のうち光硬化の工程で未反応のまま残ったものとが架橋反応する温度が好ましく、温度が80~150℃の範囲で、0.1~10時間の条件で加熱硬化するのが好ましい。より低温で硬化させることが望まれる場合は、熱硬化温度を、好ましくは130℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは110℃以下、特に好ましくは110℃以下とすることができる。
<カラーフィルタの製造方法>
本実施形態のカラーフィルタ用感光性組成物を用いてカラーフィルタを製造する方法について説明する。
カラーフィルタは、透明基板上に、カラーフィルタ用感光性組成物から形成されるフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備えるものであり、一般的なカラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント、および少なくとも1つの青色フィルタセグメントを具備、または少なくとも1つのマゼンタ色フィルタセグメント、少なくとも1つのシアン色フィルタセグメント、および少なくとも1つのイエロー色フィルタセグメントを具備する。
本実施形態のカラーフィルタ用感光性組成物を用いてカラーフィルタを製造する方法について説明する。
カラーフィルタは、透明基板上に、カラーフィルタ用感光性組成物から形成されるフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備えるものであり、一般的なカラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント、および少なくとも1つの青色フィルタセグメントを具備、または少なくとも1つのマゼンタ色フィルタセグメント、少なくとも1つのシアン色フィルタセグメント、および少なくとも1つのイエロー色フィルタセグメントを具備する。
フォトリソグラフィー法によれば、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法等の印刷法より精度の高いフィルタセグメントおよびブラックマトリックスが形成できる。フォトリソグラフィー法による各色フィルタセグメントおよびブラックマトリックスの形成は、下記の方法で行う。すなわち、
溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材として調製したカラーフィルタ用感光性組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2~10μmとなるように塗布する。
必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。
その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望のパターンを形成してフィルタセグメントおよびブラックマトリックスを形成することができる。
さらに、現像により形成されたフィルタセグメントおよびブラックマトリックスに薬品耐性を付与するため、熱硬化を行う。
カラーフィルタの製造に際して、好適な色度や膜厚を達成するために、着色剤の濃度を高くすることが望まれる場合があるが、本実施形態の感光性組成物によれば、上述のとおり、着色剤の濃度が高濃度である場合にも現像性と薬品耐性を両立することができる。
UVインキやプリント配線板用エッチングレジストなどの用途では感光性組成物は10μmを超える膜厚で使用されることが一般的である。しかし、カラーフィルタ用途の場合は、液晶表示装置、カラー有機EL表示装置、固体撮像素子等の構造上の制約や、生産プロセス上の制約から、膜厚を5μm以下に制限される場合が多い。したがってカラーフィルタ用感光性組成物においては着色剤の濃度を高くする必要性が発生する場合が多く、本実施形態の感光性組成物により現像性と薬品耐性を両立することが実用上、有意義である。
溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材として調製したカラーフィルタ用感光性組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2~10μmとなるように塗布する。
必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。
その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望のパターンを形成してフィルタセグメントおよびブラックマトリックスを形成することができる。
さらに、現像により形成されたフィルタセグメントおよびブラックマトリックスに薬品耐性を付与するため、熱硬化を行う。
カラーフィルタの製造に際して、好適な色度や膜厚を達成するために、着色剤の濃度を高くすることが望まれる場合があるが、本実施形態の感光性組成物によれば、上述のとおり、着色剤の濃度が高濃度である場合にも現像性と薬品耐性を両立することができる。
UVインキやプリント配線板用エッチングレジストなどの用途では感光性組成物は10μmを超える膜厚で使用されることが一般的である。しかし、カラーフィルタ用途の場合は、液晶表示装置、カラー有機EL表示装置、固体撮像素子等の構造上の制約や、生産プロセス上の制約から、膜厚を5μm以下に制限される場合が多い。したがってカラーフィルタ用感光性組成物においては着色剤の濃度を高くする必要性が発生する場合が多く、本実施形態の感光性組成物により現像性と薬品耐性を両立することが実用上、有意義である。
透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
フィルタセグメントおよびブラックマトリックスの乾燥膜厚は、0.2~10μmであることが好ましく、より好ましくは0.2~5μmである。
塗布膜を乾燥させる際には、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、IRオーブン、ホットプレート等を使用してもよい。乾燥条件はカラーフィルタ用感光性組成物に使用する各構成成分の種類や、添加量(配合量)等によって変えることができるが、ネガ型のフォトリソグラフィーを行うためには、未露光部分の現像性を悪化させないために、乾燥時に加熱されない減圧乾燥機を使用することが好ましい。オーブンや赤外線加熱機等を使用して加熱する場合は温度が40~80℃で、1分~1時間の条件で乾燥するのが好ましい。感光性組成物の架橋による現像残渣の発生を抑制する観点では、加熱温度は好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下である。
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、カラーフィルタ用感光性組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し、酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
<有機EL表示装置>
本実施形態における有機EL表示装置は、本実施形態の感光性組成物により形成されてなるカラーフィルタと、白色発光有機EL素子(以下有機EL素子とする)を光源として有する表示装置であることが好ましい。
本実施形態における有機EL表示装置は、本実施形態の感光性組成物により形成されてなるカラーフィルタと、白色発光有機EL素子(以下有機EL素子とする)を光源として有する表示装置であることが好ましい。
(有機EL素子(白色発光有機EL素子))
本実施形態に用いられる有機EL素子としては、少なくとも波長430nm~485nmの範囲と波長560nm~620nmの範囲とに発光強度が極大となるピーク波長(λ1)、(λ2)を有し、波長λ1における発光強度I1と波長λ2における発光強度I2の比(I2/I1)が、0.4以上0.9以下である発光スペクトルを有していることが好ましく、0.5以上0.8以下であることがより好ましい。特に好ましくは、0.5以上0.7以下である。
発光強度I2の比(I2/I1)が、0.4以上0.9以下である発光スペクトルを有している場合、高い明度と広い色再現性が得られるため好ましい。
本実施形態に用いられる有機EL素子としては、少なくとも波長430nm~485nmの範囲と波長560nm~620nmの範囲とに発光強度が極大となるピーク波長(λ1)、(λ2)を有し、波長λ1における発光強度I1と波長λ2における発光強度I2の比(I2/I1)が、0.4以上0.9以下である発光スペクトルを有していることが好ましく、0.5以上0.8以下であることがより好ましい。特に好ましくは、0.5以上0.7以下である。
発光強度I2の比(I2/I1)が、0.4以上0.9以下である発光スペクトルを有している場合、高い明度と広い色再現性が得られるため好ましい。
さらに波長530nm~650nmの範囲に、発光強度の極大値またはショルダーを有していることが好ましい。
波長430nm~485nmの範囲は、前記カラーフィルタを具備するカラー表示装置が色再現性のよい青色を表示する際に好ましいものである。より好ましくは430nm~475nmの範囲である。
これらの構成を満足する有機EL素子と前記カラーフィルタとを用いることで、色再現領域が広く、高明度を有するカラー表示装置を得ることができる。
波長430nm~485nmの範囲は、前記カラーフィルタを具備するカラー表示装置が色再現性のよい青色を表示する際に好ましいものである。より好ましくは430nm~475nmの範囲である。
これらの構成を満足する有機EL素子と前記カラーフィルタとを用いることで、色再現領域が広く、高明度を有するカラー表示装置を得ることができる。
有機EL素子は、陽極と陰極間に一層または多層の有機層を形成した素子から構成される。ここで、一層型有機EL素子とは、陽極と陰極との間に発光層のみからなる素子を指し、一方、多層型有機EL素子とは、発光層の他に、発光層への正孔や電子の注入を容易にしたり、発光層内での正孔と電子との再結合を円滑に行わせたりすることを目的として、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子注入層などを積層させたものを指す。したがって、多層型有機EL素子の代表的な素子構成としては、(1)陽極/正孔注入層/発光層/陰極、(2)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極、(3)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極、(4)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極、(5)陽極/正孔注入層/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極、(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極、(7)陽極/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極、(8)陽極/発光層/電子注入層/陰極等の多層構成で積層した素子構成が挙げられる。しかし、本発明で用いられる有機EL素子がこれらに限定されるものではない。
また、上述した各有機層は、それぞれ二層以上の層構成により形成されてもよく、いくつかの層が繰り返し積層されていてもよい。そのような例として、近年、光取り出し効率の向上を目的に、上述多層型有機EL素子の一部の層を多層化する「マルチ・フォトン・エミッション」と呼ばれる素子構成が提案されている。これは例えば、ガラス基板/陽極/正孔輸送層/電子輸送性発光層/電子注入層/電荷発生層/発光ユニット/陰極から構成される有機EL素子に於いて、電荷発生層と発光ユニットの部分を複数層積層するといった方法が挙げられる。
まず、これら各層に用いることのできる材料を具体的に例示する。但し、本発明に使用出来る材料はこれ等に限定されるものではない。
正孔注入層に用いることができる材料としては、フタロシアニン系化合物が有効であり、銅フタロシアニン(略:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略:VOPc)等を用いることが出来る。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリエチレンジオキシチオフェン(略:PEDOT)にポリスチレンスルフォン酸(略:PSS)をドープした材料や、ポリアニリン(略:PANI)などを用いることもできる。また、酸化モリブデン(略:MoOx)、酸化バナジウム(略:VOx)、酸化ニッケル(略:NiOx)などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム(略:Al2O3)などの無機絶縁体の超薄膜も有効である。また、4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン(略:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニル-アミノ]-トリフェニルアミン(略:MTDATA)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(略:TPD)、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニル-アミノ]-ビフェニル(略:α-NTPD)、4,4’-ビス[N-(4-(N,N-ジ-m-トリル)アミノ)フェニル-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略:DNTPD)などの芳香族アミン系化合物も用いることができる。さらに、それら芳香族アミン系化合物に対してアクセプタ性を示す物質を芳香族アミン系化合物に添加してもよく、具体的にはVOPcにアクセプタである2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(略:F4-TCNQ)を添加したものや、α-NPDにアクセプタであるMoOxを添加したものを用いてもよい。
正孔輸送層に用いることができる材料としては、芳香族アミン系化合物が好適であり、正孔注入材料で記述したTDATA、MTDATA、TPD、α-NPD、DNTPDなどを用いることができる。
電子輸送層に用いることができる電子輸送材料としては、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(略:Alq3)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]-キノリナト)ベリリウム(略:BeBq2)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(略:BAlq)、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略:Zn(BOX)2)、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略:Zn(BTZ)2)などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略:PBD)、1,3-ビス[5-(p-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略:OXD-7)などのオキサジアゾール誘導体、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略:p-EtTA Z)などのトリアゾール誘導体、2,2’,2”-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス[1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール](略:TPBI)のようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン(略:BPhen)、バソキュプロイン(略:BCP)などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
電子注入層に用いることができる材料としては、先に記述したAlq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、PBD、OXD-7、TAZ、p-EtTAZ、TPBI、BPhen、BCPなどの電子輸送材料を用いることができる。その他に、LiF、CsFなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、CaF2のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Li2Oなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート(略:Li(acac))や8-キノリノラト-リチウム(略:Liq)などのアルカリ金属錯体も有効である。また、これら電子注入材料に対してドナー性を示す物質を電子注入材料に添加してもよく、ドナーとしてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属などを用いることができる。具体的にはBCPにドナーであるリチウムを添加したものや、Alq3にドナーであるリチウムを添加したものを用いることができる。
さらに、正孔阻止層には、発光層を経由した正孔が電子注入層に達するのを防ぎ、薄膜形成性に優れた層を形成できる正孔阻止材料が用いられる。そのような正孔阻止材料の例としては、ビス(8-ヒドロキシキノリナ-ト)(4-フェニルフェノラ-ト)アルミニウム等のアルミニウム錯体化合物や、ビス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナ-ト)(4-フェニルフェノラ-ト)ガリウム等のガリウム錯体化合物、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(略:BCP)等の含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。
白色の発光を得る発光層としては特に制限はないが、例えば、下記のものを用いることができる。すなわち、有機EL積層構造体の各層のエネルギー準位を規定し、トンネル注入を利用して発光させるもの(欧州特許第0390551号公報)、同じくトンネル注入を利用する素子で実施例として白色発光素子が記載されているもの(特開平3-230584号公報)、二層構造の発光層が記載されているもの(特開平2-220390号公報および特開平2-216790号公報)、発光層を複数に分割してそれぞれ発光波長の異なる材料で構成されたもの(特開平4-51491号公報)、青色発光体(蛍光ピ-ク380~480nm)と緑色発光体(480~580nm)とを積層させ、さらに赤色蛍光体を含有させた構成のもの(特開平6-207170号公報)、青色発光層が青色蛍光色素を含有し、緑色発光層が赤色蛍光色素を含有した領域を有し、さらに緑色蛍光体を含有する構成のもの(特開平7-142169号公報)等が挙げられる。
さらに、本実施形態において用いられる発光材料は、従来発光材料として公知の材料が用いられればよい。下記に青色、緑色、橙色から赤色発光のために好適に用いられる化合物を例示する。しかし、発光材料が以下の具体的に例示したものに限定されるものではない。
青色の発光は、例えば、ペリレン、2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン(略:TBP)、9,10-ジフェニルアントラセン誘導体などをゲスト材料として用いることによって得られる。また、4,4’-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル(略:DPVBi)などのスチリルアリーレン誘導体や、9,10-ジ-2-ナフチルアントラセン(略:DNA)、9,10-ビス(2-ナフチル)-2-tert-ブチルアントラセン(略:t-BuDNA)などのアントラセン誘導体から得ることもできる。また、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン)等のポリマーを用いてもよい。
さらに好ましい具体例を、表1に示す。
緑色の発光は、クマリン30、クマリン6などのクマリン系色素や、ビス[2-(2,4-ジフルオロフェニル)ピリジナト]ピコリナトイリジウム(略:FIrpic)、ビス(2-フェニルピリジナト)アセチルアセトナトイリジウム(略:Ir(ppy)(acac))などをゲスト材料として用いることによって得られる。また、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(略:Alq3)、BAlq、Zn(BTZ)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)クロロガリウム(略:Ga(mq)2Cl)などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ(p-フェニレンビニレン)等のポリマーを用いてもよい。
さらに好ましい具体例を、表2に示す。
橙色から赤色の発光は、ルブレン、4-(ジシアノメチレン)-2-[p-(ジメチルアミノ)スチリル]-6-メチル-4H-ピラン(略:DCM1)、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(9-ジュロリジル)エチニル-4H-ピラン(略:DCM2)、4-(ジシアノメチレン)-2,6-ビス[p-(ジメチルアミノ)スチリル]-4H-ピラン(略:BisDCM)、ビス[2-(2-チエニル)ピリジナト]アセチルアセトナトイリジウム(略:Ir(thp)2(acac))、ビス(2-フェニルキノリナト)アセチルアセトナトイリジウム(略:Ir(pq)(acac))などをゲスト材料として用いることによって得られる。ビス(8-キノキリノラト)亜鉛(略:Znq2)やビス[2-シンナモイル-8-キノリノラト]亜鉛(略:Znsq2)などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ(2,5-ジアルコキシ-1,4-フェニレンビニレン)等のポリマーを用いてもよい。
さらに好ましい具体例を、表3に示す。
さらに、本実施形態に用いる有機EL素子の陽極に使用される材料は、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、ITO、SNO2、ZNO等の導電性材料が挙げられる。この陽極を形成するには、これらの電極物質を、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることができる。この陽極は、上記発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が10%より大きくなるような特性を有していることが望ましい。また、陽極のシ-ト抵抗は、数百Ω/cm2以下としてあるものが好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常10nm~1μm、好ましくは10~200nmの範囲で選択される。
また、本実施形態に用いる有機EL素子の陰極に使用される材料は、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム/酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。この陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は10%より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシ-ト抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましく、さらに、膜厚は通常10nm~1μm、好ましくは50~200Nmである。
本実施形態に用いる有機EL素子を作製する方法については、上記の材料および方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、および必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成すればよい。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機EL素子を作製することもできる。
この有機EL素子は、透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機EL素子を支持する基板であり、その透光性については、400~700nmの可視領域の光の透過率が50%以上、好ましくは90%以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。
これら基板は、機械的、熱的強度を有し、透明であれば特に限定されるものではないが、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソ-ダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂などの板が挙げられる。
本実施形態に用いる有機EL素子の各層の形成方法としては、真空蒸着、電子線ビ-ム照射、スパッタリング、プラズマ、イオンプレ-ティング等の乾式成膜法、もしくはスピンコ-ティング、ディッピング、フローコーティング、インクジェット法等の湿式成膜法、発光体をドナーフイルム上に蒸着する方法、また、特表2002-534782号公報やS.T.Lee,et al.,Proceedings of SID’02,p.784(2002)に記載されているLITI(Laser Induced Thermal Imaging、レーザー熱転写)法や、印刷(オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷)、インクジェット等の方法を適用することもできる。
有機層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態または液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、LB法により形成された薄膜(分子累積膜)とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。また特開昭57-51781号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコ-ト法等により薄膜化することによっても、有機層を形成することができる。各層の膜厚は特に限定されるものではないが、膜厚が厚すぎると一定の光出力を得るために大きな印加電圧が必要となり効率が悪くなり、逆に膜厚が薄すぎるとピンホ-ル等が発生し、電界を印加しても充分な発光輝度が得にくくなる。したがって、各層の膜厚は、1nmから1μmの範囲が適しているが、10nmから0.2μmの範囲がより好ましい。
また、有機EL素子の温度、湿度、雰囲気等に対する安定性向上のために、素子の表面に保護層を設けたり、樹脂等により素子全体を被覆や封止を施したりしてもよい。特に素子全体を被覆や封止する際には、光によって硬化する光硬化性樹脂が好適に使用される。
本実施形態に用いる有機EL素子に印加する電流は、通常、直流であるが、パルス電流や交流を用いてもよい。電流値、電圧値は、素子破壊しない範囲内であれば特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、なるべく小さい電気エネルギーで効率よく発光させることが望ましい。
本実施形態に用いる有機EL素子の駆動方法は、パッシブマトリクス法のみならず、アクティブマトリックス法での駆動も可能である。また、本実施形態の有機EL素子から光を取り出す方法としては、陽極側から光を取り出すボトム・エミッションという方法のみならず、陰極側から光を取り出すトップ・エミッションという方法にも適用可能である。これらの方法や技術は、城戸淳二著、「有機ELのすべて」、日本実業出版社(2003年発行)に記載されている。
本実施形態に用いる有機EL素子のフルカラー化方式の主な方式は、カラーフィルタ方式である。カラーフィルタ方式では、白色発光の有機EL素子を使って、カラーフィルタを通して3原色の光を取り出す方法であるが、これら3原色に加えて、一部白色光をそのまま取り出して発光に利用することで、素子全体の発光効率をあげることもできる。
さらに、本実施形態に用いる有機EL素子は、マイクロキャビティ構造を採用しても構わない。これは、有機EL素子は、発光層が陽極と陰極との間に挟持された構造であり、発光した光は陽極と陰極との間で多重干渉を生じるが、陽極および陰極の反射率、透過率などの光学的な特性と、これらに挟持された有機層の膜厚とを適当に選ぶことにより、多重干渉効果を積極的に利用し、素子より取り出される発光波長を制御するという技術である。これにより、発光色度を改善することも可能となる。この多重干渉効果のメカニズムについては、J.Yamada等によるAM-LCD Digest of Technical Papers, OD-2,p.77~80(2002)に記載されている。
上記の様にしてガラス基板等に並置してRGBのカラーフィルタ層を作製し、そのカラーフィルタ層上に、ITO電極層と上記有機EL素子を用いて作製された発光層(バックライト)を載せることでカラー表示が可能となり、カラー表示装置が得られることになる。その際、発光時の電流の流れをTFTによりコントロールすることで高コントラスト比をもつカラー表示装置を実現することが可能となる。
<<その他の用途>>
本発明の感光性組成物の用途はとくに限定されるものではなく、上記で説明したカラーフィルタ、ブラックマトリックスのほかに、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、タッチパネル層間絶縁膜、感光性ソルダーレジスト、マイクロレンズ、光学ハードコート、UVインキ、感光性平版印刷版、各種コーティング等などを製造するのに用いることができる。
また、フレキシブルプリント配線板に使用される、補強板用接着剤や層間接着剤、コーティング剤、電磁波シールド用接着剤、感光性光導波路、光熱デュアル硬化型ポッティング剤等にも用いることができる。
本発明の感光性組成物の用途はとくに限定されるものではなく、上記で説明したカラーフィルタ、ブラックマトリックスのほかに、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、タッチパネル層間絶縁膜、感光性ソルダーレジスト、マイクロレンズ、光学ハードコート、UVインキ、感光性平版印刷版、各種コーティング等などを製造するのに用いることができる。
また、フレキシブルプリント配線板に使用される、補強板用接着剤や層間接着剤、コーティング剤、電磁波シールド用接着剤、感光性光導波路、光熱デュアル硬化型ポッティング剤等にも用いることができる。
本発明は、平成27年6月15日出願の日本特許出願番号2015-120375及び平成28年4月14日出願の日本特許出願番号2016-081168に記載の発明の主題に関連し、その全開示内容を参照により本明細書に取り込む。
以下に、実施例により、本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例における「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を表す。
また、以下の実施例において、樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量であり、東ソー社製のGPC-8020によって、溶離液はテトラヒドロフランを使用し、カラムはTSKgelSuperHM-M(東ソー社製)を3本使用し、流速0.6ml/分、注入量10μl、カラム温度40℃で測定した。
IR測定は、PerkinElmer社製のSpectrum Oneを用いて行った。酸価の測定は次の通り行った。酸価を測定する化合物溶液を約1g秤量し、メチルエチルケトン30g、水1gを加え10分攪拌した後、0.1N水酸化カリウムエタノール溶液にて電位差滴定を行った。また、同様の方法で空試験を行った。目的物の不揮発分を200℃で10分加熱することで測定し、得られた滴定値と不揮発分から、化合物溶液の不揮発分1gに含まれる酸基(アルカリ可溶性官能基)と当量の水酸化カリウムのmg数を求めた。
エポキシ価の測定は平沼産業社「エポキシ樹脂のエポキシ当量の測定」HIRANUMA APPLICATION DATA 滴定データ COMシリーズ データNo.M1(2012)に記載の方法で行った。
なお、本明細書において、不揮発分は、サンプル1gを200℃で10分加熱させた場合の加熱後サンプル質量/加熱前サンプル質量から算出される値を意味する。ただし、市販品の場合においては、製造元指定の方法に基づいて算出される値を採用してもよい。本明細書において固形分と不揮発分は同義である。
また、以下の実施例において、樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量であり、東ソー社製のGPC-8020によって、溶離液はテトラヒドロフランを使用し、カラムはTSKgelSuperHM-M(東ソー社製)を3本使用し、流速0.6ml/分、注入量10μl、カラム温度40℃で測定した。
IR測定は、PerkinElmer社製のSpectrum Oneを用いて行った。酸価の測定は次の通り行った。酸価を測定する化合物溶液を約1g秤量し、メチルエチルケトン30g、水1gを加え10分攪拌した後、0.1N水酸化カリウムエタノール溶液にて電位差滴定を行った。また、同様の方法で空試験を行った。目的物の不揮発分を200℃で10分加熱することで測定し、得られた滴定値と不揮発分から、化合物溶液の不揮発分1gに含まれる酸基(アルカリ可溶性官能基)と当量の水酸化カリウムのmg数を求めた。
エポキシ価の測定は平沼産業社「エポキシ樹脂のエポキシ当量の測定」HIRANUMA APPLICATION DATA 滴定データ COMシリーズ データNo.M1(2012)に記載の方法で行った。
なお、本明細書において、不揮発分は、サンプル1gを200℃で10分加熱させた場合の加熱後サンプル質量/加熱前サンプル質量から算出される値を意味する。ただし、市販品の場合においては、製造元指定の方法に基づいて算出される値を採用してもよい。本明細書において固形分と不揮発分は同義である。
<<製造例>>
<フリル基を含む化合物(A)の製造>
[製造例1]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート69.3部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)102.3部と、フルフリルアルコール28.4部、ジブチルスズジラウレート0.20部とを入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A1を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。
<フリル基を含む化合物(A)の製造>
[製造例1]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート69.3部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)102.3部と、フルフリルアルコール28.4部、ジブチルスズジラウレート0.20部とを入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A1を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。
[製造例2]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート61.3部、フルフリルアルコール38.7部、ジブチルスズジラウレート0.10部、メトキノン0.10部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、希釈せずに取り出し、フリル基を含む化合物であり、かつフリル基を含む単量体(a-1)であるモノマー1を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含む。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート61.3部、フルフリルアルコール38.7部、ジブチルスズジラウレート0.10部、メトキノン0.10部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、希釈せずに取り出し、フリル基を含む化合物であり、かつフリル基を含む単量体(a-1)であるモノマー1を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含む。
[製造例3]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にグリシジルメタクリレート55.5部、フルフリルメルカプタン44.5部、メトキノン0.10部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら、60℃に加熱して、8時間撹拌を続け、エポキシ価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、希釈せずに取り出し、フリル基を含む化合物であり、かつフリル基を含む単量体(a-1)であるモノマー2を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含む。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にグリシジルメタクリレート55.5部、フルフリルメルカプタン44.5部、メトキノン0.10部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら、60℃に加熱して、8時間撹拌を続け、エポキシ価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、希釈せずに取り出し、フリル基を含む化合物であり、かつフリル基を含む単量体(a-1)であるモノマー2を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含む。
[製造例4]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート60.0部、メチルメタクリレート40.0部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A2を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は26000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート60.0部、メチルメタクリレート40.0部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A2を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は26000であった。
[製造例5]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート86.7部、メチルメタクリレート13.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルアルコール54.8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート54.8部、ジブチルスズジラウレート0.31部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A3を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。重合体中の2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート由来のイソシアネート基と、フルフリルアルコール中の水酸基を反応させる際に副反応が起こりやすいため、重合体はやや高分子量化し、重量平均分子量は60000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート86.7部、メチルメタクリレート13.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルアルコール54.8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート54.8部、ジブチルスズジラウレート0.31部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A3を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基を含まない。重合体中の2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート由来のイソシアネート基と、フルフリルアルコール中の水酸基を反応させる際に副反応が起こりやすいため、重合体はやや高分子量化し、重量平均分子量は60000であった。
[製造例6、9~11、14~16]
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例4と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A4、A7~A9、A12~14を得た。なお、これらの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例4と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A4、A7~A9、A12~14を得た。なお、これらの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
[製造例7]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート50.0部、メタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート40.0部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.8部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.2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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A5を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は48000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート50.0部、メタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート40.0部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.8部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.2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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A5を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は48000であった。
[製造例8]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート60.0部、フルフリルメタクリレート50.0部、メタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート40.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら75℃に加熱して、同温度で1-チオグリセロール6.0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20.0部の混合物を添加し、その後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.10部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.0部の混合物を30分間隔で10回添加した。その後3時間、同じ温度で撹拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A6を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は3800であった。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート60.0部、フルフリルメタクリレート50.0部、メタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート40.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら75℃に加熱して、同温度で1-チオグリセロール6.0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20.0部の混合物を添加し、その後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.10部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.0部の混合物を30分間隔で10回添加した。その後3時間、同じ温度で撹拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A6を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は3800であった。
[製造例12]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート50.0部、2-メタクリロイロキシエチルコハク酸26.7部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート23.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A10を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は52000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート50.0部、2-メタクリロイロキシエチルコハク酸26.7部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート23.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A10を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は52000であった。
[製造例13]
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例12と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A11を得た。なお、これらの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例12と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A11を得た。なお、これらの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
[製造例17]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にシクロヘキサノン90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸15.2部、グリシジルメタクリレート65.2部、メチルメタクリレート19.6部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0部をシクロヘキサノン10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルメルカプタン52.3部、シクロヘキサノン52.3部を入れ、60℃で8時間撹拌を続け、エポキシ価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、シクロヘキサノンで希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A15を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。プレポリマー中のメタクリル酸とグリシジルメタクリレートが重合中に副反応が起こりやすいためやや高分子量化し、フルフリルメルカプタン変性が終了した最終の重合体の重量平均分子量は70000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にシクロヘキサノン90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸15.2部、グリシジルメタクリレート65.2部、メチルメタクリレート19.6部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0部をシクロヘキサノン10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルメルカプタン52.3部、シクロヘキサノン52.3部を入れ、60℃で8時間撹拌を続け、エポキシ価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、シクロヘキサノンで希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A15を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。プレポリマー中のメタクリル酸とグリシジルメタクリレートが重合中に副反応が起こりやすいためやや高分子量化し、フルフリルメルカプタン変性が終了した最終の重合体の重量平均分子量は70000であった。
[製造例18]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート56.6部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート17.1部、メチルメタクリレート26.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に無水コハク酸13.2部、ジメチルベンジルアミン1.13部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13.2部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A16を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は27000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート56.6部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート17.1部、メチルメタクリレート26.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に無水コハク酸13.2部、ジメチルベンジルアミン1.13部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート13.2部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A16を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は27000であった。
[製造例19]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で無水マレイン酸12.8部、メチルメタクリレート73.6部、スチレン13.6部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルアミン12.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12.7部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A17を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は28000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で無水マレイン酸12.8部、メチルメタクリレート73.6部、スチレン13.6部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器にフルフリルアミン12.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12.7部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A17を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は28000であった。
[製造例20]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に3-メトキシ-1-ブタノール90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート60.9部、メタクリル酸25.2部、メチルメタクリレート14.0部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0部を3-メトキシ-1-ブタノール10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、グリシジルメタクリレート21.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート21.6部、テトラブチルアンモニウムブロミド1.22部、メトキノン0.25部を入れ、100℃に加熱して、10時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A18を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は33000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に3-メトキシ-1-ブタノール90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート60.9部、メタクリル酸25.2部、メチルメタクリレート14.0部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0部を3-メトキシ-1-ブタノール10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、グリシジルメタクリレート21.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート21.6部、テトラブチルアンモニウムブロミド1.22部、メトキノン0.25部を入れ、100℃に加熱して、10時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A18を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は33000であった。
[製造例21]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート69.9部、グリシジルメタクリレート24.8部、メチルメタクリレート5.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、メタクリル酸15.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.0部、テトラブチルアンモニウムブロミド1.15部、メトキノン0.24部を入れ、100℃に加熱して、20時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器にテトラヒドロ無水フタル酸24.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート24.6部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A19を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は37000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート69.9部、グリシジルメタクリレート24.8部、メチルメタクリレート5.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、メタクリル酸15.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.0部、テトラブチルアンモニウムブロミド1.15部、メトキノン0.24部を入れ、100℃に加熱して、20時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器にテトラヒドロ無水フタル酸24.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート24.6部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A19を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は37000であった。
[製造例22]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート63.9部、メタクリル酸12.7部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート23.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート27.8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート27.8部、ジブチルスズジラウレート0.26部、メトキノン0.26部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A20を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は28000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート63.9部、メタクリル酸12.7部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート23.3部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート27.8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート27.8部、ジブチルスズジラウレート0.26部、メトキノン0.26部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A20を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は28000であった。
[製造例23]
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例22と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A21を得た。なおこの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
表4に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例22と同様にして合成を行い、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A21を得た。なおこの化合物はアルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は表4に記載した通りである。
[製造例24]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート66.1部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート33.9部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート16.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート16.7部、ジブチルスズジラウレート0.24部、メトキノン0.24部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器に無水コハク酸15.3部、ジメチルベンジルアミン1.32部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.3部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A22を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は30000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート66.1部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート33.9部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート16.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート16.7部、ジブチルスズジラウレート0.24部、メトキノン0.24部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器に無水コハク酸15.3部、ジメチルベンジルアミン1.32部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.3部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A22を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は30000であった。
[製造例25]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で無水マレイン酸13.0部、メチルメタクリレート73.2部、スチレン13.8部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、フルフリルアルコール6.5部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート8.6部、ジメチルベンジルアミン1.15部、メトキノン0.24部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.1部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A23を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は26000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度で無水マレイン酸13.0部、メチルメタクリレート73.2部、スチレン13.8部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.0部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.0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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、フルフリルアルコール6.5部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート8.6部、ジメチルベンジルアミン1.15部、メトキノン0.24部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15.1部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含む化合物溶液A23を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含む。重量平均分子量は26000であった。
表4中の略語について以下に示す。なお、表4中の有機溶剤の量は、合成中に使用した量であって、室温に冷却後に不揮発分を調整するために使用したものは含まれていない。
FMA:フルフリルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
HO-MS:2-メタクリロイロキシエチルコハク酸
MOI:2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート:カレンズMOI(昭和電工社製)
GMA:グリシジルメタクリレート:ブレンマーG(日油社製)
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
HPMA:ヒドロキシプロピルメタクリレート(2-ヒドロキシプロピルエステル、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルエステル混合物)
MTMA:2-メトキシエチルメタクリレート
St:スチレン
BMA:n-ブチルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
V65:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル):V-65(和光純薬社製)
AIBN:2,2’-アゾビスイソブチロニトリル:V-60(和光純薬社製)
チオグリセロール:1-チオグリセロール
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
メトキシブタノール:3-メトキシ-1-ブタノール
SA:無水コハク酸
DBTDL:ジブチルスズジラウレート
DMBA:ジメチルベンジルアミン
TBAB:テトラブチルアンモニウムブロミド
MQ:メトキノン
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸:リカシッドTH(新日本理化社製)
FMA:フルフリルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
HO-MS:2-メタクリロイロキシエチルコハク酸
MOI:2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート:カレンズMOI(昭和電工社製)
GMA:グリシジルメタクリレート:ブレンマーG(日油社製)
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
HPMA:ヒドロキシプロピルメタクリレート(2-ヒドロキシプロピルエステル、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルエステル混合物)
MTMA:2-メトキシエチルメタクリレート
St:スチレン
BMA:n-ブチルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
V65:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル):V-65(和光純薬社製)
AIBN:2,2’-アゾビスイソブチロニトリル:V-60(和光純薬社製)
チオグリセロール:1-チオグリセロール
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
メトキシブタノール:3-メトキシ-1-ブタノール
SA:無水コハク酸
DBTDL:ジブチルスズジラウレート
DMBA:ジメチルベンジルアミン
TBAB:テトラブチルアンモニウムブロミド
MQ:メトキノン
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸:リカシッドTH(新日本理化社製)
<光重合性官能基を含む化合物(B)の製造>
[製造例26]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸15.2部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート55.2部、メチルメタクリレート29.6部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート52.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート25.6部、ジブチルスズジラウレート0.31部、メトキノン0.31部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B1(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は26000であった。
[製造例26]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸15.2部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート55.2部、メチルメタクリレート29.6部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート52.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート25.6部、ジブチルスズジラウレート0.31部、メトキノン0.31部を入れ、80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B1(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は26000であった。
[製造例27]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にシクロヘキサノン90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸42.5部、メチルメタクリレート28.8部、n-ブチルメタクリレート28.8部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5部をシクロヘキサノン10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、グリシジルメタクリレート46.2部、シクロヘキサノン46.2部、ジメチルベンジルアミン1.46部、メトキノン0.30部を入れ、100℃に加熱して、10時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、シクロヘキサノンで希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B2(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は28000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にシクロヘキサノン90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸42.5部、メチルメタクリレート28.8部、n-ブチルメタクリレート28.8部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5部をシクロヘキサノン10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、グリシジルメタクリレート46.2部、シクロヘキサノン46.2部、ジメチルベンジルアミン1.46部、メトキノン0.30部を入れ、100℃に加熱して、10時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、シクロヘキサノンで希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B2(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は28000であった。
[製造例28]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でグリシジルメタクリレート49.9部、メチルメタクリレート50.1部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、メタクリル酸30.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30.2部、ジメチルベンジルアミン1.30部、メトキノン0.26部を入れ、100℃に加熱して、20時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器にテトラヒドロ無水フタル酸27.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート27.7部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B3(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は27000であった。
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でグリシジルメタクリレート49.9部、メチルメタクリレート50.1部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。続いて、反応容器に乾燥空気を注入し、メタクリル酸30.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30.2部、ジメチルベンジルアミン1.30部、メトキノン0.26部を入れ、100℃に加熱して、20時間撹拌を続け、酸価測定を行って目的物が生成していることを確認した。さらに続けて反応容器にテトラヒドロ無水フタル酸27.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート27.7部を入れ、60℃で3時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B3(メタクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含む。重量平均分子量は27000であった。
[製造例29~30]
表5に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例28と同様にして合成を行い、B4(マレイミド基を有する(メタ)アクリレート共重合体)、B5(アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)の固形分20%の溶液を得た。
表5に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例28と同様にして合成を行い、B4(マレイミド基を有する(メタ)アクリレート共重合体)、B5(アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート共重合体)の固形分20%の溶液を得た。
表5中の略語について以下に示す。なお、表5中の有機溶剤の量は、合成中に使用した量であって、室温に冷却後に不揮発分を調整するために使用したものは含まれていない。
MAA:メタクリル酸
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート:ブレンマーG(日油社製)
HPMA:ヒドロキシプロピルメタクリレート(2-ヒドロキシプロピルエステル、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルエステル混合物)
MMA:メチルメタクリレート
BMA:n-ブチルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
AIBN:2,2’-アゾビスイソブチロニトリル:V-60(和光純薬社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
メトキシブタノール:3-メトキシ-1-ブタノール
MOI:2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート:カレンズMOI(昭和電工社製)
AA:アクリル酸
DBTDL:ジブチルスズジラウレート
DMBA:ジメチルベンジルアミン
MQ:メトキノン
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸:リカシッドTH(新日本理化社製)
MAA:メタクリル酸
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート:ブレンマーG(日油社製)
HPMA:ヒドロキシプロピルメタクリレート(2-ヒドロキシプロピルエステル、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルエステル混合物)
MMA:メチルメタクリレート
BMA:n-ブチルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
AIBN:2,2’-アゾビスイソブチロニトリル:V-60(和光純薬社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
メトキシブタノール:3-メトキシ-1-ブタノール
MOI:2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート:カレンズMOI(昭和電工社製)
AA:アクリル酸
DBTDL:ジブチルスズジラウレート
DMBA:ジメチルベンジルアミン
MQ:メトキノン
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸:リカシッドTH(新日本理化社製)
[製造例31]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート71.9部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)93.6部と、2-ヒドロキシエチルメタクリレート34.5部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B6(多官能メタクリレート化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート71.9部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)93.6部と、2-ヒドロキシエチルメタクリレート34.5部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B6(多官能メタクリレート化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
[製造例32]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート72.7部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)90.9部と、N-(2-ヒドロキシエチル)マレイミド36.3部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B7(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート72.7部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)90.9部と、N-(2-ヒドロキシエチル)マレイミド36.3部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B7(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
[製造例33]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.8部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)97.2部と、2-ヒドロキシエチルアクリレート32.0部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B8(多官能アクリレート化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.8部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)97.2部と、2-ヒドロキシエチルアクリレート32.0部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B8(多官能アクリレート化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まない。
[製造例34]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート101.6部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)72.6部と、N-(2-ヒドロキシエチル)マレイミド29.0部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。続いて、反応容器にフルフリルアルコール20.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート20.2部を入れ、80℃に加熱して、2時間撹拌を続け、室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B9(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基であるマレイミド基はフリル基によって保護されている。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート101.6部と、住化バイエル社製デスモジュールZ4470BA(IPDIイソシアヌレート、不揮発分70%の酢酸ブチル溶液、NCO基含有量11.9%)72.6部と、N-(2-ヒドロキシエチル)マレイミド29.0部、ジブチルスズジラウレート0.20部、メトキノン0.20部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、8時間撹拌を続け、IR測定を行って目的物が生成していることを確認した。続いて、反応容器にフルフリルアルコール20.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート20.2部を入れ、80℃に加熱して、2時間撹拌を続け、室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%の光重合性官能基を含む化合物溶液B9(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基であるマレイミド基はフリル基によって保護されている。
[製造例35]
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート285.0部と、大和化成工業社製BMI-5100(3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド)10.4部と、フルフリルアルコール4.6部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、2時間撹拌を続け、室温に冷却した。不揮発分5%の光重合性官能基を含む化合物溶液B10(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基であるマレイミド基はフリル基によって保護されている。
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート285.0部と、大和化成工業社製BMI-5100(3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド)10.4部と、フルフリルアルコール4.6部を入れ、容器に乾燥空気を注入しながら80℃に加熱して、2時間撹拌を続け、室温に冷却した。不揮発分5%の光重合性官能基を含む化合物溶液B10(多官能マレイミド化合物)を得た。なおこの化合物は、アルカリ可溶性基を含まず、光重合性官能基であるマレイミド基はフリル基によって保護されている。
<アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)の製造>
[製造例36]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート45.0部、n-ブチルメタクリレート45.0部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のアルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D1を得た。重量平均分子量は27000であった。
[製造例36]
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でメタクリル酸10.0部、メチルメタクリレート45.0部、n-ブチルメタクリレート45.0部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、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希釈することにより、不揮発分20%のアルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D1を得た。重量平均分子量は27000であった。
[製造例37~39]
表5に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例36と同様にして合成を行い、不揮発分20%のアルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2~D4を得た。
表5に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例36と同様にして合成を行い、不揮発分20%のアルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2~D4を得た。
<シラン化合物(E)の製造>
反応槽として冷却管を付けたフラスコを準備し、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業製「KBE-9007」)100g、エタノール(キシダ化学社製)100gをよく攪拌混合したものを準備し、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を60℃まで昇温した。反応槽の温度が60℃に安定してから、6時間攪拌した。FT-IRスペクトルにより反応が終了したことを確認し、反応槽の温度を常温まで下げ、試料を窒素置換した容器に取り出し、シラン化合物(E-1)を得た。
反応槽として冷却管を付けたフラスコを準備し、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業製「KBE-9007」)100g、エタノール(キシダ化学社製)100gをよく攪拌混合したものを準備し、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を60℃まで昇温した。反応槽の温度が60℃に安定してから、6時間攪拌した。FT-IRスペクトルにより反応が終了したことを確認し、反応槽の温度を常温まで下げ、試料を窒素置換した容器に取り出し、シラン化合物(E-1)を得た。
<<感光性組成物>>
<感光性組成物の製造>
[実験例1~24]
表6に示した組成、および配合量の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、実験例1~24にそれぞれ相当する感光性組成物を得た。表6中、A7~A14、A16、A21~A22、B5~B9、D1、下記b-NCOの配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
<感光性組成物の製造>
[実験例1~24]
表6に示した組成、および配合量の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、実験例1~24にそれぞれ相当する感光性組成物を得た。表6中、A7~A14、A16、A21~A22、B5~B9、D1、下記b-NCOの配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
表6中の略語について以下に示す。
Irg907:2-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:イルガキュア907(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EHPE:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物:EHPE3150(ダイセル社製)
イミダゾール:2-エチル-4-メチルイミダゾール:2E4MZ(四国化成工業社製)
b-NCO:IPDIベースポリイソシアネートのブロック体、不揮発分65%のソルベントナフサ100溶液、潜在NCO基含有量8.1%:デスモジュールBL4265SN(住化バイエルウレタン社製)
メラミン:メチル化メラミン樹脂、フルエーテルタイプ、不揮発分100%:ニカラックMW-30(三和ケミカル社製)
Irg907:2-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:イルガキュア907(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EHPE:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物:EHPE3150(ダイセル社製)
イミダゾール:2-エチル-4-メチルイミダゾール:2E4MZ(四国化成工業社製)
b-NCO:IPDIベースポリイソシアネートのブロック体、不揮発分65%のソルベントナフサ100溶液、潜在NCO基含有量8.1%:デスモジュールBL4265SN(住化バイエルウレタン社製)
メラミン:メチル化メラミン樹脂、フルエーテルタイプ、不揮発分100%:ニカラックMW-30(三和ケミカル社製)
<感光性組成物の評価>
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観(相溶性)、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表6に示す。
実験例1~17が本発明の実施形態の実験例、実験例18~24が比較実験例である。
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観(相溶性)、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表6に示す。
実験例1~17が本発明の実施形態の実験例、実験例18~24が比較実験例である。
[外観(相溶性)の評価]
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
[薬品耐性の評価]
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、感光性組成物の層の膜厚を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および膜厚測定し、膜厚の変化率を計算した。なお、膜厚はアルバック社製の触針式膜厚計DEKTAK-3で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が3%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が3%から7%未満で良好
:良好なレベル
△:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が7%から10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観、色に変化あり、および/または、膜厚変化率の絶対値が10%以上
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、感光性組成物の層の膜厚を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および膜厚測定し、膜厚の変化率を計算した。なお、膜厚はアルバック社製の触針式膜厚計DEKTAK-3で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が3%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が3%から7%未満で良好
:良好なレベル
△:外観、色に変化なく、膜厚変化率の絶対値が7%から10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観、色に変化あり、および/または、膜厚変化率の絶対値が10%以上
:実用には適さないレベル
[脱ガスの評価]
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
[現像速度の評価]
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[現像線幅の評価]
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例1~24の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[保存安定性の評価]
実験例1~24の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
実験例1~24の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
表6に示すように、実験例1~17の感光性組成物は、感光性組成物中にアルカリ可溶性官能基が含まれているためアルカリ現像することができ、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性に加えて、現像速度、現像線幅が良好であった。
より詳細には、実験例2では一般式[7]の化合物の一つである2-ヒドロキシエチルメタクリレート、実験例3では一般式[7]の化合物の一つであるヒドロキシプロピルメタクリレート、実験例6では一般式[7]の化合物の一つである2-メトキシエチルメタクリレートを使用したためさらに現像速度が速くなった。
実験例4と5では実験例2と3と比較して化合物(A)の分子量が大きいため、薬品耐性がより高い結果となった。
実験例7と実験例8では、実験例1のA7中のフルフリルメタクリレートを、一般式[2]の一つであるモノマー1、または一般式[3]の一つであるモノマー2に同量置き換えたことで、化合物(A)中のフリル基の濃度が低下し、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例9では、実験例1のA7と製造方法は異なるものの組成としては同等であるA16を使用しているため、同等の物性を示した。
実験例10では、実験例1のA7中のメチルメタクリレートに代わり、2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用し、さらに2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネートで変性することによって光重合性官能基を導入したA21を使用しているため、線幅が太くなる傾向があった。
実験例11では、実験例10のA21と製造方法は異なるものの組成としては同等であるA22を使用しているため、同等の物性を示した。
実験例12、13、14では、実験例1のB8の代わりに一部B9、B7、B6を使用している。光重合性官能基の種類がアクリル基のみである実験例1と比較して、実験例12、13では保護マレイミド基、マレイミド基を併用しているため、保存安定性が実用の範囲内ではやや劣るものの、薬品耐性が良好になる傾向があった。一方、実験例14ではメタクリル基を併用しているため化合物(A)との反応性が低く薬品耐性がやや劣る結果となった。
比較実験例である実験例18~24の感光性組成物は、上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
実験例18の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)が含まれないため、薬品耐性が不十分であった。
実験例19の感光性組成物は、光重合性官能基を含む化合物(B)が含まれないため、紫外線硬化することができず、薬品耐性が不十分だった。また、アルカリ現像の際には、フォトマスクを介して紫外線照射した部位も溶解し、パターンを形成することができなかった。
実験例20の感光性組成物は、光重合開始剤(C)が含まれないため、紫外線硬化することができず、薬品耐性が不十分だった。また、アルカリ現像の際には、フォトマスクを介して紫外線照射した部位も溶解し、パターンを形成することができなかった。
実験例21の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂を添加したが、触媒がないため熱硬化が十分進まず、薬品耐性が不十分だった。
実験例22の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂とイミダゾール触媒を添加したため、実験例21と比較して薬品耐性は向上したが、保存安定性が悪化し、さらには樹脂中のアルカリ可溶性官能基と造塩することで感光性組成物およびその塗膜中でブツが発生し、外観が悪化した。また、現像時にパターン表面にブツがあるため、直線性の悪いパターンになった。
実験例23および実験例24の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにブロックイソシアネートまたはメラミンを添加し、薬品耐性は実用レベルであったものの、感光性組成物中での相溶性が悪く塗膜が白化し、また脱離基を有する架橋剤であるために脱ガスが多く、アルカリ溶解性が悪いために、パターンが設計より大幅に大きく形成されたうえ、直線性の悪いパターンになった。
より詳細には、実験例2では一般式[7]の化合物の一つである2-ヒドロキシエチルメタクリレート、実験例3では一般式[7]の化合物の一つであるヒドロキシプロピルメタクリレート、実験例6では一般式[7]の化合物の一つである2-メトキシエチルメタクリレートを使用したためさらに現像速度が速くなった。
実験例4と5では実験例2と3と比較して化合物(A)の分子量が大きいため、薬品耐性がより高い結果となった。
実験例7と実験例8では、実験例1のA7中のフルフリルメタクリレートを、一般式[2]の一つであるモノマー1、または一般式[3]の一つであるモノマー2に同量置き換えたことで、化合物(A)中のフリル基の濃度が低下し、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例9では、実験例1のA7と製造方法は異なるものの組成としては同等であるA16を使用しているため、同等の物性を示した。
実験例10では、実験例1のA7中のメチルメタクリレートに代わり、2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用し、さらに2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネートで変性することによって光重合性官能基を導入したA21を使用しているため、線幅が太くなる傾向があった。
実験例11では、実験例10のA21と製造方法は異なるものの組成としては同等であるA22を使用しているため、同等の物性を示した。
実験例12、13、14では、実験例1のB8の代わりに一部B9、B7、B6を使用している。光重合性官能基の種類がアクリル基のみである実験例1と比較して、実験例12、13では保護マレイミド基、マレイミド基を併用しているため、保存安定性が実用の範囲内ではやや劣るものの、薬品耐性が良好になる傾向があった。一方、実験例14ではメタクリル基を併用しているため化合物(A)との反応性が低く薬品耐性がやや劣る結果となった。
比較実験例である実験例18~24の感光性組成物は、上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
実験例18の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)が含まれないため、薬品耐性が不十分であった。
実験例19の感光性組成物は、光重合性官能基を含む化合物(B)が含まれないため、紫外線硬化することができず、薬品耐性が不十分だった。また、アルカリ現像の際には、フォトマスクを介して紫外線照射した部位も溶解し、パターンを形成することができなかった。
実験例20の感光性組成物は、光重合開始剤(C)が含まれないため、紫外線硬化することができず、薬品耐性が不十分だった。また、アルカリ現像の際には、フォトマスクを介して紫外線照射した部位も溶解し、パターンを形成することができなかった。
実験例21の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂を添加したが、触媒がないため熱硬化が十分進まず、薬品耐性が不十分だった。
実験例22の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂とイミダゾール触媒を添加したため、実験例21と比較して薬品耐性は向上したが、保存安定性が悪化し、さらには樹脂中のアルカリ可溶性官能基と造塩することで感光性組成物およびその塗膜中でブツが発生し、外観が悪化した。また、現像時にパターン表面にブツがあるため、直線性の悪いパターンになった。
実験例23および実験例24の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにブロックイソシアネートまたはメラミンを添加し、薬品耐性は実用レベルであったものの、感光性組成物中での相溶性が悪く塗膜が白化し、また脱離基を有する架橋剤であるために脱ガスが多く、アルカリ溶解性が悪いために、パターンが設計より大幅に大きく形成されたうえ、直線性の悪いパターンになった。
<<カラーフィルタ用感光性組成物>>
<カラーフィルタ用感光性組成物の製造>
<カラーフィルタ用感光性組成物の製造>
[赤色顔料分散体の調製]
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250MKII」)で5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体P-Rを作製した。
ジケトピロロピロール系顔料:C.I.Pigment Red 254:チバ・ジャパン社製「イルガフォーレッドS3610 CF」 8.96部
アントラキノン系顔料:C.I. Pigment Red 177:チバ・ジャパン社製「クロモフタールレッドL4039」 1.42部
ニッケルアゾ錯体系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」 1.16部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 2.29部
ジケトピロロピロール系顔料誘導体 2.69部
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250MKII」)で5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体P-Rを作製した。
ジケトピロロピロール系顔料:C.I.Pigment Red 254:チバ・ジャパン社製「イルガフォーレッドS3610 CF」 8.96部
アントラキノン系顔料:C.I. Pigment Red 177:チバ・ジャパン社製「クロモフタールレッドL4039」 1.42部
ニッケルアゾ錯体系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」 1.16部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 2.29部
ジケトピロロピロール系顔料誘導体 2.69部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 7.66部
シクロヘキサノン 75.82部
シクロヘキサノン 75.82部
[緑色顔料分散体の調製]
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして緑色顔料分散体P-Gを作製した。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料:C.I. Pigment Green 58:DIC社製「FASTOGEN Green A110」 7.53部
モノアゾ系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」 4.14部
樹脂型顔料分散剤:ビックケミー社製「Dysperbyk2001」不揮発分46% 6.09部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 5.53部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 76.71部
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして緑色顔料分散体P-Gを作製した。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料:C.I. Pigment Green 58:DIC社製「FASTOGEN Green A110」 7.53部
モノアゾ系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」 4.14部
樹脂型顔料分散剤:ビックケミー社製「Dysperbyk2001」不揮発分46% 6.09部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 5.53部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 76.71部
[青色顔料分散体の調製]
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして青色顔料分散体P-Bを作製した。
ε型銅フタロシアニン顔料:C.I.Pigment Blue15:6:BASF製「ヘリオゲンブルーL-6700F」 12.88部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 5.62部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 1.50部
シクロヘキサノン 80.00部
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして青色顔料分散体P-Bを作製した。
ε型銅フタロシアニン顔料:C.I.Pigment Blue15:6:BASF製「ヘリオゲンブルーL-6700F」 12.88部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 5.62部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 1.50部
シクロヘキサノン 80.00部
[黒色顔料分散体の調製]
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして黒色顔料分散体P-Kを作製した。
カーボンブラック:三菱化学社製「MA77」 11.67部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 2.80部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 5.53部
シクロヘキサノン 80.00部
下記の組成の混合物を使用し、赤色顔料分散体と同様にして黒色顔料分散体P-Kを作製した。
カーボンブラック:三菱化学社製「MA77」 11.67部
樹脂型顔料分散剤:日本ルーブリゾール社製「ソルスパース20000」 2.80部
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 5.53部
シクロヘキサノン 80.00部
[実験例25~107]
表7~10に示した組成、および配合量で各材料を混合・攪拌し、1μmのフィルタで濾過して、各色の感光性着色組成物を得た。表7~10中、P-R、P-G、P-B、P-K、A1~A23、B1~B10、D1~D4、下記b-NCOの配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
表7~10に示した組成、および配合量で各材料を混合・攪拌し、1μmのフィルタで濾過して、各色の感光性着色組成物を得た。表7~10中、P-R、P-G、P-B、P-K、A1~A23、B1~B10、D1~D4、下記b-NCOの配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
表7~10中の略語について以下に示す。
M402:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物:アロニックス M-402(東亜合成社製)
BMI5100:3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド:BMI-5100(大和化成工業社製)
OXE02: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-(0-アセチルオキシム):イルガキュアOXE02(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EHPE:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物:EHPE3150(ダイセル社製)
イミダゾール:2-エチル-4-メチルイミダゾール:2E4MZ(四国化成工業社製)
b-NCO:IPDIベースポリイソシアネートのブロック体、不揮発分65%のソルベントナフサ100溶液、潜在NCO基含有量8.1%:デスモジュールBL4265SN(住化バイエルウレタン社製)
メラミン:メチル化メラミン樹脂、フルエーテルタイプ、不揮発分100%:ニカラックMW-30(三和ケミカル社製)
M402:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物:アロニックス M-402(東亜合成社製)
BMI5100:3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド:BMI-5100(大和化成工業社製)
OXE02: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-(0-アセチルオキシム):イルガキュアOXE02(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EHPE:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物:EHPE3150(ダイセル社製)
イミダゾール:2-エチル-4-メチルイミダゾール:2E4MZ(四国化成工業社製)
b-NCO:IPDIベースポリイソシアネートのブロック体、不揮発分65%のソルベントナフサ100溶液、潜在NCO基含有量8.1%:デスモジュールBL4265SN(住化バイエルウレタン社製)
メラミン:メチル化メラミン樹脂、フルエーテルタイプ、不揮発分100%:ニカラックMW-30(三和ケミカル社製)
<カラーフィルタ用感光性組成物の評価>
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表7~10に示す。
表7中、実験例25~58が本発明の実施形態の実験例、実験例59~63が比較実験例である。
なお、実験例56~58はP-R中にアルカリ可溶性官能基を含む化合物D2を含むものの感光性組成物中での濃度が低すぎるためアルカリ可溶性ではなく、アルカリ現像型のフォトリソグラフィー法によるパターン形成はできないが、それ以外の方法、たとえばインクジェット等によりパターン形成するカラーフィルタとして用いることができる。
表8中、実験例64~81は本発明の実施形態の実験例、実験例82~84が比較実験例である。
表9中、実験例85~98は本発明の実施形態の実験例、実験例99は比較実験例である。
表10中、実験例100~106は本発明の実施形態の実験例、実験例107は比較実験例である。
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表7~10に示す。
表7中、実験例25~58が本発明の実施形態の実験例、実験例59~63が比較実験例である。
なお、実験例56~58はP-R中にアルカリ可溶性官能基を含む化合物D2を含むものの感光性組成物中での濃度が低すぎるためアルカリ可溶性ではなく、アルカリ現像型のフォトリソグラフィー法によるパターン形成はできないが、それ以外の方法、たとえばインクジェット等によりパターン形成するカラーフィルタとして用いることができる。
表8中、実験例64~81は本発明の実施形態の実験例、実験例82~84が比較実験例である。
表9中、実験例85~98は本発明の実施形態の実験例、実験例99は比較実験例である。
表10中、実験例100~106は本発明の実施形態の実験例、実験例107は比較実験例である。
[外観の評価]
実験例25~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
実験例25~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
[薬品耐性の評価]
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、色度を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および色度測定し、色差ΔEを計算した。なお、色度はC光源を用いた顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP100」)で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観に変化なく、ΔE≦1.0
:非常に良好なレベル
○:外観に変化なく、1.0<ΔE≦2.0
:良好なレベル
△:外観に変化なく、2.0<ΔE≦3.0
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観に変化あり、および/または、3.0<ΔE
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、色度を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および色度測定し、色差ΔEを計算した。なお、色度はC光源を用いた顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP100」)で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観に変化なく、ΔE≦1.0
:非常に良好なレベル
○:外観に変化なく、1.0<ΔE≦2.0
:良好なレベル
△:外観に変化なく、2.0<ΔE≦3.0
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観に変化あり、および/または、3.0<ΔE
:実用には適さないレベル
[脱ガスの評価]
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
[現像速度の評価]
実験例25~55及び実験例59~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例25~55及び実験例59~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[現像線幅の評価]
実験例25~55及び実験例59~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例25~55及び実験例59~107の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[保存安定性の評価]
実験例25~107の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
実験例25~107の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
表7~10に示すように、実験例25~55、64~81、85~98、100~106の感光性組成物は、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅がいずれも良好であった。
赤色感光性組成物についてより詳細に説明すると、実験例28~35、37、42、43ではフリル基を含む化合物(A)としてA7~A14、A16、A21、A22を使用しており、上述の実験例1~11と同様の物性の傾向を示した。
また、実験例57ではフリル基を含む化合物(A)として低分子のA1を使用しているのに対し、実験例56では高分子量のA2を使用しているため、薬品耐性がより良い結果となり、実験例58では合成中に高分子量化傾向のあったA3を使用しているため感光性組成物の相溶性がやや劣り、実用の範囲内ではあるものの、外観が劣る結果となった。
実験例25では、実験例56に比較してメタクリル酸を共重合したA4を使用することでアルカリ現像することが可能になったうえ、感光性組成物の相溶性が良好になったことで硬化が進みやすくなり薬品耐性が向上した。
実験例26と27では、実験例25のA4と同じ組成であるが分子量の異なるA5、A6を使用しており、分子量が小さいほど現像速度が速く、薬品耐性が悪くなる傾向がみられた。
実験例28では、実験例25のA4中のメタクリル酸の代わりに一般式[6]の化合物の一つである2-メタクリロイロキシエチルコハク酸を使用したため現像速度が速くなった。
実験例36では、実験例25のA4と異なる方法でフリル基を導入し、合成中に高分子量化傾向のあったA15を使用しているため、現像速度が遅くなった。なお、A15中のフリル基の濃度はA4やA7と同じであったため、薬品耐性へは影響がなかった。
実験例38では、実験例25のA4と異なる方法でフリル基を導入したA17を使用した。A4中のメタクリル酸由来の酸価と、A13中の無水マレイン酸由来の酸価が同等であるため現像速度は同等であったが、フリル基の導入できる上限量が無水マレイン酸の量で定まり、A4よりも低濃度であるため、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例39では実験例25のA4中のメチルメタクリレートに代わり、メタクリル酸の共重合比を増やし、一部をグリシジルメタクリレートで変性することによって光重合性官能基を導入したA18を使用しているため、現像速度が速く、線幅が太くなる傾向があった。
実験例40では実験例25のA4中のメチルメタクリレートとメタクリル酸に代わり、グリシジルメタクリレートを共重合し、さらにメタクリル酸と、テトラヒドロ無水フタル酸で変性することによって光重合性官能基とカルボキシル基を導入したA19を使用しているため、現像速度が速く、線幅が太くなる傾向があった。なお、カルボキシル基が主鎖から離れている構造から、A18よりもA19の方が現像速度が速くなった。
実験例41と42では、実験例25のA4または実験例28のA7中のメチルメタクリレートに代わり、2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用し、さらに2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネートで変性することによって光重合性官能基を導入したA20またはA21を使用しているため、線幅が太くなる傾向があった。
実験例44では、実験例38のA17でフリル基の導入に使用したフルフリルアミンの代わりに、フルフリルアルコールと2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用してフリル基と光重合性官能基を導入したA23を使用しているため、線幅が太くなる傾向があり、またフリル基の濃度が低かったため、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例45と46では、実験例28で使用している化合物(B)のM402に加えて、B10、BMI5100を併用している。光重合性官能基の種類がアクリル基のみである実験例28と比較して、実験例45、46では保護マレイミド基、マレイミド基を併用しているため、保存安定性が実用の範囲内ではやや劣るものの、薬品耐性が良好になる傾向があった。
また、実験例57ではフリル基を含む化合物(A)として低分子のA1を使用しているのに対し、実験例56では高分子量のA2を使用しているため、薬品耐性がより良い結果となり、実験例58では合成中に高分子量化傾向のあったA3を使用しているため感光性組成物の相溶性がやや劣り、実用の範囲内ではあるものの、外観が劣る結果となった。
実験例25では、実験例56に比較してメタクリル酸を共重合したA4を使用することでアルカリ現像することが可能になったうえ、感光性組成物の相溶性が良好になったことで硬化が進みやすくなり薬品耐性が向上した。
実験例26と27では、実験例25のA4と同じ組成であるが分子量の異なるA5、A6を使用しており、分子量が小さいほど現像速度が速く、薬品耐性が悪くなる傾向がみられた。
実験例28では、実験例25のA4中のメタクリル酸の代わりに一般式[6]の化合物の一つである2-メタクリロイロキシエチルコハク酸を使用したため現像速度が速くなった。
実験例36では、実験例25のA4と異なる方法でフリル基を導入し、合成中に高分子量化傾向のあったA15を使用しているため、現像速度が遅くなった。なお、A15中のフリル基の濃度はA4やA7と同じであったため、薬品耐性へは影響がなかった。
実験例38では、実験例25のA4と異なる方法でフリル基を導入したA17を使用した。A4中のメタクリル酸由来の酸価と、A13中の無水マレイン酸由来の酸価が同等であるため現像速度は同等であったが、フリル基の導入できる上限量が無水マレイン酸の量で定まり、A4よりも低濃度であるため、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例39では実験例25のA4中のメチルメタクリレートに代わり、メタクリル酸の共重合比を増やし、一部をグリシジルメタクリレートで変性することによって光重合性官能基を導入したA18を使用しているため、現像速度が速く、線幅が太くなる傾向があった。
実験例40では実験例25のA4中のメチルメタクリレートとメタクリル酸に代わり、グリシジルメタクリレートを共重合し、さらにメタクリル酸と、テトラヒドロ無水フタル酸で変性することによって光重合性官能基とカルボキシル基を導入したA19を使用しているため、現像速度が速く、線幅が太くなる傾向があった。なお、カルボキシル基が主鎖から離れている構造から、A18よりもA19の方が現像速度が速くなった。
実験例41と42では、実験例25のA4または実験例28のA7中のメチルメタクリレートに代わり、2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用し、さらに2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネートで変性することによって光重合性官能基を導入したA20またはA21を使用しているため、線幅が太くなる傾向があった。
実験例44では、実験例38のA17でフリル基の導入に使用したフルフリルアミンの代わりに、フルフリルアルコールと2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用してフリル基と光重合性官能基を導入したA23を使用しているため、線幅が太くなる傾向があり、またフリル基の濃度が低かったため、薬品耐性がやや劣る結果となった。
実験例45と46では、実験例28で使用している化合物(B)のM402に加えて、B10、BMI5100を併用している。光重合性官能基の種類がアクリル基のみである実験例28と比較して、実験例45、46では保護マレイミド基、マレイミド基を併用しているため、保存安定性が実用の範囲内ではやや劣るものの、薬品耐性が良好になる傾向があった。
緑色感光性組成物については、実験例64~67では(A)としてメチルメタクリレートを含むA7を使用し、実験例68~71ではメチルメタクリレートを減らして2-メトキシエチルメタクリレートを含むA12を使用しているため、前者の方が薬品耐性が高く、後者の方が現像速度が速い傾向があった。
実験例71~73では、光重合性官能基の種類がアクリル基のみ、保護マレイミド基併用、マレイミド基併用であるため、実験例28、45、46と同様の物性の傾向を示した。
実験例64中のA7中のメチルメタクリレートに代わって、実験例74では2-ヒドロキシメチルメタクリレート、実験例75ではヒドロキシプロピルメタクリレートを使用しているため、現像速度が速く、薬品耐性が高い傾向を示した。
実験例76と77では、実験例74と実験例75に比較して化合物(A)の分子量が大きいため、薬品耐性がより高い結果となった。
実験例71~73では、光重合性官能基の種類がアクリル基のみ、保護マレイミド基併用、マレイミド基併用であるため、実験例28、45、46と同様の物性の傾向を示した。
実験例64中のA7中のメチルメタクリレートに代わって、実験例74では2-ヒドロキシメチルメタクリレート、実験例75ではヒドロキシプロピルメタクリレートを使用しているため、現像速度が速く、薬品耐性が高い傾向を示した。
実験例76と77では、実験例74と実験例75に比較して化合物(A)の分子量が大きいため、薬品耐性がより高い結果となった。
青色感光性組成物については、実験例85、86は化合物(A)、化合物(C)、化合物(C)のいずれにもアルカリ可溶性官能基が含まれないが、アルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)を添加したため、アルカリ現像することが可能であった。化合物(A)が低分子のA1を使用しているため薬品耐性は低い水準であるが、光重合性官能基としてアクリレート基のみを含む実験例85に対し、マレイミド基を併用する実験例86では薬品耐性が高い結果となった。また、実験例87、88は実験例85、86の化合物(D)D1の代わりに化合物(B)を使用しているため、さらに薬品耐性が向上する結果となった。
実験例89では化合物(A)としてA4、実験例93ではA7を使用しており、実験例25、28同様、(A)中のメタクリル酸を2-メタクリロイロキシエチルコハク酸に変更することで現像速度が速くなった。
実験例90では、化合物(D)として酸価の高いD2を使用しているため、D1を使用している実験例89と比較して現像速度が速くなった。
実験例91では、化合物(D)中にヒドロキシエチルメタクリレートを使用しているため、実験例89と比較して現像速度が速く、かつ、薬品耐性が向上した。
実験例92では、化合物(D)のヒドロキシプロピルメタクリレートを使用しているうえに、さらに酸価が高いため、実験例91よりもさらに現像速度が速くなった。
実験例93では、化合物(B)としてM402を使用しているが、実験例94~97ではM402の一部をB6~B9に置き換えて使用している。M402よりもB6~B9は光重合性官能基の濃度が低いために、実験例94~97は線幅が細い結果となった。光重合性官能基としてM402と同様アクリレートを含むB8を使用した実験例96では薬品耐性が実験例93と同等だったが、メタクリレートを含む実験例94は薬品耐性が劣り、保護マレイミド、マレイミドを含む実験例97、95では薬品耐性が上回る結果となった。
実験例98では、化合物(A)中に2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用しているため、実験例93と比較して、現像速度が速く、薬品耐性が高い傾向を示した。
実験例89では化合物(A)としてA4、実験例93ではA7を使用しており、実験例25、28同様、(A)中のメタクリル酸を2-メタクリロイロキシエチルコハク酸に変更することで現像速度が速くなった。
実験例90では、化合物(D)として酸価の高いD2を使用しているため、D1を使用している実験例89と比較して現像速度が速くなった。
実験例91では、化合物(D)中にヒドロキシエチルメタクリレートを使用しているため、実験例89と比較して現像速度が速く、かつ、薬品耐性が向上した。
実験例92では、化合物(D)のヒドロキシプロピルメタクリレートを使用しているうえに、さらに酸価が高いため、実験例91よりもさらに現像速度が速くなった。
実験例93では、化合物(B)としてM402を使用しているが、実験例94~97ではM402の一部をB6~B9に置き換えて使用している。M402よりもB6~B9は光重合性官能基の濃度が低いために、実験例94~97は線幅が細い結果となった。光重合性官能基としてM402と同様アクリレートを含むB8を使用した実験例96では薬品耐性が実験例93と同等だったが、メタクリレートを含む実験例94は薬品耐性が劣り、保護マレイミド、マレイミドを含む実験例97、95では薬品耐性が上回る結果となった。
実験例98では、化合物(A)中に2-ヒドロキシエチルメタクリレートを使用しているため、実験例93と比較して、現像速度が速く、薬品耐性が高い傾向を示した。
黒色感光性組成物については、実験例100~106では、フリル基を含む化合物(A)としてA7、A8、A12、A16、A20、A21、A22を使用しており、実験例28、29、33、37、41、42、43と同様の物性の傾向を示した。
なお、実験例56~58の感光性組成物は、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性がいずれも良好であったが、感光性組成物中にアルカリ可溶性官能基が含まれないため、現像速度、現像線幅を評価しなかった。
比較実験例である実験例59~63、82~84、99、107の感光性組成物は、上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
実験例59、99、107の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれないため、薬品耐性が不十分であった。
実験例82~84の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれない。実験例82では実験例64で使用していたフリル基を含む化合物(A)を光重合性官能基を含む化合物(B)に置き換えたため薬品耐性が不十分であり、かつ、感光性組成物の光重合性が上がることで現像線幅がやや太くなる傾向であった。実験例83では実験例82で使用していたアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)を光重合性官能基を含む化合物(B)に置き換え、実験例84では実験例83で使用していた光重合開始剤(C)の量を増やしたために、実験例82と比較して薬品耐性が上がる傾向と、現像線幅が太くなる傾向があったが、薬品耐性と現像線幅を両立することはできなかった。
実験例60の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂を添加したが、触媒がないため熱硬化が十分進まず、薬品耐性が不十分だった。
実験例61の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂とイミダゾール触媒を添加したため、実験例60と比較して薬品耐性は向上したが、保存安定性が悪化し、さらには樹脂中のアルカリ可溶性官能基と造塩することで感光性組成物およびその塗膜中でブツが発生し、外観が悪化した。また、現像時にパターン表面にブツがあるため、直線性の悪いパターンになった。
実験例62および実験例63の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにブロックイソシアネートまたはメラミンを添加し、薬品耐性は実用レベルであったものの、感光性組成物中での相溶性が悪く塗膜が白化し、また脱離基を有する架橋剤であるために脱ガスが多く、アルカリ溶解性が悪いために、パターンが設計より大幅に大きく形成されたうえ、直線性の悪いパターンになった。
比較実験例である実験例59~63、82~84、99、107の感光性組成物は、上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
実験例59、99、107の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれないため、薬品耐性が不十分であった。
実験例82~84の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれない。実験例82では実験例64で使用していたフリル基を含む化合物(A)を光重合性官能基を含む化合物(B)に置き換えたため薬品耐性が不十分であり、かつ、感光性組成物の光重合性が上がることで現像線幅がやや太くなる傾向であった。実験例83では実験例82で使用していたアルカリ可溶性官能基を含む化合物(D)を光重合性官能基を含む化合物(B)に置き換え、実験例84では実験例83で使用していた光重合開始剤(C)の量を増やしたために、実験例82と比較して薬品耐性が上がる傾向と、現像線幅が太くなる傾向があったが、薬品耐性と現像線幅を両立することはできなかった。
実験例60の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂を添加したが、触媒がないため熱硬化が十分進まず、薬品耐性が不十分だった。
実験例61の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにエポキシ樹脂とイミダゾール触媒を添加したため、実験例60と比較して薬品耐性は向上したが、保存安定性が悪化し、さらには樹脂中のアルカリ可溶性官能基と造塩することで感光性組成物およびその塗膜中でブツが発生し、外観が悪化した。また、現像時にパターン表面にブツがあるため、直線性の悪いパターンになった。
実験例62および実験例63の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)の代わりにブロックイソシアネートまたはメラミンを添加し、薬品耐性は実用レベルであったものの、感光性組成物中での相溶性が悪く塗膜が白化し、また脱離基を有する架橋剤であるために脱ガスが多く、アルカリ溶解性が悪いために、パターンが設計より大幅に大きく形成されたうえ、直線性の悪いパターンになった。
<<有機EL表示装置のカラーフィルタ用感光性組成物>>
<有機EL表示装置のカラーフィルタ用感光性組成物の製造>
<有機EL表示装置のカラーフィルタ用感光性組成物の製造>
<顔料の製造方法>
<アゾ顔料の製造方法>
(赤色着色剤(PR-1))
3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド52.9部、化学式(14)のアミン化合物16.3部の混合物を水1027部に分散させ、氷を加えて温度5℃に調整し、35%塩酸水溶液108.3部を加えて1時間撹拌後、亜硝酸ナトリウム19.9部を水50部に加えて調製した水溶液を添加して3時間撹拌した。スルファミン酸3.2部を加えて過剰の亜硝酸ナトリウムを消去した後、80%酢酸水溶液192部、25%水酸化ナトリウム水溶液210部、及び水180部からなる水溶液を加えて、ジアゾニウム塩水溶液とした。一方、N-[4-アセチルアミノフェニル]-3-ヒドロキシ-2-ナフタレンカルボアミド88.4部、25%水酸化ナトリウム水溶液174.0部をメタノール1500部に50℃で溶解させ、カップラー溶液とした。
<アゾ顔料の製造方法>
(赤色着色剤(PR-1))
3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド52.9部、化学式(14)のアミン化合物16.3部の混合物を水1027部に分散させ、氷を加えて温度5℃に調整し、35%塩酸水溶液108.3部を加えて1時間撹拌後、亜硝酸ナトリウム19.9部を水50部に加えて調製した水溶液を添加して3時間撹拌した。スルファミン酸3.2部を加えて過剰の亜硝酸ナトリウムを消去した後、80%酢酸水溶液192部、25%水酸化ナトリウム水溶液210部、及び水180部からなる水溶液を加えて、ジアゾニウム塩水溶液とした。一方、N-[4-アセチルアミノフェニル]-3-ヒドロキシ-2-ナフタレンカルボアミド88.4部、25%水酸化ナトリウム水溶液174.0部をメタノール1500部に50℃で溶解させ、カップラー溶液とした。
このカップラー溶液を上記5℃のジアゾニウム塩水溶液に30分かけて注入し、カップリング反応を行った。この時のpHは4.3であった。3時間撹拌して、ジアゾニウム塩の消失を確認後、70℃に加熱し、濾過、水洗、及び90℃で24時間乾燥させ、式(A2-1)で表されるアゾ顔料と化学式(A2-6)で表されるアゾ顔料の混合物141部を得た。TOF-MSによる質量分析の結果、式(A2-1)及び化学式(A2-6)のアゾ顔料の混合物の質量比が80.3:19.7であることを確認した。
次に、上記の反応によって得られた式(A2-1)及び(A2-6)のアゾ顔料の混合物100部、塩化ナトリウム1200部、及びジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練し、ソルトミリング処理した。得られた混練物を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、97部の微細化ナフトールアゾ顔料(PR-1)を得た。平均一次粒子径は37nmであった。
<その他の着色剤の製造方法>
(赤色着色剤(PR-2))
市販のC.I.ピグメントレッド179(PR179)(BASF社製「パリオゲン マルーン L-3920」)100部、塩化ナトリウム1200部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練し、ソルトミリング処理した。得られた混練物を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、98部の赤色着色剤(PR-2)を得た。平均一次粒子径は40.8nmであった。
(赤色着色剤(PR-2))
市販のC.I.ピグメントレッド179(PR179)(BASF社製「パリオゲン マルーン L-3920」)100部、塩化ナトリウム1200部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練し、ソルトミリング処理した。得られた混練物を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、98部の赤色着色剤(PR-2)を得た。平均一次粒子径は40.8nmであった。
(赤色着色剤(PR-3))
C.I.ピグメントレッド179を、C.I.ピグメントレッド177(PR177)(BASF社製「クロモフタルレッド L4039」)に変更した以外は、赤色着色剤(PR-2)の製造と同様に行い、赤色着色剤(PR―3)97部を得た。平均一次粒子径は27.6nmであった。
C.I.ピグメントレッド179を、C.I.ピグメントレッド177(PR177)(BASF社製「クロモフタルレッド L4039」)に変更した以外は、赤色着色剤(PR-2)の製造と同様に行い、赤色着色剤(PR―3)97部を得た。平均一次粒子径は27.6nmであった。
(赤色着色剤(PR-4))
C.I.ピグメントレッド179を、C.I.ピグメントレッド254(PR254)(BASF社製「イルガフォアレッドS3610 CF」)に変更した以外は、赤色着色剤(PR-2)の製造と同様に行い、赤色着色剤(PR-4)97部を得た。平均一次粒子径は33nmであった。
C.I.ピグメントレッド179を、C.I.ピグメントレッド254(PR254)(BASF社製「イルガフォアレッドS3610 CF」)に変更した以外は、赤色着色剤(PR-2)の製造と同様に行い、赤色着色剤(PR-4)97部を得た。平均一次粒子径は33nmであった。
(黄色着色剤(PY-1))
ニッケルアゾ錯体系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」100部、塩化ナトリウム700部、およびジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、80℃で6時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、80℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、95部の黄色着色剤(PY-1)を得た。平均一次粒子径は42.3nmであった。
ニッケルアゾ錯体系顔料:C.I. Pigment Yellow 150:ランクセス社製「E4GN」100部、塩化ナトリウム700部、およびジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、80℃で6時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、80℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、95部の黄色着色剤(PY-1)を得た。平均一次粒子径は42.3nmであった。
(黄色着色剤(PY-2))
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー139(PY139)(BASF社製「イルガフォアイエロー 2R-CF」)に変えた以外は、黄色着色剤(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-2)を得た。平均一次粒子径は40.2nmであった。
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー139(PY139)(BASF社製「イルガフォアイエロー 2R-CF」)に変えた以外は、黄色着色剤(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-2)を得た。平均一次粒子径は40.2nmであった。
(黄色着色剤(PY-3))
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー138(PY138)(BASF社製「パリオトールイエローK0960-HD」)に変えた以外は、黄色着色剤(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-3)を得た。平均一次粒子径は40.5nmであった。
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー138(PY138)(BASF社製「パリオトールイエローK0960-HD」)に変えた以外は、黄色着色剤(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-3)を得た。平均一次粒子径は40.5nmであった。
(黄色着色剤(PY-4))
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー185(PY185)(BASF社製「パリオゲンイエロー D1155」)に変えた以外は、黄色着色剤
(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-4)を得た。平均一次粒子径は38.4nmであった。
C.I.ピグメントイエロー150を、C.I.ピグメントイエロー185(PY185)(BASF社製「パリオゲンイエロー D1155」)に変えた以外は、黄色着色剤
(PY-1)の製造と同様に行い、黄色着色剤(PY-4)を得た。平均一次粒子径は38.4nmであった。
(黄色着色剤(PY-5)
安息香酸メチル200部に、8-アミノキナルジン40部、2,3-ナフタレンジカルボン酸無水物150部、安息香酸154部を加え、180℃に加熱し、4時間攪拌を行った。さらに、室温まで冷却後、反応混合物をアセトン5440部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。生成物を濾別し、メタノール洗浄、および乾燥を行い、116部のキノフタロン化合物(c)を得た。TOF-MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(c)であることを同定した。
安息香酸メチル200部に、8-アミノキナルジン40部、2,3-ナフタレンジカルボン酸無水物150部、安息香酸154部を加え、180℃に加熱し、4時間攪拌を行った。さらに、室温まで冷却後、反応混合物をアセトン5440部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。生成物を濾別し、メタノール洗浄、および乾燥を行い、116部のキノフタロン化合物(c)を得た。TOF-MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(c)であることを同定した。
続いて、得られたキノフタロン化合物(c)100部、塩化ナトリウム1200部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で8時間混練した。次に、この混練物を温水に投入し、約70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状として、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、黄色着色剤(PY-5)97部を得た。平均一次粒子径は34.1nmであった。
(緑色着色剤(PG-1))
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料:C.I. Pigment Green 58:DIC社製「FASTOGEN Green A110」200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、120℃で4時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、490部の緑色着色剤(PG-1)を得た。平均一次粒子径は50.2nmであった。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料:C.I. Pigment Green 58:DIC社製「FASTOGEN Green A110」200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、120℃で4時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、490部の緑色着色剤(PG-1)を得た。平均一次粒子径は50.2nmであった。
(緑色着色剤(PG-2))
C.I. Pigment Green 58を、フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメントグリーン7(PG7)(トーヨーカラー株式会社製「リオノールグリーン YS-07」)に変えた以外は、緑色着色剤(PG-1)の製造と同様に行い、緑色着色剤(PG-2)を得た。平均一次粒子径は55.3nmであった。
C.I. Pigment Green 58を、フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメントグリーン7(PG7)(トーヨーカラー株式会社製「リオノールグリーン YS-07」)に変えた以外は、緑色着色剤(PG-1)の製造と同様に行い、緑色着色剤(PG-2)を得た。平均一次粒子径は55.3nmであった。
(緑色着色剤(PG-3))
C.I. Pigment Green 58を、C.I.ピグメントグリーン36(トーヨーカラー株式会社製「CF-G-6YK」)に変えた以外は、黄色着色剤(PG-1)の製造と同様に行い、緑色着色剤(PG-3)を得た。平均一次粒子径は52.1nmであった。
C.I. Pigment Green 58を、C.I.ピグメントグリーン36(トーヨーカラー株式会社製「CF-G-6YK」)に変えた以外は、黄色着色剤(PG-1)の製造と同様に行い、緑色着色剤(PG-3)を得た。平均一次粒子径は52.1nmであった。
(緑色着色剤(PG-4))
反応容器中でn-アミルアルコール1250部に、フタロジニトリル225部、塩化アルミニウム無水物78部を添加し、攪拌した。これに、DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)266部を加え、昇温し、136℃で5時間還流させた。攪拌したまま30℃まで冷却した反応溶液を、メタノール5000部、水10000部の混合溶媒中へ、攪拌下注入し、青色のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、メタノール2000部、水4000部の混合溶媒で洗浄し、乾燥して、135部のクロロアルミニウムフタロシアニンを得た。さらに、反応容器中でクロロアルミニウムフタロシアニン100部をゆっくり濃硫酸1200部に、室温にて加えた。40℃、3時間撹拌して、3℃の冷水24000部に硫酸溶液を注入した。青色の析出物をろ過、水洗、乾燥して、下記一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を102部得た。
反応容器中でn-アミルアルコール1250部に、フタロジニトリル225部、塩化アルミニウム無水物78部を添加し、攪拌した。これに、DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)266部を加え、昇温し、136℃で5時間還流させた。攪拌したまま30℃まで冷却した反応溶液を、メタノール5000部、水10000部の混合溶媒中へ、攪拌下注入し、青色のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、メタノール2000部、水4000部の混合溶媒で洗浄し、乾燥して、135部のクロロアルミニウムフタロシアニンを得た。さらに、反応容器中でクロロアルミニウムフタロシアニン100部をゆっくり濃硫酸1200部に、室温にて加えた。40℃、3時間撹拌して、3℃の冷水24000部に硫酸溶液を注入した。青色の析出物をろ過、水洗、乾燥して、下記一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を102部得た。
さらに、反応容器中でメタノール1000部に、一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を100部と、ジフェニルホスフィン酸を43.2部とを加え、40℃に加熱し、8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、下記一般式(4)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料112部を得た。
得られた一般式(4)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を、緑色着色剤1(PG-1)と同様のソルトミリング処理法で、緑色着色剤(PG-4)を得た。平均一次粒子径は29.5nmであった。
得られた一般式(4)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を、緑色着色剤1(PG-1)と同様のソルトミリング処理法で、緑色着色剤(PG-4)を得た。平均一次粒子径は29.5nmであった。
(橙色着色剤(PO-1))
市販のC.I.ピグメントオレンジ64(PO64)(BASF社製「Cromophtal Orange K 2960」)100部、塩化ナトリウム1200部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練し、ソルトミリング処理した。得られた混練物を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、97部の橙色着色剤(PO-1)を得た。平均一次粒子径は39nmであった。
市販のC.I.ピグメントオレンジ64(PO64)(BASF社製「Cromophtal Orange K 2960」)100部、塩化ナトリウム1200部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練し、ソルトミリング処理した。得られた混練物を3リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、97部の橙色着色剤(PO-1)を得た。平均一次粒子径は39nmであった。
(青色着色剤(PB-1))
C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)(トーヨーカラー社製「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。この混合物を温水3000部に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、98部の青色着色剤(PB-1)を得た。平均一次粒子径は28.3nmであった。
C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)(トーヨーカラー社製「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。この混合物を温水3000部に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、98部の青色着色剤(PB-1)を得た。平均一次粒子径は28.3nmであった。
(青色着色剤(PB-2))
C.I.ピグメントブルー15:6を、C.I.ピグメントブルー15:3(トーヨーカラー社製「リオノールブルーSM」)に変えた以外は、青色着色剤(PB-1)の製造と同様に行い、青色着色剤(PB-2)を得た。平均一次粒子径は28.6nmであった。
C.I.ピグメントブルー15:6を、C.I.ピグメントブルー15:3(トーヨーカラー社製「リオノールブルーSM」)に変えた以外は、青色着色剤(PB-1)の製造と同様に行い、青色着色剤(PB-2)を得た。平均一次粒子径は28.6nmであった。
(青色着色剤(PB-3))
C.I.ピグメントブルー15:6を、C.I.ピグメントブルー15:1(トーヨーカラー社製「リオノールブルーMG-7」)に変えた以外は、青色着色剤(PB-1)の製造と同様に行い、青色着色剤(PB-3)を得た。平均一次粒子径は30.4nmであった。
C.I.ピグメントブルー15:6を、C.I.ピグメントブルー15:1(トーヨーカラー社製「リオノールブルーMG-7」)に変えた以外は、青色着色剤(PB-1)の製造と同様に行い、青色着色剤(PB-3)を得た。平均一次粒子径は30.4nmであった。
(紫色着色剤(PV-1))
C.I.ピグメントバイオレット23(PV23)(クラリアント社製「Fast Violet RL」)120部、粉砕した食塩1600部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、90℃で18時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、118部の紫色着色剤(PV-1)を得た。平均一次粒子径は26.4nmであった。
C.I.ピグメントバイオレット23(PV23)(クラリアント社製「Fast Violet RL」)120部、粉砕した食塩1600部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、90℃で18時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、118部の紫色着色剤(PV-1)を得た。平均一次粒子径は26.4nmであった。
(紫色着色剤(PV-2))
下記の手順でC.I.アシッドレッド 289と側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1とからなる紫色着色剤(PV-2)を製造した。
水2000部に51部の側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1を添加し、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱した。一方、90部の水に10部のC.I.アシッドレッド 289を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下した。滴下後、60℃で120分攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたものと判断した。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過と水洗によって側鎖にカチオン性基を有する樹脂の対アニオンとC.I.アシッドレッド 289の対カチオンとからな
る塩を除去した後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥し、32部のC.I.アシッドレッド 289と側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1との紫色着色剤(PV-2)を得た。
下記の手順でC.I.アシッドレッド 289と側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1とからなる紫色着色剤(PV-2)を製造した。
水2000部に51部の側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1を添加し、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱した。一方、90部の水に10部のC.I.アシッドレッド 289を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下した。滴下後、60℃で120分攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたものと判断した。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過と水洗によって側鎖にカチオン性基を有する樹脂の対アニオンとC.I.アシッドレッド 289の対カチオンとからな
る塩を除去した後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥し、32部のC.I.アシッドレッド 289と側鎖にカチオン性基を有する下記樹脂B-1との紫色着色剤(PV-2)を得た。
(紫色着色剤(PV-3))
下記の手順でC.I.アシッドレッド52と側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1とからなる紫色着色剤(PV-3)を製造した。
水2000部に51部の側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1を添加し、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱した。一方、90部の水に10部のC.I.アシッドレッド52を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下した。滴下後、60℃で120分攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、樹脂造塩化合物が得られたものと判断した。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った樹脂造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥し、32部のC.I.アシッドレッド52と側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1との紫色着色剤(PV-3)を得た。このとき紫色着色剤(PV-3)中のC.I.アシッドレッド52に由来する有効色素成分の含有量は25質量%であった。
下記の手順でC.I.アシッドレッド52と側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1とからなる紫色着色剤(PV-3)を製造した。
水2000部に51部の側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1を添加し、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱した。一方、90部の水に10部のC.I.アシッドレッド52を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下した。滴下後、60℃で120分攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、樹脂造塩化合物が得られたものと判断した。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った樹脂造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥し、32部のC.I.アシッドレッド52と側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1との紫色着色剤(PV-3)を得た。このとき紫色着色剤(PV-3)中のC.I.アシッドレッド52に由来する有効色素成分の含有量は25質量%であった。
(側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1)
温度計、攪拌機、蒸留管、冷却器を具備した4つ口セパラブルフラスコに、イソプロピルアルコール75.1部を仕込み、窒素気流下で75℃に昇温した。別途、メチルメタクリレート18.2部、n-ブチルメタクリレート27.3部、2-エチルヘキシルメタクリレート27.3部、ヒドロキシエチルメタクリレート15.0部、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩12.2部、および別途メチルエチルケトン23.4部に溶解した2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7.0部を、均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であり、重量平均分子量(Mw)が、7330である事を確認し、50℃へ冷却した。その後、メタノールを14.3部加え、樹脂成分が40質量%の側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1を得た。得られた樹脂のアンモニウム塩価は32mgKOH/gであった。
温度計、攪拌機、蒸留管、冷却器を具備した4つ口セパラブルフラスコに、イソプロピルアルコール75.1部を仕込み、窒素気流下で75℃に昇温した。別途、メチルメタクリレート18.2部、n-ブチルメタクリレート27.3部、2-エチルヘキシルメタクリレート27.3部、ヒドロキシエチルメタクリレート15.0部、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩12.2部、および別途メチルエチルケトン23.4部に溶解した2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7.0部を、均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であり、重量平均分子量(Mw)が、7330である事を確認し、50℃へ冷却した。その後、メタノールを14.3部加え、樹脂成分が40質量%の側鎖にカチオン性基を有する樹脂B-1を得た。得られた樹脂のアンモニウム塩価は32mgKOH/gであった。
[赤色着色剤分散体 P-R1の調製]
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体P-R1を作製した。
赤色着色剤(PR-1) :12.0部
(アゾ顔料)
樹脂型分散剤 :3.0部
(BASF社製「EFKA4300」)
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 :20.0部
溶剤 :65.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC)
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体P-R1を作製した。
赤色着色剤(PR-1) :12.0部
(アゾ顔料)
樹脂型分散剤 :3.0部
(BASF社製「EFKA4300」)
アルカリ可溶性官能基を含む化合物溶液D2 :20.0部
溶剤 :65.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC)
表11のように、着色剤を変更した以外は、赤色着色剤分散体P-R1と同様にして、赤色着色剤分散体P-R2~4、緑色着色剤分散体P-G1~4、青色着色剤分散体P-B1~3、黄色着色剤分散体P-Y1~5、紫色着色剤分散体P-V1、橙色着色剤分散体P-O1を作製した。
[実験例108~176]
表12~14に示した組成、および配合量で各材料を混合・攪拌し、1μmのフィルタで濾過して、各色の感光性着色組成物を得た。表12~14中、P-R1~4、P-G1~4、P-B1~3、P-Y1~5、P-V1~3、P-O1、A10、D3、E-1の配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
表12~14に示した組成、および配合量で各材料を混合・攪拌し、1μmのフィルタで濾過して、各色の感光性着色組成物を得た。表12~14中、P-R1~4、P-G1~4、P-B1~3、P-Y1~5、P-V1~3、P-O1、A10、D3、E-1の配合量は、有機溶剤を含む溶液としての値である。
表12~14中の略語について以下に示す。
M402:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物:アロニックス M-402(東亜合成社製)
M309:トリメチロールプロハントリアクリレート:アロニックス M-309(東亜合成社製)
OXE02: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-(0-アセチルオキシム):イルガキュアOXE02(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
M402:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物:アロニックス M-402(東亜合成社製)
M309:トリメチロールプロハントリアクリレート:アロニックス M-309(東亜合成社製)
OXE02: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-(0-アセチルオキシム):イルガキュアOXE02(BASF社製)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<有機EL表示装置のカラーフィルタ用感光性組成物の評価>
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表12~14に示す。
表12中、実験例108~127が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例128~130が比較実験例である。
表13中、実験例131~150が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例151~153が比較実験例である。
表14中、実験例154~173が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例174~176が比較実験例である。
得られた感光性組成物を用いて、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅を、下記の方法で評価した。結果を表12~14に示す。
表12中、実験例108~127が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例128~130が比較実験例である。
表13中、実験例131~150が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例151~153が比較実験例である。
表14中、実験例154~173が本発明の実施形態を示す実験例であり、実験例174~176が比較実験例である。
[外観の評価]
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布フィルムを100℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、ヘイズメーターNDH-2000(東京電色社製)測定装置を用いてヘイズ値を測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%未満
:非常に良好なレベル
○:異物や白濁がなく、ヘイズ値0.5%以上1.0%未満
:良好なレベル
△:異物や白濁がなく、ヘイズ値1.0%以上1.5%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:異物や白濁がある または ヘイズ値 1.5%以上
:実用には適さないレベル
[薬品耐性の評価]
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、色度を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および色度測定し、色差ΔEを計算した。なお、色度はC光源を用いた顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP100」)で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観に変化なく、ΔE≦1.0
:非常に良好なレベル
○:外観に変化なく、1.0<ΔE≦2.0
:良好なレベル
△:外観に変化なく、2.0<ΔE≦3.0
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観に変化あり、および/または、3.0<ΔE
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した塗布フィルムを100℃または150℃で20分加熱、放冷し、ガラス基板から剥がして、評価用のフィルムを得た。
得られたフィルムについて、色度を測定し、フィルム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に5分室温で浸漬した後、イオン交換水で洗浄、風乾した。その後、フィルムを目視観察および色度測定し、色差ΔEを計算した。なお、色度はC光源を用いた顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP100」)で測定した。評価のランクは次の通りである。
◎:外観に変化なく、ΔE≦1.0
:非常に良好なレベル
○:外観に変化なく、1.0<ΔE≦2.0
:良好なレベル
△:外観に変化なく、2.0<ΔE≦3.0
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:外観に変化あり、および/または、3.0<ΔE
:実用には適さないレベル
[脱ガスの評価]
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
外観の評価と同様の手順で作製した評価用のフィルムから、塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率1.0%未満
:良好なレベル
△:質量減少率1.0%以上2.0%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:質量減少率2%以上
:実用には適さないレベル
[現像速度の評価]
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いて時間を変えてスプレー現像し、フィルムのフチ部分を除いた塗膜がなくなる時間を目視で判断し、現像時間とした。評価のランクは次の通りである。
◎:10秒以上~20秒未満
○:20秒以上~30秒未満
○△:30秒以上~40秒未満
△:40秒以上~60秒未満
△×:60秒以上~80秒未満
×:80秒以上現像しても現像残りあり
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△と△×は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[現像線幅の評価]
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
実験例108~176の感光性組成物を、ガラス基板上に粘着剤で固定した100mm×100mm、250μm厚のポリエチレンナフタレートフィルムに、スピンコーターを用いて減圧乾燥後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布し、減圧乾燥した。このフィルムを室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、50μm幅(ピッチ100μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を照度20mW/cm2、露光量50mJ/cm2で照射した。その後、このフィルムを23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブンにて100℃で20分間加熱した。放冷した後、ガラス基板から剥がして評価用のフィルムを得た。なお、スプレー現像は、それぞれの感光性組成物を使用したフィルムについて、現像速度の評価で測定した現像時間に10秒加えた時間で行った。得られたパターンフィルムの光学顕微鏡観察を行い、50μmフォトマスク部分でのパターンの幅を測定した。フォトマスクのサイズに近いほど、高精細化が可能で良好な感光性組成物となる。評価のランクは次の通りである。
◎:50μm以上~53μm未満
○:53μm以上~56μm未満
○△:56μm以上~60μm未満
△:60μm以上~65μm未満
×:65μm以上
なお、◎と○が実用上好ましいレベル、○△と△は実用可能なレベル、×は実用には適さないレベルである。
[保存安定性の評価]
実験例108~176の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
実験例108~176の感光性組成物について、初期および室温1ヵ月後の粘度を測定し、初期粘度に対する粘度増加度合いを算出して評価を行った。評価のランクは次の通りである。
◎:粘度増加の割合が5%未満で良好
:非常に良好なレベル
○:粘度増加の割合が5%以上、7%未満
:良好なレベル
△:粘度増加の割合が7%以上、10%未満
:○と比較すると劣るが実用可能なレベル
×:粘度増加の割合が10%以上
:実用には適さないレベル
表12~14に示すように、各種着色剤のいずれの組み合わせにおいても、フリル基を含む化合物(A)を含有する実験例108~127、131~150、154~173の感光性組成物は、薬品耐性、脱ガス、外観、保存安定性、現像速度、現像線幅がいずれも良好であった。特に、実験例112、135、161においては光重合性官能基を含む化合物(B)に3官能のモノマー(M309)を用いることで耐薬品性がさらに向上した。また実験例113、136、162においては、シラン化合物(E-1)を用いることで内部架橋が進み、耐薬品性がさらに向上した。
それに対して、比較実験例である実験例128~130、151~153、174~176の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれないため上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
それに対して、比較実験例である実験例128~130、151~153、174~176の感光性組成物は、いずれもフリル基を含む化合物(A)が含まれないため上記の物性のいずれかが不良な結果となり、すべてが実用レベルを満たすものは得られなかった。
(実験例177~193)
表15に示す組成とした以外は表6と同様に感光性組成物を調製し評価を行った。結果を表15に示す。
表15に示す組成とした以外は表6と同様に感光性組成物を調製し評価を行った。結果を表15に示す。
本発明の感光性組成物の用途は、光と熱で硬化させる用途であれば用いることができ、上記で説明したカラーフィルタ、ブラックマトリックスのほかに、カラーフィルタ保護膜、フォトスペーサー、液晶配向用突起、タッチパネル層間絶縁膜、感光性ソルダーレジスト、マイクロレンズ、光学ハードコート、UVインキ、感光性平版印刷版、各種コーティング等などを製造するのに用いることができる。
また、フレキシブルプリント配線板に使用される、補強板用接着剤や層間接着剤、コーティング剤、電磁波シールド用接着剤、感光性光導波路、光熱デュアル硬化型ポッティング剤等にも用いることができる。
また、フレキシブルプリント配線板に使用される、補強板用接着剤や層間接着剤、コーティング剤、電磁波シールド用接着剤、感光性光導波路、光熱デュアル硬化型ポッティング剤等にも用いることができる。
Claims (22)
- フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、および着色剤を含有する、カラーフィルタ用感光性組成物。
- アルカリ可溶性である、請求項1記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- フリル基を含む化合物(A)がカルボキシル基を含む、請求項2記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボキシル基を含む単量体(a-2)と、を含む単量体(a)をラジカル重合してなる重合体(A-1)である、請求項1~3のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- フリル基を含む単量体(a-1)がフルフリルメタクリレートを含む、請求項4記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- 重合体(A-1)の重量平均分子量が2000~70000である、請求項4~7のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- 光重合性官能基が、(メタ)アクリロイル基および/またはマレイミド基を含む、請求項1~8のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- 光重合性官能基がアクリロイル基を含む、請求項9記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- 光重合性官能基を含む化合物(B)が、3官能以下のモノマーまたはオリゴマーを含む、請求項1~10のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- 着色剤の含有量が、カラーフィルタ用感光性組成物の全不揮発分の10質量%以上である、請求項1~11のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
- さらに、一般式(1)で表される化合物を含有する、請求項1~12のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
一般式(1):
[一般式(1)中、R1は、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、または炭素数7~30のアルカリール基を表し、
Xは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数1~20のアリーレン基、または炭素数1~20のアルコキシレン基を表し、
R2、R3およびR4は、互いに独立して、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~30のアルアルキル基、炭素数7~30のアルカリール基、置換基を有するシロキサン基、ハロゲン、ヒドロキシ基、または水素原子を表す。] - フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、および光重合開始剤(C)を含有し、
フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を含む単量体(a-1)と、カルボキシル基を含む単量体(a-2)と、を含む単量体(a)をラジカル重合してなる重合体(A-1)であり、
カルボキシル基を含む単量体(a―2)が下記一般式[6]で表される化合物を含む、感光性組成物。
一般式[6]
[式中R11は水素原子またはメチル基であり、R12およびR13は、炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基であり、R12とR13は同一であっても異なっていても良い。] - 光重合性官能基が、(メタ)アクリロイル基および/またはマレイミド基を含む、請求項14記載の感光性組成物。
- 光重合性官能基がアクリロイル基を含む、請求項15記載の感光性組成物。
- さらに、着色剤を含有する、請求項14~16のいずれか1項記載の感光性組成物。
- フリル基を含む化合物(A)、光重合性官能基を含む化合物(B)、光重合開始剤(C)、および着色剤を含有し、
光重合性官能基がアクリロイル基を含む、感光性組成物。 - 着色剤の含有量が、感光性組成物の全不揮発分の10質量%以上である、請求項18記載の感光性組成物。
- 透明基板上に、請求項1~13のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物または請求項17~19のいずれか1項記載の感光性組成物から形成されたフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備える、カラーフィルタ。
- フレキシブル透明基板上に、請求項1~13のいずれか1項記載のカラーフィルタ用感光性組成物または請求項17~19のいずれか1項記載の感光性組成物から形成されたフィルタセグメントまたはブラックマトリックスを備える、カラーフィルタ。
- 有機EL表示装置用である、請求項20または21記載のカラーフィルタ。
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