WO2019123761A1 - 重合体組成物、感光性樹脂組成物及びカラーフィルター - Google Patents

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司 原
恭章 川口
健宏 木下
正義 柳
拓樹 倉本
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昭和電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a polymer composition, a photosensitive resin composition containing the polymer composition, and a color filter produced using the photosensitive resin composition.
  • photosensitive resin compositions which can be cured by active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams are widely used in the fields of various coatings, printing, paints, adhesives and the like.
  • photosensitive resin compositions that can be cured by active energy rays are used as solder resists, color filters, black matrices, black column spacers, photo spacers, resists for protective films, etc. It is used.
  • the color filter generally includes a transparent substrate such as a glass substrate, red (R), green (G) and blue (B) pixels formed on the transparent substrate, and a black matrix formed at the boundary of the pixels. It comprises a pixel and a protective film formed on the black matrix.
  • a color filter of such a configuration is usually manufactured by sequentially forming a black matrix, pixels and a protective film on a transparent substrate.
  • Various methods have been disclosed as methods for forming the pixel and the black matrix (hereinafter, the pixel and the black matrix are referred to as "colored patterns").
  • a pigment / dye dispersion method including a photolithography method in which a photosensitive resin composition is used as a resist and application, exposure, development and baking of the photosensitive resin composition are repeated can be mentioned.
  • the pigment / dye dispersion method is widely used at present because it is excellent in durability such as light resistance and heat resistance and can form a colored pattern with few defects such as pinholes.
  • the photosensitive resin composition used in this method is that the pattern of each pixel of the black matrix, R, G and B is repeatedly formed at a high temperature. Products are required to have high heat yellowing resistance.
  • a liquid crystal display device is manufactured by sandwiching a liquid crystal between a color filter substrate manufactured individually and a TFT (Thin-Film-Transistor) substrate and bonding these members together.
  • an alignment film such as a polyimide film is provided on the color filter substrate in order to align the liquid crystal.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a photosensitive resin composition excellent in heat resistance yellowing, solvent resistance and alkali developability. Another object of the present invention is to provide a color filter excellent in heat-resistant yellowing and solvent resistance, which is formed from the photosensitive resin composition.
  • the present inventors specified two or more (meth) acrylic-acid-type polymers which have a specific structural unit and have a specific acid value (mgKOH / g), as a result of earnestly examining in order to solve the said subject.
  • the photosensitive resin composition containing the polymer composition which contains by mass ratio of this is found that the said subject is solvable, and came to complete this invention.
  • the present invention is represented by the following [1] to [7].
  • a polymer composition comprising two or more (meth) acrylic acid-based polymers having a constitutional unit represented by the following formula 1 or formula 2 and having different acid values (mg KOH / g), When the acid value of the (meth) acrylic acid polymer (a) having the maximum acid value among the two or more types of (meth) acrylic acid polymers is 0, the polymer composition is 0.
  • (Meth) acrylic acid polymer (b) having an acid value of 0.1 to 0.50 times and
  • the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid polymer (a) is 1,000 to 10,000, and the (meth) acrylic acid polymer relative to the (meth) acrylic acid polymer (b)
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 3 has 2 to 30 carbon atoms having an acid group and an ethylenically unsaturated group.
  • the (meth) acrylic acid polymer (a) and the (meth) acrylic acid polymer (b) contain at least one identical structural unit represented by the formula 1 or the formula 2 It has, The polymer composition as described in [1] characterized by having. [3] The polymer composition as described in [1] or [2], wherein the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid polymer (b) is 1,000 to 10,000. [4]
  • the acid value of the (meth) acrylic acid polymer (b) is 0.01 to 0.30 times the acid value of the (meth) acrylic acid polymer (a) The polymer composition according to any one of [1] to [3].
  • the photosensitive resin composition excellent in heat-resistant yellowing, solvent resistance, and alkali developability can be provided. Moreover, this invention can provide the color filter which has a coloring pattern excellent in heat-resistant yellowing and solvent resistance.
  • the polymer composition (A) of the present invention has two or more (meth) acrylic acids having a structural unit represented by the following formula 1 or 2 having an acid group and having different acid values (mg KOH / g) It contains a system polymer.
  • (meth) acrylic acid means at least one selected from methacrylic acid and acrylic acid.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 has 2 to 30 carbon atoms having an acid group and an ethylenically unsaturated group. Represents a group of
  • Examples of the acid group possessed by R 3 include polybasic acid groups such as dibasic acid groups (such as sulfonic acid groups) and tribasic acid groups (such as phosphoric acid groups) in addition to carboxy groups.
  • a carboxy group is preferred.
  • R 3 is preferably a group having 9 to 20 carbon atoms which has a carboxy group and an ethylenically unsaturated group.
  • Specific examples of the structure containing a carboxy group possessed by R 3 include structures represented by the following formulas 3 to 20, and the like. Among these, in particular, from the viewpoint of availability of raw materials and reactivity on synthesis, structures represented by the following formulas 4 and 11 are preferable.
  • the carboxy group of Formula 3 to Formula 20 may be substituted with the polybasic acid group.
  • Specific examples of the structure containing an ethylenically unsaturated group contained in R 3, include a structure shown by the following formulas 21 and 22.
  • the structures represented by the following formulas 3 to 20 and the structures represented by the following formulas 21 and 22 may be bonded alone, or two or more of them may be bonded if the carbon number of R 3 does not exceed 30. It may be
  • R 3 is the following structure.
  • R 4 is an alkyl group of 1 to 5 carbon atoms having the formula 4 or 11 and the formula 21 or 22 as a substituent.
  • an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms is preferable.
  • Formula 4 or Formula 11 and Formula 21 or 22 may be bonded to the same carbon of the alkyl group or may be bonded to different carbons.
  • the polymer composition (A) of the present invention is a (meth) acrylic acid having the largest acid value among two or more (meth) acrylic acid-based polymers contained in the polymer composition (A).
  • the acid value of the system polymer (a) is 1, it is characterized in that it includes a (meth) acrylic acid polymer (b) having an acid value of 0.01 times to 0.50 times.
  • the acid value in the present invention is the acid value of the (meth) acrylic acid-based polymer measured according to JIS K 6901 5.3, and is an acidic component contained in 1 g of the (meth) acrylic acid-based polymer Represents the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize.
  • the acid value of the (meth) acrylic acid polymer (a) having the maximum acid value is 50 mg KOH / g to It is preferably 1000 mg KOH / g, and more preferably 100 mg KOH / g to 600 mg KOH / g.
  • the compatibility with the (meth) acrylic acid polymer (b) is good, and a synthetic resin composition is prepared during synthesis or Can be mixed without separation.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the (meth) acrylic-acid type polymer (a) which has the largest acid value among 2 or more types of (meth) acrylic-acid type polymers contained in a polymer composition (A) Is 1,000 to 10,000, preferably 2,000 to 10,000.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the (meth) acrylic acid polymer (a) is in the above range, the compatibility with the (meth) acrylic acid polymer (b) is good, and the time of synthesis or photosensitive resin is It can be mixed without separation when preparing the composition.
  • the weight average molecular weight (Mw) in the present invention represents a standard polystyrene equivalent weight average molecular weight measured under the following conditions using gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • Developing solvent tetrahydrofuran
  • Detector Differential refractometer (Showex RI-71S) (manufactured by Showa Denko KK)
  • the (meth) acrylic acid polymer (b) has an acidity of 0.01 to 0.50 times. And preferably have an acid value of 0.01 times to 0.30 times. Excellent heat resistance yellowing resistance, solvent resistance and alkali development unless a (meth) acrylic acid polymer (b) having an acid value of 0.01 to 0.50 is added to the polymer composition (A) I can not achieve sex.
  • the (meth) acrylic acid polymer (b) is more preferably a mixture of two or more (meth) acrylic acid polymers exhibiting an acid value in the above range.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the (meth) acrylic acid polymer (b) can be adjusted appropriately, but from the viewpoint of compatibility with the (meth) acrylic acid polymer (a) And preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 10,000.
  • the (meth) acrylic acid polymer (a) and the (meth) acrylic acid polymer (b) each have at least one identical structural unit represented by the above formula 1 or formula 2 It is preferable to have.
  • the mass ratio of the (meth) acrylic acid polymer (a) to the (meth) acrylic acid polymer (b) [(a) / (b)] is 0.01 It is -0.50, preferably 0.01-0.30.
  • the mass ratio [(a) / (b)] is within the above range, excellent heat resistance yellowing, solvent resistance and alkali developability can be achieved.
  • the acid value of the (meth) acrylic acid-based polymer (a) and the (meth) acrylic acid-based polymer (b) can be changed by changing the amount and type of radically polymerizable monomers used for producing each polymer, It can be adjusted appropriately.
  • Examples of radically polymerizable monomers that can be used for producing the (meth) acrylic acid polymer (a) and the (meth) acrylic acid polymer (b) include dienes such as butadiene; methyl (meth) acrylate Ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) Acrylates, pentyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, lauryl (meth
  • the (meth) acrylic acid polymer (a) and the (meth) acrylic acid polymer (b) introduce the structural unit represented by the above formula 1 or formula 2 from the above-described radical polymerizable monomers It can obtain by performing a polymerization reaction using the radically polymerizable monomer which can be used. Specifically, the (meth) acrylic acid-based polymer having a structural unit represented by the above formula 1 is obtained by dissolving (meth) acrylic acid and, if necessary, other radically polymerizable monomers in a solvent, as the case requires. The solution can be obtained by adding a radical polymerization initiator to the solution and appropriately performing a polymerization reaction at 50 ° C. to 120 ° C. for 1 hour to 20 hours.
  • the (meth) acrylic acid-based polymer having a structural unit represented by the above formula 2 is a radically polymerizable monomer having a group that reacts with a carboxy group, such as an epoxy group and an oxetanyl group, and other radicals as needed.
  • a radical polymerization initiator is added to the solution, and after appropriately performing a polymerization reaction at 50 ° C. to 120 ° C. for 1 hour to 20 hours, one of the obtained polymers It can be obtained by adding a radically polymerizable monomer having a carboxy group to a part and adding a polybasic acid anhydride to a part of the hydroxyl group formed by ring opening.
  • the obtained (meth) acrylic acid-based polymer is purified if necessary, the polymer component is isolated, the acid value is measured, and two or more (meth) acrylic acid-based polymers having different acid values are measured. Are blended so as to have a predetermined acid value ratio and mass ratio to obtain a polymer composition (A).
  • the polymer composition (A) of this invention is a (meth) acrylic-acid-type polymer (For example, the acid of the (meth) acrylic-acid-type polymer (a) which has the largest acid value) except the range of the said acid value.
  • a radical polymerization initiator a thermal radical polymerization initiator which generates a thermal radical by heat is generally used, and any of an organic peroxide radical polymerization initiator and an azo radical polymerization initiator can be used.
  • the organic peroxide type radical polymerization initiator for example, ketone peroxide, peroxy ketal, hydroperoxide, dialkyl peroxide, diacyl peroxide, peroxy ester, peroxy carbonate, peroxy dicarbonate and the like are preferable, Among them, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides and peroxy esters (eg, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate) are particularly preferable.
  • azo radical polymerization initiator for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), dimethyl-2,2′-azobis (2-methyl) Propionate etc. are preferred. These radical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the 10-hour half-life temperature of the radical polymerization initiator used in the present invention is preferably 50 ° C to 120 ° C, and more preferably 50 ° C to 90 ° C.
  • a radical polymerization initiator having a half-life temperature of 50 ° C. to 120 ° C. for 10 hours the radical polymerization reaction proceeds sufficiently, the heat resistance yellowing of the (meth) acrylic acid polymer obtained is improved, and stable quality is obtained.
  • the use amount of the radical polymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 0.5 parts by mass to 100 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radical polymerizable monomer. By setting the amount used to 0.5 to 100 parts by mass, it is possible to suppress the deterioration of the (meth) acrylic acid-based polymer resulting from the decomposition of the radical polymerization initiator during storage.
  • addition reaction catalysts may be used if necessary.
  • addition reaction catalysts include triethylamine, tertiary amines such as benzyldimethylamine and triethylenediamine, quaternary ammonium salts such as triethylbenzylammonium chloride, triphenylphosphine, triparatolylphosphine, and tris (2,6 And phosphorus compounds such as -dimethoxyphenyl) phosphine, and chelate compounds of chromium.
  • addition reaction catalysts may be used alone or in combination of two or more.
  • the use amount of the addition reaction catalyst is not particularly limited, but is preferably 0.1 parts by mass to 1.0 parts by mass, and 0.2 parts by mass to 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radically polymerizable monomer. More preferably, it is part by mass. It is preferable that the amount is 0.1 parts by mass or more because a sufficient reaction rate can be obtained.
  • the influence of the coloring by a catalyst can be suppressed as it is 1.0 mass part or less, and it is preferable.
  • a polymerization inhibitor may be used to prevent gelation in the addition of the radically polymerizable monomer and the addition of the polybasic acid anhydride.
  • the polymerization inhibitor include hydroquinone, methoquinone, methylhydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, butylhydroxytoluene and the like. These polymerization inhibitors may be used alone or in combination of two or more.
  • the use amount of the polymerization inhibitor is not particularly limited, but is preferably 0.1 parts by mass to 1.0 parts by mass, and 0.2 parts by mass to 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radically polymerizable monomer. More preferably, it is part by mass.
  • Gelling can be suppressed as the usage-amount of a polymerization inhibitor is 0.1 mass part or more, and it is preferable. When it is used for the photosensitive resin composition as it is 1.0 mass part or less, it is preferable, without inhibiting hardening.
  • the glycol ether solvent is preferable from the soluble viewpoint of the (meth) acrylic-acid type polymer obtained.
  • the amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably 30 parts by mass to 1,000 parts by mass, more preferably 50 parts by mass to 800 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the radically polymerizable monomer.
  • the chain transfer action suppresses the decrease in the molecular weight of the (meth) acrylic acid polymer, and the viscosity of the (meth) acrylic acid polymer It can be controlled to an appropriate range.
  • the amount of the solvent is 30 parts by mass or more, an abnormal polymerization reaction can be prevented, the polymerization reaction can be stably performed, and coloring and gelation of the (meth) acrylic acid polymer can be performed. It can also be prevented.
  • the solvent is preferably 1 to 500 parts by mass, more preferably 10 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radically polymerizable monomer. Mix and add to the reaction vessel.
  • the solvent is preferably 100 parts by mass to 10000 parts by mass, more preferably 150 parts by mass to 5000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the radical polymerization initiator. Mix in portions and add to the reaction vessel.
  • the solvent is preferably 1 part by mass to 500 parts by mass, more preferably 10 parts by mass to 100 parts by mass of the mixture. Mix in 300 parts by weight and add to the reaction vessel.
  • the method of adding the radically polymerizable monomer and the radical polymerization initiator to the reaction vessel is not particularly limited. Since it is easy to control the addition amount, addition rate and addition time, etc., it is preferable to add these dropwise to the reaction vessel. In addition, these may be mixed and added as a mixture, or may be added separately.
  • the reaction vessel used in the present invention is not particularly limited as long as it is a reaction vessel used for industrially polymerizing a radically polymerizable monomer.
  • a reaction container having a mixing function and a temperature control function and having a supply port and a discharge port capable of supplying a raw material and taking out a reaction liquid can be mentioned.
  • the dropping time of the radically polymerizable monomer is not particularly limited, but preferably 30 minutes to 300 minutes, more preferably 60 minutes to 250 minutes.
  • the dropping time of the radical polymerization initiator is also not particularly limited, but preferably 30 minutes to 300 minutes, more preferably 60 minutes to 250 minutes.
  • the addition time is not particularly limited, but preferably 30 minutes to 300 minutes, more preferably 60 minutes to 250 minutes in the reaction vessel. Added.
  • the dropping speed is not particularly limited, but preferably 0.1 ml / min to 5 ml when the total amount of radically polymerizable monomer and solvent is 100 ml. / Minute, more preferably 0.2 ml / minute to 4 ml / minute.
  • the dropping rate is preferably 0.1 ml / min to 5 ml / l, when the total amount of radical polymerization initiator and solvent is 100 ml. Min, more preferably 0.2 ml / min to 4 ml / min.
  • the dropping rate is usually 100 ml of the radically polymerizable monomer, radical polymerization initiator and solvent. It is 0.1 ml / min to 5 ml / min, preferably 0.2 ml / min to 4 ml / min.
  • the photosensitive resin composition can be obtained by mixing the polymer composition (A), the solvent (B), the reactive diluent (C) and the photopolymerization initiator (D) described above.
  • the content of the polymer composition (A) in the photosensitive resin composition is preferably 5 parts by mass to 85 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total components excluding the solvent in the photosensitive resin composition.
  • the amount is more preferably 9 parts by mass to 74 parts by mass, still more preferably 14 parts by mass to 64 parts by mass.
  • the solvent (B) is not particularly limited as long as it is an inert solvent (B) which does not react with the (meth) acrylic acid-based polymer.
  • the solvent (B) the same solvent as used in the production of the (meth) acrylic acid-based polymer as described above can be used, and it is contained after the production of the (meth) acrylic acid-based polymer
  • the solvent can be used as it is or can be added further. Also, when other components are added, they may coexist.
  • solvent (B) propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isopropyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethylene glycol Monoethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate and the like can be mentioned.
  • solvents (B) may be used alone or in combination of two or more.
  • glycol ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate used in producing a (meth) acrylic acid polymer are preferable.
  • the content of the solvent (B) in the photosensitive resin composition is generally 30 parts by mass to 1,000 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total components excluding the solvent (B) in the photosensitive resin composition.
  • the amount is preferably 50 parts by mass to 800 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass to 700 parts by mass. If it is content of this range, it will become a photosensitive resin composition which has suitable viscosity.
  • the reactive diluent (C) is a compound having at least one polymerizable ethylenically unsaturated group as a polymerizable functional group in the molecule.
  • the reactive diluent (C) is not particularly restricted but includes, for example, aromatic vinyl monomers such as styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -chloromethylstyrene, vinyl toluene, divinylbenzene, diallyl phthalate and diallyl benzene phosphonate; Polycarboxylic acid monomers such as vinyl acetate and vinyl adipate; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, ⁇ -hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl ( Meta) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylol pro (Meth) such as di (meth) acryl
  • the content of the reactive diluent (C) in the photosensitive resin composition is preferably 10 parts by mass to 90 parts by mass, based on 100 parts by mass of components excluding the solvent (B) in the photosensitive resin composition.
  • the amount is preferably 20 parts by mass to 80 parts by mass, and more preferably 25 parts by mass to 70 parts by mass. If it is content of this range, it will become the photosensitive resin composition which has a suitable viscosity, and the photosensitive resin composition has suitable photocurability.
  • the photopolymerization initiator (D) is not particularly limited.
  • benzoin and its alkyl ethers such as benzoin, benzoin methyl ether and benzoin ethyl ether; acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1 Acetophenones such as 1-dichloroacetophenone and 4- (1-t-butyldioxy-1-methylethyl) acetophenone;
  • Anthraquinones such as 2-methyl anthraquinone, 2-amyl anthraquinone, 2-t-butyl anthraquinone and 1-chloroanthraquinone
  • Thioxanthones such as 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone; ketals such as acetophenone dimethyl ketal and benzyl dimethyl ketal;
  • the content of the photopolymerization initiator (D) in the photosensitive resin composition is preferably 0.1 mass, based on 100 parts by mass of the total components excluding the solvent (B) in the photosensitive resin composition.
  • the amount is preferably 30 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass to 20 parts by mass, and still more preferably 1 part by mass to 15 parts by mass.
  • a photosensitive resin composition for a color filter can be obtained by further incorporating a colorant (E) into the photosensitive resin composition of the present invention.
  • the colorant (E) is not particularly limited as long as it dissolves or disperses in a solvent, and examples thereof include dyes and pigments.
  • an acid dye having an acidic group such as a carboxylic acid or a nitrogen of an acid dye from the viewpoint of solubility in a solvent or an alkaline developer, interaction with other components in the photosensitive resin composition, heat resistance, etc. It is preferable to use a salt with a compound, a sulfonamide of an acid dye, or the like.
  • dyes examples include: acid alizarin violet N; acid black 1, 2, 24, 48; acid blue 1, 7, 9, 25, 29, 40, 45, 62, 70, 74, 80, 83, 90, 92, 112, 113, 120, 129, 147; solvent blue 38, 44; acid chrome violet K; acid green 1, 3, 5, 25, 27, 50; acid orange 6, 7, 8, 10, 12, 50 51, 52, 56, 63, 74, 95; acid red 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 69, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 10 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 198, 211, 215, 216, 217, 249, 252, 257, 260, 266, 274; violet 6B, 7, 9, 17, 19; acid yellow 1, 3, 9, 11, 17, 23, 25, 25, 29, 34, 36, 42,
  • an azo-based, xanthene-based, anthraquinone-based or phthalocyanine-based acid dye is preferable. These dyes may be used alone or in combination of two or more, depending on the color of the target pixel.
  • pigments examples include C.I. I. Pigment yellow 1, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 128, 137, 138, 139, Yellow pigments such as 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 194, 214; I. Orange pigments such as C.I. pigment oranges 31, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, 73; I.
  • the content of the colorant (E) in the photosensitive resin composition is preferably 5 parts by mass to 80 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total of the components excluding the solvent in the photosensitive resin composition.
  • the amount is preferably 5 parts by mass to 70 parts by mass, more preferably 10 parts by mass to 60 parts by mass.
  • a known dispersant may be added to the photosensitive resin composition from the viewpoint of improving the dispersibility of the pigment.
  • a dispersing agent it is preferable to use the polymeric dispersing agent which is excellent in the dispersion stability over time.
  • polymer dispersants include urethane dispersants, polyethyleneimine dispersants, polyoxyethylene alkyl ether dispersants, polyoxyethylene glycol diester dispersants, sorbitan aliphatic ester dispersants, aliphatic modified esters There may be mentioned dispersants and the like.
  • EFKA manufactured by F-KA Chemical's BV
  • Disperbyk manufactured by BIC-Chemie
  • Disparon manufactured by Kushimoto Chemical Co., Ltd.
  • SOLSPERSE manufactured by ZENECA
  • the content of the dispersant in the photosensitive resin composition may be appropriately set according to the type of the pigment and the like to be used.
  • known additives such as known coupling agents, leveling agents, and thermal polymerization inhibitors may be added to the photosensitive resin composition in order to impart predetermined properties.
  • the addition amount of these additives is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the photosensitive resin composition can be produced by mixing the above-mentioned components using a known mixing apparatus. Further, if desired, after preparing a composition containing the polymer composition (A) and the solvent (B) first, the reactive diluent (C), the photopolymerization initiator (D) and the colorant (E) It is also possible to mix and manufacture.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a color filter according to an embodiment of the present invention.
  • the color filter of the present invention comprises a substrate 1 and a black matrix 3 formed on the boundary between the pixel 2 of RGB and the pixel 2 formed on one surface of the substrate 1 and a pixel 2 And a protective film 4 formed on the black matrix 3.
  • the color filter of the present invention at least one colored pattern selected from R, G and B constituting the pixel 2 and the black matrix 3 (colored pattern) is formed using the above-described photosensitive resin composition
  • the other configurations can adopt known ones.
  • the color filter shown in FIG. 1 is an example, and the color filter of this invention is not limited only to this structure.
  • a colored pattern is formed on one side of the substrate 1.
  • the black matrix 3 and the pixels 2 are sequentially formed on one surface of the substrate 1.
  • the substrate 1 is not particularly limited, but a glass substrate, a silicon substrate, a polycarbonate substrate, a polyester substrate, a polyamide substrate, a polyamide imide substrate, a polyimide substrate, an aluminum substrate, a printed wiring board, an array substrate or the like can be used.
  • the colored pattern can be formed by photolithography. Specifically, the above-described photosensitive resin composition is applied to one surface of the substrate 1 to form a coating film, and then the coating film is exposed to light through a photomask of a predetermined pattern to light an exposed portion. Cure. Then, after developing the unexposed portion with an aqueous alkaline solution, baking can be performed to form a predetermined colored pattern.
  • the method for applying the photosensitive resin composition is not particularly limited, but screen printing, roll coating, curtain coating, spray coating, spin coating, or the like can be used.
  • a solvent (B) by heating using heating means, such as a circulation type oven, an infrared heater, a hot plate, as needed.
  • the heating conditions are not particularly limited, and may be appropriately set according to the type of photosensitive resin composition to be used. Generally, heating may be performed at a temperature of 50 ° C. to 120 ° C. for 30 seconds to 30 minutes.
  • the coating film which consists of a photosensitive resin composition Although it does not specifically limit as a light source used for exposure of the coating film which consists of a photosensitive resin composition, for example, a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp etc. can be used. Further, the exposure amount is also not particularly limited, and may be appropriately adjusted in accordance with the type of the photosensitive resin composition to be used.
  • the aqueous alkaline solution used for development is not particularly limited.
  • specific examples of the alkaline aqueous solution include, for example, aqueous solutions of sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like; aqueous solutions of amine compounds such as ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine and the like; 3-methyl-4 -Amino-N, N-diethylaniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N- ⁇ -hydroxyethylaniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N- ⁇ -methanesulfonamidoethyl An aqueous solution of aniline, 3-methyl-4-amino-N-ethyl-N- ⁇ -methoxyethylaniline and p-phenylenediamine compounds such as their sulfates, hydrochlorides or p-toluenesulfon
  • aqueous solution of a p-phenylenediamine compound it is preferable to use an aqueous solution of a p-phenylenediamine compound.
  • wash with water and to dry it is preferable to wash with water and to dry.
  • the conditions for baking are not particularly limited, and heat treatment may be performed depending on the type of photosensitive resin composition to be used. Generally, heating may be performed at a temperature of 130 ° C. to 250 ° C. for 10 minutes to 60 minutes.
  • the photosensitive resin composition By repeating application, exposure, development, and baking as described above using the photosensitive resin composition, sequentially using the photosensitive resin composition for the black matrix 3 and the photosensitive resin composition for the pixel 2
  • the desired color pattern can be formed.
  • the formation method of the coloring pattern by photocuring was demonstrated above, if it uses the photosensitive resin composition which mix
  • the protective film 4 is formed on the coloring pattern (the pixel 2 and the black matrix 3).
  • the protective film 4 is not particularly limited, and is formed using known materials and forming methods.
  • the color filter produced in this manner is produced using a photosensitive resin composition that is excellent in alkali developability, gives a colored pattern excellent in heat resistance yellowing and solvent resistance, It has a coloring pattern (pixel 2 and black matrix 3) excellent in solvent resistance. Therefore, the photosensitive resin composition of the present embodiment is suitable for use as a variety of resists, in particular, as resists used for producing color filters to be incorporated into organic EL displays, liquid crystal displays and solid-state imaging devices. .
  • GMA Glycidyl methacrylate (manufactured by NOF Corporation)
  • OXMA (3-ethyl oxetan-3-yl) methyl methacrylate (manufactured by Ube Industries, Ltd.)
  • MAA methacrylic acid (made by Kuraray)
  • AA acrylic acid (made by Toagosei Co., Ltd.)
  • DCPMA dicyclopentanyl methacrylate (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
  • SM Styrene (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.)
  • THPA Tetrahydrophthalic anhydride (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.)
  • V-601 Dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) (Wako, 10 hour half-life temperature:
  • the (meth) acrylic acid-based polymers having different acid values shown in the following Synthesis Examples 1 to 15 were synthesized.
  • the acid value and weight average molecular weight of the (meth) acrylic-acid type polymer were performed according to the measuring method mentioned above.
  • Synthesis Example 1 303.7 g of propylene glycol monomethyl ether was added to a flask equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer, and a gas inlet tube, and the mixture was stirred while being purged with nitrogen gas and heated to 88 ° C. Subsequently, 23.3 g of dimethyl-2,2'-azobis (2-methyl propionate) and 30.9 g of diethylene glycol methyl ethyl ether are mixed with a monomer liquid consisting of 116.7 g (1.0 mol) of methacrylic acid was dropped into the flask over 2 hours from a dropping funnel.
  • the temperature was raised to 120 ° C., and the polymerization reaction was carried out by stirring for 30 minutes to form a methacrylic acid polymer. This was taken as sample 1.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the obtained methacrylic acid polymer was 3,900, and the acid value was 543.6.
  • Synthesis Example 12 58.6 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was added to a flask equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer and a gas introduction pipe, and the mixture was stirred while being purged with nitrogen gas and heated to 118 ° C.
  • a monomer liquid consisting of 81.8 g (1.0 mol) of glycidyl methacrylate, 9.2 g of tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate (manufactured by NOF Corporation, Perbutyl O, 0.068 mol) and propylene
  • tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate manufactured by NOF Corporation, Perbutyl O, 0.068 mol
  • propylene A mixture of 25.4 g of glycol monomethyl ether acetate was dropped from the dropping funnel into the flask over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the temperature was raised to 120 ° C. and stirring was carried out for 30 minutes to carry out a polymerization reaction to form a polymer.
  • Synthesis Examples 13 to 15 The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 12 except that the raw materials listed in Table 3 were used, to obtain acrylic acid polymer samples 13 to 15. Dicyclopentanyl methacrylate and styrene were used as monomer mixtures in admixture with glycidyl methacrylate. The weight average molecular weight (Mw) and the acid value of the obtained acrylic acid polymer are shown in Table 3.
  • the compounding amount of the solvent (B) is the sum of propylene glycol monomethyl ether used in synthesizing the methacrylic acid polymer and diethylene glycol methyl ethyl ether.
  • the prepared photosensitive resin composition is spin coated on a 5 cm square glass substrate (alkali free glass substrate) to a thickness of 2.5 ⁇ m after exposure, and then 3 at 90 ° C.
  • the solvent was evaporated by heating for 1 minute to form a coating film on the glass substrate.
  • the obtained coated film was exposed to light with a wavelength of 365 nm to photocure the exposed portion, and then baked at 230 ° C. for 30 minutes to prepare a cured coating film.
  • the color change of the coating film before and after baking was measured with a spectrophotometer UV-1650PC (manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the thermal yellowing was evaluated by examining the change in transmittance ( ⁇ Eab) before and after the baking operation at 230 ° C. for 30 minutes.
  • the criteria for this evaluation are as follows. The results are shown in Tables 12 and 13. ⁇ : ⁇ Eab is 5 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 5 and 10 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 10 and 15 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 15
  • the prepared photosensitive resin composition is spin-coated on a 5 cm square glass substrate (alkali-free glass substrate) to a thickness of 2.5 ⁇ m after exposure, and then 3 at 90 ° C.
  • the solvent was evaporated by heating for 1 minute to form a coating film on the glass substrate.
  • the obtained coated film was exposed to light with a wavelength of 365 nm to photocure the exposed portion, and then baked at 230 ° C. for 30 minutes to prepare a cured coating film.
  • the cured coated glass substrate was immersed in n-methyl-2-pyrrolidone at 23 ° C. for 1 hour.
  • ⁇ Eab The change in transmittance ( ⁇ Eab) before and after immersion in n-methyl-2-pyrrolidone was measured with a spectrophotometer UV-1650PC (manufactured by Shimadzu Corporation), and the solvent resistance was evaluated based on the result.
  • the criteria for this evaluation are as follows. The results are shown in Tables 12 and 13. ⁇ : ⁇ Eab is 1 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 1 and 3 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 3 and 5 or less ⁇ : ⁇ Eab is more than 5
  • the prepared photosensitive resin composition is spin coated on a 5 cm square glass substrate (alkali free glass substrate) to a thickness of 2.5 ⁇ m after exposure, and then 3 at 90 ° C.
  • the solvent was evaporated by heating for 1 minute to form a coating film on the glass substrate.
  • a photomask of a predetermined pattern was disposed at a distance of 100 ⁇ m from the coating film, light having a wavelength of 365 nm was exposed through the photomask, and the exposed portion was photocured.
  • the unexposed area is dissolved and developed by spraying an aqueous solution containing 0.1 parts by mass of sodium carbonate at a temperature of 23 ° C.
  • a photosensitive resin composition containing only one kind of (meth) acrylic acid-based polymer as shown in Comparative Example 12 (meth) acrylic acid
  • the photosensitive resin composition in which the acid value of (b) exceeds 0.50 times the acid value of the (meth) acrylic acid polymer (a) is at least one of heat resistance yellowing, solvent resistance and alkali developability. It was inadequate.
  • the cured coating film using the photosensitive resin composition obtained from the present invention is excellent in heat resistance yellowing, solvent resistance and alkali developability, and its utility value in various resist fields is extremely high, and an organic EL display device
  • the present invention is suitable as a color filter incorporated in a liquid crystal display device or a solid-state imaging device.

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Abstract

特定の構成単位を有し且つ酸価(mgKOH/g)の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体と、溶剤と、反応性希釈剤と、光重合開始剤とを含む感光性樹脂組成物であって、前記感光性樹脂組成物は、前記2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍~0.50倍の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(b)を含み、前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量が1,000~10,000であり、且つ前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)に対する前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の質量比[(a)/(b)]が0.01~0.50である感光性樹脂組成物。

Description

重合体組成物、感光性樹脂組成物及びカラーフィルター
 本発明は、重合体組成物、この重合体組成物を含む感光性樹脂組成物及びこの感光性樹脂組成物を用いて製造されるカラーフィルターに関する。
 近年、省資源及び省エネルギーの観点から、各種コーティング、印刷、塗料、接着剤等の分野において、紫外線、電子線等の活性エネルギー線により硬化可能な感光性樹脂組成物が広く使用されている。また、プリント配線基板等の電子材料の分野においても、活性エネルギー線により硬化可能な感光性樹脂組成物が、ソルダーレジスト、カラーフィルター、ブラックマトリックス、ブラックカラムスペーサー、フォトスペーサー、保護膜用レジスト等に使用されている。
 カラーフィルターは、一般に、ガラス基板等の透明基板と、透明基板上に形成された赤(R)、緑(G)及び青(B)の画素と、画素の境界に形成されるブラックマトリックスと、画素及びブラックマトリックス上に形成された保護膜とから構成される。このような構成のカラーフィルターは、通常、透明基板上に、ブラックマトリックス、画素及び保護膜を順次形成することによって製造される。画素及びブラックマトリックス(以下、画素及びブラックマトリックスのことを「着色パターン」と言う。)の形成方法としては、種々の方法が開示されている。着色パターンの形成方法としては、例えば、感光性樹脂組成物をレジストとして用い、その感光性樹脂組成物の塗布、露光、現像及びベーキングを繰り返すフォトリソグラフィ工法を含む顔料/染料分散法が挙げられる。この顔料/染料分散法は、耐光性や耐熱性等の耐久性に優れ、ピンホール等の欠陥が少ない着色パターンを形成することができるため、現在、広く用いられている。
 しかし、顔料/染料分散法は、上記の利点を有している反面、ブラックマトリックス、R、G及びBの各画素のパターンを高温で繰り返し形成することから、この方法に用いられる感光性樹脂組成物には高い耐熱黄変性が要求される。
 また、一般的に液晶表示装置は、個別に作製したカラーフィルター基板と、TFT(Thin-Film-Transistor)基板との間に、液晶を挟み、これらの部材を貼り合わせることにより製造される。これらの部材を貼り合わせる際、カラーフィルター基板には、液晶を配向させるためにポリイミドフィルム等の配向膜が設けられる。この際、カラーフィルター層は、ポリイミド樹脂に含まれるN-メチルピロリドン(NMP)等の極性の高い溶剤に曝されるため、カラーフィルター層に用いられる感光性樹脂組成物には耐溶剤性が求められる。
 例えば、特許文献1及び2では、耐熱性、耐溶剤性等に優れるカラーフィルター用感光性樹脂組成物が種々提案されている。しかしながら、カラーフィルターの製造に用いられる感光性樹脂組成物には、耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性の更なる向上が求められている。
特開2016-029151号公報 特開2015-174930号公報
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性に優れた感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、上記感光性樹脂組成物から形成される耐熱黄変性及び耐溶剤性に優れたカラーフィルターを提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の構成単位を有し且つ特定の酸価(mgKOH/g)を有する2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を特定の質量比で含む重合体組成物を含む感光性樹脂組成物が、上記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。
 即ち、本発明は、以下の[1]~[7]で示される。
 [1]下記式1又は式2で表される構成単位を有し且つ酸価(mgKOH/g)の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を含む重合体組成物であって、
 前記重合体組成物は、前記2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍~0.50倍の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(b)を含み、
 前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量が1,000~10,000であり、且つ
 前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)に対する前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の質量比[(a)/(b)]が0.01~0.50であることを特徴とする重合体組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式1中、R1は水素原子又はメチル基を表す。式2中、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は酸基とエチレン性不飽和基とを有する炭素数2~30の基を表す。)
 [2]前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)と前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)とが、前記式1又は前記式2で表される同一の構成単位を少なくとも1つ有することを特徴とする[1]に記載の重合体組成物。
 [3]前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)の重量平均分子量が1,000~10,000であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の重合体組成物。
 [4]前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)の酸価が前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価の0.01倍~0.30倍であることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の重合体組成物。
 [5][1]~[4]のいずれかに記載の重合体組成物(A)、溶剤(B)、反応性希釈剤(C)及び光重合開始剤(D)を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
 [6]着色剤(E)をさらに含むことを特徴とする[5]に記載の感光性樹脂組成物。
 [7][6]に記載の感光性樹脂組成物から形成された着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルター。
 本発明によれば、耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性に優れた感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明は、耐熱黄変性及び耐溶剤性に優れた着色パターンを有するカラーフィルターを提供することができる。
本発明の一実施形態のカラーフィルターを示す概略断面図である。
 以下に本発明を詳細に説明する。
<重合体組成物(A)>
 本発明の重合体組成物(A)は、酸基を有する下記式1又は式2で表される構成単位を有し且つ酸価(mgKOH/g)の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を含むものである。なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」は、メタクリル酸及びアクリル酸から選択される少なくとも1種を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式1中、R1は水素原子又はメチル基を表す。式2中、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は酸基とエチレン性不飽和基とを有する炭素数2~30の基を表す。)
 R3が有する前記酸基の例としては、カルボキシ基のほか、二塩基酸基(スルホン酸基等)、三塩基酸基(リン酸基等)等の多塩基酸基が挙げられるが、なかでもカルボキシ基が好ましい。R3は好ましくはカルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する炭素数9~20の基である。R3が有するカルボキシ基を含む構造の具体例としては、下記式3~20で表される構造等を挙げることができる。これらの中でも、特に原料の入手のし易さ、合成上の反応性の観点から、下記式4、11で表される構造であることが好ましい。また、式3~式20のカルボキシ基が、前記多塩基酸基で置換されたものであってもよい。
 また、R3が有するエチレン性不飽和基を含む構造の具体例として、下記式21、22で表される構造等を挙げることができる。
 下記式3~20で表される構造及び下記式21、22で表される構造はそれぞれ単独で結合していてもよいし、R3の炭素数が30を超えなければ2種以上が結合していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 R3の好ましい具体例としては下記構造である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記構造中、R4は置換基として式4又は式11と式21又は22を有する炭素数1~5のアルキル基である。これらの中でも、特に原料の入手のし易さ、合成上の反応性の観点から、炭素数2~3のアルキル基であることが好ましい。式4又は式11と式21又は22とは、アルキル基の同一の炭素に結合していてもよいし、異なる炭素に結合していてもよい。
 また、本発明の重合体組成物(A)は、重合体組成物(A)に含まれる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、酸価が最大となる(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍~0.50倍の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(b)を含むことに特徴がある。
 ここで、本発明における酸価とは、JIS K6901 5.3に従って測定された(メタ)アクリル酸系重合体の酸価であって、(メタ)アクリル酸系重合体1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を表すものとする。
 重合体組成物(A)に含まれる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価は、50mgKOH/g~1000mgKOH/gであることが好ましく、100mgKOH/g~600mgKOH/gであることがより好ましい。(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価が上記範囲内であると、(メタ)アクリル酸系重合体(b)との相溶性が良く、合成時又は感光性樹脂組成物を調製する際に分離することなく混合することができる。
 また、重合体組成物(A)に含まれる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量(Mw)は1,000~10,000であり、2,000~10,000であることが好ましい。(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量(Mw)が上記範囲内であると、(メタ)アクリル酸系重合体(b)との相溶性が良く、合成時又は感光性樹脂組成物を調製する際に分離することなく混合することができる。
 ここで、本発明における重量平均分子量(Mw)とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記条件にて測定した標準ポリスチレン換算重量平均分子量を表すものとする。
 カラム:ショウデックス(登録商標) LF-804+LF-804(昭和電工株式会社製)
 カラム温度:40℃
 試料:(メタ)アクリル酸系重合体の0.2%テトラヒドロフラン溶液
 展開溶媒:テトラヒドロフラン
 検出器:示差屈折計(ショウデックス RI-71S)(昭和電工株式会社製)
 流速: 1mL/min
 (メタ)アクリル酸系重合体(b)は、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍~0.50倍の酸価を有し、好ましくは0.01倍~0.30倍の酸価を有する。0.01倍~0.50倍の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(b)を重合体組成物(A)に配合しないと、優れた耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性を達成することができない。アルカリ現像性の観点から、(メタ)アクリル酸系重合体(b)は、上記範囲の酸価を示す2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体の混合物であることがより好ましい。
 また、(メタ)アクリル酸系重合体(b)の重量平均分子量(Mw)は、適宜調整することが可能であるが、(メタ)アクリル酸系重合体(a)との相溶性の観点から、1,000~10,000であることが好ましく、2,000~10,000であることがより好ましい。
 現像性の観点から、(メタ)アクリル酸系重合体(a)と(メタ)アクリル酸系重合体(b)とは、上記式1又は式2で表される同一の構成単位を少なくとも1つ有することが好ましい。
 更に、重合体組成物(A)において、(メタ)アクリル酸系重合体(b)に対する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の質量比[(a)/(b)]は0.01~0.50であり、0.01~0.30であることが好ましい。質量比[(a)/(b)]が上記範囲内であると、優れた耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性を達成することができる。
 上記(メタ)アクリル酸系重合体(a)及び(メタ)アクリル酸系重合体(b)の酸価は、各重合体の製造に用いるラジカル重合性モノマーの量及び種類を変更することにより、適宜調整することができる。(メタ)アクリル酸系重合体(a)及び(メタ)アクリル酸系重合体(b)の製造に用いることができるラジカル重合性モノマーとしては、例えば、ブタジエン等のジエン類;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)アクリルレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリルレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、ロジン(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、5-メチルノルボルニル(メタ)アクリレート、5-エチルノルボルニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、1,1,1-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロ-n-プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロ-イソプロピル(メタ)アクリレート、トリフェニルメチル(メタ)アクリレート、クミル(メタ)アクリレート、3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリレート、グリセリロールモノ(メタ)アクリレート、ブタントリオールモノ(メタ)アクリレート、ペンタントリオールモノ(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、ジシクロペンタニル(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、ナフタレン(メタ)アクリレート、アントラセン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;ノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン)、5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、ジシクロペンタジエン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-8-エン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-3-エン、トリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ-3-エン、トリシクロ[6.2.1.01,8]ウンデカ-9-エン、トリシクロ[6.2.1.01,8]ウンデカ-4-エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、8-メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、8-エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,12]ドデカ-3-エン、8-エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカ-4-エン、ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]ペンタデカ-3-エン、5-ノルボルネン-2-カルボン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジエチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジプロピルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジ-イソプロピルアミド、(メタ)アクリル酸アントラセニルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルモルフォリン、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリル酸アミド、;(メタ)アクリル酸アニリド、(メタ)アクリロイルニトリル、アクロレイン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、酢酸ビニル、ビニルトルエン等のビニル化合物;スチレン、スチレンのα-、o-、m-、p-アルキル、ニトロ、シアノ、アミド誘導体;シトラコン酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等の不飽和ジカルボン酸ジエステル;N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-(4-ヒドロキシフェニル)マレイミド等のモノマレイミド類;無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等の不飽和多塩基酸無水物、脂環式エーテル基を有するグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート及びそのラクトン付加物[例えば、ダイセル化学工業(株)製サイクロマーA200、M100]、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレートのモノ(メタ)アクリル酸エステル、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートのエポキシ化物、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートのエポキシ化物、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル(メタ)アクリレート、4-[3-(3-エチルオキセタン-3-イルメトキシ)プロポキシ]スチレン、4-[6-(3-エチルオキセタン-3-イルメトキシ)ヘキシルオキシ]スチレン、4-[5-(3-エチルオキセタン-3-イルメトキシ)ペンチルオキシ]スチレン、2-ビニル-2-メチルオキセタン、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、ビニルスルホン酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2-アクリロイロキシエチルフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、その他にも2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル等を挙げることができる。
 (メタ)アクリル酸系重合体(a)及び(メタ)アクリル酸系重合体(b)は、上記したラジカル重合性モノマーの中から、上記式1又は式2で表される構成単位を導入することができるラジカル重合性モノマーを用いて重合反応を行うことにより得ることができる。具体的には、上記式1で表される構成単位を有する(メタ)アクリル酸系重合体は、(メタ)アクリル酸及び必要に応じて他のラジカル重合性モノマーを所望により溶剤に溶解した後、その溶液にラジカル重合開始剤を添加し、50℃~120℃で1時間~20時間にわたり適宜重合反応を行うことにより得ることができる。また、上記式2で表される構成単位を有する(メタ)アクリル酸系重合体は、エポキシ基、オキセタニル基等、カルボキシ基と反応する基を有するラジカル重合性モノマー及び必要に応じて他のラジカル重合性モノマーを所望により溶剤に溶解した後、その溶液にラジカル重合開始剤を添加し、50℃~120℃で1時間~20時間にわたり適宜重合反応を行ったのち、得られた重合体の一部にカルボキシ基を有するラジカル重合性モノマーを付加させ、開環して生じるヒドロキシル基の一部に多塩基酸無水物を付加させることにより得ることができる。得られた(メタ)アクリル酸系重合体は、必要に応じて精製し、重合体成分を単離して、酸価を測定し、酸価の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を所定の酸価の比及び質量比となるように配合して重合体組成物(A)とする。
 なお、本発明の重合体組成物(A)は、上記酸価の範囲以外の(メタ)アクリル酸系重合体(例えば、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍未満の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体又は0.50倍超~1倍未満の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体)又は(メタ)アクリル酸系重合体以外の重合体を、本発明による効果を損なわない程度に含んでもよい。また、重合体組成物(A)に含まれる重合体の平均酸価は、現像性の観点から、50mgKOH/g~150mgKOH/gの範囲であることが好ましく、80mgKOH/g~120mgKOH/gの範囲であることがより好ましい。なお、重合体組成物(A)に含まれる重合体の平均酸価は、以下の式に基づいて計算される計算値とする。
 平均酸価=(重合体1の酸価×重合体1の含有量+重合体2の酸価×重合体2の含有量+重合体3の酸価×重合体3の含有量+・・・)/重合体組成物(A)に含まれる重合体の合計質量
 ラジカル重合開始剤としては、通常、熱によって熱ラジカルを発生する熱ラジカル重合開始剤が用いられ、有機過酸化物系ラジカル重合開始剤、アゾ系ラジカル重合開始剤のいずれも使用できる。有機過酸化物系ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシカーボネート、パーオキシジカーボネート等が好ましく、その中でもハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル(例えば、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート)が特に好ましい。アゾ系ラジカル重合開始剤としては、例えば、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)、ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)等が好ましい。これらのラジカル重合開始剤は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。
 本発明に用いられるラジカル重合開始剤の10時間半減期温度は、50℃~120℃が好ましく、50℃~90℃がより好ましい。10時間半減期温度が50℃~120℃のラジカル重合開始剤を用いることにより、ラジカル重合反応が十分に進み、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の耐熱黄変性が向上し、安定した品質の(メタ)アクリル酸系重合体が得られる。
 ラジカル重合開始剤の使用量は特に制限されないが、ラジカル重合性モノマー100質量部に対して、0.5質量部~100質量部が好ましく、1質量部~50質量部がより好ましい。使用量を0.5質量部~100質量部とすることにより、保存時にラジカル重合開始剤の分解に起因する、(メタ)アクリル酸系重合体の劣化を抑制することができる。
 ラジカル重合性モノマーの付加及び多塩基酸無水物の付加では、付加反応触媒を必要に応じて用いてもよい。付加反応触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエチレンジアミンのような第3級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドのような第4級アンモニウム塩、トリフェニルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリス(2,6-ジメトキシフェニル)ホスフィンのようなリン化合物、クロムのキレート化合物等が挙げられる。これらの付加反応触媒は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。付加反応触媒の使用量は、特に制限されないが、ラジカル重合性モノマー100質量部に対して、0.1質量部~1.0質量部であることが好ましく、0.2質量部~0.6質量部であることがより好ましい。0.1質量部以上であると、十分な反応率が得られるため好ましい。1.0質量部以下であると、触媒による着色の影響を抑えることができ好ましい。
 ラジカル重合性モノマーの付加及び多塩基酸無水物の付加では、ゲル化防止のために重合禁止剤を用いてもよい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、メトキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ブチルヒドロキシトルエン等が挙げられる。これらの重合禁止剤は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。重合禁止剤の使用量は、特に制限されないが、ラジカル重合性モノマー100質量部に対して、0.1質量部~1.0質量部であることが好ましく、0.2質量部~0.6質量部であることがより好ましい。重合禁止剤の使用量が、0.1質量部以上であると、ゲル化を抑制することができ好ましい。1.0質量部以下であると、感光性樹脂組成物に用いた場合に硬化を阻害することもなく好ましい。
 重合に用いる溶剤としては、特に限定されないが、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の溶解性の観点から、グリコールエーテル溶剤が好ましい。具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリ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エチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジ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イソブチルエーテル、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2-エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル及びジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらの溶剤は単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。これらの中でも、入手容易性及び反応性の観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましい。
 溶剤の使用量は、特に限定されないが、ラジカル重合性モノマー100質量部に対し、好ましくは30質量部~1,000質量部、より好ましくは50質量部~800質量部である。特に、溶剤の使用量を1,000質量部以下とすることで、連鎖移動作用によって(メタ)アクリル酸系重合体の分子量の低下を抑制し、且つ(メタ)アクリル酸系重合体の粘度を適切な範囲に制御することができる。また、溶剤の使用量を30質量部以上とすることで、異常な重合反応を防止し、重合反応を安定して行うことができると共に、(メタ)アクリル酸系重合体の着色やゲル化を防止することもできる。
 ラジカル重合性モノマーをあらかじめ溶剤に溶解して添加する場合には、ラジカル重合性モノマー100質量部に対し、溶剤を好ましくは1質量部~500質量部、より好ましくは10質量部~300質量部で混合して、反応容器に添加する。また、ラジカル重合開始剤をあらかじめ溶剤に溶解して添加する場合には、ラジカル重合開始剤100質量部に対し、溶剤を好ましくは100質量部~10000質量部、より好ましくは150質量部~5000質量部で混合して、反応容器に添加する。さらに、ラジカル重合性モノマーとラジカル重合開始剤を混合して反応容器に添加する場合は、当該混合物100質量部に対し、溶剤を好ましくは1質量部~500質量部、より好ましくは10質量部~300質量部で混合して、反応容器に添加する。
 ラジカル重合性モノマー及びラジカル重合開始剤を反応容器に添加する方法は特に限定されない。添加量、添加速度や添加時間を制御することが容易であること等から、これらを滴下して反応容器に添加することが好ましい。また、これらを混合して混合物として添加してもよく、別々に添加してもよい。
 本発明で使用する反応容器は、工業的にラジカル重合性モノマーを重合させるために使用する反応容器であれば特に限定されない。例えば、混合機能、温度調節機能を備え、原料の供給と反応液の取り出しが行える供給口と取り出し口を有する反応容器が挙げられる。
 ラジカル重合性モノマーの滴下時間は特に制限されないが、好ましくは30分~300分、より好ましくは60分~250分かけて添加する。ラジカル重合開始剤の滴下時間も同様に特に制限されないが、好ましくは30分~300分、より好ましくは60分~250分かけて添加する。なお、作業効率の観点から、ラジカル重合性モノマーとラジカル重合開始剤の滴下時間が同じになるように調整するのが好ましい。
 さらに、ラジカル重合性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合物を反応容器に滴下する場合も添加時間は特に制限されないが、反応容器に好ましくは30分~300分、より好ましくは60分~250分かけて添加する。
 ラジカル重合性モノマーを溶剤に溶解して滴下により反応容器に添加する場合、滴下速度は特に制限されないが、ラジカル重合性モノマー及び溶剤の総量を100mlとした場合、好ましくは0.1ml/分~5ml/分、より好ましくは0.2ml/分~4ml/分である。また、ラジカル重合開始剤を溶剤に溶解して滴下により反応容器に添加する場合、その滴下速度は、ラジカル重合開始剤及び溶剤の総量を100mlとした場合、好ましくは0.1ml/分~5ml/分、より好ましくは0.2ml/分~4ml/分である。さらに、ラジカル重合性モノマー及びラジカル重合開始剤を混合物で溶剤に溶解して反応容器に添加するときの滴下速度は、ラジカル重合性モノマー、ラジカル重合開始剤及び溶剤の総量を100mlとした場合、通常、0.1ml/分~5ml/分、好ましくは0.2ml/分~4ml/分である。
<感光性樹脂組成物>
 本発明においては、上述した重合体組成物(A)、溶剤(B)、反応性希釈剤(C)及び光重合開始剤(D)を混合して感光性樹脂組成物とすることができる。
 感光性樹脂組成物における重合体組成物(A)の含有量は、当該感光性樹脂組成物中の溶剤を除く成分の総和を100質量部としたときに、好ましくは5質量部~85質量部、より好ましくは9質量部~74質量部、さらに好ましくは14質量部~64質量部である。
 溶剤(B)は、(メタ)アクリル酸系重合体と反応しない不活性な溶剤(B)であれば特に限定されない。
 溶剤(B)としては、上述したような(メタ)アクリル酸系重合体を製造する際に用いた溶剤と同じものを用いることができ、(メタ)アクリル酸系重合体の製造後に含まれている溶剤をそのまま用いることもでき、更に加えることもできる。また、その他の成分を加える際に、そこに共存しているものでもよい。具体的には、溶剤(B)の例として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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、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エチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらの溶剤(B)は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。また、これらの中でも、(メタ)アクリル酸系重合体を製造する際において使用されるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル溶剤が好ましい。
 感光性樹脂組成物における溶剤(B)の含有量は、当該感光性樹脂組成物中の溶剤(B)を除く成分の総和を100質量部とすると、一般に30質量部~1,000質量部、好ましくは50質量部~800質量部であり、より好ましくは100質量部~700質量部である。この範囲の含有量であれば、適切な粘度を有する感光性樹脂組成物となる。
 反応性希釈剤(C)は、分子内に重合性官能基として少なくとも一つの重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物である。このような反応性希釈剤(C)は、これを重合体組成物(A)と併用することにより、粘度を調整したり、硬化物の強度や基材に対する密着性を向上させることができる。
 反応性希釈剤(C)としては特に限定されないが、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルベンゼンホスホネート等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、アジピン酸ビニル等のポリカルボン酸モノマー類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、β-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、エチレングリコールジ(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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(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、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テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのトリ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル系モノマー;トリアリルシアヌレート等が挙げられる。これら反応性希釈剤(C)は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。
 感光性樹脂組成物における反応性希釈剤(C)の含有量は、当該感光性樹脂組成物中の溶剤(B)を除く成分の総和を100質量部とすると、好ましくは10質量部~90質量部、より好ましくは20質量部~80質量部であり、さらに好ましくは25質量部~70質量部である。この範囲の含有量であれば、適切な粘度を有する感光性樹脂組成物となり、感光性樹脂組成物は適切な光硬化性を有する。
 光重合開始剤(D)としては、特に限定されないが、例えば、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等のベンゾインとそのアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、4-(1-t-ブチルジオキシ-1-メチルエチル)アセトフェノン等のアセトフェノン類;2-メチルアントラキノン、2-アミルアントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン等のアントラキノン類;2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン等のチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン、4-(1-t-ブチルジオキシ-1-メチルエチル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラキス(t-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オン;2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン-1;アシルホスフィンオキサイド類;及びキサントン類等が挙げられる。これらの光重合開始剤(D)は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。
 感光性樹脂組成物における光重合開始剤(D)の含有量は、当該感光性樹脂組成物中の溶剤(B)を除く成分の総和を100質量部としたときに、好ましくは0.1質量部~30質量部、より好ましくは0.5質量部~20質量部、さらに好ましくは1質量部~15質量部である。光重合開始剤(D)の含有量が、上記範囲内であると、感光性樹脂組成物の光硬化性がより適切となる。
 本発明の感光性樹脂組成物に、着色剤(E)を更に配合することで、カラーフィルター用の感光性樹脂組成物とすることができる。着色剤(E)は、溶剤に溶解又は分散するものであれば特に限定されず、例えば、染料や顔料等が挙げられる。
 特に、従来の感光性樹脂組成物では、染料を用いると精度の高い着色パターンを得ることができたが、顔料を用いた場合に比べて着色パターンの耐熱黄変性が低くなるという問題があった。これに対して、本発明の感光性樹脂組成物では、染料を用いても耐熱黄変性に優れた着色パターンを得ることができる。
 染料としては、溶剤やアルカリ現像液に対する溶解性、感光性樹脂組成物中の他の成分との相互作用、耐熱性等の観点から、カルボン酸等の酸性基を有する酸性染料、酸性染料の窒素化合物との塩、酸性染料のスルホンアミド体等を用いることが好ましい。このような染料の例としては、acid alizarin violet N;acid black1、2、24、48;acid blue1、7、9、25、29、40、45、62、70、74、80、83、90、92、112、113、120、129、147;solvent blue38、44;acid chrome violet K;acid Fuchsin;acid green1、3、5、25、27、50;acid orange6、7、8、10、12、50、51、52、56、63、74、95;acid red1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、69、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、183、198、211、215、216、217、249、252、257、260、266、274;acid violet 6B、7、9、17、19;acid yellow1、3、9、11、17、23、25、29、34、36、42、54、72、73、76、79、98、99、111、112、114、116;food yellow3;solvent yellow82及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、アゾ系、キサンテン系、アンスラキノン系もしくはフタロシアニン系の酸性染料が好ましい。これらの染料は、目的とする画素の色に応じて、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。
 顔料の例としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等の黄色顔料;C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等の橙色顔料;C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265等の赤色顔料;C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60等の青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38等のバイオレット色顔料;C.I.ピグメントグリーン7、36、58等の緑色顔料;C.I.ピグメントブラウン23、25等の茶色顔料;C.I.ピグメントブラック1、7、カーボンブラック、チタンブラック、酸化鉄等の黒色顔料等が挙げられる。これらの顔料は、目的とする画素の色に応じて、単独で用いてもよいし、又は2種以上を用いてもよい。
 なお、目的とする画素の色に応じて、上記の染料及び顔料を組み合わせて用いることもできる。
 感光性樹脂組成物における着色剤(E)の含有量は、当該感光性樹脂組成物中の溶剤を除く成分の総和を100質量部としたときに、好ましくは5質量部~80質量部、より好ましくは5質量部~70質量部、さらに好ましくは10質量部~60質量部である。
 着色剤(E)として顔料を用いる場合、顔料の分散性を向上させる観点から、公知の分散剤を感光性樹脂組成物に配合してもよい。分散剤としては、経時の分散安定性に優れる高分子分散剤を用いることが好ましい。高分子分散剤の例としては、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性エステル系分散剤等が挙げられる。このような高分子分散剤として、EFKA(エフカーケミカルズビーブイ(EFKA)社製)、Disperbyk(ビックケミー社製)、ディスパロン(楠本化成株式会社製)、SOLSPERSE(ゼネカ社製)等の商品名で市販されているものを用いてもよい。感光性樹脂組成物における分散剤の含有量は、使用する顔料等の種類に応じて適宜設定すればよい。
 感光性樹脂組成物には、上記の成分に加えて、所定の特性を付与するために、公知のカップリング剤、レベリング剤、熱重合禁止剤等の公知の添加剤を添加してもよい。これらの添加剤の添加量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されない。
 感光性樹脂組成物は、公知の混合装置を用い、上記の成分を混合することによって製造することができる。また、所望により、先に重合体組成物(A)及び溶剤(B)を含む組成物を調製した後、反応性希釈剤(C)、光重合開始剤(D)及び着色剤(E)を混合して製造することも可能である。
 次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いて作製されたカラーフィルターについて説明する。
 本発明のカラーフィルターは、上記の感光性樹脂組成物から形成された着色パターンを有する。
 以下、本発明のカラーフィルターについて、図面を用いて説明する。
 図1は、本発明の一実施形態のカラーフィルターを示す概略断面図である。
 図1に示すように、本発明のカラーフィルターは、基板1と、基板1の一方の面上に形成される、RGBの画素2及び画素2の境界に形成されるブラックマトリックス3と、画素2及びブラックマトリックス3上に形成される保護膜4とを備える。
 本発明のカラーフィルターは、画素2を構成するR、G及びB、並びにブラックマトリックス3(着色パターン)から選択される1種以上の着色パターンが上記の感光性樹脂組成物を用いて形成されることを除けば、その他の構成は公知のものを採用することができる。
 なお、図1に示したカラーフィルターは一例であり、本発明のカラーフィルターは、この構成のみに限定されない。
 次に、本発明のカラーフィルターの製造方法について説明する。
 まず、基板1の一方の面に着色パターンを形成する。具体的には、基板1の一方の面に、ブラックマトリックス3及び画素2を順次形成する。
 基材1としては、特に限定されないが、ガラス基板、シリコン基板、ポリカーボネート基板、ポリエステル基板、ポリアミド基板、ポリアミドイミド基板、ポリイミド基板、アルミニウム基板、プリント配線基板、アレイ基板等を用いることができる。
 着色パターンは、フォトリソグラフィ法により形成することができる。具体的には、基板1の一方の面に、上述の感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成した後、所定のパターンのフォトマスクを介して塗布膜を露光して露光部分を光硬化させる。そして、未露光部分をアルカリ水溶液で現像した後、ベーキングすることにより、所定の着色パターンを形成することができる。
 感光性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷法、ロールコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、スピンコート法等を用いることができる。
 また、感光性樹脂組成物の塗布後、必要に応じて、循環式オーブン、赤外線ヒーター、ホットプレート等の加熱手段を用いて加熱することにより溶剤(B)を揮発させてもよい。加熱条件は、特に限定されず、使用する感光性樹脂組成物の種類に応じて適宜設定すればよい。一般には、50℃~120℃の温度で30秒~30分加熱すればよい。
 感光性樹脂組成物からなる塗布膜の露光に用いられる光源としては、特に限定されないが、例えば、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等を用いることができる。また、露光量も、特に限定されず、使用する感光性樹脂組成物の種類に応じて適宜調整すればよい。
 現像に用いられるアルカリ水溶液としては、特に限定されない。アルカリ水溶液の具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液;エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン系化合物の水溶液;3-メチル-4-アミノ-N,N-ジエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-ヒドロキシエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-メタンスルホンアミドエチルアニリン、3-メチル-4-アミノ-N-エチル-N-β-メトキシエチルアニリン及びこれらの硫酸塩、塩酸塩又はp-トルエンスルホン酸塩等のp-フェニレンジアミン系化合物の水溶液等を用いることができる。これらの中でも、p-フェニレンジアミン系化合物の水溶液を用いることが好ましい。なお、これらの水溶液には、必要に応じて消泡剤や界面活性剤を添加してもよい。また、上記のアルカリ水溶液による現像の後、水洗して乾燥させることが好ましい。
 ベーキングの条件は、特に限定されず、使用する感光性樹脂組成物の種類に応じて加熱処理を行えばよい。一般には、130℃~250℃の温度で10分~60分間加熱すればよい。
 感光性樹脂組成物を用いて、上述したような塗布、露光、現像及びベーキングを、ブラックマトリックス3用の感光性樹脂組成物、及び画素2用の感光性樹脂組成物を用いて順次繰り返すことにより、所望の着色パターンを形成することができる。
 なお、上記では、光硬化による着色パターンの形成方法を説明したが、光重合開始剤(E)の代わりに、硬化促進剤及び公知のエポキシ樹脂を配合した感光性樹脂組成物を用いれば、インクジェット法により塗布した後、加熱することにより、所望の着色パターンを形成することもできる。
 次に、着色パターン(画素2及びブラックマトリックス3)上に保護膜4を形成する。保護膜4としては、特に限定されず、公知の材料及び形成方法を用いて形成される。
 このようにして製造されるカラーフィルターは、アルカリ現像性に優れるとともに、耐熱黄変性及び耐溶剤性に優れた着色パターンを与える感光性樹脂組成物を用いて製造されているため、耐熱黄変性及び耐溶剤性に優れた着色パターン(画素2及びブラックマトリックス3)を有する。そのため、本実施の形態の感光性樹脂組成物は、各種レジスト、特に、有機ELディスプレイ、液晶表示装置、固体撮像素子に組み込まれるカラーフィルターを製造するために用いられるレジストとして用いるのに適している。
 以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例に用いた化合物は以下のとおりである。
 GMA:グリシジルメタクリレート(日油社製)
 OXMA:(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレート(宇部興産社製)
 MAA:メタクリル酸(クラレ社製)
 AA:アクリル酸(東亜合成社製)
 DCPMA:ジシクロペンタニルメタアクリレート(日立化成工業社製)
 SM:スチレン(出光興産社製)
 THPA:テトラヒドロフタル酸無水物(新日本理化社製)
 V-601:ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロピネート)(和光社製、10時間半減期温度:66℃)
 パーブチルO:tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日油社製、10時間半減期温度:72℃)
 プロピレングリコールモノメチルエーテル(クラレ社製)
 ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(クラレ社製)
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(クラレ社製)
 DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村工業社製)
 イルガキュア907:2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オン(BASFジャパン社製)
 VALIFAST BLUE 2620(solvent blue44):青色染料(オリエント化学工業社製)
 以下の合成例1~15に示す酸価の異なる(メタ)アクリル酸系重合体を合成した。なお、(メタ)アクリル酸系重合体の酸価及び重量平均分子量は、上述した測定方法に従って行った。
[合成例1]
 攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計及びガス導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル303.7gを加え、窒素ガス置換しながら攪拌し、88℃に昇温した。
 次いで、メタクリル酸116.7g(1.0モル)からなるモノマー液に、ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)23.3g及びジエチレングリコールメチルエチルエーテル30.9gを混合したものを滴下ロートから2時間にわたって前記フラスコ中に滴下した。120℃まで昇温し30分間攪拌して重合反応を行い、メタクリル酸系重合体を生成させた。これを試料1とした。得られたメタクリル酸系重合体の重量平均分子量(Mw)は3,900であり、酸価は543.6であった。
[合成例2~11]
 表1及び2に記載の原料を用いる以外は、実施例1と同様にして、重合反応を行いメタクリル酸系重合体試料2~11を得た。ただし表2に記載の原料を用いる場合、滴下後88℃で5時間撹拌して重合反応を行った。得られたメタクリル酸系重合体の重量平均分子量(Mw)及び酸価を表1及び2に示す。
[合成例12]
 攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計及びガス導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート58.6gを加え、窒素ガス置換しながら攪拌し、118℃に昇温した。
 次いで、グリシジルメタクリレート81.8g(1.0モル)からなるモノマー液に、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート9.2g(日油社製、パーブチルO、0.068モル)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート25.4gを混合したものを滴下ロートから2時間にわたって前記フラスコ中に滴下した。滴下終了後、120℃まで昇温し30分間攪拌して重合反応を行い、重合体を生成させた。その後、フラスコ内を空気に置換して、アクリル酸41.5g(1.0モル)、トリフェニルホスフィン0.4g(付加反応触媒)及びメチルハイドロキノン0.2g(重合禁止剤)を上記の重合体溶液中に投入し、110℃で10時間にわたり反応を続け、グリシジルメタクリレート由来のエポキシ基とアクリル酸との反応によりグリシジルメタクリレート由来のエポキシ基を開裂すると同時に重合体の側鎖にエチレン性不飽和結合を導入した。次いで、フラスコにテトラヒドロフタル酸無水物87.6g(1.0モル)を加えて110℃で3時間にわたり反応を続けて、グリシジルメタクリレート由来のエポキシ基の開裂により生じたヒドロキシル基とテトラヒドロフタル酸無水物の無水物基とを反応させて側鎖にカルボキシル基を導入し、アクリル酸系重合体を生成させた。次に、反応溶液に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート145.2gを加え、これを試料12とした。得られたアクリル酸系重合体の重量平均分子量(Mw)は9,600であり、酸価は146.9であった。
[合成例13~15]
 表3に記載の原料を用いる以外は、合成例12と同様にして、重合反応を行いアクリル酸系重合体試料13~15を得た。ジシクロペンタニルメタアクリレート及びスチレンは、グリシジルメタクリレートと混合してモノマー混合物として用いた。得られたアクリル酸系重合体の重量平均分子量(Mw)及び酸価を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[実施例1~21及び比較例1~18]
<感光性樹脂組成物の調製>
 合成例1~15で合成した(メタ)アクリル酸系重合体試料1~15を用い、表4に示す配合成分及び配合量に従って実施例1~21及び比較例1~18のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を調製した。また、実施例1~21及び比較例1~18のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を調製する際に用いた重合体組成物(A)の組成を、表5~11に示した。
 なお、表4における重合体組成物(A)の配合量には、(メタ)アクリル酸系重合体を合成する際に用いた溶剤は含まれない。すなわち、溶剤(B)の配合量は、合成例1~11では、メタクリル酸系重合体を合成する際に用いたプロピレングリコールモノメチルエーテルと、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルとの合算であり、合成例12~15では、アクリル酸系重合体を合成する際に用いたプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、追加で配合したプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの合算である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
<感光性樹脂組成物の評価>
(1)耐熱黄変性
 調製された感光性樹脂組成物を5cm角ガラス基板(無アルカリガラス基板)上に、露光後の厚さが2.5μmとなるようにスピンコートした後、90℃で3分間加熱して溶剤を揮発させ、ガラス基板上に塗布膜を形成した。
 次に、得られた塗布膜に波長365nmの光を露光し、露光部分を光硬化させた後、230℃で30分間ベーキングして、硬化塗膜を作製した。
 ベーキング前後の塗膜の色変化を分光光度計UV-1650PC(株式会社島津製作所製)にて測定した。前記230℃で30分間ベーキング操作前後の透過率の変化(ΔEab)を調べることによって耐熱黄変性の評価を行った。この評価の基準は以下の通りである。結果を表12及び13に示す。
  ◎:ΔEabが5以下である
  ○:ΔEabが5より大きく10以下である
  △:ΔEabが10より大きく15以下である
  ×:ΔEabが15より大きい
(2)耐溶剤性
 調製された感光性樹脂組成物を5cm角ガラス基板(無アルカリガラス基板)上に、露光後の厚さが2.5μmとなるようにスピンコートした後、90℃で3分間加熱して溶剤を揮発させ、ガラス基板上に塗布膜を形成した。
 次に、得られた塗布膜に波長365nmの光を露光し、露光部分を光硬化させた後、230℃で30分間ベーキングして、硬化塗膜を作製した。
 n-メチル-2-ピロリドンに上記の硬化塗膜付きガラス基板を23℃で1時間浸漬させた。n-メチル-2-ピロリドンへの浸漬前後の透過率の変化(ΔEab)を分光光度計UV-1650PC(株式会社島津製作所製)にて測定し、その結果に基づいて耐溶剤性の評価を行った。この評価の基準は以下の通りである。結果を表12及び13に示す。
  ◎:ΔEabが1以下である
  ○:ΔEabが1より大きく3以下である
  △:ΔEabが3より大きく5以下である
  ×:ΔEabが5より大きい
(3)アルカリ現像性
 調製された感光性樹脂組成物を5cm角ガラス基板(無アルカリガラス基板)上に、露光後の厚さが2.5μmとなるようにスピンコートした後、90℃で3分間加熱して溶剤を揮発させ、ガラス基板上に塗布膜を形成した。
 次に、塗布膜から100μmの距離に所定のパターンのフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介して波長365nmの光を露光し、露光部分を光硬化させた。
 次に、0.1質量部の炭酸ナトリウムを含む水溶液を23℃の温度及び0.3MPaの圧力で90秒間スプレーすることにより、未露光部分を溶解して現像した後、230℃で30分間ベーキングすることで所定のパターンを形成した。
 アルカリ現像後の残渣は、(株)日立ハイテクノロジーズ製電子顕微鏡S-3400を用いて、アルカリ現像後のパターンを観察することにより確認した。この評価の基準は以下の通りである。結果を表12及び13に示す。
 ◎:残渣なし
 ○:残渣ほぼなし
 △:残渣少しあり
 ×:残渣あり、パターン残らない
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表12及び13に示す結果から、実施例1~21の感光性樹脂組成物は、比較例1~18の感光性樹脂組成物と比較して、優れた耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性を有することが確認できた。特に、酸価の低い(メタ)アクリル酸系重合体(b)の種類が多い程、優れたアルカリ現像性を示すことが確認できた。実施例3、6、9、12、15、18及び21では、酸価の異なる4種の(メタ)アクリル酸系重合体を使用したが、酸価の異なる5種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を使用しても同様の結果が得られると考えられる。
 これに対して、比較例1~8、15~18に示すように1種の(メタ)アクリル酸系重合体のみを含む感光性樹脂組成物、比較例12に示すように(メタ)アクリル酸系重合体(b)に対する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の質量比が0.50を超える感光性樹脂組成物並びに比較例13及び14に示すように(メタ)アクリル酸系重合体(b)の酸価が(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価の0.50倍を超える感光性樹脂組成物は、耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性の少なくとも1つが不十分であった。また、比較例9~11に示すように、酸価の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を配合したとしても、(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量が大き過ぎる場合には、配合時に分離することが確認できた。
 本発明から得られる感光性樹脂組成物を用いた硬化塗膜は、耐熱黄変性、耐溶剤性及びアルカリ現像性に優れていることから各種レジスト分野での利用価値が極めて高く、有機EL表示装置、液晶表示装置、固体撮像素子に組み込まれるカラーフィルターとして好適である。
 1 基板、2 画素、3 ブラックマトリックス、4 保護膜。

Claims (7)

  1.  下記式1又は式2で表される構成単位を有し且つ酸価(mgKOH/g)の異なる2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体を含む重合体組成物であって、
     前記重合体組成物は、前記2種以上の(メタ)アクリル酸系重合体のうち、最大酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価を1とした場合に、0.01倍~0.50倍の酸価を有する(メタ)アクリル酸系重合体(b)を含み、
     前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の重量平均分子量が1,000~10,000であり、且つ
     前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)に対する前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の質量比[(a)/(b)]が0.01~0.50であることを特徴とする重合体組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式1中、R1は水素原子又はメチル基を表す。式2中、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は酸基とエチレン性不飽和基とを有する炭素数2~30の基を表す。)
  2.  前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)と前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)とが、前記式1又は前記式2で表される同一の構成単位を少なくとも1つ有することを特徴とする請求項1に記載の重合体組成物。
  3.  前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)の重量平均分子量が1,000~10,000であることを特徴とする請求項1又は2に記載の重合体組成物。
  4.  前記(メタ)アクリル酸系重合体(b)の酸価が前記(メタ)アクリル酸系重合体(a)の酸価の0.01倍~0.30倍であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の重合体組成物。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の重合体組成物(A)、溶剤(B)、反応性希釈剤(C)及び光重合開始剤(D)を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  6.  着色剤(E)をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の感光性樹脂組成物。
  7.  請求項6に記載の感光性樹脂組成物から形成された着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルター。
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