説明

ポリシロキサンを用いた感光性組成物、それからなる樹脂膜、及びその樹脂膜を有する表示素子

【課題】撥液性の高い透明膜を形成することができ、さらには優れた現像性又はパターン形成性を有する膜を形成することができる感光性組成物を提供する。
【解決手段】特定のフッ素系シロキサン化合物をモノマーとして重合してなる重合体(A)と重合性二重結合を有する化合物(B)と光重合開始剤(C)とを含有する感光性組成物を提供し、重合体(A)にアルカリ可溶性重合体を用いることによってさらに現像性に優れる感光性組成物を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液晶表示素子やEL表示素子等を製造するための感光性組成物、該組成物から製造した樹脂膜、及び該樹脂膜を含む表示素子に関する。
【背景技術】
【0002】
パターン化された透明膜は、スペーサー、絶縁膜、保護膜等液晶表示素子の多くの部分で使用されており、これまで様々な感光性組成物が、液晶表示素子やEL表示素子等に用いられてきた(例えば特許文献1参照)。パターン化された透明膜は、光硬化性重合体組成物を基板に塗布し、塗布膜にパターンに応じて光照射し、光照射されずに硬化していない膜を洗浄して除去することにより形成され得る。このように、パターン化された透明膜を形成するための、光硬化性重合体組成物も多く提案されている(例えば特許文献2参照)。
【0003】
一方、近年ではインクジェット方式による各種のパターニングが提案されている(例えば特許文献3参照)。インクジェットパターニングを行うために、画素間の仕切り(バンク材)を形成することがある。このバンク材は、光硬化性重合体組成物を用いて形成することができるが、そのようなバンク材にはインクジェットのヘッドノズルから噴出された液状物質が付着しない特性、すなわち撥インク性が求められている。このような撥インク性を有する感光性樹脂組成物として、例えば、(1)ヘキサフルオロプロピレン、不飽和カルボン酸及び/又は不飽和カルボン酸無水物及びこれらの成分と共重合可能な不飽和化合物との含フッ素共重合体、(2)放射線の照射を受けて酸を発生する酸発生化合物、(3)架橋性化合物、(4)(1)成分以外の含フッ素有機化合物、並びに(5)有機溶媒からなる、カラーフィルタ隔壁形成用感放射線性樹脂組成物が開示されており、含フッ素有機化合物としてパーフルオロアルキル基の含有が例示されている(例えば特許文献4参照)。
【0004】
しかし、上記樹脂組成物においては、撥インク性に寄与する含フッ素有機化合物(4)が添加成分となっており、樹脂成分である含フッ素共重合体(1)とは直接結合していない。このため、現像後に行われる洗浄工程等によって、撥インク性能が低下してしまい、撥インク性の持続性が不充分であるという問題があった。また、ジメチルシロキサン基を有する単量体とカルボキシル基を有する単量体、必要に応じてエチレン性不飽和二重結合とを反応させてなる、ネガ型感光性樹脂組成物が開示されている(例えば特許文献5参照)。しかし、微細なパターン形成においては、やや劣っており、バンク材としての適用は困難であった。
【特許文献1】特開2004−287232号公報
【特許文献2】特開2001−261761号公報
【特許文献3】特開平10−12377号公報
【特許文献4】特開平11−281815号公報
【特許文献5】特開2004−149699号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の課題は、少なくとも優れた撥液性(撥水性及び撥油性)を有する樹脂膜を形成することができる感光性組成物、例えば撥液性の高い透明膜を形成することができる感光性組成物、好ましくはインクジェットパターニングにおいて、付着した液状物質が容易に除去されるバンク材を形成することができる感光性組成物、を提供することである。
【0006】
本発明のさらなる課題は、さらには優れた光感度を有し、又は塗布均一性を有し、耐熱性又は耐薬品性に優れた膜を形成することができる感光性組成物を提供することである。
【0007】
また本発明のさらなる課題としては、現像性又はパターン形成性等の特性を満足する樹脂膜を形成することができる、レジスト材料としての感光性組成物を提供することである。
【0008】
また本発明のさらなる課題は、該組成物を用いて透明膜、絶縁膜及び保護膜を提供すること、及びそれらの膜からなる表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、シロキサン結合を含有したモノマーを共重合したアルカリ可溶性重合体を感光性組成物に用いることにより、前述の特性、特に現像性やパターン形成性、またその塗布膜表面が撥液性に優れていることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
[1] 一般式(I)で表されるシロキサン化合物を重合してなる重合体(A)、重合性二重結合を有する化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する感光性組成物。
【0011】
【化1】

【0012】
一般式(I)において、Rfは、任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;又はアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルを表し、nは0〜1,000の整数を表し、R1、R2、R3、R4、R5、R6はそれぞれ、水素;炭素数が1〜30であり、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、そして任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキル;置換もしくは非置換のアリール;及び置換もしくは非置換のアリールと、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキレンとで構成されるアリールアルキル;から独立して選択される基を表し、A1はラジカル重合性官能基を表す。
【0013】
[2] 前記Rfが、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、又はα,α,α−トリフルオロメチルフェニルを表し、R3及びR4は、それぞれ独立してメチル、フェニル又は3,3,3−トリフルオロプロピルであり、R1、R2、R5、R6は、それぞれメチル又はフェニルであることを特徴とする[1]記載の感光性組成物。
【0014】
[3] 前記A1が(メタ)アクリル又はスチリルを含むことを特徴とする、[1]又は[2]に記載の感光性組成物。
【0015】
[4] 前記A1が、下記一般式(II)、(III)又は(IV)で表されることを特徴とする[3]に記載の感光性組成物。
【0016】
【化2】

【0017】
一般式(II)において、Y1は炭素数2〜10のアルキレンを表し、R7は水素、又は炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表し、一般式(III)において、R8は水素、又は炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表し、X1は炭素数が2〜20のアルキレンを表し、Yは−OCH2CH2−、−OCH(CH3)CH2−,又は−OCH2CH(CH3)−を表し、pは0〜3の整数を表し、一般式(IV)において、Y2は単結合又はメチレン又は炭素数2〜10のアルキレンを表す。
【0018】
[5] 前記一般式(II)において、Y1が炭素数2〜6のアルキレンであり、R7が水素又は炭素数1〜3のアルキルであり、前記一般式(III)において、X1は−CH2CH2CH2−であり、Yは−OCH2CH2−であり、pは0又は1であり、R8が水素又は炭素数1〜3のアルキルであり、前記一般式(IV)において、Y2が単結合又はメチレン又はエチレンであることを特徴とする[4]記載の感光性組成物。
【0019】
[6] 前記シロキサン化合物が、下記一般式(I−1)で表されることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0020】
【化3】

【0021】
一般式(I−1)において、nは0〜1,000の整数を表し、R9は水素又はメチルを表す。
【0022】
[7] 前記重合体(A)はアルカリ可溶性重合体であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0023】
[8] 前記アルカリ可溶性重合体が、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマ
レイミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、スチレン、グリシジル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる一又は二以上を含むモノマーと、前記シロキサン化合物とを重合させてなることを特徴とする[7]に記載の感光性組成物。
【0024】
【化4】

【0025】
一般式(2)において、R10は水素又はメチルを表し、R11は水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、mは1〜5の整数を表す。
【0026】
[9] 前記化合物(B)が、(メタ)アクリロイル基を有することを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0027】
[10] 前記化合物(B)が、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールテトラアクリレートの一方又は両方を含むことを特徴とする[9]に記載の感光性組成物。
【0028】
[11] 前記光重合開始剤(C)が、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンから選ばれる一又は二以上を含むことを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0029】
[12] 熱架橋性官能基を有する化合物を重合してなる重合体(D)をさらに含有することを特徴とする[1]〜[11]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0030】
[13] 前記重合体(D)が、グリシジル(メタ)アクリレート、オキセタニル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、及びジオキソラン(メタ)アクリレート、からなる群から選ばれる一又は二以上モノマーとして重合させてなることを特徴とする[12]に記載の感光性組成物。
【0031】
[14] 前記重合体(D)が、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンとグリシジルメタクリレートとを含むモノマーを重合させてなる共重合体を含むことを特徴とする[13]に記載の感光性組成物。
【0032】
[15] 前記重合体(D)は、前記一般式(I)で表されるシロキサン化合物をさらに含むモノマーを重合させてなる共重合体を含むことを特徴とする[12]〜[14]のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【0033】
[16] アルカリ可溶性を有する重合体(A)、重合性二重結合を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)及び熱架橋性官能基を含有する重合体(D)を含有する感光性組成物において、
前記重合体(A)が、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、(メ
タ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選択される一又は二以上と、下記一般式(I−1)で表されるシロキサン化合物とを含むモノマーを重合させてなる共重合体であり、
前記化合物(B)が、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの一方又は両方を含み、
前記光重合開始剤(C)が、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンを含み、
前記重合体(D)が、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン、グリシジルメタクリレート、メチルメタクリレート、及び前記一般式(I−1)で表される化合物から選ばれる二以上を含むモノマーを重合させてなる共重合体であることを特徴とする感光性組成物。
【0034】
【化5】

【0035】
一般式(2)において、R10は水素又はメチルを表し、R11は水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、mは1〜5の整数を表す。
【0036】
【化6】

【0037】
一般式(I−1)において、R9は水素又はメチルを表し、nは0〜1,000の整数を表す。
【0038】
[17] 前記重合体(A)100重量部に対し、前記化合物(B)を20〜300重量部、前記光重合開始剤(C)を0.5〜50重量部、及び前記重合体(D)を5〜200重量部含有することを特徴とする[16]に記載の感光性組成物。
【0039】
[18] [1]〜[17]のいずれか一項に記載の感光性組成物の膜に放射線を照射してなる樹脂膜。
【0040】
[19] 所定のパターンに対応する開口部を有するマスクを介して放射線が照射された、[7]〜[17]のいずれか一項に記載の感光性組成物の膜をアルカリで現像してなる樹脂膜。
【0041】
[20] 放射線照射後又はアルカリ現像後にさらに焼成されてなる[18]又は[19]に記載の樹脂膜。
【0042】
[21] 基板と、前記基板上に形成される樹脂膜、電極層、及び電極層からの電圧の印加によって表示に供される表示層と、を有する表示素子において、前記樹脂膜は[18]〜[20]のいずれか一項に記載の樹脂膜であることを特徴とする表示素子。
【発明の効果】
【0043】
本発明の感光性組成物により、優れた撥液性を有し、現像性又はパターン形成性に優れる樹脂膜を形成することができる。また、当該膜は透明膜、絶縁膜又は保護膜として用いられ得るので、表示素子に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0044】
1.本発明の感光性組成物
本発明の感光性組成物は、特定のシロキサン化合物をモノマーとして重合してなる重合体(A)(以下、単に「重合体(A)」とも言う)と、重合性二重結合を有する化合物(B)(以下、単に「化合物(B)」とも言う)と、光重合開始剤(C)とを含有する。
【0045】
1.1 フッ素系シロキサン化合物をモノマーに含む重合体(A)
前記重合体(A)は、下記一般式(I)で表されるシロキサン化合物をモノマーに含む。重合体(A)は、前記シロキサン化合物に由来するフッ素系シロキサン構造を側鎖に有する重合体が好ましく、ラジカル重合体であることが好ましい。前記重合体(A)は、前記シロキサン化合物の単独重合体であってもよいし、他の化合物をモノマーに含む共重合体であってもよい。
【0046】
【化7】

【0047】
前記一般式(I)において、Rfはフッ素を含有する炭化水素基を表す。より具体的にはRfは、任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;又はアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルを表す。Rfは、結合するケイ素原子側を基端としたときに、先端及びその近傍の水素がフッ素に置換した直鎖のフッ化炭化水素基であることが、撥液性の観点から好ましい。
【0048】
前記Rfには、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、ノナフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロヘキシル、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、及びα,α,α−トリフルオロメチルフェニルが挙げられ、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、
3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、及びα,α,α−トリフルオロメチルフェニルが好ましい。
【0049】
一般式(I)におけるR1〜R6はそれぞれ、水素;炭素数が1〜30であり、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、そして任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキル;置換もしくは非置換のアリール;及び置換もしくは非置換のアリールと、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキレンとで構成されるアリールアルキル;から独立して選択される基を表す。R1〜R6におけるアルキルの例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル等が挙げられる。
【0050】
前記R3及びR4は、それぞれ独立してメチル、フェニル又は3,3,3−トリフルオロプロピルであることが好ましく、前記R1、R2、R5、R6は、それぞれメチル又はフェニルであることが好ましい。さらにはR1〜R6が全てメチルであることが、アルカリ可溶性を向上させる観点から好ましい。
【0051】
一般式(I)において、nは0〜1,000の整数を表す。nは、0〜500であることが好ましく、0〜200であることがより好ましい。
【0052】
一般式(I)において、A1はラジカル重合性官能基を表す。A1は(メタ)アクリル又はスチリルを含むことが好ましく、下記一般式(II)、(III)又は(IV)で表されることがより好ましい。
【0053】
【化8】

【0054】
前記一般式(II)において、Y1は炭素数2〜10のアルキレンを表し、R7は水素、又は炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表す。Y1は炭素数2〜6のアルキレンであることが好ましく、R7は水素又は炭素数1〜3のアルキルであることが好ましい。
【0055】
前記一般式(III)において、R8は水素、又は炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表し、X1は炭素数が2〜20のアルキレンを表し、Yは−OCH2CH2−、−OCH(CH3)CH2−、又は−OCH2CH(CH3)−を表し、pは0〜3の整数を表す。X1は−CH2CH2CH2−であることが好ましく、Yは−OCH2CH2−であることが好ましく、pは0又は1であることが好ましく
、R8は水素又は炭素数1〜3のアルキルであることが好ましい。
【0056】
前記一般式(IV)において、Y2は単結合又はメチレン又は炭素数2〜10のアルキレンを表す。Y2は単結合又はメチレン又はエチレンであることが好ましい。
【0057】
前記A1には、好ましくはメタクリロキシプロピルが挙げられる。
【0058】
前記シロキサン化合物には、より具体的には下記一般式(I−1)で表される化合物であることが好ましい。なお下記一般式(I−1)において、nは0〜1,000の整数を表し、R9は水素又はメチルを表す。nは、0〜500であることが好ましく、0〜200であることがより好ましい。前記シロキサン化合物は、例えば特許第2655683号公報に開示されているように、含フッ素炭化水素基を有するシラノールとヘキサメチルシクロトリシロキサンとを重合させ、ラジカル重合性官能基を有するクロロシランをさらに反応させて重合を停止することによって得ることができる。
【0059】
【化9】

【0060】
前記重合体(A)は、アルカリ可溶性重合体であることが好ましい。アルカリ可溶性重合体は、そのモノマーにはシロキサン結合を含まないラジカル重合性モノマーも含有し得る。より具体的には、アルカリ可溶性重合体としての重合体(A)は、例えば(メタ)アクリル酸及びその無水物、ラジカル重合性官能基を有するフェノール誘導体のように、ラジカル重合性官能基を有するアルカリ可溶の化合物を前記シロキサン化合物に加えて重合体(A)のモノマーに含め、これらをラジカル共重合させることによって得ることができる。なおアルカリ可溶性重合体とは、溶液のスピンコート及び120℃30分間の加熱で形成される厚さ0.01〜100μmの膜を、例えば25℃程度の2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で5分間浸した後に純水ですすいだときに、前記膜が残らない程度のアルカリへの可溶性を有する重合体である。
【0061】
前記重合体(A)は、前記シロキサン化合物や前記酸以外の他のラジカル重合性の化合物をさらに含むモノマーのラジカル共重合体であってもよい。このような他のモノマーは、重合体(A)に求められる機械的、光学的、化学的等の諸特性に応じて用いられる。前記他のモノマーは、ラジカル重合性官能基を含む前記シロキサン化合物以外の化合物であれば特に限定されず、シロキサン等のケイ素を含まない化合物であることが好ましい。前記他のモノマーには、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、スチレン、グリシジル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及び下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。前記他のモノマーは、ベンジルメタクリレート、下記一般式(2)で示される化合物、N−フェニルマレイミド、及びメタクリル酸−2−ヒドロキシエチルであることが好ましい。
【0062】
【化10】

【0063】
なお前記一般式(2)において、R10は水素又はメチルを表し、R11は水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、mは1〜5の整数を表す。
【0064】
前記重合体(A)は、ブロック共重合体であっても、グラフト共重合体であっても、ランダム共重合体であってもよいが、好ましくはランダム共重合体である。
【0065】
また前記重合体(A)は、共重合体である場合には、前記シロキサン化合物由来の構成単位と他の構成単位とは、重量比率であれば0.01〜50%が好ましく、さらには0.1〜30%がより好ましい。
【0066】
また前記重合体(A)の重量平均分子量及び分子量分布は特に限定されないが、目安として、重量平均分子量は約1,000〜100万であり、分子量分布(Mw/Mn)は、目安として約1.01〜2.5程度である。重合体(A)の重量平均分子量及び分子量分布は、GPC測定(ポリエチレンオキシド標準)によって求めることができる。
【0067】
前記重合体(A)は、通常の付加重合体の製造方法と同様に製造することができ、例えば、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、塊状−懸濁重合法、超臨界CO2を用いた重合法を用いることができる。溶液重合法による場合は、適切な溶媒中にモノマー、重合開始剤、及び連鎖移動剤を溶解して、加熱又は光を照射して付加重合反応させる方法が挙げられる。
【0068】
重合反応に用いられる溶媒の例には、炭化水素系溶媒(ベンゼン、トルエン等)、エーテル系溶媒(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン等)、ハロゲン化炭化水素系溶媒(塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼン等)、ケトン系溶媒(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等)、ニトリル系溶媒(アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等)、エステル系溶媒(酢酸エチル、酢酸ブチル等)、カーボネート系溶媒(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、アミド系溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド)、ハイドロクロロフルオロカーボン系溶媒(HCFC−141b、HCFC−225)、ハイドロフルオロカーボン(HFCs)系溶媒(炭素数2〜4、5及び6以上のHFCs)、パーフルオロカーボン系溶媒(パーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン)、脂環式ハイドロフルオロカーボン系溶媒(フルオロシクロペンタン、フルオロシクロブタン)、酸素含有フッ素系溶媒(フルオロエーテル、フルオロポリエーテル、フルオロケトン、フルオロアルコール)、芳香族系フッ素溶媒(α,α,α−トリフルオロトルエン、ヘキサフルオロベンゼン)、水が含まれる。これらを単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
【0069】
前記重合体(A)の製造に用いられる溶媒の量は、単量体濃度を10〜50重量%とする量が好ましい。反応温度は特に制限されず、目安として0〜200℃であればよく、室温〜150℃が好ましい。重合反応は、単量体の種類や、溶媒の種類に応じて、減圧、常圧又は加圧下で行うことができる。
【0070】
前記重合反応は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。発生したラジカルが酸素と接触して失活し、重合速度が低下するのを抑制し、分子量が適切に制御された重合体を得るためである。さらに重合反応は、減圧下で溶存酸素を除去された重合系内で行われることが好ましい(減圧下で溶存酸素を除去した後、そのまま減圧下において重合反応を行ってもよい)。溶液中に得られた重合体は、常法により精製又は単離されてもよい。
【0071】
1.2 重合性二重結合を有する化合物(B)
重合性二重結合を有する化合物(B)は、前記シロキサン化合物を除く、重合性二重結合を1以上有する化合物であれば特に限定されない。前記化合物(B)は、(メタ)アクリロイル基を1以上有していることが好ましい。
【0072】
前記化合物(B)としては、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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性ポリ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、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールアクリレートメタクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性グリセロールトリ(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、エピクロルヒドリン変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジ(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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(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、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジ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ヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、ビス[(メタ)アクリロキシネオペンチルグリコール]アジペート、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシ)フェニル]プロパン、(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル]メタン、
2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル]スルホン、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコール(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸トリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン、エチレンオキシド変性リン酸トリ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、テトラブロモビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、(メタ)アクリル化イソシアヌレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0073】
前記化合物(B)は、これらの重合性二重結合を有する化合物の1種であっても、2種以上であってもよい。
【0074】
また、前記化合物(B)が、(メタ)アクリロイル基を2〜20個有する化合物を50重量%以上含有していると、本発明の感光性組成物から形成される樹脂膜と基板との現像時における密着性を高める観点から好ましい。また、重合性二重結合を有する化合物(B)が、(メタ)アクリロイル基を4〜20個有する化合物を50重量%以上含有していると、前記樹脂膜の感度を高める観点からより一層好ましい。
【0075】
(メタ)アクリロイル基を4〜20個有する化合物としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジグリセリンテトラアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキシド変性トリアクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0076】
さらに前記化合物(B)が、(メタ)アクリロイル基を4〜20個有するウレタン(メタ)アクリレートを50重量%以上含有していると、本発明の感光性組成物をLCD用のフォトスペーサーとして用いた場合、その圧縮特性を良好にする観点から特に好ましい。(メタ)アクリロイル基を4〜20個有するウレタン(メタ)アクリレートとしては、新中村化学(株)製NKオリゴ(商標)U−4HA、同U−6HA、同U−15HA、同U−4H、同U−6Hを挙げることができる。
【0077】
1.3 光重合開始剤(C)
本発明で用いられる光重合開始剤(C)は、少なくとも前記化合物(B)の重合性二重結合の重合を光の照射によって開始させられる成分である。前記光重合開始剤(C)としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、イソプロピルキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−エチルアントラキノン、アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−4’−イソプロピルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、イソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、カンファーキノン、ベンズアントロン、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、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、4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4,4’−トリ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフ
ィンオキサイド、2−(4’−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3’,4’−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2’,4’−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2’−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4’−ペンチルオキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−[p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)]−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1,3−ビス(トリクロロメチル)−5−(2’−クロロフェニル)−s−トリアジン、1,3−ビス(トリクロロメチル)−5−(4’−メトキシフェニル)−s−トリアジン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、2−(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’ビス(2,4−ジブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、3−(2−メチル−2−ジメチルアミノプロピオニル)カルバゾール、3,6−ビス(2−メチル−2−モルホリノプロピオニル)−9−n−ドデシルカルバゾール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(η−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、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、及び下記一般式(3)及(4)で表される化合物等が挙げられる。
【0078】
【化11】

【0079】
一般式(3)中、R12、R13、R14、R15はそれぞれ炭素数1〜13のアルキルを表し、X1、X2はそれぞれ酸素、−O−O−、又は−NH−を表す。
【0080】
【化12】

【0081】
一般式(4)中、R16、R17、R18はそれぞれ水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、R19は炭素数1〜15のアルキルを表す。
【0082】
ここで、前記一般式(3)で表される化合物としては、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン等が挙げられる。
【0083】
また、前記一般式(4)で表される化合物の具体例としては、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)等が挙げられる。
【0084】
これらの光重合開始剤は1種の化合物であっても、2種以上の異なる化合物の混合物であってもよい。
【0085】
これらの中でも、光重合開始剤(C)が、一般式(3)で表される化合物、一般式(4)で表される化合物、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から選ばれる1つ以上を、光重合開始剤(C)の全重量に対して20重量%以上含有すると、得られる感光性組成物の高感度化の観点から好ましい。
【0086】
また、光重合開始剤(C)が、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンからなる群から選ばれる1種以上を、光重合開始剤(C)の全重量に対して20重量%以上含有すると、得られる感光性組成物における前記密着性を良好にし、また現像マージンを広げる観点から好ましい。
【0087】
3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンは、例えば特開2000−159827号公報に記載されているように、ベンゾフェノン構造を有するテトラカルボン酸無水物、例えば3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物に1級アミンを反応させるか、あるいは、ピリジン、トリエチルアミン等の第三アミンの存在下、1級アルコール又は2級アルコールあるいはフェノール類を反応させ、生成したカルボキシル基を塩化チオニル、五塩化リン、ホスゲン等を用いてカルボン酸塩化物とした後、水酸化ナトリウム、トリエチルアミン、ピリジン等の塩基性化合物の存在下ヒドロキシペルオキシドと反応させて得ることができる。このような合成方法によれば、上記3種類の化合物の混合物が得られる。このようにして得られた3種類の化合物の混合物は、後述の実施例において使用されており、BT2と称される。
【0088】
1.4 熱架橋性官能基を有する化合物を重合してなる重合体(D)
本発明の感光性組成物は、例えば感光性組成物から得られる透明膜の耐薬品性の向上等の改質の観点から、熱架橋性官能基を有する化合物を重合してなる重合体(D)(以下、単に「重合体(D)」とも言う)をさらに含有することができる。
【0089】
前記重合体(D)は熱架橋性官能基を有するモノマーの単独重合体であってもよいし、
熱架橋性官能基を有するモノマーと熱架橋性官能基を有さないモノマーの共重合体であってもよいし、さらには熱架橋性官能基を有さないモノマーの単独重合体又は共重合体に熱架橋性官能基を導入してなる重合体であってもよい。製造の容易さと熱架橋性官能基の重合時における保存との観点から、前記重合体(D)は、熱架橋性官能基とラジカル重合性官能基とを有するモノマーのラジカル重合体であることが好ましく、得られる樹脂膜の特性の調整の観点から、共重合体であることが好ましい。重合体(D)を添加することで、例えば感光性組成物から得られる透明膜の耐薬品性をより一層向上させることが可能となる。
【0090】
前記熱架橋性官能基には、感光性組成物中において、加熱により互いに結合することによって重合体(D)同士を架橋することができる官能基を用いることができる。前記熱架橋性官能基は、表示素子の製造における樹脂膜の焼成程度の加熱によって架橋する官能基であることが好ましい。このような熱架橋性官能基には、ヒドロキシ、アミノ、グリシジル、エポキシ、オキセタニル等の公知の熱架橋性官能基が挙げられる。
【0091】
前記重合体(D)のモノマーには、熱架橋性官能基を有していてもよいスチレン及びその誘導体、及び(メタ)アクリル酸及びその誘導体が挙げられる。熱架橋性官能基を有する前記モノマーとしては、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート;3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート;γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン;(メタ)アクリレート−2−アミノエチル等の(メタ)アクリル酸誘導体:及びグリシジルビニルベンジルエーテル等のスチレン誘導体等が挙げられる。
【0092】
前記重合体(D)の熱架橋性官能基を有していないモノマーには、重合性のケイ素化合物を含むことが、前記樹脂膜における耐薬品性の向上等の特性の調整の観点から好ましい。このような重合性のケイ素化合物には、例えばラジカル重合性官能基を有するフッ素系ケイ素化合物が挙げられ、より具体的には、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンとグリシジルメタクリレート、及び前記一般式(I)で表されるシロキサン化合物等が挙げられる。前記モノマーにフッ素系ケイ素化合物をさらに含有することは、本発明の感光性組成物より得られる樹脂膜の、UV/オゾン照射などによる洗浄に対する耐性を高める観点からより一層好ましい。
【0093】
なお、前記重合体(D)は、熱架橋性官能基を、重合体(D)の全モノマーの10〜25重量%有することが好ましい。また前記重合体(D)は、重合性のケイ素化合物を、重合体(D)の全モノマーの1〜50重量%有することが好ましく、前記フッ素系ケイ素化合物を、重合体(D)の全モノマーの1〜50重量%有することが好ましい。
【0094】
また前記重合体(D)の重量度合いは、目安として、重量平均分子量は3,000〜100,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.3〜10である。重合体(D)の重量平均分子量及び分子量分布は、GPC分析(ポリエチレンオキシド標準)によって求めることができる。
【0095】
本発明の感光性組成物は、前記重合体(A)100重量部に対し、前記化合物(B)を20〜300重量部、及び前記光重合開始剤(C)を0.5〜50重量部含有することが好ましい。また、本発明の感光性組成物は、前記重合体(A)100重量部に対し、前記化合物(B)を30〜200重量部、及び前記光重合開始剤(C)を1〜20重量部含有することがさらに好ましい。
【0096】
また本発明の感光性組成物は、さらに前記重合体(D)を含んでいてもよく、前記重合体(A)100重量部に対し、重合体(D)を5〜200重量部含有することが、耐薬品性をより一層向上させる観点から好ましく、10〜100重量部含有することがより好ましい。
【0097】
本発明の感光性組成物は、本発明の効果が得られる範囲において、前述した成分以外の、溶媒や各種添加物等の他の成分をさらに含有していてもよい。
【0098】
1.5 溶媒
本発明の感光性組成物はさらに溶媒を含有していてもよい。溶媒には公知の溶媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。前記溶媒は、沸点が100℃〜300℃である化合物、又はこの化合物を20重量%以上含有する混合溶媒であることが好ましい。
【0099】
沸点が100℃〜300℃である化合物の具体例としては、水、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トルエン、キシレン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
【0100】
これらの溶媒の中でも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エチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、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アセテート、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メチルエチルエーテル、及び乳酸エチルから選ばれる少なくとも1つを用いることは、本発明の感光性組成物の塗布均一性を高める観点からより好ましい。特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、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、及び乳酸エチルから選ばれる溶媒を用い
ることは、塗布均一性及び人体への安全性を高める観点から、より一層好ましい。
【0101】
前記溶媒は、総量で固形分濃度が5〜50重量%となるように前記感光性組成物に配合されることが好ましい。
【0102】
また、本発明の感光性組成物には、解像度、塗布均一性、現像性、接着性を向上させるために、各種の添加剤を添加することができる。添加剤には、アクリル系、スチレン系、ポリエチレンイミン系もしくはウレタン系の高分子分散剤、アニオン系、カチオン系、ノニオン系もしくはフッ素系の界面活性剤、シリコン樹脂等の塗布性向上剤、シランカップリング剤等の密着性向上剤、アルコキシベンゾフェノン類等の紫外線吸収剤、ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤、エポキシ化合物、メラミン化合物もしくはビスアジド化合物等の熱架橋剤、有機カルボン酸等のアルカリ溶解性促進剤等が挙げられる。
【0103】
添加剤には、より具体的には、EFKA−745、EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(商標、以上、森下産業製)、ソルスパーズ(商標)3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、20000、24000、24000GR、26000、28000、32000(以上、ゼネカ(株)製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(以上いずれも商標、サンノプコ(株)製)、ポリフローNo.75、ポリフローNo.90、ポリフローNo.95(以上いずれも商標、共栄社化学工業(株)製)、ディスパーベイク(Disperbyk)161、同(Disperbyk)162、同(Disperbyk)163、同(Disperbyk)164、同(Disperbyk)166、同(Disperbyk)170、同(Disperbyk)180、同(Disperbyk)181、同(Disperbyk)182(以上いずれも商標、ビックケミー・ジャパン(株)製)、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオルアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルスルホン酸塩、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、フルオロアルキルアミノスルホン酸塩、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オクチ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、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オレイルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ビックケミー・ジャパン(株)製BYK300、同BYK310、同BYK320、同BYK330、同BYK346、共栄社化学工業(株)製ポリフローNo.45、同ポリフローKL−245等が挙げられる。これらの添加剤は、単独でも、又は2つ以上を混合しても使用することができる。
【0104】
これらの添加剤の中でもフルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオロアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルスルホン酸塩、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、フルオロアルキルアミノスルホン酸塩のなかから選ばれる添加剤
を使用することは、本発明の感光性組成物の塗布均一性を高める観点から好ましい。
【0105】
本発明の感光性組成物は、その用途に応じたさらなる添加剤を含有していてもよい。このようなさらなる添加剤は、後述する本発明の樹脂膜の用途に応じて選ぶことができ、例えば表面処理を施したカーボンブラックのような黒色顔料等の顔料をブラックマトリックスの用途に応じてさらに添加することができる。
【0106】
本発明の感光性組成物は、温度−5℃〜25℃の範囲で遮光して保存すると、組成物の経時安定性が良好である。保存温度が0℃〜10℃であれば、経時安定性が一層良好である。
【0107】
2 本発明の樹脂膜
本発明の樹脂膜は、前述の本発明の感光性組成物の膜に放射線を照射してなる樹脂膜である。前記感光性組成物の膜は、スピンコート、ロールコート、スリットコート等の公知の塗布方法により、ガラス等の基板上に前記感光性組成物を塗布することによって形成することができる。前記感光性組成物の膜への放射線の照射は、感光性組成物中の光重合開始剤(C)に作用して前記化合物(B)を重合させることができる条件であればよい。このような条件としては、例えばi線で5〜1,000mJ/cm2の照射量で紫外線を照射する条件が挙げられる。
【0108】
前記重合体(A)がアルカリ可溶性重合体である場合では、本発明の感光性組成物の膜に、所定のパターンに対応する開口部を有するマスクを介して放射線を照射し、それを現像液で現像することによって、放射線の照射部が残され、非照射部が除去されたパターンを有する樹脂膜を形成することができる。前記マスクは、樹脂膜の所望の平面形状に対応した開口部を有していればよく、例えばフォトリソグラフィーにおけるパターン形成に用いられるマスクを用いることができる。
【0109】
前記現像液は、アルカリ水溶液が好ましい。アルカリの具体例は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、前記現像液にはこれらの水溶液が好適に用いられる。
【0110】
現像液には現像残渣の低減やパターン形状の適性化を目的として、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤はアニオン系、カチオン系、ノニオン系から選択して使用することができる。特にノニオン系のポリオキシエチレンアルキルエーテルを添加すると、パターン形状が良好になるので好ましい。
【0111】
このような現像液を用いた現像は、ディップ現像、パドル現像、シャワー現像等の通常の現像方法のいずれによっても行うことができる。
【0112】
本発明の樹脂膜は、放射線照射後又はアルカリ現像後にさらに焼成されてなることが、特に本発明の感光性組成物が前記重合体(D)を含有する感光性組成物である場合に、樹脂膜の化学的及び物理的強度を高める観点から好ましい。
【0113】
本発明の樹脂膜は、より具体的には以下のようにして形成される。まず、感光性組成物をスピンコート、ロールコート、スリットコート等により、ガラス等の基板上に塗布する。次に、ホットプレート又はオーブンで60〜120℃、1〜5分間乾燥する。この乾燥は、前記重合体(D)を架橋させない程度の条件で行われることが好ましい。乾燥した基板に、所望のパターン形状のマスクを介して紫外線を照射する。照射量はi線で5〜1,000mJ/cm2が適当である。紫外線が当たった部分はアクリルモノマー等の前記化
合物(B)の重合により三次元化架橋体となり、アルカリ現像液に対して不溶化する。次いで、シャワー現像、スプレー現像、パドル現像、ディップ現像等により基板をアルカリ現像液に浸し、不要部分を溶解除去する。最後に180〜250℃で10〜120分焼成すると、所望パターンの樹脂膜を得ることができる。
【0114】
本発明の樹脂膜は、撥液性に優れている。撥液性に優れるとは、例えば液滴法により測定される水の接触角が70度以上、好ましくは80度以上であることを意味する。この液滴法による水の接触角は、例えばFACE接触角計(画像処理式)CA−X型(協和界面化学(株)製)を用いて測定される。
【0115】
さらに本発明によれば、透明性及び絶縁性を有し、パターニングの際の解像度及び硬度が十分に高い樹脂膜を形成することができる。したがって、本発明の樹脂膜は、表示素子の作製へ利用することができ、例えば、撥液性及び高感度性に着目すれば、インクジェットによる表示素子のパターン形成におけるバンク材、カラーフィルタにおけるブラックマトリックスに利用することができ、加えて透明性、絶縁性及び機械的強度に着目すれば、表示素子中の透明膜、絶縁膜、及び保護膜に利用することができる。
【0116】
3 本発明の表示素子
本発明の表示素子は、基板と、前記基板上に形成される樹脂膜、電極層、及び電極層からの電圧の印加によって表示に供される表示層と、を有する表示素子において、前記樹脂膜が前述の本発明の樹脂膜であることを特徴とする。本発明において、「基板上に形成される」とは、基板の表面に直接形成される場合に加えて、他の層を介して基板の表面の上に間接的に形成される場合を含む。本発明の表示素子は、表示素子に通常用いられる前述以外の構成要素をさらに有していてもよい。
【0117】
前記基板には、表示素子において通常用いられる基板を用いることができる。このような基板には、白板ガラス、青板ガラス、シリカコート青板ガラス等の透明ガラス基板;ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル樹脂、塩化ビニール樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド、ポリイミド等の合成樹脂製シート、フィルム又は基板;アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板等の金属基板;その他セラミック板、光電変換素子を有する半導体基板等が挙げられる。
【0118】
これらの基板には、所望により、前処理が施されていてもよい。前処理には、シランカップリング剤等の薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の前処理が挙げられる。
【0119】
前記電極層には、表示素子に用いられる通常の単層又は一対の層状の電極を用いることができる。このような電極層には、ITO等の透明電極や、アルミニウム等の金属の蒸着膜が挙げられる。
【0120】
前記表示層には、前記電極層の上に直接又は間接的に形成されるか、又は一対の電極層に直接又は間接的に挟まれて形成され、電極層からの電圧の印加によって特定の光学的な変化を生じる層を用いることができる。このような表示層には、一対の電極層の間隙に液晶組成物が封入されてなる液晶層や、電圧の印加によって所定の波長の光を発する発光層等が挙げられる。
【0121】
前記樹脂膜は、表示素子中の各層そのものや各層の作製に用いられる層に用いられる。例えば前記樹脂膜は、透明膜として、本発明の透明膜の上に透明電極を形成してもよいし、絶縁膜として電極層の下地や電極層上に直接形成されてもよいし、表示層作製用のバンク材として電極層上に所定のパターン形状に直接形成されてもよいし、カラーフィルタに
おけるブラックマトリックスとして基板上に所定のパターン形状に直接形成されてもよいし、保護層としてカラーフィルタと表示層との間に介在する位置に形成されてもよい。本発明の透明膜は、耐スパッタ性が高いため、透明電極を形成しても絶縁膜にしわが発生せず、高い透明性を保つことができる。前記樹脂膜は、本発明の表示素子において、他の層の作製を目的として形成される場合は、目的の層が形成された後は除去されてもよいし、表示素子の性能に実質的な影響を及ぼさなければそのまま又は一部が残されていてもよい。
【実施例】
【0122】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。以下では、例えば「アルカリ可溶性を有する重合体(A)」を「アルカリ可溶性重合体(A)」と記すことがある。
【0123】
[合成例1]アルカリ可溶性重合体(A1)の合成
フラスコに還流器を取り付け、以下を仕込んだ。
2−ブタノン 36.00g
ベンジルメタクリレート 5.69g
化合物(5) 0.18g
BT2 1.35g
HEMA 0.90g
メタクリル酸 0.90g
2,2−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル) 0.36g
【0124】
ここで、化合物(5)は下記一般式(5)で表される化合物(n=60、重量平均分子量=6,000)であり、特許第2655683号公報に開示された方法に準じて合成した。また「BT2」はチッソ(株)製の商品名であり、前記一般式(3)で表される化合物(3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンの混合物)の26重量%のアニソール溶液である。また「HEMA」は2−ヒドロキシエチルメタクリレートである。
【0125】
【化13】

【0126】
78℃へ昇温後、4時間還流した。その後放冷し、アルカリ可溶性重合体(A1)(Mw=5,300)の33.3重量%溶液を得た。
【0127】
[合成例2]重合体(D1)の合成
攪拌機付き4つ口フラスコに以下を仕込み、80℃まで昇温した。
プロピレングリコールモノメチルエチルアセテート(PGMEA)
112.0g
【0128】
80℃に昇温終了後、以下の混合液を約3時間かけて、攪拌しながら滴下した。
メチルメタクリレート 16.0g
グリシジルメタクリレート 64.0g
2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 2.4g
PGMEA 32.9g
【0129】
滴下終了後、2時間攪拌した。2時間後、100℃に昇温し、さらに1時間攪拌した後、冷却した。冷却後以下を加え、重合体(D1)(Mw=7,700)の36.4重量%溶液を得た。
PGMEA 16.0g
【0130】
[合成例3]重合体(D2)の合成
攪拌器付4つ口フラスコに以下を仕込み、還流温度で4時間加熱した。
グリシジルメタクリレート 47.5g
γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン 2.5g
PGMEA 125.0g
2,2’−アゾビス(2、4−ジメチルバレロ二トリル) 2.0g
【0131】
ここで、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンは特開2004−123698号公報の実施例14に記載の方法で合成した。
反応液を室温まで冷却し、熱架橋性官能基を有する重合体(D2)(Mw=8,200)の28.6重量%PGMEA溶液を得た。
【0132】
[合成例4] 含フッ素共重合体(E1)の合成例
特開平11−281815号公報の合成例3に記載の合成法に従って、含フッ素共重合体を合成した。
【0133】
内容積0.5Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、オートクレーブに以下を仕込み、ドライアイス−メタノールで−50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
酢酸エチル 270.0g
エチルビニルエーテル 16.3g
クロトン酸 40.3g
ヘプタフルオロブチルビニルエーテル 19.7g
過酸化ラウロイル 5.4g
【0134】
その後加熱し、オートクレーブ内の温度が70℃に達した時点での圧力は8.2kgf/cm2(8.0×105Pa)を示した。その後、70℃で12時間攪拌下に反応を継続し、圧力が7.5kgf/cm2(7.4×105Pa)に低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出し、オートクレーブを開放して、固形分濃度16.0重量%の重合体溶液を得た。得られた重合体溶液を水に投入し重合体を析出させた後、n−ヘキサンにて再沈精製し、50℃にて真空乾燥を行い、80gの含フッ素共重合体(E1)を得た。
【0135】
[合成例5] 感光性樹脂P(I1)の合成
特開2004−149699号公報の合成例1に従って、攪拌機を備えた内容積1Lのオートクレーブに以下を仕込み、窒素雰囲気下に攪拌しながら、70℃で18時間重合させ、重合体Pの溶液を得た。得られた重合体Pをジエチルエーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、重合体Pを130g得た。
メチルエチルケトン 350.0g
イソボニルメタクリレート 53.3g
アクリル酸 34.5g
HEMA 62.2g
X−22−174DX 15.0g
メルカプトエタノール 2.1g
アゾビスイソブチロニトリル 4.4g
【0136】
ここで、「X−22−174DX」は信越化学製の商品名であり、片末端メタクリレート変性ジメチルシリコーンである。
【0137】
温度計、攪拌機、加熱装置を備えた内容量300mLのガラス製フラスコに、以下をアセトンの50gに溶解させ、攪拌しながら30℃で18時間重合させた。
重合体P 50.00g
2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート 18.00g
ジブチル錫ジラウリレート 0.07g
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール 0.90g
つぎに石油エーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、感光性樹脂P(I1)を61g得た。
【0138】
[合成例6] 熱架橋性官能基を有する重合体(D4)の合成
攪拌器付4つ口フラスコに以下を仕込み、90℃まで昇温した後3時間加熱攪拌した。
PGMEA 200.33g
化合物(5) 2.51g
グリシジルメタクリレート 47.51g
2,2−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル) 2.01g
【0139】
その後100℃へ昇温しさらに1時間攪拌した。その後放冷し熱架橋性重合体(D4、Mw=5,900)の20.0重量%溶液を得た。
【0140】
[実施例1]
アルカリ可溶性重合体(A1)、重合性二重結合を有する化合物であるペンタエリスリトールテトラアクリレート(B1)(東亞合成(株)製アロニックス(商標)M450、(以下「M450」と略す))、光重合開始剤であるBT2(C1)、重合体(D1)、フッ素系界面活性剤であるネオス(株)製フタージェント(商標)DFX−18(以下「DFX−18」と略す)、増感剤である保土谷化学工業(株)製EAB−F(以下「EAB−F」と略す)、ならびに溶媒としてPGMEAを下記組成にて混合溶解し、感光性組成物を得た。
PGMEA 8.7g
アルカリ可溶性重合体(A1) 20.0g
M450(B1) 7.3g
BT2(C1) 0.8g
重合体(D1)の36.4重量%溶液 4.0g
DFX−18 0.01g
EAB−F 0.07g
【0141】
この感光性組成物をガラス基板上に1,000rpmで10秒間スピンコートし、100℃のホットプレート上で2分間乾燥した。この基板を空気中、ドットパターンのマスクを介して、(株)トプコン製プロキシミティー露光機TME−400PRCを使用し、波長カットフィルターを通して350nm以下の光をカットしてg、h、i線を取り出し、露光ギャップ10μmで露光した。露光量はウシオ(株)製積算光量計UIT−150、
受光器UVD−S365で測定して50mJ/cm2とした。露光後のガラス基板を、0.04重量%水酸化カリウム水溶液で90秒間ディップ現像し、未露光部を除去した。現像後の基板を純水で20秒間洗ってから乾燥した。現像後の残膜率(現像後膜厚×100/現像前膜厚)は90%であり、十分な感度を有していることを確認した。さらにオーブン中220℃で30分ポストベイクした。膜厚は4.3μmであった。1,000倍の光学顕微鏡で観察したところ、10μm角のドットパターンの大きさは14μmであった。感光性組成物の主な組成、残膜率、及び10μm角のドットパターンの大きさを表1に示す。
【0142】
また得られたサンプル基板について、液滴法により純水及びジヨードメタンの接触角を測定した。得られた接触角は純水の場合が97度で、ジョードメタンの場合が55度であった。接触角の値及びこれらの値から求められた表面自由エネルギーの値を表2に示す。接触角は、FACE接触角計(画像処理式)CA−X型(協和界面化学(株)製)を測定装置に用い、滴下液量は18μL、測定温度は20℃の条件で測定した。また表面自由エネルギーの値は、これらの接触角の値からKaelbleの式を用いて求めた。
【0143】
[実施例2〜4]
固形分濃度が40重量%となるように溶媒の添加量を調整し、表1に示す組成とした以外は実施例1と同様に感光性組成物を調製した。これらの感光性組成物を、ポストベイク後の膜厚が3.0〜3.5μmになるような回転数でスピンコートし、実施例1と同様の評価を行った。感光性組成物の主な組成、残膜率、及び10μm角のドットパターンの大きさを表1に、純水及びジヨードメタンの接触角の値及びこれらの値から求められた表面自由エネルギーの値を表2にそれぞれ示す。
【0144】
[比較例1]
特開平11−281815号公報に記載の方法に基づき、以下のようにして感放射性樹脂組成物溶液を調製した。
【0145】
含フッ素共重合体(E1)を100重量部、酸発生化合物として、2−ピペロニル−ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン(F1)5重量部、架橋性化合物としてヘキサメトキシメチロールメラミン樹脂である「サイメル300」(G1)(三井サイテック社製)20重量部、及び重合体(A)以外の含フッ素有機化合物成分としてメガファックF172(H1)(大日本インキ化学工業(株)製;パーフルオロアルキル基と親油性基含有オリゴマー)6重量部を、全体の固形分濃度が40重量%になるようにジエチレングリコールエチルメチルエーテルに溶解させた後、孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過し、感放射性樹脂組成物を溶液として調製した。
【0146】
得られた感放射性樹脂組成物を、ポストベイク後の膜厚が3.0〜3.5μmになるような回転数でスピンコートし、実施例1と同様の評価を行った。感放射性樹脂組成物の主な組成、残膜率、及び10μm角のドットパターンの大きさを表1に、純水及びジヨードメタンの接触角の値及びこれらの値から求められた表面自由エネルギーの値を表2にそれぞれ示す。
【0147】
[比較例2]
特開2004−149699号公報に記載の方法に基づき、以下のようにして塗工液1を得た。
【0148】
攪拌機及び冷却管を装着した200mLの4つ口フラスコに以下を加えて常温で攪拌溶解し、塗工液1を得た。
ジメチレングリコールジメチルエーテル 70.00g
感光性樹脂P(I1) 14.00g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(B2) 14.00g
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(J1) 2.61g
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(K1) 1.30g
【0149】
ガラス基板にスピンコート法により塗工液1を塗工し(ウェット厚み10μm)、100℃のオーブンで2分間乾燥を行った後に、空気雰囲気中、塗膜とマスク(ライン/スペース=20μm/20μm)のギャップを20μmに固定し、超高圧水銀灯により放射線を150mJ/cm2照射し、次いで未露光部分を1重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に1分間浸漬し現像し、純水でリンスし、乾燥させた。次いで、ホットプレート上、220℃で1時間加熱することにより、パターンが形成されたガラス基板を得た。得られた塗膜の現像性は良好で、きれいなパターンが得られた。この基板のパターンが形成されていない樹脂部分で接触角測定を行ったところ、水で78度、ジヨードメタンで45度であった。感光性組成物の主な組成、残膜率、及び10μm角のドットパターンの大きさを表1に、純水及びジヨードメタンの接触角の値及びこれらの値から求められた表面自由エネルギーの値を表2にそれぞれ示す。
【0150】
【表1】

【0151】
【表2】

【0152】
以上から明らかなように、実施例1〜4の感光性組成物は、焼成膜を形成したときに、いずれも高い純水の接触角を示しており、膜表面に高度な撥水性が付与されていることがわかる。またジヨードメタンの接触角も高く、高度な撥油性が付与されていることがわかる。これに対して、比較例1及び2の感光性組成物は、焼成膜を形成したときに、撥水性と撥油性とのいずれも、実施例1〜4感光性組成物から得られる膜の接触角に比べ低く、撥液性に劣る。これらの結果から、本発明の感光性組成物は比較例に対して、焼成膜を形成したときに、撥液性に優れていることがわかる。
【0153】
また実施例1〜4の感光性組成物は、比較例2の感光性組成物に比べて、より少ない工程数で作製することができ、また焼成膜を形成したときに、10μmで形成されるパターンの大きさが小さく、感度が高いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0154】
本発明の感光性組成物は、液晶表示素子の製造工程に用いられることで、欠陥の少ない優れた液晶パネルを製造することができる。さらに有機EL材料等をインクジェット方式でパターニングする場合のバンク材として用いれば、ある画像形成部に供給された液状組成物が隣接する画像形成部に流出する可能性を低くすることができ、またバンク材上に液状組成物が付着した場合でも、それらを容易に除去できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(I)で表されるシロキサン化合物を重合してなる重合体(A)、重合性二重結合を有する化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する感光性組成物。
【化1】

(一般式(I)において、Rfは、任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;又はアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルを表し、nは0〜1,000の整数を表し、R1、R2、R3、R4、R5、R6はそれぞれ、水素;炭素数が1〜30であり、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、そして任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキル;置換もしくは非置換のアリール;及び置換もしくは非置換のアリールと、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく任意のメチレンが酸素又はシクロアルキレンで置き換えられてもよいアルキレンとで構成されるアリールアルキル;から独立して選択される基を表し、A1はラジカル重合性官能基を表す。)
【請求項2】
前記Rfが、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、又はα,α,α−トリフルオロメチルフェニルであり、R3及びR4は、それぞれ独立してメチル、フェニル又は3,3,3−トリフルオロプロピルであり、R1、R2、R5、R6は、それぞれメチル又はフェニルであることを特徴とする請求項1記載の感光性組成物。
【請求項3】
前記A1が(メタ)アクリル又はスチリルを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の感光性組成物。
【請求項4】
前記A1が、下記一般式(II)、(III)又は(IV)で表されることを特徴とする請求項3に記載の感光性組成物。
【化2】

(一般式(II)において、Y1は炭素数2〜10のアルキレンを表し、R7は水素、又は
炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表し、一般式(III)において、R8は水素、又は炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、又は炭素数6〜10のアリールを表し、X1は炭素数が2〜20のアルキレンを表し、Yは−OCH2CH2−、−OCH(CH3)CH2−,又は−OCH2CH(CH3)−を表し、pは0〜3の整数を表し、一般式(IV)において、Y2は単結合又はメチレン又は炭素数2〜10のアルキレンを表す。)
【請求項5】
前記一般式(II)において、Y1が炭素数2〜6のアルキレンであり、R7が水素又は炭素数1〜3のアルキルであり、
前記一般式(III)において、X1は−CH2CH2CH2−であり、Yは−OCH2CH2−であり、pは0又は1であり、R8が水素又は炭素数1〜3のアルキルであり、
前記一般式(IV)において、Y2が単結合又はメチレン又はエチレンであることを特徴とする請求項4記載の感光性組成物。
【請求項6】
前記シロキサン化合物が、下記一般式(I−1)で表されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【化3】

(一般式(I−1)において、nは0〜1,000の整数を表し、R9は水素又はメチルを表す。)
【請求項7】
前記重合体(A)はアルカリ可溶性重合体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【請求項8】
前記アルカリ可溶性重合体が、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、スチレン、グリシジル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる一又は二以上を含むモノマーと、前記シロキサン化合物とを重合させてなることを特徴とする請求項7に記載の感光性組成物。
【化4】

(一般式(2)において、R10は水素又はメチルを表し、R11は水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、mは1〜5の整数を表す。)
【請求項9】
前記化合物(B)が、(メタ)アクリロイル基を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【請求項10】
前記化合物(B)が、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールテトラアクリレートの一方又は両方を含むことを特徴とする請求項9に記載の感光性組成物。
【請求項11】
前記光重合開始剤(C)が、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンから選ばれる一又は二以上を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【請求項12】
熱架橋性官能基を有する化合物を重合してなる重合体(D)をさらに含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【請求項13】
前記重合体(D)が、グリシジル(メタ)アクリレート、オキセタニル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、及びジオキソラン(メタ)アクリレート、からなる群から選ばれる一又は二以上モノマーとして重合させてなることを特徴とする請求項12に記載の感光性組成物。
【請求項14】
前記重合体(D)が、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンとグリシジルメタクリレートとを含むモノマーを重合させてなる共重合体を含むことを特徴とする請求項13に記載の感光性組成物。
【請求項15】
前記重合体(D)は、前記一般式(I)で表されるシロキサン化合物をさらに含むモノマーを重合させてなる共重合体を含むことを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載の感光性組成物。
【請求項16】
アルカリ可溶性を有する重合体(A)、重合性二重結合を有する化合物(B)、光重合開始剤(C)及び熱架橋性官能基を含有する化合物を重合してなる重合体(D)を含有する感光性組成物において、
前記重合体(A)が、ベンジル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選択される一又は二以上と、下記一般式(I−1)で表されるシロキサン化合物とを含むモノマーを重合させてなる共重合体であり、
前記化合物(B)が、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの一方又は両方を含み、
前記光重合開始剤(C)が、3,3’−ジ(メトキシカルボニル)−4,4’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’−ジ(メトキシカルボニル)−4,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、及び4,4’−ジ(メトキシカルボニル)−3,3’−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンを含み、
前記重合体(D)が、γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン、グリシジルメタクリレート、メチルメタクリレート、及び前記一般式(I−1)で表される化合物から選ばれる二以上を含むモノマーを重合させてなる共重合体であることを特徴とする感光性組成物。
【化5】

(一般式(2)において、R10は水素又はメチルを表し、R11は水素又は炭素数1〜5のアルキルを表し、mは1〜5の整数を表す。)
【化6】

(一般式(I−1)において、R9は水素又はメチルを表し、nは0〜1,000の整数を表す。)
【請求項17】
前記重合体(A)100重量部に対し、前記化合物(B)を20〜300重量部、前記光重合開始剤(C)を0.5〜50重量部、及び前記重合体(D)を5〜200重量部含有することを特徴とする請求項16に記載の感光性組成物。
【請求項18】
請求項1〜17のいずれか一項に記載の感光性組成物の膜に放射線を照射してなる樹脂膜。
【請求項19】
所定のパターンに対応する開口部を有するマスクを介して放射線が照射された、請求項7〜17のいずれか一項に記載の感光性組成物の膜をアルカリで現像してなる樹脂膜。
【請求項20】
放射線照射後又はアルカリ現像後にさらに焼成されてなる請求項18又は19に記載の樹脂膜。
【請求項21】
基板と、前記基板上に形成される樹脂膜、電極層、及び電極層からの電圧の印加によって表示に供される表示層と、を有する表示素子において、
前記樹脂膜は請求項18〜20のいずれか一項に記載の樹脂膜であることを特徴とする表示素子。

【公開番号】特開2008−209739(P2008−209739A)
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−47222(P2007−47222)
【出願日】平成19年2月27日(2007.2.27)
【出願人】(000002071)チッソ株式会社 (658)
【Fターム(参考)】