説明

共重合体及び感光性樹脂組成物

【課題】 基板に対する密着性に優れ、高感度、高解像度のパターンを形成できる感光性樹脂として有用な共重合体を提供する。
【解決手段】 分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く](ビニル単量体A)と、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体(ビニル単量体B)とを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる共重合体。ビニル単量体Aには、下記式(1)
【化1】


(式中、R1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示し、Xは連結基を示す。nは1〜3の整数を示す)で表される化合物が含まれる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く]とカルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体との共重合体、この共重合体を含む硬化性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物、こ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、及びこの感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ディスプレイ用に使用される感光性樹脂では高輝度、高コントラストが要求され、特にテレビ用途では要求されるレベルが高い。特許第4090292号では、高輝度、高コントラストのために染料を用い、樹脂にはラジカル重合基をもった高感度の樹脂を使用することで高解像度を実現している。しかし、現像液が希薄なアルカリ水溶液であるため現像液に溶解するためのカルボン酸成分の導入が必須である。そのため、最終形態の樹脂には現実的にはエポキシ基など官能基の導入が不可能なため、実際には基板との密着性や現像時の色残りなどの課題が発生し、基板とレジストインクの間に1層アンダーコートを設けて課題解決している。また、樹脂合成の工程も殆んどの樹脂が樹脂重合工程とラジカル重合基導入工程の2工程必要なため生産性も良くない。
【0003】
【特許文献1】特許第4090292号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、基板に対する密着性に優れ、高感度、高解像度のパターンを形成できる感光性樹脂として有用な共重合体、該共重合体を含む硬化性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物、該感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルター及びカラーフィルターの製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基板に対する密着性に優れ、高感度、高解像度のパターンを形成できる感光性樹脂として有用であり、且つラジカル重合性基及びエポキシ基等の官能基を樹脂合成時に(1ステップで)導入でき、生産性よく製造できる共重合体、該共重合体を含む硬化性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物、該感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルター及びカラーフィルターの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く]と、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体とを重合させると、ラジカル重合性基及びエポキシ基等の官能基を樹脂合成時に(1ステップで)導入でき、生産性よく共重合体を得ることができること、このような共重合体を感光性樹脂として用いると、基板に対する密着性に優れるとともに、高感度、高解像度のパターンを形成できることを見出し、本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明は、分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く](ビニル単量体A)と、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体(ビニル単量体B)とを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる共重合体を提供する。
【0007】
前記ビニル単量体Aには、下記式(1)
【化1】

(式中、R1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示し、Xは連結基を示す。nは1〜3の整数を示す)
で表される化合物が含まれる。
【0008】
前記ビニル単量体Aには、(i)式(1)において、R1が置換基を有していてもよい炭化水素基であり、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが−COO−基(左端がR2が結合した炭素原子に結合している)であり、n=1である化合物、(ii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xがポリカルボン酸の残基であり、nが1〜3の整数である化合物、及び(iii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが置換基を有していてもよいn価の炭化水素基であり、nが1〜3の整数である化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を使用できる。
【0009】
前記共重合体には、ビニル単量体Aと、ビニル単量体Bと、3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cとを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる共重合体が含まれる。
【0010】
ビニル単量体Cとしては、脂環式エポキシ基を有するビニル単量体が好ましい。
【0011】
また、前記共重合体には、ビニル単量体Aと、ビニル単量体Bと、ビニル単量体Cと、(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F及びヒドロキシル基含有単量体Gからなる群より選択された少なくとも1種の単量体とを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる共重合体が含まれる。
【0012】
本発明は、また、前記の共重合体を少なくとも含む硬化性樹脂組成物を提供する。
【0013】
この硬化性樹脂組成物は、さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。
【0014】
本発明は、さらに、前記の共重合体と光重合開始剤とを含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0015】
この感光性樹脂組成物は、さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。
【0016】
また、上記の感光性樹脂組成物は、さらに顔料を含んでいてもよい。また、前記の感光性樹脂組成物は液状レジスト、ドライフィルム、顔料レジスト又はコーティング保護膜形成用として用いることができる。
【0017】
本発明は、さらにまた、前記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を提供する。
【0018】
本発明は、また、前記の感光性樹脂組成物を支持体上に塗布後、マスクを通して露光し、現像してパターンを形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0019】
本発明の共重合体によれば、ラジカル重合性基及びエポキシ基等の官能基を樹脂合成時に(1ステップで)導入でき、生産性よく樹脂を合成できる。また、本発明の共重合体を含む硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物から得られる塗膜は、基材や基板に対して高い密着性を有するとともに、耐溶剤性、耐アルカリ性に優れる。このため、該感光性樹脂組成物を用いることにより、高感度、高解像度のパターンを形成することができる。本発明の感光性樹脂組成物は、ドライフィルム、顔料レジスト又はコーティング保護膜形成用として好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明の共重合体は、分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く](ビニル単量体A)と、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体(ビニル単量体B)とを少なくとも含む単量体混合物を重合(ビニル重合)して得られるポリマーである。本発明の共重合体はランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。前記複数の炭素炭素二重結合は重合性(特に、ラジカル重合性)を有している。単量体混合物を重合する際の重合の種類は特に限定されないが、ラジカル重合が好ましい。この重合の際、ビニル単量体A中の複数の炭素炭素二重結合のうち何れの二重結合が重合に関与してもよい。ビニル単量体Aは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0021】
前記ビニル単量体Aとしては、分子内に炭素炭素二重結合を複数個(例えば、2〜4個、好ましくは2又は3個、特に好ましくは2個)有するビニル単量体[但し、(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く]であれば特に限定されないが、代表的な例として、前記式(1)で表される化合物が挙げられる。
【0022】
式(1)中、R1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示し、Xは連結基を示す。nは1〜3の整数を示す。
【0023】
1における置換基を有していてもよい炭化水素基の「炭化水素基」としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが2以上結合した基が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル基等のアルキル基(例えば炭素数1〜10のアルキル基、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基など);ビニル、1−プロペニル、1−ブテニル、1−ヘキセニル基等のアルケニル基(例えば炭素数2〜10のアルケニル基、好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基);エチニル、1−プロピニル基等のアルキニル基(例えば炭素数2〜10のアルキニル基、好ましくは炭素数2〜6のアルキニル基)などが挙げられる。
【0024】
脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基等の3〜15員のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基等の3〜15員のシクロアルケニル基;ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数4〜15の橋かけ環式基などが挙げられる。
【0025】
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基等の炭素数6〜20程度の芳香族炭化水素基が挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、例えば、ベンジル、2−フェニルエチル基等のアラルキル基が挙げられる。
【0026】
これらの炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(C1-4アルキル基等)、アルケニル基(C2-4アルケニル基等)、ハロアルキル基(C1-4ハロアルキル基等)、ハロゲン原子、アルコキシ基(C1-4アルコキシ基)、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基(ヒドロキシ−C1-4アルキル基等)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(C1-4アルコキシ−カルボニル基等)、アシル基(C1-10アシル基等)などが挙げられる。
【0027】
1としては、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数5〜15の脂環式炭化水素基、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基、炭素数7〜15のアラルキル基が好ましく、なかでも、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基が好ましい。
【0028】
2、R3、R4としては、それぞれ、水素原子、メチル基の何れであってもよいが、特に水素原子が好ましい。
【0029】
Xにおける連結基としては、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチレン、ヘキサメチレン基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基(炭素数1〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基等);パーフルオロヘキサメチレン基等の直鎖状又は分岐鎖状のフルオロアルキレン基(炭素数1〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のフルオロアルキレン基等);ビニレン、プロペニレン、ブテニレン基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニレン基基(炭素数2〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニレン基等);直鎖状又は分岐鎖状のフルオロアルケニレン基基(炭素数2〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のフルオロアルケニレン基等);1,3−ペンチレン、1,4−へキシレン、1,3−へキシレン、ヘキシリデン基等の2価の脂環式炭化水素基;フェニレン、ナフチレン基等の、C1-4アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、C1-4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいアリレン(arylene)基;−COO−;−OCO−;−CONH−;−NHCO−;−O−;−S−;−CO−;−CS−;−NH−;これらが2以上結合した2価の基などが挙げられる。
【0030】
nとしては1又は2が好ましく、特に1が好ましい。
【0031】
ビニル単量体Aの代表的な例として、(i)式(1)において、R1が置換基を有していてもよい炭化水素基であり、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが−COO−基(左端がR2が結合した炭素原子に結合している)であり、n=1である化合物、(ii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xがポリカルボン酸の残基であり、nが1〜3の整数である化合物、(iii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが置換基を有していてもよいn価の炭化水素基であり、nが1〜3の整数である化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物などが挙げられる。
【0032】
前記(i)に該当する化合物の例として、例えば、クロトン酸ビニル、桂皮酸ビニル、ソルビン酸ビニルなどが挙げられる。
【0033】
前記(ii)に該当する化合物の例として、例えば、シュウ酸ジビニル、コハク酸ジビニル、マロン酸ジビニル、アジピン酸ジビニル、1,4−シクロヘキサンカルボン酸ジビニル、テレフタル酸ジビニルなどが挙げられる。
【0034】
前記式(iii)に該当する化合物の例として、例えば、1,6−ジビニル(パーフルオロヘキサン)等の両末端に炭素炭素二重結合(ビニル基)を有するフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素;ジビニルベンゼン、1,2,4−トリビニルベンゼン、1,3−ジビニルナフタレン、1,8−ジビニルナフタレン、1,2−ジビニル−3,4−ジメチルベンゼン、2,4−ジビニルビフェニル、3,5,4′−トリビニルビフェニル、1,3,5−トリビニルベンゼン等の芳香族ポリビニル化合物などが挙げられる。
【0035】
前記ビニル単量体Bとしては、不飽和カルボン酸又はその酸無水物が挙げられる。不飽和カルボン酸及びその酸無水物には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸などのα,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物(無水マレイン酸、無水イタコン酸等)などが含まれる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸が特に好ましい。ビニル単量体Bは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0036】
本発明の共重合体はビニル単量体Aに対応するモノマー単位及びビニル単量体Bに対応するモノマー単位を少なくとも有している。これらのモノマー単位は、それぞれ、1種であってもよく、2種以上存在していてもよい。
【0037】
ビニル単量体Aに対応するモノマー単位の共重合体に占める割合は、共重合体を構成する全モノマー単位に対して、例えば、1〜99重量%、好ましくは2〜90重量%、さらに好ましくは2〜70重量%である。この割合が少なすぎると感度が低下しやすくなり、多すぎると樹脂自身の疎水性が高くなるため現像液に溶解しにくくなる。
【0038】
ビニル単量体Bに対応するモノマー単位の共重合体に占める割合は、用いるビニル単量体Bの種類によっても異なるが、通常、共重合体を構成する全モノマー単位に対して、例えば、1〜99重量%、好ましくは2〜90重量%、さらに好ましくは2〜70重量%である。この割合が少なすぎると樹脂の親水性が低くなり現像液に溶解しにくくなり、多すぎると樹脂の親水性が高くなり塗膜の耐薬品性が低下しやすくなる。
【0039】
ビニル単量体Aに対応するモノマー単位とビニル単量体Bに対応するモノマー単位の総和の共重合体に占める割合は、共重合体を構成する全モノマー単位に対して、例えば、5〜100重量%、好ましくは10〜100重量%、さらに好ましくは12〜100重量%である。
【0040】
本発明の共重合体は、ビニル単量体A及びビニル単量体Bとともに、他のビニル単量体を含む単量体混合物を重合して得られる共重合体であってもよい。他のビニル単量体は1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0041】
このような他のビニル単量体としては、例えば、3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体C、(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F、ヒドロキシル基含有単量体Gなどが挙げられる。
【0042】
3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cには、オキシラン環(エポキシ基)含有重合性不飽和化合物、オキセタン環(オキセタニル基)含有重合性不飽和化合物、オキソラン環(オキソラニル基)含有重合性不飽和化合物が含まれる。
【0043】
オキシラン環(エポキシ基)含有重合性不飽和化合物としては、例えば、オキシラニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−オキシラニルエチル(メタ)アクリレート、2−グリシジルオキシエチル(メタ)アクリレート、3−グリシジルオキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジルオキシフェニル(メタ)アクリレート等のオキシラン環(単環)を含む重合性不飽和化合物((メタ)アクリル酸エステル誘導体など);3,4−エポキシシクロヘキシル(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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、3−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチルオキシ)プロピル(メタ)アクリレートなどの3,4−エポキシシクロヘキサン環等のエポキシ基含有シクロアルカン環を含む重合性不飽和化合物((メタ)アクリル酸エステル誘導体など);5,6−エポキシ−2−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル(メタ)アクリレート等の5,6−エポキシ−2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環を含む重合性不飽和化合物((メタ)アクリル酸エステル誘導体など);エポキシ化ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート[3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、又はこれらの混合物]、エポキシ化ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート[2−(3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、又はこれらの混合物]、エポキシ化ジシクロペンテニルオキシブチル(メタ)アクリレート、エポキシ化ジシクロペンテニルオキシヘキシル(メタ)アクリレートなどの3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環を含む重合性不飽和化合物((メタ)アクリル酸エステル誘導体など)などが挙げられる。他のオキシラン環(エポキシ基)含有重合性不飽和化合物として、エポキシ基を含むビニルエーテル化合物、エポキシ基を含むアリルエーテル化合物、エポキシ基を含む芳香族ビニル化合物等を用いることもできる。エポキシ基を含む芳香族ビニル化合物としては、4−ビニルベンジルグリシジルエーテル、4−ビニルベンジルオキシラン、4−ビニルフェネチルオキシランなどのスチレン誘導体が挙げられる。
【0044】
オキセタン環(オキセタニル基)含有重合性不飽和化合物としては、例えば、オキセタニル(メタ)アクリレート、3−メチル−3−オキセタニル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニル(メタ)アクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチル(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、2−(3−メチル−3−オキセタニル)エチル(メタ)アクリレート、2−(3−エチル−3−オキセタニル)エチル(メタ)アクリレート、2−[(3−メチル−3−オキセタニル)メチルオキシ]エチル(メタ)アクリレート、2−[(3−エチル−3−オキセタニル)メチルオキシ]エチル(メタ)アクリレート、3−[(3−メチル−3−オキセタニル)メチルオキシ]プロピル(メタ)アクリレート、3−[(3−エチル−3−オキセタニル)メチルオキシ]プロピル(メタ)アクリレートや、オキセタニル基を含むビニルエーテル化合物、オキセタニル基を含むアリルエーテル化合物などが挙げられる。
【0045】
オキソラン環(オキソラニル基)含有重合性不飽和化合物としては、例えば、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートや、オキソラニル基を含むビニルエーテル化合物、オキソラニル基を含むアリルエーテル化合物などが挙げられる。
【0046】
本発明の共重合体において、3〜5員の環状エーテル基[オキシラン環(エポキシ基)、オキセタン環(オキセタニル基)、オキソラン環(オキソラニル基)]を有する場合、これらの基は硬化性基として作用する。3〜5員の環状エーテル基は、主に耐薬品性(耐溶剤性、耐アルカリ性等)の向上に寄与する。3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0047】
3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cとしては、特にオキシラン環(エポキシ基)含有重合性不飽和化合物が好ましく、なかでも、エポキシ基含有シクロアルカン環を含む重合性不飽和化合物、5,6−エポキシ−2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環を含む重合性不飽和化合物、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環を含む重合性不飽和化合物等の脂環式エポキシ基を有するビニル単量体が好ましい。
【0048】
本発明の共重合体がビニル単量体Cに対応するモノマー単位を有する場合、該モノマー単位の共重合体に占める割合は、共重合体を構成する全モノマー単位に対して、例えば、1〜99重量%、好ましくは2〜90重量%、さらに好ましくは2〜85重量%である。この割合が少なすぎると塗膜の耐薬品性や密着性が低下しやすくなり、多すぎると樹脂の疎水性が高くなり現像液に溶解しにくくなる。
【0049】
前記(メタ)アクリル酸エステルDとしては、例えば、下記式(2)
【化2】

(式中、R5は水素原子又はメチル基を示し、R6は炭化水素基置換オキシ基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基を示す)
で表される化合物が挙げられる。
【0050】
6における炭素数1〜25の炭化水素基として、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル(セチル)、ヘプタデシル、オクタデシル(ステアリル)、ノナデシル、イコシル、ドコシル(ベヘニル)基等のアルキル基;シクロヘキシル、ジシクロペンタニル、イソボルニル基等の脂環式炭化水素基;10−シクロヘキシルデシル、12−シクロヘキシルドデシル、14−シクロヘキシルテトラデシル、16−シクロヘキシルヘキサデシル基等の脂環式炭化水素基とアルキル基とが結合した基;フェニル基等のアリール基;ベンジル、1−フェニルエチル、2−フェニルエチル、4−フェニルブチル、6−フェニルヘキシル、8−フェニルオクチル、10−フェニルデシル、12−フェニルドデシル、14−フェニルテトラデシル、16−フェニルヘキサデシル基等のアラルキル基;これらが2以上結合した基などが挙げられる。
【0051】
炭素数1〜25の炭化水素基が有していてもよい炭化水素基置換オキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ基等のアルコキシ基(例えば、炭素数1〜10のアルコキシ基);フェノキシ基等のアリールオキシ基;シクロヘキシルオキシ基、ジシクロペンタニルオキシ基等の脂環式炭化水素基置換オキシ基;ベンジルオキシ基等のアラルキルオキシ基などの炭素数1〜15(好ましくは、炭素数1〜12)の炭化水素基置換オキシ基などが挙げられる。
【0052】
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの代表的な例として、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0053】
また、(メタ)アクリル酸エステルDとして、上記のほか、例えば、イソシネート基又はブロックイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステル、アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル、ヒンダードアミン構造をもつ基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
【0054】
イソシネート基又はブロックイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸2−[O−(1′−メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ]エチル(=2−(1−メチルプロピリデンアミノオキシカルボニルアミノエチル)メタクリレート)[商品名「カレンズMOI−BM」、昭和電工株式会社製]、メタクリル酸2−(3,5−ジメチルピラゾール−1−イル)カルボニルアミノエチル[商品名「カレンズMOI−BP」、昭和電工株式会社製]などが挙げられる。
【0055】
アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシブチルフェニルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシブチルフェニルジエトキシシラン等のアルコキシシリル基含有重合性不飽和化合物等が挙げられる。
【0056】
また、ヒンダードアミン構造をもつ基を有する(メタ)アクリル酸エステルとして、例えば、商品名「アデカスタブLA−82」、「アデカスタブLA−87」[以上、(株)ADEKA製]などが挙げられる。
【0057】
芳香族モノビニル化合物Eとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニルなどが挙げられる。
【0058】
ビニルアルコキシシラン化合物Fとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
【0059】
ヒドロキシル基含有単量体Gとしては、例えば、2−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、2,3−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(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、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物、上記多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物(ダイセル化学工業株式会社製、プラクセルFAシリーズ、プラクセルFMシリーズ等)やエチレンオキサイド、若しくはプロピレンオキサイドを開環重合したヒドロキシル基含有化合物などが挙げられる。
【0060】
本発明の共重合体が(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F及びヒドロキシル基含有単量体Gからなる群より選択された少なくとも1種の単量体に対応するモノマー単位を有する場合、該モノマー単位の共重合体に占める割合は、合計で、一般に、2〜60重量%、好ましくは2〜50重量%、さらに好ましくは5〜40重量%である。
【0061】
本発明の共重合体の好ましい態様として、(1)ビニル単量体Aに対応するモノマー単位とビニル単量体Bに対応するモノマー単位を合計で全モノマー単位の5重量%以上(特に10重量%以上、とりわけ50重量%以上)含む共重合体、(2)ビニル単量体Aに対応するモノマー単位とビニル単量体Bに対応するモノマー単位と3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cに対応するモノマー単位を合計で全モノマー単位の40重量%以上(特に50重量%以上)含む共重合体、(3)ビニル単量体Aに対応するモノマー単位とビニル単量体Bに対応するモノマー単位と3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cに対応するモノマー単位と、(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F及びヒドロキシル基含有単量体Gからなる群より選択された少なくとも1種の単量体に対応するモノマー単位を合計で全モノマー単位の40重量%以上(特に50重量%以上)含む共重合体が挙げられる。
【0062】
本発明の共重合体は、前記ビニル単量体Aと、カルボキシル基又は酸無水物基を有するビニル単量体Bと、必要に応じて、3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体C、(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F、ヒドロキシル基含有単量体Gなどの他の共重合性単量体とを含む単量体混合物を共重合(ビニル重合)に付すことにより製造できる。
【0063】
重合に用いられる重合開始剤としては、通常のラジカル開始剤が使用できる。例えば、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、ジエチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジブチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ化合物、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物、過酸化水素などが挙げられる。過酸化物をラジカル重合開始剤として使用する場合、還元剤を組み合わせてレドックス型の開始剤としてもよい。上記のなかでもアゾ化合物が好ましく、特に、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(イソ酪酸)ジメチルが好ましい。
【0064】
重合開始剤の使用量は、円滑な共重合を損なわない範囲で適宜選択できるが、通常、全単量体成分及び重合開始剤の総量に対して、1〜30重量%程度であり、好ましくは5〜25重量%程度である。
【0065】
本発明においては、ラジカル重合において一般的に使用されている連鎖移動剤を併用してもよい。具体例としては、チオール類(n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、tert−ブチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、トリエチレングリコールジメルカプタン等)、チオール酸類(メルカプトプロピオン酸、チオ安息香酸、チオグリコール酸、チオリンゴ酸等)、アルコール類(イソプロピルアルコール等)、アミン類(ジブチルアミン等)、次亜燐酸塩類(次亜燐酸ナトリウム等)、α−メチルスチレンダイマー、タービノーレン、ミルセン、リモネン、α−ピネン、β−ピネン等を挙げることができ、連鎖移動剤の量は全ラジカル重合性単量体の量に対して、好ましくは0.001〜3重量%である。連鎖移動剤を使用する場合は、予め重合性ビニル単量体に混合させておくことが好ましい。
【0066】
重合は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合、乳化重合など、スチレン系ポリマーやアクリル系ポリマーを製造する際に用いる慣用の方法により行うことができる。これらのなかでも溶液重合が好ましい。モノマー、重合開始剤は、それぞれ、反応系に一括供給してもよく、その一部又は全部を反応系に滴下してもよい。例えば、一定温度に保持したモノマーと重合溶媒の混合液中に、重合開始剤を重合溶媒に溶解した溶液を滴下して重合する方法や、予め単量体、重合開始剤を重合溶媒に溶解させた溶液を、一定温度に保持した重合溶媒中に滴下して重合する方法(滴下重合法)などを採用できる。
【0067】
重合溶媒は単量体組成等に応じて適宜選択できる。重合溶媒として、例えば、エーテル(ジエチルエーテル;エチレングリコールモノ又はジアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノ又はジアルキルエーテル(ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテルなど)、プロピレングリコールモノ又はジアルキルエーテル、プロピレングリコールモノ又はジアリールエーテル、ジプロピレングリコールモノ又はジアルキルエーテル(ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジプロピレングリコールジアルキルエーテルなど)、トリプロピレングリコールモノ又はジアルキルエーテル、1,3−プロパンジオールモノ又はジアルキルエーテル、1,3−ブタンジオールモノ又はジアルキルエーテル、1,4−ブタンジオールモノ又はジアルキルエーテル、グリセリンモノ,ジ又はトリアルキルエーテル等のグリコールエーテル類などの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテルなど)、エステル(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、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、C5-6シクロアルカンジオールモノ又はジアセテート、C5-6シクロアルカンジメタノールモノ又はジアセテート等のカルボン酸エステル類;エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ又はジアセテート、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ又はジアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ又はジアセテート、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノ又はジアセテート、1,3−プロパンジオールモノアルキルエーテルアセテート、1,3−プロパンジオールモノ又はジアセテート、1,3−ブタンジオールモノアルキルエーテルアセテート、1,3−ブタンジオールモノ又はジアセテート、1,4−ブタンジオールモノアルキルエーテルアセテート、1,4−ブタンジオールモノ又はジアセテート、1,6−ヘキサンジオールモノ又はジアセテート、グリセリンモノ,ジ又はトリアセテート、グリセリンモノ又はジC1-4アルキルエーテルジ又はモノアセテート、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノ又はジアセテート等のグリコールアセテート類又はグリコールエーテルアセテート類など)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オンなど)、アミド(N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなど)、スルホキシド(ジメチルスルホキシドなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、C5-6シクロアルカンジオール、C5-6シクロアルカンジメタノールなど)、炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素など)、これらの混合溶媒などが挙げられる。重合温度は、例えば30〜150℃程度の範囲で適宜選択できる。
【0068】
上記方法により本発明の共重合体が生成する。共重合体の重量平均分子量は、例えば500〜1000000、好ましくは5000〜500000、さらに好ましくは10000〜200000程度である。共重合体の分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は1〜3程度である。
【0069】
生成した共重合体は沈殿又は再沈殿等により精製することができる。沈殿、再沈殿にはは公知乃至周知の方法を適用できる。
【0070】
本発明の硬化性樹脂組成物は上記本発明の共重合体を少なくとも含んでいる。本発明の硬化性樹脂組成物は、上記方法で得られた重合液に対し、必要に応じて固形分濃度を調整したり、溶媒交換したり、濾過処理を施した後、さらに必要に応じて、硬化触媒[熱酸発生剤(熱硬化触媒、熱カチオン重合開始剤)、光酸発生剤(光硬化触媒、光カチオン重合開始剤)]、光ラジカル開始剤、硬化剤、硬化促進剤、添加剤(充填剤、消泡剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、低応力化剤、可とう性付与剤、ワックス類、樹脂、架橋剤、ハロゲントラップ剤、レベリング剤、濡れ改良剤など)、顔料等を配合することにより調製することができる。本発明の硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物には、ガラス、シリカ、セラミック、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属、粘土鉱物、ゴム、高分子化合物などの微粒子や、有機金属錯体、C60/カーボンナノチューブ等の炭素化合物などを配合することができる。また、重合により生成したポリマーを沈殿又は再沈殿等により精製し、この精製したポリマーを、前記適宜な添加物とともに用途に応じた溶媒に溶解することにより、硬化性樹脂組成物を得ることもできる。
【0071】
硬化性樹脂組成物は、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。硬化性樹脂組成物を構成する溶媒としては、前記重合溶媒として例示したものを使用できる。本発明の硬化性樹脂組成物は、配合する成分を選択することにより、感光性樹脂組成物として使用できる。
【0072】
本発明の感光性樹脂組成物は、上記本発明の共重合体の1種又は2種以上と光重合開始剤とを含んでいる。感光性樹脂組成物は、さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。
【0073】
ラジカル重合性二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル、スチレンなどのビニル芳香族化合物、アミド系不飽和化合物などが挙げられる。代表的な(メタ)アクリル酸エステルとして、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロカクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの、水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル類;メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソオクチルオキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400−(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリレート類(ポリアルキレングリコールモノエーテルモノ(メタ)アクリレート類);1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどの二官能(メタ)アクリル酸エステル類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の三官能(メタ)アクリル酸エステル類などの多官能(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
【0074】
ラジカル重合性二重結合を有する化合物として、重合性プレポリマーを使用することもできる。重合性プレポリマーとしては、例えば、ポリエステルポリオールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエーテルポリオールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との付加物、およびポリオールにポリイソシアネートを介してヒドロキシ(メタ)アクリレートを導入した樹脂などが挙げられる。
【0075】
ラジカル重合性二重結合を有する化合物としては、多官能(メタ)アクリル酸エステル等の多官能ビニル化合物が好ましい。ラジカル重合性二重結合を有する化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。感光性樹脂組成物中にラジカル重合性二重結合を有する化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物は希釈溶媒の代わりとしても使用できるため、粘度調整やハイソリッド化にも有効である。
【0076】
多官能チオール化合物としては、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトブチレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトブチレート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2,4,6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン、テトラエチレングリコールビス−3−メルカプトプロピオネート、トリメチロールプロパントリス3−メルカプトプロピオネート、トリス(3−メルカプトプロピオニルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート、ジペンタエリスリトールテトラキス3−メルカプトプロピオネート、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオンなどが挙げられる。多官能性チオール化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。感光性樹脂組成物中に多官能チオール化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。さらに、多官能性チオール化合物は希釈溶媒の代わりとしても使用できるため、粘度調整やハイソリッド化にも有効である。
【0077】
ヒンダードアミン系化合物としては、一般にヒンダードアミン系光安定剤(HALS)と称される化合物を使用でき、例えば下記の化合物が例示される。なお、式(3h)、(3i)、(3o)、(3q)、(3r)中、mは1以上の整数を示す。ヒンダードアミン系化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。感光性樹脂組成物中にヒンダードアミン系化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。
【0078】
【化3】

【0079】
【化4】

【0080】
【化5】

【0081】
【化6】

【0082】
エポキシ化合物としては、例えば、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエンスチレンブロック共重合体等の不飽和基含有エポキシ化樹脂(その市販品として、ダイセル化学(株)製エポリードPB、ESBS等がある)、脂環式エポキシ樹脂(例えば、ダイセル化学(株)製、セロキサイド2021、EHPE;三井石油化学(株)製、エポミックVG−3101;油化シェルエポキシ(株)製、E−1031S;三菱ガス化学(株)製、TETRAD−X、TETRAD−C;日本曹達(株)製、EPB−13,EPB−27等がある)、共重合型エポキシ樹脂(例えば、グリシジルメタクリレートとスチレンの共重合体、グリシジルメタクリレートとスチレンとメチルメタクリレートの共重合体である日本油脂(株)製、CP−50M、CP−50S、或いはグリシジルメタクリレートとシクロヘキシルマレイミド等の共重合体等がある)、その他、特殊な構造を有するエポキシ化樹脂等を挙げることができる。
【0083】
また、エポキシ化合物として、ノボラック型エポキシ樹脂[例えば、フェノール、クレゾール、ハロゲン化フェノールおよびアルキルフェノール等のフェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒下で反応して得られるノボラック類とエピクロルヒドリン及び/又はメチルエピクロルヒドリンとを反応して得られるもの(その市販品として、日本化薬(株)製、EOCN−103、EOCN−104S、EOCN−1020、EOCN−1027、EPPN−201、BREN−S;ダウ・ケミカル社製、DEN−431、DEN−439;大日本インキ化学工業(株)製、N−73、VH−4150等がある)]、ビスフェノール型エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS及びテトラブロムビスフェノールA等のビスフェノール類とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるものや、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルと前記ビスフェノール類の縮合物とエピクロルヒドリンとを反応させ得られるもの(その市販品として、油化シェル(株)製、エピコート1004、エピコート1002;ダウケミカル社製、DER−330、DER−337等がある)]、トリスフェノールメタン、トリスクレゾールメタン等のエピクロルヒドリン及び/又はメチルエピクロルヒドリンとを反応させて得られるもの(その市販品として、日本化薬(株)製、EPPN−501、EPPN−502等がある)、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、ビフェニルジグリシジルエーテル等も使用することができる。
【0084】
これらのエポキシ化合物(エポキシ樹脂)は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。感光性樹脂組成物中にエポキシ化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。
【0085】
オキセタン化合物としては、例えば、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン[東亞合成化学工業(株)製、「OXT−101」]、2−エチルヘキシルオキセタン[東亞合成化学工業(株)製、「OXT−212」]、キシリレンビスオキセタン[東亞合成化学工業(株)製、「OXT−121」]、3−エチル−3−[3−エチルオキセタン−3−イルメトキシメチル]オキセタン[東亞合成化学工業(株)製、「OXT−221」]等が挙げられる。
【0086】
これらのオキセタン化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。感光性樹脂組成物中にオキセタン化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。
【0087】
ビニルエーテル化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ノナンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、アリルビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、9−ヒドロキシノニルビニルエーテル、4−ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテルなどが挙げられる。
【0088】
これらのビニルエーテル化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。感光性樹脂組成物中にビニルエーテル化合物を配合することにより、より高感度、高解像度を実現でき、膜物性も向上する。
【0089】
硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物へのラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物の配合量は、それぞれ、前記本発明の共重合体100重量部に対して、例えば0.1〜40重量部、好ましくは1〜25重量部、さらに好ましくは1.5〜15重量部である。また、硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物へのこれらの化合物の総配合量は、前記本発明の共重合体100重量部に対して、例えば0.1〜40重量部、好ましくは1〜25重量部、さらに好ましくは1.5〜15重量部である。
【0090】
光重合開始剤としては、光ラジカル開始剤、光酸発生剤等を使用できる。光重合開始剤は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0091】
光ラジカル開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノンベンジル、ベンジルジメチルケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジメトキシアセトフェノン、ジメトキシフェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ジフェニルジサルファイト、オルトベンゾイル安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬(株)製 カヤキュアEPA等)、2,4−ジエチルチオキサンソン(日本化薬(株)製 カヤキュアDETX等)、2−メチル−1−[4−(メチル)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1(チバガイギ−(株)製 イルガキュア907等)、2−ジメチルアミノ−2−(4−モルホリノ)ベンゾイル−1−フェニルプロパン等の2−アミノ−2−ベンゾイル−1−フェニルアルカン化合物、テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ベンジル、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、4,4−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゼン誘導体、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾ−ル(保土谷化学(株)製 B−CIM等)等のイミダゾール化合物、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(4−メトキシナフタレン−1−イル)−1,3,5−トリアジン等のハロメチル化トリアジン化合物、2−トリクロロメチル−5−(2−ベンゾフラン2−イル−エテニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール化合物などを単独、もしくは混合して使用することができ、必要に応じて光増感剤を加えることができる。
【0092】
光酸発生剤としては、例えば、サイラキュアUVI−6970、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6990、サイラキュアUVI−950(以上、米国ユニオンカーバイド社製、商品名)、イルガキュア261(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、SP−150、SP−151、SP−170、オプトマーSP−171(以上、旭電化工業株式会社製、商品名)、CG−24−61(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、DAICATII(ダイセル化学工業社製、商品名)、UVAC1591(ダイセル・サイテック(株)社製、商品名)、CI−2064、CI−2639、CI−2624、CI−2481、CI−2734、CI−2855、CI−2823、CI−2758(以上、日本曹達社製品、商品名)、PI−2074(ローヌプーラン社製、商品名、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩)、FFC509(3M社製品、商品名)、BBI−102、BBI−101、BBI−103、MPI−103、TPS−103、MDS−103、DTS−103、NAT−103、NDS−103(ミドリ化学社製、商品名)、CD−1012(米国、Sartomer社製、商品名)などに代表されるジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩等を使用できる。
【0093】
光重合開始剤としては、感度及び耐薬品性等の観点から、イミダゾール化合物とアミノベンゼン誘導体の組合せ、2−アミノ−2−ベンゾイル−1−フェニルアルカン化合物、ハロメチル化トリアジン化合物、ハロメチルオキサジアゾール化合物などが好ましい。
【0094】
本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、熱酸発生剤を含んでいてもよい。熱酸発生剤としては、例えば、サンエイドSI−45、同左SI−47、同左SI−60、同左SI−60L、同左SI−80、同左SI−80L、同左SI−100、同左SI−100L、同左SI−145、同左SI−150、同左SI−160、同左SI−110L、同左SI−180L(以上、三新化学工業社製品、商品名)、CI−2921、CI−2920、CI−2946、CI−3128、CI−2624、CI−2639、CI−2064(以上、日本曹達(株)社製品、商品名)、CP−66、CP−77(旭電化工業社製品、商品名)、FC−520(3M社製品、商品名)などに代表されるジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩等を使用できる。
【0095】
光重合開始剤の添加量は、感光性樹脂組成物中の前記共重合体(樹脂分)に対して、例えば0.05〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%である。
【0096】
これら光重合開始剤は、光吸収エネルギーの重合開始遊離基への転換を強めるための相乗剤、例えば第3級アミンをも含有することができる。なお、本発明の硬化性樹脂組成物を電子線照射で硬化させる場合には必ずしも開始剤の添加を必要としない。
【0097】
こうして得られる感光性樹脂組成物は、硬化により、高感度、高解像度を有し、基材や基板に対して高い密着性を有するとともに、耐溶剤性や耐アルカリ性等の耐薬品性に優れた硬化物(硬化皮膜等)を得ることができる。そのため、塗料、コーティング剤、粘接着剤等として有用であり、特に電子材料分野である液状レジスト、ドライフィルム、コーティング保護膜形成用の樹脂組成物として好適に使用できる。
【0098】
また、感光性樹脂組成物中に顔料を含有させることにより、カラーフィルター、ブラックマトリックス等の顔料レジストにも好適に使用できる。例えば、顔料と分散剤とをペイントコンディショナー、サンドグラインダー、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを用いて分散させ、感光性樹脂組成物中に添加、混合して、液晶ディスプレイ用に使用されるカラーフィルター、ブラックマトリックス等の顔料レジストを調製できる。
【0099】
前記顔料としては青色顔料、緑色顔料、赤色顔料、黄色顔料、紫色顔料、オレンジ顔料、ブラウン顔料、黒色顔料等各種の色の顔料を使用することができる。また、その構造としてはアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサンジン系、インダンスレン系、ペリノン系等の有機顔料の他に種々の無機顔料等も利用可能である。以下、使用できる顔料の具体例をピグメントナンバーで示す。以下に挙げる「C.I.ピグメントレッド2」等の用語は、カラーインデックス( C.I.) を意味する。
【0100】
赤色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276を挙げることができる。これらの中でも、好ましくはC.I.ピグメントレッド48:1 、122、168 、177、202、206、207、209、224、242、254、さらに好ましくはC.I.ピグメントレッド177、209、224、254である。
【0101】
青色顔料としては、C.I.ピグメントブルー1 、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79を挙げることができる。これらの中でも、好ましくはC.I.ピグメントブルー15 、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、さらに好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6である。
【0102】
緑色顔料としては、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55を挙げることができる。これらの中でも、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36である。
【0103】
黄色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1 、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61 62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208を挙げることができる。これらの中でも、好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180、185、さらに好ましくはC .I.ピグメントイエロー83、138、139、150、180である。
【0104】
オレンジ顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79を挙げることができる。これらの中でも、好ましくは、C.I.ピグメントオレンジ38、71である。
【0105】
紫色顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50を挙げることができる。これらの中でも、好ましくはC.I.ピグメントバイオレット19、23、さらに好ましくはC.I.ピグメントバイオレット23である。
【0106】
また、顔料組成物(顔料)を用いて、カラーフィルターの樹脂ブラックマトリクスを形成する場合には、黒色の色材(顔料)を用いることができる。黒色色材は、黒色色材単独でもよく、または赤、緑、青等の混合によるものでもよい。また、これら色材は無機または有機の顔料の中から適宜選択することができる。無機、有機顔料の場合には平均粒径1μm以下、好ましくは0.5μm以下に分散して用いるのが好ましい。
【0107】
黒色色材を調製するために混合使用可能な色材としては、ビクトリアピュアブルー(42595)、オーラミンO(41000)、カチロンブリリアントフラビン(ベーシック13)、ローダミン6GCP(45160)、ローダミンB(45170)、サフラニンOK70:100(50240)、エリオグラウシンX(42080)、No.120/リオノールイエロー(21090)、リオノールイエローGRO(21090)、シムラーファーストイエロー8GF(21105)、ベンジジンイエロー4T−564D(21095)、シムラーファーストレッド4015(12355)、リオノールレッド7B4401(15850)、ファーストゲンブルーTGR−L(74160)、リオノールブルーSM(26150)、リオノールブルーES(ピグメントブルー15:6)、リオノーゲンレッドGD(ピグメントレッド168)、リオノールグリーン2YS(ピグメントグリーン36)等が挙げられる[なお、上記の( )内の数字は、カラーインデックス( C.I.)を意味する]。
【0108】
また、さらに他の混合使用可能な顔料についてC.I.ナンバーにて示すと、例えば、C.I.黄色顔料20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、C.I.オレンジ顔料36、43、51、55、59、61、C.I.赤色顔料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、C.I.バイオレット顔料19、23、29、30、37、40、50、C.I.青色顔料15、15:1、15:4、22、60、64、C.I.緑色顔料7、C.I.ブラウン顔料23、25、26等を挙げることができる。
【0109】
また、単独使用可能な黒色色材としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック等が挙げられる。これらの中で、カーボンブラックが遮光率、画像特性の観点から好ましい。カーボンブラックの例としては、以下のようなカーボンブラックが挙げられる。
【0110】
三菱化学社製:MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010 、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B。
【0111】
デグサ社製:Printex 3、Printex 3OP、Printex 30、Printex 30OP、Printex 40、Printex 45、Printex 55、Printex 60、Printex 75、Printex 80、Printex 85、Printex 90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、Printex G、Special Black 550、Special Black 350、Special Black 250、Special Black 100、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170。
【0112】
キャボット社製: Monarch120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN XC72R、ELFTEX−8。
【0113】
コロンビヤン カーボン社製: RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22、RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000。
【0114】
他の黒色顔料の例としては、チタンブラック、アニリンブラック、酸化鉄系黒色顔料、及び、赤色、緑色、青色の三色の有機顔料を混合して黒色顔料として用いることができる。
【0115】
また、顔料として、硫酸バリウム、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、酸化クロム等を用いることもできる。これら各種の顔料は、複数種を併用することもできる。例えば、色度の調整のために、顔料として、緑色顔料と黄色顔料とを併用したり、青色顔料と紫色顔料とを併用したりすることができる。
【0116】
なお、これらの顔料は平均粒径1μm、好ましくは0.5μm以下(例えば、0.005〜0.5μm)、更に好ましくは0.25μm以下(例えば、0.01〜0.25μm)であるのが好ましい。
【0117】
顔料の配合量としては、顔料を除く全固形分100重量部に対して、15〜60重量部の範囲が好ましい。なお、カーボンブラック等の黒色顔料を含むブラックマトリックス用の組成物等の場合には、顔料の配合量は、顔料を除く全固形分量100重量部に対して、50〜150重量部の範囲が好ましく、70〜140重量部の範囲がさらに好ましく、90〜130重量部の範囲が特に好ましい。
【0118】
分散剤としては、顔料を良好に分散させるために、感光性樹脂組成物中に必要に応じて配合される。分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できる。界面活性剤の中でも、次に例示するような高分子界面活性剤(高分子分散剤) が好ましい。
【0119】
すなわち、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ステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類; 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ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類; ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類;ソルビタン脂肪酸エステル類;脂肪酸変性ポリエステル類;3級アミン変性ポリウレタン類などの高分子界面活性剤が好ましく用いられる。
【0120】
高分子分散剤の具体例としては、商品名で、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)製)、SOLSPERSE(ゼネカ社製)、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)社製)等を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いてもよい。
【0121】
これらの高分子分散剤のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は700以上、好ましくは1000以上、10万以下、好ましくは5万以下である。特に、ウレタン系及びアクリル系高分子分散剤としては、Disperbyk160〜166シリーズ、Disperbyk2000、2001等(いずれもビックケミー社製)が好ましい。
【0122】
アクリル系高分子分散剤としては、ランダム共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体を使用することが好ましい。これらの共重合体は公知の方法で製造することができる。
【0123】
また、分散剤は、顔料誘導体であってもよく、顔料誘導体としてはアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもキノフタロン系が好ましい。顔料誘導体の置換基としてはスルホン酸基、スルホンアミド基及びその4 級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられ、好ましくはスルホン酸基である。またこれら置換基は一つの顔料骨格に複数置換していても良い。顔料誘導体の具体例としてはフタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。これらは1 種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。また、分散剤として、高分子分散剤と顔料誘導体とを併用することが好ましい。
【0124】
また、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じ上記成分以外の固形分を配合できる。これらの成分としては、界面活性剤、熱重合防止剤、可塑剤、保存安定剤、表面保護剤、密着向上剤、現像改良剤等が挙げられる。感光性樹脂組成物の溶媒としては、前記重合溶媒として例示したものを使用できる。
【0125】
界面活性剤としてはアニオン系、カチオン系、非イオン系、両性界面活性剤等各種のものを用いることができるが、諸特性に悪影響を及ぼす可能性が低い点で、非イオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。
【0126】
界面活性剤の濃度範囲としては、全組成物量に対して通常0.001〜10重量%、好ましくは0.005〜1重量% 、さらに好ましくは0.01〜0.5重量% 、最も好ましくは0.03〜0.3重量%の範囲である。
【0127】
熱重合防止剤としては、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ピロガロール、カテコール、2,6−t−ブチル−p−クレゾール、β−ナフトール等が用いられる。熱重合防止剤の配合量は、組成物の全固形分に対し0〜3重量%の範囲であることが好ましい。
【0128】
可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が用いられる。これら可塑剤の配合量は、組成物の全固形分に対し10重量%以下の範囲であることが好ましい。
【0129】
上記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより諸物性に優れた硬化物が得られる。例えば、上記硬化性樹脂組成物を、スピンコーター、スリットコーターなどの方式によって、各種基材又は基板(支持体)へ塗工して塗膜を形成した後、該塗膜を硬化させることにより硬化物を得ることができる。基材又は基板としては、ガラス、セラミック、シリコンウエハ、金属、プラスチックなどが挙げられる。スピンコーターやスリットコーター等による塗工は公知の方法により行うことができる。
【0130】
塗膜の硬化は加熱すること、あるいは活性エネルギー線を照射し露光すること、又は露光後に加熱することにより行われる。上記硬化性樹脂組成物を熱により硬化させる場合、加熱温度は50℃から260℃の範囲、好ましくは80℃から240℃の範囲である。また、上記硬化性樹脂組成物を光により硬化させる場合、露光には種々の波長の光線、例えば、紫外線、X線、g線、i線、エキシマレーザーなどが使用される。硬化後の塗膜の厚みは、用途によって適宜選択できるが、一般には0.1〜40μm、好ましくは0.3〜20μm、より好ましくは0.5〜10μm程度である。
【0131】
また、上記感光性樹脂組成物を用いる場合には、これを支持体上に塗布後、マスクを通して露光し、現像してパターンを形成することによりカラーフィルターを製造することができる。カラーフィルターを作製する際の手順、操作は公知乃至周知の方法を適用できる。
【実施例】
【0132】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、生成した共重合体の重量平均分子量(ポリスチレン換算)及び分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、以下の条件にて測定した。
装置:検出器:RID-10A(島津製作所)
ポンプ:LC-10ADVP(島津製作所)
システムコントローラー:SCL-10AVP(島津製作所)
デガッサー:DGU-14A(島津製作所)
オートインジェクター:SIL-10AF(島津製作所)
カラム:Waters Styragel HR3, Styragel HR4, Styragel HR5 計3本
移動相:THF
流量:1mL/min
温度:オーブン(40℃)、RI(40℃)
検出器:RI POLARITY(+)
注入量:50μL
【0133】
合成例1
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を適量流して窒素雰囲気とし、プロピレングリコールモノメチルエーテル235重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート35重量部を入れ、撹拌しながら75℃まで加熱した。次いで、該フラスコ内に、メタクリル酸250重量部、クロトン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)250重量部を滴下ポンプを用いて約4時間かけて滴下した。一方、重合開始剤2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部に溶解した溶液を別の滴下ポンプを用いて約4時間かけて滴下した。重合開始剤の滴下が終了した後、約3時間同温度に保持し、その後室温まで冷却して、固形分50.5重量%、酸価290mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは19000であった。
【0134】
合成例2
単量体組成をメタクリル酸90重量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレートと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレートの混合物[50:50(モル比)]385重量部、及びクロトン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)25重量部に変更した以外は合成例1と同様に実施した。固形分50.5重量%、酸価106mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは12000であった。
【0135】
合成例3
クロトン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)をソルビン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)に変更した以外は合成例1と同様に実施した。固形分50.8重量%、酸価113mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは19000であった。
【0136】
合成例4
クロトン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)を桂皮酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)に変更した以外は合成例1と同様に実施した。固形分50.3重量%、酸価104mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは15000であった。
【0137】
合成例5
単量体組成をメタクリル酸90重量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレートと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレートの混合物[50:50(モル比)]285重量部、メタクリル酸シクロヘキシル100重量部、クロトン酸ビニル(日本酢ビ・ポバール株式会社製)25重量部に変更した以外は合成例1と同様に実施した。固形分50.2重量%、酸価110mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは17000であった。
【0138】
合成例6
モノマー単量体組成をメタクリル酸90重量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレートと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレートの混合物[50:50(モル比)]410重量に変更した以外は合成例1と同様に実施した。固形分49.8重量%、酸価110mg−KOH/gの共重合体溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは10000であった。
【0139】
実施例1
合成例1で得られた共重合体溶液50重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート49重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0140】
実施例2
共重合体溶液を合成例2で得られた共重合体溶液に変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。
【0141】
実施例3
共重合体溶液を合成例3で得られた共重合体溶液に変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。
【0142】
実施例4
共重合体溶液を合成例4で得られた共重合体溶液に変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。
【0143】
実施例5
共重合体溶液を合成例5で得られた共重合体溶液に変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。
【0144】
実施例6
合成例2で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、多官能ビニル化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(「DPHA」、ダイセル・サイテック株式会社製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0145】
実施例7
合成例2で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、多官能チオール化合物としてジペンタエリスリトール テトラキス−3−メルカプトプロピオン酸(「DPMP」、堺化学工業株式会社製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0146】
実施例8
合成例2で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、ヒンダードアミン系化合物としてアデカスタブLA−57(前記式(3e)の化合物、株式会社ADEKA製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0147】
実施例9
合成例2で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、エポキシ化合物としてセロキサイド2021P(ダイセル化学工業株式会社製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0148】
比較例1
共重合体溶液を合成例6で得られた共重合体溶液に変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を得た。
【0149】
比較例2
合成例6で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、多官能ビニル化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(「DPHA」、ダイセル・サイテック株式会社製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0150】
比較例3
合成例6で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、多官能チオール化合物としてジペンタエリスリトール テトラキス−3−メルカプトプロピオン酸(「DPMP」、堺化学工業株式会社製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0151】
比較例4
合成例6で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、ヒンダードアミン系化合物としてアデカスタブLA−57(前記式(3e)の化合物、株式会社ADEKA製)2重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0152】
比較例5
合成例6で得られた共重合体溶液49重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48重量部、エポキシ化合物としてセロキサイド2021P(ダイセル化学工業株式会社製)2重量部、光開始剤としてイルガキュア184(光ラジカル開始剤;チバ・ジャパン株式会社製)1重量部を配合し感光性樹脂組成物を得た。
【0153】
評価試験
(1)評価用試験片の作製
ガラス板(基材)に、各実施例及び比較例で得られた感光性樹脂組成物をスピンコーターで塗布したのち、100℃のホットプレートで3分間加熱後、露光し、更に得られた塗膜を200℃のオーブン中で30分間硬化させることにより塗膜を得た。露光量としては200mJ/cm2と800mJ/cm2の2条件の光量を照射した。
【0154】
(2)密着性
実施例及び比較例において、JIS K−5600−5−6に準拠し、基材からの剥離により密着性を測定した。また、JIS K5600−5−6 8.3 表1 試験結果の分類で規定された分類に従って下記基準に基づいて評価した。
◎・・・試験結果の分類の「0」であった。
○・・・試験結果の分類の「1」であった。
△・・・試験結果の分類の「2」であった。
×・・・試験結果の分類の「3」「4」であった。
【0155】
(3)耐溶剤性
実施例及び比較例において、ガラス板で作製した評価用試験片へ、イソプロピルアルコール(IPA)、メチルエチルケトン(MEK)、N―メチルピロリドン(NMP)をそれぞれ1滴づつ滴下し、10分間放置した。その後水洗し、溶剤を滴下した箇所が全く変化していなかったら◎、僅かに溶剤の跡が残るが、拭き取れば消えるようであれば○、溶剤の跡が残り、拭き取っても消えないようであれば△、全面的に変色していたら×とした。なお、ガラス板の代わりにステンレス板で作製した評価用試験片を用いた場合も同様の結果が得られた。
【0156】
(4)耐アルカリ性
実施例及び比較例において、ガラス板で作製した評価用試験片へ、1重量%NaOH水溶液を1滴ずつ滴下し、10分間放置した。その後水洗し、1重量%NaOH水溶液を滴下した箇所が全く変化していなかったら◎、僅かに滴下した跡が残るが、拭き取れば消えるようであれば○、滴下した跡が残り、拭き取っても消えないようであれば△、全面的に変色していたら×とした。
【0157】
評価試験の結果を表1に示す。表中、「DPHA」、「DPMP」、「アデカスタブLA−57」、「セロキサイド2021P」は、それぞれ実施例、比較例中に記載した化合物である。
【0158】
【表1】

【0159】
表より明らかなように、実施例の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は、基材(ガラス)に対する密着性、耐溶剤性、耐アルカリ性の何れの点でも優れていた。これに対し、比較例の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は何れも耐溶剤性、耐アルカリ性に劣っていた。また、比較例3、4の感光性樹脂組成物から得られた塗膜は基材に対する密着性の点でも劣っていた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
分子内に炭素炭素二重結合を複数個有するビニル単量体[(メタ)アクリル酸エステル誘導体及び(メタ)アクリル酸アミド誘導体を除く](ビニル単量体A)と、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基を有するビニル単量体(ビニル単量体B)とを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる共重合体。
【請求項2】
ビニル単量体Aが、下記式(1)
【化1】

(式中、R1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示し、Xは連結基を示す。nは1〜3の整数を示す)
で表される化合物である請求項1記載の共重合体。
【請求項3】
ビニル単量体Aが、(i)式(1)において、R1が置換基を有していてもよい炭化水素基であり、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが−COO−基(左端がR2が結合した炭素原子に結合している)であり、n=1である化合物、(ii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xがポリカルボン酸の残基であり、nが1〜3の整数である化合物、及び(iii)式(1)において、R1、R2、R3及びR4が、同一又は異なって、水素原子又はメチル基であり、Xが置換基を有していてもよいn価の炭化水素基であり、nが1〜3の整数である化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物である請求項2記載の共重合体。
【請求項4】
ビニル単量体Aと、ビニル単量体Bと、3〜5員の環状エーテル基を有するビニル単量体Cとを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる請求項1〜3の何れかの項に記載の共重合体。
【請求項5】
ビニル単量体Cが脂環式エポキシ基を有するビニル単量体である請求項4記載の共重合体。
【請求項6】
ビニル単量体Aと、ビニル単量体Bと、ビニル単量体Cと、(メタ)アクリル酸エステルD、芳香族モノビニル化合物E、ビニルアルコキシシラン化合物F及びヒドロキシル基含有単量体Gからなる群より選択された少なくとも1種の単量体とを少なくとも含む単量体混合物を重合して得られる請求項4又は5記載の共重合体。
【請求項7】
請求項1〜6の何れかの項に記載の共重合体を少なくとも含む硬化性樹脂組成物。
【請求項8】
さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含む請求項7記載の硬化性樹脂組成物。
【請求項9】
請求項1〜6の何れかの項に記載の共重合体と光重合開始剤とを含む感光性樹脂組成物。
【請求項10】
さらに、ラジカル重合性二重結合を有する化合物、多官能チオール化合物、ヒンダードアミン系化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物からなる群より選択された少なくとも1種の化合物を含む感光性樹脂組成物。
【請求項11】
さらに顔料を含む請求項9又は10記載の感光性樹脂組成物。
【請求項12】
液状レジスト、ドライフィルム、顔料レジスト又はコーティング保護膜形成用として用いられる請求項9又は10記載の感光性樹脂組成物。
【請求項13】
請求項11記載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。
【請求項14】
請求項11記載の感光性樹脂組成物を支持体上に塗布後、マスクを通して露光し、現像してパターンを形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。

【公開番号】特開2010−132804(P2010−132804A)
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−311097(P2008−311097)
【出願日】平成20年12月5日(2008.12.5)
【出願人】(000002901)ダイセル化学工業株式会社 (1,236)
【Fターム(参考)】