説明

感放射線性樹脂組成物、液晶表示パネル用スペーサー、液晶表示パネル用スペーサーの形成方法、および液晶表示パネル

【課題】十分なプロセスマージンを有し、1,500J/m2以下の露光量で十分なスペーサー形状および膜厚を得ることを可能とし、圧縮荷重による高い柔軟性を持ち、密着性、ラビング耐性、耐熱性などにも優れ、剥離液耐性に優れた表示パネル用スペーサーを形成しうる感放射線性樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】(A)(a1)エチレン性不飽和カルボン酸および/またはエチレン性不飽和カルボン酸無水物と(a2)他のエチレン性不飽和化合物との共重合体、(B)(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類および(b2)該(b1)以外の他のエチレン性不飽和化合物を主成分とする重合性化合物、ならびに(C)感放射線性重合開始剤を含有する液晶表示パネル用スペーサーに有用な感放射線性樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感放射線性樹脂組成物、液晶表示パネル用スペーサー、液晶表示パネル用スペーサーの形成方法、および液晶表示パネルに関わり、さらに詳しくは、液晶表示パネルやタッチパネルなどの表示パネルに用いられるスペーサーを形成するための材料として好適な感放射線性樹脂組成物、当該組成物から形成された液晶表示パネル用スペーサー、当該液晶表示パネルの形成方法、および当該スペーサーを具備してなる液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示パネルには、従来から、2枚の基板間の間隔(セルギャップ)を一定に保つため、所定の粒径を有するガラスビーズ、プラスチックビーズなどのスペーサー粒子が使用されているが、これらスペーサー粒子は、ガラス基板などの透明基板上にランダムに散布されるため、画素形成領域にスペーサー粒子が存在すると、スペーサー粒子の写り込み現象を生じたり、入射光が散乱を受け、液晶パネルのコントラストが低下するという問題があった。
そこで、これらの問題を解決するために、スペーサーをフォトリソグラフィーにより形成する方法が採用されるようになってきた。この方法は、感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布し、所定のマスクを介して紫外線を露光したのち現像して、ドット状やストライプ状のスペーサーを形成するものであり、画素形成領域以外の所定の場所にのみスペーサーを形成することができるため、前述したような問題は基本的には解決される。
【0003】
近年、液晶表示素子の大面積化や生産性の向上などの観点から、マザーガラス基板の大型化(例えば、1,500×1,800mm、さらに1,870×2,200mm程度)が進んでいる。しかし、従来の基板サイズでは、マスクサイズよりも基板サイズが小さいため、一括露光方式で対応が可能であったが、大型基板では、この基板サイズと同程度のマスクサイズを作製することはほぼ不可能であり、一括露光方式では対応が困難である。
そこで、大型基板に対応可能な露光方式として、ステップ露光方式が提唱されている。しかし、ステップ露光方式では、一枚の基板に数回露光され、各露光毎に、位置合せやステップ移動に時間を要するため、一括露光方式に比較して、スループットの低減が問題視されている。
また、一括露光方式では、3,000J/m程度の露光量が可能であるが、ステップ露光方式では各回の露光量をより低くすることが必要であり、スペーサーの形成に使用される従来の感放射線性樹脂組成物では、1,500J/m以下の露光量で十分なスペーサー形状および膜厚を達成することが困難であった。
【0004】
そこで、このような問題を解決すべく、本願特許出願人は、既に特許文献1に、高感度でマスクパターンの設計サイズを忠実に再現でき、かつ基板との密着性に優れ、1,500J/m以下の露光量で十分なスペーサー形成でき、さらに圧縮強度、ラビング耐性などにも優れた表示パネル用スペーサーを与えうる感放射線性樹脂組成物を明らかにしている。
【0005】
【特許文献1】特開2005−227525号公報
【0006】
ところで、近年、生産性向上の観点から、液晶パネルのガラスを貼り合わせる前に液晶材をガラス表面にたらす工程技術“ODF(One Drop Fill)法”が導入されている。
この手法により、大幅に時間を節約することができる。例えば、従来の方法では30インチパネル用に液晶を充填するには約5日間要するが、ODF法を導入すればたったの2時間で済み、大幅な生産性向上が可能となる。
従来の貼り合わせ方式では、TFTアレイとカラーフィルターを貼り合わせる時、荷重をかけるため、その荷重によりスペーサーが均等に押され、スペーサーの高さ均一性が保たれていた。しかし、ODF法では、最初は基板の重さによる荷重と大気圧だけで貼り合わせるため、従来法に比較して、初期の貼り合わせ荷重が小さい。したがって、小さい荷重でスペーサーが押されても、均等に押されことで高さ均一性を発現することが重要とされている。そのためには、スペーサーの柔軟性が必要とされている。スペーサーの高さが不均一になるとセルギャップの均一性が保てなくなり、セル内に隙間が発生し表示ムラの原因となる。そこで、圧縮荷重による高い柔軟性を持つスペーサー材が必要となる。
【0007】
また、スペーサーの形状、膜厚の制御性に関する要求値は、近年、益々厳しくなってきており、スペーサーを形成する際のプロセスの変動による形状、膜厚の変動、組成物溶液の経時変化に伴う、形状、膜厚の安定性に関して課題を残していた。さらに、近年の液晶表示パネル製造に使用される感放射線性樹脂組成物は、保存期間、使用中に組成物中の成分が結晶化するなどにより異物が発生し装置を汚染するなど問題が深刻化しており、そのような問題の低減された感放射線性樹脂組成物が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の課題は、十分なプロセスマージンを有し、1,500J/m2以下の露光量で十分なスペーサー形状および膜厚を得ることを可能とし、圧縮荷重による高い柔軟性を持ち、密着性、ラビング耐性、耐熱性などにも優れ、剥離液耐性に優れた表示パネル用スペーサーを形成しうる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によると、上記課題は、第一に、
(A)(a1)エチレン性不飽和カルボン酸および/またはエチレン性不飽和カルボン酸無水物と(a2)他のエチレン性不飽和化合物との共重合体、
(B)(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類および(b2)該(b1)以外の他のエチレン性不飽和化合物を主成分とする重合性化合物、ならびに
(C)感放射線性重合開始剤
を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物によって達成される。
ここで、(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが、また、(b2)他のエチレン不飽和化合物としては、(α)多官能イソシアネート化合と、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物と、(γ)ポリオールとを反応させて得られる重量平均分子量が15,000以下の多官能ウレタンアクリレートが好ましい。
【0010】
本発明によると、上記課題は、第二に、
(C)感放射線性重合開始剤において、少なくとも一つがO-アシルオキシム型重合開始剤である感放射線性樹脂組成物によって達成される。
【0011】
本発明によると、上記課題は、第三に、
上記感放射線性樹脂組成物からなる、液晶表示パネル用スペーサーの形成に用いられる感放射線性樹脂組成物(以下、「液晶表示パネル用スペーサー用感放射線性樹脂組成物」という。)によって達成される。
【0012】
本発明によると、上記課題は、第四に、
液晶表示パネル用スペーサー用感放射線性樹脂組成物から形成されてなる液晶表示パネル用スペーサーによって達成される。
【0013】
本発明によると、上記課題は、第五に、
少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことを特徴とする液晶表示パネル用スペーサーの形成方法によって達成される。
(イ)上記に記載の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程。
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程。
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程。
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程。
【発明の効果】
【0014】
本発明の感放射線性樹脂組成物は、高感度でマスクパターンの設計サイズを忠実に再現でき、かつ基板との密着性に優れ、1,500J/m2以下の露光量で十分なスペーサー形状および膜厚を得ることを可能とし、また強度、耐熱性などにも優れ、低露光量領域におけるスペーサーの形状、膜厚の制御性に優れ、保存期間中、使用中に異物が発生しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明について詳細に説明する。
感放射線性樹脂組成物
−(A)共重合体−
(A)共重合体は、上記(a1)成分および(a2)成分を溶媒中で、重合開始剤の存在下にラジカル重合することによって製造することができる。
【0016】
(A)共重合体を構成する各成分のうち、(a1)エチレン性不飽和カルボン酸および/またはエチレン性不飽和カルボン酸無水物(以下、これらをまとめて「(a1)不飽和カルボン酸系単量体」という。)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸などのモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などのジカルボン酸類;上記ジカルボン酸の無水物類などを挙げることができる。
【0017】
これらの(a1)不飽和カルボン酸系単量体のうち、共重合反応性、得られる共重合体のアルカリ水溶液に対する溶解性および入手が容易である点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸などが好ましい。
(A)共重合体において、(a1)不飽和カルボン酸系単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0018】
(A)共重合体において、(a1)不飽和カルボン酸系単量体に由来する繰返し単位の含有率は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%、特に好ましくは15〜30重量%である。この場合、(a1)不飽和カルボン酸系単量体に由来する繰返し単位の含有率が5重量%未満であると、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50重量%を超えると、アルカリ水溶液に対する溶解性が大きくなりすぎるおそれがある。
【0019】
また、(a2)他のエチレン性不飽和化合物(以下、単に「(a2)他の単量体」という。)としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸i−プロピルなどのアクリル酸アルキルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチルなどのメタクリル酸アルキルエステル類;アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[ 5.2.1.02,6] デカン−8−イル、アクリル酸2−(トリシクロ[
5.2.1.02,6] デカン−8−イルオキシ)エチル、アクリル酸イソボロニルなどのアクリル酸脂環式エステル類;メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[
5.2.1.02,6] デカン−8−イル、メタクリル酸2−(トリシクロ[
5.2.1.02,6] デカン−8−イルオキシ)エチル、メタクリル酸イソボロニルなどのメタクリル酸脂環式エステル類;アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル類;メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸のアリールエステルあるいはアラルキルエステル類;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などのジカルボン酸ジアルキルエステル類;メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピルなどのメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフリル、メタクリル酸テトラヒドロフピラン−2−メチルなどの酸素一原子を含む不飽和複素五および六員環メタクリル酸エステル類;アクリル酸グリシジル、アクリル酸2−メチルグリシジル、アクリル酸3,4−エポキシブチル、アクリル酸6,7−エポキシヘプチル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルなどのアクリル酸エポキシアルキルエステル類;メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−メチルグリシジル、メタクリル酸3,4−エポキシブチル、メタクリル酸6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルなどのメタクリル酸エポキシアルキルエステル類;α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチルなどのα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル類;o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル類;スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレンなどのビニル芳香族化合物;フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミドなどのジカルボニルイミド誘導体類;1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンなどの共役ジエン系化合物のほか、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニルなどを挙げることができる。
【0020】
これらの(a2)他の単量体のうち、共重合反応性および得られる共重合体のアルカリ水溶液に対する溶解性の点から、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸トリシクロ[ 5.2.1.02,6]
デカン−8−イル、スチレン、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、1,3−ブタジエンなどが好ましい。
(A)共重合体において、(a2)他の単量体は、単独もしくは2種類以上を混合して使用することができる。
【0021】
本発明で用いられる(A)共重合体は、(a2)他の単量体から誘導される構成単位を、好ましくは95〜50重量%、さらに好ましくは90〜60重量%、特に好ましくは85〜70重量%[ただし、上記の(a1)+(a2)=100重量%]含有している。この場合、(a2)の構成単位が50重量%未満の場合は、(A)共重合体の保存安定性が低下する傾向にあり、一方95重量%を超える場合は(A)共重合体がアルカリ水溶液に溶解しにくくなる。
【0022】
上記のように、本発明で用いられる(A)共重合体は、カルボキシル基および/またはカルボン酸無水物基を有しており、アルカリ水溶液に対して適切な溶解性を有する。
上記の(A)共重合体を含む感放射線性樹脂組成物は、現像する際に良好なアルカリ溶解性を示し、容易に所定パターンのスペーサーを形成することができる。
【0023】
(A)共重合体の製造に用いられる溶媒としては、例えば、アルコール、エーテル、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート、芳香族炭化水素、ケトン、エステルなどを挙げることができる。
【0024】
これらの具体例としては、アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニル−1−プロパノールなど;
エーテル類として、例えばテトラヒドロフランなど;
グリコールエーテルとして、例えば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など;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばメチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなど;
ジエチレングリコールとして、例えば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エチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなど;
ジプロピレングリコールとして、例えばジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテルなど;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルとして、例えば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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなど;
プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネートとして、例えばプロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートなど;
芳香族炭化水素として、例えばトルエン、キシレンなど;
ケトンとして、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなど;
【0025】
エステルとして、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、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、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、酢酸3−メトキシブチル、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−メトキシプロピオン酸ブチル、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−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、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−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、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、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステルをそれぞれ挙げることができる。
【0026】
これらのうち、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテートが好ましく、就中、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エチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、酢酸3−メトキシブチルが特に好ましい。
上記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
なお、上記溶媒の使用量は、(a1)〜(a2)成分からなる単量体成分100重量部に対し、通常、80〜400重量部、好ましくは100〜300重量部程度である。
【0027】
また、上記重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、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)、4,4’−アゾビス(4―シアノバレリアン酸)、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(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物;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)シクロヘキサンなどの有機過酸化物;過酸化水素などを挙げることができる。また、ラジカル重合開始剤として過酸化物を用いる場合には、それと還元剤とを併用して、レドックス型開始剤としてもよい。
これらのラジカル重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
なお、上記ラジカル重合開始剤の使用量は、(a1)〜(a2)成分からなる単量体成分100重量部に対し、通常、0.5〜10重量部、好ましくは1〜8重量部程度である。
以上のラジカル重合は、通常、重合温度が60〜100℃、好ましくは70〜90℃、重合時間が120〜420分、好ましくは180〜360分程度である。
このようにして得られる(A)共重合体は、溶液のまま感放射線性樹脂組成物の調製に供しても、また溶液から分離して感放射線性樹脂組成物の調製に供してもよい。
【0028】
(A)共重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、通常、2,000〜100,000、好ましくは5,000〜50,000である。この場合、Mwが2,000未満であると、得られる被膜の現像性、残膜率などが低下したり、またパターン形状、耐熱性などが損なわれるおそれがあり、一方100,000を超えると、解像度が低下したり、パターン形状が損なわれるおそれがある。
【0029】
−(B)重合性化合物−
感放射線性樹脂組成物における(B)成分は、(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類および(b2)該(b1)以外の他のエチレン性不飽和化合物を主成分とする重合性化合物である。ここで、(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが、また、(b2)他のエチレン性化合物としては、(α)多官能イソシアネート化合物と、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物と、(γ)ポリオールとを反応させて得られる重量平均分子量が15,000以下の多官能ウレタンアクリレートが好ましい。
【0030】
上記(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、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トリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、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ペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、トリ(2−アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、トリ(2−メタクリロイルオキシエチル)フォスフェートなどを挙げることができ、特に好ましくはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)である。
上記市販品として、例えば、アロニックスM−309、同M−400、同M−405、同M−450、同M−7100、同M−8030、同M−8060、同TO−1382、同TO−1450(東亜合成(株)製)、KAYARAD TMPTA、同DPHA、同DPCA−20、同DPCA−30、同DPCA−60、同DPCA−120(日本化薬(株)製)、ビスコート295、同300、同360、同GPT、同3PA、同400(大阪有機化学工業(株)製)などを挙げることができる。
【0031】
また、(b2)他のエチレン性化合物としては、特に限定されるものではないが、単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸ウレタン類(多官能ウレタンアクリレート)、(メタ)アクリル酸エステル類(ただし、上記(b1)成分を除く)が、重合性が良好である点から好ましい。
【0032】
このうち、(メタ)アクリル酸ウレタン類として、(α)多官能イソシアネート化合物と、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物と、(γ)ポリオールとを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレートが挙げられる。
【0033】
上記多官能ウレタンアクリレートの構成物質としての(α)多官能イソシアネート化合物としては、2,3−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,5−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,2−エチレンジイソシアネート、1、3−トリメチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1、2−フェニレンジイソシアネート、1、3−フェニレンジイソシアネート、1、4−フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、2,5−ビス(イソシアナートメチル)ビシクロ [2.2.1]
ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナートメチル)ビシクロ [2.2.1] ヘプタンなどを挙げることができる。
【0034】
これら(α)多官能イソシアネート化合物のうち、得られる多官能ウレタンアクリレートの感放射線性樹脂組成物への相溶性などの点から、2,3−トリレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1、3−フェニレンジイソシアネートなどが好ましい。これらは単独で使用してもよく、複数種併用することができる。
【0035】
また、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物としては、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ポリプロピレングリコールモノアクリル酸エステル、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートなどが挙げられる。
【0036】
これら(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物のうち、得られる多官能ウレタンアクリレートの重合性と溶解性の点から、2-ヒドロキシエチルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが好ましい。これらは単独で使用してもよく、複数種併用することができる。
【0037】
さらに、(γ)ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオールなどが挙げられる。これらのうち、得られる多官能ウレタンアクリレートを使用した感放射線性樹脂組成物の柔軟性付与という観点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。これらポリエーテルポリオールの内、重量平均分子量が10,000以下のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが特に好ましい。
【0038】
上記(α)多官能イソシアネート化合物、(β)分子内に1個以上の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物、(γ)ポリオールは、(α)のイソシアネート基と(β)の水酸基と(γ)の水酸基とのモル比が、1.00/1.00/0.50〜1.00/1.20/0.60の範囲、好ましくは、1.00/1.00/0.50〜1.00/1.10/0.55の範囲となる割合で反応させるのが好ましい。水酸基のモル比がイソシアネート基のモル比に対して、1.00未満の場合は、得られる多官能ウレタンアクリレートに未反応のイソシアネート基残存し、それを用いた感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。また、水酸基のモル比がイソシアネート基のモル比に対して1.20より大きい場合、過剰の水酸基が残存し、それを用いた感放射線性樹脂組成物の保存安定性が低下する傾向がある。
【0039】
上記の多官能ウレタンアクリレートは、公知の方法で合成することが可能であり、所定量の(α)多官能イソシアネート化合物、(β)分子内に1個以上の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物、および(γ)ポリオールを一括で仕込み、60℃〜100℃で遊離イソシアネート基がなくなるまで加温、攪拌することによって得られる。反応時間は、通常、60〜240分程度である。
また、反応時必要に応じて、ハイドロキノンモノメチルエーテルやジラウリン酸ジブチルスズ(IV)などの触媒を加えてもよく、貯蔵中の暗反応によるゲル化防止のためハイドロキノン、p−ベンゾキノン、t−ブチルカテコールなどを加えてもよい。
以上の多官能ウレタンアクリレートは、重量平均分子量が15,000以下、好ましくは6,000〜12,000である。重量平均分子量が15,000を超えると、現像液に対する溶解性が低下する点であり好ましくない。
【0040】
上記多官能ウレタンアクリレートの市販品としては、KAYARAD UX-2201、同UX-2301、UX-3204、同UX-3301、UX-4101、同UX-6101、UX-7101、同UX-8101、UX-0937(以上、日本化薬(株)製)、アートレジンUN-9000PEP、同UN-9200A(以上、根上工業(株)製)などが挙げられる。
【0041】
上記多官能ウレタンアクリレート以外の(b2)エチレン性不飽和化合物としては、単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸ウレタン類(ただし、上記多官能性ウレタンアクリレートを除く)、(メタ)アクリル酸エステル類(ただし、上記(b1)成分を除く)を挙げることができる。
【0042】
上記単官能(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、イソボロニルアクリレート、イソボロニルメタクリレート、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、(2−アクリロイルオキシエチル)(2−ヒドロキシプロピル)フタレート、(2−メタクリロイルオキシエチル)(2−ヒドロキシプロピル)フタレートなどを挙げることができ、また市販品として、商品名で、例えば、アロニックスM−101、同M−111、同M−114、同M−5300(以上、東亜合成(株)製);KAYARAD TC−110S、同 TC−120S(以上、日本化薬(株)製);ビスコート158、同2311(以上、大阪有機化学工業(株)製)などを挙げることができる。
【0043】
上記2官能(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジメタクリレートなどを挙げることができ、また市販品として、例えば、アロニックスM−210、同M−240、同M−6200(東亜合成(株)製)、KAYARAD HDDA、同HX−220、同R−604(日本化薬(株)製)、ビスコート260、同312、同335HP(大阪有機化学工業(株)製)、ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)などを挙げることができる。
【0044】
さらに、9官能以上の多官能ウレタンアクリレートの市販品は、例として、ニューフロンティア R−1150(以上、第一工業製薬(株)製)、KAYARAD DPHA−40H(以上、日本化薬(株)製)などが挙げられる。
【0045】
これらの(b2)他のエチレン性不飽和化合物を構成する、単官能または2官能の(メタ)アクリル酸エステル類のうち、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレートが好ましい。
上記(b2)成分を構成する、単官能、2官能または3官能以上の(メタ)アクリル酸ウレタン類および(メタ)アクリル酸エステル類(ただし、(b1)成分を除く)は、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0046】
以上の(B)重合性不飽和化合物において、(b1)成分と(b2)成分との割合は、(b1)成分が15〜98重量%、好ましくは20〜95重量%、(b2)成分が85〜2重量%、好ましくは80〜5重量%〔ただし、(b1)+(b2)=100重量%〕である。(b1)成分が15重量%未満では、現像性が低下する、一方98重量%を超えると、圧縮特性の変位量が低下する傾向にある。
【0047】
本発明の感放射線性樹脂組成物において、(B)重合性不飽和化合物の使用量は、(A)共重合体100重量部に対して、好ましくは1〜250重量部、さらに好ましくは50〜200重量部である。この場合、(B)重合性不飽和化合物の使用量が1重量部未満では、現像時に現像残りが発生するおそれがあり、一方250重量部を超えると、得られるスペーサーの密着性が低下する傾向がある。
【0048】
(C)感放射線性重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、荷電粒子線、X線などの放射線の露光により、重合性不飽和化合物の重合を開始しうる活性種を発生する成分からなる。このような感放射線性重合開始剤としては、例えば、9.H.−カルバゾール系のO−アシルオキシム型重合開始剤(以下、「O−アシルオキシム型重合開始剤(I)」という。)が好ましい。
【0049】
O−アシルオキシム型重合開始剤(I)としては、例えば、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ノナン−1,2−ノナン−2−オキシム−O−ベンゾアート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ノナン−1,2−ノナン−2−オキシム−O−アセタート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−ペンタン−1,2−ペンタン−2−オキシム−O−アセタート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−オクタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート、1−〔9−エチル−6−(1,3,5−トリメチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアート、1−〔9−ブチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾアートなどを挙げることができる。
【0050】
これらのO−アシルオキシム型重合開始剤(I)のうち、特に1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセタートが好ましい。
上記O−アシルオキシム型重合開始剤(I)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0051】
また、本発明においては、感放射線性重合開始剤として、O−アシルオキシム型重合開始剤(I)以外のO−アシルオキシム型光重合開始剤(以下、「O−アシルオキシム型重合開始剤(II)」という。)を1種以上併用することができる。
O−アシルオキシム型重合開始剤(II)としては、例えば、1,2−オクタジオン−1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−ベンゾイルオキシム)、1,2−ブタンジオン−1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−ベンゾイルオキシム)、1,2−ブタンジオン−1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−アセチルオキシム)、1,2−オクタジオン−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−(O−ベンゾイルオキシム)、1,2−オクタジオン−1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−(4―メチルベンゾイルオキシム))などを挙げることができる。
これらのO−アシルオキシム型重合開始剤(II)のうち、特に1,2−オクタジオン−1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−ベンゾイルオキシム)が好ましい。
【0052】
本発明において、O−アシルオキシム型重合開始剤(I)あるいはこれとO−アシルオキシム型重合開始剤(II)との混合物(以下、これらをまとめて単に「O−アシルオキシム型重合開始剤」という。)を用いることにより、1,500J/m以下の露光量でも、良好な感度を達成でき、かつ基板への良好な密着性を有するペーサーを得ることが可能となる。
【0053】
本発明の感放射線性樹脂組成物において、O−アシルオキシム型重合開始剤の使用量は、(B)重合性不飽和化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、O−アシルオキシム型重合開始剤の使用量が0.1重量部未満では、現像時の残膜率が低下する傾向があり、一方30重量部を超えると、現像時に未露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向がある。
また、O−アシルオキシム型重合開始剤(II)の使用割合は、O−アシルオキシム型重合開始剤(I)とO−アシルオキシム型重合開始剤(II)との合計100重量部に対して、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは20重量部以下である。
【0054】
さらに、本発明の感放射線性樹脂組成物においては、O−アシルオキシム型重合開始剤と共に、他の感放射線性重合開始剤を1種以上併用することもできる。
上記他の感放射線性重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ホスフィン系化合物、トリアジン系化合物などを挙げることができ、これらのうちアセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物などが好ましい。
【0055】
上記アセトフェノン系化合物としては、例えば、α−ヒドロキシケトン系化合物、α−アミノケトン系化合物などを挙げることができる。
上記α−ヒドロキシケトン系化合物としては、例えば、1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−i−プロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどを挙げることができ、また上記α−アミノケトン系化合物としては、例えば、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)−ブタン−1−オン、2−(4−メチルベンゾイル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オンなどを挙げることができ、これら以外の化合物として、例えば、2,2−ジメトキシアセトフェノン、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などを挙げることができる。
【0056】
これらのアセトフェノン系化合物のうち、特に、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−(4−メチルベンゾイル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オンが好ましい。
本発明においては、アセトフェノン系化合物を併用することにより、感度、得られるスペーサーの形状や圧縮強度をさらに改善することが可能となる。
【0057】
また、上記ビイミダゾール系化合物としては、例えば、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−ブロモフェニル)−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−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(2,4,6−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、2,2’−ビス(2−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−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’−ビイミダゾールなどを挙げることができる。
【0058】
これらのビイミダゾール系化合物のうち、2,2’−ビス(2−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(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールなどが好ましく、特に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’−ビイミダゾールが好ましい。
本発明においては、ビイミダゾール系化合物を併用することにより、感度、解像度や得られるスペーサーの基板との密着性をさらに改善することが可能となる。
【0059】
また、ビイミダゾール系化合物を併用する場合、それを増感するため、ジアルキルアミノ基を有する脂肪族系または芳香族系の化合物(以下、「アミノ系増感剤」という。)を添加することができる。
アミノ系増感剤としては、例えば、N−メチルジエタノールアミン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸i−アミルなどを挙げることができる。
これらのアミノ系増感剤のうち、特に4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
上記アミノ系増感剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0060】
さらに、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、水素供与化合物として、チオール系化合物を添加することができる。ビイミダゾール系化合物は、上記アミノ系増感剤によって増感されて開裂し、イミダゾールラジカルを発生するが、そのままでは高い重合開始能が発現されず、得られるスペーサーが逆テーパ形状のような好ましくない形状となる場合が多い。しかし、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とが共存する系に、チオール系化合物を添加することにより、イミダゾールラジカルにチオール系化合物から水素ラジカルが供与される結果、イミダゾールラジカルが中性のイミダゾールに変換されるとともに、重合開始能の高い硫黄ラジカルを有する成分が発生し、それによりスペーサー形状をより好ましい順テーパ状にすることができる。
【0061】
上記チオール系化合物としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾチアゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾイミダゾールなどの芳香族系化合物;3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸メチル、3−メルカプトプロピオン酸エチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチルなどの脂肪族系モノチオール類;3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、ペンタエリストールテトラ(メルカプトアセテート)、ペンタエリストールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)などの2官能以上の脂肪族系チオール類を挙げることができる。
これらのチオール系化合物のうち、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
【0062】
本発明の感放射線性樹脂組成物において、他の感放射線性重合開始剤の使用割合は、全感放射線性重合開始剤100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、さらに好ましくは80重量部以下、特に好ましくは60重量部以下である。この場合、他の感放射線性重合開始剤の使用割合が100重量部を超えると、本発明の所期の効果が損なわれるおそれがある。
【0063】
また、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、アミノ系増感剤の添加量は、ビイミダゾール系化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、アミノ系増感剤の添加量が0.1重量部未満では、感度、解像度や得られるスペーサーの基板との密着性の改善効果が低下する傾向があり、一方50重量部を超えると、スペーサー形状が損なわれるおそれがある。
【0064】
また、ビイミダゾール系化合物とアミノ系増感剤とを併用する場合、チオール系化合物の添加量は、ビイミダゾール系化合物100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、チオール系化合物の添加量が0.1重量部未満では、スペーサー形状の改善効果が低下したり、膜減りを生じやすくなる傾向があり、一方50重量部を超えると、スペーサー形状が損なわれるおそれがある。ただし、本発明においては、O−アシルオキシム型重合開始剤(I)以外の感放射線性重合開始剤だけを、単独でまたは2種以上を混合して使用することもできる。
【0065】
−添加剤−
感放射線性樹脂組成物には、本発明の所期の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、上記成分以外の添加剤を配合することもできる。
例えば、塗布性を向上するために、界面活性剤を配合することができる。その界面活性剤は、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤を好適に用いることができる。
フッ素系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物を好適に用いることができ、その具体例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロデカン、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキルホスホン酸ナトリウム、フルオロアルキルカルボン酸ナトリウム、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、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、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、パーフルオロアルキルポリオキシエタノール、パーフルオロアルキルアルコキシレート、フッ素系アルキルエステルなどを挙げることができる。
【0066】
また、これらの市販品としては、例えばBM−1000、BM−1100(以上、BM CHEMIE社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183、同F178、同F191、同F471、同F476(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC 170C、FC−171、FC−430、FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145、同S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、エフトップEF301、同303、同352(以上、新秋田化成(株)製)、フタージェントFT−100、同FT−110、同FT−140A、同FT−150、同FT−250、同FT−251、同FTX−251、同FTX−218、同FT−300、同FT−310、同FT−400S(以上、(株)ネオス製)などを挙げることができる。
また、シリコーン系界面活性剤としては、例えばトーレシリコーンDC3PA、同DC7PA、同SH11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH−190、同SH−193、同SZ−6032、同SF−8428、同DC−57、同DC−190(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4446、TSF−4460、TSF−4452(以上、GE東芝シリコーン(株)製)などの商品名で市販されているものを挙げることができる。
【0067】
さらに、上記以外の界面活性剤としては、例えば、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など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n−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアリールエーテル類;ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレートなどのポリオキシエチレンジアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤や、市販品として、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.57、95(共栄社油脂化学工業(株)製)などを挙げることができる。
【0068】
これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤の配合量は、(A)共重合体100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは2重量部以下である。この場合、界面活性剤の配合量が5重量部を超えると、塗布時に膜荒れを生じやすくなる傾向がある。
【0069】
また、基体との密着性をさらに向上させるために、接着助剤を配合することができる。
上記接着助剤としては、官能性シランカップリング剤が好ましく、その例としては、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基などの反応性官能基を有するシランカップリング剤を挙げることができ、より具体的には、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどを挙げることができる。
これらの接着助剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
接着助剤の配合量は、(A)共重合体100重量部に対して、好ましくは20重量部以下、さらに好ましくは10重量部以下である。この場合、接着助剤の配合量が20重量部を超えると、現像残りが生じやすくなる傾向がある。
【0070】
そのほか、他の添加剤を保存安定性の向上などを目的として添加することができる。具体的には、硫黄、キノン類、ヒドロキノン類、ポリオキシ化合物、アミン、ニトロニトロソ化合物が挙げられる。その例として、4−メトキシフェノール、N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミンアルミニウムなどが挙げられる。これらは、(A)共重合体100重量部に対して、好ましくは3.0重量部以下、より好ましくは0.001〜0.5重量部で用いられる。3.0重量部を超える場合は、十分な感度が得られず、パターン形状が悪化する。
【0071】
また、耐熱性向上のため、N−(アルコキシメチル)グリコールウリル化合物、N−(アルコキシメチル)メラミン化合物および2官能以上のエポキシ基を1分子中に有する化合物を添加することができる。上記N−(アルコキシメチル)グリコールウリル化合物の具体例としては、N,N,N,N−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(エトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(n−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(i−プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(n−ブトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(t−ブトキシメチル)グリコールウリルなどを挙げることができる。これらのうち特に、N,N,N,N−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリルが好ましい。上記N−(アルコキシメチル)メラミン化合物の具体例としては、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(メトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(エトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(n−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(i−プロポキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(n−ブトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(t−ブトキシメチル)メラミンなどを挙げることができる。これらのうち特に、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(メトキシメチル)メラミンが好ましい。これらの市販品としては、ニカラックN−2702、MW−30M(以上 三和ケミカル(株)製)などが挙げられる。
2官能以上のエポキシ基を1分子中に有する化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型液状エポキシ樹脂などが挙げられる。これら市販品の具体例としては、エポライト40E,エポライト100E,エポライト200E,エポライト70P,エポライト200P,エポライト400P,エポライト40E,エポライト1500NP,エポライト1600,エポライト80MF,エポライト100MF,エポライト4000、エポライト3002(以上 共栄社化学(株)製)、エピコート152、エピコート154(以上 ジャパンエポキシレジン(株)製)などが挙げられる。これらは、単独もしくは2種以上の組み合わせで使用できる。
【0072】
組成物溶液
感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、通常、(A)共重合体、(B)重合性化合物、(C)光重合開始剤などの構成成分を適当な溶剤に溶解して、組成物溶液として調製される。
上記組成物溶液の調製に使用される溶剤としては、感放射線性樹脂組成物を構成する各成分を均一に溶解し、かつ各成分と反応しないものが用いられる。
このような溶媒としては、上述した(A)共重合体を製造するために使用できる溶媒として例示したものと同様のものを挙げることができる。
【0073】
このような溶媒のうち、各成分の溶解性、各成分との反応性、塗膜形成のし易さなどの点から、例えばアルコール、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、エステルおよびジエチレングリコールが好ましく用いられる。これらのうち、例えばベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニル−1−プロパノール、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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エチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、酢酸3-メトキシブチルなどが特に好ましく使用できる。
【0074】
さらに、上記溶媒とともに膜厚の面内均一性を高めるため、高沸点溶媒を併用することもできる。併用できる高沸点溶媒としては、例えばN−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテートなどが挙げられる。これらのうち、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミドが好ましい。
なお、本発明の感放射線性樹脂組成物における溶媒の使用量は、該組成物の固形分濃度が、通常、10〜50重量%、好ましくは15〜40重量%とされる量である。
このように調製された組成物溶液は、必要に応じて、孔径が例えば0.2〜0.5μm程度のミリポアフィルタなどによりろ過して、使用に供することもできる。
【0075】
感放射線性樹脂組成物は、特に、液晶パネルやタッチパネルなどの表示パネル用スペーサーを形成するための材料として好適である。
【0076】
表示パネル用スペーサー
本発明は、少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことにより、本発明の液晶表示パネル用スペーサーを形成することができる。
(イ)本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程。
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程。
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程。
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程。
【0077】
(イ)工程
(イ)工程では、組成物溶液を基板の表面に塗布したのち、プレベークして溶剤を除去することにより、塗膜を形成する。
本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する方法としては、例えば(1)塗布法、(2)ドライフィルム法によることができる。
組成物溶液の塗布法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット塗布法などの適宜の方法を採用することができ、特にスピンコート法、スリットダイ塗布法が好ましい。
また、本発明の感放射線性樹脂組成物の被膜を形成する際に、(2)ドライフィルム法を採用する場合、該ドライフィルムは、ベースフィルム、好ましくは可とう性のベースフィルム上に、本発明の感放射線性樹脂組成物からなる感放射線性層を積層してなるもの(以下、「感放射線性ドライフィルム」という)である。
【0078】
上記感放射線性ドライフィルムは、ベースフィルム上に、本発明の感放射線性樹脂組成物を好ましくは液状組成物として塗布したのち乾燥することにより、感放射線性層を積層して形成することができる。感放射線性ドライフィルムのベースフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂のフィルムを使用することができる。ベースフィルムの厚さは、15〜125μmの範囲が適当である。得られる感放射線性層の厚さは、1〜30μmの程度が好ましい。
また、感放射線性ドライフィルムは、未使用時に、その感放射線性層上にさらにカバーフィルムを積層して保存することもできる。このカバーフィルムは、未使用時には剥がれず、使用時には容易に剥がすことができるように、適度な離型性を有する必要がある。このような条件を満たすカバーフィルムとしては、例えば、PETフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルムなどの合成樹脂フィルムの表面にシリコーン系離型剤を塗布または焼き付けフィルムを使用することができる。カバーフィルムの厚さは、通常、25μm程度で十分である。
また、プレベークの条件は、各構成成分の種類、配合割合などによっても異なるが、通常、70〜90℃で1〜15分間程度である。
【0079】
(ロ)工程
次いで、プレベークされた塗膜に、所定パターンのマスクを介し露光して重合させる。
露光に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線、荷電粒子線、X線などを適宜に選択できるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
露光量は、露光される放射線の波長365nmにおける強度を、照度計(OAI model 356 、OAI Optical Associates Inc. 製)により測定した値として、通常、100〜10,000J/m、好ましくは1,500〜4,000J/mである。
【0080】
(ハ)工程
露光後、現像液により現像し、不要な部分を除去して、パターンを形成する。
現像方法としては、例えば、液盛り法、浸漬法、シャワー法などの何れでもよく、現像時間は、通常、30〜180秒間である。
上記現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミンなどの1級アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの2級アミン類;トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミンなどの3級アミン類;ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの3級アルカノールアミン類;ピロール、ピペリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルピロリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネンなどの脂環族3級アミン類;ピリジン、コリジン、ルチジン、キノリンなどの芳香族3級アミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの4級アンモニウム塩などのアルカリ性化合物の水溶液を使用することができる。
また、上記アルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒および/または界面活性剤を適当量添加することもできる。
現像後、例えば流水洗浄などにより、例えば30〜90秒間洗浄して、不要な部分を除去したのち、圧縮空気や圧縮窒素を吹きつけて乾燥させることにより、所定のパターンが形成される。
【0081】
(ニ)工程
現像後の被膜を加熱する。すなわち、現像後、このパターンを、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置により、所定温度、例えば150〜250℃で、所定時間、ホットプレート上では例えば5〜30分間、オーブン中では例えば30〜90分間、加熱処理することにより、目的とするスペーサーを得ることができる。
【0082】
液晶表示パネル
本発明の液晶表示パネルは、以下の方法により作製される。まず、液晶配向能を有する保護膜が形成された基板を2枚作成し、それぞれの保護膜における液晶配向方向が直交または逆平行となるように、2枚の基板を間隙(セルギャップ)を介して対向させ、2枚の基板の周辺部を本発明のスペーサーを介して貼り合わせ、基板の表面およびスペーサーにより区画されたセルギャップ内に液晶を充填し、充填孔を封止して液晶セルを構成する。そして、液晶セルの外表面、すなわち、液晶セルを構成するそれぞれの基板の他面側に、偏光板を、その偏光方向が当該基板の一面に形成された保護膜の液晶配向方向と一致または直交するように貼り合わせることにより、本発明の液晶表示パネルを得る。
【0083】
上記液晶としては、例えばネマティック型液晶、スメクティック型液晶を挙げることができる。その中でもネマティック型液晶が好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが用いられる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶や商品名「C−15」、「CB−15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤などを添加して使用することもできる。さらに、p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶も使用することができる。
【0084】
また、液晶セルの外側に使用される偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させたH膜と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
【実施例】
【0085】
以下に、実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
合成例1
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4重量部、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル 220重量部を仕込んだ。引き続き、スチレン 5重量部、メタクリル酸 10重量部、アクリル酸 4重量部、メタクリル酸ベンジルエステル 31重量部、メタクリル酸n-ブチルエステル 45重量部を仕込み、窒素置換したのち、さらに1,3−ブタジエン 5重量部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持し、さらに100℃で1時間保持し、で共重合体[A−1]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は31.0重量%であり、重合体の重量平均分子量は、12,000であった(重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) HLC−8020(東ソー(株)製)を用いて測定したポリスチレン換算分子量である)。
【0086】
合成例2
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4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 220重量部を仕込んだ。引き続き、スチレン 5重量部、メタクリル酸 10重量部、アクリル酸 4重量部、メタクリル酸ベンジルエステル 31重量部、メタクリル酸n-ブチルエステル 45重量部を仕込み、窒素置換したのち、さらに1,3−ブタジエン 5重量部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持し、さらに100℃で1時間保持し、で共重合体[A−2]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は31.0重量%であり、重合体の重量平均分子量は、12,000であった(重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) HLC−8020(東ソー(株)製)を用いて測定したポリスチレン換算分子量である)。
【0087】
合成例3
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4重量部、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル 220重量部を仕込んだ。引き続き、スチレン 5重量部、メタクリル酸 10重量部、アクリル酸 4重量部、メタクリル酸ベンジルエステル 31重量部、メタクリル酸n-ブチルエステル 50重量部を仕込み、窒素置換したのち、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持し、さらに100℃で1時間保持し、共重合体[A−3]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は32.0重量%であり、重合体の重量平均分子量は、15,000であった(重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) HLC−8020(東ソー(株)製)を用いて測定したポリスチレン換算分子量である)。
【0088】
合成例4
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 5重量部、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル 200重量部を仕込み、引き続いてメタクリル酸 18重量部、メタクリル酸グリシジル 40重量部、スチレン5 重量部、メタクリル酸トリシクロ[ 5.2.1.02,6]デカン−8−イル 32重量部を仕込んで、窒素置換したのち、さらに1,3−ブタジエン 5重量部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合させて、共重合体〔A−4〕の溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は33.3重量%であり、重合体の重量平均分子量は、20,000であった(重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエイションクロマトグラフィー) HLC−8020(東ソー(株)製)を用いて測定したポリスチレン換算分子量である)。
【0089】
実施例1
組成物溶液の調製
(A)共重合体として合成例1で得た共重合体〔A−1〕の溶液 100重量部(固形分)、(B)重合性化合物としてKAYARAD DPHA(日本化薬(株)製) 100重量部、UX-2201(以上、日本化薬(株)製) 30重量部、(C)光重合開始剤として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(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 5重量部、2,2’−ビス(2-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 2.5重量部、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン 2.5重量部、2−メルカプトベンゾチアゾール 1.25重量部を使用し、固形分濃度が30重量%になるようにジエチレングリコールメチルエチルエーテルに溶解したのち、孔径0.2μmのミリポアフィルタでろ過して、組成物溶液(S−1)を調製した。
【0090】
(I)スペーサーの形成
無アルカリガラス基板上にスピンナーを用いて、上記組成物溶液を塗布した後、90℃で3分間ホットプレート上でプレベークして膜厚3.5μmの塗膜を形成した。
上記で得られた塗膜に15μm丸の残しパターンのマスクを介して、露光ギャップを200μmとして、波長365nmにおける露光強度が300W/mの紫外線による露光を行った。次いで、水酸化カリウム 0.05重量%水溶液で25℃、120秒間現像した後、純水で1分間リンスした。さらに、オーブン中、230℃で20分間加熱しスペーサーを形成した。
【0091】
(II)表面状態の観察
得られたスペーサーの表面状態を走査型電子顕微鏡にて観察して、表面に突起状の異物や荒れがある場合を×とし、表面に突起状の異物や荒れがない場合を○とした。結果を表2に示す。
【0092】
(III)感度評価
上記(I)で得られたパターンにおいて、現像後の残膜率が90%以上になる感度が1,500J/m以下だと、感度が良好と言える。結果を表2に示す。
【0093】
(IV)ラビング耐性の評価
上記(I)で得られた基板に、液晶配向剤としてAL3046(JSR(株)製)を液晶配向膜塗布用印刷機により塗布し、180℃で1時間乾燥し、乾燥膜厚0.05μmの配向剤の塗膜を形成した。
この塗膜に、ナイロン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロールの回転数500rpm、ステージの移動速度1cm/秒でラビング処理を行った。この時のスペーサーパターンの削れや剥がれの有無を表2に示す。
【0094】
(V)密着性の評価
8〜15μmのサイズのパターンを有したマスクを介して、500J/mで露光し、現像後のパターンの有無を確認した。マスクパターンサイズが10μm以下でもパターンがある場合、密着性が良好と言える。結果を表2に示す。
【0095】
(VI)弾性回復率の評価
得られたスペーサーについて、微小圧縮試験機(商品名DUH−201、(株)島津製作所製)を用い、直径50μmの平面圧子により、負荷速度および徐荷速度をともに2.6mN /秒として、50mNまでの荷重を負荷して5秒間保持したのち除荷して、負荷時の荷重−変形量曲線および徐荷時の荷重−変形量曲線を作成した。このとき、図1に示すように、負荷時の荷重50mNでの変形量と荷重5mNでの変形量との差をL1とし、除荷時の荷重50mNでの変形量と荷重5mNでの変形量との差をL2として、下記式により、弾性回復率を算出した。
弾性回復率(%)=L2×100/L1
弾性回復率と変異量を表2に示す。
【0096】
(VII)剥離液耐性の評価
スペーサーを形成した基板を配向膜剥離液(製品名:TS−204、三洋化成製)に50℃で30分浸漬し、さらに210℃で15分加熱後に膜厚変化を測定した。加熱後の膜厚×100/初期膜厚により評価を行った。配向膜剥離液浸漬前後で膜厚に変化がなければ、配向膜剥離液耐性が良好であると言える。結果を表2に示す。
【0097】
実施例2〜24、比較例1〜6
実施例1において、(A)成分〜(C)成分として、表1に記載のとおりの種類、量を使用した他は、実施例1と同様にして、組成物溶液を調製し、スペーサーを形成して、評価した。(B)〜(C)の添加量は、(A)共重合体100重量部に対しての重量比である。
表1〜2から明らかなように、実施例1〜24は、本発明の感放射線性樹脂組成物であり、いずれも、1,500J/m2以下の露光量で十分なスペーサー形状および膜厚を得ることを可能とし、圧縮荷重による高い柔軟性を持ち、密着性、ラビング耐性、耐熱性などにも優れ、剥離液耐性に優れた表示パネル用スペーサーを形成しうる。
これに対し、比較例1は(b−1)成分単独使用の場合、1,500J/m2以下の露光量で十分なスペーサーを形成することができない。比較例2、3は(b−2)成分単独使用の場合で、スペーサーの表面に突起状の異物や荒れがあり、ラビング耐性が低く、剥離液耐性も低い。比較例4は(b−1)成分と(b−2)成分を同時に使用した場合であるが、(b−1)成分が10重量%で(b-2)成分が90重量%の場合もスペーサーの表面に突起状の異物や荒れがあり、ラビング耐性が低く、剥離液耐性も低い。
【0098】
なお、表1中、成分の略称は、次の化合物を示す。
(B−1):KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
(B−2):KAYARAD UX-2201(日本化薬(株)製)
(B−3):KAYARAD UX-3204(日本化薬(株)製)
(B−4):KAYARAD UX-0937(日本化薬(株)製)
(B−5):KAYARAD DPHA−40H(日本化薬(株)製)
(B−6):アロニックス TO−1382(東亜合成(株)製)
(B−7):ライトアクリレート1,9−NDA(共栄社(株)製)
(B−8):アロニックス M−5300(以上、東亜合成(株)製)
【0099】
(C−1):1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−エタン−1−オンオキシム−O−アセタート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 CGI−242)
(C−2):1,2−オクタジオン−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 CGI−124)
(C−3):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(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907)
(C−4):2−(4−メチルベンゾイル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 イルガキュア379)
(C−5):2,2’−ビス(2-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
(C−6):4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
(C−7):2−メルカプトベンゾチアゾール
(D−1):フェノールノボラックエポキシ樹脂 エピコート152( ジャパンエポキシレジン(株)製)
(D−2):N−(アルコキシメチル)メラミン化合物 ニカラックMW−30M(三和ケミカル(株)製)
表1中、−印は、該成分が添加されていないことを示す。
評価結果を、表2に示す。
【0100】
【表1】

【0101】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0102】
【図1】弾性回復率の評価における負荷時および徐荷時の荷重−変形量曲線を例示する図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)(a1)エチレン性不飽和カルボン酸および/またはエチレン性不飽和カルボン酸無水物と(a2)他のエチレン性不飽和化合物との共重合体、
(B)(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類および(b2)該(b1)以外の他のエチレン性不飽和化合物を主成分とする重合性化合物、ならびに
(C)感放射線性重合開始剤
を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
【請求項2】
(A)共重合体において、(a1)に由来する繰り返し単位が5〜50重量%、(a2)に由来する繰り返し単位が95〜50重量%[ただし、(a1)+(a2)=100重量%]である請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項3】
(B)重合性化合物において、(b1)3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル類が、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである請求項1または2記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項4】
(B)重合性化合物において、(b2)他のエチレン性不飽和化合物が、(α)多官能イソシアネート化合物と、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物と、(γ)ポリオールとを反応させて得られる重量平均分子量が15,000以下の多官能ウレタンアクリレートである請求項1〜3いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項5】
多官能ウレタンアクリレートにおいて、(α)多官能イソシアネート化合物、(β)分子内に1個の水酸基を含有する(メタ)アクリレート化合物、(γ)ポリオールの割合が、(α)のイソシアネート基と(β)の水酸基と(γ)の水酸基のモル比が、1.00/1.00/0.50〜1.00/1.20/0.60の範囲にある請求項4記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項6】
(B)重合性化合物において、(b1)成分と(b2)成分の割合が、(b1)20〜95重量%、(b2)80〜5重量%[ただし、(b1)+(b2)=100重量%]である請求項1〜5いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項7】
(B)重合性化合物の使用量が、(A)共重合体100重量部に対し、1〜250重量部である請求項1〜6いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項8】
(C)感放射線性重合開始剤において、少なくとも一つがO-アシルオキシム型重合開始剤である請求項1〜7いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項9】
(C)感放射線性重合開始剤の使用量が、(B)重合性不飽和化合物100重量部に対し0.1〜30重量部である請求項1〜8いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項10】
液晶表示パネル用スペーサーの形成に用いられる請求項1〜9いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。
【請求項11】
請求項1〜10いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物から形成されてなる液晶表示パネル用スペーサー。
【請求項12】
少なくとも以下の工程を以下に記載の順序で含むことを特徴とする液晶表示パネル用スペーサーの形成方法。
(イ)請求項1〜10いずれかに記載の感放射線性樹脂組成物の被膜を基板上に形成する工程。
(ロ)該被膜の少なくとも一部に露光する工程。
(ハ)露光後の該被膜を現像する工程。
(ニ)現像後の該被膜を加熱する工程。
【請求項13】
請求項11に記載のスペーサーを具備する液晶表示パネル。

【図1】
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【公開番号】特開2007−249005(P2007−249005A)
【公開日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−74856(P2006−74856)
【出願日】平成18年3月17日(2006.3.17)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】