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CN116529670A - 感光性树脂组合物及感光性树脂组合物的制造方法 - Google Patents

感光性树脂组合物及感光性树脂组合物的制造方法 Download PDF

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CN116529670A
CN116529670A CN202180081992.3A CN202180081992A CN116529670A CN 116529670 A CN116529670 A CN 116529670A CN 202180081992 A CN202180081992 A CN 202180081992A CN 116529670 A CN116529670 A CN 116529670A
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CN
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meth
group
resin composition
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CN202180081992.3A
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林俊亮
木下健宏
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Lishennoco Co ltd
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Abstract

本发明的感光性树脂组合物是下述感光性树脂组合物,其特征在于,含有树脂(A)、反应性稀释剂(B)、溶剂(C)、光聚合引发剂(D)、和着色剂(E)。上述树脂(A)含有具有芳香环骨架的结构单元(a)、具有羧基的结构单元(b)、结构单元(c)、和具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元(d),上述结构单元(c)为选自具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c‑1)和具有与羧基反应的官能团的结构单元(c‑2)中的至少一种。相对于上述树脂(A)的结构单元的总量,上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量为5~50摩尔%。

Description

感光性树脂组合物及感光性树脂组合物的制造方法
技术领域
本发明涉及感光性树脂组合物、图像显示元件、以及感光性树脂组合物的制造方法。
本申请基于2020年12月11日在日本申请的特愿2020-205539号来主张优先权,将其内容援用到本文中。
背景技术
近年来,从节省资源和节约能源的观点考虑,在各种涂布、印刷、涂料、粘接剂等领域中,广泛使用了能够通过紫外线、电子射线等活性能量射线而固化的感光性树脂组合物。感光性树脂组合物在印刷配线基板等电子材料的领域中,被使用于阻焊剂、滤色器用抗蚀剂等。
滤色器一般而言具有玻璃基板等透明基板、被形成在透明基板上的红(R)、绿(G)和蓝(B)的像素、被形成在像素的边界的黑矩阵、和被形成在像素和黑矩阵上的保护膜。滤色器通常通过在透明基板上依次形成黑矩阵、各像素和保护膜来制造。
作为各像素和黑矩阵的形成方法,提出了各种制造方法。现在,使用光刻法的方法作为各像素和黑矩阵的形成方法而成为主流,上述光刻法使用感光性树脂组合物作为抗蚀剂,反复进行涂布、曝光、显影和烘烤。使用该方法而形成的各像素和黑矩阵的耐光性和耐热性优异,针孔等缺陷少。
一般而言,光刻法所使用的感光性树脂组合物含有树脂、反应性稀释剂、光聚合引发剂、着色剂和溶剂。光刻法所使用的感光性树脂组合物需要具有显影性。
以往,作为感光性树脂组合物所使用的树脂,提出了下述树脂,该树脂是不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、具有环氧基的自由基聚合性化合物、其它自由基聚合性化合物的共聚物(例如,参照专利文献1)。
此外,作为感光性树脂组合物所使用的树脂,提出了下述树脂组合物,其包含:使用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯而合成,不具有酸基,聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~50000的共聚物;以及具有酸基,聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~50000的共聚物(例如,参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平06-043643号公报
专利文献2:日本特开2015-222279号公报
发明内容
发明所要解决的课题
最近,在液晶显示元件和形成液晶显示元件的各构件中,要求更严格的尺寸精度。因此,对于作为黑矩阵、滤色器、黑色柱状间隔物的材料而使用的感光性树脂组合物,要求更优异的显影性。此外,为了使液晶显示元件的显示特性提高,使在上述用途中使用的感光性树脂组合物固化了的固化膜需要具有良好的着色剂分散性。进一步,为了防止液晶显示元件的劣化,对在上述用途中使用的感光性树脂组合物固化了的固化膜,要求具有高弹性恢复率。
本发明是为了解决上述那样的课题而提出的,其目的是提供着色剂分散性、显影性和弹性恢复率优异的感光性树脂组合物。
用于解决课题的方法
本发明包含以下方案。
本发明的第一方案提供以下感光性树脂组合物。[1]一种感光性树脂组合物,其特征在于,含有
树脂(A)、
反应性稀释剂(B)、
溶剂(C)、
光聚合引发剂(D)、和
着色剂(E),
上述树脂(A)具有
具有芳香环骨架的结构单元(a)、
具有羧基的结构单元(b)、
结构单元(c)、和
具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元(d),
上述结构单元(c)为选自具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)和具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)中的至少一种,
相对于上述树脂(A)的结构单元的总量,上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量为5~50摩尔%。
本发明的第一方案的上述感光性树脂组合物优选具有以下[2]~[9]所记载的特征。以下[2]~[9]所记载的特征也优选任意组合2个以上。
[2]根据[1]所述的感光性树脂组合物,上述具有羧基的结构单元(b)为选自来源于不饱和羧酸的结构单元(b-1)、来源于多元酸的结构单元(b-2)、和来源于多元酸酐的结构单元(b-3)中的一种以上。
[3]根据[1]或[2]所述的感光性树脂组合物,上述树脂(A)含有具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的感光性树脂组合物,上述具有芳香环骨架的结构单元(a)为选自来源于苯乙烯的结构单元和来源于(甲基)丙烯酸苄酯的结构单元中的一种以上。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的感光性树脂组合物,上述树脂(A)含有树脂(A-1)和树脂(A-2),
上述树脂(A-1)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-1)的结构单元的总量为5~30摩尔%,
上述树脂(A-2)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-2)的结构单元的总量为35摩尔%~50摩尔%。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的感光性树脂组合物,其相对于上述树脂(A)的总量,含有上述树脂(A-1)10~90质量%,含有上述树脂(A-2)10~90质量%,
上述树脂(A-1)是通过含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物加成于具有环氧基的树脂(A-1)前体的环氧基,进一步多元酸或多元酸酐加成于通过上述环氧基的开环而产生的羟基从而获得的树脂,
上述树脂(A-2)是通过含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯或含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯加成于具有羧基的树脂(A-2)前体的羧基的一部分从而获得的树脂,
上述具有环氧基的树脂(A-1)前体为含有芳香环的聚合性单体、含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯、和具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体的聚合物,
上述具有羧基的树脂(A-2)前体为含有芳香环的聚合性单体、含有羧基的聚合性单体、具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体的聚合物。
[7]根据[1]~[8]中任一项所述的感光性树脂组合物,上述着色剂(E)为有机黑色颜料。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的感光性树脂组合物,其进一步含有分散剂(F)。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的感光性树脂组合物,其含有上述树脂(A)2~20质量%,
含有上述反应性稀释剂(B)3~20质量%,
含有上述溶剂(C)50~90质量%,并且
含有上述着色剂(E)3~30质量%。
本发明的第二方案提供以下黑色柱状间隔物。
[10]一种黑色柱状间隔物,其由[1]~[9]中任一项所述的感光性树脂组合物的固化物构成。
本发明的第三方案提供以下图像显示元件。
[11]一种图像显示元件,其特征在于,具备[10]所述的黑色柱状间隔物。
本发明的第四方案提供以下感光性树脂组合物的制造方法。
[12]一种感光性树脂组合物的制造方法,其特征在于,依次具有下述工序:
工序I:将树脂(A1)、溶剂(C1)、着色剂(E)、和任意成分的分散剂(F)进行混合的工序;以及
工序II:将树脂(A2)、反应性稀释剂(B)、溶剂(C2)、光聚合引发剂(D)、和在工序I中获得的混合物进行混合的工序,
上述树脂(A1)和上述树脂(A2)分别具有
具有芳香环骨架的结构单元(a)、
具有羧基的结构单元(b)、
结构单元(c)、和
具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元(d),
上述结构单元(c)为选自具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)和具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)中的至少一种,
上述树脂(A1)和上述树脂(A2)各自的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于结构单元的总量为5~60摩尔%。
本发明的第四方案也优选具有以下特征。
[13]根据[12]所述的感光性树脂组合物的制造方法,上述树脂(A1)为树脂(A-1)和树脂(A-2)之中的任一者,
上述树脂(A2)为上述树脂(A-1)和上述树脂(A-2)之中的与上述树脂(A1)不同的另一者,
上述树脂(A-1)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于上述树脂(A-1)的结构单元的总量为5~30摩尔%,
上述树脂(A-2)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-2)的结构单元的总量为35摩尔%~50摩尔%。
发明的效果
根据本发明,可以提供着色剂分散性、显影性和弹性恢复率优异的感光性树脂组合物。本发明的感光性树脂组合物固化而得的树脂固化膜的着色剂分散性和弹性恢复率优异。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式详细地说明。然而,本发明不限定于以下所示的实施方式。例如,本发明不仅仅限定以下例子,在不超出本发明的宗旨的范围,能够对数、量、比率、组成、种类、位置、材料、构成等进行附加、省略、置换、变更。
另外,在本说明书中,所谓“(甲基)丙烯酰氧基”,是指选自丙烯酰氧基和甲基丙烯酰氧基中的至少1种,所谓“(甲基)丙烯酸”,是指选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少1种,所谓“(甲基)丙烯酸酯”,是指选自丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的至少1种。
所谓“结构单元”,是构成树脂(A)的单体单元。
所谓“结构单元的含量”,是相对于构成单体的总摩尔数的含量(摩尔%)。
所谓“来源于单体的结构单元”,是来源于构成树脂(A)的单体之中的特定的单体的结构单元。
<感光性树脂组合物>
以下,对本发明的感光性树脂组合物详细地说明。
本实施方式的感光性树脂组合物含有树脂(A)、反应性稀释剂(B)、溶剂(C)、光聚合引发剂(D)、和着色剂(E)。本实施方式的感光性树脂组合物可以根据需要含有分散剂(F)。
[树脂(A)]
本实施方式的树脂(A)至少含有:具有芳香环骨架的结构单元(a)(以下,也简称为“结构单元(a)”)、具有羧基的结构单元(b)(以下,也简称为“结构单元(b)”)、结构单元(c)、和具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元(d)(以下,也简称为“结构单元(d)”)。上述结构单元(c)为选自具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)(以下,也简称为“结构单元(c-1)”)和具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)(以下,也简称为“结构单元(c-2)”)中的至少一种。
“结构单元(a)”
结构单元(a)具有芳香环骨架。通过树脂(A)具有结构单元(a),从而获得着色剂(E)的分散性更优异的感光性树脂组合物。特别是,在使用了颜料作为着色剂(E)的情况下,显著获得由树脂(A)具有结构单元(a)带来的分散性提高的效果。结构单元(a)通过使用含有芳香环的聚合性单体(m-1)作为在通过共聚而制造树脂(A)时使用的聚合性单体来导入(来源于含有芳香环的聚合性单体)。作为含有芳香环的聚合性单体(m-1),可举出例如,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯、邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯、邻甲氧基苯乙烯、间甲氧基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对硝基苯乙烯、对氰基苯乙烯、对乙酰氨基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物;(甲基)丙烯酸苄酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基-聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(商品名:ライトアクリレートP-200A,共荣化学社制)、邻苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯、间苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯、对苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯等。其中,从使获得的容易性、显影性提高的观点考虑,优选为苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯。这些含有芳香环的聚合性单体(m-1)可以单独使用,或可以使用2种以上。即,优选具有芳香环骨架的结构单元(a)为选自来源于苯乙烯的结构单元和来源于(甲基)丙烯酸苄酯的结构单元中的一种以上。
“结构单元(b)”
结构单元(b)不具有芳香环骨架,具有羧基。羧基可以作为酐而具有。具有羧基的结构单元(b)优选为选自来源于不饱和羧酸的结构单元(b-1)、来源于多元酸的结构单元(b-2)、和来源于多元酸酐的结构单元(b-3)中的一种以上。结构单元(b)一般可以通过以下2个方法而导入到树脂(A)中。
第一方法是通过使用含有羧基的聚合性单体作为在通过共聚而制造树脂(A)时使用的聚合性单体来导入(来源于含有羧基的聚合性单体)的方法。作为含有羧基的聚合性单体(m-2),可举出例如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、α-溴(甲基)丙烯酸、β-呋喃基(甲基)丙烯酸、巴豆酸、丙炔酸、肉桂酸、α-氰基肉桂酸、马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单异丙酯、富马酸单甲酯、衣康酸单乙酯等不饱和羧酸等。这些含有羧基的聚合性单体可以单独使用,或可以使用2种以上。它们之中,从获得的容易性和反应性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸。
第二方法是通过使用含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)作为在通过共聚而制造树脂(A)的前体时使用的聚合性单体,使含有羧基的化合物的羧基与该环氧基进行加成反应,从而将环氧基开环,使多元酸(n-1)或多元酸酐(n-2)与此时产生的羟基加成来导入羧基的方法。
作为含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3),可举出例如,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、2-缩水甘油基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、具有脂环式环氧的3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯、其内酯加成物(例如,ダイセル化学工業(株)制サイクロマー(注册商标)A200、M100)、3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷甲酸酯的单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯的环氧化物、二环戊烯基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯的环氧化物等。
这些含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)可以单独使用,或可以使用2种以上。它们之中,从获得的容易性和反应性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。此外,作为含有羧基的化合物,可以使用在上述第一方法中举出的不饱和羧酸。其中,从反应性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸。
作为多元酸(n-1),可举出四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、4-甲基六氢邻苯二甲酸、琥珀酸等。
作为多元酸酐(n-2),可举出上述多元酸的酐。这些多元酸和多元酸酐可以单独使用,或可以使用2种以上。它们之中,从使显影性提高的观点考虑,优选为四氢邻苯二甲酸酐。
对于第二方法,在使含有羧基的化合物的羧基与前体所包含的环氧基进行加成反应时,通过不使前体的环氧基的一部分反应而直接残留,从而可以作为具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)而残留。此外,也可以使具有(甲基)丙烯酰氧基的含有羧基的化合物与前体的环氧基进行加成反应,导入具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)。
“结构单元(c)”
“结构单元(c-1)”
结构单元(c-1)不具有芳香环骨架和羧基,具有(甲基)丙烯酰氧基。结构单元(c-1)一般可以通过以下2个方法而导入到树脂(A)中。
第一方法是通过使用含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)作为在通过共聚而制造树脂(A)的前体时使用的聚合性单体,使含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物与该环氧基进行加成来导入的方法。含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)可以使用上述物质。
作为含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物(m-2),可举出例如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、α-溴(甲基)丙烯酸、β-呋喃基(甲基)丙烯酸等。其中,从合成树脂(A)时的反应性、获得容易性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸。这些含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物可以单独使用,或可以使用2种以上。
第二方法是通过使用含有羧基的单体作为在通过共聚而制造树脂(A)的前体时使用的聚合性单体,使含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)或含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(m-4)加成于该羧基来导入的方法。作为含有羧基的单体,可以使用作为上述含有羧基的聚合性单体而举出的不饱和羧酸。作为含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3),可以使用上述物质。作为含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(m-4),可举出2-异氰酸酯基乙基(甲基)丙烯酸酯等。
结构单元(c-2)不具有芳香环骨架、羧基、和(甲基)丙烯酰氧基,具有与羧基反应的官能团。作为结构单元(c-2)所具有的与羧基反应的官能团,没有特别限定,但通常,可举出环氧基、氧杂环丁烷基、异氰酸酯基等,特别优选为环氧基。结构单元(c-2)是通过使用含有与羧基反应的官能团的聚合性单体作为在通过共聚而制造树脂(A)时使用的聚合性单体来导入(来源于含有与羧基反应的官能团的聚合性单体)的方法。
作为含有与羧基反应的官能团的聚合性单体,除了上述含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)以外,还可举出氧杂环丁烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧杂环丁烷-3-基)乙酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)乙酯、(甲基)丙烯酸(3-氯甲基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(氧杂环丁烷-2-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基氧杂环丁烷-2-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-乙基氧杂环丁烷-2-基)甲酯、(1-甲基-1-氧杂环丁烷基-2-苯基)-3-(甲基)丙烯酸酯、(1-甲基-1-氧杂环丁烷基)-2-三氟甲基-3-(甲基)丙烯酸酯、(1-甲基-1-氧杂环丁烷基)-4-三氟甲基-2-(甲基)丙烯酸酯等含有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸酯;2-异氰酸酯基乙基(甲基)丙烯酸酯等含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯等。这些含有与羧基反应的官能团的聚合性单体可以单独使用,或可以使用2种以上。
将具有羧基的结构单元(b)、具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)、和具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)导入到树脂(A)中的方法可以将导入上述结构单元(b)、结构单元(c-1)、结构单元(c-2)的方法适当组合而导入。优选的方法只要通过使用含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)作为在通过共聚而制造树脂(A)的前体时使用的聚合性单体,使含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物加成于该环氧基的一部分从而将环氧基开环,使多元酸酐加成于此时产生的羟基的一部分即可。即,作为被导入到树脂(A)的结构单元,可举出具有羧基的结构单元(b)(来源于多元酸酐的结构单元)、具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)(来源于含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物(m-2)的结构单元)、具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)(来源于含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元之中的未反应的环氧基残留的结构单元)。作为其它方法,只要使用含有羧基的聚合性单体作为在通过共聚而制造树脂(A)的前体时使用的聚合性单体,使含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯或含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯加成于来源于含有羧基的聚合性单体的羧基的一部分即可。即,作为被导入到树脂(A)的结构单元,可举出具有羧基的结构单元(b)、具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)。
“结构单元(d)”
结构单元(d)不具有芳香环骨架、羧基、(甲基)丙烯酰氧基、和与羧基反应的官能团,具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基。通过树脂(A)具有结构单元(d),从而可以获得提供弹性恢复率更优异的固化膜的感光性树脂组合物。结构单元(d)通过使用具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体(m-5)作为在通过共聚而制造树脂(A)时使用的聚合性单体来导入(来源于具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体)。
作为具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体(m-5),可举出例如,(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯(tricyclodecanyl(meth)acrylate))、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、降冰片烯(二环[2.2.1]庚-2-烯)、5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯、8-甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯、8-乙基四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯、二环戊二烯、三环[5.2.1.02,6]癸-8-烯、三环[5.2.1.02,6]癸-3-烯、三环[4.4.0.12,5]十一碳-3-烯、三环[6.2.1.01,8]十一碳-9-烯、三环[6.2.1.01,8]十一碳-4-烯、四环[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二碳-3-烯、8-甲基四环[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二碳-3-烯、8-亚乙基四环[4.4.0.12,5.17,12]十二碳-3-烯、8-亚乙基四环[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二碳-3-烯、五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五碳-4-烯、五环[7.4.0.12,5.19,12.08,13]十五碳-3-烯等。它们之中,从耐热性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸三环癸酯。这些具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体可以单独使用,或可以使用2种以上。
“其它结构单元(e)”
本实施方式的树脂(A)可以根据需要具有除上述结构单元以外的、来源于具有烯属碳-碳双键的自由基聚合性单体(m-6)的结构单元(e)。
作为具有烯属碳-碳双键的自由基聚合性单体(m-6),可举出例如,丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等二烯化合物;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、甲基环己基(甲基)丙烯酸酯、乙基环己基(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸松香酯、(甲基)丙烯酸降冰片烷基酯、5-甲基降冰片烷基(甲基)丙烯酸酯、5-乙基降冰片烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸1,1,1-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟-正丙酯、(甲基)丙烯酸全氟-异丙酯、3-(N,N-二甲基氨基)丙基(甲基)丙烯酸酯、三苯基甲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸枯基酯、4-苯氧基苯基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、联苯基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、萘(甲基)丙烯酸酯、蒽(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯(即2-异氰酸酯基乙基(甲基)丙烯酸酯)与ε-己内酰胺的反应生成物、(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯与丙二醇单甲基醚的反应生成物等(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二丙基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二-异丙基酰胺、(甲基)丙烯酸蒽基酰胺等(甲基)丙烯酸酰胺;(甲基)丙烯酸酰苯胺、(甲基)丙烯腈、丙烯醛、氯乙烯、1,1-二氯乙烯、氟乙烯、1,1-二氟乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙酸乙烯基酯、乙烯基甲苯等乙烯基化合物;柠康酸二乙酯、马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等不饱和二羧酸二酯化合物;N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-月桂基马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺等单马来酰亚胺化合物。
(树脂(A)的结构单元的比率)
本实施方式中使用的树脂(A)相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量为5~50摩尔%。如果结构单元(a)的含量为5摩尔%以上,则作为感光性树脂组合物而具有良好的着色剂分散性,显影性也良好。如果结构单元(a)的含量为50摩尔%以下,则可以充分地确保结构单元(b)、结构单元(c)、和结构单元(d)的含量,因此获得取得了作为感光性树脂组合物的光固化性、显影性、以及作为固化物的弹性恢复率等必要的特性的平衡的感光性树脂组合物。根据需要,上述结构单元(a)的含量可以为5~10摩尔%、10~20摩尔%、20~30摩尔%、30~40摩尔%、40~50摩尔%。
其中,在本实施方式中使用的树脂(A)通过将上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量不同的2种树脂(A-1)和树脂(A-2)并用,从而发挥协同效果,获得提供弹性恢复率更提高了的固化膜,着色剂分散性、显影性更提高了的感光性树脂组合物。上述树脂(A-1)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-1)的结构单元的总量优选为5~30摩尔%,更优选为5~25摩尔%。上述含量根据需要也优选为5~8摩尔%、5~10摩尔%、5~15摩尔%、10~20摩尔%。上述树脂(A-2)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-2)的结构单元的总量优选为35摩尔%~50摩尔%,更优选为40~50摩尔%。上述含量根据需要也优选为38~50摩尔%、42~45摩尔%。
在将不同的2种树脂(A-1)和树脂(A-2)并用而作为树脂(A)的情况下,树脂(A-1)相对于树脂(A)的比例优选为10~90质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为45~65质量%。上述比例可以为48~60质量%、50~58质量%等。树脂(A-2)相对于树脂(A)的比例优选为10~90质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为35~55质量%。上述比例可以为38~53质量%、40~50质量%等。
作为树脂(A-1)的优选的构成,是通过含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物(m-2)加成于作为含有芳香环的聚合性单体(m-1)、含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)、和具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体(m-5)的聚合物的树脂(A)前体的环氧基,进一步多元酸(n-2)或多元酸酐(n-3)加成于通过上述环氧基的开环而产生的羟基从而获得的树脂。通过使树脂(A-1)为这样的构成,从而可以一边取得其它结构单元的含量的平衡,一边控制上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量,因此可以获得着色剂分散性、显影性优异的感光性树脂组合物,获得弹性恢复率优异的固化膜。
作为树脂(A-2)的优选的构成,是通过含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯(m-3)或含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(m-4)加成于作为含有芳香环的聚合性单体(m-1)、含有羧基的聚合性单体(m-2)、具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体(m-5)的聚合物的树脂(A)前体的羧基的一部分从而获得的树脂。通过使树脂(A-2)为这样的构成,从而可以一边取得其它结构单元的含量的平衡,一边控制上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量,因此可以获得着色剂分散性、显影性优异的感光性树脂组合物,获得弹性恢复率优异的固化膜。
上述具有羧基的结构单元(b)的含量相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),优选为5~50摩尔%,更优选为8~40摩尔%,进一步优选为10~30摩尔%,特别优选为13~25摩尔%。上述量也优选为15~23摩尔%、18~20摩尔%。如果结构单元(b)的含量为5摩尔%以上,则获得显影性良好的感光性树脂组合物。如果结构单元(b)的含量为50摩尔%以下,则可以防止在显影时曝光部被洗掉而残膜率降低。
上述具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元(c-1)的含量相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),优选为5~50摩尔%,更优选为10~40摩尔%,进一步优选为12~30摩尔%。上述量也优选为15~28摩尔%、18~25摩尔%。如果结构单元(c-1)的含量为5摩尔%以上,则获得光固化性、耐溶剂性、显影性良好的感光性树脂组合物。如果结构单元(c-1)的含量为50摩尔%以下,则可以将光固化性抑制在适当范围,可以防止在显影时产生未曝光部的残渣。结构单元(c-1)的含量在上述树脂(A-1)的情况下,特别优选为20~30摩尔%,在上述树脂(A-2)的情况下,特别优选为10~20摩尔%。
上述具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)的含量相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),优选为0~20摩尔%,更优选为0~15摩尔%,进一步优选为0~10摩尔%,特别优选为0~5摩尔%。如果结构单元(c-2)的含量为20摩尔%以下,则获得显影性良好的感光性树脂组合物。结构单元(c-1)的含量在上述树脂(A-1)的情况下,特别优选为0.1~5摩尔%,在上述树脂(A-2)的情况下,特别优选为0摩尔%。
上述具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元(d)的含量相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),优选为1~40摩尔%,更优选为3~35摩尔%,进一步优选为5~30摩尔%。上述量根据需要可以为8~25摩尔%、10~20摩尔%、15~18摩尔%等。如果结构单元(d)的含量为1摩尔%以上,则获得弹性恢复率优异的固化膜。如果结构单元(d)的含量为40摩尔%以下,则获得固化性优异的感光性树脂组合物。结构单元(d)的含量在上述树脂(A-1)的情况下,特别优选为10~30摩尔%,在上述树脂(A-2)的情况下,特别优选为5~10摩尔%。
在树脂(A)中,可以根据需要导入除结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)、结构单元(d)以外的结构单元(e)。
在导入除结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)、结构单元(d)以外的结构单元(e)的情况下,相对于结构单元的总量(构成单体的总摩尔数),优选为超过0摩尔%且为60摩尔%以下,更优选为超过0摩尔%且为50摩尔%以下。
作为除结构单元(a)~(d)以外的结构单元(e)的导入例,除了使用除结构单元(a)~(d)的导入所使用的上述聚合性单体以外的具有烯属碳-碳双键的自由基聚合性单体,进行树脂(A)的合成以外,还可举出以下导入例。例如,在上述树脂(A-1)的优选的构成的情况下,在使含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物加成于作为包含含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的聚合物的树脂(A)前体的环氧基的情况下,关于未反应的环氧基残存的来源于含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元,作为具有与羧基反应的官能团的结构单元(c-2)而被计数。此外,关于含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物加成而环氧基消失了的来源于含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元,作为除结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)、结构单元(d)以外的结构单元(e)而被计数。
(树脂(A)的制造方法)
用于获得在本实施方式中使用的树脂(A)的共聚反应的反应条件、或加成反应前的用于获得树脂(A)前体的共聚反应的反应条件,只要按照常规方法来适当设定即可。共聚反应例如只要一边滴加用于在溶剂中共聚的聚合性单体和聚合引发剂,一边优选在50~150℃,更优选在60~140℃下进行1~12小时左右的反应即可。对树脂(A)前体的加成反应只要在溶剂中加入树脂(A)前体和用于进行加成反应的单体,进一步添加加成反应催化剂,优选在50~150℃,更优选在80~130℃下进行3~12小时左右的反应即可。另外,对于该加成反应,即使包含用于获得树脂(A)前体的共聚反应所使用的溶剂也没有问题。因此,在用于获得树脂(A)前体的共聚反应结束后,可以不除去溶剂,而接着进行加成反应。
作为可以用于共聚反应的溶剂,没有特别限定,可以适当使用公知物质。作为溶剂的具体例,可以举出乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单-正丙基醚、二甘醇单-正丁基醚、三甘醇单甲基醚、三甘醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、双丙甘醇单甲基醚、双丙甘醇单乙基醚、双丙甘醇单-正丙基醚、双丙甘醇单-正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇单乙基醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚;乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯等(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯;二甘醇二甲基醚、二甘醇甲基乙基醚、二甘醇二乙基醚、四氢呋喃等其它醚化合物;甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮化合物;2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等酯化合物;甲苯、二甲苯等芳香族烃化合物;N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等羧酸酰胺化合物等。这些溶剂可以单独使用,或可以使用2种以上。
它们之中,优选为丙二醇单甲基醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚和丙二醇单甲基醚乙酸酯等(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯,即,二醇醚系溶剂。
共聚反应用的溶剂的使用量没有特别限定,但在将单体的加入量的合计设为100质量份的情况下,一般为30~1000质量份,优选为50~800质量份。如果溶剂的使用量为1000质量份以下,则可以有效率地抑制由链转移作用引起的树脂(A)的分子量的降低,并且将树脂(A)的粘度控制在适当的范围,因此是优选的。另一方面,如果溶剂的使用量为30质量份以上,则可以防止共聚反应发生异常,可以稳定地进行共聚反应,因此是优选的。此外,也可以防止树脂(A)的着色、凝胶化。
作为可以用于共聚反应的聚合引发剂,没有特别限定,可以适当使用公知物质。作为聚合引发剂的具体例,可举出偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、过氧化苯甲酰、和叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯等。这些聚合引发剂可以单独使用,或可以使用2种以上。聚合引发剂的使用量没有特别限定,但在将单体的所有添加量设为100质量份的情况下,一般为0.5~20质量份,优选为0.7~15质量份,更优选为1~10质量份。
对为了使单体与树脂(A)前体进行加成反应而使用的加成反应催化剂的种类没有特别限定,根据需要来选择。作为加成反应催化剂,可举出例如,三乙胺那样的叔胺、三乙基苄基氯化铵那样的季铵盐、三苯基膦那样的磷化合物、铬的螯合物等。这些加成反应催化剂可以单独使用,或可以使用2种以上。加成反应催化剂的使用量没有特别限定,但在将树脂(A)前体的量设为100质量份的情况下,一般为0.01~5质量份,优选为0.1~2质量份,更优选为0.2~1质量份。
优选在使单体与树脂(A)前体进行加成反应时,为了防止凝胶化而添加阻聚剂。阻聚剂的种类没有特别限定,根据需要来选择。作为阻聚剂,可举出例如,氢醌、甲基氢醌、氢醌单甲基醚、丁基羟基甲苯等。这些阻聚剂可以单独使用,或可以使用2种以上。阻聚剂的使用量没有特别限定,但在将树脂(A)前体的量设为100质量份的情况下,一般为0.01~5质量份,优选为0.1~2质量份,更优选为0.2~1质量份。
(树脂(A)的特性)
本发明中使用的树脂(A)的由凝胶渗透色谱(GPC)得到的以聚苯乙烯换算而获得的重均分子量优选为1000~50000,更优选为3000~40000,进一步优选为5000~20000。如果重均分子量为1000以上,则在碱显影后图案的缺损不发生因此是优选的。另一方面,如果重均分子量为50000以下,则显影时间变为适度的时间,在使用上是实用的,因此是优选的。
关于本发明中使用的树脂(A)的酸值(JIS K6901 5.3),只要发挥本发明的所希望的效果,就没有限制,但通常为20~300KOHmg/g,优选为30~200KOHmg/g。如果酸值为20KOHmg/g以上,则显影性变得良好因此是优选的。另一方面,如果酸值为300KOHmg/g以下,则曝光部分(光固化部分)在碱性显影液中不易溶解因此是优选的。
关于本发明中使用的树脂(A)的不饱和基当量,只要发挥本发明的所希望的效果,就没有限制,但通常为100~4000g/摩尔,优选为200~2000g/摩尔,更优选为300~500g/摩尔。如果不饱和基当量为100g/摩尔以上,则在提高涂膜物性和碱显影性方面是有效的,因此是优选的。另一方面,如果不饱和基当量为4000g/摩尔以下,则在更提高灵敏度方面是有效的,因此是优选的。另外,所谓不饱和基当量,是树脂(A)中的每1摩尔不饱和键(烯属碳-碳双键)的树脂(A)的质量。不饱和基当量能够通过将树脂(A)的质量除以树脂(A)中的不饱和基数而求出(g/摩尔)。另外,在本说明书中,不饱和基当量是由为了导入不饱和基而使用的原料的加入量计算出的理论值。
关于本发明中使用的树脂(A)的环氧当量,只要发挥本发明的所希望的效果,就没有限制,但通常为100~4000g/摩尔,优选为200~2000g/摩尔,更优选为300~500g/摩尔。如果环氧当量为100g/摩尔以上,则在提高涂膜物性和保存稳定性方面是有效的,是优选的。相反,如果环氧当量为4000g/摩尔以下,则在更提高耐溶剂性方面是有效的。另外,所谓上述环氧当量,是聚合物的每1摩尔环氧基的聚合物的质量。该值能够通过将聚合物的质量除以聚合物的环氧基量而求出(g/摩尔)。在本说明书中“环氧当量”是由为了导入环氧基而使用的原料的加入量计算出的理论值。
(树脂(A)的混配量)
树脂(A)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为5~40质量份,更优选为10~30质量份。如果树脂(A)的混配量为5质量%以上,则具有良好的固化性,因此是优选的。另一方面,如果树脂(A)的混配量为40质量份以下,则具有良好的涂布性,因此是优选的。
[反应性稀释剂(B)]
本实施方式所使用的反应性稀释剂(B)为分子内具有至少一个烯属不饱和基的化合物。其中优选为具有多个烯属不饱和基的化合物。通过使用反应性稀释剂(B),从而可以使固化膜的强度、对基材的密合性提高。
作为用作反应性稀释剂(B)的单官能单体,可举出例如,(甲基)丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、丁氧基甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、2-苯氧基-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯、单(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、邻苯二甲酸衍生物的半(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族乙烯基化合物;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等羧酸酯等。这些单官能单体可以单独使用,也可以使用2种以上。
作为用作反应性稀释剂(B)的多官能单体,可举出例如,乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油基醚二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二缩水甘油基醚二(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、甘油聚缩水甘油基醚聚(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(即,甲苯二异氰酸酯)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯与1,6-己二异氰酸酯等与(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的反应物、异氰脲酸三(羟基乙基)酯的三(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物;二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基苯膦酸酯等芳香族乙烯基化合物;己二酸二乙烯酯等二羧酸酯化合物;氰脲酸三烯丙酯、亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺亚甲基醚、多元醇与N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺的缩合物。这些多官能单体可以单独使用,也可以使用2种以上。
其中,从密合性的观点考虑,优选为二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
反应性稀释剂(B)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为10~50质量份,更优选为20~40质量份。如果反应性稀释剂(B)的混配量为10质量份以上,则感光性树脂组合物具有良好的光固化性,因此是优选的。如果反应性稀释剂(B)的混配量为40质量份以下,则在感光性树脂组合物的涂膜的曝光、显影后未曝光部的残渣不易产生,因此是优选的。
[溶剂(C)]
本实施方式中使用的溶剂(C)只要是可以溶解树脂(A)并且不与树脂(A)反应的非活性的溶剂,就没有特别限定,可以任意选择。此外,溶剂(C)优选与上述反应性稀释剂(B)具有相容性。作为溶剂(C),可以使用与制造树脂(A)时可以使用的溶剂相同的物质。作为溶剂(C),优选为丙二醇单甲基醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚和丙二醇单甲基醚乙酸酯等(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯。
溶剂(C)可以从结束了共聚反应的树脂(A)溶液离析目标的树脂(A),在被离析了的树脂(A)中适当添加。然而,不需要一定从树脂溶液离析目标的树脂(A)。也可以不使在共聚反应结束时包含的溶剂从树脂(A)溶液分离,而将溶剂作为溶剂(C)直接使用。根据需要,可以将其它溶剂添加于树脂(A)溶液。此外,也可以将在调整感光性树脂组合物时使用的其它成分所包含的溶剂作为溶剂(C)直接使用。
溶剂(C)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为150~300质量份,更优选为200~250质量份。如果溶剂(C)的混配量为150质量份以上,则感光性树脂组合物具有良好的涂布性,因此是优选的。另一方面,如果溶剂(C)的混配量为300质量份以下,则使涂膜具有充分的膜厚,因此是优选的。
[光聚合引发剂(D)]
作为本实施方式所使用的光聚合引发剂(D),没有特别限定,可举出例如,苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻丁基醚等苯偶姻化合物;苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、4-(1-叔丁基二氧基-1-甲基乙基)苯乙酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮-1等苯乙酮化合物;2-甲基蒽醌、2-戊基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、1-氯蒽醌等蒽醌化合物;呫吨酮、噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮等呫吨酮化合物;苯乙酮二甲基缩酮、苯偶酰二甲基缩酮等缩酮化合物;二苯甲酮、4-(1-叔丁基二氧基-1-甲基乙基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔丁基二氧基羰基)二苯甲酮等二苯甲酮化合物;酰基氧化膦化合物等。这些光聚合引发剂可以单独使用,或可以使用2种以上。
光聚合引发剂(D)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为0.03~15质量份,更优选为0.1~10质量份,进一步优选为0.3~6质量份。上述量根据需要,可以为0.5~8质量份、1~5质量份等。如果光聚合引发剂(D)的混配量为0.03质量份以上,则感光性树脂组合物具有充分的光固化性,因此是优选的。另一方面,如果光聚合引发剂(D)的混配量为15质量份以下,则显影后的未曝光部的残渣不易产生,因此是优选的。
[着色剂(E)]
着色剂(E)只要溶解或分散于溶剂(C)即可,没有特别限定。作为着色剂(E),可举出例如,染料和颜料。作为着色剂(E),可以仅使用染料,也可以仅使用颜料,也可以将染料与颜料组合使用。在使用本实施方式的感光性树脂组合物的树脂固化膜作为黑矩阵、滤色器、黑色柱状间隔物的任一者的情况下,上述着色剂(E)根据由树脂固化膜形成的构件的目的等,可以单独或组合使用2种以上。例如,在使用了黑色物质作为着色剂(E)的情况下,感光性树脂组合物的树脂固化膜作为黑矩阵和黑色柱状间隔物是适合的。
作为染料的例子,可举出例如,酸性茜素紫N;酸性黑1、2、24、48;酸性蓝1、7、9、25、29、40、45、62、70、74、80、83、90、92、112、113、120、129、147;酸性铬紫K;酸性品红;酸性绿1、3、5、25、27、50;酸性橙6、7、8、10、12、50、51、52、56、63、74、95;酸性红1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、69、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、183、198、211、215、216、217、249、252、257、260、266、274;酸性紫6B、7、9、17、19;酸性黄1、3、9、11、17、23、25、29、34、36、42、54、72、73、76、79、98、99、111、112、114、116;食品黄3和它们的衍生物等。
这些染料中,优选使用偶氮系、呫吨系、蒽醌系或酞菁系的酸性染料。
这些染料可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
作为颜料的例子,可举出例如,C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等黄色颜料;C.I.颜料橙13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等橙色颜料;C.I.颜料红9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265等红色颜料;C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、60等蓝色颜料;C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38等紫色颜料;C.I.颜料绿7、36、58等绿色颜料;C.I.颜料棕23、25等褐色颜料;苯胺黑、苝黑、钛黑、菁黑、木质素黑、内酰胺系有机黑、RGB黑、炭黑、氧化铁等黑色颜料等。
这些颜料可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
作为黑色颜料,从具备本实施方式的感光性树脂组合物的树脂固化膜的图像显示元件的光学密度的观点考虑,优选为有机黑色颜料,更优选为内酰胺系有机黑。
着色剂(E)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为10~50质量份,更优选为15~45质量份,进一步优选为20~40质量份。上述量根据需要可以为25~45质量份、30~35质量份等。如果着色剂(E)的混配量为10质量份以上,则固化膜具有充分的颜色再现性,在使用了黑色颜料作为着色剂(E)的情况下具有充分的遮光性因此是优选的。另一方面,如果着色剂(E)的混配量为50质量份以下,则在显影后未曝光部的残渣不易产生因此是优选的。
[分散剂(F)]
本实施方式的感光性树脂组合物可以含有分散剂(F)。分散剂(F)可以没有特别限制地使用公知的分散剂。通过使用分散剂(F),从而特别是使用了颜料作为着色剂(E)的情况下的着色剂分散性提高。作为分散剂(F),从经时的分散稳定性优异考虑优选使用高分子分散剂。高分子分散剂可以任意选择,可举出例如,氨基甲酸酯系分散剂、聚乙烯亚胺系分散剂、聚氧乙烯烷基醚系分散剂、聚氧乙烯二醇二酯系分散剂、失水山梨糖醇脂肪族酯系分散剂、脂肪族改性酯系分散剂等。作为这样的高分子分散剂,可以使用以EFKA(注册商标,BASFジャパン社制)、Disperbyk(注册商标,ビックケミー社制)、ディスパロン(注册商标,楠本化成株式会社制)、SOLSPERSE(注册商标,ゼネカ社制)等商品名被市售的物质。分散剂的混配量只要根据所使用的颜料等的种类来适当设定即可。
分散剂(F)的混配量没有特别限定,但相对于除溶剂(C)以外的感光性树脂组合物的总量100质量份,优选为0.03~15质量份,更优选为0.1~10质量份,进一步优选为0.3~6质量份。上述量根据需要可以为1~8质量份、2~5质量份等。如果分散剂(F)的混配量为0.03质量份以上,则进一步提高分散性因此是优选的。另一方面,如果分散剂(F)的混配量为15质量份以下,则在显影后未曝光部的残渣不易产生因此是优选的。
本实施方式的感光性树脂组合物在不损害本发明的效果的范围,可以含有偶联剂、流平剂、热阻聚剂等公知的添加剂。这些添加剂的混配量只要是不损害本发明的效果的范围,就没有特别限定。
<感光性树脂组合物的制造方法>
本实施方式的感光性树脂组合物可以通过使用公知的混合装置,将上述各成分混合来制造。
作为一实施方式中的感光性树脂组合物的制造方法,可举出依次具有以下工序I和工序II的制造方法。
工序I:将树脂(A1)、溶剂(C1)、着色剂(E)、和任意成分的分散剂(F)进行混合的工序。
工序II:将树脂(A2)、反应性稀释剂(B)、溶剂(C2)、光聚合引发剂(D)、和在工序I中获得的混合物进行混合的工序。
作为感光性树脂组合物中的溶剂(C)而被混合的工序I的溶剂(C1)和工序II的溶剂(C2)可以使用相同种类的溶剂,也可以使用不同种类的溶剂。此外,在各个工序中使用的溶剂(C1)或溶剂(C2)可以单独使用上述溶剂(C),也可以使用2种以上。
同样地,作为感光性树脂组合物中的树脂(A)而被混合的工序I的树脂(A1)和工序II的树脂(A2)可以使用相同种类的树脂,也可以使用不同种类的树脂。此外,在各个工序中使用的树脂(A1)或树脂(A2)可以单独使用上述树脂(A),也可以使用2种以上。
从使作为感光性树脂组合物的着色剂分散性、显影时间、作为固化物的弹性恢复率的全部特性进一步平衡好地提高的观点考虑,工序I的树脂(A1)和工序II的树脂(A2)优选使用不同种类的树脂(A)。作为树脂(A1)和树脂(A2)所使用的不同种类的树脂(A)的组合,没有特别限定,但从使作为感光性树脂组合物的着色剂分散性、显影时间、作为固化物的弹性恢复率平衡好地提高的观点考虑,通过将上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量不同的2种树脂(A-1)和树脂(A-2)并用,从而发挥协同效果。如上所述,上述树脂(A-1)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-1)的结构单元的总量,优选为5~30摩尔%,更优选为5~25摩尔%。上述树脂(A-2)的上述具有芳香环骨架的结构单元(a)的含量相对于树脂(A-2)的结构单元的总量,优选为35摩尔%~50摩尔%,更优选为40~50摩尔%。
<树脂固化膜>
本实施方式的树脂固化膜为使本实施方式的感光性树脂组合物光固化了的树脂固化膜。
本实施方式的树脂固化膜由于着色剂分散性、耐溶剂性和弹性恢复率良好,因此作为作为图像显示元件的构件的黑矩阵、滤色器、黑色柱状间隔物、BPDL是适合的。
<树脂固化膜的制造方法>
本实施方式的树脂固化膜例如可以通过以下所示的方法来制造。
首先,在树脂固化膜的被形成面上涂布感光性树脂组合物,形成树脂层(涂膜)。接着,经由规定的图案的掩模,将树脂层曝光,使曝光部分光固化。接下来,将树脂层的未曝光部分用显影液显影,制成具有规定的图案的树脂固化膜。然后,根据需要,进行树脂固化膜的后烘烤(热处理)。
在将树脂层曝光时,可以使用规定的图案的半色调掩模。在该情况下,将未曝光部分和半曝光部分用显影液显影,制成具有规定的图案的树脂固化膜。
基板的材质没有特别限定,可举出例如,玻璃基板、硅基板、聚碳酸酯基板、聚酯基板、聚酰胺基板、聚酰胺酰亚胺基板、聚酰亚胺基板、铝基板、印刷配线基板、阵列基板等。
作为涂布感光性树脂组合物的方法,没有特别限定,可举出例如,网版印刷法、辊涂法、帘涂法、喷涂法、旋转涂布法等。
在涂布了感光性树脂组合物后,根据需要,使用循环式烘箱、红外线加热器、电热板等加热手段进行加热,从而可以使树脂层所包含的溶剂(C)挥发。涂布后的加热条件没有特别限定,只要根据感光性树脂组合物的组成来适当设定即可。例如,涂布后的加热温度可以为50℃~120℃,加热时间可以为30秒~30分钟。
树脂层的曝光方法没有特别限定,可举出例如,紫外线、准分子激光光等活性能量射线的照射。进行照射的能量射线量只要根据感光性树脂组合物的组成来适当设定即可。例如,优选为30~2000mJ/cm2,但不限定于该范围。作为曝光所使用的光源,没有特别限定,可以任意选择低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、氙灯、金属卤化物灯等而使用。
显影所使用的碱性显影液没有特别限定,可举出例如,碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾等的水溶液;乙基胺、二乙基胺、二甲基乙醇胺等胺系化合物的水溶液;四甲基铵、3-甲基-4-氨基-N,N-二乙基苯胺、3-甲基-4-氨基-N-乙基-N-β-羟基乙基苯胺、3-甲基-4-氨基-N-乙基-N-β-甲烷磺酰胺乙基苯胺、3-甲基-4-氨基-N-乙基-N-β-甲氧基乙基苯胺和它们的硫酸盐、盐酸盐或对甲苯磺酸盐等对苯二胺系化合物的水溶液等。另外,在这些碱性显影液中,可以根据需要添加消泡剂、表面活性剂等。此外,优选在采用碱性显影液的显影后,进行水洗使其干燥。
通过将通过碱显影而形成了的树脂固化膜进行后烘烤,从而可以更推进树脂的固化。后烘烤的条件没有特别限定,可以任意选择。只要根据感光性树脂组合物的组成,选择优选的条件进行加热处理即可。例如,在130℃~250℃的温度下,优选进行10分钟~4小时,更优选进行20分钟~2小时的加热即可。
这样操作而制造的树脂固化膜的着色剂分散性和弹性恢复率优异。
<图像显示元件>
作为图像显示元件的具体例,可举出液晶显示元件、有机EL显示元件等。在制造图像显示元件时,没有限制,可以按照常规方法进行制造。
实施例
以下,通过实施例和比较例进一步具体地说明本发明,但本发明不限定于以下实施例。
以下显示树脂(A)的合成例。
[合成例1]
在具备搅拌装置、滴液漏斗、冷凝器、温度计和气体导入管的烧瓶中,加入丙二醇单甲基醚乙酸酯140g作为溶剂,一边将烧瓶内进行氮气置换一边搅拌,使其升温到120℃。
接着,另行准备在由甲基丙烯酸三环癸酯68.0g(摩尔比0.3)、苯乙烯11.0g(摩尔比0.1)和甲基丙烯酸缩水甘油酯88.0g(摩尔比0.6)构成的单体混合物中,添加了叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯(聚合引发剂,日油株式会社制,パーブチル(注册商标)O)18.4g的物质。将该单体和聚合引发剂的混合物从滴液漏斗经2小时滴加在烧瓶中。在滴加结束后,在120℃下进一步搅拌2小时而进行共聚反应,生成树脂(A-1)的前体。然后,将烧瓶内置换为空气,将丙烯酸43.4g(摩尔比0.58)、三苯基膦(催化剂)1.1g、甲基氢醌(阻聚剂)0.1g投入到上述树脂(A-1)前体溶液中。然后,在110℃下经10小时继续反应。接着,在烧瓶内添加四氢邻苯二甲酸酐61.0g(摩尔比0.39),在110℃下经3小时继续反应,获得了树脂(A-1)(树脂试样No.p1)的溶液。该树脂溶液中包含的树脂(A-1)的酸值为79KOHmg/g,重均分子量为8300,不饱和基当量为480。
在该树脂溶液中进一步添加丙二醇单甲基醚乙酸酯,调制出合成例1的树脂(A-1)溶液(固体成分浓度44质量%)。另外,所谓固体成分,是指将树脂溶液在130℃下进行了2小时加热时的加热残余成分,树脂(A-1)和聚合引发剂成为主成分。
[合成例2~5、比较合成例1]
使用表1的材料,除此以外,与合成例1同样地操作,获得了合成例2~5、比较合成例1的树脂(A-1)(树脂试样No.p2~5,No.cp1)的溶液。在该树脂溶液中进一步添加丙二醇单甲基醚乙酸酯,调制出合成例2~5、和比较合成例1的树脂(A-1)溶液(固体成分浓度44质量%)。
分别将树脂(A-1)(树脂试样No.p2~5,No.cp1)的酸值、重均分子量、不饱和基当量的值示于表1中。
[合成例6]
在具备搅拌装置、滴液漏斗、冷凝器、温度计和气体导入管的烧瓶中,加入丙二醇单甲基醚乙酸酯140g作为溶剂,一边将烧瓶内进行氮气置换一边搅拌,使其升温到120℃。
接着,另行准备在由甲基丙烯酸三环癸酯24.9g(摩尔比0.1)、甲基丙烯酸苄酯99.6g(摩尔比0.5)和甲基丙烯酸38.9g(摩尔比0.4)构成的单体混合物中,添加了叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯(聚合引发剂,日油株式会社制,パーブチル(注册商标)O)4.3g的物质。将该单体和聚合引发剂的混合物从滴液漏斗经2小时滴加在烧瓶中。在滴加结束后,在120℃下进一步搅拌2小时而进行共聚反应,合成出树脂(A-2)的前体。然后,将烧瓶内置换为空气,将甲基丙烯酸缩水甘油酯24.1g(摩尔比0.15)、三苯基膦(催化剂)1.8g和甲基氢醌(阻聚剂)1.0g投入到上述树脂(A-2)前体溶液中。然后,在110℃下经10小时继续反应,获得了树脂(A-2)的溶液。在该树脂溶液中包含的树脂(A-2)的酸值为80KOHmg/g,重均分子量为9000,不饱和基当量为1200。
在该树脂溶液中进一步添加丙二醇单甲基醚乙酸酯,调制出合成例6的树脂(A-2)(树脂试样No.p6)的溶液(固体成分浓度40质量%)。
[合成例7、比较合成例2]
使用表1的材料,除此以外,与合成例6同样地操作,获得了树脂(A-2)的溶液。在该树脂溶液中进一步添加丙二醇单甲基醚乙酸酯,调制出合成例7和比较合成例2的树脂(A-2)(树脂试样No.p7,No.cp2)的溶液(固体成分浓度40质量%)。
分别将树脂(A-2)(树脂试样No.p1~p7,mp1,mp2)的酸值、重均分子量、不饱和基当量的值示于表1中。
<物性值的测定法>
合成例所记载的酸值、不饱和基当量和重均分子量为通过以下所记载的方法而获得的值。
(1)酸值:是按照JIS K6901 5.3.2,使用溴百里酚蓝和酚红的混合指示剂进行了测定的树脂(A)的酸值。是指将树脂(A)1g中包含的酸性成分中和所需要的氢氧化钾的mg数。
(2)不饱和基当量:是聚合性不饱和键的每摩尔数的聚合物的质量,基于单体的使用量而算出的计算值。
(3)重均分子量(Mw):是指使用凝胶渗透色谱(GPC),在下述条件下测定的进行了标准聚苯乙烯换算的重均分子量。柱:ショウデックス(注册商标)LF-804+LF-804(昭和电工株式会社制)
柱温度:40℃
试样:共聚物的0.2%四氢呋喃溶液
展开溶剂:四氢呋喃
检测器:差示折射计(ショウデックス(注册商标)RI-71S)(昭和电工株式会社制)
流速:1mL/分钟
以下显示将树脂(A1)、溶剂(C1)、着色剂(E)、和分散剂(F)混合了的着色剂分散液(漆浆)的制作例。
[制作例1]
将以固体成分换算为10.7质量份的作为树脂(A1)的合成例1的树脂(A-1)(树脂试样No.p1)、作为溶剂(C1)的丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)200质量份、作为着色剂(E)的3,7-双(2-氧代-1H-吲哚3(2H)-亚基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二呋喃-2,6-(3H,7H)-二酮(IBS0100CF,制品名:Irgaphor Black S 0100CF,BASF社制)35.7质量份、作为分散剂(F)的アジスパーPB822(PB822,味の素ファインテクノ株式会社制)3.7质量份用漆料摇动器混合3小时,从而制作出漆浆(试样No.m1)。合成例1的树脂(A-1)溶液所包含的溶剂的量被合计在作为混配成分的溶剂(C1)中。
[制作例2~4、6、7、比较制作例1,2]
使用下述表2所记载的混配(质量份基准),除此以外,与制作例1同样地操作,制作出制作例2~4、6、7、比较制作例1、2的漆浆(试样No.m2~m4、m6、m7、cm1、cm2)。
以下显示将树脂(A2)、反应性稀释剂(B)、溶剂(C2)、光聚合引发剂(D)、和上述制作例的漆浆混合了的感光性树脂组合物的实施例。
[实施例1]
将以固体成分换算为9.3质量份的作为树脂(A2)的合成例1的树脂(A-1)(树脂试样No.p1)、作为反应性稀释剂(B)的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA,制品名:A-DPH,新中村工业株式会社制)37质量份、作为溶剂(C2)的丙二醇单甲基醚乙酸酯33质量份、作为光聚合引发剂(D)的乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)(OXE 02,制品名:IRGACURE OXE 02,BASF社制)3.7质量份、和制作例1的漆浆(漆浆试样No.m1、以固体成分换算为10.7质量份的合成例1的树脂(A-1)(树脂试样No1)、PGMEA 200质量份、IBS0100CF 35.7质量份、和アジスパーPB822 3.7质量份的混合物)进行混合而调整出感光性树脂组合物。在表3的混配中,漆浆所包含的树脂(A1)10.7质量份(在表3中,附上“*1”。“*1”是指漆浆所包含的树脂。)和新加入的树脂(A2)(树脂试样No.p1)9.3质量份作为树脂(A)成分以固体成分换算而合计记载了。合成例1的树脂(A-1)溶液所包含的溶剂的量被合计在作为混配成分的溶剂(C)中。此外,漆浆所包含的溶剂(C1)200质量份、和新加入的溶剂(C2)33质量份作为溶剂(C)成分而合计记载了。
[实施例2~17、比较例1~8]
使用表3~5的混配,除此以外,与实施例1同样地操作,调整出实施例2~17、比较例1~8的感光性树脂组合物。
<着色剂分散性的评价>
通过以下所示的方法而评价了感光性树脂组合物的着色剂分散性。
首先,将实施例1~17和比较例1~8的感光性树脂组合物以涂膜的厚度成为1.5μm的方式旋转涂布在10cm×10cm的IZO基板上。然后,在90℃下加热3分钟从而使溶剂挥发了。接下来,将涂膜的整面使用ウシオ電機株式会社制マルチライトML-251D/B和照射光学单元PM25C-100进行曝光(曝光量50mJ/cm2),使其光固化了。然后,用0.2质量%的氢氧化钾水溶液进行120秒显影,进一步在230℃下后烘烤30分钟,从而获得了作为目标的固化涂膜。通过使用透射密度计(361T,X-lite社),从而测定了关于厚度1μm的固化涂膜的光学密度(Optical Density:OD)。将结果示于表6~8中。光学密度越高则可以说着色剂分散性越优异。
<弹性恢复率的评价>
通过与光学密度同样的方法在基板上制作2.5μm的涂膜,在25℃下,将弹性测定装置(DUH-W201S,株式会社岛津制作所)按照以下测定条件使用,从而测定了压缩位移和弹性恢复率。
作为推压图案的推压体,在将荷重进行施加载荷-卸除载荷的方法中使用了具有50μm的直径的平坦的推压体。在为了在进行了比较的组间获得能够识别的结果而施加300mN的荷重的试验中测定了弹性恢复率。将3gf/秒的荷重速度和3秒的保持时间维持恒定。关于弹性恢复率,向平坦的推压体恒定地施加荷重3秒,接下来,通过使用三维厚度测定装置来测定荷重前后的图案的实际的弹性恢复率。弹性恢复率是指在经过10分钟的恢复时间后恢复了的距离相对于施加了一定力时被压缩了的距离(压缩位移)之比,其由下式表示。
弹性恢复率(%)=[(恢复距离/压缩位移)×100]
将结果示于6~8中。
<显影性的评价>
将实施例1~实施例17和比较例1~比较例8的感光性树脂组合物以涂膜的厚度成为1.5μm的方式旋转涂布在10cm×10cm的IZO基板(表面形成有由IZO构成的配线图案的基板)上。然后,通过将IZO基板在90℃下加热3分钟从而使溶剂挥发了。接下来,在涂膜载置图案掩模,从掩模上使用ウシオ電機株式会社制マルチライトML-251D/B和照射光学单元PM25C-100进行曝光(曝光量120mJ/cm2),使其光固化了。然后,用0.2质量%的氢氧化钾水溶液显影,确认了显影时间(未曝光部开始被洗掉到图案的变化消失的时间)和显影形态。
显影形态具有未曝光部一边剥落一边被洗掉的剥离形态和未曝光部一边溶解一边被洗掉的溶解形态,但如果发生剥离则具有发生显示不良的可能性,因此优选为溶解。粉溶解是指未曝光部在略微作为粉而残留的状态下溶解的形态。
将结果示于表6~8中。
◎(优):显影时间为10~40秒和显影形态为完全溶解
○(合格):显影时间为10~40秒和显影形态为粉溶解
×(不合格):显影时间41秒以上和显影形态为完全剥离或粉剥离
根据上述结果,实施例1~17的感光性树脂组合物的着色剂分散性、显影性和弹性恢复率优异。另一方面,比较例1~8的感光性树脂组合物的着色剂分散性、显影性和弹性恢复率的评价差。
产业可利用性
本发明提供着色剂分散性、显影性和弹性恢复率优异的感光性树脂组合物。
本发明的感光性树脂组合物由于着色剂分散性、显影性和弹性恢复率优异,因此将本发明的感光性树脂组合物固化了的树脂固化膜的着色剂分散性和弹性恢复率优异。那样的树脂固化膜作为作为图像显示元件的构件的黑矩阵、滤色器、黑色柱状间隔物、BPDL是适合的。

Claims (13)

1.一种感光性树脂组合物,其特征在于,含有
树脂A、
反应性稀释剂B、
溶剂C、
光聚合引发剂D、和
着色剂E,
所述树脂A具有
具有芳香环骨架的结构单元a、
具有羧基的结构单元b、
结构单元c、和
具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元d,
所述结构单元c为选自
具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元c-1、和
具有与羧基反应的官能团的结构单元c-2中的至少一种,
相对于所述树脂A的结构单元的总量,所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量为5~50摩尔%。
2.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物,所述具有羧基的结构单元b为选自来源于不饱和羧酸的结构单元b-1、来源于多元酸的结构单元b-2、和来源于多元酸酐的结构单元b-3中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的感光性树脂组合物,所述树脂A含有具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元c-1。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的感光性树脂组合物,所述具有芳香环骨架的结构单元a为选自来源于苯乙烯的结构单元和来源于(甲基)丙烯酸苄酯的结构单元中的一种以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的感光性树脂组合物,所述树脂A含有树脂A-1和树脂A-2,
所述树脂A-1的所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量相对于树脂A-1的结构单元的总量为5~30摩尔%,
所述树脂A-2的所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量相对于树脂A-2的结构单元的总量为35摩尔%~50摩尔%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的感光性树脂组合物,其相对于所述树脂A的总量,含有10~90质量%的所述树脂A-1,含有10~90质量%的所述树脂A-2,
所述树脂A-1是通过含有羧基的(甲基)丙烯酸系化合物加成于具有环氧基的树脂A-1前体的环氧基,进一步多元酸或多元酸酐加成于通过所述环氧基的开环而产生的羟基从而获得的树脂,
所述树脂A-2是通过含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯或含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯加成于具有羧基的树脂A-2前体的羧基的一部分从而获得的树脂,
所述具有环氧基的树脂A-1前体为含有芳香环的聚合性单体、含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯、和具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体的聚合物,
所述具有羧基的树脂A-2前体为含有芳香环的聚合性单体、含有羧基的聚合性单体、具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的聚合性单体的聚合物。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的感光性树脂组合物,所述着色剂E为有机黑色颜料。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的感光性树脂组合物,其进一步含有分散剂F。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的感光性树脂组合物,其含有2~20质量%的所述树脂A,
含有3~20质量%的所述反应性稀释剂B,
含有50~90质量%的所述溶剂C,并且
含有3~30质量%的所述着色剂E。
10.一种黑色柱状间隔物,其由权利要求1~9中任一项所述的感光性树脂组合物的固化物构成。
11.一种图像显示元件,其特征在于,具备权利要求10所述的黑色柱状间隔物。
12.一种感光性树脂组合物的制造方法,其特征在于,依次具有下述工序:
工序I:将树脂A1、溶剂C1、着色剂E、和作为任意成分的分散剂F进行混合的工序;以及
工序II:将树脂A2、反应性稀释剂B、溶剂C2、光聚合引发剂D、和在工序I中获得的混合物进行混合的工序,
所述树脂A1和所述树脂A2分别具有
具有芳香环骨架的结构单元a、
具有羧基的结构单元b、
结构单元c、和
具有碳原子数7~20的桥联脂环式烃基的结构单元d,
所述结构单元c为选自具有(甲基)丙烯酰氧基的结构单元c-1和具有与羧基反应的官能团的结构单元c-2中的至少一种,
所述树脂A1和所述树脂A2各自的所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量相对于结构单元的总量为5~60摩尔%。
13.根据权利要求12所述的感光性树脂组合物的制造方法,所述树脂A1为树脂A-1和树脂A-2之中的任一者,
所述树脂A2为所述树脂A-1和所述树脂A-2之中的与所述树脂A1不同的另一者,
所述树脂A-1的所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量相对于所述树脂A-1的结构单元的总量为5~30摩尔%,
所述树脂A-2的所述具有芳香环骨架的结构单元a的含量相对于树脂A-2的结构单元的总量为35摩尔%~50摩尔%。
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