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JP2009075446A - 樹脂ブラックマトリックス、遮光性感光性樹脂組成物及び液晶表示装置 - Google Patents

樹脂ブラックマトリックス、遮光性感光性樹脂組成物及び液晶表示装置 Download PDF

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JP2009075446A
JP2009075446A JP2007245666A JP2007245666A JP2009075446A JP 2009075446 A JP2009075446 A JP 2009075446A JP 2007245666 A JP2007245666 A JP 2007245666A JP 2007245666 A JP2007245666 A JP 2007245666A JP 2009075446 A JP2009075446 A JP 2009075446A
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acid
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Application number
JP2007245666A
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English (en)
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Yoshihiro Takada
芳宏 高田
Eriko Toshimitsu
恵理子 利光
Masami Kadowaki
雅美 門脇
Takao Hirota
隆男 廣田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

【課題】遮光性に優れ、しかも、TFT素子基板上に形成されても短絡・誤作動などの問題を起こさないだけの十分に高い体積抵抗率と十分に低い比誘電率を示す樹脂ブラックマトリックスを提供する。
【解決手段】光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であり、且つ1KHzでの比誘電率が6以下である樹脂ブラックマトリックス。好ましくは、基板との交叉角θが40°〜90°である。アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、エチレン性不飽和化合物、及び遮光用顔料を含み、該遮光用顔料の含有量が全固形分に対し30〜50重量%であり且つ、遮光用顔料としてカーボンブラックを全固形分に対して2〜20重量%含む該樹脂ブラックマトリックス形成用の遮光性感光性樹脂組成物。
【選択図】図1

Description

本発明は、樹脂ブラックマトリックス及びそれを作製するための遮光性感光性樹脂組成物に関わるものであり、特に薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチング素子を用いたアクティブマトリックス型液晶表示素子基板に好適な樹脂ブラックマトリックス及びそれを作製するための遮光性感光性樹脂組成物に関する。
本発明はまた、このような樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置に関する。
液晶表示素子用樹脂ブラックマトリックスは、液晶表示素子において駆動電極間からの光のもれを防ぐために用いられる。一般的にはTFT素子基板と対をなすガラス又はプラスティックシートなどの透明基板上にフォトリソグラフィー法を用いて形成されるストライプ状又は格子状の遮光性材料のパターンである。
最近では、カラー液晶表示器のより高精細・高輝度化に対応するために、アクティブマトリックス型液晶ディスプレイにおいて、カラーフィルターをTFT素子基板側に設けたカラーフィルター・オン・アレイ方式(COA方式)やブラックマトリックスだけをTFT素子基板側に設けたブラックマトリックス・オン・アレイ方式(BOA方式)が提案されている。この方式によれば、カラーフィルター側にブラックマトリックスを形成する場合に比べ、アクティブ素子側との位置合わせマージンを取る必要がなくなるため、開口率を高くすることができ、その結果、高輝度化を図ることができる。
これに対応すべく、TFT素子の上に直接搭載させても電気回路の短絡を起こさない様に一定以上の体積抵抗率を付与させた樹脂ブラックマトリックスが、特開平10−114873号公報、特開2002−311232号公報、特開2005−215150号公報などに提案されている。しかしながら、体積抵抗率を高めるだけではTFTの作動を安定させるためには不十分であり、比誘電率を一定以下に下げる事が必要となる。
樹脂ブラックマトリックスに一定以上の体積抵抗率を付与させるためには、樹脂ブラックマトリックスの遮光用顔料として使用されるカーボンブラックの比率を抑えて、他の顔料を併用する事が知られているが、それだけでは、樹脂ブラックマトリックスの光学濃度が低下し、本来必要な遮光機能を損なうこととなる。また、比誘電率を下げる事も難しい。
樹脂ブラックマトリックスにおいて、一定以上の光学濃度と併せて体積抵抗値を高く且つ、比誘電率を低く維持するための手法としては、従来、次のような方策が知られているが、未だ十分な結果は得られていないのが現状である。
・遮光用顔料濃度を一定以上に保ち、且つ高い体積抵抗値及び低い比誘電率を確保するため、遮光用顔料のうちのカーボンブラック濃度を低く抑える。
・カーボンブラックを多官能性エポキシ樹脂などで被覆したり、表面に特殊な酸化処理を施したりすることにより、カーボンブラックの濃度を高めに設定した上で体積抵抗率を確保し、且つカーボンブラック同士を密に近接させるような分散剤、分散樹脂を使用する。
・カーボンブラックに多孔質なものを用いたり、遮光用顔料以外の成分に比誘電率の低い材料を適用することにより、比誘電率を低く保つ。
樹脂ブラックマトリックスにおいて、カーボンブラック以外の有機顔料のみを遮光用顔料に用いて所望の光学濃度を達成するためには、その含有量を非常に高くする必要があるが、ファインパターンを作製する場合には、それ自体が現像性を有しない遮光材を過剰に混合すると、これらの遮光材が残査等として基板上に残存し、現像性能を低下させる原因となるばかりか、高精細なディスプレーの場合には必要なパターンのエッジ形状のシャープ性を著しく低下させる原因になる。
特開平10−114873号公報 特開2002−311232号公報 特開2005−215150号公報
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、遮光性に優れ、しかも、TFT素子基板上に形成されても短絡・誤作動などの問題を起こさないだけの十分に高い体積抵抗率と十分に低い比誘電率を示す樹脂ブラックマトリックスを提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、以下に示す樹脂ブラックマトリックスを用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
[1] 光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であり、且つ1KHzでの比誘電率が6以下であることを特徴とする樹脂ブラックマトリックス。
[2] 基板上に形成された樹脂ブラックマトリックスにおいて、光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上で、1KHzでの比誘電率が6以下であり、且つ該基板の板面に垂直な断面における該樹脂ブラックマトリックスの側面と基板の板面との交叉角θが40°〜90°であることを特徴とする樹脂ブラックマトリックス。
[3] アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、エチレン性不飽和化合物、及び遮光用顔料を含み、該遮光用顔料の含有量が全固形分に対し30重量%〜50重量%であり且つ、遮光用顔料としてカーボンブラックを全固形分に対して2重量%〜20重量%含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載の樹脂ブラックマトリックスを形成するための遮光性感光性樹脂組成物。
[4] [1]又は[2]に記載の樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置。
本発明によれば、十分な遮光性を有し、体積抵抗率が1×1013Ωcm以上且つ1KHzでの比誘電率が6以下という、TFT素子基板上に形成されても短絡・誤作動などの問題を起こさないだけの十分に高い体積抵抗率と十分に低い比誘電率を示す樹脂ブラックマトリックスが提供される。
本発明の樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置は、TFT故障や液晶駆動の乱れ等の問題がなく、信頼性に優れる。
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容には特定されない。
なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の双方を含むことを意味し、(メタ)アクリル、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイル基なども同様の意味であり、「(共)重合体」とは、単一重合体(ホモポリマー)と共重合体(コポリマー)の双方を含むことを意味し、「酸(無水物)」、「(無水)…酸」とは、酸とその無水物の双方を含むことを意味する。また、本発明において「アクリル系樹脂」とは、(メタ)アクリル酸を含む(共)重合体、カルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含む(共)重合体を意味する。
また、本発明において「モノマー」とは、いわゆる高分子物質に相対する意味であり、狭義の単量体(モノマー)の外に、二量体、三量体、オリゴマー等も含む意味である。
[樹脂ブラックマトリックス]
本発明の樹脂ブラックマトリックスは、光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であり、且つ1KHzでの比誘電率が6以下であることを特徴とし、好ましくは、これが形成された基板の板面に垂直な断面における該樹脂ブラックマトリックスの側面と基板の板面との交叉角θ(以下「基板交叉角θ」と称す。)が40°〜90°であることを特徴とする。
<光学濃度>
本発明の樹脂ブラックマトリックスの光学濃度は3以上であるが、特に3を超えることが好ましく、より好ましくは3.2以上であり、特に好ましくは3.5以上である。樹脂ブラックマトリックスの光学濃度が3未満では、樹脂ブラックマトリックスを透過した光がコントラストや色度に悪影響を与える。
なお、樹脂ブラックマトリックスの光学濃度は高い程よく、その上限は特に制限はないが、通常6以下である。
樹脂ブラックマトリックスの光学濃度は、後述の実施例の項に示す方法で測定される。
<体積抵抗率>
本発明の樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗率は、1×1013Ω・cm以上であり、好ましくは、1×1014Ω・cmである。樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満では、TFT素子の短絡を起こし易い。
樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗率は高い程好ましく、その上限は特に制限はないが、通常1×1016Ω・cm以下である。
樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗率は、後述の実施例の項に示す方法で測定される。
<比誘電率>
本発明の樹脂ブラックマトリックスの比誘電率は、1KHzにて6以下であり、好ましくは5以下である。樹脂ブラックマトリックスの比誘電率が6よりも大きいと、TFT素子のスイッチングの正確な伝達が難しくなり、液晶駆動に乱れが生じる恐れがある。
樹脂ブラックマトリックスの比誘電率は小さい程好ましく、その下限は特に制限はないが、通常1KHzにて2.0以上である。
樹脂ブラックマトリックスの比誘電率は、後述の実施例の項に示す方法で測定される。
<基板交叉角θ>
本発明の樹脂ブラックマトリックスの基板交叉角θは、40°〜90°であることが好ましく、さらに好ましくは50°〜90°特に好ましくは60°〜90°である。基板交叉角θがこれより小さくなると、COAやBOAの目的である開口率の拡大に不利であり、これより大きくなると短絡の危険が増大する。
なお、基板交叉角θとは、図1に示す如く、基板1上に形成された樹脂ブラックマトリックス2の、基板1の板面1Aに垂直な断面における、基板1の板面1Aと樹脂ブラックマトリックス2の側面2Aとがなす角度θである。
このような本発明の樹脂ブラックマトリックスの形成方法には特に制限はないが、好ましくは、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、エチレン性不飽和化合物、及び遮光用顔料を含み、該遮光用顔料の含有量が全固形分に対し30重量%〜50重量%であり且つ、遮光用顔料としてカーボンブラックを全固形分に対して2重量%〜20重量%含む本発明の遮光性感光性樹脂組成物により形成される。
なお、ここで、「全固形分」とは、本発明の遮光性感光性樹脂組成物に含まれる溶剤以外のすべての成分の合計を示す。
[遮光性感光性樹脂組成物]
本発明の遮光性感光性樹脂組成物は、本発明の樹脂ブラックマトリックスを形成するための遮光性感光性樹脂組成物であって、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、エチレン性不飽和化合物、及び遮光性顔料を含む。
以下、本発明の感光性樹脂組成物を構成する各成分について説明する。
[1]アルカリ可溶性樹脂
本発明で用いるアルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はなく、例えばエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられるが、これらのうち、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、中でも芳香環構造を有する樹脂が好ましい体積抵抗率及び比誘電率を与える点において特に好ましい。
[1−1]エポキシアクリレート系樹脂
上記エポキシアクリレート樹脂は、例えば、エポキシ樹脂に、α,β−不飽和モノカルボン酸又はエステル部分にカルボキシル基を有するα,β−不飽和モノカルボン酸エステルを付加させ、さらに、多塩基酸無水物を反応させることによりアルカリ可溶性を付与するなどの方法で得られる。かかる反応生成物は化学構造上、実質的にエポキシ基を有さず、かつ「アクリレート」に限定されるものではないが、エポキシ樹脂が原料であり、かつ「アクリレート」が代表例であるので、慣用に従いこのように命名したものである。
原料となるエポキシ樹脂として、(o,m,p−)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンとフェノール又はクレゾールとの重付加反応物と、エピハロヒドリンとの反応生成物であるエポキシ樹脂、下記式(1)で示されるエポキシ樹脂等を好適に用いることができる(特許第2878486号公報参照)。
Figure 2009075446
また、上記のフェノール系のエポキシ樹脂は、フェノールの水酸基が全てエポキシ基に置換されている必要はなく、一部水酸基が残っていてもよく、ある程度水酸基を残した方が、本発明の様な顔料含有量が多く、遮光性も高い感光性樹脂組成物においては、露光時の表面と底部との重合率の差を軽減しやすく、現像時の底部のえぐれや、逆テーパー形状を回避する上で形状形成に有利であるという効果が得られる場合もある。
エポキシ樹脂の分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定してポリスチレン換算重量平均分子量(以下「MW」という)として、通常200〜20万、好ましくは300〜100000の範囲である。MWが上記範囲未満であると皮膜形成性に問題を生じる場合が多く、逆に、上記範囲を超えた樹脂ではα,β−不飽和モノカルボン酸の付加反応時にゲル化が起こりやすく製造が困難となるおそれがある。
エポキシ樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
エポキシ樹脂に付加させるα,β−不飽和モノカルボン酸としては、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられ、好ましくは、アクリル酸及びメタクリル酸であり、特にアクリル酸が反応性に富むため好ましい。また、エステル部分にカルボキシル基を有するα,β−不飽和モノカルボン酸エステルとしては、アクリル酸−2−サクシノイルオキシエチル、アクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル、アクリル酸−2−フタロイルオキシエチル、アクリル酸−2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル、メタクリル酸−2−サクシノイルオキシエチル、メタクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル、メタクリル酸−2−フタロイルオキシエチル、メタクリル酸−2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル、クロトン酸−2−サクシノイルオキシエチル等を挙げられ、好ましくは、アクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル及びアクリル酸−2−フタロイルオキシエチルであり、特にアクリル酸−2−マレイノイルオキシエチルが好ましい。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
α,β−不飽和モノカルボン酸又はそのエステルとエポキシ樹脂との付加反応は、公知の手法を用いることができ、例えば、エステル化触媒存在下、50〜150℃の温度で反応させることができる。
反応に用いるエステル化触媒としては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルジエチルアミン等の3級アミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩等の1種又は2種以上を用いることができる。
α,β−不飽和モノカルボン酸又はそのエステルの使用量は、原料エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対し0.5〜1.2当量の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.7〜1.1当量の範囲である。α,β−不飽和モノカルボン酸又はそのエステルの使用量が少ないと不飽和基の導入量が不足し、引き続く多塩基酸無水物との反応も不十分となる。また、多量のエポキシ基が残存することも有利ではない。一方、該使用量が多いとα,β−不飽和モノカルボン酸又はそのエステルが未反応物として残存する。いずれの場合も硬化特性が悪化する傾向が認められる。
尚、本発明においては、製造工程としてエポキシ樹脂を経由しなくても、最終的な樹脂の構造が同じであれば、それもエポキシアクリレート樹脂の範疇であると定義する。その例としては、例えばノボラック樹脂と不飽和基含有エポキシ化合物を反応させる方法が挙げられる。
この場合の不飽和基含有エポキシ化合物としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、グリシジルオキシ(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、(3,4−エポキシシクロヘキシル)ビニルなどが挙げられる。
これらのうち、特にグリシジルメタクリレート、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートが好ましい。
ノボラック樹脂と不飽和基含有エポキシ化合物の反応には公知の方法を用いることができる。例えばトリエチルアミン、ベンジルメチルアミン等の3級アミン、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、ピリジン、トリフェニルホスフィン等を触媒として、有機溶剤中、反応温度50〜150℃で数〜数十時間反応させることにより、ノボラック樹脂に不飽和基含有エポキシ化合物を付加することができる。
該触媒の使用量は、反応原料混合物(ノボラック樹脂と不飽和基含有エポキシ化合物との合計)に対して好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは0.3〜5重量%である。また反応中の重合を防止するために、重合防止剤(例えばメトキノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ピロガロール、tert−ブチルカテコール、ジブチルヒドロキシトルエン、フェノチアジン等)を使用することが好ましく、その使用量は、反応原料混合物に対して好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは0.03〜5重量%である。
尚、この付加反応もノボラックの水酸基に全て不飽和基含有エポキシ化合物を付加させる必要はなく、ある程度水酸基を残した方が、本発明の様な顔料含有量が多く、遮光性も高い感光性樹脂組成物においては、露光時の表面と底部との重合率差を軽減しやすく、現像時の底部のえぐれや、逆テーパー形状を回避する上で形状形成に有利である場合もある。
α,β−不飽和カルボン酸又はそのエステルが付加したエポキシ樹脂、或いはノボラック樹脂に不飽和基含有エポキシ化合物を反応させた上記の様な樹脂に、更に付加させる多塩基酸無水物としては、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水クロレンド酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、好ましくは、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であり、特に好ましい化合物は、無水テトラヒドロフタル酸及びビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
多塩基酸無水物の付加反応に関しても公知の手法を用いることができ、α,β−不飽和カルボン酸又はそのエステルの付加反応と同様な条件下で継続反応させることにより得ることができる。
多塩基酸無水物の付加量は、生成するエポキシアクリレート樹脂の酸価が10〜150mg−KOH/gの範囲となる量であることが好ましく、更に20〜140mg−KOH/gとなる量であることが特に好ましい。樹脂酸価が上記範囲以下であるとアルカリ現像性に乏しくなり、また、上記範囲を超えると硬化性能に劣る傾向が認められる。
[1−2]ノボラック系樹脂
本発明に用いるノボラック系樹脂は、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、プロピルフェノール、n−ブチルフェノール、t−ブチルフェノール、1−ナフトール、2−ナフトール、4,4’−ビフェニルジオール、ビスフェノール−A、ピロカテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、1,2,4−ベンゼントリオール、安息香酸、4−ヒドロキシフェニル酢酸、サリチル酸、フロログルシノール等のフェノール類の少なくとも1種を、酸触媒下、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド、フルフラール等のアルデヒド類、又は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、の少なくとも1種と重縮合させた樹脂である。
フェノール類とアルデヒド類との反応は、無溶媒下又は溶媒中で行われる。また、ノボラック樹脂の重縮合における酸触媒に代えてアルカリ触媒を用いる以外は同様にして重縮合させたレゾール樹脂も使用可能である。さらに、フェノール類は必要に応じて置換されていてもよいし、例えばフェノール類以外の芳香族化合物を混合して重縮合させてもよい。また、出来上がり骨格が同じであれば、製造法は重縮合に限定されるものではない。
ノボラック系樹脂にはアルカリ溶解性を高めるために、フェノール性水酸基の一部に、カルボン酸を付加させてもよく、この場合、付加させるカルボン酸の例としては、琥珀酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、3−メチルテトラヒドロフタル酸、4−メチルテトラヒドロフタル酸、3−エチルテトラヒドロフタル酸、4−エチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、3−メチルヘキサヒドロフタル酸、4−メチルヘキサヒドロフタル酸、3−エチルヘキサヒドロフタル酸、4−エチルヘキサヒドロフタル酸、及びそれらの無水物等の1種又は2種以上が挙げられる。
ノボラック系樹脂にはこの他にも、様々な機能を持たせるために必要に応じてフェノール基の一部を置換させることが可能であり、例えば一例として、グリシジルメタクリレートを付加させて側鎖に二重結合を持たせることなどが挙げられる。
ノボラック系樹脂のMWは、通常1,000〜20,000であり、好ましくは1,000〜10,000であり、更に好ましくは、1,000〜8,000である。MWが1,000未満では感度が低下し、10,000を超えると現像性が低下する。
ノボラック系樹脂は、ラジカルをトラップするため感度的には不利であるが、本発明の様な顔料含有量が多く、遮光性も高い感光性樹脂組成物において見られがちな、表面のみ集中的に硬化してしまい、底部がえぐれた形状になったり、熱フローし難いため逆テーパーの形状になったりといった状況を回避するのに効果的である。
[1−3]アクリル系樹脂
アクリル系樹脂としては、アルカリ可溶性を確保するために側鎖又は主鎖にカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する単量体を含む必要がある。中でも好ましいのは、高アルカリ性溶液での現像が可能な、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、例えば、アクリル酸(共)重合体、スチレン−無水マレイン酸樹脂、ノボラックエポキシアクリレートの酸無水物変性樹脂などである。中でも特に好ましいのは、(メタ)アクリル酸を含む(共)重合体又はカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含む(共)重合体であり、電気特性的にはスチレンなどの芳香環を有するモノマーを含む(共)重合体がより好ましい。これらのアクリル系樹脂は、現像性、透明性などに優れ、種々の単量体と組合せて性能の異なる共重合体を得ることができ、かつ、製造方法が制御し易い利点がある。
本発明に係るアクリル系樹脂は、例えば、次に挙げる単量体を主成分とする(共)重合体である。
即ち、この単量体としては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに酸(無水物)を付加させた化合物などが挙げられる。
上記のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、アジピン酸(2−アクリロイロキシエチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、アジピン酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、アジピン酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル等が挙げられ、酸(無水物)としては、(無水)コハク酸、(無水)フタル酸、(無水)マレイン酸などが挙げられる。
これらヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートも、酸(無水物)も、いずれも1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の単量体と共重合させることができる単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系単量体類、桂皮酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、イタコン酸などの不飽和基含有カルボン酸類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アリル(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、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、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、メトキシフェニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のエステル類、(メタ)アクリル酸にε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類を付加させた化合物類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のアクリロニトリル類、(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メタクリロイルモルホリン、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド等のアクリルアミド類、酢酸ビニル、バーサチック酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル、ピバリン酸ビニル等の酸ビニル類などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
特に、基板上の塗布膜の強度を向上させるのに好ましいアクリル系樹脂として、次に挙げる単量体(a)の少なくとも1種と次に挙げる単量体(b)の少なくとも1種とを共重合させたアクリル系樹脂が挙げられる。
単量体(a):スチレン、α−メチルスチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、メトキシフェニル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルスルホアミドなどのフェニル基を有する単量体
単量体(b):(メタ)アクリル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、アジピン酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル等のカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル
アクリル系樹脂の製造に際して、単量体(a)は、通常10〜98モル%、好ましくは20〜80モル%、更に好ましくは30〜70モル%、単量体(b)は、通常2〜90モル%、好ましくは20〜80モル%、更に好ましくは30〜70モル%の割合で使用される。
また、アクリル系樹脂としては、側鎖にエチレン性二重結合を有するアクリル系樹脂を含むことが好ましい。かかるアクリル系樹脂の使用により、本発明の感光性樹脂組成物の光硬化性が向上するので、基板との密着性を一層向上させることができる。
アクリル系樹脂の側鎖にエチレン性二重結合を導入する方法としては、例えば、特公昭50−34443号公報、特公昭50−34444号公報などに記載されている方法、即ち、
(1) アクリル系樹脂が有するカルボキシル基に、グリシジル基やエポキシシクロヘキシル基と(メタ)アクリロイル基とを併せ持つ化合物を反応させる方法
(2) アクリル系樹脂が有する水酸基にアクリル酸クロライド等を反応させる方法
などが挙げられる。
具体的には、カルボキシル基や水酸基を有するアクリル系樹脂に、(メタ)アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、α−エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、(イソ)クロトン酸グリシジルエーテル、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸クロライド、(メタ)アリルクロライド等の化合物の1種又は2種以上を反応させることにより、側鎖にエチレン性二重結合基を有するアクリル系樹脂を得ることができる。中でも、カルボキシル基や水酸基を有するアクリル系樹脂に、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートのような脂環式エポキシ化合物を反応させたものが好ましい。
上述のように、予めカルボキシル基又は水酸基を有するアクリル系樹脂に、エチレン性二重結合を導入する方法としては、カルボキシル基や水酸基を有するアクリル系樹脂のカルボキシル基や水酸基に対して通常2〜50モル%、好ましくは5〜40モル%のエチレン性二重結合を有する化合物を結合させる方法が好ましい。また、カルボキシル基の含有量は、酸価として5〜200mg−KOH/gの範囲が好ましい。酸価が5mg−KOH/g未満の場合はアルカリ性現像液に不溶となり、また、200mg−KOH/gを超える場合は現像感度が低下することがある。
なお、本発明に用いるアクリル系樹脂は、フェノール性水酸基を含有する場合、上記のノボラック系樹脂と近い効果が得られる。特に芳香族性水酸基を側鎖に有するビニル単量体、具体的にはo,m,p−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、o,m,p−ヒドロキシスチレン、o,m,p−ヒドロキシフェニルマレイミド等を共重合成分の一部に用いたアクリル系樹脂を用いることは有効である。このような成分を含む樹脂は、感光性樹脂組成物としては感度的には不利であるものの、本発明の様な遮光性の感光性樹脂組成物においては、表面のみ硬化してしまい現像によって基板に近い部分の感光性樹脂組成物がえぐれた形状になりやすいのをふせぐ効果が得られる。
上記のアクリル系樹脂のMWは1,000〜100,000の範囲が好ましい。MWが1,000未満の場合は均一な塗布膜を得るのが難しく、また、100,000を超える場合は現像性が低下する傾向がある。
[1−4]ポリビニルフェノール系樹脂
ポリビニルフェノール系樹脂としては、例えば、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、ジヒドロキシスチレン、トリヒドロキシスチレン、テトラヒドロキシスチレン、ペンタヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、m−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、2−(o−ヒドロキシフェニル)プロピレン、2−(m−ヒドロキシフェニル)プロピレン、2−(p−ヒドロキシフェニル)プロピレン等のヒドロキシスチレン類(尚、これらは、ベンゼン環に塩素、臭素、沃素、弗素等のハロゲン原子、或いは炭素数1〜4のアルキル基を置換基として有していてもよい。)の1種或いは2種以上、又は、更に、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、(メタ)アクリル酸、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、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.0]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド等のアクリル酸誘導体類等の共単量体の1種或いは2種以上を、ラジカル重合開始剤又はカチオン重合開始剤の存在下で重合させたヒドロキシスチレン類の単独重合体或いは共重合体等が挙げられる。
ポリビニルフェノール系樹脂にはアルカリ溶解性を高めるために、フェノール性水酸基の一部に、カルボン酸を付加させてもよく、この場合、付加させるカルボン酸の例としては、琥珀酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、3−メチルテトラヒドロフタル酸、4−メチルテトラヒドロフタル酸、3−エチルテトラヒドロフタル酸、4−エチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、3−メチルヘキサヒドロフタル酸、4−メチルヘキサヒドロフタル酸、3−エチルヘキサヒドロフタル酸、4−エチルヘキサヒドロフタル酸、及びそれらの無水物等が挙げられる。
ポリビニルフェノール系樹脂のMWは、通常2,000〜50,000であり、好ましくは2,000〜20,000である。MWが2,000未満では感度が低下し、20,000超過だと現像性が低下する。
上述のアルカリ可溶性樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明においては、前述の如く、アルカリ可溶性樹脂として、芳香環構造を有する樹脂、中でも、特にフェノール性水酸基を持つ樹脂を用いることが、露光時の表面と底部との重合率差を軽減することができ、良好な形状の樹脂ブラックマトリックスを形成させる上で好ましい。
本発明の遮光性感光性樹脂組成物中の全固形分に対するアルカリ可溶性樹脂の割合は、通常10〜70重量%、好ましくは15〜50重量%である。この範囲よりもアルカリ可溶性樹脂の割合が多過ぎると充分な感度が確保されず、また必要な遮光性も確保できず、一方少な過ぎると樹脂ブラックマトリックスの好ましい形状が形成されない。
[2]光重合開始剤
本発明に係る光重合開始剤とは、紫外線や熱によりエチレン性不飽和基を重合させるラジカルを発生させることのできる化合物である。
本発明で用いることができる光重合開始剤の具体的な例を以下に列挙する。
2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシカルボニルナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどのハロメチル化トリアジン誘導体;
ハロメチル化オキサジアゾール誘導体;
2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ビス(3’−メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体などのイミダゾール誘導体;
ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル類;
2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノンなどのアントラキノン誘導体;
ベンズアンスロン誘導体;
ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体;
2,2,−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、2−メチル−(4’−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパノン、1,1,1−トリクロロメチル−(p−ブチルフェニル)ケトンなどのアセトフェノン誘導体;
チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン誘導体;
p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジエチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸エステル誘導体;
9−フェニルアクリジン、9−(p−メトキシフェニル)アクリジンなどのアクリジン誘導体;
9,10−ジメチルベンズフェナジンなどのフェナジン誘導体;
ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ジ−クロライド、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,4−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジ−フルオロ−3−(ピル−1−イル)−フェニ−1−イルなどのチタノセン誘導体;
2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−ベンジル−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、4−ジメチルアミノエチルベンゾエ−ト、4−ジメチルアミノイソアミルベンゾエ−ト、4−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、2−エチルヘキシル−1,4−ジメチルアミノベンゾエート、2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、7−ジエチルアミノ−3−(4−ジエチルアミノベンゾイル)クマリン、4−(ジエチルアミノ)カルコン等のα−アミノアルキルフェノン系化合物;
光重合開始剤としては、特に、感度の点でオキシム誘導体類(オキシム系化合物)が有効であり、遮光性を高くしたり、フェノール性水酸基を含むアルカリ可溶性樹脂を用いる場合などは、感度の点で不利になるため、特にこのような感度に優れたオキシム誘導体類(オキシム系化合物)が有用である。
オキシム系化合物としては、下記一般式(2)で示される構造部分を含む化合物が挙げられ、好ましくは、下記一般式(3)で示されるオキシムエステル系化合物が挙げられる。
Figure 2009075446
(式(2)中、Rは、それぞれ置換されていてもよい、炭素数1〜20のヘテロアリール基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルカノイル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルカノイル基、炭素数3〜20のヘテロアリ−ルオキシキシカルボニルアルカノイル基、炭素数2〜10のアミノカルボニル基、炭素数7〜20のベンゾイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基又は炭素数7〜20のフェノキシカルボニル基を示す。)
Figure 2009075446
(式(3)中、R1aは、それぞれ置換されていてもよい、炭素数2〜25のアルケニル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルキル基、炭素数1〜20のヘテロアリールオキシカルボニルアルキル基もしくはヘテロアリールチオアルキル基、炭素数0〜20のアミノ基、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数7〜20のベンゾイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数7〜20のフェノキシカルボニル基を示す。
1bは芳香環あるいはヘテロ芳香環を含む任意の置換基を示す。
なお、R1aはR1bと共に環を形成してもよく、その連結基は、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキレン基、ポリエチレン基(−(CH=CH)−)、ポリエチニレン基(−(C≡C)−)あるいはこれらを組み合わせてなる基が挙げられる(なお、rは0〜3の整数である。)。
2aは、それぞれ置換されていてもよい、炭素数1〜20のヘテロアリール基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜25のアルケノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルカノイル基、炭素数8〜20のフェノキシカルボニルアルカノイル基、炭素数3〜20のヘテロアリ−ルオキシキシカルボニルアルカノイル基、炭素数2〜10のアミノカルボニル基、炭素数7〜20のベンゾイル基、炭素数1〜20のヘテロアリーロイル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基又は炭素数7〜20のフェノキシカルボニル基を示す。)
上記一般式(2)におけるR及び上記一般式(3)におけるR1a,R2aとしては、好ましくは、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数1〜20のヘテロアリールアルカノイル基、炭素数3〜8のシクロアルカノイル基が挙げられる。
また、上記一般式(3)におけるR1bとしては、好ましくは置換されていてもよいカルバゾイル基、置換されていてもよいチオキサントニル基、置換されていてもよいフェニルスルフィド基が挙げられる。
本発明に好適なオキシムエステル系化合物として具体的には、以下に例示されるような化合物が挙げられるが、何らこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure 2009075446
Figure 2009075446
これらのオキシムエステル系化合物は、それ自体公知の化合物であり、例えば、特開2000−80068号公報や、特開2006−36750号公報に記載されている一連の化合物の一種である。
上記光重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の遮光性感光性樹脂組成物中の光重合開始剤の割合は、全固形分に対して通常0.4〜15重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。この範囲よりも光重合開始剤の割合が多すぎると現像速度が遅くなり過ぎ、一方少なすぎると十分な感度が得られず、好ましい樹脂ブラックマトリックス形状も形成されない。
[3]エチレン性不飽和化合物
上記の光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いられる。
ここで使用されるエチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に1個以上有する化合物を意味するが、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部の現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に2個以上有する化合物であることが好ましく、また、その不飽和結合は(メタ)アクリロイルオキシ基に由来する(メタ)アクリレート化合物が更に好ましい。
更に、エチレン性不飽和結合を分子内に3個以上有する化合物を用いると体積抵抗率や比誘電率などの電気特性的にとって好ましい。
エチレン性不飽和結合を分子内に1個以上有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、スチレン等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を分子内に2個以上有する化合物としては、代表的には、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、(メタ)アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン(メタ)アクリレート類、及び、(メタ)アクリル酸又はヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類としては、具体的には以下の化合物が挙げられる。
不飽和カルボン酸と糖アルコールとの反応物;糖アルコールは具体的には、エチレングリコール、ポリエチレングリコール(付加数2〜14)、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール(付加数2〜14)、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
不飽和カルボン酸と糖アルコールのアルキレンオキサイド付加物との反応物;糖アルコールは上記と同じ。アルキレンオキサイド付加物とは具体的にはエチレンオキサイド付加物、又はプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
不飽和カルボン酸とアルコールアミンとの反応物;アルコールアミン類とは具体的にはジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
具体的な不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類は以下の通りである。
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加トリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールプロピレンオキサイド付加トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等、及び同様のクロトネート、イソクロトネート、マレエート、イタコネート、シトラコネート等
その他、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類としては、不飽和カルボン酸と、ヒドロキノン、レゾルシン、ピロガロール、ビスフェノールF、ビスフェノールA等の芳香族ポリヒドロキシ化合物、或いはそれらのエチレンオキサイド付加物との反応物が挙げられる。具体的には、例えば、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAビス〔オキシエチレン(メタ)アクリレート〕、ビスフェノールAビス〔グリシジルエーテル(メタ)アクリレート〕等、また、前記の如き不飽和カルボン酸と、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート等の複素環式ポリヒドロキシ化合物との反応物、例えば、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリレート等、また、不飽和カルボン酸と多価カルボン酸とポリヒドロキシ化合物との反応物、例えば、(メタ)アクリル酸とフタル酸とエチレングリコールとの縮合物、(メタ)アクリル酸とマレイン酸とジエチレングリコールとの縮合物、(メタ)アクリル酸とテレフタル酸とペンタエリスリトールとの縮合物、(メタ)アクリル酸とアジピン酸とブタンジオールとグリセリンとの縮合物等が挙げられる。
(メタ)アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類としては、下記一般式(4),(5),(6)で表されるものが好ましい。
Figure 2009075446
(式(4),(5)及び(6)中、R10は水素原子又はメチル基を示し、p及びp’は1〜25の整数、qは1、2、又は3である。)
ここで、p及びp’は1〜10、特に1〜4であるのが好ましく、これらの具体例としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシエチルホスフェート、ビス〔(メタ)アクリロイルオキシエチル〕ホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシエチレングリコールホスフェート等が挙げられ、これらはそれぞれが単独で用いられても混合物として用いられてもよい。
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン(メタ)アクリレート類としては、例えば、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラメチロールエタントリ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物と、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン等の脂肪族ポリイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、4,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等の芳香族ポリイソシアネート、イソシアヌレート等の複素環式ポリイソシアネート、等のポリイソシアネート化合物との反応物等が挙げられる。
このようなものとしては例えば、新中村化学社製商品名「U−4HA」「UA−306A」「UA−MC340H」「UA−MC340H」「U6LPA」等が挙げられる。
これらの中でも、1分子中に4個以上のウレタン結合〔−NH−CO−O−〕及び4個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物が好ましく、該化合物は、例えば、ペンタエリスリトール、ポリグリセリン等の1分子中に4個以上の水酸基を有する化合物に、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物を反応させて得られた化合物、或いは、エチレングリコール等の1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物に、旭化成工業社製「デュラネート24A−100」、同「デュラネート22A−75PX」、同「デュラネート21S−75E」、同「デュラネート18H−70B」等ビウレットタイプ、同「デュラネートP−301−75E」、同「デュラネートE−402−90T」、同「デュラネートE−405−80T」等のアダクトタイプ等の1分子中に3個以上のイソシアネート基を有する化合物を反応させて得られた化合物、或いは、イソシアネートエチル(メタ)アクリレート等を重合若しくは共重合させて得られた化合物等の、1分子中に4個以上、好ましくは6個以上のイソシアネート基を有する化合物等、例えば、旭化成工業社製「デュラネートME20−100」と、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の、1分子中に1個以上の水酸基及び2個以上、好ましくは3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物とを、反応させることにより得ることができる。
(メタ)アクリル酸又はヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ(メタ)アクリレート類としては、例えば、(メタ)アクリル酸、又は前記の如きヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物と、(ポリ)エチレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)テトラメチレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)ペンタメチレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)ネオペンチルグリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)ヘキサメチレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル、(ポリ)ソルビトールポリグリシジルエーテル等の脂肪族ポリエポキシ化合物、フェノールノボラックポリエポキシ化合物、ブロム化フェノールノボラックポリエポキシ化合物、(o−,m−,p−)クレゾールノボラックポリエポキシ化合物、ビスフェノールAポリエポキシ化合物、ビスフェノールFポリエポキシ化合物等の芳香族ポリエポキシ化合物、ソルビタンポリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート等の複素環式ポリエポキシ化合物、等のポリエポキシ化合物との反応物等が挙げられる。
その他のエチレン性不飽和化合物として、前記以外に、例えば、エチレンビス(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類、フタル酸ジアリル等のアリルエステル類、ジビニルフタレート等のビニル基含有化合物類、エーテル結合含有エチレン性不飽和化合物のエーテル結合を5硫化燐等により硫化してチオエーテル結合に変えることにより架橋速度を向上せしめたチオエーテル結合含有化合物類、及び、例えば、特許第3164407号公報及び特開平9−100111号公報等に記載の、多官能(メタ)アクリレート化合物と、粒子径5〜30nmのシリカゾル〔例えば、イソプロパノール分散オルガノシリカゾル(日産化学社製「IPA−ST」)、メチルエチルケトン分散オルガノシリカゾル(日産化学社製「MEK−ST」)、メチルイソブチルケトン分散オルガノシリカゾル(日産化学社製「MIBK−ST」)等〕とを、イソシアネート基或いはメルカプト基含有シランカップリング剤を用いて結合させた化合物等の、エチレン性不飽和化合物にシランカップリング剤を介してシリカゾルを反応させ結合させることにより硬化物としての強度や耐熱性を向上せしめた化合物類、等が挙げられる。
本発明において、エチレン性不飽和化合物としては、エステル(メタ)アクリレート類、又は、ウレタン(メタ)アクリレート類が好ましく、中でも、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等、5官能以上のものが特に好ましい。
以上のエチレン性不飽和化合物は、それぞれ単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明の遮光性感光性樹脂組成物中のエチレン性不飽和化合物の割合は、全固形分に対して通常1〜20重量%、好ましくは4〜18重量%、特に好ましくは5〜15重量%である。この範囲よりもエチレン性不飽和化合物の割合が多すぎると、露光時の表面と底部との重合率差のために底部がえぐれた形状になりやすく、一方少なすぎると十分な感度が得られないばかりか、体積抵抗率や比誘電率などの電気特性が悪化する。
[4]遮光性成分(色材)
本発明の遮光性感光性樹脂組成物には単独の黒色色材、又は赤、緑、青色等の混合による黒色色材が使用可能である。これら黒色色材は、カーボンブラック、チタンブラックなどの無機又は有機の顔料、染料の中から適宜選択することができ、単独使用もしくは複数種混合して使用することができる。
[4−1]カーボンブラック
カーボンブラックの市販品の例としては、以下のような銘柄が挙げられる。
三菱化学社製:MA7、MA8、MA11、MA100、MA220、MA230、#52、#50、#47、#45、#2700、#2650、#2200、#1000、#990、#900等。
デグサ社製:Printex95、Printex90、Printex85、Printex75、Printex55、Printex45、Printex40、Printex30、Printex3、PrintexA、PrintexG、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100等。
キャボット社製:Monarch460、Monarch430、Monarch280、Monarch120、Monarch800、Monarch4630、REGAL99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、BLACKPEARLS480、PEARLS130。
コロンビヤンカーボン社製:RAVEN11、RAVEN15、RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040等。
[4−2]チタンブラック
チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法(特開昭49−5432号公報)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報)などがあるが、これらに限定されるものではない。
チタンブラックの市販品の例としては、三菱マテリアル社製チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M−Cなどが挙げられる。
[4−3]有機顔料
有機顔料としては黒色に限らず、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、ブラウン顔料等を混ぜ合わせて遮光性を持たせることも色調調整ができて好ましい。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、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系等の有機顔料等が挙げられる。
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。
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を挙げることができる。
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を挙げることができる。
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。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36を挙げることができる。
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を挙げることができる。
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。この中でも、好ましくは、C.I.ピグメントオレンジ38、71を挙げることができる。
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を挙げることができる。
なお、これら遮光性顔料の平均粒径は通常1μm、好ましくは0.5μm以下、例えば、0.01〜0.4μmである。遮光性顔料の粒径は小さいほうが遮光性が大きくなる。
[4−4]顔料配合量
本発明の遮光性感光性樹脂組成物中の遮光性顔料の割合は、全固形分に対して30重量%〜50重量%、好ましくは30重量%〜45重量%であり、更に好ましくは30重量%〜42重量%である。この範囲よりも遮光性顔料が多すぎると、高精細なディスプレーにの場合には必要なパターンのエッジ形状のシャープ性を著しく低下させる原因になる。一方、少なすぎると樹脂ブラックマトリックスとしての十分な遮光性が確保できない。
また、顔料の配合量が少な過ぎると、基板交叉角θも小さくなる傾向にある。即ち、前述の如く、本発明の樹脂ブラックマトリックスは、開口を広く取れるCOAやBOA方式に好適に用いることができるものであるが、基板交叉角θが小さく、だれた形状になるのは開口を広く取る上で不利であり、基板交叉角θは40°〜90°であることが好ましい。この基板交叉角θを確保する上でも遮光性顔料量を上記範囲より少なくすることは好ましくない。
更に、本発明の遮光性感光性樹脂組成物は、遮光性顔料の中で全固形分に対して2重量%〜20重量%、好ましくは2重量%〜10重量%はカーボンブラックであることを特徴とする。カーボンブラックの含有量がこの範囲より多くなると、形成される樹脂ブラックマトリックスの体積抵抗値が小さくなり、更に比誘電率が大きくなる。一方、少なすぎると樹脂ブラックマトリックスとしての十分な遮光性が確保できなくなり、それを補うために有機顔料の含有量を増加させる事が必要となり、ひいては遮光性顔料全体の割合を多くしなければならなくなり、不利である。
本発明において、遮光性感光性樹脂組成物中のカーボンブラック含有量を多くする場合は、比誘電率を下げるために多孔質なカーボンブラックを用いるのが好ましい。また、カーボンブラック含有量を多くした上で体積抵抗値を大きくするために、被覆されたカーボンブラックを使用する事も一つの方策である。被覆されたカーボンブラックについては、特開平9−071733公報、特開平9−095625号公報、特開平09−124969号公報に記載されている。樹脂での被覆方法については、これらに記載された方法を用いることもできる。
[4−5]顔料誘導体
本発明に用いる遮光性顔料には分散性の向上、分散安定性の向上のために顔料誘導体等を併用してもよい。
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よい。
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。
これらの顔料誘導体は1種を単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
顔料誘導体を用いる場合、その使用量は遮光性顔料に対して通常0.1〜30重量%、好ましくは0.1〜20重量%以下、より好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは0.1〜5重量%である。
[5]分散剤・分散助剤
本発明の遮光性感光性樹脂組成物は、遮光性顔料の分散性の向上、分散安定性の向上のために、顔料分散剤及び/又は分散助剤を併用する事が好ましい。中でも、特に顔料分散剤として高分子分散剤を用いると経時の分散安定性に優れるので好ましい。なお、ここで、分散剤は顔料の分散安定性を確保するための、顔料とは全く構造の異なるポリマーであり、分散助剤とは顔料の分散性を高めるための顔料誘導体をいう。
高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。これら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)、Disperbik(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。
これらの分散剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
この中で、体積抵抗率や比誘電率などの電気特性に対しては、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤が好ましい。
[5−1]ウレタン系分散剤
ウレタン系分散剤としては、ポリイソシアネート化合物と、同一分子内に水酸基を1個
又は2個有する数平均分子量300〜10,000の化合物と、同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物とを反応させることによって得られる分散樹脂等が好ましい。
上記のポリイソシアネート化合物の例としては、パラフェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ω,ω′−ジイソシネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、α,α,α′,α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニルメタン)、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等のトリイソシアネート、及びこれらの3量体、水付加物、及びこれらのポリオール付加物等が挙げられる。ポリイソシアネートとして好ましいのは有機ジイソシアネートの三量体で、最も好ましいのはトリレンジイソシアネートの三量体とイソホロンジイソシアネートの三量体である。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
イソシアネートの三量体の製造方法としては、前記ポリイソシアネート類を適当な三量化触媒、例えば第3級アミン類、ホスフィン類、アルコキシド類、金属酸化物、カルボン酸塩類等を用いてイソシアネート基の部分的な三量化を行い、触媒毒の添加により三量化を停止させた後、未反応のポリイソシアネートを溶剤抽出、薄膜蒸留により除去して目的のイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを得る方法が挙げられる。
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する数平均分子量300〜10,000の化合物としては、ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリカーボネートグリコール、ポリオレフィングリコール等、及びこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化されたもの及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。
ポリエーテルグリコールとしては、ポリエーテルジオール、ポリエーテルエステルジオール、及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。ポリエーテルジオールとしては、アルキレンオキシドを単独又は共重合させて得られるもの、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン−プロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコール、ポリオキシオクタメチレングリコール及びそれらの2種以上の混合物が挙げられる。
ポリエーテルエステルジオールとしては、エーテル基含有ジオールもしくは他のグリコールとの混合物をジカルボン酸又はそれらの無水物と反応させるか、又はポリエステルグリコールにアルキレンオキシドを反応させることによって得られるもの、例えばポリ(ポリオキシテトラメチレン)アジペート等が挙げられる。ポリエーテルグリコールとして最も好ましいのはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール又はこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化された化合物である。
ポリエステルグリコールとしては、ジカルボン酸(コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等)又はそれらの無水物とグリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジーオル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、1,8−オクタメチレングリコール、2−メチル−1,8−オクタメチレングリコール、1,9−ノナンジオール等の脂肪族グリコール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン等の脂環族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、N−メチルジエタノールアミン等のN−アルキルジアルカノールアミン等)とを重縮合させて得られたもの、例えばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリエチレン/プロピレンアジペート等、又は前記ジオール類又は炭素数1〜25の1価アルコールを開始剤として用いて得られるポリラクトンジオール又はポリラクトンモノオール、例えばポリカプロラクトングリコール、ポリメチルバレロラクトン及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。ポリエステルグリコールとして最も好ましいのはポリカプロラクトングリコール又は炭素数1〜25のアルコールを開始剤としたポリカプロラクトン、より具体的には、モノオールにε−カプロラクトンを開環付加重合して得られる化合物である。
ポリカーボネートグリコールとしては、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等、ポリオレフィングリコールとしてはポリブタジエングリコール、水素添加型ポリブタジエングリコール、水素添加型ポリイソプレングリコール等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物の数平均分子量は300〜10,000、好ましくは500〜6,000、更に好ましくは1,000〜4,000である。
本発明に用いられる同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物を説明する。活性水素、即ち、酸素原子、窒素原子又はイオウ原子に直接結合している水素原子としては、水酸基、アミノ基、チオール基等の官能基中の水素原子が挙げられ、中でもアミノ基、特に1級のアミノ基の水素原子が好ましい。
3級アミノ基は特に限定されないが、3級アミノ基としては、炭素数1〜4のアルキル基を有するアミノ基、又はヘテロ環構造、より具体的には、イミダゾール環又はトリアゾール環が挙げられる。
このような同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物を例示するならば、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジプロピル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジブチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジプロピルエチレンジアミン、N,N−ジブチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジエチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジプロピル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジブチル−1,4−ブタンジアミン等が挙げられる。
また、3級アミノ基が含窒素ヘテロ環であるものとして、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環等のN含有ヘテロ5員環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、アクリジン環、イソキノリン環等の含窒素ヘテロ6員環が挙げられる。これらの含窒素ヘテロ環として好ましいものはイミダゾール環又はトリアゾール環である。
これらのイミダゾール環と一級アミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、ヒスチジン、2−アミノイミダゾール、1−(2−アミノエチル)イミダゾール等が挙げられる。また、トリアゾール環とアミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、5−(2−アミノ−5−クロロフェニル)−3−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾール−3,5−ジオール、3−アミノ−5−フェニル−1H−1,3,4−トリアゾール、5−アミノ−1,4−ジフェニル−1,2,3−トリアゾール、3−アミノ−1−ベンジル−1H−2,4−トリアゾール等が挙げられる。中でも、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾールが好ましい。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
ウレタン系分散剤を製造する際の原料の好ましい配合比率は、ポリイソシアネート化合物100重量部に対し、同一分子内に水酸基を1個又は2個有する数平均分子量300〜10,000の化合物が10〜200重量部、好ましくは20〜190重量部、更に好ましくは30〜180重量部、同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物が0.2〜25重量部、好ましくは0.3〜24重量部である。
このようなウレタン系分散剤の製造は、ポリウレタン樹脂製造の公知の方法に従って行われる。製造する際の溶媒としては、通常、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸セロソルブ等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の炭化水素類、ダイアセトンアルコール、イソプロパノール、第二ブタノール、第三ブタノール等一部のアルコール類、塩化メチレン、クロロホルム等の塩化物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキサイド等の非プロトン性極性溶媒等の1種又は2種以上が用いられる。
上記製造に際して、通常のウレタン化反応触媒が用いられる。この触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジブチルチンジオクトエート、スタナスオクトエート等の錫系、鉄アセチルアセトナート、塩化第二鉄等の鉄系、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の3級アミン系等の1種又は2種以上が挙げられる。
同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物の導入量は、反応後のアミン価で1〜100mg−KOH/gの範囲に制御するのが好ましい。より好ましくは5〜95mg−KOH/gの範囲である。アミン価は、塩基性基を酸により中和滴定し、酸価に対応させてKOHのmg数で表した値である。アミン価が上記範囲より低いと分散能力が低下する傾向があり、また、上記範囲を超えると現像性が低下しやすくなる。
なお、以上の反応で得られた分散樹脂にイソシアネート基が残存する場合には更に、アルコールやアミノ化合物でイソシアネート基を潰すと生成物の経時安定性が高くなるので好ましい。
このようなウレタン系分散剤のMWは通常1,000〜200,000、好ましくは2,000〜100,000、より好ましくは3,000〜50,000の範囲である。この分子量が1,000未満では分散性及び分散安定性が劣り、200,000を超えると溶解性が低下し分散性が劣ると同時に反応の制御が困難となる。
[5−2]アクリル系分散剤
アクリル系分散剤としては、窒素原子を含有するグラフト重合体、アクリル系ブロック共重合体が挙げられる。アクリル系分散剤としては、また、後述の特定の化合物を必須とする単量体成分を重合してなるポリマーを用いることもできる。
本発明に用いられる窒素原子を含有するグラフト重合体、アクリル系ブロック共重合体は、これに含まれる窒素原子が顔料表面に対して親和性を持ち、窒素原子以外の部分が媒質に対する親和性を高めることにより、全体として分散安定性の向上に寄与するものと推定される。
分散剤の性能は、その固体表面に対する吸着挙動である。分子のアーキテクチャーと吸着挙動の関係については、同じユニットを用いた場合は、ランダム共重合<グラフト共重合体<ブロック共重合体、の順で吸着挙動が優れていることが知られている。(例えば、Jones and Richards,“Polymers at Surfaces and Interfaces”p281)。詳しいメカニズムは不明だが、以下のことが推察される。
即ち、通常のランダム共重合体の場合、共重合体を構成するモノマーは、共重合時において、立体的に、及び/又は電気的に共重合体中に安定的に配置される確立が高くなる。モノマーが安定的に配置された部分(分子)は、立体的に、及び/又は電気的に安定しているため、顔料に吸着するとき、かえって障害となる場合がある。これに対し、グラフトあるいはブロック共重合体のように分子配列が制御された樹脂は、分散剤の吸着を妨げる部分を、顔料と分散剤との吸着部から離れた位置に配置することができる。つまり、顔料と分散剤との吸着部には吸着に最適な部分を、溶媒親和性が必要な部分にはそれに適した部分を配置することができる。特に結晶子サイズの小さい顔料を含有する色材の分散は、この分子配置が良好な分散性に影響するものと推察される。
[5−2−1]窒素原子を含有するグラフト共重合体
窒素原子を含有するグラフト共重合体は、本発明に用いられる遮光性顔料を極めて効率よく分散しうる点で好ましい。その理由は明らかではないが、顔料と分散剤との吸着の障害となる部分(分子)が、顔料への吸着部周辺に、配置することを積極的に排斥し得る構造を有しているであるためと推察される。
さらに本分散剤はブラックマトリックスの基板に対する基板交叉角θ=40〜90°を達成するために好ましい。
窒素原子を含有するグラフト共重合体としては、主鎖に窒素原子を含有する繰り返し単位を有するものが好ましい。中でも、下記式(I)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(II)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
Figure 2009075446
(上記式(I)中、R11は、メチレン、エチレン、プロピレン等の直鎖状又は分岐状の炭素数1〜5のアルキレン基を表し、好ましくは炭素数2〜3であり、更に好ましくはエチレン基である。Aは水素原子又は下記式(III)〜(V)のいずれかを表すが、好ましくは式(III)である。)
Figure 2009075446
(上記式(II)中、R11、Aは、式(I)のR11、Aと同義である。)
Figure 2009075446
(上記式(III)中、Wは炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、中でもブチレン、ペンチレン、ヘキシレン等の炭素数4〜7のアルキレン基が好ましい。sは1〜20の整数を表し、好ましくは5〜10の整数である。)
Figure 2009075446
(上記式(IV)中、Yは2価の連結基を表し、中でもエチレン、プロピレン等の炭素数1〜4のアルキレン基とエチレンオキシ、プロピレンオキシ等の炭素数1〜4のアルキレンオキシ基が好ましい。Wはエチレン、プロピレン、ブチレン等の直鎖状又は分岐状の炭素数2〜10のアルキレン基を表し、中でもエチレン、プロピレン等の炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。Yは水素原子又はCO−R12(R12はエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等の炭素数1〜10のアルキル基を表し、中でもエチル、プロピル、ブチル、ペンチル等の炭素数2〜5のアルキル基が好ましい)を表す。tは、1〜20の整数を表し、好ましくは5〜10の整数である。)
Figure 2009075446
(上記式(V)中、Wは炭素数1〜50のアルキル基又は水酸基を1〜5有する炭素数1〜50のヒドロキシアルキル基を表し、中でもステアリル等の炭素数10〜20のアルキル基、モノヒドロキシステアリル等の水酸基を1〜2個有する炭素数10〜20のヒドロキシアルキル基が好ましい。)
本発明で用いる窒素原子を含有するグラフト共重合体における式(I)及び/又は(II)で表される繰り返し単位の含有率は、高い方が好ましく、通常50モル%以上であり、好ましくは70モル%以上である。式(I)で表される繰り返し単位と、式(II)で表される繰り返し単位の、両方を併有してもよく、その含有量に特に制限は無いが、好ましくは式(I)の繰り返し単位の方を多く含有していた方が好ましい。
式(I)及び/又は式(II)で表される繰り返し単位の一分子中の合計数は、通常1〜100、好ましくは10〜70、更に好ましくは20〜50である。
また、式(I)及び式(II)以外の繰り返し単位を含んでいてもよく、他の繰り返し単位としては、例えばアルキレン基、アルキレンオキシ基などが例示できる。
このグラフト共重合体は、その末端が−NH及び−R11−NH(R11は、前記式(I)におけるR11と同義)のものが好ましい。
尚、この窒素原子を含有するグラフト共重合体は、グラフト共重合体であれば、主鎖が直鎖状であっても分岐していてもよい。
本発明に係る窒素原子を含有するグラフト共重合体のアミン価は、通常5〜100mg−KOH/gであり、好ましくは10〜70mg−KOH/gであり、更に好ましくは15〜40mg−KOH/g以下である。アミン価が低すぎると分散安定性が低下し、粘度が不安定になることがあり、逆に高すぎると残渣が増加したり、液晶パネルを形成した後の電気特性が低下することがある。
また、上記窒素原子を含有するグラフト共重合体のMWは、3000〜100000が好ましく、5000〜50000が特に好ましい。MWが3000未満であると、顔料の凝集を防ぐことができず、高粘度化ないしはゲル化してしまうことがあり、100000を超えるとそれ自体が高粘度となり、また有機溶媒への溶解性が不足するため好ましくない。
上記窒素原子を含有するグラフト共重合体の合成方法は、公知の方法が採用でき、例えば特公昭63−30057号公報に記載の方法を用いることができる。
本発明においては、上述のものと同様の構造を有する市販のグラフト共重合体を適用することもできる。
[5−2−2]アクリル系ブロック共重合体
アクリル系ブロック共重合体は、本発明に用いられる遮光性顔料を極めて効率よく分散しうる点で好ましい。その理由は明らかではないが、分子配列が制御されていることにより、分散剤が顔料に吸着する際に障害となる構造が少ないためと推察される。アクリル系ブロック共重合体としては、側鎖に4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を有さないBブロックとからなる、A−Bブロック共重合体及び/又はB−A−Bブロック共重合体が好ましい。
アクリル系ブロック共重合体のブロック共重合体を構成するAブロックは、4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を有する。
4級アンモニウム塩基は、好ましくは−N212223・M(但し、R21、R22及びR23は、各々独立に、水素原子、又は置換されていてもよい環状若しくは鎖状の炭化水素基を表す。或いは、R21、R22及びR23のうち2つ以上が互いに結合して、環状構造を形成していてもよい。Mは、対アニオンを表す。)で表される4級アンモニウム塩基を有する。この4級アンモニウム塩基は、直接主鎖に結合していてもよいが、2価の連結基を介して主鎖に結合していてもよい。
−N212223において、R21、R22及びR23のうち2つ以上が互いに結合して形成する環状構造としては、例えば5〜7員環の含窒素複素環単環又はこれらが2個縮合してなる縮合環が挙げられる。該含窒素複素環は芳香性を有さないものが好ましく、飽和環であればより好ましい。具体的には、例えば下記のものが挙げられる。これらの環状構造は、更に置換基を有していてもよい。
Figure 2009075446
(上記式中、RはR21〜R23のうち何れかの基を表す。)
−N212223におけるR21〜R23として、より好ましいのは、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基、又は置換基を有していてもよいベンジル基である。
Aブロックとしては、特に、下記一般式(VI)で表される部分構造を含有するものが好ましい。
Figure 2009075446
(上記式(VI)中、R21、R22、R23は各々独立に、水素原子、又は置換されていてもよい環状若しくは鎖状の炭化水素基を表す。或いは、R21、R22及びR23のうち2つ以上が互いに結合して、環状構造を形成していてもよい。R24は、水素原子又はメチル基を表す。Xは、2価の連結基を表し、Mは、対アニオンを表す。)
上記一般式(VI)において、R21、R22、R23の炭化水素基は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20の芳香族基を有する置換基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ベンジル基、フェニル基等を挙げることができる。中でもメチル基、エチル基、プロピル基、ベンジル基が好ましい。
上記一般式(VI)において、2価の連結基Xとしては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基、アリーレン基、−CONH−R25−、−COO−R26−(但し、R25及びR26は、直接結合、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数1〜10のエーテル基(−R27−O−R28−:R27及びR28は、各々独立にアルキレン基)を表す。)等が挙げられ、好ましくは−COO−R26−である。
また、対アニオンのMとしては、Cl、Br、I、ClO 、BF 、CHCOO、PF 等が挙げられる。
アミノ基は、好ましくは−NR3132(但し、R31及びR32は、各々独立に、置換基を有していてもよい環状又は鎖状のアルキル基、置換基を有していてもよいアリル基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。)で表され、更に好ましくは、下記式(VII)で表されるアミノ基が挙げられる。
Figure 2009075446
(但し、R31及びR32は、上記のR31及びR32と同義であり、R33は炭素数1以上のアルキレン基を表し、R34は水素原子又はメチル基を表す。)
中でも、R31及びR32はメチル基が好ましく、R33はメチレン基、エチレン基が好ましく、R34は水素原子であるのが好ましい。このような化合物として下記式(VII-a)で表される置換基が挙げられる。
Figure 2009075446
上記の如き特定の4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を含有する部分構造は、1つのAブロック中に2種以上含有されていてもよい。その場合、2種以上の4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基含有部分構造は、該Aブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合の何れの態様で含有されていてもよい。また、該4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を含有しない部分構造が、Aブロック中に含まれていてもよく、該部分構造の例としては、後述の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造等が挙げられる。
かかる4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を含まない部分構造の、Aブロック中の含有量は、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは0〜20重量%であるが、かかる4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基非含有部分構造はAブロック中に含まれないことが最も好ましい。
一方、アクリル系ブロック共重合体を構成するBブロックとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、エチルアクリル酸グリシジル、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸クロライドなどの(メタ)アクリル酸塩系モノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド系モノマー;酢酸ビニル;アクリロニトリル;アリルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル;N−メタクリロイルモルホリン、などのコモノマーを共重合させたポリマー構造が挙げられる。
Bブロックは、特に下記式(VIII)で表される、(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造であることが好ましい。
Figure 2009075446
(上記式(VIII)中、R41は、水素原子又はメチル基を表す。R42は、置換基を有していてもよい環状又は鎖状のアルキル基、置換基を有していてもよいアリル基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。)
上記(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造は、1つのBブロック中に2種以上含有されていてもよい。もちろん該Bブロックは、更にこれら以外の部分構造を含有していてもよい。2種以上のモノマー由来の部分構造が、4級アンモニウム塩基を含有しないBブロック中に存在する場合、各部分構造は該Bブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合の何れの態様で含有されていてもよい。
Bブロック中に上記(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造以外の部分構成を含有する場合、当該(メタ)アクリル酸エステル系モノマー以外の部分構造の、Bブロック中の含有量は、好ましくは0〜99重量%、より好ましくは0〜85重量%である。
本発明で用いるアクリル系分散剤は、このようなAブロックとBブロックとからなる、A−Bブロック又はB−A−Bブロック共重合型高分子化合物であるが、このようなブロック共重合体は、例えば以下に示すリビング重合法にて調製される。
リビング重合法にはアニオンリビング重合法、カチオンリビング重合法、ラジカルリビング重合法がある。アニオンリビング重合法は、重合活性種がアニオンであり、例えば下記スキームで示される。
Figure 2009075446
ラジカルリビング重合法は重合活性種がラジカルであり、例えば下記スキームで示される。
Figure 2009075446
Figure 2009075446
このようなアクリル系ブロック共重合体を合成するに際しては、特開昭60−89452号公報や、特開平9−62002号公報、P.Lutz,P.Masson et al,Polym.Bull.12,79(1984),B.C.Anderson,G.D.Andrews et al,Macromolecules,14,1601(1981),K.Hatada,K.Ute,et al,Polym.J.17,977(1985),18,1037(1986),右手浩一、畑田耕一、高分子加工、36、366(1987),東村敏延、沢本光男、高分子論文集、46、189(1989),M.Kuroki,T.Aida,J.Am.Chem.Sic,109,4737 (1987),相田卓三、井上祥平、有機合成化学、43,300(1985),D.Y.Sogoh,W.R.Hertler et al,Macromolecules,20,1473(1987)、,K.Matyaszewski et al,Chem.Rev.2001,101,2921-2990などに記載の公知の方法を採用することができる。
また、本発明に係るA−Bブロック共重合体、B−A−Bブロック共重合体1g中の4級アンモニウム塩基の量は、通常0.1〜10mmolであることが好ましく、この範囲外では、良好な耐熱性と分散性を兼備することができない場合がある。
なお、このようなブロック共重合体中には、通常、製造過程で生じたアミノ基が含有さ
れる場合があるが、そのアミン価は1〜100mg−KOH/g程度である。なお、アミ
ン価は、塩基性アミノ基を酸により中和滴定し、酸価に対応させてKOHのmg数で表した値である。
このようなアクリル系ブロック共重合体の酸価は、該酸価の元となる酸性基の有無及び種類にもよるが、一般に低い方が好ましく、通常100mg−KOH/g以下である。
また、アクリル系ブロック共重合体のMWは、通常1000以上、100,000以下の範囲である。アクリル系ブロック共重合体の分子量が小さすぎると分散安定性が低下し、大きすぎると現像性、解像性が低下する傾向にある。
本発明においては、上述のものと同様の構造を有する市販のアクリル系ブロック共重合体を適用することもできる。
[5−2−3]特定の化合物を必須とする単量体成分を重合してなるポリマー
特定の化合物を必須とする単量体成分を重合してなるポリマーとは、下記式(X)で表される化合物を必須とする単量体成分を重合してなるポリマー(以下「ポリマー(X)」と称す。)をいう。
以下、このポリマー(X)について説明する。
Figure 2009075446
(式(X)中、R51及びR52は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基を表す。)
上記エーテルダイマーを示す一般式(X)中、R51及びR52で表される置換基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級又は2級炭素の置換基が耐熱性の点で好ましい。なお、R51及びR52は、同種の置換基であってもよいし、異なる置換基であってもよい。
前記エーテルダイマーの具体例としては、例えば、ジメチル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−プロピル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソプロピル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−ブチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソブチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−アミル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ステアリル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ラウリル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−エチルヘキシル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(1−メトキシエチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(1−エトキシエチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジベンジル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジフェニル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロヘキシル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチルシクロヘキシル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ジシクロペンタジエニル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(トリシクロデカニル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソボルニル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジアダマンチル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−メチル−2−アダマンチル)−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート等が挙げられる。これらの中でも特に、ジメチル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロヘキシル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジベンジル−2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエートが好ましい。これらエーテルダイマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分中における前記エーテルダイマーの割合は、特に制限されないが、全単量体成分中2〜60重量%、好ましくは5〜55重量%、さらに好ましくは5〜50重量%であるのがよい。エーテルダイマーの量が多すぎると、重合の際、低分子量のものを得ることが困難になったり、あるいはゲル化し易くなったりするおそれがあり、一方、少なすぎると、透明性や耐熱性などの塗膜性能が不充分となるおそれがある。
前記ポリマー(X)は、酸基を有するポリマーであることが好ましい。これにより、得られる感光性樹脂組成物は、酸基とエポキシ基が反応してエステル結合が生じることを利用した架橋反応(以下、「酸−エポキシ硬化」と略する)が可能な硬化性樹脂組成物、あるいは未硬化部をアルカリ現像液で顕像可能な組成物、とすることができる。前記酸基としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボン酸無水物基等が挙げられる。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリマー(X)に酸基を導入するには、例えば、酸基を有するモノマー及び/又は重合後に酸基を付与しうるモノマー(以下「酸基を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合するようにすればよい。なお、重合後に酸基を付与しうるモノマーを単量体成分として酸基を導入する場合には、重合後に例えば後述するような酸基を付与するための処理が必要となる。
前記酸基を有するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー、N−ヒドロキシフェニルマレイミド等のフェノール性水酸基を有するモノマー、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー等が挙げられるが、これらの中でも特に、(メタ)アクリル酸が好ましい。
前記重合後に酸基を付与しうるモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。
これら酸基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分が前記酸基を導入するための単量体をも含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中5〜70重量%、好ましくは10〜60重量%であるのがよい。
前記ポリマー(X)は、ラジカル重合性二重結合を有するポリマーであってもよい。
前記ポリマー(X)にラジカル重合性二重結合を導入するには、例えば、重合後にラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマー(以下「ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合した後に、後述するようなラジカル重合性二重結合を付与するための処理を行えばよい。
前記ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(又はm−、又はp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマー;等が挙げられる。これらラジカル重合性二重結合を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分が前記ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体をも含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中5〜70重量%、好ましくは10〜60重量%であるのがよい。
ポリマー(X)は、エポキシ基を有するポリマーであることが好ましい。
前記ポリマー(X)にエポキシ基を導入するには、例えば、エポキシ基を有するモノマー(以下「エポキシ基を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合すればよい。
前記エポキシ基を導入するための単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(又はm−、又はp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらエポキシ基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分が前記エポキシ基を導入するための単量体をも含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中5〜70重量%、好ましくは10〜60重量%であるのがよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分は、必須成分である前記一般式(X)で表されるエーテルダイマーと、前述した酸基を導入するための単量体、ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体、エポキシ基を導入するための単量体とのほかに、必要に応じて、他の共重合可能なモノマーを含んでいてもよい。
前記他の共重合可能なモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸メチル2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のN−置換マレイミド類;ブタジエン、イソプレン等のブタジエン又は置換ブタジエン化合物;エチレン、プロピレン、塩化ビニル、アクリロニトリル等のエチレン又は置換エチレン化合物;酢酸ビニル等のビニルエステル類;等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、スチレンが、透明性が良好で、耐熱性を損ないにくい点で好ましい。これら共重合可能な他のモノマーは、1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
また、特にポリマー(X)を分散剤として用いる場合は、他のモノマーとして(メタ)アクリル酸ベンジルを用いることが好ましく、その場合、(メタ)アクリル酸ベンジルの割合は前記ポリマー(X)を得るための全単量体成分中1〜70重量%、好ましくは5〜60重量%であるのがよい。
前記ポリマー(X)を得る際の単量体成分が前記共重合可能な他のモノマーを含む場合、その含有割合は特に制限されないが、全単量体成分中95重量%以下が好ましく、85重量%以下であるのがより好ましい。
前記ポリマー(X)は、少なくとも前記一般式(X)で表されるエーテルダイマーを必須とする前記単量体成分を重合することにより、容易に得ることができる。このとき、重合と同時にエーテルダイマーの環化反応が進行してテトラヒドロフラン環構造が形成されることとなる。
前記ポリマー(X)を得る際の前記単量体成分の重合反応の方法としては、特に制限はなく、従来公知の各種重合方法を採用することができるが、特に、溶液重合法によることが好ましい。なお、重合温度や重合濃度(重合濃度=[単量体成分の全重量/(単量体成分の全重量+溶媒重量)]×100とする)は、使用する単量体成分の種類や比率、目標とするポリマーの分子量によって異なるが、好ましくは、重合温度40〜150℃、重合濃度5〜50%とするのがよく、さらに好ましくは、重合温度60〜130℃、重合濃度10〜40%とするのがよい。
前記ポリマー(X)を得る際の前記単量体成分の重合において溶媒を用いる場合には、溶媒として通常のラジカル重合反応で使用される溶媒を用いるようにすればよい。具体的には、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、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メチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチ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等のアルコール類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム;ジメチルスルホキシド;等が挙げられる。これら溶媒は、1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。
前記ポリマー(X)を得る際の前記単量体成分を重合する際には、必要に応じて、通常用いられる重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては特に限定されないが、例えば、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物;2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2′−アゾビス(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)等のアゾ化合物;が挙げられる。これら重合開始剤は、1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。なお、開始剤の使用量は、用いる単量体の組み合わせや、反応条件、目標とするポリマーの分子量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、ゲル化することなく重量平均分子量が数千〜数万のポリマーを得ることができる点で、全単量体成分に対して0.1〜15重量%、より好ましくは0.5〜10重量%とするのがよい。
また、前記ポリマー(X)を得る際の前記単量体成分を重合する際には、分子量調整のために、必要に応じて、通常用いられる連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸、メルカプト酢酸メチル等のメルカプタン系連鎖移動剤、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられるが、好ましくは、連鎖移動効果が高く、残存モノマーを低減でき、入手も容易な、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸がよい。連鎖移動剤を使用する場合、その使用量は、用いる単量体の組み合わせや、反応条件、目標とするポリマーの分子量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、ゲル化することなく重量平均分子量が数千〜数万のポリマーを得ることができる点で、全単量体成分に対して0.1〜15重量%、より好ましくは0.5〜10重量%とするのが好ましい。
前記重合反応においては、エーテルダイマーの環化反応が同時に進行するものと考えられるが、このときのエーテルダイマーの環化率は必ずしも100モル%である必要はない。
前記ポリマー(X)を得る際に、単量体成分として、前述した重合後に酸基を付与しうるモノマーを用い、これによって酸基を導入する場合、重合後に酸基を付与するための処理を行う必要がある。
酸基を付与するための処理は、用いる酸基を付与しうるモノマーの種類によって異なるが、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのような水酸基を有するモノマーを用いた場合には、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させるようにすればよく、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマーを用いた場合には、例えば、N−メチルアミノ安息香酸、N−メチルアミノフェノール等のアミノ基と酸基を有する化合物を付加させるようにするか、もしくは、例えば(メタ)アクリル酸のような酸を付加させた後に生じた水酸基に、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させるようにすればよく、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマーを用いた場合には、例えば、2−ヒドロキシ酪酸等の水酸基と酸基を有する化合物を付加させるようにすればよい。
前記ポリマー(X)を得る際に、単量体成分として、前述した重合後にラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマーを用い、これによってラジカル重合性二重結合を導入する場合、重合後にラジカル重合性二重結合を付与するための処理を行う必要がある。
ラジカル重合性二重結合を付与するための処理は、用いるラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマーの種類によって異なるが、例えば、(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマーを用いた場合には、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(又はm−、又はp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させるようにすればよく、無水マレイン酸や無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマーを用いた場合には、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させるようにすればよく、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(又はm−、又はp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマーを用いた場合には、(メタ)アクリル酸等の酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させるようにすればよい。
前記ポリマー(X)のMWは、特に制限されないが、好ましくは2000〜200000、より好ましくは5000〜100000である。MWが200000を超える場合、高粘度となりすぎ塗膜を形成しにくくなり、一方、2000未満であると十分な耐熱性を発現しにくくなる傾向がある。
また、前記ポリマー(X)が酸基を有する場合には、酸価が、好ましくは30〜500mg−KOH/g、より好ましくは50〜400mg−KOH/gであるのがよい。ポリマー(X)の酸価が30mg−KOH/g未満の場合、アルカリ現像に適用することが難しくなり、500mg−KOH/gを超える場合、高粘度となりすぎ塗膜を形成しにくくなる傾向がある。
尚、ポリマー(X)はそれ自体公知の化合物であり、例えば、特開2004−300203号公報及び特開2004−300204号公報に記載の化合物を挙げることができる。
[5−3]分散剤及び/又は分散助剤の含有量
本発明において、分散剤及び/又は分散助剤の含有量は、遮光性感光性樹脂組成物の全固形分中の合計含有量として、通常1〜30重量%、好ましくは2〜25重量%である。分散剤及び/又は分散助剤の含有量が少な過ぎると、十分な分散性が得られず、多過ぎると相対的に他の成分の割合が減って光学濃度、感度、成膜性等が低下する。
[6]その他の成分
本発明の遮光性感光性樹脂組成物には、上に挙げてきた成分の他に、さらに重合加速剤、増感色素、界面活性剤、光酸発生剤、架橋剤、密着性向上剤、可塑剤、保存安定剤、表面保護剤、有機カルボン酸、有機カルボン酸無水物、現像改良剤、熱重合防止剤等を含んでいてもよい。
[6−1]光酸発生剤
光酸発生剤とは、紫外線により酸を発生することができる化合物であり、露光を行った際に発生する酸の作用により、例えばメラミン化合物等架橋剤があることで架橋反応を進行させることとなる。係る光酸発生剤の中でも、溶解性、特に溶剤に対する溶解性が大きいものが好ましいものであり、例えば、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p−アニシル)ヨードニウム、ビス(m−ニトロフェニル)ヨードニウム、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p−クロロフェニル)ヨードニウム、ビス(n−ドデシル)ヨードニウム、p−イソブチルフェニル(p−トリル)ヨードニウム、p−イソプロピルフェニル(p−トリル)ヨードニウムなどのジアリールヨードニウム、あるいはトリフェニルスルホニウムなどのトリアリールスルホニウムのクロリド、ブロミド、あるいはホウフッ化塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩、芳香族スルホン酸塩、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート塩等や、ジフェニルフェナシルスルホニウム(n−ブチル)トリフェニルボレート等のスルホニウム有機ホウ素錯体類、あるいは、2−メチル−4,6−ビストリクロロメチルトリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビストリクロロメチルトリアジンなどのトリアジン化合物等を挙げることができるがこの限りではない。
[6−2]架橋剤
本発明の遮光性感光性樹脂組成物には、さらに架橋剤を加えることができ、例えばメラミン又はグアナミン系の化合物を用いることができる。これら架橋剤としては、例えば、下記一般式(XI)で示されるメラミン又はグアナミン系の化合物を挙げることができる。
Figure 2009075446
(式中、R61は基−NR6667又はアリールを表し、R61が基−NR6667の場合はR62、R63、R64、R65、R66及びR67の一つ、そしてR61がアリールの場合はR62、R63、R64及びR65の一つが基−CHOR68を表し、R62、R63、R64、R65、R66及びR67の残りは互いに独立に、水素又は基−CHOR68を表し、ここにR68は水素又はアルキルを表す。)
ここで、アリールは典型的にはフェニル、1−ナフチル又は2−ナフチルであり、これらのフェニルやナフチルには、アルキル、アルコキシ、ハロゲンなどの置換基が結合していてもよい。アルキル及びアルコキシは、それぞれ炭素数1〜6程度であることができる。R68で表されるアルキルは、上記のなかでも、メチル又はエチル、とりわけメチルであるのが一般的である。
一般式(XI)に相当するメラミン系化合物、すなわち下記一般式(XI-1)の化合物には、ヘキサメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミンなどが包含される。
Figure 2009075446
(式中、R62、R63、R64、R65、R66及びR67の一つがアリールの場合はR62、R63、R64及びR65の一つが基−CHOR68を表し、R62、R63、R64、R65、R66及びR67の残りは互いに独立に、水素又は基−CHOR68を表し、ここにR68は水素又はアルキルを表す。)
また、一般式(XI)に相当するグアナミン系化合物、すなわち一般式(XI)中のR61がアリールである化合物には、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン、トリメトキシメチルベンゾグアナミン、テトラエトキシメチルベンゾグアナミンなどが包含される。
さらに、メチロール基又はメチロールアルキルエーテル基を有する架橋剤には次のような化合物も包含され、これらを用いることもできる。以下に例を挙げる。
2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−4−メチルフェノール、4−tert−ブチル−2,6−ビス(ヒドロキシメチル)フェノール、5−エチル−1,3−ビス(ヒドロキシメチル)ペルヒドロ−1,3,5−トリアジン−2−オン(通称N−エチルジメチロールトリアゾン)又はそのジメチルエーテル体、ジメチロールトリメチレン尿素又はそのジメチルエーテル体、3,5−ビス(ヒドロキシメチル)ペルヒドロ−1,3,5−オキサジアジン−4−オン(通称ジメチロールウロン)又はそのジメチルエーテル体、テトラメチロールグリオキザールジウレイン又はそのテトラメチルエーテル体。
尚、これら架橋剤は1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
架橋剤を用いる際の量は、遮光性感光性樹脂組成物の全固形分に対して0.1〜15重量%が好ましく、特に好ましくは0.5〜10重量%である。
[5−3]密着向上剤
本発明の遮光性感光性樹脂組成物には細い線やドットを充分密着させるために、密着向上剤を含有させてもよい。
密着向上剤としては、窒素原子を含有する化合物や燐酸基含有化合物、シランカップリング剤などが好ましく、窒素原子を含有する化合物としては、例えば、ジアミン類(特開平11−184080記載の密着増強剤、他)やアゾール類が好ましい。なかでもアゾール類が好ましく、特にイミダゾール類(特開平9−236923記載の密着向上剤、他)、ベンゾイミダゾール類、ベンゾトリアゾール類(特開2000−171968記載の密着向上剤、他)が好ましく、イミダゾール類とベンゾイミダゾール類が最も好ましい。これらのなかで、カブリが生じにくく、密着性を大きく向上させることができる点から2−ヒドロキシベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシエチルベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、2−アミノイミダゾールが好ましく、2−ヒドロキシベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾールが特に好ましい。シランカップリング剤の種類としては、エポキシ系、メタクリル系、アミノ系等種々の物が使用できるが、特にエポキシ系のシランカップリング剤が好ましい。
これらは1種を単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの密着向上剤を配合する場合、その配合割合は、用いる密着向上剤の種類によっても異なるが、遮光性感光性樹脂組成物の全固形分に対して0.01〜5重量%、特に0.05〜3重量%とすることが好ましい。これよりも少ないと十分な密着性の向上効果が得られず、多すぎると現像性を下げる。
[6−4]増感色素
増感色素としては、例えば特開平4−221958号、特開平4−219756号公報に記載のキサンテン色素、特開平3−239703号、特開平5−289335号公報に記載の複素環を有するクマリン色素、特開平3−239703号、特開平5−289335号公報に記載の3−ケトクマリン化合物、特開平6−19240号公報に記載のピロメテン色素、その他、特開昭47−2528号、特開昭54−155292号、特公昭45−37377号、特開昭48−84183号、特開昭52−112681号、特開昭58−15503号、特開昭60−88005号、特開昭59−56403号、特開平2−69号、特開昭57−168088号、特開平5−107761号、特開平5−210240号、特開平4−288818号公報に記載のジアルキルアミノベンゼン骨格を有する色素等を挙げることができる。
これらは1種を単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
増感色素を配合する場合、遮光性感光性樹脂組成物中の全固形分中における増感色素の含有率は、0.01〜5重量%、好ましくは0.05〜3重量%である。これより少ないと増感効果が出ず、多すぎると現像性を下げる。
[6−5]界面活性剤
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の1種又は2種以上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。また、フッ素系やシリコン系のものは、塗布性の面で効果的である。
界面活性剤の配合割合としては、遮光性感光性樹脂組成物中の全固形分に対して通常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。界面活性剤の添加量が上記範囲よりも少ないと塗布膜の平滑性、均一性が発現できず、多いと塗布膜の平滑性、均一性が発現できない他、他の特性が悪化する場合がある。
[6−6]有機カルボン酸、有機カルボン酸無水物
本発明の遮光性感光性樹脂組成物は、現像性の向上や地汚れ改善の目的で有機カルボン酸及び/又は有機カルボン酸無水物を含んでいてもよい。
有機カルボン酸としては、脂肪族カルボン酸及び/又は芳香族カルボン酸が挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、具体的には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸、グリコール酸、アクリル酸、メタクリル酸などのモノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸などのジカルボン酸、トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸などのトリカルボン酸などが挙げられる。また、芳香族カルボン酸としては、具体的には、安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、フタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリット酸、フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸などのフェニル基に直接カルボキシル基が結合したカルボン酸、及びフェニル基から炭素結合を介してカルボキシル基が結合したカルボン酸類等が挙げられる。
上記有機カルボン酸の中では、モノカルボン酸、ジカルボン酸が好ましく、中でもマロン酸、グルタル酸、グリコール酸が更に好ましく、マロン酸が特に好ましい。
上記有機カルボン酸の分子量は、1000以下であり、通常50以上である。上記有機カルボン酸の分子量が大きすぎると地汚れ改善効果が不十分であり、少なすぎると昇華、揮発などにより、添加量の減少やプロセス汚染を起こす恐れがある。
有機カルボン酸無水物としては、脂肪族カルボン酸無水物及び/又は芳香族カルボン酸無水物が挙げられ、脂肪族カルボン酸無水物としては、具体的には無水酢酸、無水トリクロロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水グルタル酸、無水1,2−シクロヘキセンジカルボン酸、無水n−オクタデシルコハク酸、無水5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸などの脂肪族カルボン酸無水物が挙げられる。芳香族カルボン酸無水物としては、具体的には無水フタル酸、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、無水ナフタル酸などが挙げられる。
上記有機カルボン酸無水物の中では、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸が好ましく、無水マレイン酸が更に好ましい。
上記有機カルボン酸無水物の分子量は、通常800以下、好ましくは600以下、更に好ましくは500以下であり、通常50以上である。上記有機カルボン酸無水物の分子量が大きすぎると地汚れ改善効果が不十分であり、少なすぎると昇華、揮発などにより、添加量の減少やプロセス汚染を起こす恐れがある。
これらの有機カルボン酸及び有機カルボン酸無水物は、それぞれ1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの有機カルボン酸及び有機カルボン酸無水物の添加量は、それぞれ、本発明の遮光性感光性樹脂組成物の全固形分中、通常0.01重量%〜5重量%、好ましくは0.03重量%〜3重量%である。その添加量が少なすぎると十分な添加効果が得られず、多すぎると表面平滑性や感度が悪化し、未溶解剥離片が発生する場合がある。
[6−7]熱重合防止剤
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−ナフトール等の1種又は2種以上が用いられる。
熱重合防止剤の配合割合は、遮光性感光性樹脂組成物中の全固形分に対し0〜2重量%の範囲であることが好ましく、これよりも多いと遮光性、感光性樹脂組成物の感度を低下させる。
[6−8]可塑剤
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の1種又は2種以上が用いられる。
これら可塑剤の配合割合は、遮光性感光性樹脂組成物中の全固形分に対し5重量%以下の範囲であることが好ましく、これよりも多いと樹脂ブラックマトリックスの硬化点が低下する。
[7]溶剤
以上に示した本発明の遮光性感光性樹脂組成物に含まれる各成分は、通常、溶剤に溶解又は分散させ、遮光性感光性樹脂組成物溶液として用いられる。
ここで用いられる溶剤としては、例えば、ジイソプロピルエーテル、ミネラルスピリット、n−ペンタン、アミルエーテル、エチルカプリレート、n−ヘキサン、ジエチルエーテル、イソプレン、エチルイソブチルエーテル、ブチルステアレート、n−オクタン、バルソル#2、アプコ#18ソルベント、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルアセテート、アプコシンナー、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキセン、メチルノニルケトン、プロピルエーテル、ドデカン、ソーカルソルベントNo.1及びNo.2、アミルホルメート、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ソルベッソ#150、(n,sec,t−)酢酸ブチル、ヘキセン、シェルTS28 ソルベント、ブチルクロライド、エチルアミルケトン、エチルベンゾエート、アミルクロライド、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルオルソホルメート、メトキシメチルペンタノン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルイソブチレート、ベンゾニトリル、エチルプロピオネート、メチルセロソルブアセテート、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピルアセテート、アミルアセテート、アミルホルメート、ビシクロヘキシル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジペンテン、メトキシメチルペンタノール、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、プロピルプロピオネート、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、カルビトール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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モノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸、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−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、ジグライム、エチレングリコールアセテート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。これらの溶剤は、1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
本発明の遮光性感光性樹脂組成物において、溶剤の含有量は、塗膜形成時の塗布のし易さや膜厚制御の観点からの90重量%以下で、60重量%以上、特に70重量%以上であることが好ましい。即ち、本発明の遮光性感光性樹脂組成物は、通常全固形分濃度が10重量%以上、40重量%以下、特に30重量%以下となるように調製される。
[8]遮光性感光性樹脂組成物の製造方法
次に本発明の遮光性感光性樹脂組成物の製造方法について説明する。
本発明の遮光性感光性樹脂組成物の製造方法としては特に制限はないが、遮光性顔料、溶剤及び分散剤を用いて顔料分散液を調製し、この顔料分散液に他の成分を添加して遮光性感光性樹脂組成物を調製する方法が好ましい。
[8−1]顔料分散液の製造方法
本発明に係る顔料分散液の製造方法としては種々の方法を採用することができる。以下にその一例を示す。
まず、遮光性顔料、溶剤、及び分散剤を各々所定量秤量し、分散処理工程において、顔料を分散させて液状の顔料分散液とする。この分散処理工程では、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使用することができる。サンドグラインダーを用いて分散処理を行う場合は、0.1〜数mm径のガラスビーズ、又はジルコニアビーズを用いるのが好ましい。
この分散処理を行うことによって顔料が微粒子化されるため、この顔料分散液を用いた遮光性感光性樹脂組成物は塗布特性が向上する。
顔料を分散処理する際には、前記のアルカリ可溶性樹脂、又は分散助剤などを適宜併用してもよい。
分散処理する際の温度は通常、0℃〜100℃の範囲、好ましくは室温〜80℃の範囲に設定する。なお、分散時間は、顔料分散液の組成(顔料、溶剤、分散剤等)、及びサンドグラインダーの装置の大きさなどにより適正時間が異なるため、適宜調整する必要がある。
[8−2]遮光性感光性樹脂組成物の製造方法
次に上記分散処理により得られた顔料分散液(インキ)と遮光性感光性樹脂組成物成分として必要な前記の他の分を添加、攪拌混合して均一な遮光性感光性樹脂組成物溶液とする。この製造工程においては微細なゴミが液中に混じることが多いため、得られた遮光性感光性樹脂組成物溶液はフィルター等により濾過処理するのが望ましい。
[樹脂ブラックマトリックスの形成方法]
上述の本発明の遮光性感光性樹脂組成物により、本発明の樹脂ブラックマトリックスを形成するには、透明基板上に本発明の遮光性感光性樹脂組成物溶液を塗布して乾燥した後、該試料の上にフォトマスクを置き、該フォトマスクを介して画像露光、現像、必要に応じて熱硬化或いは光硬化することにより樹脂ブラックマトリックスを形成させる。
尚、本発明の樹脂ブラックマトリックスはTFT素子基板上に形成させるのに有効であるが、その構成はCOA、BOAそれぞれの方式において特に限定されるものではなく、種々の構成への対応が可能である。
透明基板上に本発明の遮光性感光性樹脂組成物溶液を塗布する方法としては、スピナー法、ワイヤーバー法、フローコート法、ダイコート法、ロールコート法、スプレーコート法などが挙げられるが、特に、ダイコート法によれば、塗布液使用量が大幅に削減され、かつ、スピンコート法によった際に付着するミスト等の影響が全くない、異物発生が抑制される等、総合的な観点から好ましい。
塗布、乾燥後の塗膜の膜厚は通常0.5〜5μm、好ましくは1〜4μmとするのがよい。
塗膜の乾燥には、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブン等を用いることができ、好ましい乾燥条件は40〜150℃、乾燥時間は10秒〜60分の範囲である。
また、露光に用いる光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源やアルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマーレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザー等のレーザー光源等が挙げられる。特定の照射光の波長のみを使用する場合には光学フィルターを利用することもできる。
現像処理は、未露光部のレジスト膜を溶解させる能力のある溶剤であれば特に制限は受けない。例えばアセトン、塩化メチレン、トリクレン、シクロヘキサノン等の有機溶剤を使用することができる。しかしながら、有機溶剤は環境汚染、人体に対する有害性、火災危険性などをもつものが多いため、このような危険性の無いアルカリ現像液を使用するの方が好ましい。このようなアルカリ現像液として、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機のアルカリ剤、或いはジエタノールアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラアルキルアンモニウム塩等の有機のアルカリ剤を含有した水溶液が挙げられる。アルカリ現像液には、必要に応じ、界面活性剤、水溶性の有機溶剤、水酸基又はカルボキシル基を有する低分子化合物等を含有させることもできる。特に、界面活性剤は現像性、解像性、地汚れなどに対して改良効果をもつものが多いため添加するのは好ましい。
例えば、現像液用の界面活性剤としては、ナフタレンスルホン酸ナトリウム基、ベンゼンスルホン酸ナトリウム基を有するアニオン性界面活性剤、ポリアルキレンオキシ基を有するノニオン性界面活性剤、テトラアルキルアンモニウム基を有するカチオン性界面活性剤等を挙げることができる。
現像処理方法については特に制限は無いが、通常、15〜40℃、好ましくは20〜30℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法により行われる。
現像後、通常熱硬化処理又は光硬化処理、好ましくは熱硬化処理を施す。
熱硬化処理条件は、温度は100〜280℃の範囲、好ましくは150〜250℃の範囲で選ばれ、時間は5〜60分間の範囲で選ばれる。
熱硬化処理の温度は高い方が、また時間が長い方が、高い体積抵抗率及び低い比誘電率などの電気特性には有利である。
以上のようにして形成させた樹脂ブラックマトリックスは底部の幅は通常3〜50μm、好ましくは5〜30μm、高さは通常0.5〜5μm、好ましくは1〜4μmであり、基板交叉角θは前述の如く、通常40゜〜90°、好ましくは50゜〜90°特に好ましくは60゜〜90°である。また、体積低効率は1×1013Ω・cm以上、好ましくは1×1014Ω・cm以上であり、比誘電率は6以下、好ましくは5以下である。
さらに、光学濃度が3以上、好ましくは3.2以上、より好ましくは3.5以上である。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置は上述のような本発明の樹脂ブラックマトリックスを有するものであり、例えば、TFT素子基板上に、本発明の樹脂ブラックマトリックスを設け、赤色、緑色、青色の画素画像を形成し、更にその上に配向膜を形成し、この配向膜上にスペーサーを散布した後、対向基板と貼り合わせて液晶セルを形成し、形成した液晶セルに液晶を注入し、対向電極に結線して製造される。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下において「部」は「重量部」を表す。
<アルカリ可溶性樹脂−1の合成>
日本化薬(株)製「XD1000」(ジシクロペンタジエン・フェノール重合物のポリグリシジルエーテル、MW700、エポキシ当量252)300部、アクリル酸87部、p−メトキシフェノール0.2部、トリフェニルホスフィン5部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート255部を反応容器に仕込み、100℃で酸価が3.0mg−KOH/gになるまで攪拌した。酸価が目標に達するまで9時間を要した(酸価2.5mg−KOH/g)。次いで更にテトラヒドロ無水フタル酸145部を添加し、120℃で4時間反応させ、酸価100mg−KOH/g、MW2600のアルカリ可溶性樹脂−1溶液を得た。
<アルカリ可溶性樹脂−2の合成>
MW4000のメタクレゾールノボラック樹脂120部とグリシジルメタクリレート71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191部に溶解し、p−メトキシフェノール0.19部及びテトラエチルアンモニウムクロライド1.9部を加え、90℃で13時間反応させた。ガスクロマトグラフィー分析でグリシジルメタクリレートが1%以下になったことを確認し、テトラヒドロフタル酸無水物45.6部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.6部を加え、95℃で更に5時間反応させた。IRで酸無水物がなくなったことを確認し、MW7500のアルカリ可溶性樹脂−2溶液を得た。
<アルカリ可溶性樹脂−3の合成>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート145部を、反応容器内を窒素置換しながら攪拌し120℃に昇温した。ここに、スチレン20部、グリシジルメタクリレート57部及びトリシクロデカン骨格を有するモノアクリレート(日立化成社製「FA−513M」)82部を滴下し、更に、120℃で2時間攪拌し続けた。
次いで、反応容器内を空気置換し、アクリル酸27.0部、トリスジメチルアミノメチルフェノール0.7部及びハイドロキノン0.12部を投入し、120℃で6時間反応を続けた。その後、テトラヒドロ無水フタル酸(THPA)52.0部、トリエチルアミン0.7部を加え、120℃で3.5時間反応させてアルカリ可溶性樹脂−3溶液を得た。得られたアルカリ可溶性樹脂−3のMWは約15000、酸価は100mg−KOH/gであった。
<アルカリ可溶性樹脂−4>
日本化薬(株)製「ZCR−1569H」(MW=4000〜5000、酸価=100
mg−KOH/g)
<分散剤−1の合成>
分子量約5000を有するポリエチレンイミン50重量部、及びn=5のポリカプロラクトン40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300重量部と混合し、150℃で3時間、窒素雰囲気下にて攪拌した。得られた分散剤−1のMWは9000であった。
<分散剤−2>
ビックケミー社製「DisperBYT−161」
<分散助剤>
ループリゾール社製「S12000」
<溶剤>
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
MBA:3−メトキシジブチルアセテート
<光重合開始剤−1>
Figure 2009075446
<エチレン性不飽和化合物>
DPHA:日本化薬(株)製ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
U−6LPA:新中村化学社製
PM−21:日本化薬社製
<顔料分散液−1〜4の調製>
表1に記載の顔料、分散剤、分散助剤、アルカリ可溶性樹脂、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を、表1に記載の重量比で混合した。ここに、これら総重量の3倍量のジリコニアビーズ(平均粒径0.5mm)を混合した後、ステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて、各顔料分散液を調製した。
Figure 2009075446
[実施例1〜3、比較例1〜5]
上記で調製された顔料分散液と、表2に示す成分とを表2に示す割合で配合、攪拌してそれぞれ遮光性感光性樹脂組成物塗布液を調製した。
<サンプル(1)の製造>
10cm角のTFT素子基板を信越化学社製シランカップリング剤「KBM−603」の1重量%希釈液に3分間浸漬し、10秒水洗し、エアーガンで水切り後、110℃のオーブンで5分間乾燥した。このTFT素子基板上に、表2に従って調製した各遮光性感光性樹脂組成物塗布液をスピンコーターを用いて塗布し、1分間真空乾燥後、ホットプレート上で90℃にて90秒間プリベークし、乾燥膜厚3.5μmの塗布膜を得た。その後、塗布膜側から、15μm幅の細線パターンマスクを介して、3kW高圧水銀を用い、50mJ/cmの露光条件にて画像露光を施した。次いで、0.05重量%の水酸化カリウムと0.08重量%のノニオン性界面活性剤(花王(株)製「A−60」)を含有する水溶液よりなる現像液を用い、23℃において水圧0.15MPaのシャワー現像を施した後、純水にて現像を停止し、水洗スプレーにてリンスした。シャワー現像時間は、10〜120秒間の間で調整し、感光層が溶解除去される時間(ブレーク時間)の1.5倍とした。
こうして画像形成されたTFT素子基板を230℃で30分間ポストベークし、TFT素子基板上に樹脂ブラックマトリックスのラインを形成させたサンプル(1)を得た。尚、この段階でのレジスト膜厚は3μm程度であった。
<サンプル(2)の製造>
TFT素子基板の代りに、150nm厚のITO膜をスパッタ法により成膜したガラス基板(旭硝子社製カラーフィルター用ガラス板「AN100」)を用い、露光に際し、マスクを介さずに全面露光を行ったこと以外は、サンプル(1)の製造と同様にして、ITO基板の全面に樹脂ブラックマトリックスが形成されたサンプル(2)を得た。
得られたサンプル(1)又はサンプル(2)について、以下の評価を行い、結果を表2に示した。
<光学濃度の測定>
サンプル(1)について、マクベス反射濃度計(サカタインクス社製「RD−914」を使用して測定した。
<基板交叉角θの測定>
サンプル(1)について、樹脂ブラックマトリックスのラインの断面形状をSEM(日立製作所「S−4500」)で観察し、TFT素子基板と接触する部分の基板交叉角θを測定した。
<直線性の評価>
サンプル(1)の樹脂ブラックマトリックスのラインを光学顕微鏡にて観察し、ラインエッジにガタツキが無く直線性が良好なものを○、エッジにガタツキがあるものを×とした。
<体積抵抗率・比誘電率の測定>
サンプル(2)に対して、HP(現Agilent)社製「LCRメーター4284A」を用いて、比誘電率、体積抵抗率を測定した。尚、比誘電率測定は1KHz・1Vにて、体積抵抗率測定はDC5Vにて実施した。
Figure 2009075446
表2より、本発明によれば、遮光性に優れ、体積抵抗率が高く、比誘電率が低く、しかも良好な形状を有する樹脂ブラックマトリックスが提供されることが分かる。
基板交叉角θを示す模式的断面図である。
符号の説明
1 基板
2 樹脂ブラックマトリックス

Claims (4)

  1. 光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であり、且つ1KHzでの比誘電率が6以下であることを特徴とする樹脂ブラックマトリックス。
  2. 基板上に形成された樹脂ブラックマトリックスにおいて、光学濃度が3以上であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上で、1KHzでの比誘電率が6以下であり、且つ該基板の板面に垂直な断面における該樹脂ブラックマトリックスの側面と基板の板面との交叉角θが40°〜90°であることを特徴とする樹脂ブラックマトリックス。
  3. アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、エチレン性不飽和化合物、及び遮光用顔料を含み、該遮光用顔料の含有量が全固形分に対し30重量%〜50重量%であり且つ、遮光用顔料としてカーボンブラックを全固形分に対して2重量%〜20重量%含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂ブラックマトリックスを形成するための遮光性感光性樹脂組成物。
  4. 請求項1又は2に記載の樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置。
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