JP6175754B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
[1] 硬化性を有する樹脂及び溶剤を含み、
溶剤が、ジアルキレングリコールジアルキルエーテルと、溶剤(E1)と、溶剤(E2)とを含み、
ジアルキレングリコールジアルキルエーテルの含有量が、溶剤の総量に対して、1質量%以上45質量%以下である硬化性樹脂組成物。
溶剤(E1):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、40以上100以下である溶剤
溶剤(E2):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、13以上40未満である溶剤
[2] 硬化性を有する樹脂が、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、炭素数2〜4の環状エーテル構造及びエチレン性不飽和結合を有する単量体に由来する構造単位とを含む共重合体である[1]記載の硬化性樹脂組成物。
[3] さらに酸化防止剤を含む[1]又は[2]記載の硬化性樹脂組成物。
[4] [1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物から形成される硬化膜。
[5] [4]記載の硬化膜を含む表示装置。
[6] (1)[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を基板に塗布する工程、(2)塗布後の硬化性樹脂組成物を減圧乾燥して組成物層を形成する工程、及び(3)組成物層を加熱する工程、を含む硬化膜の製造方法。
溶剤(E)が、ジアルキレングリコールジアルキルエーテルと、溶剤(E1)と、溶剤(E2)とを含み、
ジアルキレングリコールジアルキルエーテルの含有量が、溶剤の総量に対して、1質量%以上45質量%以下である硬化性樹脂組成物である。
溶剤(E1):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、40以上100以下である溶剤
溶剤(E2):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、13以上40未満である溶剤
樹脂(A)は、硬化性を有する樹脂であり、熱硬化性樹脂が好ましく、60℃以上の熱で硬化する樹脂がより好ましく、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種(以下「(a)」という場合がある)に由来する構造単位と、炭素数2〜4の環状エーテル構造及びエチレン性不飽和結合を有する単量体(以下「(b)」という場合がある)に由来する構造単位とを含む共重合体がさらに好ましい。該共重合体は、さらに、(a)と共重合可能であり、かつ炭素数2〜4の環状エーテル構造を有さない単量体(以下「(c)」という場合がある)に由来する構造単位を有していてもよい。
樹脂(A)は、好ましくは、以下の樹脂[K1]及び樹脂[K2]である。
樹脂[K1]:(a)と、(b)との共重合体;
樹脂[K2]:(a)と(b)と(c)との共重合体。
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3−ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1、4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物類;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等の不飽和ジカルボン酸類無水物;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル類;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸などの、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性やアルカリ水溶液への溶解性の点で、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸等が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及びメタクリロイルよりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリル酸」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
Xb1及びXb2は、単結合、−Rb3−、*−Rb3−O−、*−Rb3−S−又は*−Rb3−NH−を表す。
Rb3は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
水素原子がヒドロキシで置換されたアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
Rb1及びRb2としては、好ましくは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基及び2−ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくは水素原子、メチル基が挙げられる。
Xb1及びXb2としては、好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、*−CH2−O−、*−CH2CH2−O−が挙げられ、より好ましくは単結合、*−CH2CH2−O−が挙げられる。*はOとの結合手を表す。
(b2)としては、3−メチル−3−メタクリルロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン等が挙げられる。
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体類;
スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性及び耐熱性の点から、スチレン、ビニルトルエン、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンが好ましい。
(a)に由来する構造単位;5〜60モル%
(b)に由来する構造単位;40〜95モル%
が好ましく、
(a)に由来する構造単位;10〜50モル%
(b)に由来する構造単位;50〜90モル%
がより好ましい。
樹脂[K1]を構成する構造単位の比率が、上記の範囲内にあると、硬化性樹脂組成物の保存安定性、得られる硬化膜の耐薬品性、耐熱性及び機械強度に優れる傾向がある。
(a)に由来する構造単位;2〜40モル%
(b)に由来する構造単位;2〜95モル%
(c)に由来する構造単位;1〜65モル%
であることが好ましく、
(a)に由来する構造単位;5〜35モル%
(b)に由来する構造単位;5〜80モル%
(c)に由来する構造単位;1〜60モル%
であることがより好ましい。
また、(a)に由来する構造単位と(b)に由来する構造単位との合計量は、樹脂[K2]を構成する全構造単位の合計モル数に対して、70〜99モル%が好ましく、90〜99モル%がより好ましい。
樹脂[K2]の構造単位の比率が、上記の範囲内にあると、硬化性樹脂組成物の保存安定性、得られる硬化膜の耐薬品性、耐熱性及び機械強度に優れる傾向がある。
樹脂[K2]は、樹脂[K1]と同様の方法により製造することができる。
樹脂(A)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6.0であり、より好ましくは1.2〜4.0である。分子量分布が前記の範囲内にあると、得られる硬化膜は耐薬品性に優れる傾向がある。
(メタ)アクリル化合物(B)は、アクリロイル基及びメタクリロイル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物である。
(メタ)アクリル化合物(B)としては、(メタ)アクリルロイル基を3つ以上有する(メタ)アクリル化合物が好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートがより好ましい。
エポキシ樹脂(C)は、樹脂(A)とは異なる構造を有する点以外、特に限定されないが、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及びグリシジルエステル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂が挙げられる。
グリシジルエステル型エポキシ樹脂としては、例えば、p−オキシ安息香酸、m−オキシ安息香酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸から誘導されるグリシジルエステル型エポキシ樹脂が挙げられる。
また、エポキシ樹脂(C)の重量平均分子量は、好ましくは300〜10,000、より好ましくは400〜6,000、さらに好ましくは500〜4,800である。
重合開始剤(D)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。
重合開始剤(D)としては、O−アシルオキシム化合物、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む重合開始剤が好ましく、O−アシルオキシム化合物を含む重合開始剤がより好ましい。これらの重合開始剤であると、高感度であり、かつ可視光領域における透過率が高くなる傾向がある。
O−アシルオキシム化合物としては、例えば、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−{2−メチル−4−(3,3−ジメチル−2,4−ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミンが挙げられる。イルガキュア(登録商標)OXE01、OXE02(以上、BASF社製)、N−1919(ADEKA社製)等の市販品を用いてもよい。
式(d3)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロペニルフェニル)プロパン−1−オンのオリゴマー、α,α−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタールが挙げられる。
感度の点で、アルキルフェノン化合物としては、式(d2)で表される部分構造を有する化合物が好ましい。
酸発生剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類が挙げられる。
重合開始助剤(D1)は、重合開始剤(D)とともに用いられ、重合開始剤(D)によって重合が開始された重合性化合物(例えば、(メタ)アクリル化合物(B))の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。
チオール化合物(T)は、分子内にスルファニル基(−SH)を有する化合物である。中でも、スルファニル基を2つ以上有する化合物が好ましく、脂肪族炭化水素構造の炭素原子と結合するスルファニル基を2つ以上有する化合物がより好ましい。チオール化合物(T)は、重合開始剤(D)とともに用いることが好ましい。
酸化防止剤(F)としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が挙げられる。中でも、硬化膜の着色が少ないという点で、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
前記フェノール系酸化防止剤としては、市販品を使用してもよい。市販されているフェノール系酸化防止剤としては、例えば、スミライザー(登録商標)BHT、GM、GS、GP(以上、全て住友化学(株)製)、イルガノックス(登録商標)1010、1076、1330、3114(以上、全てBASF社製)が挙げられる。
界面活性剤(H)としては、例えば、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、フッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、ポリエーテル変性シリコーンオイルSH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452、TSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。
具体的には、フロリナート(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F552、同F553、同F554、同F555、同F556、同F558、同F559、同R30(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)、E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
多価カルボン酸(G)は、多価カルボン酸無水物及び多価カルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。多価カルボン酸とは、2つ以上のカルボキシ基を有する化合物であり、多価カルボン酸無水物とは、多価カルボン酸の無水物である。多価カルボン酸(G)は、分子量3000以下であることが好ましく、1000以下であることがより好ましい。
3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ノルボルネンジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂環式多価カルボン酸無水物;
無水フタル酸、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、ピロメリット酸無水物、トリメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセリントリス(アンヒドロトリメリテート)、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等の芳香族多価カルボン酸無水物;が挙げられる。
アデカハードナ−EH−700(商品名(以下同様)、(株)ADEKA製)、リカシッド−HH、同−TH、同−MH、同MH−700(新日本理化(株)製)、エピキニア126、同YH−306、同DX−126(油化シェルエポキシ(株)製)等の市販品を用いてもよい。
シクロヘキサンジカルボン酸、脂環式多価カルボン酸無水物を導く多価カルボン酸等の脂環式多価カルボン酸;
イソフタル酸、テレフタル酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、芳香族多価カルボン酸無水物を導く多価カルボン酸等の芳香族多価カルボン酸;等が挙げられる。
イミダゾール化合物(J)は、イミダゾール骨格を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ硬化剤として知られている化合物が挙げられる。中でも、式(2)で表される化合物が好ましい。
〔式(1)中、R11は、炭素数1〜20のアルキル基、フェニル基、ベンジル基又は炭素数2〜5のシアノアルキル基を表す。
R12〜R14は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、フェニル基、ニトロ基又は炭素数1〜20のアシル基を表し、該アルキル基及び該フェニル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。〕
炭素数2〜5のシアノアルキル基としては、例えば、シアノメチル基、シアノエチル基、シアノプロピル基、シアノブチル基、シアノペンチル基が挙げられる。
炭素数1〜20のアシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ラウロイル基、ミリストリル基、ステアロイル基が挙げられる。
溶剤(E)は、ジアルキレングリコールジアルキルエーテルと、溶剤(E1)と、溶剤(E2)とを含む。
[式(E’)中、Re1は、炭素数1〜3のアルカンジイル基を表す。
Re2及びRe3は、互いに独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表す。]
Re1のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基等が挙げられ、好ましくは、エチレン基又はプロパン−1,2−ジイル基である。
Re2及びRe3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基又はエチル基である。
ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとしては、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル;
ジプロピレングリコールジメチルエーテル及びジプロピレングリコールジエチルエーテル等のジプロピレングリコールジアルキルエーテル;が挙げられる。
中でも、ジアルキレングリコールジアルキルエーテルは、ジエチレングリコールジアルキルエーテルが好ましく、ジエチレングリコールジメチルエーテル又はジエチレングリコールエチルメチルエーテルがより好ましく、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルがさらに好ましい。
ピルビン酸メチル(42)、プロピオン酸ブチル(45)等のエステル溶剤;
2−ヘプタノン(40)等のケトン溶剤;
キシレン(70)等の芳香族炭化水素溶剤;
1−ブタノール(47)、2−ブタノール(89)、イソブタノール(74)等のアルコール溶剤;等が挙げられる。
中でも、溶剤(E1)は、プロピレングリコールモノメチルエーテル又はエチレングリコールモノメチルエーテルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。
溶剤(E2)としては、エチレングリコールモノエチルエーテル(32)、エチレングリコールモノプロピルエーテル(20)、エチレングリコールモノブチルエーテル(19)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(21)等のエーテル溶剤;
乳酸メチル(29)、乳酸エチル(22)、ピルビン酸エチル(31)等のエステル溶剤;
3−メトキシブチルアセテート(14)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(33)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(19)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(19)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(31)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(21)、3−メトキシプロピオン酸メチル(32)等のエーテルエステル溶剤;
4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(15)、ジイソブチルケトン(20)、シクロヘキサノン(23)等のケトン溶剤;
N,N−ジメチルホルムアミド(17)等のアミド溶剤;が挙げられる。
中でも、溶剤(E2)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。
ジアルキレングリコールジアルキルエーテル;1〜45質量%
溶剤(E1);5〜80質量%
溶剤(E2);5〜80質量%
が好ましく、
ジアルキレングリコールジアルキルエーテル;10〜40質量%
溶剤(E1);10〜70質量%
溶剤(E2);10〜70質量%
がより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、充填剤、その他の高分子化合物、熱ラジカル発生剤、紫外線吸収剤、連鎖移動剤、密着促進剤等、当該技術分野において公知の添加剤を含有していてもよい。
その他の高分子化合物としては、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂やポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフルオロアルキルアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
熱ラジカル発生剤としては、2,2’−アゾビス(2−メチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等が挙げられる。
連鎖移動剤としては、ドデカンチオール、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、樹脂(A)及び溶剤(E)、並びに、必要に応じて用いられる(メタ)アクリル化合物(B)、エポキシ樹脂(C)、重合開始剤(D)、重合開始助剤(D1)、酸化防止剤(F)、界面活性剤(H)、多価カルボン酸(G)、イミダゾール化合物(J)及びその他の成分を、公知の方法で混合することにより製造することができる。混合後は、孔径0.05〜1.0μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
硬化膜は、本発明の硬化性樹脂組成物を基板上に塗布し、熱により硬化させることにより製造することができる。
より具体的には、本発明の硬化膜の製造方法は、以下の工程(1)〜(3)を含む。
工程(1)本発明の硬化性樹脂組成物を基板に塗布する工程
工程(2)塗布後の硬化性樹脂組成物を減圧乾燥させて、組成物層を形成する工程
工程(3)組成物層を加熱する工程
工程(1)本発明の硬化性樹脂組成物を基板に塗布する工程
工程(2)塗布後の硬化性樹脂組成物を減圧乾燥させて、組成物層を形成する工程
工程(2a)組成物層をフォトマスクを介して露光する工程
工程(2b)露光後の組成物層を現像する工程
工程(3a)現像後の組成物層を加熱する工程
基板としては、ガラス、金属、プラスチック等が挙げられ、基板上にカラーフィルタ、絶縁膜、導電膜及び/又は駆動回路等が形成されていてもよい。
基板上への塗布は、スピンコーター、スリット&スピンコーター、スリットコーター、インクジェット、ロールコータ、ディップコーター等の塗布装置を用いて行うことが好ましい。
減圧乾燥は、50〜150Paの圧力下、20〜25℃の温度範囲で行うことが好ましい。
減圧乾燥の前又は後に、加熱乾燥(プリベーク)を行ってもよい。加熱乾燥は、通常、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いて行う。加熱乾燥の温度は、30〜120℃が好ましく、50〜110℃がより好ましい。また加熱時間としては、10秒間〜60分間であることが好ましく、30秒間〜30分間であることがより好ましい。
露光に用いられる光源としては、250〜450nmの波長の光を発生する光源が好ましい。例えば、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。光源としては、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。
露光面全体に均一に平行光線を照射したり、フォトマスクと組成物層との正確な位置合わせを行うことができるため、マスクアライナ、ステッパ等の露光装置を用いることが好ましい。
現像液としては、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.03〜5質量%である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。
現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。
現像後は、水洗することが好ましい。
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル140部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いでメタクリル酸40部;並びに単量体(I−1)及び単量体(II−1)の混合物{混合物中の単量体(I−1):単量体(II−1)のモル比=50:50}360部を、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル190部に溶解させた溶液を調製し、この溶液を、滴下ポンプを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。
一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30部をジエチレングリコールエチルメチルエーテル240部に溶解させた溶液を、別の滴下ポンプを用いて5時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤溶液の滴下が終了した後、70℃で4時間保持し、その後室温まで冷却して、固形分42.3%の共重合体(樹脂Aa)の溶液を得た。得られた樹脂Aaの重量平均分子量(Mw)は8000、分子量分布(Mw/Mn)は1.91、固形分換算の酸価は60mg−KOH/gであった。樹脂Aaは、下記の構造単位を有する。
装置:K2479((株)島津製作所製)
カラム:SHIMADZU Shim−pack GPC−80M
カラム温度:40℃
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
流速:1.0mL/min
検出器:RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE F−40、F−4、F−288、A−2500、A−500(東ソー(株)製)
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量の比(Mw/Mn)を分子量分布とした。
<硬化性樹脂組成物の調製>
表1に示す各成分を、表1に示す割合で混合して、硬化性樹脂組成物を得た。
樹脂(A);Aa;樹脂Aa
(メタ)アクリル化合物(B);ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD(登録商標)DPHA;日本化薬(株)製)
エポキシ樹脂(C);ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER157S70;三菱化学(株)製)
重合開始剤(D);Da;N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン(イルガキュア(登録商標)OXE 01;BASF社製;O−アシルオキシム化合物)
重合開始剤(D);Db;2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール(B−CIM;保土谷化学(株)製;ビイミダゾール化合物)
重合開始助剤(D1);2−[2−オキソ−2−(2−ナフチル)エチリデン]−3−メチルベンゾチアゾリン(下記式で表される化合物)
チオール化合物(T);ペンタエリスリトールテトラキスプロピオネート(PEMP;SC有機化学(株)製)
酸化防止剤(F);1,3,5−トリス(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(IRGANOX(登録商標)3114;BASF社製)
多価カルボン酸(G);ブタンテトラカルボン酸(リカシッドBT−W;新日本理化株式会社製)
イミダゾール化合物(J);1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(キュアゾール1B2PZ;四国化成工業(株)製)
界面活性剤(H);ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400;東レ・ダウコーニング(株)製)
溶剤(E);Ea;ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
溶剤(E);Eb;プロピレングリコールモノメチルエーテル(蒸発速度:62)
溶剤(E);Ec;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(蒸発速度:33)
溶剤(E);Ed;3−メトキシ−1−ブタノール(蒸発速度:12)
溶剤(E)は、硬化性樹脂組成物の固形分量が表1の「固形分量(%)」となるように混合し、溶剤(E)中の溶剤成分(Ea)〜(Ed)の値は、溶剤(E)中の質量比(%)を表す。
窒素ガスを供給可能にしたフード内に、化学天秤、及び、濾紙No.2(70mmφ)を入れた70mmφのシャーレ2つを設置し、一方に酢酸n−ブチル、他方に試料をそれぞれ1.0gずつ入れ入れた。フード内に、窒素ガスを30NL/mlの流速で供給して、酢酸n−ブチル及び試料の重量を60秒経過毎に同時に測定し、60秒、120秒及び180秒経過時の重量から蒸発速度をそれぞれ算出した。これらの平均値を試料の蒸発速度とした。
実施例及び比較例の硬化性樹脂組成物に含まれる溶剤(E)を試料として測定した、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときの蒸発速度を、表2に示す。
得られた硬化性樹脂組成物について、それぞれ、粘度計(機種;TV-30;東機産業(株)製)を用いて、粘度を測定した。結果を表4に示す。
得られた硬化性樹脂組成物について、それぞれ、紫外可視近赤外分光光度計(V−650;日本分光(株)製)(石英セル、光路長;1cm)を用いて、400〜700nmにおける平均透過率(%)を測定した。結果を表4に示す。
2インチ角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)を、中性洗剤、水及びイソプロパノールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、硬化性樹脂組成物を、ポストベーク後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコートし、次にクリーンオーブン中、90℃で10分間プリベークした。その後、230℃で40分ポストベークして硬化膜を得た。
硬化膜の膜厚は、接触式膜厚測定装置(DEKTAK6M;(株)アルバック製)を用いて、測定幅500μm、測定スピード10秒で測定した。
得られた硬化膜を、顕微分光測光装置(OSP−SP200;OLYMPUS社製)を用いて、400nmにおける透過率(%)及び400〜700nmにおける平均透過率(%)を測定した。結果を表4に示す。
15cm角のITO成膜ガラス基板上に、硬化性樹脂組成物を、スリットダイコーター(卓ダイ−100伊藤忠産機株式会社製)を用いて、ポストベーク後の膜厚が1.5μmになるような条件で塗布した。その後、減圧乾燥機(VCDマイクロテック株式会社製)でロータリーポンプ回転数を1000rpm、ブースターポンプ回転数700rpm、常温25℃の条件下で減圧度が66Paに達するまでの時間を測定した。減圧乾燥時間が短いと、硬化膜の生産性が高くなるため有利である。結果を表4に示す。
15cm角のITOが成膜されたガラス基板上に、スリットダイコーター(卓ダイ-100;伊藤忠産機(株)製)を用いて、ポストベーク後の膜厚が1.5μmになるような条件で、硬化性樹脂組成物を塗布した。
その後、スリットダイコーターのノズルを、そのまま1分間放置した後、該ノズルの先端を洗浄することなく、前記と同様にして、15cm角のITOが成膜されたガラス基板上に硬化性樹脂組成物を塗布した。
ノズルの先端を洗浄することなく硬化性樹脂組成物が塗布された基板を、減圧乾燥機(VCDマイクロテック(株)製)で減圧度が0.5torrになるまで減圧乾燥させ、続いて、ホットプレート上で、90℃で2分間プリベークして組成物層を形成した。
放冷後、組成物層表面をNaランプに照らし、目視にて組成物層表面を観察した。
縦筋ムラがはっきり確認できた場合は×、僅かに確認できた場合は△、確認されなかった場合は○とした。結果を表4に示す。
表3に示す各成分を、表3に示す割合で混合して、着色感光性樹脂組成物を得た。
形成された着色パターンの膜厚を測定したところ、1.6μmであることを確認した。
前記評価用基板に、スリットダイコーター(卓ダイ−100伊藤忠産機株式会社製)を用いて、ポストベーク後の膜厚が1.5μmになるような条件で硬化性樹脂組成物を塗布した。その後、減圧乾燥機(VCDマイクロテック(株)製)で減圧度が0.5torrになるまで減圧乾燥させ、ホットプレート上で、90℃で2分間プリベークした。放冷後、230℃で40分間ポストベークすることにより、硬化膜を形成した。
評価用基板上の硬化膜のうち、硬化膜の下に着色パターンが形成されていない部分で膜厚を測定し、1.5μmであることを確認した。
着色パターン上に形成された硬化膜表面の起伏の高低差を測定した。該高低差が0.5μm以下であれば硬化膜の平坦性は良好であり、特にカラーフィルタ用保護膜として有用であるといえる。結果を表4に示す。
前記評価用基板に、スリットダイコーター(卓ダイ−100伊藤忠産機株式会社製)を用いて、ポストベーク後の膜厚が1.5μmになるような条件で硬化性樹脂組成物を塗布した。その後、減圧乾燥機(VCDマイクロテック(株)製)で減圧度が0.5torrになるまで減圧乾燥させ、ホットプレート上で、90℃で2分間プリベークした。放冷後、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製、光源;超高圧水銀灯)を用いて、大気雰囲気下、250mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。なお、この光照射は、超高圧水銀灯からの放射光を、光学フィルタ(UV−31;旭テクノグラス(株)製)を通過させて行った。光照射後の組成物層を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液で25℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、230℃で20分間ポストベークすることにより、硬化膜を形成した。
評価用基板上の硬化膜のうち、硬化膜の下に着色パターンが形成されていない部分で膜厚を測定し、1.5μmであることを確認した。
着色パターン上に形成された硬化膜表面の起伏の高低差を測定した。該高低差が0.5μm以下であれば硬化膜の平坦性は良好であり、特にカラーフィルタ用保護膜として有用であるといえる。結果を表4に示す。
基板として2インチ角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)を用い、露光の際にフォトマスクを介して100mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射する以外は平坦性評価2と同様にして、パターンを有する硬化膜を作製した。尚、フォトマスクとしては、20μmラインアンドスペースパターンが形成されたマスクを使用した。
得られた硬化膜走査型電子顕微鏡(S−4000;(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、前記パターンを観察し、20μmラインアンドスペースを解像していれば○、解像していなければ×とした。結果を表4に示す。
Claims (5)
- 硬化性を有する樹脂、(メタ)アクリル化合物及び溶剤を含み、
硬化性を有する樹脂が、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、炭素数2〜4の環状エーテル構造及びエチレン性不飽和結合を有する単量体に由来する構造単位とを含む共重合体であり、
(メタ)アクリル化合物が3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリル化合物であり、
溶剤が、ジアルキレングリコールジアルキルエーテルと、溶剤(E1)と、溶剤(E2)とからなる混合溶剤であり、
ジアルキレングリコールジアルキルエーテルの含有量が、溶剤の総量に対して、1質量%以上45質量%以下であり、
混合溶剤の蒸発速度が55以上90以下である硬化性樹脂組成物。
ジアルキレングリコールジアルキルエーテルがジエチレングリコールエチルメチルエーテルであり、
溶剤(E1):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、40以上100以下である溶剤である、プロピレングリコールモノメチルエーテル
溶剤(E2):ジアルキレングリコールジアルキルエーテルとは異なり、かつ蒸発速度が、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたときに、13以上40未満である溶剤である、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート - さらに酸化防止剤を含む請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1又は2記載の硬化性樹脂組成物から形成された硬化膜。
- 請求項3記載の硬化膜を含む表示装置。
- (1)請求項1又は2記載の硬化性樹脂組成物を基板に塗布する工程、(2)塗布後の硬化性樹脂組成物を減圧乾燥して組成物層を形成する工程、及び(3)組成物層を加熱する工程、を含む硬化膜の製造方法。
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