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TW201809884A - 黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物、黑色柱狀間隔物及圖像顯示裝置 - Google Patents

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TW201809884A
TW201809884A TW106117230A TW106117230A TW201809884A TW 201809884 A TW201809884 A TW 201809884A TW 106117230 A TW106117230 A TW 106117230A TW 106117230 A TW106117230 A TW 106117230A TW 201809884 A TW201809884 A TW 201809884A
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川口恭章
木下健宏
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倉本拓樹
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日商昭和電工股份有限公司
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Abstract

本發明係一種黑色柱狀間隔物(Column Spacer)形成用感光性樹脂組成物，其係含有：具有選自由具有羧基之構成單位(a)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)所成群之至少1種之構成單位的樹脂(A)、溶劑(B)、光聚合起始劑(C)及著色劑(D)。
樹脂(A)進一步包含具有芳香環骨架的構成單位(c)為佳。

Description

黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物、黑色柱狀間隔物及圖像顯示裝置
本發明係有關黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物、黑色柱狀間隔物及圖像顯示裝置。
液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等之圖像顯示裝置，為了將2片基板間的間隔(液晶層間隙)保持一定，而利用間隔物。近年，有各種提案藉由感光性樹脂組成物形成間隔物的方法。此方法係將感光性樹脂組成物塗佈於基板上，形成樹脂層，經由特定遮罩，對該樹脂層進行曝光後，進行顯影形成管柱狀等的間隔物。此方法可僅在像素表示部分以外之特定部分，形成間隔物。此外，也提案藉由使用添加了有機黑色顏料等之遮光劑的感光性樹脂組成物，形成具有遮光性的黑色柱狀間隔物(參照專利 文獻1及2)。
特別是黑色柱狀間隔物，對於高度要求高的尺寸精度。又，液晶顯示裝置等之圖像顯示裝置中，使用在基板上形成有元件之TFT基板等的基板的情形也多。使用這種基板的情形，在形成於基板的元件上、或與形成有元件之基板成對之基板之元件對向處，有必須形成黑色柱狀間隔物的情形。這種的情形時，因考慮元件的高度，在形成有元件處與其他處，必須改變黑色柱狀間隔物的高度。藉由經半色調遮罩進行曝光，按照形成黑色柱狀間隔物之處，改變曝光量，可一次形成不同高度的黑色柱狀間隔物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-191234號公報
[專利文獻2]日本特開2014-146029號公報
[發明之概要]
但是黑色柱狀間隔物形成用的感光性樹脂組成物，因具有高的光學密度(Optical Density：OD)，故在曝光階段，光無法到達樹脂層的下部，因而硬化不易進行。因此，以往技術係進行曝光、顯影，形成黑色柱狀間 隔物的段差後，接著在後烘烤階段進行熱硬化形成圖型化。此時，黑色柱狀間隔物之段差形成餘裕，變得非常窄，而有在基板全面無法均勻維持每個段差高度(得到優異的顯影餘裕)的問題。又，樹脂層之下部，主要藉由熱硬化進行硬化，故有無法充分得到必要之耐藥品性的問題。此外，使用作為遮光劑之有機黑色顏料的情形時，相較於使用碳黑等之無機黑色顏料的情形時，接著對於製造過程中使用的溶劑，有間隔物圖型所含有之金屬離子及有機黑色顏料容易產生溶出之耐溶劑性的問題。因此，與液晶接觸之黑色柱狀間隔物有信賴性變低的問題。
本發明係為了解決如上述的課題而完成者，本發明之目的係提供著色劑分散性、顯影餘裕、耐溶劑性及彈性回復率優異的黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物。
亦即，本發明係以下之[1]~[12]所示。
[1]一種黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其係含有：具有選自由具有羧基之構成單位(a)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)所成群之至少1種之構成單位的樹脂(A)、溶劑(B)、光聚合起始劑(C)及著色劑(D)。
[2]如[1]之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成 物，其中前述樹脂(A)為進一步包含具有芳香環骨架的構成單位(c)。
[3]如[1]或[2]之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)為進一步包含具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基的構成單位(d)。
[4]如[2]之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述芳香環骨架為選自由聯苯骨架、萘骨架及蒽骨架所成群之至少1種。
[5]如[1]~[4]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述與羧基反應之官能基為氧雜環丁烷基、環氧基或異氰酸基之至少1種的官能基。
[6]如[1]~[5]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述羧基為來自不飽和羧酸之羧基、來自多元酸之羧基或來自多元酸酐之羧基。
[7]如[1]~[6]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)之不飽和基當量為200~2000g/莫耳。
[8]如[1]~[7]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述著色劑(D)包含無機黑色顏料與有機黑色顏料。
[9]如[1]~[8]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)含有1~20質量%、前述溶劑(B)含有50~94質量%、前述光聚合起始劑(C)含有0.01~5質量%及前述著色劑(D)含有3~30質量%。
[10]如[9]之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中進一步含有反應性稀釋劑(E)1~20質量%。
[11]一種黑色柱狀間隔物，其特徵係使如[1]~[10]中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物硬化者。
[12]一種圖像顯示裝置，其特徵係具備如[11]之黑色柱狀間隔物。
依據本發明時，可提供著色劑分散性、顯影餘裕、耐溶劑性及彈性回復率優異的黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物。本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物進行硬化的黑色柱狀間隔物係著色劑分散性、耐溶劑性及彈性回復率。
[實施發明之形態] <黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物>
以下詳細說明本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物。
本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物係含有：具有選自由具有羧基之構成單位(a)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)所成群之至少1種之構成單位的 樹脂(A)、溶劑(B)、光聚合起始劑(C)及著色劑(D)。
又，本說明書中，「(甲基)丙烯醯氧基」係指選自丙烯醯氧基及甲基丙烯醯氧基之至少1種，「(甲基)丙烯酸」係指選自丙烯酸及甲基丙烯酸之至少1種，「(甲基)丙烯酸酯」係指選自丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯之至少1種。
<樹脂(A)>
本發明使用的樹脂(A)係具有選自由具有羧基之構成單位(a)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)所成群之至少1種的構成單位。本說明書中，「構成單位」係指形成樹脂(A)之主鏈的單體單位。此外，形成樹脂(A)之主鏈之單體單位上，加成另外的單體形成側鏈的情形時，主鏈之單體單位與形成側鏈之單體單位合計為一個「構成單位」。因此，本發明使用之樹脂(A)也包含一個構成單位中具有羧基與(甲基)丙烯醯氧基者。又，本說明書中，一個構成單位中具有羧基與(甲基)丙烯醯氧基的情形時，有時以構成單位(a、b-1)表示。
構成單位(a)具有羧基。也可以酸酐形態含有羧基。構成單位(a)一般可藉由以下2個方法導入於樹脂(A)中。
第一方法係作為以共聚合製造樹脂(A)時所 用之聚合性單體，使用含有羧基之聚合性單體，藉此進行導入(來自含有羧基之聚合性單體)的方法。含有羧基之聚合性單體，可列舉例如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、α-溴(甲基)丙烯酸、β-呋喃基(甲基)丙烯酸、巴豆酸、丙炔酸(Propiolic acid)、肉桂酸、α-氰基肉桂酸、馬來酸單甲酯、馬來酸單乙酯、馬來酸單異丙酯、富馬酸單甲酯、依康酸單乙酯等之不飽和羧酸等。此等之含有羧基之聚合性單體，可單獨使用或可使用2種以上。此等之中，從取得之容易度及反應性的觀點，較佳為(甲基)丙烯酸。
第二方法係作為以共聚合製造樹脂(A)之前驅物時所用之聚合性單體，使用含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，使該環氧基與含有羧基單體之羧基進行加成反應，將環氧基開環，使多元酸或多元酸酐加成於此時所產生的羥基，藉此導入羧基的方法。含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，可列舉例如環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、2-環氧丙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、具有脂環式環氧基之3,4-環氧基環己基甲基(甲基)丙烯酸酯、其內酯加成物(例如、DAICEL化學工業(股)製Cyclomer(註冊商標)A200、M100)、3,4-環氧基環己基甲基-3’,4’-環氧基環己烷羧酸酯之單(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯基(甲基)丙烯酸酯之環氧化物、二環戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯之環氧化物等。此等之含有環氧基之(甲基)丙烯 酸酯，可單獨使用或可使用2種以上。此等之中，從取得之容易度及反應性的觀點，較佳為環氧丙基(甲基)丙烯酸酯。又，含有羧基之單體。可使用上述第一方法所列舉之不飽和羧酸。其中，從反應性的觀點，較佳為(甲基)丙烯酸。多元酸可列舉四氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、4-甲基六氫鄰苯二甲酸、琥珀酸等。多元酸酐可列舉上述多元酸之酸酐。此等之多元酸及多元酸酐，可單獨使用或可使用2種類以上。此等之中，從提高顯影性的觀點，較佳為四氫鄰苯二甲酸酐。第二方法中，可將具有羧基與(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(a、b-1)導入於樹脂(A)中。
構成單位(b-1)一般可藉由以下2個方法導入於樹脂(A)中。
第一方法係作為以共聚合製造樹脂(A)之前驅物時所用之聚合性單體，使用含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，並將含有羧基之(甲基)丙烯酸酯加成於該環氧基，藉此進行導入的方法。含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，可使用上述者。含有羧基之(甲基)丙烯酸酯，可列舉例如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、α-溴(甲基)丙烯酸、β-呋喃基(甲基)丙烯酸等。
第二方法係作為以共聚合製造樹脂(A)之前驅物時所用之聚合性單體，使用含有羧基之單體，使含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯或含有異氰酸基之(甲基)丙 烯酸酯加成於該羧基，藉此進行導入的方法。含有羧基之單體，可使用上述含有羧基之聚合性單體所列舉之不飽和羧酸。含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，可使用上述者。含有異氰酸基之(甲基)丙烯酸酯，可列舉2-異氰酸基乙基(甲基)丙烯酸酯等。
構成單位(b-2)所具有之與羧基反應的官能基，無特別限定，通常可列舉環氧基、氧雜環丁烷基、異氰酸基等，特佳為環氧基。構成單位(b-2)係作為以共聚合製造樹脂(A)時所用之聚合性單體，使用含有與羧基反應之官能基的聚合性單體，藉此進行導入(來自含有與羧基反應之官能基之聚合性單體)的方法。含有與羧基反應之官能基之聚合性單體，除了上述含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯外，可列舉氧雜環丁烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)乙酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)乙酯、(甲基)丙烯酸(3-氯甲基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(氧雜環丁烷-2-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基氧雜環丁烷-2-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-乙基氧雜環丁烷-2-基)甲酯、(1-甲基-1-氧雜環丁烷基-2-苯基)-3-(甲基)丙烯酸酯、(1-甲基-1-氧雜環丁烷基)-2-三氟甲基-3-(甲基)丙烯酸酯、(1-甲基-1-氧雜環丁烷基)-4-三氟甲基-2-(甲基)丙烯酸酯等之含有氧雜環丁烷基之 (甲基)丙烯酸酯；2-異氰酸基乙基(甲基)丙烯酸酯等之含有異氰酸基之(甲基)丙烯酸酯等。
將具有羧基之構成單位(a)與具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)與具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)導入於樹脂(A)中的方法，可適宜組合導入上述構成單位(a)、構成單位(b-1)、構成單位(b-2)的方法來導入。較佳的方法係作為以共聚合製造樹脂(A)之前驅物時所用之聚合性單體，使用含有羧基之聚合性單體與含有與羧基反應之官能基的聚合性單體，將含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯或含有異氰酸基之(甲基)丙烯酸酯加成於來自含有羧基之聚合性單體之羧基之一部分即可。其他的方法為係作為以共聚合製造樹脂(A)之前驅物時所用之聚合性單體，使用含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯，並將含有羧基之(甲基)丙烯酸酯加成於該環氧基之一部分，藉此進行環氧基開環，使多元酸酐加成於此時所發生之羥基之一部分即可。亦即，以後者之例，被導入於樹脂(A)之構成單位，可列舉具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有羧基與(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(a、b-1)。
本發明使用之樹脂(A)，必要時，藉由進一步含有具有芳香環骨架之構成單位(c)，可得到著色劑分散性更優異的樹脂(A)。構成單位(c)係作為以共聚合製造樹脂(A)時所用之聚合性單體，使用含有芳香環 之聚合性單體，藉此進行導入(來自含有芳香環之聚合性單體)。含有芳香環之聚合性單體，可列舉例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、o-乙烯基甲苯、m-乙烯基甲苯、p-乙烯基甲苯、o-氯苯乙烯、m-氯苯乙烯、p-氯苯乙烯、o-甲氧基苯乙烯、m-甲氧基苯乙烯、p-甲氧基苯乙烯、p-硝基苯乙烯、p-氰基苯乙烯、p-乙醯基胺基苯乙烯等之芳香族乙烯基化合物；苄基(甲基)丙烯酸酯、松香(甲基)丙烯酸酯、苯基(甲基)丙烯酸酯、枯基(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(商品名：Light Acrylate P-200A、共榮化學公司製)、壬基苯氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、o-苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯、m-苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯、p-苯氧基苄基(甲基)丙烯酸酯、4-苯氧基苯基(甲基)丙烯酸酯、聯苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化o-苯基酚(甲基)丙烯酸酯、萘(甲基)丙烯酸酯、蒽(甲基)丙烯酸酯等。此等之中，從彈性回復率的觀點，本發明使用之樹脂(A)中，導入具有含有複數芳香環之骨架的構成單位為佳，更佳為導入具有選自由聯苯骨架、萘骨架及蒽骨架所成群之至少1種的構成單位。
本發明使用之樹脂(A)，必要時，藉由進一步具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基之構成單位(d)，可得到彈性回復率更優異的樹脂(A)。構成單位(d)係作為以共聚合製造樹脂(A)時所用之聚合性單體，使用具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基之聚合性單體，藉此進 行導入(來自具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基之聚合性單體)。橋脂環式烴係指金剛烷、降莰烷等所代表之具有下述式(1)或(2)表示之構造者。橋脂環式烴基係指相當於除去此等構造中之一部份之氫原子之剩餘部分之基。
(式(1)中，A1及B1各自獨立表示直鏈或分枝伸烷基(可含有環)，R4表示氫原子或甲基。A1及B1也可為A1及B1之分枝彼此相連成為環狀。)
(式(2)中，A2、B2及L各自獨立表示直鏈或分枝伸烷基(可含有環)，R5表示氫原子或甲基。A2、B2及L也可為A2、B2及L之分枝彼此相連成為環狀。)
具有上述構造之單體之中，較佳為具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基之(甲基)丙烯酸酯，更佳為金剛烷基(甲基)丙烯酸酯及具有下述式(3)表示之構造 的(甲基)丙烯酸酯。
(式(3)中，R6~R8各自獨立表示氫原子或甲基。R9及R10係氫原子或甲基，或可彼此連結形成飽和或不飽和之環(較佳為5員環或6員環)。式(3)中，＊表示與(甲基)丙烯醯氧基連結之連結鍵。)
具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基之聚合性單體，可列舉例如二環戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二環戊基(甲基)丙烯酸酯、異莰基(甲基)丙烯酸酯、金剛烷基(甲基)丙烯酸酯等。此等之中，從耐熱分解性及耐熱變色性的觀點，較佳為二環戊基甲基丙烯酸酯。此等之聚合性單體可單獨使用或可使用2種以上。
又，下述式(4)表示之降莰烯系單體，也可作為導入構成單位(d)用之較佳的聚合性單體使用。
(式(4)中，X及Y各自獨立表示氫原子、或 碳原子數1~4之直鏈或支鏈烴基，R1及R2各自獨立表示氫原子、羧基或碳原子數1~20之烴基(可具有取代基)。R1及R2可彼此連結形成環狀結構。)
在此，碳原子數1~4之直鏈或支鏈烴基之具體例，可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、t-丁基。又，碳數1~20之烴基之具體例，可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、t-丁基、t-戊基、十八烷基、月桂基、2-乙基己基等之直鏈或支鏈之烷基；苯基等之芳基；環己基、t-丁基環己基、二環戊二烯基、三環癸基、異莰基、金剛烷基、2-甲基-2-金剛烷基等之脂環式基。取代基之具體例，可列舉甲氧基、乙氧基等之烷氧基、苯基等之芳基。
降莰烯系單體之具體例，可列舉降莰烯(雙環[2.2.1]庚-2-烯)、5-甲基雙環[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基雙環[2.2.1]庚-2-烯、四環[4.4.0.12,5.17,10]十二-3-烯、8-甲基四環[4.4.0.12,5.17,10]十二-3-烯、8-乙基四環[4.4.0.12,5.17,10]十二-3-烯、二環戊二烯、三環[5.2.1.02,6]癸-8-烯、三環[5.2.1.02,6]癸-3-烯、三環[4.4.0.12,5]十一-3-烯、三環[6.2.1.01,8]十一-9-烯、三環[6.2.1.01,8]十一-4-烯、四環[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二-3-烯、8-甲基四環[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二-3-烯、8-亞乙基四環[4.4.0.12,5.17,12]十二-3-烯、8-亞乙基四環[4.4.0.12,5.17,10.01,6]十二-3-烯、五環[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五-4-烯、五環[7.4.0.12,5.19,12.08,13]十五-3-烯等。此等之中，從耐熱 分解性及耐熱變色性的觀點，較佳為降莰烯及二環戊二烯。此等之降莰烯系單體可單獨使用或可使用2種以上。
本發明使用之樹脂(A)，必要時，也可含有上述構成單位以外之來自具有乙烯性碳-碳雙鍵之自由基聚合性單體的構成單位。來自具有乙烯性碳-碳雙鍵之自由基聚合性單體的構成單位，作為以共聚合製造樹脂(A)時所用之聚合性單體，使用具有乙烯性碳-碳雙鍵之自由基聚合性單體，藉此進行導入。具有乙烯性碳-碳雙鍵之自由基聚合性單體，可列舉例如丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等之二烯化合物；甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、n-丙基(甲基)丙烯酸酯、異-丙基(甲基)丙烯酸酯、n-丁基(甲基)丙烯酸酯、sec-丁基(甲基)丙烯酸酯、異-丁基(甲基)丙烯酸酯、tert-丁基(甲基)丙烯酸酯、環戊基(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、甲基環己基(甲基)丙烯酸酯、乙基環己基(甲基)丙烯酸酯、1,4-環己烷二甲醇單(甲基)丙烯酸酯、降莰基(甲基)丙烯酸酯、5-甲基降莰基(甲基)丙烯酸酯、5-乙基降莰基(甲基)丙烯酸酯、四氫糠基(甲基)丙烯酸酯、1,1,1-三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、全氟乙基(甲基)丙烯酸酯、全氟-n-丙基(甲基)丙烯酸酯、全氟-異丙基(甲基)丙烯酸酯、3-(N,N-二甲基胺基)丙基(甲基)丙烯酸酯、三苯基甲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯氧基(acryloyloxy)乙基異氰酸酯(即2-異氰酸基乙基(甲基)丙烯酸酯)與ε-己內醯 胺之反應生成物、(甲基)丙烯醯氧基乙基異氰酸酯與丙二醇單甲醚之反應生成物等之(甲基)丙烯酸酯化合物；(甲基)丙烯酸醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二丙基醯胺、(甲基)丙烯酸N,N-二-異丙基醯胺、(甲基)丙烯酸蒽醯胺等之(甲基)丙烯酸醯胺；(甲基)丙烯酸苯胺、(甲基)丙烯腈、丙烯醛(Acrolein)、氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙酸乙烯酯、乙烯基甲苯等之乙烯基化合物；檸康酸二乙基、馬來酸二乙基、富馬酸二乙基、依康酸二乙基等之不飽和二羧酸二酯化合物；N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-月桂基馬來醯亞胺、N-(4-羥基苯基)馬來醯亞胺等之單馬來醯亞胺化合物。
得到本發明使用之樹脂(A)用之共聚合反應、或得到進行加成反應前之樹脂(A)前驅物用之共聚合反應的反應條件係依據常法，適宜設定即可。共聚合反應，例如邊將在溶劑中使共聚合用之聚合性單體與聚合起始劑滴下，較佳為50~150℃，更佳為在60~140℃下，進行1~12小時反應即可。對樹脂(A)前驅物之加成反應係在溶劑中添加樹脂(A)前驅物與使加成反應用之單體，再添加加成反應觸媒，較佳為50~150℃，更佳為在80~130℃下進行3~12小時反應即可。又，此加成反應中，即使包含得到樹脂(A)前驅物用之共聚合反應用的溶劑，也無問題。因此，得到樹脂(A)前驅物用之共聚合反應結束 後，可不必除去溶劑，接著進行加成反應。
本發明使用之樹脂(A)之較佳的構成單位比率，如以下(I)~(IV)。
(I)包含具有羧基之構成單位(a)與具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)的樹脂(A)，較佳為具有10~70莫耳%之構成單位(a)與10~80莫耳%之構成單位(b-1)，更佳為具有20~60莫耳%之構成單位(a)與15~70莫耳%之構成單位(b-1)。
(II)包含具有羧基之構成單位(a)與具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)的樹脂(A)，較佳為具有10~80莫耳%之構成單位(a)與10~70莫耳%之構成單位(b-2)，更佳為具有20~70莫耳%之構成單位(a)與15~60莫耳%之構成單位(b-2)。
(III)包含具有羧基之構成單位(a)與具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)與具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)的樹脂(A)，較佳為具有10~70莫耳%之構成單位(a)與10~70莫耳%之構成單位(b-1)與10~50莫耳%之構成單位(b-2)，更佳為具有20~60莫耳%之構成單位(a)與20~60莫耳%之構成單位(b-1)與20~40莫耳%之構成單位(b-2)。
(IV)包含具有羧基與(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(a、b-1)與具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)與具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)的樹脂(A)，較佳為具有10~80莫耳%之構成單位(a、b-1)與 10~80莫耳%之構成單位(b-1)與1~10莫耳%之構成單位(b-2)，更佳為具有20~70莫耳%之構成單位(a、b-1)與15~70莫耳%之構成單位(b-1)與1~5莫耳%之構成單位(b-2)。
具有羧基之構成單位(a)為10莫耳%以上時，顯影性變得良好，故較佳。而具有羧基之構成單位(a)之比率在前述上限值以下時，可防止顯影時之殘膜率降低，故較佳。
具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)為10莫耳%以上時，耐溶劑性、顯影性變得良好，故較佳。而具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)之比率在前述上限值以下時，可抑制顯影時之殘渣之發生，故較佳。
具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)為10莫耳%以上時，耐溶劑性變得良好，故較佳。此外，具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)之比率在前述上限值以下時，保存安定性變得良好，故較佳。
(I)、(II)、(III)及(IV)之樹脂(A)中，必要時，可導入具有芳香環骨架之構成單位(c)、具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基的構成單位(d)、或彼等以外之構成單位。
導入具有芳香環骨架之構成單位(c)的情形時，樹脂(A)之構成單位超過0莫耳%~50莫耳%為佳，更佳為超過0莫耳%~40莫耳%。
導入具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基的構成單位 (d)的情形時，樹脂(A)之構成單位超過0莫耳%~40莫耳%為佳，更佳為超過0莫耳%~30莫耳%。
導入彼等以外之構成單位的情形時，樹脂(A)之構成單位超過0莫耳%~60莫耳%為佳，更佳為超過0莫耳%~50莫耳%。
共聚合反應可使用的溶劑，無特別限定，可適宜使用習知者。溶劑之具體例，可列舉乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單-n-丙醚、二乙二醇單-n-丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單-n-丙醚、二丙二醇單-n-丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚等之(聚)伸烷二醇單烷醚；乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯等之(聚)伸烷二醇單烷醚乙酸酯；二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇二乙醚、四氫呋喃等之其他之醚化合物；甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等之酮化合物；2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-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、羥基乙酸乙酯、2-羥基-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n-丁酯、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸i- 戊酯、丙酸n-丁酯、丁酸乙酯、丁酸n-丙酯、丁酸i-丙酯、丁酸n-丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸n-丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-側氧丁酸乙酯等之酯化合物；甲苯、二甲苯等之芳香族烴化合物；N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等之羧酸醯胺化合物等。此等之溶劑可單獨使用或可使用2種以上。
此等之中，較佳為丙二醇單甲醚等之(聚)伸烷二醇單烷醚及丙二醇單甲醚乙酸酯等之(聚)伸烷二醇單烷醚乙酸酯、亦即，乙二醇醚系溶劑。
共聚合反應用之溶劑的使用量，無特別限定，單體之投入量之合計為100質量份的情形時，一般為30~1000質量份，較佳為50~800質量份。溶劑的使用量為1000質量份以下時，可有效地抑制因連鏈移動作用所致之樹脂(A)之分子量下降，且可將樹脂(A)的黏度控制在適切的範圍內，故較佳。此外，溶劑的使用量為30質量份以上時，可防止共聚合反應產生異常，可安定地進行共聚合反應，故較佳。又，也可防止樹脂(A)之著色或凝膠化。
共聚合反應可使用之聚合起始劑，無特別限定，可適宜使用習知者。聚合起始劑之具體例，可列舉偶氮雙異丁腈、偶氮雙異戊腈、過氧化苯甲醯、及t-丁基過氧-2-乙基己酸酯等。此等聚合起始劑可單獨使用或可使用2種以上。聚合起始劑的使用量，無特別限定，當單體 之全投入量為100質量份的情形時，一般為0.5~20質量份，較佳為0.7~15質量份，更佳為1~10質量份。
對於樹脂(A)前驅物，使單體進行加成反應所用之加成反應觸媒的種類，無特別限定，必要時可選擇。加成反應觸媒，可列舉例如三乙基胺之三級胺、如三乙基苄基銨氯化物之第四級銨鹽、如三苯基膦之磷化合物、鉻之螯合物化合物等。此等之加成反應觸媒，可單獨使用或可使用2種以上。加成反應觸媒的使用量，無特別限定，樹脂(A)前驅物的量為100質量份的情形時，一般為0.01~5質量份，較佳為0.1~2質量份，更佳為0.2~1質量份。
對於樹脂(A)前驅物，使單體加成反應時，為了防止凝膠化，而添加聚合抑制劑為佳。聚合抑制劑的種類，無特別限定，必要時可選擇。聚合抑制劑可列舉例如氫醌、甲基氫醌、氫醌單甲醚、丁基羥基甲苯等。此等之聚合抑制劑，可單獨使用或可使用2種以上。聚合抑制劑的使用量，無特別限定，樹脂(A)前驅物的量為100質量份的情形時，一般為0.01~5質量份，較佳為0.1~2質量份，更佳為0.2~1質量份。
本發明使用之樹脂(A)係藉由凝膠滲透層析(GPC)之聚苯乙烯換算所得之重量平均分子量，較佳為1000~50000，更佳為3000~40000。重量平均分子量為1000以上時，鹼顯影後，不會產生圖型缺損，故較佳。此外，重量平均分子量為50000以下時，顯影時間成為適度的時 間，使用上較實用，故較佳。又，從彈性回復率的觀點，樹脂(A)之重量平均分子量，較佳為3000~30000。
本發明使用之樹脂(A)的酸價(JIS K6901 5.3)，只要可發揮本發明之所期望的效果時，即無限制，通常為20~300KOHmg/g，較佳為30~200KOHmg/g。酸價為20KOHmg/g以上時，顯影性變得良好，故較佳。此外，酸價為300KOHmg/g以下時，曝光部分(光硬化部分)對鹼顯影液，變得不易溶解，故較佳。又，從彈性回復率的觀點，樹脂(A)的酸價，較佳為30~200KOHmg/g。
本發明使用之樹脂(A)之不飽和基當量，只要可發揮本發明之所期望的效果時，即無限制，通常為100~4000g/莫耳，較佳為200~2000g/莫耳，更佳為300~500g/莫耳。不飽和基當量為100g/莫耳以上時，可有效地提高塗膜物性及鹼顯影性，故較佳。又，不飽和基當量為4000g/莫耳以下時，可有效地更提高感度，故較佳。又，從彈性回復率的觀點，樹脂(A)之不飽和基當量，較佳為200~2000g/莫耳。又，不飽和基當量係指樹脂(A)中之不飽和鍵(乙烯性碳-碳雙鍵)1莫耳之樹脂(A)的質量。不飽和基當量可藉由將樹脂(A)的質量除以樹脂(A)中之不飽和基數而得到(g/莫耳)。此外，本說明書中，不飽和基當量係由為了導入不飽和基所用之原料之投入量計算的理論值。
本發明使用之樹脂(A)的環氧當量，只要可 發揮本發明之所期望的效果時，即無限制，通常為100~4000g/莫耳，較佳為200~2000g/莫耳，更佳為300~500g/莫耳。環氧當量為100g/莫耳以上時，可有效地提高塗膜物性及保存安定性，故較佳。相反地，環氧當量為4000g/莫耳以下時，可有效地提高耐溶劑性。又，前述環氧當量係指聚合物之環氧基1莫耳之聚合物的質量。此值可藉由將聚合物的質量除以聚合物的環氧基量而得(g/莫耳)。本說明書中，「環氧當量」係由為了導入環氧基所用之原料之投入量計算的理論值。
<溶劑(B)>
本發明使用之溶劑(B)，只要是可溶解樹脂(A)，且不會與樹脂(A)反應的惰性溶劑時，即無特別限定，可任意選擇。又，溶劑(B)與後述反應性稀釋劑具有相溶性為佳。溶劑(B)可使用與製造樹脂(A)時可使用之溶劑相同者。溶劑(B)較佳為丙二醇單甲醚等之(聚)伸烷二醇單烷醚及丙二醇單甲醚乙酸酯等之(聚)伸烷二醇單烷醚乙酸酯。
溶劑(B)可自結束共聚合反應之樹脂(A)溶液中，將目的之樹脂(A)進行單離，適宜添加於被單離後的樹脂(A)中。但是不一定需要自樹脂溶液中，將目的之樹脂(A)進行單離。共聚合反應結束時所含有之溶劑未自樹脂(A)溶液中分離，也可將溶劑直接作為溶劑(B)使用。必要時，也可將其他之溶劑添加於樹脂 (A)溶液中。又，調製黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物時所用之其他之成分所含有的溶劑，也可直接作為溶劑(B)使用。
<光聚合起始劑(C)>
本發明使用之光聚合起始劑(C)，無特別限定，可列舉例如苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻丁醚等之苯偶姻化合物；苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、4-(1-t-丁基過氧(butyldioxy)-1-甲基乙基)苯乙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-嗎啉基-丙烷-1酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁酮-1等之苯乙酮化合物；2-甲基蒽醌、2-戊基蒽醌、2-t-丁基蒽醌、1-氯蒽醌等之蒽醌化合物；呫噸酮、噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮等之呫噸酮化合物；苯乙酮二甲基縮醛、苄基二甲基縮醛等之縮醛化合物；二苯甲酮、4-(1-t-丁基過氧-1-甲基乙基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-肆(t-丁基過氧羰基)二苯甲酮等之二苯甲酮化合物；醯基氧化磷化合物等。此等之光聚合起始劑，可單獨使用或可使用2種以上。
<著色劑(D)>
本發明使用之著色劑(D)為可溶解或分散於溶劑(B)者時，即無特別限定，可列舉例如染料及顏料。染料及顏料可單獨使用或使用2種以上，或組合染料與顏料 使用。形成本發明之黑色柱狀間隔物的情形，黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，從對於溶劑(B)及鹼顯影液之溶解性、與其他之成分之相互作用及遮光性的觀點，含有黑色顏料作為著色劑(D)為佳。
黑色顏料可列舉無機黑色顏料及有機黑色顏料，具體而言，可列舉苯胺黑、苝黑、鈦黑、花藍黑、木質素黑、內醯胺系有機黑、RGB黑、碳黑。此等之黑色顏料，可單獨使用或可使用2種以上。從光學密度的觀點，較佳為併用無機黑色顏料與有機黑色顏料，更佳為併用碳黑與內醯胺系有機黑。
作為著色劑(D)使用顏料的情形時，從提高顏料之分散性的觀點，可將習知之分散劑摻合於黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物中。分散劑係因經時之分散安定性優異，故使用高分子分散劑為佳。高分子分散劑可任意選擇，可列舉例如胺基甲酸酯系分散劑、聚乙烯亞胺系分散劑、聚氧乙烯烷醚系分散劑、聚氧乙烯乙二醇二酯系分散劑、山梨糖醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改質酯系分散劑等。這種高分子分散劑，也可使用以EFKA(註冊商標、BASF JAPAN公司製)、Disperbyk(註冊商標、BYK-Chemie公司製)、DISPARLON(註冊商標、楠本化成股份公司製)、SOLSPERSE(註冊商標、Zeneca公司製)等之商品名市售者。分散劑之調配量，可按照使用之顏料等的種類適宜設定即可。
本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂 組成物中之樹脂(A)、溶劑(B)、光聚合起始劑(C)及著色劑(D)之較佳的調配量如下述。
樹脂(A)之調配量係相對於感光性樹脂組成物全體，較佳為1~20質量%，更佳為5~15質量%。樹脂(A)之調配量為1質量%以上時，具有良好的光硬化性，故較佳。此外，樹脂(A)之調配量為20質量%以下時，具有良好的塗佈性，故較佳。
溶劑(B)之調配量係相對於感光性樹脂組成物全體，較佳為50~94質量%，更佳為60~90質量%。溶劑(B)之調配量為50質量%以上時，具有良好的塗佈性，故較佳。另外，溶劑(B)之調配量為94質量%以下時，塗膜可具有充分的膜厚，故較佳。
光聚合起始劑(C)之調配量係相對於感光性樹脂組成物全體，較佳為0.01~5質量%，更佳為0.1~2質量%。光聚合起始劑(C)之調配量為0.01質量%以上時，阻劑可具有硬化性，故較佳。此外，光聚合起始劑(C)之調配量為5質量%以下時，顯影後不易產生殘渣，故較佳。
著色劑(D)之調配量係相對於感光性樹脂組成物全體，較佳為3~30質量%，更佳為5~20質量%。著色劑(D)之調配量為3質量%以上時，具有遮光性，故較佳。此外，著色劑(D)之調配量為30質量%以下時，顯影後不易產生殘渣，故較佳。
本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，從黏度調整及感度之調整的觀點，可進一步含有 反應性稀釋劑(E)。
<反應性稀釋劑(E)>
反應性稀釋劑(E)係分子內具有至少1個之乙烯性不飽和基的化合物。其中，具有複數個乙烯性不飽和基的化合物為佳。反應性稀釋劑(E)，並非黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物之必須成分。但是藉由反應性稀釋劑(E)與樹脂(A)併用，可提高由黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物所形成之塗膜的膜強度或、對基材之密著性。
作為反應性稀釋劑(E)使用之單官能單體，可列舉例如(甲基)丙烯醯胺、羥甲基(甲基)丙烯醯胺、甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、乙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、丙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、丁氧基甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、4-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基-2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙基苯二甲酸酯、丙三醇單(甲基)丙烯酸酯、四氫糠基(甲基)丙烯酸酯、環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸衍生物之(甲基)丙烯酸半酯等之(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、乙烯基甲苯等之芳香族乙烯基化合物；乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等之羧酸酯等。此等之單官能單體，可單獨使用或使用2種以上。
可作為反應性稀釋劑(E)使用之多官能單體，可列舉例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(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、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、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-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二環氧丙醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二環氧丙醚二(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二環氧丙基酯二(甲基)丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、丙三醇聚環氧丙醚聚(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(即、甲伸苯基二異氰酸酯)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯與六亞甲基二異氰酸酯等與2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯之反應物、參(羥基乙基)三聚異氰酸酯之三(甲基)丙烯酸酯等之(甲基)丙烯酸酯化合物；二乙烯基苯、二烯丙基苯二甲酸酯、二烯丙基苯膦酸酯等之芳香族 乙烯基化合物；己二酸二乙烯基等之二羧酸酯化合物；三烯丙基三聚氰酸酯、亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺亞甲醚、多元醇與N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺之縮合物。此等之多官能單體，可單獨使用或使用2種以上。
摻合反應性稀釋劑(E)的情形時，其調配量係相對於感光性樹脂組成物全體，較佳為1~20質量%，更佳為2~10質量%。反應性稀釋劑(E)之調配量為1質量%以上時，具有良好的硬化性，故較佳。此外，反應性稀釋劑(E)之調配量為20質量%以下時，顯影後不易產生殘渣，故較佳。
此外，本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，在不損及本發明效果的範圍內，也可含有偶合劑、平坦劑、熱聚合抑制劑等之習知的添加劑。此等之添加劑之調配量，在不損及本發明效果的範圍時，無特別限定。
本發明之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，可藉由使用習知之混合裝置，混合上述各成分來製造。又，也可依希望在預先調製含有樹脂(A)及溶劑(B)之組成物後，進一步添加光聚合起始劑(C)、著色劑(D)及任意成分的反應性稀釋劑(E)，經混合來製造。
<黑色柱狀間隔物>
其次，詳細說明本發明之黑色柱狀間隔物。
本發明之黑色柱狀間隔物係將上述黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物進行硬化者。具體而言，首先，將黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物塗佈於基板上，形成樹脂層(塗佈膜)。然後，經由所定圖型之半色調遮罩，將樹脂層曝光使曝光部分光硬化。然後，將未曝光部分及半曝光部以鹼顯影液進行顯影，形成黑色柱狀間隔物。然後，必要時，將黑色柱狀間隔物進行後烘烤。
基板的材質，無特別限定，可列舉例如玻璃基板、矽基板、聚碳酸酯基板、聚酯基板、聚醯胺基板、聚醯胺醯亞胺基板、聚醯亞胺基板、鋁基板、印刷配線基板、陣列基板(Array Substrate)等。
黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物之塗佈方法，無特別限定，可列舉例如網版印刷法、輥塗法、淋幕式塗佈法、噴霧塗佈法、旋轉塗佈法等。又，黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物之塗佈後，必要時，也可藉由使用循環式烤箱、紅外線加熱器、加熱板等之加熱手段進行加熱，使樹脂層中所含之溶劑(B)揮發。加熱條件，無特別限定，配合使用之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物的組成，適宜設定即可。一般而言，在50℃~120℃之溫度下，加熱30秒~30分鐘為佳。
樹脂層之曝光方法，無特別限定，可列舉例如紫外線、準分子雷射光等之活性能量線之照射。照射之能量線量係配合黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物 之組成，適宜設定即可。例如30~2000mJ/cm2為佳，但是不限定於此範圍。曝光所使用之光源，無特別限定，可任意選擇低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、氙燈、金屬鹵素燈等來使用。
顯影所使用之鹼顯影液，無特別限定，可列舉例如碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等之水溶液；乙基胺、二乙基胺、二甲基乙醇胺等之胺系化合物之水溶液；四甲基銨、3-甲基-4-胺基-N,N-二乙基苯胺、3-甲基-4-胺基-N-乙基-N-β-羥基乙基苯胺、3-甲基-4-胺基-N-乙基-N-β-甲烷磺醯胺(sulfonamide)乙基苯胺、3-甲基-4-胺基-N-乙基-N-β-甲氧基乙基苯胺及此等之硫酸鹽、鹽酸鹽或p-甲苯磺酸鹽等之p-苯二胺系化合物之水溶液等。又，此等之鹼顯影液，必要時，也可添加消泡劑、界面活性劑等。又，藉由鹼顯影液之顯影後，進行水洗後使乾燥為佳。
將藉由鹼顯影形成之黑色柱狀間隔物，進行後烘烤，可使樹脂進一步硬化。後烘烤之條件，無特別限定，可任意選擇。配合黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物之組成，選擇較佳之條件進行加熱處理即可。例如，在130℃~250℃之溫度下，較佳為加熱10分鐘~4小時，更佳為加熱20分鐘~2小時即可。
如此製造之黑色柱狀間隔物係著色劑分散性、耐溶劑性及彈性回復率優異。
<圖像顯示裝置>
本發明之圖像顯示裝置係具備上述黑色柱狀間隔物的圖像顯示裝置。圖像顯示裝置之具體例，可列舉液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等。製造圖像顯示裝置時，除了形成上述黑色柱狀間隔物外，無限制，可依常法製造。
[實施例]
以下參照實施例詳細說明本發明，但是本發明不受限定於此等實施例。
<合成例1>
在具備有攪拌裝置、滴下漏斗、冷凝器、溫度計及氣體導入管的燒瓶中，添加作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯139g，邊將燒瓶內進行氮氣取代邊攪拌，使昇溫至120℃。
接著，另外準備在由三環癸基甲基丙烯酸酯22.0g(0.1莫耳)、苄基甲基丙烯酸酯70.0g(0.4莫耳)及甲基丙烯酸43.0g(0.5莫耳)所成的單體混合物中，添加t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)6.6g者。將此單體及聚合起始劑之混合物，由滴下漏斗以2小時滴下至燒瓶中。滴下結束後，於120℃下再攪拌2小時，進行共聚合反應，合成樹脂(A)的前驅物。然後，將燒瓶內取代成空氣，將環氧丙 基甲基丙烯酸酯21.3g(0.15莫耳)、三苯基膦(觸媒)0.5g及丁基羥基甲苯(聚合抑制劑)0.5g投入於上述樹脂(A)前驅物溶液中。然後，在110℃下繼續反應10小時，得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-1)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-1)的酸價為126KOHmg/g，重量平均分子量為10000，不飽和基當量為1100。
於此樹脂溶液中，再添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例1的樹脂(A-1)溶液(固體成分濃度40質量%)。又，固體成分係指將樹脂溶液在130℃下加熱2小時後之加熱殘留分，以樹脂(A-1)與聚合起始劑為主成分。
<合成例2>
在具備有攪拌裝置、滴下漏斗、冷凝器、溫度計及氣體導入管的燒瓶中，添加作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯140g，邊將燒瓶內進行氮氣取代邊攪拌，使昇溫至120℃。
接著，另外準備在由三環癸基甲基丙烯酸酯66.0g(0.3莫耳)、苯乙烯31.2g(0.3莫耳)及環氧丙基甲基丙烯酸酯56.8g(0.4莫耳)所成之單體混合物中，添加t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)7.3g者。將此單體及聚合起始劑之混合物，由滴下漏斗以2小時滴下至燒瓶中。滴下結束後，於120℃下再攪拌2小時，進行共聚合反應，生成 樹脂(A)的前驅物。然後，將燒瓶內取代成空氣，將丙烯酸28.8g(0.4莫耳)、三苯基膦(觸媒)0.6g及丁基羥基甲苯(聚合抑制劑)0.6g投入於上述樹脂(A)前驅物溶液中。然後，在110℃下繼續反應10小時。其次，在燒瓶內添加四氫鄰苯二甲酸酐38.0g(0.25莫耳)，於110℃下繼續反應3小時，得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-2)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-2)的酸價為65KOHmg/g，重量平均分子量為9400，不飽和基當量為600。與合成例1同樣，添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例2的樹脂(A-2)溶液(固體成分濃度40質量%)。
<合成例3>
在具備有攪拌裝置、滴下漏斗、冷凝器、溫度計及氣體導入管的燒瓶中，添加作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯191g，邊將燒瓶內進行氮氣取代邊攪拌，使昇溫至100℃。
接著，另外準備在由三環癸基甲基丙烯酸酯22.0g(0.1莫耳)、甲基甲基丙烯酸酯50.0g(0.5莫耳)、甲基丙烯酸21.5g(0.25莫耳)及環氧丙基甲基丙烯酸酯21.3g(0.15莫耳)所成之單體混合物中，添加偶氮雙異丁腈12.6g者。將此單體及聚合起始劑之混合物，由滴下漏斗以2小時滴下至燒瓶中。滴下結束後，於100℃下再攪拌2小時，進行共聚合反應，得到樹脂(A)的溶液。此樹脂 作為「樹脂(A-3)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-3)的酸價為100KOHmg/g，重量平均分子量為8400。與合成例1同樣，添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例3的樹脂(A-3)溶液(固體成分濃度40質量%)。
<合成例4>
在具備有攪拌裝置、滴下漏斗、冷凝器、溫度計及氣體導入管的燒瓶中，添加作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯226g，邊將燒瓶內進行氮氣取代邊攪拌，使昇溫至70℃。
接著，另外準備在由三環癸基甲基丙烯酸酯22.0g(0.1莫耳)、甲基甲基丙烯酸酯50.0g(0.5莫耳)、甲基丙烯酸21.5g(0.25莫耳)及2-異氰酸基乙基甲基丙烯酸酯與ε-己內醯胺之反應生成物40.2g(0.15莫耳)所成的單體混合物中，添加2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(聚合起始劑、和光純藥工業股份公司製、V-65)13.0g者。將此單體及聚合起始劑之混合物，由滴下漏斗以2小時滴下至燒瓶中。滴下結束後，於70℃下再攪拌2小時，進行共聚合反應，得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-4)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-4)的酸價為85KOHmg/g，重量平均分子量為8800。與合成例1同樣，添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例4的樹脂(A-4)溶液(固體成分濃度40質量%)。
<合成例5>
作為單體及聚合起始劑之混合物，使用由三環癸基甲基丙烯酸酯41.8g(0.19莫耳)、苄基甲基丙烯酸酯24.6g(0.14莫耳)、甲基丙烯酸57.6g(0.67莫耳)及t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)12.4g所成之混合物，將環氧丙基甲基丙烯酸酯之添加量變更為42.6g(0.3莫耳)外，與合成例1同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-5)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-5)的酸價為124KOHmg/g，重量平均分子量為10000，不飽和基當量為600。與合成例1同樣添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例5的樹脂(A-5)溶液(固體成分濃度40質量%)。
<合成例6>
作為單體及聚合起始劑之混合物，使用由三環癸基甲基丙烯酸酯52.8g(0.24莫耳)、乙氧基化o-苯基酚丙烯酸酯53.6g(0.2莫耳)、甲基丙烯酸48.2g(0.56莫耳)及t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)5.7g所成的混合物，將環氧丙基甲基丙烯酸酯之添加量變更為24.1g(0.17莫耳)外，與合成例1同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-6)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-6)的酸價為125KOHmg/g，重量平均分子量為9200，不飽和基當量為1100。與合成例1同樣添加丙二醇單甲醚乙酸酯，調製合成例6的樹脂(A-6)溶液(固體成分濃度40質量%)。
<合成例7>
將t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)之添加量變更為4.7g外，與合成例2同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-7)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-7)的酸價為65KOHmg/g，重量平均分子量為15000，不飽和基當量為600。
<合成例8>
將t-丁基過氧-2-乙基己酸酯(聚合起始劑、日油股份公司製、Perbutyl(註冊商標)O)之添加量變更為2.3g外，與合成例2同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-8)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-8)的酸價為65KOHmg/g，重量平均分子量為30000，不飽和基當量為600。
<合成例9>
作為單體及聚合起始劑之混合物，使用由三環癸基甲基丙烯酸酯39.6g(0.18莫耳)、甲基甲基丙烯酸酯57.0g(0.57莫耳)、甲基丙烯酸7.7g(0.09莫耳)、環氧丙基甲基丙烯酸酯22.7g(0.16莫耳)及偶氮雙異丁腈14.0g所成之混合物外，與合成例3同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-9)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂 (A-9)的酸價為30KOHmg/g，重量平均分子量為8500。
<合成例10>
作為單體及聚合起始劑之混合物，使用由三環癸基甲基丙烯酸酯22.0g(0.1莫耳)、甲基甲基丙烯酸酯42.0g(0.42莫耳)、2-乙基己基丙烯酸酯11.0g(0.06莫耳)、甲基丙烯酸22.4g(0.26莫耳)、環氧丙基甲基丙烯酸酯22.7g(0.16莫耳)及偶氮雙異丁腈13.2g所成之混合物外，與合成例3同樣得到樹脂(A)的溶液。此樹脂作為「樹脂(A-10)」。此樹脂溶液中所含有之樹脂(A-10)的酸價為100KOHmg/g，重量平均分子量為8700。
<比較合成例1> (1)共聚物之調製
將由N-苯基馬來醯亞胺64.1g、甲基丙烯酸18.8g、環氧丙基甲基丙烯酸酯10.3g及苯乙烯6.8g所成之單體混合物、作為溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯300g及作為自由基聚合起始劑之2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)2g置入具備有迴流冷卻器及攪拌機之500mL圓底燒瓶中。使溫度上昇至70℃，為了生成共聚物之聚合，而將混合物攪拌5小時。如此生成之共聚物的酸價為80KOHmg/g，重量平均分子量為11000。
(2)具有呫噸骨架構造的化合物
將螺[茀-9,9’-呫噸]-3’,6’-二醇125.4g及t-丁基銨溴化物0.1386g置入3000mL圓底燒瓶中，進行混合。再添加表氯醇78.6g，將混合物加熱至90℃進行反應。藉由液相層析分析，確認螺[茀-9,9’-呫噸]-3’,6’-二醇之完全消耗後，將反應體冷卻至30℃，慢慢添加50%NaOH水溶液(3當量)。藉由液相層析分析，確認表氯醇之完全消耗後，使用二氯甲烷萃取反應體，洗淨3次。使用硫酸鎂使有機層乾燥，在減壓下蒸餾除去二氯甲烷。使用二氯甲烷與甲醇之混合物溶劑(50：50、v/v)，使粗生成物結晶化。
相對於如此所得之環氧系化合物1當量，添加t-丁基銨溴化物0.004當量、2,6-二異丁基酚0.001當量及丙烯酸2.2當量。然後，再添加丙二醇單甲醚乙酸酯8.29g，進行混合。在如此調製之溶液中，以25mL/分鐘吹入空氣，將溶液加熱至90~100℃，溶解反應體。當溶液為白色混濁時，為了使反應體完全溶解，而使溫度上昇至120℃。當溶液成為透明，黏度增加時，測量溶液的酸價，攪拌溶液直到酸價成為未達1.0KOHmg/g為止。酸價達到目標值(0.8KOHmg/g)為止，繼續攪拌11小時。反應結束後，反應器之溫度降至室溫，可得到無色透明的固體。
將如此所得之固體生成物43g、丙烯酸33.6g、2,6-二-t-丁基-p-甲酚0.04g、四丁基乙酸銨0.21g及丙二醇單甲醚乙酸酯18g置入反應燒瓶中，將混合物在120℃下攪拌13小時。然後，反應體冷卻至室溫，添加丙二醇單甲醚乙酸酯24g及琥珀酸酐10g，然後，將混合物於100℃下攪 拌3小時。在將雙酚Z環氧丙醚8g添加於混合物中，將混合物在120℃下攪拌4小時、在90℃下攪拌3小時、在60℃下攪拌2小時，然後在40℃下攪拌5小時。於水及醇中進行再沉澱，得到粉末狀態之最終的樹脂。其次，添加丙二醇單甲醚乙酸酯，使固體成分濃度成為48質量%。如此所得之樹脂的酸價為105KOHmg/g，重量平均分子量為5500。
(1)所得之共聚物與(2)所得之具有呫噸骨架構造之化合物，以固體成分比成為6：4進行混合，調製比較合成例1的樹脂溶液。
<物性值之測量法>
合成例所記載之酸價、不飽和基當量及重量平均分子量係藉由以下所記載的方法所得之值。
(1)酸價：依據JIS K6901 5.3.2，使用溴百里酚藍與酚紅(phenol red)之混合指示藥所測量之樹脂(A)的酸價。樹脂(A)1g中所含之酸性成分進行中和所需要之氫氧化鉀的mg數。
(2)不飽和基當量：聚合性不飽和鍵之每莫耳數之聚合物的質量，依據單體之使用量所算出的計算值。
(3)重量平均分子量(Mw)：使用凝膠滲透層析(GPC)，以下述條件測量之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量。
管柱：Shodex(註冊商標)LF-804+LF-804(昭和電工股份公司製)
管柱溫度：40℃
試料：共聚物之0.2%四氫呋喃溶液
展開溶劑：四氫呋喃
檢測器：示差折射計(Shodex(註冊商標)RI-71S)(昭和電工股份公司製)
流速：1mL/min
<實施例1~10及比較例1~2>
使用合成例1~10、比較合成例1之樹脂溶液及市售之樹脂溶液，藉由下述表1及2之調配(質量%基準)，調製實施例1~10及比較例1~2之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物。比較例1係對應於專利文獻2之例。又，下述調配中，樹脂(A)的量不包含調製時所用的溶劑。樹脂(A)之溶液所含有之溶劑的量係合計於作為調配成分之溶劑(B)中。表1及2中，V259ME係茀型環氧基型丙烯酸酯/酸酐聚合加成物之丙二醇單甲醚乙酸酯溶液(樹脂成分等56.5質量%)、新日鐵化學股份公司製V259ME，PGMEA係丙二醇單甲醚乙酸酯，OXE 01係1.2-辛烷二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯肟)]、BASF公司製IRGACURE OXE 01，色漿(mill base)1係含有內醯胺系有機黑(BASF公司製)的色漿、顏料濃度18質量%，色漿2係含有碳黑之色漿、顏料濃度25質量%，DPHA係二季戊四醇六丙烯酸酯、新中村工業股份公司製A-DPH，KBM-403係3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、信越Silicone製 KBM-403。
<著色劑分散性之評價>
藉由以下所示之方法，評價著色劑分散性。
首先，將實施例1~10及比較例1~2之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物旋轉塗佈於10cm×10cm之IZO基 板上，使塗膜之厚度成為1.5μm。然後，以90℃加熱3分鐘，使溶劑揮發。其次，將塗膜之全面使用牛尾電機股份公司製multi-light ML-251D/B與照射光學單元PM25C-100，進行曝光(曝光量50mJ/cm2)使光硬化。然後，使用0.2質量%之氫氧化鉀水溶液，顯影120秒鐘，再以230℃後烘烤30分鐘，得到目的之硬化塗膜。藉由使用透過濃度計(361T、X-lite公司)，測量厚度1μm之硬化塗膜的光學密度(Optical Density：OD)。結果如表2所示。光學密度越高，表示著色劑分散性越優異。
<顯影餘裕之評價>
使用與光學密度同樣的方法，在基板上製作2.5μm的塗膜，使用小坂研究所製觸針式段差計T4000M，測量自顯影時間100秒至150秒間之塗膜厚度之減少率。結果如表2所示。塗膜厚度之減少率越大，表示具有越優異之顯影餘裕。
<耐溶劑性之評價>
將光學密度之評價所使用的黑色柱狀間隔物樣品自基材剝離，切割成1cm×1cm之大小，置入含有N-甲基吡咯烷酮5mL的玻璃瓶內，在100℃之烤箱中放置15分鐘後，依據下述基準評價有無脫色(decoloration)。結果如表2所示。
○：以肉眼觀察時，完全無脫色
×：以肉眼觀察時，非常多脫色
<彈性回復率之評價>
將顯影餘裕之評價製作的黑色柱狀間隔物，在25℃下，藉由使用彈性測量裝置(DUH-W201S、股份公司島津製作所)，並依據以下測量條件，測量壓縮變位及彈性回復率。
將荷重進行負荷-卸荷(unloading)的方法，使用作為按壓圖型之按壓體之具有50μm之直徑之平坦的(flat)按壓體。為了得到在比較之群間可識別的結果，以施加300mN之荷重的試驗，測量彈性回復率。將3gf/秒之荷重速度及3秒之保持時間維持一定。關於彈性回復率，對於平坦的按壓體，施加3秒鐘一定的荷重，其次，藉由三次元厚度測量裝置，測量荷重前後之圖型的實際彈性回復率。彈性回復率係在10分鐘之回復時間經過後，回復之距離之施加一定的力時，相對於被壓縮之距離(壓縮變位)之比，如下式表示。
彈性回復率(%)=[(回復距離/壓縮變位)×100]
結果如表3及4所示。
由上述結果可知，實施例1~10之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物係著色劑分散性、顯影餘裕、耐溶劑性及彈性回復率優異。而比較例1之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，在彈性回復率試驗中，施加荷重時，間隔物被破壞，作為間隔物之物性差。又，比較例2之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，在耐溶劑性之評價中，成為脫色多的結果。

Claims (12)

  1. 一種黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其係含有：具有選自由具有羧基之構成單位(a)、具有(甲基)丙烯醯氧基之構成單位(b-1)及具有與羧基反應之官能基的構成單位(b-2)所成群之至少1種之構成單位的樹脂(A)、溶劑(B)、光聚合起始劑(C)及著色劑(D)。
  2. 如請求項1之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)為進一步包含具有芳香環骨架的構成單位(c)。
  3. 如請求項1或2之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)為進一步包含具有碳原子數7~20之橋脂環式烴基的構成單位(d)。
  4. 如請求項2之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述芳香環骨架為選自由聯苯骨架、萘骨架及蒽骨架所成群之至少1種。
  5. 如請求項1~4中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述與羧基反應之官能基為氧雜環丁烷基、環氧基或異氰酸基之至少1種的官能基。
  6. 如請求項1~5中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述羧基為來自不飽和羧酸之羧基、來自多元酸之羧基或來自多元酸酐之羧基。
  7. 如請求項1~6中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)之不飽和基當量為200~2000g/莫耳。
  8. 如請求項1~7中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述著色劑(D)包含無機黑色顏料與有機黑色顏料。
  9. 如請求項1~8中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中前述樹脂(A)含有1~20質量%、前述溶劑(B)含有50~94質量%、前述光聚合起始劑(C)含有0.01~5質量%及前述著色劑(D)含有3~30質量%。
  10. 如請求項9之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物，其中進一步含有反應性稀釋劑(E)1~20質量%。
  11. 一種黑色柱狀間隔物，其特徵係使如請求項1~10中任一項之黑色柱狀間隔物形成用感光性樹脂組成物硬化者。
  12. 一種圖像顯示裝置，其特徵係具備如請求項11之黑色柱狀間隔物。
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