CN103676479A - 感射线性组合物、显示元件用固化膜的形成方法、显示元件用固化膜以及显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种感射线性组合物,其可形成分辨率和感光度优异并且具有高显影耐受性、耐热性、耐溶剂性等的固化膜。本发明是含有[A]具有烯属不饱和键的聚合性化合物、以及[B]由下述式(1)表示的光聚合引发剂的感射线性组合物。下述式(1)中,R1是吗啉代基、哌啶子基、二甲基氨基或二乙基氨基。R2以及R3各自独立地为碳原子数1~6的烷基。R4以及R5各自独立地为羟基、羟甲基或碳原子数1~6的烷基。n为0~6的整数。X为氧原子或硫原子。又,该感射线性组合物优选进一步含有[C]碱可溶性树脂。进一步,该感射线性组合物优选进一步含有[D]着色剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种感射线性组合物、显示元件用固化膜的形成方法、显示元件用固化膜以及显示元件。
背景技术
一般而言,在薄膜晶体管型液晶显示元件等显示设备中,为了将配置成层状的布线之间进行绝缘,因而设置了作为层间绝缘膜的固化膜。例如,薄膜晶体管型液晶显示元件经由如下工序而制造:在上述固化膜上形成透明电极膜,进一步在其上形成液晶取向膜。在这样的制造工序中,上述固化膜在透明电极膜的形成工序中暴露于高温,或者暴露于在电极的图案形成中所使用的抗蚀层的剥离液,因而固化膜需要具有高显影耐受性、耐热性以及耐溶剂性。
近年来,考虑到伴随显示的高精细化而来的液晶显示元件的图案微细化以及生产率的效率化,对于用于形成上述那样的层间绝缘膜、液晶显示元件用的间隔物、保护膜以及着色图案等固化膜的感射线性组合物,要求具有高分辨率以及感光度。对此,提出了使用包含肟酯类光聚合引发剂的感射线性组合物的技术(参照日本特开2005-227525号公报)。
但是,即使使用了这样的技术,也不能说充分满足了感光度等。另外,对于感射线性组合物也要求具有保存稳定性,并且对于所形成的固化膜,在上述高显影耐受性、耐热性以及耐溶剂性的基础上还要求具有优异的压缩性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-227525号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明基于以上那样的情形而完成。其目的在于提供一种感射线性组合物,该感射线性组合物可形成分辨率和感光度优异并且具有高显影耐受性、耐热性、耐溶剂性等的固化膜。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题而完成的发明是一种感射线性组合物,其含有[A]具有烯属不饱和键的聚合性化合物(以下亦称为“[A]聚合性化合物”)、以及[B]由下述式(1)表示的光聚合引发剂(以下亦称为“[B]光聚合引发剂”)。
【化学式1】
式(1)中,R1是吗啉代基、哌啶子基、二甲基氨基或二乙基氨基。R2以及R3各自独立地为碳原子数1~6的烷基。R4以及R5各自独立地为羟基、羟甲基或碳原子数1~6的烷基。n为0~6的整数。X为氧原子或硫原子。
又,为了解决上述问题而完成的其它发明包括由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜、以及具备该显示元件用固化膜的显示元件。
进一步,为了解决上述问题而完成的另一发明是一种显示元件用固化膜的形成方法,其具有如下工序:
(1)使用该感射线性组合物,在基板上形成涂膜的工序,
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序,
(3)将上述照射了射线的涂膜进行显影的工序,以及
(4)将上述显影了的涂膜进行加热的工序。
发明的效果
本发明可提供一种感射线性组合物,其可形成分辨率和感光度优异并且具有高显影耐受性、耐热性、耐溶剂性等的固化膜。因此,本发明的显示元件用固化膜的形成方法、显示元件用固化膜以及显示元件可有助于液晶显示元件等显示设备的高精细化以及生产率的效率化等。
具体实施方式
<感射线性组合物>
本发明的感射线性组合物含有[A]聚合性化合物以及[B]光聚合引发剂。又,关于该感射线性组合物,也可含有[C]碱可溶性树脂以及[D]着色剂作为优选成分。进一步,该感射线性组合物中,只要不损害本发明的效果,也可含有除了[B]光聚合引发剂以外的光聚合引发剂(以下亦称为“[B’]光聚合引发剂”)等其它的任选成分。根据该感射线性组合物,可形成具有高显影耐受性、耐热性、耐溶剂性等的固化膜,因而该感射线性组合物可优选用于形成例如显示元件用固化膜。以下对各成分进行详述。
<[A]聚合性化合物>
[A]聚合性化合物是具有烯属不饱和键的聚合性化合物。该[A]聚合性化合物可单独使用或者将两种以上组合使用。
作为[A]聚合性化合物,例如列举出:ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双苯氧基乙醇芴二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙酯、(甲基)丙烯酸2-(2’-乙烯氧基乙氧基)乙酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(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、三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、环氧乙烷改性二季戊四醇六丙烯酸酯、琥珀酸改性季戊四醇三丙烯酸酯等,除此之外还列举出:通过使具有直链亚烷基以及脂环式结构并且具有两个以上异氰酸酯基的化合物、与在分子内具有一个以上羟基并且具有3个~5个(甲基)丙烯酰氧基的化合物进行反应而获得的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯化合物等。
作为[A]聚合性化合物,优选为二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物、琥珀酸改性季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯的混合物、三(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯与双(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯的混合物,更优选为二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物。通过将[A]聚合性化合物设为上述化合物(包括化合物的混合物),从而可以以高水平兼顾该感射线性组合物的感光度以及所形成的显示元件用固化膜的耐热性等。
作为[A]聚合性化合物的市售品,例如列举出:
Aronix M-400、Aronix M-402、Aronix M-405、Aronix M-450、Aronix M-1310、Aronix M-1600、Aronix M-1960、Aronix M-7100、Aronix M-8030、Aronix M-8060、Aronix M-8100、Aronix M-8530、Aronix M-8560、Aronix M-9050、Aronix TO-756、Aronix TO-1450、Aronix TO-1382(以上,东亚合成制),
KAYARAD DPHA、KAYARAD DPCA-20、KAYARADDPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120、KAYARADMAX-3510(以上,日本化药制),
Biscoat295、Biscoat300、Biscoat360、Biscoat GPT、Biscoat3PA、Biscoat400、Biscoat802(以上,大阪有机化学工业制),
作为聚氨酯丙烯酸酯类化合物的New Frontier R-1150(Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制),
KAYARAD DPHA-40H、UX-5000(以上,日本化药制),
UN-9000H(Negami Chemical Industrial Co.,Ltd制),
Aronix M-5300、Aronix M-5600、Aronix M-5700、M-210、Aronix M-220、Aronix M-240、Aronix M-270、Aronix M-6200、Aronix M-305、Aronix M-309、Aronix M-310、Aronix M-315(以上,东亚合成制),
KAYARAD HDDA、KAYARAD HX-220、KAYARAD HX-620、KAYARAD R-526、KAYARAD R-167、KAYARAD R-604、KAYARADR-684、KAYARAD R-551、KAYARAD R-712、UX-2201、UX-2301、UX-3204、UX-3301、UX-4101、UX-6101、UX-7101、UX-8101、UX-0937、MU-2100、MU-4001(以上,日本化药制),
Art Resin UN-9000PEP、Art Resin UN-9200A、Art ResinUN-7600、Art Resin UN-333、Art Resin UN-1003、Art ResinUN-1255、Art Resin UN-6060PTM、Art Resin UN-6060P(以上,Negami Chemical Industrial Co.,Ltd制),
SH-500B Biscoat260、Biscoat312、Biscoat335HP(以上,大阪有机化学工业制)等。
作为该感射线性组合物中的[A]聚合性化合物的含量,相对于该感射线性组合物的总质量,优选为5质量%~90质量%,更优选为10质量%~70质量%。
另外,作为在使用后述的[C]碱可溶性树脂的情况下的[A]聚合性化合物的含量,相对于[C]碱可溶性树脂100质量份,优选为10质量份~700质量份,更优选为20质量份~600质量份。通过将[A]聚合性化合物的含量设为上述范围,由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜即使在低曝光量时也可具有充分的耐热性、耐溶剂性。
<[B]光聚合引发剂>
[B]光聚合引发剂是由上述式(1)表示的光聚合引发剂。通过使该感射线性组合物含有[B]光聚合引发剂,可使该感射线性组合物提高所形成的显示元件用固化膜的压缩性能、耐显影性、耐热性以及耐溶剂性。予以说明,[B]光聚合引发剂可单独使用或者将两种以上组合使用。
上述式(1)中,R1是吗啉代基、哌啶子基、二甲基氨基或二乙基氨基。R2以及R3各自独立地为碳原子数1~6的烷基。R4以及R5各自独立地为羟基、羟甲基或碳原子数1~6的烷基。n为0~6的整数。X为氧原子或硫原子。
作为上述由R2以及R3表示的碳原子数1~6的烷基,例如列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。它们之中,作为上述R2以及R3,优选为甲基。
作为上述由R4以及R5表示的碳原子数1~6的烷基,例如列举出与作为上述由R2以及R3表示的碳原子数1~6的烷基而例示出的基团同样的基团等。
作为上述n,优选为0~3,更优选为0或1,进一步优选为1。
作为[B]光聚合引发剂,优选由下述式(1-1)表示的光聚合引发剂。通过使[B]光聚合引发剂为下述特定的化合物,可使该感射线性组合物进一步提高所形成的显示元件用固化膜的压缩性能、耐显影性、耐热性以及耐溶剂性。
【化学式2】
上述式(1-1)中,R4以及R5与上述式(1)定义相同。
关于[B]光聚合引发剂,作为由上述式(1-1)表示的光聚合引发剂,例如列举出由下述式(b1)~(b7)表示的化合物等。
【化学式3】
它们之中,作为[B]光聚合引发剂,优选为由上述式(b1)~(b5)表示的化合物,更优选为由(b1)、(b2)表示的化合物。(b2)所示的化合物由于OH基存在于两个分子中,因而可提高显影性,可提高所获得的图案的分辨率,故进一步优选。
作为[B]光聚合引发剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为0.1质量份~70质量份,更优选为0.1质量份~40质量份。通过使[B]光聚合引发剂的含量为上述范围,可有效地提高由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜的压缩性能、耐显影性等。
另外,作为在使用[C]碱可溶性树脂的情况下的[B]光聚合引发剂的含量,相对于[C]碱可溶性树脂100质量份,优选为0.1质量份~70质量份,更优选为0.1质量份~40质量份。通过将[B]光聚合引发剂的含量设为上述范围,可进一步提高该感射线性组合物的感光度以及所获得的显示元件用固化膜的透射率。
<[B’]光聚合引发剂>
[B’]光聚合引发剂是[B]光聚合引发剂以外的光聚合引发剂。该[B’]光聚合引发剂可单独使用或者将两种以上组合使用。
作为[B’]光聚合引发剂,例如列举出噻吨酮类化合物、苯乙酮类化合物、联咪唑类化合物、三嗪类化合物、O-酰基肟类化合物、鎓盐类化合物、苯偶姻类化合物、二苯甲酮类化合物、α-二酮类化合物、多核醌类化合物、重氮类化合物、酰亚胺基磺酸酯类化合物等。它们之中,作为[B’]光聚合引发剂,优选包含从噻吨酮类化合物、苯乙酮类化合物、联咪唑类化合物、三嗪类化合物以及O-酰基肟类化合物构成的群组中选出的至少一种。
作为上述噻吨酮类化合物,例如列举出噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等。
作为上述苯乙酮类化合物,例如列举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮等。
作为上述联咪唑类化合物,例如列举出2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑等。另外,使用联咪唑类化合物作为光聚合引发剂的情况下,考虑到可改良感光度的观点而优选并用供氢体。供氢体是指可向通过曝光而由联咪唑类化合物产生的自由基供给氢原子的化合物。作为供氢体,例如列举出2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并恶唑等硫醇类供氢体,4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮等胺类供氢体。在本发明中,供氢体可单独使用或者将两种以上组合使用,但是考虑到可进一步改良感光度的观点而优选将一种以上的硫醇类供氢体与一种以上的胺类供氢体组合而使用。
作为上述三嗪类化合物,例如列举出2,4,6-三(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(4-二乙氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪等。
作为上述O-酰基肟类化合物,例如列举出1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(O-苯甲酰肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环基)甲氧基苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)等。
作为[B’]光聚合引发剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为0质量份~70质量份,更优选为0质量份~50质量份,进一步优选为0.1质量份~40质量份。通过将[B’]光聚合引发剂的含量设为上述范围,可有效地提高由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜的压缩性能、耐显影性等。
又,作为在使用[C]碱可溶性树脂的情况下的[B’]光聚合引发剂的含量,相对于[C]碱可溶性树脂100质量份,优选为0质量份~70质量份,更优选为0.1质量份~50质量份,进一步优选为0.1质量份~40质量份。通过使[B’]光聚合引发剂的含量为上述范围,可充分地进行基于曝光的固化,且可提高所形成的固化膜与基板的粘着性。
<[C]碱可溶性树脂>
[C]碱可溶性树脂没有特别限定,例如为溶解于23℃的0.40质量%氢氧化钾水溶液的树脂。通过使该感射线性组合物含有[C]碱可溶性树脂,可优化在碱水溶液中的溶解性。该[C]碱可溶性树脂只要溶解于显影液就没有特别限定,但优选为共聚物。又,[C]碱可溶性树脂优选具有由下述式(2)表示的结构单元(以下,亦称为“结构单元(C1)”)、源自含环氧基的不饱和化合物的结构单元(以下亦称为“结构单元(C2)”)。进一步,[C]碱可溶性树脂也可具有后述的结构单元(C3)。另外,[C]碱可溶性树脂在不损害本发明的效果的范围内,也可具有上述结构单元(C1)~(C3)以外的其它结构单元。又,[C]碱可溶性树脂也可具有两种以上的上述各结构单元。
作为上述共聚物,优选为具有结构单元(C1)和结构单元(C3)的共聚物、具有结构单元(C2)和结构单元(C3)的共聚物。
[C]碱可溶性树脂在溶剂中存在聚合引发剂的情况下,可使产生各结构单元的化合物通过自由基聚合进行合成。以下,对各结构单元进行详述。
[结构单元(C1)]
结构单元(C1)由下述式(2)表示。通过使[C]碱可溶性树脂具有结构单元(C1),可提高所获得的显示元件用固化膜的固化性等。
【化学式4】
上述式(2)中,R6以及R7各自独立地为氢原子或甲基。R8是由下述式(2-i)或下述式(2-ii)表示的二价基团。m为1~6的整数。
【化学式5】
上述式(2-i)中,R9是氢原子或甲基。上述式(2-i)以及式(2-ii)中,*表示与氧原子结合的部位。
结构单元(C1)通过使后述的结构单元(C3)中的羧基与含环氧基的(甲基)丙烯酸化合物所含有的环氧基进行反应,形成酯键从而获得。列举出具体例子进行详述时,则例如在使甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯等含环氧基的(甲基)丙烯酸化合物与具有结构单元(C3)的聚合物进行反应的情况下,上述式(2)中的R8是由上述式(2-i)表示的基团。另一方面,在使甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯等含环氧基的(甲基)丙烯酸化合物与具有结构单元(C3)的聚合物进行反应的情况下,上述式(2)中的R8是由上述式(2-ii)表示的基团。
作为结构单元(C1)的含有比例,相对于构成[C]碱可溶性树脂的全部结构单元,优选为5摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~50摩尔%。通过将结构单元(C1)的含有比例设为上述范围,可形成具有优异的固化性等的显示元件用固化膜。
[结构单元(C2)]
结构单元(C2)是源自含环氧基的不饱和化合物的结构单元。通过使[C]碱可溶性树脂具有结构单元(C2),从而可进一步提高所获得的显示元件用固化膜的固化性等。
作为上述环氧基,列举出环氧乙基(1,2-环氧基结构)以及氧杂环丁基(1,3-环氧基结构)。
作为含有上述环氧乙基的不饱和化合物,例如列举出丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧丁酯、甲基丙烯酸3,4-环氧丁酯、丙烯酸6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸6,7-环氧庚酯、α-乙基丙烯酸6,7-环氧庚酯、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯等。
关于含有上述氧杂环丁基的不饱和化合物,例如,
作为丙烯酸酯,列举出3-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷等,
作为甲基丙烯酸酯,列举出3-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷等。
它们之中,从提高反应性以及显示元件用固化膜的耐溶剂性的观点考虑,优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸6,7-环氧庚酯、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、甲基丙烯酸3,4-环氧环己酯,更优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸6,7-环氧庚酯,进一步优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
作为结构单元(C2)的含有比例,相对于构成[C]碱可溶性树脂的全部结构单元,优选为5摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~50摩尔%。通过将结构单元(C2)的含有比例设为上述范围,可形成具有优异的固化性等的显示元件用固化膜。
[结构单元(C3)]
结构单元(C3)是从源自不饱和羧酸的结构单元以及源自不饱和羧酸酐的结构单元构成的群组中选出的至少一种结构单元。作为产生结构单元(C3)的化合物,例如列举出不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸的酸酐、多元羧酸的单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯、在两末端具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯、具有羧基的不饱和多环式化合物以及其酸酐等。
作为上述不饱和单羧酸,例如列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等。作为上述不饱和二羧酸,例如列举出马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等。作为上述不饱和二羧酸的酸酐,例如列举出作为上述二羧酸而例示的化合物的酸酐等。作为上述多元羧酸的单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯,例如列举出琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯]、邻苯二甲酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯]等。作为上述在两末端具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,例如,列举出ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。作为上述具有羧基的不饱和多环式化合物以及其酸酐,例如列举出5-羧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基双环[2.2.1]庚-2-烯酸酐等。
它们之中,优选为单羧酸、二羧酸的酸酐,从共聚反应性、在碱水溶液中的溶解性以及获取的容易性考虑,更优选为(甲基)丙烯酸、马来酸酐。
作为结构单元(C3)的含有比例,相对于构成[C]碱可溶性树脂的全部结构单元,优选为5摩尔%~30摩尔%,更优选为10摩尔%~25摩尔%。通过将结构单元(C3)的含有比例设为上述范围,从而优化[C]碱可溶性树脂在碱水溶液中的溶解性,并且可获得感光度优异的感射线性组合物。
[其它的结构单元]
只要[C]碱可溶性树脂不损害本发明的效果,在含有结构单元(C1)~(C3)以外,还可加入其它结构单元的化合物,例如列举出具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸链状烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和芳香族化合物、共轭二烯、具有四氢呋喃骨架等的不饱和化合物、马来酰亚胺等。
作为上述具有羟基的(甲基)丙烯酸酯,例如列举出丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸5-羟基戊酯、丙烯酸6-羟己酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸5-羟基戊酯、甲基丙烯酸6-羟己酯等。
作为上述(甲基)丙烯酸链状烷基酯,例如列举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸正硬脂基酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸正月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸正硬脂基酯等。
作为上述(甲基)丙烯酸环状烷基酯,例如列举出甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、环己基丙烯酸酯、2-甲基环己基丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯等。
作为上述(甲基)丙烯酸芳基酯,例如列举出甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等。
作为上述不饱和芳香族化合物,例如列举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯等。
作为上述共轭二烯,例如列举出1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。
作为上述含有四氢呋喃骨架的不饱和化合物,例如列举出(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、2-甲基丙烯酰氧基-丙酸四氢糠基酯、3-(甲基)丙烯酰氧基四氢呋喃-2-酮等。
作为上述马来酰亚胺,例如列举出N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-甲苯基马来酰亚胺、N-萘基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺等。
作为用于合成[C]碱可溶性树脂的聚合反应中使用的溶剂,例如列举出乙醇、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇单烷基醚、二乙二醇二烷基醚、二丙二醇二烷基醚、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇单烷基醚丙酸酯、酮、酯等。
作为用于合成[C]碱可溶性树脂的聚合反应中使用的聚合引发剂,一般可使用作为自由基聚合引发剂而公知的聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,例如列举出2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮双-(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物。
在用于制造[C]碱可溶性树脂的聚合反应中,为了调整分子量,可使用分子量调整剂。作为分子量调整剂,例如列举出氯仿、四溴化碳等卤代烃类,正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、巯基乙酸等硫醇类,二甲基黄原酸硫醚、二异丙基黄原酸二硫醚等黄原酸类,萜品油烯、α-甲基苯乙烯二聚物等。
作为[C]碱可溶性树脂基于凝胶渗透色谱法(GPC)而得到的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw),优选为1,000~30,000,更优选为5,000~20,000。通过将[C]碱可溶性树脂的Mw设为上述范围,可提高该感射线性组合物的感光度以及显影性。
<[D]着色剂>
[D]着色剂是对所形成的显示元件用固化膜进行着色的成分。通过使该感射线性组合物含有[D]着色剂,从而可形成例如作为滤色器用着色图案等的显示元件用固化膜。
作为[D]着色剂,如果具有着色性则没有特别限定,可根据滤色器的用途来适当选择色彩和材质。作为[D]着色剂,例如可使用颜料、染料以及天然色素中的任一种,但由于对于滤色器要求较高色纯度、亮度、对比度等,因而优选颜料、染料。该[D]着色剂可单独使用或者将两种以上组合使用。
作为上述颜料,可以是有机颜料、无机颜料中的任一种,作为有机颜料,例如列举出在色彩指数(C.I.;The Society of Dyers andColourists公司发行)中分类为颜料的化合物。具体列举出如下带有色彩指数(C.I.)名的化合物。
列举出:
C.I.颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄20、颜料黄24、颜料黄31、颜料黄55、颜料黄83、颜料黄93、颜料黄109、颜料黄110、颜料黄138、颜料黄139、颜料黄150、颜料黄153、颜料黄154、颜料黄155、颜料黄166、颜料黄168、颜料黄180、颜料黄211,
C.I.颜料橙5、颜料橙13、颜料橙14、颜料橙24、颜料橙34、颜料橙36、颜料橙38、颜料橙40、颜料橙43、颜料橙46、颜料橙49、颜料橙61、颜料橙64、颜料橙68、颜料橙70、颜料橙71、颜料橙72、颜料橙73、颜料橙74,
C.I.颜料红1、颜料红2、颜料红5、颜料红17、颜料红31、颜料红32、颜料红41、颜料红122、颜料红123、颜料红144、颜料红149、颜料红166、颜料红168、颜料红170、颜料红171、颜料红175、颜料红176、颜料红177、颜料红178、颜料红179、颜料红180、颜料红185、颜料红187、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209、颜料红214、颜料红220、颜料红221、颜料红224、颜料红242、颜料红243、颜料红254、颜料红255、颜料红262、颜料红264、颜料红272,
C.I.颜料紫1、颜料紫19、颜料紫23、颜料紫29、颜料紫32、颜料紫36、颜料紫38,
C.I.颜料蓝15、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6、颜料蓝60、颜料蓝80,
C.I.颜料绿7、颜料绿36、颜料绿58,
C.I.颜料棕23、颜料棕25,
C.I.颜料黑1、颜料黑7等。
另外,作为上述无机颜料,例如列举出氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、硫酸铅、铅黄、锌黄、氧化铁红(三氧化二铁(III))、镉红、群青、铁蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土、钛黑、合成铁黑、炭黑等。
在本发明中,也可通过重结晶法、再沉淀法、溶剂洗涤法、升华法、真空加热法或它们的组合,将颜料精制而使用。又,也可根据需要,用树脂对颜料的颗粒表面进行改性而使用。作为将颜料的颗粒表面改性的树脂,例如列举出日本特开2001-108817号公报中记载的赋形树脂、或市售的各种颜料分散用的树脂等。作为炭黑表面的树脂被覆方法,例如可采用日本特开平9-71733号公报、日本特开平9-95625号公报、日本特开平9-124969号公报等中记载的方法。又,有机颜料优选通过所谓的粉碎而将一次颗粒进行微细化从而使用。作为粉碎的方法,例如列举出日本特开平08-179111号公报中公开的方法等。
作为上述染料,只要可溶于有机溶剂,就可使用公知的染料,例如列举出油溶性染料、酸性染料或其衍生物、直接染料、媒染染料等。具体列举出下述那样的带有色彩指数(C.I.)名的染料。
列举出:
C.I.溶剂黄4、溶剂黄14、溶剂黄15、溶剂黄23、溶剂黄24、溶剂黄38、溶剂黄62、溶剂黄63、溶剂黄68、溶剂黄82、溶剂黄88、溶剂黄94、溶剂黄98、溶剂黄99、溶剂黄162、溶剂黄179,
C.I.溶剂红45、溶剂红49、溶剂红125、溶剂红130,
C.I.溶剂橙2、溶剂橙7、溶剂橙11、溶剂橙15、溶剂橙26、溶剂橙56,
C.I.溶剂蓝35、溶剂蓝37、溶剂蓝59、溶剂蓝67,
C.I.酸性黄1、酸性黄3、酸性黄7、酸性黄9、酸性黄11、酸性黄17、酸性黄23、酸性黄25、酸性黄29、酸性黄34、酸性黄36、酸性黄38、酸性黄40、酸性黄42、酸性黄54、酸性黄65、酸性黄72、酸性黄73、酸性黄76,
C.I.酸性红91、酸性红92、酸性红97、酸性红114、酸性红138、酸性红151,
C.I.酸性橙51、酸性橙63,
C.I.酸性蓝80、酸性蓝83、酸性蓝90,
C.I.酸性绿9、酸性绿16、酸性绿25、酸性绿27等。
通过使用染料作为[D]着色剂,可实现单独颜料无法达成的高亮度化、高对比度化。但是,在现有的感射线性组合物中使用染料作为[D]着色剂时,则存在有碱显影性、像素的耐热性、耐溶剂性等显著恶化的情况。与此相对,根据该感射线性组合物,即使在使用了染料作为[D]着色剂的情况下,也可获得碱显影性良好的感射线性组合物。
作为[D]着色剂的含量,从形成亮度高且色纯度优异的像素、或者遮光性优异的黑矩阵的观点考虑,相对于感射线性组合物的全固形物,优选为5质量%~70质量%,更优选为5质量%~60质量%。
<其它的任选成分>
该感射线性组合物中,在[A]聚合性化合物、[B]光聚合引发剂、[C]碱可溶性树脂以及[D]着色剂的基础上,在不损害本发明的效果的范围,也可含有[E]粘接助剂、[F]表面活性剂、[G]环氧化合物、抗氧化剂、保存稳定剂等其它的任选成分。这些其它任选成分,可分别单独使用或者将两种以上组合使用。以下对各成分进行详述。
[[E]粘接助剂]
[E]粘接助剂是提高所获得的固化膜与基板的粘接性的成分。作为[E]粘接助剂,优选为具有羧基、甲基丙烯酰基、乙烯基、异氰酸酯基、环氧乙基等反应性官能团的官能性硅烷偶联剂,例如列举出三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
作为[E]粘接助剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下,进一步优选为10质量份以下。[E]粘接助剂的含量超过20质量份时,则趋于容易发生显影残留。
[[F]表面活性剂]
[F]表面活性剂是提高该感射线性组合物的涂布性的成分。作为[F]表面活性剂,例如列举出氟类表面活性剂、硅氧烷类表面活性剂等。
作为上述氟类表面活性剂,优选在末端、主链及侧链中的至少任一个部位具有氟烷基、氟亚烷基的化合物。作为氟类表面活性剂的市售品,例如列举出Ftergent FT-100、Ftergent FT-110、Ftergent FT-140A、Ftergent FT-150、Ftergent FT-250、FtergentFT-251、Ftergent FT-300、Ftergent FT-310、Ftergent FT-400S、Ftergent FTX-218、Ftergent FTX-251(以上,NEOS制)等。
作为上述硅氧烷类表面活性剂的市售品,例如列举出Toraysilicone DC3PA、Toray silicone DC7PA、Toray silicone SH11PA、Toray silicone SH21PA、Toray silicone SH28PA、Toray siliconeSH29PA、Toray silicone SH30PA、Toray silicone SH-190、Toraysilicone SH-193、Toray silicone SZ-6032、Toray silicone SF-8428、Toray silicone DC-57、Toray silicone DC-190(以上,Dow CorningToray Co.,Ltd.制)等。
作为[F]表面活性剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为1.0质量份以下,更优选为0.7质量份以下。[F]表面活性剂的含量超过1.0质量份时,则容易在所获得的涂膜发生不均匀。
[[G]环氧化合物]
[G]环氧化合物是促进该感射线性组合物的固化的成分。通过使该感射线性组合物含有[G]环氧化合物,可提高所获得的固化膜的压缩性能。作为[G]环氧化合物,例如列举出在一分子内具有两个以上3,4-环氧环己基的化合物等。
作为上述在一分子内具有两个以上3,4-环氧环己基的化合物,例如列举出3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯、2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧基)环己烷基-间二恶烷、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、3,4-环氧基-6-甲基环己基-3’,4’-环氧基-6’-甲基环己烷羧酸酯、亚甲基双(3,4-环氧环己烷)、双环戊二烯二环氧化物、乙二醇的二(3,4-环氧环己基甲基)醚、乙撑双(3,4-环氧环己烷羧酸酯)、内酯改性3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯等。
关于其它的[G]环氧化合物,例如列举出:
作为双酚化合物的二缩水甘油基醚的双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、双酚S二缩水甘油基醚、加氢双酚A二缩水甘油基醚、加氢双酚F二缩水甘油基醚、加氢双酚AD二缩水甘油基醚、溴代双酚A二缩水甘油基醚、溴代双酚F二缩水甘油基醚、溴代双酚S二缩水甘油基醚等,
作为多元醇的聚缩水甘油基醚的1,4-丁二醇二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、甘油三缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、聚丙二醇二缩水甘油基醚等,
通过将一种或两种以上的环氧烷加成于乙二醇、丙二醇、甘油等脂肪族多元醇而获得的聚醚多元醇的聚缩水甘油基醚,
苯酚酚醛清漆型环氧树脂,
甲酚酚醛清漆型环氧树脂,
多酚型环氧树脂,
环状脂肪族环氧树脂,
脂肪族长链二元酸的二缩水甘油酯,
高级脂肪酸的缩水甘油酯,
环氧化大豆油、环氧化亚麻籽油等。
作为[G]环氧化合物的市售品,例如列举出:
作为双酚A型环氧树脂的Epikote604、Epikote1001、Epikote1002、Epikote1003、Epikote1004、Epikote1007、Epikote1009、Epikote1010、Epikote828(以上,Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制)等,
作为双酚F型环氧树脂的Epikote807(Japan Epoxy ResinsCo.,Ltd.制)等,
作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂的Epikote152、Epikote154、Epikote157S65(以上,Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制)、EPPN201、EPPN202(以上,日本化药制)等,
作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂的EOCN102、EOCN103S、EOCN104S、1020、1025、1027(以上,日本化药制)、Epikote180S75(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制)等,
作为多酚型环氧树脂的Epikote1032H60、Epikote XY-4000(以上,Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制)等,
作为环状脂肪族环氧树脂的CY-175、CY-177、CY-179、AralditeCY-182、Araldite CY-192、184(以上,Ciba Specialty Chemicals Inc.制)、ERL-4234、4299、4221、4206(以上,U.C.C制)、Shodyne509(昭和电工制)、EPICLON200、EPICLON400(以上,大日本油墨制)、Epikote871、Epikote872(以上,Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制)、ED-5661、ED-5662(以上,Celanese Coating制)等,
作为脂肪族聚缩水甘油基醚的Epolight100MF(共荣社化学株式会社制)、Epioru TMP(日本油脂制)等。
它们之中,优选双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂。
作为[G]环氧化合物的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为50质量份以下,更优选为30质量份以下。[G]环氧化合物的含量超过50质量份时,则该感射线性组合物的保存稳定性趋向于降低。
(抗氧化剂)
抗氧化剂是从具有受阻酚结构的化合物、具有受阻胺结构的化合物、具有亚磷酸酯结构的化合物以及具有硫醚结构的化合物构成的群组中选出的至少一种化合物。通过使该感射线性组合物含有抗氧化剂,可提高所获得的显示元件用固化膜的耐热性等。可推测出这是因为,该抗氧化剂对在曝光时、加热时等时刻所产生的自由基进行捕捉,或者通过将氧化而生成的过氧化物进行分解,从而可抑制所含有的树脂成分的分子解裂。另外,由于抗氧化剂是具有上述结构的化合物,因而该感射线性组合物即使含有此抗氧化剂,也维持对于射线的高感光度,且所获得的显示元件用固化膜等的透射率的降低也少。
作为上述具有受阻酚结构的化合物,例如列举出季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二乙二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、丙酸十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、N,N’-己烷-1,6-二基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)、3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲基苯-2,4,6-三基)三对甲酚、4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚、4,6-双(十二烷基硫代甲基)-邻甲酚、乙撑双(氧代亚乙基)双[3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯]、六亚甲基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三[(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基胺)苯酚、2,5-二叔丁基氢醌等。它们之中,作为具有受阻酚结构的化合物,优选季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]2,5-二叔丁基氢醌、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯。
作为上述具有受阻酚结构的化合物的市售品,例如列举出ADK STAB AO-20、ADK STAB AO-30、ADK STAB AO-40、ADKSTAB AO-50、ADK STAB AO-60、ADK STAB AO-70、ADK STABAO-80、ADK STAB AO-330(以上,ADEKA制)、sumilizerGM、sumilizerGS、sumilizerMDP-S、sumilizerBBM-S、sumilizerWX-R、sumilizerGA-80(以上,住友化学制)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425WL、IRGANOX1520L、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX565、IRGAMOD295(以上,Ciba Japan制)、YoshinoxBHT、Yoshinox BB、Yoshinox2246G、Yoshinox425、Yoshinox250、Yoshinox930、Yoshinox SS、Yoshinox TT、Yoshinox917、Yoshinox314(以上,API Corporation制)等。
作为上述具有受阻胺结构的化合物,例如列举出:癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、琥珀酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(N-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(N-苄基氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(N-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-丁基丙二酸双(1-丙烯酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、4-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]-1-[2-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基)乙基]-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-甲基-2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丙酰胺、1,2,3,4-丁烷四羧酸四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯等化合物,
N,N’,N”,N’”-四-[4,6-双-[丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基]-三嗪-2-基]-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺与二丁基胺与1,3,5-三嗪·N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、二丁基胺与1,3,5-三嗪与N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、聚[{(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}六亚甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]与1,6-己烷二胺-N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)与吗啉-2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的缩聚物、聚[(6-吗啉代-均三嗪-2,4-二基)[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]等的介由三嗪骨架将多个哌啶环键合而得到的高分子量HALS,琥珀酸二甲酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、1,2,3,4-丁烷四羧酸与1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇与3,9-双(2-羟基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷的混合酯化物等的介由酯键将哌啶环键合而得到的化合物等聚合物等。它们之中,作为具有受阻胺结构的化合物,优选癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯。
作为上述具有受阻胺结构的化合物的市售品,例如列举出ADK STAB LA-52、ADK STAB LA57、ADK STAB LA-62、ADKSTAB LA-67、ADK STAB LA-63P、ADK STAB LA-68LD、ADKSTAB LA-77、ADK STAB LA-82、ADK STAB LA-87(以上,ADEKA制)、sumilizer9A(住友化学制)、CHIMASSORB119FL、CHIMASSORB2020FDL、CHIMASSORB944FDL、TINUVIN622LD、TINUVIN144、TINUVIN765、TINUVIN770DF(Ciba Japan制)等。
作为上述具有亚磷酸酯结构的化合物,例如列举出三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(对叔辛基苯基)亚磷酸酯、三[2,4,6-三(α-苯基乙基)]亚磷酸酯、三(对2-丁烯基苯基)亚磷酸酯、双(对壬基苯基)环己基亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基-1-苯基氧基)(2-乙基己基氧基)磷、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、4,4’-异亚丙基-二苯酚烷基亚磷酸酯、四(十三烷基)-4,4’-亚丁基-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)二亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基亚磷酸酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯基·苯基·季戊四醇二亚磷酸酯、2,6-叔丁基-4-甲基苯基·苯基·季戊四醇二亚磷酸酯、2,6-二叔丁基-4-乙基苯基·硬脂基·季戊四醇二亚磷酸酯、二(2,6-叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,6-二叔戊基-4-甲基苯基·苯基·季戊四醇二亚磷酸酯等。它们之中,作为具有亚磷酸酯结构的化合物,优选2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基-1-苯基氧基)(2-乙基己基氧基)磷、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯。
作为上述具有亚磷酸酯结构的化合物的市售品,例如列举出ADK STAB PEP-4C、ADK STAB PEP-8、ADK STAB PEP-8W、ADKSTAB PEP-24G、ADK STAB PEP-36、ADK STAB HP-10、ADK STAB2112、ADK STAB260、ADK STAB522A、ADK STAB1178、ADKSTAB1500、ADK STAB C、ADK STAB135A、ADK STAB3010、ADK STAB TPP(以上,ADEKA制)、IRGAFOS168(Ciba Japan制)等。
作为上述具有硫醚结构的化合物,例如列举出硫代二丙酸二月桂基酯、硫代二丙酸二(十三烷基)酯、硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、硫代二丙酸二硬脂基酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-十八烷基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-肉豆蔻基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-硬脂基硫代丙酸酯)等。它们之中,作为具有硫醚结构的化合物,优选季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)。
作为上述具有硫醚结构的化合物的市售品,例如列举出ADKSTAB AO-412S、ADK STAB AO-503(以上,ADEKA制)、sumilizerTPL-R、sumilizerTPM、sumilizerTPS、sumilizerTP-D、sumilizerMB(以上,住友化学制)、IRGANOXPS800FD、IRGANOXPS802FD(Ciba Japan制)、DLTP、DSTP、DMTP、DTTP(以上,API Corporation制)等。
作为上述抗氧化剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为0.01质量份~10质量份,更优选为0.1质量份~5质量份。通过使抗氧化剂的含量为上述范围,可有效地提高由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜的耐热性等。
(保存稳定剂)
作为保存稳定剂,例如列举出硫、醌类、氢醌类、多氧化合物、胺、硝基亚硝基化合物等,更具体列举出4-甲氧基苯酚、N-亚硝基-N-苯基羟胺铝等。
作为保存稳定剂的含量,相对于[A]聚合性化合物100质量份,优选为3.0质量份以下,更优选为1.0质量份以下。保存稳定剂的含量超过3.0质量份时,则存在有该感射线性组合物的感光度降低而图案形状劣化的情况。
<感射线性组合物的制备方法>
关于该感射线性组合物,可通过以规定的比例将[A]聚合性化合物和[B]光聚合引发剂、以及根据需要的[C]碱可溶性树脂、[D]着色剂以及其它任选成分混合而制备。该感射线性组合物优选通过溶解于或分散于适当的溶剂而制备。
作为用于制备该感射线性组合物的溶剂,可使用:将[A]聚合性化合物、[B]光聚合引发剂、[C]碱可溶性树脂、[D]着色剂以及其它任选成分均匀地溶解或分散,并且不与各成分反应的溶剂。予以说明,上述溶剂可单独使用或者将两种以上组合使用。
作为上述溶剂,从各成分的溶解性、与各成分的反应性、涂布性等观点考虑,例如列举出:
乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单***、二乙二醇单正丙基醚、二乙二醇单正丁基醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单***、丙二醇单甲醚、丙二醇单***、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单***、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单***等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类,
乙酸乙二醇单甲醚、乙酸乙二醇单***、乙酸乙二醇单正丙基醚、乙酸乙二醇单正丁基醚、乙酸二乙二醇单甲醚、乙酸二乙二醇单***、乙酸二乙二醇单正丙基醚、乙酸二乙二醇单正丁基醚、乙酸丙二醇单甲醚、乙酸丙二醇单***、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯等乙酸(聚)亚烷基二醇单烷基醚类,
二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二***、四氢呋喃等其它的醚类,
甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮、二丙酮醇(4-羟基-4-甲基戊烷-2-酮)、4-羟基-4-甲基己烷-2-酮等酮类,
丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等二乙酸酯类,
乳酸甲酯、乳酸乙酯等乳酸烷酯类,
乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丙酸正丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、羟基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、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、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等其它的酯类,
甲苯、二甲苯等芳香族烃类,
N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类等。
这些溶剂之中,优选为丙二醇单甲醚、丙二醇单***、乙酸乙二醇单甲醚、乙酸丙二醇单甲醚、乙酸丙二醇单***、乙酸3-甲氧基丁酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、环己酮、2-庚酮、3-庚酮、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸乙酯,更优选为乙酸丙二醇单甲醚。
进一步,为了提高膜厚的面内均匀性,可与上述溶剂一同并用高沸点溶剂。作为高沸点溶剂,例如列举出苄基乙基醚、二正己基醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、乙二醇单苯基醚乙酸酯等。上述高沸点溶剂可单独使用或者将两种以上组合使用。
作为上述溶剂的含量,从所获得的感射线性组合物的涂布性、稳定性等观点考虑,优选为使感射线性组合物的去除了溶剂的各成分的合计浓度成为5质量%~60质量%的量,更优选为使其成为10质量%~50质量%的量。以溶液状态的方式制备该感射线性组合物的情况下,固形物浓度(在组合物溶液中所占的除了溶剂以外的成分)可根据使用目的、所希望的膜厚的值等而设定为任意的浓度(例如5质量%~50质量%)。进一步优选的固形物浓度虽然因在基板上涂膜的形成方法而不同,但是关于这一内容见后述。通过这样操作而制备出的溶液状态的感射线性组合物可通过使用孔径0.5μm左右的微孔过滤器等进行过滤后以供使用。
<显示元件用固化膜的形成方法>
本发明的显示元件用固化膜的形成方法具有如下工序:
(1)使用该感射线性组合物,在基板上形成涂膜的工序(以下亦称为“工序(1)”),
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序(以下亦称为“工序(2)”),
(3)将上述照射了射线的涂膜进行显影的工序(以下亦称为“工序(3)”),以及
(4)将上述显影了的涂膜进行加热的工序(以下亦称为“工序(4)”)。
根据该显示元件用固化膜的形成方法,由于使用该感射线性组合物而形成显示元件用固化膜,因而可形成分辨率和感光度优异并且具有高显影耐受性、耐热性、耐溶剂性等的显示元件用固化膜。以下,对各工序进行详述。
[工序(1)]
在本工序中,例如在透明基板的单面形成透明导电膜,该透明导电膜上使用该感射线性组合物而形成涂膜。作为上述透明基板,例如列举出钠钙玻璃、无碱玻璃等玻璃基板,由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等塑料形成的树脂基板等。
作为形成于上述透明基板的单面的透明导电膜,例如列举出由氧化锡(SnO2)形成的NESA膜(美国PPG公司的注册商标)、由氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)形成的ITO膜等。
通过涂布法而形成上述涂膜的情况下,在上述透明导电膜上涂布该感射线性组合物的溶液后,可优选通过将涂布面加热(预烘焙),从而形成涂膜。作为用于涂布法的感射线性组合物溶液的固形物浓度,优选为5质量%~70质量%,更优选为10质量%~60质量%,进一步优选为15质量%~50质量%。作为该感射线性组合物的涂布方法,例如,可采用喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝式涂布法(狭缝口模涂布法)、刮棒涂布法、喷墨涂布法等适当的方法。它们之中,优选旋涂法或狭缝式涂布法。
上述预烘焙的条件因各成分的种类、配混比例等而不同,但是预烘焙温度优选为70℃~120℃,预烘焙时间通常为1分钟~15分钟。涂膜的预烘焙后的膜厚优选为0.5μm~10μm,更优选为1.0μm~7.0μm。
[工序(2)]
在本工序中,对所形成的涂膜的至少一部分照射射线。仅对涂膜的一部分进行照射的情况下,例如,可通过下述方法进行照射,该方法为隔着具有规定的图案的光掩模进行照射。
作为照射中使用的射线,例如列举出可见光、紫外线、远紫外线等。它们之中,优选为波长处于250nm~550nm的范围的射线,更优选为包含365nm的紫外线的射线。
关于射线照射量(曝光量),所照射的射线的波长365nm处的强度通过照度计(OAI model356、Optical Associates Inc.制)测定出的值优选为100J/m2~5,000J/m2,更优选为200J/m2~3,000J/m2。
该感射线性组合物与现有所知的组合物相比感光度高,即使在上述射线照射量为700J/m2以下,即使进一步在600J/m2以下,也可获得所希望的膜厚、良好的形状、优异的粘着性以及高硬度的显示元件用固化膜。
[工序(3)]
在本工序中,通过将照射了射线的涂膜进行显影,去除不需要的部分,从而形成规定的图案。作为显影中使用的显影液,例如列举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机碱,四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等季铵盐等碱性化合物的水溶液。也可在上述碱性化合物的水溶液中,添加适量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂、表面活性剂。
作为显影方法,可以是旋覆浸没法、浸渍法、淋浴法等中的任一个,显影时间在常温下优选为10秒~180秒左右。在显影处理之后,例如,进行流水洗涤30秒~90秒后,利用压缩空气或压缩氮气进行风干从而获得希望的图案。
[工序(4)]
在本工序中,由热板、烘箱等适当的加热装置加热显影了的涂膜。由此形成显示元件用固化膜。作为加热温度,为100℃~250℃左右。作为加热时间,例如,在热板上为5分钟~30分钟,在烘箱中则为20分钟~180分钟左右。
<显示元件用固化膜>
本发明的显示元件用固化膜由该感射线性组合物形成。该显示元件用固化膜例如用作显示元件的层间绝缘膜、间隔物、保护膜、滤色器用着色图案等。由于该显示元件用固化膜由该感射线性组合物形成,因而该显示元件用固化膜具有高压缩性能、耐显影性、耐热性以及耐溶剂性。该显示元件用固化膜的形成方法没有特别限定,但是可优选使用上述的该显示元件用固化膜的形成方法。
<显示元件>
本发明的显示元件具备该显示元件用固化膜。该显示元件例如由后述的液晶单元、偏振片等构成。由于该显示元件具有该显示元件用固化膜,因而该显示元件具有高压缩性能等。
作为该显示元件的制造方法,首先准备一对(两张)在单面上具有透明导电膜(电极)的透明基板,在其中的一张基板的透明导电膜上通过使用该感射线性组合物,并按照上述方法形成间隔物或保护膜或该两者。接着,在这些基板的透明导电膜以及间隔物或保护膜上形成具有液晶取向功能的取向膜。对于这些基板,将形成有该取向膜的一侧的面设为内侧,按照各自的取向膜的液晶取向方向为正交或反平行的方式以一定的间隙(盒厚)进行对向配置,向由基板的表面(取向膜)以及间隔物区划出的盒厚内填充液晶,将填充孔封住而构成液晶单元。然后,在液晶单元的两外表面,通过将偏振片按照其偏光方向与形成于该基板的一面的取向膜的液晶取向方向一致或正交的方式进行贴合,从而获得本发明的显示元件。
作为其它的方法,以与上述方法相同的方式操作,准备形成有透明导电膜;层间绝缘膜、保护膜或间隔物或该两者;取向膜的一对的透明基板。其后,沿着一个基板的端部,使用分配器涂布紫外线固化型密封剂,接着使用液晶分配器滴加微小液滴状的液晶,在真空下进行两基板的贴合。然后,使用高压水银灯对上述的密封剂部照射紫外线从而将两基板封住。最后,通过在液晶单元的两外表面贴合偏振片,从而获得本发明的显示元件。
作为上述的各方法中使用的液晶,例如列举出向列型液晶、近晶型液晶等。另外,作为液晶单元的外侧中使用的偏振片,列举出用乙酸纤维素保护膜夹持称作“H膜”的偏光膜而得到的偏振片,该称作“H膜”的偏光膜通过一边使聚乙烯醇拉伸取向一边吸收碘而得到;由H膜本身形成的偏振片等。
实施例
以下,基于实施例来具体说明本发明,但本发明不受限于这些实施例。在下述中示出各物性值的测定方法。
[重均分子量(Mw)以及数均分子量(Mn)]
按照下述条件测定出Mw以及Mn。
装置:GPC-101(昭和电工制)
色谱柱:结合GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803以及GPC-KF-804
流动相:四氢呋喃
色谱柱温度:40℃
流速:1.0mL/分钟
试样浓度:1.0质量%
试样注入量:100μL
检测器:示差折光检测器
标准物质:单分散聚苯乙烯
[1H-NMR分析]
1H-NMR分析通过使用核磁共振装置(JNM-ECX400,日本电子制),在测定频率数:300MHz,测定溶剂:DMSO-d8的条件下进行。
<[B]光聚合引发剂的合成>
[合成例1]((B-1)的合成)
向安装有温度计、冷凝管和搅拌器的500ml四口烧瓶中,加入2-甲基-1-[4-氯苯基]-2-吗啉代-1-丙酮33.0g(0.1235mol)、二甲基甲酰胺165g、2-乙基己烷硫醇23.5g(0.1606mol),对上述烧瓶内进行氮气置换。向其中添加48质量%氢氧化钠水溶液12.4g(0.1482mol)。将该混合液在氮气环境下在80℃搅拌7小时,进行反应。反应结束后,使用水100g以及甲苯100g而溶解所生成的盐,使水层与油层进行分离。进一步用100g的水洗涤油层,使水层与油层进行分离。反复进行数次水洗涤,然后从油层将甲苯和未反应的2-乙基己烷硫醇在减压下进行蒸馏去除,从而获得以2-甲基-1-[4-(2-乙基己硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮为主要成分的黄褐色的粘性液体。此硫醚化合物的产量为46.2g(收率:理论产量的99质量%)。另外,硫醚化合物的化学纯度通过使用高效液相色谱仪(HPLC)测定,结果为98%(HPLC面积%)。另外,所获得的化合物即使冷却至-25℃也不会发生结晶化,而为液状。测定1H-NMR分析,结果如下。
1H-NMR(DMSO-d8,300MHz);δ0.93(6H),δ1.28(4H),δ1.38(2H),δ1.47(6H),δ1.57(2H),δ1.78(1H),δ2.54(4H),δ2.61-2.86(2H),δ3.69(4H),δ7.48(2H),δ7.85(2H)。
[合成例2]((B-2)的合成)
向安装有温度计、冷凝管和搅拌器的500ml四口烧瓶中,加入2-甲基-1-[4-氯苯基]-2-吗啉代-1-丙酮33.0g(0.1235mol)、二甲基甲酰胺165g、3-巯基-1,2-丙二醇17.4g(0.1606mol),对上述烧瓶内进行氮气置换。向其中添加48质量%氢氧化钠水溶液12.4g(0.1482mol)。在氮气环境下在80℃搅拌该混合液7小时,进行反应。反应结束后,使用水100g以及乙酸乙酯100g溶解所生成的盐,使水层与油层进行分离。进一步用100g的水洗涤油层,使水层与油层进行分离。反复进行数次水洗涤后,从油层将甲苯和未反应的3-巯基-1,2-丙二醇在减压下蒸馏去除时,获得以2-甲基-1-[4-(2,3-羟基丙硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮为主要成分的黄褐色的粘性液体。通过将此液体从乙酸乙酯/庚烷混合溶剂中进行析晶、分离,从而获得白色固体。该硫醚化合物的产量为21.0g(收率:理论产量的50%)。另外,使用HPLC测定硫醚化合物的化学纯度,结果为99%(HPLC面积%)。测定1H-NMR分析,结果如下。
1H-NMR(DMSO-d8,300MHz);δ1.46(6H),δ2.55(4H),δ2.75-3.06(2H),δ3.55(1H),δ3.56(1H),δ3.64(4H),δ3.66(1H),δ3.56-3.82(2H),δ7.48(2H),δ7.83(2H)。
<[C]碱可溶性树脂的合成>
[合成例3]((C-1)的合成)
向具备有冷凝管和搅拌器的烧瓶中加入2,2’-偶氮二异丁腈4质量份以及二乙二醇甲基乙基醚300质量份,接着加入产生结构单元(C3)的甲基丙烯酸23质量份、产生其它的结构单元的苯乙烯10质量份、甲基丙烯酸苄酯32质量份以及甲基丙烯酸甲酯35质量份、以及作为分子量调节剂的α-甲基苯乙烯二聚物2.7质量份,一边平缓地搅拌一边将溶液的温度升高到80℃,将此温度保持4小时,然后提高至100℃,通过将该温度保持1小时而聚合,从而获得含有共聚物的溶液(固形物浓度=24.9质量%)。所获得的共聚物的Mw为12,500。接着,通过向包含共聚物的溶液中加入四丁基溴化铵1.1质量份、作为阻聚剂的4-甲氧基苯酚0.05质量份,在空气环境下在90℃搅拌30分钟后,加入甲基丙烯酸缩水甘油酯16质量份,在90℃的状态下反应10小时,从而获得共聚物(C-1)(固形物浓度=29.0质量%)。共聚物(C-1)的Mw为14,200。将共聚物(C-1)滴加于己烷而进行再沉淀精制,通过对再沉淀出的树脂固形物进行1H-NMR分析,从而算出甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应率(结构单元(C1)的生成率)。根据在6.1ppm附近以及5.6ppm附近源自甲基丙烯酸缩水甘油酯的甲基丙烯酰基的峰与源自共聚物的甲基丙烯酸苄酯的结构单元的6.8ppm~7.4ppm附近的芳香环的质子的积分比的比较,算出甲基丙烯酸缩水甘油酯与共聚物中的羧基的反应率。其结果确认了,反应得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯的96摩尔%与共聚物中的羧基进行了反应。
[合成例4]((C-2)的合成)
向具备有冷凝管和搅拌器的烧瓶中加入2,2’-偶氮双-(2,4-二甲基戊腈)5质量份以及二乙二醇甲基乙基醚220质量份,接着加入产生结构单元(C3)的甲基丙烯酸12质量份、产生结构单元(C2)的甲基丙烯酸缩水甘油酯40质量份、产生其它的结构单元的苯乙烯20质量份以及甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯28质量份,并进行氮置换。一边平缓地搅拌一边将溶液的温度升高到70℃。通过将该温度保持5小时而聚合,获得含有共聚物(C-2)的溶液(固形物浓度=31.3质量%)。共聚物(C-2)的Mw=12,000。
在下面给出用于制备感射线性组合物的[A]聚合性化合物、[B’]光聚合引发剂、[D]着色剂、[E]粘接助剂、[F]表面活性剂以及[G]环氧化合物。
[[A]聚合性化合物]
A-1:二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(KAYARAD DPHA、日本化药制)
A-2:琥珀酸改性季戊四醇三丙烯酸酯(Aronix TO-756、东亚合成制)
A-3:季戊四醇四丙烯酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯的混合物(NK ESTER A-TMM-3LM-N、新中村化学制)
A-4:三(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯与双(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯的混合物(Aronix M-313、东亚合成制)
[[B’]光聚合引发剂]
B’-1:2-甲基-1-(4-甲基苯硫基)-2-吗啉代丙-1-酮(IRGACURE907、Ciba Specialty Chemicals Inc.制)
B’-2:乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)
B’-3:2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮
B’-4:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦
B’-5:2-(2-氯苯基)-1-[2-(2-氯苯基)-4,5-二苯基-2H-咪唑-2-基]-4,5-二苯基-1H-咪唑
B’-6:4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮
B’-7:2,4-二乙基噻吨酮-9-酮
[[D]着色剂]
D-1:C.I.溶剂红45
D-2:C.I.溶剂黄82
[[E]粘接助剂]
E-1:γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷
[[F]表面活性剂]
F-1:FTX-218(NEOS制)
[[G]环氧化合物]
G-1:苯酚酚醛清漆型环氧树脂(Epikote152、Japan EpoxyResins Co.,Ltd.制)
<感射线性组合物的制备>
将实施例和比较例的各感射线性组合物中的各成分示于表1。另外,表1中的“-”表示没有使用相当的成分。将各感射线性组合物的固形物浓度一并示于表1。
[实施例1]
将作为[A]聚合性化合物的(A-1)100质量份、作为[B]光聚合引发剂的(B-1)30质量份、作为[E]粘接助剂的(E-1)5质量份、以及作为[F]表面活性剂的(F-1)0.5质量份混合,按照固形物浓度为30质量%的方式加入乙酸丙二醇单甲醚,然后用孔径0.5μm的微孔过滤器过滤,从而制备感射线性组合物。
[实施例2]
将作为[A]聚合性化合物的(A-1)100质量份、作为[B]光聚合引发剂的(B-1)30质量份、作为[C]碱可溶性树脂的共聚物(C-2)的按照固形物换算得到的100质量份、作为[E]粘接助剂的(E-1)5质量份、以及作为[F]表面活性剂的(F-1)0.5质量份混合,按照固形物浓度为30质量%的方式加入乙酸丙二醇单甲醚,然后用孔径0.5μm的微孔过滤器过滤,从而制备感射线性组合物。
[实施例3~8以及比较例1~2]
除使用下述表1所示的种类以及配混量的各成分以外,以与实施例2相同的方式操作,从而制备各感射线性组合物。
[实施例9]
将作为[A]聚合性化合物的(A-1)55质量份、作为[B]光聚合引发剂的(B-1)15质量份、作为[B’]光聚合引发剂的(B’-6)10质量份以及(B’-7)5质量份、作为[C]碱可溶性树脂的共聚物(C-1)的按照固形物换算得到的50质量份、作为[D]着色剂的(D-1)27质量份以及(D-2)8质量份、以及作为[G]环氧化合物的(G-1)15质量份混合,按照固形物浓度为30质量%的方式加入乙酸丙二醇单甲醚,从而制备感射线性组合物。
[实施例10以及比较例3]
除使用下述表1所示的种类以及配混量的各成分以外,以与实施例9相同的方式操作,从而制备各感射线性组合物。
<评价>
使用所制备出的各感射线性组合物实施以下的评价。详细而言,关于实施例1,使用感射线性组合物而形成显示元件用固化膜,对固化膜的铅笔硬度进行评价。关于实施例2~6以及比较例1,使用各感射线性组合物而形成显示元件用固化膜,对作为间隔物的分辨率、感光度以及压缩性能进行评价。关于实施例7~8以及比较例2,对各感射线性组合物的保存稳定性进行评价。关于实施例9~10以及比较例3,使用各感射线性组合物而形成显示元件用固化膜,对作为着色图案的显影耐受性、耐热性以及耐溶剂性进行了评价。将评价结果示于表2。另外,表2中的“-”表示没有进行相当的评价。
关于具有如上述那样形成的保护膜的基板,通过“JISK-5400-1990的8.4.1铅笔刮划试验”而测定出保护膜的铅笔硬度(表面硬度)。该值为4H或大于4H时,判断固化膜的表面硬度为良好。
[分辨率(μm)]
在无碱玻璃基板上,利用旋转器将各感射线性组合物溶液涂布后,通过在100℃的热板上预烘焙2分钟,从而形成膜厚4.0μm的涂膜。实施例1的情况下,不使用光掩模,以曝光量为1000J/m2进行曝光从而获得固化膜,对表面硬度进行评价。关于实施例2~6以及比较例1,在所获得的涂膜上,利用具有直径8μm~20μm的范围的不同的尺寸的多个圆状残缺图案的光掩模,使用高压水银灯(主波长365nm),按照使曝光量在200J/m2~1,000J/m2的范围进行变量的方式而照射射线。之后,通过将23℃的0.40质量%氢氧化钾水溶液作为显影液,并以显影压1kgf/cm2、喷嘴直径1mm喷出而进行淋浴显影。接着,进行纯水洗涤1分钟。通过进一步在烘箱中在230℃进行30分钟后烘焙,从而形成图案状的涂膜。将所形成的最小的图案尺寸设为分辨率(μm),在分辨率为14μm以下的情况下,可将分辨率评价为良好。
[感光度(J/m2)]
除使用具有多个直径15μm的圆状残缺图案的光掩模以外,以与上述分辨率的评价相同的方式操作,从而在基板上形成圆状残缺图案。使用激光显微镜(VK-8500、KEYENCE制)测定圆状残缺图案的显影前和显影后的高度。使用该测定值,根据下述式求出残膜率(%)。
残膜率(%)=(显影后高度/显影前高度)×100
将该残膜率为90%以上的最小的曝光量设为感光度(J/m2)。曝光量为800J/m2以下的情况下,可将感光度评价为良好。
[压缩性能]
以与上述感光度的评价相同的方式操作,以残膜率为90%以上的曝光量在基板上形成圆状残缺图案。对于该图案,利用微量压缩试验机(FISCHER SCOPE H100C、FISCHER INSTRUMENS制),使用50μm见方状的平面压子,以40mN的载荷进行压缩试验,测定位移量(μm)相对于载荷的变化。又,根据40mN的载荷时的位移量与去除了40mN的载荷时的位移量而算出恢复率(%)。恢复率为85%以上、且40mN的载荷时的位移量为0.15μm以上的情况下,可判断压缩性能为良好。
[保存稳定性]
将各感射线性组合物在-15℃下保管1周后,确认有无析出物。此时,没有产生析出物的情况下,将保存稳定性评价为“良好(A)”;产生析出物的情况下,评价为“不良(B)”。
<着色图案的形成>
在表面形成有防止钠离子的洗脱的SiO2膜的钠玻璃基板上,使用旋转涂布机涂布各感射线性组合物。接着,利用90℃的热板进行2分钟预烘焙,形成预烘焙后的膜厚为2.5μm的涂膜,从而制作出评价基板。将这些评价基板冷却到室温后,使用高压水银灯,介由光掩模,将包含365nm、405nm和436nm的各波长的射线以100J/m2、300J/m2、500J/m2、700J/m2以及1,000J/m2的曝光量对上述涂膜进行曝光。之后,对于这些评价基板,通过将显影液(23℃的0.04质量%氢氧化钾水溶液)以显影压1kgf/cm2、喷嘴直径1mm喷出而进行淋浴显影,从而形成200μm×200μm的着色图案。进一步,在180℃后烘焙30分钟,从而形成着色图案。
[显影耐受性]
在上述着色图案的形成中的显影前后的膜厚比通过下述式算出。
显影前后的膜厚比=(显影后的膜厚/显影前的膜厚)×100
将此值设为显影耐受性,将95%以上的情况设为“良好(A)”,将不足95%的情况或在着色图案的一部分确认出缺口的情况设为“一般不良(B)”),将图案全部从基板剥落的情况设为“不良(C)”。
[耐热性]
除以1,000J/m2的曝光量进行曝光以外,以与上述着色图案的形成相同的方式操作,从而形成着色图案。进一步在180℃追加加热30分钟。求出追加加热前后的颜色变化ΔEab*。将该值设为耐热性,将ΔEab*不足3的情况设为“良好(A)”,将3以上且不足5的情况设为“一般良好(B)”,将5以上的情况设为“不良(C)”。
[耐溶剂性]
以与上述耐热性的评价相同的方式操作,从而形成着色图案。将形成该着色图案的基板浸没于60℃的N-甲基吡咯烷酮30分钟。将在浸没后保持了着色图案并且浸没后的N-甲基吡咯烷酮完全没有着色的情况设为“良好(A)”,将在浸没后保持了着色图案但是浸没后的N-甲基吡咯烷酮少许着色的情况设为“一般良好(B)”,将在浸没后可观察到从基板剥离的着色图案并且浸没后的N-甲基吡咯烷酮着色了的情况设为“不合格(C)”。
表2
根据表2的结果可知,该感射线性组合物具有良好的分辨率、感光度以及保存稳定性,并且由该感射线性组合物形成的显示元件用固化膜具有良好的压缩性能、显影耐受性、耐热性以及耐溶剂性。
产业上的可利用性
本发明可提供一种感射线性组合物,其可形成分辨率和感光度优异并且具有高压缩性能、保存稳定性、显影耐受性、耐热性、耐溶剂性的显示元件用固化膜。因此,该感射线性组合物适用于:显示元件用滤色器、阵列用层间绝缘膜、固体摄像元件的色分解用滤色器、有机EL显示元件用滤色器、电子纸等柔性显示器用滤色器、触摸面板用保护膜、在金属布线和金属凸块的形成、基板的加工等中使用的照相化学腐蚀制造法用抗蚀层等。
Claims (11)
3.根据权利要求1所述的感射线性组合物,其进一步含有[C]碱可溶性树脂。
5.根据权利要求1所述的感射线性组合物,其进一步含有[D]着色剂。
6.根据权利要求3所述的感射线性组合物,其中,[C]碱可溶性树脂具有源自含环氧基的不饱和化合物的结构单元。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的感射线性组合物,其用于形成显示元件用固化膜。
8.一种光聚合引发剂,其为权利要求2中记载的式(1-1)所示的光聚合引发剂。
9.一种显示元件用固化膜的形成方法,其具有如下工序:
(1)使用权利要求7所述的感射线性组合物,在基板上形成涂膜的工序,
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序,
(3)将上述照射了射线的涂膜进行显影的工序,以及
(4)将上述显影了的涂膜进行加热的工序。
10.一种显示元件用固化膜,其由权利要求7所述的感射线性组合物形成。
11.一种显示元件,其具备权利要求9所述的显示元件用固化膜。
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