JP6962778B2 - 硬化性樹脂組成物及びその用途 - Google Patents
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Description
また、近年では、カラーフィルターに適用する硬化性樹脂組成物には、カラーフィルターの輝度向上の観点から、製造時の加熱によって黄変等の変色ができるだけ生じないことが求められている。そのような耐熱着色性については、これまでにも検討されてきたが、カラーフィルター等に要求される性能の高まりとともに、更なる改善が求められている。
本発明はまた、上記硬化性樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物でもある。
本発明はまた、基板上に、上記硬化物を有することを特徴とするカラーフィルターでもある。
本発明はまた、上記カラーフィルターを備えることを特徴とする表示装置でもある。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸基含有重合体を含有し、上記酸基含有重合体は、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位2〜30質量%、脂環式炭化水素基含有単量体単位10〜40質量%、並びに、酸基含有単量体単位5〜25質量%を有することを特徴とする。
上記酸基含有重合体を含有することにより、水ムラが抑制され、耐熱着色性に優れた硬化物が得られることは、上記酸基含有重合体が、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位と、脂環式炭化水素基含有単量体単位とを有することにより、得られる硬化物の疎水性が高くなることによると推測される。また、上記酸基含有重合体が脂環式炭化水素基含有単量体単位を有することにより、加熱時の変色が抑制されると推測される。
以下に、本発明の硬化性樹脂組成物の各成分について説明する。
本発明において使用する酸基含有重合体は、酸基含有重合体を構成する全単量体単位100質量%に対して、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位2〜30質量%、脂環式炭化水素基含有単量体単位10〜40質量%、並びに、酸基含有単量体単位5〜25質量%を有する。そのため、上記酸基含有重合体を含む硬化性樹脂組成物は、水ムラが生じにくく、優れた耐熱着色性を有する硬化物を与えることができる。
水ムラがより一層抑制され、かつ、より優れた耐熱着色性を有する硬化物が得られる点で、上記酸基含有重合体は、上記酸基含有重合体の全単量体単位100質量%に対して、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位5〜20質量%、脂環式炭化水素基含有単量体単位10〜35質量%、並びに、酸基含有単量体単位10〜25質量%を有することが好ましく、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位5〜20質量%、脂環式炭化水素基含有単量体単位10〜33質量%、並びに、酸基含有単量体単位12〜25質量%を有することがより好ましい。
以下に、上記酸基含有重合体を構成する各単量体単位について説明する。
上記酸基含有重合体は、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位を有する。上記酸基含有重合体がN−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位を有することにより、得られる硬化物の水ムラを抑制し、かつ耐熱着色性を向上させることができる。なかでも、より一層優れた水ムラの抑制と耐熱着色性を発揮することができる点で、N−シクロアルキルマレイミド単量体単位を有することが好ましい。
上記N−アルキルマレイミド単量体としては、好ましくは炭素数1〜20の鎖状アルキル基を有する、マレイミド単量体が挙げられ、具体的には、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−n−プロピルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−n−ブチルマレイミド、N−イソブチルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド、N−n−ペンチルマレイミド、N−n−ヘキシルマレイミド、N−n−ヘプチルマレイミド、N−n−オクチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、2−エチルヘキシルマレイミド等が挙げられる。
上記N−シクロアルキルマレイミド単量体としては、好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル基を有する、マレイミド単量体が挙げられ、具体的には、例えば、N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロペンチルマレイミド、N−ジシクロペンタニルマレイミド、N−ジシクロペンテニルマレイミド、N−トリシクロデカニルマレイミド等が挙げられる。なかでも、より一層優れた水ムラの抑制と耐熱着色性を発揮することができる点で、N−シクロヘキシルマレイミドが好ましい。
上記酸基含有重合体は、上記N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位として、上述したもののうち、1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記酸基含有重合体は、脂環式炭化水素基含有単量体単位を有する。上記酸基含有重合体が上記脂環式炭化水素基含有単量体単位を含むことにより、本発明の硬化性樹脂組成物は、水ムラの抑制と耐熱着色性に優れた硬化物を与えることができる。
上記脂環式炭化水素基としては、好ましくは炭素数が3〜12、より好ましくは炭素数が7〜10の脂環式炭化水素基が挙げられ、具体的には、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、シクロへプチル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等の単環式炭化水素基;ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、トリシクロデカニル、アダマンチル、イソボルニル等の多環式炭化水素基が挙げられる。なかでも、より一層優れた水ムラの抑制と耐熱着色性を発揮することができる点で、上記脂環式炭化水素基は、多環式炭化水素基であることが好ましく、ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、イソボルニルであることが更に好ましく、ジシクロペンタニルであることが特に好ましい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート及び/又はメタクリレート」を意味する。
上記酸基含有重合体は、上記脂環式炭化水素基含有単量体単位として、上述したもののうち、1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記酸基含有重合体は、酸基含有単量体単位を有する。上記酸基含有重合体が酸基含有単量体単位を有することにより、本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化時に硬化物の表面硬度を向上させ、基材への密着性やアルカリ可溶性に優れた硬化物を与えることができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物をカラーフィルター用途に用いた場合、現像性に優れた硬化膜(硬化物)を形成することができる。
上記酸基含有単量体単位としては、酸基含有単量体に由来する重合体構造単位が挙げられる。上記酸基含有単量体としては、分子内に酸基と重合性二重結合を有する化合物が挙げられる。
上記重合性二重結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、メタリル基等が挙げられる。
上記酸基含有重合体は、上記酸基含有単量体単位として、上述したもののうち、1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記酸基含有重合体は、上述した単量体単位を構造単位として有するものであるが、更に、−COO*R1(R1は、一価の有機基であり、O*に結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。)基を含有するビニル系単量体単位(以下、「ビニル系単量体単位(A)」とも称する。)を有することが好ましい。上記酸基含有重合体が、上記ビニル系単量体単位(A)と、後述する水酸基含有単量体単位を更に有することにより、硬化性樹脂組成物の硬化性、硬化物の硬度、耐溶剤性、耐熱性、透明性、基材への密着性等を向上させることができる。更に、本発明の硬化性樹脂組成物が色材を含む場合、得られる硬化物における色材濃度を高めることができる。そのため、より一層の薄膜化を実現できると共に、高色純度化やブラックマトリックスの高遮光率化をより図ることができる。
上記一価の有機基としては、好ましくは炭素数1〜90の一価の鎖状、分岐状若しくは環状の飽和又は不飽和炭化水素基が挙げられる。上記有機基は、置換基を有していてもよい。
R1の炭素数は、より好ましくは炭素数1〜46であり、更に好ましくは炭素数1〜20であり、特に好ましくは炭素数1〜5である。
R1は、後述する一般式(a)中のAと同様の一価の有機基であることが好ましい。
CH2=C(R2)−C(=O)−O−A (a)
(式中、R2は、水素原子又はメチル基を表す。Aは、酸素原子側に第3級炭素原子を有する構造を含む、一価の有機基を表す。)で表される化合物であることが好ましい。
上記酸基含有重合体は、上記ビニル系単量体単位(A)として、上述したもののうち1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記酸基含有重合体は、更に水酸基含有単量体単位を含むことが好ましい。上記酸基含有重合体が、上記ビニル系単量体単位(A)と共に水酸基含有単量体単位を更に含むことにより、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化性、硬化物の硬度、耐溶剤性、耐熱性、透明性、基材への密着性等を向上させることができる。また、硬化物の薄膜化や、色材濃度を高めることができる。
上記酸基含有重合体は、上記水酸基含有単量体単位として、上述したもののうち1種のみを有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記他の重合性単量体単位としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、芳香族炭化水素基含有単量体、他の共重合可能な単量体等に由来する単量体単位が挙げられる。
N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム等の重合体分子鎖の片末端に(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー類;1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジエン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、n−ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルモルフォリン、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニル化合物類;(メタ)アクリル酸イソシアナトエチル、アリルイソシアネート等の不飽和イソシアネート類;2,2’−〔オキシビス(メチレン)〕ビスアクリル酸、ジアルキル−2,2’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス−2−プロペノエート、ジアルキル−2,2’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス−2−プロペノエート等のジアルキル−2,2’−(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体類;α−アリルオキシメチルアクリル酸、α−アリルオキシメチルアクリル酸メチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸エチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−プロピル、α−アリルオキシメチルアクリル酸i−プロピル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸t−ブチル、α−アリルオキシメチルアクリル酸n−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸s−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸t−アミル、α−アリルオキシメチルアクリル酸ネオペンチル等のα−(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体類等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素基含有単量体単位としては、上述した芳香族炭化水素基含有単量体に由来する単量体単位が挙げられる。
上記酸基含有重合体を製造する方法としては、少なくとも上述したN−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位、脂環式炭化水素基含有単量体単位、並びに、酸基含有単量体単位を有する酸基含有重合体を得ることができる方法であれば、特に限定されず、例えば上述したN−アルキルマレイミド単量体及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体、脂環式炭化水素基含有単量体、酸基含有単量体、並びに、必要に応じて上述した他の単量体を含む単量体成分を、公知の方法で重合する方法が挙げられる。
上記酸価は、KOH溶液を用いた中和滴定法により測定して得られる値である。
上記酸基含有重合体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー法(GPC)により、実施例に記載の方法で測定して得られる値である。
なお、「固形分総量」とは、硬化物を形成する成分(硬化物の形成時に揮発する溶媒等を除く)の総量を意味する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に重合性化合物を含むことが好ましい。重合性化合物を更に含むことにより、上記硬化性樹脂組成物の硬化性に優れ、硬化後に、水ムラの抑制、耐熱着色性のみならず、表面硬度が高く、基材への密着性が高く、耐溶剤性、耐熱性にも優れた硬化物を得ることができる。
上記重合性化合物としては、フリーラジカル、電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー線の照射等により重合し得る、重合性不飽和結合(重合性不飽和基とも称す)を有する低分子化合物である。例えば、重合性不飽和基を分子中に1つ有する単官能の化合物と、2個以上有する多官能の化合物が挙げられる。
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、ポリ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、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート等の2官能(メタ)アクリレート化合物;
また上記重合性化合物の分子量としては特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、2000以下が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に光重合開始剤を含むことが好ましい。光重合開始剤を含むことにより、硬化性樹脂組成物の硬化性を向上させ、得られる硬化物の性能を向上させることができる。
本発明における光重合開始剤としては、好ましくはラジカル重合性の光重合開始剤が挙げられる。ラジカル重合性の光重合開始剤とは、電磁波や電子線等の活性エネルギー線の照射により重合開始ラジカルを発生させるものである。
なかでも、光重合開始剤としては、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(「IRGACURE907」、BASF社製)、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(「IRGACURE369」、BASF社製)等のアルキルフェノン系化合物が好ましい。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述した(メタ)アクリレート系重合体、重合性化合物、光重合開始剤の他に必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、溶剤;色材(着色剤とも称す);分散剤;酸化防止剤;耐熱向上剤;レベリング剤;現像助剤;シリカ微粒子等の無機微粒子;シラン系、アルミニウム系、チタン系等のカップリング剤;フィラー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール等の熱硬化性樹脂;多官能チオール化合物等の硬化助剤;可塑剤;重合禁止剤;紫外線吸収剤;艶消し剤;消泡剤;帯電防止剤;スリップ剤;表面改質剤;揺変化剤;揺変助剤;キノンジアジド化合物;多価フェノール化合物;カチオン重合性化合物;酸発生剤;等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、上記硬化性樹脂組成物をカラーフィルター用途に使用する場合には、上記硬化性樹脂組成物は色材を含むことが好ましい。
上記溶剤としては、硬化性樹脂組成物において通常使用するものを使用することができ、目的、用途に応じて適宜選択すればよく、特に限定されないが、例えば、特開2015−157909号公報に記載のものと同様のものを用いることができる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記色材としては、例えば、顔料又は染料等が挙げられる。上記色材として、顔料又は染料の一方を使用してもよいし、顔料と染料を組み合わせて使用してもよい。例えば、カラーフィルターの赤色、青色、緑色画素を形成する場合、青と紫、緑と黄等、色材を適宜組み合わせて求める色特性が発揮されるような公知の手法を用いるとよい。また、ブラックマトリックスを形成する場合、黒の色材を用いるとよい。
これらの色材は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物が上記色材を含む場合、更に分散剤を含むことが好ましい。
上記分散剤とは、色材への相互作用部位と分散媒(例えば溶剤やバインダー樹脂)への相互作用部位とを有し、色材の分散媒への分散を安定化する働きを持つものであり、一般的には、樹脂型分散剤(例えば高分子分散剤)、界面活性剤(例えば低分子分散剤)、色素誘導体に分類される。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸化防止剤を含有することにより、硬化物の耐熱着色性を更に一層向上させることができる。
本発明において使用可能な酸化防止剤としては、特に限定されず、公知の酸化防止剤を適宜選択して用いればよいが、なかでも、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、亜リン酸エステル系酸化防止剤が好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記硬化性樹脂組成物を調製する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いればよく、例えば、上述した各含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合分散する方法が挙げられる。混合・分散工程は特に限定されず、公知の方法により行えばよい。また、通常行われる他の工程を更に含んでいてもよい。なお、上記硬化性樹脂組成物が色材を含む場合は、色材の分散処理工程を経て調製することが好ましい。
なお、得られた硬化性樹脂組成物は、フィルター等によって、濾過処理をして微細なゴミを除去するのが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述したように、水ムラが抑制され、耐熱着色性に優れた硬化物を与えるものである。また、上記硬化物は、硬化性、現像性、基材との密着性、耐熱性及び透明性等の基本性能にも優れる。このような上記硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物もまた、本発明の一つである。
本発明のカラーフィルターは、基板上に、上記硬化物を有する形態からなる。
上記カラーフィルターにおいて、本発明の硬化性樹脂組成物により形成される硬化物は、例えば、ブラックマトリクスや、赤色、緑色、青色、黄色等の各画素のような着色が必要なセグメントとして特に好適であるが、フォトスペーサー、保護層、配向制御用リブ等の着色が必ずしも必要としないセグメントとしても好適である。
また上記基材には、必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤等による薬品処理等を行ってもよい。
上記カラーフィルターを得るには、例えば、画素一色につき(すなわち、一色の画素ごとに)、基板上に、上記硬化性樹脂組成物を配置する工程(配置工程とも称す)と、該基板上に配置された硬化性樹脂組成物に光を照射する工程(光照射工程とも称す)と、現像液により現像処理する工程(現像工程とも称す)と、加熱処理する工程(加熱工程とも称す)とを含む手法を採用し、これと同じ手法を各色で繰り返す製造方法を採用することが好適である。なお、各色の画素の形成順序は、特に限定されるものではない。
上記配置工程は、塗布により行うことが好適である。基板上に上記硬化性樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等が挙げられ、いずれの方法も好ましく用いることができる。
上記配置工程ではまた、上記硬化性樹脂組成物を基板上に塗布した後、塗膜を乾燥することが好適である。塗膜の乾燥は、例えば、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て行うことができる。乾燥条件は、含まれる溶媒成分の沸点、硬化成分の種類、膜厚、乾燥機の性能等に応じて適宜選択されるが、通常、50〜160℃の温度で10秒〜300秒間行うことが好適である。
上記光照射工程において、使用される活性光線の光源としては、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、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、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使用される。また、露光機の方式としては、プロキシミティー方式、ミラープロジェクション方式、ステッパー方式が挙げられるが、プロキシミティー方式が好ましく用いられる。
なお、活性エネルギー光線の照射工程では、用途によっては、所定のマスクパターンを介して活性エネルギー光線を照射することとしてもよい。この場合、露光部が硬化し、硬化部が現像液に対して不溶化又は難溶化されることになる。
上記現像工程は、上述した光照射工程の後、現像液によって現像処理し、未露光部を除去しパターンを形成する工程である。これにより、パターン化された硬化膜を得ることができる。現像処理は、通常、10〜50℃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で行うことができる。
上記加熱工程は、上述した現像工程の後、焼成によって露光部(硬化部)を更に硬化させる工程(後硬化工程とも称す)である。例えば、高圧水銀灯等の光源を使用して、例えば0.5〜5J/cm2の光量で後露光する工程や、例えば60〜260℃の温度で10秒〜120分間にわたって後加熱する工程等が挙げられる。このような後硬化工程を行うことにより、パターン化された硬化膜の硬度及び密着性を更に強固なものとすることが可能になる。また、この加熱工程により、上述したように、上記硬化性樹脂組成物に含まれる(メタ)アクリレート系重合体の構造単位の3級炭素含有部位が脱離して生成したカルボキシル基が、上述した(メタ)アクリレート系重合体が有する水酸基含有単量体単位の水酸基と反応して架橋構造を形成し、得られる本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物が耐溶剤性や硬化性に更に優れたものとなる。
なお、上記加熱工程により得られる塗膜(すなわち硬化膜)の膜厚は、加熱前の塗膜の膜厚を100%とすると、90%以下であることが好適である。より好ましくは80%以下、更に好ましくは70%以下である。
本発明はまた、上記カラーフィルターを用いて構成されてなる表示装置でもある。
なお、上記硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物を有する表示装置用部材及び表示装置もまた、本発明の好適な実施形態に含まれる。上記硬化性樹脂組成物により形成される硬化物(硬化膜)は、安定して、基材等に対する密着性に優れ、かつ高硬度であるうえ、高平滑性を示し、高い透過率を有するものであるから、透明部材として特に好適であり、また、各種表示装置における保護膜や絶縁膜としても有用である。
なお、上記硬化物(硬化膜)を表示装置用部材として用いる場合、当該部材は、上記硬化膜から構成されるフィルム状の単層又は多層の部材であってもよいし、該単層又は多層の部材に更に他の層が組み合わされた部材であってもよいし、また、上記硬化膜を構成中に含む部材であってもよい。
以下の合成例等において、各種物性は下記のようにして測定した。
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液として、HLC−8220GPC(東ソー社製)、カラム:TSKgel SuperHZM−M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて、重合体の重量平均分子量を測定した。
重合体溶液をアルミカップに約1gはかり取り、アセトン約3gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、真空乾燥機(EYELA社製、商品名:VOS−301SD)を用い、真空下140℃で1.5時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、質量を測定した。その質量減少量から、重合体溶液の固形分(重合体)の質量(固形分濃度、質量%)を計算した。
重合体溶液3gを精秤し、アセトン90gと水10gとの混合溶媒に溶解し、0.1規定のKOH水溶液を滴定液として用いて、自動滴定装置(平沼産業社製、商品名:COM−555)により、重合体溶液の酸価を測定し、溶液の酸価と溶液の固形分とから固形分1g当たりの酸価(mgKOH/g)を求めた。
重合体溶液1の調製
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えた反応槽に、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)508部を仕込み、窒素置換した後、攪拌しながら加熱して90℃まで昇温した。
他方、滴下槽(A)として、N−シクロヘキシルマレイミド(CHMI)35部、メタクリル酸t−ブチル(t−BMA)123部、メタクリル酸ジシクロペンタニル(日立化成社製「ファンクリルFA−513M」、以下DCPMAともいう)68部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)70部、アクリル酸(AA)54部及びt−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(アルケマ吉富社製「ルペロックス575」、以下L575ともいう)8部、PGMEA35部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n−ドデシルメルカプタン(n−DM)2部、PGMEA106部を攪拌混合したものを準備した。反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。その後30分90℃を保持した後、L575を1.4部添加した。更に90℃で30分保持した後、115℃まで昇温し90分間熟成を行い、重合体溶液1を得た。
得られた重合体溶液1を分析したところ、重量平均分子量は21500、酸価は122mgKOH/g、樹脂固形分は34.8質量%であった。
重合体溶液2の調製
単量体の仕込み量を、CHMI25部、t−BMA73部、DCPMA79部、HEMA35部、AA39部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とした以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液2を得た。
得られた重合体溶液2を分析したところ、重量平均分子量は20700、酸価は122mgKOH/g、樹脂固形分は34.5質量%であった。
重合体溶液3の調製
単量体の仕込み量を、CHMI25部、t−BMA66部、DCPMA80部、HEMA30部、AA49部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とした以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液3を得た。
得られた重合体溶液3を分析したところ、重量平均分子量は21600、酸価は155mgKOH/g、樹脂固形分は34.8質量%であった。
重合体溶液4の調製
単量体の仕込み量を、CHMI25部、t−BMA88部、アクリル酸ジシクロペンタニル(日立化成社製「ファンクリルFA−513AS」、以下DCPAともいう)49部、HEMA50部、AA39部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とした以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液4を得た。得られた重合体溶液4を分析したところ、重量平均分子量は22000、酸価は122mgKOH/g、樹脂固形分は34.4質量%であった。
重合体溶液5の調製
単量体の仕込み量を、CHMI35部、t−BMA88部、DCPMA112部、HEMA35部、メタクリル酸(MAA)81部、PGMEA35部とし、n−DMの仕込み量を2部とし、熟成後にPGMEA250部を添加した以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液5を得た。得られた重合体溶液5を分析したところ、重量平均分子量は19900、酸価は145mgKOH/g、樹脂固形分は29.1質量%であった。
重合体溶液6の調製
単量体の仕込み量を、CHMI25部、t−BMA88部、DCPMA30部、HEMA50部、MAA58部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とし、熟成後にPGMEA119部を添加した以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液6を得た。得られた重合体溶液6を分析したところ、重量平均分子量は19500、酸価は152mgKOH/g、樹脂固形分は30.1質量%であった。
重合体溶液7の調製
単量体の仕込み量を、N−ベンジルマレイミド(BzMI)25部、t−BMA88部、メタクリル酸メチル(MMA)49部、HEMA50部、AA39部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とした以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液7を得た。得られた重合体溶液7を分析したところ、重量平均分子量は19500、酸価は120mgKOH/g、樹脂固形分は34.5質量%であった。
重合体溶液8の調製
単量体の仕込み量を、CHMI25部、t−BMA88部、MMA49部、HEMA50部、AA39部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とした以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液8を得た。得られた重合体溶液8を分析したところ、重量平均分子量は21100、酸価は121mgKOH/g、樹脂固形分は35.0質量%であった。
重合体溶液9の調製
単量体の仕込み量を、BzMI25部、t−BMA88部、DCPMA30部、HEMA50部、MAA58部、PGMEA25部とし、n−DMの仕込み量を2部とし、熟成後にPGMEA119部を添加した以外は合成例1と同様の操作を行い、重合体溶液9を得た。得られた重合体溶液9を分析したところ、重量平均分子量は20100、酸価は151mgKOH/g、樹脂固形分は30.1質量%であった。
固形分換算で、重合体溶液1を60部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを30部、ラジカル重合性光重合開始剤としてイルガキュア907(BASF社製)を9.8部、酸化防止剤としてイルガノックス1010(BASF社製)を0.2部、更に希釈溶媒(PGMEA)を固形分濃度20質量%となるように加え、攪拌することで硬化性樹脂組成物(1−1)を得た。
上記で得られた硬化性樹脂組成物(1−1)を、スピンコーターを用いて無アルカリガラス板(5cm×5cm、東新理興社製)上に乾燥後の塗膜の厚さが3μmとなるように塗布し、ホットプレートにて100℃で3分間乾燥した後、超高圧水銀ランプを用いて照射量が100mJ/cm2となるように紫外線を照射した。照射後、更にホットプレートにて230℃で30分間乾燥させて、試験片を作成した。得られた試験片をホットプレートにて250℃で3時間加熱し、室温に冷却してから、分光色差計(「ZE−6000」日本電色工業製)を用いて、塗布面のb*値を測定した。結果を表2に示す。
表2に示すように、重合体溶液1の代わりに重合体溶液2〜9を用いた以外は、実施例1と同様の操作にて、硬化性樹脂組成物(2−1)〜(9−1)を得て、塗膜の耐熱着色性を評価した。結果を表2に示す。
固形分換算で、重合体溶液1を45部、色材組成物(b−1)を20部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを25部、ラジカル重合性光重合開始剤としてイルガキュア907(BASF社製)を9.8部、酸化防止剤としてイルガノックス1010(BASF社製)を0.2部、更に希釈溶媒(PGMEA)を固形分濃度20質量%となるように加え、攪拌することで硬化性樹脂組成物(1−2)を得た。
なお、ここで使用した色材組成物(b−1)は、下記の方法で調製した。
(色材組成物(b−1)の調製)
分散用樹脂溶液(樹脂の単量体組成:BzMI/シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸メチル/メタクリル酸=30/30/30/10(質量比)、Mw:10000、酸価:65mgKOH/g、樹脂溶液中の固形分:42%)を8.3質量部、分散剤(ビックケミー・ジャパン社製、商品名「DISPERBYK−2001」、不揮発分1.3g)を2.9質量部、顔料(C.I.ピグメンブルー15:6)8.0質量部を、225ml容器にはかり取り、不揮発分濃度(固形分濃度)が20質量%となるようにPGMEAで希釈した。これに、径1.0mmのジルコニアビーズ64gを加え、ペイントシェーカーで3時間振とうして分散処理後、デカンテーションによりジルコニアビーズを除いて、色材組成物(b−1)を得た。
上記で得られた硬化性樹脂組成物(1−2)を、スピンコーターを用いて無アルカリガラス板(10cm×10cm、ジオマテック社製)上に乾燥後の塗膜の厚さが3μmとなるように塗布し、ホットプレートにて100℃で3分間乾燥した後、超高圧水銀ランプを用いて照射量が100mJ/cm2となるように紫外線を照射した。露光後、塗膜に0.04質量%水酸化カリウム水溶液をスピン現像機にて60秒間散布しシャワー現像を行った。次いで、露光部を純水で10秒間水洗した後、エアブローによりガラス板表面上の水分を除去した。
光学顕微鏡(倍率100倍)を用いて塗膜の水ムラ(濃淡ムラ)を観察し、下記の基準にて評価した。下記基準で○〜△を実用上問題のないレベルとした。結果を表3に示す。
○:塗膜表面に濃淡ムラが観察されない。
△:塗膜表面にわずかに濃淡ムラが観察される。
×:塗膜表面にはっきりとした濃淡ムラや剥離が観察される。
表3に示すように、重合体溶液1の代わりに重合体溶液2〜9を用いた以外は、実施例7と同様の操作にて、硬化性樹脂組成物(2−2)〜(9−2)を得て、塗膜の水ムラを評価した。結果を表3に示す。
BzMI:N−ベンジルマレイミド
CHMI:N−シクロヘキシルマレイミド
TBMA:メタクリル酸t−ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
DCPMA:メタクリル酸ジシクロペンタニル
DCPA:アクリル酸ジシクロペンタニル
HEMA:メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
このように本発明の硬化性樹脂組成物は、250℃といった高温での熱処理において変色が非常に少なく、耐熱着色性が極めて優れるものであると共に、水ムラを十分に抑制することができるものであることが明らかである。
Claims (10)
- 酸基含有重合体を含有する硬化性樹脂組成物であって、
該酸基含有重合体は、N−アルキルマレイミド単量体単位及び/又はN−シクロアルキルマレイミド単量体単位2〜30質量%、脂環式炭化水素基の炭素数が3〜12である脂環式炭化水素基含有(メタ)アクリレート系単量体単位10〜40質量%、カルボン酸系単量体単位5〜25質量%、(メタ)アクリロイル基に隣接する酸素原子が第3級炭素原子と結合した構造を有する3級炭素含有(メタ)アクリレート系単量体単位20〜60質量%、並びに、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート単位10〜40質量%を有する
ことを特徴とするカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。 - 前記脂環式炭化水素基含有(メタ)アクリレート系単量体単位が有する脂環式炭化水素基は、多環式炭化水素基であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 前記酸基含有重合体は、芳香族炭化水素基含有単量体単位の含有量が5質量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 前記酸基含有重合体は、−COOR6(R6は、炭素数1〜3のアルキル基である。)基を含有するビニル系単量体単位の含有量が、5質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 前記N−シクロアルキルマレイミド単量体単位は、N−シクロヘキシルマレイミド単量体単位であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート単位は、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、及び、(メタ)アクリル酸2,3−ヒドロキシプロピルからなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 更に、重合性化合物、及び、光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のカラーフィルター用硬化性樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物。
- 基板上に、請求項8に記載の硬化物を有することを特徴とするカラーフィルター。
- 請求項9に記載のカラーフィルターを備えることを特徴とする表示装置。
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