(57)【要約】  感光性樹脂組成物は、不飽和カルボン酸とエチレン性の不飽和結合を有する化合物との共重合体、アクリレート系の多官能性モノマー、フェノール性の化合物、光重合開始剤、及び有機溶媒を含む。本発明による感光性樹脂組成物は、露光部と非露光部との現像性の差が大きいため、優れた解像力及び現像特性を有する。この感光性樹脂組成物は、液晶表示素子用の透明保護膜、絶縁膜、表面保護膜及びパターン型スペーサなどに途有効に使用できる。
2007507743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不飽和カルボン酸とエチレン性の不飽和結合を有する化合物との共重合体と、
アクリレート系の多官能性モノマーと、
フェノール性の化合物と、
光重合開始剤と、
有機溶媒と、を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
【請求項２】
前記不飽和カルボン酸が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項３】
前記エチレン性の不飽和結合を有する化合物が、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル（メタ）アクリレート、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、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、アクリロニトリル、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルα−エチルアクリレート、３，４−エポキシブチル（メタ）アクリレート、４，５−エポキシ（シクロ）ペンチル（メタ）アクリレート、５，６−エポキシ（シクロ）ヘキシル（メタ）アクリレート、６，７−エポキシ（シクロ）ヘプチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項４】
前記アクリレート系の多官能性モノマーが、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−へキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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）アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項５】
前記フェノール性の化合物が、フェノール、クレゾール及びそれらのオリゴマー、４，４’−ジヒドロキシジフェ二ルメタン、４，４’−ジヒドロキシジフェ二ルエーテル、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン、トリス（４−ヒドロキシフェ二ル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−フェ二ルエタン、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェ二ル）エタン、１，３−ビス［１−（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−メチルエチル］ベンゼン、１，４−ビス［１−（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−メチルエチル］ベンゼン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，４，６−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、スピロビスインダン、ポリヒドロキシスチレン及びその共重合体、フェノール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、及びフェノールナフトール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂からなる群から選択される一つまたは二つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項６】
前記共重合体の重量平均分子量が、３０００〜１００，０００であることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項７】
前記アクリレート系の多官能性モノマーの含量が、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１０〜２００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項８】
前記フェノール性の化合物の含量が、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１〜１００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項９】
前記光重合開始剤の含量が、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として０．５〜５０重量部であることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項により得られた組成物を使用して製造された感光性の透明保護膜、絶縁膜、表面保護膜またはパターン型のスペーサを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光性樹脂組成物に係り、解像力及び現像特性が優秀なネガティブ型の感光性樹脂組成物及びそれを利用して製造された液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の製造工程において、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）回路を保護して絶縁させるための保護膜として、窒化ケイ素などの無機保護膜が利用されてきた。しかし、前記無機保護膜は、誘電定数値が高くて開口率を向上させ難いという問題点があった。かかる問題点を克服するために、誘電率の低い有機絶縁膜の需要が増加しつつある。それらのうち、アルカリ水溶液で現像が可能な感光性樹脂の場合は、製造が簡単であり、製造コストが低いため、その使用量及び用途が拡大されている。
【０００３】
感光性樹脂とは、紫外線のような活性光に露出された部位に化学的な変化が起きて特定溶媒についての溶解度が変化する樹脂をいう。前記露出部位が不溶性になることをネガティブ型といい、露出部位が可溶性になることをポジティブ型という。一方、アルカリ水溶液で現像が可能な感光性樹脂組成物は、一般的に（ａ）アルカリ水溶液により溶解または膨潤されるバインダー樹脂、（ｂ）分子内に少なくとも二つ以上のエチレン性の不飽和結合を有する架橋性化合物、（ｃ）光重合開始剤、及び（ｄ）前述した各成分を溶解できる溶剤からなる。必要な場合には、染料、顔料または製膜性能や基板との接着力を向上させる色々な添加剤をさらに含有できる。
【０００４】
前記（ａ）アルカリ水溶液により溶解または膨潤されるバインダー樹脂は、一般的に高分子鎖中にカルボン酸、無水カルボン酸、水酸化基、アミノ基またはアミド基を含有する構造である。具体的には、ノボラック系のフェーノル樹脂またはアクリル系の樹脂単独重合体または共重合体が広く利用されている。特に、前記アクリル系のバインダー樹脂は、可視光線についての透明性にすぐれるため、ＴＦＴ回路保護膜として広く利用されている。
【０００５】
特許文献１は、アクリル酸系の化合物とアクリレート系の化合物との共重合体をバインダー樹脂として使用し、アクリレート系の化合物を多官能性モノマーとして使用して製造された感光性樹脂組成物を開示している。しかし、露光部と非露光部との溶解度差が十分に大きくないので現像特性が不良であった。また、現像過程中に残っているべきバインダー樹脂が現像溶液に一部溶解されて、１５ミクロン以下の微細パターンを得難いという問題があった。一方、かかる現象を防止するために、架橋性化合物を過剰に使用すれば、膜がべとべとして工程性が低下し、異物の発生が増加しやすく、十分な架橋化反応を起こすためには露光量を増加させなければならないので、工程生産性が低下するだけでなく、露光部の溶解度低下に加えて、非露光部の溶解度も共に低下するため、レジストとしての分解能が低下するという短所があった。
【特許文献１】米国特許第４，１３９，３９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、露光部と非露光部との溶解度差を極大化させることによって、分解能に優れ、現像特性が向上した感光性樹脂組成物を提供することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、前記感光性樹脂組成物を利用して製造された液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明は、不飽和カルボン酸とエチレン性の不飽和結合を有する化合物との共重合体、アクリレート系の多官能性モノマー、フェノール性の化合物、光重合開始剤、及び有機溶媒を含む感光性樹脂組成物を提供する。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つである。
【００１０】
また、前記エチレン性の不飽和結合を有する化合物は、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル（メタ）アクリレート、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、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、アクリロニトリル、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルα−エチルアクリレート、３，４−エポキシブチル（メタ）アクリレート、４，５−エポキシ（シクロ）ペンチル（メタ）アクリレート、５，６−エポキシ（シクロ）ヘキシル（メタ）アクリレート、６，７−エポキシ（シクロ）ヘプチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つである。
【００１１】
また、前記アクリレート系の多官能性モノマーは、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−へキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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）アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つである。
【００１２】
一方、前記フェノール性の化合物は、フェノール、クレゾール及びそれらのオリゴマー、４，４’−ジヒドロキシジフェ二ルメタン、４，４’−ジヒドロキシジフェ二ルエーテル、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン、トリス（４−ヒドロキシフェ二ル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−フェ二ルエタン、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェ二ル）エタン、１，３−ビス［１−（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−メチルエチル］ベンゼン、１，４−ビス［１−（４−ヒドロキシフェ二ル）−１−メチルエチル］ベンゼン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，４，６−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、スピロビスインダン、ポリヒドロキシスチレン及びその共重合体、フェノール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、及びフェノールナフトール／ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂からなる群から選択される一つまたは二つ以上の組み合わせである。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、前記共重合体の重量平均分子量は、３０００〜１００，０００であることが望ましい。
【００１４】
また、前記アクリレート系の多官能性モノマーの含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１０〜２００重量部である。
【００１５】
また、前記フェノール性の化合物の含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１〜１００重量部である。
【００１６】
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記光重合開始剤の含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として０．５〜５０重量部である。
【００１７】
前記他の課題を解決するために、本発明は、本発明による感光性樹脂組成物を使用して製造された感光性の透明保護膜、絶縁膜、表面保護膜またはパターン型のスペーサを備える液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による感光性樹脂組成物の場合、パターンの形成時、露光部と非露光部との現像性の差が大きいため、解像力及び現像特性が非常に優秀である。そして、液晶表示素子用の透明保護膜、絶縁膜、表面保護膜及びパターン型スペーサなどの用途で有効に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明による感光性樹脂組成物は、不飽和カルボン酸とエチレン性の不飽和結合を有する化合物との共重合体、アクリレート系の多官能性モノマー、フェノール性の化合物、光重合開始剤、及び有機溶媒を含むことを特徴とする。そして、前記共重合体は、光反応以前に基本的な支持体としての膜を形成して、一定の厚さを維持可能にする。
【００２０】
前記共重合体は、不飽和カルボン酸とアクリレート系の化合物などのエチレン性の不飽和結合を有する化合物とを、溶媒存在下で重合開始剤を使用してラジカル重合して製造できる。
【００２１】
前記不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つである。アクリル酸またはメタクリル酸が、共重合反応性が優秀であり、モノマーの収給が容易であるという点で望ましく使われる。本発明に使われる前記共重合体内の不飽和カルボン酸の含有率は、５〜６０モル％であることが望ましい。５モル％未満であるときには、現像液によるパターン形成が正しく行われず、６０モル％を超過するときには、現像パターンが遺失する傾向がある。
【００２２】
また、前記エチレン性の不飽和結合を有する化合物は、一般的にアクリレート系の化合物であって、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル（メタ）アクリレート、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、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルα−エチルアクリレート、３，４−エポキシブチル（メタ）アクリレート、４，５−エポキシ（シクロ）ペンチル（メタ）アクリレート、５，６−エポキシ（シクロ）ヘキシル（メタ）アクリレート、６，７−エポキシ（シクロ）ヘプチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどを使用でき、その他にもスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、アクリロニトリル及びそれらの混合物も使用可能である。それらのうち、特にスチレン及びベンジルメタクリレートが共重合性の点で有利である。
【００２３】
前記共重合体の製造に使用可能な溶媒としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類；テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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ジメチルエーテル、プロピ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モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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などのエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、メチル２−メトキシプロピオネート、エチル２−メトキシプロピオネート、プロピル２−メトキシプロピオネート、ブチル２−メトキシプロピオネート、メチル３−メトキシプロピオネート、エチル３−メトキシプロピオネート、プロピル３−メトキシプロピオネート、ブチル３−メトキシプロピオネート、メチル３−エトキシプロピオネート、エチル３−エトキシプロピオネート、プロピル３−エトキシプロピオネート、ブチル３−エトキシプロピオネートなどのエステル類；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；トルエンなどの芳香族の炭化水素類などを挙げることができる。
【００２４】
一方、前記共重合体の製造に使用可能なラジカル重合開始剤としては、例えば２，２−アゾビスイソブチロニトリル、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、ｔ−過酸化ピバル酸ブチルなどの有機過酸化物などを挙げることができ、それらは、単独にまたは２種以上混合して使用できる。
【００２５】
前記共重合体の重量平均分子量Ｍｗは、３，０００〜１００，０００の範囲にあることが望ましい。重量平均分子量が３，０００未満であれば、被膜の成膜性及び耐熱性が低下し、１００，０００を超過するときには、現像液に対する現像特性が低下し、被膜の平坦度が減少する傾向がある。
【００２６】
本発明による前記共重合体を製造するとき、各単量体とラジカル重合開始剤などの反応成分は、重合開始時に全量を添加することもでき、初めには、最小限の一部を添加した後で連続的または段階的に添加することもできる。重合温度は、使われるラジカル重合開始剤に依存するが、一般的に６０℃〜８０℃である。重合は、連続式または回分式いずれも可能であるが、酸素を含有しない雰囲気で行うことが望ましい。反応温度や攪拌速度などの重合条件は、反応中に適切に変更することができる。
【００２７】
一方、本発明による光硬化性の樹脂組成物に使われるアクリレート系の多官能性モノマーは、組成物内でバインダー樹脂に分布される途中でＵＶなどの活性光により露光されれば、架橋反応を起こして網構造をなす。かかる網構造を通じてアルカリ可溶性樹脂が現像過程中に現像液により溶解されて出ることを防止することによって、結果的に基板上にイメージを残すような役割を果たす。
【００２８】
本発明に使用可能な前記アクリレート系の多官能性モノマーは、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−へキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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）アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択されるいずれか一つである。
【００２９】
前記アクリレート系の多官能性モノマーの含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１０〜２００重量部であることが望ましい。１０重量部未満である場合には、架橋結合が不十分であるため、露光部も溶解されるという問題点が発生する恐れがあり、２００重量部を超過するときには、必要な露光量が多くなるため、生産性が低下し、非露光部の溶解度も共に低下してレジストとしての分解能が低下する恐れがある。
【００３０】
本発明に使用可能なフェノール性の化合物は、アルカリ性の現像液によく溶解されるか、または相溶性の良い物質であって、非露光部の溶解度を増加させることによって、感光性樹脂組成物の分解能を向上させる役割を行う。前記フェノール性の化合物は、露光部にも存在するが、露光部には既に架橋結合が形成されているので、溶解度に影響を及ぼさず、非露光部のみが溶解度を向上させる役割を果たす。
【００３１】
前記フェノール性の化合物の含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として１〜１００重量部であることが望ましい。１重量部未満である場合には、解像度の増加効果が微弱であり、１００重量部を超過するときには、形成されるパターンの形状が不均一になるか、または基板に対する接着性が弱くなる傾向がある。
【００３２】
本発明による感光性樹脂組成物に使われる光重合開始剤は、当業界で通常的に使われるものであれば特別に制限されない。例えば、ビイミダゾール系化合物、ベンゾイン系化合物、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アゾ系化合物などが望ましい。具体的な例として、２，２−ビス（２−クロロフェ二ル）−４，４，５，５−テトラフェ二ル−１，２−ビイミダゾール、２，２−ビス（２，４−ジクロロフェ二ル）−４，４，５，５−テトラフェ二ル−１，２−ビイミダゾール、２，２−ビス（２，４，６−トリクロロフェ二ル）−４，４，５，５−テトラフェ二ル−１，２−ビイミダゾール、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−メチル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、フェ二ルビフェ二ルケトン、１−ヒドロキシ−１−ベンゾイルシクロヘキサン、ベンジル、ベンジルジメチルケタル、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−４’−モルホリノブチロフェノン、２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、チオキサントン、１−クロロ−４−プロキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、エチルアントラキノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェ二ルスルフィド、ベンゾインブチルエーテル、２−ヒドロキシ−２−ベンゾイルプロパン、２−ヒドロキシ−２−（４’−イソプロピル）ベンゾイルプロパン、４−ブチルベンゾイルトリクロロメタン、４−フェノキシベンゾイルジクロロメタン、ベンゾイルホルム酸メチル、１，７−ビス（９’−アクリジニル）ヘプタン、９−ｎ−ブチル−３，６−ビス（２’−モルホリノ−イソブチロイル）カルバゾール、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェ二ルホスフィンオキシドなどがある。
【００３３】
一方、前記光重合開始剤の含量は、前記バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として０．５〜５０重量部であることが望ましい。０．５重量部未満であるときには、光重合開始剤の絶対量が不足して架橋結合による網構造を生成し難く、５０重量部を超過するときには、塗膜形成後、光重合開始剤が膜表面に析出されるか、または黄変が起きやすく、露光量が多く要求される傾向がある。
【００３４】
本発明による前記感光性樹脂組成物に使われる溶媒としては、当業界で通常的に使われるものであれば特別に制限されない。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエテン、１，２，３−トリクロロプロタン、へキサン、ヘプタン、オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソブロパノール、プロパノール、ブタノール、ｔ−ブタノール、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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ジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピルカルビトール、ブチルカルビトール、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、３−メトキシブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、エチル−３−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテート、プロピルアセテート、エチルアセテートなどを挙げることができ、それらを単独あるいは２種以上混合して使用できる。
【００３５】
また、本発明による感光性樹脂組成物には、必要な場合には、前記成分以外にヒドロキノン、４−メトキシフェーノル、キノン、ピロカテコール、ｔ−ブチルカテコール、フェノチアジンなどの熱重合抑制剤、可塑剤、シランカップリング剤、充填剤、界面活性剤など、コーティング剤に一般的に使われる添加物をさらに添加して使用できる。
【００３６】
以下、本発明のアルカリ現像可能な高解像度のネガ型の感光性樹脂組成物を利用してパターンを形成する方法に関して説明する。
【００３７】
感光性樹脂組成物を基板上に塗布する。前記基板としては、液晶表示装置の特性上ガラスまたは透明プラスチック樹脂が主に使われる。しかし、ディスプレイの目的を満足する限り特別に制限されない。基板の表面に本発明の感光性樹脂組成物を塗布する方法は、スプレー法、ロールコーティング法、スリットノズルを利用した塗布法、回転塗布法、押出コーティング法、バーコーティング法などがある。そして、２種類以上の塗布法を組み合わせてコーティングすることもある。塗布された膜厚は、塗布方法、組成物の固形分濃度、粘度などにより変わるが、通常、乾燥後の膜厚が０．５〜１００μmになるように塗布する。
【００３８】
このように塗膜を形成した後には、流動性のない塗膜を得るために真空、赤外線または／及び熱を加えて溶媒を揮発させる前熱処理工程を行う。加熱条件は、各成分の種類や配合比率によって異なるが、熱板加熱の場合に６０〜１３０℃で５〜５００秒間加熱し、熱オーブンの場合に６０〜１４０℃で２０〜１０００秒間加熱することが一般的である。次いで、前記塗膜に所定のパターンを有するマスクを利用して放射線を照射する。放射線は、エキシマレーザーなどの遠紫外線、紫外線、可視光線、電子線、Ｘ線などがあるが、本発明では、水銀灯のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）を利用することが望ましい。露光は、接触式、近接式、投影式の露光法などで施行可能である。
【００３９】
露光後にアルカリ現像を行う前に、必要に応じて露光後の加熱（Ｐｏｓｔ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ：ＰＥＢ）を実施できるが、ＰＥＢの温度は１５０℃以下であり、時間は０．１〜１０分程度である。
【００４０】
所望しない部分をアルカリ現像液により除去する工程である現像工程では、水溶性アルカリ現像液で非露光部位を除去する。現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機物アルカリ類；エチルアミン、ｎ−プロピルアミンなどの１次アミン類；ジエチルアミン、ｎ−プロピルアミンなどの２次アミン類；トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ｎ−メチルピロリドンなどの３次アミン類；ジメチルエチルアルコールアミン、トリエチルアルコールアミンなどのアルコールアミン類；テトラメチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、コリンなどの４次アンモニウム塩；ピロール、ピペリジンなどのアミン類からなるアルカリ水溶液を使用できる。また、前記アルカリ水溶液にメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、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などの水溶性の有機溶媒、界面活性剤などを適当量添加した水溶液を現像液として使用したことも可能である。現像時間は、通常１０〜２００秒程度であり、現像方法は、ディッピング法、スプレー法、パドル法などいずれも可能である。現像後、純水を利用して洗浄を２０〜２００秒間行った後、圧縮空気や窒素を利用して基板上の水分を除去して最終的に基板上にパターンを形成させることができる。前記パターンの形成後には、熱板やオーブンなどの加熱装置を利用して後熱処理を行えば、耐熱性の優秀な被膜に変換させることができる。熱板を利用する場合には１５０℃〜３００℃で１〜１２０分間、オーブンを利用する場合には１５０℃〜３００℃で１０〜１２０分間熱処理することが一般的である。
【００４１】
このように最終的に熱処理を終えた後には、完全に架橋硬化されたパターンが得られる。
本発明のネガティブ型の感光性樹脂組成物から形成された耐熱性被膜は、液晶表示装置用の保護膜、絶縁膜、表面保護膜、パターン型スペーサなどの用途で使用できる。
【００４２】
以下、望ましい実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれにより制限されるものではない。
【実施例】
【００４３】
実施例１
１−（１）共重合体の製造
冷却管及び攪拌器を備えたフラスコに、３−メトキシブチルアセテート２５０ｇ及び２，２−アゾビス（ジメチルバレロニトリル）１０ｇを入れた。次いで、ベンジルメタアクリレート８０ｇ及びメタアクリル酸２０ｇを入れて窒素に置換した。次いで、攪拌を始めた。溶液の温度を７０℃に昇温させた後、この温度で６時間反応させて重量平均分子量が１２，０００である共重合体を得た。
【００４４】
１−（２）感光性樹脂組成物の製造
前記で製造された共重合体３３重量部、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部、フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン２重量部、光開始剤として２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン２重量部、及び溶媒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５４重量部を、攪拌器を利用して攪拌して完全に溶解させた。次いで、０．２ミクロンのフィルタを利用して濾過して、感光性樹脂組成物を製造した。
【００４５】
実施例２
感光性樹脂組成物の製造
フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパンの代わりに、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェ二ル）エタンを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で感光性樹脂組成物を製造した。
【００４６】
実施例３
感光性樹脂組成物の製造
フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパンの代わりに、重量平均分子量１１，０００のポリヒドロキシスチレンを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で感光性樹脂組成物を製造した。
【００４７】
実施例４
４−（１）共重合体の製造
冷却管及び攪拌器を備えたフラスコに、３−メトキシブチルアセテート２５０ｇ及び２，２−アゾビス（ジメチルバレロニトリル）１０ｇを入れた。次いで、ベンジルメタアクリレート８０ｇ及びアクリル酸２０ｇを入れて窒素に置換した。次いで、攪拌を始めた。溶液の温度を７０℃に昇温させた後、この温度で６時間反応させて重量平均分子量が１０，０００である共重合体を得た。
【００４８】
４−（２）感光性樹脂組成物の製造
前記で製造された共重合体３３重量部、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリトール  ヘキサアクリレート１０重量部、フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン２重量部、光開始剤として２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン２重量部、及び溶媒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５４重量部を、攪拌器を利用して攪拌して完全に溶解させた。次いで、０．２ミクロンのフィルタを利用して濾過して、感光性樹脂組成物を製造した。
【００４９】
実施例５
５−（１）共重合体の製造
冷却管及び攪拌器を取り付けたフラスコに、３−メトキシブチルアセテート２５０ｇ及び２，２−アゾビス（ジメチルバレロニトリル）１０ｇを入れた。次いで、ベンジルメタアクリレート８０ｇ、メタアクリル酸２０ｇ及びグリシジルメタアクリレート２０ｇを入れて窒素に置換した。次いで、攪拌を始めた。溶液の温度を７０℃に昇温させた後、この温度で６時間反応させて重量平均分子量が１４，０００である共重合体を得た。
【００５０】
５−（２）感光性樹脂組成物の製造
前記で製造された共重合体３３重量部、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部、フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン２重量部、光開始剤として２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン２重量部、及び溶媒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５４重量部を、攪拌器を利用して攪拌して完全に溶解させた。次いで、０．２ミクロンのフィルタを利用して濾過して、感光性樹脂組成物を製造した。
【００５１】
実施例６
６−（１）共重合体の製造
前記実施例１−（１）で得られた共重合体３６０ｇを攪拌器及び窒素投入口を備えるフラスコに投入し、温度を１１０℃に昇温させた。次いで、グリシジルメタアクリレート１０ｇを１時間にわたって徐々に添加し、エポキシ基が完全になくなるまで反応させて重量平均分子量が１１，０００である共重合体を得た。
【００５２】
６−（２）感光性樹脂組成物の製造
前記で製造された共重合体３３重量部、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部、フェノール性の化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ二ル）プロパン２重量部、光開始剤として２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン２重量部、及び溶媒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５４重量部を、攪拌器を利用して攪拌して完全に溶解させた。次いで、０．２ミクロンのフィルタを利用して濾過して、感光性樹脂組成物を製造した。
【００５３】
比較例１
感光性樹脂組成物の製造
フェノール性の化合物を使用しない点を除いては、前記実施例１と同じ方法で感光性樹脂組成物を製造した。
【００５４】
比較例２
感光性樹脂組成物の製造
フェノール性の化合物を使用しない点を除いては、前記実施例６と同じ方法で感光性樹脂組成物を製造した。
【００５５】
試験例１
物性の測定
前記実施例１〜６及び比較例１〜２で製造された組成物をガラス基板にスピンコーティングして塗布した後、１００℃熱板に１００秒間前熱処理して塗膜を形成した。得られた塗膜上に所定のマスクを載せた後、マスクアライナ（ＭＡ−８、Ｓｕｓｓ Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈ社製）を利用して、３６５ｎｍで２０ｍＷ／cm2である紫外線を１００ｕｍ間隙の近接式で１０秒間露光した。２．３８％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で常温で１５秒間現像した後、純水で２０秒間洗浄した。次いで、２２０℃に維持される熱オーブン中で３０分間加熱硬化させた後、３μm厚さのホールパターンを形成した。前記ホールパターンは、特に感光性表面保護膜でＴＦＴの金属配線とＩＴＯ電極とを連結するために一般的に使われる。
【００５６】
横縦比の１：１であるホールが大きさ別に羅列されたマスクを利用してパターンを形成したとき、同一の露光量（本実験では、２００ｍＪ／cm2）で膜の下部まで完全に貫通する最も小さいホールの大きさをその組成物の解像度と定義した。前記解像度を測定し、その結果は下記の表１に示した。
【００５７】
一方、現像後、現像しようとする部位に洗浄されずに残っている残存物の有無と残存量とを観察して残留特性を測定した。残存物がないときに良好であるといい、残存物があれば不良であると評価して、その結果を下記の表１に示した。
【００５８】
また、前記で得られた被膜の４００ｎｍでの透過度を測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００５９】
【表１】
2007507743.tif 000003
【００６０】
前記表１から分かるように、比較例による感光性樹脂組成物を利用した場合には、解像度が２５μmとして劣悪であるに比べて、本発明による感光性樹脂組成物を利用した場合には、解像度が１２〜１５μmとして非常に優秀である。比較例２の場合には、残留特性も不良であるが、本発明による場合には、残留特性も良好であるということを確認できる。
【００６１】
試験例２
光学顕微鏡写真による特性比較
前記実施例２及び比較例１により製造された感光性樹脂組成物を利用してパターンを形成し、光学顕微鏡写真を撮影した。前記写真でそのパターンの解像度及び残留特性を観察し、図１及び図２に示した。図１及び図２に示すように、本発明の実施例２により製造された感光性樹脂組成物を使用して得られたパターンを撮影した図１の場合が、比較例１についてのパターンを撮影した図２の場合よりパターンが鮮明であり、残留物が残らなかった。これに対して、図２の場合には、２５μm未満のホールは正しく形成されなかったということが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、実施例１により製造された感光性樹脂組成物を利用して得られたパターンの光学顕微鏡写真である。
【図２】図２は、比較例１により製造された感光性樹脂組成物を利用して得られたパターンの光学顕微鏡写真である。
【図１】
2007507743.tif 000004
【図２】
2007507743.tif 000005
【国際調査報告】
2007507743.tif 000006