碱溶性树脂、感光性树脂组合物、固化物以及图像显示装置的制作方法

本发明涉及碱溶性树脂、感光性树脂组合物、固化物以及图像显示装置。

背景技术：

1、在液晶显示元件中，使用光刻间隔物(photo-spacer或photospacer，又称“间隙控制材料”、“光阻间隔物”等)以保持夹持于滤色片侧基板与薄膜晶体管(tft)侧基板之间的液晶层的厚度。

2、光刻间隔物一般通过如下方法形成：将感光性树脂组合物涂布于基板，在干燥后以通过具有特定微细图案的光掩模的光进行曝光并且进行显影。

3、近年来，随着液晶显示装置等图像显示装置的高功能化(例如3d立体视觉化、视角扩大化等)，要求光刻间隔物的厚膜化(10μm以上)。

4、例如，专利文献1的目的在于提供一种即使进行膜厚为10μm以上的厚膜加工也能够形成显影密合性及分辨率优异、形状良好的微细光刻间隔物的负型感光性树脂组合物，并且其中提出了一种负型感光性树脂组合物，其包含(a)碱溶性树脂、(b)光自由基聚合引发剂以及(c)光聚合性单体，所述(c)光聚合性单体包含(c-1)具有异氰尿酸骨架的光聚合性单体及(c-2)具有茀骨架的光聚合性单体。

5、另外，专利文献2的目的在于提供一种可以形成10μm以上的间隙、与基板的密合性良好并且可确保曝光后的透明性的感光性树脂组合物，并且其中提出了一种感光性树脂组合物，其用作间隔件形成材料，包含成分：(a)粘合剂聚合物、(b)光聚合性化合物、(c)光聚合引发剂以及(d)含巯基的氢供体，所述(b)光聚合性化合物包含具有乙烯性不饱和基及异氰尿酸环结构的光聚合性化合物。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2019-124929号公报

9、专利文献2：国际公开第2013/115262号公报

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、然而，专利文献1或2所记载的感光性树脂组合物在光刻间隔物的厚膜化时，对于显影密合性及分辨率存在改善余地。另外，从环境方面来看，需要一种可使用较稀的弱碱性水溶液显影的感光性树脂组合物，但专利文献1或2所记载的感光性树脂组合物当使用弱碱性水溶液显影时，担心会存在显影时间变长、生产率降低的问题。

3、本发明的目的在于提供一种即使在厚膜化的情况下也能够形成显影密合性及分辨率优异的固化膜的碱溶性树脂以及包含所述碱溶性树脂的感光性树脂组合物。另外，本发明的目的在于提供一种感光性树脂组合物，其除了具有所述特性以外，即使在使用弱碱性显影液的情况下也能够在短时间内显影。进而，本发明的目的还在于提供一种由所述感光性树脂组合物获得的固化物以及包含所述固化物的图像显示装置。

4、解决问题的技术手段

5、本发明人等为了解决所述技术问题而反复进行深入研究，结果发现，通过使用下述碱溶性树脂以及包含该碱溶性树脂的感光性树脂组合物能够达到所述目的，从而完成了本发明。

6、本发明涉及一种碱溶性树脂(下面也称为“碱溶性树脂a”)，其包含一种以上的下列通式(1)所示的重复结构单元x，

7、

8、式(1)中，r1是氢或甲基，r2是碳数为1以上的连结基团，r3是与所述连结基团的碳原子键合的下列通式(2)所示的有机基团，r4是与所述连结基团的碳原子键合的羟基或有机基团；

9、

10、式(2)中，r5是母体的碳数为3～8且含杂原子的有机基团或者母体的碳数为2～7且具有羧基的有机基团。

11、另外，本发明涉及一种碱溶性树脂(下面也称为“碱溶性树脂b”)，其包含一种以上下列通式(1')所示的重复结构单元x'，但不包含具备分支侧链的重复结构单元，所述分支侧链具有各自以自由基聚合性取代基结尾的2～3个末端。

12、

13、式(1')中，r1是氢或甲基，r2是碳数为1以上的连结基团，r3'是与所述连结基团的碳原子键合的下列通式(2’)所示的有机基团，r4是与所述连结基团的碳原子键合的羟基或有机基团；

14、

15、式(2')中，r5'是母体的碳数为2～7的烃基、母体的碳数为3～8且含杂原子的有机基团或者母体的碳数为2～7且具有羧基的有机基团。

16、所述碱溶性树脂a或b中，优选所述r2的连结基团是母体的碳数为1～10的烃基或者母体的碳数为1～10且含杂原子的有机基团。

17、所述碱溶性树脂a或b中，优选所述r4的有机基团是包含选自由丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、酰氧基、酰胺氧基(アミドオキシ基)、烷氧基、芳氧基、氨基以及含氮杂环所组成的组中的一种以上的官能团的有机基团。

18、另外，所述碱溶性树脂a或b中，优选所述r2的连结基团是母体的碳数为1～7的烃基或者母体的碳数为1～7且含杂原子的有机基团，并且

19、所述r4是与所述r2的连结基团的碳原子键合的羟基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。

20、另外，所述碱溶性树脂a或b中，优选为所述r2的连结基团是母体的碳数为1～7的烃基或者母体的碳数为1～7且含杂原子的有机基团，

21、所述r5或所述r5'是下列通式(3)所示的有机基团，并且

22、所述r4是与所述r2的连结基团的碳原子键合的羟基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基，或者是下列通式(4)所示的有机基团。

23、

24、式(3)中，r6及r7分别独立地表示母体的碳数为1～6的烃基，r6及r7的母体的总碳数为3～8；

25、

26、式(4)中，r8是氢或甲基，r9是母体的碳数为1～5的烃基或者母体的碳数为1～5且含杂原子的有机基团。

27、所述碱溶性树脂a或b中，优选所述重复结构单元x或x'的含量在所有重复结构单元中为5摩尔％～50摩尔％。

28、所述碱溶性树脂a或b优选酸值为20mgkoh/g～120mgkoh/g。

29、所述碱溶性树脂a或b优选重量平均分子量为5000～40000。

30、本发明的感光性树脂组合物至少包含所述碱溶性树脂a和/或b、聚合性单体以及光聚合引发剂。

31、本发明的固化物通过所述感光性树脂组合物来获得。

32、所述固化物优选为光刻间隔物、间隔壁材料、透镜材料、层间绝缘膜材料、保护膜材料、光波导材料或平坦化膜材料。

33、另外，本发明涉及一种图像显示装置，其包含所述固化物。

34、有益效果

35、本发明的碱溶性树脂a或b的主要特征在于具有如下结构：包含一种以上所述通式(1)或(1')所示的重复结构单元x或x'，所述重复结构单元x或x'中，侧链长度是一定长度以上的长度，在其侧链的末端具有羧基。本发明的碱溶性树脂a或b通过具有该特征的结构，从而即使在厚膜化的情况下也可获得显影密合性及分辨率优异的固化膜。另外，本发明的碱溶性树脂a或b由于具有键合于连结基团r2的碳原子的羟基或有机基团，故而可进而具有源自这些基的特性。另外，包含本发明的碱溶性树脂a和/或b的感光性树脂组合物由于即使在使用弱碱性显影液的情况下也能够在短时间内显影，故而可提高光刻间隔物等固化物的生产率。尤其是，在所述r4为有机基团的情况下，本发明的碱溶性树脂a或b具有侧链分支的结构，因此即使在厚膜化的情况下也可获得显影密合性及分辨率进而优异的固化膜。关于其理由，虽然不一定受理论的拘束，但认为其原因在于，由于所述r3或r3'一定程度上较长(原子数较多)，故而末端的羧基容易朝向与主链相对向的方向，因此可参与与基材的密合的羧基数量增加。进而，认为其原因在于，在所述r4为有机基团的情况下，碱溶性树脂a或b的侧链为分支的结构，因此所述r3或r3'的末端的羧基更加容易朝向与主链相对向的方向，可参与与基材的密合的羧基数量进而增加。