CN102419515A - 聚硅氧烷组合物、聚硅氧烷组合物的制造方法、显示元件的固化膜及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚硅氧烷组合物、聚硅氧烷组合物的制造方法、显示元件的固化膜及其形成方法。本发明提供可以使保护膜及层间绝缘膜等显示元件的固化膜所需特性得到高水平且兼顾平衡的聚硅氧烷组合物。该聚硅氧烷组合物含有以下成分[A]~[D]:[A]由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物和(a2)不具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物的比例超过15摩尔%、[B]不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷、[C]自由基聚合引发剂、及[D]溶剂。
Description
技术领域
本发明涉及适宜作为显示元件的保护膜、层间绝缘膜等固化膜的形成材料的聚硅氧烷组合物、由该组合物形成的固化膜及该固化膜的形成方法。
背景技术
作为液晶显示元件等显示元件,在其制造工序中,要利用溶剂、酸或碱溶液等进行浸渍处理,另外通过溅射形成布线电极层时,元件表面会局部地曝露于高温下。为了防止这种浸渍处理及高温处理使显示元件发生劣化或损伤,要在元件的表面设置对这些处理具有耐受性的保护膜。
对于这种保护膜来说,要求具有以下性能:相对所要形成该保护膜的基板或下层、以及在保护膜上形成的层,贴紧性高、膜本身平滑且强韧、具有透明性、即使在高温条件下也不变色从而能够保持透明性、表面硬度充足、耐擦伤性优异等。
为了满足这种所需特性,主要使用丙烯酸系树脂作为用于形成保护膜的射线敏感性组合物的成分,并尝试使用了耐热性及透明性比丙烯酸系树脂更优异的聚硅氧烷系材料作为射线敏感性组合物的成分(专利文献1~3)。但是,聚硅氧烷系材料与ITO(铟锡氧化物)透明导电膜的贴紧性不足,固化膜容易发生开裂(龟裂),因此存在着作为保护膜不实用的不良情况。而且,在显示元件中的钼布线上 贴紧性不足时,保护膜可能会以钼布线上作为起始点,发生开裂及剥离。因此,还有待开发在耐热性及透明性优异的同时,对ITO透明导电膜及钼布线的贴紧性得到改善的聚硅氧烷系射线敏感性组合物。
另外,在银行等的自动取款机、自动售货机、便携电话、便携信息终端、数字音频播放器等上面使用着被称为触摸面板、触摸屏及触摸画面等通过按压画面上的显示来操作设备的输入装置。由于触摸屏通常是用手指等直接按压,所以要具备保护膜。该保护膜需要具有对触摸屏元件的布线的贴紧性、以及作为保护膜的耐擦伤性等表面高度。
另一方面,在显示元件等中,层间绝缘膜一般是为了使配置成层状的布线之间绝缘而设置的。该显示元件的层间绝缘膜需要形成布线用接触孔的图案。作为液晶显示元件的层间绝缘膜形成用材料,已开发了成本上有利的负型射线敏感性组合物(专利文献4)。但是,作为这种负型射线敏感性组合物,难以形成具有实用水平的孔径的接触孔。因此,目前从形成接触孔的优越性方面考虑,为了形成显示元件的层间绝缘膜,正在大范围地使用正型射线敏感性组合物(专利文献5)。
这样,在显示元件等的制造中,根据其目的及工序而使用多种射线敏感性组合物。最近,出于削减成本的考虑,正在尝试射线敏感性组合物的种类统一化,期待着用一种射线敏感性组合物形成保护膜及层间绝缘膜。具体来说,就是强烈地希望开发出在简便地形成透明性、耐热性、贴紧性、耐开裂性、敏感度、折射率、表面硬度及耐擦伤性上优异的保护膜及层间绝缘膜的同时,显示出可以形成能用于实用的接触孔的分辨性,作为触摸屏用保护膜具有充足的贴紧性、耐擦伤性的聚硅氧烷系负型射线敏感性组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-001648号公报
专利文献2:日本特开2006-178436号公报
专利文献3:日本特开2008-248239号公报
专利文献4:日本特开2000-162769号公报
专利文献5:日本特开2001-354822号公报
发明内容
本发明是基于以上情况做出的,其目的是提供可以形成上述所需特性得到高水平且兼顾平衡的保护膜及层间绝缘膜等固化膜的聚硅氧烷组合物及其制造方法。另外,本发明的另一目的是提供由该聚硅氧烷组合物形成的保护膜、层间绝缘膜等固化膜、以及其形成方法。
为了解决上述问题,本发明首先提供一种聚硅氧烷组合物,其中含有以下成分[A]~[D]:
[A]由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物和(a2)不具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物的比例超过15摩尔%;
[B]不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷;
[C]自由基聚合引发剂;及
[D]溶剂。
另外,本发明的第二方面是提供上述聚硅氧烷组合物的制造方法,该方法是至少混合以下成分[A]~[D]:
[A]由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物和(a2)不 具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物的比例超过15摩尔%;
[B]不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷;
[C]自由基聚合引发剂、及
[D]溶剂。
本发明的第三方面是进一步提供由上述聚硅氧烷组合物形成的显示元件的固化膜。
另外,本发明的第四方面是进一步提供显示元件的固化膜的形成方法,其中包含以下工序(1)~(4):
(1)在基板上形成上述聚硅氧烷组合物的涂膜的工序;
(2)对由工序(1)形成的涂膜的至少一部分照射射线的工序;
(3)使通过工序(2)照射了射线的涂膜显影的工序;及
(4)对通过工序(3)显影的涂膜进行加热的工序。
还有,本发明的第五方面是进一步提供通过上述方法形成的显示元件的固化膜,例如,可用作显示元件的触摸屏用保护膜。
本发明的聚硅氧烷组合物在透明性、耐热性、耐热透明性、耐开裂性、表面硬度及耐擦伤性等一般所需特性上得到了高水平且兼顾平衡,而且对ITO透明导电膜的贴紧性得到了改善,因此容易形成具有微细而精巧的图案的保护膜及层间绝缘膜等固化膜。因此,这样形成的固化膜(保护膜或层间绝缘膜)可适宜用作显示元件用,特别是可用作触摸屏显示元件的保护膜。另外,本发明的聚硅氧烷组合物可以表现出能够形成接触孔程度的充足分辨性。
具体实施方式
聚硅氧烷组合物
本发明的聚硅氧烷组合物含有[A]成分、[B]成分、[C]成分及[D]成分作为必需成分。以下对各种成分进行详细说明。
[A]成分
[A]成分是由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物(以下也称为(a1)化合物)和(a2)不具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物(以下也称为(a2)化合物)进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)化合物的比例超过15摩尔%。
作为(a1)化合物,优选为下述式(1)或下述式(2)所示的水解性硅烷化合物。
〔式(1)中,R1表示碳原子数1~4的烷基,R2表示单键、亚甲基或亚烷基,X表示乙烯基、烯丙基、苯乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基。
式(2)中,R3表示碳原子数1~4的烷基,R4及R5相互独立地表示单键、亚甲基或亚烷基,Y表示乙烯基、烯丙基、苯乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基,Z表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~14的取代或未取代的芳基、卤素原子、环氧基、异氰酸酯基、氨基、乙烯基、苯乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基。p为1或2的整数。〕
此处,本说明书中的“水解性硅烷化合物”是指“具有水解性基团的硅烷化合物”,此处所述的“水解性基团”是指通常通过与水反应可以形成硅醇基(-Si-OH)的基团。与此相对,“非水解性基 团”是指不能通过与水反应而形成硅醇基、稳定存在的基团。另外,“水解缩合”是指通过水解生成的硅醇基之间进行脱水缩合反应、和/或硅醇基与水解性基团进行缩合反应,从而形成硅氧烷键(-Si-O-Si-)。还有,对于水解反应,如果由水解性基团的一部分生成硅醇基,则可以残留未水解基团(-OR1或-OR3),即[A]成分的一部分具有选自-OR1及-OR3构成的群组中的至少一种。
另外,在本发明中,不仅是水解性硅烷化合物,也可以使用其部分水解物,对于后述的[B]成分也一样。此处,本说明书中的“部分水解物”是指通过烷氧基的水解缩合反应生成、分子中残留有至少1个优选两个以上的烷氧基的硅氧烷化合物(硅原子数为2~100个,优选2~30个左右的硅氧烷低聚物)。
R1、R3及Z中的烷基可以是直链状也可以是支链状。作为R1及R3中的烷基,从水解缩合的反应性方面考虑,优选碳原子数1~2的烷基。另外,作为Z中的烷基,优选碳原子数1~6,特别优选1~4的烷基。具体来说,可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。
作为R2、R4及R5中的亚烷基,优选碳原子数2~6的亚烷基,特别优选碳原子数2~3的亚烷基。该亚烷基可以是直链状也可以是支化链状的,具体来说,可以列举亚乙基、三亚甲基、亚丙基。
X、Y及Z中的(甲基)丙烯酰氧基是包含丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基的概念。另外,苯乙烯基的芳香环上的乙烯基的取代位置没有特别的限制,邻位、间位、对位均可以。
作为Z中的芳基,可以列举单环~3环式芳香族烃基。该芳基只要碳原子数为6~14即可,可以具有取代基,作为取代基,例如可以列举碳原子数1~6的烷基、卤素原子、水酸基、氨基、硝基、氰基、羧基、烷氧基。作为芳基,例如可以列举苯基、萘基,作为 取代芳基,例如,可以列举甲苯基。
在上述式(1)中,作为R1,优选碳原子数1~2的烷基,作为R2,优选单键或碳原子数2~3的亚烷基,作为X,优选乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基。
在上述式(2)中,作为R3,优选碳原子数1~2的烷基,作为R4及R5,优选单键或碳原子数2~3的亚烷基,作为Y,优选乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基,作为Z,优选碳原子数1~6的烷基。另外,优选p为1。
作为上述式(1)表示的化合物的具体例子,可以列举乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、邻苯乙烯基三甲氧基硅烷、邻苯乙烯基三乙氧基硅烷、间苯乙烯基三甲氧基硅烷、间苯乙烯基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三丙氧基硅烷、丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基三丙氧基硅烷、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、2-甲基丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷、2-甲基丙烯酰氧基乙基三丙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、2-丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷、2-丙烯酰氧基乙基三丙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。
作为上述式(2)表示的化合物的具体例子,可以列举乙烯基甲 基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、烯丙基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基甲基二乙氧基硅烷、烯丙基二甲基甲氧基硅烷、烯丙基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基甲基甲氧基硅烷、二乙烯基甲基乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基苯基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基苯基二甲氧基硅烷、3,3’-二甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、3,3’-二丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、3,3’,3”-三甲基丙烯酰氧基丙基甲氧基硅烷、3,3’,3”-三丙烯酰氧基丙基甲氧基硅烷等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。
在上述式(1)及式(2)表示的化合物中,从能够以高水平实现耐开裂性、表面硬度、对布线等的贴紧性方面考虑,同时从水解缩合的反应性方面考虑,特别优选乙烯基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷等。
另外,作为(a2)化合物,优选为下述式(3)所示的水解性硅烷化合物。
(式(3)中,R6表示碳原子数1~4的烷基,R7表示单键、亚甲基或亚烷基,W表示碳原子数1~20的取代或未取代的烷基、碳原子数6~14的取代或未取代的芳基、氨基、巯基、环氧基、环氧丙氧基或3,4-环氧环己基,q表示0~3的整数。)
作为R6中的烷基,可以列举与上述式(1)的R1相同的基团,作为W中的烷基及芳基,可以列举与上述式(2)的Z相同的基团,作为R7中的亚烷基,可以列举与上述式(2)的R5相同的基团。另外,作为W中的烷基及芳基的取代基,可以列举与上述式(2)的Z中的芳基的取代基相同的基团。
作为R7,优选单键或碳原子数2~3的亚烷基,作为W,优选碳原子数1~10的取代或未取代的烷基、碳原子数6~8的取代或未取代的芳基或环氧丙氧基。还有,作为烷基或芳基的取代基,优选卤素原子。另外,作为q,优选0或1。
作为上述式(3)表示的水解性硅烷化合物,可以列举具有4个水解性基团的硅烷化合物、具有1个非水解性基团和3个水解性基团的硅烷化合物、具有两个非水解性基团和两个水解性基团的硅烷化合物、或它们的混合物。
作为这种水解性硅烷化合物的具体例子,
具有4个水解性基团的硅烷化合物可以列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四苯氧基硅烷、四苄氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等;
具有1个非水解性基团和3个水解性基团的硅烷化合物可以列举甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、氨基三甲氧基硅烷、氨基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等;
具有两个非水解性基团和两个水解性基团的硅烷化合物可以 列举二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。
在这些水解性硅烷化合物中,优选具有4个水解性基团的硅烷化合物、及具有1个非水解性基团和3个水解性基团的硅烷化合物,特别优选具有1个非水解性基团和3个水解性基团的硅烷化合物。作为优选的水解性硅烷化合物的具体例子,可以列举四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷。
在(a1)化合物和(a2)化合物的合计中,所占的(a1)化合物的加入比例超过15摩尔%,优选为16摩尔%以上,特别优选为18摩尔%以上。(a1)化合物的比例为15摩尔%以下时,曝光敏感度差,得到的固化膜的耐热性、贴紧性及分辨率低下。还有,对于(a1)化合物的加入比例的上限,从耐开裂性、耐热性、贴紧性方面考虑,优选为50摩尔%,更优选为40摩尔%,特别优选为30摩尔%。
作为(a1)化合物和(a2)化合物进行共水解缩合的条件,只要使(a1)化合物及(a2)化合物中的至少一部分水解,将水解性基团转变为硅醇基,并产生缩合反应,就没有特别的限制,作为一个例子,可以列举以下方法。
优选采用在溶剂中混合(a1)化合物及(a2)化合物,向混合溶液中加水,进行水解缩合的方法。
作为(a1)化合物和(a2)化合物的共水解缩合反应中使用的水,优选使用通过反渗透膜处理、离子交换处理、蒸馏等方法进行精制 的水。通过使用这种精制水,可以抑制副反应,提高水解的反应性。作为水的使用量,相对于(a1)化合物及(a2)化合物的水解性基团的合计量1摩尔,优选为0.1~3摩尔,更优选为0.3~2摩尔,进一步优选为0.5~1.5摩尔。通过使用这种量的水,可以使水解缩合的反应速度达到最佳化。
作为(a1)化合物和(a2)化合物的共水解缩合反应中使用的溶剂,没有特别的限制,通常可以使用与后述聚硅氧烷组合物的配制中使用的溶剂相同的品种。作为这种溶剂的优选的例子,可以列举乙二醇单烷基醚醋酸酯、二乙二醇二烷基醚、丙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚醋酸酯、丙酸酯类。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。在这些溶剂之中,特别优选二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯或3-甲氧基丙酸甲酯。
对于(a1)化合物和(a2)化合物的共水解缩合反应,优选在酸催化剂(例如,盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、草酸、醋酸、三氟醋酸、三氟甲烷磺酸、磷酸、酸性离子交换树脂、各种路易斯酸)、碱催化剂(例如,氨、伯胺类、仲胺类、叔胺类、吡啶等含氮化合物;碱性离子交换树脂;氢氧化钠等氢氧化物;碳酸钾等碳酸盐;醋酸钠等羧酸盐;各种路易斯碱)、或烃氧化物(例如,烃氧化锆、烃氧化钛、烃氧化铝)等催化剂的存在下进行。作为催化剂的使用量,从促进水解缩合反应方面考虑,相对于(a1)化合物及(a2)化合物的合计1摩尔,优选为0.2摩尔以下,更优选为0.00001~0.1摩尔。
(a1)化合物和(a2)化合物和的共水解缩合反应中的反应温度及反应时间,可以进行适当地设定,例如可采用下述条件。反应温度优选为40~200℃,更优选为50~150℃。反应时间优选为30分~24小时,更优选为1~12小时。通过设定这种反应温度及反应时间, 可以使水解缩合反应得以最有效率地进行。在该水解缩合反应中,可以向反应体系内一次性添加水解性硅烷化合物、水及催化剂按一步法进行、或者也可以分多次向反应体系内添加水解性硅烷化合物、水及催化剂,从而按多步法进行水解反应及缩合反应。还有,在水解缩合反应后,可以加入脱水剂,然后进行蒸发,从而从反应体系内除去水及生成的醇。该步骤中使用的脱水剂一般通过吸附或包合过剩的水来完全消耗脱水能力、或通过蒸发来除去。
作为按这种方式得到的[A]成分,优选含有衍生自化合物(a1)的下述式(4)表示的结构单元(以下,也称为结构单元(4))、衍生自化合物(a2)的下述式(5)表示的结构单元(以下,也称为结构单元(5))及下述式(6)表示的结构单元(以下,也称为结构单元(6))。
X-R2-SiO3/2(4)
SiO4/2 (5)
R8-SiO3/2 (6)
〔式(4)中,R2及X与前述含义相同,式(6)中,R8表示碳原子数1~20的取代或未取代的烷基。〕
还有,作为R8中烷基的取代基,可以列举与上述式(2)的Z中的芳基的取代基相同的基团。
作为[A]成分中的各种结构单元的含有比例(摩尔比),优选结构单元(4)/结构单元(5)/结构单元(6)=16~25/10~40/40~70,更优选为18~25/20~40/40~60。
对于通过水解缩合反应得到的[A]成分的分子量,可以利用使用四氢呋喃作为流动相的GPC(凝胶渗透色谱),作为聚苯乙烯换算的重均分子量进行测定。[A]成分的重均分子量(Mw)优选在500~10000的范围内,更优选在1000~5000的范围内。通过使[A]成分的重均分子量的值在500以上,可以改善聚硅氧烷组合物涂膜 的成膜性。另一方面,通过使重均分子量为10000以下,可以防止聚硅氧烷组合物的碱显影性变差。
另外,重均分子量(Mw)和按同样条件测定的数均分子量(Mn)之比,即分散度(Mw/Mn)优选为1.0~15.0,更优选为1.1~10.0,进一步优选为1.1~5.0。通过设定在这种范围内,可以兼顾碱显影性、贴紧性、耐开裂性。
[B]成分
[B]成分是不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷。通过并用[A]成分和[B]成分,与仅使用[A]成分相比,可以高水平地实现耐开裂性、耐热性、贴紧性及分辨率。
[B]成分可以通过在与[A]成分相同的条件下,使至少一种上述(3)表示的水解性硅烷化合物进行(共)水解缩合而获得。
作为通过(共)水解缩合反应得到的[B]成分,优选含有下述式(7)表示的结构单元(以下,也称为结构单元(7))和下述式(8)表示的结构单元(以下,也称为结构单元(8))。
R9-SiO3/2 (7)
R10-SiO3/2(8)
〔式(7)中,R9表示碳原子数1~10的取代或未取代的烷基,式(8)中,R10表示碳原子数6~14的取代或未取代的芳基。〕
还有,作为R9中烷基及R10中芳基的取代基,可以列举与上述式(2)的Z中芳基的取代基相同的基团。
作为[B]成分中的各种结构单元的含有比例(摩尔比),优选结构单元(7)/结构单元(8)=30~70/70~30,更优选为40~60/60~40。
通过水解缩合反应得到的[B]成分的重均分子量(Mw)可以按照与[A]成分相同的条件进行测定,从涂膜的成膜性及显影性方面考虑,优选为500~10000,更优选为1000~5000。
另外,对于重均分子量(Mw)与按相同条件测定的数均分子量(Mn)之比,即分散度(Mw/Mn),从碱显影性、贴紧性、耐开裂性方面考虑,优选为1.0~15.0,更优选为1.1~10.0,进一步优选为1.1~5.0。
作为[A]成分和[B]成分的含有比例,相对于[A]成分100质量份,优选[B]成分为80~400质量份,更优选为100~200质量份。
另外,优选进行适当地调节,使得在构成[A]成分及[B]成分的全部结构单元中所占的具有自由基聚合性有机基团的结构单元的含有比例,即在[A]成分及[B]成分的全部结构单元中所占的衍生自(a1)化合物的结构单元的含有比例为1~20摩尔%,更优选为5~18摩尔%,特别优选为10~15摩尔%。通过以这种比例含有具有自由基聚合性有机基团的结构单元,可以高水平地实现贴紧性、耐开裂性、耐热性、耐擦伤性,还可具备射线敏感性。
还有,在构成[A]成分及[B]成分的全部结构单元中所占的具有自由基聚合性有机基团的结构单元的含有比例可通过1H-NMR、 13C-NMR、FT-IR、热分解气相色谱质量分析进行定性、定量分析。
[C]成分
[C]成分是自由基聚合引发剂。作为本发明中使用的自由基聚合引发剂,可以列举邻酰基肟化合物、苯乙酮化合物、联咪唑化合物等。
作为O-酰基肟化合物的具体例子,可以列举乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)、1-〔9-乙基-6-苯甲酰基-9.H.-咔唑-3-基〕-辛-1-酮肟-O-醋酸酯、1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基〕-乙-1-酮肟-O-苯甲酸酯、1-〔9-正丁基-6-(2-乙基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基〕-乙-1-酮肟-O-苯甲酸酯、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基苯甲酰基)-9.H.-咔唑 -3-基〕-1-(O-乙酰肟)、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)、乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基苯甲酰基)-9.H.-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}-9.H.-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)-9.H.-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)等。这些O-酰基肟化合物可以单独使用或混合使用两种以上。
在这些物质中,作为优选的O-酰基肟化合物,可以列举乙酮-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)-9.H.-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}-9.H.-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)。
作为苯乙酮化合物,可以列举例如α-氨基酮化合物、α-羟基酮化合物。
作为α-氨基酮化合物的具体例子,可以列举2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙-1-酮等。
作为α-羟基酮化合物的具体例子,可以列举1-苯基-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮等。这些苯乙酮化合物可以单独使用或混合使用两种以上。
在这些苯乙酮化合物中优选α-氨基酮化合物,特别优选2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙-1-酮。
作为联咪唑化合物的具体例子,可以列举2,2’-双(2-氯苯 基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑、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。这些联咪唑化合物可以单独使用或混合使用两种以上。
在这些联咪唑化合物中,优选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,特别优选2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑。
对于本发明的聚硅氧烷组合物,使用联咪唑化合物作为[C]成分时,为了对其进行增敏,可以添加具有二烷基氨基的脂肪族或芳香族化合物(以下称为“氨基系增敏剂”)。
作为所述氨基系增敏剂,可以列举例如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。在这些氨基系增敏剂中,特别优选4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮。这些氨基系增敏剂可以单独使用或混合使用两种以上。
另外,并用联咪唑化合物和氨基系增敏剂时,可以添加硫醇化合物作为氢自由基提供剂。联咪唑化合物通过氨基系增敏剂增敏时会发生分裂,产生咪唑自由基,而其直接使用有可能不表现出高聚合引发能力。但是,在联咪唑化合物和氨基系增敏剂共存的体系中,通过添加硫醇化合物,可以向咪唑自由基提供硫醇化合物产生的氢自由基。结果,咪唑自由基就转变为中性的咪唑,同时产生具有聚合引发能力高的硫自由基的成分,即使是低射线照射量也能形成表面硬度高的固化膜。
作为所述硫醇化合物的具体例子,可以列举
2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基 -5-甲氧基苯并噻唑等芳香族硫醇化合物;
3-巯基丙酸、3-巯基丙酸甲脂等脂肪族单硫醇化合物;
季戊四醇四(巯基醋酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)等2官能以上的脂肪族硫醇化合物。这些硫醇化合物可以单独使用或混合使用两种以上。
在这些硫醇化合物中,特别优选2-巯基苯并噻唑。
并用联咪唑化合物和氨基系增敏剂时,作为氨基系增敏剂的使用量,相对于联咪唑化合物100质量份,优选为0.1~50质量份,更优选为1~20质量份。通过使氨基系增敏剂的使用量处于上述范围内,可以提高曝光时的固化反应性,提高得到的固化膜的表面硬度。
另外,并用联咪唑化合物、氨基系增敏剂及硫醇化合物时,作为硫醇化合物的使用量,相对于联咪唑化合物100质量份,优选为0.1~50质量份,更优选为1~20质量份。通过使硫醇化合物的使用量处于上述范围内,可以改善得到的固化膜的表面硬度。
在本发明中,作为[C]成分,优选含有选自O-酰基肟化合物及苯乙酮化合物构成的群组中的至少一种,还可以含有联咪唑化合物。
作为[C]成分的使用量,相对于[A]成分和[B]成分的合计100质量份,优选为0.05~30质量份,更优选为0.1~15质量份。通过使[C]成分的使用量处于上述范围内,即使在低曝光量情况下,也可以显示出高射线敏感度,形成具有充足的表面硬度的固化膜。
[D]成分
[D]成分为溶剂。作为溶剂,没有特别的限制,但特别优选含有作为质子性溶剂的醇系溶剂。通过使用醇系溶剂,可以使各种成分均匀地溶解或分散,由此可以提高组合物溶液对大型基板的涂布 性,还可以抑制涂布不均(条纹斑、针孔斑、明暗不均等)的发生,进一步提高膜厚均匀性。
作为这种醇系溶剂,可以列举
1-己醇、1-辛醇、1-壬醇、1-十二烷醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇等长链烷基醇类;
苄醇等芳香族醇类;
乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚等乙二醇单烷基醚类;
丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚等丙二醇单烷基醚类;
二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚等二乙二醇单烷基醚类;
二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇单丁基醚等二丙二醇单烷基醚类等。这些醇系溶剂可以单独使用或同时使用两种以上。
在这些醇系溶剂中,特别是从提高涂布性方面考虑,优选苄醇、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚。
[D]成分可以单独使用1种,也可以混合使用两种以上。作为[D]成分的使用量,相对于[A]成分100质量份,优选为5质量份~300质量份,更优选为10质量份~200质量份。通过使[D]成分的使用量处于上述范围内,可以提高对玻璃基板等的涂布性,还可以抑制涂布不均(条纹斑、针孔斑、明暗不均等)的发生,进一步提高膜厚均匀性。
在本发明中,与醇系溶剂一起,可以列举其它溶剂,例如醚类、二乙二醇烷基醚类、乙二醇烷基醚醋酸酯类、丙二醇单烷基醚丙酸 酯类、芳香族烃类、酮类、酯类等。
作为醇系溶剂以外的溶剂,可以列举以下溶剂。
作为醚类,可以列举例如四氢呋喃等;
作为二乙二醇烷基醚类,可以列举例如二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚等;
作为乙二醇烷基醚醋酸酯类,可以列举例如甲基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂醋酸酯、乙二醇单丁基醚醋酸酯、乙二醇单乙基醚醋酸酯等;
作为丙二醇单烷基醚醋酸酯类,可以列举例如丙二醇单甲基醚醋酸酯、丙二醇单乙基醚醋酸酯、丙二醇单丙基醚醋酸酯、丙二醇单丁基醚醋酸酯等;
作为丙二醇单烷基醚丙酸酯类,可以列举例如丙二醇单甲基醚丙酸酯、丙二醇单乙基醚丙酸酯、丙二醇单丙基醚丙酸酯、丙二醇单丁基醚丙酸酯等;
作为芳香族烃类,可以列举例如甲苯、二甲苯等;
作为酮类,可以列举例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、2-庚酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;
作为酯类,可以列举例如,醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸异丙酯、醋酸丁酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟基醋酸甲酯、羟基醋酸乙酯、羟基醋酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯、3-羟基丙酸丙酯、3-羟基丙酸丁酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基醋酸甲酯、甲氧基醋酸乙酯、甲氧基醋酸丙酯、甲氧基醋酸丁酯、乙氧基醋酸甲酯、乙氧基醋酸乙酯、乙氧基醋酸丙酯、乙氧基醋酸丁酯、丙氧基醋酸甲酯、丙氧基醋酸乙酯、丙氧基醋酸丙酯、丙氧基醋酸丁酯、丁氧基醋酸甲酯、丁氧 基醋酸乙酯、丁氧基醋酸丙酯、丁氧基醋酸丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯等。这些溶剂可以单独使用或混合两种以上使用。
本发明的聚硅氧烷组合物可进一步含有以下成分。
[E]成分
[E]成分是在[C]自由基聚合引发剂的存在下通过照射射线而聚合的不饱和化合物。但是,包含于[A]成分中的成分除外。
这种聚合性不饱和单体,从聚合性良好、提高得到的固化膜的强度方面考虑,优选单官能、2官能或3官能以上的(甲基)丙烯酸酯。
作为单官能(甲基)丙烯酸酯,可以列举例如2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、二乙二醇单乙基醚丙烯酸酯、二乙二醇单乙基醚甲基丙烯酸酯、(2-丙烯酰氧基乙基)(2-羟基丙基)邻苯二甲酸酯、(2-甲基丙烯酰氧基乙基)(2-羟基丙基)邻苯二甲酸酯、ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯等。作为市售产品,可以列举例如アロニツクスM-101、M-111、M-114、M-5300(以上,东亚合成社);KAYARAD TC-110S、TC-120S(以上,日本化药社);ビスコ一ト158、2311(以上,大阪有机化学工业社)等。
作为2官能(甲基)丙烯酸酯,可以列举例如乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯等。作为市售产品,可以列举例如アロニツクスM-210、M-240、M-6200(以上,东亚合成社);KAYARAD HDDA、HX-220、 R-604(以上,日本化药社);ビスコ一ト260、312、335HP(以上,大阪有机化学工业社);ライトアクリレ一ト1,9-NDA(共荣社化学社)等。
作为3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,可以列举例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、环氧乙烷改性二季戊四醇六丙烯酸酯、三(2-丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、琥珀酸改性季戊四醇三丙烯酸酯、琥珀酸改性二季戊四醇五丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯,另外还有具有直链亚烷基及脂环式结构,并且具有两个以上的异氰酸酯基的化合物和分子内具有1个以上的羟基,并且具有3个、4个或5个(甲基)丙烯酰氧基的化合物反应而得到的多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯系化合物等。作为市售产品,可以列举例如アロニツクスM-309、M-315、M-400、M-405、M-450、M-7100、M-8030、M-8060、TO-1450(以上,东亚合成社);KAYARAD TMPTA、DPHA、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120、DPEA-12(以上,日本化药社);ビスコ一ト295、300、360、GPT、3PA、400(以上,大阪有机化学工业社);作为含有多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯系化合物的市售产品,可列举ニユ一フロンテイアR-1150(第一工业制药社)、KAYARAD DPHA-40H(日本化药社)等。
在这些[E]成分中,优选ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇 六丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物、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、琥珀酸改性二季戊四醇五丙烯酸酯、含多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯系化合物的市售产品等。其中,优选3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,特别优选二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物。
[E]成分可以单独使用,也可以混合使用两种以上。作为[E]成分的使用量,相对于[A]成分和[B]成分的合计100质量份,优选为5~300质量份,更优选为10~200质量份,特别优选为20~100质量份。通过使[E]成分的使用量处于上述范围内,可以进一步改善该组合物的敏感度、得到的固化膜的表面高度、耐热性。
[F]成分
[F]成分是选自有机微粒及无机微粒的至少一种。通过含有[F]成分,可以提高耐擦伤性、耐开裂性等。有机微粒及无机微粒的平均粒径优选在0.005~0.5μm的范围内。
作为[F]成分,可以以粉体状直接添加到其它成分中进行混合,也可以作为溶剂分散液添加到其它成分中进行混合,并馏去溶剂。
作为有机微粒,适宜使用丙烯酸系微粒等。作为丙烯酸系微粒,可以列举例如甲基丙烯酸甲酯聚合物等。作为有机微粒的市售产品,可以列举例如ゼフイアツクF-320、F-301、F-340、F-325、F-351(以上,ガンツ化成社制)、丙烯酸系微粒MP-300(综研化学社制)等。
另外,作为无机微粒,可以列举以二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、滑石、蒙脱石等为主成分的微粒,优选以二氧化硅及氧化铝为主成分的微粒。
作为无机微粒的形状,球状、棒状、板状、纤维状、不规则形状均可,另外,这些微粒也可以是实心状、中空状、多孔状。
作为无机微粒的市售产品的例子,可以列举例如,アドマフアインSO-E1、SO-E2、SO-E3、SO-E4、SO-E5、SE3200-SEJ((株)アドマテツクス社制)、SS01、SS03、SS15、SS35(大阪化成(株)社制)等。作为这种无机微粒的具体例子,二氧化硅微粒可以列举甲醇二氧化硅溶胶、IPA-ST、MEK-ST、NBA-ST、XBA-ST、DMAC-ST、ST-UP、ST-OUP、ST-20、ST-40、ST-C、ST-N、ST-O、ST-50、ST-OL(日产化学工业(株)社制),氧化锆微粒可列举HXU-110JC、HXU-210C、NZD-3101(住友大阪セメント(株)社制)、ID191(テイカ(株)社制)、ZRPMA15WT%-E05(シ一アイ化成(株)社制),氧化钛微粒可列举MT-05、MT-100W、MT-100SA、MT-100HD、MT-300HD、MT-150A、ND138、ND139、ND140、ND154、ND165、ND177、TS-063、TS-103、TS-159(テイカ(株)社制)等。
无机微粒可以利用硅烷偶联剂等进行表面处理。通过进行这种表面处理,可以提高与其它成分的相容性,可以提高在组合物中的分散性及机械强度。
[F]成分可以单独使用,也可以混合使用两种以上。作为[F]成分的使用量,相对于[A]成分100质量份,优选为1质量份~600质量份,更优选为10质量份~200质量份。通过使[F]成分的使用量处于上述范围内,可以进一步提高得到的保护膜及层间绝缘膜的耐擦伤性等。
作为本发明的聚硅氧烷组合物,除了添加上述的[A]~[D]成分,可以根据需要在不损害预期效果的范围内,含有[G]射线敏感性产酸剂、射线敏感性产碱剂、[H]表面活性剂等其它任选成分。
[G]成分
[G]成分是射线敏感性产酸剂、射线敏感性产碱剂。[G]成分被定义为通过照射射线,可以放出在进行聚硅氧烷的缩合、固化反应 时起催化剂作用的酸性活性物质或碱性活性物质的化合物。
作为射线敏感性产酸剂,优选二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐及四氢噻吩盐,特别优选三苯基锍盐及四氢噻吩盐。作为二苯基碘鎓盐的具体例子,可以列举二苯基碘鎓四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟砷酸盐、二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、二苯基碘鎓三氟醋酸酯、二苯基碘鎓-对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎓丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓四氟硼酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟砷酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟醋酸酯、双(4-叔丁基苯基)碘鎓-对甲苯磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓樟脑磺酸等。
作为三苯基锍盐的具体例子,可以列举三苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍樟脑磺酸盐、三苯基锍四氟硼酸盐、三苯基锍三氟醋酸盐、三苯基锍-对甲苯磺酸盐、三苯基锍丁基三(2、6-二氟苯基)硼酸盐等。
作为四氢噻吩盐的具体例子,可以列举1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩三氟甲烷磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩九氟-正丁磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩-1,1,2,2-四氟-2-(降莰烷-2-基)乙磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩-2-(5-叔丁氧基羰氧基双环[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩-2-(6-叔丁氧基羰氧基双环[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸盐、1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲磺酸盐等。
在这些射线敏感性产酸剂中,从提高射线敏感度方面考虑,特别优选三苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍樟脑磺酸、1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲磺酸盐。
作为射线敏感性产碱剂的例子,可以列举2-硝基苄基环己基 氨基甲酸酯、[〔(2,6-二硝基苄基)氧〕羰基]环己基胺、N-(2-硝基苄基氧羰基)吡咯烷、双[〔(2-硝基苄基)氧〕羰基]己-1,6-二胺、三苯基甲醇、O-氨甲酰基羟基酰胺、O-氨甲酰基肟、4-(甲硫基苯甲酰基)-1-甲基-1-吗啉基乙烷、(4-吗啉基苯甲酰基)-1-苄基-1-二甲基氨基丙烷、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮、六氨合钴(III)三(三苯基甲基硼酸盐)等。在这些射线敏感性产碱剂中,从提高射线敏感度方面考虑,特别优选2-硝基苄基环己基氨基甲酸酯及O-氨甲酰基羟基酰胺。
作为[G]成分,可以单独使用1种,也可以混合使用两种以上。对于[G]成分的使用量,相对于[A]成分100质量份,优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。通过使[G]成分的使用量处于20质量份以下,可以得到射线敏感度、形成的保护膜及层间绝缘膜的铅笔硬度、及耐热性(耐热透明性)的均衡性良好的优异固化膜产品。
[H]成分
[H]成分是表面活性剂。[H]成分是为了改善聚硅氧烷组合物的涂布性、减少涂布不匀、改善射线照射部分的显影性而添加的。作为[H]成分,优选非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂及有机硅系表面活性剂。
作为非离子系表面活性剂,可以列举例如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚类;聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯芳基醚类;聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬酯酸酯等聚乙二醇二烷基酯类;(甲基)丙烯酸系共聚合物类等。作为(甲基)丙烯酸系共聚合物类的例子,按市售商品名,可以列举ポリフロ一No.57、No.95(共荣社化学(株)制)等。
作为氟系表面活性剂,可以列举例如1,1,2,2-四氟辛基(1,1,2,2-四氟丙基)醚、1,1,2,2-四氟辛基己基醚、八乙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、八丙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚等氟醚类;全氟十二烷基磺酸钠;1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟十二烷、1,1,2,2,3,3-六氟癸烷等氟烷烃类;氟烷基苯磺酸钠类;氟烷基氧乙烯醚类;氟烷基碘化铵类;氟烷基聚氧乙烯醚类;全氟烷基聚氧乙醇类;全氟烷基烷氧化物类;氟系烷基酯类等。
作为这些氟系表面活性剂的市售产品,可以列举エフトツプEF301、303、352(新秋田化成(株)制)、メガフアツク F171、172、173(大日本インキ(株)制)、フロラ一ドFC430、431(住友スリ一エム(株)制)、アサヒガ一ドAG710、サ一フロンS-382、SC-101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)制)、FTX-218((株)ネオス制)等。
作为有机硅系表面活性剂的例子,按照市售商品名,可以列举SH200-100cs、SH28PA、SH30PA、ST89PA、SH190(东レダウコ一ニングシリコ一ン(株)制)、有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业(株)制)等。
[H]成分可以单独使用,也可以混合使用两种以上。作为[H]成分的使用量,相对于[A]成分100质量份,优选为10质量份以下。通过使[H]成分的使用量为10质量份以下,可以使聚硅氧烷组合物的涂布性达到最佳化。
本发明的聚硅氧烷组合物可通过例如,在[D]成分中按规定比例混合、分散[A]及[B]成分、[C]成分以及任选成分,从而形成溶液或分散液来配制。
聚硅氧烷组合物中[D]成分以外的成分(即[A]、[B]及[C]成分, 以及其它任选成分的合计量)的比例可以根据使用目的及预期膜厚等进行任意设定,但优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%,进一步优选为15~35质量%。
显示元件的固化膜的形成
以下,对使用本发明的聚硅氧烷组合物,在所要构成显示元件的基板上形成固化膜的方法进行说明。该方法包含以下工序(1)~(4)。还有,作为显示元件的固化膜,可以列举保护膜、层间绝缘膜等。
(1)在基板上形成本发明的聚硅氧烷组合物的涂膜的工序;
(2)对由工序(1)形成的涂膜的至少一部分照射射线的工序;
(3)使通过工序(2)照射了射线的涂膜显影的工序;及
(4)对通过工序(3)显影的涂膜进行加热的工序。
工序(1)
在工序(1)中,在基板上涂布本发明的聚硅氧烷组合物的溶液或分散液后,优选通过对涂布面加热(预烘焙)而除去溶剂,形成涂膜。作为可能使用的基板的材质,可以列举例如玻璃、石英、硅、树脂等。作为树脂的具体例子,可以列举聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、环状烯烃的开环聚合物及其氢化物等。
作为聚硅氧烷组合物的溶液或分散液的涂布方法,没有特别的限制,可以采用例如喷涂法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、缝模涂布法、刮棒涂布法等适当的方法。在这些涂布方法中,特别优选旋涂法或缝模涂布法。预烘焙的条件根据各成分的种类、配合比例等而有所不同,但是优选设定为70℃~120℃下1~10分钟左右。
工序(2)
在工序(2)中,对通过工序(1)形成的涂膜的至少一部分曝光。 对涂膜的一部分曝光时,通常透过具有规定图案的光掩模曝光。作为曝光中使用的射线,例如可以使用可见光、紫外线、远紫外线、电子束、X射线等。在这些射线中,优选波长在190nm~450nm范围内的射线,特别优选包含365nm的紫外线的射线。
作为该工序中的曝光量,利用照度计(OAI model356,OAIOptical Associates Inc.制)测定射线波长365nm下的强度所得到的值优选为10~1,000mJ/cm2,更优选为20~700mJ/cm2。
工序(3)
在工序(3)中,通过使曝光后的涂膜显影,除去不需要的部分(射线未照射部分),形成规定的图案。这样,本发明的聚硅氧烷组合物被除去了射线未照射部分,因此是负型的射线敏感性组合物。
作为显影工序中使用的显影液,优选碱(碱性化合物)的水溶液。作为碱的例子,可以列举氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水等无机碱;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等季铵盐等。
另外,也可以在这种碱水溶液中添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂及表面活性剂进行使用。作为显影方法,可以利用例如盛液法(旋覆浸没法)、浸泡法、摇动浸渍法、喷啉法等适当方法。作为显影时间,根据聚硅氧烷组合物的组合而有所不同,但优选为10秒~180秒左右。在进行这种显影处理后,接着进行例如30秒~90秒的流水洗涤,然后通过例如压缩空气或压缩氮气风干,可以形成预期的图案。
工序(4)
在工序(4)中,使用加热板、烘箱等加热装置,对图案化的薄膜进行加热,从而促进[A]及[B]成分的缩合反应,切实地形成固化膜。作为加热温度,例如为120℃~250℃。作为加热时间,根据加 热设备的种类而有所不同,例如在加热板上进行加热工序时为5分钟~30分钟,在烘箱中进行加热工序时为30分钟~90分钟。也可以采用进行2次以上加热工序的分步烘焙法等。按照这种方式,可以在基板表面上形成作为目标的显示元件的固化膜,例如对应于保护膜或层间绝缘膜的图案状薄膜。
固化膜(保护膜或层间绝缘膜)
作为按这种方式形成的固化膜的膜厚,优选为0.1μm~10μm,更优选为0.1μm~6μm,特别优选为0.1μm~4μm。
作为由本发明的聚硅氧烷组合物形成的固化膜,如下述实施例所表明的那样,对基板的ITO贴紧性、表面硬度、透明性、耐热透明性、耐擦伤性、耐开裂性及平坦性的各种特性优异,同时可以形成具有高分辨性的精度良好的图案。因此,该固化膜适宜用作液晶显示元件的触摸屏等显示元件用途。
实施例
以下列出合成例、实施例对本发明进行更具体地说明,但是本发明并不局限于以下的实施例。
由以下的各合成例得到的水解性硅烷化合物的水解缩合物的数均分子量(Mn)及重均分子量(Mw)是按下述方法通过凝胶渗透色谱(GPC)来测定的。
装置:GPC-101(昭和电工(株)制)
柱:GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804(昭和电工(株)制)连接而成
流动相:四氢呋喃
[A]成分聚硅氧烷的合成例
[合成例1]
在装备了搅拌器的容器内,加入24质量份丙二醇单甲基醚, 接着加入39质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、18质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、19质量份离子交换水,加热至75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入28质量份作为脱水剂的邻甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-1)。聚硅氧烷(A-1)的固形物浓度为35质量%,重均分子量(Mw)为1800,分散度(Mw/Mn)为2.2。
[合成例2]
在装备了搅拌器的容器内,加入21质量份丙二醇单甲基醚,接着加入55质量份四甲氧基硅烷(TEOS)、16质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、23质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入33质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇及乙醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-2)。聚硅氧烷(A-2)的固形物浓度为33质量%,重均分子量(Mw)为2500,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例3]
在装备了搅拌器的容器内,加入23质量份丙二醇单甲基醚,接着加入24质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、22质量份四甲氧基硅烷(TEOS)、17质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、21质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。 冷却到45℃后,加入30质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇及乙醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-3)。聚硅氧烷(A-3)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2600,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例4]
在装备了搅拌器的容器内,加入23质量份丙二醇单甲基醚,接着加入24质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、16质量份四甲氧基硅烷(TMOS)、17质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、21质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入30质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-4)。聚硅氧烷(A-4)的固形物浓度为35质量%,重均分子量(Mw)为2500,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例5]
在装备了搅拌器的容器内,加入27质量份丙二醇单甲基醚,接着加入12质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、30质量份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、15质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、16质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入30质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-5)。聚硅氧烷(A-5)的固形物浓度为28质量%,重均 分子量(Mw)为1800,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[合成例6]
在装备了搅拌器的容器内,加入20质量份丙二醇单甲基醚,接着加入27质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、25质量份四甲氧基硅烷(TEOS)、12质量份乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、23质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入34质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇及乙醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-6)。聚硅氧烷(A-6)的固形物浓度为28质量%,重均分子量(Mw)为2300,分散度(Mw/Mn)为2.2。
[合成例7]
在装备了搅拌器的容器内,加入27质量份丙二醇单甲基醚,接着加入20质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、37质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、16质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入23质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-7)。聚硅氧烷(A-7)的固形物浓度为36质量%,重均分子量(Mw)为1600,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[合成例8]
在装备了搅拌器的容器内,加入22质量份丙二醇单甲基醚,接着加入52质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、5质量份3-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、22质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入32质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-8)。聚硅氧烷(A-8)的固形物浓度为33质量%,重均分子量(Mw)为2400,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例9]
在装备了搅拌器的容器内,加入23质量份丙二醇单甲基醚,接着加入42质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、14质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、20质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入32质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-9)。聚硅氧烷(A-9)的固形物浓度为33质量%,重均分子量(Mw)为2100,分散度(Mw/Mn)为2.1。
[合成例10]
在装备了搅拌器的容器内,加入20质量份丙二醇单甲基醚,接着加入34质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、25质量份四甲氧基硅烷(TEOS)、5质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、23质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入34质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1 小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇及乙醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-10)。聚硅氧烷(A-10)的固形物浓度为32质量%,重均分子量(Mw)为2200,分散度(Mw/Mn)为2.2。
[合成例11]
在装备了搅拌器的容器内,加入24质量份丙二醇单甲基醚,接着加入30质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、9质量份三氟丙基三甲氧基硅烷(TFMS)、18质量份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、19质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入28质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(A-11)。聚硅氧烷(A-11)的固形物浓度为35质量%,重均分子量(Mw)为1800,分散度(Mw/Mn)为2.2。
[B]成分的聚硅氧烷的合成例
[合成例12]
在装备了搅拌器的容器内,加入25质量份丙二醇单甲基醚,接着加入23质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、34质量份苯基三甲氧基硅烷(PTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、18质量份离子交换水,加热到75℃,保持30分钟。然后加入0.1质量份三乙基胺,在75℃下保持1.5小时。冷却到45℃后,加入27质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-1)。聚硅氧烷(B-1)的固形物浓度为34质量%,重均 分子量(Mw)为2400,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例13]
在装备了搅拌器的容器内,加入25质量份丙二醇单甲基醚,接着加入23质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、30质量份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、4质量份γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、18质量份离子交换水,加热到75℃,保持30分钟。然后加入0.1质量份三乙基胺,在75℃下保持1.5小时。冷却到45℃后,加入27质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-2)。聚硅氧烷(B-2)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2500,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例14]
在装备了搅拌器的容器内,加入21质量份丙二醇单甲基醚,接着加入40质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、17质量份四甲氧基硅烷(TEOS)、5质量份癸基三甲氧基硅烷(DTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、22质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入33质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇及乙醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-3)。聚硅氧烷(B-3)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2000,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例15]
在装备了搅拌器的容器内,加入21质量份丙二醇单甲基醚, 接着加入40质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、12质量份四甲氧基硅烷(TMOS)、5质量份癸基三甲氧基硅烷(DTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、22质量份离子交换水,加热到75℃,保持2小时。冷却到45℃后,加入33质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-4)。聚硅氧烷(B-4)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2000,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例16]
在装备了搅拌器的容器内,加入25质量份丙二醇单甲基醚,接着加入18质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、29质量份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、10质量份三氟丙基三甲氧基硅烷(TFMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入0.1质量份甲酸、18质量份离子交换水,加热到75℃,保持30分钟。然后加入0.1质量份三乙基胺,在75℃下保持1.5小时。冷却到45℃后,加入27质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-5)。聚硅氧烷(B-5)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2400,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例17]
在装备了搅拌器的容器内,加入25质量份丙二醇单甲基醚,接着加入23质量份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、24质量份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、10质量份3-巯基丙基三甲氧基硅烷(γMPTMS),加热至溶液温度为60℃。溶液温度达到60℃后,加入 0.1质量份甲酸、18质量份离子交换水,加热到75℃,保持30分钟。然后加入0.1质量份三乙基胺,在75℃下保持1.5小时。冷却到45℃后,加入27质量份作为脱水剂的原甲酸甲酯,搅拌1小时。再使溶液温度为40℃,一边保持温度一边进行蒸发,从而除去离子交换水及由水解缩合产生的甲醇。通过以上操作,得到聚硅氧烷(B-6)。聚硅氧烷(B-6)的固形物浓度为34质量%,重均分子量(Mw)为2800,分散度(Mw/Mn)为2.1。
射线敏感性聚硅氧烷组合物的配制以及保护膜及层间绝缘膜的形成
[实施例1]
在含有由合成例1得到的聚硅氧烷(A-1)的溶液〔相当于聚硅氧烷(A-1)50质量份(固形物)的量〕中,按表1中记载的比例添加:作为[B]成分的含有由合成例12得到的聚硅氧烷(B-1)的溶液〔相当于聚硅氧烷(B-1)50质量份(固形物)的量〕、3质量份作为[C]成分的(C-1)乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)、作为[D]成分的(D-1)丙二醇单甲基醚及(D-2)二乙二醇乙基甲基醚,配制射线敏感性聚硅氧烷组合物。
然后,使用旋涂机将该射线敏感性聚硅氧烷组合物涂布在含浸SiO2的玻璃基板上,然后在加热板上于90℃下预烘焙2分钟,形成涂膜(使用后述的ITO贴紧性评价中的带ITO的基板)。然后,按300mJ/cm2的曝光量用紫外线对得到的涂膜进行曝光。接着用0.4质量%的四甲基氢氧化铵水溶液在25℃下显影60秒,然后用纯水清洗1分钟,再于230℃的烘箱中加热60分钟,从而形成膜厚2.0μm的保护膜。
另外,调节形成涂膜时旋涂机的转数使加热后的膜厚为3.0μm,透过具有20μm、30μm、40μm、50μm尺寸的接触孔图案 的光掩模,按曝光间隙(基板和光掩模的间隔)为150μm进行曝光,除此之外,进行与形成上述保护膜相同的操作,形成层间绝缘膜。
物性评价
评价由各实施例及比较例形成的保护膜的透明性、耐热透明性、铅笔硬度、耐擦伤性、开裂、耐热开裂、ITO贴紧性、敏感度及折射率。
还有,对于层间绝缘膜,由于层间绝缘膜只是膜厚(3.0μm)与保护膜不同,因此层间绝缘膜的透明性、耐热透明性、铅笔硬度、耐擦伤性、开裂、耐热开裂、ITO贴紧性、敏感度及折射率的评价判定为与保护膜相同。另外,对于射线敏感性聚硅氧烷组合物的分辨性(层间绝缘膜的分辨率)的评价,由于射线敏感性聚硅氧烷组合物的“分辨性”可以被认为是能否形成层间绝缘膜的精密接触孔的性能,因此可以作为与层间绝缘膜的“分辨率”等同的项目进行评价。
(1)保护膜透明性的评价
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,使用分光光度计(日立制作所(株)制造的150-20型双光束),测定波长400nm~800nm下的光线透过率(%)。波长400~800nm的光线透过率(%)的最小值为95%以上时,判定为保护膜的透明性良好。
(2)保护膜耐热透明性的评价
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,在清洁烘箱中于250℃下加热1小时,利用上述(1)“保护膜的透明性的评价”中记载的方法测定加热前后的光线透过率后,按下述式(a)计算耐热透明性(%)。该值为4%以下时,判定为保护膜的耐热透明性良好。
耐热透明性(%)=加热前的光线透过率(%)-加热后的光线透过率(%)(a)
(3)保护膜铅笔硬度(表面硬度)的测定
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,通过“JIS K-5400-1990的8.4.1铅笔划痕试验”测定保护膜的铅笔硬度(表面硬度)。该值为4H或更大时,判定为保护膜的表面硬度良好。
(4)保护膜的耐擦伤性的评价
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,使用学振型磨损试验机,在#0000钢丝棉上施加200g的载荷来回进行10次。目视观察擦伤情况,按以下判定标准进行评价。评价为◎或○时,判定为具有良好的耐擦伤性。
判定标准
◎:完全没有擦伤
○:残留1~3条擦伤
△:残留4~10条擦伤
×:残留10条以上擦伤
(5)保护膜开裂的评价
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,在23℃下放置24小时,按以下判定标准,使用激光显微镜(キ一エンス制造的VK-8500)确认该保护膜表面是否发生开裂。评价为◎或○时,开裂的评价判定为良好。
判定标准
◎:完全没有开裂
○:有1~3个开裂
△:有4~10个开裂
×:有10个以上开裂
(6)保护膜耐热开裂的评价
对于通过各实施例及比较例按上述方式形成的具有保护膜的基板,在300℃下追加焙烧30分钟,然后在23℃下放置24小时,按以下判定标准,使用激光显微镜(キ一エンス制造的VK-8500)确认该保护膜表面是否发生开裂。评价为◎或○时,开裂的评价判定为良好。
判定标准
◎:完全没有开裂
○:有1~3个开裂
△:有4~10个开裂
×:有10个以上开裂
(7)保护膜的ITO(铟锡氧化物)贴紧性的评价
除了使用带ITO的基板之外,通过各实施例及比较例按上述方式形成保护膜,进行压力锅试验(120℃,湿度100%,4小时)。然后,进行“JIS K-5400-1990的8.5.3贴附性棋盘格胶带法”试验,求出100个棋盘格中残留的棋盘格数,评价保护膜的ITO贴紧性。100个棋盘格中残留的棋盘格的数为80个以下时,判定为ITO贴紧性不良。
(8)保护膜的敏感度的评价
对于上述得到的涂膜,使用(株)トプコン制造的曝光机TME-400PRJ,透过具有10μm/30μm的线空比图案的掩模,改变曝光量进行曝光后,用0.4质量%的四甲基氢氧化铵水溶液在25℃下进行60秒的浸渍法显影。然后,用超纯水进行1分钟流水清洗,使其干燥,在玻璃基板上形成图案。此时,测定10μm/30μm的线空比图案残留而不发生剥离所需的最小曝光量。将该最小曝光量作 为射线敏感度进行评价。最小曝光量为50mJ/cm2以下时,判定为敏感度良好。
(9)保护膜折射率的评价
使用阿贝折射计,通过上述“保护膜光线透过率(透明性)的评价”的方法测定得到的保护膜在25℃对633nm的光线的折射率。
(10)射线敏感性聚硅氧烷组合物的分辨性(层间绝缘膜的分辨率)的评价
测定在各实施例及比较例中形成上述的层间绝缘膜的形成时,可以分辨的接触孔图案尺寸。如果可以对30μm以下的接触孔图案进行分辨,则判定为分辨性良好。
[实施例2~26及比较例1~6]
除了各配合成分的种类及配合量如表1~5中记载之外,按与实施例1相同的方式配制射线敏感性聚硅氧烷组合物。然后,使用得到的射线敏感性聚硅氧烷组合物,按与实施例1相同的方式形成保护膜。还有,表1~5中的各配合量为质量份。
实施例1~7的评价结果列于表1中,实施例8~13的评价结果列于表2中,实施例14~20的评价结果列于表3中,实施例21~26的评价结果列于表4中,比较例1~6的评价结果列于表5中。
还有,在表1~5中,对于[C]光自由基聚合引发剂、[D]溶剂、[E]丙烯酸酯、[F]有机微粒或无机微粒的记号,分别表示以下物质。
C-1:乙酮-1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基〕-1-(O-乙酰肟)(商品名:イルガキユアOXE02,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ(株)社制)
C-2:1,2辛二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(O-苯甲酰基肟)(商品名:イルガキユアOXE01,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ(株)社制)
C-3:2-甲基-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙烷(商品名:イルガキユア907,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ(株)社制)
C-4:2-二甲基氨基-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(商品名:イルガキユア379EG,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ(株)社制)
D-1:丙二醇单甲基醚
D-2:二乙二醇乙基甲基醚
D-3:丁基溶纤剂
E-1:二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(商品名:MAX-3510,日本化药(株)社制)
E-2:季戊四醇三丙烯酸酯(商品名:A-TMM-3LMN,新中村化学工业(株)社制)
E-3:琥珀酸变成二季戊四醇五丙烯酸酯(商品名:M-520、日本化药(株)社制)
E-4:三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯(商品名:M-315,东亚合成(株)社制)
F-1:聚甲基丙烯酸甲酯系微粒(商品名:MP-300,综研化学(株)社制)
F-2:有机二氧化硅溶胶(商品名:IPA-ST,日产化学工业(株)社制)
F-3:ZrO2溶胶(商品名:ID 191,テイカ(株)社制)
F-4:TiO2溶胶(商品名:TS-103,テイカ(株)社制)
表1
表2
表3
表4
表5
Claims (9)
1.聚硅氧烷组合物,其中含有以下成分[A]~[D]:
[A]由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物和(a2)不具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物的比例超过15摩尔%;
[B]不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷;
[C]自由基聚合引发剂;及
[D]溶剂。
2.权利要求1中记载的聚硅氧烷组合物,在构成上述[A]成分及[B]成分的全部结构单元中所占的具有自由基聚合性有机基团的结构单元的含有比例为1~20摩尔%。
3.权利要求1或2中记载的聚硅氧烷组合物,还含有不包含于前述[A]成分的[E]乙烯性不饱和化合物。
4.权利要求1或2中记载的聚硅氧烷组合物,还含有[F]选自有机微粒和无机微粒构成的群组中的至少一种。
5.权利要求1~4中任一项记载的聚硅氧烷组合物的制造方法,该方法是至少混合以下成分[A]~[D]:
[A]由(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物和(a2)不具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物进行共水解缩合而得到的具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷,该聚硅氧烷中的(a1)具有自由基聚合性有机基团的硅烷化合物的比例超过15摩尔%;
[B]不具有自由基聚合性有机基团的聚硅氧烷;
[C]自由基聚合引发剂;及
[D]溶剂。
6.由权利要求1~4中任一项记载的聚硅氧烷组合物形成的显示元件的固化膜。
7.显示元件的固化膜的形成方法,其中包含以下工序(1)~(4):
(1)在基板上形成权利要求1~4中任一项记载的聚硅氧烷组合物的涂膜的工序;
(2)对由工序(1)形成的涂膜的至少一部分照射射线的工序;
(3)使通过工序(2)照射了射线的涂膜显影的工序;及
(4)对通过工序(3)显影的涂膜进行加热的工序。
8.通过权利要求7记载的方法形成的显示元件的固化膜。
9.权利要求8中记载的显示元件的固化膜,其为触摸屏用保护膜。
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