CN102540720A - 射线敏感性树脂组合物、显示元件用固化膜、显示元件用固化膜的形成方法以及显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种射线敏感性组合物、显示元件用固化膜、显示元件用固化膜的形成方法以及显示元件,其目的是提供一种即使低温焙烧也具有充分分辨率的射线敏感性树脂组合物,耐热性、耐试剂性、透光性和固化性优良的显示元件用固化膜,以及电压保持率优良的显示元件。本发明是一种射线敏感性树脂组合物,其含有[a]含有0.1摩尔%~35摩尔%(a1)下述式(1)所表示的结构单元的共聚物、[b]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物,和[c]射线敏感性聚合引发剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种射线敏感性组合物、显示元件用固化膜、显示元件用固化膜的形成方法以及显示元件。
背景技术
作为形成层间绝缘膜、隔片、保护膜等显示元件用固化膜的材料,广泛使用射线敏感性树脂组合物。作为该射线敏感性树脂组合物,例如,已知含有由不饱和羧酸、含环氧基的不饱和化合物等所形成的共聚物的组合物(参见日本特开2001-354822号公报)。在使用这种组合物,形成例如显示元件用的隔片时,为了将隔片的表面硬度提高至商业上所要求的水平,需要进行在高温下的焙烧工序。
另一方面,如今电子纸等挠性显示器正在普及。作为该挠性显示器的基板,正在研究聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料基板。由于该塑料基板因加热而拉伸或收缩,导致其存在有阻碍作为显示器功能的缺陷,因此在塑料基板上形成固化膜时的焙烧工序中,需要低温化。
鉴于上述情况,已经开发了即使低温焙烧,也含有能够固化的聚酰亚胺前体的挠性显示器用的栅极绝缘膜用涂布液的技术(参见日本特开2009-4394号公报)。但是,由于该涂布液不具有通过曝光显影而形成图案的能力,因此无法形成微细的图案。进一步,由于固化反应未充分进行,因此所得固化膜的耐热性、耐试剂性、固化性和透光性,以及具备该固化膜的显示元件的电压保持率等都未达到充分满足的水平。
因此,考虑了通过添加用作环氧类材料的固化剂的胺化合物,从而即使在低温下也可以进行交联反应的对策。但是,添加一般的胺化合物,导致其和组合物中存在的环氧基随时间推移发生反应,因而保存稳定性下降。
从这种状况考虑,人们希望开发一种即使低温焙烧也具有充分分辨率的射线敏感性树脂组合物,以及作为显示元件用固化膜所要求特性的耐热性、耐试剂性、透光性、固化性等优良的显示元件用固化膜。
现有技术
专利文献
专利文献1:日本特开2001-354822号公报
专利文献2:日本特开2009-4394号公报
发明内容
本发明是基于上述情况而作出的,其目的是提供一种即使低温焙烧也具有充分分辨率的射线敏感性树脂组合物,耐热性、耐试剂性、透光性和固化性优良的显示元件用固化膜,以及电压保持率优良的显示元件。
为了解决上述问题,本发明是一种射线敏感性树脂组合物,其含有:
[A]含有0.1摩尔%~35摩尔%(a1)下述式(1)所表示的结构单元(以下,也称为“(a1)结构单元”)的共聚物(以下,也称为“[A]共聚物”)、
[B]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物(以下,也称为“[B]聚合性化合物”),和
[C]射线敏感性聚合引发剂(以下,也称为“[C]聚合引发剂”)。
(式(1)中,R1为氢原子或甲基。X为上述式(2)或式(3)所表示的基团。Y为氧原子或硫原子。n为1~12的整数。
式(2)中,R2和R3各自独立地为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代。
式(3)中,R4为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代。m为0至3的整数。当R4为多个时,多个R4可以相同,也可以不同。)
该射线敏感性树脂组合物,含有[A]共聚物、[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂。作为射线敏感性材料的该射线敏感性树脂组合物,通过利用射线敏感性的曝光和显影,可以很容易地形成微细且精巧的图案,并且具有充分的分辨率。此外,该射线敏感性树脂组合物,通过含有[C]聚合引发剂,则即使在低曝光量时,也可以提高耐热性、固化性等作为显示元件用固化膜所要求的特性。
另一方面,[A]共聚物在(a1)结构单元中具有封端异氰酸酯基,并且通过加热而脱离上述式(1)中X所表示的封端基团,产生具有反应性的活性异氰酸酯基,从而可以形成交联结构。因此,该射线敏感性树脂组合物即使进行低温焙烧,也容易促进固化,并且所得的作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜的耐热性、耐试剂性、透光性和固化性优良。此外,[A]共聚物中(a1)结构单元的含有比例为0.1摩尔%~35摩尔%。通过使[A]共聚物中(a1)结构单元的含有比例为上述特定范围,可以形成耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更优良的显示元件用固化膜。
[A]共聚物优选为进一步含有(a2)具有羧基的结构单元(以下,也称为“(a2)结构单元”)和(a3)具有环氧基的结构单元(以下,也称为“(a3)结构单元”)的共聚物。[A]共聚物,通过进一步含有(a2)结构单元和(a3)结构单元,则通过加热含有该[A]共聚物的该射线敏感性树脂组合物,羧基与环氧基交联,并进一步与上述异氰酸酯基反应,从而可以使三维网状结构成为更致密的结构。因此,该射线敏感性树脂组合物即使进行低温焙烧,也更容易促进固化,并且所得的作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜的耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更加优良。
[A]共聚物中(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别优选为15摩尔%~33摩尔%。通过使[A]共聚物中(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例分别为上述特定范围,则(a1)结构单元的异氰酸酯基、(a2)结构单元的羧基和(a3)结构单元的环氧基不会过量或不足地进行反应,从而可以形成耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更进一步优良的显示元件用固化膜。此外,可以使具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率更加优良。
该射线敏感性树脂组合物适合于形成作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜。
本发明的显示元件用固化膜的形成方法,具有:
(1)在基板上形成该射线敏感性树脂组合物涂膜的工序、
(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显影的工序,以及
(4)对上述显影的涂膜进行焙烧的工序。
在使用该射线敏感性树脂组合物,并通过上述工序形成显示元件用固化膜时,由于通过利用射线敏感性的曝光和显影来形成图案,因此可以很容易地形成微细并且精巧的图案。此外,使用该射线敏感性树脂组合物形成的元件用固化膜,即使低温焙烧,也具有充分的耐热性、耐光性、耐试剂性、透光性和固化性。
上述工序(4)的焙烧温度优选为200℃以下。该射线敏感性树脂组合物由于含有具有上述特定结构的[A]共聚物,因此能够进行200℃以下的低温焙烧。因此,该射线敏感性树脂组合物适合作为希望低温焙烧的可用于挠性显示器等的层间绝缘膜、保护膜和隔片等固化膜的形成材料。
作为由该射线敏感性树脂组合物所形成的层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜也适当地包含在本发明中。此外,具备该显示元件用固化膜的显示元件也适当地包含在本发明中。该显示元件的电压保持率优良。
另外,本说明书中所述的“焙烧”,是指加热到层间绝缘膜、保护膜和隔片等显示元件用固化膜可以获得要求的表面硬度。此外,“射线敏感性树脂组合物”的“射线”,其概念包括可见光、紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子束等。
如上所述,本发明的射线敏感性树脂组合物,可以很容易地形成微细且精巧的图案,并且即使低温焙烧,也具有充分的分辨率。此外,由该射线敏感性树脂组合物所形成的显示元件用固化膜,其耐热性、耐光性、耐试剂性、透光性和固化性优良。进一步,具备该显示元件用固化膜的显示元件,其电压保持率优良。因此,该射线敏感性树脂组合物,适合作为希望低温焙烧的可用于挠性显示器等的层间绝缘膜、保护膜和隔片等固化膜的形成材料。
具体实施方式
<射线敏感性树脂组合物>
本发明的射线敏感性树脂组合物含有[A]共聚物、[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂。此外,只要不会损害本发明的效果,则该射线敏感性树脂组合物也可以含有任选成分。以下,对各成分进行详述。
<[A]共聚物>
[A]共聚物中是含有0.1摩尔%~35摩尔%(a1)上述式(1)所表示的结构单元的共聚物,并且优选进一步含有(a2)具有羧基的结构单元和(a3)具有环氧基的结构单元。以下,对各结构单元进行详述。
[(a1)结构单元]
提供(a1)结构单元的化合物,是上述式(1)所表示的不饱和化合物。式(1)中,R1为氢原子或甲基。X为上述式(2)或式(3)所表示的基团。Y为氧原子或硫原子。n为1~12的整数。式(2)中,R2和R3各自独立地为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代。式(3)中,R4为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代。m为0至3的整数。当R4为多个时,多个R4可以相同,也可以不同。
作为上述碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、叔戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、异壬基、正癸基、异癸基等。作为上述碳原子数为6~20的芳基,可以列举例如苯基等。
作为提供(a1)结构单元的化合物的具体例,可以列举甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸3-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)丙酯、甲基丙烯酸4-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)丁酯、甲基丙烯酸6-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)己酯、甲基丙烯酸12-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)十二烷基酯、丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、丙烯酸3-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)丙酯、丙烯酸4-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)丁酯、丙烯酸6-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)己酯、丙烯酸12-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)十二烷基酯、甲基丙烯酸2-(1-乙基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-甲基亚乙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-苯基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-甲苯基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯;
甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸3-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)丙酯、甲基丙烯酸4-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)丁酯、甲基丙烯酸6-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)己酯、甲基丙烯酸12-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)十二烷基酯、丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、丙烯酸3-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)丙酯、丙烯酸4-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)丁酯、丙烯酸6-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)己酯、丙烯酸12-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)十二烷基酯、甲基丙烯酸2-(3,5-二乙基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3,4-二乙基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3,5-二丙基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3-甲基-5-乙基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3-苯基-5-乙基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3,5-二苯基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3,5-二甲苯基吡唑基羰基氨基)乙酯等。
在这些提供(a1)结构单元的化合物中,从提高共聚性、所得的显示元件用固化膜的耐热性、显示元件的电压保持率的观点考虑,优选甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯。
作为[A]共聚物中(a1)结构单元的含有比例,基于(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元(以及根据需要,后述的(a4)结构单元)的合计,为0.1摩尔%~35摩尔%。优选为1摩尔%~33摩尔%,并进一步优选为15摩尔%~33摩尔%。通过使(a1)结构单元的含有比例为0.1摩尔%~35摩尔%,可以形成耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更优良的显示元件用固化膜。此外,通过使(a1)结构单元的含有比例为1摩尔%~33摩尔%,可以形成耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更进一步优良的显示元件用固化膜,此外,通过使(a1)结构单元的含有比例为15摩尔%~33摩尔%,可以使具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率优良。
[A]共聚物中(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别优选为15摩尔%~33摩尔%。通过使[A]共聚物中(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例分别为上述特定范围,则(a1)结构单元中的异氰酸酯基、(a2)结构单元中的羧基和(a3)结构单元中的环氧基不会过量或不足地进行反应,从而可以形成耐热性、耐试剂性、透光性和固化性更进一步优良的显示元件用固化膜。此外,可以使具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率更加优良。
[(a2)结构单元]
(a2)结构单元,是由从不饱和羧酸和不饱和羧酸酐构成的群组中选出的至少一种不饱和化合物所提供的结构单元。作为提供(a2)结构单元的化合物,可以列举不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐、多元羧酸的单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯、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及其酸酐等。
作为不饱和单羧酸,可以列举例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等;
作为不饱和二羧酸,可以列举例如马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等;
作为不饱和二羧酸酐,可以列举例如作为上述二羧酸所举例的化合物的酸酐等;
作为多元羧酸的单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯,可以列举例如琥珀酸单[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;
作为两末端具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,可以列举例如ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等;
作为具有羧基的不饱和多环式化合物及其酸酐,可以列举例如5-羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基二环[2.2.1]庚-2-烯酐等。
其中,优选不饱和单羧酸、不饱和二羧酸酐,并且从共聚反应性和获得的容易性考虑,更优选丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。这些提供(a2)结构单元的化合物,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
作为[A]共聚物中(a2)结构单元的含有比例,基于(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元(以及根据需要,后述的(a4)结构单元)的合计,优选为5摩尔%~40摩尔%,并更优选为15摩尔%~33摩尔%。通过使(a2)结构单元的含有比例为5摩尔%~40摩尔%,可以得到分辨率优良的射线敏感性树脂组合物。此外,通过使(a2)结构单元的含有比例为15摩尔%~33摩尔%,则由射线敏感性树脂组合物所形成的显示元件用固化膜的耐热性、耐试剂性等更优良。此外,可以使具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率优良。
[(a3)结构单元]
作为提供(a3)结构单元的化合物,是含有环氧基的不饱和化合物。作为环氧基,可以列举环氧乙烷基(1,2-环氧基结构)、氧杂环丁基(1,3-环氧基结构)。
作为具有环氧乙烷基的不饱和化合物,可以列举例如丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、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醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯等。
其中,从提高共聚反应性和固化膜的耐试剂性等观点考虑,优选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醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、甲基丙烯酸3,4-环氧环己酯。
作为具有氧杂环丁基的不饱和化合物,可以列举例如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丙烯酸酯;
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甲基丙烯酸酯等。这些提供(a3)结构单元的化合物,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
作为[A]共聚物中(a3)结构单元的含有比例,基于(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元(以及根据需要,后述的(a4)结构单元)的合计,优选为1摩尔%以上、45摩尔%以下,并更优选为15摩尔%~33摩尔%。通过使(a3)结构单元的含有比例为1摩尔%~45摩尔%,可以形成耐试剂性优良的显示元件用固化膜。此外,通过使(a3)结构单元的含有比例为15摩尔%~33摩尔%,则由射线敏感性树脂组合物所形成的显示元件用固化膜的耐热性、耐试剂性等更优良。此外,可以使具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率优良。
[(a4)结构单元]
提供(a4)结构单元的化合物,只要是上述提供(a1)结构单元的化合物、提供(a2)结构单元的化合物和提供(a3)结构单元的化合物以外的不饱和化合物,就没有特别限制。作为提供(a4)结构单元的化合物,可以列举例如甲基丙烯酸链状烷基酯、甲基丙烯酸环状烷基酯、丙烯酸链状烷基酯、丙烯酸环状烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、二环不饱和化合物、马来酰亚胺化合物、不饱和芳香族化合物、共轭二烯、具有四氢呋喃骨架、呋喃骨架、四氢吡喃骨架、吡喃骨架的不饱和化合物等。
作为甲基丙烯酸链状烷基酯,可以列举例如甲基丙烯酸甲酯、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、甲基丙烯酸正十八烷基酯等。
作为甲基丙烯酸环状烷基酯,可以列举例如甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基氧基乙酯、异佛尔酮甲基丙烯酸酯等。
作为丙烯酸链状烷基酯,可以列举例如丙烯酸甲酯、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、丙烯酸正十八烷基酯等。
作为丙烯酸环状烷基酯,可以列举例如丙烯酸环己酯、丙烯酸2-环己酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基氧基乙酯、异佛尔酮丙烯酸酯等。
作为甲基丙烯酸芳基酯,可以列举例如甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯等。
作为丙烯酸芳基酯,可以列举例如丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等。
作为不饱和二羧酸二酯,可以列举例如马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等。
作为二环不饱和化合物,可以列举例如二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-叔丁氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-环己氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-苯氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(叔丁氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(环己基氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羟基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(羟基甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基甲基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯等。
作为马来酰亚胺化合物,可以列举例如N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(4-羟基苄基)马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸酯、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺等。
作为不饱和芳香族化合物,可以列举例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯等。
作为共轭二烯,可以列举例如1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。
作为含有四氢呋喃骨架的不饱和化合物,可以列举例如(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。
作为含有呋喃骨架的不饱和化合物,可以列举例如2-甲基-5-(3-呋喃基)-1-戊烯-3-酮、(甲基)丙烯酸糠基酯、1-呋喃-2-丁基-3-烯-2-酮、1-呋喃-2-丁基-3-甲氧基-3-烯-2-酮、6-(2-呋喃基)-2-甲基-1-己烯-3-酮、6-呋喃-2-基-己-1-烯-3-酮、丙烯酸-2-呋喃-2-基-1-甲基-乙酯、6-(2-呋喃基)-6-甲基-1-庚烯-3-酮等。
作为含有四氢吡喃骨架的不饱和化合物,可以列举例如甲基丙烯酸(四氢吡喃-2-基)甲酯、2,6-二甲基-8-(四氢吡喃-2-基氧基)-辛-1-烯-3-酮、2-甲基丙烯酸四氢吡喃-2-基酯、1-(四氢吡喃-2-氧基)-丁-3-烯-2-酮等。
作为含有吡喃骨架的不饱和化合物,可以列举例如4-(1,4-二氧杂-5-氧代-6-戊烯基)-6-甲基-2-吡喃、4-(1,5-二氧杂-6-氧代-7-辛烯基)-6-甲基-2-吡喃等。
作为其它不饱和化合物,可以列举例如丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等。
在这些提供(a4)结构单元的化合物中,从共聚反应性的观点考虑,更优选甲基丙烯酸链状烷基酯、甲基丙烯酸环状烷基酯、马来酰亚胺化合物、具有四氢呋喃骨架、呋喃骨架、四氢吡喃骨架、吡喃骨架的不饱和化合物、不饱和芳香族化合物、丙烯酸环状烷基酯,并且苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯、对甲氧基苯乙烯、丙烯酸2-甲基环己酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、聚乙二醇(n=2~10)单(甲基)丙烯酸酯、3-(甲基)丙烯酰氧基四氢呋喃-2-酮。这些提供(a4)结构单元的化合物,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
作为[A]共聚物中(a4)结构单元的含有比例,基于(a1)结构单元、(a2)结构单元、(a3)结构单元和(a4)结构单元的合计,优选为40摩尔%以下,并更优选为30摩尔%以下。通过使(a4)结构单元的比例为上述特定范围,则分辨率以及形成的显示元件用固化膜的耐试剂性等优良。
<[A]共聚物的合成方法>
[A]共聚物,可以通过在溶剂中,在聚合引发剂的存在下,使提供(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元(进一步根据需要的(a4)结构单元)的单体进行自由基聚合而制造。
作为用于制造[A]共聚物的聚合反应中所使用的溶剂,可以列举例如醇、乙二醇醚、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。
作为醇,可以列举例如苄基醇等;
作为乙二醇醚,可以列举例如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等;
作为乙二醇烷基醚乙酸酯,可以列举例如乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯等;
作为二乙二醇单烷基醚,可以列举例如二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等;
作为二乙二醇二烷基醚,可以列举例如二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚等;
作为二丙二醇二烷基醚,可以列举例如二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇乙基甲基醚等;
作为丙二醇单烷基醚,可以列举例如丙二醇甲基醚、丙二醇乙基醚、丙二醇丙基醚、丙二醇丁基醚等;
作为丙二醇单烷基醚乙酸酯,可以列举例如丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等;
作为丙二醇单烷基醚丙酸酯,可以列举例如丙二醇甲基醚丙酸酯、丙二醇乙基醚丙酸酯、丙二醇丙基醚丙酸酯等;
作为酮,可以列举例如甲乙酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基异戊酮等;
作为酯,可以列举例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、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、羟基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸丁酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸乙酯、2-丁氧基丙酸丙酯、2-丁氧基丙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸丙酯、3-乙氧基丙酸丁酯、3-丙氧基丙酸甲酯等。
这些溶剂中,优选为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、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯,并更优选为二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯。
作为用于制造[A]共聚物的聚合反应中所使用的聚合引发剂,可以使用通常作为自由基聚合引发剂所公知的材料。作为自由基聚合引发剂,可以列举例如2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2’-偶氮二-(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物;过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化戊酸叔丁酯、1,1’-二-(叔丁基过氧化)环己烷等有机过氧化物以及过氧化氢。在使用过氧化物作为自由基聚合引发剂时,还可以将过氧化物和还原剂一起使用,形成氧化还原型引发剂。
在用于制造[A]共聚物的聚合反应中,为了调节分子量,可以使用分子量调节剂。作为分子量调节剂,可以列举例如氯仿、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;硫化二甲基黄原酸酯、二硫化二异丙基黄原酸酯等黄原酸酯类;萜品油烯、α-甲基苯乙烯二聚物等。
作为[A]共聚物的重均分子量(Mw),优选为2000~100000,并更优选为5000~50000。通过使[A]碱可溶性树脂的Mw为上述范围,可以提高该射线敏感性组合物的分辨率。另外,本说明书中的Mw和数均分子量(Mn),在下述条件下,通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。
装置:GPC-101(昭和电工公司)
柱:将GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803和GPC-KF-804组合使用
移动相:四氢呋喃
柱温:40℃
流速:1.0mL/分钟
试样浓度:1.0质量%
试样注入量:100μL
检测器:差示折射计
标准物质:单分散聚苯乙烯
[A]共聚物中的(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元(以及根据需要的(a4)结构单元),可以通过[A]共聚物的1H-NMR、13C-NMR、FT-IR、热分解气相色谱质量分析等进行定性/定量分析。
<[B]聚合性化合物>
[B]聚合性化合物,是具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物。作为该射线敏感性组合物中含有的[B]聚合性化合物,可以列举例如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、二苯氧基乙醇芴二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基丙烯酸酯、2-(2’-乙烯氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、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、氧化乙烯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,此外,还可以列举具有直链亚烷基和脂环式结构并且具有2个以上异氰酸酯基的化合物,与分子内具有1个以上羟基并且具有3个~5个(甲基)丙烯酰氧基的化合物反应所得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物等。
作为[B]聚合性化合物的市售品,可以列举例如アロニツクスM-400、アロニツクスM-402、アロニツクスM-405、アロニツクスM-450、アロニツクスM-1310、アロニツクスM-1600、アロニツクスM-1960、アロニツクスM-7100、アロニツクスM-8030、アロニツクスM-8060、アロニツクスM-8100、アロニツクスM-8530、アロニツクスM-8560、アロニツクスM-9050、アロニツクスTO-756、アロニツクスTO-1450、アロニツクスTO-1382(以上为东亚合成制造)、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120、KAYARAD MAX-3510(以上为日本化药制造)、ビスコ一ト295、ビスコ一ト300、ビスコ一ト360、ビスコ一トGPT、ビスコ一ト3PA、ビスコ一ト400(以上为大阪有机化学工业制造)、作为氨基甲酸酯丙烯酸酯系化合物的ニユ一フロンテイアR-1150(第一工业制药制造)、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA-40H、UX-5000(日本化药制造)、UN-9000H(根上工业制造)、アロニツクスM-5300、アロニツクスM-5600、アロニツクスM-5700、アロニツクスM-210、アロニツクスM-220、アロニツクスM-240、アロニツクスM-270、アロニツクスM-6200、アロニツクスM-305、アロニツクスM-309、アロニツクスM-310、アロニツクスM-315(以上为东亚合成制造)、KAYARAD HDDA、KAYARADHX-220、KAYARAD HX-620、KAYARAD R-526、KAYARAD R-167、KAYARAD R-604、KAYARAD R-684、KAYARAD R-551、KAYARADR-712、UX-2201、UX-2301、UX-3204、UX-3301、UX-4101、UX-6101、UX-7101、UX-8101、UX-0937、MU-2100、MU-4001(以上为日本化药制造)、ア一トレジンUN-9000PEP、ア一トレジンUN-9200A、ア一トレジンUN-7600、ア一トレジンUN-333、ア一トレジンUN-1003、ア一トレジンUN-1255、ア一トレジンUN-6060PTM、ア一トレジンUN-6060P、ア一トレジンSH-500B(以上为根上工业制造)、ビスコ一ト260、ビスコ一ト312、ビスコ一ト335HP(以上为大阪有机化学工业制造)等。
[B]聚合性化合物,可以单独使用或使用两种以上。作为该射线敏感性组合物中的[B]聚合性化合物的含有比例,相对于100质量份[A]共聚物,优选为20质量份~200质量份,并更优选为40质量份~160质量份。通过使[B]聚合性化合物的含有比例为上述范围,该射线敏感性组合物即使在低曝光量下,也可以得到具有充分固化性等的显示元件用固化膜。
<[C]聚合引发剂>
该射线敏感性组合物中含有的[C]聚合引发剂,是对射线产生感应从而生成能够引发[B]聚合性化合物聚合的活性种的成分。作为这种[C]聚合引发剂,可以列举O-酰基肟化合物、苯乙酮化合物、联咪唑化合物等。这些化合物,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
作为O-酰基肟化合物,可以列举例如1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)、1-[9-乙基-6-苯甲酰基-9H-咔唑-3-基]-1-辛酮肟-O-乙酸酯、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-乙酮肟-O-苯甲酸酯、1-[9-正丁基-6-(2-乙基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-乙酮肟-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)-9H-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)-9H-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)-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。
其中,优选1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]、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)或乙酮-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)。这些O-酰基肟化合物,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
作为苯乙酮化合物,可以列举α-氨基酮化合物、α-羟基酮化合物。
作为α-氨基酮化合物,可以列举例如2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮等。
作为α-羟基酮化合物,可以列举例如1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮、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。
其中,优选α-氨基酮化合物,并更优选2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉基-4-基-苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮。
作为联咪唑化合物,可以列举例如2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑等。其中,优选为2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑或2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑,并更优选为2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑。
作为[C]聚合引发剂的市售品,可以列举例如2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(イルガキユア907)、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮(イルガキユア379)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)(イルガキユアOXE02)(以上为チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制造)等。
作为[C]聚合引发剂的使用比例,相对于100质量份[A]共聚物,优选为1质量份~40质量份,并更优选为5质量份~30质量份。通过使[C]射线敏感性聚合引发剂的含有比例为1质量份~40质量份,该射线敏感性组合物即使在低曝光量时,也可以形成具有高固化性等的显示元件用固化膜。
<任选成分>
该射线敏感性树脂组合物,除了上述[A]共聚物、[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂以外,还可以在不损害其预期效果的范围内,根据需要含有粘接助剂、表面活性剂、保存稳定剂、耐热性提高剂等任选成分。这些任选成分,可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。以下,依次进行详述。
[粘接助剂]
为了进一步提高所得的层间绝缘膜、隔片或保护膜等固化膜与基板的粘接性,可以使用粘接助剂。作为该粘接助剂,优选为具有羧基、甲基丙烯酰基、乙烯基、异氰酸酯基、环氧乙烷基等反应性官能基的官能性硅烷偶联剂,例如,可以列举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-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
作为粘合助剂的使用量,相对于100质量份[A]共聚物,优选为20质量份以下,并更优选为15质量份以下。如果粘接助剂的使用量超过20质量份,则有容易产生显影残留的倾向。
[表面活性剂]
为了进一步提高该射线敏感性树脂组合物的涂膜形成性,可以使用表面活性剂。作为表面活性剂,可以列举例如氟类表面活性剂、聚硅氧烷类表面活性剂以及其它的表面活性剂。作为上述氟类表面活性剂,优选为在末端、主链和侧链的至少任一部位上具有氟代烷基和/或氟代亚烷基的化合物,例如,可以列举1,1,2,2-四氟正辛基(1,1,2,2-四氟正丙基)醚、1,1,2,2-四氟正辛基正己基醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟正戊基)醚、八乙二醇二(1,1,2,2-四氟正丁基)醚、六丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟正戊基)醚、八丙二醇二(1,1,2,2-四氟正丁基)醚、全氟正十二烷磺酸钠、1,1,2,2,3,3-六氟正癸烷、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟正十二烷、氟代烷基苯磺酸钠、氟代烷基磷酸钠、氟代烷基羧酸钠、二丙三醇四(氟代烷基聚氧乙烯醚)、碘化氟代烷基铵、氟代烷基甜菜碱、其它的氟代烷基聚氧乙烯醚、全氟烷基聚氧乙醇、全氟烷基烷氧基化物、羧酸氟代烷基酯等。
作为氟类表面活性剂的市售品,可以列举例如BM-1000、BM-1100(以上为BM CHEMIE制造)、メガフアツクF142D、メガフアツクF172、メガフアツクF173、メガフアツクF183、メガフアツクF178、メガフアツクF191、メガフアツクF471、メガフアツクF476(以上为大日本油墨化学工业制造)、フロラ一ドFC-170C、フロラ一ドFC-171、フロラ一ドFC-430、フロラ一ドFC-431(以上为住友スリ一エム制造)、サ一フロンS-112、サ一フロンS-113、サ一フロンS-131、サ一フロンS-141、サ一フロンS-145、サ一フロンS-382、サ一フロンSC-101、サ一フロンSC-102、サ一フロンSC-103、サ一フロンSC-104、サ一フロンSC-105、サ一フロンSC-106(以上为旭硝子制造)、エフトツプEF301、エフトツプEF303、エフトツプEF352(以上为新秋田化成制造)、フタ一ジエントFT-100、フタ一ジエントFT-110、フタ一ジエントFT-140A、フタ一ジエントFT-150、フタ一ジエントFT-250、フタ一ジエントFT-251、フタ一ジエントFT-300、フタ一ジエントFT-310、フタ一ジエントFT-400S、フタ一ジエントFTX-218、フタ一ジエントFTX-251(以上为ネオス制造)等。
作为聚硅氧烷系表面活性剂的市售品,可以列举例如ト一レシリコ一ンDC3PA、ト一レシリコ一ンDC7PA、ト一レシリコ一ンSH11PA、ト一レシリコ一ンSH21PA、ト一レシリコ一ンSH28PA、ト一レシリコ一ンSH29PA、ト一レシリコ一ンSH30PA、ト一レシリコ一ンSH-190、ト一レシリコ一ンSH-193、ト一レシリコ一ンSZ-6032、ト一レシリコ一ンSF-8428、ト一レシリコ一ンDC-57、ト一レシリコ一ンDC-190、ト一レシリコ一ンSH8400FLUID(以上为东レ·ダウコ一ニング·シリコ一ン制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452(以上为GE东芝シリコ一ン制造)、有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业制造)等。
作为其它表面活性剂,可以列举例如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚等聚氧乙烯烷基醚;聚氧乙烯正辛基苯基醚、聚氧乙烯正壬基苯基醚等聚氧乙烯芳基醚;聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等聚氧乙烯二烷基酯等非离子系表面活性剂、(甲基)丙烯酸系共聚物ポリフロ一No.57、ポリフロ一No.95(以上为共荣社化学制造)等。
作为表面活性剂的使用量,相对于100质量份[A]共聚物,优选为1.0质量份以下,并更优选为0.8质量份以下。如果表面活性剂的使用量超过1.0质量份,则容易产生涂膜不匀。
[保存稳定剂]
作为保存稳定剂,可以列举例如硫、苯醌类、多氧化合物、胺、硝基亚硝基化合物等,更具体来说,可以列举4-甲氧基苯酚、N-亚硝基-N-苯基羟基胺铝等。
作为保存稳定剂的使用量,相对于100质量份[A]共聚物物,优选为3.0质量份以下,并更优选为1.0质量份以下。如果保存稳定剂的配合量超过3.0质量份,则存在有射线敏感性树脂组合物的敏感度下降,图案形状劣化的情况。
[耐热性提高剂]
作为耐热性提高剂,可以列举例如N-(烷氧基甲基)甘脲、N-(烷氧基甲基)蜜胺化合物等。
作为N-(烷氧基甲基)甘脲化合物,可以列举例如N,N’,N”,N”’-四(甲氧基甲基)甘脲、N,N’,N”,N”’-四(乙氧基甲基)甘脲、N,N’,N”,N”’-四(正丙氧基甲基)甘脲、N,N’,N”,N”’-四(异丙氧基甲基)甘脲、N,N’,N”,N”’-四(正丁氧基甲基)甘脲、N,N’,N”,N”’-四(叔丁氧基甲基)甘脲等。其中,优选N,N’,N”,N”’-四(甲氧基甲基)甘脲。
作为N-(烷氧基甲基)蜜胺化合物,可以列举例如N,N,N’,N’,N”,N”-六(甲氧基甲基)蜜胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(乙氧基甲基)蜜胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(正丙氧基甲基)蜜胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(异丙氧基甲基)蜜胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(正丁氧基甲基)蜜胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(叔丁氧基甲基)蜜胺等。其中,优选N,N,N’,N’,N”,N”-六(甲氧基甲基)蜜胺,作为市售品,可以列举例如ニカラツクN-2702、ニカラツクMW-30M(以上为三和ケミカル制造)等。
作为耐热性提高剂的使用量,相对于100质量份[A]共聚物,优选为50质量份以下,并更优选为30质量份以下。如果耐热性提高剂的配合量超过50质量份,则存在有该射线敏感性树脂组合物的敏感度下降,图案形状劣化的情况。
<射线敏感性树脂组合物的调制方法>
本发明的射线敏感性树脂组合物,可以通过将[A]共聚物、[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂以及在不损害其预期效果的范围内的任选成分,按照规定比例进行混合而调制。该射线敏感性树脂组合物优选以溶解在适当溶剂中的溶液状态被使用。
作为用于调制该射线敏感性树脂组合物的溶剂,可以使用能够均匀溶解必要成分和任选成分,并且不与各成分反应的物质。作为这种溶剂,可以列举和作为能够用于合成上述[A]共聚物的溶剂所举例的溶剂相同的物质。
在这种溶剂中,从各成分的溶解性、与各成分的反应性、涂膜形成的容易性等观点考虑,可以列举例如:
乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单正丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单正丙醚、丙二醇单正丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单正丁醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类;
乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单正丙醚乙酸酯、乙二醇单正丁醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单正丙醚乙酸酯、二乙二醇单正丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯等(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯类;
二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、四氢呋喃等其它醚类;
甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮、双丙酮醇(4-羟基-4-甲基戊烷-2-酮)、4-羟基-4-甲基己-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、乳酸乙酯等乳酸烷基酯类;
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、丙酸正丁酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、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。
这些溶剂中,从溶解性、颜料分散性、涂布性等观点考虑,优选为丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、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。溶剂可以单独使用或使用两种以上。
进一步,还可以将苄基乙基醚、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、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙二醇单苯基醚乙酸酯等高沸点溶剂与上述溶剂并用。上述高沸点溶剂可以单独使用或使用两种以上。
作为溶剂的含量没有限定,但是从所得的射线敏感性树脂组合物的涂布性、稳定性等观点考虑,优选为除该射线敏感性树脂组合物的溶剂以外的各成分的合计浓度,为5质量%~50质量%的量,并更优选为10质量%~40质量%的量。在将该射线敏感性树脂组合物作为溶液状态进行调制时,固体成分浓度(组合物溶液中溶剂以外的成分),可以根据使用目的和所希望的膜厚值等设定为任意浓度(例如,5质量%~50质量%)。更优选的固体成分浓度,根据涂膜在基板上的形成方法而不同,此内容在后面描述。如此所调制的组合物溶液,可以在使用孔径为0.5μm左右的微孔过滤器等进行过滤后,提供使用。
<显示元件用固化膜的形成方法>
该射线敏感性树脂组合物,适合形成作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜。
本发明的显示元件用固化膜的形成方法,具有:
(1)在基板上形成该射线敏感性树脂组合物涂膜的工序(以下,也称为“工序(1)”)、
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序(以下,也称为“工序(2)”)、
(3)将上述照射了射线的涂膜显影的工序(以下,也称为“工序(3)”),以及
(4)对上述显影的涂膜进行焙烧的工序(以下,也称为“工序(4)”)。
在使用该射线敏感性树脂组合物,并通过上述工序形成显示元件用固化膜时,由于通过利用射线敏感性的曝光和显影来形成图案,因此可以很容易地形成微细并且精巧的图案。此外,使用该射线敏感性树脂组合物形成的元件用固化膜,即使低温焙烧,也具有充分的耐热性、耐光性、耐试剂性、透光性和固化性。以下,对各工序进行详述。
[工序(1)]
在本工序中,在基板表面上涂布该射线敏感性树脂组合物的溶液,优选进行预烘焙而除去溶剂,形成射线敏感性树脂组合物的涂膜。作为可以使用的基板的种类,可以列举例如玻璃基板、硅晶片、塑料基板以及在它们的表面上形成各种金属的基板。作为上述塑料基板,可以列举由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等塑料所形成的树脂基板。
涂布该射线敏感性树脂组合物的溶液后,优选加热(预烘焙)涂布面,可以形成涂膜。作为涂布法中所用的组合物溶液的固体成分浓度,优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~40质量%,并特别优选为15质量%~35质量%。作为该射线敏感性树脂组合物溶液的涂布方法,可以采用例如喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝涂布法(狭缝模涂布法)、棒涂法、喷墨涂布法等适当方法。其中,优选旋涂法或狭缝涂布法。
作为上述预烘焙的条件,根据各成分的种类、配合比例等而不同,但优选为在70℃~120℃,进行1分钟~15分钟左右。涂膜在预烘焙后的膜厚,优选为0.5μm~10μm,并更优选为1.0μm~7.0μm。
[工序(2)]
在本工序中,通过具有规定图案的掩模,对工序(1)中所形成的涂膜照射射线。作为这时所用的射线,可以列举例如紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子束等。其中,优选波长为250nm~550nm范围的射线,并更优选包含365nm的紫外线的射线。
射线照射量(曝光量),是使用照度计(OAI model 356,OpticalAssociates Inc.制)测定照射的射线在波长为365nm时强度所得的值,其优选为100J/m2~5000J/m2,并更优选为200J/m2~3000J/m2。
该射线敏感性树脂组合物,和以往公知的组合物相比,其具有射线敏感度高,以及即使上述射线照射量为700J/m2以下,并进一步为600J/m2以下,也可以得到具有所希望的膜厚、良好的形状、优良的粘接性和高硬度的层间绝缘膜、保护膜或隔片等显示元件用固化膜的优点。
[工序(3)]
在本工序中,通过对工序(2)中照射了射线的涂膜进行显影,除去射线的照射部分,可以形成所希望的图案。
作为显影中使用的显影液,可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机碱、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵等季铵盐等碱性化合物的水溶液。在上述碱性化合物的水溶液中,还可以添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂和/或表面活性剂来使用。
作为显影方法,可以为盛液法(旋覆浸没法)、浸渍法、淋浴法等任一种,并且显影时间,优选为在常温下进行10秒钟~180秒钟左右。在显影处理后,接着进行例如30~90秒钟流水洗涤,然后用压缩空气或压缩氮气进行风干,可以形成所希望的图案。
[工序(4)]
在本工序中,通过使用焙烧工序(3)中显影的涂膜的热板、烘箱等加热装置对该涂膜进行加热/焙烧处理(后烘焙处理),由此进行涂膜的固化。作为焙烧温度,优选为200℃以下。该射线敏感性树脂组合物,由于含有起到上述效果的[A]共聚物,因此能够进行这种低温焙烧。因此,该射线敏感性树脂组合物适合作为希望低温焙烧的可用于挠性显示器等的层间绝缘膜、保护膜和隔片等固化膜的形成材料。作为焙烧温度,更优选为100℃~200℃,并特别优选为150℃~180℃。作为焙烧时间,根据加热器的种类而不同,例如,在热板上优选为5分钟~30分钟,在烘箱中优选为30分钟~180分钟。
<显示元件>
具备该显示元件用固化膜的显示元件也适当地包含在本发明中。本发明的显示元件,可以通过例如以下方法制作。
首先,准备一对(2片)在一面上具有透明导电膜(电极)的透明基板,并使用该射线敏感性树脂组合物,通过上述方法在其中一片基板的透明导电膜上形成隔片或保护膜或其两者。接着,在这些基板的透明导电膜和隔片或保护膜上形成具有液晶取向能力的取向膜。将这些基板隔着一定的间隙(盒间隙)对向配置,使形成该取向膜侧的一面为内侧,并且使各取向膜的液晶取向方向正交或逆平行,然后向由基板的表面(取向膜)和隔片所划分出的盒间隙中填充液晶,再密封填充孔,构成液晶盒。然后,将偏光板贴合在液晶盒的两个外表面上,并使其偏光方向和形成在该基板一面上的取向膜的液晶取向方向一致或正交,由此可以得到本发明的显示元件。
作为其它方法,和上述方法同样地准备形成了透明导电膜、和层间绝缘膜、保护膜或隔片或其两者,以及取向膜的一对透明基板。然后,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以微小液滴状滴下液晶,并在真空下进行两基板的贴合。然后,使用高压水银灯对上述密封剂部分照射紫外线,将两基板密封。最后,通过将偏光板贴合在液晶盒的两外表面上,可以得到本发明的显示元件。
作为上述各方法中使用的液晶,可以列举例如向列型液晶、近晶型液晶等。此外,作为液晶盒外侧所使用的偏光板,可以列举用乙酸纤维素保护膜夹住使聚乙烯醇拉伸取向的同时吸收碘所得的称作为“H膜”的偏光膜而形成的偏光板或者H膜自身所形成的偏光板等。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行详述,但本发明并不限定性地解释为该实施例。
<[A]共聚物的合成>
[合成例1]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的4质量份甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的8质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的15质量份甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和21质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份二乙二醇甲乙醚的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-1)的溶液(固体成分浓度=24.4质量%,Mw=12000,Mw/Mn=3.5)。另外,固体成分浓度是指共聚物质量占共聚物溶液总质量的比例。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为1.1摩尔%、26.0摩尔%、25.0摩尔%。
[合成例2]
向带有搅拌器的烧瓶中加入56质量份丙二醇单甲醚乙酸酯,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的4质量份甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的7质量份丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的14质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和22质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份丙二醇单甲醚乙酸酯的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-2)的溶液(固体成分浓度=24.5质量%,Mw=12000,Mw/Mn=3.5)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为3.5摩尔%、28.0摩尔%、28.0摩尔%。
[合成例3]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的4质量份甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的8质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的15质量份甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和21质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份二乙二醇甲乙醚的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-3)的溶液(固体成分浓度=23.7质量%,Mw=18000,Mw/Mn=3.8)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为5.0摩尔%、29.0摩尔%、30.0摩尔%。
[合成例4]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的4质量份甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的9质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的14质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和22质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份二乙二醇甲乙醚的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-4)的溶液(固体成分浓度=23.6质量%,Mw=16000,Mw/Mn=3.8)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为9.5摩尔%、31.0摩尔%、30.0摩尔%。
[合成例5]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的4质量份甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的7质量份丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的15质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和23质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份二乙二醇甲乙醚的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-5)的溶液(固体成分浓度=23.6质量%,Mw=16000,Mw/Mn=4.0)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为14.0摩尔%、19.0摩尔%、26.0摩尔%。
[合成例6]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的15质量份甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的9质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的14质量份甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、作为提供(a4)结构单元的化合物的2质量份苯乙烯和11质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯,和112质量份二乙二醇甲乙醚的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-6)的溶液(固体成分浓度=23.2质量%,Mw=15000,Mw/Mn=4.0)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为19.0摩尔%、32.0摩尔%、28.0摩尔%。
[合成例7]
向带有搅拌器的烧瓶中,加入56质量份二乙二醇甲乙醚,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至80℃。经3小时向其中滴加6质量份2,2’-偶氮二异丁酸二甲酯、作为提供(a1)结构单元的化合物的25质量份甲基丙烯酸2-(1-甲基亚丙基氨基氧基羰基氨基)乙酯、作为提供(a2)结构单元的化合物的9质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的化合物的16质量份甲基丙烯酸2-甲基缩水甘油酯,和112质量份丙二醇单甲醚乙酸酯的混合溶液,进一步在该温度下保持3小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(A-7)的溶液(固体成分浓度=23.5质量%,Mw=14000,Mw/Mn=4.0)。(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别为33.0摩尔%、33.0摩尔%、34.0摩尔%。
[合成例8]
向带有冷却管和搅拌器的烧瓶中,加入7质量份2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和200质量份二乙二醇乙基甲基醚。接着加入作为提供(a2)结构单元的16质量份甲基丙烯酸、作为提供(a3)结构单元的20质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯,以及作为提供(a4)结构单元的10质量份苯乙烯、16质量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-酯和38质量份甲基丙烯酸甲酯,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至70℃,在该温度下保持4小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(CA-1)的溶液(固体成分浓度=34.4质量%,Mw=8000,Mw/Mn=2.3)。
[合成例9]
向带有冷却管和搅拌器的烧瓶中,加入7质量份偶氮二异丁腈和200质量份二乙二醇乙基甲基醚。接着加入作为提供(a2)结构单元的16质量份甲基丙烯酸、以及作为提供(a4)结构单元的36质量份甲基丙烯酸苄酯、38质量份甲基丙烯酸甲酯和10质量份苯乙烯,并在进行氮气置换后,一边缓慢搅拌,一边将溶液的温度上升至70℃,在该温度下保持4小时,进行聚合,由此得到含有共聚物(CA-2)的溶液(固体成分浓度=34.0质量%,Mw=10000,Mw/Mn=2.5)。
<射线敏感性树脂组合物的调制>
[实施例1~14和比较例1~2]
将表1所示种类、量的[A]共聚物、[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂进行混合,进一步混合作为粘接助剂的5质量份γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、作为表面活性剂的聚硅氧烷类表面活性剂(SH 8400 FLUID,东レ·ダウコ一ニシグ·シリコ一ン制造),并分别加入丙二醇单甲醚乙酸酯,使固体成分浓度为25质量%,然后用孔径为0.5μm的微孔过滤器过滤,调制射线敏感性树脂组合物。另外,栏中的“-”表示未使用相应成分。
构成该射线敏感性树脂组合物的[B]聚合性化合物和[C]聚合引发剂的详细情况如下所示。
B-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(日本化药制造,KAYARAD DPHA)
B-2:多官能丙烯酸酯化合物的混合物(日本化药制造,KAYARAD DPHA-40H)
B-3:1,9-壬二醇二丙烯酸酯
B-4:アロニツクスM-5300(东亚合成公司)
C-1:1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)](イルガキユアOXE01,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制造)
C-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)(イルガキユアOXE02,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制造)
C-3:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(イルガキユア907,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制造)
C-4:2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-1-丁酮(イルガキユア379,チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制造)
[表1]
<评价>
对实施例1~14和比较例1~2的射线敏感性树脂组合物进行以下评价。结果示于表2。
[分辨率(μm)]
使用旋涂器在无碱玻璃基板上涂布射线敏感性树脂组合物溶液后,在100℃的热板上预烘焙2分钟,形成膜厚为4.0μm的涂膜。接着,通过具有残留有直径为6μm~15μm范围不同大小的多个圆形的图案的光掩模,并使用高压水银灯使曝光量在200J/m2~1000J/m2的范围内变化,进行射线照射(以下,称为“固化膜形成工序”)。然后,使用0.40质量%氢氧化四甲基铵水溶液,在25℃下以显影时间为变量,通过盛液法显影后,进行纯水洗涤1分钟。再在烘箱中,以焙烧温度为180℃、焙烧时间为30分钟进行后烘焙,形成图案状的显示元件用固化膜。这时,以能够形成图案的光掩模的尺寸作为分辨率(μm),并且当光掩模的尺寸为9μm以下时,分辨率判断为良好。
[耐热性(%)]
在上述固化膜形成工序中,不通过光掩模以700J/m2的曝光量进行曝光,并在烘箱中,在180℃下进行60分钟后烘焙,对于由此所得的涂膜,使用触针式膜厚测定机(アルフアステツプIQ,KLAテンコ一ル制造)测定其再在烘箱中,在230℃下加热20分钟前后的膜厚,并由下述式(4)算出残膜率(%),将其作为耐热性。当残膜率(%)为96%以上时,耐热性判断为良好。
残膜率=(处理后膜厚/处理前膜厚)×100 (4)
[耐试剂性(%)]
在上述固化膜形成工序中,不通过光掩模以700J/m2的曝光量进行曝光,并在烘箱中,在180℃下进行60分钟后烘焙,对于由此所得的涂膜,将其浸渍在加热至60℃的取向膜剥离液ケミクリ一ンTS-204(三洋化成工业制造)中15分钟,水洗后再在烘箱中,在120℃下干燥15分钟。使用触针式膜厚测定机(アルフアステツプ制IQ,KLAテンコ一ル制造)测定该处理前后的膜厚,并由上述式(4)算出残膜率(%),将其作为耐试剂性。当残膜率(%)为97%以上时,耐试剂性判断为良好。
[透光性(%)]
在上述固化膜形成工序中,不通过光掩模以700J/m2的曝光量进行曝光,并在烘箱中,在180℃下进行60分钟后烘焙,对于由此所得的涂膜,使用分光光度计(150-20型双光束,日立制作所制造)测定其在波长400nm中的透光性。这时,当透光性为90%以上时,透明性判断为良好。
[固化性(ppm/℃)]
在上述固化膜形成工序中,不通过光掩模以700J/m2的曝光量进行曝光,形成涂膜。然后在烘箱中,在180℃下进行60分钟加热处理,使其固化,制作测定用的涂膜。接着,对于该涂膜,使用设有温度可变装置的椭率计(DVA-36LH,沟尻光学工业所制造),在氮气环境下,并使测定时的升温速度为10℃/分钟,使测定温度范围为20℃~200℃,测定各测定温度下的膜厚变化量,并对温度作图,由其直线近似值求出斜率b,再由下述式算出线性热膨胀系数a(ppm/℃),将其作为固化性。T表示初期膜厚。
a=b/T
当线性热膨胀系数为200以下时,可以判断线性热膨胀系数低,并且制作出了在180℃的后烘焙中也具有充分固化性的显示元件用固化膜。
[电压保持率(%)]
在表面上形成了防止钠离子溶出的SiO2膜,并进一步以规定形状蒸镀了ITO(氧化铟锡合金)电极的钠钙玻璃基板上旋涂射线敏感性树脂组合物,然后在90℃的清洁烘箱中进行10分钟预烘焙,形成膜厚为2.0μm的涂膜。接着,不通过光掩模,以500J/m2的曝光量对涂膜进行曝光。然后,将该基板在由23℃的0.04质量%的氢氧化钾水溶液所形成的显影液中浸渍1分钟,进行显影,然后用超纯水洗涤并风干,进一步在烘箱中,在焙烧温度为180℃、焙烧时间为30分钟下进行后烘焙,使涂膜固化,形成永久固化膜。接着,用混合了0.8mm的玻璃珠的密封剂将该形成了该像素的基板和仅以规定形状蒸镀了ITO电极的基板粘合在一起,然后注入メルク制液晶(MLC6608),制作液晶盒。接着,将液晶盒放入到60℃的恒温层中,通过液晶电压保持率测定系统(VHR-1A型,东阳テクニカ制造)测定液晶盒的电压保持率。这时的施加电压为5.5V的方形波,测定频率为60Hz。此处,电压保持率是16.7毫秒后的液晶盒电位差/0毫秒时施加的电压的值。如果液晶盒的电压保持率为90%以下,则表示液晶盒无法以规定水平保持16.7毫秒的时间和施加电压,无法使液晶充分取向,因而产生残影等“烧屏”的可能性高。
[表2]
由表2的结果可知,实施例1~14的该射线敏感性树脂组合物,和比较例1~2的组合物相比,它们具有优良的分辨率。此外可知,由该射线敏感性树脂组合物所形成的显示元件用固化膜,虽然是经过200℃以下的低温焙烧形成的,但是和经过同样的低温焙烧所形成的比较例相比,它们的耐热性、耐试剂性、透光性、固化性优良。进一步,具备该显示元件用固化膜的显示元件的电压保持率也良好。
另外,该射线敏感性树脂组合物的[A]共聚物中的(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例,分别优选为15摩尔%~33摩尔%,这时,使用具有上述特定范围的含有比例的共聚物(A-6)和共聚物(A-7)的实施例6、7、13、14,和不具有这种特定范围的含有比例的实施例1~5、8~12相比,它们的耐热性、耐试剂性、透光性、固化性和电压保持率更加优良。
工业实用性
本发明的射线敏感性树脂组合物,可以很容易地形成微细且精巧的图案,并且即使低温焙烧,也具有充分的分辨率。此外,由该射线敏感性树脂组合物所形成的显示元件用固化膜,其耐热性、耐光性、耐试剂性、透光性和固化性优良。进一步,具备该显示元件用固化膜的显示元件,其电压保持率优良。因此,该射线敏感性树脂组合物,适合作为希望低温焙烧的可用于挠性显示器等的层间绝缘膜、保护膜和隔片等固化膜的形成材料。
Claims (8)
1.一种射线敏感性树脂组合物,其含有:
[A]含有0.1摩尔%~35摩尔%(a1)下述式(1)所表示的结构单元的共聚物、
[B]具有乙烯性不饱和键的聚合性化合物,和
[C]射线敏感性聚合引发剂,
式(1)中,R1为氢原子或甲基,X为上述式(2)或式(3)所表示的基团,Y为氧原子或硫原子,n为1~12的整数;
式(2)中,R2和R3各自独立地为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基,其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代;
式(3)中,R4为氢原子、碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基或碳原子数为6~20的芳基,其中,上述芳基所具有的氢原子的部分或全部可以被碳原子数为1~12的直链状或支链状的烷基取代,m为0至3的整数,当R4为多个时,多个R4可以相同,也可以不同。
2.如权利要求1所述的射线敏感性树脂组合物,其中[A]共聚物是进一步含有(a2)具有羧基的结构单元和(a3)具有环氧基的结构单元的共聚物。
3.如权利要求1所述的射线敏感性树脂组合物,其中[A]共聚物中(a1)结构单元、(a2)结构单元和(a3)结构单元的含有比例分别为15摩尔%~33摩尔%。
4.如权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的射线敏感性树脂组合物,其用于形成作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜。
5.一种显示元件用固化膜的形成方法,具有:
(1)在基板上形成如权利要求4所述的射线敏感性树脂组合物的涂膜的工序、
(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显影的工序,以及
(4)对上述显影的涂膜进行焙烧的工序。
6.如权利要求5所述的显示元件用固化膜的形成方法,其中上述工序(4)的焙烧温度为200℃以下。
7.由权利要求4所述的射线敏感性树脂组合物所形成的作为层间绝缘膜、保护膜或隔片的显示元件用固化膜。
8.具备如权利要求7所述的显示元件用固化膜的显示元件。
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