CN102955358A - 感光性组成物、微透镜阵列及立体图像显示装置 - Google Patents

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CN102955358A CN2012102809558A CN201210280955A CN102955358A CN 102955358 A CN102955358 A CN 102955358A CN 2012102809558 A CN2012102809558 A CN 2012102809558A CN 201210280955 A CN201210280955 A CN 201210280955A CN 102955358 A CN102955358 A CN 102955358A
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Abstract

本发明提供一种形成在基板间夹持液晶层而成的微透镜阵列的间隔件等构件的感光性组成物,且提供一种微透镜阵列,提供一种立体图像显示装置。使用(A)碱溶性树脂、(B)多官能性单体、(C)感光性聚合引发剂及(D)有机溶剂而调制感光性组成物。于表面形成有梳状电极(6)与公共电极(5)的一对基板(2)、基板(3)之间,夹持20μm~100μm厚的液晶层(4)且由该感光性组成物而形成间隔件(7),从而构成微透镜阵列(1)。由具有间隔件(7)的微透镜阵列(1)、可切换显示平面图像及立体图像的图像显示部(102)而构成立体图像显示装置(100)。

Description

感光性组成物、微透镜阵列及立体图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种感光性组成物、微透镜阵列及立体图像显示装置。特别是涉及一种在适于切换平面图像与立体图像的微透镜阵列的形成中所使用的感光性组成物、适于切换平面图像与立体图像的微透镜阵列、包含该微透镜阵列而可切换显示平面图像与立体图像的立体图像显示装置。
背景技术
近年来,于使用平面显示面板的图像显示装置的领域中,作为于高功能化中的研究,进行了可显示立体图像的立体图像显示装置的开发。
关于在立体图像显示装置上构成立体图像的技术,已经提出了多种方式。该些方式可分类为:于观察立体图像时观察者必需专用眼镜的方式、及无需专用眼镜的方式。
不使用专用眼镜而显示立体图像(3维图像)的方式,已知有凸镜(lenticular)方式或视差(parallax)方式等。
图7是说明双凸透镜(lenticular lens)的结构的模式性透视图。
于凸镜方式中,使用图7中所例示的双凸透镜200。
于利用凸镜方式的立体图像的显示中,于立体图像显示装置的图像显示部上将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互配置为条纹状。双凸透镜200是以与该配置为条纹状的右眼用图像与左眼用图像对应的方式而于表面配置细长且微细的凸透镜而构成。而且,将双凸透镜200配置于该图像显示部的前方,以观察者的右眼仅仅观察到右眼用图像、而左眼仅仅观察到左眼用图像的方式,对观察者提供立体图像。
于立体图像显示装置中,存在根据使用状况等而要求显示平面图像(2维图像)的情况。在这种情况下,于利用凸镜方式的立体图像显示装置中,可通过将右眼用图像与左眼用图像设为无视差的相同图像而对应,但若将右眼用图像与左眼用图像设为相同的图像,则造成图像显示部所具有的分辨率(resolution)减半。而且,由于在立体图像显示装置与观察者之间所配设的双凸透镜,而造成图像显示部上的平面图像的亮度降低。
为了回避此种使用先前的双凸透镜的凸镜方式的问题点,提出了以如下方式而构成的微透镜阵列:于显示立体图像时作为双凸透镜而发挥功能,于显示平面图像时失去双凸透镜的功能而作为单纯的透明体(非透镜透明体)发挥功能(例如参照专利文献1及专利文献2)。于专利文献1中揭示了如下的技术:由在对向的表面分别形成有电极的一对基板与其所夹持的具有折射率各向异性的液晶层构成液晶面板,将该液晶面板用作微透镜阵列。于专利文献1中所记载的微透镜阵列中,可通过施加电压的开/关(ON/OFF)而使液晶配向为所期望的状态,从而调整液晶层的折射率。而且,于施加电压时发挥双凸透镜功能,于未施加电压时作为非透镜透明体而发挥功能。于使用此种微透镜阵列的凸镜方式的立体图像显示中,可回避上述的分辨率降低与亮度降低的问题。
于此种使用液晶的微透镜阵列的技术中,为了显示高画质的立体图像,必需于面内均一地发挥作为双凸透镜的功能。因此,要求通过施加电压的开/关(ON/OFF)而以高精度实现液晶的配向控制。为了实现液晶的高精度的配向控制,必需于面内高精度地控制一对基板间所夹持的液晶层的厚度。因此,于在一对基板间夹持液晶层而构成的、适于切换平面图像与立体图像的凸镜方式的微透镜阵列中,要求高精度地面内均一地控制液晶层厚度的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2000-102038号公报
[专利文献2]日本专利第4602369号公报
发明内容
本发明是基于以上发现而成的。亦即,本发明的目的在于提供一种适于形成如下微透镜阵列的感光性组成物,所述微透镜阵列是于一对基板间夹持液晶层而构成的,适于在面内均一地保持液晶层的厚度而切换平面图像与立体图像。
本发明的其他目的在于提供一种微透镜阵列,所述微透镜阵列是于一对基板间夹持液晶层而构成的,适于在面内均一地保持液晶层的厚度而切换平面图像与立体图像。
本发明的进一步其他目的在于提供一种使用如下的微透镜阵列而构成的立体图像显示装置,所述微透镜阵列是于一对基板间夹持液晶层而构成的,适于在面内均一地保持液晶层的厚度而切换平面图像与立体图像。
本发明的其他目的及优点可根据以下的记载而变明了。
本发明的第1态样涉及一种感光性组成物,其是含有碱溶性树脂的感光性组成物,其特征在于:
用以形成于一对基板间夹持20μm~100μm厚的液晶层而构成的微透镜阵列的配置在所述基板间的构件。
于本发明的第1态样中,优选含有:
(A)碱溶性树脂、
(B)多官能性单体、及
(C)感光性聚合引发剂。
于本发明的第1态样中,优选(A)碱溶性树脂是包含具有酚性羟基的结构单元及具有脂环族烃基的结构单元的聚合物。
于本发明的第1态样中,优选(B)多官能性单体包含具有环氧基的化合物。
于本发明的第1态样中,优选含有:
(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂、及
(B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物。
于本发明的第1态样中,优选(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂含有包含共聚物的树脂,所述共聚物包含具有下述式(11)所表示的特定结构的结构单元,
[化1]
Figure BDA00001987510100041
(于式(11)中,R101表示氢原子或甲基,R102表示低级烷基,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的烃环)。
于本发明的第1态样中,优选基板间所配置的构件于200℃加热时的伸缩率为5%以下。
本发明的第2态样涉及一种微透镜阵列,其包含对向配置的第1基板及第2基板、于该第1基板及第2基板间所夹持的液晶层、设于第1基板的液晶层侧的面且具有相互平行配置的多个电极元件的梳状电极、设于第2基板的液晶层侧的面的公共电极,且通过对梳状电极及公共电极间施加电压而驱动液晶层,从而起到透镜(lens)作用,其特征在于:
于第1基板及第2基板间具有构件,
所述构件由含有碱溶性树脂的感光性组成物而形成。
于本发明的第2态样中,优选于第1基板及第2基板各自的与液晶层相接的面设置平行配向用的配向膜。
于本发明的第2态样中,优选感光性组成物含有:
(A)碱溶性树脂、
(B)多官能性单体、及
(C)感光性聚合引发剂。
于本发明的第2态样中,优选(A)碱溶性树脂是包含具有酚性羟基的结构单元及具有脂环族烃基的结构单元的聚合物。
于本发明的第2态样中,优选(B)多官能性单体包含具有环氧基的化合物。
于本发明的第2态样中,优选感光性组成物含有:
(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂、及
(B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物。
于本发明的第2态样中,优选(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂含有包含共聚物的树脂,所述共聚物包含具有下述式(11)所表示的特定结构的结构单元,
[化2]
Figure BDA00001987510100051
(于式(11)中,R101表示氢原子或甲基,R102表示低级烷基,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的烃环)。
于本发明的第2态样中,优选液晶层是含有具有正的介电各向异性的液晶而构成。
于本发明的第2态样中,优选基板间所夹持的液晶层的厚度为20μm~100μm。
于本发明的第2态样中,优选第1基板及第2基板间的构件于200℃加热时的伸缩率为5%以下。
本发明的第3态样涉及一种立体图像显示装置,其特征在于包含:
本发明的第1态样的微透镜阵列、及
切换显示平面图像与立体图像的图像显示部。
于本发明的第3态样中,优选图像显示部是液晶显示方式、EL显示方式或等离子体显示方式的图像显示部。
[发明的效果]
根据本发明的第1态样,可提供一种适于形成如下微透镜阵列的感光性组成物,所述微透镜阵列适于切换平面图像与立体图像,且于显示立体图像时在面内均一地发挥作为双凸透镜的功能。
而且,根据本发明的第2态样,可提供一种微透镜阵列,所述微透镜阵列适于切换平面图像与立体图像,且于显示立体图像时在面内均一地发挥作为双凸透镜的功能。
另外,根据本发明的第3态样,可提供一种使用如下的微透镜阵列而构成的立体图像显示装置,所述微透镜阵列适于切换平面图像与立体图像,且于显示立体图像时在面内均一地发挥作为双凸透镜的功能。
附图说明
图1是模式性说明本发明的实施形态的微透镜阵列的结构的剖面图。
图2是模式性说明本发明的实施形态的微透镜阵列的结构的平面图。
图3是模式性说明通过施加电压而形成的本发明的实施形态的微透镜阵列的液晶配向状态的图。
图4是模式性说明本发明的实施形态的其他例的微透镜阵列的结构的剖面图。
图5是模式性说明本发明的实施形态的立体图像显示装置的结构的剖面图。
图6是模式性说明具有施加了电压的微透镜阵列的本发明的实施形态的立体图像显示装置的结构的剖面图。
图7是说明双凸透镜的结构的模式性透视图。
[符号的说明]
1、21:微透镜阵列
2、3:基板
4:液晶层
5:公共电极
6:梳状电极
7、27:间隔件
8:配向膜
9:液晶
100:立体图像显示装置
101:观察者
102:图像显示部
200:双凸透镜
具体实施方式
本发明的微透镜阵列是适于凸镜方式的立体图像显示装置的微透镜阵列。而且,以对应在立体图像显示装置中切换显示平面图像与立体图像的情况的方式而构成。
本发明的微透镜阵列包含:于对向的表面分别形成有电极的一对基板,该些基板所夹持的具有折射率各向异性的液晶层。本发明的微透镜阵列用于立体图像显示装置,于显示平面图像时作为实质的透明体而发挥功能。另一方面,于显示立体图像时,通过施加电压而驱动基板间的液晶层,控制液晶的空间配向状态,由此而起到透镜作用。亦即,本发明的微透镜阵列通过施加电压而作为双凸透镜发挥功能。
于本发明的微透镜阵列中,为了提供高画质的立体图像,必需于面内均一地发挥作为双凸透镜的功能。于本发明的微透镜阵列驱动基板间的液晶而作为双凸透镜发挥功能的情况下,要求通过施加电压而高精度地控制液晶层的空间配向状态。因此,变得必需于面内高精度地控制一对基板间所夹持的液晶层的厚度。
于一对基板间夹持液晶层而构成,要求高精度地控制液晶层厚度的元件可以是不同的技术领域,已知有液晶显示元件。于此种液晶显示元件的领域中,例如已知如日本专利特开2008-281594号公报所记载那样利用透镜间隔件的技术。亦即,已知如下的技术:为了高精度地控制一对基板间所夹持的液晶层的厚度,于基板间直立设置透镜的间隔件(以下除了特殊记载的情况以外,简称为间隔件),将基板间的距离保持为固定距离。间隔件的形成通常利用光刻技术(photolithography)。该技术以规定的膜厚将感光性组成物涂布于基板上,使其成为与作为对象的液晶层的厚度对应的厚度。其次,隔着规定的掩模而进行紫外线曝光后,进行显影而图案化,形成具有与液晶层的厚度对应的高度的点状或条纹状的间隔件。
因此,本发明人等人进行了锐意研究,提供一种于夹持液晶层的一对基板间设置此种间隔件等具有所期望结构的构件的新颖结构的微透镜阵列。微透镜阵列的一对基板间所配置的构件作为支撑构件而发挥功能,所述支撑构件用以高精度地实现该基板间所夹持的液晶层的厚度控制。亦即,于包含在对向的表面分别形成有电极的一对基板与其所夹持的具有折射率各向异性的液晶层的微透镜阵列中,通过利用光刻技术的图案化而于基板间配置上述构件,其作为支撑构件而发挥功能,从而构成新颖结构的微透镜阵列。
当提供此种新颖结构的微透镜阵列时,成为问题的是于液晶显示元件中有效的间隔件的技术无法直接应用于微透镜阵列中。例如,存在与以下所示的基板间所夹持的液晶层的厚度相关的课题,为了可应用于微透镜阵列中,必需用以对应该课题的新技术。
液晶显示元件虽然由于液晶显示模式而存在若干差异,但于近年的液晶电视(TV)用途中,液晶层的厚度大概为1μm~10μm左右。因此,于液晶显示元件中,使用与其液晶层厚度对应的10μm以下的高度的间隔件。
相对于此,于一对基板间夹持液晶层而成的本发明的微透镜阵列中,为了实现所期望的液晶的配向状态而控制面内的折射率分布,变得必需使液晶层的厚度比原来液晶显示元件厚。例如,要求10μm以上的厚度,优选要求20μm~100μm的厚度。而且,为了高精度地实现所期望的液晶的配向状态,更优选将液晶层的厚度设为30μm~70μm。因此,于本发明的微透镜阵列中,当欲控制一对基板间所夹持的液晶层的厚度的情况时,必需与此种厚的液晶层对应。亦即,于本发明的微透镜阵列中,当欲利用与液晶显示元件同样的间隔件而控制基板间的液晶层的厚度的情况时,变得必需形成具有如下高度的间隔件:与先前的液晶显示元件中所未使用的厚的液晶层对应的10μm以上的高度。
于液晶显示元件的间隔件的形成中,感光性组成物如上所述那样成为主要的构成元件。于本发明的微透镜阵列中,为了形成在夹持液晶层的一对基板间所配置的构件,亦有效的是利用光刻技术,感光性组成物成为重要的构成元件。因此,在本发明的微透镜阵列的情况下,具有关于上述液晶层的厚度的严格要求。因此,在本发明的微透镜阵列中,为了在夹持液晶层的一对基板间设置所期望的结构的构件,无法直接使用液晶显示元件用的先前的感光性组成物。
因此,在本发明的微透镜阵列的形成中,与先前相比能够以厚膜形成涂膜,实现优异的分辨率的图案化,其结果变得必需能够形成具有所期望的高度与形状的构件的感光性组成物。另外,为了维持基板间的距离而保持液晶层的厚度,所形成的构件必需有作为支撑构件的强度。另外,要求在微透镜阵列的基板间所配置的此种构件具有如下特性:其形成后的由于加热所产生的伸缩轻微,难以由于形成微透镜阵列的其他构成元件时的加热步骤而产生其高度或形状的变动。
为了提供如上所述那样在夹持液晶层的一对基板间配置有所期望结构的构件的新颖结构的微透镜阵列,于该基板间所配置的构件的形成中变得必需适宜的感光性组成物。而且,作为该基板间所配置的构件,理想的是除了与基板面平行的方向的剖面结构为点状或条纹状的柱状间隔件结构以外,亦可实现以对基板间所夹持的液晶层进行划分的方式而直立设置在基板间的隔板结构等所期望的结构,从而高精度地控制基板间所夹持的液晶层的厚度。因此,该感光性组成物优选为可通过使用光刻技术的图案化,将基板间所形成的构件的结构设为上述间隔件结构或隔板结构的感光性组成物。
本发明人等人进行了锐意研究,结果发现可对应以上要求的感光性组成物。亦即,发现适于形成具有如下性质的所期望的构件的本实施形态的感光性组成物:配置于微透镜阵列的一对基板间,高精度地控制该基板间所夹持的液晶层的厚度。而且,通过使用本实施形态的感光性组成物而形成在一对基板间夹持液晶层而成的微透镜阵列的基板间所配置的构件,可形成本实施形态的微透镜阵列,且可使用其而构成本实施形态的立体图像显示装置。
以下,对适于形成如下构件本实施形态的感光性组成物加以说明,所述构件配置于本实施形态的微透镜阵列的夹持液晶层的一对基板间,具有直立设置在上述基板间的柱状间隔件结构或隔板结构等结构(以下,若无特别记载,则简称为间隔件等构件)。
[1]感光性组成物
适于形成本实施形态的微透镜阵列的构件的本实施形态的感光性组成物例如能够以超过10μm的厚膜而形成涂膜,实现优异的分辨率的图案化。而且,作为图案,可形成具有所期望的高度与形状的构件。而且,所形成的构件可如上所述那样,除了与基板面平行的方向的剖面结构为点状或条纹状的柱状间隔件结构以外,亦选择以对基板间所夹持的液晶层进行划分的方式而直立设置在基板间的隔板结构等所期望的结构。而且,该间隔件等构件具有为了作为支撑构件而发挥功能,维持基板间的距离而保持液晶层的厚度所必需的强度。另外,包含本实施形态的感光性组成物的间隔件等构件具有如下特性:由于加热所造成的伸缩轻微,且难以由于加热而产生其高度或形状的变动。
本实施形态的感光性组成物含有下述(A)成分~(C)成分而构成。而且,优选含有(D)成分:有机溶剂。
(A)成分:碱溶性树脂
(B)成分:多官能性单体
(C)成分:感光性聚合引发剂
(D)成分:有机溶剂
[1-1](A)成分:碱溶性树脂
(A)成分的碱溶性树脂若为具有碱显影性的树脂则无特别限定,可选择各式各样的树脂。
而且,本实施形态的感光性组成物优选为选择包含具有酚性羟基的结构单元(a1)及具有脂环族烃基的结构单元(a2)的聚合物(聚合物(A))作为(A)成分的碱溶性树脂。
本实施形态的感光性组成物在(A)成分的碱溶性树脂选择聚合物(A)的情况时,着眼于如下功能而构成:由于酚性羟基而使活性种失活的功能,由于脂环族烃基而提高涂膜对于光的透明性的功能,以及由于酚性羟基与脂环族烃基的乘数效应而使耐热性提高。
亦即,通过使聚合物(A)包含具有脂环族烃基的结构单元(a2),可提高涂膜对于光的透射率,涂膜的基板附近及表面附近的曝光量变多。然而,含有聚合物(A)(所述聚合物(A)包含具有酚性羟基的结构单元(a1))的涂膜具有使活性种失活的功能,因此与所产生的活性种的量成比例地使活性种失活。因此,由于曝光而使在涂膜的表面附近及涂膜的基板附近所更多地产生的活性种失活。其结果,成为在涂膜的厚度方向上均一的活性种的量,其结果形成所期望的结构的构件、亦即间隔件等构件。
另外,公知的是包含具有酚性羟基的结构单元的聚合物及具有脂环族烃基的聚合物分别耐热性优异,于本实施形态中,通过设为具有该些2种结构单元的聚合物(A),而变得耐热性更优异。由于上述理由,由含有聚合物(A)(所述聚合物(A)包含具有酚性羟基的结构单元(a1)及具有脂环族烃基的结构单元(a2))的本实施形态的构件形成用感光性组成物所得的间隔件等构件成为于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件。以下,对本实施形态的感光性组成物中所含有的聚合物(A)更详细的加以说明。
将聚合物(A)中所含的具有酚性羟基的结构单元(a1)的含量设为100质量份时,聚合物(A)中所含的具有脂环族烃基的结构单元(a2)的含量优选为25质量份~8000质量份,更优选为60质量份~6500质量份,进一步更优选为90质量份~5500质量份。若该含量为25质量份~8000质量份的范围内,则可形成于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件而优选。
聚合物(A)的利用凝胶渗透管柱色谱法而所得的聚苯乙烯换算重量平均分子量(Mw)可根据获得聚合物(A)时所使用的单体的种类及聚合配方以及聚合物(A)的玻璃化温度而适宜选择,通常为Mw=5000~20000,优选为Mw=8000~12000。
本实施形态的感光性组成物中所使用的聚合物(A)的含有比例可根据所形成的间隔件等构件的高度或涂布方法而适宜选择,当将感光性组成物中所含的所有成分设为100质量%时优选为30质量%~90质量%。
于将溶剂(D)除外的本实施形态的感光性组成物的所有成分设为100质量%时,聚合物(A)的含有比例优选为30质量%~90质量%。其原因在于:通过使聚合物(A)作为间隔件等构件的主成分,可形成能够于加热时维持所期望的形状的间隔件等构件。
<具有酚性羟基的结构单元(a1)>
所谓“酚性羟基”是表示直接键结于苯环或萘环等芳香族环上的羟基。而且,所谓“结构单元”是表示以形成聚合物时所使用的每个单体为1单元的聚合物的结构。该“具有酚性羟基的结构单元”可通过使用具有酚性羟基的单体(a1′)而进行聚合,或者通过使用具有可转换为酚性羟基的基的单体进行聚合后,将其转换为酚性羟基,从而将具有酚性羟基的结构单元(a1)导入至聚合物(A)的结构中。
作为具有酚性羟基的结构单元(a1)的含有比例,于将聚合物(A)中的所有结构单元设为100质量%时,优选为1质量%~40质量%,更优选为5质量%~30质量%,进一步更优选为10质量%~20质量%。于具有酚性羟基的结构单元(a1)的含有比例为1质量%~40质量%的情况时,可获得分辨率优异的本实施形态的感光性组成物。
作为将通过使用具有酚性羟基的单体(a1′)进行聚合而所得的“具有酚性羟基的结构单元(a1)”导入至聚合物(A)中的方法,可列举:使苯酚或萘酚等酚类与醛等缩合剂进行缩合聚合而导入的方法,或者通过自由基聚合或阳离子聚合等而导入具有(甲基)丙烯酰基或乙烯基等聚合性基与酚性羟基的单体的方法等。该些方法中,自容易与后述的具有脂环族烃基的单体共聚的方面、或者容易形成于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件的方面而言,较佳的是通过使具有乙烯基与酚性羟基的单体进行自由基聚合而导入的方法。
上述具有乙烯基与酚性羟基的单体可列举对羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯、邻羟基苯乙烯、α-甲基-对羟基苯乙烯、α-甲基-间羟基苯乙烯、α-甲基-邻羟基苯乙烯等下述式(1)所表示的单体。
[化3]
Figure BDA00001987510100121
(式(1)中,R1表示氢原子或甲基)
若使用上述式(1)所示的单体而进行自由基聚合,则聚合物具有下述式(2)所示的结构单元。
[化4]
Figure BDA00001987510100131
(式(2)中,R2表示氢原子或甲基)
上述式(1)所示的单体可仅仅使用1种,亦可使用2种以上。而且,自由基聚合方法例如可利用日本专利特开2009-192613号公报或日本专利特开2009-163080号公报等中所记载的方法等通用方法而获得。
<具有脂环族烃基的结构单元(a2)>
所谓“脂环族烃基”是表示仅仅包含碳与氢的基,且该基是芳香族基除外的碳原子为环状结构(包括多环状结构)的基。而且,所谓“结构单元”是表示以形成聚合物时所使用的每个单体为1单元的聚合物的结构。该“具有酚性羟基的结构单元”可通过使用具有脂环族烃基的单体(a2′)而进行聚合,从而将具有脂环族烃基的结构单元(a2)导入至聚合物(A)中。
作为具有脂环族烃基的结构单元(a2)的含有比例,于将聚合物(A)中的所有结构单元设为100质量%时,自透射率的方面而言,较佳的是10质量%~80质量%,更佳的是30质量%~50质量%。
作为将使用具有脂环族烃基的单体(a2′)进行聚合而所得的“具有脂环族烃基的结构单元(a2)”导入至聚合物(A)中的方法,可列举通过自由基聚合或阳离子聚合等而导入具有(甲基)丙烯酰基或乙烯基等聚合性基与脂环族烃基的单体的方法等。于该些方法中,自容易获得与所述具有酚性羟基的单体的共聚物的方面、或者容易形成能够于加热时维持所期望的形状的间隔件等构件的方面考虑,较佳的是通过自由基聚合而导入具有(甲基)丙烯酰基与脂环族烃基的单体的方法。
上述具有(甲基)丙烯酰基与脂环族烃基的单体例如可列举日本专利特开2008-233346号公报、日本专利特开2009-192613号公报及日本专利特开2009-163080号公报中所记载的单体以及下述式(3)所示的单体。
[化5]
Figure BDA00001987510100141
(式(3)中,R3表示氢原子或甲基。R4是碳数为7~30的仅包含碳原子及氢原子的脂环族烃基)
具有上述式(3)所示的结构的单体可列举甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-2-甲基环己基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸四氢呋喃甲基酯等。该些化合物中,自容易形成于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件的方面考虑,优选选择甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸异冰片酯。
若使用上述式(3)所示的单体而进行自由基聚合,则聚合物具有下述式(4)所示的结构单元。
[化6]
Figure BDA00001987510100142
(式(4)中,R5表示氢原子或甲基。R6为碳数为7~30的仅仅包含碳原子及氢原子的脂环族烃基)
上述式(3)所示的单体可仅仅使用1种,亦可使用2种以上,通过并用2种以上,可于聚合物中导入自由基聚合困难的单体。而且,自由基聚合方法例如可通过日本专利特开2009-192613号公报或日本专利特开2009-163080号公报等中所记载的方法等通用方法而获得。
<其他结构单元(a3)>
本实施形态的感光性组成物的成分的聚合物(A)可以在不损及能够形成于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件的效果的范围内而含有其他结构单元(a3)。其他结构单元(a3)可列举以提高与基板的密接性为目的而使用的具有聚烷二醇基的结构单元、以调整聚合物(A)相对于显影液的溶解性为目的而具有羧基的结构单元等。
上述具有聚烷二醇基的结构单元如果具有聚烷二醇基则无特别限定,于使用上述式(1)所示的具有酚性羟基的单体或者上述式(3)所示的具有脂环族烃基的单体的情况下,优选与具有聚合性基与聚烷二醇基的单体进行自由基聚合而导入至聚合物(A)中。
上述具有聚合性基与聚烷二醇基的单体可列举日本专利特开2008-273820号公报及日本专利特开2009-192613号公报中所记载的单体以及下述式(5)中所示的单体。
[化7]
Figure BDA00001987510100151
(式(5)中,R7表示氢原子或甲基。R8表示亚甲基或碳数为2~4的烷撑(alkylene)。R9表示碳数为6~12的直链状、环状或芳香族的烃基、或该些基的至少1个氢原子取代为烃基而成的经取代的烃基。m表示1~10的整数)
具有上述式(5)所示的结构的单体可列举苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四丙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、十二烷氧基四丙二醇(甲基)丙烯酸酯等。
若使用上述式(5)所示的单体而进行自由基聚合,则可获得下述式(6)所示的结构单元。
[化8]
Figure BDA00001987510100161
(式(6)中,R10表示氢原子或甲基。R11表示亚甲基或碳数为2~4的烷撑。R12表示碳数为6~12的直链状、环状或芳香族的烃基、或该些基的至少1个氢原子被取代为烃基而成的经取代的烃基。n表示1~10的整数)
上述具有羧基的结构单元如果具有羧基则并无特别限定,于使用上述式(1)所示的具有酚性羟基的单体或上述式(3)所示的具有脂环族烃基的单体的情况时,通常对具有聚合性基与羧基的单体进行自由基聚合而导入至聚合物中。
上述具有聚合性基与羧基的单体可列举甲基丙烯酸、丙烯酸等。
其他结构单元(a3)除了上述具有聚烷二醇基的结构单元及具有羧基的结构单元以外,亦可具有源自日本专利特开2009-192613号公报或日本专利特开2009-163080号公报等中所记载的单体的结构单元。
[1-2](B)成分:多官能性单体
(B)成分的多官能性单体(多官能性单体(B))是具有至少2个以上聚合性不饱和键基的单体。多官能性单体(B)是可与由于光的作用而由(C)成分的感光性聚合引发剂所产生的活性种起作用而引发聚合,从而形成3维交联结构的成分,或者如环氧基这样的可由于热而形成交联结构的成分。由此,于由本实施形态的感光性组成物而所得的涂膜中,被光照的位置变得相对于显影液而言难以溶解。
本实施形态的感光性组成物中所使用的多官能性单体(B)的含量可根据本实施形态的微透镜阵列的间隔件等构件的形成方法中的感光度及分辨率而适宜选择,于将上述聚合物(A)的含量设为100质量份时,多官能性单体(B)的含量优选于1质量份~100质量份的范围内使用。
多官能性单体(B)可列举日本专利特开2006-285035号公报及日本专利特开2009-192613号公报中所记载的多官能性单体等。具体而言可列举乙二醇、丙二醇等烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯类;聚乙二醇、聚丙二醇等聚烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯类;丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等3元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯类或该些化合物的二羧酸改性物;聚酯、环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、硅酮树脂、螺环树脂等的寡聚(甲基)丙烯酸酯类;两末端羟基聚-1,3-丁二烯、两末端羟基聚异戊二烯、两末端羟基聚己内酯等两末端羟基化聚合物的二(甲基)丙烯酸酯类;磷酸三[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯类等。
该些多官能性单体中,优选3元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯类该些的二羧酸改性物,具体而言为三羟甲基丙烷三(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)丙烯酸酯等,特别是三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯及二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯可形成于加热时可维持所期望的形状的间隔件等构件而优选使用。
作为多官能性单体(B),在1分子内具有2个以上3,4-环氧环己基的化合物例如可列举:3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己烷甲酸酯、2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)环己烷-间二噁烷、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、3,4-环氧-6-甲基环己基-3′,4′-环氧-6′-甲基环己烷甲酸酯、亚甲基双(3,4-环氧环己烷)、二环戊二烯二环氧化物、乙二醇的二(3,4-环氧环己基甲基)醚、乙撑双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯、内酯改性3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己烷甲酸酯等。
在1分子中具有2个以上缩水甘油基的化合物例如可列举:
双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚F二缩水甘油醚、氢化双酚AD二缩水甘油醚、溴化双酚A二缩水甘油醚、溴化双酚F二缩水甘油醚、溴化双酚S二缩水甘油醚等双酚化合物的二缩水甘油醚;
1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚等多元醇的聚缩水甘油醚;
通过在乙二醇、丙二醇、丙三醇等脂肪族多元醇上加成1种或2种以上环氧烷而所得的聚醚多元醇的聚缩水甘油醚;
苯酚酚醛型环氧树脂;
甲酚酚醛型环氧树脂;
多酚型环氧树脂;
环状脂肪族环氧树脂;
脂肪族长链二元酸的二缩水甘油酯;
高级脂肪酸的缩水甘油酯;
环氧化大豆油、环氧化亚麻籽油等。
作为该些的市售品,例如:
双酚A型环氧树脂可列举Epikote 1001、Epikote 1002、Epikote 1003、Epikote 1004、Epikote 1007、Epikote 1009、Epikote 1010、Epikote 828(以上由日本环氧树脂公司(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd)制造)等;
双酚F型环氧树脂可列举Epikote 807(日本环氧树脂公司)等;
苯酚酚醛型环氧树脂可列举Epikote 152、Epikote 154、Epikote 157S65(以上由日本环氧树脂公司制造)、EPPN(注册商标)201、EPPN 202(以上由日本化药公司制造)等;
甲酚酚醛型环氧树脂可列举EOCN(注册商标)102、EOCN 103S、EOCN104S、EOCN 1020、EOCN 1025、EOCN 1027(以上由日本化药公司制造)、Epikote 180S75(日本环氧树脂公司)等;
多酚型环氧树脂可列举Epikote 1032H60、Epikote XY-4000(以上由日本环氧树脂公司制造)等;
环状脂肪族环氧树脂可列举CY-175、CY-177、CY-179、Araldite CY-182、Araldite CY-192、Araldite CY-184(以上由汽巴精化有限公司制造)、ERL-4234、ERL-4299、ERL-4221、ERL-4206(以上由U.C.C公司制造)、Shodyne 509(昭和电工公司)、Epiclon 200、Epiclon 400(以上由大日本油墨公司制造)、Epikote 871、Epikote 872(以上由日本环氧树脂公司制造)、ED-5661、ED-5662(以上由塞拉尼斯涂料(Celanese coating)公司制造)等;
脂肪族聚缩水甘油醚可列举Epolight 100MF(共荣社化学公司)、EPIOL(注册商标)TMP(日本油脂公司)等。
该些中优选选择苯酚酚醛型环氧树脂及多酚型环氧树脂。
[1-3](C)成分:感光性聚合引发剂
所谓(C)成分的感光性聚合引发剂是可由于半导体激光、金卤灯、高压水银灯(g线、h线、i线等)、准分子激光、极端紫外线及电子束等曝光光线,而可产生使上述多官能性单体(B)可开始聚合的活性种的化合物。
本实施形态的感光性组成物中所使用的感光性聚合引发剂(C)的含量可根据本实施形态的微透镜阵列的间隔件等构件的形成方法中的对于曝光光线的感光度及分辨率而适宜选择,于将上述聚合物(A)的含量设为100质量份时,感光性聚合引发剂(C)的含量优选于1质量份~50质量份的范围内使用。
感光性聚合引发剂(C)可列举日本专利特开2006-285035号公报及日本专利特开2009-192613号公报中所记载的感光性聚合引发剂等。具体而言可列举肟酯类化合物、酰基氧化膦类化合物、联咪唑类化合物、安息香类化合物、苯乙酮类化合物、二苯甲酮类化合物、α-二酮类化合物、多核醌类合物、氧杂蒽酮类化合物、三嗪类化合物、O-酰基肟型化合物等。该些化合物可仅仅使用1种亦可并用2种以上。特别是作为本发明中的感光性聚合引发剂(C),于使用包含g线、h线及i线作为曝光光线的高压水银灯的情况下,为了可感光度良好地形成良好形状的间隔件等构件而优选酰基氧化膦类化合物与苯乙酮类化合物的组合。
肟酯类化合物可列举1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、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]-辛烷-1-酮肟-O-乙酸酯、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-乙烷-1-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]-乙烷-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)-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-1,3-二氧杂环戊烷基)甲氧基苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)等。
酰基氧化膦类化合物可列举双(2,6-二氯苯甲酰基)-苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2-萘基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-1-萘基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-氯苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,4-二甲氧基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-癸基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-辛基苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯-3,4,5-三甲氧基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯-3,4,5-三甲氧基苯甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2-萘基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2-甲氧基-1-萘甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-氯-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等。
苯乙酮类化合物可列举:2,2-二甲氧基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基噻吩基)-2-吗啉代丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮等。
[1-4](D)成分:有机溶剂
本实施形态的感光性组成物优选含有有机溶剂作为(D)成分。
(D)成分的有机溶剂只要是可使本实施形态的感光性组成物中所含的有机溶剂(D)以外的其他成分均一地溶解,且并不与该些其他成分反应的化合物,则并无限定。
本实施形态的感光性组成物中所含的有机溶剂(D)的含量可根据涂布方法或间隔件等构件的高度等而适宜决定。
有机溶剂(D)可列举乙二醇等醇类;四氢呋喃等环状醚类;乙二醇单甲醚等多元醇的烷基醚类;丙二醇单甲醚乙酸酯等多元醇的烷基醚乙酸酯类;甲苯等芳香族烃类;丁酮等酮类;乙酸乙酯等酯类等。该些有机溶剂可仅仅使用1种,亦可并用2种以上。
而且,亦可使用N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、苄基乙基醚、二己基醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苄基酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸苯基溶纤剂等高沸点有机溶剂。
[1-5]其他成分
本实施形态的感光性组成物中可视需要而使用热聚合抑制剂、表面活性剂、接着助剂、溶解性调整剂、粘度调整剂等。
热聚合抑制剂是用以在本实施形态的感光性组成物的保管中,防止感光性聚合引发剂(C)由于热而产生活性种,从而对多官能性单体(B)起作用的成分。热聚合抑制剂例如存在有邻苯三酚、苯醌、对苯二酚、单苄基醚、甲基对苯二酚、戊基醌、戊氧基对苯二酚等。
表面活性剂是用以使将本实施形态的感光性组成物涂布于基板上时的涂布性、消泡性、均化性提高的成分。作为表面活性剂,例如市售的表面活性剂存在有:FTX-204D、FTX-208D、FTX-212D、FTX-216D、FTX-218、FTX-220D、FTX-222D(以上尼欧斯(Neos)株式会社制造)、BM-1000、BM-1100(以上由BM化学(BM Chemie)公司制造)、Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183(以上由大日本油墨化学工业株式会社制造)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、FluoradFC-431(以上由住友3M株式会社制造)、Surflon S-112、Surflon S-113、SurflonS-131、Surflon S-141、Surflon S-145(以上由旭硝子株式会社制造)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(以上由道康宁特雷硅力康股份有限公司(Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.)制造)等。
接着助剂是用以使间隔件等构件与基板的密接性提高的成分。接着助剂优选为官能性硅烷偶联剂。另外,所谓官能性硅烷偶联剂是表示具有羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基等反应性取代基的硅烷偶联剂。上述官能性硅烷偶联剂存在有三甲氧基硅烷基苯甲酸、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-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
溶解性调整剂是用以调制由本实施形态的感光性组成物而所得的涂膜相对于显影液的溶解性的成分。作为溶解性调整剂,于用氢氧化钠、氢氧化钾等无机类显影液进行显影时,优选低分子羧酸或低分子酚化合物。低分子羧酸存在有乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、苯甲酸、肉桂酸等单羧酸;乳酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、2-羟基肉桂酸、3-羟基肉桂酸、4-羟基肉桂酸、5-羟基间苯二甲酸、紫丁香酸等羟基羧酸;草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、衣康酸、六氢邻苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、丙二酸、对苯二甲酸、1,2-环己烷二甲酸、1,2,4-环己烷三甲酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸、环戊烷四甲酸、丁烷四甲酸、1,2,5,8-萘四甲酸等多元羧酸;衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二烯基琥珀酸酐、丙三酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐、环戊烷四甲酸二酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、偏苯三甲酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、乙二醇双偏苯三甲酸酐酯、丙三醇三偏苯三甲酸酐酯等酸酐等。
所谓低分子酚化合物是具有酚性羟基的分子量为1,000以下的化合物,为日本专利特开平3-200251号公报、日本专利特开平3-200252号公报、日本专利特开平3-200253号公报、日本专利特开平3-200254号公报、日本专利特开平4-1650号公报、日本专利特开平4-11260号公报、日本专利特开平4-12356号公报、日本专利特开平4-12357号公报等中所记载的化合物。例如可列举4,4′-二羟基二苯基甲烷、4,4′-二羟基二苯基醚、三(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、三(4-羟基苯基)乙烷、1,3-双[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯、1,4-双[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯、4,6-双[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]-1,3-二羟基苯、1,1-双(4-羟基苯基)-1-[4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基]乙烷、1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷等。
溶解性调整剂可单独使用1种,亦可将2种以上混合使用,为了获得良好的间隔件等构件,优选使用低分子羧酸与低分子酚化合物这两者。
粘度调整剂是以通过调整本实施形态的感光性组成物的粘度而改良其涂布性的目的而使用。粘度调整剂存在有膨润土及硅胶等。
[1-6]感光性组成物的调制
本实施形态的感光性组成物可通过将上述(A)成分~(D)成分及任意添加的其他成分均一地混合而调制。本实施形态的感光性组成物例如以于上述适当的有机溶剂(D)中溶解有其他成分的溶液状态而使用。例如通过以规定的比例将(A)成分~(C)成分及任意添加的其他成分与有机溶剂(D)一同加以混合,可调制溶液状态的感光性组成物。
于将本实施形态的感光性组成物调制为溶液状态的情况下,有机溶剂(D)以外的成分(亦即(A)成分~(C)成分及任意添加的其他成分的合计量)于溶液中所占的比例(固形物浓度)可根据使用目的或所期望的膜厚值等而任意地设定。
其次,实施形态的感光性组成物可使用所谓的正型感光性组成物。亦即,本实施形态的其他例的感光性组成物亦可为正型感光性。
本发明的实施形态的感光性组成物其他例与上述本实施形态的感光性树脂同样地含有碱溶性树脂而构成。而且,优选本发明的实施形态的感光性组成物的其他例含有如下成分而构成:(A-II)成分:由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂,及(B-II)成分:通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物。以下,关于本发明的实施形态的感光性组成物的其他例,对主要成分加以说明。
[1-7](A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂
本发明的实施形态的感光性组成物中所使用的(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂(以下亦称为(A-II)成分)含有包含如下共聚物的树脂,所述共聚物包含(a-ii-1)具有下述式(11)所表示的特定结构的结构单元(以下称为(a-ii-1)单元):
[化9]
Figure BDA00001987510100241
(式(11)中,R101表示氢原子或甲基,R102表示低级烷基,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的烃环)。
(a-ii-1)单元:
(a-ii-1)单元是上述式(11)所表示的结构单元。
于上述通式(11)中,R101为氢原子或甲基。
R102所表示的低级烷基可为直链状及分枝状的任意种,其例可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、各种戊基等,于该些基中,自实现高对比率的感光性,分辨率、焦深(depth of focus)等良好的方面考虑,适宜的是碳数为2~4的低级烷基。
而且,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的单环式或多环式烃环。
该单环式烃环可例示环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等。
上述多环式烃环可例示2环式烃环、3环式烃环、4环式烃环等。具体而言可列举金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环式烃环等。
作为X与其所键结的碳原子一同形成的碳数为5~20的烃环,于上述中特别优选环己烷环、及金刚烷环。
此种上述式(11)所表示的结构单元的优选的具体例可列举(甲基)丙烯酸-1-乙基环戊基酯、(甲基)丙烯酸-1-丙基环戊基酯、(甲基)丙烯酸-1-丁基环戊基酯、(甲基)丙烯酸-1-乙基环己基酯、(甲基)丙烯酸-1-丙基环己基酯、(甲基)丙烯酸-1-丁基环己基酯等。
(a-ii-1)单元可使用上述式(11)所表示的结构单元中的1种,亦可使用结构不同的2种以上的结构单元。
另外,(A-II)成分优选为包含如下共聚物的树脂,所述共聚物包含上述(a-ii-1)单元、及(a-ii-2)由具有醚键的聚合性化合物而衍生的结构单元。通过包含(a-ii-2)结构单元(以下称为(a-ii-2)单元)而使显影时与基板的密接性变良好。
(a-ii-2)单元:
(a-ii-2)单元是由具有醚键的聚合性化合物而衍生的结构单元。
具有醚键的聚合性化合物可例示(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁基酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃甲基酯等具有醚键及酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物,优选为(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
另外,(A-II)成分中可以适度地控制物理、化学特性为目的而包含其他聚合性化合物作为单体。此处所谓“其他聚合性化合物”是表示构成上述(a-ii-1)单元及(a-ii-2)单元以外的单元的聚合性化合物。此种聚合性化合物可列举公知的自由基聚合性化合物或阴离子聚合性化合物。例如可列举:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸,马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸,2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等具有羧基及酯键的甲基丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄基酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、富马酸二丁酯等二羧酸二酯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等含有乙烯基的芳香族化合物;乙酸乙烯酯等含有乙烯基的脂肪族化合物;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯类;丙烯腈、甲基丙烯腈等含有腈基的聚合性化合物;氯乙烯、偏二氯乙烯等含有氯的聚合性化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等含有酰胺键的聚合性化合物。
(A-2)成分中的(a-ii-1)单元的含量优选为10质量%~90质量%,更优选为30质量%~70质量%。若超过90质量%,则存在感光度降低的倾向;若不足10质量%,则存在残膜率降低的倾向。
(A-2)成分中的(a-ii-2)单元的含量优选为10质量%~90质量%,更优选为30质量%~70质量%。若超过90质量%,则存在残膜率降低的倾向;若不足10质量%,则存在于显影时与基板的密接性恶化的倾向。
而且,(A-II)成分的聚苯乙烯换算质量平均分子量(以下称为质量平均分子量)优选为10000~600000,更优选为50000~600000,进一步更优选为230000~550000。
优选为(A-II)成分的分散度为1.05以上的树脂。
作为上述(A-II)成分的调配量,于含有作为后述的(C-II)成分的其他碱溶性树脂的情况时,相对于(A-II)成分及(C-II)成分的合计质量100质量份而言为5质量份~95质量份,优选为10质量份~90质量份。通过使其为5质量份以上95质量份以下而存在感光度提高的倾向,因此优选为该调配量。
[1-8](B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物
本实施形态的感光性组成物的其他例中所使用的(B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物(以下称为(B-II)成分)是产酸剂,如果是由于光而直接或间接地产生酸的化合物则并无特别限定。
具体而言可列举:2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亚甲二氧基苯基)乙烯基]-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(3,4-亚甲二氧基苯基)-均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4甲氧基)苯基-均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4甲氧基)苯基-均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4甲氧基)苯乙烯基苯基-均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4甲氧基)苯乙烯基苯基-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(3,4-亚甲二氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、三(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪、三(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪等含有卤素的三嗪化合物及三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯等下述通式(12)所表示的含有卤素的三嗪化合物;
[化10]
Figure BDA00001987510100271
(式(12)中,R103~R105可分别相同亦可不同,分别表示卤化烷基)
α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、下述通式(13)所表示的化合物;
[化11]
(式(13)中,R106表示一价~三价的有机基,R107表示经取代、未经取代的饱和烃基、不饱和烃基或芳香族性化合物基,n表示1~3的自然数。此处,所谓芳香族性化合物基是指于芳香族化合物中显示特有的物理、化学性质的化合物的基,例如可列举苯基、萘基等芳香族烃基或呋喃基、噻吩基等杂环基。该些基亦可于环上具有1个以上适当的取代基,例如卤素原子、烷基、烷氧基、硝基等。而且,R107特别优选碳数为1~4的烷基,可列举甲基、乙基、丙基、丁基。特别优选R106为芳香族性化合物基、R107为低级烷基的化合物。作为上述式(13)所表示的产酸剂,于n=1时可列举R106为苯基、甲基苯基、甲氧基苯基的任意者且R107为甲基的化合物,具体而言为α-(甲磺酰氧基亚氨基)-1-苯基乙腈、α-(甲磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲基苯基)乙腈、α-(甲磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲氧基苯基)乙腈。于n=2时,上述式(13)所表示的产酸剂具体可列举下述化学式所表示的产酸剂)
[化12]
Figure BDA00001987510100291
双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(1,1-二甲基乙磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(2,4-二甲基苯基磺酰基)重氮甲烷等双磺酰基重氮甲烷类;对甲苯磺酸-2-硝基苄基酯、对甲苯磺酸-2,6-二硝基苄基酯、硝基苄基甲苯磺酸酯、二硝基苄基甲苯磺酸酯、硝基苯甲磺酸酯、硝基苄基碳酸酯、二硝基苄基碳酸酯等硝基苄基衍生物;邻苯三酚三甲磺酸酯、邻苯三酚三甲苯磺酸酯、苄基甲苯磺酸酯、苄基磺酸酯、N-甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-三氯甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-苯基磺酰氧基马来酰亚胺、N-甲基磺酰氧基邻苯二甲酰亚胺等磺酸酯;N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟基萘二甲酰亚胺等的三氟甲磺酸酯;二苯基碘鎓六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、双(对叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(对叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐等鎓盐;安息香甲苯磺酸酯、α-甲基安息香甲苯磺酸酯等安息香甲苯磺酸酯类;其他二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐、苯基重氮盐、苄基碳酸酯等。
上述化合物中,(B-II)成分优选为具有至少2个下述式(14):
[化13]
R-SO2O-N=C(CN)-                (14)
(式(14)中,R是经取代或未经取代的例如碳数为1~8的烷基或芳基)
所表示的肟磺酸盐基的化合物,特别是下述式(15):
[化14]
R-SO2O-N=C(CN)-A-C(CN)=N-OSO2-R            (15)
(式(15)中,A是二价的例如经取代或未经取代的碳数为1~8的烷撑或芳香族性化合物基,R是经取代或未经取代的例如碳数为1~8的烷基或芳基)
所表示的化合物。此处,所谓芳香族性化合物基是指于芳香族化合物中显示特有的物理、化学性质的化合物的基,例如可列举苯基、萘基等芳香族烃基或呋喃基、噻吩基等杂环基。该些基亦可于环上具有1个以上适当的取代基,例如卤素原子、烷基、烷氧基、硝基等。另外,更优选于上述式(15)中,A为苯撑,R为例如碳数为1~4的低级烷基的化合物。
该(B-II)成分可单独使用,亦可将2种以上组合使用。
其调配量相对于(A-II)成分(与(C-II)成分)的合计质量100质量份而言为0.1质量份~20质量份,优选为0.2质量份~10质量份。通过使其调配量为0.1质量份以上,变得获得充分的感光度;通过使其调配量为20质量份以下,存在如下的倾向:对于溶剂的溶解性良好,或者均一的溶液,保存稳定性提高。
[1-9](C-II)其他碱溶性树脂
本发明的实施形态的感光性组成物其他例优选含有(C-II)其他碱溶性树脂。本发明的实施形态的感光性组成物的其他例中所使用的(C-II)其他碱溶性树脂是除含有包含上述式(11)所表示的结构单元的共聚物的树脂以外的树脂(以下称为(C-II)成分)。(C-II)成分可自先前的化学增强型抗蚀剂中的作为碱溶性树脂而公知的化合物中适宜选择任意的化合物而使用。该些化合物中特别优选含有选自(c-ii-1)酚醛树脂、(c-ii-2)包含羟基苯乙烯结构单元与苯乙烯结构单元的共聚物、及(c-ii-3)丙烯酸树脂的1种以上树脂,进一步优选含有(c-ii-1)酚醛树脂及/或(c-ii-2)包含羟基苯乙烯结构单元与苯乙烯结构单元的共聚物。由此而变得容易控制感光性组成物的涂布性及显影速度。
(c-ii-1)酚醛树脂:
作为(c-ii-1)成分的酚醛树脂例如可通过使具有酚性羟基的芳香族化合物(以下简称为“酚类”)与醛类于酸催化剂下进行加成缩合而获得。
此时,所使用的酚类例如可列举苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、对苯基苯酚、间苯二酚、对苯二酚、对苯二酚单甲醚、邻苯三酚、间苯三酚、羟基联苯、双酚A、没食子酸、没食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。
而且,醛类例如可列举甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。
加成缩合反应时的催化剂并无特别限定,例如酸催化剂可使用盐酸、硝酸、硫酸、甲酸、草酸、乙酸等。
特别是仅仅使用间甲酚作为酚类的酚醛树脂的显影轮廓特别良好而优选使用。
(c-ii-2)包含羟基苯乙烯结构单元与苯乙烯结构单元的共聚物:
本实施形态中所使用的(c-ii-2)成分是至少包含羟基苯乙烯结构单元与苯乙烯结构单元的共聚物。亦即,为包含羟基苯乙烯结构单元与苯乙烯结构单元的共聚物、或者包含羟基苯乙烯结构单元及苯乙烯结构单元与该些单元以外的结构单元的共聚物。
羟基苯乙烯结构单元例如可列举对羟基苯乙烯等羟基苯乙烯,α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等α-烷基羟基苯乙烯等羟基苯乙烯结构单元。
苯乙烯结构单元例如可列举苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
(c-ii-3)丙烯酸树脂:
作为(c-ii-3)成分的丙烯酸树脂若为碱溶性的丙烯酸树脂则并无特别限定,特别优选含有如下结构单元的丙烯酸树脂:由具有醚键的聚合性化合物所衍生的结构单元、及由具有羧基的聚合性化合物所衍生的结构单元。
具有醚键的聚合性化合物可例示(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁基酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃甲基酯等具有醚键及酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等,优选为丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
具有羧基的聚合性化合物可例示丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸,马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸,2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等具有羧基及酯键的化合物等,优选为丙烯酸、甲基丙烯酸。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
[1-10](D-II)酸扩散控制剂
作为本发明的实施形态的感光性组成物的其他例,为了提高图案化所得的图案的形状、曝光后延迟稳定性等,优选进一步含有(D-II)酸扩散控制剂(以下称为(D-II)成分)。
(D-II)成分可自先前的化学增强型抗蚀剂中的公知为酸扩散控制剂的化合物中适宜选择任意的化合物而使用。特别优选含有含氮化合物,可进一步视需要含有有机羧酸或磷的含氧酸或者其衍生物。
其次,对使用本实施形态的感光性组成物而于基板上形成本实施形态的微透镜阵列中所使用的间隔件等构件的方法加以说明。
[2]间隔件等构件的形成方法
本实施形态的微透镜阵列的间隔件等构件的形成方法使用本实施形态的感光性组成物,包含下述步骤(1)~步骤(3)。
步骤(1):于基板上形成由本实施形态的感光性组成物(以下亦称为“组成物”)而所得的涂膜(以下亦称为“涂膜”)的步骤。
步骤(2):以与间隔件等构件的形状对应的方式而对步骤(1)中所得涂膜进行曝光的步骤。
步骤(3):对步骤(2)中所得的曝光后的涂膜进行显影处理的步骤。
以下,对各步骤的详细加以说明。
[2-1]步骤(1)
于步骤(1)中,于基板上涂布感光性组成物。而且,视需要进行加热处理(以下亦称为“预焙”(prebake))而将溶剂除去,形成感光性组成物的涂膜。
作为基板,可于玻璃基板、塑料基板及硅等的半导体基板上形成感光性组成物的涂膜。而且,于形成本实施形态的微透镜阵列的情况下,选择形成有氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)等透明电极的玻璃基板或塑料基板等。
感光性组成物的涂布方法若为可均一地涂布感光性组成物的方法则可为任意方法,例如可采用喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝口模涂布法、棒式涂布法、喷墨法等适宜的方法。特别是旋涂法或狭缝口模涂布法可获得均一膜厚的涂膜而优选使用。
而且,于进行预焙的情况下,其条件可根据各成分、特别是溶剂的种类及使用量等而适宜选择,优选于60℃~160℃下进行30秒~15分钟左右。
如此而所得的涂膜的膜厚能够以与目标间隔件等构件的高度对应的方式而适宜选择。优选使涂膜的厚度与目标间隔件等构件的高度相比而言相同或者更厚地形成。例如优选为10μm~140μm。
[2-2]步骤(2)
于步骤(2)中,以与目标间隔件等构件的形状相对应的方式,视需要隔着图案化掩模而对步骤(1)中所得的涂膜进行曝光,形成具有潜影的涂膜(曝光后的涂膜)。
曝光光线可列举半导体激光、金卤灯、高压水银灯(g线、h线、i线等)、准分子激光、极端紫外线及电子束等。自对于上述涂膜的透明性高的方面、能够以高分辨率形成图案的方面而言优选高压水银灯。
曝光量可根据曝光光线的种类、涂膜的膜厚及种类以及目的间隔件等构件的形状而适宜选择,于高压水银灯的情况下,优选为100mJ/cm2~1500mJ/cm2
使用上述本实施形态的含有(A)成分、(B)成分及(C)成分的感光性组成物而通过步骤(1)所得的涂膜是负型。而且,使用上述本实施形态的感光性组成物的其他例的(A-II)成分及(B-II)成分而通过步骤(1)所得的涂膜是正型。
此处,若对负型的使用本实施形态的感光性组成物而通过步骤(1)所得的涂膜加以说明,可对上述涂膜被曝光的位置进行图案化。因此,隔着以如下方式而设计的图案化掩模对上述涂膜进行曝光:与目标间隔件等构件对应的位置与其以外的位置相比而言,对于曝光光线的透射率变高。而且,可根据目标间隔件等构件的大小而适宜选择曝光方法,于形成微细的间隔件等构件时,可利用缩小投影法进行曝光。
而且,若对正型的使用本实施形态的感光性组成物的其他例而通过步骤(1)所得的涂膜加以说明,则可对上述涂膜被曝光的位置以外的部分进行图案化。因此,隔着以如下方式而设计的图案化掩模对上述涂膜进行曝光:与目标间隔件等构件对应的位置与其以外的位置相比而言,对于曝光光线的透射率变低。
曝光后,亦可视需要而进行加热处理(以下亦称为“后烘”(postbake))。
作为后烘的条件,在使用负型的本实施形态的感光性组成物而通过步骤(1)所得的涂膜的情况下,可根据各成分、特别是感光性组成物中所含的感光性聚合引发剂(C)的种类及使用量等而适宜选择,优选于60℃~160℃下进行30秒~15分钟。
而且,于使用正型的本实施形态的感光性组成物的其他例而通过步骤(1)所得的涂膜的情况下,后烘的条件可根据各成分、特别是感光性组成物中所含的(B-2)成分的种类及使用量等而适宜选择。
[2-3]步骤(3)
于步骤(3)中,通过使步骤(2)中所得的曝光后的涂膜与显影液接触,除去对于显影液的溶解性相对性较高的位置而形成图案化涂膜。亦即,步骤(3)是对具有潜影的涂膜进行显影,对潜影进行图案化而形成图案化涂膜的步骤。
可于步骤(3)中使用的显影液例如可列举如下碱性化合物的水溶液:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二乙基氨基乙醇、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烷等。而且,亦可将在此种碱性化合物的水溶液中添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂而成的水溶液用作显影液。接触显影液的方法例如可利用覆液法、浸渍法、振荡浸渍法、喷淋法等适宜的方法。
通过与显影液接触而获得的图案化涂膜优选用水进行清洗处理。
而且,于使用负型的本实施形态的感光性组成物而通过步骤(1)所得的涂膜的情况下,亦可以使残存在图案化涂膜中的并未由于曝光光线而分解的感光性聚合引发剂(C)分解为目的,或者由于分解所产生的活性种而进行多官能性单体(B)的聚合,从而使图案化涂膜充分硬化为目的,而对整个面照射光(后曝光)。此时的后曝光的曝光量优选为1mJ/cm2~1500mJ/cm2。另外,亦可以使图案化涂膜充分硬化为目的而进行后烘。后烘的条件可根据各成分的种类及使用量等而适宜选择,通常情况下是于150℃~250℃下进行10分钟~120分钟左右。
如上所述地进行,可使用本实施形态的感光性组成物而制成通过图案化而形成的图案,从而于基板上形成本实施形态的微透镜阵列中所使用的间隔件等构件。所形成的间隔件等构件可具有所期望的形状与高度,且具有保持基板间距离所必需的强度,即使受到加热,变形或高度变动的现象亦轻微。例如,所形成的间隔件等构件可具有10μm~100μm的高度。亦可通过适宜选择形成条件,而视需要实现100μm以上的高度。
另外,间隔件的形状除了透镜以外,亦优选为格子状等。
而且,于制造本实施形态的微透镜阵列的情况时,于具有电极的基板上形成间隔件等构件后,如后述那样形成液晶配向用配向膜。为了形成该配向膜,通常必需在200℃或其以上的温度下的加热步骤。使用本实施形态的感光性组成物而形成的间隔件等构件可将由于200℃的加热所引起的伸缩抑制为5%以下。其结果,即使于间隔件等构件的形成后具有用以形成配向膜或贴合基板的加热处理步骤,可于面内均一地保持所制造的微透镜阵列中的基板间的距离。
其次,对本实施形态的微透镜阵列加以说明。
[3]微透镜阵列
本实施形态的微透镜阵列是适于凸镜方式的立体图像显示装置的微透镜阵列,以可对应平面图像显示与立体图像显示的切换的方式而构成。本实施形态的微透镜阵列包含:于对向的表面分别形成有电极的一对基板,该些基板所夹持的具有折射率各向异性的液晶层,由上述本实施形态的感光性组成物而形成的间隔件等构件。于立体图像显示装置中显示平面图像时,作为实质的透明体而发挥功能。于显示立体图像时,通过施加电压而驱动液晶层,控制液晶的配向状态,由此而发挥透镜作用。亦即,本实施形态的微透镜阵列通过施加电压而作为双凸透镜发挥功能。
以下,使用附图而对本实施形态的微透镜阵列加以更详细说明。
图1是模式性说明本实施形态的微透镜阵列的结构的剖面图。
本实施形态的微透镜阵列1具有透镜形状的间隔件7,其是在一对基板2及基板3之间所配置的构件的例子。
亦即,本实施形态的微透镜阵列1包含:配置于光出射侧的基板2、配置于光入射侧的基板3、该些基板2及基板3所夹持的液晶层4、设置在基板2的液晶层4侧的面上的公共电极5、设置在基板3的液晶层4侧的梳状形状的梳状电极6、在基板2与基板3之间所直立设置的间隔件7。
在基板2的形成有公共电极5的面与基板3的形成有梳状电极6的面上分别形成有液晶配向用配向膜8。液晶层4包含作为向列型液晶的液晶9。微透镜阵列1的侧面部优选被适当的密封剂(未图示)所密封。
图2是模式性说明本实施形态的微透镜阵列的结构的平面图。
于图2中,为了说明间隔件7的配置,仅仅表示基板3与梳状电极6与间隔件7,省略了微透镜阵列1的其他构成元件。如图2所示那样,互相空开间隔而于梳状电极6之间直立设置多个间隔件7。
基板2及基板3优选分别包含可见光的透射率高的材料。基板2及基板3例如除了包含浮法玻璃、钠玻璃这样玻璃的透明基板以外,亦可使用包含如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜及聚碳酸酯这样的塑料的透明基板等。基板2及基板3的厚度例如可分别设为20μm~2000μm,优选设为50μm~1000μm。
构成公共电极5及梳型电极6的材料优选使用透明导电体,例如适宜的是包含In2O3-SnO2的ITO、包含SnO2的NESA(注册商标)等。梳状电极6包含互相平行地配置的多个电极元件、该些电极元件于其一端中互相导通的背部分。自垂直于基板面的方向观察电极元件时的形状优选为具有短边及长边的长方形。梳状电极6的形成可利用公知的光刻法,于基板上形成包含ITO或NESA的透明导电体膜以后,进行图案化而形成。
电极元件的宽度(短边的长度)相对于与本实施形态的微透镜阵列1组合使用的图像显示部所具有的像素宽度(是指显示右眼用图像或左眼用图像的像素单元的宽度。下同)而言优选为1%以上且不足200%,更优选为2%以上且不足100%,进一步更优选为2%以上且不足50%。电极元件的长度(长边的长度)可设为与基板3的一边的长度大致相等的长度。邻接的电极元件间的间距优选为与本实施形态的微透镜阵列1组合使用的图像显示部所具有的像素宽度的2倍(200%)。
另外,于本实施形态的微透镜阵列1中,于包含梳状电极6的层与包含配向膜8的层之间亦可具有平坦化膜。
液晶层4优选包含介电各向异性为正的向列相的液晶9。液晶9优选具有正的折射率各向异性。
构成液晶层4的具有正的介电各向异性的液晶9例如可列举联苯类液晶、苯基环己烷类液晶、酯类液晶、联三苯类液晶、联苯基环己烷类液晶、嘧啶类液晶、二噁烷类液晶、二环辛烷类液晶、立方烷类液晶等。优选将2种以上该些液晶混合,于包含室温的所期望的温度范围内呈现向列相,具有正的介电各向异性的液晶。
间隔件7是透镜形状的间隔件,如图1及图2所示那样配设于基板2与基板3之间。间隔件7作为用以高精度地实现液晶层4的厚度控制的支撑构件而发挥功能。可使用本实施形态的感光性组成物,通过上述方法而进行间隔件7的形成。于图1所示的结构的本实施形态的微透镜阵列1中,通过上述形成方法而直立设置于形成有梳状电极6的基板3上的梳状电极6的电极元件间。其后,设置配向膜8,与形成有公共电极5与配向膜8的基板2重合,由此而配置于基板2与基板3之间。
间隔件7的高度与液晶层4的厚度对应而决定。液晶层4的厚度优选为20μm~100μm,亦与间隔件7的高度对应而设定为20μm~100μm。而且,于为了高精度地实现所期望的液晶的配向状态而将液晶层的厚度设为30μm~70μm的情况时,优选对应地将间隔件7的高度设定为30μm~70μm。
另外,图2中所示的本实施形态的微透镜阵列1的间隔件7具有剖面形状为圆形的形状,关于间隔件7的形状,亦可设为其他形状。例如,亦可设为剖面成为椭圆形或长方形或正方形的透镜形状。
而且,于本实施形态的微透镜阵列1中,作为其他的构成例,亦可使用本实施形态的感光性组成物而于形成有公共电极5的基板2上直立设置间隔件,设置配向膜8,其后将该基板3与形成有梳状电极6与配向膜8的基板3重合,由此而设为于基板2与基板3之间配置有间隔件的构成。
配向膜8配置于基板2及基板3的与液晶层4相接的面上。配向膜8若为可使液晶层4的液晶9配向为平行于基板面的方向上的平行配向用的配向膜则可使用。此种平行配向用的配向膜8例如可使用包含如下化合物的有机膜而构成:聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚有机硅氧烷、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。而且,可通过对该些有机膜实施配向处理(例如使用光的光配向处理、或者使用尼龙或聚酯等的布而于一个方向上对有机膜的表面进行摩擦的摩擦处理等),实现平行于基板面的液晶层4的配向而使用。
另外,配向膜8中的配向处理方向可以设定为于对向的基板2上与基板3中互相反平行(反平行(antiparallel)配向)。
作为本实施形态的微透镜阵列1,于梳状电极6与公共电极5之间未施加电压时,如图1所示那样,液晶层4的液晶9与基板2及基板3平行地均匀配向,作为单纯的透明体发挥功能。于该状态下,于微透镜阵列1中并不发挥双凸透镜功能。另一方面,于本实施形态的微透镜阵列1中,于梳状电极6与公共电极5之间施加用以驱动液晶的规定电压时,液晶层4的液晶9于基板2与基板3之间产生配向状态的变化,形成所期望的空间配向状态。
图3是模式性说明通过施加电压而形成的本发明的实施形态的微透镜阵列的液晶配向状态的图。
如图3所示,于微透镜阵列1中,于对梳状电极6与公共电极5之间施加规定电压时,液晶层4的液晶9于基板2与基板3之间产生配向状态的变化。而且,于基板2与基板3之间实现如下的配向状态:虽然于梳状电极6的邻接的电极元件间附近与基板3平行地配向,但随着接近公共电极5而造成相对于基板3的斜率变大。其结果,于微透镜阵列1的面内产生实现凸透镜功能的折射率分布。因此,于梳状电极6与公共电极5之间施加电压时,微透镜阵列1作为如下的双凸透镜而发挥功能,所述双凸透镜具有与梳状电极6的电极元件形成间距对应的细长的所谓鱼糕(kammaboko)状的凸透镜部。
本实施形态的微透镜阵列1具有间隔件7,可于面内高精度地控制基板2与基板3之间所夹持的液晶层4的厚度。而且,微透镜阵列1可通过施加电压而高精度地控制液晶层4的液晶9的空间配向状态,成为适于切换平面图像与立体图像的微透镜阵列。
而且,于图1中所示的微透镜阵列1中,间隔件7可直立设置于基板2与基板3间、基板3上的梳状电极6的电极元件间的所期望的位置。而且,相对于梳状电极6的配置位置并不限定于梳状电极6的电极元件间。例如,亦可设置于基板3上的梳状电极6的电极元件上。
图4是模式性说明本实施形态的其他例的微透镜阵列的结构的剖面图。
图4所示的本实施形态的其他例的微透镜阵列21于基板3上的梳状电极6的电极元件上设有间隔件27,关于其以外的结构,与上述微透镜阵列1相同。因此,关于与图1的微透镜阵列1共用的构成元件,使用同一符号且省略重复的说明。
作为本实施形态的其他例的微透镜阵列21包含:配置于光出射侧的基板2、配置于光入射侧的基板3、该些基板2及基板3所夹持的液晶层4、设置在基板2的液晶层4侧的面上的公共电极5、设置在基板3的液晶层4侧的梳状形状的梳状电极6、在基板2与基板3之间所直立设置的间隔件27。在基板2的形成有公共电极5的面与基板3的形成有梳状电极6的面上分别形成有液晶配向用配向膜8。液晶层4包含作为向列型液晶的液晶9。微透镜阵列1的侧面部优选被适当的密封剂(未图示)所密封。
微透镜阵列21的间隔件27是与图1中所示的微透镜阵列1的间隔件7相同形状的透镜间隔件,配设于基板2与基板3之间。间隔件27的形成可使用本实施形态的感光性组成物,依照上述方法而进行。如图4所示那样,在作为本实施形态的其他例的微透镜阵列21中,间隔件27直立设置在形成有梳状电极6的基板3上的梳状电极6的电极元件上。其后,设置配向膜8,与形成有公共电极5与配向膜8的基板2重合,由此而配置于基板2与基板3之间。
作为本实施形态的其他例的微透镜阵列21具有间隔件27,可于面内高精度地控制基板2与基板3之间所夹持的液晶层4的厚度。而且,微透镜阵列21可通过施加电压而高精度地与图3所示的微透镜阵列1同样地控制液晶层4的液晶9的空间配向状态,成为适于切换平面图像与立体图像的微透镜阵列。而且,于微透镜阵列21中,间隔件27设于基板3上的梳状电极6的电极元件上,间隔件27成为通过施加电压而控制液晶9的空间配向的妨碍的现象较少。
另外,于本实施形态的微透镜阵列21中,作为其他的构成例,使用本实施形态的感光性组成物而于形成有公共电极5的基板2上直立设置间隔件,设置配向膜8。其后,使该基板2与形成有梳状电极6与配向膜8的基板3重合,由此亦可设为于基板2与基板3之间、梳状电极6的电极元件上配置有间隔件的构成。
其次,对使用本实施形态的微透镜阵列的本实施形态的立体图像显示装置加以说明。
[4]立体图像显示装置
本实施形态的立体图像显示装置是包含可切换显示平面图像与立体图像的图像显示部、上述本实施形态的微透镜阵列的立体图像显示装置。
图5是模式性说明本实施形态的立体图像显示装置的结构的剖面图。
本实施形态的立体图像显示装置100以自观察者101起由近至远的顺序配置本实施形态的微透镜阵列1、可切换显示平面图像及立体图像的图像显示部102而构成。
本实施形态的立体图像显示装置的图像显示部102可列举液晶显示方式、EL(Electro Luminescence:电致发光)显示方式、等离子体显示方式、CRT(Cathode Ray Tube:布劳恩管)方式、LED(Light Emitting Diode:发光二极管)方式等图像显示部,优选为液晶显示方式、EL显示方式或等离子体显示方式的图像显示部。EL显示方式优选为有机EL显示方式。
优选于图像显示部102与微透镜阵列1之间配置至少1枚偏光板(未图示)。该偏光板亦可与图像显示部102成为一体而构成其一部分。
本实施形态的立体图像显示装置100的图像显示部102于显示立体图像的情况下,可将具有视差的右眼用图像与左眼用图像于图像显示部102上交互形成为条纹状而进行显示。另一方面,于显示平面图像的情况下,优选为如下的构成:可分别将显示立体图像时的右眼用图像形成部分与左眼用图像形成部分用作2维图像的单位像素,从而显示高精细的平面图像。
图像显示部102所具有的单位像素的宽度优选为微透镜阵列1的梳状电极6的电极元件的形成间距的1/2。而且,于本实施形态的立体图像显示装置100中,将图像显示部102与本实施形态的微透镜阵列1加以组合时,优选以沿微透镜阵列1的基板3的梳状电极6的电极元件的长度方向延伸的中心线与图像显示部102的显示立体图像时的右眼用图像形成部分与左眼用图像形成部分的边界线一致的方式加以组合。
于本实施形态的立体图像显示装置100中,图像显示部102如上所述那样具有用以将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互形成为条纹状的右眼用图像部分(R)与左眼用图像部分(L)。而且,于显示平面图像时,如果图5所示那样,图像显示部102将右眼用图像部分(R)与左眼用图像部分(L)用作形成2维图像的单位像素,输出高精细的2维图像。此时,微透镜阵列1成为未施加电压的状态、或者液晶9并不配向变化工作的程度的极小的施加电压状态。由此,在微透镜阵列1的基板2与基板3之间所夹持的液晶层4的液晶9由于配向膜8的作用,相对于由基板2及基板3所形成的基板面而言平行地配向。因此,微透镜阵列1并未作为双凸透镜而发挥功能,而是作为单纯的透明体而发挥功能。其结果,观察者101可于立体图像显示装置100上观察到高精细且高亮度的平面图像。
图6是模式性说明具有施加了电压的微透镜阵列的本实施形态的立体图像显示装置的结构的剖面图。
另一方面,如图6所示那样,于本实施形态的立体图像显示装置100中显示立体图像时,图像显示部102于右眼用图像部分(R)及左眼用图像部分(L)将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互形成为条纹状而进行显示。此时,对微透镜阵列1施加电压,液晶层4的液晶9于基板2与基板3之间产生配向状态变化,于面内均一地形成使用图3而说明的配向状态。其结果,于微透镜阵列1中,变得作为双凸透镜而发挥功能,从而变得于面内均一地显示透镜效果。由此,立体图像显示装置100变得可将图像显示部102上的右眼用图像导至观察者101的右眼,将左眼用图像导至观察者101的左眼,观察者101可观察到均一的立体图像。
如上所述,本实施形态的立体图像显示装置100可选择性切换显示高精细且明亮的平面图像与具有高均一性的立体图像。
[实例]
以下,基于实例而对本发明的实施形态加以更具体说明。然而本发明并不受该些实例任何限定。另外,实例中的“份”及“%”若无特别记载则为质量基准。
<聚合物(A-1)的合成>
[实例1]
于反应容器中装入作为聚合催化剂的2,2-偶氮异丁腈5份,作为聚合溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯150份,作为单体的甲基丙烯酸(a3-1)11份、丙烯酸异冰片基酯(a2-1)39份、α-甲基-对羟基苯乙烯(a1-1)30份、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯(a2-2)15份、苯氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯(a3-2)5份,作为链转移剂的叔十二烷硫醇0.2份,形成混合溶液。将所得的混合溶液于80℃下加热3小时。于加热后的混合溶液中放入2,2-偶氮异丁腈2份,然后将其于80℃下加热3小时后,于100℃下加热1小时。将加热后的混合溶液冷却至23℃,获得含有作为碱溶性树脂的聚合物(A-1)的溶液。
<由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂(A-II-1)的合成>
[实例2]
对附有搅拌装置、回流器、温度计、滴加槽的反应容器(烧瓶)进行氮气置换后,装入作为溶剂的丙二醇甲醚乙酸酯,开始搅拌。其后,使溶剂的温度上升至80℃。于滴下槽中装入作为聚合催化剂的2,2′-偶氮双异丁腈、作为(a-ii-1-1)的甲基丙烯酸-1-乙基环己酯结构单元50质量%、及作为(a-ii-2-1)的丙烯酸-2-乙氧基乙酯结构单元50质量%,进行搅拌直至聚合催化剂溶解后,将该溶液以3小时均一地滴加至烧瓶内,其次于80℃下进行5小时的聚合。其后,冷却至室温而获得质量平均分子量为350,000的树脂(A-II-1)。
<酚醛树脂(c-ii-1-1)的合成>
[实例3]
将间甲酚与对甲酚以质量比为60∶40的比例加以混合,于其中加入福尔马林,使用草酸催化剂而利用常法进行缩合,获得甲酚酚醛树脂。对该树脂实施分离处理,截出低分子区域而获得质量平均分子量为15000的酚醛树脂。将该树脂作为酚醛树脂(c-ii-1-1)。
<感光性组成物的调制>
[实例4]
使实例1中所得的聚合物(A-1)100质量份、作为[B]聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物60质量份、苯酚酚醛型环氧树脂(商品名“Epikote 152”、日本环氧树脂公司)20质量份、作为[C]聚合引发剂的2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(商品名“Irgacure(注册商标)651”、汽巴精化有限公司制造)19质量份、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(商品名“Lucirin(注册商标)LR8953X”、巴斯夫(BASF)公司制造)4质量份、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)(Irgacure(注册商标)OXE02、汽巴精化有限公司)2质量份、作为接着助剂的三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异三聚氰酸酯(商品名“Y-11597”、迈图(Momentive)公司制造)3质量份、作为表面活性剂的氟类表面活性剂(商品名“FTX-218F”、尼欧斯公司制造)0.1质量份溶解于作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯中,调制感光性组成物。
[实例5]
<感光性组成物(正型)的调制>
使用作为(A-II)成分的实例2中所得的树脂(A-II-1)50质量份、作为(B-II)成分的下述化学式的化合物(B-II-1)1质量份、及作为(C-II)成分的实例3中所得的酚醛树脂(c-ii-1-1)50质量份,混合于丙二醇单甲醚乙酸酯中而制成均一溶液后,使其通过孔径为1μm的膜滤器而进行过滤,调制正型的感光性组成物。
[化15]
Figure BDA00001987510100441
<利用感光性组成物而形成图案>
[实例6]
将实例4的感光性组成物涂布于玻璃基板上,于热板上、120℃下进行5分钟的加热处理,形成膜厚为58μm的涂膜。使用对准器(卡尔休斯(Karl Suss)公司制造、型号“MA-150”),隔着图案化掩模对所形成的涂膜曝光自高压水银灯所照射的紫外线。将曝光后的涂膜于含有2质量%的氢氧化钾的水溶液中进行显影处理90秒,其次进行水洗处理,由此形成图案宽度为40μm、图案高度为50μm的图案。
[实例7]
将实例4的感光性组成物涂布于玻璃基板上,于热板上、120℃下进行5分钟的加热处理,形成膜厚为58μm的涂膜。使用对准器(卡尔休斯公司制造、型号“MA-150”),隔着图案化掩模对所形成的涂膜曝光自高压水银灯所照射的紫外线。将曝光后的涂膜于浓度为0.40质量%的四甲基氢氧化铵水溶液中、25℃下进行显影。此处,将显影时间设为80秒。其次,用超纯水进行1分钟的流水清洗,其后加以干燥,由此而形成图案宽度为40μm、图案高度为50μm的图案。
<感光性组成物的图案的评价>
[实例8]
将具有实例6中所得的图案的基板进一步于烘箱中、220℃下进行1小时的加热处理,其后,使用激光显微镜(VK-8500、基恩士公司)测定加热处理后的图案高度。测定加热处理后的图案高度。加热处理后的图案高度为48μm。其结果,由于220℃的加热处理而产生的图案高度的变化量为4%,使用实例4的感光性组成物而形成的图案即使于形成后以200℃以上进行加热,亦可将伸缩控制为5%以下。
利用同样的评价方法,对实例7中所得的具有图案的基板进行评价,结果是使用实例5的感光性组成物而形成的图案即使于形成后以200℃以上进行加热,亦可将伸缩控制为5%以下。
<微透镜阵列的制造>
[实例9]
本实例的微透镜阵列是具有直立设置于基板间的间隔件作为配置在基板间的构件的微透镜阵列。
首先,利用公知的光刻法,于形成有包含ITO的梳状电极的玻璃基板上涂布实例4的感光性组成物。其次,于热板上、120℃下进行5分钟的加热处理,形成膜厚58μm的涂膜。使用对准器(卡尔休斯公司制造、型号“MA-150”),隔着图案化掩模(所述图案化掩模具有与间隔件图案对应的图案)对所形成的涂膜曝光自高压水银灯所照射的紫外线。将曝光后的涂膜于含有2质量%的氢氧化钾的水溶液中进行90秒的显影处理,其次进行水洗处理,由此而于形成有梳状电极的玻璃基板上形成高度为50μm的间隔件图案。
其次,准备形成有包含ITO的公共电极的其他玻璃基板。其次,于形成有间隔件图案的玻璃基板与形成有公共电极的玻璃基板的各个上形成用以使液晶平行配向的光配向膜。亦即,于各个基板上涂布光配向膜形成用液晶配向剂,于80℃的热板上进行1分钟的预焙,其后于180℃下进行1小时加热而形成膜厚为80nm的涂膜。其次,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒棱镜,自基板的法线方向对该涂膜表面照射包含313nm的明线的偏光紫外线200J/m2,实施光配向处理,形成使液晶平行配向的光配向膜。
使用形成有配向膜的一对基板,将具有正的介电各向异性的向列型液晶夹持于基板间,用密封剂对侧面部进行密封而制造微透镜阵列。所制造的微透镜阵列具有与图1所示相同的结构。液晶层的厚度于面内得到均一地控制,为50μm。而且,通过对夹持液晶层的各基板的电极施加电压,可实现图3所示的液晶的配向状态。
[实例10]
使用实例5的感光性组成物,与实例7中所记载的方法同样地进行而形成间隔件图案,除此以外依照与上述相同的方法而制造微透镜阵列。所制造的微透镜阵列具有与图1所示相同的结构。液晶层的厚度于面内得到均一控制,为50μm。而且,通过对夹持液晶层的各基板的电极施加电压,可实现图3所示的液晶的配向状态。
<立体图像显示装置的制造>
[实例11]
准备液晶显示方式的图像显示部(液晶显示器)作为图像显示部。液晶显示器是TN(Twisted Nematic,扭转向列)模式的液晶显示器,具有进一步用一对偏光板夹持液晶面板(所述液晶面板是在透明基板间夹持扭转向列型液晶而构成)的结构。而且,液晶显示器以可切换显示立体图像与平面图像的方式而构成,于显示立体图像的情况时,可将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互形成为条纹状而进行显示。另一方面,于显示平面图像的情况时,可将显示立体图像时的右眼用图像形成部分与左眼用图像形成部分作为2维图像的单位像素,显示高精细的平面图像。
使用该液晶显示器,组合实例9的微透镜阵列而制造与图5所示相同结构的立体图像显示装置。
于所制造的立体图像显示装置中,在液晶显示器上形成平面图像,且使微透镜阵列成为未施加电压的状态,由此可观察到高精细且高亮度的平面图像。而且,于所制造的立体图像显示装置中显示立体图像时,于液晶显示器的右眼用图像部分(R)及左眼用图像部分(L)将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互形成为条纹状,并且对微透镜阵列施加电压而使其作为双凸透镜发挥功能。而且,将液晶显示器上的右眼用图像导至观察者的右眼,将左眼用图像导至观察者的左眼,由此而对观察者提供立体图像。
[实例12]
微透镜阵列使用实例10的微透镜阵列,除此以外与实例11中所记载的制造方法相同,制造与图5所示相同的结构的立体图像显示装置。
于所制造的立体图像显示装置中,于液晶显示器上形成平面图像,且使微透镜阵列成为未施加电压的状态,由此而观察到高精细且高亮度的平面图像。而且,于所制造的立体图像显示装置中显示立体图像时,于液晶显示器的右眼用图像部分(R)及左眼用图像部分(L)中将具有视差的右眼用图像与左眼用图像交互形成为条纹状,并且对微透镜阵列施加电压而使其作为双凸透镜发挥功能。而且,将液晶显示器上的右眼用图像导至观察者的右眼,将左眼用图像导至观察者的左眼,由此而对观察者提供立体图像。
以上对本发明的实施形态进行了说明,但本发明并不限定于上述实施形态,可以在不脱离主旨的范围内进行各种变形而实施。
例如,图1及图2中所示的本实施形态的微透镜阵列1的间隔件7具有剖面形状成为圆形的透镜间隔件结构,但本发明并不仅仅限定于此种结构。
于本发明中,于微透镜阵列中可配置剖面成为条纹状的间隔件结构或格子状的构件等具有隔板结构的构件,该些隔板结构以对基板间所夹持的液晶层进行划分的方式而直立设置在基板间。
而且,于本发明中,于微透镜阵列中亦可将该梳状电极分割为多个,以对每个分割的梳状电极施加电压的方式而构成。由此变得可于每1个微透镜内同时形成施加电压的区域与未施加电压的区域。在这种情况下,与图像显示部的图像形成的同时,将1个立体图像显示装置内分为平面图像显示区域与立体图像显示区域,从而变得可同时显示平面图像与立体图像。

Claims (19)

1.一种感光性组成物,其是含有碱溶性树脂的感光性组成物,其特征在于:
用以形成于一对基板间夹持20μm~100μm厚的液晶层而构成的微透镜阵列的配置在所述基板间的构件。
2.根据权利要求1所述的感光性组成物,其特征在于含有:
(A)碱溶性树脂、
(B)多官能性单体、及
(C)感光性聚合引发剂。
3.根据权利要求1所述的感光性组成物,其特征在于:
所述(A)碱溶性树脂是包含具有酚性羟基的结构单元及具有脂环族烃基的结构单元的聚合物。
4.根据权利要求2或3所述的感光性组成物,其特征在于:
所述(B)多官能性单体包含具有环氧基的化合物。
5.根据权利要求1所述的感光性组成物,其特征在于含有:
(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂、及
(B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物。
6.根据权利要求5所述的感光性组成物,其特征在于:
所述(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂含有包含共聚物的树脂,所述共聚物包含具有下述式(11)所表示的特定结构的结构单元,
[化1]
于所述式(11)中,R101表示氢原子或甲基,R102表示低级烷基,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的烃环。
7.根据权利要求1所述的感光性组成物,其特征在于:
所述基板间所配置的所述构件于200℃加热时的伸缩率为5%以下。
8.一种微透镜阵列,其包含对向配置的第1基板及第2基板、于所述第1基板及所述第2基板间所夹持的液晶层、设于所述第1基板的所述液晶层侧的面且具有相互平行配置的多个电极元件的梳状电极、设于所述第2基板的所述液晶层侧的面的公共电极,且通过对所述梳状电极及所述公共电极间施加电压而驱动所述液晶层,从而起到透镜作用,其特征在于:
于所述第1基板及所述第2基板间具有构件,
所述构件由含有碱溶性树脂的感光性组成物而形成。
9.根据权利要求8所述的微透镜阵列,其特征在于:
于所述第1基板及所述第2基板各自的与所述液晶层相接的面设置平行配向用的配向膜。
10.根据权利要求8或9所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述感光性组成物含有:
(A)碱溶性树脂、
(B)多官能性单体、及
(C)感光性聚合引发剂。
11.根据权利要求10所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述(A)碱溶性树脂是包含具有酚性羟基的结构单元及具有脂环族烃基的结构单元的聚合物。
12.根据权利要求10所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述(B)多官能性单体包含具有环氧基的化合物。
13.根据权利要求8或9所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述感光性组成物含有:
(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂、及
(B-II)通过照射活性光线或放射线而产生酸的化合物。
14.根据权利要求13所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述(A-II)由于酸的作用而对碱的溶解性增大的树脂含有包含共聚物的树脂,所述共聚物包含具有下述式(11)所表示的特定结构的结构单元,
[化2]
Figure FDA00001987510000031
于所述式(11)中,R101表示氢原子或甲基,R102表示低级烷基,X与其所键结的碳原子一同形成碳数为5~20的烃环。
15.根据权利要求8或9所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述液晶层是含有具有正的介电各向异性的液晶而构成。
16.根据权利要求8或9所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述基板间所夹持的所述液晶层的厚度为20μm~100μm。
17.根据权利要求8或9所述的微透镜阵列,其特征在于:
所述第1基板及所述第2基板间的所述构件于200℃加热时的伸缩率为5%以下。
18.一种立体图像显示装置,其特征在于包含:
根据权利要求8至17中任一项所述的微透镜阵列、及
切换显示平面图像与立体图像的图像显示部。
19.根据权利要求18所述的立体图像显示装置,其特征在于:
所述图像显示部是液晶显示方式、EL显示方式或等离子体显示方式的图像显示部。
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