CN103348289B - 感放射线性组成物以及硬化膜及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种感放射线性组成物,其可形成以高水准且以良好的平衡而兼具对保护膜或层间绝缘膜的要求特性的硬化膜,且可利用无机碱显影液进行显影。本发明的感放射线性组成物含有以下的成分[A1]、成分[B]及成分[C]:[A1]使四乙氧基硅烷或其部分水解物、及特定结构的水解性硅烷化合物或其部分水解物进行水解缩合而获得的聚硅氧烷;[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物(其中成分[A1]除外);[C]光自由基聚合起始剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合作为显示元件的保护膜或层间绝缘膜的形成材料的感放射线性组成物、以及由该感放射线性组成物所形成的硬化膜及其形成方法。
背景技术
在液晶显示元件、积体电路元件、固体摄像元件、有机电致发光(Electroluminescence,EL)等的显示元件中,设有用以防止以触控面板(touchpanel)为代表的电子零件的劣化或损伤的保护膜、或用以保持以层状而配置的配线间的绝缘性的层间绝缘膜等硬化膜。为了形成此种硬化膜,一直使用感放射线性组成物,例如可于基板上形成感放射线性组成物的涂膜,隔着具有预定图案的光罩(photomask)而照射放射线(以下称为“曝光”),利用有机碱显影液进行显影而将不需要的部分溶解去除,然后进行后烘烤(postbake),藉此形成硬化膜。
对于被用作触控面板的保护膜的硬化膜而言,要求对触控面板元件的配线的密接性高、膜自身平滑且硬度高、耐擦伤性优异、于高温条件下亦不变色而保持透明性(耐热透明性)、于高温条件下亦不产生龟裂(裂缝)(耐热龟裂性)、对放射线的感度优异、可形成并无显影残膜的良好图案(显影性)等特性。
另一方面,在被用作层间绝缘膜的硬化膜中,必须形成配线用的接触孔(contacthole)的图案,因此除了上述保护膜的要求特性以外,进一步要求能以高的解析度高精细地形成图案像(高解析度)等。
从前,感放射线性组成物的成分主要是使用丙烯酸系树脂,但近年来,相较于丙烯酸系树脂而耐热性及透明性更优异的聚硅氧烷系材料受到关注(专利文献1~专利文献3)。然而,聚硅氧烷系材料与铟锡氧化物(IndiumTinOxide,ITO)基板的密接性不充分,且容易产生龟裂,因此有作为保护膜而不耐实用的问题。另外,关于液晶显示元件的层间绝缘膜形成用材料,正在进行于成本方面有利的负型感放射线性组成物的开发(专利文献4),但此种负型感放射线性组成物难以形成具有实用上可使用的水准(level)的孔径的接触孔。因此,就接触孔形成的优越性而言,为了形成显示元件的层间绝缘膜而广泛使用正型感放射线性组成物(专利文献5)。
另外,已提出了以下的感放射线性组成物,其是使含有不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐与其他不饱和化合物的共聚物、聚合性不饱和化合物及光聚合起始剂的组成物中,以添加剂的形式极微量含有具有氧杂环丙基(oxiranyl)、氧杂环丁基(oxetanyl)或巯基的硅氧烷低聚物而成,且已记载该感放射线性组成物可以合适地用于形成显示元件的间隔件(spacer)(专利文献6)。然而,显示元件的间隔件与保护膜或层间绝缘膜的用途不同,因此难以充分满足对保护膜或层间绝缘膜的所有要求特性。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2000-001648号公报
[专利文献2]日本专利特开2006-178436号公报
[专利文献3]日本专利特开2008-248239号公报
[专利文献4]日本专利特开2000-162769号公报
[专利文献5]日本专利特开2001-354822号公报
[专利文献6]日本专利特开2008-233518号公报
发明内容
对保护膜与层间绝缘膜的要求特性如上所述,重复的部分多,然而尽管如此,实际情况是根据其目的或步骤而使用多种多样的感放射线性组成物。若可用一种感放射线性组成物来形成保护膜或层间绝缘膜等硬化膜,而且可使用该硬化膜并将图案转印方式设定为负型,则于成本方面极为有利。因此,迫切期望开发出可形成保护膜及层间绝缘膜两者的负型感放射线性组成物。
另外,于显影时,碱显影液通常是使用氢氧化四甲基铵(TetramethylAmmoniumHydroxide,TMAH),自成本降低及生产性提高的观点而言,期望开发出利用无机碱显影液亦可显影的感放射线性组成物。
因此,本发明的课题在于提供一种感放射线性组成物,其可形成以高水准且以良好的平衡而兼具对保护膜或层间绝缘膜的上述要求特性的硬化膜,且利用无机碱显影液亦可显影。另外,本发明的其他课题在于提供一种以高水准且以良好的平衡而兼具对保护膜及层间绝缘膜的上述要求特性的硬化膜及其形成方法。
为了解决上述课题,第一,本发明提供一种感放射线性组成物,其含有以下的成分[A1]、成分[B]及成分[C]:
[A1]使四乙氧基硅烷或其部分水解物、下述式(1)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物、及下述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物进行水解缩合而获得的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物(其中成分[A1]除外);
[C]光自由基聚合起始剂。
[化1]
[化2]
[式(1)中,R1表示碳数1~6的烷基,R2表示碳数1~20的烷基、碳数6~14的芳基或(甲基)丙烯酰氧基,m表示1~3的整数,n表示0~6的整数。式(2)中,R3表示碳数1~6的烷基,x表示1~3的整数,y表示1~6的整数,z表示0~3的整数]
第二,本发明提供一种感放射线性组成物,其含有以下的成分[A2]、成分[B]及成分[C]:
[A2]具有SiO2单元、下述式(1a)所表示的结构单元、及下述式(2a)所表示的结构单元的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物(其中成分[A2]除外);
[C]光自由基聚合起始剂。
[化3]
[化4]
[式(1a)中,R2表示碳数1~20的烷基、碳数6~14的芳基或(甲基)丙烯酰氧基,m表示1~3的整数,n表示0~6的整数。式(2a)中,R4表示氢原子或碳数1~6的烷基,x表示1~3的整数,y表示1~6的整数,z表示0~3的整数]
第三,本发明提供一种使用上述感放射线性组成物而形成的硬化膜。
第四,本发明提供一种硬化膜的形成方法,其包含以下的步骤(1)~步骤(4);
(1)于基板上形成上述感放射线性组成物的涂膜的步骤;
(2)对步骤(1)中形成的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤;
(3)利用碱显影液对步骤(2)中经放射线照射的涂膜进行显影的步骤;以及
(4)对步骤(3)中经显影的涂膜进行加热的步骤。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种有效地形成能以高水准且以良好的平衡而兼具耐热透明性、硬度、耐擦伤性、耐热龟裂性、密接性、感度及显影性等各种特性的硬化膜的感放射线性组成物。另外,本发明的感放射线性组成物具有充分的解析度,因此可形成微细的接触孔,而且利用无机碱显影液亦可显影。
因此,使用本发明的感放射线性组成物而形成的硬化膜作为显示元件的触控面板的保护膜、显示元件的层间绝缘膜极为有用。
具体实施方式
感放射线性组成物
本发明的感放射线性组成物含有成分[A1]或成分[A2]、成分[B]及成分[C]。以下,对各成分加以详细说明,以下的说明中将成分[A1]及成分[A2]总括地说明作成分[A]。
成分[A]
成分[A1]为使四乙氧基硅烷或其部分水解物(以下亦简称为“TEOS”)、下述式(1)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物(以下亦称为“化合物(1)”)、及下述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物(以下亦称为“化合物(2)”)进行水解缩合而获得的聚硅氧烷。藉由含有该成分[A],可提高对显影步骤中使用的碱显影液、特别是无机碱显影液的溶解性,可使显影性提高,进而可提高所得的硬化膜的耐热透明性、耐擦伤性。此处,本说明书中所谓“部分水解物”,是指藉由烷氧基的水解缩合反应而生成的分子中残存至少1个、较佳为2个以上的烷氧基的硅氧烷化合物(硅原子数为2个~100个、较佳为2个~30个左右的硅氧烷低聚物)。
[化5]
[化6]
[式(1)中,R1表示碳数1~6的烷基,R2表示碳数1~20的烷基、碳数6~14的芳基或(甲基)丙烯酰氧基,m表示1~3的整数,n表示0~6的整数。
式(2)中,R3表示碳数1~6的烷基,x表示1~3的整数,y表示1~6的整数,z表示0~3的整数。]
首先,对式(1)及式(2)中的记号的定义加以说明。
R1及R3的烷基可为直链状、分支状及环状的任一种。R1及R3的烷基的碳数为1~6,就水解缩合的反应性的观点而言,碳数较佳为1~4,更佳为1或2。具体可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、二级丁基、三级丁基、戊基、己基、环己基等,其中特佳为甲基或乙基。再者,于同一分子内存在多个R1的情形时,该些R1可相同亦可不同。R3亦同样。
R2的烷基可为直链状、分支状及环状的任一种。R2的烷基的碳数为1~20,较佳为1~10,更佳为1~6。具体而言,除了R1及R3中所例示的烷基以外,可列举正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基、环庚基、环辛基等。
所谓R2的芳基是指碳数6~14的单环~三环式芳香族烃基,具体可列举苯基、萘基、蒽基、菲基等。其中较佳为苯基、萘基,更佳为苯基。
R2的烷基及芳基可具有取代基,取代基例如可举出卤素原子、羟基、硝基、氰基、碳数1~6的烷氧基等。再者,取代基的位置及个数为任意,于具有2个以上的取代基的情形时,该取代基可相同亦可不同。卤素原子可列举氟原子、溴原子、氯原子及碘原子,其中较佳为氟原子。卤素原子可将烷基及芳基的氢原子的一部分或全部取代,较佳为全部取代。经卤素取代的烷基的具体例可列举三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟异丙基、全氟环丙基等全氟烷基。另外,碳数1~6的烷氧基可列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基等。
所谓R2的(甲基)丙烯酰氧基为包含丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基的概念。
其中,R2较佳为碳数1~6的烷基、苯基或(甲基)丙烯酰氧基。再者,于同一分子内存在多个R2的情形时,该些R2可相同亦可不同。
m为1~3的整数,较佳为1或2,更佳为1。
n为0~6的整数,较佳为0~3的整数,更佳为0或3。
x为1~3的整数,较佳为1或2,更佳为1。
y为1~6的整数,较佳为1~3的整数,更佳为3。
z为0~3的整数,较佳为0或1,更佳为0。
继而,对成分[A1]的聚硅氧烷的构成成分加以说明。
成分[A1]含有TEOS作为必需成分。TEOS为具有4个水解性基的多官能性硅烷化合物。可预测,若聚硅氧烷中含有来源于TEOS的结构单元,则藉由与ITO等金属基板表面的羟基的相互作用而与基板的密接性变高,另外可进一步提高聚硅氧烷的交联密度,所得的硬化膜可具有更高的硬度,然而由于变脆,故容易产生龟裂,耐擦伤性差。与此种预测相反,本发明中发现,于TEOS中组合后述的化合物(1)及化合物(2)来构成聚硅氧烷,并使其更含有成分[B],藉此即便以高浓度而含有TEOS,亦意外地可获得不仅硬度、基板密接性高,而且耐擦伤性及耐龟裂性亦优异的硬化膜。该情况根据从前的见解完全无法预测到。
就硬度、密接性、耐擦伤性及耐热龟裂性提高的观点而言,相对于原料化合物的合计量,TEOS的添加比例较佳为5mol%(摩尔百分比)~75mol%,更佳为10mol%~70mol%,进而更佳为25mol%~65mol%。
成分[A1]更含有化合物(1)作为必需成分。化合物(1)抑制由TEOS导致的过度的交联密度增大,保持适度的交联密度并且有助于耐龟裂性及耐擦伤性的提高。
化合物(1)可列举m为1的硅烷化合物、m为2的硅烷化合物、m为3的硅烷化合物。具体可列举以下的化合物。再者,化合物(1)可单独使用一种,亦可组合使用两种以上。
m为1的硅烷化合物例如可列举:
甲基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane)、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、癸基三甲氧基硅烷等具有1个碳数1~20的烷基的水解性硅烷化合物;
三氟丙基三甲氧基硅烷(trifluoropropyltrimethoxysilane)等具有1个碳数1~20的经卤素取代的烷基的水解性硅烷化合物;
苯基三甲氧基硅烷(phenyltrimethoxysilane)、苯基三乙氧基硅烷等具有1个碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物;
3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane)、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、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等具有1个(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物。
m为2的硅烷化合物例如可列举:
二甲基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷等具有2个碳数1~20的烷基的水解性硅烷化合物;
二苯基二甲氧基硅烷等具有2个碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物;
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具有(甲基)丙烯酰氧基及碳数1~20的烷基的烷氧基硅烷化合物;
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等具有(甲基)丙烯酰氧基及碳数6~14的芳基的烷氧基硅烷化合物;
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等具有2个(甲基)丙烯酰氧基的烷氧基硅烷化合物。
m为3的硅烷化合物例如可列举:
三丁基甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三丁基乙氧基硅烷等具有3个碳数1~20的烷基的水解性硅烷化合物;
三苯基甲氧基硅烷等具有3个碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物;
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具有3个(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物。
该些化合物(1)中,较佳为具有碳数1~6的烷基的水解性硅烷化合物、具有碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物、具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物,该些化合物中,特佳为上述式(1)的m为1的硅烷化合物。
合适的化合物(1)的具体例可列举:
甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷等具有1个碳数1~6的烷基的烷氧基硅烷化合物;
苯基三甲氧基硅烷等具有1个碳数6~14的芳基的烷氧基硅烷化合物;
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甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等具有1个(甲基)丙烯酰氧基的烷氧基硅烷化合物。
就耐热透明性、硬度、耐擦伤性、耐热龟裂性、密接性、感度、解析度及显影性提高的观点而言,相对于原料化合物的合计量,化合物(1)的合计添加比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为10mol%~75mol%,进而更佳为15mol%~70mol%。
于本发明中,就耐擦伤性及耐热龟裂性进一步提高的观点而言,上述合适的化合物(1)中,较佳为使用选自具有碳数1~6的烷基的水解性硅烷化合物、及具有碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物中的至少一种硅烷化合物(以下亦称为“硅烷化合物(1b1)”),该些硅烷化合物(1b1)中,特佳为上述式(1)的m为1的硅烷化合物。
另外,就感度及显影性进一步提高的观点而言,上述合适的化合物(1)中,较佳为使用具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物,该硅烷化合物中,特佳为上述式(1)的m为1的硅烷化合物。具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物较佳为使用选自具有甲基丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物(以下亦称为“硅烷化合物(1c1)”)、及具有丙烯酰氧基的具有水解性的硅烷化合物(以下亦称为“硅烷化合物(1d1)”)中的至少一种,更佳为并用硅烷化合物(1c1)及硅烷化合物(1d1)。另外,具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物较佳为与硅烷化合物(1b1)一起使用。
于使用硅烷化合物(1b1)作为化合物(1)的情形时,就耐擦伤性及耐热龟裂性进一步提高的观点而言,相对于原料化合物的合计量,硅烷化合物(1b1)的合计添加比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为15mol%~75mol%,进而更佳为30mol%~70mol%。
就感度及解析度进一步提高的观点而言,相对于原料化合物的合计量,具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物的合计添加比例较佳为5mol%~25mol%,更佳为10mol%~20mol%。
另外,于并用硅烷化合物(1c1)及硅烷化合物(1d1)的情形时,就耐擦伤性及耐热龟裂性进一步提高的观点而言,两者的添加比例(1c1/1d1)以摩尔比计较佳为0.05~3,更佳为0.2~1.5,进而更佳为0.3~1。
成分[A1]更含有化合物(2)作为必需成分。化合物(2)是抑制由TEOS导致的过度的交联密度增大而有助于耐热龟裂性及耐擦伤性的提高,并且亦有助于显影性的提高的成分。
化合物(2)可列举x为1的硅烷化合物、x为2的硅烷化合物、x为3的硅烷化合物。具体可列举以下的化合物。再者,化合物(2)可单独使用一种,亦可组合使用两种以上。
x为1的硅烷化合物例如可列举:2-三甲氧基硅烷基乙基琥珀酸酐(2-trimethoxysilylethylsuccinicanhydride)、3-三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三苯氧基硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三甲氧基硅烷基丙基戊二酸酐、3-三乙氧基硅烷基丙基戊二酸酐、3-三苯氧基硅烷基丙基戊二酸酐等。
x为2的硅烷化合物例如可列举:二-1-丁氧基-双[3-(二氢-2,5-呋喃二酮基)丙基]硅烷(di-1-butoxy-bis[3-(dihydro-2,5-furandionyl)propyl]silane)、双[3-(二氢-2,5-呋喃二酮基)丙基]二甲氧基硅烷、双[3-(二氢-2H-吡喃-2,6(5H)-二酮基)丙基]二甲氧基硅烷(bis[3-(dihydro-2H-pyran-2,6(5H)-dionyl)propyl]dimethoxysilane)等。
x为3的硅烷化合物例如可列举三[3-(二氢-2,5-呋喃二酮基)丙基]甲氧基硅烷等。
该些化合物(2)中,较佳为x为1的硅烷化合物,合适的化合物(2)的具体例可列举3-三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基硅烷基丙基水琥珀酸酐等。
就耐热透明性、硬度、耐擦伤性、耐热龟裂性、密接性、感度、解析度及显影性提高的观点而言,相对于原料化合物的合计量,化合物(2)的合计添加比例较佳为15mol%以下,更佳为13mol%以下,进而更佳为10mol%以下,进一步更佳为7mol%以下。再者,相对于原料化合物的合计量,化合物(2)的合计添加比例的下限较佳为0.5mol%,更佳为1mol%,进而更佳为2mol%,特佳为3mol%。相对于原料化合物的合计量,化合物(2)的合计添加比例的范围较佳为0.5mol%~15mol%,更佳为1mol%~13mol%,进而更佳为2mol%~10mol%,进一步更佳为3mol%~7mol%。
使TEOS、化合物(1)及化合物(2)进行水解缩合的方法可较佳地采用以下方法:于溶剂中混合作为原料化合物的TEOS、化合物(1)及化合物(2),于混合溶液中添加水,进行水解缩合。该情形时,可于反应体系内一次性添加各原料化合物及水而以一阶段来进行反应,另外亦可藉由将各原料化合物及水分数次添加至反应体系内而以多阶段来进行水解缩合反应。再者,水解缩合物不仅包含所有的水解性基进行水解缩合而成的产物,亦包含水解性基的一部分未水解或缩合而残存的产物。
于水解缩合反应中,化合物(2)的酸酐基如下述流程(scheme)所示般开环,生成羧基。再者,式中的OR4基表示来源于藉由水解而生成的羧基的羟基、或藉由与因水解而于反应体系内生成的碳数1~6的醇的醇解(alcoholysis)而生成的烷氧基。
[化7]
式中,R4表示氢原子或碳数1~6的烷基,z与上文所述为相同含意。R4的烷基可列举与R1相同的基,其具体构成如R1中所说明。
水解缩合反应中使用的溶剂并无特别限定,通常使用与制备感放射线性组成物所用的溶剂相同的溶剂。此种溶剂可列举:乙二醇单烷基醚乙酸酯(ethyleneglycolmonoalkyletheracetate)、二乙二醇二烷基醚、丙二醇单烷基醚(propyleneglycolmonoalkylether)、丙二醇单烷基醚乙酸酯、丙酸酯类。该些溶剂可单独使用一种,亦可组合使用两种以上。该些溶剂中,较佳为二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯。
水解缩合反应中使用的水较佳为使用藉由逆渗透膜处理、离子交换处理、蒸馏等方法进行了纯化的水。藉由使用此种纯化水,可抑制副反应,使水解的反应性提高。
相对于TEOS、化合物(1)及化合物(2)的水解性基的合计量1摩尔,水的使用量较佳为0.1摩尔~3摩尔,更佳为0.3摩尔~2摩尔,进而更佳为0.5摩尔~1.5摩尔。藉由使用此种量的水,可使水解缩合的反应速度最适化。
再者,水解缩合反应即便不特别添加触媒,亦藉由因化合物(2)的水解而生成的羧酸而以自触媒的方式进行,但亦可另添加酸触媒。
酸触媒例如可列举:盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、聚磷酸等无机酸,甲酸、草酸、乙酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸(trifluoromethanesulfonicacid)等有机酸,酸性离子交换树脂等。
就促进水解缩合反应的观点而言,相对于TEOS、化合物(1)及化合物(2)的合计量1摩尔,触媒的使用量较佳为0.2摩尔以下,更佳为0.00001摩尔~0.1摩尔。
水解缩合反应的反应温度及反应时间可适当设定,例如可采用下述条件。反应温度较佳为40℃~200℃,更佳为50℃~150℃。反应时间较佳为30分钟~24小时,更佳为1小时~12小时。藉由设定为此种反应温度及反应时间,可最有效率地进行水解缩合反应。
水解缩合反应后添加脱水剂,继而进行蒸发(evaporation),藉此可将水及所生成的醇从反应体系中去除。该阶段中所用的脱水剂通常吸附或包合过剩的水而脱水能力被完全消耗,或是藉由蒸发而被去除。
成分[A2]
成分[A2]具有来源于TEOS的SiO2单元、来源于化合物(1)的下述式(1a)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1a)”)、及来源于化合物(2)的下述式(2a)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(2a)”)。SiO2单元、结构单元(1a)及结构单元(2a)各结构单元可为单独一种,亦可包含两种以上。
[化8]
[化9]
[式中,R2、R4、m、n、x、y及z与上文所述为相同含意]
该些中,特别是式(1a)中较佳为m为1,式(2a)中较佳为x为1。
将式(1a)中m为1、式(2a)中x为1的情形的结构单元分别示于下述式(1-1a)、式(2-1a)。
[化10]
[化11]
[式中,R2、R4、n、y及z与上文所述为相同含意]
此种聚硅氧烷可藉由使TEOS、化合物(1)及化合物(2)进行上述水解缩合反应而获得,亦可藉由选自TEOS、化合物(1)及化合物(2)中的两种化合物的水解缩合物、与其余部分的化合物的水解缩合反应而获得。即,SiO2单元、结构单元(1a)及结构单元(2a)可分别以无规共聚合、嵌段共聚合的任一态样而含有。
就耐热透明性、硬度、耐擦伤性、耐热龟裂性、密接性、感度、解析度及显影性提高的观点而言,成分[A2]中的SiO2单元、结构单元(1a)及结构单元(2a)的各含有比例如下。
于成分[A2]的所有结构单元中,SiO2单元较佳为5mol%~75mol%,更佳为10mol%~70mol%,进而更佳为25mol%~65mol%。
于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1a)较佳为10mol%~80mol%,更佳为10mol%~75mol%,进而更佳为15mol%~70mol%。
于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(2a)较佳为15mol%以下,更佳为13mol%以下,进一步更佳为10mol%以下,进而佳为7mol%以下,其下限较佳为0.5mol%,更佳为1mol%,进而更佳为2mol%,特佳为3mol%。关于结构单元(2a)的含有比例的范围,于成分[A2]的所有结构单元中,较佳为0.5mol%~15mol%,更佳为1mol%~13mol%,进而更佳为2mol%~10mol%,进而更佳为3mol%~7mol%。
另外,就耐热龟裂性及耐擦伤性进一步提高的观点而言,较佳为含有1个以上的下述式(1b)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1b)”)作为结构单元(1a)。
[化12]
式(1b)中,R5表示碳数1~6的烷基或碳数6~14的芳基,m与上文所述为相同含意。
R5的烷基可列举与上述R1相同的基,另外,R5的芳基可列举与上述R2相同的基。其具体构成如上述所说明。
另外,m较佳为1。将式(1b)中m为1的情形的结构单元示于下述式(1-1b)。
[化13]
[式中,R5与上文所述为相同含意]
于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1b)的含有比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为15mol%~75mol%,进而更佳为30mol%~70mol%。
进而,本发明中,就感度及显影性进一步提高的观点而言,作为结构单元(1a),较佳为含有选自下述式(1c)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1c)”)及下述式(1d)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1d)”)中的至少一种,更佳为含有结构单元(1c)及结构单元(1d)两者。进而,较佳为含有结构单元(1b)并且含有选自结构单元(1c)及结构单元(1d)中的至少一种。
[化14]
[化15]
式(1c)及式(1d)中,m及n与上文所述为相同含意,m较佳为1,n较佳为3。
将式(1c)、式(1d)中m为1的情形的结构单元分别示于下述式(1-1c)、式(1-1d)。
[化16]
[化17]
[式中,n与上文所述为相同含意]
就感度及解析度进一步提高的观点而言,于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1c)与结构单元(1d)的合计含有比例较佳为5mol%~25mol%,更佳为10mol%~20mol%。
另外,于含有结构单元(1c)及结构单元(1d)的情形时,就耐擦伤性及耐龟裂性进一步提高的观点而言,结构单元(1c)与结构单元(1d)的含有比例(1c/1d)以摩尔比计较佳为0.05~3,更佳为0.2~1.5,进而更佳为0.3~1。
另外,结构单元(2a)可列举来源于上述化合物(2)的结构单元,其中,较佳为来源于3-三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基硅烷基丙基琥珀酸酐等的结构单元。
成分[A]成分可单独使用,亦可混合使用两种以上。
成分[A]的分子量可利用移动相使用四氢呋喃的凝胶渗透层析仪(GelPermeationChromatography,GPC),以聚苯乙烯换算的重量平均分子量的形式来测定。成分[A]的重量平均分子量(Mw)较佳为500~10000,更佳为1000~7000。藉由使成分[A]的重量平均分子量的值为500以上,可改善感放射线性组成物的涂膜的成膜性。另一方面,藉由使重量平均分子量为10000以下,可防止感放射线性组成物的碱显影性下降。
另外,重量平均分子量(Mw)与藉由同样条件而测定的数量平均分子量(Mn)之比、即分散度(Mw/Mn)较佳为1.0~15.0,更佳为1.1~10.0,进而更佳为1.1~5.0。藉由设定为此种范围内,可兼具碱显影性、密接性及耐热龟裂性。
成分[B]
成分[B]为具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物,是藉由在后述的成分[C]光自由基聚合起始剂的存在下照射放射线而聚合的多官能性单体。其中,成分[B]中将成分[A]除外。
就聚合性良好,所得的硬化膜的强度提高的观点而言,此种化合物可较佳地使用2官能或3官能以上的(甲基)丙烯酸酯。
2官能(甲基)丙烯酸酯可列举:使乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇般的二价的脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸反应而获得的多官能(甲基)丙烯酸酯。具体可列举:乙二醇二丙烯酸酯(ethyleneglycoldiacrylate)、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。市售品例如可列举:AronixM-210、AronixM-240、AronixM-6200(以上为东亚合成公司制造);KAYARADHDDA、KAYARADHX-220、KAYARADR-604(以上为日本化药公司制造);Viscoat260、Viscoat312、Viscoat335HP(以上为大阪有机化学工业公司制造);LightAcrylate1,9-NDA(共荣社化学公司制造)等。
3官能以上的(甲基)丙烯酸酯可列举:使甘油(glycerine)、三羟甲基丙烷(trimethylolpropane)、季戊四醇(pentaerythritol)、二季戊四醇般的三价以上的脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸反应而获得的多官能(甲基)丙烯酸酯。具体可列举: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与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、环氧乙烷改质二季戊四醇六丙烯酸酯等。市售品例如可列举:AronixM-309、AronixM-315、AronixM-400、AronixM-405、AronixM-450、AronixM-7100、AronixM-8030、AronixM-8060、AronixTO-1450(以上为东亚合成公司制造);KAYARADTMPTA、KAYARADDPHA、KAYARADDPCA-20、KAYARADDPCA-30、KAYARADDPCA-60、KAYARADDPCA-120、KAYARADDPEA-12(以上为日本化药公司制造);Viscoat295、Viscoat300、Viscoat360、ViscoatGPT、Viscoat3PA、Viscoat400(以上为大阪有机化学工业公司制造)等。
另外,除了三(2-丙烯酰氧基乙基)磷酸酯(tri(2-acryloyloxyethyl)phosphate)、三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、琥珀酸改质季戊四醇三丙烯酸酯、琥珀酸改质二季戊四醇五丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异三聚氰酸酯(tri(acryloxyethyl)isocyanurate)以外,亦可使用使具有直链亚烷基及脂环式结构且具有2个以上的异氰酸酯基的化合物,与分子内具有1个以上的羟基且具有3个、4个或5个(甲基)丙烯酰氧基的化合物反应而获得的多官能丙烯酸聚胺酯系化合物等。含有多官能丙烯酸聚胺酯系化合物的市售品可列举NewFrontierR-1150(第一工业制药公司制造)、KAYARADDPHA-40H(日本化药公司制造)等。
该些中,较佳为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、或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、环氧乙烷改质二季戊四醇六丙烯酸酯、琥珀酸改质季戊四醇三丙烯酸酯、琥珀酸改质二季戊四醇五丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异三聚氰酸酯、含有多官能丙烯酸聚胺酯系化合物的市售品等。其中,较佳为3官能以上、特别是3官能~6官能的(甲基)丙烯酸酯,特佳为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。
成分[B]成分可单独使用,亦可混合使用两种以上。相对于成分[A]100质量份,成分[B]的含量较佳为5质量份~300质量份,更佳为10质量份~200质量份,进而更佳为15质量份~100质量份,进一步更佳为20质量份~80质量份。藉由使成分[B]的含量在上述范围内,硬度、耐热性及感度变得更良好。
成分[C]
成分[C]为光自由基聚合起始剂。光自由基聚合起始剂是可藉由可见光线、紫外线、远紫外线、电子束、x射线等放射线的曝光而产生可引发上述成分[B]的硬化反应的活性种的化合物。
本发明中使用的光自由基聚合起始剂可列举O-酰基肟化合物(O-acyloximecompound)、苯乙酮化合物(acetophenonecompound)、酰基氧化膦化合物(acylphosphineoxidecompound)、联咪唑化合物(biimidazolecompound)等。
O-酰基肟化合物的具体例可列举:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)(ethanone,1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-y1]-,1-(O-acetyloxime)、1-[9-乙基-6-苯甲酰基-9.H.-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)-9.H.-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)-9.H.-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)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)、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-乙酰基肟)、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-乙酰基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊基)甲氧基苯甲酰基}-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)、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-乙酰基肟)、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲酰基肟)]等。O-酰基肟化合物可单独使用或混合使用两种以上。
该些化合物中,较佳的O-酰基肟化合物可列举:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)、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-乙酰基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊基)甲氧基苯甲酰基}-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲酰基肟)]。
苯乙酮化合物例如可列举α-胺基酮化合物、α-羟基酮化合物。苯乙酮化合物可单独使用或混合使用两种以上。
α-胺基酮化合物的具体例可列举:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butane-1-one)、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮等。
α-羟基酮化合物的具体例可列举:1-苯基-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropane-1-one)、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-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。
该些苯乙酮化合物中,较佳为α-胺基酮化合物,特佳为2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮。
酰基氧化膦化合物的具体例可列举:2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等。酰基氧化膦化合物可单独使用或混合使用两种以上。
该些酰基氧化膦化合物中,较佳为双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。
联咪唑化合物的具体例可列举: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′-bis(2-chlorophenyl)-4,4′,5,5′-tetrakis(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2′-biimidazole)、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。联咪唑化合物可单独使用或混合使用两种以上。
该些联咪唑化合物中,较佳为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。
另外,于使用联咪唑化合物的情形时,可添加选自胺基系增感剂及供氢化合物中的至少一种。
胺基系增感剂例如可列举:N-甲基二乙醇胺(N-methyldiethanolamine)、4,4′-双(二甲基胺基)二苯甲酮(4,4′-bis(dimethylamino)benzophenone)、4,4′-双(二乙基胺基)二苯甲酮、对二甲基胺基苯甲酸乙酯、对二甲基胺基苯甲酸异戊酯等。该些胺基系增感剂中,特佳为4,4′-双(二乙基胺基)二苯甲酮。
供氢化合物例如可列举硫醇系化合物。硫醇系化合物例如较佳为2-巯基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole)、2-巯基苯并恶唑(2-mercaptobenzooxazole)、2-巯基苯并咪唑(2-mercaptobenzoimidazole)。
成分[C]可单独使用一种,亦可混合使用两种以上。于本发明中,较佳为含有O-酰基肟化合物作为成分[C]。
相对于成分[A]与成分[B]的合计量100质量份,成分[C]的含量较佳为0.05质量份~30质量份,更佳为0.1质量份~15质量份,进而更佳为1质量份~10质量份。藉由使成分[C]的含量在上述范围内,即便于低曝光量的情形时亦可显示高的放射线感度,形成具有充分硬度的硬化膜。
另外,于选择联咪唑化合物作为成分[C]、且与选自胺基系增感剂及供氢化合物中的至少一种并用的情形时,相对于联咪唑化合物100质量份,胺基系增感剂及供氢化合物的各使用量较佳为0.1质量份~50质量份,更佳为1质量份~20质量份。藉由设定为此种使用量,可提高所得的硬化膜的表面硬度。
成分[D]
本发明中,可含有包含(D1)具有羧基的结构单元(以下亦称为“结构单元(D1)”)及(D2)具有环氧基的结构单元(以下亦称为“结构单元(D2)”)的共聚物作为成分[D]。藉由含有该成分[D],可提高感度,另外对显影步骤中使用的碱显影液、特别是无机碱显影液的溶解性优异,因此可提高显影性,进而可提高所得的硬化膜的耐龟裂性。
结构单元(D1)较佳为来源于选自(D1-1)不饱和羧酸及不饱和羧酸酐(以下将该些化合物亦称为“化合物(D1-1)”)中的至少一种化合物的结构单元。
化合物(D1-1)例如可列举:丙烯酸(acrylicacid)、甲基丙烯酸、丁烯酸、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸(2-acryloxyethylsuccinicacid)、2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等单羧酸;顺丁烯二酸(maleicacid)、反丁烯二酸(fumaricacid)、甲基顺丁烯二酸(citraconicacid)等二羧酸;该二羧酸的酸酐等。该些化合物(D1-1)中,就共聚合反应性、所得的共聚物于碱显影液中的溶解性的方面而言,较佳为丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、顺丁烯二酸酐。
化合物(D1-1)可单独使用一种或混合使用两种以上。
于所有结构单元中,结构单元(D1)的共聚合比例较佳为1质量%(质量百分比)~40质量%,更佳为2质量%~30质量%,进而更佳为3质量%~25质量%。藉由设定为此种共聚合比例,可获得使感度、显影性及保存稳定性等各种特性以更高的水准最适化的感放射线性组成物。
结构单元(D2)较佳为来源于具有环氧基的自由基聚合性化合物(以下亦称为“化合物(D2-2)”)的结构单元。
化合物(D2-2)例如可列举:丙烯酸缩水甘油酯(glycidylacrylate)、丙烯酸-2-甲基缩水甘油酯、丙烯酸-3,4-环氧丁酯(3,4-epoxybutylacrylate)、丙烯酸-6,7-环氧庚酯、丙烯酸-3,4-环氧环己酯、丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯等丙烯酸环氧烷基酯;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-3,4-环氧丁酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧环己酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯等甲基丙烯酸环氧烷基酯;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、α-乙基丙烯酸-6,7-环氧庚基等α-烷基丙烯酸环氧烷基酯;邻乙烯基苄基缩水甘油醚(o-vinylbenzylglycidylether)、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚等乙烯基苄基缩水甘油醚。
另外,亦可使用含氧杂环丁基的聚合性不饱和化合物作为化合物(D2-2)。关于含氧杂环丁基的聚合性不饱和化合物的具体例,例如可列举:3-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷(3-(methacryloyloxymethyl)oxetane)、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-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、2-乙基-3-(甲基丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)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-甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、2-乙基-3-(丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-甲基-2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-甲基-2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、4-甲基-2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、甲基丙烯酸-2-(2-(2-甲基氧杂环丁基))乙酯、甲基丙烯酸-2-(2-(3-甲基氧杂环丁基))乙酯、2-(甲基丙烯酰氧基乙基)-2-甲基氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基乙基)-4-甲基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-甲基-2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-甲基-2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、4-甲基-2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、甲基丙烯酸-2-(2-(2-甲基氧杂环丁基))乙酯、甲基丙烯酸-2-(2-(3-甲基氧杂环丁基))乙酯、2-(丙烯酰氧基乙基)-2-甲基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基乙基)-4-甲基氧杂环丁烷等具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯。
该些化合物(D2-2)中,就密接性及耐热龟裂性高,进而提高显示元件的可靠性的方面而言,可较佳地使用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-3,4-环氧丁酯、3-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、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)-3-乙基氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷等。
化合物(D2-2)可单独使用一种或混合使用两种以上。
于所有结构单元中,结构单元(D2)的共聚合比例较佳为10质量%~75质量%,更佳为15质量%~70质量%,进而更佳为20质量%~65质量%。藉由设定为此种共聚合比例,特别是共聚物的分子量的控制变容易,而且可使耐擦伤性、感度及显影性进一步提高。
成分[D]亦可具有结构单元(D1)及结构单元(D2)以外的结构单元。提供此种结构单元(以下亦称为“结构单元(D3)”)的化合物(以下亦称为“化合物(D3-3)”)例如可列举:(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸脂环式烷基酯、含氧原子的不饱和杂五员环或六员环(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、顺丁烯二酰亚胺化合物、(甲基)丙烯酸的羟基烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、芳香族乙烯基化合物、1,3-丁二烯等。
(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷的具体例可列举: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。
(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例可列举:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第二丁酯、丙烯酸第三丁酯等。
(甲基)丙烯酸脂环式烷基酯的具体例可列举:甲基丙烯酸环戊酯、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]癸烷-8-基酯(以下亦将三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基称为“二环戊基”)、甲基丙烯酸-2-二环戊氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯(isobornylmethacrylate)、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-2-甲基环己酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸-2-二环戊氧基乙酯、丙烯酸异冰片酯等。
含氧原子的不饱和杂五员环或六员环甲基丙烯酸酯例如可列举:含有四氢呋喃(tetrahydrofuran)骨架的不饱和化合物、含有呋喃骨架的不饱和化合物、含有四氢吡喃骨架的不饱和化合物、含有吡喃骨架的不饱和化合物等。含有四氢呋喃骨架的不饱和化合物的具体例可列举:(甲基)丙烯酸四氢糠酯(tetrahydrofurfuryl(meth)acrylate)、2-甲基丙烯酰氧基-丙酸四氢糠酯、3-(甲基)丙烯酰氧基四氢呋喃-2-酮等。含有呋喃骨架的不饱和化合物的具体例可列举:2-甲基-5-(3-呋喃基)-1-戊烯-3-酮(2-methyl-5-(3-furyl)-1-pentene-3-one)、(甲基)丙烯酸糠酯、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。含有四氢吡喃骨架的不饱和化合物的具体例可列举: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(2,6-dimethyl-8-(tetrahydropyran-2-yloxy)-oct-1-ene-3-one)、2-甲基丙烯酸四氢吡喃-2-酯、1-(四氢吡喃-2-氧基)-丁基-3-烯-2-酮等。含有吡喃骨架的不饱和化合物的具体例可列举:4-(1,4-二氧杂-5-氧代-6-庚烯基)-6-甲基-2-吡喃(4-(1,4-dioxa-5-oxo-6-heptenyl)-6-methyl-2-pyran)、4-(1,5-二氧杂-6-氧代-7-辛烯基)-6-甲基-2-吡喃等。
(甲基)丙烯酸的羟基烷基酯的具体例可列举:(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-2,3-二羟基丙酯等。
(甲基)丙烯酸芳基酯的具体例可列举:(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
不饱和二羧酸二酯的具体例可列举:顺丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二乙酯、衣康酸二乙酯(diethylitaconate)等。
顺丁烯二酰亚胺化合物的具体例可列举:N-苯基顺丁烯二酰亚胺(N-phenylmaleimide)、N-环己基顺丁烯二酰亚胺、N-苄基顺丁烯二酰亚胺、N-(4-羟基苯基)顺丁烯二酰亚胺、N-(4-羟基苄基)顺丁烯二酰亚胺、N-丁二酰亚胺基-3-顺丁烯二酰亚胺苯甲酸酯(N-succinimidyl-3-maleimidebenzoate)、N-丁二酰亚胺基-4-顺丁烯二酰亚胺丁酸酯、N-丁二酰亚胺基-6-顺丁烯二酰亚胺己酸酯、N-丁二酰亚胺基-3-顺丁烯二酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)顺丁烯二酰亚胺等。
(甲基)丙烯酰胺的具体例可列举:丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、4-羟基苯基丙烯酰胺、4-羟基苯基甲基丙烯酰胺、3-羟基苯基丙烯酰胺、3-羟基苯基甲基丙烯酰胺等。
芳香族乙烯基化合物可列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。
该些化合物(D3-3)中,较佳为(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、芳香族乙烯基化合物、顺丁烯二酰亚胺化合物、(甲基)丙烯酸脂环式烷基酯、(甲基)丙烯酰胺,特佳为(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷。
化合物(D3-3)可单独使用一种或混合使用两种以上。
于成分[D]的所有结构单元中,结构单元(D3)的共聚合比例较佳为10质量%~70质量%,更佳为15质量%~65质量%。于含有来源于(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷的结构单元作为结构单元(D3)的情形时,其共聚合比例较佳为10质量%~50质量%,更佳为20质量%~40质量%。藉由设定为此种共聚合比例,特别是共聚物的分子量的控制变容易,另外可使显影性、感度、密接性等进一步提高。
成分[D]例如可藉由将化合物(D1-1)及化合物(D2-2)、视需要将化合物(D3-3)于溶剂中于自由基聚合起始剂的存在下进行聚合而制造。
聚合反应中所用的溶剂例如可列举:醇类、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚乙酸酯、丙二醇单烷基醚丙酸酯、芳香族烃类、酮类、上文所述以外的醚类、上文所述以外的酯类等。
自由基聚合起始剂可根据所使用的化合物的种类而适当选择,例如可列举:2,2′-偶氮双异丁腈(2,2′-azobisisobutyronitrile)、2,2′-偶氮双-(2,4-二甲基戊腈)(2,2′-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile))、2,2′-偶氮双-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)、二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)、2,2′-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物等。该些自由基聚合起始剂中,较佳为2,2′-偶氮双异丁腈、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等。自由基聚合起始剂可单独使用一种或混合使用两种以上。相对于单体的合计量100质量份,自由基聚合起始剂的使用量通常为0.1质量份~50质量份,较佳为0.1质量份~20质量份。
另外,于聚合反应中,可使用分子量调整剂以调整分子量。分子量调整剂的具体例可列举:氯仿(chloroform)、四溴化碳等卤化烃类;正己硫醇(n-hexylmercaptan)、正辛硫醇、正十二硫醇、第三-十二硫醇、硫代乙醇酸等硫醇类;硫化二甲基黄原酸酯(dimethylxanthogensulfide)、二硫化二异丙基黄原酸酯等黄原酸类;异松油烯(terpinolene)、α-甲基苯乙烯二聚物等。相对于单体的合计量100质量份,分子量控制剂的使用量通常为0.1质量份~50质量份,较佳为0.2质量份~16质量份,特佳为0.4质量份~8质量份。
另外,聚合温度通常为0℃~150℃,较佳为50℃~120℃,聚合时间通常为10分钟~20小时,较佳为30分钟~6小时。
成分[D]的由移动相使用四氢呋喃的GPC所得的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(以下称为“Mw′”)较佳为2×103~1×105,更佳为5×103~5×104。藉由使成分[D]的Mw′为2×103以上,可获得感放射线性组成物的充分的显影容限(margin),并且防止所形成的涂膜的残膜率(图案状薄膜适当残存的比率)下降,进而保持所得的绝缘膜的图案形状或耐热性等为良好。另一方面,藉由使成分[D]的Mw′为1×105以下,可保持高度的放射线感度,获得良好的图案形状。另外,成分[D]的分子量分布(以下称为“Mw′/Mn′”)较佳为5.0以下,更佳为3.0以下。藉由使成分[D]的Mw′/Mn′为5.0以下,可保持所得的绝缘膜的图案形状良好。另外,含有具有如上所述的较佳范围的Mw′及Mw′/Mn′的成分[D]的感放射线性组成物具有高度的显影性,因此可于显影步骤中容易地形成预定图案形状而不产生显影残余。
成分[D]可单独使用一种或混合使用两种以上。
相对于成分[A]100质量份,成分[D]的含量较佳为1质量份~45质量份,更佳为2质量份~40质量份,进而更佳为3质量份~35质量份,进一步更佳为3质量份~30质量份,进而佳为3质量份~25质量份。藉由使成分[D]的含量在上述范围内,可进一步提高感度及显影性。
成分[E]
另外,本发明中,可含有选自有机粒子及无机粒子中的至少一种作为成分[E]。藉由含有成分[E],可提高耐擦伤性、耐龟裂性等。
有机粒子可以合适地使用丙烯酸系微粒子等固体状的粒子。丙烯酸系微粒子例如可列举甲基丙烯酸甲酯聚合物、甲基丙烯酸与烷基化合物的共聚物等。有机粒子的市售品例如可列举:ZefiacF-320、ZefiacF-301、ZefiacF-340、ZefiacF-325、ZefiacF-351(以上为甘兹(Ganz)化成公司制造),丙烯酸系微粒子MP-300(综研化学公司制造)等。
另外,无机微粒子可列举以二氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、滑石(talc)、蒙脱石(montmorillonite)等作为主成分的粒子,较佳为以二氧化硅及氧化铝作为主成分的粒子。
无机微粒子的形状可为球状、棒状、板状、纤维状、不定形状的任一种,另外,该些无机微粒子可为实心状、中空状、多孔质状。
关于此种无机微粒子的具体例,二氧化硅粒子可列举:AdmafineSO-E1、AdmafineSO-E2、AdmafineSO-E3、AdmafineSO-E4、AdmafineSO-E5、AdmafineSE3200-SEJ(艾德马技术(Admatechs)公司制造),SS01、SS03、SS15、SS35(大阪化成公司制造),甲醇硅溶胶(methanolsilicasol)、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(日产化学工业公司制造)等。另外,氧化锆粒子可列举:HXU-110JC、HXU-210C、NZD-3101(住友大阪水泥公司制造),ID191(泰卡(Tayca)公司制造),ZRPMA15WT%-E05(希爱化成(C.I.Kasei)公司制造)等;进而,氧化钛粒子可列举:MT-05、MT-100W、MT-100SA、MT-100HD、MT-300HD、MT-150A、ND138、ND139、ND140、ND154、ND165、ND177、TS-063、TS-103、TS-159(泰卡公司制造)等。
无机微粒子亦可藉由硅烷偶合剂等进行表面处理。藉由进行此种表面处理,可提高与其他成分的相溶性,可提高组成物中的分散性或机械强度。
有机粒子及无机粒子的平均粒径较佳为0.005μm~0.5μm的范围。
关于成分[E],可将粉体状的粒子直接添加、混合至其他成分中,亦可制成溶剂分散液并添加、混合至其他成分中后将溶剂蒸馏去除。
成分[E]可单独使用一种或混合使用两种以上。
相对于成分[A]100质量份,成分[E]的含量较佳为1质量份~600质量份,更佳为10质量份~200质量份,进而更佳为50质量份~100质量份。藉由使成分[E]的含量在上述范围内,可进一步提高所得的保护膜及层间绝缘膜的耐擦伤性及耐热龟裂性。
成分[F]
本发明中,可含有溶剂作为成分[F]。感放射线性组成物通常是调配溶剂而以液状组成物的形式制备。溶剂只要分散或溶解构成感放射线性组成物的各成分,且不与该些成分反应,具有适度的挥发性,则可适当选择而使用。
作为此种溶剂,较佳为含有作为质子性溶剂的醇系溶剂。藉由使用醇系溶剂,可提高感放射线性组成物在大型基板上的涂布性,进而抑制涂布不均(条状不均、针痕不均、雾度不均等)的产生,可进一步提高膜厚均匀性。
醇系溶剂例如可列举:
1-己醇(1-hexanol)、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;
苄醇等芳香族醇;
乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚等乙二醇单烷基醚;
丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚等丙二醇单烷基醚;
二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等二乙二醇单烷基醚;
二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单丁醚等二丙二醇单烷基醚等。
该些醇系溶剂可单独使用或并用两种以上。
该些醇系溶剂中,特别就涂布性提高的观点而言,较佳为丙二醇单烷基醚,特佳为丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚。
成分[F]可单独使用一种,亦可混合使用两种以上。
相对于成分[A]100质量份,成分[F]的含量较佳为1质量份~1,200质量份,更佳为10质量份~900质量份。藉由使成分[F]的含量在上述范围内,可提高于玻璃基板等上的涂布性,进而抑制涂布不均(条状不均、针痕不均、雾度不均等)的产生,可进一步提高膜厚均匀性。
本发明中,可与醇系溶剂一起而含有其他溶剂,例如醚类、二乙二醇烷基醚类、乙二醇烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚丙酸酯类、芳香族烃类、酮类、酯类等。
添加剂
本发明的感放射线性组成物视需要可含有各种添加剂。
添加剂例如可列举:三苯基锍盐(triphenylsulfoniumsalt)、四氢噻吩鎓盐(tetrahydrothiopheniumsalt)等感放射线性酸产生剂;胺基甲酸-2-硝基苄基环己酯(2-nitrobenzylcyclohexylearbamate)、O-胺甲酰基羟基酰胺(O-carbamoylhydroxyamide)等感放射线性碱产生剂;非离子系界面活性剂、氟系界面活性剂及硅酮系界面活性剂等界面活性剂;2,2-硫代双(4-甲基-6-三级丁基苯酚)(2,2-thiobis(4-methyl-6-t-butylphenol))、2,6-二-三级丁基苯酚等抗氧化剂;2-(3-三级丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑(2-(3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl)-5-chlorobenzotriazole)、烷氧基二苯甲酮类等紫外线吸收剂。
该些添加剂的含量可于不损及本发明的目的的范围内适当选择。
本发明的感放射线性组成物可藉由适当的方法来制备,例如藉由在[F]溶剂中将成分[A]、成分[B]及成分[C]以及视需要将成分[D]、成分[E]或添加剂等以预定的比例混合,可制备溶液或分散液状态的感放射线性组成物。
硬化膜及其形成方法
继而,对使用本发明的感放射线性组成物于基板上形成硬化膜的方法加以说明。该方法包含以下的步骤(1)~步骤(4)。
(1)将本发明的感放射线性组成物涂布于基板上而形成涂膜的步骤;
(2)对步骤(1)中形成的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤;
(3)利用碱显影液对步骤(2)中经放射线照射的涂膜进行显影的步骤;以及
(4)对步骤(3)中经显影的涂膜进行加热的步骤。
步骤(1)
于步骤(1)中,于基板上涂布本发明的感放射线性组成物的溶液或分散液后,较佳为藉由对涂布面进行加热(预烘烤)而将溶剂去除,形成涂膜。可使用的基板的材质例如可列举玻璃、石英、硅、树脂等。树脂的具体例可列举:聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate)、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜(polyethersulfone)、聚碳酸酯、聚酰亚胺、环状烯烃的开环聚合物及其氢化物等。
感放射线性组成物的溶液或分散液的涂布方法并无特别限定,例如可采用喷雾法、辊涂布法、旋转涂布法(spincoatmethod)、狭缝模涂布法、棒涂布法等适当的方法。该些涂布方法中,特佳为旋涂法或狭缝模涂布法。预烘烤的条件亦根据各成分的种类、调配比例等而不同,较佳可设定为70℃~120℃且1分钟~10分钟左右。
步骤(2)
于步骤(2)中,对步骤(1)中形成的涂膜的至少一部分进行曝光。通常,对涂膜的一部分进行曝光时,隔着具有预定图案的光罩进行曝光。曝光所使用的放射线例如可使用可见光线、紫外线、远紫外线、电子束、X射线等。该些放射线中,较佳为波长在190nm~450nm的范围内的放射线,特佳为含有365nm的紫外线的放射线。
该步骤的曝光量是设定为藉由照度计(OAImodel356、光学关连公司(OAIOpticalAssociatesInc.)制造)对放射线的波长365nm下的强度进行测定所得的值,较佳为10mJ/cm2~1,000mJ/cm2,更佳为20mJ/cm2~700mJ/cm2。
步骤(3)
于步骤(3)中,利用碱显影液对曝光后的涂膜进行显影,藉此将未曝光部分去除,形成预定图案。如此,本发明的感放射线性组成物是将放射线的非照射部分去除,故为负型。
碱显影液例如可列举:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨等无机碱显影液,氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵等有机碱显影液。其中,就成本、生产性的观点而言,较佳为无机碱显影液,特佳为氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物的显影液。本发明的感放射线性组成物于使用无机碱显影液的情形时,亦能以高的解析度高精细地形成图案像。
另外,此种碱显影液中,亦可添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或界面活性剂而使用。显影方法例如可利用盛液法、浸渍法(dippingmethod)、摇动浸渍法、喷淋法等适当的方法。显影时间是根据感放射线性组成物的组成而不同,较佳为10秒钟~180秒钟左右。继此种显影处理之后,例如进行30秒钟~90秒钟的流水清洗后,例如以压缩空气或压缩氮气进行风干,藉此可形成所需的图案。
步骤(4)
于步骤(4)中,藉由使用热板(hotplate)、烘箱(oven)等加热装置对经显影而图案化的涂膜进行加热,可获得具有所需图案的硬化膜。加热温度例如为120℃~250℃。加热时间是根据加热机器的种类而不同,例如于在热板上进行加热步骤的情形时可设定为5分钟~30分钟,在烘箱中进行加热步骤的情形时可设定为30分钟~90分钟。亦可使用进行2次以上的加热步骤的分步烘烤法等。
如此而形成的硬化膜的膜厚较佳为0.1μm~10μm,更佳为0.1μm~6μm,进而更佳为0.1μm~4μm。
藉由经过如上所述的步骤,可形成与基板的密接性良好且耐热透明性、硬度、耐擦伤性、耐热龟裂性、感度及显影性等各种特性优异的硬化膜,并且能以高的解析度高精细地形成图案像。而且,可利用无机碱显影液对此种图案进行显影。而且,所得的硬化膜由于具备此种特性,故可合适地用作例如显示元件的触控面板的保护膜、显示元件的层间绝缘膜。
本发明的合适的态样如下。
[1]一种感放射线性组成物,含有以下的成分[A1]、成分[B]及成分[C]:
[A1]使四乙氧基硅烷或其部分水解物、上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物、及上述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物进行水解缩合而获得的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物(其中成分[A1]除外);
[C]光自由基聚合起始剂。
[2]如上述[1]所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,上述四乙氧基硅烷或其部分水解物的添加比例较佳为5mol%~75mol%,更佳为10mol%~70mol%,进而更佳为25mol%~65mol%。
[3]如上述[1]或[2]所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物的合计添加比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为10mol%~75mol%,进而更佳为15mol%~70mol%。
[4]如上述[1]至[3]中任一项所记载的感放射线性组成物,含有选自具有碳数1~6的烷基的水解性硅烷化合物、及具有碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物中的至少一种硅烷化合物“以下亦称为硅烷化合物(1b1)”作为上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物。
[5]如上述[4]所记载的感放射线性组成物,其中上述硅烷化合物(1b1)为选自具有1个碳数1~6的烷基的水解性硅烷化合物、及具有1个碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物中的至少一种。
[6]如上述[4]或[5]所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,上述硅烷化合物(1b1)的合计添加比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为15mol%~75mol%,进而更佳为30mol%~70mol%。
[7]如上述[1]至[6]中任一项所记载的感放射线性组成物,含有具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物作为上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物。
[8]如上述[7]所记载的感放射线性组成物,其中具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物含有选自具有甲基丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物(以下亦称为硅烷化合物(1c1))、及具有丙烯酰氧基的具有水解性的硅烷化合物(以下亦称为硅烷化合物(1d1))中的至少一种。
[9]如上述[7]或[8]所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物的合计添加比例较佳为5mol%~25mol%,更佳为10mol%~20mol%。
[10]如上述[8]或[9]所记载的感放射线性组成物,含有硅烷化合物(1c1)及硅烷化合物(1d1)作为具有(甲基)丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物,两者的添加比例(1c1/1d1)以摩尔比计较佳为0.05~3,更佳为0.2~1.5,进而更佳为0.3~1。
[11]如上述[1]至[10]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,上述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物的添加比例为15mol%以下,更佳为13mol%以下,进而更佳为10mol%以下,进一步更佳为7mol%以下。
[12]如上述[1]至[10]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中相对于原料化合物的合计量,上述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物的添加比例较佳为0.5mol%~15mol%,更佳为1mol%~13mol%,进而更佳为2mol%~10mol%,进一步更佳为3mol%~7mol%。
[13]如上述[1]至[12]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(2)所表示的水解性硅烷化合物为3-三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐或3-三乙氧基硅烷基丙基琥珀酸酐。
[14]一种感放射线性组成物,含有以下的成分[A2]、成分[B]及成分[C]:
[A2]具有SiO2单元、上述式(1a)所表示的结构单元、及上述式(2a)所表示的结构单元的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物(其中成分[A2]除外);
[C]光自由基聚合起始剂。
[15]如上述[14]所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,上述SiO2单元的含有比例较佳为5mol%~75mol%,更佳为10mol%~70mol%,进而更佳为25mol%~65mol%。
[16]如上述[14]或[15]所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1a)的含有比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为10mol%~75mol%,进而更佳为15mol%~70mol%。
[17]如上述[14]至[16]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(2a)的含有比例较佳为15mol%以下,更佳为13mol%以下,进一步更佳为10mol%以下,进而佳为7mol%以下。
[18]如上述[14]至[16]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(2a)的含有比例较佳为0.5mol%~15mol%,更佳为1mol%~13mol%,进而更佳为2mol%~10mol%,进一步更佳为3mol%~7mol%。
[19]如上述[14]至[18]中任一项所记载的感放射线性组成物,含有1个以上的上述式(1b)所表示的结构单元(以下亦称为结构单元(1b))作为结构单元(1a)。
[20]如上述[19]所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1b)的含有比例较佳为10mol%~80mol%,更佳为15mol%~75mol%,进而更佳为30mol%~70mol%。
[21]如上述[14]至[20]中任一项所记载的感放射线性组成物,含有选自上述式(1c)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1c)”)及上述式(1d)所表示的结构单元(以下亦称为“结构单元(1d)”)中的至少一种作为结构单元(1a)。
[22]如上述[21]所记载的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,结构单元(1c)与结构单元(1d)的合计含有比例较佳为5mol%~25mol%,更佳为10mol%~20mol%。
[23]如上述[21]或[22]所记载的感放射线性组成物,含有结构单元(1c)及结构单元(1d)作为结构单元(1a),结构单元(1c)与结构单元(1d)的含有比例(1c/1d)以摩尔比计较佳为0.05~3,更佳为0.2~1.5,进而更佳为0.3~1。
[24]如上述[14]至[23]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中结构单元(2a)为来源于3-三甲氧基硅烷基丙基琥珀酸酐或3-三乙氧基硅烷基丙基琥珀酸酐的结构单元。
[25]如上述[1]至[13]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(1)的R1及上述式(2)的R3的烷基的碳数较佳为1~4,更佳为1或2。
[26]如上述[1]至[25]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(1)及式(1a)的R2的烷基的碳数较佳为1~10,更佳为1~6。
[27]如上述[1]至[26]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(1)及式(1a)的R2的芳基较佳为苯基、萘基,更佳为苯基。
[28]如上述[1]至[27]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(1)、式(1a)、式(1b)、式(1c)及式(1d)的m较佳为1或2,更佳为1。
[29]如上述[1]至[28]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(1)、式(1a)、式(1b)、式(1c)及式(1d)的n较佳为0~3的整数,更佳为0或3。
[30]如上述[1]至[29]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(2)及式(2a)的x较佳为1或2,更佳为1。
[31]如上述[1]至[30]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(2)及式(2a)的y较佳为1~3的整数,更佳为3。
[32]如上述[1]至[31]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中上述式(2)及式(2a)的z较佳为0或1,更佳为0。
[33]如上述[1]至[32]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中成分[A1]及成分[A2]的重量平均分子量(Mw)较佳为500~10000,更佳为1000~7000。
[34]如上述[1]至[33]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中成分[A1]及成分[A2]的分散度(Mw/Mn)较佳为1.0~15.0,更佳为1.1~10.0,进而更佳为1.1~5.0。
[35]如上述[1]至[34]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中成分[B]较佳为2官能或3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,更佳为3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,进而更佳为3官能~6官能的(甲基)丙烯酸酯。
[36]如上述[1]至[35]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中相对于成分[A]100质量份,成分[B]的含量较佳为5质量份~300质量份,更佳为10质量份~200质量份,进而更佳为15质量份~100质量份,进一步更佳为20质量份~80质量份。
[37]如上述[1]至[36]中任一项所记载的感放射线性组成物,含有O-酰基肟化合物作为成分[C]。
[38]如上述[1]至[37]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中相对于成分[A]与成分[B]的合计量100质量份,成分[C]的含量较佳为0.05质量份~30质量份,更佳为0.1质量份~15质量份,进而更佳为1质量份~10质量份。
[39]如上述[1]至[38]中任一项所记载的感放射线性组成物,更含有具有(D1)具有羧基的结构单元(以下亦称为结构单元D1)及(D2)具有环氧基的结构单元(以下亦称为结构单元D2)的共聚物作为成分[D]。
[40]如上述[39]所记载的感放射线性组成物,其中结构单元(D1)为来源于选自(D1-1)不饱和羧酸及不饱和羧酸酐(以下亦将该些化合物称为“化合物(D1-1)”)中的至少一种化合物的结构单元。
[41]如上述[39]或[40]所记载的感放射线性组成物,其中结构单元(D2)为来源于具有环氧基的自由基聚合性化合物(以下亦称为“化合物(D2-2)”)的结构单元。
[42]如上述[39]至[41]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中于所有结构单元中,结构单元(D1)的共聚合比例较佳为1质量%~40质量%,更佳为2质量%~30质量%,进而更佳为3质量%~25质量%。
[43]如上述[39]至[42]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中于所有结构单元中,结构单元(D2)的共聚合比例较佳为10质量%~75质量%,更佳为15质量%~70质量%,进而更佳为20质量%~65质量%。
[44]如上述[39]至[43]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中成分[D]更具有(D3)来源于(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷的结构单元。
[45]如上述[39]至[44]中任一项所记载的感放射线性组成物,其中相对于上述聚硅氧烷100质量份,成分[D]的含量较佳为1质量份~45质量份,更佳为2质量份~40质量份,进而更佳为3质量份~35质量份,进一步更佳为3质量份~30质量份,进而佳为3质量份~25质量份。
[46]如上述[1]至[45]中任一项所记载的感放射线性组成物,更含有选自由有机粒子及无机粒子所组成的组群中的至少一种作为成分[E]。
[47]如上述[45]所记载的感放射线性组成物,其中相对于上述聚硅氧烷100质量份,成分[E]的含量较佳为1质量份~600质量份,更佳为10质量份~200质量份,进而更佳为50质量份~100质量份。
[48]如上述[1]至[47]中任一项所记载的感放射线性组成物,更含有溶剂作为成分[F]。
[49]如上述[48]所记载的感放射线性组成物,含有较佳为质子性溶剂、更佳为醇系溶剂作为成分[F]。
[50]如上述[48]或[49]所记载的感放射线性组成物,其中相对于上述聚硅氧烷100质量份,成分[F]的含量较佳为1质量份~1,200质量份,更佳为10质量份~900质量份。
[51]如上述[1]至[50]中任一项所记载的感放射线性组成物,用于形成触控面板的保护膜或显示元件的层间绝缘膜。
[52]一种硬化膜,其是使用上述[1]至[51]中任一项所记载的感放射线性组成物而形成。
[53]一种硬化膜的形成方法,包含以下的步骤(1)~步骤(4);
(1)将技术方案1至13中任一项所记载的感放射线性组成物涂布于基板上而形成涂膜的步骤;
(2)对步骤(1)中形成的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤;
(3)利用碱显影液对步骤(2)中经放射线照射的涂膜进行显影的步骤;以及
(4)对步骤(3)中经显影的涂膜进行加热的步骤。
[54]如上述[53]所记载的形成方法,其中步骤(2)中的放射线包含较佳为波长190nm~450nm的放射线,更佳为波长365nm的紫外线。
[55]如上述[53]或[54]所记载的形成方法,其中使用无机碱显影液作为步骤(3)中的碱显影液。
[实例]
以下示出合成例、实例对本发明进行更具体说明,但本发明不限定于以下的实例。
由以下的各合成例所得的聚硅氧烷的重量平均分子量(Mw)及数量平均分子量(Mn)是藉由下述规格的凝胶渗透层析仪(GelPermeationChromatography,GPC)来测定。
装置:GPC-101(昭和电工(股)制造)
管柱:将GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804(昭和电工(股)制造)连结
移动相:四氢呋喃
成分[A]的聚硅氧烷的合成例
[合成例1]
于附有搅拌机的容器内添加丙二醇单甲醚20质量份,继而添加甲基三甲氧基硅烷(以下称为“MTMS”)41质量份、四乙氧基硅烷(TEOS)12质量份及3-(三甲氧基硅烷基)丙基琥珀酸酐(以下称为“TMSPS”)5质量份(MTMS/TEOS/TMSPS(摩尔比)=80/15/5),加热至溶液温度达到60℃。溶液温度达到60℃后,添加磷酸0.1质量份、离子交换水19质量份,加热至75℃,保持3小时。冷却至45℃后,添加作为脱水剂的原甲酸甲酯28质量份,搅拌1小时。进而将溶液温度调整为40℃,一面保持温度一面进行蒸发,藉此将离子交换水及因水解缩合而产生的甲醇去除。藉由以上操作而获得聚硅氧烷(A-1)。聚硅氧烷(A-1)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,500,分散度(Mw/Mn)为2.2。再者,本说明书中所谓“固体成分”,是指用175℃的热板将试样干燥1小时而将挥发物质去除所得的剩余成分。
[合成例2]
除了MTMS、TEOS及TMSPS以外,更将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(以下称为“MPTMS”)以MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS(摩尔比)=68/15/15/2的比例使用,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(A-2)。聚硅氧烷(A-2)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,300,分散度(Mw/Mn)为2.1。
[合成例3]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为62/15/15/8以外,藉由与合成例2相同的操作而获得聚硅氧烷(A-3)。聚硅氧烷(A-3)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,200,分散度(Mw/Mn)为2.1。
[合成例4]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为55/15/15/15以外,藉由与合成例2相同的操作而获得聚硅氧烷(A-4)。聚硅氧烷(A-4)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,200,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例5]
除了MTMS、TEOS及TMSPS以外,更将MPTMS及苯基三甲氧基硅烷(以下称为“PTMS”)以MTMS/TEOS/PTMS/MPTMS/TMSPS(摩尔比)=50/15/15/15/5的比例使用,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(A-5)。聚硅氧烷(A-6)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为1,900,分散度(Mw/Mn)为1.9。
[合成例6]
除了MTMS、TEOS及TMSPS以外,更将3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(以下称为“APTMS”)以MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS(摩尔比)=65/15/15/5的比例使用,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(A-6)。聚硅氧烷(A-6)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,400,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例7]
除了将MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为50/30/15/5以外,藉由与合成例6相同的操作而获得聚硅氧烷(A-7)。聚硅氧烷(A-7)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为3,500,分散度(Mw/Mn)为2.4。
[合成例8]
除了MTMS、TEOS及TMSPS以外,更将MPTMS及APTMS以MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS(摩尔比)=77/7/1/10/5的比例使用,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(A-8)。聚硅氧烷(A-8)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,000,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[合成例9]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为50/30/5/10/5以外,藉由与合成例8相同的操作而获得聚硅氧烷(A-9)。聚硅氧烷(A-9)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为3,400,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例10]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为15/62/8/10/5以外,藉由与合成例8相同的操作而获得聚硅氧烷(A-10)。聚硅氧烷(A-10)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为5,400,分散度(Mw/Mn)为2.6。
[合成例11]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为50/30/10/5/5以外,藉由与合成例8相同的操作而获得聚硅氧烷(A-11)。聚硅氧烷(A-11)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为3,100,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例12]
除了将MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为50/30/15/5以外,藉由与合成例2相同的操作而获得聚硅氧烷(A-12)。聚硅氧烷(A-12)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为5,000,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[合成例13]
除了将MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为50/30/15/5以外,藉由与合成例6相同的操作而获得聚硅氧烷(A-13)。聚硅氧烷(A-13)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为5,000,分散度(Mw/Mn)为2.3。
[合成例14]
除了将MTMS/TEOS/TMSPS的比例(摩尔比)变更为60/30/10以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(A-14)。聚硅氧烷(A-14)的固体成分浓度为28质量%,重量平均分子量(Mw)为5,000,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[比较合成例1]
使用APTMS代替TEOS,并设定为MTMS/APTMS/TMSPS(摩尔比)=80/15/5的比例,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(a-1)。聚硅氧烷(a-1)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,000,分散度(Mw/Mn)为1.9。
[比较合成例2]
使用MPTMS及APTMS代替TEOS,并设定为MTMS/MPTMS/APTMS/TMSPS(摩尔比)=80/5/10/5的比例,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(a-2)。聚硅氧烷(a-2)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,000,分散度(Mw/Mn)为1.9。
[比较合成例3]
使用APTMS代替TMSPS,并设定为MTMS/TEOS/APTMS(摩尔比)=70/15/15的比例,除此以外,藉由与合成例1相同的操作而获得聚硅氧烷(a-3)。聚硅氧烷(a-3)的固体成分浓度为30质量%,重量平均分子量(Mw)为2,400,分散度(Mw/Mn)为2.1。
[比较合成例4]
不使用TMSPS,且使用苯基三甲氧基硅烷(以下称为“PTMS”)代替TEOS,并设定为MTMS/PTMS(摩尔比)=70/30的比例,除此以外,藉由与合成例6相同的操作而获得聚硅氧烷(a-4)。聚硅氧烷(a-4)的固体成分浓度为29质量%,重量平均分子量(Mw)为6,000,分散度(Mw/Mn)为2.0。
[比较合成例5]
于500mL的三口烧瓶中放入MTMS27.2g及3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MEPTMS)39.2g,于其中添加丙二醇甲醚100g并使其溶解,对所得的混合溶液一面藉由磁力搅拌器(magneticstirrer)进行搅拌一面加温至60℃。MTMS/MEPTMS(摩尔比)=50/50。于其中用1小时连续添加含有1质量%的草酸的离子交换水8.6g。然后,于60℃下反应4小时后,将所得的反应液冷却至室温。然后,将作为反应副产物的醇成分自反应液中减压蒸馏去除。藉由以上操作而获得聚硅氧烷(a-5)。聚硅氧烷(a-5)的固体成分浓度为45质量%,重量平均分子量(Mw)为1,900,分散度(Mw/Mn)为2.3。
成分[D]的共聚物的合成
[合成例15]
于具备冷凝管及搅拌机的烧瓶中添加2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)5质量份及二乙二醇甲基乙基醚220质量份。继而添加苯乙烯(以下称为“ST”)18质量份、甲基丙烯酸(以下称为“MA”)20质量份、N-环己基顺丁烯二酰亚胺(以下称为“CHMI”)22质量份及甲基丙烯酸缩水甘油酯(以下称为“GMA”)40质量份,进行氮气置换,缓缓搅拌并且将溶液的温度上升至70℃,将该温度保持5小时而进行聚合,藉此获得含有共聚物(D-1)的溶液。所得的共聚物溶液的固体成分浓度为31%,共聚物(D-1)的重量平均分子量(Mw′)为12,500,分散度(Mw′/Mn′)为2.5。
[合成例16]
使用甲基丙烯酸二环戊酯(以下称为“DCM”)及对羟基甲基丙烯腈(以下称为“HMAd”)代替CHMI,并设定为ST/GMA/MA/DCM/HMAd(重量比)=20/14/5/21/40的比例,除此以外,藉由与合成例15相同的操作而获得共聚物(D-2)。共聚物(D-2)的固体成分浓度为32质量%,重量平均分子量(Mw′)为13,000,分散度(Mw′/Mn′)为2.0。
[合成例17]
使用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)代替ST及CHMI,并设定为MA/GMA/MPTMS(重量比)=5/65/30的比例,除此以外,藉由与合成例15相同的操作而获得共聚物(D-3)。共聚物(D-3)的固体成分浓度为31.5质量%,重量平均分子量(Mw′)为12,000,分散度(Mw′/Mn′)为2.3。
[合成例18]
使用MPTMS代替CHMI,并设定为ST/GMA/MA/MPTMS(重量比)=10/55/5/30的比例,除此以外,藉由与合成例15相同的操作而获得共聚物(D-4)。共聚物(D-4)的固体成分浓度为31.3质量%,重量平均分子量(Mw′)为11,500,分散度(Mw′/Mn′)为2.3。
[合成例19]
除了ST、CHMI、GMA及MA以外,更使用MPTMS,并设定为ST/GMA/MA/CHMI/MPTMS(重量比)=10/45/5/10/30的比例,除此以外,藉由与合成例15相同的操作而获得共聚物(D-5)。共聚物(D-5)的固体成分浓度为31.7质量%,重量平均分子量(Mw′)为12,000,分散度(Mw′/Mn′)为2.0。
[合成例20]
于具备冷凝管及搅拌机的烧瓶中,添加2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)4.0质量份及二乙二醇甲基乙基醚245质量份,继而添加MA18质量份、GMA38质量份、ST5质量份及DMC34质量份,进行氮气置换后,缓缓搅拌并且添加1,3-丁二烯(以下称为“BD”)5质量份,使所得溶液的温度上升至70℃,将该温度保持4小时而进行聚合,获得共聚物(D-6)。共聚物(D-6)的固体成分浓度为29.3质量%,重量平均分子量(Mw′)为20,000,分散度(Mw′/Mn′)为2.0。
感放射线性组成物的制备、以及保护膜及层间绝缘膜的形成
[实例1]
于含有合成例1中所得的聚硅氧烷(A-1)的溶液(以固体成分换算计为100质量份)中,添加作为成分[B]的(B-1)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(摩尔比为50/50)20质量份、作为成分[C]的(C-1)乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)3质量份,进而以固体成分浓度成为25质量%的方式添加丙二醇单甲醚及乙二醇单丁醚的混合溶剂(混合比例为80/20w/w%),制备感放射线性组成物。
继而,使用旋转器(spinner)将该感放射线性组成物涂布于SiO2浸渍玻璃基板上后,于热板上于90℃下预烘烤2分钟而形成涂膜(后述的ITO密接性评价中使用附有ITO的基板)。继而,对所得的涂膜以300mJ/cm2的曝光量而曝光紫外线。接着,利用2.38质量%氢氧化四甲基铵水溶液于25℃下显影60秒后,以纯水清洗1分钟,进而于230℃的烘箱中加热60分钟,藉此形成膜厚为2.0μm的保护膜。
另外,以加热后的膜厚成为3.0μm的方式调节涂膜形成时的旋转器的转速,隔着具有20μm、30μm、40μm、50μm的尺寸的接触孔图案的光罩,以150μm的曝光间隙(基板与光罩的间隔)进行曝光,除此以外,与上述保护膜形成同样地形成层间绝缘膜。
对所得的保护膜、层间绝缘膜进行下述物性评价。其结果一并示于表1中。
物性评价
1)保护膜的耐热透明性
对具有如上所述般形成的保护膜的基板于洁净烘箱中于250℃下加热1小时,使用分光光度计(日立制作所(股)制造的150-20型双射束)对加热前后的波长400nm下的光线透射率(%)进行测定,然后依照下述式来计算耐热透明性(%)。该值为4%以下时,判断保护膜的耐热透明性为良好。
耐热透明性(%)=加热前的光线透射率(%)-加热后的光线透射率(%)
2)保护膜的铅笔硬度
对具有如上所述般形成的保护膜的基板藉由“JISK-5400-1990的8.4.1铅笔划痕试验”来测定保护膜的铅笔硬度(表面硬度)。该值为4H或更大时,判断保护膜的表面硬度为良好。
3)保护膜的耐擦伤性
对具有如上所述般形成的保护膜的基板使用学振型磨损试验机,于钢丝绒0000施加200g的负重并往返10次。以肉眼按以下判定基准来评价擦伤的状况。当评分为◎或○时,判断具有良好的耐擦伤性。
判定基准
◎:完全未受损伤,
○:有1条~3条伤痕,
△:有4条~10条伤痕,
×:有10条以上的伤痕。
4)保护膜的耐热龟裂
对具有如上所述般形成的保护膜的基板于300℃下进行30分钟追加煅烧,然后于23℃下放置24小时,根据以下的判定基准,使用雷射显微镜(基恩斯(Keyence)制造的VK-8500)来确认该保护膜表面是否产生了龟裂。当评分为◎或○时,判断耐热龟裂为良好。
判定基准
◎:毫无龟裂,
○:有1个~3个龟裂,
△:有4个~10个龟裂,
×:有10个以上的龟裂。
5)保护膜的ITO密接性
使用附有ITO的基板代替SiO2浸渍玻璃基板,除此以外,藉由与上述相同的操作而形成保护膜,进行压力锅试验(120℃、湿度100%、4小时)。其后,进行“JISK-5400-1990的8.5.3附着性网格胶带法″,求出100个网格中残留的网格数,评价保护膜的ITO密接性。于100个网格中残留的网格数为80个以下的情形时,判断ITO密接性为不良。
6)保护膜的感度
对藉由与上述相同的操作而形成的涂膜使用曝光机(TME-400PRJ,拓普康(股)制造),隔着具有10μm/30μm的线与间隙(lineandspace)的图案的遮罩使曝光量变化而进行曝光后,利用0.04质量%的KOH水溶液于25℃下用浸渍法显影60秒钟。继而,以超纯水进行1分钟流水清洗,加以干燥而于玻璃基板上形成图案。此时,对10μm/30μm的线与间隙的图案未剥离而残留所需要的最小曝光量进行测定。将该最小曝光量作为放射线感度而进行评价。最小曝光量为100mJ/cm2以下时,判断感度为良好。再者,将无法形成图案的情形评价为×。
7)层间绝缘膜的解析度
于上述层间绝缘膜的形成中,对可解析的接触孔图案尺寸进行测定。若可解析30μm以下的接触孔图案,则判断解析性为良好。再者,将无法形成图案的情形评价为×。
8)保护膜的KOH显影性
对如上所述般形成的具有保护膜的基板形成3.0μm的涂布膜,利用0.04质量%的KOH水溶液于25℃下用浸渍法显影60秒钟。然后进行水洗,用光学显微镜观察残留于基板上的膜残渣的有无,按以下的判定基准进行评价。再者,未确认到膜残渣的情形时,判断KOH显影性为良好,另一方面,于基板全面上确认到膜残渣的情形时,可判断无KOH显影性,为不良。
判定基准
○:未确认到膜残渣
△:确认到稍许膜残渣
×:于基板全面上确认到膜残渣
[实例2~实例15及比较例1~比较例4]
除了使各调配成分的种类及调配量(质量份)如表1所记载以外,与实例1同样地制备感放射线性组成物。继而,使用所得的感放射线性组成物,与实例1同样地形成保护膜及层间绝缘膜。对所得的保护膜及层间绝缘膜进行与实例1相同的物性评价。将其结果一并示于表1中。
[实例16~实例26及比较例5~比较例7]
除了使各调配成分的种类及调配量(质量份)如表2所记载以外,与实例1同样地制备感放射线性组成物。继而,使用所得的感放射线性组成物,与实例1同样地形成保护膜及层间绝缘膜。对所得的保护膜及层间绝缘膜进行与实例1相同的物性评价。将其结果一并示于表1中。
再者,表1及表2中,成分[A]、成分[B]、成分[C]、成分[D]及成分[E]的各记号分别表示以下物品。
成分[A]
A-1:MTMS/TEOS/TMSPS=80/15/5(mol%)
A-2:MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS=68/15/15/2(mol%)
A-3:MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS=62/15/15/8(mol%)
A-4:MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS=55/15/15/15(mol%)
A-5:MTMS/TEOS/PTMS/MPTMS/TMSPS=50/15/15/15/5(mol%)
A-6:MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS=65/15/15/5(mol%)
A-7:MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS=50/30/15/5(mol%)
A-8:MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS=77/7/1/10/5(mol%),1c1/1d1=0.1
A-9:MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS=50/30/5/10/5(mol%),1c1/1d1=0.5
A-10:MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS=15/62/8/10/5(mol%),1c1/1d1=0.8
A-11:MTMS/TEOS/MPTMS/APTMS/TMSPS=50/30/10/5/5(mol%),lc1/1d1=2.0
A-12:MTMS/TEOS/MPTMS/TMSPS=50/30/15/5(mol%)
A-13:MTMS/TEOS/APTMS/TMSPS=50/30/15/5(mol%)
A-14:MTMS/TEOS/TMSPS=60/30/10(mol%)
a-1:MTMS/APTMS/TMSPS=80/15/5(mol%)
a-2:MTMS/MPTMS/APTMS/TMSPS=80/5/10/5(mol%)
a-3:MTMS/TEOS/APTMS=70/15/15(mol%)
a-4:MTMS/PTMS=70/30(mol%)
a-5:MTMS/MEPTMS=50/50(mol%)
成分[B]
B-1:二季戊四醇六丙烯酸酯与二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(摩尔比为50/50),(商品名:DPHA,日本化药公司制造)
B-2:季戊四醇三丙烯酸酯(新中村化学工业公司制造)
B-3:琥珀酸改质二季戊四醇五丙烯酸酯(商品名:AronixM-520,东亚合成公司制造)
B-4:三(丙烯酰氧基乙基)异三聚氰酸酯(商品名:AronixM-315,东亚合成公司制造)
B-5:含有多官能丙烯酸聚胺酯系化合物的市售品(商品名:KAYRADDPHA-40H,日本化药公司制造)
成分[C]
C-1:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)(商品名:IRGACUREOX02,巴斯夫公司制造)
C-2:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦
(商品名:IRGACURE819,巴斯夫公司制造)
C-3:1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲酰基肟)](商品名:IRGACUREOXE01,巴斯夫公司制造)
C-4:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮
C-5:2,2′-双(2-氯苯基)-4,4′,5,5′-四苯基-1,2′-联咪唑
C-6:4,4′-双(二乙基胺基)二苯甲酮
C-7:2-巯基苯并噻唑
成分[D]
D-1:ST/GMA/MA/CHMI=18/40/20/22(wt%)
D-2:ST/GMA/MA/DCM/HMAd=20/14/5/21/40(wt%)
D-3:MA/GMA/MPTMS=5/65/30(wt%)
D-4:ST/GMA/MA/MPTMS=10/55/5/30(wt%)
D-5:ST/GMA/MA/CHMI/MPTMS=10/45/5/10/30(wt%)
D-6:ST/GMA/MA/DCM/BD=5/38/18/34/5(wt%)
成分[E]
E-1:聚甲基丙烯酸甲酯系微粒子(商品名:MP-300,综研化学公司制造)
E-2:有机硅溶胶(商品名:IPA-ST,日产化学工业公司制造)
E-3:ZrO2溶胶(商品名:ID191,泰卡公司制造)
E-4:TiO2溶胶(商品名:TS-103,泰卡公司制造)
Claims (16)
1.一种感放射线性组成物,含有以下的成分[A1]、成分[B]及成分[C]:
[A1]使四乙氧基硅烷或其部分水解物、下述式(1)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物、及下述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物进行水解缩合而获得的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物,其中成分[A1]除外;
[C]光自由基聚合起始剂;
式(1)中,
R1表示碳数1~6的烷基,
R2表示碳数1~20的烷基、碳数6~14的芳基或(甲基)丙烯酰氧基,
m表示1~3的整数,
n表示0~6的整数;
式(2)中,
R3表示碳数1~6的烷基,
x表示1~3的整数,
y表示1~6的整数,
z表示0~3的整数。
2.根据权利要求1所述的感放射线性组成物,其中相对于成分[A1]的原料化合物的合计量,上述式(2)所表示的水解性硅烷化合物或其部分水解物的添加比例为15mol%以下。
3.根据权利要求1或2所述的感放射线性组成物,含有具有碳数1~6的烷基或碳数6~14的芳基的水解性硅烷化合物作为上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物。
4.根据权利要求1或2所述的感放射线性组成物,含有选自具有甲基丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物及具有丙烯酰氧基的水解性硅烷化合物中的至少一种作为上述式(1)所表示的水解性硅烷化合物。
5.一种感放射线性组成物,含有以下的成分[A2]、成分[B]及成分[C]:
[A2]具有SiO2单元、下述式(1a)所表示的结构单元、及下述式(2a)所表示的结构单元的聚硅氧烷;
[B]具有2个以上的乙烯性不饱和基的化合物,其中成分[A2]除外;
[C]光自由基聚合起始剂;
式(1a)中,
R2表示碳数1~20的烷基、碳数6~14的芳基或(甲基)丙烯酰氧基,
m表示1~3的整数,
n表示0~6的整数;
式(2a)中,
R4表示氢原子或碳数1~6的烷基,
x表示1~3的整数,
y表示1~6的整数,
z表示0~3的整数。
6.根据权利要求5所述的感放射线性组成物,其中于成分[A2]的所有结构单元中,上述式(2a)所表示的结构单元的含有比例为15mol%以下。
7.根据权利要求5或6所述的感放射线性组成物,含有下述式(1b)所表示的结构单元作为上述式(1a)所表示的结构单元,
式(1b)中,R5表示碳数1~6的烷基或碳数6~14的芳基,m与上文所述为相同含意。
8.根据权利要求5或6所述的感放射线性组成物,含有选自下述式(1c)所表示的结构单元及下述式(1d)所表示的结构单元中的至少一种作为上述式(1a)所表示的结构单元,
式(1c)及式(1d)中,m及n与上文所述为相同含意。
9.根据权利要求1、2、5或6所述的感放射线性组成物,还含有具有(D1)具有羧基的结构单元及(D2)具有环氧基的结构单元的共聚物作为成分[D]。
10.根据权利要求9所述的感放射线性组成物,其中上述成分[D]还具有(D3)来源于(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷的结构单元。
11.根据权利要求9所述的感放射线性组成物,其中相对于上述聚硅氧烷100质量份,上述成分[D]的含量为1质量份~45质量份。
12.根据权利要求1、2、5或6所述的感放射线性组成物,还含有选自由有机粒子及无机粒子所组成的组群中的至少一种作为成分[E]。
13.根据权利要求1、2、5或6所述的感放射线性组成物,用于形成触控面板的保护膜或显示元件的层间绝缘膜。
14.一种硬化膜,其是使用根据权利要求1-13中任一项所述的感放射线性组成物而形成。
15.一种硬化膜的形成方法,包含以下的步骤(1)~步骤(4);
(1)将权利要求1-13中任一项所述的感放射线性组成物涂布于基板上而形成涂膜的步骤;
(2)对步骤(1)中形成的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤;
(3)利用碱显影液对步骤(2)中经放射线照射的涂膜进行显影的步骤;以及
(4)对步骤(3)中经显影的涂膜进行加热的步骤。
16.根据权利要求15所述的硬化膜的形成方法,其中使用无机碱显影液作为碱显影液。
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GR01 | Patent grant |