CN104412161A - 感光性树脂组合物、硬化物及其制造方法、树脂图案制造方法、硬化膜、液晶显示装置、有机el显示装置以及触摸屏显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种折射率高、透明性优异的感光性树脂组合物。本发明的感光性树脂组合物的特征在于包括:(成分A)含有满足(1)及(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分,(成分S)由式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂,(成分B)光酸产生剂,(成分C)金属氧化物粒子,以及(成分D)溶剂。(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物(2)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物
Description
技术领域
本发明涉及一种感光性树脂组合物(以下,有时仅称为“本发明的组合物”)。另外,本发明涉及一种使上述感光性树脂组合物硬化而成的硬化物及其制造方法、使用上述感光性树脂组合物的树脂图案制造方法、使上述感光性组合物硬化而成的硬化膜、以及使用上述硬化膜的各种图像显示装置。
更详细而言,本发明涉及一种适合于形成液晶显示装置、有机电致发光(Electroluminescence,EL)显示装置、触摸屏显示装置、集成电路元件、固体摄影元件等的电子零件的平坦化膜、保护膜或层间绝缘膜的感光性树脂组合物、及使用其的硬化膜的制造方法。
背景技术
根据固体摄影元件或液晶显示装置的发展,而开始广泛进行利用有机原材料(树脂)来制作微透镜、光波导、抗反射膜等光学构件。
为了使这些光学构件的折射率高,正研究添加氧化钛等粒子(参照下述专利文献1)。
另外,作为现有的负型感光性树脂组合物,已知有专利文献2~专利文献4中所记载的感光性树脂组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2006-98985号公报
专利文献2:日本专利特开2011-127096号公报
专利文献3:日本专利特开2009-179678号公报
专利文献4:日本专利特开2008-185683号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种折射率高、透明性优异的感光性树脂组合物。
解决问题的技术手段
本发明的上述课题通过以下的<1>、<8>~<11>或<13>~<15>中所记载的手段来解决。以下一并记载作为优选的实施形态的<2>~<7>及<12>。
<1>一种感光性树脂组合物,其特征在于包括:(成分A)含有满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分,(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物,(2)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物;(成分S)由下述式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂;(成分B)光酸产生剂;(成分C)金属氧化物粒子;以及(成分D)溶剂;
[化1]
(式(S)中,R3表示(m+n)价的连结基,R4及R5分别独立地表示单键或二价的连结基,A2表示含有至少1种如下的部分结构的一价的有机基,上述部分结构选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组,n个A2、R4可相同,也可不同,m表示0~8,n表示2~9,m+n为3~10,P2表示高分子骨架,m个P2、R5可相同,也可不同)。
<2>根据上述<1>所述的感光性树脂组合物,其中成分C为氧化钛粒子或氧化锆粒子。
<3>根据上述<1>或<2>所述的感光性树脂组合物,其中上述A2为含有至少1种酸基的一价的有机基。
<4>根据上述<1>至<3>中任一项所述的感光性树脂组合物,其中上述P2为丙烯酸树脂骨架。
<5>根据上述<1>至<4>中任一项所述的感光性树脂组合物,其中成分A含有满足上述(1)的聚合物。
<6>根据上述<1>至<5>中任一项所述的感光性树脂组合物,其还包括(成分E)交联剂。
<7>根据上述<1>至<6>中任一项所述的感光性树脂组合物,其还包括(成分F)抗氧化剂。
<8>一种硬化物的制造方法,其至少依次包括步骤(a)~步骤(c):
(a)将根据上述<1>至<7>中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上的涂布步骤;
(b)自所涂布的树脂组合物中去除溶剂的溶剂去除步骤;以及
(c)对去除了溶剂的树脂组合物进行热处理的热处理步骤。
<9>一种树脂图案制造方法,其至少依次包括步骤(1)~步骤(5):
(1)将根据上述<1>至<7>中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上的涂布步骤;
(2)自所涂布的树脂组合物中去除溶剂的溶剂去除步骤;
(3)利用光化射线将去除了溶剂的树脂组合物曝光成图案状的曝光步骤;
(4)利用水性显影液对经曝光的树脂组合物进行显影的显影步骤;以及
(5)对经显影的树脂组合物进行热处理的热处理步骤。
<10>一种硬化物,其通过根据上述<8>所述的硬化物的制造方法、或根据上述<9>所述的树脂图案制造方法而获得。
<11>一种硬化膜,其是使根据上述<1>至<7>中任一项所述的感光性树脂组合物硬化而形成。
<12>根据上述<11>所述的硬化膜,其为层间绝缘膜。
<13>一种液晶显示装置,其包括根据上述<11>或<12>所述的硬化膜。
<14>一种有机电致发光显示装置,其包括根据上述<11>或<12>所述的硬化膜。
<15>一种触摸屏显示装置,其包括根据上述<11>或<12>所述的硬化膜。
发明的效果
根据本发明,可提供一种折射率高、透明性优异的感光性树脂组合物。
附图说明
图1表示液晶显示装置的一例的构成概念图。表示液晶显示装置中的有源矩阵基板的示意剖面图,且具有作为层间绝缘膜的硬化膜17。
图2表示有机EL显示装置的一例的构成概念图。表示底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意剖面图,且具有平坦化膜4。
图3是表示静电电容型输入装置的构成的剖面图。
图4是表示前面板的一例的说明图。
图5是表示第一透明电极图案及第二透明电极图案的一例的说明图。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的构成要件的说明有时基于本发明的具有代表性的实施形态来进行,但本发明并不限定于此种实施形态。
再者,在本发明中,表示数值范围的“下限~上限”的记载表示“下限以上、上限以下”,“上限~下限”的记载表示“上限以下、下限以上”。即,表示包含上限及下限的数值范围。
另外,在本发明中,也将“(成分A)含有满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分”等简称为“成分A”等,也将“(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元”等简称为“构成单元(a1)”等。
进而,在本说明书中的基(原子团)的表述中,未记载经取代及未经取代的表述包含不具有取代基的基(原子团),并且也包含具有取代基的基(原子团)。例如,所谓“烷基”,不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。
另外,在本发明中,优选的形态的组合更优选。
(感光性树脂组合物)
本发明的感光性树脂组合物(以下,也简称为“树脂组合物”)的特征在于包括:(成分A)含有满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分;(成分S)由下述式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂;(成分B)光酸产生剂;(成分C)金属氧化物粒子;以及(成分D)溶剂。
(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物
(2)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物
[化2]
(式(S)中,R3表示(m+n)价的连结基,R4及R5分别独立地表示单键或二价的连结基,A2表示含有至少1种如下的部分结构的一价的有机基,上述部分结构选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组,n个A2、R4可相同,也可不同,m表示0~8,n表示2~9,m+n为3~10,P2表示高分子骨架(也称为“聚合物链”),m个P2、R5可相同,也可不同)。
本发明的感光性树脂组合物可适宜地用作正型抗蚀剂组合物。
本发明的感光性树脂组合物优选为具有因热而硬化的性质的树脂组合物。
另外,本发明的感光性树脂组合物优选为正型感光性树脂组合物,更优选为化学增幅型的正型感光性树脂组合物(化学增幅正型感光性树脂组合物)。
本发明的感光性树脂组合物优选为不含1,2-醌二叠氮化合物作为感应光化射线的光酸产生剂。1,2-醌二叠氮化合物虽然通过逐次型光化学反应而生成羧基,但其量子产率必定为1以下。
相对于此,本发明中所使用的(成分B)光酸产生剂因感应光化射线而生成的酸作为催化剂而对成分A中的受到保护的酸基的脱保护发挥作用,故通过1个光量子的作用所生成的酸有助于多个脱保护反应,量子产率超过1,例如变成如10的几乘方般大的值,作为所谓的化学增幅的结果,可获得高感光度。
进而,本发明的感光性树脂组合物优选为微透镜、光波导、抗反射膜、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)用密封材及LED用芯片涂布材等的光学构件用树脂组合物,或触摸屏中所使用的配线电极的可见性降低用树脂组合物。再者,所谓触摸屏中所使用的配线电极的可见性降低用组合物,是指降低触摸屏中所使用的配线电极的可见性,即,使配线电极不易被看到的构件用组合物,例如可列举氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)电极间的层间绝缘膜等,本发明的感光性树脂组合物可适宜地用于该用途。
通常,若进行曝光,则通过与光酸产生剂的作用,化学增幅正型感光性树脂组合物所含有的聚合物所具有的脱离基脱离,并溶解于显影液中,未曝光部作为图案而形成。
当将含有无机粒子、分散剂及包含脱离基及交联基的聚合物的树脂组合物用作正型感光性树脂组合物时,无机粒子的分散性非常重要,若分散未顺利地进行,则存在平均粒径不会变小而过大,或产生凝聚粒子,或粗大粒子未被粉碎而残留,在最终涂布感光性树脂组合物时透明性欠佳的问题,另一方面,分散液与感光性树脂组合物中的粘合剂的相容性也重要,若组合不佳,则会在液体中产生浑浊。
本发明人等进行详细研究的结果,发现通过设为含有成分A~成分D、及成分S的感光性树脂组合物,而可获得如下的感光性树脂组合物,该感光性树脂组合物可形成改良金属氧化物粒子的分散性、平均粒径小、无粗大粒子、与粘合剂的相容性良好、透明性优异(雾度小)且高折射的硬化物。
以下,对本发明的组合物进行详细说明。
(成分A)含有满足(1)及(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分
本发明的感光性树脂组合物包含(成分A)含有满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分。
(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物
(2)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物
本发明的组合物可进而含有所述以外的聚合物。本发明中的成分A只要未特别说明,则是指除上述(1)和/或(2)以外,包含视需要而添加的其他聚合物的成分。
就硬化后的透明性(雾度)及未曝光部的残膜率的观点而言,本发明的感光性树脂组合物优选为含有满足上述(1)的成分作为成分A。
另一方面,就分子设计的自由度的观点而言,本发明的感光性树脂组合物优选为含有满足上述(2)的成分作为成分A。
再者,在含有满足上述(1)的成分的情况下,还可进而包含具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的丙烯酸树脂、和/或具有(a2)含有交联性基的构成单元的丙烯酸树脂。
另外,在含有满足上述(2)的成分的情况下,当至少包含相当于具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物的成分时,也作为相当于含有满足上述(1)的成分的情况者。
成分A优选为加成聚合型的树脂,更优选为含有源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元的聚合物。再者,也可具有源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元以外的构成单元,例如源自苯乙烯的构成单元、或源自乙烯基化合物的构成单元等。
再者,也将“源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元”称为“丙烯酸系构成单元”。另外,“(甲基)丙烯酸”是指“甲基丙烯酸和/或丙烯酸”。
<构成单元(a1)>
成分A包含至少具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物。通过成分A包含具有构成单元(a1)的聚合物,可制成感光度极高的感光性树脂组合物。
本发明中的“酸基由酸分解性基保护的基”可使用作为酸基及酸分解性基所公知的基,并无特别限定。作为具体的酸基,可优选地列举羧基、及酚性羟基。另外,作为酸分解性基,可使用比较容易因酸而分解的基(例如由后述的式(a1-10)等所表示的基的酯结构、四氢吡喃酯基、或四氢呋喃酯基等缩醛系官能基)、或比较难以因酸而分解的基(例如第三丁酯基等三级烷基、碳酸第三丁酯基等碳酸三级烷基酯基)。
(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元优选为含有羧基由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(也称为“含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元”)、或含有酚性羟基由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(也称为“含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元”)。
以下,依次对含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)、及含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)分别进行说明。
<<(a1-1)含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元>>
上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)是含有具有羧基的构成单元的羧基由以下将详细说明的酸分解性基保护的保护羧基的构成单元。
作为可用于上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述含有羧基的构成单元,可无特别限制地使用公知的构成单元。例如可列举:源自不饱和一元羧酸、不饱和二羧酸、不饱和三羧酸等分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),或同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元(a1-1-2)。
以下,依次对可用作上述含有羧基的构成单元的(a1-1-1)源自分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元、及(a1-1-2)同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元分别进行说明。
<<<(a1-1-1)源自分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元>>>
作为上述源自分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),可使用如以下所列举的不饱和羧酸作为本发明中所使用的不饱和羧酸。即,作为不饱和一元羧酸,例如可列举:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、桂皮酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基丁二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸等。另外,作为不饱和二羧酸,例如可列举:顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、柠康酸、中康酸等。另外,用于获得含有羧基的构成单元的不饱和多元羧酸也可为其酸酐。具体而言,可列举顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。另外,不饱和多元羧酸也可为多元羧酸的单(2-甲基丙烯酰氧基烷基)酯,例如可列举:丁二酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、丁二酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯等。进而,不饱和多元羧酸也可为其两末端二羧基聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,例如可列举ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯等。另外,作为不饱和羧酸,也可使用丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、顺丁烯二酸单烷基酯、反丁烯二酸单烷基酯、4-羧基苯乙烯等。
其中,就显影性的观点而言,为了形成上述源自分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),优选为使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基丁二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、或不饱和多元羧酸的酐等,更优选为使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸。
上述源自分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1)可单独包含1种,也可包含2种以上。
<<<(a1-1-2)同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元>>>
同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元(a1-1-2)优选为源自使含有乙烯性不饱和基的构成单元中所存在的羟基与酸酐进行反应而获得的单体的单元。
作为上述酸酐,可使用公知的酸酐,具体而言,可列举:顺丁烯二酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐等二元酸酐;偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、联苯四羧酸酐等酸酐。这些酸酐之中,就显影性的观点而言,优选为邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、或丁二酸酐。
就显影性的观点而言,上述酸酐对于羟基的反应率优选为10摩尔%~100摩尔%,更优选为30摩尔%~100摩尔%。
-可用于构成单元(a1-1)的酸分解性基-
作为可用于上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述酸分解性基,可使用上述酸分解性基。
这些酸分解性基之中,就感光性树脂组合物的基本物性,特别是感光度或图案形状、接触孔的形成性、感光性树脂组合物的保存稳定性的观点而言,优选为羧基为由缩醛的形式保护的保护羧基。进而,酸分解性基之中,就感光度的观点而言,更优选为羧基为由以下述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护羧基。再者,在羧基为由以下述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护羧基的情况下,保护羧基的整体变成-(C=O)-O-CR101R102(OR103)的结构。
[化3]
(式(a1-10)中,R101及R102分别独立地表示氢原子或烷基,其中,排除R101与R102均为氢原子的情况。R103表示烷基。R101或R102与R103可连结而形成环状醚)。
上述式(a1-10)中,R101~R103分别独立地表示氢原子或烷基,上述烷基可为直链状、支链状、环状的任一种。此处,不存在R101及R102均表示氢原子的情况,R101及R102的至少一个表示烷基。
在上述式(a1-10)中,当R101、R102及R103表示烷基时,上述烷基可为直链状、支链状或环状的任一种。
作为上述直链状或支链状的烷基,优选为碳数为1~12,更优选为碳数为1~6,进而更优选为碳数为1~4。具体而言,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、新戊基、正己基、2,3-二甲基-2-丁基(thexyl)、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。
作为上述环状烷基,优选为碳数为3~12,更优选为碳数为4~8,进而更优选为碳数为4~6。作为上述环状烷基,例如可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片基、异冰片基等。
上述烷基也可具有取代基,作为取代基,可例示卤素原子、芳基、烷氧基。当具有卤素原子作为取代基时,R101、R102、R103成为卤代烷基,当具有芳基作为取代基时,R101、R102、R103成为芳烷基。
作为上述卤素原子,可例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,这些卤素原子之中,优选为氟原子或氯原子。
另外,作为上述芳基,优选为碳数为6~20的芳基,更优选为碳数为6~12的芳基。具体而言,可例示苯基、α-甲基苯基、萘基等,作为由芳基取代的烷基整体,即芳烷基,可例示苄基、α-甲基苄基、苯乙基、萘基甲基等。
作为上述烷氧基,优选为碳数为1~6的烷氧基,更优选为碳数为1~4的烷氧基,进而更优选为甲氧基或乙氧基。
另外,当上述烷基为环烷基时,上述环烷基可具有碳数为1~10的直链状或支链状的烷基作为取代基,当烷基为直链状或支链状的烷基时,可具有碳数为3~12的环烷基作为取代基。
这些取代基也可由上述取代基进一步取代。
上述式(a1-10)中,当R101、R102及R103表示芳基时,上述芳基优选为碳数为6~12,更优选为碳数为6~10。上述芳基可具有取代基,作为上述取代基,可优选地例示碳数为1~6的烷基。作为芳基,例如可例示苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、1-萘基等。
另外,R101、R102及R103可相互键结,并与这些所键结的碳原子一同形成环。作为R101与R102、R101与R103或R102与R103键结时的环结构,例如可列举:环丁基、环戊基、环己基、环庚基、四氢呋喃基、金刚烷基及四氢吡喃基等。
再者,上述式(a1-10)中,优选为R101及R102的任一个为氢原子或甲基。
用于形成含有由上述式(a1-10)所表示的保护羧基的构成单元的自由基聚合性单体可使用市售的自由基聚合性单体,也可使用通过公知的方法所合成的自由基聚合性单体。例如,可通过日本专利特开2011-221494号公报的段落0037~段落0040中所记载的合成方法等来合成。
上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的第一种优选的形态为由下述式所表示的构成单元。
[化4]
(式中,R1及R2分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一个为烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2与R3可连结而形成环状醚,R4表示氢原子或甲基,X表示单键或亚芳基)。
当R1及R2为烷基时,优选为碳数为1~10的烷基。当R1及R2为芳基时,优选为苯基。R1及R2优选为分别独立为氢原子或碳数为1~4的烷基。
R3表示烷基或芳基,优选为碳数为1~10的烷基,更优选为碳数为1~6的烷基。
X表示单键或亚芳基,优选为单键。
上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的第二种优选的形态为下述式的结构单元。
[化5]
(式中,R121表示氢原子或碳数为1~4的烷基,L1表示羰基或亚苯基,R122~R128分别独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基)。
R121优选为氢原子或甲基。
L1优选为羰基。
R122~R128优选为氢原子。
作为上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的优选的具体例,可例示下述的构成单元。再者,R表示氢原子或甲基。
[化6]
<<(a1-2)含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元>>
上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)是含有酚性羟基的构成单元具有以下将详细说明的由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元。
<<<(a1-2-1)含有酚性羟基的构成单元>>>
作为上述含有酚性羟基的构成单元,可列举羟基苯乙烯系构成单元或酚醛清漆系的树脂中的构成单元,这些构成单元之中,就感光度的观点而言,优选为源自羟基苯乙烯或α-甲基羟基苯乙烯的构成单元。另外,作为含有酚性羟基的构成单元,就感光度的观点而言,由下述式(a1-20)所表示的构成单元也优选。
[化7]
(式(a1-20)中,R220表示氢原子或甲基,R221表示单键或二价的连结基,R222表示卤素原子或碳数为1~5的直链或支链状的烷基,a表示1~5的整数,b表示0~4的整数,a+b为5以下。再者,当存在2个以上的R222时,这些R222相互可不同,也可相同)。
上述式(a1-20)中,R220表示氢原子或甲基,优选为甲基。
另外,R221表示单键或二价的连结基。当R221为单键时,可提升感光度,进而可提升硬化膜的透明性,故优选。作为R221的二价的连结基,可例示亚烷基,作为R221为亚烷基的具体例,可列举:亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚第三丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等。其中,R221优选为单键、亚甲基、或亚乙基。另外,上述二价的连结基可具有取代基,作为取代基,可列举卤素原子、羟基、烷氧基等。另外,a表示1~5的整数,但就本发明的效果的观点、或容易制造这一点而言,优选为a为1或2,更优选为a为1。
另外,当将与R221进行键结的碳原子作为基准(1位)时,苯环中的羟基的键结位置优选为键结于4位上。
R222分别独立地表示卤素原子或者碳数为1~5的直链或支链状的烷基。具体而言,可列举:氟原子、氯原子、溴原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、第三丁基、戊基、异戊基、新戊基等。其中,就容易制造这一点而言,优选为氯原子、溴原子、甲基或乙基。
另外,b表示0或1~4的整数。
-可用于构成单元(a1-2)的酸分解性基-
作为可用于上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的上述酸分解性基,与可用于上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述酸分解性基同样地,可使用公知的酸分解性基,并无特别限定。酸分解性基之中,就感光性树脂组合物的基本物性,特别是感光度或图案形状、感光性树脂组合物的保存稳定性、接触孔的形成性的观点而言,优选为含有由缩醛保护的保护酚性羟基的构成单元。进而,酸分解性基之中,就感光度的观点而言,更优选为酚性羟基为由以上述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护酚性羟基。再者,在酚性羟基为由以上述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护酚性羟基的情况下,保护酚性羟基的整体变成-Ar-O-CR101R102(OR103)的结构。再者,Ar表示亚芳基。
酚性羟基的缩醛酯结构的优选例可例示R101=R102=R103=甲基的组合、或R101=R102=甲基且R103=苄基的组合。
另外,作为用于形成含有酚性羟基由缩醛的形式保护的保护酚性羟基的构成单元的自由基聚合性单体,例如可列举日本专利特开2011-215590号公报的段落0042中所记载的自由基聚合性单体等。
这些自由基聚合性单体之中,就透明性的观点而言,优选为甲基丙烯酸4-羟基苯酯的1-烷氧基烷基保护体、甲基丙烯酸4-羟基苯酯的四氢吡喃基保护体。
作为酚性羟基的缩醛保护基的具体例,可列举1-烷氧基烷基,例如可列举1-乙氧基乙基、1-甲氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-异丁氧基乙基、1-(2-氯乙氧基)乙基、1-(2-乙基己氧基)乙基、1-正丙氧基乙基、1-环己氧基乙基、1-(2-环己基乙氧基)乙基、1-苄氧基乙基等,这些基可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
用于形成上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的自由基聚合性单体可使用市售的自由基聚合性单体,也可使用通过公知的方法所合成的自由基聚合性单体。例如,可通过在酸催化剂的存在下使含有酚性羟基的化合物与乙烯基醚进行反应来合成。上述合成也可事先使含有酚性羟基的单体与其他单体进行共聚,然后在酸催化剂的存在下与乙烯基醚进行反应。
作为上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的优选的具体例,可例示下述的构成单元,但本发明并不限定于这些构成单元。下述具体例中,R表示氢原子或甲基。
[化8]
-构成单元(a1)的优选的形态-
当含有上述构成单元(a1)的聚合物实质上不含构成单元(a2)时,在含有该构成单元(a1)的聚合物中,构成单元(a1)优选为20摩尔%~100摩尔%,更优选为30摩尔%~90摩尔%。
当含有上述构成单元(a1)的聚合物含有下述构成单元(a2)时,就感光度的观点而言,在含有该构成单元(a1)与构成单元(a2)的聚合物中,单构成单元(a1)优选为3摩尔%~70摩尔%,更优选为10摩尔%~60摩尔%。另外,尤其在上述构成单元(a1)为含有羧基由缩醛的形式保护的保护羧基的构成单元的情况下,优选为20摩尔%~50摩尔%。
再者,在本发明中,当以摩尔比来规定“构成单元”的含量时,该“构成单元”的含义与“单体单元”相同。另外,在本发明中,该“单体单元”可通过高分子反应等而在聚合后进行修饰。以下也同样如此。
与上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)相比,上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)具有显影快这一特征。因此,在欲快速显影的情况下,优选为含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)。相反地,在欲使显影变慢的情况下,优选为使用含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)。
与上述含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)相比,上述含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)具有显影快这一特征。因此,在欲快速显影的情况下,优选为含有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)。相反地,在欲使显影变慢的情况下,优选为使用含有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)。
<(a2)含有交联性基的构成单元>
成分A包含具有构成单元(a2)的聚合物,所述构成单元(a2)含有交联性基。上述交联性基只要是通过加热处理而产生硬化反应的基,则并无特别限定。作为优选的含有交联性基的构成单元的形态,可列举含有选自由环氧基、氧杂环丁基、由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基、及乙烯性不饱和基所组成的群组中的至少1个的构成单元,优选为选自由环氧基、氧杂环丁基、及由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基所组成的群组中的至少1种。其中,本发明的感光性树脂组合物更优选为上述成分A包含含有环氧基及氧杂环丁基中的至少1个的构成单元。更详细而言,可列举以下者。
<<(a2-1)具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元>>
成分A优选为包含含有构成单元(构成单元(a2-1))的聚合物,所述构成单元(构成单元(a2-1))具有环氧基和/或氧杂环丁基。上述3元环的环状醚基也被称为环氧基,4元环的环状醚基也被称为氧杂环丁基。
上述具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)只要1个构成单元中具有至少1个环氧基或氧杂环丁基即可,可具有1个以上的环氧基及1个以上氧杂环丁基、2个以上的环氧基、或2个以上的氧杂环丁基,并无特别限定,但优选为具有合计为1个~3个的环氧基和/或氧杂环丁基,更优选为具有合计为1个或2个的环氧基和/或氧杂环丁基,进而更优选为具有1个环氧基或氧杂环丁基。
作为用于形成具有环氧基的构成单元的自由基聚合性单体的具体例,例如可列举丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、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-环氧基丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧基丁酯、丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、α-乙基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、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、日本专利第4168443号公报的段落0031~段落0035中所记载的含有脂环式环氧基骨架的化合物等。
作为用于形成具有氧杂环丁基的构成单元的自由基聚合性单体的具体例,例如可列举日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
作为用于形成上述具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)的自由基聚合性单体的具体例,优选为含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
这些之中,优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯。这些构成单元可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
作为具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)的优选的具体例,可例示下述的构成单元。再者,R表示氢原子或甲基。
[化9]
<<(a2-2)具有乙烯性不饱和基的构成单元>>
作为上述含有交联性基的构成单元(a2)的1种,可列举具有乙烯性不饱和基的构成单元(a2-2)(以下,也称为“构成单元(a2-2)”)。作为上述具有乙烯性不饱和基的构成单元(a2-2),优选为侧链上具有乙烯性不饱和基的构成单元,更优选为末端具有乙烯性不饱和基、且具有碳数为3~16的侧链的构成单元,进而更优选为具有由下述式(a2-2-1)所表示的侧链的构成单元。
[化10]
(式(a2-2-1)中,R301表示碳数为1~13的二价的连结基,R302表示氢原子或甲基,波状线部分表示与含有交联基的构成单元(a2)的主链连结的部位)。
R301为碳数为1~13的二价的连结基,包含烯基、环烯基、亚芳基或将这些组合而成的基,也可含有酯键、醚键、酰胺键、氨基甲酸酯键等键。另外,二价的连结基可在任意的位置上具有羟基、羧基等取代基。作为R301的具体例,可列举下述的二价的连结基。
[化11]
由上述式(a2-2-1)所表示的侧链之中,包含由上述R301所表示的二价的连结基,优选为脂肪族的侧链。
此外,关于(a2-2)具有乙烯性不饱和基的构成单元,可参考日本专利特开2011-215580号公报的段落0072~段落0090的记载。
<<(a2-3)具有由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基的构成单元>>
本发明中所使用的共聚物也优选为具有由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基的构成单元(a2-3)。通过含有构成单元(a2-3),可利用缓和的加热处理产生硬化反应,而可获得各种特性优异的硬化膜。此处,R优选为碳数为1~20的烷基,更优选为碳数为1~9的烷基,进而更优选为碳数为1~4的烷基。另外,烷基可为直链、分支或环状的烷基的任一种,但优选为直链或分支的烷基。构成单元(a2)更优选为具有由下述式(a2-30)所表示的基的构成单元。
[化12]
(式(a2-30)中,R31表示氢原子或甲基,R32表示碳数为1~20的烷基)。
R32优选为碳数为1~9的烷基,更优选为碳数为1~4的烷基。另外,烷基可为直链、分支或环状的烷基的任一种,但优选为直链或分支的烷基。
作为R32的具体例,可列举:甲基、乙基、正丁基、异丁基、环己基、及正己基。其中,优选为异丁基、正丁基、甲基。
-构成单元(a2)的优选的形态-
当含有上述构成单元(a2)的聚合物实质上不含构成单元(a1)时,在含有该构成单元(a2)的聚合物中,构成单元(a2)优选为5摩尔%~90摩尔%,更优选为20摩尔%~80摩尔%。
当含有上述构成单元(a2)的聚合物含有上述构成单元(a1)时,就耐化学品性的观点而言,在含有该构成单元(a1)与构成单元(a2)的聚合物中,单构成单元(a2)优选为3摩尔%~70摩尔%,更优选为10摩尔%~60摩尔%。
进而,在本发明中,不论何种形态,在(A)成分的所有构成单元中,优选为含有3摩尔%~70摩尔%的构成单元(a2),更优选为含有10摩尔%~60摩尔%的构成单元(a2)。
若为上述数值的范围内,则由感光性树脂组合物所获得的硬化膜的透明性及耐化学品性变得良好。
<(a3)其他构成单元>
在本发明中,成分A除上述构成单元(a1)和/或构成单元(a2)以外,也可具有这些以外的其他构成单元(a3)。上述聚合物成分(1)和/或聚合物成分(2)可含有这些构成单元。另外,除上述聚合物成分(1)或聚合物成分(2)以外,还可具有实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物成分。当除上述聚合物成分(1)或聚合物成分(2)以外,包含实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物成分时,在所有聚合物成分中,该聚合物成分的调配量优选为60质量%以下,更优选为40质量%以下,进而更优选为20质量%以下。
作为成为其他构成单元(a3)的单体,并无特别限制,例如可列举:苯乙烯类、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、双环不饱和化合物类、顺丁烯二酰亚胺化合物类、不饱和芳香族化合物、共轭二烯系化合物、不饱和一元羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐、其他不饱和化合物。另外,如后述般,还可具有含有酸基的构成单元。成为其他构成单元(a3)的单体可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
以下,列举本发明中的聚合物成分的优选的实施形态,但本发明并不限定于这些实施形态。
-第1实施形态-
聚合物成分(1)进而具有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第2实施形态-
聚合物成分(2)的具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物进而具有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第3实施形态-
聚合物成分(2)的具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物进而具有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第4实施形态-
在上述第1实施形态~第3实施形态的任一实施形态中,在任一种聚合物中具有至少含有酸基的构成单元作为其他构成单元(a3)的形态。
-第5实施形态-
除上述聚合物成分(1)或聚合物成分(2)以外,进而具有实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物的形态。
-第6实施形态-
包含上述第1实施形态~第5实施形态的2种以上的组合的形态。
具体而言,构成单元(a3)可列举由以下化合物等形成的构成单元:苯乙烯、第三丁氧基苯乙烯、甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苯甲酸乙酯、4-羟基苯甲酸(3-甲基丙烯酰氧基丙基)酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯腈、乙二醇单乙酰乙酸酯单(甲基)丙烯酸酯。除此以外,可列举日本专利特开2004-264623号公报的段落0021~段落0024中所记载的化合物。
另外,作为其他构成单元(a3),就电特性的观点而言,优选为源自苯乙烯类、或具有脂肪族环式骨架的单体的构成单元。具体而言,可列举:苯乙烯、第三丁氧基苯乙烯、甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
进而,作为其他构成单元(a3),就密接性的观点而言,优选为源自(甲基)丙烯酸烷基酯的构成单元。具体而言,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等,更优选为(甲基)丙烯酸甲酯。构成聚合物的构成单元中,上述构成单元(a3)的含有率优选为60摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下,进而更优选为40摩尔%以下。作为下限值,可为0摩尔%,但例如优选为设为1摩尔%以上,更优选为设为5摩尔%以上。若为上述数值的范围内,则由感光性树脂组合物所获得的硬化膜的各种特性变得良好。
成分A中所含有的聚合物优选为具有含有酸基的构成单元作为其他构成单元(a3)。聚合物通过含有酸基,而容易溶解于碱性的显影液中,本发明的效果得以更有效地发挥。本发明中的酸基是指pKa小于10.5的质子解离性基。通常,使用可形成酸基的单体作为含有酸基的构成单元,而将酸基导入至聚合物中。通过在聚合物中包含此种含有酸基的构成单元,而存在容易溶解于碱性的显影液中的倾向。
作为本发明中所使用的酸基,可例示源自羧酸基的酸基、源自磺酰胺基的酸基、源自膦酸基的酸基、源自磺酸基的酸基、源自酚性羟基的酸基、磺酰胺基、磺酰基酰亚胺基等,优选为源自羧酸基的酸基和/或源自酚性羟基的酸基。
本发明中所使用的含有酸基的构成单元更优选为源自苯乙烯的构成单元、或源自乙烯基化合物的构成单元、源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元。
在本发明中,就感光度的观点,特别优选为含有具有羧基的构成单元、或具有酚性羟基的构成单元。
含有酸基的构成单元优选为所有聚合物成分的构成单元的1摩尔%~80摩尔%,更优选为1摩尔%~50摩尔%,进而更优选为5摩尔%~40摩尔%,尤其优选为5摩尔%~30摩尔%,特别优选为5摩尔%~20摩尔%。
另外,当相当于成分A的树脂包含含有酸基的构成单元时,该树脂的酸值优选为20mgKOH/g~100mgKOH/g,更优选为30mgKOH/g~80mgKOH/g,进而更优选为40mgKOH/g~70mgKOH/g。
在本发明中,除上述聚合物成分(1)或聚合物成分(2)以外,还可包含实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物。
作为此种聚合物,优选为侧链上具有羧基的树脂。例如可列举如日本专利特开昭59-44615号、日本专利特公昭54-34327号、日本专利特公昭58-12577号、日本专利特公昭54-25957号、日本专利特开昭59-53836号、日本专利特开昭59-71048号的各公报中所记载般的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物、部分酯化顺丁烯二酸共聚物等、以及侧链上具有羧基的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而成者等,进而还可列举侧链上具有(甲基)丙烯酰基的高分子聚合物作为优选的聚合物。
例如可列举:(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、日本专利特开平7-140654号公报中所记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
除此以外,还可使用日本专利特开平7-207211号公报、日本专利特开平8-259876号公报、日本专利特开平10-300922号公报、日本专利特开平11-140144号公报、日本专利特开平11-174224号公报、日本专利特开2000-56118号公报、日本专利特开2003-233179号公报、日本专利特开2009-52020号公报等中所记载的公知的高分子化合物。
这些聚合物可仅含有1种,也可含有2种以上。
作为这些聚合物,也可使用市售的SMA 1000P、SMA 2000P、SMA3000P、SMA 1440F、SMA 17352P、SMA 2625P、SMA 3840F(以上,沙多玛(Sartomer)公司制造),阿鲁丰(ARUFON)UC-3000、阿鲁丰(ARUFON)UC-3510、阿鲁丰(ARUFON)UC-3900、阿鲁丰(ARUFON)UC-3910、阿鲁丰(ARUFON)UC-3920、阿鲁丰(ARUFON)UC-3080(以上,东亚合成(股份)制造),庄臣(JONCRYL)690、庄臣(JONCRYL)678、庄臣(JONCRYL)67、庄臣(JONCRYL)586(以上,巴斯夫(BASF)公司制造)等。
-成分A中的聚合物的分子量-
成分A中的聚合物的分子量以聚苯乙烯换算重量平均分子量计,优选为1,000~200,000,更优选为2,000~50,000的范围。若为上述数值的范围内,则各种特性良好。数量平均分子量Mn与重量平均分子量Mw的比(分散度,Mw/Mn)优选为1.0~5.0,更优选为1.5~3.5。
-成分A中的聚合物的制造方法-
另外,关于成分A的聚合物的合成法,也已知有各种方法,若列举一例,则可通过利用自由基聚合引发剂,使至少含有用于形成上述构成单元(a1)及上述构成单元(a3)的自由基聚合性单体的自由基聚合性单体混合物在有机溶剂中进行聚合来合成。另外,还可通过所谓的高分子反应来合成。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,本发明的感光性树脂组合物中的成分A的含量优选为20质量%~99.9质量%,更优选为50质量%~98质量%,进而更优选为70质量%~95质量%。若含量为该范围,则进行了显影时的图案形成性变得良好。再者,所谓感光性树脂组合物的固体成分量,是指除溶剂等挥发性成分以外的量。
(成分S)由式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂
本发明的树脂组合物含有(成分S)由下述式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂。本发明的树脂组合物通过含有成分S,在金属氧化物粒子的分散时粗大粒子少,也不存在将分散液与聚合物成分混合时的凝聚,因此可形成折射率高、透明性优异的硬化物。
[化13]
(式(S)中,R3表示(m+n)价的连结基,R4及R5分别独立地表示单键或二价的连结基,A2表示含有至少1种如下的部分结构的一价的有机基,上述部分结构选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组,n个A2、R4可相同,也可不同,m表示0~8,n表示2~9,m+n为3~10,P2表示高分子骨架,m个P2、R5可相同,也可不同)。
成分S为具有至少1种酸基的分散剂。推断通过具有酸基,而作为吸附基对金属氧化物粒子发挥作用,金属氧化物粒子的分散性优异。
作为酸基,可列举羧酸基(羧基)、磺酸基、磷酸基、酚性羟基等,就对于金属氧化物粒子的吸附力与分散性的观点而言,优选为选自由羧酸基、磺酸基及磷酸基所组成的群组中的至少1种,特别优选为羧酸基。上述分散剂中的酸基可单独含有这些酸基中的1种、或含有2种以上的组合。
成分S中的酸基可具有式(S)的任一种结构。具体而言,例如酸基可包含于上述式(S)中的A2中,另外,可包含于由P2所表示的高分子骨架中,也可包含于A2及P2两者中,但就效果的观点而言,优选为包含于A2中。
上述式(S)中,A2表示含有至少1种如下的部分结构的一价的有机基,上述部分结构选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组。另外,在式(S)中存在n个的A2分别可相同,也可不同。
即,上述A2表示含有至少1种如下的结构或官能基的一价的有机基,上述结构是如有机色素结构、杂环结构般的具有对于金属氧化物粒子的吸附能力的结构,上述官能基是如酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基、及羟基般具有对于金属氧化物粒子的吸附能力的官能基。
再者,以下,将该具有对于金属氧化物粒子的吸附能力的部分结构(上述结构及官能基)适宜总称为“吸附部位”来进行说明。
只要在1个A2中含有至少1种上述吸附部位即可,也可含有2种以上。
另外,在本发明中,“含有至少1种吸附部位的一价的有机基”是上述吸附部位与由1个~200个的碳原子、0个~20个的氮原子、0个~100个的氧原子、1个~400个的氢原子、及0个~40个的硫原子构成的连结基键结而成的一价的有机基。再者,当吸附部位本身可构成一价的有机基时,吸附部位本身可为由A2所表示的一价的有机基。
首先,以下对构成上述A2的吸附部位进行说明。
作为上述“有机色素结构”,例如可列举酞菁系、不溶性偶氮系、偶氮色淀系、蒽醌系、喹吖啶酮系、二噁嗪系、二酮吡咯并吡咯系、蒽吡啶系、蒽嵌蒽醌系、阴丹士林(indanthrone)系、黄士酮系、紫环酮(perinone)系、苝系、硫靛蓝系的色素结构作为优选例,更优选为酞菁系、偶氮色淀系、蒽醌系、二噁嗪系、二酮吡咯并吡咯系的色素结构,特别优选为酞菁系、蒽醌系、二酮吡咯并吡咯系的色素结构。
另外,作为上述“杂环结构”,只要是具有至少1个以上的杂环的基即可。作为上述“杂环结构”中的杂原子,优选为含有O(氧原子)、N(氮原子)、或S(硫原子)的至少1个,更优选为含有至少1个氮原子。作为上述“杂环结构”中的杂环,例如可列举选自由噻吩、呋喃、二苯并哌喃、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧杂环戊烷、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、苯并噻唑、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、及吖啶酮所组成的群组中的杂环作为优选例,更优选为选自由吡咯啉、吡咯烷、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、三唑、吡啶、哌啶、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、苯并噻唑、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、咔唑、吖啶、及吖啶酮所组成的群组中的杂环。
再者,上述“有机色素结构”或“杂环结构”可进而具有取代基,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~20的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等。此处,这些取代基可经由下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的连结基而与有机色素结构或杂环结构键结。
[化14]
作为上述“酸基”,例如可列举羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基、硼酸基作为优选例,更优选为羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基,进而更优选为羧酸基、磺酸基、磷酸基,特别优选为羧酸基。
另外,作为上述“具有碱性氮原子的基”,例如可列举氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基,碳数为7以上的芳烷基,优选为碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、碳数为7~20的芳烷基)、由下述式(a1)所表示的胍基、由下述式(a2)所表示的脒基等作为优选例。
[化15]
式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~20的烷基,碳数为6以上、20以下的芳基,碳数为7以上、20以下的芳烷基。
式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基。
这些之中,更优选为氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a1)所表示的胍基(式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a2)所表示的脒基(式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基)等。
尤其,可优选地使用氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a1)所表示的胍基(式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a2)所表示的脒基(式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基)等。
作为上述“脲基”,例如可列举-NR15CONR16R17(此处,R15、R16及R17分别独立地表示氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、或碳数为7以上的芳烷基,优选为碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、或碳数为7~20的芳烷基)作为优选例,更优选为-NR15CONHR17(此处,R15及R17分别独立地表示氢原子,碳数为1~10的烷基,碳数为6以上、20以下的芳基,或碳数为7以上、20以下的芳烷基),特别优选为-NHCONHR17(此处,R17表示氢原子、碳数为1~10的烷基、碳数为6以上的芳基、或碳数为7以上的芳烷基,优选为碳数为1~10的烷基、碳数为6~20的芳基、或碳数为7~20的芳烷基)。
作为上述“氨基甲酸酯基”,例如可列举-NHCOOR18、-NR19COOR20、-OCONHR21、-OCONR22R23(此处,R18、R19、R20、R21、R22及R23分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、或碳数为7以上的芳烷基,优选为碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、或碳数为7~20的芳烷基)等作为优选例,更优选为-NHCOOR18、-OCONHR21(此处,R18及R21分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、或碳数为7以上的芳烷基,优选为碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、或碳数为7~20的芳烷基)等,特别优选为-NHCOOR18、-OCONHR21(此处,R18及R21分别独立地表示碳数为1~10的烷基,碳数为6以上、12以下的芳基,或碳数为7以上、10以下的芳烷基)等。
作为上述“具有配位性氧原子的基”,例如可列举:乙酰丙酮基、具有冠醚结构的基等。
作为上述“烷氧基硅烷基”,例如可列举:三甲氧基硅烷基、三乙氧基硅烷基等。
作为由上述取代基A2所表示的烷基,可为直链状,也可为分支状,优选为碳数为1~40的烷基,更优选为碳数为4~30的烷基,进而更优选为碳数为10~18的烷基。
作为由上述取代基A2所表示的芳基,优选为碳数为6~10的芳基。
作为上述“具有亚烷氧基链的基”,优选为末端具有聚烷氧基的基,更优选为上述烷氧基的碳数为2~20。另外,作为亚烷氧基链,只要具有至少1个亚烷氧基,则并无特别限制,但优选为包含碳数为2~6的亚烷氧基。作为亚烷氧基,例如可列举:-CH2CH2O-、-CH2CH2CH2O-等。
作为上述“烷氧基羰基”中的烷基部分,优选为碳数为1~20的烷基。
作为上述“烷基氨基羰基”中的烷基部分,优选为碳数为1~20的烷基。
作为上述“羧酸盐基”,可列举羧基的铵盐等的基。
作为上述“磺酰胺基”,可利用烷基(甲基等)、酰基(乙酰基、三氟乙酰基等)等取代磺酰胺结构的氮原子上所键结的氢原子。
尤其,就使与金属氧化物粒子的相互作用变成良好、提升折射率、且降低组合物的粘度的观点而言,A2优选为具有至少1种pKa为5以上的官能基的一价的取代基,更优选为具有至少1种pKa为5~14的官能基的一价的取代基。
此处所述的“pKa”是指化学便览(II)(修订4版,1993年,日本化学会编,丸善股份有限公司)中所记载的定义的pKa。
作为上述pKa为5以上的官能基,可列举:具有配位性氧原子的基、具有碱性氮原子的基、酚基、脲基、氨基甲酸酯基、烷基、芳基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、羧酸盐基、磺酰胺基、羟基、杂环基等。
作为pKa为5以上的官能基,具体而言,例如可列举:酚基(pKa为8~10左右)、烷基(pKa为46~53左右)、芳基(pKa为40~43左右)、脲基(pKa为12~14左右)、氨基甲酸酯基(pKa为11~13左右)、作为配位性氧原子的-COCH2CO-(pKa为8~10左右)、磺酰胺基(pKa为9~11左右)、羟基(pKa为15~17左右)、杂环基(pKa为12~30左右)等。
上述之中,作为上述A2,优选为具有至少1种选自由酸基、脲基、氨基甲酸酯基、酚基、磺酰胺基、酰亚胺基及具有配位性氧原子的基所组成的群组中的基的一价的取代基。
作为与上述吸附部位键结的连结基,优选为单键,或由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的连结基,该连结基可未经取代,也可进而具有取代基。作为该连结基的具体例,可列举下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的基。
[化16]
当上述连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等。
上述之中,作为上述A2,优选为含有至少1种选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、酚基、烷基、芳基、及烷氧基羰基所组成的群组中的部分结构的一价的有机基,特别优选为含有至少1种酸基的一价的有机基。
另外,作为成分S,优选为A2仅为含有至少1种酸基的一价的有机基的化合物,或者具有如下的一价的有机基作为A2的化合物,上述一价的有机基是含有至少1种酸基的一价的有机基,以及含有至少1种选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、酚基、烷基、芳基、及烷氧基羰基所组成的群组中的部分结构的一价的有机基,特别优选为A2仅为含有至少1种酸基的一价的有机基的化合物。
作为上述A2,更优选为由下述式(4)所表示的一价的有机基。
[化17]
上述式(4)中,B1表示上述吸附部位(即,选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、碳数为4以上的烃基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、及羟基所组成的群组中的部分结构),R24表示单键或(a+1)价的连结基。a表示1~10的整数,在式(4)中存在a个的B1分别可相同,也可不同。
作为由上述B1所表示的吸附部位,可列举与构成上述式(S)的A2的吸附部位相同者,优选例也相同。
其中,优选为选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、酚基、烷基、芳基、及烷氧基羰基所组成的群组中的部分结构,特别优选为酸基。
R24表示单键或(a+1)价的连结基,a表示1~10的整数,优选为1~7的整数,更优选为1~5的整数,特别优选为1~3的整数。
作为(a+1)价的连结基,包含由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为上述(a+1)价的连结基的具体例,可列举下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的基(可形成环结构)。
[化18]
作为R24,优选为单键,或由1个~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的(a+1)价的连结基,更优选为单键,或由1个~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的(a+1)价的连结基,特别优选为单键,或由1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的(a+1)价的连结基。
上述之中,当(a+1)价的连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等。
上述式(S)中,R4及R5分别独立地表示单键或二价的连结基。存在n个的R4分别可相同,也可不同。另外,存在m个的R5分别可相同,也可不同。
作为R4及R5中的二价的连结基,包含由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为上述二价的连结基的具体例,可列举下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的基。
[化19]
R4及R5分别独立,优选为单键,或由1个~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的二价的连结基,更优选为单键,或由1个~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的二价的连结基,特别优选为单键,或由1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的二价的连结基。
上述之中,当二价的连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等。
上述式(S)中,R3表示(m+n)价的连结基。m+n满足3~10。
作为由上述R3所表示的(m+n)价的连结基,包含由1个~60个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为上述(m+n)价的连结基的具体例,可列举下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的基(可形成环结构)。
[化20]
作为(m+n)价的连结基,优选为由1个~60个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~40个的氧原子、1个~120个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的基,更优选为由1个~50个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~30个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的基,特别优选为由1个~40个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~20个的氧原子、1个~80个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的基。
上述之中,当(m+n)价的连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等。
另外,由R3所表示的(m+n)价的连结基优选为由下述式的任一个所表示的基。
[化21]
上述式中,
L3表示三价的基。T3表示单键或二价的连结基,存在3个的T3相互可相同,也可不同。
L4表示四价的基。T4表示单键或二价的连结基,存在4个的T4相互可相同,也可不同。
L5表示五价的基。T5表示单键或二价的连结基,存在5个的T5相互可相同,也可不同。
L6表示六价的基。T6表示单键或二价的连结基,存在6个的T6相互可相同,也可不同。
上述L3~L6分别优选为由上述1个~60个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~40个的氧原子、1个~120个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的3价~6价的基,更优选为由1个~50个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~30个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的3价~6价的基,特别优选为由1个~40个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~20个的氧原子、1个~80个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的3价~6价的基。另外,L3~L6可具有取代基,作为取代基,可优选地列举上述(m+n)价的连结基可具有的取代基。
上述T3~T6分别独立,优选为单键,或由1个~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的二价的连结基,更优选为单键,或由1个~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的二价的连结基,特别优选为单键,或由1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的二价的连结基。另外,T3~T6可具有取代基,作为取代基,可优选地列举上述二价的连结基可具有的取代基。
以下表示由上述R3所表示的(m+n)价的连结基的具体例[具体例(1)~具体例(17)]。但是,在本发明中,并不受这些具体例限制。
[化22]
[化23]
上述具体例之中,就原料的获得性、合成的容易性、对于各种溶剂的溶解性的观点而言,最优选的(m+n)价的连结基为下述的基。
[化24]
上述式(S)中,m表示0~8。作为m,优选为0.5~5,更优选为0.5~4,特别优选为0.5~3。
另外,上述式(S)中,n表示2~9。作为n,优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
另外,式(S)中的P2表示高分子骨架,可根据目的等而自公知的聚合物等中选择。在式(S)中存在m个的P2分别可相同,也可不同。另外,P2优选为一价的基。
作为构成高分子骨架的聚合物链,优选为选自由乙烯基单体的均聚物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、酰胺系聚合物、环氧系聚合物、硅酮系聚合物、及这些的改性物或共聚物[例如包含聚醚/聚氨基甲酸酯共聚物、聚醚/乙烯基单体的聚合物的共聚物等(可为无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物的任一种,更优选为无规共聚物)]所组成的群组中的至少1种,更优选为选自由乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、及这些的改性物或共聚物所组成的群组中的至少1种,进而更优选为乙烯基单体的聚合物或共聚物,特别优选为丙烯酸树脂((甲基)丙烯酸单体的聚合物或共聚物)。
进而,上述聚合物优选为可溶于有机溶剂中。另外,成分S优选为可溶于有机溶剂中。若与有机溶剂的亲和性低,则有时例如与分散介质的亲和性变弱,无法确保足以实现分散稳定化的通过成分S而形成于金属氧化物粒子表面的吸附层。
在本发明中,上述P2中的高分子骨架可具有至少1种酸基,但优选为不具有酸基。
作为具有构成上述高分子骨架的酸基的聚合物,例如可列举:具有酸基的聚酰胺胺与其盐、多羧酸与其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨基甲酸酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸甲醛缩合物)、及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺、颜料衍生物等。这些之中,优选为(甲基)丙烯酸共聚物。
向高分子骨架中导入酸基的方法并无特别限制,可采用通过具有酸基的乙烯基单体来导入的方法、通过利用交联性侧链使酸基加成来导入的方法等,如后述般,就容易控制酸基的导入量的观点、合成成本的观点而言,优选为通过高分子骨架含有源自具有酸基的乙烯基单体的构成单元而构成来导入酸基的形态。
此处,“酸基”可同样地列举上述A2的说明中作为“酸基”所列举者,优选为羧基。
作为上述乙烯基单体,并无特别限制,例如优选为:(甲基)丙烯酸酯类、巴豆酸酯类、乙烯基酯类、顺丁烯二酸二酯类、反丁烯二酸二酯类、衣康酸二酯类、(甲基)丙烯酰胺类、苯乙烯类、乙烯基醚类、乙烯基酮类、烯烃类、顺丁烯二酰亚胺类、(甲基)丙烯腈、具有酸基的乙烯基单体等。
以下,对这些乙烯基单体的优选例进行说明。
作为(甲基)丙烯酸酯类的例子,可列举:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(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4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-氯乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸2-苯基乙烯酯、(甲基)丙烯酸1-丙烯酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸2-烯丙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸炔丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸二乙二醇单甲醚、(甲基)丙烯酸二乙二醇单乙醚、(甲基)丙烯酸三乙二醇单甲醚、(甲基)丙烯酸三乙二醇单乙醚、(甲基)丙烯酸聚乙二醇单甲醚、(甲基)丙烯酸聚乙二醇单乙醚、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸γ-丁内酯-2-基酯等。
作为巴豆酸酯类的例子,可列举:巴豆酸丁酯、及巴豆酸己酯等。
作为乙烯基酯类的例子,可列举:乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、及苯甲酸乙烯酯等。
作为顺丁烯二酸二酯类的例子,可列举:顺丁烯二酸二甲酯、顺丁烯二酸二乙酯、及顺丁烯二酸二丁酯等。
作为反丁烯二酸二酯类的例子,可列举:反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯、及反丁烯二酸二丁酯等。
作为衣康酸二酯类的例子,可列举:衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、及衣康酸二丁酯等。
作为(甲基)丙烯酰胺类,可列举:(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基丙烯酰基(甲基)酰胺、N-第三丁基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-硝基苯基丙烯酰胺、N-乙基-N-苯基丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、二丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、乙烯基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烯丙基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基(甲基)丙烯酰胺等。
作为苯乙烯类的例子,可列举:苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、由可通过酸性物质而脱保护的基(例如第三丁氧基羰基(t-Boc)等)保护的羟基苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、及α-甲基苯乙烯等。
作为乙烯基醚类的例子,可列举:甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羟乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚及苯基乙烯基醚等。
作为乙烯基酮类的例子,可列举:甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮、苯基乙烯基酮等。
作为烯烃类的例子,可列举:乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯等。
作为顺丁烯二酰亚胺类的例子,可列举:顺丁烯二酰亚胺、丁基顺丁烯二酰亚胺、环己基顺丁烯二酰亚胺、苯基顺丁烯二酰亚胺等。
还可使用(甲基)丙烯腈、取代有乙烯基的杂环式基(例如乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己内酯等。
作为这些乙烯基单体的优选例,可列举日本专利特开2007-277514号公报段落0089~段落0094、段落0096及段落0097(相对应的美国专利申请公开第2010/233595号说明书中段落0105~段落0117、及段落0119~段落0120)中所记载的乙烯基单体,其内容可被编入至本申请说明书中。
除上述化合物以外,还可使用例如具有氨基甲酸酯基、脲基、磺酰胺基、酚基、酰亚胺基等官能基的乙烯基单体。作为此种具有氨基甲酸酯基或脲基的单体,例如可利用异氰酸基与羟基或氨基的加成反应而适宜合成。具体而言,可通过含有异氰酸基的单体与含有1个羟基的化合物、或含有1个一级氨基或二级氨基的化合物的加成反应,或者含有羟基的单体、或含有一级氨基或二级氨基的单体与单异氰酸酯的加成反应等而适宜合成。
其次,对用于向高分子骨架P2中导入酸基的具有酸基的乙烯基单体进行说明。
作为上述具有酸基的乙烯基单体的例子,可列举具有羧基的乙烯基单体或具有磺酸基的乙烯基单体。
作为具有羧基的乙烯基单体,可列举:(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸单烷基酯、反丁烯二酸、衣康酸、巴豆酸、桂皮酸、丙烯酸二聚物等。另外,还可利用(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等具有羟基的单体与顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐、如环己烷二羧酸酐般的环状酐的加成反应物,ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。另外,作为羧基的前驱物,还可使用顺丁烯二酸酐,衣康酸酐,柠康酸酐等含有酐的单体。再者,这些之中,就共聚性或成本、溶解性等的观点而言,特别优选为(甲基)丙烯酸。
另外,作为具有磺酸基的乙烯基单体,可列举2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等,作为具有磷酸基的乙烯基单体,可列举磷酸单(2-丙烯酰氧基乙酯)、磷酸单(1-甲基-2-丙烯酰氧基乙酯)等。
进而,作为具有酸基的乙烯基单体,还可利用含有酚性羟基的乙烯基单体或含有磺酰胺基的乙烯基单体等。
当高分子骨架P2包含源自含有酸基的乙烯基单体的单体单元时,源自含有酸基的乙烯基单体的单体单元在高分子骨架中的含量以质量换算计,相对于高分子骨架的整体,优选为3质量%~40质量%,更优选为5质量%~20质量%的范围。
另外,上述P2中的高分子骨架优选为至少具有由下述式(L)、式(M)或式(N)所表示的结构,更优选为至少具有由下述式(L)所表示的结构。
[化25]
上述式中,
X1表示氢原子或一价的有机基。就合成上的制约的观点而言,X1优选为氢原子或碳数为1~12的烷基,更优选为氢原子或甲基,特别优选为甲基。
R10表示氢原子或一价的有机基,结构上并无特别限定,但优选为氢原子、烷基、芳基或杂芳基,更优选为氢原子或烷基。当上述R10为烷基时,作为上述烷基,优选为碳数为1~20的直链状烷基、碳数为3~20的分支状烷基或碳数为5~20的环状烷基,更优选为碳数为1~20的直链状烷基,特别优选为碳数为1~6的直链状烷基。另外,在式(L)中,可具有2种以上结构不同的R10。
R11及R12表示分支或直链的亚烷基(碳数优选为1~10,更优选为2~8,进而更优选为3~6)。在各式中,可具有2种以上结构不同的R11或R12。
k1、k2及k3分别独立地表示5~140的数。
上述P2优选为含有至少1种构成重复单元。
就发挥立体排斥力、提升分散性、达成高折射率及低粘度的观点而言,上述P2中的上述至少1种构成重复单元的重复数k优选为3以上,更优选为5以上。
另外,就抑制成分S的体积增大、达成低粘度、进而使金属氧化物粒子紧密地存在于硬化膜(透明膜)中、达成高折射率的观点而言,上述至少1种构成重复单元的重复单元数k优选为50以下,更优选为40以下,进而更优选为30以下。
另外,成分S优选为可溶于有机溶剂中。若与有机溶剂的亲和性高,则与分散介质的亲和性充分,另外,可确保足以实现金属氧化物粒子的分散稳定化的吸附力。
由上述式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂之中,最优选为同时满足以下所示的R3、R4、R5、P2、m及n者。
R3:上述具体例(1)、具体例(2)、具体例(10)、具体例(11)、具体例(16)或具体例(17)
R4:单键、或者由下述的结构单元或将该结构单元组合所构成的“1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子”构成的二价的连结基(可具有取代基,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯原子、溴原子等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯基等碳酸酯基等)
[化26]
R5:单键、亚乙基、亚丙基、下述基(a)或下述基(b)
再者,下述基中,R12表示氢原子或甲基,L表示1或2。
[化27]
P2:具有羧基的乙烯基单体与其他乙烯基单体的共聚物;不具有酸基的乙烯基单体的聚合物或共聚物;选自由酯系聚合物、醚系聚合物、及氨基甲酸酯系聚合物、以及这些的改性物所组成的群组,且可含有至少1种酸基的聚合物
m:0.5~3
n:3~6
成分S中的酸基的含量是由成分S所具有的酸值来适宜决定。作为成分S的酸值,优选为20~300(mgKOH/g),更优选为50~250(mgKOH/g),特别优选为50~210(mgKOH/g)。若酸值为20(mgKOH/g)以上,则可充分获得感光性树脂组合物的碱显影性,若酸值为300(mgKOH/g)以下,则金属氧化物粒子的分散性、及分散稳定性优异。
此处,成分S的酸值为成分S的固体成分酸值。
在本发明中,成分S的酸值例如可根据成分S中的酸基的平均含量而算出。成分S的酸值可通过适宜调整成分S中的酸基的量、及上述pKa为5以上的官能基的量来调整。例如,在合成成分S时,可通过适宜调整具有成为原料的酸基及乙烯性不饱和键的化合物的添加量、具有pKa为5以上的官能基及乙烯性不饱和键的化合物的添加量、具有酸基的乙烯基单体的添加量,而合成具有所期望的酸值的成分S。
<成分S的合成方法>
成分S的合成方法并无特别限制,可依据日本专利特开2007-277514号公报段落0114~段落0140及段落0266~段落0348(相对应的美国专利申请公开第2010/233595号说明书中段落0145~段落0173、及段落0289~段落0429)中所记载的合成方法来合成。
尤其,优选为通过在具有多个上述吸附部位的硫醇化合物的存在下,使乙烯基单体进行自由基聚合的方法来合成成分S。
可仅使1种上述乙烯基单体进行聚合,也可并用2种以上来进行共聚。
此处,以下表示乙烯基单体的优选的具体例(M-1)~具体例(M-12),但本发明并不限定于这些具体例。
[化28]
作为成分S的合成方法,更具体而言,可优选地列举在由下述式(S′)所表示的化合物的存在下,使乙烯基单体进行自由基聚合的方法。
[化29]
上述式(S′)中,R6、R7、A3、m、及n的含义分别与上述式(S)中的R3、R4、A2、m、及n相同,其优选的形态也相同。
另外,作为成分S的合成方法,使由上述式(S′)所表示的化合物与具有乙烯性不饱和键的大分子单体进行加成的方法(烯-硫醇反应法)也优选。作为反应的催化剂,优选为使用自由基产生剂或碱。
以下表示具有乙烯性不饱和键的大分子单体的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。下述具体例中,重复单元数k表示3~50的整数。
[化30]
另外,作为成分S的合成方法,通过以上述式(S′)所表示的化合物与具有羧酸基的高分子化合物的脱水缩合反应来形成硫酯基的方法也优选。
以下表示具有羧酸基的高分子化合物的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。下述具体例中,重复单元数k表示3~50的整数。
[化31]
另外,作为成分S的合成方法,通过以上述式(S′)所表示的化合物与具有脱离基的高分子化合物的亲核取代反应来形成硫醚基的方法也优选。作为脱离基,优选为碘原子、溴原子、氯原子等卤素原子,甲苯磺酸酯基、甲磺酸酯基、三氟甲磺酸酯基等磺酸酯基。
以下表示具有脱离基的高分子化合物的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。下述具体例中,重复单元数k表示3~50的整数。
[化32]
上述成分S优选为通过下述的方法来合成。
使一分子中具有3个~10个巯基的化合物与具有上述吸附部位、且具有可与巯基进行反应的乙烯性不饱和键的化合物进行加成反应的方法
上述加成反应特别优选为自由基加成反应。再者,作为乙烯性不饱和键,就与巯基的反应性的观点而言,更优选为一取代或二取代的乙烯基。
作为一分子中具有3个~10个巯基的化合物的具体例[具体例(18)~具体例(34)],可列举以下的化合物。
[化33]
[化34]
上述之中,就原料的获得性、合成的容易性、对于各种溶剂的溶解性的观点而言,特别优选的化合物为以下的化合物。
[化35]
上述化合物可作为市售品(例如(33)为二季戊四醇六(丙酸3-巯酯):堺化学工业(股份)制造)等而获得。
作为具有上述吸附部位、且具有乙烯性不饱和键的化合物(具体而言,含有至少1种如下的部分结构、且具有乙烯性不饱和键的化合物,上述部分结构选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组),并无特别限制,可列举如下的化合物。
[化36]
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
上述“一分子中具有3个~10个巯基的化合物”与“具有上述吸附部位、且具有乙烯性不饱和键的化合物”的自由基加成反应产物例如可利用如下的方法而获得:使上述“一分子中具有3~10个巯基的化合物”及“具有上述吸附部位、且具有乙烯性不饱和键的化合物”溶解于适当的溶剂中,并向其中添加自由基产生剂,在约50℃~100℃下进行加成的方法(烯-硫醇反应法)。
作为上述烯-硫醇反应法中所使用的适当的溶剂的例子,可对应于所使用的“一分子中具有3个~10个巯基的化合物”、“具有上述吸附部位、且具有乙烯性不饱和键的化合物”、及“所生成的自由基加成反应产物”的溶解性而任意地选择。
例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙基己醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酸甲氧基丙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、甲苯。这些溶剂也可混合两种以上来使用。
另外,作为自由基产生剂,可利用如2,2′-偶氮双(异丁腈)(Azobisisobutyronitrile,AIBN)、2,2′-偶氮双(2,4′-二甲基戊腈)及2,2′-偶氮双异丁酸二甲酯[V-601,和光纯药工业(股份)制造]般的偶氮化合物,如过氧化苯甲酰般的过氧化物,以及如过硫酸钾及过硫酸铵般的过硫酸盐等。
作为成分S,优选为通过使用这些乙烯基单体与由上述式(S′)所表示的化合物,以公知的方法根据常规进行聚合而获得者。再者,本发明中的由上述式(S′)所表示的化合物是作为链转移剂发挥功能者,以下,有时简称为“链转移剂”。
例如,可利用如下的方法来获得:使这些乙烯基单体及上述链转移剂溶解于适当的溶剂中,并向其中添加自由基聚合引发剂,在约50℃~220℃下在溶液中进行聚合的方法(溶液聚合法)。
作为溶液聚合法中所使用的适当的溶剂的例子,可对应于所使用的单体、及所生成的共聚物的溶解性而任意地选择。例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙基己醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酸甲氧基丙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、甲苯。这些溶剂也可混合两种以上来使用。
另外,作为自由基聚合引发剂,可使用公知的自由基聚合引发剂,例如,作为自由基产生剂,可适宜地使用上述偶氮化合物、过氧化物、及过硫酸盐等。
作为成分S的分子量,以重量平均分子量计,优选为2,000~200,000,更优选为2,000~15,000,特别优选为2,500~10,000。若重量平均分子量为上述范围内,则导入至聚合物的末端的多个上述吸附部位的效果得以充分地发挥,而发挥对于固体表面的吸附性。
本发明的树脂组合物所含有的成分S可仅为1种,也可为2种以上。在2种以上的情况下,优选为其合计为上述范围。
以下,列举成分S的例示化合物,但本发明并不限定于此,只要包含于式(S)中,则可采用任意的结构。另外,在下述例示化合物中,P1及P2分别可通过质量换算而采用任意的值。另外,在下述例示化合物中,与聚合物链键结的硫原子可与任一个单体单元键结,由Poly所表示的聚合物链的不与硫原子键结的另一末端虽然在下述的化学式中未标记,但只要是在高分子骨架的末端通常被容许的原子或基即可。
[化42]
[化43]
[化44]
[化45]
[化46]
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
再者,(S-1-14)~(S-1-19)中的R3为下述的基。
[化53]
上述成分S的例示化合物中,以质量换算计,高分子骨架中的具有羧酸酯的单体单元与具有羧基的单体单元的含有比(P1∶P2)优选为100∶0~80∶20的范围。
成分S例如可参照日本专利特开2008-96678号公报中所记载的方法来合成。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,本发明的感光性树脂组合物中的成分S的含量优选为5质量%~70质量%的范围,更优选为10质量%~50质量%的范围。
-其他分散剂-
在本发明的感光性树脂组合物中,以调整金属氧化物粒子的分散性等为目的,也可含有上述成分S以外的分散剂(以下,有时称为“其他分散剂”)。
作为可用于本发明的其他分散剂,可列举公知的分散剂,可适宜地列举成分S以外的高分子分散剂[例如聚酰胺胺与其盐、多羧酸与其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨基甲酸酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸甲醛缩合物]、及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺、颜料衍生物等。
其他高分子分散剂根据其结构而可进一步分类成直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
其他分散剂是以吸附于金属氧化物粒子的表面来防止再凝聚的方式发挥作用。因此,可列举具有针对金属氧化物粒子表面的固定部位的末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子作为优选的结构。
另一方面,其他分散剂可具有通过对金属氧化物粒子表面进行改性而促进分散树脂的吸附的效果。
作为其他高分子分散剂的具体例,可列举:毕克化学(BYK Chemie)公司制造的“迪斯帕毕克(DISPER BYK)101(聚酰胺胺磷酸盐)、107(羧酸酯)、110、180(含有酸基的共聚物)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共聚物)”、“毕克(BYK)-P104、P105(高分子量不饱和多羧酸)”,埃夫卡(EFKA)公司制造的“埃夫卡(EFKA)4047、4050、4010、4165(聚氨基甲酸酯系)、埃夫卡(EFKA)4330、4340(嵌段共聚物)、4400、4402(改性聚丙烯酸酯)、5010(聚酯酰胺)、5765(高分子量多羧酸盐)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮颜料衍生物)”,味之素精细化学(Ajinomoto Fine-Techno)(股份)制造的“阿吉斯帕(Ajisper)PB821、PB822”,共荣社化学(股份)制造的“弗洛伦(Florene)TG-710(氨基甲酸酯寡聚物)”、“珀利弗洛(Polyflow)No.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”,楠本化成(股份)制造的“迪斯帕隆(Disparlon)KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”,花王(股份)制造的“德摩尔(Demol)RN、N(萘磺酸甲醛聚缩合物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸甲醛聚缩合物)、“火莫格诺(Homogenol)L-18(高分子多羧酸)”、“爱慕根(Emalgen)920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“阿塞他命(Acetamin)86(硬脂基胺乙酸酯)”,路博润(Lubrizol)公司制造的“索斯帕(Solsperse)5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮颜料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、17000、27000(末端部具有功能部的高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝型高分子)”,日光化学(Nikko Chemicals)(股份)制造的“尼科尔(Nikol)T106(聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”等。
另外,作为其他分散剂,还可列举日本专利特开2012-208494号公报段落0562(相对应的美国专利申请公开第2012/235099号说明书的段落0692)以后的将由式(ED)所表示的化合物(有时也称为醚二聚物)作为必需的单体成分进行聚合而成的聚合物,其内容可被编入至本申请说明书中。
作为醚二聚物的具体例,可参考日本专利特开2012-208494号公报段落0565(相对应的美国专利申请公开第2012/235099号说明书的[0694])的醚二聚物的记载,其内容可被编入至本申请说明书中。
作为将由式(ED)所表示的化合物作为必需的单体成分进行聚合而成的聚合物的具体例,可列举与其后在粘合剂聚合物一项中所述的将由式(ED)所表示的化合物作为必需的单体成分进行聚合而成的聚合物的具体例相同者。
这些其他分散剂可单独使用1种,也可将2种以上组合使用。
本发明的感光性树脂组合物可含有其他分散树脂,也可不含其他分散树脂,当含有其他分散树脂时,相对于感光性树脂组合物的总固体成分的其他分散剂的含量优选为1质量%~20质量%的范围,更优选为1质量%~10质量%的范围。
(成分B)光酸产生剂
本发明的感光性树脂组合物含有(成分B)光酸产生剂。作为本发明中所使用的光酸产生剂(也称为“成分B”),优选为感应波长为300nm以上,优选为波长为300nm~450nm的光化射线而产生酸的化合物,但不受其化学结构限制。另外,关于不直接感应波长为300nm以上的光化射线的光酸产生剂,若为通过与增感剂并用来感应波长为300nm以上的光化射线而产生酸的化合物,则也可与增感剂组合后优选地使用。作为本发明中所使用的光酸产生剂,优选为产生pKa为4以下的酸的光酸产生剂,更优选为产生pKa为3以下的酸的光酸产生剂,最优选为产生pKa为2以下的酸的光酸产生剂。
作为光酸产生剂的例子,可列举:三氯甲基-均三嗪类、锍盐或錪盐、四级铵盐类、重氮甲烷化合物、酰亚胺磺酸酯化合物、及肟磺酸酯化合物等。这些光酸产生剂之中,就绝缘性的观点而言,优选为使用肟磺酸酯化合物。这些光酸产生剂可单独使用1种、或将2种以上组合使用。作为三氯甲基-均三嗪类、二芳基錪盐类、三芳基锍盐类、四级铵盐类、及重氮甲烷衍生物的具体例,可例示日本专利特开2011-221494号公报的段落0083~段落0088中所记载的化合物。
作为肟磺酸酯化合物,即具有肟磺酸酯结构的化合物,可优选地例示含有由下述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物。
[化54]
(式(B1)中,R21表示烷基或芳基,波状线部分表示与其他基的键结部位)。
任何基均可被取代,R21中的烷基可为直链状,也可为分支状,也可为环状。以下说明所容许的取代基。
作为R21的烷基,优选为碳数为1~10的直链状烷基或分支状烷基。R21的烷基可由碳数为6~11的芳基、碳数为1~10的烷氧基、或环烷基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等桥环式脂环基,优选为双环烷基等)取代。
作为R21的芳基,优选为碳数为6~11的芳基,更优选为苯基或萘基。R21的芳基可由碳数为1~10的烷基、碳数为1~10的烷氧基或卤素原子取代。
含有由上述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的上述化合物为由下述式(B2)所表示的肟磺酸酯化合物也优选。
[化55]
(式(B2)中,R42表示烷基或芳基,X表示烷基、烷氧基或卤素原子,m4表示0~3的整数,当m4为2或3时,多个X可相同,也可不同)。
作为X的烷基优选为碳数为1~4的直链状烷基或分支状烷基。
作为X的烷氧基优选为碳数为1~4的直链状烷氧基或分支状烷氧基。
作为X的卤素原子优选为氯原子或氟原子。
m4优选为0或1。上述式(B2)中,特别优选为m4为1,X为甲基,X的取代位置为邻位,R42为碳数为1~10的直链状烷基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基甲基、或对甲苯甲酰基的化合物。
含有由上述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物为由下述式(B3)所表示的肟磺酸酯化合物也优选。
[化56]
(式(B3)中,R43的含义与式(B2)中的R42相同,X1表示卤素原子、羟基、碳数为1~4的烷基、碳数为1~4的烷氧基、氰基或硝基,n4表示0~5的整数)。
作为上述式(B3)中的R43,优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、三氟甲基、五氟乙基、全氟-正丙基、全氟-正丁基、对甲苯基、4-氯苯基或五氟苯基,特别优选为正辛基。
X1优选为碳数为1~5的烷氧基,更优选为甲氧基。
n4优选为0~2的整数,特别优选为0或1。
作为由上述式(B3)所表示的化合物的具体例,可列举:α-(甲基磺酰氧基亚氨基)苄基氰、α-(乙基磺酰氧基亚氨基)苄基氰、α-(正丙基磺酰氧基亚氨基)苄基氰、α-(正丁基磺酰氧基亚氨基)苄基氰、α-(4-甲苯磺酰氧基亚氨基)苄基氰、α-[(甲基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(乙基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(正丙基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(正丁基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(4-甲苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈。
作为优选的肟磺酸酯化合物的具体例,可列举下述化合物(i)~化合物(viii)等,这些化合物可单独使用1种,或并用2种以上。化合物(i)~化合物(viii)可作为市售品而获得。另外,还可与其他种类的(B)光酸产生剂组合使用。
[化57]
作为含有由上述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物,由下述式(OS-1)所表示的化合物也优选。
[化58]
上述式(OS-1)中,R101表示氢原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧基羰基、酰基、氨甲酰基、氨磺酰基、磺基、氰基、芳基、或杂芳基。R102表示烷基、或芳基。
X101表示-O-、-S-、-NH-、-NR105-、-CH2-、-CR106H-、或-CR105R107-,R105~R107表示烷基、或芳基。
R121~R124分别独立地表示氢原子、卤素原子、烷基、烯基、烷氧基、氨基、烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、酰胺基、磺基、氰基、或芳基。R121~R124中的2个可分别相互键结而形成环。
R121~R124分别独立,优选为氢原子、卤素原子、或烷基,另外,还可优选地列举R121~R124中的至少2个相互键结而形成芳基的形态。其中,就感光度的观点而言,优选为R121~R124均为氢原子的形态。
已述的官能基均可进一步具有取代基。
由上述式(OS-1)所表示的化合物更优选为由下述式(OS-2)所表示的化合物。
[化59]
上述式(OS-2)中,R101、R102、R121~R124的含义分别与式(OS-1)中的R101、R102、R121~R124相同,另外,优选例也相同。
这些之中,更优选为上述式(OS-1)及上述式(OS-2)中的R101为氰基、或芳基的形态,最优选为由上述式(OS-2)表示,且R101为氰基、苯基或萘基的形态。
另外,在本发明中的肟磺酸酯化合物中,关于肟或苯并噻唑环的立体结构(E、Z等),分别可为任一种立体结构,也可为混合物。
作为可适宜地用于本发明的由上述式(OS-1)所表示的化合物的具体例,可列举日本专利特开2011-221494号公报的段落0128~段落0132中所记载的化合物(例示化合物b-1~例示化合物b-34),但本发明并不限定于此。
在本发明中,作为含有由上述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物,优选为由下述式(OS-3)、下述式(OS-4)或下述式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物。
[化60]
(式(OS-3)~式(OS-5)中,R22、R25及R28分别独立地表示烷基、芳基或杂芳基,R23、R26及R29分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或卤素原子,R24、R27及R30分别独立地表示卤素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、氨基磺酰基或烷氧基磺酰基,X1~X3分别独立地表示氧原子或硫原子,n1~n3分别独立地表示1或2,m1~m3分别独立地表示0~6的整数)。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,R22、R25及R28中的烷基、芳基或杂芳基可具有取代基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,作为R22、R25及R28中的烷基,优选为可具有取代基的总碳数为1~30的烷基。
另外,上述式(OS-3)~式(OS-5)中,作为R22、R25及R28中的芳基,优选为可具有取代基的总碳数为6~30的芳基。
另外,上述式(OS-3)~式(OS-5)中,作为R22、R25及R28中的杂芳基,优选为可具有取代基的总碳数为4~30的杂芳基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,R22、R25及R28中的杂芳基只要至少1个环为杂芳香环即可,例如杂芳香环与苯环也可进行缩环。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,R23、R26及R29优选为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子或烷基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,优选为在化合物中存在2个以上的R23、R26及R29中的1个或2个为烷基、芳基或卤素原子,更优选为1个为烷基、芳基或卤素原子,特别优选为1个为烷基、且剩余为氢原子。
作为R23、R26及R29中的烷基,优选为可具有取代基的总碳数为1~12的烷基,更优选为可具有取代基的总碳数为1~6的烷基。
作为R23、R26及R29中的芳基,优选为可具有取代基的总碳数为6~30的芳基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,X1~X3分别独立地表示O或S,优选为O。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,含有X1~X3作为环元的环为5元环或6元环。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,n1~n3分别独立地表示1或2,当X1~X3为O时,优选为n1~n3分别独立为1,另外,当X1~X3为S时,优选为n1~n3分别独立为2。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,R24、R27及R30分别独立地表示卤素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、氨基磺酰基或烷氧基磺酰基。其中,优选为R24、R27及R30分别独立为烷基或烷氧基。
R24、R27及R30中的烷基、烷氧基、磺酸基、氨基磺酰基及烷氧基磺酰基可具有取代基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,作为R24、R27及R30中的烷基,优选为可具有取代基的总碳数为1~30的烷基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,作为R24、R27及R30中的烷氧基,优选为可具有取代基的总碳数为1~30的烷氧基。
另外,上述式(OS-3)~式(OS-5)中,m1~m3分别独立地表示0~6的整数,优选为0~2的整数,更优选为0或1,特别优选为0。
另外,关于上述式(OS-3)~式(OS-5)的各个取代基,日本专利特开2011-221494号公报的段落0092~段落0109中所记载的(OS-3)~(OS-5)的取代基的优选的范围也同样优选。
另外,含有由上述式(B1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物特别优选为由下述式(OS-6)~式(OS-11)的任一个所表示的肟磺酸酯化合物。
[化61]
(式(OS-6)~式(OS-11)中,R301~R306表示烷基、芳基或杂芳基,R307表示氢原子或溴原子,R308~R310、R313、R316及R318分别独立地表示氢原子、碳数为1~8的烷基、卤素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,R311及R314分别独立地表示氢原子、卤素原子、甲基或甲氧基,R312、R315、R317及R319分别独立地表示氢原子或甲基)。
上述式(OS-6)~式(OS-11)中的优选的范围与日本专利特开2011-221494号公报的段落0110~段落0112中所记载的(OS-6)~(OS-11)的优选的范围相同。
作为由上述式(OS-3)~上述式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物的具体例,可列举日本专利特开2011-221494号公报的段落0114~段落0120中所记载的化合物,但本发明并不限定于这些化合物。
在本发明的感光性树脂组合物中,相对于感光性树脂组合物中的成分A100质量份,(成分B)光酸产生剂优选为使用0.1质量份~10质量份,更优选为使用0.5质量份~10质量份。
另外,成分B可单独使用1种,也可并用2种以上。
(成分C)金属氧化物粒子
本发明的树脂组合物以调节折射率或透光性为目的,而含有金属氧化物粒子。金属氧化物粒子因透明性高、具有透光性,故可获得折射率高、透明性优异的正型感光性树脂组合物。
成分C优选为折射率高于包含除该粒子以外的材料的树脂组合物的折射率者,具体而言,更优选为具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上的粒子,进而更优选为折射率为1.70以上的粒子,特别优选为折射率为1.90以上的粒子。另外,优选为折射率为2.80以下的粒子。
此处,所谓具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上,是指具有上述范围的波长的光中的平均折射率为1.50以上,而无需具有上述范围的波长的所有光中的折射率为1.50以上。另外,平均折射率是将对于具有上述范围的波长的各光的折射率的测定值的总和除以测定点的数量所得的值。
再者,本发明中的金属氧化物粒子的金属也包含B、Si、Ge、As、Sb、Te等半金属。
作为透光性、折射率高的金属氧化物粒子,优选为包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Te等原子的氧化物粒子,更优选为氧化钛、钛复合氧化物、氧化锌、氧化锆、铟/锡氧化物、锑/锡氧化物,进而更优选为氧化钛、钛复合氧化物、氧化锆,特别优选为氧化钛、氧化锆,最优选为二氧化钛。作为二氧化钛,优选为折射率特别高的金红石型。为了赋予分散稳定性,也可利用有机材料对这些金属氧化物粒子的表面进行处理。
就树脂组合物的透明性的观点而言,成分C的平均一次粒径优选为1nm~200nm,特别优选为3nm~80nm。此处,利用电子显微镜测定任意的200个粒子的粒径,并将其算术平均作为粒子的平均一次粒径。另外,当粒子的形状并非球形时,将最大直径作为粒径。
另外,成分C可单独使用1种,也可并用2种以上。
本发明的树脂组合物中的金属氧化物粒子的含量只要考虑对由树脂组合物所获得的光学构件所要求的折射率或透光性等,而适宜决定即可,相对于本发明的树脂组合物的总固体成分,优选为设为5质量%~80质量%,更优选为设为10质量%~70质量%。
(成分D)溶剂
本发明的感光性树脂组合物含有(成分D)溶剂。本发明的感光性树脂组合物优选为作为使本发明的必需成分、及后述的任意的成分溶解于(成分D)溶剂中而成的溶液来制备。
作为本发明的感光性树脂组合物中所使用的溶剂,可使用公知的溶剂,可例示:乙二醇单烷基醚类、乙二醇二烷基醚类、乙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇二烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类、二乙二醇单烷基醚乙酸酯类、二丙二醇单烷基醚类、二丙二醇二烷基醚类、二丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类、内酯类等。另外,作为本发明的感光性树脂组合物中所使用的溶剂的具体例,也可列举日本专利特开2011-221494号公报的段落0174~段落0178中所记载的溶剂。
另外,视需要还可向这些溶剂中进一步添加苄基乙醚、二己醚、乙二醇单苯醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、茴香醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等溶剂。
这些溶剂可单独使用1种、或将2种以上混合使用。可用于本发明的溶剂优选为单独使用1种、或并用2种。
另外,作为成分D,优选为沸点为130℃以上、未满160℃的溶剂,沸点为160℃以上的溶剂,或这些的混合物。
作为沸点为130℃以上、未满160℃的溶剂,可例示:丙二醇单甲醚乙酸酯(沸点为146℃)、丙二醇单乙醚乙酸酯(沸点为158℃)、丙二醇甲基-正丁醚(沸点为155℃)、丙二醇甲基-正丙醚(沸点为131℃)。
作为沸点为160℃以上的溶剂,可例示:3-乙氧基丙酸乙酯(沸点为170℃)、二乙二醇甲基乙基醚(沸点为176℃)、丙二醇单甲醚丙酸酯(沸点为160℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(沸点为213℃)、3-甲氧基丁醚乙酸酯(沸点为171℃)、二乙二醇二乙醚(沸点为189℃)、二乙二醇二甲醚(沸点为162℃)、丙二醇二乙酸酯(沸点为190℃)、二乙二醇单乙醚乙酸酯(沸点为220℃)、二丙二醇二甲醚(沸点为175℃)、1,3-丁二醇二乙酸酯(沸点为232℃)。
这些之中,作为溶剂,优选为丙二醇单烷基醚乙酸酯类,特别优选为丙二醇单甲醚乙酸酯。
相对于感光性树脂组合物中的成分A 100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的(成分D)溶剂的含量优选为50质量份~95质量份,更优选为60质量份~90质量份。
(成分E)交联剂
视需要,本发明的感光性树脂组合物优选为含有交联剂。通过添加交联剂,可使由本发明的感光性树脂组合物所获得的硬化膜变成更牢固的膜。
作为交联剂,只要是因热而产生交联反应者,则并无限制(但是,成分A除外)。例如,可添加以下所述的分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物、含有烷氧基甲基的交联剂、具有至少1个乙烯性不饱和双键的化合物、或封闭型异氰酸酯化合物等。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的交联剂的添加量优选为0.01质量份~50质量份,更优选为0.1质量份~30质量份,进而更优选为0.5质量份~20质量份。通过在该范围内进行添加,可获得机械强度及耐溶剂性优异的硬化膜。交联剂也可并用多种,在此情况下,将所有交联剂加以合计来计算含量。
<分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物>
作为分子内具有2个以上的环氧基的化合物的具体例,可列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、脂肪族环氧树脂等。
这些化合物可作为市售品而获得。例如可列举:JER157S70、JER157S65(三菱化学(股份)制造)等,日本专利特开2011-221494号公报的段落0189中所记载的市售品等。
除此以外,还可列举:艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4000S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4003S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4010S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4011S(以上,艾迪科(ADEKA)(股份)制造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,艾迪科(股份)制造),Denacol EX-611、EX-612、EX-614、EX-614B、EX-622、EX-512、EX-521、EX-411、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321、EX-211、EX-212、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-911、EX-941、EX-920、EX-931、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L、DLC-201、DLC-203、DLC-204、DLC-205、DLC-206、DLC-301、DLC-402(以上,长濑化成(Nagase chemteX)(股份)制造),YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324、YH-325(以上,新日铁化学(股份)制造)等。
这些化合物可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
这些化合物之中,可更优选地列举双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂及脂肪族环氧树脂,可特别优选地列举双酚A型环氧树脂。
作为分子内具有2个以上的氧杂环丁基的化合物的具体例,可使用亚龙氧杂环丁烷(ARON OXETANE)OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上,东亚合成(股份)制造)。
另外,含有氧杂环丁基的化合物优选为单独使用、或与含有环氧基的化合物混合使用。
另外,作为其他交联剂,还可优选地使用日本专利特开2012-8223号公报的段落0107~段落0108中所记载的含有烷氧基甲基的交联剂、及具有至少1个乙烯性不饱和双键的化合物等。作为含有烷氧基甲基的交联剂,优选为烷氧基甲基化甘脲。
<封闭型异氰酸酯化合物>
在本发明的感光性树脂组合物中,也可优选地采用封闭型异氰酸酯系化合物作为交联剂。封闭型异氰酸酯化合物只要是具有封闭型异氰酸酯基的化合物,则并无特别限制,但就硬化性的观点而言,优选为1分子内具有2个以上的封闭型异氰酸酯基的化合物。
再者,本发明中的封闭型异氰酸酯基是指可因热而生成异氰酸酯基的基,例如,可优选地例示使封闭剂与异氰酸酯基进行反应来保护异氰酸酯基的基。另外,上述封闭型异氰酸酯基优选为可因90℃~250℃的热而生成异氰酸酯基的基。
另外,作为封闭型异氰酸酯化合物,其骨架并无特别限定,只要是1分子中具有2个异氰酸酯基的化合物,则可为任何化合物,可为脂肪族、脂环族或芳香族的聚异氰酸酯,例如可适宜地使用:2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-三亚甲基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,9-九亚甲基二异氰酸酯、1,10-十亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、2,2′-二乙醚二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、邻二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、亚甲基双(环己基异氰酸酯)、环己烷-1,3-二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二亚甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、3,3′-亚甲基二甲苯-4,4′-二异氰酸酯、4,4′-二苯醚二异氰酸酯、四氯亚苯基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化1,3-亚二甲苯基二异氰酸酯、氢化1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物及自这些化合物衍生出的预聚物型的骨架的化合物。这些之中,特别优选为甲苯二异氰酸酯(Tolylene Diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(Diphenyl MethaneDiisocyanate,MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(Hexamethylene Diisocyanate,HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(Isophorone Diisocyanate,IPDI)。
作为本发明的感光性树脂组合物中的封闭型异氰酸酯化合物的母结构,可列举:缩二脲型、异氰脲酸酯型、加合物型、二官能预聚物型等。
作为形成上述封闭型异氰酸酯化合物的封闭结构的封闭剂,可列举:肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、酰亚胺系化合物等。这些之中,特别优选为选自肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物、吡唑化合物中的封闭剂。
作为上述肟化合物,可列举醛肟、及酮肟,具体而言,可例示:丙酮肟、甲醛肟、环己烷肟、甲基乙基酮肟、环己酮肟、二苯甲酮肟、丙酮肟等。
作为上述内酰胺化合物,可例示:ε-己内酰胺、γ-丁内酰胺等。
作为上述酚化合物,可例示:苯酚、萘酚、甲酚、二甲酚、卤素取代苯酚等。
作为上述醇化合物,可例示:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、环己醇、乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚、乳酸烷基酯等。
作为上述胺化合物,可列举一级胺及二级胺,可为芳香族胺、脂肪族胺、脂环族胺的任一种,可例示:苯胺、二苯基胺、乙烯亚胺、聚乙烯亚胺等。
作为上述活性亚甲基化合物,可例示:丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯等。
作为上述吡唑化合物,可例示:吡唑、甲基吡唑、二甲基吡唑等。
作为上述硫醇化合物,可例示:烷基硫醇、芳基硫醇等。
可用于本发明的感光性树脂组合物的封闭型异氰酸酯化合物可作为市售品而获得,例如可优选地使用:克罗耐德AP斯特布(Coronate AP Stable)M、克罗耐德(Coronate)2503、2515、2507、2513、2555、米利奥耐德(Millionate)MS-50(以上,日本聚氨酯工业(Nippon Polyurethane Industry)(股份)制造),塔克耐德(Takenate)B-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上,三井化学(股份)制造),多耐德(Duranate)17B-60PX、17B-60P、TPA-B80X、TPA-B80E、MF-B60X、MF-B60B、MF-K60X、MF-K60B、E402-B80B、SBN-70D、SBB-70P、K6000(以上,旭化成化学(Asahi Kasei Chemicals)(股份)制造),德士模都(Desmodur)BL1100、BL1265MPA/X、BL3575/1、BL3272MPA、BL3370MPA、BL3475BA/SN、BL5375MPA、VPLS2078/2、BL4265SN、PL340、PL350、苏米都(Sumidur)BL3175(以上,住化拜尔聚氨脂(Sumika BayerUrethane)(股份)制造)等。
(成分F)抗氧化剂
本发明的感光性树脂组合物优选为含有抗氧化剂。可含有公知的抗氧化剂作为抗氧化剂。通过添加抗氧化剂,具有如下的优点:可防止硬化膜的着色、或可减少由分解所引起的膜厚减少,另外,耐热透明性优异。
作为此种抗氧化剂,例如可列举:磷系抗氧化剂、酰胺类、酰肼类、受阻胺系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、抗坏血酸类、硫酸锌、糖类、亚硝酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟胺衍生物等。这些抗氧化剂之中,就硬化膜的着色、膜厚减少的观点而言,特别优选为酚系抗氧化剂、酰胺系抗氧化剂、酰肼系抗氧化剂、硫系抗氧化剂。这些抗氧化剂可单独使用1种,也可将2种以上混合使用。
作为酚系抗氧化剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-15、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-18、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-23、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-30、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-37、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-40、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-50、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-51、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-70、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-330、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-412S、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-503、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-611、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-612、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-613、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-4C、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8W、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-24G、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36Z、艾迪科斯塔波(Adekastab)HP-10、艾迪科斯塔波(Adekastab)2112、艾迪科斯塔波(Adekastab)260、艾迪科斯塔波(Adekastab)522A、艾迪科斯塔波(Adekastab)1178、艾迪科斯塔波(Adekastab)1500、艾迪科斯塔波(Adekastab)C、艾迪科斯塔波(Adekastab)135A、艾迪科斯塔波(Adekastab)3010、艾迪科斯塔波(Adekastab)TPP、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-1、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-6、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-27、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-90、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-91(以上,艾迪科(股份)制造),易加乐斯(Irganox)245FF、易加乐斯(Irganox)1010FF、易加乐斯(Irganox)1010、易加乐斯(Irganox)MD1024、易加乐斯(Irganox)1035FF、易加乐斯(Irganox)1035、易加乐斯(Irganox)1098、易加乐斯(Irganox)1330、易加乐斯(Irganox)1520L、易加乐斯(Irganox)3114、易加乐斯(Irganox)1726、易加佛斯(Irgafos)168、易加摩德(Irgamod)295(巴斯夫公司制造)、地奴彬(Tinuvin)405(巴斯夫公司制造)等。其中,可适宜地使用艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、易加乐斯(Irganox)1726、易加乐斯(Irganox)1035、易加乐斯(Irganox)1098、地奴彬(Tinuvin)405。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,抗氧化剂的含量优选为0.1质量%~10质量%,更优选为0.2质量%~5质量%,特别优选为0.5质量%~4质量%。通过设为该范围内,所形成的膜可获得充分的透明性、且图案形成时的感光度也变得良好。
另外,还可将《高分子添加剂的新进展(日刊工业新闻社(股份))》中所记载的各种紫外线吸收剂、或金属钝化剂等作为抗氧化剂以外的添加剂,添加至本发明的感光性树脂组合物中。
<其他成分>
在本发明的感光性树脂组合物中,除上述成分以外,视需要可优选地添加(成分G)增感剂、(成分H)烷氧基硅烷化合物、(成分I)碱性化合物、(成分J)界面活性剂。进而,在本发明的感光性树脂组合物中,可添加上述紫外线吸收剂,金属钝化剂、或酸增殖剂、显影促进剂、塑化剂、热自由基产生剂、热酸产生剂、增粘剂、及有机或无机的防沉淀剂等公知的添加剂。
(成分G)增感剂
本发明的感光性树脂组合物优选为在与(成分B)光酸产生剂的组合中含有增感剂,以促进光酸产生剂的分解。增感剂吸收光化射线或放射线而成为电子激发状态。成为电子激发状态的增感剂与光酸产生剂接触,而产生电子移动、能量移动、发热等作用。由此,光酸产生剂产生化学变化而分解,并生成酸。作为优选的增感剂的例子,可列举属于以下的化合物类、且在350nh~450nh的波长区域的任一者中具有吸收波长的化合物。
多核芳香族类(例如芘、苝、三亚苯、蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、3,7-二甲氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽)、二苯并哌喃(xanthene)类(例如荧光素(fluorescein)、曙红、赤藓红(erythrosine)、罗丹明B(RhodamineB)、孟加拉玫瑰红(Rose Bengal))、氧杂蒽酮类(例如氧杂蒽酮、硫杂蒽酮、二甲基硫杂蒽酮、二乙基硫杂蒽酮)、花青类(例如硫杂羰花青、氧杂羰花青)、部花青类(例如部花青、羰部花青)、若丹菁类、氧杂菁类、噻嗪类(例如噻咛、亚甲蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、吖啶酮类(例如吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮)、蒽醌类(例如蒽醌)、方酸内鎓盐类(例如方酸内鎓盐)、苯乙烯基类、碱性苯乙烯基类(例如2-[2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基]苯并噁唑)、香豆素类(例如7-二乙氨基4-甲基香豆素、7-羟基4-甲基香豆素、2,3,6,7-四氢-9-甲基-1H,5H,11H[1]苯并吡喃并[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮)。
这些增感剂之中,优选为多核芳香族类、吖啶酮类、苯乙烯基类、碱性苯乙烯基类、香豆素类,更优选为多核芳香族类。多核芳香族类之中,最优选为蒽衍生物。
相对于感光性树脂组合物的光酸产生剂100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的增感剂的添加量优选为0质量份~1,000质量份,更优选为10质量份~500质量份,进而更优选为50质量份~200质量份。
另外,增感剂可单独使用1种,也可并用2种以上。
(成分H)烷氧基硅烷化合物
本发明的感光性树脂组合物可含有(成分H)烷氧基硅烷化合物。若使用烷氧基硅烷化合物,则可提升由本发明的感光性树脂组合物所形成的膜与基板的密接性、或可调整由本发明的感光性树脂组合物所形成的膜的性质。可用于本发明的感光性树脂组合物的(成分H)烷氧基硅烷化合物优选为提升成为基材的无机物(例如硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物,金、铜、钼、钛、铝等金属)与绝缘膜的密接性的化合物。具体而言,公知的硅烷偶合剂等也有效。
作为硅烷偶合剂,例如可列举:γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷。这些之中,更优选为γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷,进而更优选为γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷,特别优选为3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。这些硅烷偶合剂可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
另外,还可优选地采用下述的化合物。再者,Ph表示苯基。
[化62]
本发明的感光性树脂组合物中的烷氧基硅烷化合物并不特别限定于这些化合物,可使用公知的化合物。
相对于感光性组合物中的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的烷氧基硅烷化合物的含量优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.5质量份~20质量份。
(成分I)碱性化合物
本发明的感光性树脂组合物可含有(成分I)碱性化合物。作为(成分I)碱性化合物,可自化学增幅抗蚀剂中所使用的碱性化合物中任意地选择来使用。例如可列举:脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、氢氧化四级铵、羧酸的四级铵盐等。作为这些的具体例,可列举日本专利特开2011-221494号公报的段落0204~段落0207中所记载的化合物。
具体而言,作为脂肪族胺,例如可列举:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二-正丙胺、三-正丙胺、二-正戊胺、三-正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己胺、二环己基甲胺等。
作为芳香族胺,例如可列举:苯胺、苄基胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺等。
作为杂环式胺,例如可列举:吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲氨基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、烟碱、烟酸、烟酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吗啉、4-甲基吗啉、N-环己基-N′-[2-(4-吗啉基)乙基]硫脲、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮杂双环[5.3.0]-7-十一烯等。
作为氢氧化四级铵,例如可列举:氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四-正丁基铵、氢氧化四-正己基铵等。
作为羧酸的四级铵盐,例如可列举:乙酸四甲基铵、苯甲酸四甲基铵、乙酸四-正丁基铵、苯甲酸四-正丁基铵等。
可用于本发明的碱性化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
相对于感光性树脂组合物中的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的碱性化合物的含量优选为0.001质量份~3质量份,更优选为0.005质量份~1质量份。
(成分J)界面活性剂
本发明的感光性树脂组合物可含有(成分J)界面活性剂。
作为(成分J)界面活性剂,可使用阴离子系、阳离子系、非离子系、或两性的任一种,但优选的界面活性剂为非离子系界面活性剂。
作为非离子系界面活性剂的例子,可列举:聚氧乙烯高级烷基醚类、聚氧乙烯高级烷基苯基醚类、聚氧乙烯二醇的高级脂肪酸二酯类、硅酮系、氟系界面活性剂。另外,可列举以下商品名:KP(信越化学工业(股份)制造),珀利弗洛(Polyflow)(共荣社化学(股份)制造),艾福拓(Eftop)(三菱材料电子化成(JEMCO)公司制造),美佳法(Megafac)(迪爱生(DIC)(股份)制造),弗拉德(Fluorad)(住友3M(股份)制造),阿萨佳(AsahiGuard)、沙福隆(Surflon)(旭硝子(股份)制造),波利佛斯(PolyFox)(欧诺法(OMNOVA)公司制造),SH-8400(东丽道康宁硅酮(Dow CorningToray Silicone)(股份)制造)等各系列。
另外,作为界面活性剂,可列举如下的共聚物作为优选例,该共聚物含有由下述式(J-1)所表示的构成单元A及构成单元B,且将四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作为溶剂时的由凝胶渗透色谱法所测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)为1,000以上、10,000以下。
[化63]
(式(J-1)中,R401及R403分别独立地表示氢原子或甲基,R402表示碳数为1以上、4以下的直链亚烷基,R404表示氢原子或碳数为1以上、4以下的烷基,L表示碳数为3以上、6以下的亚烷基,p及q为表示聚合比的质量百分率,p表示10质量%以上、80质量%以下的数值,q表示20质量%以上、90质量%以下的数值,r表示1以上、18以下的整数,s表示1以上、10以下的整数)。
上述L优选为由下述式(J-2)所表示的分支亚烷基。式(J-2)中的R405表示碳数为1以上、4以下的烷基,就相容性与对于被涂布面的润湿性的观点而言,优选为碳数为1以上、3以下的烷基,更优选为碳数为2或3的烷基。p与q的和(p+q)优选为p+q=100,即为100质量%。
[化64]
上述共聚物的重量平均分子量(Mw)更优选为1,500以上、5,000以下。
这些界面活性剂可单独使用1种、或将2种以上混合使用。
相对于感光性树脂组合物中的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的界面活性剂的添加量优选为10质量份以下,更优选为0.001质量份~10质量份,进而更优选为0.01质量份~3质量份。
(成分K)酸增殖剂
为了提升感光度,本发明的感光性树脂组合物可使用酸增殖剂。
可用于本发明的酸增殖剂是可通过酸催化剂反应而进一步产生酸并使反应系统内的酸浓度上升的化合物,且为在不存在酸的状态下稳定地存在的化合物。此种化合物通过1次反应而增加1种以上的酸,故伴随反应的进展,反应加速地进行,但所产生的酸本身会诱发自分解,因此此处所产生的酸的强度以酸解离常数、pKa计,优选为3以下,特别优选为2以下。另外,pKa优选为-15以上。
作为酸增殖剂的具体例,可列举:日本专利特开平10-1508号公报的段落0203~段落0223、日本专利特开平10-282642号公报的段落0016~段落0055、及日本专利特表平9-512498号公报第39页第12行~第47页第2行中所记载的化合物。
作为可用于本发明的酸增殖剂,可列举因自酸产生剂所产生的酸而分解,并产生二氯乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、苯基膦酸等pKa为3以下的酸的化合物。
具体而言,可列举以下化合物等。
[化65]
就曝光部与未曝光部的溶解对比度的观点而言,相对于光酸产生剂100重量份,将酸增殖剂在感光性树脂组合物中的含量优选为设为10重量份~1,000重量份,更优选为设为20重量份~500重量份。
(成分L)显影促进剂
本发明的感光性树脂组合物可含有显影促进剂。
作为显影促进剂,可使用具有显影促进效果的任意的化合物,但优选为具有选自由羧基、酚性羟基、及亚烷氧基所组成的群组中的至少一种结构的化合物,更优选为具有羧基或酚性羟基的化合物,最优选为具有酚性羟基的化合物。
作为显影促进剂,可参考日本专利特开2012-042837号公报的段落0171~段落0172的记载,其内容可被编入至本申请说明书中。
显影促进剂可单独使用1种,也可并用2种以上。
就感光度与未曝光部的残膜率的观点而言,相对于感光性组合物的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的显影促进剂的添加量优选为0质量份~30质量份,更优选为0.1质量份~20质量份,最优选为0.5质量份~10质量份。
另外,还可使用日本专利特开2012-8223号公报的段落0120~段落0121中所记载的热自由基产生剂、国际公开第2011/136074号中所记载的含氮化合物及热酸产生剂作为其他添加剂。
(硬化膜的制造方法)
其次,对本发明的硬化膜(树脂图案)的制造方法进行说明。
本发明的硬化膜的制造方法优选为包括以下的(1)~(5)的步骤。
(1)将本发明的感光性树脂组合物涂布于基板上的涂布步骤;
(2)自所涂布的树脂组合物中去除溶剂的溶剂去除步骤;
(3)利用光化射线将去除了溶剂的树脂组合物曝光成图案状的曝光步骤;
(4)利用水性显影液对经曝光的树脂组合物进行显影的显影步骤;以及
(5)对经显影的树脂组合物进行热处理的热处理步骤。
以下依次对各步骤进行说明。
在(1)的涂布步骤中,优选为将本发明的感光性树脂组合物涂布于基板上而制成含有溶剂的湿润膜。优选为在将感光性树树脂组合物涂布于基板上前进行碱清洗或等离子体清洗等基板的清洗,更优选为在基板清洗后进而利用六甲基二硅氮烷对基板表面进行处理。通过进行该处理,感光性树脂组合物对于基板的密接性提升。作为利用六甲基二硅氮烷对基板表面进行处理的方法,并无特别限定,例如可列举事先使基板曝露于六甲基二硅氮烷蒸气中的方法等。
作为上述基板,可列举:无机基板,树脂,树脂复合材料,ITO,Cu基板,聚对苯二甲酸乙二酯、三乙酸纤维素(Cellulose Triacetate,TAC)等的塑料基板。
作为无机基板,例如可列举:玻璃,石英,硅酮,氮化硅,以及在如这些般的基板上蒸镀钼、钛、铝、铜等而成的复合基板。
作为树脂,可列举包含以下树脂的基板:聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并唑、聚苯硫醚、聚环烯烃、降冰片烯树脂、聚氯三氟乙烯等氟树脂、液晶聚合物、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、离子聚合物树脂、氰酸酯树脂、交联反丁烯二酸二酯树脂、环状聚烯烃、芳香族醚树脂、顺丁烯二酰亚胺-烯烃树脂、纤维素、环硫树脂(episulfide resin)等合成树脂。
这些基板直接以上述形态使用的情况少,通常根据最终制品的形态,例如形成有如薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)元件般的多层层叠构造。
朝基板上涂布的方法并无特别限定,例如可使用:狭缝涂布法、喷雾法、辊涂法、旋转涂布法、流延涂布法、狭缝及旋转(slit and spin)法等方法。进而,也可应用如日本专利特开2009-145395号公报中所记载的所谓的预湿(prewet)法。
涂布膜厚并无特别限定,能够以对应于用途的膜厚进行涂布,但优选为在0.5μm~10μm的范围内使用。
在(2)的溶剂去除步骤中,通过减压(真空)和/或加热而自所应用的上述膜中去除溶剂,从而在基板上形成干燥涂膜。溶剂去除步骤的加热条件优选为在70℃~130℃下加热30秒~300秒左右。当温度与时间为上述范围时,图案的密接性良好、且也可减少残渣。
在(3)的曝光步骤中,隔着具有规定的图案的掩模对设置有涂膜的基板照射光化射线。在该步骤中,光酸产生剂分解并产生酸。涂膜成分中所含有的酸分解性基因所产生的酸的催化剂作用而水解,从而生成酸基(例如羧基或酚性羟基)。
作为利用光化射线的曝光光源,可使用低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、化学灯、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)光源、准分子激光产生装置等,可优选地使用g射线(436nm)、i射线(365nm)、h射线(405nm)等具有波长300nm以上、450nm以下的波长的光化射线。另外,视需要也可通过如长波长截止滤波器、短波长截止滤波器、带通滤波器般的分光滤波器来调整照射光。
作为曝光装置,可使用镜面投影对准曝光器(mirror projection aligner),步进机,扫描器,近接、接触、微透镜阵列、激光曝光等各种方式的曝光机。
在生成有酸催化剂的区域中,为了加快上述水解反应,可进行曝光后加热处理:曝光后烘烤(Post Exposure Bake)(以下,也称为“PEB”)。通过PEB,可促进来自酸分解性基的羧基或酚性羟基的生成。进行PEB时的温度优选为30℃以上、130℃以下,更优选为40℃以上、110℃以下,特别优选为50℃以上、100℃以下。
但是,本发明中的酸分解性基由于酸分解的活化能低,容易因由曝光所产生的源自酸产生剂的酸而分解,并产生酸基(例如羧基或酚性羟基),因此并非一定要进行PEB,也可通过显影而形成正像(positive image)。
在(4)的显影步骤中,使用碱性显影液对具有已游离的羧基或酚性羟基的共聚物进行显影。将包含具有容易溶解于碱性显影液中的酸基(例如羧基或酚性羟基)的树脂组合物的曝光部区域去除,由此形成正像。
优选为在显影步骤中所使用的显影液中含有碱性化合物。作为碱性化合物,例如可使用:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物类;碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳酸盐类;重碳酸钠、重碳酸钾等碱金属重碳酸盐类;氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化胆碱等氢氧化铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等的水溶液。另外,也可将向上述碱类的水溶液中添加适量的甲醇或乙醇等水溶性有机溶剂或界面活性剂而成的水溶液用作显影液。
作为优选的显影液,可列举:氢氧化四乙基铵的0.4质量%水溶液、0.5质量%水溶液、0.7质量%水溶液、或2.38质量%水溶液。
显影液的pH优选为10.0~14.0。
显影时间优选为30秒~500秒,另外,显影的方法可为覆液(puddle)法、浸渍法等任一种方法。显影后,可进行30秒~300秒的流水清洗,而形成所期望的图案。
在显影后,也可进行淋洗步骤。在淋洗步骤中,利用纯水等清洗显影后的基板,由此将所附着的显影液去除,并将显影残渣去除。淋洗方法可使用公知的方法。例如可列举喷淋淋洗或浸渍淋洗等。
在(5)的热处理步骤(后烘烤)中,通过对所获得的正像进行加热,可使酸分解性基进行热分解而生成酸基(例如羧基或酚性羟基),并与交联性基、交联剂等进行交联,由此形成硬化膜。该加热优选为使用加热板或烘箱等加热装置,在规定的温度,例如180℃~250℃下,以规定的时间,例如若为加热板上,则进行5分钟~90分钟的加热处理,若为烘箱,则进行30分钟~120分钟的加热处理。通过使交联反应进行,而可形成耐热性、硬度等优异的保护膜或层间绝缘膜。另外,当进行加热处理时,也可在氮气环境下进行,由此提升透明性。当使用塑料基板时,优选为在80℃~140℃下进行5分钟~120分钟的加热处理。
也可在热处理步骤(后烘烤)前、以比较低的温度进行烘烤后进行热处理步骤(中间烘烤步骤的追加)。当进行中间烘烤时,优选为在90℃~150℃下加热1分钟~60分钟后,在200℃以上的高温下进行后烘烤。另外,也可将中间烘烤、后烘烤分成3个阶段以上的多阶段来进行加热。通过此种中间烘烤、后烘烤的设计,可调整图案的锥角。这些加热可使用加热板、烘箱、红外线加热器等公知的加热方法。
再者,可在后烘烤之前,利用光化射线对形成有图案的基板进行全面再曝光(后曝光),然后进行后烘烤,由此自存在于未曝光部分中的光酸产生剂产生酸,并使其作为促进交联步骤的催化剂发挥功能,从而可促进膜的硬化反应。作为包含后曝光步骤时的优选的曝光量,优选为100mJ/cm2~3,000mJ/cm2,特别优选为100mJ/cm2~500mJ/cm2。
进而,自本发明的感光性树脂组合物所获得的硬化膜也可用作干式蚀刻抗蚀剂(dry etching resist)。当将通过热处理步骤进行热硬化而获得的硬化膜用作干式蚀刻抗蚀剂时,可进行灰化、等离子体蚀刻、臭氧蚀刻等干式蚀刻处理作为蚀刻处理。
(硬化膜)
本发明的硬化膜是使本发明的感光性树脂组合物硬化而获得的硬化膜。
本发明的硬化膜可适宜地用作层间绝缘膜。另外,本发明的硬化膜优选为通过本发明的硬化膜的形成方法所获得的硬化膜。
根据本发明的感光性树脂组合物,可获得绝缘性优异、在高温下进行烘烤时也具有高透明性的层间绝缘膜。使用本发明的感光性树脂组合物而成的层间绝缘膜具有高透明性,且硬化膜物性优异,因此对于有机EL显示装置或液晶显示装置、触摸屏显示装置的用途有用。
(硬化物及其制造方法)
本发明的硬化物是使本发明的感光性树脂组合物硬化而获得的硬化物,如上所述,其形状可不为膜,只要是任意的形状即可。
本发明的硬化物的制造方法并无特别限制,但优选为至少依次包括以下的步骤(a)~步骤(c):
(a)将本发明的感光性树脂组合物涂布于基板上的涂布步骤;
(b)自所涂布的树脂组合物中去除溶剂的溶剂去除步骤;以及
(c)对去除了溶剂的树脂组合物进行热处理的热处理步骤。
步骤(a)及步骤(b)的含义分别与上述涂布步骤及上述溶剂去除步骤相同,优选的形态也相同。
除进行热处理的对象为通过步骤(b)所获得的去除了溶剂的树脂组合物以外,步骤(c)为与上述热处理步骤相同的步骤,上述热处理步骤中的加热温度、加热时间、加热方法等的优选的形态也同样优选。
本发明的硬化物或硬化膜可适宜地用作微透镜、光波导、抗反射膜、LED用密封材及LED用芯片涂布材等光学构件,或触摸屏中所使用的配线电极的可见性降低用硬化物。
另外,本发明的硬化物或硬化膜例如可适宜地用于如后所述的液晶显示装置或有机EL装置等中的平坦化膜或层间绝缘膜、彩色滤光片的保护膜、用以将液晶显示装置中的液晶层的厚度保持为固定的间隔片、微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)元件的构造构件等。
(液晶显示装置)
本发明的液晶显示装置的特征在于具备本发明的硬化膜。
作为本发明的液晶显示装置,除具有使用本发明的感光性树脂组合物所形成的平坦化膜或层间绝缘膜以外,并无特别限制,可列举采用各种构造的公知的液晶显示装置。
例如,作为本发明的液晶显示装置所具备的TFT(Thin-Film Transistor)的具体例,可列举:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT等。本发明的硬化膜由于电特性优异,因此可与这些TFT组合后优选地使用。
另外,作为本发明的液晶显示装置可采用的液晶驱动方式,可列举:扭转向列(TwistedNematic,TN)方式、垂直取向(VirticalAlignment,VA)方式、共面切换(In-Place Switching,IPS)方式、边缘场切换(Frings FieldSwitching,FFS)方式、光学补偿弯曲(Optically Compensated Bend,OCB)方式等。
在面板构成中,即便是彩色滤光片阵列(Color Filter on Allay,COA)方式的液晶显示装置,也可使用本发明的硬化膜,例如可用作日本专利特开2005-284291号公报中所记载的有机绝缘膜(115)、或日本专利特开2005-346054号公报中所记载的有机绝缘膜(212)。
另外,作为本发明的液晶显示装置可采用的液晶取向膜的具体的取向方式,可列举摩擦取向法、光取向方等。另外,也可通过日本专利特开2003-149647号公报或日本专利特开2011-257734号公报中所记载的聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技术而得到聚合物取向支持。
另外,本发明的感光性树脂组合物及本发明的硬化膜并不限定于上述用途,可用于各种用途。例如,除平坦化膜或层间绝缘膜以外,还可适宜地用于彩色滤光片的保护膜、或用以将液晶显示装置中的液晶层的厚度保持为固定的间隔片、或固体摄影元件中设置于彩色滤光片上的微透镜等。
图1是表示有源矩阵方式的液晶显示装置10的一例的概念剖面图。该彩色液晶显示装置10为背面具有背光单元12的液晶面板,液晶面板配置有与配置在贴附有偏光膜的2片玻璃基板14、玻璃基板15之间的所有像素相对应的TFT16的元件。在形成于玻璃基板上的各元件中,通过形成于硬化膜17中的接触孔18而配线有形成像素电极的ITO透明电极19。在ITO透明电极19上设置有液晶20的层、及配置有黑色矩阵的RGB彩色滤光片22。
作为背光源的光源,并无特别限定,可使用公知的光源。例如可列举:白色LED、蓝色·红色·绿色等的多色LED、荧光灯(冷阴极管)、有机EL等。
另外,液晶显示装置也可制成3D(立体视)型的装置、或触摸屏型的装置。进而,也可设定成可挠型,并可用作日本专利特开2011-145686号公报中所记载的第2相间绝缘膜(48)、或日本专利特开2009-258758号公报中所记载的相间绝缘膜(520)。
(有机EL显示装置)
本发明的有机EL显示装置的特征在于具备本发明的硬化膜。
作为本发明的有机EL显示装置,除具有使用本发明的感光性树脂组合物所形成的平坦化膜或层间绝缘膜以外,并无特别限制,可列举采用各种构造的公知的各种有机EL显示装置或液晶显示装置。
例如,作为本发明的有机EL显示装置所具备的TFT(Thin-FilmTransistor)的具体例,可列举:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT等。本发明的硬化膜由于电特性优异,因此可与这些TFT组合后优选地使用。
图2是有机EL显示装置的一例的构成概念图。表示底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意剖面图,且具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底栅极型的TFT1,并在覆盖该TFT1的状态下形成包含Si3N4的绝缘膜3。在绝缘膜3上形成此处省略了图示的接触孔后,经由该接触孔而在绝缘膜3上形成连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。配线2是用以将TFT1间、或将其后的步骤中形成的有机EL元件与TFT1加以连接的线。
进而,为了使由配线2的形成所产生的凹凸平坦化,在埋入由配线2所产生的凹凸的状态下,在绝缘膜3上形成平坦化层4。
在平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。即,使包含ITO的第一电极5经由接触孔7连接于配线2而形成在平坦化膜4上。另外,第一电极5相当于有机EL元件的阳极。
形成覆盖第一电极5的周缘的形状的绝缘膜8,通过设置该绝缘膜8,可防止第一电极5与其后的步骤中所形成的第二电极之间的短路。
进而,虽然图2中未图示,但隔着所期望的图案掩模而依次进行蒸镀来设置空穴传输层、有机发光层、电子传输层,继而,在基板上方的整个面上形成包含Al的第二电极,然后通过使用紫外线硬化型环氧树脂而与密封用玻璃板进行贴合来密封,而获得在各有机EL元件上连接用以对其进行驱动的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。
本发明的感光性树脂组合物由于硬化性及硬化膜特性优异,因此将使用本发明的感光性树脂组合物所形成的抗蚀剂图案制成隔离壁来作为MEMS元件的构造构件、或作为机械驱动零件的一部分加以组装后使用。作为此种MEMS用元件,例如可列举:表面声波滤波器(Surface AcousticWave Filter)、体声波滤波器(BulkAcoustic Wave Filter)、陀螺仪传感器(gyrosensor)、显示器用微快门、图像传感器、电子纸、喷墨头、生物芯片、密封剂等零件。更具体的例子在日本专利特表2007-522531号公报、日本专利特开2008-250200号公报、日本专利特开2009-263544号公报等中有例示。
本发明的感光性树脂组合物由于平坦性或透明性优异,因此也可用于形成例如日本专利特开2011-107476号公报的图2中所记载的堆积层(16)及平坦化膜(57)、日本专利特开2010-9793号公报的图4(a)中所记载的隔离壁(12)及平坦化膜(102)、日本专利特开2010-27591号公报的图10中所记载的堆积层(221)及第3层间绝缘膜(216b)、日本专利特开2009-128577号公报的图4(a)中所记载的第2层间绝缘膜(125)及第3层间绝缘膜(126)、日本专利特开2010-182638号公报的图3中所记载的平坦化膜(12)及像素分离绝缘膜(14)等。
(触摸屏显示装置)
本发明的触摸屏显示装置具备具有本发明的硬化物的静电电容型输入装置。另外,本发明的静电电容型输入装置的特征在于具有本发明的膜。
本发明的静电电容型输入装置优选为具有前面板,并在上述前面板的非接触侧至少具有下述(1)~下述(5)的要素,且上述(4)为本发明的热处理物。
(1)掩模层
(2)多个垫部分经由连接部分而在第一方向上延伸所形成的多个第一透明电极图案
(3)与上述第一透明电极图案电性绝缘、且包含在与上述第一方向交叉的方向上延伸所形成的多个垫部分的多个第二透明电极图案
(4)将上述第一透明电极图案与上述第二透明电极图案电性绝缘的绝缘层
(5)与上述第一透明电极图案及上述第二透明电极图案的至少一者电性连接、且与上述第一透明电极图案及上述第二透明电极图案不同的导电性要素(conductive element)
本发明的静电电容型输入装置优选为以覆盖上述(1)~上述(5)的要素的全部或一部分的方式进而设置透明保护层,更优选为上述透明保护层为本发明的硬化膜。
首先,对静电电容型输入装置的构成进行说明。图3是表示静电电容型输入装置的构成的剖面图。在图3中,静电电容型输入装置30包括:前面板31、掩模层32、第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、绝缘层35、导电性要素36、及透明保护层37。
前面板31由玻璃基板等透光性基板构成,可使用以康宁(Corning)公司的大猩猩玻璃(Gorilla Glass)为代表的强化玻璃等。另外,在图3中,将前面板31的设置有各要素之侧称为非接触面。在本发明的静电电容型输入装置30中,使手指等与前面板31的接触面(非接触面的相反面)接触等来进行输入。以下,有时将前面板称为“基材”。
另外,在前面板31的非接触面上设置有掩模层32。掩模层32是形成于触摸屏前面板的非接触侧的显示区域周围的边框状的图案,其为了使引线等不被看到而形成。
在本发明的静电电容型输入装置中,如图4所示,以覆盖前面板31的一部分的区域(图4中输入面以外的区域)的方式设置有掩模层32。进而,在前面板31中,如图4所示,可在一部分中设置开口部38。在开口部38中,可设置利用按压的机械式开关。
如图5所示,在前面板31的接触面上形成有多个第一透明电极图案33、多个第二透明电极图案34、及绝缘层35,上述多个第一透明电极图案33是多个垫部分经由连接部分而在第一方向上延伸所形成者,上述多个第二透明电极图案34是与第一透明电极图案33电性绝缘、且包含在与第一方向交叉的方向上延伸所形成的多个垫部分者,上述绝缘层35是使第一透明电极图案33与第二透明电极图案34电性绝缘者。上述第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、及后述的导电性要素36例如可利用ITO(IndiumTin Oxide)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO)等透光性的导电性金属氧化膜来制作。作为此种金属膜,可列举:ITO膜;Al、Zn、Cu、Fe、Ni、Cr、Mo等的金属膜;SiO2等的金属氧化膜等。此时,各要素的膜厚可设为10nm~200nm。另外,因通过煅烧来使非晶的ITO膜变成多晶的ITO膜,故也可减少电阻。另外,上述第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、及后述的导电性要素36也可使用感光性转印材料来制造,该感光性转印材料具有使用上述导电性纤维的感光性树脂组合物。此外,当利用ITO等来形成第一导电性图案等时,可参考日本专利第4506785号公报的段落0014~段落0016等。
另外,第一透明电极图案33及第二透明电极图案34的至少一者可横跨前面板31的非接触面、及掩模层32的与前面板31为相反侧的面这两个区域来设置。在图3中,表示第二透明电极图案横跨前面板31的非接触面、及掩模层32的与前面板31为相反侧的面这两个区域来设置的图。
使用图5对第一透明电极图案33及第二透明电极图案34进行说明。图5是表示本发明中的第一透明电极图案及第二透明电极图案的一例的说明图。如图5所示,第一透明电极图案33是垫部分33a经由连接部分33b而在第一方向上延伸来形成。另外,第二透明电极图案34通过绝缘层35而与第一透明电极图案33电性绝缘、且包含在与第一方向交叉的方向(图5中的第二方向)上延伸所形成的多个垫部分。此处,当形成第一透明电极图案33时,可将上述垫部分33a与连接部分33b作为一体来制作,也可仅制作连接部分33b,而将垫部分33a与第二透明电极图案34作为一体来制作(图案化)。当将垫部分33a与第二透明电极图案34作为一体来制作(图案化)时,如图5所示,以如下方式形成各层:连接部分33b的一部分与垫部分33a的一部分相连结、且第一透明电极图案33与第二透明电极图案34通过绝缘层35而电性绝缘。
在图3中,在掩模层32的与前面板31为相反侧的面侧设置有导电性要素36。导电性要素36是与第一透明电极图案33及第二透明电极图案34的至少一者电性连接、且与第一透明电极图案33及第二透明电极图案34不同的要素。在图3中,表示导电性要素36与第二透明电极图案34连接的图。
另外,在图3中,以将各构成要素全部覆盖的方式设置有透明保护层37。透明保护层37能够以仅覆盖各构成要素的一部分的方式构成。绝缘层35与透明保护层37可为相同的材料,也可为不同的材料。
<静电电容型输入装置、及具备静电电容型输入装置的触摸屏显示装置>
由本发明的制造方法所获得的静电电容型输入装置、及具备该静电电容型输入装置作为构成要素的触摸屏显示装置可应用《最新触摸屏技术》(2009年7月6日发行,技术时代(Techno Times)(股份))、三谷雄二监修,《触摸屏的技术与开发》、CMC出版(2004,12),平板显示器国际论坛2009(FPD International 2009Forum)T-11讲演教材,赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Corporation)应用指南(Application Note)AN2292等中所揭示的构成。
<触摸屏及其制造方法>
本发明的触摸屏是绝缘层的全部或一部分包含本发明的树脂组合物的热处理物的触摸屏。另外,本发明的触摸屏优选为至少具有透明基板、ITO电极及绝缘层。
本发明的触摸屏显示装置优选为具有本发明的触摸屏的触摸屏显示装置。
另外,本发明的触摸屏的制造方法是具有透明基板、ITO电极及绝缘层的触摸屏的制造方法,优选为包括如下的步骤:以与ITO电极接触的方式,通过喷墨涂布方式来涂布本发明的喷墨涂布用感光性树脂组合物的步骤;在上述树脂组合物上载置具有规定形状的开口图案的掩模、且照射活性能量线来进行曝光的步骤;对曝光后的树脂组合物进行显影的步骤;以及对显影后的树脂组合物进行加热来制造绝缘层的步骤。
作为本发明的触摸屏中的透明基板,可优选地列举:玻璃基板、石英基板、透明树脂基板等。
上述以与ITO电极接触的方式,通过喷墨涂布方式来涂布本发明的喷墨涂布用感光性树脂组合物的步骤中的喷墨涂布可与上述涂布步骤同样地进行,优选的形态也相同。另外,在上述步骤中,只要所涂布的本发明的感光性树脂组合物的至少一部分与ITO电极接触即可。
上述在树脂组合物上载置具有规定形状的开口图案的掩模、且照射活性能量线来进行曝光的步骤,以及对曝光后的树脂组合物进行显影的步骤可与上述曝光步骤同样地进行,优选的形态也相同。
上述对显影后的树脂组合物进行加热来制造绝缘层的步骤可与上述热处理步骤同样地进行,优选的形态也相同。
另外,作为本发明的触摸屏中的ITO电极图案的一例,可优选地列举上述图5所示的图案。
[实施例]
以下,列举实施例来更具体地说明本发明。只要不脱离本发明的主旨,则以下的实施例中所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理程序等可适宜变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。再者,只要事先无特别说明,则“份”、“%”为质量基准。
在以下的实施例中,以下的符号分别表示以下的化合物。
MATHF:甲基丙烯酸2-四氢呋喃酯(合成品)
OXE-30:甲基丙烯酸3-乙基-3-氧杂环丁基甲酯(大阪有机化学工业(股份)制造)
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯(和光纯药工业(股份)制造)
NBMA:正丁氧基甲基丙烯酰胺(三菱丽阳(股份)制造)
HEMA:甲基丙烯酸羟基乙酯(和光纯药工业(股份)制造)
MAA:甲基丙烯酸(和光纯药工业(股份)制造)
MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业(股份)制造)
St:苯乙烯(和光纯药工业(股份)制造)
DCPM:甲基丙烯酸二环戊酯(日立化成工业(股份)制造)
BzMA:甲基丙烯酸苄酯(和光纯药工业(股份)制造)
V-601:二甲基2,2′-偶氮双(丙酸2-甲酯)(和光纯药工业(股份)制造)
V-65:2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药工业(股份)制造)
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
MEDG:二乙二醇乙基甲基醚(东邦化学工业(股份)制造,哈伊索(Hisolve)EDM)
<MATHF的合成>
先将甲基丙烯酸(86g,1mol)冷却至15℃,然后添加樟脑磺酸(4.6g,0.02mol)。向该溶液中滴加2-二氢呋喃(71g,1mol,1.0当量)。搅拌1小时后,添加饱和碳酸氢钠(500mL),并利用乙酸乙酯(500mL)进行萃取,利用硫酸镁进行干燥后,将不溶物过滤,然后在40℃以下进行减压浓缩,对残渣的黄色油状物进行减压蒸馏,而获得作为无色油状物的沸点(bp.)54℃~56℃/3.5mmHg馏分的甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(MATHF)125g(产率为80%)。
<酸值的测定方法>
聚合物的酸值通过使用氢氧化钾的滴定来测定。
<分散液D1的制备>
将下述组成的分散液加以调合,并使其与氧化锆珠(0.3mmφ)17,000份混合,然后使用涂料振荡机(Paint Shaker)进行12小时分散。滤取氧化锆珠(0.3mmφ),而获得分散液D1。
·二氧化钛(石原产业(股份)制造,商品名:TTO-51(C),平均一次粒径:10nm~30nm):1,875份
·化合物1(下述化合物,Mw=13,800,30%PGMEA溶液):2,200份
·溶剂PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯):3,425份
[化66]
再者,在化合物1中,与聚合物链键结的硫原子可与P1的单体单元进行键结,也可与P2的单体单元进行键结。
另外,聚合物链是无规共聚骨架,上述无规共聚骨架包含由将P1及P2作为下标的括号所表示的2种单体单元。
<分散液D2~分散液D17的制备>
将TTO-51(C)及化合物1分别变更成表1中所记载者,除此以外,以与分散液D1的制备相同的方式分别获得分散液D2~分散液D17。
[表1]
分散液 | 无机粒子 | 分散剂 |
D1 | TTO-51(C) | 化合物1 |
D2 | TTO-51(C) | 化合物2 |
D3 | TTO-51(C) | 化合物3 |
D4 | TTO-51(C) | 化合物4 |
D5 | TTO-51(C) | 化合物5 |
D6 | TTO-55(C) | 化合物1 |
D7 | TTO-55(C) | 化合物2 |
D8 | TTO-55(C) | 化合物5 |
D9 | RC-100 | 化合物1 |
D10 | RC-100 | 化合物2 |
D11 | RC-100 | 化合物5 |
D12 | TTO-51(C) | 化合物6 |
D13 | TTO-55(C) | 化合物6 |
D14 | RC-100 | 化合物6 |
D15 | TTO-51(C) | 迪斯帕毕克(DIsPER BYK)-111 |
D16 | TTO-51(C) | 迪斯帕毕克(DIsPER BYK)-2001 |
D17 | TTO-51(C) | 索斯帕(solsperse)41000 |
再者,表1中记载的分散液中所使用的上述以外的略号如下所示。再者,化合物1~化合物5中所记载的“m”、“n”的值表示平均取代数,“P1:P2”的值表示共聚比(质量比),“P1”的值表示单体单元的重复数。另外,化合物6中所记载的“m1”、“m2”、“l1”、“l2”表示平均取代数。
再者,化合物1~化合物6及后述的化合物7~化合物13均参照日本专利特开2007-277514号公报中所记载的方法来合成。
TTO-55(C):二氧化钛,石原产业(股份)制造,平均一次粒径:30nm~50nm
RC-100:二氧化锆,第一稀元素化学工业(Daiichi Kigenso KagakuKogyo)(股份)制造,D50:1.5nm~4μm
迪斯帕毕克(DISPER BYK)-111:成分S以外的分散剂,日本毕克化学(BYK Chemie Japan)(股份)制造
迪斯帕毕克(DISPER BYK)-2001:成分S以外的分散剂,日本毕克化学(股份)制造
索斯帕(Solsperse)41000:成分S以外的分散剂,路博润公司制造
化合物2:下述化合物,Mw=8,200,30%PGMEA溶液
[化67]
化合物3:下述化合物,Mw=4,800,30%PGMEA溶液
[化68]
化合物4:下述化合物,Mw=8,000,30%PGMEA溶液
[化69]
化合物5:下述化合物,Mw=3,200,30%PGMEA溶液
[化70]
化合物6:下述化合物,Mw=3,300,30%PGMEA溶液,P1∶P2=9.5∶0.5
[化71]
再者,在化合物6中,与聚合物链(Poly)键结的硫原子可与P1的单体单元进行键结,也可与P2的单体单元进行键结。
另外,聚合物链是无规共聚物,上述无规共聚物包含由将P1及P2作为下标的括号所表示的2种单体单元。
<聚合物P1的合成>
在氮气气流下,将合计为100份的甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.10摩尔当量)、甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)、及丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)(120份)的混合溶液加热至70℃。一面搅拌该混合溶液,一面历时3.5小时滴加自由基聚合引发剂V-601(二甲基-2,2′-偶氮双(丙酸2-甲酯)),和光纯药工业(股份)制造,12.0份)及PGMEA(80份)的混合溶液。滴加结束后,在70℃下进行2小时反应,由此获得聚合物P1的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成40质量%。
所获得的聚合物P1的通过凝胶渗透色谱法(Gel PermeationChromatography,GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<聚合物P2~聚合物P10的合成>
将聚合物P1的合成中所使用的各单体变更成表2中所记载的形成各构成单元的单体,并将形成各构成单元的单体的使用量变更成表2中所记载的使用量,除此以外,以与聚合物P1的合成相同的方式,分别合成聚合物P2~聚合物P10。自由基聚合引发剂V-601的添加量是以各聚合物分别变成表2中所记载的分子量的方式分别进行调整。
再者,表2中所记载的量为摩尔比,表示源自种类栏中所记载的各单体的构成单元的共聚比。另外,表2中“-”表示不具有其构成单元。
(实施例1)
<感光性树脂组合物的制备>
以下述组成进行调配、混合而制成均匀的溶液后,使用具有0.2μm的孔径的聚乙烯制过滤器进行过滤,而制成实施例1的感光性树脂组合物。使用所获得的感光性树脂组合物,进行后述的各种评价。将评价结果示于后述的表3中。
·丙二醇单甲醚乙酸酯:191.1份
·下述化合物I-1(东洋化成工业(股份)制造,CMTU)的0.2%PGMEA溶液:25.7份
·聚合物P1的30%PGMEA溶液:263.3份
·光酸产生剂B-1(下述化合物):5.1份
·JER157S65(环氧树脂,三菱化学(股份)制造,环氧当量:200g/eq~220g/eq:17.9份
·3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403,信越化学工业(股份)制造):4.5份
·易加乐斯(Irganox)1726(抗氧化剂,巴斯夫公司制造):3.0份
·含全氟烷基的非离子界面活性剂(F-554,迪爱生(股份)制造)的2.0%PGMEA溶液:11.0份
·分散液D1:478.4份
[化72]
[化73]
<B-1的合成>
根据以下的方法来合成上述B-1。
向2-萘酚(10g)、氯苯(30mL)的悬浊溶液中添加氯化铝(10.6g)、2-氯丙酰氯(10.1g),将混合液加热至40℃后反应2小时。在冰浴冷却下,向反应液中滴加4N的HCl水溶液(60mL),然后添加乙酸乙酯(50mL)并进行分液。向有机层中添加碳酸钾(19.2g),在40℃下反应1小时后,添加2N的HCl水溶液(60mL)并进行分液,将有机层浓缩后,利用二异丙醚(10mL)将结晶再浆料化(reslurry),然后进行过滤、干燥而获得酮化合物(6.5g)。
向所获得的酮化合物(3.0g)、甲醇(30mL)的悬浊溶液中添加乙酸(7.3g)、50质量%羟胺水溶液(8.0g),并进行加热回流。放置冷却后,添加水(50mL),对所析出的结晶进行过滤,利用冷甲醇进行清洗后,加以干燥而获得肟化合物(2.4g)。
使所获得的肟化合物(1.8g)溶解于丙酮(20mL)中,在冰浴冷却下添加三乙胺(1.5g)、对甲苯磺酰氯(2.4g),升温至室温(25℃)后反应1小时。向反应液中添加水(50mL),对所析出的结晶进行过滤后,利用甲醇(20mL)再浆料化,然后进行过滤、干燥而获得2.3g的B-1。
再者,B-1的1H-NMR光谱(300MHz,CDCl3)为δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H)7.3(d,2H),7.1(d,1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)。
<未曝光部的残膜率评价>
在100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以膜厚变成1.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在90℃的加热板上进行120秒干燥(预烘烤)。
继而,在23℃下,由0.5质量%的KOH水溶液并利用液浸覆液法进行15秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗。其后,进而测定膜厚,由此求出相对于将原先的膜厚(1.0μm)设为100%的情况的显影后的残膜率。再者,评价基准如下所示。1或2为实用范围。
1:显影后的残膜率为90%以上。
2:显影后的残膜率为80%以上、未满90%。
3:显影后的残膜率未满80%。
<解析性评价>
在使用六甲基二硅氮烷(Hexamethyldisilazane,HMDS)进行了3分钟处理的100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以膜厚变成2.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在90℃的加热板上进行120秒干燥(预烘烤)。
其次,使用ghi射线高压水银灯曝光机,以20mW/cm2、200mJ/cm2的能量强度,隔着线与空间为1∶1的带有1%~60%灰阶(gradation)的掩模进行曝光。
继而,在23℃下,由0.5质量%的KOH水溶液并利用液浸覆液法进行15秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗。继而,在220℃下加热45分钟而获得图案。利用光学显微镜对该图案进行观察。
自掩模的线与空间的宽度50μm起开始该操作,并每次使宽度缩小5μm直至10μm为止,10μm以下时每次使宽度缩小1μm,将最佳曝光量部分的可清晰地制作图案的最小宽度设为分辨率。1或2为实用范围。
1:分辨率为5μm以下。
2:分辨率超过5μm、且为10μm以下。
3:分辨率超过10μm、且为50μm以下。
4:在掩模的线与空间的宽度50μm下无法形成图案。
<透过率的评价>
在100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以膜厚变成1.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在90℃的加热板上进行120秒干燥(预烘烤)。进而,在220℃的烘箱中对涂布膜实施245分钟加热处理(后烘烤),利用大冢电子(股份)制造的MCPD-3000测定后烘烤后的分光,并通过以下的评价基准来评价400nm的透过率。1或2为实用范围。
1:400nm的透过率为90%以上。
2:400nm的透过率为85%以上、未满90%。
3:400nm的透过率未满85%。
<ITO可见性的评价>
事先在100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上形成ITO的图案,然后利用旋转涂布机以膜厚变成1.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在90℃的加热板上进行120秒干燥(预烘烤)。
其次,使用ghi射线高压水银灯曝光机,以20mW/cm2、200mJ/cm2的能量强度对基板整个面进行曝光。
继而,在220℃下加热45分钟而在ITO图案上设置感光性组树脂组合物的干燥膜。在明室内,一面使所获得的基板倾斜一面以肉眼进行观察,并与未在ITO图案上设置感光性树脂组合物时进行比较,而进行可见性的评价。再者,评价基准是ITO的图案越不易被看到越佳。1或2为实用范围。
1:大致看不到ITO的图案。
2:可模糊地看到ITO的图案。
3:可清楚地看到ITO的图案。
<雾度(透明性)的评价>
在100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以干燥膜厚变成2.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在80℃的加热板上进行120秒干燥(预烘烤)。进而,在120℃的烘箱中对涂布膜实施15分钟加热处理(后烘烤),针对后烘烤后的雾度,利用日本电色工业(股份)制造的NDH-5000,使膜面向上,并依据塑料制品试验方法(JIS K7136·JIS K7361·ASTM D1003)来测定浊度(雾度值)。
再者,所谓雾度值,是指由扩散透过光对于全光线透过光的比例(%)所表示的值。雾度值越小,表示透明性越高。
<折射率的评价>
使用旋转器将所获得的感光性树脂组合物涂布于硅晶片基板上,并在80℃下进行120秒干燥,由此形成厚度为0.5μm的膜。使用超高压水银灯,以200mJ/cm2(利用i射线进行测定)对该基板进行曝光,其后,利用烘箱在220℃分下加热45分钟。
使用椭圆仪VUV-VASE(日本J.A.沃兰(J.A.Woollam Japan)(股份)制造),测定589nm下的硬化膜的折射率。优选为折射率高,更优选为1.70以上。
(实施例2~实施例35及比较例1~比较例5)
在实施例2~实施例35及比较例1~比较例5中,将分散液及成分A(聚合物)分别变更成表3中所记载者,除此以外,与实施例1同样地制备感光性树脂组合物,并进行各评价。
再者,在实施例20~实施例24中,如以下所示般进一步变更分散液及成分A以外的成分,而分别制备感光性树脂组合物。
实施例20:将光酸产生剂B-1变更成下述CGI-1397(巴斯夫公司制造)。
实施例21:将光酸产生剂B-15.1份变更成下述B-22.55份、及9,10-二丁氧基蒽(DBA,川崎化成工业(股份)制造)2.55份。
实施例22:将JER157S65变更成下述EHPE-3150(大赛璐(Daicel)化学工业(股份)制造)。
实施例23:将JER157S65变更成艾比克隆(EPICLON)HP-7200HH(环氧树脂,迪爱生(股份)制造)。
实施例24:将易加乐斯(Irganox)1726变更成下述地奴彬(TINUVIN)405(巴斯夫公司制造)。
[化74]
[化75]
<B-2的合成>
根据日本专利特表2002-528451号公报的段落0108中所记载的方法,合成α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)苯基乙腈(上述B-2)。
如根据上述表3所示的结果而明确般,本发明的感光性树脂组合物的雾度低,在加热后也维持高透过率。相对于此,可知比较例的感光性树脂组合物在加热后的透过率也低,且雾度欠佳。
<分散液D18~分散液D45的制备>
将TTO-51(C)及化合物1分别变更成表4中所记载者,除此以外,以与分散液D1的制备相同的方式分别获得分散液D18~分散液D45。
[表4]
以下表示表4中所记载的化合物7~化合物13。
化合物7:下述化合物,Mw=4,000,30%PGMEA溶液,P1∶P2=86.5质量%∶13.5质量%
[化76]
化合物8:下述化合物,Mw=4,700,30%PGMEA溶液
[化77]
化合物9:下述化合物,Mw=4,800,30%PGMEA溶液
[化78]
化合物10:下述化合物,Mw=4,400,30%PGMEA溶液
[化79]
化合物11:下述化合物,Mw=6,300,30%PGMEA溶液
[化80]
化合物12:下述化合物,Mw=4,300,30%PGMEA溶液
[化81]
化合物13:下述化合物,Mw=6,200,30%PGMEA溶液
[化82]
<聚合物P11~聚合物P15的合成>
向三口烧瓶中加入MEDG(89g),在氮气环境下升温至90℃。历时2小时向该溶液中滴加MAA(成为所有单体成分中的10mol%的量)、MATHF(成为所有单体成分中的40mol%的量)、GMA(相当于所有单体成分中的35mol%)、HEMA(成为所有单体成分中的15mol%的量)、V-65(相对于所有单体成分的合计100mol%,相当于3mol%)并使这些溶解。滴加结束后搅拌2小时,然后使反应结束。由此获得聚合物P11。再者,将MEDG与其他成分的合计量的比设为70:30。即,制备固体成分浓度为30%的聚合物溶液。
如下述表中所示般变更所使用的单体的种类、聚合引发剂等,除此以外,以与聚合物P11的合成相同的方式分别合成聚合物P12~聚合物P15。
[表5]
上述表5中的未特别附加单位的数值将mol%作为单位。另外,聚合引发剂的数值是将单体成分设为100mol%时的mol%。
固体成分浓度可通过以下的式来算出。
固体成分浓度:单体重量/(单体重量+溶剂重量)×100(单位:质量%)
另外,当使用V-601作为引发剂时,将反应温度设为90℃,当使用V-65作为引发剂时,将反应温度设为70℃。
(实施例36)
<感光性树脂组合物的制备>
以下述组成进行调配、混合而制成均匀的溶液后,使用具有0.2μm的孔径的聚乙烯制过滤器进行过滤,而制成实施例36的感光性树脂组合物。使用所获得的感光性树脂组合物,进行后述的各种评价。将评价结果示于后述的表9~表11中。
·溶剂(PGMEA):307.5份
·化合物I-1:0.02份
·聚合物P11:100.0份
·光酸产生剂B-1:1.9份
·JER157S65:6.9份
·KBM-403:1.7份
·F-554:0.08份
·分散液D18:181.7份
<实施例37~实施例135>
除变更成下述表6~表8中所示的聚合物、光酸产生剂、增感剂、其他成分以外,与实施例36同样地分别制备感光性树脂组合物。再者,表6~表8中的各成分量的添加量表示质量%或质量份。
[表9]
[表10]
[表11]
表6~表8中所记载的上述以外的略记的详细情况如下。
<光酸产生剂>
B-3:GSID-26-1,三芳基锍盐(巴斯夫公司制造)
[化83]
<增感剂>
G-1:DBA(9,10-二丁氧基蒽,川崎化成工业(股份)制造)
<碱性化合物>
1-2:1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(东京化成工业(股份)制造)
(实施例136)
在日本专利第3321003号公报的图1中所记载的有源矩阵型液晶显示装置中,以如下方式形成硬化膜17作为层间绝缘膜,而获得实施例136的液晶显示装置。即,将实施例5的感光性树脂组合物旋涂于基板上,在加热板上进行预烘烤(90℃/120秒)后,使用高压水银灯自掩模上照射45mJ/cm2(能量强度为20mW/cm2)的i射线(365nm),然后利用碱性水溶液进行显影而形成图案,并在230℃下进行30分钟的加热处理,而形成硬化膜17作为层间绝缘膜。
对所获得的液晶显示装置施加驱动电压的结果,可知其为显示良好的显示特性、且可靠性高的液晶显示装置。
(实施例137)
通过以下的方法来制作使用薄膜晶体管(TFT)的有机EL显示装置(参照图2)。
在玻璃基板6上形成底栅极型的TFT1,并在覆盖该TFT1的状态下形成包含Si3N4的绝缘膜3。继而,在该绝缘膜3上形成此处省略了图示的接触孔后,经由该接触孔而在绝缘膜3上形成连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。该配线2是用以将TFT1间、或将其后的步骤中形成的有机EL元件与TFT1加以连接的线。
进而,为了使由配线2的形成所产生的凹凸平坦化,在埋入由配线2所产生的凹凸的状态下,朝绝缘膜3上形成平坦化膜4。朝绝缘膜3上的平坦化膜4的形成是将实施例5的感光性树脂组合物旋涂于基板上,在加热板上进行预烘烤(90℃/120秒)后,使用高压水银灯自掩模上照射45mJ/cm2(能量强度为20mW/cm2)的i射线(365nm),然后利用碱性水溶液进行显影而形成图案,并在230℃下进行30分钟的加热处理。
涂布感光性树脂组合物时的涂布性良好,在曝光、显影、煅烧后所获得的硬化膜中,未看到皱褶或裂痕的产生。进而,配线2的平均阶差为500nm,所制作的平坦化膜4的膜厚为2,000nm。
继而,在所获得的平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。首先,使包含ITO的第一电极5经由接触孔7连接于配线2而形成在平坦化膜4上。其后,涂布抗蚀剂,并进行预烘烤,隔着所期望的图案的掩模进行曝光,然后进行显影。将该抗蚀剂图案作为掩模,通过使用ITO蚀刻剂的湿式蚀刻来进行图案加工。其后,在50℃下,使用抗蚀剂剥离液(去除剂(Remover)100,安智电子材料(AZ Electronic Materials)公司制造)将上述抗蚀剂图案剥离。以上述方式获得的第一电极5相当于有机EL元件的阳极。
继而,形成覆盖第一电极5的周缘的形状的绝缘膜8。将实施例5的感光性树脂组合物用于绝缘膜8,以与上述相同的方法形成绝缘膜8。通过设置该绝缘膜8,可防止第一电极5与其后的步骤中所形成的第二电极之间的短路。
进而,在真空蒸镀装置内,隔着所期望的图案掩模而依次进行蒸镀来设置空穴传输层、有机发光层、电子传输层。继而,在基板上方的整个面上形成包含Al的第二电极。自蒸镀机中取出所获得的上述基板,通过使用密封用玻璃板与紫外线硬化型环氧树脂进行贴合来密封。
如以上般,获得在各有机EL元件上连接用以对其进行驱动的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。经由驱动电路而施加电压的结果,可知其为显现良好的显示特性、且可靠性高的有机EL显示装置。
(实施例138)
通过以下所述的方法,并使用本发明的高折射率的硬化性树脂材料来制作触摸屏显示装置。
<第一透明电极图案的形成>
[透明电极层的形成]
将事先形成有掩模层的强化处理玻璃(300mm×400mm×0.7mm)的前面板导入至真空室内,使用SnO2含有率为10质量%的ITO靶材(铟∶锡=95∶5(摩尔比)),通过直流(Direct Current,DC)磁控溅镀(条件:基材的温度为250℃,氩压为0.13Pa,氧压为0.01Pa)来形成厚度为40nm的ITO薄膜,而获得形成有透明电极层的前面板。ITO薄膜的表面电阻为80Ω/□。
继而,将市售的蚀刻抗蚀剂涂布于ITO上并进行干燥,而形成蚀刻抗蚀剂层。将曝光掩模(具有透明电极图案的石英曝光掩模)面与该蚀刻抗蚀剂层之间的距离设定为100μm,以50mJ/cm2(i射线)的曝光量进行图案曝光后,利用专用的显影液来进行显影,进而在130℃下进行30分钟的后烘烤处理,而获得形成有透明电极层与蚀刻用光硬化性树脂层图案的前面板。
使形成有透明电极层与蚀刻用光硬化性树脂层图案的前面板浸渍于加入有ITO蚀刻剂(盐酸、氯化钾水溶液;液温为30℃)的蚀刻槽中,进行100秒处理,将未由蚀刻抗蚀剂层覆盖而露出的区域的透明电极层溶解去除,而获得附有带有蚀刻抗蚀剂层图案的透明电极层图案的前面板。
继而,使附有带有蚀刻抗蚀剂层图案的透明电极层图案的前面板浸渍于专用的抗蚀剂剥离液中,将蚀刻用光硬化性树脂层去除,而获得形成有掩模层与第一透明电极图案的前面板。
[绝缘层的形成]
将实施例36的感光性树脂组合物涂布于形成有掩模层与第一透明电极图案的前面板上并进行干燥(膜厚为1μm,90℃、120秒),而获得感光性树脂组合物层。将曝光掩模(具有绝缘层用图案的石英曝光掩模)面与上述感光性树脂组合物层之间的距离设定为30μm,以50mJ/cm2(i射线)的曝光量进行图案曝光。
继而,在23℃下,由2.38质量%的氢氧化四甲基铵水溶液并利用液浸覆液法进行15秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗。继而,在220℃下进行45分钟的后烘烤处理,而获得形成有掩模层、第一透明电极图案、绝缘层图案的前面板。
<第二透明电极图案的形成>
[透明电极层的形成]
对以与上述第一透明电极图案的形成相同的方式形成至绝缘层图案为止的前面板进行DC磁控溅镀处理(条件:基材的温度为50℃,氩压为0.13Pa,氧压为0.01Pa),形成厚度为80nh的ITO薄膜,而获得形成有透明电极层的前面板。ITO薄膜的表面电阻为110Ω/□。
以与第一透明电极图案的形成相同的方式,使用市售的蚀刻抗蚀剂获得形成有第一透明电极图案、利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、透明电极层、蚀刻抗蚀剂图案的前面板(后烘烤处理;130℃、30分钟)。
进而,以与第一透明电极图案的形成相同的方式进行蚀刻,而去除蚀刻抗蚀剂层,由此获得形成有掩模层、第一透明电极图案、利用实施例36的硬化性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案的前面板。
<与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素的形成>
以与上述第一透明电极图案、及第二透明电极图案的形成相同的方式,对形成有第一透明电极图案、利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案的前面板进行DC磁控溅镀处理,而获得形成有厚度为200nh的铝(Al)薄膜的前面板。
以与上述第一透明电极图案、及第二透明电极图案的形成相同的方式,使用市售的蚀刻抗蚀剂获得形成有第一透明电极图案、利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、蚀刻抗蚀剂图案的前面板。(后烘烤处理;130℃、30分钟)。
进而,以与第一透明电极图案的形成相同的方式进行蚀刻(30℃、50秒),而将蚀刻抗蚀剂层去除(45℃、200秒),由此获得形成有掩模层、第一透明电极图案、利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素的前面板。
<透明保护层的形成>
在以与绝缘层的形成相同的方式形成至与上述第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素为止的前面板上,涂布实施例36的感光性树脂组合物并进行干燥(膜厚为1μm,90℃、120秒),而获得感光性树脂组合物膜。进而,不隔着曝光掩模而以50mJ/cm2(i射线)的曝光量进行前面曝光,然后进行显影、后曝光(1,000mJ/cm2)、后烘烤处理,而获得以如下方式层叠利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层(透明保护层)的前面板,该方式是将掩模层、第一透明电极图案、利用实施例36的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素全部覆盖的方式。
<图像显示装置(触摸屏)的制作>
在通过日本专利特开2009-47936号公报中记载的方法所制造的液晶显示元件上贴合之前制造的前面板,利用公知的方法制作具备静电电容型输入装置作为构成要素的图像显示装置。
<前面板、及图像显示装置的评价>
第一透明电极图案、第二透明电极图案、及与两者不同的导电性要素各自的导电性不存在问题,另一方面,第一透明电极图案与第二透明电极图案之间具有绝缘性,作为触摸屏,获得了良好的显示特性。进而,第一透明电极图案及第二透明电极图案不易被看到,获得了显示特性优异的图像显示装置。
符号的说明
1:TFT(薄膜晶体管)
2:配线
3:绝缘膜
4:平坦化膜
5:第一电极
6:玻璃基板
7:接触孔
8:绝缘膜
10:液晶显示装置
12:背光单元
14、15:玻璃基板
16:TFT
17:硬化膜
18:接触孔
19:ITO透明电极
20:液晶
22:彩色滤光片
30:静电电容型输入装置
31:前面板
32:掩模层
33:第一透明电极图案
33a:垫部分
33b:连接部分
34:第二透明电极图案
35:绝缘层
36:导电性要素
37:透明保护层
38:开口部
Claims (15)
1.一种感光性树脂组合物,其特征在于包括:
(成分A)含有满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分,
(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物,
(2)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及具有(a2)含有交联性基的构成单元的聚合物;
(成分S)由下述式(S)表示、且具有至少1种酸基的分散剂;
(成分B)光酸产生剂;
(成分C)金属氧化物粒子;以及
(成分D)溶剂,
(式(S)中,R3表示(m+n)价的连结基,R4及R5分别独立地表示单键或二价的连结基,A2表示含有至少1种选自由有机色素结构、杂环结构、酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基硅烷基、酚基、烷基、芳基、具有亚烷氧基链的基、酰亚胺基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组的部分结构的一价的有机基,n个A2、R4可相同也可不同,m表示0~8,n表示2~9,m+n为3~10,P2表示高分子骨架,m个P2、R5可相同也可不同)。
2.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物,其中,成分C为氧化钛粒子或氧化锆粒子。
3.根据权利要求1或2所述的感光性树脂组合物,其中,所述A2为含有至少1种酸基的一价的有机基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的感光性树脂组合物,其中,所述P2为丙烯酸树脂骨架。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感光性树脂组合物,其中,成分A含有满足所述(1)的聚合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感光性树脂组合物,其还包括(成分E)交联剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的感光性树脂组合物,其还包括(成分F)抗氧化剂。
8.一种硬化物的制造方法,其至少依次包括步骤(a)~步骤(c):
(a)涂布步骤,将根据权利要求1至7中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上;
(b)溶剂去除步骤,自所涂布的树脂组合物中去除溶剂;以及
(c)热处理步骤,对去除了溶剂的树脂组合物进行热处理。
9.一种树脂图案制造方法,其至少依次包括步骤(1)~步骤(5):
(1)涂布步骤,将根据权利要求1至7中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上的涂布步骤;
(2)溶剂去除步骤,自所涂布的树脂组合物中去除溶剂的溶剂去除步骤;
(3)曝光步骤,利用光化射线将去除了溶剂的树脂组合物曝光成图案状;
(4)显影步骤,利用水性显影液对经曝光的树脂组合物进行显影;以及
(5)热处理步骤,对经显影的树脂组合物进行热处理。
10.一种硬化物,其是通过根据权利要求8所述的硬化物的制造方法或根据权利要求9所述的树脂图案制造方法而获得。
11.一种硬化膜,其是使根据权利要求1至7中任一项所述的感光性树脂组合物硬化而形成。
12.根据权利要求11所述的硬化膜,其为层间绝缘膜。
13.一种液晶显示装置,其包括根据权利要求11或12所述的硬化膜。
14.一种有机电致发光显示装置,其包括根据权利要求11或12所述的硬化膜。
15.一种触摸屏显示装置,其包括根据权利要求11或12所述的硬化膜。
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