CN106462062B - 元件、绝缘膜及其制造方法以及感放射线性树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种元件、绝缘膜及其制造方法以及感放射线性树脂组合物,所述元件用于显示或照明装置,所述元件具有逸气的产生量少且在紫外线范围附近具有遮旋光性的绝缘膜。本发明的用于显示或照明装置的元件具有由感放射线性树脂组合物所形成的绝缘膜,所述感放射线性树脂组合物含有(B)感光剂、以及(C)选自具有式(C1)所表示的结构单元的树脂及具有式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂。
Figure DDA0001159601200000011

Description

元件、绝缘膜及其制造方法以及感放射线性树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种元件、绝缘膜及其制造方法以及感放射线性树脂组合物。
背景技术
作为平板显示器(flat panel display),非发光型的液晶显示器(LiquidCrystal Display,LCD)正在普及。另外,近年来作为自发光型显示器的电致发光显示器(Electroluminescent Display,ELD)已为人所知。特别是利用由有机化合物所致的电致发光的有机电致发光(electroluminescence,EL)元件,除了作为设置在显示器中的发光元件以外,也作为设置在下一代照明装置中的发光元件而备受期待。
例如有机EL显示或照明装置具有平坦化膜、划分像素的隔离壁等绝缘膜。这种绝缘膜通常是使用感放射线性树脂组合物而形成(例如参照专利文献1及专利文献2)。
近年来,正在活跃地进行使用氧化物半导体层的薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,TFT)的研究。在专利文献3中,提出了将包含In、Ga、Zn的氧化物(以下也简称为“IGZO”)的多晶薄膜用于TFT的半导体层的例子,且在专利文献3及专利文献4中提出了将IGZO的非晶质薄膜用于TFT的半导体层的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2011-107476号公报
专利文献2:日本专利特开2010-237310号公报
专利文献3:日本专利特开2004-103957号公报
专利文献4:国际公开第2005/088726号手册
发明内容
发明要解决的问题
对于IGZO来说,自然光、点亮、制造工序等引起的光劣化已为人所知。因此,在将含有包含IGZO等光劣化大的物质的半导体层的TFT用作显示或照明装置的驱动用元件、特别是有机EL元件的驱动用元件的情况下,从防止IGZO的光劣化的观点来看,所述绝缘膜的特性,需要从紫外到可见光的遮旋光性。然而,目前所使用的绝缘膜例如大多在紫外线范围附近为透明。
另外,对于感放射线性树脂组合物来说,从制造发光特性优异的元件的观点来看,必须能够形成逸气的产生量少的绝缘膜。
本发明的课题在于提供一种可形成逸气的产生量少且在紫外线范围附近具有遮旋光性的绝缘膜的感放射线性树脂组合物、由所述组合物所形成的绝缘膜及其制造方法、以及具有所述绝缘膜的元件。
解决问题的技术手段
本发明人等人为了解决所述课题而进行了努力研究。结果发现,通过采用以下的构成可解决所述课题,以至完成了本发明。本发明例如涉及以下的[1]~[15]。
[1]一种元件,其用于显示或照明装置,所述元件具有由感放射线性树脂组合物所形成的绝缘膜,所述感放射线性树脂组合物含有(B)感光剂、以及(C)选自具有后述式(C1)所表示的结构单元的树脂及具有后述式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂。
[2]根据所述[1]所记载的元件,其用于显示或照明装置,式(C1)中的A为后述式(c1-1)、式(c1-2)或式(c1-3)所表示的二价基。
[3]根据所述[1]或[2]所记载的元件,其用于显示或照明装置,所述感放射线性树脂组合物还含有(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
[4]根据所述[3]所记载的元件,其用于显示或照明装置,碱可溶性树脂(A)为选自聚酰亚胺(A1)、所述聚酰亚胺的前体(A2)、丙烯酸系树脂(A3)、聚硅氧烷(A4)、聚苯并恶唑(A5)及所述聚苯并恶唑的前体(A6)中的至少一种。
[5]根据所述[4]所记载的元件,其用于显示或照明装置,聚酰亚胺(A1)为具有后述式(A1)所表示的结构单元的聚酰亚胺。
[6]根据所述[4]所记载的元件,其用于显示或照明装置,丙烯酸系树脂(A3)为至少使具有羧基的自由基聚合性单体进行聚合而获得的树脂。
[7]根据所述[4]所记载的元件,其用于显示或照明装置,聚硅氧烷(A4)为使后述式(a4)所表示的有机硅烷进行反应而获得的聚硅氧烷。
[8]根据所述[1]至[7]中任一项所记载的元件,其用于显示或照明装置,感光剂(B)为选自光酸产生剂、光自由基聚合起始剂及光阳离子聚合起始剂中的至少一种。
[9]根据所述[3]至[7]中任一项所记载的元件,其用于显示或照明装置,在所述感放射线性树脂组合物中,相对于树脂(A)100质量份,树脂(C)的含量为5质量份~200质量份。
[10]根据所述[1]至[9]中任一项所记载的元件,其用于显示或照明装置,所述元件为有机电致发光元件。
[11]一种感放射线性树脂组合物,含有(B)感光剂、以及(C)选自具有后述式(C1)所表示的结构单元的树脂及具有后述式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂。
[12]根据所述[11]所记载的感放射线性树脂组合物,其还含有(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
[13]一种绝缘膜,其是由感放射线性树脂组合物所形成,所述感放射线性树脂组合物含有(B)感光剂、以及(C)选自具有后述式(C1)所表示的结构单元的树脂及具有后述式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂。
[14]根据所述[13]所记载的绝缘膜,其中所述感放射线性树脂组合物还含有(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
[15]一种绝缘膜的制造方法,包括以下工序:使用根据所述[11]或[12]所记载的感放射线性树脂组合物在基板上形成涂膜的工序;对所述涂膜的至少一部分照射放射线的工序;对所述经放射线照射的涂膜进行显影的工序;以及将所述经显影的涂膜加热的工序。
发明的效果
根据本发明,可提供一种可形成逸气的产生量少且在紫外线范围附近具有遮旋光性的绝缘膜的感放射线性树脂组合物、由所述组合物所形成的绝缘膜及其制造方法、以及具有所述绝缘膜的元件。因此,在具有含有包含例如IGZO等光劣化大的物质的半导体层的薄膜晶体管作为驱动用元件的有机EL元件中,可抑制伴随着所述元件的使用的所述物质的光劣化。因此,可获得可靠性及发光特性提高的有机EL元件。
附图说明
图1为表示有机EL装置的主要部分的结构概略的截面图。
附图标号说明:
1:有机EL装置
2:支撑基板
3:TFT
4:第一绝缘膜(平坦化膜)
5:阳极
6:通孔
7:第二绝缘膜(隔离壁)
70:凹部
8:有机发光层
9:阴极
10:钝化膜
11:密封基板
12:密封层
具体实施方式
以下,对本发明的感放射线性树脂组合物、由所述组合物所形成的绝缘膜及其制造方法、以及具有所述绝缘膜的元件加以说明。
〔感放射线性树脂组合物〕
本发明的感放射线性树脂组合物含有感光剂(B)、以及选自具有后述式(C1)所表示的结构单元的树脂及具有后述式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂(C)。所述组合物优选的是还含有后述碱可溶性树脂(A)。
所述组合物由于含有特定的树脂(C),因此可形成在紫外线范围附近的遮旋光性、例如波长400nm下的遮旋光性优异的绝缘膜。因此,本发明中,例如可防止TFT的光劣化。另外,所述组合物由于图案化性及放射线感度优异,因此可应对图案的窄节距化的要求。
以下,对各成分加以详述。
[碱可溶性树脂(A)]
树脂(A)为将树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
树脂(A)例如可举出:选自聚酰亚胺(A1)、所述聚酰亚胺的前体(A2)、丙烯酸系树脂(A3)、聚硅氧烷(A4)、聚苯并恶唑(A5)及所述聚苯并恶唑的前体(A6)中的至少一种。由树脂(A)所形成的绝缘膜、特别是由选自聚酰亚胺(A1)、聚酰亚胺前体(A2)及聚硅氧烷(A4)中的至少一种所形成的绝缘膜的耐热性优异。
关于树脂(A)的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw),以利用凝胶渗透色谱(GelPermeation Chromatography,GPC)法所测定的值计,通常为2,000~500,000,优选3,000~100,000,更优选4,000~50,000。若Mw为所述范围的下限值以上,则有可获得具有充分的机械特性的绝缘膜的倾向。若Mw为所述范围的上限值以下,则有树脂(A)在溶剂或显影液中的溶解性优异的倾向。
对于树脂(A)来说,所谓碱可溶性,是指在碱性溶液、例如2.38质量%氢氧化四甲基铵水溶液中可膨润或溶解。
相对于本发明的组合物中的总固体成分100质量%,树脂(A)的含量优选10质量%~90质量%,更优选20质量%~80质量%,进而优选30质量%~75质量%。
《聚酰亚胺(A1)》
聚酰亚胺(A1)优选的是具有式(A1)所表示的结构单元。
[化1]
Figure GDA0002240560580000041
式(A1)中,R1为具有羟基的二价基,X为四价有机基。
R1例如可举出式(a1)所表示的二价基。
[化2]
Figure GDA0002240560580000042
式(a1)中,R2为单键、氧原子、硫原子、磺酰基、羰基、亚甲基、二甲基亚甲基或双(三氟甲基)亚甲基;R3分别独立地为氢原子、甲酰基、酰基或烷基。其中,R3的至少一个为氢原子。n1及n2分别独立地为0~2的整数。其中,n1及n2的至少一个为1或2。在n1与n2的合计为2以上的情况下,多个R3可相同也可不同。
R3中,酰基例如可举出:乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基等碳数2~20的基团;烷基例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基等碳数1~20的基团。
式(a1)所表示的二价基优选具有1个~4个羟基的二价基,进而优选具有2个羟基的二价基。式(a1)所表示的具有1个~4个羟基的二价基例如可举出下述式所表示的二价基。此外,下述式中,*表示结合键。
[化3]
Figure GDA0002240560580000051
[化4]
[化5]
Figure GDA0002240560580000053
[化6]
Figure GDA0002240560580000054
X所表示的四价有机基例如可举出四价脂肪族烃基、四价芳香族烃基、下述式(1)所表示的基团。X优选来源于四羧酸二酐的四价有机基。这些基团中,优选下述式(1)所表示的基团。
[化7]
Figure GDA0002240560580000061
所述式(1)中,Ar分别独立地为三价芳香族烃基,A为直接键结或二价基。所述二价基例如可举出:氧原子、硫原子、磺酰基、羰基、亚甲基、二甲基亚甲基、双(三氟甲基)亚甲基。
四价脂肪族烃基的碳数通常为4~30,优选8~24。四价芳香族烃基及所述式(1)中的三价芳香族烃基的碳数通常为6~30,优选6~24。
四价脂肪族烃基例如可举出:链状烃基、脂环式烃基、在分子结构中的至少一部分中含有芳香族环的脂肪族烃基。
四价链状烃基例如可举出:来源于正丁烷、正戊烷、正己烷、正辛烷、正癸烷、正十二烷等链状烃的四价基。
四价脂环式烃基例如可举出来源于以下的烃的四价基:环丁烷、环戊烷、环戊烯、甲基环戊烷、环己烷、环己烯、环辛烷等单环式烃;双环[2.2.1]庚烷、双环[3.1.1]庚烷、双环[3.1.1]庚-2-烯、双环[2.2.2]辛烷、双环[2.2.2]辛-5-烯等二环式烃;三环[5.2.1.02,6]癸烷、三环[5.2.1.02,6]癸-4-烯、金刚烷、四环[6.2.1.13,6.02,7]十二烷等三环式以上的烃等。
在分子结构中的至少一部分中含有芳香族环的脂肪族烃基例如优选的是所述基团中所含的苯核的个数为3以下,特别优选1个。更具体可举出:来源于1-乙基-6-甲基-1,2,3,4-四氢萘、1-乙基-1,2,3,4-四氢萘等的四价基。
所述说明中,来源于所述烃的四价基为从所述烃中去掉4个氢原子而形成的四价基。4个氢原子的去掉部位为在将所述4个氢原子取代为4个羧基的情况下,可形成四羧酸二酐结构的部位。
四价脂肪族烃基优选下述式所表示的四价基。此外,下述式中,*表示结合键。
[化8]
Figure GDA0002240560580000071
四价芳香族烃基及所述式(1)所表示的基团例如可举出下述式所表示的四价基。此外,下述式中,*表示结合键。
[化9]
聚酰亚胺(A1)可通过以下说明的聚酰亚胺前体(A2)的酰亚胺化而获得。这里的酰亚胺化可完全地进行,也可部分地进行。即,酰亚胺化率也可不为100%。因此,聚酰亚胺(A1)也可还具有选自以下说明的式(A2-1)所表示的结构单元及式(A2-2)所表示的结构单元中的至少一种。
聚酰亚胺(A1)中,酰亚胺化率优选5%以上,更优选7.5%以上,进而优选10%以上。酰亚胺化率的上限值优选50%,更优选30%。若酰亚胺化率在所述范围内,则在耐热性及曝光部分在显影液中的溶解性的方面优选。酰亚胺化率可通过实施例记载的条件来测定。
聚酰亚胺(A1)中,式(A1)、式(A2-1)、式(A2-2)所表示的结构单元的合计含量通常为50质量%以上,优选60质量%以上,更优选70质量%以上,特别优选80质量%以
《聚酰亚胺前体(A2)》
聚酰亚胺前体(A2)为可通过脱水、环化(酰亚胺化)而生成聚酰亚胺(A1)、优选具有式(A1)所表示的结构单元的聚酰亚胺(A1)的化合物。聚酰亚胺前体(A2)例如可举出聚酰胺酸及聚酰胺酸衍生物。
(聚酰胺酸)
聚酰胺酸具有式(A2-1)所表示的结构单元。
[化10]
Figure GDA0002240560580000081
式(A2-1)中,R1为具有羟基的二价基,X为四价有机基。R1所表示的具有羟基的二价基及X所表示的四价有机基分别可举出与作为式(A1)中的R1及X而例示的基团相同的基团。
聚酰胺酸中,式(A2-1)所表示的结构单元的含量通常为50质量%以上,优选60质量%以上,更优选70质量%以上,特别优选80质量%以上。
(聚酰胺酸衍生物)
聚酰胺酸衍生物为通过聚酰胺酸的酯化等而合成的衍生物。聚酰胺酸衍生物例如可举出将聚酰胺酸所具有的式(A2-1)所表示的结构单元中的羧基的氢原子取代为其他基团而成的聚合物,优选聚酰胺酸酯。
聚酰胺酸酯为聚酰胺酸所具有的羧基的至少一部分经酯化的聚合物。聚酰胺酸酯可举出:可生成具有式(A1)所表示的结构单元的聚酰亚胺(A1)的具有式(A2-2)所表示的结构单元的聚合物。
[化11]
Figure GDA0002240560580000082
式(A2-2)中,R1为具有羟基的二价基,X为四价有机基,R4分别独立地为碳数1~5的烷基。R1所表示的具有羟基的二价基及X所表示的四价有机基,分别可举出与作为式(A1)中的R1及X而例示的基团相同的基团。R4所表示的碳数1~5的烷基例如可举出:甲基、乙基、丙基。
聚酰胺酸酯中,式(A2-2)所表示的结构单元的含量通常为50质量%以上,优选60质量%以上,更优选70质量%以上,特别优选80质量%以上。
《聚酰亚胺(A1)及聚酰亚胺前体(A2)的合成方法》
作为聚酰亚胺前体(A2)的聚酰胺酸例如可通过将四羧酸二酐、与具有羟基的二胺及视需要而添加的其他二胺组合并进行聚合而获得。关于这些化合物的使用比例,例如相对于所述四羧酸二酐1摩尔而使所述的所有二胺为0.3摩尔~4摩尔、优选大致等摩尔。所述聚合中,优选的是将所述四羧酸二酐及所述的所有二胺的混合溶液在50℃~200℃下加热1小时~24小时。
作为聚酰亚胺前体(A2)的聚酰胺酸衍生物可将所述聚酰胺酸的羧基酯化等而合成。酯化的方法并无特别限定,可应用众所周知的方法。
聚酰亚胺(A1)例如可通过利用所述方法合成聚酰胺酸后,将所述聚酰胺酸脱水、环化(酰亚胺化)而合成;另外,也可通过利用所述方法合成聚酰胺酸衍生物后,将所述聚酰胺酸衍生物酰亚胺化而合成。
聚酰胺酸及聚酰胺酸衍生物的酰亚胺化反应可应用加热酰亚胺化反应或化学酰亚胺化反应等众所周知的方法。加热酰亚胺化反应的情况下,优选的是将含有聚酰胺酸和/或聚酰胺酸衍生物的溶液在120℃~210℃下加热1小时~16小时。
另外,在相对于四羧酸二酐而过量地使用二胺的情况下,例如也可使用马来酸酐等二羧酸酐作为将聚酰亚胺、聚酰胺酸及聚酰胺酸衍生物的末端基封闭的封端剂。
用于合成聚酰亚胺(A1)及聚酰亚胺前体(A2)等树脂(A)的聚合溶剂优选的是可使这些合成用的原料、或所述树脂)A)溶解的溶剂。聚合溶剂可使用与作为后述溶剂(E)而例示的溶剂相同的溶剂。在后述其他树脂(A3)~树脂(A6)的合成中也相同。
聚酰亚胺(A1)及聚酰亚胺前体(A2)优选的是具有包含羟基的所述特定结构,由此而具有在后述溶剂(E)中的优异的溶解性。
《丙烯酸系树脂(A3)》
丙烯酸系树脂(A3)例如为至少使具有羧基的自由基聚合性单体进行聚合而获得的树脂。例如可举出:使具有交联性基的自由基聚合性单体(a3-1)、具有羧基的自由基聚合性单体(a3-2)、及可与所述聚合性单体共聚合的其他自由基聚合性单体(a3-3)进行聚合而获得的树脂。
以下,将所述单体(a3-1)~单体(a3-3)也分别称为“成分(a3-1)~成分(a3-3)”,对这里所用的成分(a3-1)、成分(a3-2)及成分(a3-3)依次进行说明。
(成分(a3-1))
成分(a3-1)中的交联性基为羧基以外的交联性基,例如可举出环氧基、氧杂环丁基(oxetanyl)。
成分(a3-1)例如可举出:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、3-甲基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-(甲基)丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、对乙烯基苯甲酸3-乙基氧杂环丁烷-3-基甲酯、对乙烯基苯基-3-乙基氧杂环丁-3-基甲基醚。若利用使用成分(a3-1)而获得的丙烯酸系树脂(A3),则可形成耐热性、耐化学品性高且小的图案。
成分(a3-1)可单独使用,或也可混合两种以上而使用。
当合成丙烯酸系树脂(A3)时,优选的是相对于所有单体的总质量而使用1质量%~70质量%的成分(a3-1)。若为这种范围,则由本发明的组合物所得的图案的尺寸接近掩模(mask)尺寸,另外涂膜的耐化学品性提高,因此优选。若成分(a3-1)的所述范围为10质量%~65质量%,则耐热性提高而更优选。若成分(a3-1)的所述范围为15质量%~50质量%,则显影性变得更良好,因此进而优选。
(成分(a3-2))
成分(a3-2)例如为:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯、马来酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯、环己烯-3,4-二羧酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯。这些化合物中,优选(甲基)丙烯酸、琥珀酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯,尤其若使用(甲基)丙烯酸,则组合物的图案尺寸接近掩模(mask)尺寸,另外可获得透明性高、显影残渣少、保存稳定性优异的组合物。
成分(a3-2)可单独使用,或也可混合两种以上而使用。
当合成丙烯酸系树脂(A3)时,优选的是相对于所有单体的总质量而使用5质量%~50质量%的成分(a3-2)。若为这种范围,则本发明的组合物的利用碱性水溶液的显影性变良好而优选。若成分(a3-2)的所述范围为6质量%~40质量%,则图案尺寸接近掩模尺寸,因此更优选。若成分(a3-2)的所述范围为7质量%~32质量%,则组合物变为高感度,因此进而优选。
(成分(a3-3))
成分(a3-3)只要为可与成分(a3-1)及成分(a3-2)共聚合的自由基聚合性单体,则并无特别限定,例如可举出:苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸酯、(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)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、N-苯基马来酰亚胺、N-丙烯酰基吗啉、茚(Inden),另外可举出丙烯酸-5-四氢糠氧基羰基戊酯等利用ε-己内酯将四氢糠醇改性而获得的化合物的(甲基)丙烯酸酯。
若相对于用于合成丙烯酸系树脂(A3)的所有单体的总质量而以15质量%~85质量%的范围使用成分(a3-3),则在对本发明的组合物进行涂布、曝光、显影时,图案尺寸接近掩模尺寸,且能以低曝光量获得所需的图案,因此优选。若考虑到显影时间与密接性的平衡,则成分(a3-3)的所述范围优选20质量%~78质量%。
(丙烯酸系树脂(A3)的聚合方法)
丙烯酸系树脂(A3)例如可使含有成分(a3-1)、成分(a3-2)及成分(a3-3)的自由基聚合性单体的混合物进行聚合而获得。所述单体的聚合方法并无特别限制,优选的是使用溶剂的溶液中的自由基聚合。聚合温度只要为由所使用的聚合起始剂充分产生自由基的温度,则并无特别限定,通常为50℃~150℃的范围。聚合时间也无特别限定,通常为3小时~24小时的范围。另外,所述聚合可在加压、减压或大气压的任一压力下进行。
合成丙烯酸系树脂(A3)时所使用的聚合起始剂可举出通过热而产生自由基的化合物,例如可使用偶氮双异丁腈、二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)等偶氮系起始剂或过氧化苯甲酰等过氧化物系起始剂。为了调节分子量,也可适量添加硫代乙醇酸等链转移剂。
《聚硅氧烷(A4)》
聚硅氧烷(A4)例如可举出使式(a4)所表示的有机硅烷进行反应而获得的聚硅氧烷。
[化12]
式(a4)中,R1为氢原子、碳数1~10的烷基、碳数2~10的烯基、碳数6~15的含芳基的基团、碳数2~15的含环氧环的基团、或将所述烷基所含的一个或两个以上的氢原子取代为取代基而成的基团(取代体),R1在存在多个的情况下可彼此相同也可不同;R2为氢原子、碳数1~6的烷基、碳数1~6的酰基或碳数6~15的芳基,R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同;n为0~3的整数。
所述取代基例如为选自卤素原子、氨基、羟基、巯基、(甲基)丙烯酰氧基中的至少一种。
R1及R2的烷基及其取代体例如可举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正癸基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、3-氨基丙基、3-巯基丙基、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基。
R1的烯基例如可举出乙烯基。
R1的含芳基的基团例如可举出:苯基、甲苯基、萘基等芳基;对羟基苯基等羟基芳基;苄基、苯乙基等芳烷基;1-(对羟基苯基)乙基、2-(对羟基苯基)乙基等羟基芳烷基;4-羟基-5-(对羟基苯基羰氧基)戊基。
R1的含环氧环的基团例如可举出:3-缩水甘油氧基丙基、2-(3,4-环氧环己基)乙基。
R2的酰基例如可举出乙酰基。
R2的芳基例如可举出苯基。
式(a4)中的n为0~3的整数。n=0的情况下为四官能性硅烷,n=1的情况下为三官能性硅烷,n=2的情况下为二官能性硅烷,n=3的情况下为单官能性硅烷。
有机硅烷例如可举出:四甲氧基硅烷、四苯氧基硅烷等四官能性硅烷;甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、对羟基苯基三甲氧基硅烷、1-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等三官能性硅烷;二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷等二官能性硅烷;三甲基甲氧基硅烷等单官能性硅烷。这些有机硅烷中,从绝缘膜的耐龟裂性及硬度的方面来看,优选三官能性硅烷。
有机硅烷例如也可举出日本专利特开2013-210558号、日本专利特开2014-106250号、日本专利特开2014-149330号等的公报中记载的化合物。
有机硅烷可单独使用一种,也可组合两种以上而使用。
从使绝缘膜的耐龟裂性与硬度并存的方面来看,相对于Si原子100摩尔,聚硅氧烷(A4)中所含的苯基的含量优选20摩尔~70摩尔,进而优选35摩尔~55摩尔。若苯基的含量为所述上限值以下,则有可获得硬度高的绝缘膜的倾向,若苯基的含量为所述下限值以上,则有可获得耐龟裂性高的绝缘膜的倾向。苯基的含量例如是测定聚硅氧烷(A4)的29Si-核磁共振光谱,可根据所述苯基所键结的Si的峰值面积与未键结苯基的Si的峰值面积之比而求出。
聚硅氧烷(A4)例如是通过使所述有机硅烷进行水解及部分缩合而获得。水解及部分缩合时可使用通常的方法。例如在有机硅烷中添加溶剂、水,视需要添加催化剂,进行加热搅拌。也可在搅拌过程中,视需要通过蒸馏将醇等水解副产物或水等缩合副产物蒸馏去除。反应温度并无特别限定,通常为0℃~200℃的范围。反应时间也无特别限定,通常为1小时~48小时的范围。
相对于有机硅烷100质量份,溶剂的添加量优选10质量份~1000质量份。另外,相对于水解性基1摩尔,水解反应中所用的水的添加量优选0.5摩尔~2摩尔。
催化剂例如可举出酸催化剂、碱催化剂。酸催化剂可举出:盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、乙酸、三氟乙酸、甲酸、多元羧酸或其酸酐等。碱催化剂可举出:三乙胺、三丙胺、三辛胺、二乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、具有氨基的烷氧基硅烷等。相对于有机硅烷100质量份,催化剂的添加量优选0.01质量份~10质量份。
《聚苯并恶唑(A5)》
聚苯并恶唑(A5)优选的是具有式(A5)所表示的结构单元。
[化13]
Figure GDA0002240560580000121
式(A5)中,X1为含有至少一个芳香族环的四价基,Y1为含有至少一个选自脂环式烃环及芳香族烃环中的环的二价基。键结于X1的N与O和X1中的同一芳香族环上的相邻碳原子键结,形成苯并恶唑环。
式(A5)中,X1只要为含有至少一个芳香族环的基团即可,并无特别限定,可合适地使用具有直线结构的基团,优选具有1个~4个芳香族环的基团,更优选具有2个芳香族环的基团。由此,可使聚苯并恶唑(A5)的刚直性优异。此外,X1所含的芳香族环可为经取代或未经取代的任一种环。
X1的结构例如可举出下述式所表示的基团。此外,下述式中,*表示结合键。
[化14]
Figure GDA0002240560580000122
式(A5)中,X1优选的是由包含碳原子及氢原子的芳香族烃环所构成的基团。
在X1中含有两个以上的芳香族环的情况下,多个芳香族环可呈连结多环系及缩合多环系的任一种结构,优选的是呈连结多环系的结构。由此,可使聚苯并恶唑(A5)的遮旋光性及刚直性两者优异。
X1的总碳数优选6~24,更优选6~18,进而优选6~14。由此,可更显着地发挥所述效果。
若考虑到这些情况,则X1特别优选亚联苯基或其衍生物。由此,可制成刚直性特别优异的聚苯并恶唑(A5)。
式(A5)中,Y1只要为含有至少一个选自脂环式烃环及芳香族烃环中的环的基团即可,并无特别限定,优选具有1个~4个脂环式烃环的基团,更优选具有1个脂环式烃环的基团。由此,可使聚苯并恶唑(A5)的刚直性及耐旋光性优异。此外,Y1所含的脂环式烃环及芳香族烃环可为经取代或未经取代的任一种环。
Y1的结构例如可举出下述式所示的基团。此外,下述式中,*表示结合键。
[化15]
Figure GDA0002240560580000131
Y1的总碳数优选4~24,更优选4~15,进而优选6~9。由此,可更显着地发挥所述效果。
若考虑到这些方面,则Y1特别优选亚环己基或其衍生物。在选择亚环己基作为Y1的情况下,亚环己基优选的是其立体结构为椅型反式构型。由此,与选择船型结构的情况相比较,可在制成聚苯并恶唑(A5)时增大弹性模量。
聚苯并恶唑(A5)可通过以下说明的聚苯并恶唑前体(A6)的环化反应而获得。这里的环化反应可完全地进行,也可部分地进行。即,环化率也可不为100%。因此,聚苯并恶唑(A5)也可还具有以下说明的式(A6)所表示的结构单元。
聚苯并恶唑(A5)中,环化率优选5%以上,更优选7.5%以上,进而优选10%以上。环化率的上限值优选50%,更优选30%。若环化率在所述范围内,则在耐热性及曝光部分在显影液中的溶解性的方面优选。环化率可与实施例记载的酰亚胺化率同样地测定。其中,聚苯并恶唑(A5)的情况下,可根据来源于苯并恶唑环的1557cm-1附近、1574cm-1附近的吸收峰值来测定环化率。
聚苯并恶唑(A5)中,式(A5)、式(A6)所表示的结构单元的合计含量通常为50质量%以上,优选60质量%以上,更优选70质量%以上,特别优选80质量%以上。
《聚苯并恶唑前体(A6)》
聚苯并恶唑前体(A6)为可通过脱水、环化而生成聚苯并恶唑(A5)、优选具有式(A5)所表示的结构单元的聚苯并恶唑(A5)的化合物。前体(A6)例如具有式(A6)所表示的结构单元。
[化16]
Figure GDA0002240560580000141
式(A6)中,X1为含有至少一个芳香族环的四价基,Y1为含有至少一个脂环式烃环的二价基。键结于X1的N与OH和同一芳香族环上的相邻的碳键结。X1所表示的四价基及Y1所表示的二价基分别可举出与作为式(A5)中的X1及Y1而例示的基团相同的基团。
聚苯并恶唑前体(A6)中,式(A6)所表示的结构单元的含量通常为50质量%以上,优选60质量%以上,更优选70质量%以上,特别优选80质量%以上。
《聚苯并恶唑(A5)及其前体(A6)的合成方法》
聚苯并恶唑前体(A6)例如可通过使选自含有至少一个脂环式烃环的二羧酸、其二酯体及其二卤化体中的至少一种与含有至少一个芳香族环且具有2个羟基的二胺进行聚合而获得。关于这些化合物的使用比例,例如相对于所述二羧酸与二酯体与二卤化体的合计1摩尔,使所述二胺为0.5摩尔~4摩尔、优选1摩尔~2摩尔。所述聚合中,优选的是将所述混合溶液在50℃~200℃下加热1小时~72小时。
聚苯并恶唑(A5)例如可通过在利用所述方法合成聚苯并恶唑前体(A6)后,将所述聚苯并恶唑前体(A6)脱水、环化而合成。
聚苯并恶唑前体(A6)的环化反应可应用众所周知的方法。加热环化反应的情况下,优选的是将含有聚苯并恶唑前体(A6)的溶液在150℃~400℃下加热1小时~16小时。视需要也可一面使用甲苯、二甲苯、均三甲苯等共沸溶剂将系内的水除去,一面进行所述加热环化反应。
[感光剂(B)]
感光剂(B)为通过包括放射线的照射的处理而产生酸的化合物、产生自由基的化合物、产生阳离子的化合物。放射线例如可举出:可见光线、紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子束。感放射线性树脂组合物通过含有感光剂(B),可发挥感放射线特性,且可具有良好的放射线感度。感光剂(B)优选光酸产生剂。
相对于树脂(C)及树脂(A)的合计100质量份,本发明的组合物中的感光剂(B)的含量通常为1质量份~80质量份,优选5质量份~60质量份,更优选10质量份~55质量份。相对于树脂(A)100质量份,本发明的组合物中的感光剂(B)的含量通常为5质量份~100质量份,优选10质量份~60质量份,更优选15质量份~55质量份。
通过将感光剂(B)的含量设为所述范围,可增大放射线的照射部分与未照射部分在成为显影液的碱性水溶液等中的溶解度之差,提高图案化性能。
<产生酸的化合物>
产生酸的化合物可举出光酸产生剂,例如可举出:醌二叠氮化合物、肟磺酸酯化合物、鎓盐、N-磺酰氧基酰亚胺化合物、含卤素的化合物、重氮甲烷化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物。通过使用光酸产生剂,可获得发挥正型的感放射线特性的组合物。
感光剂(B)优选醌二叠氮化合物、肟磺酸酯化合物、鎓盐、磺酸酯化合物,更优选醌二叠氮化合物、肟磺酸酯化合物,特别优选醌二叠氮化合物。
《醌二叠氮化合物》
醌二叠氮化合物通过包括放射线的照射及使用碱性水溶液的显影的处理而产生羧酸。醌二叠氮化合物例如可举出:酚性化合物或醇性化合物与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物。
醌二叠氮化合物例如可举出日本专利特开2014-111723号、日本专利特开2014-149330号、日本专利特开2014-170080号、日本专利特开2015-4000号等的公报中记载的化合物。
醌二叠氮化合物的市售品例如可举出商品名“MG-300”、“NT-200”、“NT-300P”、“TS-200”(均为东洋合成工业(股)制造)。
《其他例》
肟磺酸酯化合物的具体例例如可举出日本专利特开2011-227106号、日本专利特开2012-234148号、日本专利特开2013-054125号等的公报中记载的化合物。鎓盐的具体例例如可举出日本专利第5208573号、日本专利第5397152号、日本专利第5413124号、日本专利特开2004-2110525号、日本专利特开2008-129423号、日本专利特开2010-215616号及日本专利特开2013-228526号等的公报中记载的化合物。
其他酸产生剂的具体例例如可举出日本专利49242256号、日本专利特开2011-064770号、日本专利特开2011-232648号、日本专利特开2012-185430号、日本专利特开2013-242540号等的公报中记载的化合物。
<产生自由基的化合物>
产生自由基的化合物可举出光自由基聚合起始剂,例如可举出:烷基苯酮化合物、酰基膦氧化物化合物、肟酯化合物、安息香化合物、二苯甲酮化合物、蒽醌类、噻吨酮类。通过使用光自由基聚合起始剂,可获得发挥负型的感放射线特性的组合物。
所述化合物例如可举出:日本专利特开平11-060995号、日本专利特开2005-202387号、日本专利特开2006-285226号、日本专利特开2007-102070号、日本专利特开2010-049262号、日本专利特开2010-083970号、日本专利特开2012-241127号、日本专利特开2014-186342号、日本专利特开2015-050269号等的公报中记载的化合物。
光自由基聚合起始剂的市售品例如可举出:“艳佳固(IRGACURE)127”、“艳佳固(IRGACURE)651”、“艳佳固(IRGACURE)369”、“艳佳固(IRGACURE)379EG”、“艳佳固(IRGACURE)OXE01”、“艳佳固(IRGACURE)OXE02”(均为日本巴斯夫(BASF Japan)(股)制造)。
<产生阳离子的化合物>
产生阳离子的化合物可举出光阳离子聚合起始剂,例如可举出硫鎓盐、碘鎓盐、重氮盐。通过使用光阳离子聚合起始剂,可获得发挥负型的感放射线特性的组合物。
硫鎓盐系、碘鎓盐系或重氮盐系光阳离子聚合起始剂例如可举出:日本专利特开平11-060995号、日本专利特开2008-088253号、日本专利特开2010-074250号、日本专利特开2011-238307号、日本专利特开2012-157996号、日本专利特开2015-001667号等的公报中记载的化合物。
光阳离子聚合起始剂的市售品例如可举出:商品名“优瓦固(UVACURE)1590”(大赛璐-氰特(Daicel-Cytec)(股)制造)、“CPI-110P”(三亚普罗(San-apro)(股)制造)等硫鎓盐系阳离子聚合起始剂,“艳佳固(IRGACURE)250”(日本巴斯夫(BASF Japan)(股)制造)、“WPI-113”(和光纯药(股)制造)、“Rp-2074”(日本罗地亚(Rhodia Japan)(股)制造)等碘鎓盐系阳离子聚合起始剂。
感光剂(B)可单独使用一种,也可并用两种以上。
[树脂(C)]
树脂(C)为选自具有式(C1)所表示的结构单元的树脂、及具有式(C2)所表示的结构的树脂中的至少一种树脂。以下,也将具有所述式(C1)所表示的结构单元的树脂称为“树脂(C1)”,也将具有所述式(C2)所表示的结构的树脂称为“树脂(C2)”。
[化17]
Figure GDA0002240560580000161
式(C1)中,A为具有酚性羟基的二价芳香族基,L为后述式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基。
[化18]
Figure GDA0002240560580000162
式(C2)中,A′为具有酚性羟基的k+m+n价的芳香族基,L为后述式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基。存在多个的L可彼此相同也可不同。*为与其他A′的结合键。
k为0~9的整数,m为0~9的整数,n为0~9的整数。k+m+n为1~9的整数,优选2~9的整数,更优选2~5的整数。在m=n=0的情况、即式(C2)是由A′-(CH(L)OH)k所表示的情况下,树脂(C2)例如为可溶酚醛树脂,在m+n为1以上的整数的情况下,树脂(C2)例如为可溶酚醛树脂的缩合物。
此外,式(C2)中,例如在n为2的情况下,并非-CH(L)-CH(L)-所表示的基团键结于A′,而是表示2个-CH(L)-所表示的基团直接键结于A′。n为3以上的情况及m为2以上的情况也相同。
通过使用具有所述取代基L的树脂(C),可形成逸气的产生量少的绝缘膜,另外,可获得图案化性及放射线感度优异的组合物。
《二价基A》
A为具有酚性羟基的二价芳香族基,优选的是式(c1-1)、式(c1-2)或式(c1-3)所表示的二价基。
[化19]
Figure GDA0002240560580000171
式(c1-1)~式(c1-3)中的各记号的含意如下。
a1为1~4的整数。b1为0~3的整数。a2~a5及b2~b5分别独立地为0~4的整数。a6及b6为0~2的整数。
其中,a2+a3为1以上且6以下的整数,b2+b3为0以上且5以下的整数,a2+a3+b2+b3为1以上且6以下的整数;a4+a5+a6为1以上且8以下的整数,b4+b5+b6为0以上且7以下的整数,a4+a5+a6+b4+b5+b6为1以上且8以下的整数。另外,1≤a1+b1≤4,a2+b2≤4,a3+b3≤4,a4+b4≤4,a5+b5≤4,a6+b6≤2。
a1、a2+a3、a4+a5+a6分别优选的是1~3的整数。
R为碳数1~10的烃基或碳数1~10的烷氧基,R在存在多个的情况下可彼此相同也可不同。烃基例如可举出甲基、丙基、异丙基、叔丁基等烷基。烷氧基例如可举出甲氧基。
式(c1-1)~式(c1-3)中,-OH及-R的键结位置并无特别限定,2个-CH(L)-的键结位置也无特别限定。例如2个-CH(L)-可键结在不同的苯核上(例如下述(1)),也可键结在同一苯核上(例如下述(2))。式中,*为结合键。下述(1)式、(2)式为关于式(c1-2)的具体例,但式(c1-3)中也相同。此外,为方便起见,将苯核上的取代基省略。
[化20]
所述A中,与-CH(L)-的键结位置例如优选的是相对于所述A所含的羟基而为邻位和/或对位。
从赋予遮旋光性或耐热性以及碱显影性的观点来看,所述A优选式(c1-2)或式(c1-3)所表示的基团,更优选式(c1-2)所表示的基团。
《k+m+n价的基团A′》
A′为具有酚性羟基的k+m+n价的芳香族基,例如可举出将式(c1-1)、式(c1-2)或式(c1-3)所表示的二价基变更为k+m+n价的基团而成的基团。其中,-CH(L)OCH(L)-、-CH(L)-及-CH(L)OH键结在芳香环上。
另外,所述情况下,式(c1-1)~式(c1-3)中的a1~a6及b1~b6如下。a1为1以上且“6-(k+m+n)”以下的整数。b1为0以上且“5-(k+m+n)”以下的整数。a2~a5及b2~b5分别独立地为0~4的整数。a6及b6为0~2的整数。其中,a2+a3为1以上且“8-(k+m+n)”以下的整数,b2+b3为0以上且“7-(m+n)”以下的整数,a2+a3+b2+b3为1以上且“8-(k+m+n)”以下的整数;a4+a5+a6为1以上且“10-(k+m+n)”以下的整数,b4+b5+b6为0以上且“9-(k+m+n)”以下的整数,a4+a5+a6+b4+b5+b6为1以上且“10-(k+m+n)”以下的整数。另外,1≤a1+b1≤“6-(k+m+n)”,a2+b2≤4,a3+b3≤4,a4+b4≤4,a5+b5≤4,a6+b6≤2。
《一价基L》
L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基。
[化21]
Figure GDA0002240560580000182
式(c2-1)中,X为氧原子、硫原子、-CH2-或-NH-,优选为氧原子或硫原子。R1为选自卤素原子、-OH、-SH、-NO2、-NH2、烃基及碳数1以上的含杂原子的基团中的一价基。m为0~3的整数,优选0或1。其中,在式(C1)的情况下,当m=0时X并非氧原子。R1在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R1也可相互键结而形成环、例如苯环。
式(c2-2)中,Y为氮原子、C-H或C-R2。R2与式(c2-1)中的R1为相同含意。R3及R4分别独立地为氢原子或烃基。n为0~4的整数,优选为0~3的整数,d为0或1。其中,在式(C1)的情况下,当n=d=0时,Y并非C-H,另外当n=d=0且Y为C-R2时,或n=1、d=0且Y为C-H时,R2并非-NO2、-OH。R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R2也可相互键结而形成环。
关于R2相互键结而形成的环,若与R2所键结的苯核或吡啶核一并表示,则可举出缩合碳环、缩合杂环,具体可举出以下的环结构。这些环也可还具有R1中举出的基团。式中的*为结合键。从绝缘膜的遮旋光性的观点来看,L优选的是具有萘环、蒽环等缩合碳环。
[化22]
Figure GDA0002240560580000191
式(c2-3)中,R5与式(c2-1)中的R1为相同含意。1分别独立地为0~5的整数,优选为0。R5在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R5也可相互键结而形成环、例如苯环。
R1~R5的烃基例如可举出:甲基、乙基、异丙基、异丁基、戊基等碳数1~18的烷基,苯基等碳数6~24的芳基。
R1~R2及R5的碳数1以上的含杂原子的基团例如可举出:羧基,三氟甲基等碳数1~18的卤化烷基等卤化烃基,羟基甲基等碳数1~18的羟基烷基,甲氧基、乙氧基等碳数1~18的烷氧基,苯氧基、甲苯氧基等碳数6~30的芳氧基,甲硫基等碳数1~18的烷硫基,苄氧基等碳数7~30的芳烷氧基,乙酰氧基甲基等碳数2~20的酰氧基烷基,二甲基氨基、二苯基氨基等经取代的氨基,呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基等杂环。
R1优选烷基、芳基、羟基烷基、酰氧基烷基或-NO2。R2优选卤素原子、卤化烷基、羧基、烷氧基、烷硫基、芳烷氧基、经取代的氨基、杂环。另外,键结在邻接的环碳上的2个R2相互键结而形成环的形式也优选。
树脂(C)为通过加热而显色的物质。在后述绝缘膜的形成方法中,曝光前由含有树脂(C)的所述组合物所形成的涂膜自身不具有紫外线范围附近的遮旋光性、例如波长400nm下的遮旋光性,但通过曝光及显影后的加热而树脂(C)酮化,推测所得的绝缘膜在所述波长下具有遮旋光性。通过使用这种树脂(C),可对本发明的组合物赋予遮旋光性同时兼具碱显影性。
例如,可在作为预烘烤时的加热温度的60℃~130℃左右不赋予所述遮旋光性,且在作为后烘烤时的加热温度的超过130℃且300℃以下左右赋予所述遮旋光性。
所述例示的树脂(C)中,从具有良好的碱可溶性(显影性)的方面来看,优选的是具有式(C1)所表示的重复结构单元的酚醛清漆树脂。通过使感放射线性树脂组合物中含有碱可溶性的酚醛清漆树脂,可获得析像性良好的感放射线性树脂组合物。
树脂(C1)例如可通过使酚类与醛类在酸催化剂的存在下缩合,视需要将未反应的成分蒸馏去除而获得。关于反应条件,在溶剂中使酚类与醛类在通常60℃~200℃下反应1小时~20小时左右。例如可通过日本专利特公昭47-15111号、日本专利特开昭63-238129号等的公报等中记载的方法来合成。
树脂(C2)可使用可溶酚醛树脂(式(C2)中,m=n=0的情况),另外,也可由可溶酚醛树脂获得树脂(C2)(式(C2)中,m+n为1以上的整数的情况)。
可溶酚醛树脂例如可通过使酚类与醛类在碱催化剂的存在下缩合,视需要将未反应的成分蒸馏去除而获得。关于反应条件,在溶剂中使酚类与醛类在通常40℃~120℃下反应1小时~20小时左右。像这样而可获得例如-CH(L)OH键结在酚类所含的芳香环上的可溶酚醛树脂。可溶酚醛树脂的缩合物可通过对可溶酚醛树脂加热或添加酸由此进行脱水缩合反应而获得。所述反应是通过可溶酚醛树脂所含的-CH(L)OH脱水缩合而进行。在通过加热进行所述反应的情况下,使可溶酚醛树脂或其溶液在通常60℃~200℃下反应1小时~20小时左右。例如可通过日本专利第3889274号、日本专利第4013111号、日本专利特开2010-111013号等的公报中记载的方法而合成。
酚类例如可举出:
羟基数为1~4、优选1~3且苯核数为1的化合物,具体来说苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,3-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、2,3,6-三甲基苯酚、2-叔丁基苯酚、3-叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2-甲基间苯二酚、4-甲基间苯二酚、5-甲基间苯二酚、4-叔丁基邻苯二酚、2-甲氧基苯酚、3-甲氧基苯酚、2-丙基苯酚、3-丙基苯酚、4-丙基苯酚、2-异丙基苯酚、2-甲氧基-5-甲基苯酚、2-叔丁基-5-甲基苯酚、2-异丙基-5-甲基苯酚、5-异丙基-2-甲基苯酚;
羟基数为1~6、优选1~3且苯核数为2的化合物(萘型化合物),具体来说1-萘酚、2-萘酚等单羟基萘,1,2-二羟基萘、1,3-二羟基萘、1,4-二羟基萘、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、1,7-二羟基萘、1,8-二羟基萘、2,3-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘等二羟基萘;
羟基数为1~8、优选1~3且苯核数为3的化合物(蒽型化合物),具体来说1-羟基蒽、2-羟基蒽、9-羟基蒽等单羟基蒽,1,4-二羟基蒽、9,10-二羟基蒽等二羟基蒽,1,2,10-三羟基蒽、1,8,9-三羟基蒽、1,2,7-三羟基蒽等三羟基蒽。
醛类例如可举出L-C(=O)-H所表示的化合物(式中的L与式(C1)中的L为相同含意),具体可举出以下的化合物。
[化23]
Figure GDA0002240560580000211
[化24]
Figure GDA0002240560580000212
[化25]
Figure GDA0002240560580000213
在树脂(C)的合成中,相对于酚类1摩尔,醛类的使用量通常为0.3摩尔以上,优选0.4摩尔~3摩尔,更优选0.5摩尔~2摩尔。
酚醛清漆树脂的合成中的酸催化剂例如可举出:盐酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸。可溶酚醛树脂的合成中的碱催化剂例如可举出氨水、三级胺。
关于树脂(C)的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw),以利用凝胶渗透色谱(GPC)法所测定的值计,通常为100~50,000,优选150~10,000,更优选500~6,000。Mw在所述范围内的树脂(C)在析像性的方面优选。
树脂(C)可单独使用一种,也可并用两种以上。
相对于本发明的组合物中的总固体成分100质量%,树脂(C)的含量优选5质量%~85质量%,更优选10质量%~75质量%,进而优选10质量%~70质量%。
本发明的组合物中,相对于树脂(A)100质量份,树脂(C)的含量通常为5质量份~200质量份,优选10质量份~100质量份,更优选15质量份~90质量份,特别优选18质量份~80质量份。
若树脂(C)的含量为所述范围的下限值以上,则容易发挥基于树脂(C)的赋予遮旋光性及显影性的效果。若树脂(C)的含量为所述范围的上限值以下,则引起绝缘膜的低吸水性的劣化、逸气量的增加及耐热性的降低的可能性小。
《交联剂(D)》
交联剂(D)为具有交联性官能基的化合物。交联剂(D)例如可举出一分子中具有两个以上的交联性官能基的化合物。
此外,将相当于丙烯酸系树脂(A3)及交联剂(D)的任一者的化合物分类至丙烯酸系树脂(A3),另外将相当于树脂(C)及交联剂(D)的任一者的化合物分类至树脂(C)。
在将包含本发明的组合物的绝缘膜用作有机EL元件的构成要素的情况下,有机EL元件中,有机发光层若与水分接触则劣化,因此优选的是使用交联剂(D)来减小绝缘膜的吸水性。
交联性官能基例如可举出:异氰酸酯基及封闭异氰酸酯基、氧杂环丁基、缩水甘油醚基、缩水甘油酯基、缩水甘油氨基、甲氧基甲基、乙氧基甲基、苄氧基甲基、乙酰氧基甲基、苯甲酰氧基甲基、甲酰基、乙酰基、二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二羟甲基氨基甲基、二羟乙基氨基甲基、吗啉基甲基;乙烯基、亚乙烯基(vinylidene)、(甲基)丙烯酰基等具有乙烯性不饱和键的基团。
交联剂(D)可单独使用一种,也可并用两种以上。
本发明的组合物中,相对于树脂(C)及树脂(A)的合计100质量份,交联剂(D)的含量通常为1质量份~210质量份,优选10质量份~150质量份,更优选15质量份~100质量份。若交联剂(D)的含量为所述范围的下限值以上,则有绝缘膜的低吸水性提高的倾向。若交联剂(D)的含量为所述范围的上限值以下,则有绝缘膜的耐热性提高的倾向。
交联剂(D)例如可举出:一分子中具有两个以上的缩水甘油基的化合物、一分子中具有两个以上的氧杂环丁基的化合物、一分子中具有两个以上的乙烯性不饱和键的化合物、含甲氧基甲基的酚化合物、含羟甲基的三聚氰胺化合物、含羟甲基的苯并胍胺化合物、含羟甲基的脲化合物、含羟甲基的酚化合物、含烷氧基烷基的三聚氰胺化合物、含烷氧基烷基的苯并胍胺化合物、含烷氧基烷基的脲化合物、含烷氧基烷基的酚化合物、含羧基甲基的三聚氰胺树脂、含羧基甲基的苯并胍胺树脂、含羧基甲基的脲树脂、含羧基甲基的酚树脂、含羧基甲基的三聚氰胺化合物、含羧基甲基的苯并胍胺化合物、含羧基甲基的脲化合物、含羧基甲基的酚化合物。
一分子中具有两个以上的缩水甘油基的化合物例如可举出:乙二醇二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。
一分子中具有两个以上的缩水甘油基的化合物例如可举出:日本专利特开2014-170949号、日本专利特开2014-189616号、日本专利特开2014-205838号、日本专利特开2014-229496号、日本专利特开2015-27665号等的公报中记载的化合物。
一分子中具有两个以上的氧杂环丁基的化合物例如可举出:4,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]联苯、3,7-双(3-氧杂环丁基)-5-氧杂壬烷、3,3′-[1,3-(2-亚甲基)丙烷二基双(氧基亚甲基)]双(3-乙基氧杂环丁烷)、乙二醇双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]醚、二环戊烯基双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]醚、三乙二醇双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]醚。
一分子中具有两个以上的氧杂环丁基的化合物例如可举出:日本专利特开2013-234230号、日本专利特开2014-149330号、日本专利特开2014-186300号、日本专利特开2015-38182号、日本专利特开2015-42713号等的公报中记载的化合物。
一分子中具有两个以上的乙烯性不饱和键的化合物例如可举出:聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯。
一分子中具有两个以上的乙烯性不饱和键的化合物例如可举出:日本专利特开2001-104878号、日本专利特开2013-029780号、日本专利特开2013-41225号、日本专利特开2013-57755号、日本专利第4400926号等的公报中记载的化合物。
交联剂(D)例如也可举出具有异氰酸酯基经保护基封闭的基团的化合物。将所述化合物也称为“封闭异氰酸酯化合物”。将异氰酸酯基经保护基封闭的基团也称为“封闭异氰酸酯基”。
封闭异氰酸酯化合物例如可举出:日本专利特开2013-225031号、日本专利第5132096号、日本专利第5071686号、日本专利特开2013-223859号、日本专利第5199752号、日本专利特开2003-41185号、日本专利第4879557号、日本专利特开2006-119441号等的公报中记载的化合物。
[溶剂(E)]
溶剂(E)可为了将感放射线性树脂组合物制成液状而使用。
溶剂(E)例如可举出:乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、甲氧基丙基乙酸酯、二乙二醇乙基甲基醚、二乙基酮、甲基丁基酮、二丙基酮、甲基乙基酮、二恶烷、丙酮、环己酮、环戊酮、正戊醇、二丙酮醇、γ-丁内酯。
溶剂(E)例如也可举出:日本专利特开2012-12472号、日本专利特开2013-54376号、日本专利特开2014-115438号、日本专利特开2014-197171号、日本专利特开2014-189561号等的公报中记载的溶剂。
溶剂(E)进而也可举出酰胺系溶剂,例如可举出日本专利第4861832号、日本专利第5613851号等的公报中记载的化合物。
溶剂(E)特别优选丙二醇单甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl etheracetate,以下也称为“PGMEA”)、丙二醇单甲醚(Propylene glycol monomethyl ether,以下也称为“PGME”)、二乙二醇乙基甲基醚(Diethylene glycol ethyl methyl ether,以下也称为“EDM”)、二丙酮醇(Diacetone alcohol,以下也称为“DAA”)。
另外,在一实施方式中,溶剂(E)优选的是使用γ-丁内酯(γ-Butyrolactone,以下也称为“BL”),更优选含有BL的混合溶剂。在溶剂(E)的合计量100质量%中,BL的含量优选70质量%以下,更优选20质量%~60质量%。BL优选的是与选自PGMEA、PGME及EDM中的至少一种并用。通过将BL的含量设为所述范围,有可合适地维持感放射线性树脂组合物中的树脂(A)的溶解状态的倾向。
溶剂(E)除了所述例示的溶剂以外,视需要也可并用丙醇、丁醇等醇溶剂;甲苯、二甲苯等芳香族烃溶剂等。
溶剂(E)可单独使用一种也可并用两种以上。
本发明的组合物中,溶剂(E)的含量为所述组合物的固体成分浓度成为通常5质量%~60质量%、优选10质量%~55质量%、更优选15质量%~50质量%的量。这里所谓固体成分,是指溶剂(E)以外的所有成分。通过将溶剂(E)的含量设为所述范围,有不损及显影性而由所述组合物所形成的绝缘膜的低吸水性提高的倾向。
[其他任意成分]
感放射线性树脂组合物除了所述必需成分以外,也可在不损及本发明的效果的范围内,视需要含有密接助剂(F)、表面活性剂(G)、染料(H)等其他任意成分。其他任意成分可单独使用也可并用两种以上。
<密接助剂(F)>
密接助剂(F)为使基板等膜形成对象物与绝缘膜的接着性提高的成分。密接助剂(F)特别是为了使无机物的基板与绝缘膜的接着性提高而有用。无机物例如可举出:硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物;金、铜、铝等金属。
密接助剂(F)优选官能性硅烷偶合剂。官能性硅烷偶合剂例如可举出:具有羧基、卤素原子、乙烯基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基、氧杂环丁基、氨基、硫醇基等反应性取代基的硅烷偶合剂。
官能性硅烷偶合剂例如可举出:N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油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)乙基三甲氧基硅烷。这些化合物中,优选N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本发明的组合物中的总固体成分100质量%中,本发明的组合物中的密接助剂(F)的含量优选20质量%以下,更优选0.01质量%~15质量%。通过将密接助剂(F)的含量设为所述范围,而进一步改善所形成的绝缘膜与基板的密接性。
<表面活性剂(G)>
表面活性剂(G)为提高感放射线性树脂组合物的涂膜形成性的成分。通过感放射线性树脂组合物含有表面活性剂(G),可提高涂膜的表面平滑性,结果可进一步提高绝缘膜的膜厚均匀性。表面活性剂(G)例如可举出氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂。
表面活性剂(G)例如可举出日本专利特开2003-015278号及日本专利特开2013-231869号等的公报中记载的具体例。
本发明的组合物中的总固体成分100质量%中,本发明的组合物中的表面活性剂(G)的含量优选20质量%以下,更优选0.01质量%~15质量%,进而优选0.05质量%~10质量%。通过将表面活性剂(G)的含量设为所述范围,可进一步提高所形成的涂膜的膜厚均匀性。
<染料(H)>
染料(H)为提高绝缘膜的遮旋光性的成分。通过使用染料(H),可获得可靠性更优异的显示或照明装置用元件。染料(H)只要为吸收400nm~1000nm的波长范围内的光线的成分即可,例如可举出:蒽醌系、次甲基系、靛蓝类系、偶氮系的有机化合物的色素。
染料(H)例如可举出:日本专利特开2003-246840号、日本专利特开2007-177088号、日本专利特开2008-255241号、日本专利特开2012-31218号、日本专利特表2013-509988号、日本专利特开2015-30753号、日本专利特开2015-32660号、日本专利特开2015-43378号等的公报中记载的化合物。
染料(H)的市售品例如可举出:商品名“油溶蓝(Oil Blue)5511”、“普拉斯特蓝(Plast Blue)DB-463”、“SDO-11”、“SDO-12”、“SDO-14”、“SDO-C8”、“SDO-C12”、“SDO-C33”(均为有本化学工业(股)),“尼奥超级黑(NEOSUPERBLACK)C-832”(中央合成化学(股)),“爱染斯比龙红BEH特殊(Aizen Spilon Red BEH Special)”(保土谷化学工业(股))。
本发明的组合物中,在本发明的组合物中的总固体成分100质量%中,染料(H)的含量优选1质量%~50质量%,更优选3质量%~50质量%,进而优选5质量%~50质量%。通过将染料(H)的含量设为所述范围,可兼具所形成的绝缘膜的遮旋光性与感度。
染料(H)可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
[感放射线性树脂组合物的制备方法]
感放射线性树脂组合物例如可通过在溶剂(E)中将感光剂(B)、树脂(C)等必需成分与视需要而添加的其他成分混合而制备。另外,为了去掉异物,也可在将各成分均匀混合后,利用过滤器等对所得的混合物进行过滤。
〔使用感放射线性树脂组合物的绝缘膜的形成方法〕
本发明的绝缘膜的形成方法包括以下工序:使用所述感放射线性树脂组合物在基板上形成涂膜的工序1;对所述涂膜的至少一部分照射放射线的工序2;对所述经放射线照射的涂膜进行显影的工序3;以及将所述经显影的涂膜加热的工序4。
根据所述绝缘膜的形成方法,可形成遮旋光性优异、且逸气量少的绝缘膜。另外,所述感放射线性树脂组合物由于感放射线性优异,因此通过利用所述特性的曝光、显影、加热而形成图案,由此可容易地形成具有微细且精巧的图案的绝缘膜。
《工序1》
工序1中,将感放射线性树脂组合物涂布在基板表面上,优选的是通过进行预烘烤将溶剂(E)除去,由此形成涂膜。所述涂膜的膜厚以预烘烤后的值计,可设为通常0.3μm~25μm、优选0.5μm~20μm。
基板例如可举出树脂基板、玻璃基板、硅晶圆。基板进而可举出:在制造中途的有机EL元件中形成有例如薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)或其配线的TFT基板。
感放射线性树脂组合物的涂布方法例如可举出:喷雾法、辊涂法、旋涂法、狭缝模涂布法、棒涂法、喷墨法。这些涂布方法中,优选旋涂法及狭缝模涂布法。
预烘烤的条件也视感放射线性树脂组合物的组成等而不同,例如将加热温度设为60℃~130℃、加热时间设为30秒钟~15分钟左右。预烘烤优选的是在不对涂膜赋予基于树脂(C)的遮旋光性的温度下进行。
《工序2》
工序2中,隔着具有既定图案的掩模对工序1中形成的涂膜照射放射线。此时所用的放射线例如可举出:可见光线、紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子束。可见光线例如可举出:g射线(波长436nm)、h射线(波长405nm)。紫外线例如可举出i射线(波长365nm)。远紫外线例如可举出源自KrF准分子激光的激光。X射线例如可举出同步加速器放射线。带电粒子束例如可举出电子束。
这些放射线中,优选可见光线及紫外线,可见光线及紫外线中,特别优选包含g射线和/或i射线的放射线。在使用包含i射线的放射线的情况下,曝光量优选6000mJ/cm2以下,更优选20mJ/cm2~2000mJ/cm2。关于所述曝光量,可利用照度计(OAI光学伙伴(OAIOptical Associates)公司的“OAI模型(OAI model)356”)对放射线的波长365nm下的强度进行测定。
《工序3》
工序3中,对在工序2中经放射线照射的涂膜进行显影。由此,例如在使用正型的组合物的情况下将放射线的照射部分除去,在使用负型的组合物的情况下将放射线的非照射部分除去,可形成所需的图案。显影处理中所用的显影液优选碱性水溶液。
碱性水溶液所含的碱性化合物例如可举出:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二乙基氨基乙醇、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烷。从获得适当的显影性的观点来看,碱性水溶液中的碱性化合物的浓度优选0.1质量%以上且5质量%以下。
显影液也可使用:在碱性水溶液中添加有适量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂的水溶液,或在碱性水溶液中添加有少量的溶解感放射线性树脂组合物的各种有机溶剂的水溶液。后者的水溶液中的有机溶剂可使用与用来获得树脂(A)或感放射线性树脂组合物的溶剂(E)相同的溶剂。
显影方法例如可举出:覆液法、浸渍法、摇晃浸渍法、喷淋法。显影时间视感放射线性树脂组合物的组成而不同,通常为10秒钟~180秒钟左右。继这种显影处理之后,例如进行30秒钟~90秒钟的流水清洗后,例如利用压缩空气或压缩氮气进行风干,由此可形成所需的图案。
《工序4》
工序4中,在工序3后使用加热板、烘箱等加热装置,通过对涂膜的加热处理(后烘烤处理)来进行涂膜的硬化处理,由此获得绝缘膜。所述加热处理的加热温度例如为超过130℃且300℃以下,加热时间视加热设备的种类而不同,例如在加热板上进行加热处理的情况下为5分钟~30分钟,在烘箱中进行加热处理的情况下为30分钟~90分钟。此时,也可使用进行2次以上的加热工序的分步烘烤(step bake)法等。
通过所述温度范围的加热处理,而对绝缘膜赋予波长400nm下的全光线透过率为例如15%以下、优选12%以下、更优选5%以下的遮旋光性。像这样,可在基板上形成目标图案的绝缘膜。
工序4中,也可在涂膜的加热前,对经图案化的涂膜进行淋洗处理或分解处理。淋洗处理中,优选的是使用作为溶剂(E)而举出的溶剂对涂膜进行清洗。分解处理中,对整个面照射源自高压水银灯等的放射线(后曝光),由此可将涂膜中残存的醌二叠氮化合物等感光剂(B)分解。之后曝光中的曝光量优选的是1000mJ/cm2~5000mJ/cm2左右。
本发明的组合物在图案化性及放射线感度方面显示出良好的特性,像这样而获得的绝缘膜对紫外线范围附近、例如波长400nm的光具有遮旋光性。进而,所述绝缘膜的逸气的产生量少,另外在耐热性及低吸水性方面显示出良好的特性。因此,所述绝缘膜除了可合适地用作例如作为有机EL元件等所具有的隔离壁的绝缘膜以外,还可合适地用作作为保护膜或平坦化膜的绝缘膜。
从遮旋光性的观点来看,本发明的绝缘膜的膜厚通常为0.3μm~25μm,优选0.5μm~20μm。本发明的绝缘膜的波长400nm下的全光线透过率优选0%~15%,更优选0%~12%,进而优选0%~5%。另外,本发明的绝缘膜的波长600nm下的全光线透过率优选30%以下,更优选10%以下。全光线透过率例如可使用分光亮度计(日立制作所(股)制造的“150-20型双射束(Double Beam)”)来测定。
〔用于显示或照明装置的元件〕
以下,对具有本发明的绝缘膜的用于显示或照明装置的元件进行说明。
具有本发明的元件的显示装置例如可举出:液晶显示器(LCD)、电致变色显示器(Electrochromic Display,ECD)、电致发光显示器(ELD)、特别是有机EL显示器。具有本发明的元件的照明装置例如可举出有机EL照明。
以下,也将显示或照明装置简单地统称为“装置”。
本发明的元件的一实施方式具有:设置在TFT基板上且与TFT连接的第一电极、以使第一电极部分地露出的方式形成在第一电极上的所述本发明的绝缘膜、及与第一电极相向而设置的第二电极。
具有本发明的元件的装置的一实施方式具有:TFT基板、设置在TFT基板上且与所述TFT连接的第一电极、以使第一电极部分地露出的方式形成在第一电极上的所述本发明的绝缘膜、及与第一电极相向而设置的第二电极。
本发明的元件及装置中,绝缘膜是以至少将第一电极的一部分覆盖、且使第一电极部分地露出的方式而形成。绝缘膜特别优选的是以覆盖第一电极的边缘部的方式而形成。
绝缘膜的膜厚并无特别限定,若考虑到成膜或图案化的容易性,则优选0.3μm~25μm,更优选0.5μm~20μm。
绝缘膜例如是以横跨相邻的第一电极的方式而形成。因此,对绝缘膜要求良好的电绝缘性。绝缘膜的体积电阻率优选1010μΩ·cm以上,更优选1012μΩ·cm以上。
绝缘膜例如为将TFT基板的面上划分成多个区域的隔离壁。从对TFT所含的半导体层的遮旋光性的观点来看,所述绝缘膜(隔离壁)优选的是以至少配置于所述半导体层的上方的方式形成在TFT基板上。这里所谓“上方”,是指自TFT基板朝向第二电极的方向。作为一例,可举出在从TFT基板的上方投影观察的情况下,半导体层的面积的50%以上与绝缘膜(隔离壁)重叠的形式,特别可举出半导体层的面积的80%以上、进而90%以上、特别是100%与绝缘膜(隔离壁)重叠的形式。
本发明的装置中,使第一电极露出的绝缘膜像上文所述那样,在紫外线范围附近、例如波长400nm下具有遮旋光性。通过设置这种绝缘膜,即使是具有含有包含例如IGZO等光劣化大的物质的半导体层的薄膜晶体管作为驱动用元件的装置,所述绝缘膜也作为遮光膜而发挥作用,可抑制伴随着所述装置的使用等的所述半导体层的光劣化。
例如,构成TFT的半导体层也可为含有包含选自In、Ga、Sn、Ti、Nb、Sb及Zn中的一种以上的元素的氧化物半导体的层。所述情况下的氧化物例如可举出:单晶氧化物、多晶氧化物、非晶氧化物、这些氧化物的混合物。
包含选自In、Ga、Sn、Ti、Nb、Sb及Zn中的一种以上的元素的氧化物半导体例如可举出:In-Sn-Ga-Zn-O系氧化物半导体等四元系金属氧化物;In-Ga-Zn-O系氧化物半导体、In-Sn-Zn-O系氧化物半导体、In-Al-Zn-O系氧化物半导体、Sn-Ga-Zn-O系氧化物半导体、Al-Ga-Zn-O系氧化物半导体、Sn-Al-Zn-O系氧化物半导体等三元系金属氧化物;In-Zn-O系氧化物半导体、Sn-Zn-O系氧化物半导体、Al-Zn-O系氧化物半导体、Zn-Mg-O系氧化物半导体、Sn-Mg-O系氧化物半导体、In-Mg-O系氧化物半导体或In-Ga-O系的材料等二元系金属氧化物;In-O系氧化物半导体、Sn-O系氧化物半导体、Zn-O系氧化物半导体等一元系金属氧化物。
本发明中,在构成TFT的半导体层为所述氧化物半导体层的情况下、特别是包含In-Ga-Zn-O系氧化物半导体(IGZO半导体)的氧化物半导体层的情况下,也可防止其光劣化。
本发明的装置优选具备有机EL元件的有机EL装置,所述有机EL元件含有:设置在所述TFT基板上且与所述TFT连接的第一电极、在由所述隔离壁所划分的区域中且形成在第一电极上的有机发光层、及设置在有机发光层上的第二电极。
所述TFT基板例如具有:支撑基板、在所述支撑基板上与所述有机EL元件相对应而设置的TFT、及被覆所述TFT的平坦化层。例如,第一电极是形成在所述平坦化层上,且通过贯穿所述平坦化层的通孔(through hole)而与所述TFT连接。另外,具有遮旋光性的绝缘膜(隔离壁)优选的是以使第一电极部分地露出的方式形成在第一电极及平坦化层上。
以下,关于本发明的显示或照明装置,以有机EL显示或照明装置为具体例,一面参照图1一面进行说明。图1为示意性地表示本发明的有机EL显示或照明装置(以下也简称为“有机EL装置”)的主要部分的结构的截面图。
图1的有机EL装置1为具有形成为矩阵状的多个像素的有源矩阵型的有机EL装置。所述有机EL装置1可为顶部发光(top emission)型、底部发光(bottom emission)型的任一种。构成各构件的材料的性质、例如透明性是根据顶部发光型、底部发光型而适当选择。
有机EL装置1具备:支撑基板2、薄膜晶体管(以下也称为“TFT”)3、第一绝缘膜4、作为第一电极的阳极5、通孔6、第二绝缘膜7、有机发光层8、作为第二电极的阴极9、钝化膜10及密封基板11。使用本发明的绝缘膜作为第二绝缘膜7。
支撑基板2是由绝缘材料所形成。在有机EL装置1为底部发光型的情况下,对支撑基板2要求高透明性。因此,绝缘材料例如优选的是透明性高的聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺等透明树脂、无碱玻璃等玻璃材料。另一方面,在有机EL装置1为顶部发光型的情况下,绝缘材料可使用任意的绝缘体,可使用上文所述的透明树脂、玻璃材料。
TFT3为各像素部分的有源元件,形成在支撑基板2上。所述TFT3具备栅电极、栅极绝缘膜、半导体层、源电极及漏电极。本发明中,不限于在栅电极上依次具备栅极绝缘膜及半导体层的底部栅极型,也可为在半导体层上依次具备栅极绝缘膜及栅电极的顶部栅极型。
半导体层可使用所述包含选自In、Ga、Sn、Ti、Nb、Sb及Zn中的一种以上的元素的氧化物半导体而形成。
第一绝缘膜4为发挥使由TFT3所致的表面凹凸平坦化的作用的平坦化膜。第一绝缘膜4是以被覆TFT3总体的方式而形成。第一绝缘膜4可使用所述感放射线性树脂组合物而形成,也可使用以前众所周知的感放射线性树脂组合物而形成。第一绝缘膜4可利用所述绝缘膜的形成方法中说明的方法等来形成。
阳极5成为像素电极。阳极5是利用导电性材料形成在第一绝缘层4上。在有机EL装置1为底部发光型的情况下,对阳极5要求透明。因此,阳极5的材料优选透明性高的氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO)、氧化锡。在有机EL装置1为顶部发光型的情况下,对阳极5要求光反射性。因此,阳极5的材料优选光反射性高的Al(铝)、APC合金(银、钯、铜的合金)、ARA(银、铷、金的合金)、MoCr(钼与铬的合金)、NiCr(镍与铬的合金),另外,优选这些金属与透明性高的电极(例如ITO)的积层膜。
通孔6是为了将阳极5与TFT3的漏电极连接而形成。
第二绝缘膜7发挥作为隔离壁(堤部(bank))的作用,所述隔离壁具有规定有机发光层8的配置区域的凹部70。第二绝缘膜7是以覆盖阳极5的一部分、另一方面使阳极5的一部分露出的方式而形成。第二绝缘膜7可使用所述感放射线性树脂组合物通过绝缘膜的形成方法中所说明的方法等而形成。
第二绝缘膜7的膜厚(第二绝缘膜7的最上面与有机发光层8的最下面的距离)优选0.3μm以上且25μm以下,更优选0.5μm以上且20μm以下。
有机发光层8经施加电场而发光。有机发光层8为含有进行电致发光的有机发光材料的层。有机发光层8是在由第二绝缘膜7所规定的区域、即凹部70中形成在阳极5上。像这样,通过在凹部70中形成有机发光层8,有机发光层8的周围被第二绝缘膜7所包围,可将邻接的多个像素彼此划分。
进而,也可在阳极5与有机发光层8之间配置有空穴注入层和/或空穴传输层,也可在有机发光层8与阴极9之间配置有电子传输层和/或电子注入层。
阴极9是共同地覆盖多个像素而形成,成为有机EL装置1的共通电极。阴极9包含导电性构件。在有机EL装置1为顶部发光型的情况下,阴极9优选可见光透过性的电极,可举出ITO电极或IZO电极。在有机EL装置1为底部发光型的情况下,阴极9无需为可见光透过性的电极。所述情况下,阴极9的构成材料例如可举出:钡(Ba)、氧化钡(BaO)、铝(Al)及含有Al的合金。
钝化膜10抑制水分或氧渗入至有机EL元件内。所述钝化膜10是设置在阴极9上。
密封基板11将配置了有机发光层8的主面(TFT基板中与支撑基板2为相反侧的面)密封。密封基板11可举出无碱玻璃基板等玻璃基板。配置了有机发光层8的主面优选的是使用涂布在TFT基板的外周端部附近的密封剂,隔着密封层12利用密封基板11进行密封。密封层12例如可设为经干燥的氮气等惰性气体的层、或接着剂等填充材料的层。
本实施形态的有机EL装置1中,第二绝缘膜7对波长400nm的光具有遮旋光性,因此可抑制伴随着所述装置的使用等的半导体层的光劣化,另外自第二绝缘膜7的逸气量少,因此发光特性优异。另外,第一绝缘膜4及第二绝缘膜7可使用低吸水性的感放射线性树脂组合物来形成,另外在这些绝缘膜4、绝缘膜7的形成工序中,可进行使用低吸水性的材料的清洗等处理。因此,可减少以吸附水等的形态含有在绝缘膜形成材料中的微量水分缓缓渗入到有机发光层8中的情况,且可减少有机发光层8的劣化及发光状态的恶化。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明不限定于这些实施例。以下的记载中,只要未特别提及,则“份”表示“质量份”。
[GPC分析]
树脂CA)及树脂(C)的重量平均分子量(Mw)及分子量分布(Mw/Mn)是利用凝胶渗透色谱(GPC)法在以下的条件下测定。
·标准物质:聚苯乙烯
·装置:东曹(Tosoh)(股)制造,商品名:HLC-8020
·管柱:将东曹(Tosoh)(股)制造的保护管柱HXL-H、TSK gel G7000HXL、TSK gelGMHXL 2根、TSK gel G2000HXL依次连结而成者
·溶剂:四氢呋喃(其中,聚酰亚胺的情况下为N,N-二甲基甲酰胺)
·样本浓度:0.7质量%
·注入量:70μL
·流速:1mL/min
[核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析]
树脂(A)的化学位移是利用核磁共振(NMR)法在以下的条件下测定。
·装置:日本电子(股)制造,商品名:JNM-ECX400
·溶剂:CDCl3
[聚酰亚胺的酰亚胺化率]
首先,测定聚酰亚胺的红外吸收光谱,确认来源于聚酰亚胺的酰亚胺结构的吸收峰值(1780cm-1附近、1377cm-1附近)的存在。然后,对所述聚酰亚胺在350℃下进行1小时热处理后,再次测定红外吸收光谱。对热处理前与热处理后的1377cm-1附近的峰值强度进行比较。将热处理后的聚酰亚胺的酰亚胺化率设为100%,求出热处理前的聚酰亚胺的酰亚胺化率={热处理前的1377cm-1附近的峰值强度/热处理后的1377cm-1附近的峰值强度}×100(%)。在红外吸收光谱的测定中,使用“尼高力(NICOLET)6700傅里叶变换红外(FourierTransform-Infrared,FT-IR)”(热电(Thermo Electron)公司制造)。
<树脂(A)的合成>
[合成例A1]树脂(A-1)的合成
在三口烧瓶中添加340g的作为聚合溶剂的γ-丁内酯(BL)后,添加50g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA),相对于聚合溶剂的合计390g而将120g的作为二胺化合物的2,2′-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷添加到聚合溶剂中。使二胺化合物溶解在聚合溶剂中后,添加71g的作为酸二酐的4,4′-氧基二邻苯二甲酸二酐。然后,在60℃下反应1小时后,添加19g的作为封端剂的马来酸酐,在60℃下进一步反应1小时后,升温并在140℃下反应4小时。反应时,在N2流动条件下使用迪安-斯塔克(Dean-Stark)管,将低沸点溶剂的PGMEA蒸馏去除。由此,获得约550g的含有树脂(A-1)的溶液。所得的树脂(A-1)的Mw为7500。所得的树脂(A-1)的酰亚胺化率为10%。
[合成例A2]树脂(A-2)的合成
在带有搅拌器的三口烧瓶中,加入20份的作为成分(a3-1)的甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、10份的作为成分(a3-2)的甲基丙烯酸、65份的作为成分(a3-3)的甲基丙烯酸苄酯、150份的作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯、3份的作为聚合起始剂的二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)、及2份的作为链转移剂的硫代乙醇酸,在65℃下加热6小时,获得含有树脂(A-2)的溶液。所得的树脂(A-2)的重量平均分子量(Mw)为10000。
[合成例A3]树脂(A-3)的合成
在带有搅拌器的三口烧瓶中,加入40份的作为成分(a3-1)的甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、30份的作为成分(a3-2)的琥珀酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、25份的作为成分(a3-3)的甲基丙烯酸苄酯、150份的作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯、3份的作为聚合起始剂的二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)、及2份的作为链转移剂的硫代乙醇酸,在65℃下加热6小时,获得含有树脂(A-3)的溶液。所得的树脂(A-3)的重量平均分子量(Mw)为15000。
[合成例A4]树脂(A-4)的合成
在500mL的三口烧瓶中,加入63.39g(0.55mol)的甲基三甲氧基硅烷、69.41g(0.35mol)的苯基三甲氧基硅烷、24.64g(0.1mol)的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、及150.36g的二丙酮醇,一面在室温下搅拌,一面用10分钟添加在55.8g的水中溶解0.338g(相对于添加单体而为0.2质量%)的磷酸而成的磷酸水溶液。然后,将烧瓶浸渍在70℃的油浴中并搅拌1小时后,用30分钟将油浴升温到115℃。在升温开始1小时后溶液的内温达到100℃,然后加热搅拌2小时间(内温为100℃~110℃)。在反应中将作为副产物的甲醇及水合计115g馏出。在所得的树脂(A-4)的二丙酮醇溶液中以树脂(A-4)浓度成为40质量%的方式添加二丙酮醇,获得树脂(A-4)的二丙酮醇溶液。所得的树脂(A-4)的重量平均分子量(Mw)为5000,相对于Si原子100摩尔的苯基含量为35摩尔。
<树脂(C)的合成>
[合成例C1]酚醛清漆树脂(C-1)的合成
在安装有温度计、冷凝管、分馏管、搅拌器的烧瓶中,加入144.2g(1.0摩尔)的1-萘酚、400g的甲基异丁基酮、102.3g(0.7摩尔)的α-甲基肉桂醛。然后,一面搅拌一面添加3.4g的30质量%浓度的对甲苯磺酸的甲醇溶液。之后,在100℃下反应8小时。反应结束后添加200g的纯水,将系内的溶液移至分液漏斗中,将水层自有机层分离除去。然后,对有机层进行水洗直到清洗水显示出中性后,从有机层中在加热减压下将溶剂除去,获得157g的酚醛清漆树脂(C-1)。所得的酚醛清漆树脂(C-1)的重量平均分子量(Mw)为4500。
根据由“尼高力(NICOLET)6700傅里叶变换红外(Fourier Transform-Infrared,FT-IR)”(热电(Thermo Electron)公司制造)所得的红外吸收光谱的测定图,与原料相比较可确认到来源于经取代的亚甲基键的C-H伸缩的吸收(2700cm-1~3000cm-1)。根据这些结果鉴定,本合成例中未产生羟基彼此的脱水醚化反应(羟基消失),获得了具有经取代的亚甲基键的酚醛清漆树脂。这些推测在以下的合成例C2~合成例C8中也相同。
[合成例C2~合成例C8]
在合成例C2~合成例C8中,除了使用表1中记载的醛以外,与合成例C1同样地进行操作,获得酚醛清漆树脂(C-2)~酚醛清漆树脂(C-6)及其他酚醛清漆树脂(C-7)~酚醛清漆树脂(C-8)。将结果示于表1。
[表1]
酚醛清漆树脂的合成
Figure GDA0002240560580000321
[化26]
Figure GDA0002240560580000331
<感放射线性树脂组合物的制备>
用于制备感放射线性树脂组合物的树脂(A)为合成例A1~合成例A4的树脂(A-1)~树脂(A-4),树脂(C)为合成例C1~合成例C6的酚醛清漆树脂(C-1)~酚醛清漆树脂(C-6),其他树脂(C′)为合成例C7~合成例C8的其他酚醛清漆树脂(C-7)~酚醛清漆树脂(C-8),感光剂(B)、交联剂(D)、溶剂(E)、密接助剂(F)、表面活性剂(G)及染料(H)如下。
·感光剂(B)
B-1:萘醌二叠氮磺酸酯
(NT-300P,东洋合成工业(股)制造)
B-2:1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)](日本巴斯夫(BASF Japan)(股)制造的“艳佳固(IRGACURE)OXE01”)
·交联剂(D)
D-1:4,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]联苯(宇部兴产(股)制造的“OXBP”)
D-2:二季戊四醇六丙烯酸酯
(东亚合成(股)制造的“M-402”)
·溶剂(E)
BL:γ-丁内酯
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
PGME:丙二醇单甲醚
DAA:二丙酮醇
·密接助剂(F)
F-1:N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷
(信越化学工业(股)制造的“KBM-573”)
·表面活性剂(G)
G-1:硅酮系表面活性剂(东丽道康宁(Toray-Dow corning)公司制造的“SH8400”)
·染料(H)
H-1:颜色索引(Color Index,C.I.)溶剂蓝(Solvent Blue)70
(有本化学制造的“油溶蓝(Oil Blue)5511”)
H-2:C.I.溶剂蓝(Solvent Blue)45
(有本化学制造的“普拉斯特蓝(Plast Blue)DB-463”)
H-3:C.I.溶剂黑(Solvent Black)27
(中央合成化学制造的“尼奥超级黑(NEOSUPERBLACK)C-832”)
H-4:C.I.溶剂红(Solvent Red)83(保土谷化学工业公司制造的“爱染斯比龙红BEH特殊(Aizen Spilon Red BEH Special)”)
[实施例1]
在含有合成例A1的树脂(A-1)的树脂溶液(相当于40份(固体成分)树脂(A-1)的量)中混合16份的(B-1)、25份的(C-1)、15份的(D-1)、3份的(F-1)、1份的(G-1)及溶剂,利用孔径0.2μm的薄膜过滤器进行过滤,制备具有表2中记载的组成的感放射线性树脂组合物1。此外,所述组合物的固体成分浓度为30质量%。
[实施例2~实施例27及比较例1~比较例3]
在实施例2~实施例27及比较例1~比较例3中,除了使用表2所示的种类及调配量的各成分以外,与实施例1同样地制备感放射线性树脂组合物2~感放射线性树脂组合物30。
Figure GDA0002240560580000351
Figure GDA0002240560580000371
[评价]
使用实施例、比较例中所得的感放射线性树脂组合物,利用以下说明的方法来制作绝缘膜及有机EL元件。分别利用下述方法对所述组合物的图案化性及放射线感度、所得的绝缘膜的遮旋光性(透过率)、吸水性、耐热性及逸气量、以及所得的有机EL元件的元件特性进行评价。此外,以下的评价中,所谓“所述组合物”,是指实施例、比较例中所得的感放射线性树脂组合物。
<图案化性>
使用旋转器将所述组合物涂布在硅基板上后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤,形成涂膜。对所述涂膜使用曝光机(佳能(Canon)公司的“MPA-6000”),隔着具有既定图案的图案掩模以波长365nm下的曝光量100mJ/cm2进行曝光。曝光量是利用照度计(OAI光学伙伴(OAI Optical Associates)公司的“OAI模型(OAI model)356”)进行测定。然后,使用2.38质量%氢氧化四甲基铵水溶液在25℃下利用覆液法显影80秒钟,以超纯水进行1分钟流水清洗,使其干燥,在硅基板上形成涂膜,所述涂膜具有直径为5μm的多个通孔排成列状的图案。对所述涂膜在洁净烘箱(clean oven)中在250℃下进行45分钟后烘烤,获得膜厚3.0μm的绝缘膜。
此时,所述涂膜中,正型的情况下确认到显影后的曝光部完全溶解,负型的情况下确认到显影后的非曝光部完全溶解。将形成5μm的图案、且并无绝缘膜剥离或显影残渣而形成了绝缘膜的情况视为“良好”,将形成5μm的图案且并无绝缘膜剥离但稍有显影残渣的情况、无法形成5μm的图案的情况、或产生绝缘膜剥离的情况视为“不良”。
<放射线感度>
使用旋转器将所述组合物涂布在硅基板上后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所述涂膜使用曝光机(佳能(Canon)公司的“MPA-6000”),隔着具有既定图案的图案掩模使曝光量变化而进行曝光。然后,使用2.38质量%氢氧化四甲基铵水溶液在25℃下利用覆液法进行80秒钟显影,以超纯水进行1分钟流水清洗,使其干燥,在硅基板上形成具有直径为20.0μm的多个通孔的涂膜。
此时,对涂膜像直径20.0μm的掩模图案的形状那样完全溶解所必需的曝光量进行测定,将此时的曝光量作为放射线感度(曝光感度)。关于放射线感度,在波长365nm下的曝光量为100mJ/cm2以下的情况下视为“良好”,在超过100mJ/cm2的情况下视为“不良”。曝光量是利用照度计(OAI光学伙伴(OAI Optical Associates)公司的“OAI模型(OAI model)356”)进行测定。
<透过率>
使用旋转器将所述组合物涂布在玻璃基板(康宁(Corning)公司的“康宁(Corning)7059”)上后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤后,在洁净烘箱中在250℃下进行45分钟后烘烤,形成具有膜厚3.0μm的绝缘膜。
对于所述具有绝缘膜的玻璃基板,使用分光亮度计(日立制作所(股)制造的“150-20型双射束(Double Beam)”)在300nm~780nm的波长范围内测定全光线透过率,求出波长400nm下的全光线透过率。关于所述透过率,在波长400nm下全光线透过率为5%以下的情况下视为“优良”,在超过5%且为15%以下的情况下视为“良好”,在超过15%的情况下视为“不良”。另外,求出波长600nm下的全光线透过率。关于所述透过率,在波长600nm下全光线透过率为10%以下的情况下视为“优良”,在超过10%且为30%以下的情况下视为“良好”。
<吸水性>
使用旋转器将所述组合物涂布在硅基板上后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤后,在洁净烘箱中在250℃下进行45分钟后烘烤,形成具有膜厚3.0μm的绝缘膜。
对所述绝缘膜使用热脱附仪(Thermal Desorption Spectroscopy)(艺思高(ESCO)公司的“TDS1200”),在真空度1.0×10-9Pa下从常温升温到200℃(30℃/min)。利用质量分析计(安捷伦科技(Agilent Technology)公司的“5973N”)来测定此时的试样表面及从试样脱离的气体以作为水的峰值(M/z=18)的检测值。取60℃~200℃的总峰值强度的积分值[A·sec],评价吸水性。关于吸水性,在60℃~200℃的总峰值强度的积分值[A·sec]为3.0×10-8以下的情况下视为“优良”,在超过3.0×10-8且为5.0×10-8以下的情况下视为“良好”,在超过5.0×10-8的情况下视为“不良”。
<耐热性>
与<吸水性>的评价同样地使用所述组合物形成绝缘膜,对所述绝缘膜使用热重量测定装置(TA仪器(TA Instrument)公司的“TGA2950”),在100℃~500℃下进行热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)测定(空气下、升温速度10℃/min),由此求出5%重量减少温度。关于耐热性,在5%重量减少温度超过350℃的情况下视为“优良”,在350℃~330℃的情况下视为“良好”。
<逸气>
与<吸水性>的评价同样地使用所述组合物形成绝缘膜,将带有绝缘膜的硅基板切断成1cm×5cm片,对所切断的4片硅基板使用硅晶圆分析装置(商品名“加热脱附装置JTD-505”(日本分析工业(股)制造)、“气相色谱(Gas Chromategraphy)质量分析计GCMS-QP2010加强版(Plus)”(岛津制作所(股)制造)),求出在230℃下保持15分钟(升温速度10℃/min)时的逸气量μg/cm3
《元件特性评价》
使用玻璃基板(康宁(Corning)公司的“康宁(Corning)7059”),制作在所述玻璃基板上形成TFT而成的TFT基板后,在所述TFT基板上形成绝缘膜而制作评价用元件。对所述评价用元件进行元件特性的评价。
TFT基板是按以下顺序而形成。首先通过溅镀在玻璃基板上形成钼膜,通过使用抗蚀剂的光刻及蚀刻而形成栅电极。然后,在玻璃基板整个面及栅电极的上层,通过溅镀形成氧化硅膜作为栅极绝缘膜。在所述栅极绝缘膜上通过溅镀形成InGaZnO系非晶氧化物膜(InGaZnO4),通过使用抗蚀剂的光刻及蚀刻而形成半导体层。在半导体层的上层通过溅镀形成钼膜,通过使用抗蚀剂的光刻及蚀刻而形成源电极及漏电极。最后,在基板整个面、源电极及漏电极的上层通过溅镀形成氧化硅膜作为钝化膜,获得TFT基板。
使用旋转器将所述组合物涂布在TFT基板上后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤后,在洁净烘箱中在250℃下进行45分钟后烘烤,形成具有膜厚3.0μm的绝缘膜。
<开关响应特性>
关于元件特性,以开关响应特性进行评价。开关响应特性是通过测定开/关(ON/OFF)比而评价。开/关(ON/OFF)比是通过使用探针及半导体参数分析仪(ParameterAnalyzer),测定在对栅电极施加电压的状态下在源电极-漏电极间流动的电流而算出。具体来说,在对半导体层从由所述组合物所形成的绝缘膜的上方照射以波长450nm或500nm为中心的白色光(照度为30000勒克斯)的条件下,在将漏电极设为+10V、源电极设为0V的情况下,将施加于栅电极的电压为+10V与-10V时的电流值之比作为开/关(ON/OFF)比。关于开关响应特性、即元件特性,在开/关(ON/OFF)比为1.0×105以上的情况下视为“良好”,在小于1.0×105的情况下视为“不良”。
<TFT可靠性>
TFT可靠性是通过以下方式来评价:在对评价用元件照射光时与不照射光时,将对栅电极-源电极间施加电应力时的Id-Vg特性的变化(阈电压Vth的变化量)进行比较。
(Id-Vg特性及阈电压Vth的测定)
电应力的施加是通过以下方式来进行:在将评价用元件的源电极的电位保持于0V、漏电极的电位保持于+10V而在源电极-漏电极间施加电压的状态下,使栅电极的电位Vg从-20V变化到+20V。对像这样使栅电极的电位Vg变化时在漏电极-源电极间流动的电流Id进行绘图,由此获得Id-Vg特性。在所述Id-Vg特性中,将电流值成为接通(ON)的电压设定为阈电压Vth。
(阈电压Vth的变化量的测定)
电应力是通过在栅电极-源电极间分别各施加12小时的+20V的正电压及-20V的负电压而赋予。这种电应力是在对评价用元件的半导体膜从上方照射光的条件下、及不对半导体膜照射光的条件下分别进行。阈电压Vth的变化量是在照射光的条件及不照射光的条件下分别根据Id-Vg特性而算出。而且,在将照射光时的阈电压Vth的变化量抑制于不照射光时的阈电压Vth的变化量的小于1.5倍的情况下视为TFT可靠性“优良”,在抑制于1.5倍~2倍的情况下视为TFT可靠性“良好”,在超过2倍的情况下视为TFT可靠性“不良”。
<EL发光特性评价>
使用玻璃基板(康宁(Corning)公司的“康宁(Corning)7059”),在所述玻璃基板上溅镀ITO透明电极,然后利用旋涂法涂布感旋光性抗蚀剂(“NN700”,捷时雅(JSR)(股)制造)并使其干燥,隔着既定的图案掩模进行曝光。曝光后,进行显影,加热硬化,形成既定的抗蚀剂图案。然后使用蚀刻液对ITO膜进行蚀刻,形成既定的ITO膜的图案后,利用剥离液将抗蚀剂图案除去。
在像所述那样以阵列状形成有ITO透明电极的玻璃基板上,利用旋涂法以膜厚成为5μm的方式涂布感旋光性抗蚀剂(“NN700”,捷时雅(JSR)(股)制造)后,在加热板上在80℃下进行3分钟预烘烤,形成涂膜。然后,隔着既定的图案掩模对所述涂膜进行曝光。曝光后,进行显影,在洁净烘箱中在200℃下进行5分钟后烘烤。像这样在玻璃基板上形成具有仅ITO透明电极的一部分露出的接触孔(contact hole)的平坦化层。后烘烤后的平坦化层的膜厚为3μm。准备多个像以上那样形成有平坦化层的玻璃基板,在以下的工序中使用。
使用Al靶(target)通过直流(Direct Current,DC)溅镀法在形成有平坦化层的玻璃基板上形成膜厚100nm的Al膜。然后利用旋涂法涂布感旋光性抗蚀剂(“NN700”,捷时雅(JSR)(股)制造)并使其干燥,隔着既定的图案掩模进行曝光。曝光后,进行显影,加热硬化,形成既定的抗蚀剂图案。然后使用混酸的蚀刻液将Al膜蚀刻,形成既定的Al膜的图案后,利用剥离液将抗蚀剂图案除去。然后,将玻璃基板移送到溅镀装置中,使用ITO靶通过DC磁控反应溅镀(magnetron reactive sputtering)法在Al图案上形成膜厚20nm的ITO膜。然后,利用旋涂法涂布感旋光性抗蚀剂(“NN700”,捷时雅(JSR)(股)制造)并使其干燥,隔着既定的图案掩模进行曝光。曝光后,进行显影,加热硬化,形成既定的抗蚀剂图案。然后使用蚀刻液将ITO膜蚀刻,在Al膜上形成与Al膜相同的ITO膜的图案后,利用剥离液将抗蚀剂图案除去。像这样而形成包含Al膜及ITO膜的阳极。
对所得的阳极基板使用克林塔克(Clean Track)(东京电子(Tokyo Electron)公司制造:马克(Mark)VZ)涂布所述组合物后,在加热板上在120℃下进行2分钟预烘烤,形成厚度4μm的涂膜。对所述涂膜使用曝光机(尼康(Nikon)公司的i射线步进机“NSR-2005i10D”),隔着具有既定图案的图案掩模以波长365nm下的曝光量100mJ/cm2进行曝光。然后,使用2.38质量%氢氧化四甲基铵水溶液在25℃下利用覆液法进行80秒钟显影,以超纯水进行1分钟流水清洗,使其干燥,在洁净烘箱中在250℃下进行45分钟后烘烤,在阳极基板上形成隔离壁。
利用真空蒸镀法对形成有隔离壁的阳极基板形成有机EL元件。有机EL元件是通过以下的顺序而制作。
对形成有隔离壁的阳极基板进行超声波清洗,然后将所述基板移送到N2环境中,在200℃下进行3小时干燥。进而,将所述基板移到氧等离子体处理装置中,进行真空排气,对设置在基板附近的环状电极投入50W的射频(Radio Frequency,RF)电力,进行氧等离子体清洗处理。氧压力为0.6Pa,处理时间为40秒钟。
将基板移动到真空成膜室中,将成膜室排气到1E-4Pa后,在所述基板上使用既定图案的蒸镀掩模,通过电阻加热蒸镀法在成膜速度为0.004nm/sec~0.005nm/sec的条件下使具有空穴注入性的氧化钼(MoOx)成膜,形成膜厚1nm的空穴注入层。
在空穴注入层上使用既定图案的蒸镀掩模,通过电阻加热蒸镀法在与空穴注入层相同的排气条件下使具有空穴传输性的4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(α-NPD)成膜,形成膜厚35nm的空穴传输层。成膜速度为0.2nm/sec~0.3nm/sec的条件。
在空穴传输层上使用既定图案的蒸镀掩模,通过电阻加热蒸镀法在与空穴传输层相同的成膜条件下使作为绿色发光材料的烷基化络合物三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)成膜,形成膜厚35nm的发光层。成膜速度为0.5nm/sec以下的条件。
在发光层上,通过电阻加热蒸镀法在与空穴注入层相同的排气条件下使氟化锂成膜,形成膜厚0.8nm的电子注入层。成膜速度为0.004nm/sec以下的条件。
然后,将所述基板移送到其他成膜室(溅镀室)中,在电子注入层上使用ITO靶通过RF溅镀法形成膜厚130nm的阴极。
将所述基板移送到手套箱中,漏出N2,使用紫外线(Ultraviolet,UV)硬化系的丙烯酸系接着剂将在元件面侧贴附有吸湿材料的密封玻璃接着于所述基板,进行密封。
像以上那样而获得评价用有机EL元件。
将评价用有机EL元件在温度85℃、湿度85%的恒温恒湿槽中保管500小时后,在室温下使有机EL元件启动,观察暗点(非发光部位)。将暗点的面积相对于总体而小于10%的情况视为“良好”,将10%以上或消光的情况视为“不良”。
Figure GDA0002240560580000421
Figure GDA0002240560580000431
像表3及表4所示那样,实施例1~实施例27中形成的绝缘膜的遮旋光性优异,另外逸气量也少。另外,实施例1~实施例27的组合物及绝缘膜的图案化性、放射线感度、低吸水性及耐热性也优异。使用所述绝缘膜及容易光劣化的半导体层的元件即使在光照射环境下,开关响应特性及TFT可靠性也优异。另外,所得的有机EL元件的EL发光特性优异。
相对于此,比较例3的组合物由于不含有酚醛清漆树脂,因此所形成的绝缘膜的遮旋光性差,元件特性差。另外,比较例1~比较例2的组合物虽含有酚醛清漆树脂,但所述酚醛清漆树脂并非具有式(C1)所表示的结构单元的树脂(相当于碱可溶性树脂(A))。因此,由比较例1~比较例2的组合物所形成的绝缘膜的逸气量多,EL发光特性差,另外比较例1~比较例2的组合物的图案化性及放射线感度差。

Claims (15)

1.一种元件,其用于显示或照明装置,所述元件具有由感放射线性树脂组合物所形成的绝缘膜,所述感放射线性树脂组合物含有:
(B)感光剂、以及
(C)选自具有式(C1)所表示的结构单元的树脂、及
具有式(C2)所表示的结构的树脂
中的至少一种树脂,
式(C1)中,A为具有酚性羟基的二价芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基;
式(C2)中,A'为具有酚性羟基的k+m+n价的芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基,存在多个的L可彼此相同也可不同,*为与其他A'的结合键,k为0~9的整数,m为0~9的整数,n为0~9的整数,k+m+n为1~9的整数;
Figure FDA0002240560570000013
式(c2-1)中,X为氧原子、硫原子、-CH2-或-NH-,R1为选自卤素原子、-OH、-SH、-NO2、-NH2、烃基及碳数1以上的含杂原子的基团中的一价基,m为1;
式(c2-2)中,Y为氮原子、C-H或C-R2,R2与式(c2-1)中的R1为相同含意,R3及R4分别独立地为氢原子或烃基,n为0~4的整数,d为1,其中R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R2也可相互键结而形成环;
式(c2-3)中,R5与式(c2-1)中的R1为相同含意,l分别独立地为0~5的整数,R5在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R5也可相互键结而形成环。
2.根据权利要求1所述的元件,其用于显示或照明装置,式(C1)中的A为式(c1-1)、式(c1-2)或式(c1-3)所表示的二价基,
Figure FDA0002240560570000021
式(c1-1)~式(c1-3)中,a1为1~4的整数,b1为0~3的整数,a2~a5及b2~b5分别独立地为0~4的整数,a6及b6为0~2的整数,其中,a2+a3为1以上且6以下的整数,a2+a3+b2+b3为1以上且6以下的整数,a4+a5+a6为1以上且8以下的整数,a4+a5+a6+b4+b5+b6为1以上且8以下的整数;R为碳数1~10的烃基或碳数1~10的烷氧基,R在存在多个的情况下可彼此相同也可不同。
3.根据权利要求1或2所述的元件,其用于显示或照明装置,所述感放射线性树脂组合物还含有
(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
4.根据权利要求3所述的元件,其用于显示或照明装置,碱可溶性树脂(A)为选自聚酰亚胺(A1)、所述聚酰亚胺的前体(A2)、丙烯酸系树脂(A3)、聚硅氧烷(A4)、聚苯并恶唑(A5)及所述聚苯并恶唑的前体(A6)中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的元件,其用于显示或照明装置,聚酰亚胺(A1)为具有式(A1)所表示的结构单元的聚酰亚胺,
Figure FDA0002240560570000031
式(A1)中,R1为具有羟基的二价基,X为四价有机基。
6.根据权利要求4所述的元件,其用于显示或照明装置,丙烯酸系树脂(A3)为至少使具有羧基的自由基聚合性单体进行聚合而获得的树脂。
7.根据权利要求4所述的元件,其用于显示或照明装置,聚硅氧烷(A4)为使式(a4)所表示的有机硅烷进行反应而获得的聚硅氧烷,
Figure FDA0002240560570000033
式(a4)中,R1为氢原子、碳数1~10的烷基、碳数2~10的烯基、碳数6~15的含芳基的基团、碳数2~15的含环氧环的基团、或将所述烷基所含的一个或两个以上的氢原子取代为取代基而成的基团,R1在存在多个的情况下可彼此相同也可不同;R2为氢原子、碳数1~6的烷基、碳数1~6的酰基或碳数6~15的芳基,R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同;n为0~3的整数。
8.根据权利要求1所述的元件,其用于显示或照明装置,感光剂(B)为选自光酸产生剂、光自由基聚合起始剂及光阳离子聚合起始剂中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的元件,其用于显示或照明装置,在所述感放射线性树脂组合物中,相对于树脂(A)100质量份,树脂(C)的含量为5质量份~200质量份。
10.根据权利要求1所述元件,其用于显示或照明装置,所述元件为有机电致发光元件。
11.一种感放射线性树脂组合物,其含有:
(B)感光剂、以及
(C)选自具有式(C1)所表示的结构单元的树脂、及
具有式(C2)所表示的结构的树脂
中的至少一种树脂,
Figure FDA0002240560570000032
式(C1)中,A为具有酚性羟基的二价芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基;
Figure FDA0002240560570000041
式(C2)中,A'为具有酚性羟基的k+m+n价的芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基,存在多个的L可彼此相同也可不同,*为与其他A'的结合键,k为0~9的整数,m为0~9的整数,n为0~9的整数,k+m+n为1~9的整数;
Figure FDA0002240560570000042
式(c2-1)中,X为氧原子、硫原子、-CH2-或-NH-,R1为选自卤素原子、-OH、-SH、-NO2、-NH2、烃基及碳数1以上的含杂原子的基团中的一价基,m为1;
式(c2-2)中,Y为氮原子、C-H或C-R2,R2与式(c2-1)中的R1为相同含意,R3及R4分别独立地为氢原子或烃基,n为0~4的整数,d为1,其中R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R2也可相互键结而形成环;
式(c2-3)中,R5与式(c2-1)中的R1为相同含意,l分别独立地为0~5的整数,R5在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R5也可相互键结而形成环。
12.根据权利要求11所述的感放射线性树脂组合物,其还含有
(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
13.一种绝缘膜,其是由感放射线性树脂组合物所形成,所述感放射线性树脂组合物含有:
(B)感光剂;以及
(C)选自具有式(C1)所表示的结构单元的树脂、及
具有式(C2)所表示的结构的树脂
中的至少一种树脂,
Figure FDA0002240560570000051
式(C1)中,A为具有酚性羟基的二价芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基;
Figure FDA0002240560570000052
式(C2)中,A'为具有酚性羟基的k+m+n价的芳香族基,L为式(c2-1)、式(c2-2)或式(c2-3)所表示的一价基,存在多个的L可彼此相同也可不同,*为与其他A'的结合键,k为0~9的整数,m为0~9的整数,n为0~9的整数,k+m+n为1~9的整数;
式(c2-1)中,X为氧原子、硫原子、-CH2-或-NH-,R1为选自卤素原子、-OH、-SH、-NO2、-NH2、烃基及碳数1以上的含杂原子的基团中的一价基,m为1;
式(c2-2)中,Y为氮原子、C-H或C-R2,R2与式(c2-1)中的R1为相同含意,R3及R4分别独立地为氢原子或烃基,n为0~4的整数,d为1,其中R2在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R2也可相互键结而形成环;
式(c2-3)中,R5与式(c2-1)中的R1为相同含意,l分别独立地为0~5的整数,R5在存在多个的情况下可彼此相同也可不同,另外,键结在邻接的环碳上的R5也可相互键结而形成环。
14.根据权利要求13所述的绝缘膜,其中所述感放射线性树脂组合物还含有
(A)将所述树脂(C)除外的碱可溶性树脂。
15.一种绝缘膜的制造方法,其包括以下工序:使用根据权利要求11或12所述的感放射线性树脂组合物在基板上形成涂膜的工序;对所述涂膜的至少一部分照射放射线的工序;对所述经放射线照射的涂膜进行显影的工序;以及将所述经显影的涂膜加热的工序。
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