CN106483764A - 感光性组合物、图案形成方法、固化物、及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供对曝光的敏感度充分、可通过固化而提供透过率充分的固化物的感光性组合物、使用其的图案形成方法、使用其形成的固化物、和具有该固化物的显示装置。本发明涉及的感光性组合物含有式(1)表示的光聚合引发剂(A1)、及具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)。式(1)中,R1为氢原子或一价有机基团,R2及R3各自为可具有取代基的链状烷基、可具有取代基的环状有机基团、或氢原子,R2与R3可相互键合而形成环,R4为具有特定环状结构的有机基团,R5为氢原子、可具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可具有取代基的芳基,n为0~4的整数。其中,光聚合引发剂(A1)不具有硝基。

Description

感光性组合物、图案形成方法、固化物、及显示装置
技术领域
本发明涉及感光性组合物、使用该感光性组合物的图案形成方法、使用该感光性组合物而形成的固化物、以及具有该固化物的显示装置。
背景技术
对于液晶显示装置这样的显示装置而言,需要绝缘膜、间隔物(spacer)这样的材料高效地使从背光源这样的光源发出的光透过。因此,为了形成绝缘膜、间隔物的图案,可使用通过曝光而提供透明的固化膜的感光性组合物。通过将这样的感光性组合物选择性地曝光,可形成透明的固化膜的图案。
作为可形成透明的固化膜的感光性组合物,例如,提出了含有树脂、聚合性化合物、特定结构的聚合引发剂、和溶剂的组合物(专利文献1)。具体而言,在专利文献1的实施例中,公开了下述感光性组合物,所述感光性组合物含有:甲基丙烯酸与具有脂环式环氧基的丙烯酸酯的共聚物,二季戊四醇六丙烯酸酯,下述任一式表示的聚合引发剂,和包含3-甲氧基-1-丁醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、及乙酸3-甲氧基丁酯的混合溶剂。
感光性组合物通过以下方式固化:作为所述感光性组合物成分的一部分而被含有的光聚合引发剂通过曝光产生自由基,该自由基使感光性组合物中含有的聚合性的化合物发生聚合,由此进行固化。因此,感光性组合物的敏感度受其中含有的光聚合引发剂种类的影响,这是已知的。作为可使得感光性组合物的敏感度良好的光聚合引发剂,专利文献2中提出了具有环烷基的肟酯化合物。在专利文献2中记载的实施例中,具体公开了下述化学式(a)及(b)表示的化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-58728号公报
专利文献2:中国专利申请公开公报第101508744号
发明内容
发明所要解决的课题
然而,专利文献1或专利文献2中记载的感光性组合物对曝光的敏感度并不充分,使用该感光性组合物形成的固化膜的透过率不充分。
本发明是鉴于上述课题而完成的,目的在于提供一种对曝光的敏感度充分、可通过固化而提供透过率充分的固化物的感光性组合物、使用该感光性组合物的图案形成方法、使用该感光性组合物而形成的固化物、和具有该固化物的显示装置。
用于解决课题的手段
本申请的发明人发现,通过在含有光聚合引发剂的感光性组合物中,使用具有特定的结构的光聚合引发剂(A1)、和具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)作为该光聚合引发剂,可解决上述课题,从而完成了本发明。
本发明的第一方式是一种感光性组合物,其含有:下述式(1)表示的光聚合引发剂(A1)、及具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)。
(R1为氢原子或一价有机基团,R2及R3各自为可以具有取代基的链状烷基、可以具有取代基的环状有机基团、或氢原子,R2与R3可以相互键合而形成环,R4为下述式(R4-1)或(R4-2)表示的基团,R5为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基,n为0~4的整数。其中,式(1)表示的光聚合引发剂不具有硝基。)
(式(R4-1)及(R4-2)中,R7及R8各自为一价有机基团,p为0~4的整数,R7及R8存在于苯环上的相邻的位置时,R7与R8可以相互键合而形成环,q为1~8的整数,r为1~5的整数,s为0~(r+3)的整数,R9为一价有机基团。)
本发明的第二方式是一种图案形成方法,其包括以下工序:使用第一方式涉及的感光性组合物形成涂膜或成型体,向该涂膜或成型体以规定图案状照射电磁波,进行显影。
本发明的第三方式是一种固化物,其是使用第一方式涉及的感光性组合物而形成的。
本发明的第四方式是一种显示装置,其具有第三方式涉及的固化物。
发明的效果
通过本发明,能够提供对曝光的敏感度充分、可通过固化而提供透过率充分的固化物的感光性组合物、使用该感光性组合物的图案形成方法、使用该感光性组合物而形成的固化物、和具有该固化物的显示装置。
具体实施方式
《感光性组合物》
本发明涉及的感光性组合物含有上述式(1)表示的光聚合引发剂(A1)、及具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)。以下,对感光性组合物中含有的各成分进行说明。
<光聚合引发剂(A)>
根据光聚合引发剂的种类,存在含有光聚合引发剂的感光性组合物的透过率降低的情况,以及使用该感光性组合物形成、且实施了后烘的图案的透过率降低的情况。另外,根据光聚合引发剂的种类,还存在含有光聚合引发剂的感光性组合物的透过率降低的情况。然而,使用含有上述式(1)表示的光聚合引发剂(A1)(以下也称为“光聚合引发剂(A1)”或“(A1)成分”。)的感光性组合物时,不容易发生因加热而导致的图案透过率的降低。同时,也有不容易发生感光性组合物透过率的降低的情况。另外,光聚合引发剂(A1)对光具有较高的敏感度。
另一方面,具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)(以下也称为“光聚合引发剂(A2)”或“(A2)成分”。)对光具有高敏感度。
对于本发明涉及的感光性组合物而言,通过光聚合引发剂(A1)与光聚合引发剂(A2)的组合,从而对光的敏感度优异,并且可提供维持高透过率的固化物。因此,通过使用本发明的感光性组合物,能以低曝光量形成所期望的形状的图案,形成的图案具有高透过率。另外,通过使用敏感度优异的本发明涉及的感光性组合物,可抑制图案形成时的图案剥落,并抑制形成线图案(line pattern)时在图案的边缘产生的起伏。
[式(1)表示的光聚合引发剂(A1)]
本发明涉及的感光性组合物含有上述式(1)表示的光聚合引发剂(A1)。光聚合引发剂(A1)可单独使用或组合2种以上而使用。
式(1)中,R1为氢原子或一价有机基团。R1在式(1)中的芴环上键合于与-CO-所示的基团所键合的六元芳香环不同的六元芳香环。只要满足上述条件,则在式(1)中,R1相对于芴环的键合位置没有特别限制。光聚合引发剂(A1)具有1个以上的R1时,从容易合成光聚合引发剂(A1)等方面考虑,优选地,1个以上的R1中的1个R1键合于芴环中的2位。R1为多个时,多个R1可以相同也可以不同。
R1为一价有机基团时,R1在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从各种一价有机基团中适当选择。作为R1为一价有机基团时的优选例,可举出烷基、烷氧基、环烷基、环烷氧基、饱和脂肪族酰基、烷氧基羰基、饱和脂肪族酰基氧基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯氧基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的苯氧基羰基、可以具有取代基的苯甲酰基氧基、可以具有取代基的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘氧基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的萘氧基羰基、可以具有取代基的萘甲酰基氧基、可以具有取代基的萘基烷基、可以具有取代基的杂环基(heterocyclyl)、可以具有取代基的杂环基羰基、被1个或2个有机基团取代的氨基、吗啉-1-基、及哌嗪-1-基等。
R1为烷基时,烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R1为烷基时,可以为直链,也可以为支链。作为R1为烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。另外,R1为烷基时,烷基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷基的例子,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙基氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
R1为烷氧基时,烷氧基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R1为烷氧基时,可以为直链,也可以为支链。作为R1为烷氧基时的具体例,可举出甲氧基、乙氧基、正丙基氧基、异丙基氧基、正丁基氧基、异丁基氧基、仲丁基氧基、叔丁基氧基、正戊基氧基、异戊基氧基、仲戊基氧基、叔戊基氧基、正己基氧基、正庚基氧基、正辛基氧基、异辛基氧基、仲辛基氧基、叔辛基氧基、正壬基氧基、异壬基氧基、正癸基氧基、及异癸基氧基等。另外,R1为烷氧基时,烷氧基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷氧基的例子,可举出甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基、乙氧基乙氧基乙氧基、丙基氧基乙氧基乙氧基、及甲氧基丙基氧基等。
R1为环烷基或环烷氧基时,环烷基或环烷氧基的碳原子数优选为3~10,更优选为3~6。作为R1为环烷基时的具体例,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、及环辛基等。作为R1为环烷氧基时的具体例,可举出环丙基氧基、环丁基氧基、环戊基氧基、环己基氧基、环庚基氧基、及环辛基氧基等。
R1为饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基时,饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基的碳原子数优选为2~21,更优选为2~7。作为R1为饱和脂肪族酰基时的具体例,可举出乙酰基、丙酰基、正丁酰基、2-甲基丙酰基、正戊酰基、2,2-二甲基丙酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、正壬酰基、正癸酰基、正十一烷酰基、正十二烷酰基、正十三烷酰基、正十四烷酰基、正十五烷酰基、及正十六烷酰基等。作为R1为饱和脂肪族酰基氧基时的具体例,可举出乙酰基氧基、丙酰基氧基、正丁酰基氧基、2-甲基丙酰基氧基、正戊酰基氧基、2,2-二甲基丙酰基氧基、正己酰基氧基、正庚酰基氧基、正辛酰基氧基、正壬酰基氧基、正癸酰基氧基、正十一烷酰基氧基、正十二烷酰基氧基、正十三烷酰基氧基、正十四烷酰基氧基、正十五烷酰基氧基、及正十六烷酰基氧基等。
R1为烷氧基羰基时,烷氧基羰基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~7。作为R1为烷氧基羰基时的具体例,可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙基氧基羰基、异丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、异丁基氧基羰基、仲丁基氧基羰基、叔丁基氧基羰基、正戊基氧基羰基、异戊基氧基羰基、仲戊基氧基羰基、叔戊基氧基羰基、正己基氧基羰基、正庚基氧基羰基、正辛基氧基羰基、异辛基氧基羰基、仲辛基氧基羰基、叔辛基氧基羰基、正壬基氧基羰基、异壬基氧基羰基、正癸基氧基羰基、及异癸基氧基羰基等。
R1为苯基烷基时,苯基烷基的碳原子数优选为7~20,更优选为7~10。另外,R1为萘基烷基时,萘基烷基的碳原子数优选为11~20,更优选为11~14。作为R1为苯基烷基时的具体例,可举出苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、及4-苯基丁基。作为R1为萘基烷基时的具体例,可举出α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-(α-萘基)乙基、及2-(β-萘基)乙基。R1为苯基烷基、或萘基烷基时,R1可在苯基、或萘基上进一步具有取代基。
R1为杂环基时,杂环基为包含1个以上的N、S、及/或O的五元或六元的单环,或者为所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂环基。杂环基为稠环时,稠合的环的数目为3以下。杂环基可以为芳香族基(杂芳基),也可以为非芳香族基。作为构成所述杂环基的杂环,可举出呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、噻二唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、三唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、异吲哚环、吲哚嗪环、苯并咪唑环、苯并三唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、咔唑环、嘌呤环、喹啉环、异喹啉环、喹唑啉环、酞嗪环、噌啉(cinnoline)环、喹喔啉环、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、哌啶环、四氢吡喃环、及四氢呋喃环等。R1为杂环基时,杂环基可进一步具有取代基。
R1为杂环基羰基时,杂环基羰基中包含的杂环基与R1为杂环基的情况同样。
R1为被1个或2个有机基团取代的氨基时,关于有机基团的优选例,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~10的环烷基、碳原子数2~21的饱和脂肪族酰基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的碳原子数7~20的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的碳原子数11~20的萘基烷基、及杂环基等。这些优选的有机基团的具体例与R1同样。作为被1个或2个有机基团取代的氨基的具体例,可举出甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、正丙基氨基、二正丙基氨基、异丙基氨基、正丁基氨基、二正丁基氨基、正戊基氨基、正己基氨基、正庚基氨基、正辛基氨基、正壬基氨基、正癸基氨基、苯基氨基、萘基氨基、乙酰基氨基、丙酰基氨基、正丁酰基氨基、正戊酰基氨基、正己酰基氨基、正庚酰基氨基、正辛酰基氨基、正癸酰基氨基、苯甲酰基氨基、α-萘甲酰基氨基、及β-萘甲酰基氨基等。
作为R1中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时的取代基,可举出碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基氧基、具有碳原子数1~6的烷基的单烷基氨基、具有碳原子数1~6的烷基的二烷基氨基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、卤素原子、及氰基等。卤素原子的具体例及优选例如后所述。R1中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时,该取代基的数目在不妨碍本发明的目的的范围内没有限制,优选为1~4。R1中包含的苯基、萘基、及杂环基具有多个取代基时,多个取代基可以相同也可以不同。
在上文中说明的基团中,从存在敏感度提高的倾向方面考虑,作为R1,优选R6-CO-表示的基团。R6在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从各种有机基团中选择。作为适于作为R6的基团的例子,可举出碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的萘基、及可以具有取代基的杂环基。在这些基团中,作为R6,特别优选2-甲基苯基、噻吩-2-基、及α-萘基。
另外,从存在透明性变得良好的倾向方面考虑,作为R1,优选氢原子。需要说明的是,R1为氢原子并且R4为后述的式(R4-2)表示的基团时,存在透明性变得更良好的倾向。
式(1)中,R2及R3各自为可以具有取代基的链状烷基、可以具有取代基的环状有机基团、或氢原子。R2与R3可以相互键合而形成环。在这些基团中,作为R2及R3,优选可以具有取代基的链状烷基。R2及R3为可以具有取代基的链状烷基时,链状烷基可以为直链烷基也可以为支链烷基。
R2及R3为不具有取代基的链状烷基时,链状烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,特别优选为1~6。作为R2及R3为链状烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。另外,R2及R3为烷基时,烷基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷基的例子,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙基氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
R2及R3为具有取代基的链状烷基时,链状烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,特别优选为1~6。这种情况下,链状烷基的碳原子数中不包括取代基的碳原子数。具有取代基的链状烷基优选为直链状。
烷基可以具有的取代基在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。作为取代基的优选例,可举出氰基、卤素原子、环状有机基团、及烷氧基羰基。作为卤素原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。这些中,优选氟原子、氯原子、溴原子。作为环状有机基团,可举出环烷基、芳香族烃基、杂环基。作为环烷基的具体例,与R1为环烷基时的优选例同样。作为芳香族烃基的具体例,可举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、及菲基等。作为杂环基的具体例,与R1为杂环基时的优选例同样。R1为烷氧基羰基时,烷氧基羰基中包含的烷氧基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。烷氧基羰基中包含的烷氧基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。
链状烷基具有取代基时,取代基的数目没有特别限制。优选的取代基的数目根据链状烷基的碳原子数而改变。典型地,取代基的数目为1~20,优选为1~10,更优选为1~6。
R2及R3为环状有机基团时,环状有机基团可以为脂环式基,也可以为芳香族基。作为环状有机基团,可举出脂肪族环状烃基、芳香族烃基、杂环基。R2及R3为环状有机基团时,环状有机基团可以具有的取代基与R2及R3为链状烷基的情况同样。
R2及R3为芳香族烃基时,芳香族烃基为苯基、或多个苯环介由碳-碳键键合而形成的基团、或多个苯环稠合而形成的基团。芳香族烃基为苯基、或多个苯环键合或稠合而形成的基团时,芳香族烃基中包含的苯环的环数没有特别限制,优选为3以下,更优选为2以下,特别优选为1。作为芳香族烃基的优选的具体例,可举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、及菲基等。
R2及R3为脂肪族环状烃基时,脂肪族环状烃基可以为单环式也可以为多环式。脂肪族环状烃基的碳原子数没有特别限制,优选为3~20,更优选为3~10。作为单环式的环状烃基的例子,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片基、异冰片基、三环壬基、三环癸基、四环十二烷基(tetracyclododecyl)、及金刚烷基等。
R2及R3为杂环基时,杂环基为包含1个以上的N、S、及/或O的五元或六元的单环,或者为所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂环基。杂环基为稠环时,稠合的环的数目为3以下。杂环基可以为芳香族基(杂芳基),也可以为非芳香族基。作为构成所述杂环基的杂环,可举出呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、噻二唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、三唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、异吲哚环、吲哚嗪环、苯并咪唑环、苯并三唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、咔唑环、嘌呤环、喹啉环、异喹啉环、喹唑啉环、酞嗪环、噌啉环、喹喔啉环、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、哌啶环、四氢吡喃环、及四氢呋喃环等。
R2与R3可以相互键合而形成环。包含R2与R3形成的环的基团优选为亚环烷基(cycloalkylidene group)。R2与R3键合而形成亚环烷基时,构成亚环烷基的环优选为五元环~六元环,更优选为五元环。
R2与R3键合而形成的基团为亚环烷基时,亚环烷基可以与1个以上其他环稠合。作为可与亚环烷基稠合的环的例子,可举出苯环、萘环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、吡嗪环、及嘧啶环等。
上文中说明的R2及R3中,作为优选的基团的例子,可举出式-A1-A2表示的基团。式中,A1为直链亚烷基,A2为烷氧基、氰基、卤素原子、卤代烷基、环状有机基团、或烷氧基羰基。
A1的直链亚烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。A2为烷氧基时,烷氧基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。烷氧基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。A2为卤素原子时,优选为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更优选为氟原子、氯原子、溴原子。A2为卤代烷基时,卤代烷基中包含的卤素原子优选为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更优选为氟原子、氯原子、溴原子。卤代烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。A2为环状有机基团时,环状有机基团的例子与R2及R3作为取代基而具有的环状有机基团同样。A2为烷氧基羰基时,烷氧基羰基的例子与R2及R3作为取代基而具有的烷氧基羰基同样。
作为R2及R3的优选的具体例,可举出乙基、正丙基、正丁基、正己基、正庚基、及正辛基等烷基;2-甲氧基乙基、3-甲氧基正丙基、4-甲氧基正丁基、5-甲氧基正戊基、6-甲氧基正己基、7-甲氧基正庚基、8-甲氧基正辛基、2-乙氧基乙基、3-乙氧基正丙基、4-乙氧基正丁基、5-乙氧基正戊基、6-乙氧基正己基、7-乙氧基正庚基、及8-乙氧基正辛基等烷氧基烷基;2-氰基乙基、3-氰基正丙基、4-氰基正丁基、5-氰基正戊基、6-氰基正己基、7-氰基正庚基、及8-氰基正辛基等氰基烷基;2-苯基乙基、3-苯基正丙基、4-苯基正丁基、5-苯基正戊基、6-苯基正己基、7-苯基正庚基、及8-苯基正辛基等苯基烷基;2-环己基乙基、3-环己基正丙基、4-环己基正丁基、5-环己基正戊基、6-环己基正己基、7-环己基正庚基、8-环己基正辛基、2-环戊基乙基、3-环戊基正丙基、4-环戊基正丁基、5-环戊基正戊基、6-环戊基正己基、7-环戊基正庚基、及8-环戊基正辛基等环烷基烷基;2-甲氧基羰基乙基、3-甲氧基羰基正丙基、4-甲氧基羰基正丁基、5-甲氧基羰基正戊基、6-甲氧基羰基正己基、7-甲氧基羰基正庚基、8-甲氧基羰基正辛基、2-乙氧基羰基乙基、3-乙氧基羰基正丙基、4-乙氧基羰基正丁基、5-乙氧基羰基正戊基、6-乙氧基羰基正己基、7-乙氧基羰基正庚基、及8-乙氧基羰基正辛基等烷氧基羰基烷基;2-氯乙基、3-氯正丙基、4-氯正丁基、5-氯正戊基、6-氯正己基、7-氯正庚基、8-氯正辛基、2-溴乙基、3-溴正丙基、4-溴正丁基、5-溴正戊基、6-溴正己基、7-溴正庚基、8-溴正辛基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟正戊基等卤代烷基。
作为R2及R3,上述中优选的基团为乙基、正丙基、正丁基、正戊基、2-甲氧基乙基、2-氰基乙基、2-苯基乙基、2-环己基乙基、2-甲氧基羰基乙基、2-氯乙基、2-溴乙基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟正戊基。
式(1)中,R4为下述式(R4-1)或(R4-2)表示的基团。
(式(R4-1)及(R4-2)中,R7及R8各自为一价有机基团,p为0~4的整数,R7及R8存在于苯环上的相邻的位置时,R7与R8可以相互键合而形成环,q为1~8的整数,r为1~5的整数,s为0~(r+3)的整数,R9为一价有机基团。)
式(R4-1)中的R7及R8的一价有机基团的例子与R1同样。作为R7,优选为烷基或苯基。R7为烷基时,其碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,特别优选为1~3,最优选为1。即,R7最优选为甲基。R7与R8键合而形成环时,该环可以为芳香族环,也可以为脂肪族环。作为R7与R8形成了环的式(R4-1)表示的基团的优选例,可举出萘-1-基、1,2,3,4-四氢萘-5-基等。上述式(R4-1)中,p为0~4的整数,优选为0或1,更优选为0。
上述式(R4-2)中,R9为一价有机基团。作为一价有机基团,可举出与针对R1而说明的一价有机基团同样的基团。一价有机基团中,优选烷基。烷基可以为直链状也可以为支链状。烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,特别优选为1~3。作为R9,可优选例举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等,这些中,更优选为甲基。
上述式(R4-2)中,r为1~5的整数,优选为1~3的整数,更优选为1或2。上述式(R4-2)中,s为0~(r+3),优选为0~3的整数,更优选为0~2的整数,特别优选为0。上述式(R4-2)中,q为1~8的整数,优选为1~5的整数,更优选为1~3的整数,特别优选为1或2。
式(1)中,R5为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基。作为R5为烷基时可以具有的取代基,可优选例举苯基、萘基等。另外,作为R1为芳基时可以具有的取代基,可优选例举碳原子数1~5的烷基、烷氧基、卤素原子等。
式(1)中,作为R5,可优选例举氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、苯基、苄基、甲基苯基、萘基等,这些中,更优选甲基或苯基。
式(1)中,n为0~4的整数,优选为0~2的整数,更优选为0或1,特别优选为0。
如上所述,光聚合引发剂(A1)不具有硝基。即,R1~R5均不具有硝基。
对于光聚合引发剂(A1)的含量而言,相对于感光性组合物的固态成分,优选为0.001~50质量%,更优选为0.01~30质量%,更进一步优选为0.1~20质量%,特别优选为1~10质量%。光聚合引发剂(A1)的含量在上述范围内时,得到的组合物不仅维持对曝光的良好的敏感度,而且由该组合物得到的固化物的透过率容易变得充分。
对于光聚合引发剂(A1)的含量而言,例如,相对于光聚合引发剂(A)整体,为1~99.5质量%的范围即可,优选为50~99质量%,更优选为70~98质量%,更进一步优选为80~97质量%。
光聚合引发剂(A1)的制造方法没有特别限制。光聚合引发剂(A1)优选利用下述方法制造,所述方法包括将下述式(2)表示的化合物中包含的肟基(=N-OH)转化为=N-O-COR5表示的肟酯基的工序。R5与式(1)中的R5同样。
(R1、R2、R3、R4、及n与式(1)同样。)
因此,上述式(2)表示的化合物作为光聚合引发剂(A1)的合成用中间体是有用的。
将肟基(=N-OH)转化为=N-O-COR5表示的肟酯基的方法没有特别限制。典型地,可举出使肟基中的羟基与提供-COR5表示的酰基的酰基化剂反应的方法。作为酰基化剂,可举出(R5CO)2O表示的酸酐、R5COHal(Hal为卤素原子)表示的酰卤。
对于光聚合引发剂(A1)而言,例如,可按照下述路线(scheme)合成。下述路线中,使用下述式(1-1)表示的芴衍生物作为原料。R1为一价有机基团时,式(1-1)表示的芴衍生物可通过利用公知的方法向用R2及R3取代9位而得到的芴衍生物中导入取代基R1而得到。对于用R2及R3取代9位而得到的芴衍生物而言,例如R2及R3为烷基时,可通过如日本特开平06-234668号公报中记载那样,在碱金属氢氧化物的存在下,在非质子性极性有机溶剂中,使芴与烷基化剂反应而得到。另外,通过向芴的有机溶剂溶液中添加卤代烷基这样的烷基化剂、碱金属氢氧化物的水溶液、和四丁基碘化铵、叔丁醇钾这样的相转移催化剂而进行烷基化反应,可得到9,9-烷基取代芴。
利用弗瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)酰基化反应,向式(1-1)表示的芴衍生物中导入-CO-CH2-R4表示的酰基,可得到式(2-1)表示的芴衍生物。作为用于导入-CO-CH2-R4表示的酰基的酰基化剂,优选式(1-8)表示的羧酰卤。式(1-8)中,Hal为卤素原子。在芴环上导入酰基的位置可通过适当变更弗瑞德-克来福特反应的条件、或针对进行酰基化的位置以外的位置实施保护及脱保护的方法而选择。
接下来,将式(2-1)表示的化合物中的存在于R4与羰基之间的亚甲基肟化,得到下述式(2-3)表示的酮肟化合物。将亚甲基肟化的方法没有特别限制,优选在盐酸的存在下使下述式(2-2)表示的亚硝酸酯(RONO,R为碳原子数1~6的烷基。)反应的方法。接下来,使下述式(2-3)表示的酮肟化合物、与下述式(2-4)表示的酸酐((R5CO)2O)、或下述式(2-5)表示的酰卤(R5COHal,Hal为卤素原子。)反应,可得到下述式(2-6)表示的化合物。需要说明的是,下述式(1-1)、(1-8)、(2-1)、(2-3)、(2-4)、(2-5)、及(2-6)中,R1、R2、R3、R4、及R5与式(1)同样。
另外,下述路线中,式(1-8)、式(2-1)、及式(2-3)各式中包含的R4可以相同也可以不同。即,式(1-8)、式(2-1)、及式(2-3)中的R4可在作为下述路线而示出的合成过程中被化学修饰。作为化学修饰的例子,可举出酯化、醚化、酰基化、酰胺化、卤化、氨基中的氢原子的基于有机基团的取代等。R4可接受的化学修饰不限于这些。
<路线>
作为光聚合引发剂(A1)的优选的具体例,可举出以下的化合物。
[具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)]
本发明涉及的感光性组合物含有具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)。光聚合引发剂(A2)可单独使用或组合2种以上而使用。
作为光聚合引发剂(A2),只要是具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂,就没有特别限制,例如,可举出具有键合有硝基和具有肟酯键的基团的芳香环骨架的化合物。
上述芳香环骨架优选为芴或咔唑骨架的一部分,可以是作为芴或咔唑骨架的一部分的芳香环。
另外,光聚合引发剂(A2)可以是后述的式(A2-1C)表示的化合物、式(A2-1N)表示的化合物这样的硝基键合于亚芳基、亚杂芳基(heteroarylene group)的化合物。
光聚合引发剂(A2)中,优选硝基直接(即,不经由亚烷基等连接基团)或经由亚烷基等连接基团键合于芳香环骨架,更优选直接键合于芳香环骨架。优选上述具有肟酯键的基团直接或经由羰基键合于芳香环骨架。作为上述具有肟酯键的基团,例如,可举出下述式(3)表示的基团。
-C(R14)=N-O-C(R15)=O (3)
(式中,R14为一价有机基团,R15为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基。)
作为光聚合引发剂(A2)的具体例,可举出下述式(a-1)表示的化合物。
(R100为下述式(a-2)表示的基团、下述式(a-3)表示的基团、或下述式(a-4)表示的基团,R14为一价有机基团,R15为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基,m为0或1。)
(R11为氢原子、硝基、或一价有机基团,R12及R13独立地为链状烷基、环状烃基、或杂芳基,R12与R13可以相互键合而形成螺环,n1为1~4的整数。其中,R11中的至少1个为硝基。)
(R20独立地为一价有机基团、氨基、卤素原子、硝基、或氰基,A为S或O,n2为1~4的整数。其中,R20中的至少1个为硝基。)
(R21为一价有机基团,R22为氢原子、硝基、或一价有机基团,n3为1~4的整数。其中,R22中的至少1个为硝基。)
作为R14的优选的一价有机基团的例子,与后述的R11同样,可举出烷基、烷氧基、环烷基、环烷氧基、饱和脂肪族酰基、烷氧基羰基、饱和脂肪族酰基氧基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯氧基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的苯氧基羰基、可以具有取代基的苯甲酰基氧基、可以具有取代基的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘氧基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的萘氧基羰基、可以具有取代基的萘甲酰基氧基、可以具有取代基的萘基烷基、可以具有取代基的杂环基、可以具有取代基的杂环基羰基、被1个或2个有机基团取代的氨基、吗啉-1-基、及哌嗪-1-基等。
R14为烷基时,烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R14为烷基时,可以为直链,也可以为支链。作为R14为烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。另外,R14为烷基时,烷基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷基的例子,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙基氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
R14为烷氧基时,烷氧基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R14为烷氧基时,可以为直链,也可以为支链。作为R14为烷氧基时的具体例,可举出甲氧基、乙氧基、正丙基氧基、异丙基氧基、正丁基氧基、异丁基氧基、仲丁基氧基、叔丁基氧基、正戊基氧基、异戊基氧基、仲戊基氧基、叔戊基氧基、正己基氧基、正庚基氧基、正辛基氧基、异辛基氧基、仲辛基氧基、叔辛基氧基、正壬基氧基、异壬基氧基、正癸基氧基、及异癸基氧基等。另外,R14为烷氧基时,烷氧基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷氧基的例子,可举出甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基、乙氧基乙氧基乙氧基、丙基氧基乙氧基乙氧基、及甲氧基丙基氧基等。
R14为环烷基或环烷氧基时,环烷基或环烷氧基的碳原子数优选为3~10,更优选为3~6。作为R14为环烷基时的具体例,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、及环辛基等。作为R14为环烷氧基时的具体例,可举出环丙基氧基、环丁基氧基、环戊基氧基、环己基氧基、环庚基氧基、及环辛基氧基等。
R14为饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基时,饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基的碳原子数优选为2~21,更优选为2~7。作为R14为饱和脂肪族酰基时的具体例,可举出乙酰基、丙酰基、正丁酰基、2-甲基丙酰基、正戊酰基、2,2-二甲基丙酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、正壬酰基、正癸酰基、正十一烷酰基、正十二烷酰基、正十三烷酰基、正十四烷酰基、正十五烷酰基、及正十六烷酰基等。作为R14为饱和脂肪族酰基氧基时的具体例,可举出乙酰基氧基、丙酰基氧基、正丁酰基氧基、2-甲基丙酰基氧基、正戊酰基氧基、2,2-二甲基丙酰基氧基、正己酰基氧基、正庚酰基氧基、正辛酰基氧基、正壬酰基氧基、正癸酰基氧基、正十一烷酰基氧基、正十二烷酰基氧基、正十三烷酰基氧基、正十四烷酰基氧基、正十五烷酰基氧基、及正十六烷酰基氧基等。
R14为烷氧基羰基时,烷氧基羰基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~7。作为R14为烷氧基羰基时的具体例,可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙基氧基羰基、异丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、异丁基氧基羰基、仲丁基氧基羰基、叔丁基氧基羰基、正戊基氧基羰基、异戊基氧基羰基、仲戊基氧基羰基、叔戊基氧基羰基、正己基氧基羰基、正庚基氧基羰基、正辛基氧基羰基、异辛基氧基羰基、仲辛基氧基羰基、叔辛基氧基羰基、正壬基氧基羰基、异壬基氧基羰基、正癸基氧基羰基、及异癸基氧基羰基等。
R14为苯基烷基时,苯基烷基的碳原子数优选为7~20,更优选为7~10。另外,R14为萘基烷基时,萘基烷基的碳原子数优选为11~20,更优选为11~14。作为R14为苯基烷基时的具体例,可举出苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、及4-苯基丁基。作为R14为萘基烷基时的具体例,可举出α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-(α-萘基)乙基、及2-(β-萘基)乙基。R14为苯基烷基、或萘基烷基时,R14可在苯基、或萘基上进一步具有取代基。
R14为杂环基时,杂环基为包含1个以上的N、S、O的五元或六元的单环,或者为所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂环基。杂环基为稠环时,环数为3以下。杂环基可以为芳香族基(杂芳基),也可以为非芳香族基。作为构成所述杂环基的杂环,可举出呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、异噁唑、噻唑、噻二唑、异噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、异吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、及喹喔啉等。R14为杂环基时,杂环基可进一步具有取代基。
R14为杂环基羰基时,杂环基羰基中包含的杂环基与R14为杂环基的情况同样。
R14为被1个或2个有机基团取代的氨基时,关于有机基团的优选例,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~10的环烷基、碳原子数2~21的饱和脂肪族酰基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的碳原子数7~20的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的碳原子数11~20的萘基烷基、及杂环基等。这些优选的有机基团的具体例与R14同样。作为被1个或2个有机基团取代的氨基的具体例,可举出甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、正丙基氨基、二正丙基氨基、异丙基氨基、正丁基氨基、二正丁基氨基、正戊基氨基、正己基氨基、正庚基氨基、正辛基氨基、正壬基氨基、正癸基氨基、苯基氨基、萘基氨基、乙酰基氨基、丙酰基氨基、正丁酰基氨基、正戊酰基氨基、正己酰基氨基、正庚酰基氨基、正辛酰基氨基、正癸酰基氨基、苯甲酰基氨基、α-萘甲酰基氨基、及β-萘甲酰基氨基等。
作为R14中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时的取代基,可举出碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基氧基、具有碳原子数1~6的烷基的单烷基氨基、具有碳原子数1~6的烷基的二烷基氨基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、卤素、硝基、及氰基等。R14中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时,该取代基的数目在不妨碍本发明的目的的范围内没有限制,优选为1~4。R14中包含的苯基、萘基、及杂环基具有多个取代基时,多个取代基可以相同也可以不同。
另外,作为R14,还优选环烷基烷基、可以在芳香环上具有取代基的苯氧基烷基、可以在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基。苯氧基烷基、及苯基硫基烷基可以具有的取代基与R14中包含的苯基可以具有的取代基同样。
一价有机基团中,作为R14,优选烷基、环烷基、可以具有取代基的苯基、或环烷基烷基、可以在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基。作为烷基,优选碳原子数1~20的烷基,更优选碳原子数1~8的烷基,特别优选碳原子数1~4的烷基,最优选甲基。可以具有取代基的苯基中,优选甲基苯基,更优选2-甲基苯基。环烷基烷基中包含的环烷基的碳原子数优选为5~10,更优选为5~8,特别优选为5或6。环烷基烷基中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~8,更优选为1~4,特别优选为2。环烷基烷基中,优选环戊基乙基。可以在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~8,更优选为1~4,特别优选为2。可以在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基中,优选2-(4-氯苯基硫基)乙基。
以上,对R14进行了说明,作为R14,优选下述式(R2-1)或(R2-2)表示的基团。
(式(R2-1)及(R2-2)中,R17及R18各自为一价有机基团,p1为0~4的整数,R17及R18存在于苯环上的相邻的位置时,R17与R18可以相互键合而形成环,q1为1~8的整数,r1为1~5的整数,s1为0~(r1+3)的整数,R19为烷基。)
式(R2-1)中的R17及R18的有机基团的例子与R14同样。作为R17,优选烷基或苯基。R17为烷基时,其碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,特别优选为1~3,最优选为1。即,R17最优选为甲基。R17与R18键合而形成环时,该环可以为芳香族环,也可以为脂肪族环。作为R17与R18形成了环的式(R2-1)表示的基团的优选例,可举出萘-1-基、1,2,3,4-四氢萘-5-基等。上述式(R2-1)中,p1为0~4的整数,优选为0或1,更优选为0。
上述式(R2-2)中,R19为烷基。烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,特别优选为1~3。作为R19,可优选例举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等,这些中,更优选为甲基。
上述式(R2-2)中,r1为1~5的整数,优选为1~3的整数,更优选为1或2。上述式(R2-2)中,s1为0~(r1+3),优选为0~3的整数,更优选为0~2的整数,特别优选为0。上述式(R2-2)中,q1为1~8的整数,优选为1~5的整数,更优选为1~3的整数,特别优选为1或2。
式(a-1)中,R15为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基。作为R15为烷基时可以具有的取代基,可优选例举苯基、萘基等。另外,作为R15为芳基时可以具有的取代基,可优选例举碳原子数1~5的烷基、烷氧基、卤素原子等。
式(a-1)中,作为R15,可优选例举氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、苯基、苄基、甲基苯基、萘基等,这些中,更优选甲基或苯基。
式(a-2)中,R11为氢原子、硝基或一价有机基团。R11在式(a-2)中的芴环上键合于与式(a-1)中的-(CO)m-所示的基团所键合的六元芳香环不同的六元芳香环。只要满足上述条件,则在式(a-2)中,R11相对于芴环的键合位置没有特别限制。从容易合成R100为式(a-2)表示的基团的式(a-1)表示的化合物等方面考虑,R11相对于芴环的键合位置优选为芴环中的2位。
R11为一价有机基团时,R11在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从各种有机基团中适当选择。作为R11为一价有机基团时的优选例,与R14同样,可举出烷基、烷氧基、环烷基、环烷氧基、饱和脂肪族酰基、烷氧基羰基、饱和脂肪族酰基氧基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯氧基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的苯氧基羰基、可以具有取代基的苯甲酰基氧基、可以具有取代基的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘氧基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的萘氧基羰基、可以具有取代基的萘甲酰基氧基、可以具有取代基的萘基烷基、可以具有取代基的杂环基、可以具有取代基的杂环基羰基、被1个或2个有机基团取代的氨基、吗啉-1-基、及哌嗪-1-基等。这些基团的具体例与针对R14而说明的那些同样。
在上文中说明的基团中,作为R11,为硝基、或R11a-CO-表示的基团时,存在敏感度提高的倾向,是优选的。其中,R11中的至少1个为硝基。R11a在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从各种有机基团中选择。关于作为R11a而优选的基团的例子,可举出碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的萘基、及可以具有取代基的杂环基。在这些基团中,作为R11a,特别优选2-甲基苯基、噻吩-2-基、及α-萘基。
另外,R11为氢原子时,存在透明性变得良好的倾向,是优选的。需要说明的是,R11为氢原子并且R14为上述的(R2-2)时,存在透明性变得更良好的倾向。
式(a-2)中,R12及R13各自为链状烷基、环状烃基、或杂芳基。在这些基团中,作为R12及R13,优选为链状烷基。
R12及R13为链状烷基时,链状烷基可以为直链烷基也可以为支链烷基。R12及R13为链状烷基时,链状烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。作为R12及R13为链状烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。另外,R12及R13为链状烷基时,链状烷基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的链状烷基的例子,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙基氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
R12及R13为环状烃基时,环状烃基可以为脂肪族环状烃基,也可以为芳香族环状烃基。
R12及R13为芳香族环状烃基时,芳香族环状烃基优选为苯基、或多个苯环经由碳-碳键键合而形成的基团、多个苯环稠合而形成的基团。芳香族环状烃基为苯基、或多个苯环键合或稠合而形成的基团时,芳香族环状烃基中包含的苯环的环数没有特别限制,优选为3以下,更优选为2以下,特别优选为1。作为芳香族环状烃基的优选的具体例,可举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、及菲基等。
R12及R13为脂肪族环状烃基时,脂肪族环状烃基可以为单环式,也可以为多环式。脂肪族环状烃基的碳原子数没有特别限制,优选为3~20,更优选为3~10。作为单环式的环状烃基的例子,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片基、异冰片基、三环壬基、三环癸基、四环十二烷基、及金刚烷基等。
R12及R13为杂芳基时,杂芳基为包含1个以上的N、S、O的五元或六元的单环,或者为所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂芳基。杂芳基为稠环时,环数为3以下。作为构成所述杂芳基的杂环,可举出呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、异噁唑、噻唑、噻二唑、异噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、异吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、及喹喔啉等。
R12与R13可以相互键合而形成螺环。包含R12与R13形成的螺环的基团优选为亚环烷基。R12与R13键合而形成亚环烷基时,构成亚环烷基的螺环优选为五元环~六元环,更优选为五元环。
R12与R13键合而形成的基团为亚环烷基时,亚环烷基可与1个以上其他环稠合。作为可与亚环烷基稠合的环的例子,可举出苯环、萘环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、吡嗪环、及嘧啶环等。
n1优选为1~3的整数,更优选为1或2,特别优选为1。
式(a-3)中,R20独立地为一价有机基团、氨基、卤素原子、硝基、或氰基。R20为一价有机基团时,在不妨碍本发明的目的的范围内,可从各种有机基团中选择。作为R20为一价有机基团时的优选例,可举出碳原子数1~6的烷基;碳原子数1~6的烷氧基;碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基;碳原子数2~7的烷氧基羰基;碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基氧基;苯基;萘基;苯甲酰基;萘甲酰基;被选自碳原子数1~6的烷基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、及苯基中的基团取代的苯甲酰基;具有碳原子数1~6的烷基的单烷基氨基;具有碳原子数1~6的烷基的二烷基氨基;吗啉-1-基;哌嗪-1-基。
R20中,优选苯甲酰基;萘甲酰基;被选自碳原子数1~6的烷基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、及苯基中的基团取代的苯甲酰基;硝基,更优选苯甲酰基;萘甲酰基;2-甲基苯基羰基;4-(哌嗪-1-基)苯基羰基;4-(苯基)苯基羰基;硝基。其中,R20中的至少1个为硝基。
另外,n2优选为1~3的整数,更优选为1或2,特别优选为1。n2为1时,R20的键合位置,优选相对于R20所键合的苯基与原子A键合的化学键为对位。
A优选为S。
式(a-4)中,R21为一价有机基团。R21在不妨碍本发明的目的的范围内,可从各种有机基团中选择。作为R21的优选例,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~10的环烷基、碳原子数2~20的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~20的烷氧基羰基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的苯氧基羰基、可以具有取代基的碳原子数7~20的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的萘氧基羰基、可以具有取代基的碳原子数11~20的萘基烷基、可以具有取代基的杂环基、及可以具有取代基的杂环基羰基等。
R21中,优选碳原子数1~20的烷基,更优选碳原子数1~6的烷基,特别优选乙基。
作为R20或R21中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时的取代基,可举出碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基氧基、具有碳原子数1~6的烷基的单烷基氨基、具有碳原子数1~6的烷基的二烷基氨基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、卤素、硝基、及氰基等。R20或R21中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时,该取代基的数目在不妨碍本发明的目的的范围内没有限制,优选为1~4。R20或R21中包含的苯基、萘基、及杂环基具有多个取代基时,多个取代基可以相同也可以不同。
式(a-4)中,R22为氢原子、硝基、或一价有机基团。R22与R11同样,R22中的至少1个为硝基。
n3优选为1~3的整数,更优选为1或2,特别优选为1。
对于式(a-1)表示的化合物而言,m为0时,例如,可按照下述路线a1合成。路线a1中,使用下述式(a1-1)表示的化合物作为原料。例如,R100为式(a-2)表示的基团时,在路线a1中,使用下述式(a1-1-1)表示的芴衍生物作为原料。R11为硝基或一价有机基团时,式(a1-1-1)表示的芴衍生物可通过利用公知的方法向用R12及R13取代9位而得到的芴衍生物中导入取代基R11而得到。对于用R12及R13取代9位而得到的芴衍生物而言,例如,R12及R13为烷基时,可通过如日本特开平06-234668号公报中记载那样,在碱金属氢氧化物的存在下,在非质子性极性有机溶剂中,使芴与烷基化剂反应而得到。另外,通过向芴的有机溶剂溶液中添加卤代烷基这样的烷基化剂、碱金属氢氧化物的水溶液、和四丁基碘化铵、叔丁醇钾这样的相转移催化剂而进行烷基化反应,可得到9,9-烷基取代芴。
使用式(a1-2)表示的卤代羰基化合物,利用弗瑞德-克来福特反应,将式(a1-1)表示的化合物酰基化,可得到式(a1-3)表示的酮化合物。式(a1-2)中,Hal为卤素原子。R100中包含的芳香环上的被式(a1-2)表示的化合物酰基化的位置,可通过适当变更弗瑞德-克来福特反应的条件、或针对该芳香环上的被式(a1-2)表示的化合物酰基化的位置以外的位置实施保护及脱保护的方法而选择。
接下来,利用羟基胺将得到的式(a1-3)表示的酮化合物肟化,得到下述式(a1-4)表示的肟化合物。使式(a1-4)的肟化合物、与下述式(a1-5)表示的酸酐((R15CO)2O)、或下述式(a1-6)表示的酰卤(R15COHal,Hal为卤素原子。)反应,可得到下述式(a1-7)表示的化合物。
需要说明的是,式(a1-1)、(a1-2)、(a1-3)、(a1-4)、(a1-5)、(a1-6)、(a1-7)、及(a1-1-1)中,R100、R14、R15、R11、R12、及R13与式(a-1)及式(a-2)同样。
<路线a1>
对于式(a-1)表示的化合物而言,m为1时,例如,可按照下述路线a2合成。路线a2中,使用下述式(a2-1)表示的化合物作为原料。式(a2-1)表示的化合物可通过利用与路线a1同样的方法,利用弗瑞德-克来福特反应将式(a1-1)表示的化合物酰基化而得到。在盐酸的存在下,使式(a2-1)表示的化合物与下述式(a2-2)表示的亚硝酸酯(RONO,R为碳原子数1~6的烷基。)反应,得到下述式(a2-3)表示的酮肟化合物。接下来,使下述式(a2-3)表示的酮肟化合物、与下述式(a2-4)表示的酸酐((R15CO)2O)、或下述式(a2-5)表示的酰卤(R15COHal,Hal为卤素原子。)反应,可得到下述式(a2-6)表示的化合物。需要说明的是,下述式(a2-1)、(a2-3)、(a2-4)、(a2-5)、及(a2-6)中,R100、R14、及R15与式(a-1)同样。
m为1时,存在可进一步减少在使用含有式(a-1)表示的化合物的感光性组合物形成的固化物中产生的异物的倾向。
<路线a2>
作为式(a-1)表示的化合物的优选的具体例,可举出以下的化合物。
另外,作为光聚合引发剂(A2),也可还使用下述式(A2-1C)表示的化合物。
(式(A2-1C)中,R1表示硝基,R6为亚芳基或亚杂芳基,该亚芳基或亚杂芳基可以是组合了包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基的基团。R2及R3各自独立地表示可以被取代的烷基或氢原子,R4表示一价有机基团、或氢原子,R5表示一价有机基团或氢原子,n表示0或1。)
式(A2-1C)中的R6为亚芳基时,该亚芳基只要是从芳香族烃中除去2个氢原子而得到的基团,就没有特别限制。亚芳基优选为包含1个以上苯环的基团。亚芳基包含2个以上苯环时,多个苯环可通过单键相互键合,也可相互稠合而形成萘环等稠环。
亚芳基优选包含1~3个苯环,更优选包含1个或2个苯环。
作为亚芳基的优选例,可举出对亚苯基、间亚苯基、邻亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、联苯-4,4’-二基、联苯-3,3’-二基、联苯-2,2’-二基、联苯-3,4’-二基、联苯-3,2’-二基、及联苯-2,4’-二基。
式(A2-1C)中的R6为亚杂芳基时,该亚杂芳基只要是从芳香族杂环中除去2个氢原子而得到的基团,就没有特别限制。优选地,亚杂芳基为由五元或六元的芳香环形成的基团、且为包含至少1个五元或六元的芳香族杂环的基团。
亚杂芳基为由五元或六元的芳香环形成的基团、且为包含至少1个五元或六元的芳香族杂环的基团时,多个五元或六元的芳香环可通过单键相互键合,也可相互稠合而形成稠环。
亚杂芳基优选包含1~3个五元或六元的芳香环,更优选包含1个或2个五元或六元的芳香环。
作为亚杂芳基的优选例,可举出从呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、异噁唑、噻唑、噻二唑、异噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、异吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、及喹喔啉等芳香族杂环化合物中除去键合于碳原子的2个氢原子而得到的基团。
关于包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基,其碳原子数、碳-碳双键及碳-碳三键的数目在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。
另外,包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基可以是直链状,也可以是支链状,优选为直链状。
包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基的碳原子数优选为2~10,更优选为2~6,特别优选为2~4。
链状脂肪族烃基优选为包含1个碳-碳双键的亚链烯基(alkenylene group)、或包含1个碳-碳三键的亚炔基。
作为包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基的优选例,可举出乙烯-1,2-二基、乙炔-1,2-二基、丙-1-烯-1,2-二基、亚炔丙基(propargylene group)、亚戊炔基(pentynylene group)。
例如,作为将亚芳基、和包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基组合而得到的基团的优选例,可举出下述的二价基团。
作为将亚杂芳基、和包含1个以上选自碳-碳双键及碳-碳三键中的1种以上的键的链状脂肪族烃基组合而得到的基团的优选例,可举出将下述的二价基团中包含的亚芳基替换为各种亚杂芳基而得到的基团。
式(A2-1C)中的R2及R3为不具有取代基的烷基时,该烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,特别优选为1~6。作为R2及R3为烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。
式(A2-1C)中的R2及R3为具有取代基的烷基时,烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,特别优选为1~6。这种情况下,链状烷基的碳原子数中不包括取代基的碳原子数。具有取代基的烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。
烷基可以具有的取代基在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。作为取代基的优选例,可举出氰基、卤素原子、环状有机基团、烷氧基、及烷氧基羰基。
作为卤素原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。这些中,优选氟原子、氯原子、溴原子。
作为环状有机基团,可举出环烷基、芳香族烃基、杂环基。
环烷基的碳原子数优选为3~10,更优选为3~6。作为环烷基的具体例,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、及环辛基等。
作为芳香族烃基,可举出苯基、萘基、联苯基、蒽基、及菲基等。
杂环基为包含1个以上的N、S、O的五元或六元的单环、或所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂环基。杂环基为稠环时,稠合的环的数目为3以下。杂环基可以为芳香族基(杂芳基),也可以为非芳香族基。作为构成所述杂环基的杂环,可举出呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、异噁唑、噻唑、噻二唑、异噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、异吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、喹喔啉、哌啶、哌嗪、吗啉、哌啶、四氢吡喃、及四氢呋喃等。R2及R3为杂环基时,杂环基可进一步具有取代基。
作为烷氧基,优选碳原子数1~10的烷氧基,更优选碳原子数1~6的烷氧基,特别优选碳原子数1~4的烷氧基。作为具体例,可举出甲氧基、乙氧基、正丙基氧基、异丙基氧基、正丁基氧基、异丁基氧基、仲丁基氧基、叔丁基氧基、正戊基氧基、异戊基氧基、仲戊基氧基、叔戊基氧基、及正己基氧基。
烷氧基羰基中包含的烷氧基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。烷氧基羰基中包含的烷氧基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。作为具体例,可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙基氧基羰基、异丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、异丁基氧基羰基、仲丁基氧基羰基、叔丁基氧基羰基、正戊基氧基羰基、异戊基氧基羰基、仲戊基氧基羰基、叔戊基氧基羰基、及正己基氧基羰基。
烷基具有取代基时,取代基的数目没有特别限制。优选的取代基的数目根据链状烷基的碳原子数而改变。典型地,取代基的数目为1~20,优选为1~10,更优选为1~6。
式(A2-1C)中的R2与R3可以相互键合而形成环。包含R2与R3形成的环的基团优选为亚环烷基。R2与R3键合而形成亚环烷基时,构成亚环烷基的环优选为五元环~六元环,更优选为五元环。
R2与R3键合而形成的基团为亚环烷基时,亚环烷基可与1个以上其他环稠合。作为可与亚环烷基稠合的环的例子,可举出苯环、萘环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、吡嗪环、及嘧啶环等。
以上说明的R2及R3中,作为优选的基团的例子,可举出式-A1-A2表示的基团。式中,A1为直链亚烷基,A2为烷氧基、氰基、卤素原子、卤代烷基、环状有机基团、或烷氧基羰基。
A1的直链亚烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。A2为烷氧基时,烷氧基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。烷氧基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6,特别优选为1~4。
A2为卤素原子时,优选为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更优选为氟原子、氯原子、溴原子。
A2为卤代烷基时,卤代烷基中包含的卤素原子优选为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更优选为氟原子、氯原子、溴原子。卤代烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。
A2为环状有机基团时,环状有机基团的例子与R2及R3作为取代基而具有的环状有机基团同样。A2为烷氧基羰基时,烷氧基羰基的例子与R2及R3作为取代基而具有的烷氧基羰基同样。
作为R2及R3的优选的具体例,可举出乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、及正辛基等烷基;2-甲氧基乙基、3-甲氧基正丙基、4-甲氧基正丁基、5-甲氧基正戊基、6-甲氧基正己基、7-甲氧基正庚基、8-甲氧基正辛基、2-乙氧基乙基、3-乙氧基正丙基、4-乙氧基正丁基、5-乙氧基正戊基、6-乙氧基正己基、7-乙氧基正庚基、及8-乙氧基正辛基等烷氧基烷基;2-氰基乙基、3-氰基正丙基、4-氰基正丁基、5-氰基正戊基、6-氰基正己基、7-氰基正庚基、及8-氰基正辛基等氰基烷基;2-苯基乙基、3-苯基正丙基、4-苯基正丁基、5-苯基正戊基、6-苯基正己基、7-苯基正庚基、及8-苯基正辛基等苯基烷基;2-环己基乙基、3-环己基正丙基、4-环己基正丁基、5-环己基正戊基、6-环己基正己基、7-环己基正庚基、8-环己基正辛基、2-环戊基乙基、3-环戊基正丙基、4-环戊基正丁基、5-环戊基正戊基、6-环戊基正己基、7-环戊基正庚基、及8-环戊基正辛基等环烷基烷基;2-甲氧基羰基乙基、3-甲氧基羰基正丙基、4-甲氧基羰基正丁基、5-甲氧基羰基正戊基、6-甲氧基羰基正己基、7-甲氧基羰基正庚基、8-甲氧基羰基正辛基、2-乙氧基羰基乙基、3-乙氧基羰基正丙基、4-乙氧基羰基正丁基、5-乙氧基羰基正戊基、6-乙氧基羰基正己基、7-乙氧基羰基正庚基、及8-乙氧基羰基正辛基等烷氧基羰基烷基;2-氯乙基、3-氯正丙基、4-氯正丁基、5-氯正戊基、6-氯正己基、7-氯正庚基、8-氯正辛基、2-溴乙基、3-溴正丙基、4-溴正丁基、5-溴正戊基、6-溴正己基、7-溴正庚基、8-溴正辛基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟正戊基等卤代烷基。
上述中,作为R2及R3,优选的基团为乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、2-甲氧基乙基、2-氰基乙基、2-苯基乙基、2-环己基乙基、2-甲氧基羰基乙基、2-氯乙基、2-溴乙基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟正戊基。
式(A2-1C)中的R4为一价有机基团或氢原子。一价有机基团在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。
作为R4的优选的有机基团的例子,可举出烷基、烷氧基、环烷基、环烷氧基、饱和脂肪族酰基、烷氧基羰基、饱和脂肪族酰基氧基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯氧基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的苯氧基羰基、可以具有取代基的苯甲酰基氧基、可以具有取代基的苯基烷基、可以具有取代基的苯氧基烷基、可以具有取代基的苯基硫基烷基、N-取代氨基烷基、N,N-二取代氨基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘氧基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的萘氧基羰基、可以具有取代基的萘甲酰基氧基、可以具有取代基的萘基烷基、可以具有取代基的萘氧基烷基、可以具有取代基的萘基硫基烷基、可以具有取代基的杂环基、可以具有取代基的杂环基羰基、被1个或2个有机基团取代的氨基、吗啉-1-基、及哌嗪-1-基等。
另外,作为R4,还优选环烷基烷基、可在芳香环上具有取代基的苯氧基烷基、可在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基。
R4为烷基时,烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R4为烷基时,可以为直链,也可以为支链。作为R4为烷基时的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、正癸基、及异癸基等。另外,R4为烷基时,烷基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷基的例子,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙基氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
R4为烷氧基时,烷氧基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,R4为烷氧基时,可以为直链,也可以为支链。作为R4为烷氧基时的具体例,可举出甲氧基、乙氧基、正丙基氧基、异丙基氧基、正丁基氧基、异丁基氧基、仲丁基氧基、叔丁基氧基、正戊基氧基、异戊基氧基、仲戊基氧基、叔戊基氧基、正己基氧基、正庚基氧基、正辛基氧基、异辛基氧基、仲辛基氧基、叔辛基氧基、正壬基氧基、异壬基氧基、正癸基氧基、及异癸基氧基等。另外,R4为烷氧基时,烷氧基可在碳链中包含醚键(-O-)。作为在碳链中具有醚键的烷氧基的例子,可举出甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基、乙氧基乙氧基乙氧基、丙基氧基乙氧基乙氧基、及甲氧基丙基氧基等。
R4为环烷基或环烷氧基时,环烷基或环烷氧基的碳原子数优选为3~10,更优选为3~6。作为R4为环烷基时的具体例,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、及环辛基等。作为R4为环烷氧基时的具体例,可举出环丙基氧基、环丁基氧基、环戊基氧基、环己基氧基、环庚基氧基、及环辛基氧基等。
R4为饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基时,饱和脂肪族酰基或饱和脂肪族酰基氧基的碳原子数优选为2~21,更优选为2~7。作为R4为饱和脂肪族酰基时的具体例,可举出乙酰基、丙酰基、正丁酰基、2-甲基丙酰基、正戊酰基、2,2-二甲基丙酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、正壬酰基、正癸酰基、正十一烷酰基、正十二烷酰基、正十三烷酰基、正十四烷酰基、正十五烷酰基、及正十六烷酰基等。作为R4为饱和脂肪族酰基氧基时的具体例,可举出乙酰基氧基、丙酰基氧基、正丁酰基氧基、2-甲基丙酰基氧基、正戊酰基氧基、2,2-二甲基丙酰基氧基、正己酰基氧基、正庚酰基氧基、正辛酰基氧基、正壬酰基氧基、正癸酰基氧基、正十一烷酰基氧基、正十二烷酰基氧基、正十三烷酰基氧基、正十四烷酰基氧基、正十五烷酰基氧基、及正十六烷酰基氧基等。
R4为烷氧基羰基时,烷氧基羰基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~7。作为R4为烷氧基羰基时的具体例,可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙基氧基羰基、异丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、异丁基氧基羰基、仲丁基氧基羰基、叔丁基氧基羰基、正戊基氧基羰基、异戊基氧基羰基、仲戊基氧基羰基、叔戊基氧基羰基、正己基氧基羰基、正庚基氧基羰基、正辛基氧基羰基、异辛基氧基羰基、仲辛基氧基羰基、叔辛基氧基羰基、正壬基氧基羰基、异壬基氧基羰基、正癸基氧基羰基、及异癸基氧基羰基等。
R4为苯基烷基时,苯基烷基的碳原子数优选为7~20,更优选为7~10。另外,R4为萘基烷基时,萘基烷基的碳原子数优选为11~20,更优选为11~14。
作为R4为苯基烷基时的具体例,可举出苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、及4-苯基丁基。
作为R4为萘基烷基时的具体例,可举出α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-(α-萘基)乙基、及2-(β-萘基)乙基。
R4为苯基烷基、或萘基烷基时,R4可在苯基、或萘基上进一步具有取代基。
R4为苯氧基烷基、苯基硫基烷基、萘氧基烷基、及萘基硫基烷基时,这些基团中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,该亚烷基可以是直链状,也可以是支链状,优选为直链状。
作为苯氧基烷基的具体例,可举出2-苯氧基乙基、3-苯氧基正丙基、4-苯氧基正丁基、5-苯氧基正戊基、及6-苯氧基正己基。
作为苯基硫基烷基的具体例,可举出2-苯基硫基乙基、3-苯基硫基正丙基、4-苯基硫基正丁基、5-苯基硫基正戊基、及6-苯基硫基正己基。
作为萘氧基烷基的具体例,可举出2-(α-萘氧基)乙基、3-(α-萘氧基)正丙基、4-(α-萘氧基)正丁基、5-(α-萘氧基)正戊基、6-(α-萘氧基)正己基、2-(β-萘氧基)乙基、3-(β-萘氧基)正丙基、4-(β-萘氧基)正丁基、5-(β-萘氧基)正戊基、及6-(β-萘氧基)正己基。
作为萘基硫基烷基的具体例,可举出2-(α-萘基硫基)乙基、3-(α-萘基硫基)正丙基、4-(α-萘基硫基)正丁基、5-(α-萘基硫基)正戊基、6-(α-萘基硫基)正己基、2-(β-萘基硫基)乙基、3-(β-萘基硫基)正丙基、4-(β-萘基硫基)正丁基、5-(β-萘基硫基)正戊基、及6-(β-萘基硫基)正己基。
R4为苯氧基烷基、苯基硫基烷基、萘氧基烷基、或萘基硫基烷基时,R4可在苯基、或萘基上进一步具有取代基。
R4为杂环基时,杂环基为包含1个以上的N、S、O的五元或六元的单环、或所述单环彼此或所述单环与苯环稠合而成的杂环基。杂环基为稠环时,稠合的环的数目为3以下。杂环基可以为芳香族基(杂芳基),也可以为非芳香族基。作为构成所述杂环基的杂环,可举出呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、异噁唑、噻唑、噻二唑、异噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、异吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、喹喔啉、哌啶、哌嗪、吗啉、哌啶、四氢吡喃、及四氢呋喃等。R4为杂环基时,杂环基可进一步具有取代基。
R4为杂环基羰基时,杂环基羰基中包含的杂环基与R4为杂环基的情况同样。
R4为N-取代氨基烷基、或N,N-二取代氨基烷基时,作为键合于氮原子的取代基,优选有机基团。
关于有机基团的优选例,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~10的环烷基、碳原子数2~21的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~21的饱和脂肪族酰基氧基、可以具有取代基的苯基、可以具有取代基的苯甲酰基、可以具有取代基的碳原子数7~20的苯基烷基、可以具有取代基的萘基、可以具有取代基的萘甲酰基、可以具有取代基的碳原子数11~20的萘基烷基、及杂环基等。
N-取代氨基烷基、或N,N-二取代氨基烷基中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~6。另外,该亚烷基可以为直链状,也可以为支链状。
作为N-取代氨基烷基的具体例,可举出2-(甲基氨基)乙基、2-(乙基氨基)乙基、2-(正丙基氨基)乙基、2-(正丁基氨基)乙基、3-(甲基氨基)正丙基、3-(乙基氨基)正丙基、3-(正丙基氨基)正丙基、3-(正丁基氨基)正丙基、2-(甲基氨基)正丙基、2-(乙基氨基)正丙基、2-(正丙基氨基)正丙基、2-(正丁基氨基)正丙基、2-(乙酰基氨基)乙基、2-(丙酰基氨基)乙基、2-(乙酰氧基氨基)乙基、2-(丙酰基氧基氨基)乙基、3-(乙酰基氨基)正丙基、3-(丙酰基氨基)正丙基、3-(乙酰氧基氨基)正丙基、3-(丙酰基氧基氨基)正丙基、2-(乙酰基氨基)正丙基、2-(丙酰基氨基)正丙基、2-(乙酰氧基氨基)正丙基、及2-(丙酰基氧基氨基)正丙基。
作为N,N-二取代氨基烷基的具体例,可举出2-(N,N-二甲基氨基)乙基、2-(N,N-二乙基氨基)乙基、2-(N,N-二正丙基氨基)乙基、2-(N,N-二正丁基氨基)乙基、3-(N,N-二甲基氨基)正丙基、3-(N,N-二乙基氨基)正丙基、3-(N,N-二正丙基氨基)正丙基、3-(N,N-二正丁基氨基)正丙基、2-(N,N-二甲基氨基)正丙基、2-(N,N-二乙基氨基)正丙基、2-(N,N-二正丙基氨基)正丙基、2-(N,N-二正丁基氨基)正丙基、2-(N,N-二乙酰基氨基)乙基、2-(N,N-二丙酰基氨基)乙基、2-(N,N-二乙酰氧基氨基)乙基、2-(N,N-二丙酰基氧基氨基)乙基、3-(N,N-二乙酰基氨基)正丙基、3-(N,N-二丙酰基氨基)正丙基、3-(N,N-二乙酰氧基氨基)正丙基、3-(N,N-二丙酰基氧基氨基)正丙基、2-(N,N-二乙酰基氨基)正丙基、2-(N,N-二丙酰基氨基)正丙基、2-(N,N-二乙酰氧基氨基)正丙基、2-(N,N-二丙酰基氧基氨基)正丙基、2-(N-乙酰基-N-乙酰氧基氨基)乙基、2-(N-丙酰基-N-丙酰基氧基氨基)乙基、3-(N-乙酰基-N-乙酰氧基氨基)正丙基、3-(N-丙酰基-N-丙酰基氧基氨基)正丙基、2-(N-乙酰基-N-乙酰氧基氨基)正丙基、及2-(N-丙酰基-N-丙酰基氧基氨基)正丙基。
作为R4中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时的取代基,可举出碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基、碳原子数2~7的烷氧基羰基、碳原子数2~7的饱和脂肪族酰基氧基、具有碳原子数1~6的烷基的单烷基氨基、具有碳原子数1~6的烷基的二烷基氨基、吗啉-1-基、哌嗪-1-基、卤素、硝基、及氰基等。R4中包含的苯基、萘基、及杂环基进一步具有取代基时,该取代基的数目在不妨碍本发明的目的的范围内没有限制,优选为1~4。R4中包含的苯基、萘基、及杂环基具有多个取代基时,多个取代基可以相同也可以不同。
有机基团中,作为R4,优选烷基、环烷基、可以具有取代基的苯基、或环烷基烷基、可在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基。作为烷基,优选碳原子数1~20的烷基,更优选碳原子数1~8的烷基,特别优选碳原子数1~4的烷基,最优选甲基。可以具有取代基的苯基中,优选甲基苯基,更优选2-甲基苯基。环烷基烷基中包含的环烷基的碳原子数优选为5~10,更优选为5~8,特别优选为5或6。环烷基烷基中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~8,更优选为1~4,特别优选为2。环烷基烷基中,优选环戊基乙基。可在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基中包含的亚烷基的碳原子数优选为1~8,更优选为1~4,特别优选为2。可在芳香环上具有取代基的苯基硫基烷基中,优选2-(4-氯苯基硫基)乙基。
另外,作为R4,还优选-A3-CO-O-A4表示的基团。A3为二价有机基团,优选为二价烃基,更优选为亚烷基。A4为一价有机基团,优选为一价烃基。
A3为亚烷基时,亚烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。A3为亚烷基时,亚烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6,特别优选为1~4。
作为A4的优选例,可举出碳原子数1~10的烷基、碳原子数7~20的芳烷基、及碳原子数6~20的芳香族烃基。作为A4的优选的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、苯基、萘基、苄基、苯乙基、α-萘基甲基、及β-萘基甲基等。
作为-A3-CO-O-A4表示的基团的优选的具体例,可举出2-甲氧基羰基乙基、2-乙氧基羰基乙基、2-正丙基氧基羰基乙基、2-正丁基氧基羰基乙基、2-正戊基氧基羰基乙基、2-正己基氧基羰基乙基、2-苄基氧基羰基乙基、2-苯氧基羰基乙基、3-甲氧基羰基正丙基、3-乙氧基羰基正丙基、3-正丙基氧基羰基正丙基、3-正丁基氧基羰基正丙基、3-正戊基氧基羰基正丙基、3-正己基氧基羰基正丙基、3-苄基氧基羰基正丙基、及3-苯氧基羰基正丙基等。
式(A2-1C)中,R5为一价有机基团或氢原子。作为一价有机基团,例如为可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基。作为R5为烷基时可以具有的取代基,可优选例举苯基、萘基等。
式(A2-1C)中,作为R5,可优选例举氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、苯基、苄基、甲基苯基、萘基等,这些中,更优选甲基或苯基。
另外,式(A2-1C)表示的化合物中,优选下述式(A2-1C-1)或式(A2-1C-2)表示的化合物。
(式(A2-1C-1)及式(A2-1C-2)中,R2、R3、R4、R5、及n与式(A2-1C)中示出的那些含义相同。)
另外,作为光聚合引发剂(A2),也可使用下述式(A2-1N)表示的化合物。
(式(A2-1N)中,R1、R2、R4、R5、R6、及n与式(A2-1C)中示出的那些含义相同。)
另外,式(A2-1N)表示的化合物中,优选下述式(A2-1N-1)或(A2-1N-2)表示的化合物。
(式(A2-1N-1)及式(A2-1N-2)中,R2、R4、R5、及n与式(A2-1C)中示出的那些含义相同。)
作为式(A2-1C)表示的化合物及式(A2-1N)表示的化合物的优选的具体例,可举出以下的化合物1~化合物71。
对于光聚合引发剂(A2)的含量而言,相对于感光性组合物的固态成分,优选为0.05~2质量%,更优选为0.07~1.9质量%,更进一步优选为0.1~1.7质量%,特别优选为0.15~1.5质量%。光聚合引发剂(A2)的含量在上述范围内时,不仅得到的固化物维持良好的透过率,而且得到的组合物对曝光的敏感度容易变得充分。
对于光聚合引发剂(A2)的含量而言,例如,相对于光聚合引发剂(A)整体,为0.1~50质量%的范围即可,优选为0.5~30质量%,更优选为1~20质量%,更进一步优选为1.5~18质量%。
[其他光聚合引发剂(A3)]
感光性组合物中,在不妨碍本发明的目的的范围内,可根据需要而含有(A1)成分及(A2)成分之外的其他光聚合引发剂(A3)。其他光聚合引发剂(A3)可单独使用或组合2种以上而使用。
作为其他光聚合引发剂(A3)的具体例,可举出1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、双(4-二甲基氨基苯基)酮、2-甲基-1-〔4-(甲基硫基)苯基〕-2-吗啉基(morpholino)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮1-(o-乙酰肟)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、4-苯甲酰基-4’-甲基二甲基硫醚、4-二甲基氨基苯甲酸、4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸丁酯、4-二甲基氨基-2-乙基己基苯甲酸、4-二甲基氨基-2-异戊基苯甲酸、苯偶酰-β-甲氧基乙基缩醛、苯偶酰二甲基缩酮、1-苯基-1,2-丙烷二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、2,4-二乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、噻吨、2-氯噻吨、2,4-二乙基噻吨、2-甲基噻吨、2-异丙基噻吨、2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-二苯基蒽醌、偶氮双异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并噻唑、2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(邻氯苯基)-4,5-二(甲氧基苯基)咪唑二聚物、2-(邻氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(邻甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(对甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2,4,5-三芳基咪唑二聚物、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4,4’-双二甲基氨基二苯甲酮(即,米蚩酮(Michler’s ketone))、4,4’-双二乙基氨基二苯甲酮(即,乙基米蚩酮)、4,4’-二氯二苯甲酮、3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、苯偶酰、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻正丁基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻丁基醚、苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、对二甲基氨基苯丙酮、二氯苯乙酮、三氯苯乙酮、对叔丁基苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、α,α-二氯-4-苯氧基苯乙酮、噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、二苯并环庚酮(dibenzosuberone)、4-二甲基氨基苯甲酸戊酯、9-苯基吖啶、1,7-双-(9-吖啶基)庚烷、1,5-双-(9-吖啶基)戊烷、1,3-双-(9-吖啶基)丙烷、对甲氧基三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-[2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪等。这些中,从敏感度方面考虑,特别优选使用肟系的光聚合引发剂。
感光性组合物含有(A1)成分及(A2)成分之外的其他光聚合引发剂(A3)时,其他光聚合引发剂(A3)的含量在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。这种情况下,对于其他光聚合引发剂(A3)的含量而言,典型地,相对于感光性组合物中含有的光聚合引发剂的总量,优选为99质量%以下,更优选为50质量%以下,更进一步优选为30质量%以下,特别优选为0~10质量%。
<聚合性基材成分(B)>
本发明涉及的感光性组合物还可含有聚合性基材成分(B)。聚合性基材成分(B)(以下,也记为“(B)成分”。)是向感光性组合物赋予光聚合性和膜形成能力的成分。聚合性基材成分(B)含有可通过光聚合引发剂(A1)及(A2)进行聚合的成分,并且,只要是可制备能形成膜的感光性组合物的成分,就没有特别限制。聚合性基材成分(B)可单独使用或组合2种以上而使用。
典型地,聚合性基材成分(B)含有光聚合性化合物、或光聚合性化合物和树脂。光聚合性化合物可以是低分子化合物,也可以是树脂这样的高分子化合物。光聚合性化合物及树脂分别可单独使用或组合2种以上而使用。
从光聚合性方面考虑,聚合性基材成分(B)优选含有并非聚合物的低分子量的光聚合性化合物(以下,也记为“光聚合性单体”。)、及/或含有交联性基团的树脂。
另外,聚合性基材成分(B)含有树脂时,从显影性的观点考虑,优选含有碱溶性树脂。碱溶性树脂可含有交联性基团。从光聚合性和碱显影性两方的观点考虑,含有交联性基团(含有交联性基团作为结构单元中的取代基)的碱溶性树脂是优选的。
以下,对作为(B)成分中包含的优选成分的光聚合性单体、含有交联性基团的树脂、和碱溶性树脂依次进行说明。
[光聚合性单体]
作为感光性组合物中含有的光聚合性单体,可优选使用具有烯键式不饱和双键的化合物。上述具有烯键式不饱和双键的化合物中包括单官能单体和多官能单体。
作为单官能单体,可举出(甲基)丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、丁氧基甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、富马酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、巴豆酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、叔丁基丙烯酰胺磺酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(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2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基-2-羟基丙酯、邻苯二甲酸2-(甲基)丙烯酰基氧基-2-羟基丙酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、二甲基氨基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、邻苯二甲酸衍生物的(甲基)丙烯酸半酯等。这些单官能单体可单独使用或组合2种以上而使用。
另一方面,作为多官能单体,可举出1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙烯-丙烯)二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-(甲基)丙烯酰基氧基丙酯、乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、甘油聚缩水甘油醚聚(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(即,甲苯二异氰酸酯)、三甲基-1,6-己二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯等与(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的反应物、亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺亚甲基醚、多元醇与N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺的缩合物、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪(triacrylformal)、2,4,6-三氧代六氢-1,3,5-三嗪-1,3,5-三乙醇三丙烯酸酯、及2,4,6-三氧代六氢-1,3,5-三嗪-1,3,5-三乙醇二丙烯酸酯等。这些多官能单体可单独使用或组合2种以上而使用。
这些具有烯键式不饱和双键的化合物中,从可得到能提供强度、和与基板的密合性优异的固化物的感光性组合物方面考虑,优选3官能以上的多官能单体。
从控制玻璃化转变温度(Tg)的观点考虑,可以以与3官能以上的多官能单体并用的方式使用单官能单体、2官能单体,这些中,优选1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯。
对于光聚合性单体的含量而言,相对于感光性组合物的固态成分,优选为5~60质量%,更优选为10~50质量%。通过使感光性组合物中的光聚合性单体的含量为上述的范围,从而存在容易获得感光性组合物的敏感度、显影性、及分辨率的均衡性的倾向。
[含有交联性基团的树脂]
本发明涉及的感光性组合物包含含有交联性基团的树脂时,存在使用该感光性组合物进行的固化物的形成变得更加容易的倾向。含有交联性基团的树脂为具有交联性基团的树脂,优选含有来源于具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯的单元。作为交联性基团,只要是主要通过加热而可进行含有交联性基团的树脂的交联的官能团,就没有特别限制,优选环氧基、烯键式不饱和双键。例如,可通过含有选自来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元及具有烯键式不饱和双键的单元中的至少1种单元,从而将交联性基团导入至含有交联性基团的树脂中。
作为含有交联性基团的树脂,优选为含有来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂。通过具有所述单元,还可提高使用感光性组合物形成的绝缘膜的相对于基材的密合性、机械强度。
具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯可以是具有链状脂肪族环氧基的(甲基)丙烯酸酯,也可以是后述那样的具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯。
具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯可具有芳香族基。本说明书中,芳香族基是具有芳香环的基团。作为构成芳香族基的芳香环的例子,可举出苯环、萘环。作为具有芳香族基、且具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的例子,可举出(甲基)丙烯酸4-缩水甘油基氧基苯酯、(甲基)丙烯酸3-缩水甘油基氧基苯酯、(甲基)丙烯酸2-缩水甘油基氧基苯酯、(甲基)丙烯酸4-缩水甘油基氧基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸3-缩水甘油基氧基苯基甲酯、及(甲基)丙烯酸2-缩水甘油基氧基苯基甲酯等。
使用感光性组合物形成的膜要求透明性时,具有环氧基的(甲基)丙烯酸优选不具有芳香族基。
作为具有链状脂肪族环氧基的(甲基)丙烯酸酯的例子,可举出(甲基)丙烯酸环氧烷基酯、及(甲基)丙烯酸环氧烷基氧基烷基酯等之类的、酯基(-O-CO-)中的氧基(-O-)与链状脂肪族环氧基键合的(甲基)丙烯酸酯。这样的(甲基)丙烯酸酯所具有的链状脂肪族环氧基可在链中包含1个或多个氧基(-O-)。链状脂肪族环氧基的碳原子数没有特别限制,优选为3~20,更优选为3~15,特别优选为3~10。
作为具有链状脂肪族环氧基的(甲基)丙烯酸酯的具体例,可举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧庚酯等(甲基)丙烯酸环氧烷基酯;(甲基)丙烯酸2-缩水甘油基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-缩水甘油基氧基正丙酯、(甲基)丙烯酸4-缩水甘油基氧基正丁酯、(甲基)丙烯酸5-缩水甘油基氧基正己酯、(甲基)丙烯酸6-缩水甘油基氧基正己酯等(甲基)丙烯酸环氧烷基氧基烷基酯。
作为具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如,可举出下述式(d2-1)~(d2-16)表示的化合物。这些中,为了使得感光性组合物的显影性适度,优选下述式(d2-1)~(d2-6)表示的化合物,更优选下述式(d2-1)~(d2-4)表示的化合物。
另外,关于上述各化合物,对于酯基的氧原子在脂环上的键合部位而言,并不限于此处所示的化合物,也可包含一部分位置异构体。
上述式中,Rd4表示氢原子或甲基,Rd5表示碳原子数1~6的二价脂肪族饱和烃基,Rd6表示碳原子数1~10的二价烃基,n表示0~10的整数。作为Rd5,优选为直链状或支链状的亚烷基、例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、1,4-亚丁基、乙基亚乙基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基。作为Rd6,例如优选亚甲基、亚乙基、亚丙基、1,4-亚丁基、乙基亚乙基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、亚苯基、亚环己基(cyclohexylene group)、-CH2-Ph-CH2-(Ph表示亚苯基)。
具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯为上述那样的具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯时,与具有链状脂肪族环氧基的(甲基)丙烯酸酯相比,包含来源于该(甲基)丙烯酸酯的单元的含有交联性基团的树脂的保存稳定性优异,进而感光性组合物的保存稳定性优异,另外,形成绝缘膜等时,可进行预烘的温度的范围(预烘温度界限(margin))变宽,因而优选。
含有交联性基团的树脂还可以是含有具有烯键式不饱和双键的单元作为交联性基团的树脂(本说明书中,有时称为“具有烯键式不饱和双键的树脂”。)。该烯键式不饱和双键优选为构成(甲基)丙烯酰基氧基的一部分。
作为具有烯键式不饱和双键的树脂,例如,可举出具有(甲基)丙烯酰基氧基的树脂。
具有(甲基)丙烯酰基氧基的树脂例如可通过使包含来源于不饱和羧酸的单元的聚合物中包含的羧基的至少一部分、与上述具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯及/或上述具有链状脂肪族环氧基的(甲基)丙烯酸酯反应而制备。
含有交联性基团的树脂为具有烯键式不饱和双键的树脂时,可以是具有光聚合性的树脂。对于含有交联性基团的树脂而言,通过含有所述具有烯键式不饱和双键的光聚合性树脂,可提高感光性组合物的固化性,容易进行图案形成。
含有交联性基团的树脂中,相对于该树脂的质量而言,来源于具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯的单元的量优选为20~80质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为33~65质量%,来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的量优选为10~80质量%,更优选为15~70质量%,更进一步优选为20~65质量%,具有烯键式不饱和双键的单元的量优选为15~40质量%,更优选为20~35质量%。作为含有交联性基团的树脂,优选为选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物,为该聚合物时,相对于树脂的质量而言,该聚合物中的来源于具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯的单元的含量也与上述同样。
含有交联性基团的树脂可包含来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元、和具有烯键式不饱和双键的单元两方,也可包含来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元或具有烯键式不饱和双键的单元中的任一种,优选仅包含来源于具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元作为交联性基团。
优选地,含有交联性基团的树脂不仅为具有交联性基团的树脂,而且亦为碱溶性树脂。通过在感光性组合物中配合所述碱溶性树脂,可向感光性组合物赋予碱显影性。
本说明书中,碱溶性树脂是指下述树脂:利用树脂浓度为20质量%的树脂溶液(溶剂:丙二醇单甲基醚乙酸酯),在基板上形成膜厚为1μm的树脂膜,在浓度为0.05质量%的KOH水溶液中浸渍1分钟时,膜厚溶解0.01μm以上。
含有交联性基团的树脂亦为碱溶性树脂时,通常具有碱溶性基。作为碱溶性基,只要是向含有交联性基团的树脂赋予上述的在碱中的溶解性的官能团,就没有特别限制,优选羧基或进行脱保护而产生羧基的基团,例如,通过包含后述的来源于不饱和羧酸的单元,另外,通过将包含赋予碱溶性基的(甲基)丙烯酸酯的单体进行聚合,可向含有交联性基团的树脂中导入碱溶性基。本说明书中,赋予碱溶性基的(甲基)丙烯酸酯不包括上述的具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯。
作为含有交联性基团的树脂,亦为碱溶性树脂时,虽然可以是不具有抑制或阻止含有交联性基团的树脂的上述在碱中的溶解性的官能团(以下,有时称为“碱溶解阻止基”或“溶解阻止基”。)的树脂,但优选为具有碱溶性基及溶解阻止基的树脂。从具有降低含有交联性基团的树脂在碱中的溶解性的功能方面考虑,也可以说溶解阻止基是难溶于碱的基团。通过使含有交联性基团的树脂具有碱溶性基及溶解阻止基,可调节其在碱中的溶解性,由此,可调节感光性组合物的碱显影性。作为溶解阻止基,例如,可举出后述的苯乙烯或苯乙烯衍生物;不饱和酰亚胺类;具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯(其中,不包括具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯。);(甲基)丙烯酸苄基酯等具有芳香族基的(甲基)丙烯酸酯等。本说明书中,赋予溶解阻止基的(甲基)丙烯酸酯不包括上述的具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯。
含有交联性基团的树脂中,从制膜性优异方面、容易通过单体的选择来调节树脂的特性等方面考虑,优选具有烯键式不饱和双键的单体的聚合物。作为具有烯键式不饱和双键的单体,可举出(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酰胺;巴豆酸;马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸、这些二羧酸的酐;乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、辛酸烯丙酯、月桂酸烯丙酯、棕榈酸烯丙酯、硬脂酸烯丙酯、苯甲酸烯丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯、及烯丙基氧基乙醇这样的烯丙基化合物;己基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、癸基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、乙氧基乙基乙烯基醚、氯乙基乙烯基醚、1-甲基-2,2-二甲基丙基乙烯基醚、2-乙基丁基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚、二乙二醇乙烯基醚、二甲基氨基乙基乙烯基醚、二乙基氨基乙基乙烯基醚、丁基氨基乙基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、四氢糠基乙烯基醚、乙烯基苯基醚、乙烯基甲苯基醚、乙烯基氯苯基醚、乙烯基-2,4-二氯苯基醚、乙烯基萘基醚、及乙烯基蒽基醚这样的乙烯基醚;丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、二乙基乙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、二氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、丁氧基乙酸乙烯酯、苯基乙酸乙烯酯、乙酰乙酸乙烯酯、乳酸乙烯酯、β-苯基丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、水杨酸乙烯酯、氯苯甲酸乙烯酯、四氯苯甲酸乙烯酯、及萘甲酸乙烯酯这样的乙烯基酯;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、二乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、环己基苯乙烯、癸基苯乙烯、苄基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、三氟甲基苯乙烯、乙氧基甲基苯乙烯、乙酰氧基甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、4-甲氧基-3-甲基苯乙烯、二甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三氯苯乙烯、四氯苯乙烯、五氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、碘苯乙烯、氟苯乙烯、三氟苯乙烯、2-溴-4-三氟甲基苯乙烯、及4-氟-3-三氟甲基苯乙烯这样的苯乙烯或苯乙烯衍生物;乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、及1-二十碳烯这样的烯烃;马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等不饱和酰亚胺类。
含有交联性基团的树脂为具有烯键式不饱和双键的单体的聚合物时,通常包含来源于不饱和羧酸的单元。作为不饱和羧酸的例子,可举出(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酰胺;巴豆酸;马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸、这些二羧酸的酐。对于可作为碱溶性树脂使用的具有烯键式不饱和双键的单体的聚合物中包含的来源于不饱和羧酸的单元的量而言,只要树脂具有所期望的碱溶性即可,没有特别限制。关于可作为碱溶性树脂使用的树脂中的来源于不饱和羧酸的单元的量,相对于树脂的质量而言,优选为5~25质量%,更优选为8~16质量%,含有交联性基团的树脂具有后述的溶解阻止基时,特别优选为上述量。含有交联性基团的树脂不具有后述的溶解阻止基时,该树脂中的来源于不饱和羧酸的单元的量,优选相对于树脂的质量而言为50~80质量%,更优选为60~70质量%。
作为选自以上例举的单体中的1种以上的单体的聚合物的、具有烯键式不饱和双键的单体的聚合物中,选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物是优选的。以下,对选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物进行说明。
选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物的制备中所使用的(甲基)丙烯酸酯在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从已知的(甲基)丙烯酸酯中适当选择。
作为(甲基)丙烯酸酯的优选例,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸叔辛酯等直链状或支链状的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸氯乙酯、(甲基)丙烯酸2,2-二甲基羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、三羟甲基丙烷单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸糠基酯;(甲基)丙烯酸苄基酯等具有芳香族基的(甲基)丙烯酸酯;具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯。在下文中说明具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯的详细内容。
另外,选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物中,从容易使用感光性组合物形成透过率高的绝缘膜方面考虑,包含来源于具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂也是优选的。本说明书中,具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯不包括上述的具有交联性基团的(甲基)丙烯酸酯。
具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯中,具有脂环式骨架的基团优选为具有脂环式烃基的基团。构成脂环式骨架的脂环式基可以为单环,也可以为多环。作为单环的脂环式基,可举出环戊基、环己基等。另外,作为多环的脂环式基,可举出降冰片基、异冰片基、三环壬基、三环癸基、四环十二烷基等。
具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯中,作为具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯,例如,可举出下述式(d1-1)~(d1-8)表示的化合物。这些中,优选下述式(d1-3)~(d1-8)表示的化合物,更优选下述式(d1-3)或(d1-4)表示的化合物。
上述式中,Rd1表示氢原子或甲基,Rd2表示单键或碳原子数1~6的二价脂肪族饱和烃基,Rd3表示氢原子或碳原子数1~5的烷基。作为Rd2,优选为单键、直链状或支链状的亚烷基、例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、1,4-亚丁基、乙基亚乙基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基。作为Rd3,优选为甲基、乙基。
含有交联性基团的树脂优选为包含来源于选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的单元、及来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂。所述树脂也可以是进一步包含来源于具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂,这种情况下,树脂中的来源于具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯的单元的量可以是10~35质量%,也可以是15~30质量%,也可以是20~25质量%。
另外,包含来源于具有脂环式骨架的(甲基)丙烯酸酯的单元的、选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物中,包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂是优选的。使用包含这样的含有交联性基团的树脂的感光性组合物形成的膜相对于基材的密合性优异。另外,使用这样的树脂时,可能发生树脂中包含的羧基、与脂环式环氧基的自身反应。因此,使用包含这样的树脂的感光性组合物时,可利用对膜进行加热的方法等,使得发生羧基与脂环式环氧基的自身反应,从而提高形成的膜的硬度之类的机械物性。
包含来源于(甲基)丙烯酸的单元(不包括具有交联性基团的单元。)、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂中,树脂中的前者即来源于(甲基)丙烯酸的单元的量优选为1~95质量%,更优选为10~70质量%。在该包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂中,树脂中的来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的量优选为1~95质量%,更优选为10~50质量%。
包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的1种以上的单体的聚合物中,可以是包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、来源于具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂。
在包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、来源于具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂中,树脂中的来源于(甲基)丙烯酸的单元的量优选为1~95质量%,更优选为10~50质量%。在包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、来源于具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂中,树脂中的来源于具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯的单元的量优选为1~95质量%,更优选为10~70质量%。在包含来源于(甲基)丙烯酸的单元、来源于具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯的单元、和来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的树脂中,树脂中的来源于具有脂环式环氧基的(甲基)丙烯酸酯的单元的量优选为1~95质量%,更优选为30~80质量%。
含有交联性基团的树脂的重均分子量(Mw:利用凝胶渗透色谱法(GPC)并按照聚苯乙烯换算而得到的测定值。本说明书中相同。)优选为2000~200000,更优选为2000~18000。通过成为上述的范围,从而存在容易获得感光性组合物的膜形成能力、曝光后的显影性的均衡性的倾向。
对于感光性组合物中的含有交联性基团的树脂的含量而言,优选在感光性组合物的固态成分中为15~95质量%,更优选为35~85质量%,特别优选为50~70质量%。
[碱溶性树脂]
碱溶性树脂可从一直以来在各种感光性组合物中配合的树脂中适当选择。需要说明的是,本说明书中,碱溶性树脂中不包括上述的含有交联性基团的树脂。通过在感光性组合物中配合碱溶性树脂,有时可提高感光性组合物的碱显影性,但本发明的感光性组合物即使不含碱溶性树脂,也可通过使用亦为碱溶性树脂的上述的含有交联性基团的树脂从而具有碱显影性。
作为优选的碱溶性树脂,可举出在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物。需要说明的是,本说明书中,在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物中,不包括具有不饱和键的单体的聚合物。
以下,对在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物进行说明。
(在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物)
对于在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物,只要是不仅具有规定的环结构而且还具有规定的碱溶性的树脂,就没有特别限制。作为在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物的优选例,可举出含有来源于马来酰亚胺的结构单元(以下,也称为“结构单元(A2a)”。)的聚合物(以下,也称为“聚合物(A2)”。)、及含有下述式(A-1)表示的结构单元(以下,也称为“结构单元(A1a)”。)的聚合物(以下,也称为“聚合物(A1)”。)。
作为聚合物(A2)所具有的来源于马来酰亚胺的结构单元(A2a),只要是将具有马来酰亚胺骨架的单体聚合而得到的结构单元,就没有特别限制。作为具有马来酰亚胺骨架的单体,例如,可举出N-苄基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。
尤其是,包含在主链上含有具有环结构的结构单元(A1a)的聚合物(A1)的感光性组合物在显影液中的溶解性良好。
式(A-1)中,环A为具有1个氧原子作为环构成原子的碳原子数4~6的饱和脂肪族环式基。环A优选为具有1个氧原子作为环构成原子的碳原子数4或5的饱和脂肪族环式基,更优选为四氢呋喃环或四氢吡喃环,进一步优选为下述式(A-3)表示的结构单元(以下,也称为“结构单元(A1a1)”。)中的四氢吡喃环或下述式(A-4)表示的结构单元(以下,也称为“结构单元(A1a2)”。)中的四氢呋喃环。
在主链上含有上述式(A-1)表示的结构单元的聚合物(聚合物(A1))通常在主链上含有多个上述式(A-1)表示的结构单元(结构单元(A1a))。多个结构单元(A1a)中,各结构单元(A1a)中含有的环A在构成聚合物(A1)的一条主链中相互可以相同也可以不同。具体而言,构成聚合物(A1)的一条主链中,作为该主链中含有的上述式(A-1)表示的结构单元,例如可以仅具有上述式(A-3)表示的结构单元,也可仅具有上述式(A-4)表示的结构单元,也可同时具有上述式(A-3)表示的结构单元和上述式(A-4)表示的结构单元。
上述式(A-1)、式(A-3)及式(A-4)中,Rb1及Rb2各自独立地为氢原子或-COORb3,Rb3各自独立地为氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~25的烃基。Rb1及Rb2优选为-COORb3。构成含有上述式(A-1)表示的结构单元的聚合物(聚合物(A1))的一条主链含有多个环A时,键合于各环A的-COORb3各自独立,可以是相同或不同的-COORb3基团键合于各环A。
作为Rb1及Rb2表示的可以具有取代基的碳原子数1~25的烃基,没有特别限制。作为烃基的具体例,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、叔戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直链状或支链状的烷基;苯基等芳基;环己基、叔丁基环己基、二环戊二烯基、三环癸基、异冰片基、金刚烷基、2-甲基-2-金刚烷基等脂环式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等被烷氧基取代的烷基;被苄基等芳基取代的烷基;等等。
Rb1及Rb2为烃基时,烃基的碳原子数优选为8以下。作为碳原子数为8以下的烃基,烃基所具有的一末端自由的化学键与伯碳原子或仲碳原子键合的烃基在酸、热的作用下不易脱离,因而优选。作为这样的烃基,优选碳原子数为1~8的直链状或支链状的烷基,更优选碳原子数为1~5的直链状或支链状的烷基。
作为这样的烃基的具体例,可举出甲基、乙基、环己基、苄基等,优选甲基。
在构成含有上述式(A-1)表示的结构单元(结构单元(A1a))的聚合物(聚合物(A1))的一条主链上含有多个结构单元(A1a)时,与各结构单元(A1a)键合的Rb1及Rb2在各结构单元(A1a)间可以相同也可以不同。
含有该在各结构单元(A1a)间相同或不同的环A时,Rb1及Rb2相互独立,而不取决于键合的各环A的种类。
具体而言,在构成聚合物(A1)的一条主链上含有多个上述式(A-3)表示的结构单元(结构单元(A1a1))时,各结构单元(A1a1)中的Rb1及Rb2在各结构单元(A1a1)间可以相同也可以不同。
在构成聚合物(A1)的一条主链上含有多个上述式(A-4)表示的结构单元(结构单元(A1a2))时,各结构单元(A1a2)中的Rb1及Rb2在各结构单元(A1a2)间可以相同也可以不同。
此外,在构成聚合物(A1)的一条主链上含有上述式(A-3)表示的结构单元(结构单元(A1a1))和上述式(A-4)表示的结构单元(结构单元(A1a2))时,各结构单元(A1a1)中的Rb1及Rb2与各结构单元(A1a2)中的Rb1及Rb2可以相同也可以不同。
上述式(A-3)表示的结构单元(结构单元(A1a1))可以是下述式(A-5)表示的重复单元(以下,也称为“重复单元(ar1)”。)的一部分。上述式(A-4)表示的结构单元(结构单元(A1a2))可以是下述式(A-6)表示的重复单元(以下,也称为“重复单元(ar2)”。)的一部分。
(式(A-5)及式(A-6)中,Rb1及Rb2各自独立地与上述相同。)
作为提供上述式(A-5)及(A-6)表示的各重复单元的单体,例如,可举出下述式表示的1,6-二烯类。
(上述式中,Rb3各自独立地与上述相同。)
提供在主链上含有上述式(A-1)表示的结构单元(结构单元(A1a))的聚合物(聚合物(A1))的单体组合物中,相对于单体组合物中的单体的总量而言,提供含有结构单元(A1a)的重复单元(可包含上述的结构单元(A1a1)及结构单元(A1a2)。)的单体(A1ma)的含有比例优选为1质量%~60质量%,更优选为5质量%~50质量%,特别优选为10质量%~40质量%。
聚合物(A1)优选具有在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)。聚合物(A1)具有在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)时,可得到碱显影性优异的感光性组合物。作为构成在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的单体(A1mb),例如,可举出(甲基)丙烯酸、琥珀酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、衣康酸、ω-羧基-聚己内酯单丙烯酸酯等具有羧基的单体;马来酸酐、衣康酸酐等具有羧酸酐基的单体等。其中,优选为(甲基)丙烯酸。
提供聚合物(A1)的单体组合物中,相对于单体组合物中的单体的总量而言,构成在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的单体(A1mb)的含有比例优选为1质量%~50质量%,更优选为5质量%~40质量%,进一步优选为10质量%~35质量%。
优选地,聚合物(A1)具有在侧链上具有碳双键的重复单元(A1c)。在侧链上具有碳双键的重复单元(A1c)可通过以在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的酸基的一部分或全部(优选为一部分)为反应点、加成具有碳双键的化合物而得到。
在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的酸基为羧基时,作为具有碳双键的化合物,可使用具有环氧基和双键的化合物、具有异氰酸酯基和双键的化合物等。作为具有环氧基和双键的化合物,例如,可举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)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、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚等。作为具有异氰酸酯基和双键的化合物,可举出(甲基)丙烯酸2-异氰酸酯基乙酯等。在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的酸基为羧酸酐基时,作为具有碳双键的化合物,可使用具有羟基和双键的化合物。作为具有羟基和双键的化合物,例如,可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等。
聚合物(A1)可进一步具有来源于可与上述单体(A1ma)、单体(A1mb)及/或单体(A1mc)共聚的其他单体(A1me)的其他重复单元(A1e)。
作为其他单体(A1me),例如,可以还具有在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的重复单元。作为在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的重复单元,例如,可举出下式表示的重复单元。
上述式中,Rb7、Rb8及Rb9各自独立地为氢原子或甲基,优选为氢原子。Rb10为碳原子数为1~20的直链状或支链状的烷基、碳原子数为2~20的直链状或支链状的链烯基或碳原子数为6~20的芳香族烃基,优选为氢原子、碳原子数为1~20的直链状的烷基、碳原子数为2~20的直链状的链烯基或碳原子数为6~20的芳香族烃基,更优选为碳原子数为1~10的直链状的烷基或碳原子数为6~12的芳香族烃基,进一步优选为碳原子数为1~5的直链状的烷基、苯基或联苯基,特别优选为甲基、苯基或联苯基。需要说明的是,烷基、链烯基及芳香族烃基可以具有取代基。AO表示氧基亚烷基。AO表示的氧基亚烷基的碳原子数为2~20,优选为2~10,更优选为2~5,进一步优选为2。在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的重复单元可包含1种或2种以上的氧基亚烷基。x表示0~2的整数。y表示0或1。z表示氧基亚烷基的平均加成摩尔数,为2以上,优选为2~100,更优选为2~50,进一步优选为2~15。
在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的重复单元可由在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的单体构成。作为该单体,例如,可举出下式表示的单体。
(上述式中,Rb7、Rb8、Rb9、Rb10、AO、x、y及z与上文中的说明相同。)
作为上述在侧链上具有2个以上氧基亚烷基的单体,例如,可举出乙氧基化邻苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯(EO2摩尔)、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO4摩尔)、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO9摩尔)、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO13摩尔)、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO4-17摩尔)、壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯(PO5摩尔)、EO改性甲酚(甲基)丙烯酸酯(EO2摩尔)等。这些单体可单独使用或组合2种以上而使用。其中,优选为乙氧基化邻苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯(EO2摩尔)、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO9摩尔)、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(EO13摩尔)。进一步优选为乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯(EO2摩尔)、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(EO9摩尔)、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(EO13摩尔)。需要说明的是,本说明书中,例如“EO2摩尔”、“PO5摩尔”等表述表示氧基亚烷基的平均加成摩尔数。
作为其他单体(A1me),还可举出例如(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)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸联苯基酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、丁氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸联苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸双环戊基酯(dicyclopentanyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸三环癸基酯、(甲基)丙烯酸双环戊基氧基乙酯(dicyclopentanyl oxyethyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸三环癸基氧基乙酯、壬基苯氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基丙二醇、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、乙氧基化邻苯基苯酚(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯类;(甲基)丙烯酰基吗啉((甲基)丙烯酸吗啉基(morpholino)酯)、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-丁基(甲基)丙烯酰胺、N-异丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔辛基(甲基)丙烯酰胺、乙酰丙酮(甲基)丙烯酰胺、N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、N-三苯基甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺类;苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物;丁二烯、异戊二烯等丁二烯或取代丁二烯化合物;乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈等乙烯或取代乙烯化合物;乙酸乙烯酯等乙烯基酯类等。这些单体可单独使用或组合2种以上而使用。
提供聚合物(A1)的单体组合物中,相对于单体组合物中的单体的总量而言,提供其他重复单元(A1e)的单体(A1me)的含有比例优选为0质量%~55质量%,更优选为5质量%~50质量%,进一步优选为10质量%~45质量%。
聚合物(A1)可以为无规共聚物,也可以为嵌段共聚物。作为聚合物(A1),可单独使用或组合2种以上而使用。
对于聚合物(A1)的重均分子量而言,优选的是,利用基于四氢呋喃(THF)溶剂的凝胶渗透色谱法(GPC)测得的值优选为3,000~200,000,更优选为3,500~100,000,进一步优选为4,000~50,000。为上述范围时,可得到确保耐热性、并且具有适于形成涂膜的粘度的感光性组合物。
聚合物(A1)可利用任意的适当的方法将提供聚合物(A1)的单体组合物进行聚合而得到。作为聚合方法,例如,可举出溶液聚合法。
提供聚合物(A1)的单体组合物可包含任意的适当的溶剂。作为溶剂,例如,可举出四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇单甲基醚等醚类;丙酮、甲基乙基酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丁酯等酯类;甲醇、乙醇等醇类;甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃类;氯仿;二甲基亚砜等。这些溶剂可单独使用或组合2种以上而使用。将上述单体组合物聚合时的聚合浓度优选为5质量%~90质量%,更优选为5质量%~50质量%,进一步优选为10质量%~50质量%。
提供聚合物(A1)的单体组合物可包含任意的适当的聚合引发剂。作为聚合引发剂,例如,可举出过氧化氢异丙苯(cumene hydroperoxide)、过氧化氢二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧异丙基甲酸酯(tert-butylperoxyisopropyl carbonate)、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯等有机过氧化物;2,2’-偶氮双(异丁腈)、1,1’-偶氮双(环己烷甲腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸甲酯)等偶氮化合物等。相对于单体组合物中的全部单体100质量份,聚合引发剂的含有比例优选为0.1质量份~15质量份,更优选为0.5质量份~10质量份。
利用溶液聚合法聚合得到聚合物(A1)时的聚合温度优选为40℃~150℃,更优选为60℃~130℃。
在得到具有在侧链上具有碳双键的重复单元(A1c)的聚合物(A1)时,在上述聚合后,在得到的聚合物上加成具有上述碳双键的化合物。作为加成具有碳双键的化合物的方法,可采用任意的适当的方法。例如,在阻聚剂及催化剂的存在下,使具有碳双键的化合物与在侧链上具有酸基的重复单元(A1b)的酸基的一部分或全部(优选为一部分)反应而进行加成,由此,可形成在侧链上具有碳双键的重复单元(A1c)。
对于上述具有碳双键的化合物的加成量而言,相对于上述聚合后的聚合物(即,加成具有碳双键的化合物之前的聚合物)100质量份,优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,进一步优选为15质量份以上,特别优选为20质量份以上。如果为上述范围,则可得到曝光敏感度优异的感光性组合物。使用这样的感光性组合物时,存在容易形成致密的固化涂膜、可得到基板密合性也优异的图案的倾向。另外,如果具有碳双键的化合物的加成量为上述范围,则通过具有碳双键的化合物的加成,可充分地生成羟基,可得到在碱显影液中的溶解性优异的感光性组合物。相对于上述聚合后的聚合物(即,加成具有碳双键的化合物之前的聚合物)100质量份,上述具有碳双键的化合物的加成量的上限优选为170质量份以下,更优选为150质量份以下,进一步优选为140质量份以下。如果具有碳双键的化合物的加成量在上述范围内,则可维持感光性组合物的保存稳定性及溶解性。
作为阻聚剂,例如,可举出6-叔丁基-2,4-二甲苯酚等烷基酚化合物。作为催化剂,例如,可举出二甲基苄基胺、三乙胺等叔胺。
以上说明的碱溶性树脂不仅包含在主链上含有具有环结构的结构单元的聚合物,而且包含该聚合物以外的树脂。
关于感光性组合物中的碱溶性树脂的含量,相对于感光性组合物的固态成分的质量而言,优选为40质量%以下,更优选为30~10质量%,特别优选为25~15质量%。另外,聚合性基材成分(B)中的碱溶性树脂的含量优选为80质量%以下,更优选为60~20质量%,特别优选为50~30质量%。
<其他成分>
本发明涉及的感光性组合物中,根据需要,可含有各种添加剂。具体而言,可例举溶剂、表面调节剂、敏化剂、固化促进剂、光交联剂、光敏化剂、分散助剂、填充剂、密合促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗絮凝剂、热聚合阻止剂、消泡剂、表面活性剂、链转移剂等。所有的添加剂均可使用现有已知的物质。作为表面活性剂,可举出阴离子系化合物、阳离子系化合物、非离子系化合物等。作为密合性提高剂,可举出现有已知的硅烷偶联剂。作为热聚合阻止剂,可举出氢醌、氢醌单乙基醚等。作为消泡剂,可举出聚硅氧烷系化合物、氟系化合物等。
作为链转移剂,可举出硫醇系化合物、卤素系化合物、醌系化合物、α-甲基苯乙烯二聚物等。通过含有链转移剂,可良好地控制图案形状(尤其是,孔图案(hole pattern)的CD变化,曝光边界(margin))。其中,2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(α-甲基苯乙烯二聚物)除了具有上述效果之外,还可减少升华物、着色、臭气,从上述方面考虑是优选的。
作为本发明涉及的感光性组合物中可使用的溶剂,例如,可举出乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丙基醚、二乙二醇单正丁基醚、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇单乙基醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类;乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯等(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯类;二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、四氢呋喃等其他醚类;甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮类;2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯等乳酸烷基酯类;2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等其他酯类;甲苯、二甲苯等芳香族烃类;N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类等。这些溶剂可单独使用,也可组合2种以上而使用。
上述溶剂中,丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、环己酮、乙酸3-甲氧基丁酯相对于上述的(A1)成分及(A2)成分以及任选使用的(B)成分显示优异的溶解性,因而优选,特别优选使用丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丁酯。对于溶剂的含量而言,根据感光性组合物的用途适当确定即可,作为一例,可举出相对于感光性组合物的固态成分合计100质量份、为50~900质量份左右。
<感光性组合物的制备方法>
本发明涉及的感光性组合物可通过下述方法制备:使用磁力搅拌器搅拌上述各成分,将其混合溶解,根据需要利用0.2μm膜滤器等滤器进行过滤。
对于本发明涉及的感光性组合物而言,从得到的固化物的透过率容易变充分方面考虑,以3μm光程测得的相对于波长400nm的光的透过率优选为95%以上,更优选为98%以上。
《图案形成方法、固化物、及显示装置》
对于本发明涉及的图案形成方法而言,除了使用上述的感光性组合物之外,与使用感光性组合物形成的以往的图案形成方法同样。
使用上述的感光性组合物形成图案的方法没有特别限制,可从以往采用的方法中适当选择。作为优选的图案形成方法,可举出下述方法,所述方法包括下述工序:涂膜或成型体形成工序,使用上述的感光性组合物形成涂膜或成型体;曝光工序,针对上述涂膜或成型体,以规定图案状照射电磁波;和显影工序,将已照射电磁波的涂膜或成型体显影,形成图案。
首先,在涂膜或成型体形成工序中,例如,使用辊涂机、逆式涂布机(reversecoater)、棒涂机等接触转印型涂布装置、旋涂机(旋转式涂布装置)、帘流涂布机(curtainflow coater)等非接触型涂布装置,在待形成图案的基板上,涂布本发明涉及的感光性组合物,根据需要,利用干燥(预烘)而除去溶剂,及/或利用已知的成型法,将上述感光性组合物成型,形成涂膜或成型体。
接下来,将形成的涂膜或成型体供于曝光工序。在曝光工序中,隔着负型的掩模,向涂膜或成型体照射ArF准分子激光、KrF准分子激光、F2准分子激光、极紫外线(EUV)、真空紫外线(VUV)、电子束、X射线、软X射线、g射线、i射线、h射线等放射线或电磁波,针对涂膜或成型体,以规定图案状进行部分曝光。曝光量根据感光性组合物的组成的不同而不同,例如优选为10~600mJ/cm2左右。
上述的感光性组合物在曝光后不易在碱显影液中过度溶解。因此,通过使用上述的感光性组合物,容易形成使曝光部为凸部、使未曝光部为凹部的良好形状的图案。
在显影工序中,用显影液将已照射电磁波的涂膜或成型体显影,由此,形成规定的图案。显影方法没有特别限制,可使用浸渍法、喷雾法等。作为显影液的具体例,可举出单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有机系的显影液,氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、氨、季铵盐等的水溶液。
而后,根据需要,通过对显影后的图案实施后烘,将其加热固化,从而可得到固化的图案。后烘的温度优选为150~270℃。
本发明涉及的固化物可使用上述的感光性组合物形成。上述固化物优选为绝缘膜、或可层叠在光致抗蚀剂膜上的保护膜。对于上述固化物而言,制成厚3μm(光程3μm)的试样时,相对于波长400nm的光的透过率通常为95%以上,优选为98%以上。如上所述,上述固化物的透过率优异,因此,可作为内嵌式触摸面板(In-cell touch panel)方式的液晶显示装置、UHA(Ultra High Aperture,超高开口率)面板等需要透明性优异的绝缘膜的显示装置用的绝缘膜而合适地使用。
实施例
以下,通过实施例进一步详细地说明本发明,但本发明不受这些实施例的限制。
〔感光性组合物的制备〕
将65质量份含有交联性基团的树脂、35质量份光聚合性单体、表1所示的种类及量的光聚合引发剂、和二乙二醇甲基乙基醚与丙二醇单甲基醚乙酸酯的混合溶剂(质量比55:45)混合,制成均匀溶液,制备固态成分浓度为24质量%的感光性组合物。需要说明的是,对于光聚合引发剂的总量而言,将含有交联性基团的树脂及光聚合性单体的总量作为100质量份时,实施例11中为4.5质量份,实施例12中为4质量份,除此之外的实施例及全部比较例中为5质量份。
另外,在实施例1~12及比较例1~22中,使用以下所示的含有交联性基团的树脂A,在实施例13及实施例14中,使用以下所示的含有交联性基团的树脂B。
作为含有交联性基团的树脂A,使用由下式表示的结构单元形成的树脂。结构单元彼此的质量比I-1:I-2:II-1:III-1为25:20:14:41。利用凝胶渗透色谱法(GPC)求得的含有交联性基团的树脂A的重均分子量(Mw)为7000。
作为含有交联性基团的树脂B,使用由下式表示的结构单元形成的树脂。结构单元彼此的质量比I-3:II-1:III-2为71:12:17。利用凝胶渗透色谱法(GPC)求得的含有交联性基团的树脂B的重均分子量(Mw)为10200。
需要说明的是,作为结构单元I-3,使用了包含以下所示的I-3的结构的结构单元和包含作为部分位置异构体的I-3α的结构的结构单元。
作为光聚合性单体,使用二季戊四醇六丙烯酸酯。
作为光聚合引发剂,准备下式表示的引发剂1~11,将引发剂1及3~11用于感光性组合物的制备、以及敏感度及透过率的评价和测定。
光聚合引发剂(A1)
·引发剂1:下述式(A1-1)表示的化合物
·引发剂2:下述式(A1-2)表示的化合物
光聚合引发剂(A2)
·引发剂3:下述式(A2-1)表示的化合物
·引发剂4:下述式(A2-2)表示的化合物
·引发剂5:下述式(A2-3)表示的化合物
·引发剂7:下述式(A2-4)表示的化合物
·引发剂9:下述式(A2-5)表示的化合物
·引发剂12:下述式(A2-6)表示的化合物
其他光聚合引发剂(A3)
·引发剂6:下述式(A3-1)表示的化合物
·引发剂8:下述式(A3-2)表示的化合物
·引发剂10:下述式(A3-3)表示的化合物
·引发剂11:下述式(A3-4)表示的化合物
对于各实施例及比较例中得到的感光性组合物,按照以下的方法,进行敏感度及透过率的评价和测定。将评价结果记载于表1。
(敏感度)
使用旋涂机(MIKASA SPINNER IH-360S,MIKASA CO.,LTD.制),将在上述各实施例及比较例中制备的感光性组合物旋涂于玻璃基板,然后,于100℃将涂膜干燥100秒,形成感光性树脂层。接下来,利用曝光装置(MPA600FA,Canon Inc.制),根据每次实验而各自变动曝光量,将感光性树脂层曝光。接下来,使用四甲基氢氧化铵的浓度为2.38质量%的水溶液作为显影液,于23℃进行100秒浆式(paddle)显影,形成具有孔径10μm的范围内的孔(hole)的孔图案。显影后,于230℃对图案进行20分钟后烘。后烘后的图案的膜厚为3μm。使用触针式表面形状测量仪(Dektak 3st,ULVAC,Inc.制)测定图案的膜厚。将经过后烘处理后、孔的底部的孔径成为8μm的曝光量判定为适宜敏感度。上述曝光量为35mJ/cm2以下时,评价为敏感度良好,上述曝光量高于35mJ/cm2时,评价为敏感度不良。优选上述曝光量为30mJ/cm2以下。
(透过率)
代替以根据每次实验而各自变动曝光量的方式将感光性树脂层曝光,而以将曝光量固定为上述适宜敏感度的方式将感光性树脂层曝光,除此之外,与敏感度的评价方法同样地操作,形成经后烘而得的感光性组合物的固化膜。使固化膜的膜厚为3μm。使用MCPD-3000(大塚电子株式会社制)测定所形成的固化膜的波长400nm处的透过率。上述透过率为95%以上时,评价为透过率良好,上述透过率低于95%时,评价为透过率不良。优选上述透过率为98%以上。
[表1]
由表1可知,确认了含有式(1)表示的光聚合引发剂(A1)及具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2)的本发明的感光性组合物对曝光的敏感度充分,可通过固化而提供透过率充分的固化物。

Claims (9)

1.感光性组合物,其含有:下述式(1)表示的光聚合引发剂(A1)、及具有键合有硝基的芳香环骨架的光聚合引发剂(A2),
式(1)中,R1为氢原子或一价有机基团,R2及R3各自为可以具有取代基的链状烷基、可以具有取代基的环状有机基团、或氢原子,R2与R3可以相互键合而形成环,R4为下述式(R4-1)或(R4-2)表示的基团,R5为氢原子、可以具有取代基的碳原子数1~11的烷基、或可以具有取代基的芳基,n为0~4的整数,其中,式(1)表示的光聚合引发剂不具有硝基,
式(R4-1)及(R4-2)中,R7及R8各自为一价有机基团,p为0~4的整数,R7及R8存在于苯环上的相邻的位置时,R7与R8可以相互键合而形成环,q为1~8的整数,r为1~5的整数,s为0~(r+3)的整数,R9为一价有机基团。
2.如权利要求1所述的感光性组合物,其中,所述芳香环骨架为芴或咔唑骨架的一部分,或者为亚芳基或亚杂芳基。
3.如权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,所述光聚合引发剂(A2)的含量为所述感光性组合物的固态成分的0.05~2质量%。
4.如权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,还含有聚合性基材成分(B),所述聚合性基材成分(B)含有光聚合性化合物、或光聚合性化合物和树脂。
5.如权利要求1或2所述的感光性组合物,其中,以3μm的光程测得的对波长为400nm的光的透过率为95%以上。
6.图案形成方法,其包括以下工序:使用权利要求1~5中任一项所述的感光性组合物形成涂膜或成型体,向该涂膜或成型体以规定图案状照射电磁波,进行显影。
7.固化物,其是使用权利要求1~5中任一项所述的感光性组合物而形成的。
8.如权利要求7所述的固化物,其是绝缘膜,或是可层叠在光致抗蚀剂膜上的保护膜。
9.显示装置,其具有权利要求8所述的固化物。
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