CN109791235B - 结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置、结构体的制造方法及有机物层形成用组合物 - Google Patents

结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置、结构体的制造方法及有机物层形成用组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐湿性优异的结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置及结构体的制造方法。并且,提供一种在所述结构体的形成中使用的有机物层形成用组合物。该结构体(100)具有:支撑体(1);隔壁(2),形成于支撑体(1)上;着色层(4),在支撑体(1)上且形成于被隔壁(2)划分的区域;及有机物层(3),在隔壁(2)与着色层(4)之间,使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。

Description

结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置、结构体的制造 方法及有机物层形成用组合物
技术领域
本发明涉及一种结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置、结构体的制造方法及有机物层形成用组合物。
背景技术
近年来,由于数码相机、带有照相机的移动电话等的普及,电荷耦合器件(CCD)图像传感器等固体摄像元件的需求大幅度增加。滤色器作为显示器或光学元件的关键器件而被使用。
作为固体摄像元件的一种方式,已知有例如具备结构体的固体摄像元件等,该结构体在被支撑体上的隔壁划分的区域埋入有着色层。
并且,专利文献1中记载有以下内容:在具备这种结构体的固体摄像元件中,在隔壁与着色层之间,使用环氧树脂或1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷设置密合层。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-227478号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明人对具备在被支撑体上的隔壁划分的区域埋入有着色层的结构体的固体摄像元件进行研究的结果,得知将具备这种结构体的固体摄像元件暴露于湿度高的环境下的情况下,在着色层与隔壁之间容易产生孔隙。若着色层与隔壁之间产生孔隙,则导致器件的灵敏度发生变化,因此希望抑制孔隙的产生。
并且,根据本发明人的研究,如专利文献1中所记载,可知即使使用环氧树脂或1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷在隔壁与着色层之间形成密合层的情况下,在着色层与隔壁之间也容易产生孔隙。
由此,本发明的目的在于提供一种耐湿性优异的结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置及结构体的制造方法。并且,提供一种在所述结构体的形成中使用的有机物层形成用组合物。
用于解决技术课题的手段
本发明人进行深入研究的结果,发现了以下内容并完成了本发明。一种结构体,其具有:支撑体;隔壁,形成于支撑体上;及着色层,在支撑体上且被隔壁划分的区域形成,其中在隔壁与着色层之间设置有使用含有如下化合物的组合物形成的有机物层,由此即使将结构体暴露于湿度高的环境下,在着色层与隔壁之间也难以产生孔隙,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。即,本发明为如下所述。
<1>一种结构体,其具有:
支撑体;
隔壁,形成于支撑体上;
着色层,在支撑体上且形成于被隔壁划分的区域;及
有机物层,在隔壁与着色层之间,使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
<2>如<1>所述的结构体,其中有机物层的厚度为30nm以下。
<3>如<1>或<2>所述的结构体,其中具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
<4>如<3>所述的结构体,其中树脂的酸值为10~100mgKOH/g。
<5>如<3>或<4>所述的结构体,其中树脂的重均分子量为5000~20000。
<6>如<1>至<5>中任一项所述的结构体,其中组合物进一步含有表面活性剂。
<7>如<1>至<6>中任一项所述的结构体,其中着色层使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
<8>一种滤色器,其具有<1>至<7>中任一项所述的结构体。
<9>一种固体摄像元件,其具有<1>至<7>中任一项所述的结构体。
<10>一种图像显示装置,其具有<1>至<7>中任一项所述的结构体。
<11>一种结构体的制造方法,其包括:
在支撑体上形成隔壁的工序;
在隔壁的表面,使用含有如下化合物的有机物层形成用组合物来形成有机物层的工序,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团;及
在支撑体上且在被表面形成有有机物层的隔壁划分的区域形成着色层的工序。
<12>如<11>所述的结构体的制造方法,其中具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
<13>如<11>或<12>所述的结构体的制造方法,其中有机物层形成用组合物进一步含有表面活性剂。
<14>如<11>至<13>中任一项所述的结构体的制造方法,其中有机物层形成用组合物含有99~99.99质量%的溶剂。
<15>如<11>至<14>中任一项所述的结构体的制造方法,其中使用含有如下化合物的着色组合物来形成所述着色层,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
<16>一种有机物层形成用组合物,其用于形成结构体的有机物层,该结构体具有支撑体、形成于支撑体上的隔壁、在支撑体上且形成于被隔壁划分的区域的着色层、及形成于隔壁与着色层之间的有机物层,其中
所述有机物层形成用组合物含有具备具有烯属不饱和键的基团的化合物。
<17>如<16>所述的有机物层形成用组合物,其中具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
<18>如<16>或<17>所述的有机物层形成用组合物,其进一步含有表面活性剂。
<19>如<16>至<18>中任一项所述的有机物层形成用组合物,其含有99~99.99质量%的溶剂。
发明效果
根据本发明,能够提供一种耐湿性优异的结构体、滤色器、固体摄像元件、图像显示装置、结构体的制造方法。并且,能够提供一种在所述结构体的形成中使用的有机物层形成用组合物。
附图说明
图1为表示本发明的结构体的一实施方式的侧剖面图。
图2为从本发明的结构体中的支撑体的正上方观察的俯视图。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。
本说明书中的基团(原子团)的标记中,未标有取代及未取代的标记一同包含不具有取代基的基团(原子团)和具有取代基的基团(原子团)。例如,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(未取代烷基),还包含具有取代基的烷基(取代烷基)。
本说明书中“曝光”,除非另有指明,不仅指利用光的曝光,而且利用电子束、离子束等粒子束来进行的描绘也包含于曝光中。并且,作为使用于曝光中的光,通常,可以举出以汞灯的明线光谱、准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、电子束等光化射线或放射线。
本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将记载于“~”前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
本说明书,总固体成分是指从组合物的所有成分中除去溶剂的成分的总质量。
本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的两种或任一种,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸的两种或任一种,“(甲基)烯丙基”表示烯丙基及甲代烯丙基的两种或任一种,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基的两种或任一种。
本说明书中,“工序”这一词不仅包含独立的工序,而且即使无法与其他工序明确区别的情况下,只要可以实现该工序的预期作用,则也包含于本术语中。
本说明书中,重均分子量(Mw)及数量平均分子量(Mn)被定义为通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算值。
<结构体>
关于本发明的结构体,利用附图进行说明。图1为表示本发明的结构体的一实施方式的侧剖面图,图2是从本发明的结构体中的支撑体的正上方观察的俯视图。
如图1、2所示,本发明的结构体100的特征为,具有:
支撑体1;
隔壁2,形成于支撑体1上;
着色层4,在支撑体1上且被隔壁2划分的区域形成;及
有机物层3,在隔壁2与着色层4之间,使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
根据本发明的结构体,即使在暴露于湿度高的环境下的情况下,在着色层与隔壁之间也不易产生孔隙,并耐湿性优异。作为可以获得这种效果的理由,认为是使用含有如下化合物的组合物而形成的有机物层的吸湿性适度低,并且,因与着色层的相容性或密合性等优异而可以获得优异的耐湿性,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。另一方面,使用如专利文献1的环氧树脂来代替具备具有烯属不饱和键的基团的化合物而形成的有机物层中,如后述实施例所示耐湿性差。作为该理由,认为是环氧树脂本身的吸湿性高,因此若将这种结构体暴露于湿度高的环境下,则有机物层与着色层的密合性、有机物层与隔壁的密合性等降低,其结果,在着色层与隔壁之间变得容易产生孔隙。并且,如专利文献1那样使用1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷来代替有机物层而形成密合层(以下,也称作HMDS层)的情况下,也如后述实施例所示耐湿性差。作为该理由,认为是由于HMDS层本身的疏水性高,因此若将这种结构体暴露于湿度高的环境下,则HMDS层与着色层的密合性降低,其结果,在着色层与隔壁之间变得容易产生孔隙。
本发明的结构体中,在使用含有如下化合物的组合物来形成着色层的情况下,能够进一步提高着色层与有机物层的相容性或密合性,并尤其容易获得优异的耐湿性,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
本发明的结构体能够优选使用于滤色器、固体摄像元件、图像显示装置等。更具体而言,能够优选使用于搭载于数码相机、数码摄像机、监控摄像机、车载摄像机等的成象器件等。以下,关于本发明的结构体进行详细说明。
本发明的结构体中,作为支撑体1并无特别的限定。能够使用固体摄像元件等各种电子器件等中所使用的基板(硅晶片、碳化硅晶片、氮化硅晶片、蓝宝石晶片、玻璃晶片等)。并且,也能够使用形成有光电二极管的固体摄像元件用基板等。并且,根据需要,在这些基板上可以设置有下涂层,以改善与上部层的密合、防止物质的扩散或者表面的平坦化。
支撑体1上形成有隔壁2。该实施方式中,如图2所示,在从支撑体1的正上方观察的俯视图中,隔壁2形成为格子状。另外,该实施方式中,通过支撑体1上的隔壁2被划分的区域的形状(以下,也称作隔壁的开口部的形状)呈方形,但隔壁的开口部的形状并无特别的限定,例如可以为矩形、圆形、椭圆形或多边形等。
作为隔壁2的材质并无特别的限定,但优选由折射率小于着色层4的材料形成。根据该方式,能够设为折射率大的着色层4被折射率小的隔壁2包围的结构体。由此,试图从折射率大的着色层4泄漏的光通过隔壁2反射而容易返回到着色层4,能够抑制对相邻的着色层4的漏光。作为隔壁2的材质的具体例,能够使用各种无机材料或有机材料。例如,作为有机材料,可以举出丙烯酸系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、有机SOG(Spin OnGlass:旋涂式玻璃)系树脂、硅氧烷树脂、氟树脂等。作为无机材料,可以举出多孔二氧化硅、多晶硅、胶体二氧化硅粒子、氧化硅、氮化硅、钨或铝等金属材料等。即使在由无机材料形成了隔壁2的情况下,也可以获得良好的耐湿性,因此本发明的积层体在由无机材料形成了隔壁2的情况下尤其有效。并且,出于隔壁的加工性良好、宽度尺寸的偏差或缺陷等少,且容易形成折射率低的隔壁的理由,隔壁优选含有硅氧烷树脂。
作为硅氧烷树脂,可以举出使用烷氧基硅烷原料,并经由水解反应及缩合反应而得到的树脂。硅氧烷树脂可以为具有笼型、梯型或无规型等中的任一倍半硅氧烷结构的硅氧烷树脂。另外,“笼型”、“梯型”及“无规型”能够参考例如在“倍半硅氧烷材料的化学与应用开发(CMC出版)”等中所记载的结构。
硅氧烷树脂优选具有由下述式(S1)表示的倍半硅氧烷结构。
-(R1SiO3/2)n-……式(S1)
(上述式(S1)中,R1表示碳数为1~3的烷基。n表示20~1000的整数。)
R1表示的烷基可以具有取代基。作为取代基,可以举出氟原子、氨基、磺酰胺基、酰氧基、氨基甲酰基、酰氨基等。
硅氧烷树脂还优选为笼型硅氧烷树脂。由于笼型硅氧烷树脂分子内具有空隙,因此能够进一步减小隔壁的折射率。并且,由于加工性良好,能够提高着色层侧表面的平滑性,并且能够提高对着色层的聚光率。笼型硅氧烷树脂的重均分子量优选为50,000~300,000。笼型硅氧烷树脂的分散度(重均分子量/数量平均分子量)优选为2~4,更加优选为2~3.5,进一步优选为2.5~3.5。作为笼型硅氧烷树脂,优选具有由下述式(S1-1)表示的部分结构的树脂。下式中波浪线为与构成笼型硅氧烷树脂的其他原子团的键合位置。例如,作为笼型硅氧烷树脂的优选的一例,可以举出具有如下结构的树脂:以下8个键合位置中,至少2个键合位置与将由式(S1-1)表示的部分结构彼此进行连接的连接基L键合,至少1个键合位置上键合有烷基,至少1个键合位置上键合有具有烯属不饱和键的基团。作为上述连接基L,可以举出亚烷基、将亚烷基和选自-O-、-CO-、-COO-及-OCO-中的至少1种组合而成的2价的基团等。作为具有烯属不饱和键的基团,可以举出乙烯基、(甲基)烯丙基及(甲基)丙烯酰基等。
式S1-1
[化学式1]
Figure BDA0002005475300000071
作为烷氧基硅烷原料,可以举出三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷。烷氧基硅烷原料优选至少含有三烷氧基硅烷,更加优选含有三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷。作为三烷氧基硅烷,优选由下述式(S2)表示的化合物。作为四烷氧基硅烷,优选由下述式(S3)表示的化合物。
R2Si(OR3)3……式(S2)
Si(OR3)4……式(S3)
(R2及R3分别独立地表示烷基。)
R2及R3表示的烷基的碳数优选为1~10,更加优选为1~4,进一步优选为1~3。R2及R3表示的烷基优选为直链的烷基。R2及R3表示的烷基可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述的R1表示的烷基可以具有的取代基。
关于硅氧烷树脂的详细内容,能够参考日本特开2014-063125号公报的0014~0039段、日本特开2004-021036号公报、日本特开2011-084672号公报、日本特开2007-254506号公报的记载,并将该内容编入本说明书中。
作为氟树脂,可以举出在分子中含有氟的树脂。具体而言,可以举出聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/乙烯共聚物、六氟丙烯/丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯/乙烯共聚物等。并且,也可以优选使用非晶态氟树脂,作为市售品,可以举出CYTOP(ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)等。聚四氟乙烯等氟树脂的重均分子量优选为10万~1000万的范围内,更加优选为10万~100万。作为聚四氟乙烯的市售品,可以举出Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co.,Ltd.制造的Teflon(注册商标)6-J、Teflon(注册商标)6C-J、Teflon(注册商标)62-J、Asahi ICIFluoropolymers Co.,Ltd.制造的full-on CD1或CD076。并且,作为由聚四氟乙烯粒子和有机系聚合物构成的含有聚四氟乙烯的混合粉体的市售品,由MITSUBISHI RAYON CO.,LTD.出售有“METABLEN(注册商标)”A系列,出售有“METABLEN(注册商标)”A-3000、“METABLEN(注册商标)”A-3800等。另外,本说明书中,关于在分子中含有硅氧烷键和氟原子的树脂相当于硅氧烷树脂。
并且,本发明中的隔壁还优选含有胶体二氧化硅粒子。根据该方式,容易形成折射率低的隔壁。作为胶体二氧化硅粒子的优选方式,可以举出以下1~3的方式。
第1方式:通过动态光散射法测定的平均粒径D1为25~1000nm,且平均粒径D1与平均粒径D2的比D1/D2为3以上的方式,所述平均粒径D2由通过氮吸附法测定的胶体二氧化硅粒子的比表面积S并通过下述式(1)而得到。
D2=2720/S……(1)
式中,D2为平均粒径,单位为nm,S为通过氮吸附法测定的胶体二氧化硅粒子的比表面积,单位为m2/g。
第2方式:多个球状二氧化硅粒子以平面连接的方式。
第3方式:多个球状二氧化硅粒子以念珠状连接的方式。
第1方式的胶体二氧化硅粒子还可以进一步满足第2方式或第3方式的胶体二氧化硅粒子的要件。并且,第2方式的胶体二氧化硅粒子还可以进一步满足第1方式的要件。并且,第3方式的胶体二氧化硅粒子还可以进一步满足第1方式的胶体二氧化硅粒子的要件。
另外,本说明书中“球状”是指,只要实质上为球形即可,在发挥本发明的效果的范围内可以变形。例如,是指也包括表面上具有凹凸的形状,或者在规定方向上具有长轴的扁平形状。
并且,“多个球状二氧化硅粒子以念珠状连接”是指,多个球状二氧化硅粒子彼此以直链状和/或支链状连接的结构。例如,如图1所示,可以举出多个球状二氧化硅粒子彼此通过外径比其小的接合部连接的结构。并且,本发明中,作为“多个球状二氧化硅粒子以念珠状连接”的结构,不仅包括构成环状连接的方式的结构,而且还包括构成具有末端的链状方式的构造。
并且,“多个球状二氧化硅粒子以平面连接”是指,多个球状二氧化硅粒子彼此在大致在同一平面上连接的结构。另外,“大致在同一平面”是指,不仅可以为同一平面的情况,而且还可以为从同一平面上下偏移。例如,可以在二氧化硅粒子粒径的50%以下的范围内上下偏移。
本发明中所使用的胶体二氧化硅粒子,优选通过动态光散射法测定的平均粒径D1与由上述式(1)得出的平均粒径D2的比D1/D2为3以上。D1/D2的上限无特别规定,但优选为1000以下,更加优选为800以下,进一步优选为500以下。通过将D1/D2设为这种范围,能够显现良好的光学特性,进一步能够有效地抑制干燥时的凝聚。另外,胶体二氧化硅粒子的D1/D2值还为球状二氧化硅粒子的连接程度的指标。
将胶体二氧化硅粒子的上述平均粒径D2能够视为近似于球状二氧化硅的一次粒子的平均粒径。平均粒径D2优选为1nm以上,更加优选为3nm以上,进一步优选为5nm以上,尤其优选为7nm以上。作为上限,优选为100nm以下,更加优选为80nm以下,进一步优选为70nm以下,更加进一步优选为60nm以下,尤其优选为50nm以下。
平均粒径D2能够由通过透射型电子显微镜(TEM)测定的球状部分的投影图像中的当量圆直径(D0)来代替使用。除非另有指明,用50个以上的粒子的数平均值来评价基于当量圆直径的平均粒径。
胶体二氧化硅粒子的上述平均粒径D1能够视为归纳多个球状二氧化硅粒子的二次粒子的数平均值粒径。从而,通常,成立D1>D2的关系。平均粒径D1优选为25nm以上,更加优选为30nm以上,尤其优选为35nm以上。作为上限,优选为1000nm以下,更加优选为700nm以下,进一步优选为500nm以下,尤其优选为300nm以下。
除非另有指明,利用动态光散射式粒径分布测定装置(Nikkiso Co.,Ltd.制造,Nanotrac,Nanotrac Wave-EX150[商品名称])进行胶体二氧化硅粒子的上述平均粒径D1的测定。顺序为如下。将胶体二氧化硅粒子的分散液分取到20ml样品瓶中,通过甲苯以固体成分浓度成为0.2质量%的方式进行稀释调整。对稀释后的试样溶液照射1分钟40kHz的超声波,随后使用到试验中。温度25℃下,使用2ml的测定用石英槽进行10次数据获取,将所得到的“数平均值”设为平均粒径。其他详细的条件等,根据需要,参考JISZ8828:2013“粒径分析-动态光散射法”的记载。对每一级别制作5个试样,并采用其平均值。
关于胶体二氧化硅粒子,优选平均粒径1~80nm的球状二氧化硅粒子经由连接材料而连结多个。作为球状二氧化硅粒子的平均粒径的上限,优选为70nm以下,更加优选为60nm以下,进一步优选为50nm以下。并且,作为球状二氧化硅粒子的平均粒径的下限,优选为3nm以上,更加优选为5nm以上,进一步优选为7nm以上。另外,关于本发明中球状二氧化硅粒子的平均粒径的值,使用由通过透射型电子显微镜(TEM)测定的球状部分的投影图像中的当量圆直径求出的平均粒径的值。
作为连接球状二氧化硅粒子彼此之间的连接材料,可以举出含有金属氧化物的二氧化硅。作为金属氧化物,例如可以举出选自Ca、Mg、Sr、Ba、Zn、Sn、Pb、Ni、Co、Fe、Al、In、Y、Ti中的金属的氧化物等。作为含有金属氧化物的二氧化硅,可以举出这些金属氧化物与二氧化硅(SiO2)的反应物及混合物等。关于连接材料,能够参考国际公开WO2000/015552号公报的记载,并将该内容编入本说明书中。
作为球状二氧化硅粒子的连接数量,优选为3个以上,更加优选为5个以上。上限优选为1000个以下,更加优选为800个以下,进一步优选为500个以下。球状二氧化硅粒子的连接数量能够通过TEM来测定。
胶体二氧化硅粒子可以在粒子溶液(溶胶)的状态使用。能够使用例如日本专利第4328935号中所记载的二氧化硅溶胶等。作为使胶体二氧化硅粒子分散的介质,例示出醇(例如甲醇、乙醇、异丙醇(IPA))、乙二醇、乙二醇醚(例如丙二醇单甲醚)、乙二醇醚乙酸酯(例如丙二醇单甲醚乙酸酯)等。并且,也能够使用后述的溶剂A1、溶剂A2等。在粒子溶液(溶胶)中,SiO2浓度优选为5~40质量%。粒子溶液(溶胶)也能够使用市售品。例如可以举出NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造的“SNOWTEX OUP”、“SNOWTEX UP”、“IPA-ST-UP”、“SNOWTEX PS-M”、“SNOWTEX PS-MO”、“SNOWTEX PS-S”、“SNOWTEX PS-SO”、JGC C&C制造的“Fine Kata Lloyd F-120”、FUSO CHEMICAL CO.,LTD.制造的“Quartron PL”等。
隔壁2的宽度W1优选为20~500nm,更加优选为20~300nm,进一步优选为20~200nm。并且,隔壁2的高度H1优选为200~1000nm,更加优选为300~700nm,但由于与着色层为相同的高度且更薄的隔壁因能够实现固体摄像元件的低高度化而优选。
隔壁2的间隔P1在高像素的固体摄像元件用途中优选为2000~500nm,更加优选为1500~500nm,进一步优选为1000~500nm。
支撑体1上,在被隔壁2划分的区域(隔壁的开口部)形成有着色层4。作为着色层并无特别的限定。可以举出红色、蓝色、绿色、品红色、青色等着色层。能够任意选择着色层的颜色和配置。
着色层4的宽度L1能够根据用途适当地选择。例如在高像素的固体摄像元件用途中,优选为500~2000nm,更加优选为500~1500nm,进一步优选为500~1000nm。
着色层4的高度H2能够根据用途适当地选择。例如在高像素的固体摄像元件用途中,优选为300~1000nm,更加优选为300~800nm,进一步优选为300~600nm。并且,着色层4的高度H2优选为隔壁2的高度H1的50~150%,更加优选为70~130%,进一步优选为90~110%。
着色层4能够使用以往公知的着色组合物而形成。例如能够使用含有着色剂、固化性化合物、树脂及溶剂的着色组合物等。着色组合物优选为感光性组合物。作为光固化性着色组合物,可以举出含有光聚合引发剂和聚合性化合物的组合物。并且,着色组合物优选含有具备具有烯属不饱和键的基团的化合物,在着色组合物的总固体成分中更加优选为含有具备具有烯属不饱和键的基团的化合物5~50质量%,进一步优选为含有10~50质量%。根据该方式,能够提高着色层与有机物层的相容性或密合性。并且,即使将结构体暴露于湿度高的环境下,也可以有效地抑制孔隙的产生。关于着色组合物,将在后面详细说明。
本发明的结构体100在隔壁2与着色层4之间具有有机物层3。即,如图1所示,隔壁2的侧面2a被有机物层3覆盖,着色层4隔着有机物层3而与隔壁2接触。另外,有时着色层4和有机物层3相容或反应而成为一体,也有时在两者之间不存在明确的界面。
并且,该实施方式中,支撑体1与着色层4之间也形成有有机物层3。即,该实施方式中,在支撑体1上的由隔壁2划分的各区域内,隔壁2的侧面2a及支撑体1的表面1a被有机物层3覆盖。并且,着色层4隔着有机物层3而与隔壁2及支撑体1接触。另外,在本发明的结构体中,支撑体1与着色层4之间可以不用形成有机物层3,从支撑体1与着色层4的密合性、耐湿性的观点考虑,优选在支撑体1与着色层4之间也形成有有机物层3。
并且,该实施方式中,在隔壁2的上面2b上未形成有有机物层3,但在隔壁2的上面2b也可以形成有有机物层3。从固体摄像元件的低高度化的观点考虑,优选在隔壁2的上面2b上未形成有有机物层3。
出于着色层4的有效面积增大的理由,优选有机物层3的厚度L2较薄,更加优选为50nm以下,进一步优选为40nm以下,尤其优选为30nm以下。从密合性或耐湿性等观点考虑,有机物层3的厚度L2的下限优选为5nm以上。
本发明的结构体100中,有机物层3使用含有如下化合物的组合物(有机物层形成用组合物)而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。以下,关于有机物层形成用组合物进行说明。该有机物层形成用组合物还为作为本发明的对象的有机物层形成用组合物。
并且,本发明的结构体100可以在支撑体1上的被隔壁2划分的区域设置有近红外线透射滤光层。例如在图1、图2中,着色层4的一部分可以被近红外线透射滤光层所取代。作为近红外线透射滤光层,只要为具有遮挡可见光并使近红外线的至少一部分透射的光谱特性的滤光层即可。近红外线透射滤光层为具有例如优选使波长为700~2500nm的范围内的波长的至少一部分透射的光谱特性的滤光层,更加优选为具有使波长为700~2000nm的范围内的波长的至少一部分透射的光谱特性的滤光层,进一步优选为具有使波长为700~1500nm的范围内的波长的至少一部分透射的光谱特性的滤光层,为具有使波长为700~1300nm的范围内的波长的至少一部分透射的光谱特性的滤光层为更进一步优选,为具有使波长为700~1000nm的范围内的波长的至少一部分透射的光谱特性的滤光层尤其优选为。并且,近红外线透射滤光层可以由1层膜(单层膜)构成,也可以由2层以上膜的积层体(多层膜)构成。并且,近红外线透射滤光层由多层膜构成的情况下,作为多层膜整体只要具有上述光谱特性即可,关于1层膜本身各自不具有上述光谱特性也可。
作为近红外线透射滤光层的厚度并无特别的限定。例如优选为100μm以下,更加优选为15μm以下,进一步优选为5μm以下,尤其优选为1μm以下。下限值优选为0.1μm以上,更加优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。
作为近红外线透射滤光层的优选例,可以举出具有例如以下(1)~(4)中任一个光谱特性的滤光层。
(1):一种滤光层,该滤光层的厚度方向的透光率在波长为400~640nm的范围内的最大值为20%以下(优选15%以下,更加优选为10%以下),厚度方向的透光率在波长为800~1300nm的范围内的最小值为70%以上(优选75%以上,更加优选为80%以上)。根据该滤光层,能够遮挡波长为400~640nm的范围的光,并能够使波长为720nm以上的近红外线透射。
(2):一种滤光层,该滤光层的厚度方向的透光率在波长为400~750nm的范围内的最大值为20%以下(优选15%以下,更加优选为10%以下),厚度方向的透光率在波长为900~1300nm的范围内的最小值为70%以上(优选75%以上,更加优选为80%以上)。根据该滤光层,能够遮挡波长为400~750nm的范围的光,并能够使波长为850nm以上的近红外线透射。
(3):一种滤光层,该滤光层的厚度方向的透光率在波长为400~850nm的范围内的最大值为20%以下(优选15%以下,更加优选为10%以下),厚度方向的透光率在波长为1000~1300nm的范围内的最小值为70%以上(优选75%以上,更加优选为80%以上)。根据该滤光层,能够遮挡波长为400~850nm的范围的光,并能够使波长为940nm以上的近红外线透射。
(4):一种滤光层,该滤光层的厚度方向的透光率在波长为400~950nm的范围内的最大值为20%以下(优选15%以下,更加优选为10%以下),厚度方向的透光率在波长为1100~1300nm的范围内的最小值为70%以上(优选75%以上,更加优选为80%以上)。根据该滤光层,能够遮挡波长为400~950nm的范围的光,并能够使波长为1040nm以上的近红外线透射。
(具备具有烯属不饱和键的基团的化合物)
本发明的有机物层形成用组合物含有具备具有烯属不饱和键的基团的化合物。作为具有烯属不饱和键的基团,可以举出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基等,优选为(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基。
具备具有烯属不饱和键的基团的化合物可以为单体,也可以为聚合物等树脂。作为具备具有烯属不饱和键的基团的化合物,优选为具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。在使用了具备具有烯属不饱和键的基团的树脂的情况下,容易对隔壁更均匀地涂布有机物层形成用组合物。因此能够提高有机物层形成用组合物的制膜性。并且,能够提高有机物层与着色层的密合性,可以获得更加良好的耐湿性。以下,将单体类型的具备具有烯属不饱和键的基团的化合物还称作单体A。并且,还将树脂类型的具备具有烯属不饱和键的基团的化合物还称作树脂A。
作为单体A的分子量,优选为100~3000。上限优选为2000以下,进一步优选为1500以下。下限优选为150以上,进一步优选为250以上。
作为树脂A的重均分子量,优选为5000~20000。上限优选为19000以下,更加优选为18000以下。下限优选为8000以上,更加优选为10000以上。
具备具有烯属不饱和键的基团的化合物的含量,相对于有机物层形成用组合物的总质量优选为0.01~1质量%。下限优选为0.05质量%以上,更加优选为0.1质量%以上。上限优选为0.9质量%以下,更加优选为0.8质量%以下。
有机物层形成用组合物的总固体成分中的具备具有烯属不饱和键的基团的化合物的含量优选为50~100质量%。下限优选为70质量%以上,更加优选为90质量%以上。
具备具有烯属不饱和键的基团的化合物中的树脂A的化合物的含量优选为50~100质量%,更加优选为70~100质量%,进一步优选为90~100质量%,尤其优选为实质上仅由树脂A构成。根据该方式,有机物层的制膜性良好,并且,容易获得更加优异的耐湿性。另外,具备具有烯属不饱和键的基团的化合物实质上仅由树脂A构成的情况下,具备具有烯属不饱和键的基团的化合物中的树脂A的含量优选为99质量%以上,进一步优选为99.5质量%以上,更加优选为99.9质量%以上,尤其优选为仅由树脂A构成。
在本发明中,作为具备具有烯属不饱和键的基团的化合物,还优选并用单体A和树脂A。
(单体A)
作为单体A,优选为3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更加优选为3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。作为具体例,可以举出日本特开2009-288705号公报的0095~0108段、日本特开2013-029760号公报的0227段、日本特开2008-292970号公报的0254~0257段中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。
作为单体A,也可以优选使用由式(MO-1)~式(MO-5)表示的化合物。另外,式中,T为氧化烯基的情况下,碳原子侧的末端与R键合。
[化学式2]
Figure BDA0002005475300000161
[化学式3]
Figure BDA0002005475300000171
上述式中,n为0~14,m为1~8。一个分子内存在多个的R、T可以彼此相同也可以不同。
由式(MO-1)~(MO-5)表示的各化合物中,存在多个的R中的至少1个表示由-OC(=O)CH=CH2或-OC(=O)C(CH3)=CH2表示的基团。
作为由式(MO-1)~(MO-5)表示的化合物的具体例,可以举出日本特开2007-269779号公报的0248~0251段中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。
并且,作为单体A,优选为二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品,为KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品,为KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,为KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,为KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd制造、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd制造)、及这些(甲基)丙烯酰基经由乙二醇和/或丙二醇残基而键合的结构(例如由Sartomer Company,Inc出售的SR454、SR499)。也能够使用这些低聚物类型。并且,作为单体A,还优选使用三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯氧基改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙烯氧基改性三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸乙烯氧基改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。作为3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物的市售品,可以举出ARONIX M-309、M-310、M-321、M-350、M-360、M-313、M-315、M-306、M-305、M-303、M-452、M-450(TOAGOSEICO.,LTD.制造)、NK酯A9300、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMM-3L、A-TMM-3LM-N、A-TMPT、TMPT(Shin-Nakamura ChemicalCo.,Ltd制造)、KAYARAD GPO-303、TMPTA、THE-330、TPA-330、PET-30(Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)等。
作为具有亚烷氧基的化合物的市售品,例如可以举出Sartomer Company,Inc制造的具有4个乙烯氧基的4官能丙烯酸酯即SR-494、Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造的具有6个戊烯氧基的6官能丙烯酸酯即DPCA-60、具有3个异丁氧基的3官能丙烯酸酯即TPA-330等。
单体A还可以具有羧基、磺基、磷酸基等酸基。作为市售品,例如可以举出TOAGOSEICO.,LTD.制造的ARONIX M-305、M-510、M-520等。
作为单体A,具有己内酯结构的化合物也是优选的方式。具有己内酯结构的化合物例如由NIppon Kayaku Co.,Ltd.作为KAYARAD DPCA系列出售,可以举出DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等。单体A还优选使用具有亚烷氧基的化合物。作为具有亚烷氧基的化合物,优选为具有乙烯氧基和/或丙烯氧基的化合物,更加优选为具有乙烯氧基的化合物,进一步优选为具有4~20个乙烯氧基的3~6官能(甲基)丙烯酸酯化合物。作为具有亚烷氧基的化合物的市售品,例如可以举出Sartomer Company,Inc制造的具有4个乙烯氧基的4官能(甲基)丙烯酸酯即SR-494、具有3个异丁氧基的3官能(甲基)丙烯酸酯即KAYARAD TPA-330等。并且,还优选使用下述化合物。
[化学式4]
Figure BDA0002005475300000181
本发明中,作为树脂A,优选包含具备在侧链上具有烯属不饱和键的基团的重复单元的聚合物,更加优选为由具有式(1)表示的重复单元的聚合物。
[化学式5]
Figure BDA0002005475300000191
式中,R1表示氢原子或烷基,L1表示单键或2价的连接基,P1表示具有烯属不饱和键的基团。
R1表示的烷基优选为碳数为1~3的烷基,优选甲基。R1优选为氢原子或甲基。
L1表示单键或2价的连接基。作为2价的连接基,可以举出碳数为1~30的亚烷基、碳数为6~12的亚芳基、这些与选自-CO-、-OCO-、-O-、-NH-及-S O2-中的1种组合而成的基团。亚烷基及亚芳基可以具有取代基,也可以为未取代。作为取代基,可以举出卤原子、烷基、芳基、羟基、羧基、烷氧基、芳氧基等。优选为羟基。亚烷基可以为直链、支链、环状中的任一个。
P1表示具有烯属不饱和键的基团。作为具有烯属不饱和键的基团,优选为乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基,由聚合反应性高且容易获得更加优异的耐湿性的理由,更加优选为(甲基)丙烯酰基。
树脂A中,具备在侧链上具有烯属不饱和键的基团的重复单元的含量优选为所有重复单元的5~100质量%。下限优选为10质量%以上,更加优选为15质量%以上。上限优选为90质量%以下,更加优选为80质量%以下,进一步优选为75质量%以下,尤其优选为70质量%以下。
树脂A优选进一步包含具有酸基的重复单元。作为酸基,可以例示出羧基、磺基、磷酸基。酸基可以仅包含1种,也可以包含2种以上。具有酸基的重复单元的比例优选为构成聚合物的所有重复单元的1~50质量%。下限更加优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上。上限更加优选为35质量%以下,进一步优选为30质量%以下。
树脂A具有酸基的情况下,作为树脂A的酸值,优选10~100mgKOH/g。下限优选为15mgKOH/g以上,更加优选为20mgKOH/g以上。上限优选为90mgKOH/g以下,更加优选为80mgKOH/g以下,进一步优选为70mgKOH/g以下,尤其优选为60mgKOH/g以下。
树脂A还优选进一步含有在侧链上具有芳基的重复单元。在侧链上具有芳基的重复单元的比例优选为构成聚合物的所有重复单元的1~80质量%。下限更加优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上。上限更加优选为70质量%以下,进一步优选为60质量%以下。
树脂A还优选含有聚合单体成分而成的聚合物,所述单体成分含有选自由下述式(ED1)表示的化合物及由日本特开2010-168539号公报的式(1)表示的化合物中的至少1种化合物(以下,有时将这些化合物称作“醚二聚物”。)。
[化学式6]
Figure BDA0002005475300000201
式(ED1)中,R1及R2分别独立地表示可以具有氢原子或取代基的碳数为1~25的烃基。
作为醚二聚物的具体例,例如能够参考日本特开2013-029760号公报的0317段,并将该内容编入本说明书中。醚二聚物可以仅为1种,也可以为2种以上。
作为树脂A的具体例,例如可以举出下述结构的聚合物。以下结构式中,Me表示甲基。
[化学式7]
Figure BDA0002005475300000211
树脂A也能够使用市售品。例如可以举出Dianal NR系列(MITSUBISHI RAYON CO.,LTD.制造)、Photomer6173(含有COOH的polyurethane acrylic oligomer(聚氨酯丙烯酸低聚物).Diamond Shamrock Co.,Ltd制造)、VISCOAT R-264、KS抗蚀剂106(均为OSAKAORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.制造)、CYCLOMER P系列(例如ACA230AA)、PLACCELCF200系列(均为Daicel Corporation制造)、Ebecryl 3800(Daicel UCB Co.,Ltd.制造)、Acrycure RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造)等。
(表面活性剂)
从进一步提高涂布性的观点考虑,本发明的有机物层形成用组合物可以含有各种表面活性剂。作为表面活性剂,能够使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。其中,优选为氟系表面活性剂。本发明的有机物层形成用组合物中含有氟系表面活性剂,由此容易获得更加优异的涂布性。因此容易形成薄膜且均匀膜厚的有机物层。
氟系表面活性剂中的氟含有率优选为3~40质量%,更加优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。氟含有率在上述范围内的氟系表面活性剂在涂布膜的厚度的均匀性或省液性方面有效。
作为氟系表面活性剂,例如可以举出MAGAFACE F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上为DICCorporation制造)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上为Sumitomo 3M Limited制造)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上为ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上为OMNOVA Solutions Inc.制造)等。氟系表面活性剂也能够使用日本特开2015-117327号公报的0015~0158段中所记载的化合物、日本特开2011-132503号公报的0117~0132段中所记载的化合物。作为氟系表面活性剂,也能够使用嵌段聚合物,作为具体例,例如可以举出日本特开2011-089090号公报中所记载的化合物。
氟系表面活性剂也能够优选使用丙烯酸系化合物,其丙烯酸系化合物为具有含有氟原子的官能基的分子结构,若加热则含有氟原子的官能基的部分断裂而氟原子挥发。作为这种氟系表面活性剂,可以举出DIC Corporation制造的MAGAFACE DS系列(化学工业日报,2016年2月22日)(日经产业新闻,2016年2月23日),例如MAGAFACE DS-21。
氟系表面活性剂还优选使用具有氟化烷基或氟化亚烷基醚基的含有氟原子的乙烯基醚化合物与亲水性乙烯基醚化合物的聚合物。这种氟系表面活性剂能够参考日本特开2016-216602号公报的记载,并将该内容编入本说明书中。
作为氟系表面活性剂,也能够优选使用含有源自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元和源自具有2个以上(优选5个以上)亚烷氧基(优选乙烯氧基及丙烯氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元的含氟高分子化合物,下述化合物也可以作为使用于本发明中的氟系表面活性剂而例示。下述式中,表示重复单元的比例的%为质量%。
[化学式8]
Figure BDA0002005475300000231
上述化合物的重均分子量优选为3,000~50,000,例如为14,000。
作为氟系表面活性剂,也能够使用在侧链上具有烯属不饱和键基的含氟聚合物。作为具体例,可以举出日本特开2010-164965号公报的0050~0090段及0289~0295段中所记载的化合物。作为市售品,例如可以举出DIC Corporation制造的MAGAFACE RS-101、RS-102、RS-718-K、RS-72-K等。
作为非离子系表面活性剂,可以举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和它们的乙氧基化物及丙氧基化物(例如甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯、PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司制造)、TETRONIC 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司制造)、SOLSPERSE20000(Lubrizol Japan Ltd.制造)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(WakoPure Chemical Industries,Ltd.制造)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(TakemotoOil&Fat Co.,Ltd.制造)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical co.,ltd.制造)等。
作为阳离子系表面活性剂,可以举出有机硅氧烷聚合物KP341(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造)、(甲基)丙烯酸为(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD制造)、W001(Yusho Co.,Ltd.制造)等。
作为阴离子系表面活性剂,可以举出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.制造)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.制造)等。
作为硅酮系表面活性剂,例如可以举出Toray Silicone DC3PA、Toray SiliconeSH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、ToraySilicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上为Dow corningToray Co.,Ltd.制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上为Momentive performance Materials Inc.制造)、KP341、KF6001、KF6002(以上为Shin-EtsuSilicone Co.,Ltd.制造)、BYK307、BYK323、BYK330(以上为BYK-Chemie GmbH制造)等。
表面活性剂的含量相对于有机物层形成用组合物的总质量优选为0.0001~0.1质量%。下限优选为0.0005质量%以上,更加优选为0.001质量%以上。上限优选为0.05质量%以下,更加优选为0.01质量%以下。
有机物层形成用组合物的总固体成分中的表面活性剂的含量优选为0.01~2.0质量%。下限优选为0.05质量%以上,更加优选为0.1质量%以上。上限优选为1.5质量%以下,更加优选为1.0质量%以下。
表面活性剂可以仅使用1种,也可以组合2种类以上而使用。组合2种以上而使用的情况下,总量优选在上述范围内。
(溶剂)
本发明的有机物层形成用组合物优选含有溶剂。溶剂优选为有机溶剂。溶剂若满足各成分的溶解性或有机物层形成用组合物的涂布性,则并无特别的限制。
作为有机溶剂的例子,例如可以举出以下有机溶剂。作为酯类,例如可以举出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸环己酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯类(例如3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如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-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯类(例如2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。作为醚类,例如可以举出二甘醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等。作为酮类,例如可以举出甲乙酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。作为芳香烃类,可以优选举出例如甲苯、二甲苯等。然而,作为溶剂的芳香烃类(苯、甲苯、二甲苯、乙苯等)有时因环境方面等理由而优选减少(例如相对于有机溶剂总量,能够设为50质量ppm(parts permillion:百万分率)以下、10质量ppm以下、或者1质量ppm以下)。
有机溶剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。当组合2种以上的有机溶剂而使用的情况下,尤其优选为由选自上述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二甘醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯中的2种以上构成的混合溶液。
本发明中,有机溶剂中优选过氧化物的含有率为0.8mmol/L以下,更加优选为实质上不含有过氧化物。并且,优选使用金属含量少的有机溶剂,例如优选有机溶剂的金属含量为10质量ppb(parts per billion:十亿分率)以下。根据需要,可以使用质量ppt(partsper trillion:一兆分率)级的有机溶剂的金属含量,这些高纯度溶剂例如由TOYO GoseiCo.,Ltd.提供(化学工业日报,2015年11月13日)。
溶剂的含量相对于有机物层形成用组合物的总质量优选为99~99.99质量%。下限优选为99.2质量%以上,更加优选为99.4质量%以上。上限优选为99.95质量%以下,更加优选为99.9质量%以下。若溶剂的含量在上述范围内,则容易形成有机物层形成用组合物的涂布性良好、薄膜、膜厚的偏差少的有机物层。
本发明的有机物层形成用组合物可以含有环氧树脂,但优选实质上不含有环氧树脂。根据该方式,容易形成耐湿性优异的结构体。另外,实质上不含有环氧树脂的情况下,环氧树脂的含量相对于有机物层形成用组合物的总固体成分优选为1质量%以下,更加优选为0.1质量%以下,进一步优选为0.01质量%以下,尤其优选为不含有。
本发明的有机物层形成用组合物另外还可以进一步含有光聚合引发剂、聚合抑制剂等其他添加剂,但这些其他添加剂的含量相对于有机物层形成用组合物的总固体成分优选为1质量%以下,更加优选为0.1质量%以下,更加优选为实质上不含有。另外,实质上不含有其他添加剂的情况下,其他添加剂的含量相对于有机物层形成用组合物的总固体成分优选为1质量%以下,更加优选为0.1质量%以下,进一步优选为0.01质量%以下,尤其优选为不含有。
<结构体的制造方法>
接着,关于本发明的结构体的制造方法进行说明。本发明的结构体的制造方法包括:
在支撑体上形成隔壁的工序;
在隔壁的表面,使用含有如下化合物的有机物层形成用组合物来形成有机物层的工序,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团;及
在支撑体上且被表面形成有有机物层的隔壁划分的区域形成着色层的工序。
隔壁能够利用以往公知的方法来形成。例如能够如下形成隔壁。
首先,在支撑体上形成隔壁材料层。由有机材料形成隔壁的情况下,在支撑体上涂布丙烯酸系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、有机SOG系树脂等之后,进行热固化等进行成膜,从而形成隔壁材料层。并且,由无机材料形成隔壁的情况下,利用化学气相沉积(CVD)法、等离子体CVD法、溅射法等形成多孔质二氧化硅膜、多晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、金属膜(例如钨膜、铝膜等)而形成隔壁材料层。
接着,使用具有沿隔壁的形状的图案的掩模,在隔壁材料层上形成抗蚀剂图案。接着,将该抗蚀剂图案作为掩模,通过干式蚀刻法对隔壁材料层进行蚀刻。接着,从隔壁材料层剥离去除抗蚀剂图案。由此能够形成隔壁。并且,隔壁也能够利用日本特开2006-128433号公报中所记载的方法而形成。
接着,在形成于支撑体上的隔壁的表面,使用含有如下化合物的有机物层形成用组合物(本发明的有机物层形成用组合物)来形成有机物层,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。有机物层至少形成于隔壁的侧面(图1的符号2a)即可。在隔壁的上表面(图1的符号2b)可以未形成或形成有有机物层。
有机物层能够经过以下工序而形成:在隔壁的表面涂布有机物层形成用组合物而形成有机物层形成用组合物层的工序;及干燥有机物层形成用组合物层的工序。
作为有机物层形成用组合物的涂布方法并无特别的限定,可以举出旋涂法、狭缝涂布法、喷墨法、浸涂法、网板印刷法等。其中,出于能够以少量且均匀地制膜的理由,优选旋涂法。
有机物层形成用组合物层的干燥条件并无特别的限定。例如干燥温度优选为60~150℃。干燥温度的上限优选为130℃以下,更加优选为110℃以下。干燥温度的下限优选为80℃以上,更加优选为90℃以上。干燥时间优选为60秒~600秒。干燥时间的上限优选为300秒以下,更加优选为180秒以下。干燥时间的下限优选为80秒以上,更加优选为100秒以上。能够使用加热板、烘箱等进行干燥。
对有机物层形成用组合物层实施了干燥之后,也能够进行加热处理(后烘烤)。进行后烘烤的情况下,后烘烤温度例如优选为180~260℃。后烘烤温度的上限优选为250℃以下,更加优选为240℃以下。后烘烤温度的下限优选为190℃以上,更加优选为200℃以上。后烘烤时间优选为60秒~600秒。后烘烤时间的上限优选为300秒以下,更加优选为180秒以下。后烘烤时间的下限优选为80秒以上,更加优选为100秒以上。能够使用加热板、烘箱等进行后烘烤。
接着,在支撑体上且被表面形成有有机物层的隔壁划分的区域形成着色层。着色层能够使用以往公知的着色组合物来形成。例如可以举出以下方法:作为着色组合物而使用感光性组合物,并通过光刻法形成图案,在被隔壁划分的区域形成着色层。作为利用了光刻法的图案形成方法,优选包括以下工序:使用着色组合物,在支撑体上形成着色组合物层的工序;将着色组合物层曝光成图案状的工序;及对曝光后的感光性组合物层进行显影的工序。以下,关于各工序进行说明。
在支撑体上涂布着色组合物而能够形成着色组合物层。作为着色组合物的涂布方法,能够利用以往公知的方法。例如可以举出旋涂法、狭缝涂布法、喷墨法、浸涂法、网板印刷法等。
对形成于支撑体上的着色组合物层可以进行干燥(预烘)。预烘温度优选为120℃以下,更加优选为110℃以下,进一步优选为105℃以下。下限能够设为例如50℃以上,也能够设为80℃以上。预烘时间优选为10秒~300秒,更加优选为40~250秒,进一步优选为80~220秒。能够用加热板、烘箱等进行预烘。
接着,以图案状对着色组合物层进行曝光。例如使用步进机等曝光装置,并经由具有规定的掩模图案的掩模对着色组合物层进行曝光,由此能够以图案状进行曝光。由此,能够将曝光部分进行固化。作为在曝光时能够使用的放射线(光),优选可以使用g射线、i射线等紫外线(尤其优选为i射线)。照射量(曝光量)例如优选为0.03~2.5J/cm2,更加优选为0.05~1.0J/cm2。曝光时的氧浓度能够适当地选择,除了在大气压下进行以外,例如可以在氧浓度为19体积%以下的低氧气氛下(例如15体积%、5体积%、实质上无氧)进行曝光,也可以在氧浓度超过21体积%的高氧气氛下(例如22体积%、30体积%、50体积%)进行曝光。并且,曝光照度能够适当设定,通常,能够选自1000W/m2~100000W/m2(例如5000W/m2、15000W/m2、35000W/m2)的范围。氧浓度和曝光照度可以适当地组合条件,例如能够设为氧浓度为10体积%且照度为10000W/m2、氧浓度为35体积%且照度为20000W/m2等。
接着,显影去除着色组合物层的未曝光部来形成图案。能够使用显影液来进行着色组合物层的未曝光部的显影去除。作为显影液,优选为碱性显影液。显影液的温度例如优选为20~30℃。显影时间优选为20~180秒。
作为显影液,可以优选使用由纯水来稀释了碱性剂的碱性水溶液。作为碱性剂,例如可以举出氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二甘醇胺、二乙醇胺、羟基胺、乙二胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、氢氧化二甲基双(2-羟乙基)铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环-[5.4.0]-7-十一碳烯等有机碱性化合物,或氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠等无机碱性化合物。碱性水溶液的碱性剂的浓度优选为0.001~10质量%,更加优选为0.01~1质量%。并且,显影液中还可以含有表面活性剂。作为表面活性剂的例子,可以举出在上述的有机物层形成用组合物中已说明的表面活性剂,优选为非离子系表面活性剂。
显影之后,也能够在实施了干燥之后进行加热处理(后烘烤)。后烘烤为用于使膜完全固化的显影后的加热处理。进行后烘烤的情况下,后烘烤温度例如优选为100~240℃。从膜固化的观点考虑,更加优选为200~230℃。
接着,关于能够使用于着色层的形成中的着色组合物进行说明。
(着色组合物)
着色组合物优选含有着色剂。作为着色剂,可以为染料及颜料中的任一种,也可以并用两者。作为无机颜料,可以举出碳黑及钛黑等黑色颜料;铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等金属的氧化物、金属络盐等。作为有机颜料,能够举出以下颜料。
比色指数(C.I.)颜料黄1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214(以上为黄色颜料);
C.I.颜料橙2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73(以上为橙色颜料);
C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279(以上为红色颜料);
C.I.颜料绿7、10、36、37、58、59(以上为绿色颜料);
C.I.颜料紫1、19、23、27、32、37、42、58、59(以上为紫色颜料);
C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80(以上为蓝色颜料)。
并且,作为绿色颜料,也可以使用卤化锌酞菁颜料,其在分子中的卤原子数平均为10~14个,溴原子数平均为8~12个,氯原子数平均为2~5个。作为具体例,可以举出国际公开WO2015/118720号公报中所记载的化合物。
并且,作为蓝色颜料,也能够使用具有磷原子的铝酞菁化合物。作为具体例,可以举出日本特开2012-247591号公报的0022~0030段、日本特开2011-157478号公报的0047段中所记载的化合物等。
作为染料,例如可以举出在日本特开昭64-090403号公报、日本特开昭64-091102号公报、日本特开平1-094301号公报、日本特开平6-011614号公报、美国专利4808501号说明书、美国专利5667920号说明书、日本特开平5-333207号公报、日本特开平6-035183号公报、日本特开平6-051115号公报、日本特开平6-194828号公报等中所公开的染料。若作为化学结构区分,则可以举出吡唑偶氮化合物、吡咯亚甲基化合物、苯胺偶氮化合物、三芳基甲烷化合物、蒽醌化合物、亚苄基化合物、氧杂菁化合物、吡唑并三唑偶氮化合物、吡啶酮偶氮化合物、花青化合物、吩噻嗪化合物、吡咯并吡唑偶氮次甲基化合物等。
并且,作为着色剂,也可以使用色素多聚体。色素多聚体优选为溶解于溶剂中而使用的染料,但也可以形成粒子。色素多聚体为粒子的情况下,将色素多聚体分散于溶剂等中而使用。粒子状态的色素多聚体能够通过例如乳化聚合而得到。作为粒子状态的色素多聚体,例如可以举出日本特开2015-214682号公报中所记载的化合物。并且,作为色素多聚体,也能够使用日本特开2011-213925号公报、日本特开2013-041097号公报、日本特开2015-028144号公报、日本特开2015-030742号公报等中所记载的化合物。
并且,作为黄色着色剂,也能够使用日本特开2013-054339号公报的0011~0034段中所记载的喹酞酮化合物、日本特开2014-026228号公报的0013~0058段中所记载的喹酞酮化合物等。
着色剂的含量相对于着色组合物中的总固体成分为10质量%以上优选,20质量%以上更加优选为,30质量%以上进一步优选为。上限为80质量%以下优选,75质量%以下更加优选为,70质量%以下进一步优选为。着色组合物中所包含的着色剂可以为1种,也可以为2种以上。包含2种以上的着色剂的情况下,优选总量成为上述范围。
着色组合物优选含有固化性化合物。作为固化性化合物,能够使用通过自由基、酸、热能够交联的公知的化合物。作为固化性化合物,例如可以举出聚合性化合物、具有环氧基的化合物等,优选为聚合性化合物。作为聚合性化合物,可以举出具备具有乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等烯属不饱和键的基团的化合物。聚合性化合物更加优选为自由基聚合性化合物。作为聚合性化合物,可以为单体、预聚物、低聚物等化学方式中的任一种,优选为单体。聚合性化合物的分子量优选为100~3000。上限更加优选为2000以下,进一步优选为1500以下。下限更加优选为150以上,进一步优选为250以上。聚合性化合物优选为3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更加优选为3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。作为这些的具体的化合物,可以举出日本特开2009-288705号公报的0095~0108段、日本特开2013-029760号公报的0227段、日本特开2008-292970号公报的0254~0257段中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。并且,作为聚合性化合物,也能够使用在上述的有机物层形成用组合物中已说明的具备具有烯属不饱和键的基团的化合物。
固化性化合物的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~50质量%。下限例如更加优选为0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。上限例如更加优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。固化性化合物可以为单独1种,也可以并用2种以上。在并用2种以上的情况下,优选总量成为上述范围。
作为固化性化合物而使用了聚合性化合物的情况下,着色组合物优选进一步含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可以举出卤化烃衍生物(例如具有三嗪骨架的化合物、具有噁二唑骨架的化合物等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基双咪唑化合物、肟衍生物等肟化合物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、酮肟醚化合物、氨基苯乙酮化合物、羟基苯乙酮化合物、苯乙醛酸酯化合物等,优选为氨基苯乙酮化合物、酰基膦化合物、羟基苯乙酮化合物及肟化合物,更加优选为肟化合物。作为光聚合引发剂的具体例,能够参考例如日本特开2013-029760号公报的0265~0268段的记载,并将该内容编入本说明书中。作为肟化合物的市售品,例如可以举出IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上为BASF公司制造)、TRONLY TR-PBG-304、TRONLYTR-PBG-309、TRONLY TR-PBG-305(以上为常州强力电子新材料有限公司(CHANGZHOUTRONLY NEW ELECTRONICMATERIALS CO.,LTD)制造)、ADEKA ARKLS NCI-930、ADEKAOPTOMER N-1919(日本特开2012-014052号公报的光聚合引发剂2)(以上为ADEKACORPORATION制造)等,这些能够优选使用。
作为光聚合引发剂,也能够使用具有芴环的肟化合物。作为具有芴环的肟化合物的具体例,可以举出日本特开2014-137466号公报中所记载的化合物。并将该内容编入本说明书中。并且,作为光聚合引发剂,也能够使用具有苯并呋喃骨架的肟化合物。作为具体例,可以举出国际公开WO2015/036910号公报中所记载的化合物OE-01~OE-75。并且,作为光聚合引发剂,也能够使用具有氟原子的肟化合物。作为具有氟原子的肟化合物的具体例,可以举出日本特开2010-262028号公报中所记载的化合物、日本特表2014-500852号公报中所记载的化合物24、36~40、日本特开2013-164471号公报中所记载的化合物(C-3)等。并将该内容编入本说明书中。并且,作为光聚合引发剂,也能够使用具有咔唑环的至少1个苯环成为萘环的骨架的肟化合物。作为这种肟化合物的具体例,可以举出国际公开WO2013/083505号公报中所记载的化合物。并且,作为光聚合引发剂,能够使用具有硝基的肟化合物。具有硝基的肟化合物还优选设为二聚体。作为具有硝基的肟化合物的具体例,可以举出日本特开2013-114249号公报的0031~0047段、日本特开2014-137466号公报的0008~0012段、0070~0079段中所记载的化合物、日本专利4223071号公报的0007~0025段中所记载的化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制造)等。并且,作为光聚合引发剂,也可以使用2官能或3官能以上的光聚合引发剂。作为这些光聚合引发剂的具体例,可以举出日本特表2010-527339号公报、日本特表2011-524436号公报、国际公开WO2015/004565号公报、日本特表2016-532675号公报的0407~0412段、国际公开WO2017/033680号公报的0039~0055段中所记载的肟化合物的二聚体,或者日本特表2013-522445号公报中所记载的化合物(E)及化合物(G)、国际公开WO2016/034963号公报中所记载的Cmpd1~7等。
光聚合引发剂的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~50质量%,更加优选为0.5~30质量%,进一步优选为1~20质量%。光聚合引发剂可以为单独1种,也可以并用2种以上。并用2种以上的情况下,优选总量在上述范围内。
着色组合物优选含有树脂。作为树脂,可以举出(甲基)丙烯酸树脂、烯硫醇树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚苯树脂、聚亚芳基醚氧化膦树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、环状烯烃树脂、聚酯树脂、苯乙烯树脂、硅氧烷树脂等。树脂例如以使颜料等的粒子在组合物中分散的用途、粘合剂的用途而调和。另外,将主要为了使颜料等的粒子分散而使用的树脂也称作分散剂。然而,树脂的这种用途为一例,也能够以除了这种用途以外的目的使用。树脂的重均分子量(Mw)优选为5000~100,000。并且,树脂的数量平均分子量(Mn)优选为1000~20,000。
本发明中,作为树脂还优选使用具有酸基的树脂。作为酸基,例如可以举出羧基、磷酸基、磺基、酚性羟基等,优选羧基。作为具有酸基的树脂的酸值,优选为25~200mgKOH/g。下限更加优选为30mgKOH/g以上,进一步优选为40mgKOH/g以上。上限更加优选为150mgKOH/g以下,进一步优选为120mgKOH/g以下,尤其优选为100mgKOH/g以下。
本发明中,作为树脂还优选使用具有烯属不饱和键的基团的树脂。具备具有烯属不饱和键的基团的树脂还优选进一步具有酸基。作为具备具有烯属不饱和键的基团的树脂,也能够使用在上述的有机物层形成用组合物中已说明的具备具有烯属不饱和键的基团的化合物。
本发明中,作为分散剂也能够使用树脂。作为分散剂,可以举出日本特开2015-151530号公报的0173~0179段中所记载的颜料分散剂,并将该内容编入本说明书中。作为分散剂的市售品,例如可以举出Disperbyk-161(BYK-Chemie公司制造)等。并且,也能够将日本特开2012-137564号公报的0129段中所记载的产品用作分散剂。
树脂的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为1~80质量%。下限更加优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上。上限更加优选为70质量%以下,进一步优选为60质量%以下。
着色组合物优选含有溶剂。作为溶剂,可以举出在上述的有机物层形成用组合物中已说明的溶剂等。
着色组合物另外进一步能够调和表面活性剂、紫外线吸收剂、聚合抑制剂、抗氧化剂、填充剂、密合促进剂、凝集抑制剂等其他添加剂。作为这些其他添加剂,能够举出日本特开2016-102191号公报的0164~0300段中所记载的添加剂,并将该内容编入本说明书中。并且,作为表面活性剂,也能够使用在上述的有机物层形成用组合物中已说明的表面活性剂。
<滤色器>
接着,关于本发明的滤色器进行说明。本发明的滤色器具有上述的本发明的结构体。可以将本发明的结构体本身用作滤色器,进一步可以将在本发明的结构体上还形成有保护层等其他功能层的结构体用作滤色器。本发明的滤色器能够使用于CCD(电荷藕合元件)或CMOS(互补型金属氧化膜半导体)等固体摄像元件或图像显示装置等。
<固体摄像元件>
本发明的固体摄像元件具有上述的本发明的结构体。作为本发明的固体摄像元件的结构而具备本发明的结构体,只要作为固体摄像元件发挥功能的结构,则并无特别的限定,例如可以举出如下结构。
可以举出以下结构:在基板上具有构成固体摄像元件(CCD(电荷藕合元件)图像传感器、CMOS(互补型金属氧化膜半导体)图像传感器等)的受光区域的由多个光电二极体及多晶硅等构成的转移电极、在光电二极体及转移电极上具有仅光电二极体的受光部开口的遮光膜、在遮光膜上具有以包覆遮光膜整个表面及光电二极体受光部的方式形成的由氮化硅等构成的器件保护膜、在器件保护膜上具有本发明的结构体。并且,可以为在器件保护膜上且本发明的结构体的下面(接近于基板侧)具有聚光部件(例如微透镜等。下同)的结构,或者在本发明的结构体上具有聚光部件等的结构。具备本发明的固体摄像元件的成象设备除了数码相机或具有摄像功能的电子设备(移动电话等)的用途以外,还能够作为车载摄像机或监控摄像机的用途而使用。
<图像显示装置>
本发明的结构体能够使用于液晶显示装置或有机电致发光等图像显示装置。关于图像显示装置的定义或各图像显示装置的详细内容,记载于例如“电子显示器件(佐佐木昭夫著、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)”、“显示器件(伊吹顺章著、Sangyo Tosho Publishing Co.,Ltd.平成元年(1989年)发行)”等。并且,关于液晶显示装置,记载于例如“下一代液晶显示技术(内田龙男编集、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1994年发行)”。本发明能够应用的液晶显示装置并无特别的限制,例如能够应用上述“下一代液晶显示技术”中所记载的各种方式的液晶显示装置。
实施例
以下举出实施例具体地说明本发明。以下实施例中所示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等,只要不脱离本发明的主旨,则能够适当地进行变更。从而,本发明的范围并不限定于以下所示具体例。另外,若无特别的说明,“份”及“%”为质量基准。
<有机物层形成用组合物的制备>
混合以下所示的原料而制备了各有机物层形成用组合物。
(有机物层形成用组合物1)
树脂1(54质量%丙二醇单甲醚(PGME)溶液)……0.7质量份
丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)……99.3质量份
(有机物层形成用组合物2)
树脂2(40质量%PGMEA溶液)……1.0质量份
PGMEA……99.0质量份
(有机物层形成用组合物3)
树脂3……0.4质量份
PGMEA……99.6质量份
(有机物层形成用组合物4)
树脂1(54质量%PGME溶液)……0.7质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.5质量份
(有机物层形成用组合物5)
树脂1(54质量%PGME溶液)……1.2质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.0质量份
(有机物层形成用组合物6)
树脂2(40质量%PGMEA溶液)……1.0质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.2质量份
(有机物层形成用组合物7)
树脂3……0.4质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.8质量份
(有机物层形成用组合物8)
固化性化合物1……0.4质量份
PGMEA……99.6质量份
(有机物层形成用组合物9)
固化性化合物2……0.4质量份
PGMEA……99.6质量份
(有机物层形成用组合物10)
固化性化合物3……0.8质量份
PGMEA……99.2质量份
(有机物层形成用组合物11)
树脂1(54质量%PGME溶液)……0.2质量份
固化性化合物1……0.4质量份
PGMEA……99.4质量份
(有机物层形成用组合物12)
树脂1(54质量%PGME溶液)……0.5质量份
固化性化合物2……0.1质量份
PGMEA……99.4质量份
(有机物层形成用组合物13)
树脂9……0.4质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.8质量份
(有机物层形成用组合物14)
树脂10……0.4质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.8质量份
(有机物层形成用组合物15)
树脂11……0.4质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.8质量份
(有机物层形成用组合物16)
树脂12……0.4质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.8质量份
(有机物层形成用组合物R1)
树脂4……0.4质量份
PGMEA……99.6质量份
(有机物层形成用组合物R2)
树脂4……0.2质量份
PGMEA……99.8质量份
(有机物层形成用组合物R3)
树脂5……0.5质量份
PGMEA……99.5质量份
(有机物层形成用组合物R4)
树脂6……0.8质量份
PGMEA……99.2质量份
(有机物层形成用组合物R5)
树脂4……0.3质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.9质量份
(有机物层形成用组合物R6)
树脂7(40质量%PGMEA溶液)……1.0质量份
表面活性剂1(0.2质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……98.2质量份
(有机物层形成用组合物R7)
树脂8(40质量%PGMEA溶液)……0.8质量份
PGMEA……99.2质量份
有机物层形成用组合物1~12、R1~R7中所使用的原料为如下。另外,树脂4、树脂5及树脂6为不含有具有烯属不饱和键的基团的树脂。
·树脂1:CYCLOMER P(ACA)230AA(Daicel Corporation制造、酸值=30mgKOH/g、Mw=15000)
·树脂2:下述结构的树脂(酸值=70mgKOH/g、Mw=11000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式9]
Figure BDA0002005475300000381
·树脂3:下述结构的树脂(酸值=95mgKOH/g、Mw=18000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式10]
Figure BDA0002005475300000382
·树脂4:JER154(Mitsubishi Chemical Corporation.制造、环氧树脂)
·树脂5:JER807(Mitsubishi Chemical Corporation.制造、环氧树脂)
·树脂6:EPICLON N-690(DIC Corporation制造、环氧树脂)
·树脂7:下述结构(酸值=80mgKOH/g、Mw=12000、主链上标注的数值为质量比)
[化学式11]
Figure BDA0002005475300000391
·树脂8:下述结构(酸值=70mgKOH/g、Mw=10000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式12]
Figure BDA0002005475300000392
·树脂9:下述结构(酸值=121mgKOH/g、Mw=18000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式13]
Figure BDA0002005475300000393
·树脂10:下述结构的树脂(酸值=0mgKOH/g、Mw=18000)
[化学式14]
Figure BDA0002005475300000394
·树脂11:下述结构的树脂(酸值=95mgKOH/g、Mw=22000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式15]
Figure BDA0002005475300000395
·树脂12:下述结构的树脂(酸值=95mgKOH/g、Mw=4000、主链上标注的数值为摩尔比)
[化学式16]
Figure BDA0002005475300000401
·表面活性剂1:下述混合物(Mw=14000、表示重複单元的比例的%为质量%。)
[化学式17]
Figure BDA0002005475300000402
·固化性化合物1:下述结构的化合物
[化学式18]
Figure BDA0002005475300000403
·固化性化合物2:下述结构的化合物的混合物(左侧化合物与右侧化合物的摩尔比为7:3的混合物)
[化学式19]
Figure BDA0002005475300000404
·固化性化合物3:M-305(三丙烯酸酯为55~63质量%、TOAGOSEI CO.,L TD.制造)
<着色组合物的制备>
(红色组合物1)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出红色组合物1。
红色颜料分散液……51.7质量份
树脂2(40质量%PGMEA溶液)……0.6质量份
固化性化合物1……0.6质量份
光聚合引发剂1……0.3质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……42.6质量份
(红色组合物2)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出红色组合物2。
红色颜料分散液……51.7质量份
树脂3……0.6质量份
固化性化合物2……0.6质量份
光聚合引发剂1……0.3质量份
表面活性剂1……4.2质量份
(绿色组合物1)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出绿色组合物1。
绿色颜料分散液……73.7质量份
树脂2(40质量%PGMEA溶液)……0.3质量份
固化性化合物2……1.2质量份
光聚合引发剂1……0.6质量份
表面活性剂1……4.2质量份
紫外线吸收剂1……0.5质量份
PGMEA……19.5质量份
(绿色组合物2)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出绿色组合物2。
绿色颜料分散液……73.7质量份
树脂1(54质量%PGME溶液)……0.3质量份
固化性化合物2……1.2质量份
光聚合引发剂3……0.6质量份
表面活性剂1……4.2质量份
紫外线吸收剂1……0.5质量份
PGMEA……19.5质量份
(蓝色组合物1)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出蓝色组合物1。
蓝色颜料分散液……44.9质量份
树脂2(40质量%PGMEA溶液)……2.1质量份
固化性化合物1……1.5质量份
固化性化合物3……0.7质量份
光聚合引发剂2……0.8质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……45.8质量份
(蓝色组合物2)
混合并搅拌以下所示的原料之后,用孔径为0.45μm的尼龙制过滤器(NIHON PALLLTD.制造)进行过滤而制备出蓝色组合物2。
蓝色颜料分散液……44.9质量份
树脂1(54质量%PGME溶液)……2.1质量份
固化性化合物1……1.5质量份
固化性化合物2……0.7质量份
光聚合引发剂1……0.8质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……45.8质量份
红色组合物1、2,绿色组合物1、2,蓝色组合物1、2中所使用的原料如下。
·树脂1~3:在有机物层形成用组合物中已说明的树脂1~3
·固化性化合物1~3:在有机物层形成用组合物中已说明的固化性化合物1~3
·表面活性剂1:在有机物层形成用组合物中已说明的表面活性剂1
·光聚合引发剂1:IRGACURE-OXE01(BASF公司制造)
·光聚合引发剂2:下述结构的化合物
[化学式20]
Figure BDA0002005475300000431
·光聚合引发剂3:下述结构的化合物
[化学式21]
Figure BDA0002005475300000432
·紫外线吸收剂1:下述结构的化合物
[化学式22]
Figure BDA0002005475300000433
·红色颜料分散液
将由9.6质量份C.I.颜料红254、4.3质量份C.I.颜料黄139、6.8质量份分散剂(Disperbyk-161、BYK-Chemie Corporation制造)、79.3质量份PGMEA组成的混合液,使用珠磨机(氧化锆珠的直径为0.3mm)进行3小时混合及分散而制备出颜料分散液。之后,还使用带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制造),在2000kg/cm3的压力下以500g/min的流量进行了分散处理。反复10次该分散处理而得到了红色颜料分散液。
·绿色颜料分散液
将由6.4质量份的C.I.颜料绿36、5.3质量份的C.I.颜料黄150、5.2质量份的分散剂(Disperbyk-161、BYK-Chemie Corporation制造)、83.1质量份的PGMEA组成的混合液,使用珠磨机(氧化锆珠的直径为0.3mm)进行3小时混合及分散而制备出颜料分散液。之后,还使用带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制造),在2000kg/cm3的压力下以500g/min的流量进行了分散处理。反复10次该分散处理而得到了绿色颜料分散液。
·蓝色颜料分散液
将由9.7质量份的C.I.颜料蓝15:6、2.4质量份的C.I.颜料紫23、5.5质量份的分散剂(Disperbyk-161、BYK-Chemie Corporation制造)、82.4质量份的PGMEA组成的混合液,使用珠磨机(氧化锆珠的直径为0.3mm)进行3小时混合及分散而制备出颜料分散液。之后,还使用带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制造),在2000kg/cm3的压力下以500g/min的流量进行了分散处理。反复10次该分散处理而得到了蓝色颜料分散液。
<结构体及固体摄像元件的制造>
(实施例1~20、比较例3~13)
在硅晶片上,通过等离子体CVD法形成了硅氧化物层。接着,通过干式蚀刻法对该硅氧化物层形成图案,从而以1.0μm间隔呈格子状形成了由硅氧化物构成的隔壁(宽度100nm、厚度500nm)。硅晶片上的隔壁的开口的尺寸(硅晶片上的被隔壁划分的区域)为纵宽1.0μm、横宽1.0μm。
接着,在形成有隔壁的硅晶片上,通过旋涂法涂布各有机物层形成用组合物,接着,使用加热板在100℃下加热2分钟,接着,使用加热板在230℃下加热2分钟,形成了膜厚为15nm的有机物层。
接着,在形成有有机物层的硅晶片上,通过旋涂法以制膜后的膜厚成为0.5μm的方式涂布绿色组合物,接着,使用加热板在100℃下加热了2分钟。接着,使用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制造),隔着具有0.9μm的拜尔图案的掩模,以150mJ/cm2的曝光量进行了曝光。接着,使用四甲基氢氧化铵(TMAH)0.3质量%水溶液,在23℃下进行了60秒钟的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行冲洗,进而通过纯水进行了水洗之后,使用加热板在220℃下加热5分钟,在被隔壁划分的区域形成了绿色着色层。
接着,关于红色组合物及蓝色组合物,也依次形成图案,在被隔壁划分的区域分别形成了红色着色层及蓝色着色层。
将如此制造的结构体按照公知的方法组装到固体摄像元件中。
(比较例1)
在实施例1中未形成有有机物层,除此以外,以与实施例1相同的方式形成结构体,并按照公知的方法将所得到的结构体组装到固体摄像元件中。
(比较例2)
以与实施例1相同的方式在硅晶片上形成了隔壁。在形成有隔壁的硅晶片上,将1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷(HMDS)在110℃下经60秒钟进行蒸气处理而形成了HMDS层。在HMDS层上,以与实施例1相同的方式在被隔壁划分的区域形成绿色、红色及蓝色的着色层而制造出结构体。将如此制造的结构体按照公知的方法组装到固体摄像元件中。
(耐湿性的评价)
在130℃、相对湿度85%的条件下,对各固体摄像元件进行了2000小时的恒温恒湿试验。从恒温恒湿试验后的固体摄像元件取下上述结构体,使用透射型电子显微镜对上述结构体的剖面进行观察,观察在隔壁与着色层之间有无孔隙(空隙),并对耐湿性进行了判定。将在隔壁与着色层之间确认到间隙的判定为确认到孔隙。将结果示于下述表中。
~判定基准~
5:观察10个部位,在任何部位均未观测到孔隙。
4:观察10个部位,在1个部位观测到孔隙。
3:观察10个部位,在2~3个部位观测到孔隙。
2:观察10个部位,在4~6个部位观测到孔隙。
1:观察10个部位,在7~9个部位观测到孔隙。
0:观察10个部位,在10个部位均观测到孔隙。
[表1]
Figure BDA0002005475300000461
如上述表中所示出,实施例的结构体的耐湿性优异。
并且,各实施例中,即使在由丙烯酸系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、有机SOG系树脂等有机材料或多孔质二氧化硅、多晶硅、氮化硅、钨、铝等无机材料形成了隔壁的情况下,也可以获得相同的效果。
(实施例101)
硅晶片上涂布氟树脂(CYTOP、ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)之后,在220℃下加热5分种而形成隔壁材料层,在日本特开2016-014856号公报的0128~0133段中所记载的条件下,通过干式蚀刻法对隔壁材料层形成图案,从而以1.0μm间隔呈格子状形成了隔壁(宽度100nm、厚度500nm)。硅晶片上的隔壁的开口尺寸(硅晶片上的被隔壁划分的区域)为纵宽1.0μm、横宽1.0μm。
接着,在形成有隔壁的硅晶片上,通过旋涂法涂布有机物层形成用组合物6,接着,使用加热板在100℃下加热2分钟,接着使用加热板在230℃下加热2分钟而形成了膜厚为15nm的有机物层。
接着,在形成有有机物层的硅晶片上,通过旋涂法以制膜后的膜厚成为0.5μm的方式涂布绿色组合物1,接着,使用加热板在100℃下加热了2分钟。接着,使用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制造),隔着具有0.9μm的拜尔图案的掩模以150mJ/cm2的曝光量进行了曝光。接着,使用四甲基氢氧化铵(TMAH)0.3质量%水溶液,在23℃下进行了60秒钟旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋法进行冲洗,进而,通过纯水进行了水洗之后,使用加热板在220℃下加热5分钟,在被隔壁划分的区域形成了绿色着色层。
接着,关于红色组合物1及蓝色组合物1,也依次形成图案,在被隔壁划分的区域分别形成了红色着色层及蓝色着色层。
将如此制造的结构体按照公知的方法组装到固体摄像元件中。
该结构体的耐湿性优异。
(实施例102)
在实施例101中,在硅晶片上涂布日本特开2015-166449号公报的0160段中所记载的组合物107之后,在220℃下加热5分种而形成了隔壁材料层,除此以外,以与实施例101相同的方式制造结构体,并按照公知的方法组装到固体摄像元件中。该结构体的耐湿性优异。
(实施例103)
在实施例101中,在硅晶片上涂布了含有下述结构的笼型硅氧烷树脂(重均分子量为200000、分散度为3.0)10质量%、PGMEA90质量%的组合物之后,在220℃下加热5分钟而形成了隔壁材料层,除此以外,以与实施例101相同的方式制造结构体,并按照公知的方法组装到固体摄像元件中。该结构体的耐湿性优异。
[化学式23]
Figure BDA0002005475300000481
(实施例104)
将含有10质量份的以下胶体二氧化硅粒子溶液P1、0.02质量份的上述的表面活性剂1、7质量份的聚乙二醇单甲醚、35质量份的乳酸乙酯、43质量份的PGME、4质量份的乙醇与甲醇的混合物、1质量份的水的隔壁材料层形成用组合物涂布于硅晶片上之后,在220℃下加热5分钟而形成了隔壁材料层,除此以外,以与实施例101相同的方式制造结构体,并按照公知的方法组装到固体摄像元件中。该结构体的耐湿性优异。
·胶体二氧化硅粒子溶液P1的制备方法
作为硅醇盐(A)准备了四乙氧基硅烷(TEOS),作为含有氟代烷基的硅醇盐(B)准备了三氟丙基三甲氧基硅烷(TFPTMS)。以将硅醇盐(A)的质量设为1时的含有氟代烷基的硅醇盐(B)的比例(质量比)成为0.6的方式进行称量,将这些放入可分离烧瓶内进行混合而得到了混合物。添加相对于该混合物1.0质量份成为1.0质量份的量的丙二醇单甲醚(PGME),并在30℃温度下搅拌15分钟,由此制备出第1溶液。
并且,与该第1溶液不同,添加并混合相对于上述混合物1.0质量份成为1.0质量份的量的离子交换水和0.01质量份的量的甲酸,并在30℃温度下搅拌15分钟,由此制备出第2溶液。
接着,将上述所制备的第1溶液在水浴中保持55℃温度之后,在该第1溶液中添加上述第2溶液,在保持上述温度的状态下搅拌了60分钟。由此,得到了含有上述硅醇盐(A)和上述含有氟代烷基的硅醇盐(B)的水解物的溶液F。该溶液F的固体成分浓度以SiO2换算为10质量%。
接着,将在含有30质量%的市售的平均直径15nm为胶体二氧化硅(NISSANCHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造、商品名称ST-30)的水分散液100质量份中添加了30质量%浓度的硝酸钙水溶液0.1质量份的混合液,在不锈钢制高压釜中在120℃下加热了5小时。
对于该混合液,利用超过滤法将溶剂取代为丙二醇单甲醚,进而使用均质器(PRIMIX Corporation制造),以14000rpm的转速搅拌30分钟并使其充分地分散,进而添加丙二醇单甲醚而得到了固体成分浓度15质量%的胶体二氧化硅粒子溶液G。
将30质量份的上述溶液F和70质量份的上述胶体二氧化硅粒子溶液G进行混合,进而,在40℃下加热10小时,用1000G进行10分钟离心分离而去除沉淀物,由此得到了胶体二氧化硅粒子溶液P1。该胶体二氧化硅粒子溶液P1中所含有的球状二氧化硅的平均粒径D0为15nm,平均粒径D1为80nm,平均粒径D2为15nm。另外,平均粒径D0为通过透射型电子显微镜(TEM)测定的球状二氧化硅的球状部分的投影图像的当量圆直径的平均粒径。并且,平均粒径D1为通过动态光散射法测定的胶体二氧化硅粒子的平均粒径。并且,平均粒径D2为由比表面积求出的胶体二氧化硅粒子的平均粒径。
(实施例105)
将含有10质量份的上述胶体二氧化硅粒子溶液P1、0.02质量份的表面活性剂(MAGAFACE F559(DIC Corporation制造))、9质量份的3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、30质量份的乳酸乙酯、46质量份的PGME、4质量份的乙醇与甲醇的混合物、1质量份的水的隔壁材料层形成用组合物涂布于硅晶片上之后,在220℃下加热5分钟而形成了隔壁材料层,除此以外,以与实施例101相同的方式制造结构体,并按照公知的方法组装到固体摄像元件。该结构体的耐湿性优异。
符号说明
1-支撑体,2-隔壁,3-有机物层,4-着色层,100-结构体。

Claims (15)

1.一种结构体,其具有:
支撑体;
隔壁,形成于所述支撑体上;
着色层,在所述支撑体上且形成于被所述隔壁划分的区域;及
有机物层,在所述隔壁与所述着色层之间,使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团,
所述隔壁包含氧化硅,所述具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
2.一种结构体,其具有:
支撑体;
隔壁,形成于所述支撑体上;
着色层,在所述支撑体上且形成于被所述隔壁划分的区域;及
有机物层,在所述隔壁与所述着色层之间,使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团,
所述隔壁包含胶体二氧化硅粒子,所述具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
3.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述有机物层的厚度为30nm以下。
4.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述树脂的酸值为10mgKOH/g~100mgKOH/g。
5.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述树脂的重均分子量为5000~20000。
6.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述组合物进一步含有表面活性剂。
7.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述着色层使用含有如下化合物的组合物而形成,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
8.一种滤色器,其具有权利要求1至7中任一项所述的结构体。
9.一种固体摄像元件,其具有权利要求1至7中任一项所述的结构体。
10.一种图像显示装置,其具有权利要求1至7中任一项所述的结构体。
11.一种结构体的制造方法,其包括:
在支撑体上形成隔壁的工序;
在所述隔壁的表面,使用含有如下化合物的有机物层形成用组合物来形成有机物层的工序,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团;及
在所述支撑体上且在被表面上形成有所述有机物层的隔壁划分的区域形成着色层的工序,
所述隔壁包含氧化硅,所述具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
12.一种结构体的制造方法,其包括:
在支撑体上形成隔壁的工序;
在所述隔壁的表面,使用含有如下化合物的有机物层形成用组合物来形成有机物层的工序,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团;及
在所述支撑体上且在被表面上形成有所述有机物层的隔壁划分的区域形成着色层的工序,
所述隔壁包含胶体二氧化硅粒子,所述具备具有烯属不饱和键的基团的化合物包含在侧链上具备具有烯属不饱和键的基团的树脂。
13.根据权利要求11或12所述的结构体的制造方法,其中,
所述有机物层形成用组合物进一步含有表面活性剂。
14.根据权利要求11或12所述的结构体的制造方法,其中,
所述有机物层形成用组合物含有99质量%~99.99质量%的溶剂。
15.根据权利要求11或12所述的结构体的制造方法,其中,
使用含有如下化合物的着色组合物来形成所述着色层,所述化合物具备具有烯属不饱和键的基团。
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