CN111902775B - 图案及光学滤波器及固体摄像元件以及图像显示装置的制造方法、光固化性组合物及膜 - Google Patents

图案及光学滤波器及固体摄像元件以及图像显示装置的制造方法、光固化性组合物及膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种图案形成性优异并且抑制了在图案之间产生残渣的图案的制造方法、光学滤波器的制造方法、固体摄像元件的制造方法及图像显示装置的制造方法。并且,提供一种光固化性组合物及膜。图案的制造方法包括:使用含有色材和树脂,且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的光固化性组合物在支承体上形成光固化性组合物层的工序;将光固化性组合物层曝光成图案状的工序;及使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理而显影的工序。

Description

图案及光学滤波器及固体摄像元件以及图像显示装置的制造 方法、光固化性组合物及膜
技术领域
本发明涉及一种图案的制造方法。更详细而言,涉及一种用含有有机溶剂的显影液进行显影而形成负型图案的图案的制造方法。并且,本发明涉及一种包括前述图案的制造方法的光学滤波器的制造方法、固体摄像元件的制造方法及图像显示装置的制造方法。并且,本发明涉及一种光固化性组合物及膜。
背景技术
进行如下,即使用含有色材的光固化性组合物并通过光刻法形成图案而制造滤色器等。作为显影液,从以往使用碱水溶液。并且,也对作为显影液而使用有机溶剂的尝试进行了研究。
专利文献1中记载有一种与滤色器的制造方法有关的发明,该滤色器的制造方法包括:使用含有可溶于有机溶剂的染料、聚合性化合物及光聚合引发剂,且包含总固体成分中的65质量%以上的染料的着色感放射线性组合物形成着色层的工序;经由掩模将前述着色层曝光成图案状的工序;及使用含有有机溶剂的显影液对经曝光的着色层进行显影的工序。
并且,专利文献2中记载有一种与着色层的制造方法有关的发明,该着色层的制造方法具备:工序a:使用含有着色剂、聚合性化合物、碱可溶性树脂及光聚合引发剂的着色感放射线性组合物形成着色感放射线性组合物层;工序b,经由掩模将着色感放射线性组合物层曝光成图案状及;工序c,对经曝光的着色感放射线性组合物层进行处理而形成着色层,工序c为实施使用含有有机溶剂的显影液进行处理的工序c1及使用碱水溶液进行显影的工序c2中的任一个工序,且在其后实施另一个工序的工序。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-199272号公报
专利文献2:国际公开WO2017/038339号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
使用含有色材的光固化性组合物制造图案时,期望图案形成性优异并且进一步抑制了在图案之间产生残渣,近年来,期望进一步提高这些特性。
因此,本发明的目的在于提供一种图案形成性优异并且抑制了在图案之间产生残渣的图案的制造方法、光学滤波器的制造方法、固体摄像元件的制造方法及图像显示装置的制造方法。并且,本发明提供一种光固化性组合物及膜。
用于解决技术课题的手段
根据本发明人的研究,发现通过设为以下结构能够实现上述目的,并完成了本发明。因此,本发明提供以下。
<1>一种图案的制造方法,其包括:
使用含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的光固化性组合物在支承体上形成光固化性组合物层的工序;
将光固化性组合物层曝光成图案状的工序;及
使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理而显影的工序。
<2>如<1>所述的图案的制造方法,其中,
显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数为18~24MPa0.5
<3>如<1>或<2>所述的图案的制造方法,其中,
显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值为0~1。
<4>如<1>至<3>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
光固化性组合物含有具有与显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下的溶解度参数的树脂。
<5>如<1>至<4>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
光固化性组合物含有具有与显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为2以下的CLogP值的树脂。
<6>如<1>至<5>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
显影液中所含有的有机溶剂为选自酮系溶剂及醇系溶剂中的至少1种。
<7>如<1>至<6>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
显影液中所含有的有机溶剂为选自环戊酮、环己酮、异丙醇及乳酸乙酯中的至少1种。
<8>如<1>至<7>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
色材为颜料。
<9>如<1>至<8>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
在进行显影的工序之后,包括进而用含有有机溶剂的冲洗液进行冲洗的工序。
<10>如<9>所述的图案的制造方法,其中,
冲洗液中所含有的有机溶剂的沸点比显影液中所含有的有机溶剂的沸点低。
<11>如<9>或<10>所述的图案的制造方法,其中,
冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数为17~21MPa0.5
<12>如<9>至<11>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值为0.3~2.0。
<13>如<9>至<12>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数与显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下。
<14>如<9>至<13>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值与显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为1.0以下。
<15>如<9>至<14>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
光固化性组合物含有具有与显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下的溶解度参数、并且具有与冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为5.5MPa0.5以下的溶解度参数的树脂。
<16>如<9>至<15>中任一项所述的图案的制造方法,其中,
光固化性组合物含有具有与显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为2以下的CLogP值、并且具有与冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为0.5~3的CLogP值的树脂。
<17>一种光学滤波器的制造方法,其包括<1>至<16>中任一项所述的图案的制造方法。
<18>一种固体摄像元件的制造方法,其包括<1>至<16>中任一项所述的图案的制造方法。
<19>一种图像显示装置的制造方法,其包括<1>至<16>中任一项所述的图案的制造方法。
<20>一种光固化性组合物,其使用于<1>至<16>中任一项所述的图案的制造方法,
该光固化性组合物含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g。
<21>一种光固化性组合物,其含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g,
该光固化性组合物满足下述条件1,
条件1:在玻璃基板上涂布光固化性组合物并在100℃下加热2分钟而形成了膜时,对膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的膜表面相对于纯水的接触角为70~120°。
<22>一种膜,其含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g,其中,
对膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的前述膜表面相对于纯水的接触角为70~120°。
发明效果
根据本发明,能够提供一种图案形成性优异并且抑制了在图案之间产生残渣的图案的制造方法、光学滤波器的制造方法、固体摄像元件的制造方法及图像显示装置的制造方法。并且,根据本发明,能够提供一种能够优选地使用于前述图案的制造方法的光固化性组合物及膜。
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,“~”是以将记载于其前后的数值作为下限值及上限值而包含的含义使用。
关于本说明书中的基团(原子基团)的标记,未记述经取代及未经取代的标记同时包含不具有取代基的基团(原子基团)和具有取代基的基团(原子基团)。例如,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),还包含具有取代基的烷基(取代烷基)。
本说明书中“曝光”只要无特别限定,除了利用光的曝光以外,利用电子束、离子束等粒子束的描绘也包含于曝光中。并且,作为使用于曝光的光,通常可举出以水银灯的明线光谱、以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,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯这两者或其中任一个,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸这两者或其中任一个,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基这两者或其中任一个。
本说明书中,树脂的重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及分散度(还称为分子量分布)(Mw/Mn)作为通过利用GPC(Gel Permeation Chromatography:凝胶渗透色谱)装置(TOSOH CORPORATION制HLC-8120GPC)进行的GPC测定(溶剂:四氢呋喃、流量(样品注入量):10μL、柱:TOSOH CORPORATION制TSK gel Multipore HXL-M、柱温度:40℃、流速:1.0mL/分钟、检测器:示差折射率检测器(Refractive Index Detector))的聚苯乙烯换算值而定义。
本说明书中,总固体成分是指从组合物的所有成分去除了溶剂的成分的总质量。
本说明书中,颜料是指不易溶解于溶剂的化合物。例如,颜料相对于23℃的水100g及23℃的丙二醇单甲醚乙酸酯100g的溶解度均优选为0.1g以下,更优选为0.01g以下。
本说明书中,“工序”这一术语,不仅是独立的工序,而且即使在无法与其他工序明确区分的情况下,若可实现对该工序所期待的作用,则也包含于本术语中。
<图案的制造方法>
本发明的图案的制造方法的特征在于,包括:使用含有色材和树脂,且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的光固化性组合物在支承体上形成光固化性组合物层的工序;将光固化性组合物层曝光成图案状的工序;及使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理而显影的工序。
根据本发明的图案的制造方法,通过使用固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的光固化性组合物形成光固化性组合物层并使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理,能够通过有机溶剂有效地去除未曝光部的光固化性组合物层。而且,曝光部的光固化性组合物层难以用有机溶剂进行显影,因此能够抑制所得到的图案的变形等。因此,可得到优异的图案形成性。并且,由于能够通过有机溶剂有效地去除未曝光部的光固化性组合物层,因此还能够有效地抑制产生显影残渣(图案之间的残渣)。
并且,当通过碱水溶液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理时,需要通过增加酸值高的碱可溶性树脂的配合量等来提高光固化性组合物中的固体成分的酸值,但根据本发明,由于能够降低光固化性组合物中的固体成分的酸值,因此还能够提高光固化性组合物中的固体成分的色材浓度,并还能够制造色材浓度高的膜。
以下,对本发明的图案的制造方法进行更详细的说明。
(形成光固化性组合物层的工序)
在形成光固化性组合物层的工序中,使用含有色材和树脂,且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的光固化性组合物在支承体上形成光固化性组合物层。关于光固化性组合物的详细内容,将在后面进行叙述。
作为支承体,并无特别限定,能够根据用途而适当选择。例如,可举出玻璃基板、设置有固体摄像元件(受光元件)的固体摄像元件用基板、硅基板等。并且,在这些基板上,为了改善与上部层的密合性,防止物质的扩散或将表面平坦化而可以设置底涂层。
作为对支承体的光固化性组合物的适用方法,能够使用公知的方法。例如,可举出滴加法(滴落涂布);狭缝涂布法;喷涂法;辊涂法;旋转涂布法(旋涂);流延涂布法;狭缝及旋转法;预湿法(例如,日本特开2009-145395号公报中所记载的方法);喷墨法(例如,按需喷涂方式、压电方式、热方式)、喷嘴喷涂等吐出型印刷、柔性版印刷、网版印刷、凹版印刷、反转胶版印刷、金属掩模印刷法等各种印刷法;使用模具等的转写法、纳米压印法等。作为通过喷墨的应用方法,并无特别限定,例如可举出“扩展、使用的喷墨-专利中出现的无限可能性-、2005年2月发行、S.B.Techon Research Co.,Ltd.”中示出的方法(尤其115~133页)、日本特开2003-262716号公报、日本特开2003-185831号公报、日本特开2003-261827号公报、日本特开2012-126830号公报、日本特开2006-169325号公报等中所记载的方法。并且,关于光固化性组合物的适用方法,还能够利用国际公开WO2017/030174号公报、国际公开WO2017/018419号公报中所记载的方法,并将这些内容编入本说明书中。
可以在对支承体适用光固化性组合物之后,进而进行干燥(预烘)。当进行预烘时,预烘温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。下限例如能够设为50℃以上,还能够设为80℃以上。预烘时间优选为10~3000秒钟,更优选为40~2500秒钟,进一步优选为80~2200秒钟。干燥能够通过加热板、烘箱等进行。
(进行曝光的工序)
接着,将光固化性组合物层曝光成图案状。例如,对形成在支承体上的光固化性组合物层使用曝光装置,并经由具有规定的掩模图案的掩模进行曝光,由此能够曝光成图案状。由此,能够使曝光部的光固化性组合物层固化。其结果,能够降低曝光部的光固化性组合物层相对于有机溶剂的溶解性。
作为曝光时能够使用的放射线(光),可举出g射线、i射线等。并且,还能够使用波长300nm以下的光(优选为波长180~300nm的光)。作为波长300nm以下的光,可举出KrF射线(波长248nm)、ArF射线(波长193nm)等,优选为KrF射线(波长248nm)。
并且,曝光时,可以连续照射光而进行曝光,也可以以脉冲方式照射而进行曝光(脉冲曝光)。另外,脉冲曝光是指,在短时间(例如,毫秒钟级以下)的循环中重复光的照射和暂停而进行曝光的方式的曝光方法。当为脉冲曝光时,脉冲宽度优选为100纳秒钟(ns)以下,更优选为50纳秒钟以下,进一步优选为30纳秒钟以下。脉冲宽度的下限并无特别限定,能够设为1飞秒钟(fs)以上,还能够设为10飞秒钟以上。频率优选为1kHz以上,更优选为2kHz以上,进一步优选为4kHz以上。频率的上限优选为50kHz以下,更优选为20kHz以下,进一步优选为10kHz以下。最大瞬间照度优选为50000000W/m2以上,更优选为100000000W/m2以上,进一步优选为200000000W/m2以上。并且,最大瞬间照度的上限优选为1000000000W/m2以下,更优选为800000000W/m2以下,进一步优选为500000000W/m2以下。另外,脉冲宽度是指,脉冲周期中的照射光的时间。并且,频率是指,每1秒钟的脉冲周期的次数。并且,最大瞬间照度是指,脉冲周期中的照射光的时间内的平均照度。并且,脉冲周期是指,将脉冲曝光中的光的照射和暂停设为1循环的周期。
照射量(曝光量)例如优选为0.03~2.5J/cm2,更优选为0.05~1.0J/cm2。关于曝光时的氧浓度,能够适当选择,除了在大气中进行以外,例如可以在氧浓度为19体积%以下的低氧环境下(例如,15体积%、5体积%或实质上无氧)进行曝光,也可以在氧浓度大于21体积%的高氧环境下(例如,22体积%、30体积%或50体积%)进行曝光。并且,曝光照度能够适当设定,通常能够从1000W/m2~100000W/m2(例如,5000W/m2、15000W/m2或35000W/m2)的范围选择。氧浓度和曝光照度可以适当组合条件,例如能够设为氧浓度10体积%且照度10000W/m2、氧浓度35体积%且照度20000W/m2等。
(进行显影的工序)
接着,使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的光固化性组合物层进行处理而显影。由此,通过显影液去除未曝光部的光固化性组合物层而形成图案(负型图案)。
作为使用于显影液的有机溶剂,可举出各种有机溶剂。例如,可举出酯系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂、醚系溶剂、烃系溶剂等。本发明中,酯系溶剂是指在分子内具有酯基的溶剂。并且,酮系溶剂是指在分子内具有酮基的溶剂。并且,醇系溶剂是指在分子内具有醇性羟基的溶剂。并且,酰胺系溶剂是指在分子内具有酰胺基的溶剂。并且,醚系溶剂是指在分子内具有醚键的溶剂。这些中,还存在在1分子内具有多种上述官能团的溶剂,该情况下,相当于包含该溶剂所具有的官能团的任意溶剂种类。例如,二乙二醇单甲醚相当于上述分类中的醇系溶剂及醚系溶剂。并且,烃系溶剂是指不具有取代基的烃系溶剂。以下,对有机溶剂的具体例进行说明。
作为酮系溶剂,例如可举出1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、2-庚酮(甲基戊基酮)、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮、丙酮基丙酮、紫罗兰酮、二丙酮醇、乙酰甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、异氟尔酮、碳酸丙烯酯等。
作为酯系溶剂,例如可举出乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸戊酯(pentyl acetate)、乙酸异戊酯(isopentyl acetate)、乙酸戊酯(amyl acetate)、乙酸异戊酯(isoamyl acetate)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、丁酸丁酯、2-羟基异丁酸甲酯、异丁酸异丁酯、丙酸丁酯等。
作为醇系溶剂,例如可举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇等醇;乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等二醇系溶剂;乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚(别称:1-甲氧基-2-丙醇)、乙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、甲氧基甲基丁醇等乙二醇醚系溶剂等。
作为醚系溶剂,例如可举出上述二醇醚系溶剂、二烷、四氢呋喃等。
作为酰胺系溶剂,例如可举出N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酸三酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等。
作为烃系溶剂,例如可举出甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂、戊烷、己烷、辛烷、癸烷等脂肪族烃系溶剂。
本发明中,从具有适当的极性的同时难以使曝光部的感光性组合物层膨润而易得到优异的图案形成性的原因考虑,优选为显影液含有选自酮系溶剂及醇系溶剂中的至少1种有机溶剂。并且,本发明中所使用的显影液还可以含有2种以上的有机溶剂。作为2种以上的有机溶剂的组合,从难以使曝光部的感光性组合物层膨润,并且未曝光部的光固化性组合物层的溶解性(显影性)优异的原因考虑,优选为酮系溶剂与醇系溶剂的组合。
关于本发明中所使用的显影液的含水率,从容易得到更优异的显影性的原因考虑,优选为10质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,尤其优选为实质上不含有水分。显影液实质上不含有水分是指,显影液的含水率为0.1质量%以下,优选为0.01质量%以下,进一步优选为0质量%(不含有水)。
本发明中所使用的显影液中,有机溶剂(当混合多种时为其合计)的浓度优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为95质量%以上,尤其优选为实质上仅由有机溶剂组成的情况。另外,实质上仅由有机溶剂组成的情况是指,含有微量的表面活性剂、抗氧化剂、碱性化合物、稳定剂、消泡剂等的情况。
本发明中所使用的显影液中,显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数优选为18~24MPa0.5。从容易有效地溶解去除未曝光部的光固化性组合物层的原因考虑,下限优选为19MPa0.5以上,更优选为19.5MPa0.5以上,进一步优选为20MPa0.5以上。从能够抑制曝光部对感光性组合物层的影响的原因考虑,上限优选为23MPa0.5以下,更优选为22.5MPa0.5以下,进一步优选为22MPa0.5以下。另外,当显影液含有2种以上的有机溶剂时,上述有机溶剂的溶解度参数是指,从下述式(1)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的溶解度参数。
[数式1]
SPave是2种以上(n种)的有机溶剂的混合溶液中的溶解度参数,Mi是有机溶剂的总量中的有机溶剂i的质量比(有机溶剂i的质量/所有有机溶剂的质量),SPi是有机溶剂i的溶解度参数,n是2以上的整数。
当本发明中所使用的显影液含有2种以上的有机溶剂时,从容易抑制对曝光部的光固化性组合物层的影响的同时充分确保未曝光部的光固化性组合物层的溶解性的原因考虑,每种有机溶剂的溶解度参数优选为18~24MPa0.5。下限优选为19MPa0.5以上,更优选为19.5MPa0.5以上,进一步优选为20MPa0.5以上。上限优选为23MPa0.5以下,更优选为22.5MPa0.5以下,进一步优选为22MPa0.5以下。
另外,本说明书中,有机溶剂的溶解度参数及后述的聚合性单体的溶解度参数利用汉森溶解度参数。具体而言,利用使用汉森溶解度参数·软件“HSPiP 5.0.09”计算而得的值。
本发明中所使用的显影液中,显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值优选为0~1。从容易抑制曝光部的光固化性组合物层的膨润等的原因考虑,下限优选为0.1以上,更优选为0.2以上。从容易充分确保未曝光部的光固化性组合物层的溶解性的原因考虑,上限优选为0.9以下,更优选为0.8以下。另外,当显影液含有2种以上的有机溶剂时,上述有机溶剂的CLogP值是指,从下述式(2)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的CLogP值。
[数式2]
CLogPave是2种以上(n种)的有机溶剂的混合溶液中的CLogP值,Mi是有机溶剂的总量中的有机溶剂i的质量比(有机溶剂i的质量/所有有机溶剂的质量),CLogPi是有机溶剂i的CLogP值,n为2以上的整数。
当本发明中所使用的显影液含有2种以上的有机溶剂时,从容易抑制对曝光部的光固化性组合物层的影响的同时充分确保未曝光部的光固化性组合物层的溶解性的原因考虑,每种有机溶剂的CLogP值优选为0~1。下限优选为0.1以上,更优选为0.2以上。上限更优选为0.9以下,进一步优选为0.8以下。另外,CLogP值是指,1-辛醇/水的分配系数P的常用对数即LogP的计算值。
本说明书中,CLogP值为使用ChemiBioDraw Ultra ver.13.0.2.3021(Cambridgesoft公司制)预测计算而求出的值。
本发明中所使用的显影液中,显影液中所含有的有机溶剂的沸点优选为80~220℃。下限优选为100℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为130℃以上。上限优选为200℃以下,更优选为180℃以下,进一步优选为160℃以下。另外,当显影液含有2种以上的有机溶剂时,上述有机溶剂的沸点是指,由下述式(3)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的沸点。
[数式3]
BPave是2种以上(n种)的有机溶剂的混合溶液中的沸点,Mi是有机溶剂的总量中的有机溶剂i的质量比(有机溶剂i的质量/所有有机溶剂的质量),BPi是有机溶剂i的沸点,n是2以上的整数。
当本发明中所使用的显影液含有2种以上的有机溶剂时,每种有机溶剂的沸点优选为50~300℃。下限优选为60℃以上,更优选为70℃以上。上限更优选为260℃以下,进一步优选为240℃以下。
关于本发明中所使用的显影液中所含有的有机溶剂,从容易抑制对曝光部的光固化性组合物层的影响的同时充分确保未曝光部的光固化性组合物层的溶解性的原因考虑,优选为选自环戊酮、环己酮、异丙醇及乳酸乙酯中的至少1种,更优选为环戊酮及环己酮。
作为用显影液进行的处理方法(显影方法),例如能够适用将形成有光固化性组合物层的支承体在装满显影液的槽中浸渍一定时间的方法(浸渍法)、通过表面张力使显影液在光固化性组合物层的表面隆起并静置一定时间而显影的方法(旋覆浸没法)、对光固化性组合物层的表面喷涂显影液的方法(喷雾法)、在以一定速度旋转的支承体上一边以一定速度对显影液吐出喷嘴进行扫描一边持续吐出显影液的方法(动态分配法)等,从容易兼顾均匀地显影和节约显影液的原因考虑,优选为旋覆浸没法。
用显影液进行的处理时间(显影时间)优选为15~300秒钟。下限优选为30秒钟以上,更优选为60秒钟以上。上限优选为180秒钟以下,更优选为120秒钟以下。
显影液的温度优选为0℃~50℃。下限优选为10℃以上,更优选为20℃以上。上限优选为40℃以下,更优选为30℃以下。
显影后,可以进行干燥处理。作为干燥方法,可举出旋转干燥、喷雾干燥等。其中,从能够均匀地干燥的原因考虑,优选为旋转干燥。作为旋转干燥条件,转速优选为2000rpm以上,更优选为3000rpm以上,进一步优选为4000rpm以上。上限优选为10000rpm以下,更优选为7000rpm以下,进一步优选为5000rpm以下。干燥时间并无特别限定,优选为1秒钟以上,更优选为5秒钟以上,更优选为10秒钟以上。上限并无特别限定,优选为30秒钟以下,更优选为25秒钟以下,更优选为20秒钟以下。
(进行冲洗的工序)
本发明的图案的制造方法中,在进行显影的工序之后,优选为包括使用冲洗液进行冲洗的工序。冲洗液使用含有选自水及有机溶剂中的至少1种的冲洗液,从更容易减少显影残渣等的原因考虑,优选为使用含有有机溶剂的冲洗液进行冲洗。
作为使用于冲洗液的有机溶剂,可举出各种有机溶剂。例如,可举出酯系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂、醚系溶剂、烃系溶剂等。关于这些的详细内容,可举出使用于显影液的有机溶剂的项中说明的有机溶剂。
本发明中,从容易减少显影残渣的同时抑制对图案产生的损伤的原因考虑,冲洗液优选为含有选自丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、环己酮、丙酮及乙基-3-乙氧基丙酸酯中的至少1种有机溶剂。并且,本发明中所使用的冲洗液可以含有2种以上的有机溶剂。作为2种以上的有机溶剂的组合,优选为丙二醇单甲醚乙酸酯与丙二醇单甲醚的组合。
本发明中所使用的冲洗液的含水率优选为10质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,尤其优选为实质上不含有水分。冲洗液实质上不含有水分的情况是指,冲洗液的含水率为0.1质量%以下,优选为0.01质量%以下,进一步优选为0质量%(不含有水)。
本发明中所使用的冲洗液中,有机溶剂(当混合多种时为其合计)的浓度优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为95质量%以上,尤其优选为实质上仅由有机溶剂组成的情况。另外,实质上仅由有机溶剂组成的情况是指,包括含有微量的表面活性剂、抗氧化剂、碱性化合物、稳定剂、消泡剂等的情况。
本发明中所使用的冲洗液中,冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数优选为17~21MPa0.5。下限优选为17.4MPa0.5以上,更优选为17.7MPa0.5以上,进一步优选为18MPa0.5以上。上限优选为20MPa0.5以下,更优选为19.5MPa0.5以下,进一步优选为19MPa0.5以下。
并且,从容易抑制冲洗液对图案产生的损伤的原因考虑,冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数优选为比显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数小。并且,两者的溶解度参数之差的绝对值优选为1.5MPa0.5以上,更优选为2.0MPa0.5以上,进一步优选为2.5MPa0.5以上。上限优选为4.5MPa0.5以下,更优选为4.0MPa0.5以下,进一步优选为3.5MPa0.5以下。另外,当冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数是指,从上述式(1)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的溶解度参数(SPave)。
当本发明中所使用的冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,每种有机溶剂的溶解度参数优选为17~21MPa0.5。下限优选为17.4MPa0.5以上,更优选为17.7MPa0.5以上,进一步优选为18MPa0.5以上。上限优选为20MPa0.5以下,更优选为19.5MPa0.5以下,进一步优选为19MPa0.5以下。
本发明中所使用的冲洗液中,冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值优选为0.3~2.0。下限优选为0.4以上,更优选为0.5以上。上限优选为1.4以下,更优选为0.9以下。
并且,从容易抑制冲洗液对图案产生的损伤的原因考虑,冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP优选为比显影液中所含有的有机溶剂的CLogP大。从容易抑制冲洗液对图案产生的损伤的原因考虑,两者的CLogP之差的绝对值优选为0.1以上,更优选为0.2以上,进一步优选为0.3以上。从容易抑制产生因溶解于显影液的光固化性组合物层的再凝聚等引起的凝聚物的原因考虑,上限优选为1.0以下,更优选为0.7以下,进一步优选为0.5以下。另外,当冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值是指,从上述式(2)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的CLogP值(CLogPave)。
当本发明中所使用的冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,每种有机溶剂的CLogP值优选为-0.3~3.0。下限优选为0.2以上,更优选为0.3以上,进一步优选为0.4以上,更进一步优选为0.5以上,尤其优选为0.6以上。上限优选为2.4以下,更优选为1.8以下,进一步优选为1.4以下,尤其优选为0.9以下。
本发明中所使用的冲洗液中,冲洗液中所含有的有机溶剂的沸点优选为比显影液中所含有的有机溶剂的沸点低,更优选为低10℃以上,更优选为低20℃以上。根据该方式,能够抑制冲洗液残留在图案表面,并能够有效地抑制产生源自残留冲洗液的缺陷。并且,本发明中所使用的冲洗液中,冲洗液中所含有的有机溶剂的沸点优选为70~165℃。下限优选为90℃以上,更优选为110℃以上,进一步优选为120℃以上。上限优选为160℃以下,更优选为155℃以下,进一步优选为150℃以下。另外,当冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,冲洗液中所含有的有机溶剂的沸点是指,从上述式(3)计算的2种以上的有机溶剂的混合溶液中的沸点(BPave)。
当本发明中所使用的冲洗液含有2种以上的有机溶剂时,每种有机溶剂的沸点优选为50~200℃。下限优选为80℃以上,更优选为90℃以上,进一步优选为100℃以上,更进一步优选为110℃以上,更进一步优选为120℃以上。上限优选为185℃以下,更优选为170℃以下,进一步优选为160℃以下,更进一步优选为155℃以下,更进一步优选为150℃以下。
关于本发明中所使用的冲洗液中所含有的有机溶剂,从容易兼顾减少显影残渣和抑制对图案产生的损伤的原因考虑,优选为选自丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、丙酮及乙基-3-乙氧基丙酸酯中的至少1种,更优选为选自丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮及乙基-3-乙氧基丙酸酯中的至少1种。
作为用冲洗液进行的处理方法(冲洗方法),例如能够适用将形成有光固化性组合物层的支承体在装满冲洗液的槽中浸渍一定时间的方法(浸渍法)、对光固化性组合物层的表面喷涂显影液的方法(喷雾法)、在以一定速度旋转的支承体上一边以一定速度对显影液吐出喷嘴进行扫描一边持续吐出显影液的方法(动态分配法)等,优选为动态分配法。
用冲洗液进行的处理时间(冲洗时间)优选为10~120秒钟。下限优选为20秒钟以上,更优选为30秒钟以上。上限优选为90秒钟以下,更优选为60秒钟以下。
冲洗液的温度优选为0℃~50℃。下限优选为10℃以上,更优选为20℃以上。上限优选为40℃以下,更优选为30℃以下。
冲洗后,可以进行干燥处理。作为干燥方法,可举出旋转干燥、喷雾干燥等,优选为旋转干燥。作为旋转干燥条件,转速优选为2000rpm以上,更优选为3000rpm以上,进一步优选为4000rpm以上。上限优选为10000rpm以下,更优选为7000rpm以下,进一步优选为5000rpm以下。干燥时间并无特别限定,优选为5秒钟以上,更优选为10秒钟以上,更优选为15秒钟以上。上限并无特别限定,优选为30秒钟以下,更优选为25秒钟以下,更优选为20秒钟以下。
(后烘工序)
本发明的图案的制造方法中,优选为在进行显影的工序后(在进行了冲洗的工序之后称为进行冲洗的工序后),且实施干燥之后进行加热处理(后烘)。加热温度例如优选为100~240℃,更优选为200~240℃。关于后烘,能够以成为上述条件的方式利用加热板或对流式烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热机构,以连续式或间歇式对显影后的膜进行。
通过本发明的图案的制造方法得到的图案的厚度及线宽并无特别限定。能够根据用途及目的而适当调整。例如,图案的厚度优选为20.0μm以下,更优选为10.0μm以下,进一步优选为5.0μm以下。膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。并且,图案的线宽优选为10.0μm以下,更优选为5.0μm以下,进一步优选为3.0μm以下,更进一步优选为2.0μm以下,更进一步优选为1.7μm以下,尤其优选为1.5μm以下。下限并无特别限定,例如能够设为0.1μm以上。
通过本发明的图案的制造方法得到的图案的用途并无特别限定,例如能够使用于CCD(电荷耦合元件)或CMOS(互补金属氧化膜半导体)等固体摄像元件或图像显示装置等。并且,通过本发明的图案的制造方法得到的图案能够使用于滤色器、红外线截止滤波器、红外线透射滤波器、遮光膜等。
<光固化性组合物>
接着,对本发明的光固化性组合物进行说明。本发明的光固化性组合物含有色材和树脂,且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g。本发明的光固化性组合物能够优选地使用于上述本发明的图案的制造方法。
本发明的光固化性组合物优选为满足下述条件1。
条件1:在玻璃基板上涂布光固化性组合物并在100℃下加热2分钟而形成了膜时,对前述膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的前述膜表面相对于纯水的接触角为70~120°。
上述条件1中的接触角的上限优选为110°以下,更优选为100°以下,进一步优选为90°以下。上述条件1中的接触角的下限优选为73°以上,更优选为76°以上,进一步优选为79°以上。
由满足上述条件1的光固化性组合物形成的膜相对于水的亲和性低。并且,由于相对于水的亲和性低,因此相对于有机溶剂的亲和性良好。因此,当使用满足上述条件1的光固化性组合物形成了光固化性组合物层时,未曝光部相对于有机溶剂的亲和性良好,从而能够更有效地显影去除未曝光部的光固化性组合物层。
本发明的光固化性组合物的固体成分的酸值优选为20mgKOH/g以下,更优选为15mgKOH/g以下,进一步优选为12mgKOH/g以下。从容易提高色材的分散稳定性或者得到线性优异的图案等原因考虑,下限优选为2mgKOH/g以上,更优选为3mgKOH/g以上。
并且,从容易提高色材的分散稳定性或者得到线性优异的图案等原因考虑,本发明的光固化性组合物的固体成分的胺值优选为80mgKOH/g以下,更优选为60mgKOH/g以下,进一步优选为40mgKOH/g以下。下限优选为1mgKOH/g以上,更优选为3mgKOH/g以上。
本发明的光固化性组合物能够使用于滤色器、红外线透射滤波器、遮光膜等。作为滤色器,可举出具有选自红色、蓝色、绿色、青色、品红色及黄色中的色相的像素(图案)的滤波器。
作为红外线透射滤波器,可举出满足波长400~640nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长1100~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的分光特性的滤波器等。
并且,红外线透射滤波器还优选为满足以下(1)~(4)中的任一个分光特性的滤波器。
(1):波长400~640nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长800~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的滤波器。
(2):波长400~750nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长900~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的滤波器。
(3):波长400~830nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长1000~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的滤波器。
(4):波长400~950nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长1100~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的滤波器。
当将本发明的光固化性组合物用作红外线透射滤波器用组合物时,本发明的光固化性组合物满足波长400~640nm的范围内的吸光度的最小值Amin与波长1100~1300nm的范围内的吸光度的最大值Bmax之比即Amin/Bmax优选为5以上的分光特性。Amin/Bmax更优选为7.5以上,进一步优选为15以上,尤其优选为30以上。
一波长λ下的吸光度Aλ通过以下式(1)而定义。
Aλ=-log(Tλ/100)……(1)
Aλ为波长λ下的吸光度,Tλ为波长λ下的透射率(%)。
本发明中,吸光度的值可以为以溶液的状态测定而得的值,也可以为以使用光固化性组合物制成的膜的状态测定而得的值。当以膜的状态测定吸光度时,优选为使用如下膜测定,该膜在玻璃基板上通过旋涂等方法,以干燥后的膜的厚度成为规定的厚度的方式涂布光固化性组合物,并使用加热板在100℃下干燥120秒钟而制成。
当将本发明的光固化性组合物用作红外线透射滤波器用组合物时,本发明的光固化性组合物更优选为满足以下(11)~(14)中的任一分光特性。
(11):波长400~640nm的范围内的吸光度的最小值Amin1与波长800~1300nm的范围内的吸光度的最大值Bmax1之比即Amin1/Bmax1为5以上,优选为7.5以上,更优选为15以上,进一步优选为30以上。根据该方式,能够形成能够遮蔽波长400~640nm的范围的光并使波长720nm以上的光透射的滤波器。
(12):波长400~750nm的范围内的吸光度的最小值Amin2与波长900~1300nm的范围内的吸光度的最大值Bmax2之比即Amin2/Bmax2为5以上,优选为7.5以上,更优选为15以上,进一步优选为30以上。根据该方式,能够形成能够遮蔽波长400~750nm的范围的光并使波长850nm以上的光透射的滤波器。
(13):波长400~850nm的范围内的吸光度的最小值Amin3与波长1000~1300nm的范围内的吸光度的最大值Bmax3之比即Amin3/Bmax3为5以上,优选为7.5以上,更优选为15以上,进一步优选为30以上。根据该方式,能够形成能够遮蔽波长400~850nm的范围的光并使波长940nm以上的光透射的滤波器。
(14):波长400~950nm的范围内的吸光度的最小值Amin4与波长1100~1300nm的范围内的吸光度的最大值Bmax4之比即Amin4/Bmax4为5以上,优选为7.5以上,更优选为15以上,进一步优选为30以上。根据该方式,能够形成能够遮蔽波长400~950nm的范围的光并使波长1040nm以上的光透射的滤波器。
以下,对使用于本发明的光固化性组合物的各成分进行说明。
<<色材>>
本发明的光固化性组合物含有色材。作为色材,可举出彩色着色剂、黑色着色剂、红外线吸收色素等。使用于本发明的光固化性组合物的色材优选为至少含有彩色着色剂。
(彩色着色剂)
作为彩色着色剂,可举出红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂、橙色着色剂等。彩色着色剂可以为颜料,也可以为染料。从显影时,与分散剂等树脂同时被去除且难以作为残渣而残留的原因考虑,优选为颜料。颜料的平均粒径(r)优选为20nm≤r≤300nm,更优选为25nm≤r≤250nm,进一步优选为30nm≤r≤200nm。在此“平均粒径”是指针对集合有颜料的一次粒子的二次粒子的平均粒径。并且,关于可使用的颜料的二次粒子的粒径分布(以下,还简称为“粒径分布”。),平均粒径±100nm的范围内所包含的二次粒子优选为整体的70质量%以上,更优选为80质量%以上。
颜料优选为有机颜料。作为有机颜料,可举出以下。
比色指数(C.I.)Pigment Yellow 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、231等(以上为黄色颜料)、
C.I.Pigment Orange 2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73等(以上为橙色颜料)、
C.I.Pigment Red 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等(以上为红色颜料)、
C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58、59、62、63等(以上为绿色颜料)、
C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、32、37、42等(以上为紫色颜料)、
C.I.Pigment Blue 1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80等(以上为蓝色颜料)。
这些有机颜料能够单独使用或组合各种而使用。
并且,作为黄色颜料,还能够使用含有选自由下述式(I)表示的偶氮化合物及其互变异构性结构的偶氮化合物中的至少1种阴离子、2种以上的金属离子及三聚氰胺化合物的金属偶氮颜料。
[化学式1]
式中,R1及R2分别独立地为-OH或-NR5R6,R3及R4分别独立地为=O或=NR7,R5~R7分别独立地为氢原子或烷基。R5~R7所表示的烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6,进一步优选为1~4。烷基可以为直链、支链及环状中的任一种,优选为直链或支链,更优选为直链。烷基可以具有取代基。取代基优选为卤素原子、羟基、烷氧基、氰基及氨基。
式(I)中,R1及R2优选为-OH。并且,R3及R4优选为=O。
金属偶氮颜料中的三聚氰胺化合物优选为由下述式(II)表示的化合物。
[化学式2]
式中R11~R13分别独立地为氢原子或烷基。烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6,进一步优选为1~4。烷基可以为直链、支链及环状中的任一种,优选为直链或支链,更优选为直链。烷基可以具有取代基。取代基优选为羟基。优选R11~R13中的至少一个为氢原子,更优选R11~R13全部为氢原子。
上述金属偶氮颜料优选为含有选自上述由式(I)表示的偶氮化合物及其互变异构性结构的偶氮化合物中的至少1种阴离子、至少包括Zn2+及Cu2+的金属离子及三聚氰胺化合物的方式的金属偶氮颜料。该方式中,以金属偶氮颜料的总金属离子的1摩尔为基准,优选为将Zn2+及Cu2+合计含有95~100摩尔%,更优选为含有98~100摩尔%,进一步优选为含有99.9~100摩尔%,尤其优选为含有100摩尔%。并且,金属偶氮颜料中的Zn2+与Cu2+的摩尔比优选为Zn2+:Cu2+=199:1~1:15,更优选为19:1~1:1,进一步优选为9:1~2:1。并且,该方式中,金属偶氮颜料进而可以含有除了Zn2+及Cu2+以外的二价或三价金属离子(以下,还称为金属离子Me1)。作为金属离子Me1,可举出Ni2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3 +、Nd2+、Nd3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Yb2+、Yb3+、Er3+、Tm3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Mn2+、Y3+、Sc3+、Ti2+、Ti3+、Nb3+、Mo2+、Mo3+、V2+、V3+、Zr2+、Zr3+、Cd2+、Cr3+、Pb2+、Ba2+,优选为选自Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Yb3+、Er3+、Tm3 +、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Mn2+及Y3+中的至少1种,进一步优选为选自Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Tb3+、Ho3+及Sr2+中的至少1种,尤其优选为选自Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+及Co3 +中的至少1种。关于金属离子Me1的含量,以金属偶氮颜料的总金属离子的1摩尔为基准,优选为5摩尔%以下,更优选为2摩尔%以下,进一步优选为0.1摩尔%以下。
关于上述金属偶氮颜料,能够参考日本特开2017-171912号公报的0011~0062、0137~0276段、日本特开2017-171913号公报的0010~0062、0138~0295段、日本特开2017-171914号公报的0011~0062、0139~0190段、日本特开2017-171915号公报的0010~0065、0142~0222段的记载,并将这些内容编入本说明书中。
并且,作为红色颜料,还能够使用如下化合物,该化合物具有芳香族环中导入有键合有氧原子、硫原子或氮原子的基团的芳香族环基与二酮吡咯并吡咯骨架键合的结构。作为这些化合物,优选为由式(DPP1)表示的化合物,更优选为由式(DPP2)表示的化合物。
[化学式3]
上述式中,R11及R13分别独立地表示取代基,R12及R14分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂芳基。n11及n13分别独立地表示0~4的整数,X12及X14分别独立地表示氧原子、硫原子或氮原子,当X12为氧原子或硫原子时,m12表示1,当X12为氮原子时,m12表示2,当X14为氧原子或硫原子时,m14表示1,当X14为氮原子时,m14表示2。作为R11及R13所表示的取代基,作为优选的具体例可举出烷基、芳基、卤素原子、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂芳氧基羰基、酰胺基、氰基、硝基、三氟甲基、亚砜基、磺基等。
并且,作为绿色颜料,还能够使用1分子中的卤素原子数为平均10~14个,溴原子为平均8~12个,氯原子为平均2~5个的卤化锌酞青颜料。作为具体例,可举出国际公开WO2015/118720号公报中所记载的化合物。
并且,作为蓝色颜料,还能够使用具有磷原子的铝酞青化合物。作为具体例,可举出日本特开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,并无特别限制,能够使用公知的染料。例如,可举出吡唑偶氮系、苯胺偶氮系、三芳基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、苯亚甲基系、氧杂菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、吩噻嗪系、吡咯并吡唑甲亚胺系、呫吨系、酞、苯并吡喃系、靛蓝系、吡咯亚甲基系等染料。并且,还可以使用这些染料的多聚体。并且,还能够使用日本特开2015-028144号公报、日本特开2015-034966号公报中所记载的染料。
作为黄色着色剂,能够使用国际公开WO2012/128233号公报、日本特开2017-201003号公报中所记载的色素。并且,作为红色着色剂,能够使用国际公开WO2012/102399号公报、国际公开WO2012/117965号公报及日本特开2012-229344号公报中所记载的色素。并且,作为绿色着色剂,能够使用国际公开WO2012/102395号公报中所记载的色素。除此以外,还能够使用WO2011/037195号公报中所记载的制盐染料。
(黑色着色剂)
作为黑色着色剂,可举出碳黑、金属氧氮化物(氮黑等)、金属氮化物(氮化钛等)等无机黑色着色剂或二苯并呋喃酮化合物、甲亚胺化合物、苝化合物、偶氮化合物等有机黑色着色剂。有机黑色着色剂优选为二苯并呋喃酮化合物、苝化合物。作为二苯并呋喃酮化合物,可举出日本特表2010-534726号公报、日本特表2012-515233号公报、日本特表2012-515234号公报等中所记载的化合物,例如能够作为BASF公司制“Irgaphor Black”而获得。作为苝化合物,可举出C.I.Pigment Black 31、32等。作为甲亚胺化合物,可举出日本特开平1-170601号公报、日本特开平2-034664号公报等中所记载的甲亚胺化合物,例如能够作为Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制“酞蓝黑A1103”而获得。二苯并呋喃酮化合物优选为由下述式中任一个表示的化合物或这些的混合物。
[化学式4]
式中,R1及R2分别独立地表示氢原子或取代基,R3及R4分别独立地表示取代基,a及b分别独立地表示0~4的整数,当a为2以上时,多个R3可以相同,也可以不同,多个R3可以键合而形成环,当b为2以上时,多个R4可以相同,也可以不同,多个R4可以键合而形成环。
R1~R4所表示的取代基表示卤素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-OR301、-COR302、-COOR303、-OCOR304、-NR305R306、-NHCOR307、-CONR308R309、-NHCONR310R311、-NHCOOR312、-SR313、-SO2R314、-SO2OR315、-NHSO2R316或-SO2NR317R318,R301~R318分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。
关于二苯并呋喃酮化合物的详细内容,能够参考日本特表2010-534726号公报的0014~0037段的记载,并将该内容编入本说明书中。
(红外线吸收色素)
作为红外线吸收色素,优选为在波长700~1300nm的范围,更优选为在波长700~1000nm的范围具有极大吸收波长的化合物。红外线吸收色素可以为颜料,也可以为染料。
本发明中,作为红外线吸收色素,能够优选地使用具有包括单环或稠环的芳香族环的π共轭平面的化合物。红外线吸收色素所具有的构成π共轭平面的除了氢以外的原子数优选为14个以上,更优选为20个以上,进一步优选为25个以上,尤其优选为30个以上。上限例如优选为80个以下,更优选为50个以下。红外线吸收色素所具有的π共轭平面优选为包含2个以上的单环或稠环的芳香族环,更优选为包含3个以上的前述芳香族环,进一步优选为包含4个以上的前述芳香族环,尤其优选为包含5个以上的前述芳香族环。上限优选为100个以下,更优选为50个以下,进一步优选为30个以下。作为前述芳香族环,可举出苯环、萘环、并环戊二烯环、茚环、薁环、庚烯环、茚烯环、苝环、并五苯环、夸特锐烯环、乙烷合萘(acenaphthene)环、菲环、蒽环、并四苯环、屈环、三亚苯环、芴环、吡啶环、喹啉环、异喹啉环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、噻唑环、苯并噻唑环、三唑环、苯并三唑环、恶唑环、苯并恶唑环、咪唑啉环、吡嗪环、喹喔啉环、嘧啶环、喹唑啉环、哒嗪环、三嗪环、吡咯环、吲哚环、异吲哚环、咔唑环及具有这些环的稠环。
红外线吸收色素优选为选自吡咯并吡咯化合物、花青化合物、方酸化合物、酞青化合物、萘酞青化合物、夸特锐烯化合物、部花青化合物、克酮酸化合物、氧杂菁化合物、二亚铵化合物、二硫醇化合物、三芳基甲烷化合物、吡咯亚甲基化合物、甲亚胺化合物、蒽醌化合物及二苯并呋喃酮化合物中的至少一种,更优选为选自吡咯并吡咯化合物、花青化合物、方酸化合物、酞青化合物、萘酞青化合物及二亚铵化合物中的至少一种,进一步优选为选自吡咯并吡咯化合物、花青化合物及方酸化合物中的至少一种,尤其优选为吡咯并吡咯化合物。
作为吡咯并吡咯化合物,可举出日本特开2009-263614号公报的0016~0058段中所记载的化合物、日本特开2011-068731号公报的0037~0052段中所记载的化合物、国际公开WO2015/166873号公报的0010~0033段中所记载的化合物等,并将这些内容编入本说明书中。
作为方酸化合物,可举出日本特开2011-208101号公报的0044~0049段中所记载的化合物、日本专利第6065169号公报的0060~0061段中所记载的化合物、国际公开WO2016/181987号公报的0040段中所记载的化合物、国际公开WO2013/133099号公报中所记载的化合物、国际公开WO2014/088063号公报中所记载的化合物、日本特开2014-126642号公报中所记载的化合物、日本特开2016-146619号公报中所记载的化合物、日本特开2015-176046号公报中所记载的化合物、日本特开2017-025311号公报中所记载的化合物、国际公开WO2016/154782号公报中所记载的化合物、日本专利5884953号公报中所记载的化合物、日本专利6036689号公报中所记载的化合物、日本专利5810604号公报中所记载的化合物、日本特开2017-068120号公报中所记载的化合物等,并将这些内容编入本说明书中。
作为花青化合物,可举出日本特开2009-108267号公报的0044~0045段中所记载的化合物、日本特开2002-194040号公报的0026~0030段中所记载的化合物、日本特开2015-172004号公报中所记载的化合物、日本特开2015-172102号公报中所记载的化合物、日本特开2008-088426号公报中所记载的化合物、日本特开2017-031394号公报中所记载的化合物等,并将这些内容编入本说明书中。
作为二亚铵化合物,例如可举出日本特表2008-528706号公报中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。作为酞青化合物,例如可举出日本特开2012-077153号公报的0093段中所记载的化合物、日本特开2006-343631号公报中所记载的酞青氧钛、日本特开2013-195480号公报的0013~0029段中所记载的化合物,并将这些内容编入本说明书中。作为萘酞青化合物,例如可举出日本特开2012-077153号公报的0093段中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。
本发明中,红外线吸收色素还能够使用市售品。例如,可举出SDO-C33(ArimotoChemical Co.Ltd.制)、EX Color IR-14、EX Color IR-10A、EX Color TX-EX-801B、EXColor TX-EX-805K(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制)、ShigenoxNIA-8041、ShigenoxNIA-8042、ShigenoxNIA-814、ShigenoxNIA-820、ShigenoxNIA-839(HAKKO Corporation.制)、EpoliteV-63、Epolight3801、Epolight3036(EPOLIN,INC.制)、PRO-JET825LDI(FujifilmCorporation制)、NK-3027、NK-5060(Hayashibara Co.,Ltd.制)、YKR-3070(MitsuiChemicals,Inc.制)等。
从所得到的膜的薄膜化的观点考虑,光固化性组合物的总固体成分中的色材的含量优选为40质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为55质量%以上,尤其优选为60质量%以上。若色材的含量为40质量%以上,则易形成薄膜且分光特性良好的膜。从制膜性的观点考虑,上限优选为80质量%以下,更优选为75质量%以下,进一步优选为70质量%以下。
使用于本发明的光固化性组合物的色材优选为含有选自彩色着色剂及黑色着色剂中的至少1种。并且,色材的总质量中的彩色着色剂及黑色着色剂的含量优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为70质量%以上。上限能够设为100质量%,还能够设为90质量%以下。
并且,使用于本发明的光固化性组合物的色材优选为至少含有绿色着色剂。并且,色材的总质量中的绿色着色剂的含量优选为30质量%以上,更优选为40质量%以上,进一步优选为50质量%以上。上限能够设为100质量%,还能够设为75质量%以下。
使用于本发明的光固化性组合物的色材中,色材的总质量中的颜料的含量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为90质量%以上。若色材的总质量中的颜料的含量为上述范围,则易得到基于热的分光变动得以抑制的膜。
当将本发明的光固化性组合物用作滤色器用组合物时,光固化性组合物的总固体成分中的彩色着色剂的含量优选为40质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为55质量%以上,尤其优选为60质量%以上。并且,色材的总质量中的彩色着色剂的含量优选为25质量%以上,更优选为45质量%以上,进一步优选为65质量%以上。上限能够设为100质量%,还能够设为75质量%以下。并且,上述色材优选为至少含有绿色着色剂。并且,上述色材的总质量中的绿色着色剂的含量优选为35质量%以上,更优选为45质量%以上,进一步优选为55质量%以上。上限能够设为100质量%,还能够设为80质量%以下。
当将本发明的光固化性组合物用作遮光膜的形成用组合物时,光固化性组合物的总固体成分中的黑色着色剂(优选为无机黑色着色剂)的含量优选为40质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为55质量%以上,尤其优选为60质量%以上。并且,色材的总质量中的黑色着色剂的含量优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为70质量%以上。上限能够设为100质量%,还能够设为90质量%以下。
当将本发明的光固化性组合物用作红外线透射滤波器用组合物时,本发明中所使用的色材优选为满足以下(1)~(3)中的至少一个必要条件。
(1):含有2种以上的彩色着色剂,且由2种以上的彩色着色剂的组合形成黑色。优选为由选自红色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂及绿色着色剂中的2种以上的着色剂的组合形成黑色。
(2):含有有机黑色着色剂。
(3):上述(1)或(2)中,还含有红外线吸收色素。
作为上述(1)的方式的优选组合,例如可举出以下。
(1-1)含有红色着色剂与蓝色着色剂的方式。
(1-2)含有红色着色剂、蓝色着色剂及黄色着色剂的方式。
(1-3)含有红色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂及紫色着色剂的方式。
(1-4)含有红色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂及绿色着色剂的方式。
(1-5)含有红色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂及绿色着色剂的方式。
(1-6)含有红色着色剂、蓝色着色剂及绿色着色剂的方式。
(1-7)含有黄色着色剂与紫色着色剂的方式。
上述(2)的方式中,还含有彩色着色剂也优选。通过同时使用有机黑色着色剂与彩色着色剂,容易得到优异的分光特性。作为与有机黑色着色剂组合使用的彩色着色剂,例如可举出红色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂等,优选为红色着色剂及蓝色着色剂。这些可以单独使用,也可以同时使用2种以上。并且,关于彩色着色剂与有机黑色着色剂的混合比例,相对于有机黑色着色剂100质量份,彩色着色剂优选为10~200质量份,更优选为15~150质量份。
上述(3)的方式中,色材的总质量中的红外线吸收色素的含量优选为5~40质量%。上限优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下。下限优选为10质量%以上,更优选为15质量%以上。
<<树脂>>
本发明的光固化性组合物含有树脂。另外,本发明中树脂是指,除了色材以外的有机化合物,且分子量为3000以上的有机化合物。树脂例如以将颜料等粒子分散于组合物中的用途或粘结剂的用途进行配合。另外,主要将为了分散颜料等粒子而使用的树脂称为分散剂。其中,树脂的这些用途仅为一例,还能够以这些用途以外的目的使用。
树脂的重量平均分子量(Mw)优选为3000~2000000。上限优选为1000000以下,更优选为500000以下。下限优选为4000以上,更优选为5000以上。
作为树脂,可举出(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、聚亚苯树脂、聚亚芳基醚膦氧化物树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、聚酯树脂、苯乙烯树脂等。其中,从容易得到更优异的显影性的原因考虑,优选为(甲基)丙烯酸树脂。
树脂的溶解度参数优选为18~24MPa0.5。下限优选为19MPa0.5以上,更优选为20MPa0.5以上。上限优选为23MPa0.5以上,更优选为22MPa0.5以上。若树脂的溶解度参数为上述范围,则容易通过显影液去除未曝光部的感光性组合物层,且容易得到优异的图案形成性。而且,容易更有效地抑制产生显影残渣。另外,树脂的溶解度参数为通过冲津法计算的值。
并且,树脂的CLogP值优选为0~10。下限优选为1以上,更优选为2以上。上限优选为8以下,更优选为6以下。若树脂的CLogP值为上述范围,则通过显影液容易去除未曝光部的感光性组合物层,且容易得到优异的图案形成性。而且,容易更有效地抑制产生显影残渣。另外,本说明书中,树脂的ClogP值为如下计算的值。当树脂由重复单元D1、D2……Dn构成,将与重复单元D1、D2、……、Dn对应的单体的ClogP值分别设为ClogP1、ClogP2、……、ClogPn,将重复单元D1、D2、……、Dn的树脂中的摩尔分率分别设为ω1、ω2、……、ωn时,通过以下计算式计算。
树脂的ClogP值=Σ[(ω1×ClogP1)+(ω2×ClogP2)+……(ωn×ClogPn)]
另外,与重复单元D1、D2、……Dn对应的单体的ClogP值(ClogP1、ClogP2、……、ClogPn)为使用ChemiBioDraw Ultra ver.13.0.2.3021(Cambridge soft公司制)预测计算而求出的值。
本发明中,作为树脂也可以使用具有酸基的树脂。作为酸基,可举出羧基、磷酸基、磺基、酚性羟基等,优选为羧基。
具有酸基的树脂优选为包含在侧链具有酸基的重复单元,更优选为在树脂的总重复单元中包含5~80摩尔%的在侧链具有酸基的重复单元。在侧链具有酸基的重复单元的含量的上限优选为70摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下。在侧链具有酸基的重复单元的含量的下限优选为10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上。
关于具有酸基的树脂,能够参考日本特开2012-208494号公报的0558~0571(相对应的美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的0685~0700段)段的记载,并将该内容编入本说明书中。并且,还能够使用日本特开2012-032767号公报的0029~0063段中所记载的共聚物(B)及实施例中所使用的碱可溶性树脂、日本特开2012-208474号公报的0088~0098段中所记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2012-137531号公报的0022~0032段中所记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2013-024934号公报的0132~0143段中所记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2011-242752号公报的0092~0098段及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2012-032770号公报的0030~0072段中所记载的粘合剂树脂。将这些内容编入本说明书中。
具有酸基的树脂的酸值优选为5~200mgKOH/g。下限更优选为10mgKOH/g以上,进一步优选为15mgKOH/g以上,尤其优选为20mgKOH/g以上。上限更优选为150mgKOH/g以下,进一步优选为100mgKOH/g以下。
具有酸基的树脂的重量平均分子量(Mw)优选为5000~100000。并且,具有酸基的树脂的数平均分子量(Mn)优选为1000~20000。
本发明中所使用的树脂还优选为包含源自含有由下述式(ED1)表示的化合物和/或由下述式(ED2)表示的化合物(以下,也将这些化合物称为“醚二聚体”。)的单体成分的重复单元的树脂。
[化学式5]
式(ED1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~25的烃基。
[化学式6]
式(ED2)中,R表示氢原子或碳原子数1~30的有机基。关于式(ED2)的详细内容,能够参考日本特开2010-168539号公报的记载,并将该内容编入本说明书中。
作为醚二聚体的具体例,例如能够参考日本特开2013-29760号公报的0317段,并将该内容编入本说明书中。
本发明中所使用的树脂还优选为包含源自由下述式(X)表示的化合物的重复单元的树脂。
[化学式7]
式(X)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~10的亚烷基,R3表示氢原子或可以具有苯环的碳原子数1~20的烷基。n表示1~15的整数。
本发明的光固化性组合物还能够含有作为分散剂的树脂。关于分散剂,可举出酸性分散剂(酸性树脂)、碱性分散剂(碱性树脂)。其中,酸性分散剂(酸性树脂)表示酸基的量比碱基的量多的树脂。关于酸性分散剂(酸性树脂),将酸基的量和碱基的量的合计量设为100摩尔%时,优选为酸基的量占70摩尔%以上的树脂,更优选为实质上仅包括酸基的树脂。酸性分散剂(酸性树脂)所具有的酸基优选为羧基。酸性分散剂(酸性树脂)的酸值优选为1~80mgKOH/g,更优选为7~60mgKOH/g,进一步优选为12~40mgKOH/g。并且,碱性分散剂(碱性树脂)表示碱基的量比酸基的量多的树脂。关于碱性分散剂(碱性树脂),将酸基的量和碱基的量的合计量设为100摩尔%时,优选为碱基的量大于50摩尔%的树脂。碱性分散剂所具有的碱基优选为氨基。
用作分散剂的树脂还优选为接枝共聚物。接枝共聚物通过接枝链而具有与溶剂的亲和性,因此颜料的分散性及经时后的分散稳定性优异。关于接枝共聚物的详细内容,能够参考日本特开2012-255128号公报的0025~0094段的记载,并将该内容编入本说明书中。并且,接枝共聚物的具体例可举出下述树脂。以下树脂也可以为具有酸基的树脂(碱可溶性树脂)。并且,作为接枝共聚物,可举出日本特开2012-255128号公报的0072~0094段中所记载的树脂,并将该内容编入本说明书中。
[化学式8]
并且,本发明中,作为树脂(分散剂),还优选为使用在主链及侧链中的至少一个中含有氮原子的寡聚亚胺系共聚物。作为寡聚亚胺系共聚物,具备包括具有pKa14以下的官能团的部分结构的主链和包含原子数40~10,000的侧链的侧链,并且优选为在主链及侧链中的至少一个中具有碱性氮原子的树脂。碱性氮原子只要为呈碱性的氮原子则并无特别限制。关于寡聚亚胺系共聚物,能够参考日本特开2012-255128号公报的0102~0166段的记载,并将该内容编入本说明书中。作为寡聚亚胺系共聚物,能够使用日本特开2012-255128号公报的0168~0174段中所记载的树脂。
分散剂还能够使用市售品。例如,还能够将日本特开2012-137564号公报的0129段中所记载的产品用作分散剂。例如,可举出BYK Chemie公司制DISPERBYK系列(例如,DISPERBYK-161等)等。另外,作为上述分散剂进行了说明的树脂还能够以除了分散剂以外的用途使用。例如,还能够用作粘合剂。
光固化性组合物的总固体成分中的树脂的含量优选为10~40质量%。下限优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上。上限优选为35质量%以下,更优选为32质量%以下,进一步优选为30质量%以下。并且,光固化性组合物的总固体成分中的具有酸基的树脂的含量优选为5~38质量%。下限优选为8质量%以上,更优选为13质量%以上。上限优选为33质量%以下,更优选为28质量%以下,进一步优选为25质量%以下。
并且,本发明的光固化性组合物优选为含有具有与上述显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下(优选为3MPa0.5以下,更优选为2.5MPa0.5以下,进一步优选为2MPa0.5以下)的溶解度参数的树脂(以下,还称为树脂A)。根据该方式,容易得到更优异的图案形成性。而且,容易更有效地抑制产生显影残渣。并且,树脂A更优选为进而具有与上述冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为5.5MPa0.5以下(优选为5MPa0.5以下,进一步优选为4MPa0.5以下)的溶解度参数的树脂。根据该方式,冲洗工序时,能够抑制基于冲洗液的图案的膨润等的同时更有效地去除显影残渣。
光固化性组合物的总固体成分中的具有酸基的树脂A的含量优选为3~36质量%。下限优选为4质量%以上,更优选为6质量%以上。上限优选为33质量%以下,更优选为27质量%以下,进一步优选为24质量%以下。并且,树脂总量中的树脂A的含量优选为30~100质量%,更优选为50~100质量%,进一步优选为70~100质量%。
并且,本发明的光固化性组合物优选为含有具有与上述显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为2以下(优选为1.5以下,进一步优选为1以下)的CLogP值的树脂(以下,还称为树脂B)。根据该方式,容易得到更优异的图案形成性。而且,容易更有效地抑制产生显影残渣。并且,树脂B更优选为进而具有与上述冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为0.5~3(优选为1~2.5,进一步优选为1.5~2)的CLogP值的树脂。根据该方式,冲洗工序时,能够抑制基于冲洗液的图案的膨润等的同时更有效地抑制显影残渣。并且,树脂B尤其优选为进而满足上述树脂A的主要条件的树脂。
光固化性组合物的总固体成分中的具有酸基的树脂B的含量优选为1~37质量%。下限优选为2质量%以上,更优选为3质量%以上。上限优选为34质量%以下,更优选为29质量%以下,进一步优选为23质量%以下。并且,树脂总量中的树脂B的含量优选为40~100质量%,更优选为60~100质量%,进一步优选为80~100质量%。
从色材的分散稳定性及图案形成性的观点考虑,本发明的光固化性组合物中所含有的树脂整体的酸值优选为20mgKOH/g以下,更优选为15mgKOH/g以下,进一步优选为12mgKOH/g以下。从色材的分散稳定性及图案形成性的观点考虑,下限优选为2mgKOH/g以上,更优选为3mgKOH/g以上,进一步优选为5mgKOH/g以上。并且,光固化性组合物中所含有的树脂整体的胺值优选为10mgKOH/g以下,更优选为7mgKOH/g以下,进一步优选为5mgKOH/g以下。下限优选为1mgKOH/g以上,更优选为2mgKOH/g以上,进一步优选为3mgKOH/g以上。
<<聚合性单体>>
本发明的光固化性组合物能够含有聚合性单体。聚合性单体优选为能够通过自由基的作用而聚合的化合物。即,聚合性单体优选为自由基聚合性单体。聚合性单体优选为具有1个以上的乙烯性不饱和键基的化合物,更优选为具有2个以上的乙烯性不饱和键基的化合物,进一步优选为具有3个以上的乙烯性不饱和键基的化合物。乙烯性不饱和键基的个数的上限例如优选为15个以下,更优选为6个以下。作为乙烯性不饱和键基,可举出乙烯基、苯乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等,优选为(甲基)丙烯酰基。聚合性单体优选为3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更优选为3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。
聚合性单体的分子量优选为小于2000。上限优选为1500以下,进一步优选为1000以下。下限优选为100以上,更优选为150以上,进一步优选为250以上。
聚合性单体的溶解度参数优选为18~24MPa0.5。下限优选为19MPa0.5以上,更优选为20MPa0.5以上。上限优选为23MPa0.5以上,更优选为22MPa0.5以上。若聚合性单体的溶解度参数为上述范围,则易得到更优异的图案形成性。而且,容易更有效地抑制产生显影残渣。
聚合性单体的聚合性基值优选为1mmol/g以上,更优选为6mmol/g以上,进一步优选为10mmol/g以上。上限优选为30mmol/g以下。另外,聚合性单体的聚合性基值通过聚合性单体的1分子中所含有的聚合性基的数量除以聚合性单体的分子量而计算。并且,聚合性单体的乙烯性不饱和键基值(以下,称为C=C值)优选为1mmol/g以上,更优选为6mmol/g以上,从固化性的观点考虑,进一步优选为10mol/g以上。上限优选为30mmol/g以下。聚合性单体的C=C值通过聚合性单体的1分子中所含有的乙烯性不饱和键基的数量除以聚合性单体的分子量而计算。
作为聚合性单体,优选为乙烯氧基改性新戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品,NK酯ATM-35E;Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制)、二新戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制、A-DPH-12E;Shin-Nakamura ChemicalCo,Ltd.制)及这些的(甲基)丙烯酰基通过乙二醇残基和/或丙二醇残基而键合的结构的化合物。并且,作为聚合性单体,可举出日本特开2013-253224号公报的0034~0038段、日本特开2012-208494号公报的0477段中所记载的聚合性单体等,并将这些内容编入本说明书中。并且,作为聚合性单体,还能够使用双甘油EO(环氧乙烷)改性(甲基)丙烯酸酯(作为市售品M-460;TOAGOSEI CO.,LTD.制)、新戊四醇四丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制、A-TMMT)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制、KAYARAD HDDA)、RP-1040(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、ARONIX TO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、NK OLIGOUA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制)、8UH-1006、8UH-1012(Taisei FineChemical Co.,Ltd.制)等。
从容易提高膜的疏水性而进一步提高显影性的原因考虑,本发明中所使用的聚合性单体优选为不具有酸基及羟基的化合物。
作为聚合性单体还能够使用具有己内酯结构的化合物。作为具有己内酯结构的化合物,能够参考日本特开2013-253224号公报的0042~0045段的记载,并将该内容编入本说明书中。关于具有己内酯结构的化合物,例如可举出由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作为KAYARAD DPCA系列而市售的DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等。
作为聚合性单体,还能够使用具有乙烯性不饱和键基和亚烷基氧基的化合物。作为具有饱和键基和烷基氧基的化合物,优选为具有乙烯性不饱和键基和亚乙氧基和/或亚丙氧基的化合物,更优选为具有乙烯性不饱和键基和亚乙氧基的化合物,进一步优选为具有4~20个亚乙氧基的3~6官能(甲基)丙烯酸酯化合物。作为具有乙烯性不饱和键基和亚烷基氧基的化合物的市售品,例如可举出Sartomer公司制具有4个亚乙氧基的4官能(甲基)丙烯酸酯即SR-494、具有3个异丁烯氧基的3官能(甲基)丙烯酸酯即KAYARAD TPA-330等。
聚合性单体还优选为使用具有芴骨架的聚合性单体。作为具有芴骨架的聚合性单体的市售品,可举出OGSOL EA-0200、EA-0300(Osaka Gas ChemicalsCo.,Ltd.制、具有芴骨架的(甲基)丙烯酸酯单体)等。
作为聚合性单体,还优选为日本特公昭48-041708号公报、日本特开昭51-037193号公报、日本特公平2-032293号公报、日本特公平2-016765号公报中所记载的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯类、日本特公昭58-049860号公报、日本特公昭56-017654号公报、日本特公昭62-039417号公报、日本特公昭62-039418号公报中所记载的具有环氧乙烷类骨架的氨基甲酸酯化合物类。并且,能够使用日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平1-105238号公报中所记载的在分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物类。作为市售品,可举出UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co,Ltd.制)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制)等。
并且,作为聚合性单体,还能够使用日本特开2017-048367号公报、日本专利第6057891号公报、日本专利第6031807号公报中所记载的化合物。
并且,作为聚合性单体,还优选为使用8UH-1006、8UH-1012(以上为Taisei FineChemical Co.,Ltd.制)、LIGHT-ACRYLATE POB-A0(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制)等。
当本发明的光固化性组合物含有聚合性单体时,本发明的光固化性组合物的总固体成分中的聚合性单体的含量优选为0.1~30质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上。上限优选为25质量%以下,更优选为20质量%以下。
并且,光固化性组合物的总固体成分中的聚合性单体与树脂的合计含量优选为17~57质量%。下限优选为22质量%以上,更优选为27质量%以上,进一步优选为32质量%以上。上限优选为52质量%以下,更优选为47质量%以下,进一步优选为42质量%以下。并且,优选为相对于树脂的100质量份含有10~100质量份的聚合性单体。下限优选为30质量份以上,更优选为50质量份。上限优选为80质量份以下,更优选为70质量份以下。
本发明的光固化性组合物中,聚合性单体可以仅使用1种,也可以使用2种以上。当使用2种以上时,优选这些的合计量为上述范围。
<<光聚合引发剂>>
本发明的光固化性组合物优选为含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,并无特别限制,能够从公知的光聚合引发剂中适当选择。例如,优选为对紫外线区域至可见区域的光线具有感光性的化合物。光聚合引发剂优选为光自由基聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,可举出卤化烃衍生物(例如,具有三嗪骨架的化合物、具有二唑骨架的化合物等)、酰基膦化合物、六芳基联咪唑、肟化合物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物等。从曝光灵敏度的观点而言,光聚合引发剂优选为三卤甲基三嗪(trihalo methyl triazine)化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、茂金属化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物、环戊二烯-苯-铁络合物、卤甲基/>二唑化合物及3-芳基取代香豆素化合物,更优选为选自肟化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物及酰基膦化合物中的化合物,进一步优选为肟化合物。关于光聚合引发剂,能够参考日本特开2014-130173号公报的0065~0111段的记载,并将该内容编入本说明书中。
作为α-羟基酮化合物的市售品,可举出IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上为BASF公司制)等。作为α-氨基酮化合物的市售品,可举出IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379及IRGACURE-379EG(以上为BASF公司制)等。作为酰基膦化合物的市售品,可举出IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上为BASF公司制)等。
作为肟化合物,可举出日本特开2001-233842号公报中所记载的化合物、日本特开2000-080068号公报中所记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中所记载的化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)中所记载的化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)中所记载的化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)中所记载的化合物、日本特开2000-066385号公报中所记载的化合物、日本特开2000-080068号公报中所记载的化合物、日本特表2004-534797号公报中所记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中所记载的化合物、日本特开2017-019766号公报中所记载的化合物、日本专利第6065596号公报中所记载的化合物、国际公开WO2015/152153号公报中所记载的化合物、国际公开WO2017/051680号公报中所记载的化合物等。作为肟化合物的具体例,可举出3-苯甲酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。作为市售品,可举出IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上为BASF公司制)、TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.制)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION制、日本特开2012-014052号公报中所记载的光聚合引发剂2)。并且,作为肟化合物,还优选为使用无着色性的化合物或透明性高且难以变色的化合物。作为市售品,可举出ADEKAARKLS NCI-730、NCI-831、NCI-930(以上为ADEKA CORPORATION制)等。
本发明中,作为光聚合引发剂,还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,可举出日本特开2014-137466号公报中所记载的化合物。将该内容编入本说明书中。
本发明中,作为光聚合引发剂,还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。将该内容编入本说明书中。
本发明中,作为光聚合引发剂,还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、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、ADEKAARKLSNCI-831(ADEKA CORPORATION制)。
本发明中,作为光聚合引发剂,还能够使用具有苯并呋喃骨架的肟化合物。作为具体例,可举出国际公开WO2015/036910号公报中所记载的OE-01~OE-75。
以下,示出本发明中优选地使用的肟化合物的具体例,但本发明并不限定于这些。
[化学式9]
[化学式10]
肟化合物优选为在波长350~500nm的范围具有极大吸收波长的化合物,更优选为在波长360~480nm的范围具有极大吸收波长的化合物。并且,从灵敏度的观点考虑,优选为肟化合物在波长365nm或波长405nm下的摩尔吸光系数高,更优选为1,000~300,000,进一步优选为2,000~300,000,尤其优选为5,000~200,000。化合物的摩尔吸光系数能够利用公知的方法进行测定。例如,优选为通过分光光度计(Varian公司制Cary-5spectrophotometer),并使用乙酸乙酯溶剂,以0.01g/L的浓度进行测定。
本发明中,作为光聚合引发剂还可以使用2官能或3官能以上的光自由基聚合引发剂。通过使用这些光自由基聚合引发剂,从光自由基聚合引发剂的1分子产生2个以上的自由基,因此可得到良好的灵敏度。并且,当使用了非对称结构的化合物时,结晶性降低而对溶剂等的溶解性提高,且经时也不易析出,从而能够提高组合物的经时稳定性。作为2官能或3官能以上的光自由基聚合引发剂的具体例,可举出日本特表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0417~0412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、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、日本特表2017-523465号公报的0007段中所记载的肟酯类光引发剂、日本特开2017-167399号公报的0020~0033段中所记载的光引发剂、日本特开2017-151342号公报的0017~0026段中所记载的光聚合引发剂(A)等。
当本发明的光固化性组合物含有光聚合引发剂时,本发明的光固化性组合物的总固体成分中的光聚合引发剂的含量优选为0.1~30质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上。上限优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下。本发明的光固化性组合物中,光聚合引发剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。当使用2种以上时,优选这些的合计量为上述范围。
并且,光固化性组合物的总固体成分中的聚合性单体与光聚合引发剂的合计含量优选为3~25质量%。下限优选为5质量%以上,更优选为7质量%以上,进一步优选为9质量%以上。上限优选为20质量%以下,更优选为18质量%以下,进一步优选为16质量%以下。并且,优选为相对于聚合性单体100质量份含有25~300质量份的光聚合引发剂。下限优选为50质量份以上,更优选为75质量份以上。上限优选为200质量份以下,更优选为150质量份以下。
<<具有环状醚基的化合物>>
本发明的光固化性组合物能够含有具有环状醚基的化合物。作为环状醚基,可举出环氧基、氧杂环丁烷基等。具有环状醚基的化合物优选为具有环氧基的化合物。作为具有环氧基的化合物,可举出在1分子内具有1个以上的环氧基的化合物,优选为具有2个以上的环氧基的化合物。关于环氧基,优选为在1分子内具有1~100个。环氧基的上限例如能够设为10个以下,还能够设为5个以下。环氧基的下限优选为2个以上。具有环氧基的化合物,能够使用日本特开2013-011869号公报的0034~0036段、日本特开2014-043556号公报的0147~0156段、日本特开2014-089408号公报的0085~0092段中所记载的化合物、日本特开2017-179172号公报中所记载的化合物。将这些内容编入本说明书中。
具有环氧基的化合物可以为低分子化合物(例如,分子量小于2000,进而分子量小于1000),也可以为高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,当为聚合物时,重量平均分子量为1000以上)。具有环氧基的化合物的重量平均分子量优选为200~100000,更优选为500~50000。重量平均分子量的上限优选为10000以下,更优选为5000以下,进一步优选为3000以下。
作为具有环氧基的化合物,能够优选地使用环氧树脂。作为环氧树脂,例如可举出作为酚化合物的缩水甘油醚化物的环氧树脂、作为各种酚醛清漆树脂的缩水甘油醚化物的环氧树脂、脂环式环氧树脂、脂肪族系环氧树脂、杂环式环氧树脂、缩水甘油酯系环氧树脂、缩水甘油基胺系环氧树脂、将卤化酚类缩水甘油化而成的环氧树脂、具有环氧基的硅化合物与其以外的硅化合物的缩合物、具有环氧基的聚合性不饱和化合物与其以外的其他聚合性不饱和化合物的共聚物等。环氧树脂的环氧当量优选为310~3300g/eq,更优选为310~1700g/eq,进一步优选为310~1000g/eq。
作为具有环状醚基的化合物的市售品,例如可举出EHPE3150(DaicelCorporation.制)、EPICLON N-695(DIC CORPORATION.制)、Marproof G-0150M、G-0105SA、G-0130SP、G-0250SP、G-1005S、G-1005SA、G-1010S、G-2050M、G-01100、G-01758(以上为NOFCORPORATION制、含环氧基聚合物)等。
当本发明的光固化性组合物含有具有环状醚基的化合物时,光固化性组合物的总固体成分中的具有环状醚基的化合物的含量优选为0.1~20质量%。下限例如优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上。上限例如优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。具有环状醚基的化合物可以仅为1种,也可以为2种以上。当为2种以上时,优选这些的合计量为上述范围。
<<硅烷偶联剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有硅烷偶联剂。根据该方式,能够提高与可得到的膜的支承体的密合性。本发明中,硅烷偶联剂是指具有水解性基和其以外的官能团的硅烷化合物。并且,水解性基是指与硅原子直接键合,并通过水解反应及缩合反应中的至少任一种而可产生硅氧烷键的取代基。作为水解性基,例如可举出卤素原子、烷氧基、酰氧基等,优选为烷氧基。即,硅烷偶联剂优选为具有烷氧基甲硅烷基的化合物。并且,作为除了水解性基以外的官能团,例如,可举出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基、巯基、环氧基、氧杂环丁烷基、氨基、脲基、硫醚基、异氰酸酯基、苯基等,优选为氨基、(甲基)丙烯酰基及环氧基。作为硅烷偶联剂的具体例,可举出日本特开2009-288703号公报的0018~0036段中所记载的化合物、日本特开2009-242604号公报的0056~0066段中所记载的化合物,并将这些内容编入本说明书中。
光固化性组合物的总固体成分中的硅烷偶联剂的含量优选为0.1~5质量%。上限优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上。硅烷偶联剂可以仅为1种,也可以为2种以上。当为2种以上时,优选合计量为上述范围。
<<颜料衍生物>>
本发明的光固化性组合物能够含有颜料衍生物。尤其,当作为色材而使用了颜料时,本发明的光固化性组合物优选为还含有颜料衍生物。作为颜料衍生物,可举出具有用酸基、碱基、具有盐结构的基团或邻苯二甲酰亚胺甲基取代了颜料的一部分的结构的化合物。作为颜料衍生物,优选为由式(B1)表示的化合物。
[化学式11]
式(B1)中,P表示色素结构,L表示单键或连接基,X表示酸基、碱基、具有盐结构的基团或邻苯二甲酰亚胺甲基,m表示1以上的整数,n表示1以上的整数,当m为2以上时,多个L及X可以彼此不同,当n为2以上时,多个X可以相互不同。
作为P所表示的色素结构,优选为选自吡咯并吡咯色素结构、二酮基吡咯并吡咯色素结构、喹吖酮色素结构、蒽醌色素结构、二蒽醌色素结构、苯并异吲哚色素结构、噻嗪靛蓝色素结构、偶氮色素结构、喹啉黄色素结构、酞青色素结构、萘酞青色素结构、二嗪色素结构、苝色素结构、紫环酮色素结构、苯并咪唑啉酮色素结构、苯并噻唑色素结构、苯并咪唑色素结构及苯并恶唑色素结构中的至少1种,进一步优选为选自吡咯并吡咯色素结构、二酮基吡咯并吡咯色素结构、喹吖酮色素结构及苯并咪唑啉酮色素结构中的至少1种。
作为L所表示的连接基,可举出烃基、杂环基、-NR-、-SO2-、-S-、-O-、-CO-或由这些的组合组成的基团。R表示氢原子、烷基或芳基。
作为X所表示的酸基,可举出羧基、磺基、羧酸酰胺基、磺酸酰胺基、酰亚胺酸基等。作为羧酸酰胺基,优选为由-NHCORX1表示的基团。作为磺酸酰胺基,优选为由-NHSO2RX2表示的基团。作为酰亚胺酸基,优选为由-SO2NHSO2RX3、-CONHSO2RX4、-CONHCORX5或-SO2NHCORX6表示的基团。RX1~RX6分别独立地表示烃基或杂环基。RX1~RX6所表示的烃基及杂环基进而可以具有取代基。作为又一取代基,优选为卤素原子,更优选为氟原子。作为X所表示的碱基,可举出氨基。作为X所表示的盐结构,可举出上述酸基或碱基的盐。
作为颜料衍生物,可举出下述结构的化合物。并且,还能够使用日本特开昭56-118462号公报、日本特开昭63-264674号公报、日本特开平1-217077号公报、日本特开平3-009961号公报、日本特开平3-026767号公报、日本特开平3-153780号公报、日本特开平3-045662号公报、日本特开平4-285669号公报、日本特开平6-145546号公报、日本特开平6-212088号公报、日本特开平6-240158号公报、日本特开平10-030063号公报、日本特开平10-195326号公报、国际公开WO2011/024896号公报的0086~0098段、国际公开WO2012/102399号公报的0063~0094段、国际公开WO2017-038252号公报的0082段等中所记载的化合物,并将该内容编入本说明书中。
[化学式12]
颜料衍生物的含量相对于颜料100质量份,优选为1~50质量份。下限值优选为3质量份以上,更优选为5质量份以上。上限值优选为40质量份以下,更优选为30质量份以下。若颜料衍生物的含量为上述范围,则能够提高颜料的分散性而有效地抑制颜料的凝聚。颜料衍生物可以仅使用1种,也可以使用2种以上。当使用2种以上时,优选合计量为上述范围。
<<溶剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有溶剂。作为溶剂,可举出有机溶剂。溶剂只要满足各成分的溶解性或组合物的涂布性则基本上并无特别限制。作为有机溶剂,可举出酯系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂、醚系溶剂、烃系溶剂等。关于这些的详细内容,能够参考国际公开WO2015/166779号公报的0223段,并将该内容编入本说明书中。并且,还能够优选地使用环状烷基经取代的酯系溶剂、环状烷基经取代的酮系溶剂。作为有机溶剂的具体例,可举出聚乙二醇单甲醚、二氯甲烷、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙酸环己酯、环戊酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺等。其中,作为溶剂的芳香族烃类(苯、甲苯、二甲苯、乙苯等),有时优选为因环境方面等的原因而减少(例如,相对于有机溶剂总量,能够设为50质量ppm(parts per million(百万分率))以下,还能够设为10质量ppm以下,且还能够设为1质量ppm以下)。
本发明中,优选为使用金属含量较少的溶剂,溶剂的金属含量例如优选为10质量ppb(parts per billion(十亿分率))以下。可以根据需要而使用质量ppt(parts pertrillion(一兆分率))级的溶剂,这些高纯度溶剂例如由Toyo Gosei Co.,Ltd提供(化学工业日报、2015年11月13日)。
作为从溶剂去除金属等杂质的方法,例如能够举出蒸馏(分子蒸馏或薄膜蒸馏等)或使用过滤器的过滤。作为使用于过滤的过滤器的过滤器孔径,优选为10μm以下,更优选为5μm以下,进一步优选为3μm以下。过滤器的材质优选为聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龙。
溶剂中可以含有异构体(原子数相同但结构不同的化合物)。并且,异构体可以仅含有1种,还可以含有多种。
本发明中,有机溶剂的过氧化物的含有率优选为0.8mmol/L以下,更优选为实质上不含有过氧化物。
光固化性组合物中的溶剂的含量优选为10~95质量%,更优选为20~90质量%,进一步优选为30~90质量%。
并且,从环境限制的观点考虑,本发明的光固化性组合物优选为实质上不含有环境限制物质。另外,本发明中,实质上不含有环境限制物质是指,光固化性组合物中的环境限制物质的含量为50质量ppm以下,优选为30质量ppm以下,进一步优选为10质量ppm以下,尤其优选为1质量ppm以下。关于环境限制物质,例如可举出苯;甲苯、二甲苯等烷基苯类;氯苯等卤化苯类等。这些在REACH(Registration Evaluation Authorization andRestriction of Chemicals:化学品的注册、评估、授权及限制)限制、PRTR(PollutantRelease and Transfer Register:污染物的释放和转移登记)法、VOC(Volatile OrganicCompounds:挥发性有机化合物)限制等的基础上作为环境限制物质而登录,并严格限制使用量或处理方法。这些化合物有时在制造使用于本发明的光固化性组合物的各成分等时用作溶剂,且有时作为残留溶剂而混入光固化性组合物中。从人类安全性、环保的观点考虑,优选为尽量减少这些物质。作为减少环境限制物质的方法,可举出通过对系统内部进行加热或减压而使其成为环境限制物质的沸点以上来从系统内部蒸馏去除环境限制物质而使其减少的方法。并且,当蒸馏去除少量环境限制物质时,为了提高效率而使和具有与该溶剂相等的沸点的溶剂共同沸腾也有用。并且,当含有具有自由基聚合性的化合物时,为了抑制在减压蒸馏去除时进行自由基聚合反应而导致在分子之间交联,可以添加聚合抑制剂等而进行减压蒸馏去除。这些蒸馏去除方法还能够在原料的阶段、使原料反应的生成物(例如聚合之后的树脂溶液或多官能单体溶液)的阶段或混合这些化合物而制作的组合物的任意阶段进行。
<<聚合抑制剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有聚合抑制剂。作为聚合抑制剂,可举出对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲苯酚、邻苯三酚(pyrogallol)、叔丁基邻苯二酚、苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺盐(铵盐、亚铈盐等)。其中,优选为对甲氧基苯酚。光固化性组合物的总固体成分中的聚合抑制剂的含量优选为0.001~5质量%。
<<表面活性剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有表面活性剂。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。关于表面活性剂,能够参考国际公开WO2015/166779号公报的0238~0245段,并将该内容编入本说明书中。
本发明中,表面活性剂优选为氟系表面活性剂。通过使光固化性组合物含有氟系表面活性剂而能够提高液特性(尤其,流动性),并进一步省液性。并且,还能够形成厚度不均的小膜。
氟系表面活性剂中的含氟率优选为3~40质量%,更优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。含氟率在该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的方面有效,且组合物的溶解性也良好。
作为氟系表面活性剂,可举出日本特开2014-041318号公报的0060~0064段(相对应的国际公开2014/017669号公报的0060~0064段)等中所记载的表面活性剂、日本特开2011-132503号公报的0117~0132段中所记载的表面活性剂,并将这些内容编入本说明书中。作为氟系表面活性剂的市售品,例如可举出MEGAFACE F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上为DICCORPORATION制)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上为Sumitomo 3M Limited制)、SurflonS-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)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上为OMNOVA公司制)等。
并且,氟系表面活性剂还能够优选地使用具有包含含有氟原子的官能团的分子结构,且被加热时含有氟原子的官能团部分被切断而氟原子挥发的丙烯酸系化合物。作为这些氟系表面活性剂,可举出DIC CORPORATION制的MEGAFACE 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MEGAFACE DS-21。
并且,氟系表面活性剂还优选为使用具有氟化烷基或氟化亚烷基醚基的含氟原子乙烯醚化合物与亲水性乙烯醚化合物的聚合物。这些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。
氟系表面活性剂还可使用嵌段聚合物。例如可举出日本特开2011-089090号公报中所记载的化合物。氟系表面活性剂还能够优选地使用含氟高分子化合物,该含氟高分子化合物包含源自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元和源自具有2个以上(优选为5个以上)的亚烷氧基(优选为亚乙氧基、亚丙氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元。下述化合物也作为在本发明中所使用的氟系表面活性剂而例示。
[化学式13]
上述化合物的重量平均分子量优选为3,000~50,000,例如是14,000。上述化合物中,表示重复单元之比例的%是摩尔%。
并且,氟系表面活性剂还能够使用在侧链具有乙烯性不饱和键基的含氟聚合物。作为具体例,可举出日本特开2010-164965号公报的0050~0090段及0289~0295段中所记载的化合物,例如DIC CORPORATION.制MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等。氟系表面活性剂还能够使用日本特开2015-117327号公报的0015~0158段中所记载的化合物。
作为非离子系表面活性剂,可举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷及该些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、聚氧乙烯硬脂基醚、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、山梨糖醇酐脂肪酸酯、Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司制)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司制)、Solsperse 20000(Lubrizol Japan Limited制)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako PureChemical Industries,Ltd.制)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil&FatCo.,Ltd.制)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.制)等。
作为硅系表面活性剂,例如可举出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)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上为Momentive Performance Materials Inc.制)、KP-341、KF-6001、KF-6002(以上为Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)、BYK307、BYK323、BYK330(以上为BYK-Chemie公司制)等。并且,硅系表面活性剂还能够使用下述结构的化合物。
[化学式14]
光固化性组合物的总固体成分中的表面活性剂的含量优选为0.001质量%~5.0质量%,更优选为0.005~3.0质量%。表面活性剂可以仅为1种,也可以为2种以上。当为2种以上时,优选合计量为上述范围。
<<紫外线吸收剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有紫外线吸收剂。紫外线吸收剂能够使用共轭二烯化合物、氨基二烯化合物、水杨酸酯化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、丙烯腈化合物、羟基苯基三嗪化合物、吲哚化合物、三嗪化合物等。关于这些的详细内容,能够参考日本特开2012-208374号公报的0052~0072段、日本特开2013-68814号公报的0317~0334段、日本特开2016-162946号公报的0061~0080段的记载,并将这些内容编入本说明书中。作为紫外线吸收剂的具体例,可举出下述结构的化合物等。作为紫外线吸收剂的市售品,例如可举出UV-503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.制)等。并且,作为苯并三唑化合物,可举出MiyoshiOil&Fat Co.,Ltd.制MYUA系列(化学工业日报、2016年2月1日)。
[化学式15]
光固化性组合物的总固体成分中的紫外线吸收剂的含量优选为0.01~10质量%,更优选为0.01~5质量%。本发明中,紫外线吸收剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。当使用2种以上时,优选合计量为上述范围。
<<抗氧化剂>>
本发明的光固化性组合物能够含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,可举出酚化合物、亚磷酸酯化合物、硫醚化合物等。
作为酚化合物,能够使用作为苯酚系抗氧化剂而周知的任意酚化合物。作为优选的酚化合物,可举出受阻酚化合物。优选为在与酚性羟基相邻的部位(邻位)具有取代基的化合物。作为前述取代基,优选为碳原子数1~22的取代或未经取代的烷基。并且,抗氧化剂还优选为在相同分子内具有酚基和亚磷酸酯的化合物。并且,抗氧化剂还能够优选地使用磷系抗氧化剂。作为磷系抗氧化剂,可举出三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二磷环庚烷-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二/>磷环庚烷-2-基)氧基]乙基]胺、亚磷酸酯乙基双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)等。作为抗氧化剂的市售品,例如可举出ADKSTAB AO-20、ADKSTAB AO-30、ADKSTAB AO-40、ADKSTAB AO-50、ADKSTAB AO-50F、ADKSTAB AO-60、ADKSTAB AO-60G、ADKSTAB AO-80、ADKSTAB AO-330(以上为ADEKA CORPORATION制)等。
光固化性组合物的总固体成分中的抗氧化剂的含量优选为0.01~20质量%,更优选为0.3~15质量%。抗氧化剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。当使用2种以上时,优选合计量为上述范围。
<<其他成分>>
本发明的光固化性组合物可以根据需要而含有增感剂、固化促进剂、填料、热固化促进剂、增塑剂及其他助剂类(例如,导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、调平剂、剥离促进剂、香料、表面张力调节剂、链转移剂等)。通过适当地含有这些成分,能够调整膜物性等性质。关于这些成分,例如能够参考日本特开2012-003225号公报的0183段以后(相对应的美国专利申请公开第2013/0034812号说明书的0237段)的记载、日本特开2008-250074号公报的0101~0104段、0107~0109段等的记载,并将这些内容编入本说明书中。并且,本发明的光固化性组合物可以根据需要而含有潜伏性抗氧化剂。作为潜伏性抗氧化剂,可举出作为抗氧化剂而发挥功能的部位被保护基保护的化合物,且在100~250℃下碱性加热或在存在酸/碱催化剂的条件下在80~200℃下进行加热而保护基脱离并作为抗氧化剂而发挥功能的化合物。作为潜伏性抗氧化剂,可举出国际公开WO2014/021023号公报、国际公开WO2017/030005号公报、日本特开2017-008219号公报中所记载的化合物。作为市售品,可举出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION制)等。
关于本发明的光固化性组合物的粘度(23℃),例如当通过涂布形成膜时,优选为1~100mPa·s。下限更优选为2mPa·s以上,进一步优选为3mPa·s以上。上限更优选为50mPa·s以下,进一步优选为30mPa·s以下,尤其优选为15mPa·s以下。
<收容容器>
作为本发明的光固化性组合物的收容容器,并无特别限定,能够使用公知的收容容器。并且,作为收容容器,以抑制杂质混入原材料或组合物中为目的,还优选为使用由6种6层树脂构成容器内壁的多层瓶或将6种树脂形成为7层结构的瓶。作为这些容器,例如可举出日本特开2015-123351号公报中所记载的容器。
<光固化性组合物的制备方法>
本发明的光固化性组合物能够混合前述成分而制备。制备光固化性组合物时,可以将所有成分同时溶解或分散于溶剂而制备光固化性组合物,也可以根据需要预先制备适当配合了各成分的2种以上的溶液或分散液,且使用时(涂布时)将这些进行混合而作为光固化性组合物制备。
并且,当本发明的光固化性组合物含有颜料等粒子时,优选为包括使粒子分散的工艺。在使粒子分散的工艺中,作为使用于粒子分散的机械力,可举出压缩、压榨、冲击、剪断、气蚀等。作为这些工艺的具体例,可举出珠磨机、砂磨机、辊磨机、球磨机、油漆搅拌器、微流化器、高速叶轮、混砂机、喷流混合器、高压湿式微粒化、超声波分散等。并且,砂磨机(珠磨机)中的粒子的粉碎中,优选为在通过使用直径小的珠子且增加珠子的填充率等而提高了粉碎效率的条件下进行处理。并且,优选为粉碎处理之后进行过滤、离心分离等而去除粗粒子。并且,使粒子分散的工艺及分散机能够优选地使用“分散技术大全、JOHOKIKO CO.,LTD.发行、2005年7月15日”或“以悬架(固/液分散系统)为中心的分散技术和工业应用的实际综合资料集、经营开发中心出版部发行、1978年10月10日”、日本特开2015-157893号公报的0022段中所记载的工艺及分散机。并且,使粒子分散的工艺中,可以通过盐磨工序进行对粒子的微细化处理。使用于盐磨工序中的素材、设备、处理条件等例如能够参考日本特开2015-194521号公报、日本特开2012-046629号公报的记载。
制备本发明的光固化性组合物时,优选为以去除异物或减少缺陷等为目的用滤波器对光固化性组合物进行过滤。作为滤波器,若为从以往使用于过滤用途等的滤波器则并无特别限定而能够使用。例如,可举出使用了聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂、尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6,6)等聚酰胺系树脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂(含有高密度、超高分子量的聚烯烃树脂)等素材的滤波器。这些素材中,优选为聚丙烯(含有高密度聚丙烯)及尼龙。滤波器的孔径为0.01~7.0μm左右为适当,优选为0.01~3.0μm左右,进一步优选为0.05~0.5μm左右。若滤波器的孔径为上述范围,则能够可靠地去除微细的异物。并且,还优选为使用纤维状滤材。作为纤维状滤材,例如可举出聚丙烯纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等。具体而言,可举出ROKI TECHNOCO.,LTD.制SBP类型系列(SBP008等)、TPR类型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX类型系列(SHPX003等)的过滤芯。当使用滤波器时,可以组合不同的滤波器(例如,第1滤波器和第2滤波器等)。此时,用各滤波器进行的过滤可以仅为1次,也可以进行2次以上。并且,可以组合孔径在上述范围内不同的滤波器。并且,用第1滤波器进行的过滤可以仅对分散液进行,也可以在混合其他成分之后,用第2滤波器进行过滤。
<膜>
接着,对本发明的膜进行说明。
本发明的膜为含有色材和树脂,且固体成分的酸值为1~25mgKOH/g的膜,对膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的膜表面相对于纯水的接触角为70~120°。
关于本发明的膜,上述接触角的上限优选为110°以下,更优选为100°以下,进一步优选为90°以下。并且,接触角下限优选为73°以上,更优选为76°以上,进一步优选为79°以上。
本发明的膜优选为使用上述本发明的光固化性组合物而得到的膜。
<光学滤波器的制造方法>
接着,对本发明的光学滤波器的制造方法进行说明。本发明的光学滤波器的制造方法包括上述本发明的图案的制造方法。
作为光学滤波器的种类,可举出滤色器、红外线透射滤波器等。作为滤色器,可举出具有选自红色、蓝色、绿色、青色、品红色及黄色中的色相的像素(图案)的滤波器。并且,作为红外线透射滤波器,可举出满足波长400~640nm的范围内的透射率的最大值为20%以下(优选为15%以下,更优选为10%以下),波长1100~1300nm的范围内的透射率的最小值为70%以上(优选为75%以上,更优选为80%以上)的分光特性的滤波器等。
当制造具有多种像素(图案)的光学滤波器时,只要利用上述本发明的图案的制造方法形成至少1种像素(图案)即可,关于所有的像素(图案),可以不利用上述本发的图案的制造方法而形成。
<固体摄像元件的制造方法>
本发明的固体摄像元件的制造方法包括上述本发明的图案的制造方法。作为固体摄像元件的结构,若为作为固体摄像元件而发挥功能的结构则并无特别限定,例如可举出如下结构。
可举出在基板上具有由构成固体摄像元件(CCD(电荷耦合元件)图像传感器、CMOS(互补金属氧化膜半导体)图像传感器等)的受光区域的多个光二极管及多晶硅等组成的传输电极,在光二极管及传输电极上具有仅光二极管的受光部开口的遮光膜,在遮光膜上具有以覆盖整个遮光膜及光二极管受光部的方式形成且由氮化硅等组成的设备保护膜,在设备保护膜上具有滤色器的结构。而且,可以为在设备保护膜上且在滤色器下(靠近基板的一侧)具有聚光机构(例如,微透镜等。以下相同)的结构或在滤色器上具有聚光机构的结构等。具备固体摄像元件的摄像装置,除了可以用作数码相机或具有摄像功能的电子设备(移动电话等)以外,还可以用作车载摄影机或监控摄影机用摄像装置。
<图像显示装置的制造方法>
本发明的图像显示装置的制造方法包括上述本发明的图案的制造方法。作为图像显示装置,可举出液晶显示装置或有机电致发光显示装置等。关于图像显示装置的定义或各图像显示装置的详细内容,例如记载在“电子显示器设备(佐佐木昭夫著、KogyoChosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)”、“显示器设备(伊吹顺章著、Sangyo ToshoPublishing Co.,Ltd.平成元年发行)”等中,关于液晶显示装置,例如记载在“下一代液晶显示器技术(内田龙男编辑、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1994年发行)”中。本发明能够适用的液晶显示装置并无特别限制,例如能够应用于上述“下一代液晶显示器技术”中所记载的各种方式的液晶显示装置。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下的实施例中所示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理程序等只要在不脱离本发明的宗旨的范围内,能够适当进行变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。
<树脂的重量平均分子量(Mw)的测定>
树脂的重量平均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC),在以下条件下进行了测定。
柱的种类:连结了TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000及TOSOH TSKgel Super HZ2000的柱展开溶剂:四氢呋喃柱温度:40℃流量(样品注入量):1.0μL(样品浓度:0.1质量%)
装置名:TOSOH CORPORATION制HLC-8220GPC检测器:RI(折射率)检测器校准曲线基础树脂:聚苯乙烯树脂
<光固化性组合物的制备>
将下述表中所记载的原料进行混合之后,用孔径0.45μm的尼龙制滤波器(NIHONPALL LTD.制)进行过滤而制备了固体成分浓度20质量%的光固化性组合物(组合物1~43、R1、R2)。另外,组合物1~22、24~43、R1、R2的光固化性组合物的固体成分浓度通过改变丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)的配合量而进行了调整。并且,组合物23的光固化性组合物的固体成分浓度通过改变PGMEA与HYMOL PM(聚乙二醇单甲醚、分子量220、TOHO ChemicalIndustry Co.,Ltd.制)的混合溶剂(PGMEA:HYMOL PM=5:1(质量比))的配合量而进行了调整。
上述表中所记载的原料为如下。
(颜料分散液)
A1:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合9质量份的C.I.Pigment Green 58、6质量份的C.I.Pigment Yellow 185、2.5质量份的颜料衍生物Y1、5质量份的分散剂D2及77.5质量份的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并使用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A1。该颜料分散液A1的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
颜料衍生物Y1:下述结构的化合物。
[化学式16]
A2:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合9质量份的C.I.Pigment Green 36、6质量份的C.I.Pigment Yellow 150、2.5质量份的颜料衍生物Y1、5质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A2。该颜料分散液A2的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A3:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合9质量份的C.I.Pigment Green 58、6质量份的C.I.Pigment Yellow 139、2.5质量份的颜料衍生物Y1、5质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A3。该颜料分散液A3的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A4:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合10.5质量份的C.I.Pigment Red 254、4.5质量份的C.I.Pigment Yellow139、2.0质量份的颜料衍生物Y1、5.5质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A4。该颜料分散液A4的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A5:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合10.5质量份的C.I.Pigment Red 177、4.5质量份的C.I.Pigment Yellow139、2.0质量份的颜料衍生物Y1、5.5质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A5。该颜料分散液A5的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A6:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合12质量份的C.I.Pigment Blue 15:6、3质量份的C.I.Pigment Violet 23、2.7质量份的颜料衍生物Y1、4.8质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A6。该颜料分散液A6的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A7:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合12质量份的C.I.Pigment Blue 15:6、3质量份的日本特开2015-041058号公报的0292段中所记载的V染料2(酸值=7.4mgKOH/g)、2.7质量份的颜料衍生物Y1、4.8质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A7。该颜料分散液A7的固体成分浓度为22.5质量%,色材含量(颜料与染料的合计量)为15质量%。
A8:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合15质量份的C.I.Pigment Blue 15:6、2.7质量份的颜料衍生物Y1、4.8质量份的分散剂D2及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A8。该颜料分散液A6的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A9:颜料分散液A1中,代替分散剂D2而使用了相同量的分散剂D3,除此以外,以与颜料分散液A1相同的方式制备了颜料分散液A9。该颜料分散液A9的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A10:颜料分散液A1中,代替分散剂D2而使用了相同量的分散剂D4,除此以外,以与颜料分散液A1相同的方式制备了颜料分散液A10。该颜料分散液A10的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A11:颜料分散液A1中,代替分散剂D2而使用了相同量的分散剂D5,除此以外,以与颜料分散液A1相同的方式制备了颜料分散液A11。该颜料分散液A11的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为15质量%。
A12:通过以下方法制备的颜料分散液
向混合10.13质量份的C.I.Pigment Green 58、6.75质量份的C.I.PigmentYellow 185、2.81质量份的颜料衍生物Y1、2.81质量份的分散剂D1及77.5质量份的PGMEA而成的混合液添加直径0.3mm的氧化锆珠230质量份,并用油漆搅拌器进行3小时的分散处理,对珠子进行过滤而分离来制备了颜料分散液A12。该颜料分散液A12的固体成分浓度为22.5质量%,颜料含量为16.68质量%。
(分散剂)
分散剂D1:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比,附注于侧链的数值为重复单元的数量。Mw=10000、酸值=24.4mgKOH/g、溶解度参数=20.9MPa0.5、CLogP值=11.3)
分散剂D2:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比,附注于侧链的数值为重复单元的数量。Mw=10000、酸值=52.5mgKOH/g、溶解度参数=21.1MPa0.5、CLogP值=7.6)
分散剂D3:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比,附注于侧链的数值为重复单元的数量。Mw=10000、酸值=79.4mgKOH/g、溶解度参数=21.0MPa0.5、CLogP值=6.2)
分散剂D4:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比,附注于侧链的数值为重复单元的数量。Mw=10000、酸值=122.1mgKOH/g、溶解度参数=22.4MPa0.5、CLogP值=10.0)
分散剂D5:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比,附注于侧链的数值为重复单元的数量。Mw=10000、酸值=150.2mgKOH/g、溶解度参数=22.3MPa0.5、CLogP值=11.1)
[化学式17]
(染料)
S1:国际公开WO2017/038339号公报的0444段中所记载的染料(A)(酸值=56.66mgKOH/g)
(树脂)
B1:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比。Mw=10000、酸值=30.5mgKOH/g、溶解度参数=21.2MPa0.5、CLogP值=2.1)
B2:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比。Mw=10000、酸值:95mgKOH/g、溶解度参数=19.6MPa0.5、CLogP值=1.6)
B3:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比。Mw=10000、酸值:65.2mgKOH/g、溶解度参数=23.4MPa0.5、CLogP值=1.0)
B4:下述结构的树脂(附注于主链的数值为摩尔比。Mw=10000、酸值:65.2mgKOH/g、溶解度参数=21MPa0.5、CLogP值=2.7)
[化学式18]
B5:DISPERBYK-161(BYK-Chemie公司制、酸值=0mgKOH/g)
(聚合性单体)
M1:OGSOL EA-0300(Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.制、具有芴骨架的(甲基)丙烯酸酯单体、C=C值:2.1mmol/g)
M2:下述结构的化合物(C=C值:10.4mmol/g)
[化学式19]
M3:OGSOL EA-0200(Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.制、具有芴骨架的(甲基)丙烯酸酯单体、C=C值:3.55mmol/g)
M4:下述结构的化合物(C=C值:6.24mmol/g)
[化学式20]
(引发剂)
I1~I5:下述结构的化合物
[化学式21]
(表面活性剂)
W1:下述结构的化合物
[化学式22]
W2:下述结构的化合物(Mw=14000、表示重复单元之比例的%的数值为摩尔%)
[化学式23]
(添加剂)
T1:EHPE3150(Daicel Corporation.制、环氧树脂)
T2:下述结构的化合物(硅烷偶联剂)
[化学式24]
T3:下述结构的化合物(紫外线吸收剂)
[化学式25]
[图案形成性及残渣的评价]
对8英寸(20.32cm)硅晶片使用旋涂器以后烘之后的厚度成为0.1μm的方式涂布CT-4000L(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.制),并使用加热板在220℃下加热300秒钟而形成底涂层,从而得到了附底涂层的硅晶片(支承体)。
接着,以后烘之后的膜厚成为下述表中所记载的膜厚的方式通过旋涂法涂布了各光固化性组合物。接着,使用加热板,在100℃下进行了2分钟之后烘。接着,在下述表中所记载的条件下,经由具有像素(图案)尺寸形成为1μm见方的拜耳图案的掩模照射光而进行了曝光。
接着,使用下述表中所记载的显影液,在23℃下进行了60秒钟的旋覆浸没显影。
接着,使用下述表中所记载的冲洗液,通过旋转淋浴进行了冲洗。
接着,使用加热板,在200℃下加热5分钟而形成了像素(图案)。
(曝光条件)
曝光1:使用i射线步进机曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),经由具有像素(图案)尺寸形成为1μm见方的拜耳图案的掩模以200mJ/cm2的曝光量通过i射线进行了曝光。
曝光2:使用KrF扫描曝光机,并经由具有像素(图案)尺寸形成为1μm见方的拜耳图案的掩模以200mJ/cm2的曝光量通过KrF射线进行了脉冲曝光(最大瞬间照度:250000000W/m2(平均照度:30000W/m2)、脉冲宽度:30纳秒钟、频率:4kHz)。
(显影液)
显影液1:环戊酮(溶解度参数=22.1MPa0.5、CLogP值=0.306、沸点=130℃)
显影液2:环己酮(溶解度参数=20.3MPa0.5、CLogP值=0.865、沸点=155℃)
显影液3:环戊酮与环己酮的混合溶液(环戊酮50质量%、环己酮50质量%)(溶解度参数=21.2MPa0.5、CLogP值=0.5855、沸点=142.5℃)
(冲洗液)
冲洗液1:PGMEA(溶解度参数=17.8MPa0.5、CLogP值=0.60、沸点=145℃)
冲洗液2:水(溶解度参数=46.8MPa0.5、CLogP值=-1.32、沸点=100℃)
冲洗液3:EEP(溶解度参数=18.0MPa0.5、CLogP值=1.21、沸点=126℃)
(图案形成性的评价方法)
关于所得到的像素,使用高分辨率FEB(Field Emission Beam:场发射束)测长装置(HITACHI CD-SEM)S9380II(Hitachi High-Technologies Corporation.制)对图像部(图案)进行了观察。
A:未变形而形成有目标线宽的图案,且图案中心的线宽与端部的线宽之差小于5%。
B:形成有大致目标线宽的图案,但图案中心的线宽与端部的线宽之差为5%以上且小于10%。
C:形成有大致目标线宽的图案,但图案中心的线宽与端部的线宽之差为10%以上且小于30%。
D:为A~C以外,或者未能形成图案。
(残渣的评价方法)
关于所得到的像素,使用高分辨率FEB(Field Emission Beam)测长装置(HITACHICD-SEM)S9380II(Hitachi High-Technologies Corporation.制)对非图像部(像素之间)的残渣进行了观察。
A:完全未发现残渣。
B:在非图像部的大于0%且小于5%的区域发现了残渣。
C:在非图像部的5%以上且小于10%的区域发现了残渣。
D:在非图像部的10%以上的区域发现了残渣。
(最小密合线宽的评价)
各试验例中,使用具有像素图案形成为0.7μm见方、0.8μm见方、0.9μm见方、1.0μm见方、1.1μm见方、1.2μm见方、1.3μm见方、1.4μm见方、1.5μm见方、1.7μm见方、2.0μm见方、3.0μm见方、5.0μm见方、10.0μm见方的拜耳图案的掩模,除此以外,为了进行图案形成性及残渣的评价而通过与形成有像素(图案)的程序相同的程序形成了像素(图案)。使用高分辨率FEB测长装置(HITACHI CD-SEM)S9380II(Hitachi High-Technologies Corporation.制)对0.7μm见方、0.8μm见方、0.9μm见方、1.0μm见方、1.1μm见方、1.2μm见方、1.3μm见方、1.4μm见方、1.5μm见方、1.7μm见方、2.0μm见方、3.0μm见方、5.0μm见方、10.0μm见方的图案进行观察,将未剥离而形成有图案的最小的图案尺寸设为最小密合线宽。
(接触角的测定)
在玻璃基板上,通过旋涂器涂布各光固化性组合物,并在100℃下加热2分钟而形成了下述表中所记载的膜厚的膜。测定了对所形成的膜滴加8μL的纯水,并经过3000ms之后的膜表面相对于纯水的接触角。另外,接触角使用Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制DM-701进行了测定。
[表2]
如上述表所示,使用固体成分的酸值为25mgKOH/g以下的组合物1~43的光固化性组合物,并使用含有有机溶剂的显影液1~3进行了显影的试验例1~48中,图案形成性及残渣的评价良好。
另外,试验例R1、R2中,由于未能形成图案而未进行残渣及最小密合线宽的评价。
组合物1中,代替颜料分散液A1而使用了将颜料分散液A1的C.I.Pigment Green58替换成相同量的C.I.Pigment Green 62或C.I.Pigment Green 63而制备的颜料分散液的情况下,也可得到相同的效果。
组合物1中,代替颜料分散液A1而使用了将颜料分散液A1的C.I.Pigment Yellow150替换成相同量的C.I.Pigment Yellow 231而制备的颜料分散液的情况下,也可得到相同的效果。

Claims (22)

1.一种图案的制造方法,其包括:
使用含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1mgKOH/g~25mgKOH/g的光固化性组合物在支承体上形成光固化性组合物层的工序;
将所述光固化性组合物层曝光成图案状的工序;及
使用含有有机溶剂的显影液对未曝光部的所述光固化性组合物层进行处理而显影的工序,
所述树脂的溶解度参数为18MPa0.5~24MPa0.5
所述光固化性组合物的总固体成分中的所述树脂的含量为10质量%~40质量%,所述树脂为具有酸基的树脂,所述具有酸基的树脂在树脂的总重复单元中包含5摩尔%~80摩尔%的在侧链具有酸基的重复单元,所述具有酸基的树脂的酸值为5mgKOH/g~200mgKOH/g,所述具有酸基的树脂的重量平均分子量为5000~100000。
2.根据权利要求1所述的图案的制造方法,其中,
所述显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数为18MPa0.5~24MPa0.5
3.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值为0~1。
4.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述光固化性组合物含有具有与所述显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下的溶解度参数的树脂。
5.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述光固化性组合物含有具有与所述显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为2以下的CLogP值的树脂。
6.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述显影液中所含有的有机溶剂为选自酮系溶剂及醇系溶剂中的至少1种。
7.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述显影液中所含有的有机溶剂为选自环戊酮、环己酮、异丙醇及乳酸乙酯中的至少1种。
8.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
所述色材为颜料。
9.根据权利要求1或2所述的图案的制造方法,其中,
在进行所述显影的工序之后,包括进而用含有有机溶剂的冲洗液进行冲洗的工序。
10.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述冲洗液中所含有的有机溶剂的沸点比所述显影液中所含有的有机溶剂的沸点低。
11.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数为17MPa0.5~21MPa0.5
12.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值为0.3~2.0。
13.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数与所述显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下。
14.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值与所述显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为1.0以下。
15.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述光固化性组合物含有具有与所述显影液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为3.5MPa0.5以下的溶解度参数、并且具有与所述冲洗液中所含有的有机溶剂的溶解度参数之差的绝对值为5.5MPa0.5以下的溶解度参数的树脂。
16.根据权利要求9所述的图案的制造方法,其中,
所述光固化性组合物含有具有与所述显影液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为2以下的CLogP值、并且具有与所述冲洗液中所含有的有机溶剂的CLogP值之差的绝对值为0.5~3的CLogP值的树脂。
17.一种光学滤波器的制造方法,其包括权利要求1至16中任一项所述的图案的制造方法。
18.一种固体摄像元件的制造方法,其包括权利要求1至16中任一项所述的图案的制造方法。
19.一种图像显示装置的制造方法,其包括权利要求1至16中任一项所述的图案的制造方法。
20.一种光固化性组合物,其使用于权利要求1至16中任一项所述的图案的制造方法,
该光固化性组合物含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1mgKOH/g~25mgKOH/g,
所述树脂的溶解度参数为18MPa0.5~24MPa0.5
21.一种光固化性组合物,其含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1mgKOH/g~25mgKOH/g,
所述树脂的溶解度参数为18MPa0.5~24MPa0.5
所述光固化性组合物的总固体成分中的所述树脂的含量为10质量%~40质量%,所述树脂为具有酸基的树脂,所述具有酸基的树脂在树脂的总重复单元中包含5摩尔%~80摩尔%的在侧链具有酸基的重复单元,所述具有酸基的树脂的酸值为5mgKOH/g~200mgKOH/g,所述具有酸基的树脂的重量平均分子量为5000~100000,
该光固化性组合物满足下述条件1,
条件1:在玻璃基板上涂布光固化性组合物并在100℃下加热2分钟而形成了膜时,对所述膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的所述膜表面相对于纯水的接触角为70°~120°。
22.一种膜,其含有色材和树脂、且固体成分的酸值为1mgKOH/g~25mgKOH/g,其中,
对所述膜滴加8μL的纯水之后,经过3000ms之后的所述膜表面相对于纯水的接触角为70°~120°,
所述树脂的溶解度参数为18MPa0.5~24MPa0.5
所述膜中的所述树脂的含量为10质量%~40质量%,所述树脂为具有酸基的树脂,所述具有酸基的树脂在树脂的总重复单元中包含5摩尔%~80摩尔%的在侧链具有酸基的重复单元,所述具有酸基的树脂的酸值为5mgKOH/g~200mgKOH/g,所述具有酸基的树脂的重量平均分子量为5000~100000。
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