JP2007521355A - 高屈折率を持つ有機・無機ハイブリッドポリマー塗膜 - Google Patents
高屈折率を持つ有機・無機ハイブリッドポリマー塗膜 Download PDFInfo
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Abstract
配合物は有機金属オリゴマーおよび溶剤系に分散ないし溶解した有機ポリマーを含む。配合物は保管寿命が長く容易で信頼性のある調合手順で調合できる。配合物を硬化することにより、配合物を有機ポリマーやオリゴマーと相互分散した金属酸化物フィルムに転換できる。硬化したフィルムは約1μmを超える厚さで、高屈折率、光学的に高い透明性、および優れた機械的安定性を持つ。
Description
ここで:
nは2より大きく、3〜10であることがより好ましい;
それぞれの M はシリコンの他は周期律表の3〜5族および13〜15族の金属で
(4族がより好ましく、チタンまたはジルコニウムがさらにより好ましい)、
結合原子価が+2より大きいものからなる群から個別に選択され;そして
それぞれの R1 は M と共有結合ないし配位共有結合している有機部分である。
ここで:
* は M との共有結合ないし配位共有結合を表し;そして
それぞれの R2 は、アルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8がさらに好ましく、
そしてメチルとエチルが最も好ましい)、ハロアルキル基(C1〜C12が好ましく
、C1〜C8がより好ましい;フルオロアルキル基が好ましいが、トリフルオロメ
チルが最も好ましい)、および-OR3 からなる群から個別に選択されR3 は水
素、アルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8がより好ましい)、アリール基
(C6〜C18が好ましく、C6〜C12がより好ましい)、アルキルアリール基(アル
キル部分にはC1〜C12が好ましく、C1〜C8がさらに好ましく、アリール部分に
はC6〜C18が好ましく、C6〜C12がより好ましい)からなる群から選択される;
そして
ここで:
* は M との共有結合ないし配位共有結合を表し;
R4 は水素、アルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8がより好ましい)、ヒドロキ
シアルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8がより好ましい)、アリール基(
C6〜C18が好ましく、C6〜C12がより好ましい)、およびアルキルアリール基(
アルキル部分にはC1〜C12が好ましく、C1〜C8がさらに好ましく、アリール部
分にはC6〜C18が好ましく、C6〜C12がより好ましい)からなる群から個別に選
択され、少なくともR4 の1つは水素、アルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜
C8がより好ましい)、ヒドロキシアルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8が
より好ましい)からなる群から選択される;そして
R5 は水素およびメチルからなる群から選択される。
ここで:
mは1または2;
mが2の場合は、Xは0;
それぞれのR6 は水素およびメチル基からなる群から個別に選択される;そして
それぞれのR7 は水素およびアルキル基(C1〜C12が好ましく、C1〜C8がより好ま
しく、メチルがさらにより好ましい)からなる群から個別に選択される。
<実施例1〜6> ハイブリッド塗膜の準備と応用
1.塗膜の準備
2.塗布および特性
<実施例7> ハイブリッド塗膜の屈折率に対する低硬化温度の影響
<実施例8> 酢酸エステルキレート基を持つ変性スチレン‐アリルアルコール‐共重合体によるハイブリッド塗膜配合物の調合
1.t-ブチルアセトアセテートによる SAA101 の変性
2.塗膜の処方
<実施例9> アセト酢酸エステルのペンダント官能基を有するアクリル共重合体から
ハイブリッド塗膜配合物の調合
・ メチルメタクリレート/2-アセトアセトキシエチルメタクリレート共重合体の調合
2.塗膜の処方
<実施例10> 紫外線使用によるハイブリッド塗膜配合物の硬化
<実施例11>
1.塗膜の調合
2.塗布および特性
Claims (51)
- 半導体デバイス構造体を形成するのに有用な配合物で、この配合物は以下のものを含む:
溶剤系;
前記溶剤系に溶解ないし分散した有機金属オリゴマーで、以下の化学式を持つ繰り
返しモノマーを含む前記有機金属オリゴマー
ここで:
n は2より大きい;
それぞれのM はシリコンを除く第3〜5族および第13〜15族の金属
で結合原子価が+2を超えるものからなる群から個別に選択される;
そして
それぞれのR1 は M と共有結合あるいは配位共有結合している有機部分
;および
有機ポリマーないしオリゴマーで、質量平均分子量が少なくとも約150g/モル
あり、前記有機金属オリゴマーと共有結合あるいは配位共有結合を形成する様に
作用できる官能基を含む有機ポリマーないしオリゴマー。 - M が第4族の金属からなる群から選択される、請求項1の配合物。
- M がチタンおよびジルコニウムからなる群から選択される、請求項1の配合物。
- n が3〜10である、請求項1の配合物。
- それぞれの R1 がアルコキシ基、アルキルオキシアルコキシ基、ベータ-ジケトネート基、およびアルカノールアミン基からなる群から選択される、請求項1の配合物。
- R1が下記からなる群から選択される化学式を持つ、請求項5の配合物。
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R2 はアルキル基、ハロアルキル基、および−OR3 からなる群
から個別に選択され、ここでR3 は水素、アルキル基、アリール基、およ
びアルキルアリール基からなる群から選択される;および
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R4 は水素、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリール基、お
よびアルキルアリール基からなる群から個別に選択され、少なくとも1つの
R4 は水素、アルキル基、およびヒドロキシアルキル基からなる群から選択
される;そして
R5 は水素およびメチルからなる群から選択される。 - それぞれの R4 が 2-ヒドロキシエチルおよび 2-ヒドロキシプロピルからなる群から個別に選択される、請求項6の配合物。
- それぞれの R4 が少なくとも1つの金属原子と配位共有結合を形成する、請求項7の配合物。
- 前記有機金属オリゴマーがエチルアセトアセテートと反応したポリ(ジブチルチタネート)を含む、請求項1の配合物。
- 前記有機ポリマーあるいはオリゴマーがポリマー基幹(backbone)を持ち、前記官能基がこのポリマー基幹の一部を形成する、請求項1の配合物。
- 前記有機ポリマーあるいはオリゴマーがポリマー基幹を持ち、前記官能基がこのポリマー基幹にペンダントの様に付いている、請求項1の配合物。
- 前記官能基が前記ポリマー基幹と前記官能基の間の連結基を介して前記ポリマー基幹にペンダントの様に付いている、請求項11の配合物。
- 前記官能基が −OH、−SH、およびキレート部分からなる群から選択される、請求項1の配合物。
- 前記官能基が以下のものからなる群から選択されるキレート部分である、請求項13の配合物。
ここで;
m は1または2;
m が2の場合は、x は0;
それぞれの R6 は水素およびメチル基からなる群から個別に選択され;そして
それぞれの R7 は水素およびアルキル基からなる群から個別に選択される。 - 前記有機ポリマーあるいはオリゴマーが、スチレン‐アリルアルコール‐コポリマー、ポリ(エチレングリコール)、グリセロールエトキシレート、ペンタエリスリトールプロポキシレート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1の配合物。
- 前記配合物が、少なくとも約150℃まで、少なくとも3分間加熱でき、フィルム厚み約0.5μmで波長約633nmにおいて少なくとも約1.65の屈折率を持つ金属酸化物フィルムを得られる、請求項1の配合物。
- 前記配合物が、少なくとも約150℃まで、少なくとも3分間加熱でき、フィルム厚み約0.5μmで波長約633nmにおいて少なくとも約80%のパーセント透過率を持つ金属酸化物フィルムを得られる、請求項1の配合物。
- 前記配合物が、少なくとも約150℃まで、少なくとも3分間加熱でき、金属酸化物フィルム全体の質量を100%とした基準で、金属酸化物の含量が質量で約25〜80%である金属酸化物フィルムを得られる、請求項1の配合物。
- 以下のものの組み合わせ:
表面のある基板;および
前記基板表面にある配合物の層で、この配合物がつぎのものをふくむ:
溶剤系;
前記溶剤系に溶解ないし分散した有機金属オリゴマーで、以下の化学式を持つ繰
り返しモノマーを含む前記有機金属オリゴマー
ここで:
n は2より大きい;
それぞれのMはシリコンを除く第3〜5族および第13〜15族の金
属で結合原子価が+2を超えるものからなる群から個別に選択され
る;そして
それぞれのR1 は M と共有結合あるいは配位共有結合している有機
部分;および
有機ポリマーないしオリゴマーで、質量平均分子量が少なくとも約150g/モ
ルあり、前記有機金属オリゴマーと共有結合あるいは配位共有結合を形成で
きる官能基を含む有機ポリマーないしオリゴマー。 - M が第4族の金属からなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- M がチタンおよびジルコニウムからなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- n が3〜10である、請求項19の組み合わせ。
- それぞれの R1 がアルコキシ基、アルキルオキシアルコキシ基、ベータ-ジケトン基、ベータ-ジケトネート基、およびアルカノールアミン基からなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- R1 が下記からなる群から選択される化学式を持つ、請求項23の組み合わせ。
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R2 はアルキル基、ハロアルキル基、および−OR3 からなる群
から個別に選択され、ここでR3は水素、アルキル基、アリール基、お
よびアルキルアリール基からなる群から選択される;および
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R4 は水素、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリール基、お
よびアルキルアリール基からなる群から個別に選択され、少なくとも1つの
R4 は水素、アルキル基、およびヒドロキシアルキル基からなる群から選択
される;そして
R5 は水素およびメチルからなる群から選択される。 - 前記官能基が −OH、−SH、およびキレート部分からなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- 前記官能基が以下のものからなる群から選択されるキレート部分である、請求項25の組み合わせ。
ここで;
mは1または2;
mが2の場合は、x は0;
それぞれのR6 は水素およびメチル基からなる群から個別に選択され;そして
それぞれのR7 は水素およびアルキル基からなる群から個別に選択される。 - 前記有機ポリマーあるいはオリゴマーが、スチレン-アリルアルコール‐コポリマー、ポリ(エチレングリコール)、グリセロールエトキシレート、ペンタエリスリトールプロポキシレート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- 前記層が、少なくとも約150℃まで少なくとも3分間加熱でき、フィルム厚み約0.5μmで波長約633nmにおいて少なくとも約1.65の屈折率を持つ金属酸化物フィルムを得られる、請求項19の組み合わせ。
- 前記層が、少なくとも約150℃まで少なくとも3分間加熱でき、フィルム厚み約0.5μmで波長約633nmにおいて少なくとも約80%のパーセント透過率を持つ金属酸化物フィルムを得られる、請求項19の組み合わせ。
- 前記層が、少なくとも約150℃まで少なくとも3分間加熱でき、金属酸化物フィルム全体の質量を100%とした基準で、金属酸化物の含量が質量で約25〜80%である金属酸化物フィルムを得られる、請求項19の組み合わせ。
- 前記基板が、フラットパネルディスプレー、光学センサー、集積光学回路、および発光ダイオードからなる群から選択される、請求項19の組み合わせ。
- 半導体デバイスの構造を形成する方法において、この方法は配合物を基板表面に塗布し、前記配合物の層を前記基板に形成するステップを含む方法で、前記配合物は次のものを含む:
溶剤系;
前記溶剤系に溶解ないし分散した有機金属オリゴマーで、以下の化学式を持つ繰り
返しモノマーを含む前記有機金属オリゴマー
ここで:
n は2より大きい;
それぞれの M はシリコンを除く第3〜5族および第13〜15族の金属で
結合原子価が+2を超えるものからなる群から個別に選択される;そして
それぞれの R1 は M と共有結合あるいは配位共有結合している有機部分
;および
有機ポリマーないしオリゴマーで質量平均分子量が少なくとも約150g/モルあり、
前記有機金属オリゴマーと共有結合あるいは配位共有結合を形成できる官能基を
含む有機ポリマーないしオリゴマー。 - M が第4族の金属からなる群から選択される、請求項32の方法。
- M がチタンおよびジルコニウムからなる群から選択される、請求項32の方法。
- n が3〜10である、請求項32の方法。
- それぞれの R1 がアルコキシ基、アルキロキシアルコキシ基、ベータ-ジケトン基、ベータ-ジケトネート基、およびアルカノールアミン基からなる群から選択される、請求項32の方法。
- R1 が下記からなる群から選択される化学式を持つ、請求項36の方法。
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R2 はアルキル基、ハロアルキル基、および−OR3 からなる群
から個別に選択され、ここでR3 は水素、アルキル基、アリール基、お
よびアルキルアリール基からなる群から選択される;および
ここで:
* は M との共有結合あるいは配位共有結合を現す;
それぞれの R4 は水素、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリール基、お
よびアリールアルキル基からなる群から個別に選択され、少なくとも1つの
R4 は水素、アルキル基、およびヒドロキシアルキル基からなる群から選択
される;そして
R5 は水素およびメチルからなる群から選択される。 - 前記官能基が −OH、−SH、およびキレート部分からなる群から選択される、請求項32の方法。
- 前記官能基が以下のものからなる群から選択されるキレート部分である、請求項38の方法。
ここで;
m は1または2;
m が2の場合は、x は0;
それぞれの R6 は水素およびメチル基からなる群から個別に選択され;そして
それぞれの R7 は水素およびアルキル基からなる群から個別に選択される。 - 前記有機ポリマーあるいはオリゴマーが、スチレン‐アリルアルコール‐コポリマー、ポリ(エチレングリコール)、グリセロールエトキシレート、ペンタエリスリトールプロポキシレート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項32の方法。
- 前記基板がフラットパネルディスプレー、光学センサー、集積光学回路、および発光ダイオードからなる群から選択される、請求項32の方法。
- さらに前記配合物を少なくとも温度約150℃まで、少なくとも3分加熱して金属酸化物フィルムを得るステップを含む、請求項32の方法。
- 前記金属酸化物フィルムが、フィルム厚み約0.5μmで波長約633nmにおいて少なくとも約1.65の屈折率を持つ、請求項42の方法。
- 前記金属酸化物フィルムが、金属酸化物フィルム全体の質量を100%とした基準で、金属酸化物の含量が質量で約25〜80%である、請求項42の方法。
- 前記金属酸化物フィルムの厚さが1μmを超え、200倍に拡大した顕微鏡で観察してフィルムのひび割れがない、請求項42の方法。
- さらに前記配合物を前記加熱ステップに先立ち予熱するステップを含み、前記配合物を約130℃未満まで約1〜10分加熱する前記予熱ステップを含む、請求項42の方法。
- 前記金属酸化物フィルムが、フィルム厚み約0.5μmで波長約600nmにおいて少なくとも約80%のパーセント透過率を持つ、請求項42の方法。
- 半導体デバイスの構造を形成する方法において、この方法が有機金属オリゴマーおよび有機ポリマーないしオリゴマーを溶剤系に溶解あるいは分散するステップを含む方法で、
前記有機金属オリゴマーは以下の化学式を持つ繰り返しモノマーを含む
ここで:
n は2より大きい;
それぞれのM はシリコンを除く第3〜5族および第13〜15族の金属
で結合原子価が+2を超えるものからなる群から個別に選択される;そ
して
それぞれのR1 は M と共有結合あるいは配位共有結合している有機部分
;および
前記有機ポリマーないしオリゴマーは前記有機金属オリゴマーと共有結合あるいは
配位共有結合を形成する様に作用できる官能基を含み、少なくとも約150g
/モルの質量平均分子量を持つ。 - 前記溶解ないし分散ステップが、前記有機金属ポリマーおよび前記有機ポリマーあるいはオリゴマーを別個の溶剤系に溶解ないし分散して、有機金属ポリマー分散物および有機ポリマーあるいはオリゴマー分散物を得ることを含み、さらに前記有機金属ポリマー分散物と前記有機ポリマーあるいはオリゴマー分散物を合わせて配合物を得るステップを含む、請求項48の方法。
- 前記溶解あるいは分散ステップが、前記有機金属ポリマーおよび前記有機ポリマーあるいはオリゴマーを同じ溶剤系で溶解あるいは分散することを含む、請求項48の方法。
- 前記分散ないし溶解ステップに先だってさらに金属酸化物前駆物質をキレート化剤と反応させて前記有機金属オリゴマーを形成するステップを含む、請求項48の方法。
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