JP2022051261A - 積層体の製造方法、反射防止部材、ledディスプレイのフロント部材、転写フィルム - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
例えば、LEDディスプレイの光の反射を防止する反射防止部材としては、黒色の反射防止部材が知られている。
特許文献1には、光重合性化合物と、特定のアシルオキシムエステル系の光重合開始剤と、着色剤と、を含有する感光性組成物を用いて、液晶ディスプレイを構成するブラックマトリックスパターンを形成する方法が記載されている。
着色層、及び、厚さが5.0μm以上である感光性層を備える積層体を準備する積層体準備工程と、マスクを用いて上記感光性層に光を照射する露光工程と、上記感光性層を現像する現像工程と、を有し、上記マスクが、ピッチが12.0μm以下である周期構造を形成するように配置された開口部を含む周期パターンを有する、積層体の製造方法。
〔2〕
上記露光工程において照射する光の照射量が、後述する測定方法で得られる露光量Aに対して10.0倍以下である、〔1〕に記載の積層体の製造方法。
〔3〕
上記マスクが、上記周期パターンの開口部よりも面積が広い開口部を少なくとも1つ有する第2のマスクパターンを更に有し、上記現像工程により、上記周期パターンに対応するパターン構造A1、及び、上記第2のマスクパターンに対応するパターン構造A2が、上記感光性層に形成される、〔1〕又は〔2〕に記載の積層体の製造方法。
〔4〕
上記現像工程により、上記パターン構造A2の少なくとも一部において上記感光性層が貫通する、〔3〕に記載の積層体の製造方法。
〔5〕
上記現像工程により、上記第2のマスクパターンに対応するパターン構造B2が、上記着色層に形成される、〔4〕に記載の積層体の製造方法。
〔6〕
上記現像工程により、上記パターン構造B2の少なくとも一部において上記着色層が貫通する、〔5〕に記載の積層体の製造方法。
〔7〕
上記ピッチが、0.10~12.0μmである、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔8〕
上記露光工程において、上記マスクと上記感光性層との距離が200μm以下である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔9〕
上記露光工程において、365nmの波長を含む光を照射する、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔10〕
上記感光性層の波長550nmにおける光学濃度が0.5以下であり、上記感光性層の厚さが5.0~30.0μmである、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔11〕
上記感光性層がポジ型感光性層である、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔12〕
上記感光性層が、酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位を含む重合体、及び、光酸発生剤を含有する、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔13〕
上記着色層の400~700nmの波長領域における光学濃度が1.0~6.0であり、上記着色層の厚さが2.0~100μmである、〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔14〕
上記着色層が、アルカリ可溶性層、又は、ポジ型感光性層である、〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔15〕
上記着色層が、カーボンブラック及びカーボンナノチューブからなる群より選択される少なくとも1つを含む、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔16〕
上記積層体が、反射防止部材である、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔17〕
上記積層体が、LEDディスプレイのフロント部材である、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の積層体の製造方法。
〔18〕
〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の製造方法で製造された積層体を有する、反射防止部材。
〔19〕
〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の製造方法で製造された積層体を有する、LEDディスプレイのフロント部材。
〔20〕
仮支持体、厚さが5.0μm以上である感光性層、及び、着色層をこの順に備える、転写フィルム。
〔21〕
上記感光性層の波長550nmにおける光学濃度が0.5以下であり、上記感光性層の厚さが5.0~30.0μmである、〔20〕に記載の転写フィルム。
〔22〕
上記着色層の400~700nmの波長領域における光学濃度が1.0~6.0であり、上記着色層の厚さが2.0~100μmである、〔20〕又は〔21〕に記載の転写フィルム。
本明細書において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において「全固形分」とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また、「固形分」とは、上述のように、溶剤を除いた成分であり、例えば、25℃において固体であっても、液体であってもよい。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の両方を包含する概念である。
本明細書において、樹脂中の構成単位の割合は、特に断りが無い限り、モル割合を表す。
本明細書において、分子量分布がある場合の分子量は、特に断りが無い限り、重量平均分子量(Mw)を表す。
また、本明細書における重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に断りのない限り、カラムとしてTSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、及び、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)、並びに、溶媒としてTHF(テトラヒドロフラン)を使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析装置により示差屈折計で検出した値を、標準物質としてポリスチレンを用いて換算した分子量である。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程のみを含むものではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、その工程は本用語に含まれる。
本発明に係る積層体の製造方法(以下、「本製造方法」ともいう。)は、着色層、及び、厚さが5.0μm以上である感光性層を備える積層体を準備する積層体準備工程と、後述する特定の周期パターンを備えるマスクを用いて感光性層を露光する露光工程と、感光性層を現像する現像工程と、を有する。
なお、本明細書において、積層体準備工程により作製され、露光工程が施される前の積層体を「未露光積層体」とも記載し、露光工程及び現像工程を含む本製造方法により製造された積層体を「製造後の積層体」とも記載する。
本製造方法は、着色層及び感光性層を備える積層体(未露光積層体)を準備する積層体準備工程を有する。
より具体的には、仮支持体及び感光性層を有する転写フィルムと、着色層を有する支持体とを、感光性層及び着色層が互いに接するように貼り合わせる工程、並びに、仮支持体、感光性層及び着色層をこの順番に有する転写フィルムと、支持体とを、支持体及び着色層が互いに接するように貼り合わせる工程が挙げられる。これらの工程により、仮支持体/感光性層/着色層/支持体からなる層構成を有する積層体が得られる。
積層体準備工程に使用される転写フィルムは、仮支持体と、仮支持体上に配置された感光性層とを少なくとも有する。転写フィルムは、仮支持体と、仮支持体上に配置された感光性層と、感光性層上に配置された着色層と、を有していてもよい。
以下、転写フィルムを構成する各部材について説明する。
転写フィルムは、仮支持体を有する。仮支持体は、転写フィルムにおいて感光性層を支持する部材であり、未露光積層体を作製した後、少なくとも現像工程より前までに剥離処理により除去される。
仮支持体としては、可撓性を有し、かつ、加圧下、又は、加圧及び加熱下において、著しい変形、収縮又は伸びを生じないフィルムを用いることが好ましい。
上記フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(例えば、2軸延伸PETフィルム)、ポリメチルメタクリレートフィルム、トリ酢酸セルロースフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリイミドフィルム、及びポリカーボネートフィルムが挙げられる。
なかでも、仮支持体としては、PETフィルムが好ましい。
また、仮支持体として使用するフィルムは、シワ等の変形、及び、傷が無いことが好ましい。
仮支持体を介するパターン露光時のパターン形成性、及び、仮支持体の透明性の点から、仮支持体のヘイズは小さい方が好ましい。具体的には、仮支持体のヘイズ値が、2%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.1%以下が更に好ましい。
仮支持体を介するパターン露光時のパターン形成性、及び、仮支持体の透明性の点から、仮支持体に含まれる微粒子、異物、及び、欠陥の数は少ない方が好ましい。仮支持体中における直径1μm以上の微粒子、異物、及び、欠陥の数は、50個/10mm2以下が好ましく、10個/10mm2以下がより好ましく、3個/10mm2以下が更に好ましく、0個/10mm2が特に好ましい。
仮支持体の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)による断面観察により測定した任意の5点の平均値として算出する。
また、滑剤層の膜厚は、0.05~1.0μmが好ましい。
転写フィルムは、仮支持体上に配置された感光性層を有する。
転写フィルムが有する感光性層は、感光性の樹脂を含有し、未露光積層体が備える感光性層の厚さが5.0μm以上になる層であれば、特に制限されない。
感光性層は、ポジ型の感光性樹脂を含有するポジ型の感光性層であってもよく、ネガ型の感光性樹脂を含有するネガ型の感光性層であってもよい。感光性層としては、現像液を用いる除去処理がより容易である点で、ポジ型の感光性層が好ましい。
転写フィルムが有する感光性層の厚さは、5.0~100μmが好ましく、5.0~30.0μmがより好ましい。感光性層の厚さの測定方法については、後述する。
感光性樹脂組成物の塗布膜を乾燥する方法としては、例えば、加熱及び/又は減圧により、塗布膜から溶剤を除去して仮支持体上に感光性層を形成する方法が挙げられる。加熱条件は、感光性樹脂組成物の組成及び感光性層の厚さに応じて適宜変更されるが、例えば、70~130℃で30~300秒間程度である。
転写フィルムは、感光性層上に配置された着色層を有していてもよい。
転写フィルムが着色層を有する場合、着色層は、着色剤を含有する層であれば特に制限されない。
着色層は、ポジ型の感光性樹脂を含むポジ型感光性層であってもよく、ネガ型の感光性樹脂を含むネガ型感光性層であってもよい。また、着色層は、アルカリ可溶性樹脂を含むアルカリ可溶性層であってもよい。
着色層は、ポジ型感光性層又はアルカリ可溶性層であることが好ましく、ポジ型感光性層であることがより好ましい。
転写フィルムは、感光性層、又は、着色層を有する場合は着色層を保護するための保護層を有していてもよい。
転写フィルムが保護層を有する場合、保護層は、下記のラミネート処理を行う前に、転写フィルムから剥離される。
保護層は樹脂フィルムであることが好ましく、耐熱性及び耐溶剤性を有する樹脂フィルムを用いることができ、例えば、ポリプロピレンフィルム及びポリエチレンフィルム等のポリオレフィンフィルム及びポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、並びに、ポリスチレンフィルムが挙げられる。また、保護層として上述の仮支持体と同じ材料で構成された樹脂フィルムを用いてもよい。
中でも、保護層としては、ポリオレフィンフィルムが好ましく、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンフィルムがより好ましく、ポリエチレンフィルムが更に好ましい。
なお、「フィッシュアイ」とは、材料を熱溶融し、混練、押し出し、2軸延伸及びキャスティング法等の方法によりフィルムを製造する際に、材料の異物、未溶解物、及び、酸化劣化物等がフィルム中に取り込まれたものである。
これにより、保護層に含まれる粒子に起因する凹凸が感光性層又は着色層に転写されることにより生じる欠陥を抑制することができる。
保護層は、転写時の欠陥抑制の点から、感光性層又は着色層と接する面の表面粗さRaは、0.01μm以上が好ましく、0.02μm以上がより好ましく、0.03μm以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、0.50μm未満が好ましく、0.40μm以下がより好ましく、0.30μm以下が更に好ましい。
積層体準備工程としては、上記の転写フィルムを用いてラミネート処理することにより、未露光積層体を作製することが好ましい。
中でも、仮支持体及び感光性層を有する転写フィルムと、着色層を有する支持体とを、感光性層及び着色層が互いに接するようにラミネート処理すること、又は、仮支持体、感光性層及び着色層をこの順番で有する転写フィルムと、支持体とを、支持体及び着色層が互いに接するようにラミネートすることにより、未露光積層体を作製することがより好ましい。
ラミネート条件としては、例えば、以下の条件が挙げられる。
ラミネート温度としては、特に制限されないが、80~150℃が好ましく、90~150℃がより好ましく、100~150℃が特に好ましい。ゴムローラーを備えたラミネーターを用いる場合、ラミネート温度は、ゴムローラー温度を指す。
ラミネート時の基板温度には特に制限されない。ラミネート時の基板温度としては、10~150℃が挙げられ、20~150℃が好ましく、30~150℃がより好ましい。基板として樹脂基板を用いる場合には、ラミネート時の基板温度としては、10~80℃が好ましく、20~60℃がより好ましく、30~50℃が特に好ましい。
また、ラミネート時の線圧としては、特に制限されないが、0.5~20N/cmが好ましく、1~10N/cmがより好ましく、1~5N/cmが特に好ましい。
また、ラミネート時の搬送速度(ラミネート速度)としては、0.5~5m/分が好ましく、1.5~3m/分がより好ましい。
積層体準備工程により作製される未露光積層体は、支持体を備えることが好ましい。上記ラミネート処理により、転写フィルムを支持体を含む対象物に貼り合わせることによって、支持体を備える未露光積層体が作製される。
支持体としては、特に制限されず、公知の基材を用いることができ、例えば、上記仮支持体として記載したフィルム(より好ましくは樹脂フィルム)、ガラス基板、セラミックス基板、金属基板、半導体基板、及び、LED素子を備えた基板が挙げられる。
また、支持体には、必要に応じて、配線、絶縁層、光透過抑制層、光不透過層、及び、保護層等、LEDディスプレイ等の表示装置において公知の構造を有していてもよい。また、支持体の厚さは特に制限されず、所望に応じて適宜設定できる。
ラミネート処理において、仮支持体及び感光性層を有し、着色層を有さない転写フィルムを用いる場合、上記の支持体と、支持体上に配置された着色層とを有する着色層付き支持体を用いて、仮支持体、感光性層、着色層及び支持体をこの順に備える未露光積層体を作製できる。
支持体上に着色層形成用樹脂組成物を塗布及び乾燥して着色層を形成する方法は、特に制限されず、上記の仮支持体上に感光性層を形成する方法に従って行うことができる。
着色層付き支持体を構成する着色層の含有成分及び組成については、その好適な態様も含めて、上記の転写フィルムが有してもよい着色層として既に説明した通りである。
そのような方法としては、例えば、支持体上に着色層形成用樹脂組成物を塗布及び乾燥して着色層を形成した後、形成された着色層上に感光性樹脂組成物を塗布及び乾燥して感光性層を形成する方法が挙げられる。
積層体準備工程により作製された、露光工程に供する未露光積層体は、着色層及び感光性層を有する積層体であれば特に制限されないが、上記の転写フィルムを用いたラミネート処理により作製された、仮支持体/感光性層/着色層/支持体からなる層構成を有する積層体が好ましい。
感光性層の厚さは、以下の方法で測定される。
まず、未露光積層体の感光性層側の表面に、スパッタリング法を30秒間行うことによりプラチナコーティング層を形成する。次いで、プラチナコーティング層を有する積層体を厚さ方向に沿って切断して得られる断面を、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(例えば日本電子株式会社製JSM-7200型FE-SEM)を用いて観察する。観察画像において感光性層の厚さを10箇所以上測定し、得られる測定値の平均値を算出することにより、感光性層の厚さが求められる。なお、積層体(未露光積層体及び製造後の積層体)が備える各層の厚さも、上記の方法で測定できる。
感光性層の光学濃度は、UVスペクトロフォトメーター(例えば、株式会社島津製作所製、型番「UV-1800」)を使用して感光性層の波長550nmにおける透過率を測定し、光学濃度に換算することにより、求められる。
未露光積層体が備える感光性層の厚さ及び光学濃度以外の特徴については、その好ましい態様も含めて、上記転写フィルムが有する感光性層について既に説明した通りである。
着色層の厚さは、特に制限されないが、2.0~100μmが好ましく、5.0~30.0μmがより好ましい。
また、未露光積層体が備える着色層の400~700nmの波長領域における光学濃度は、1.0~6.0が好ましく、1.8~3.0がより好ましい。着色層の光学濃度は、上記感光性層の光学濃度を求める方法として記載された方法に従って、求められる。
上記の着色層の光学濃度は、ISO Visual(視感)基準に基づいて400~700nmの波長領域で測定される透過光学濃度である。着色層の光学濃度の測定装置としては、例えば、X-Rite 361T(V)(サカタインクスエンジニアリング株式会社製)が挙げられる。
未露光積層体が備える着色層の厚さ及び光学濃度以外の特徴については、その好ましい態様も含めて、上記転写フィルムが有してもよい着色層と同じであってよい。
また、未露光積層体は、着色層側の表面に支持体を備えることが好ましい。未露光積層体が支持体を備える場合の支持体は、その好ましい態様も含めて、上記ラミネート処理において転写フィルムを貼り合わせる対象物として説明した支持体と同じであってよい。
露光工程は、マスクを用いて未露光積層体が有する感光性層に光を照射して、露光する工程である。露光工程により、感光性層は、パターン状、すなわち、露光部と非露光部とが存在するように露光される(以下、本明細書において「パターン露光」ともいう。)。
特にポジ型の感光性樹脂組成物が化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物である場合は、感光性層の露光部に含まれる酸分解性基が加水分解されて、カルボキシル基及びフェノール性水酸基等の酸基が生成する。これにより、後の現像工程における露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性がより一層高まる。
露光工程において使用する光源としては、例えば、各種レーザー、発光ダイオード(LED)、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、及び、メタルハライドランプが挙げられる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター及びバンドパスフィルター等の分光フィルターを通して照射光の波長を調整してもよい。
露光方式としては、マスク及び未露光積層体の損傷及び汚染、並びに、マスクに付着した異物による露光への影響を低く抑制できる点で、マスクと未露光積層体が接触しない非接触の露光方式が好ましい。また、露光面積が広く、生産効率が高い点で、コンタクト露光方式、又は、プロキシミティ露光方式が好ましい。
露光工程において、上記のギャップが形成される場合としては、プロキシミティ露光方式で露光する場合、及び、コンタクト露光方式であって、未露光積層体が感光性層の着色層側の面とは反対側の表面に支持体を有する場合が挙げられる。
また、露光工程において、プロキシミティ露光方式で露光する場合、マスクと未露光積層体の表面との距離(以下、単に「ギャップ」ともいう。)は、10~200μmが好ましく、20~50μmがより好ましい。
感光性層とマスクとの接触による汚染の防止、及び、マスクに付着した異物による露光への影響を避けるため、露光工程においてコンタクト方式で露光する場合、保護膜を介して感光性層を露光することが好ましい。保護膜が仮支持体である場合、コンタクト方式での露光工程の後、現像工程よりも前に、感光性層の着色層側の面とは反対側の表面に設けた仮支持体を感光性層から剥離する工程を行うことが好ましい。
露光工程において使用するマスクは、ピッチが12.0μm以下である周期構造を形成するように配置された開口部を含む周期パターンを有する。
本発明の製造方法により、上記の効果が得られる詳細なメカニズム等は明らかではないが、本発明の製造方法では、5.0μm以上の厚さを有する感光性層を、ピッチが12.0μm以下と狭い周期パターンを通して露光することにより、感光性層の内部において、回折格子を通過した複数の1次回折光が干渉して周期的な光強度分布が生じるタルボット(Talbot)効果に類似した現象が生じた結果、現像後の感光性層に微細なパターン構造が形成され、積層体の表面反射率及び明度の両者が低く抑制されたものと、本発明者は推測している。
図1に示す周期パターン10では、複数の開口部12が所定の間隔をおいて周期的に配列することにより、ピッチpの周期構造が形成されている。周期パターン10は、正方形の開口部12が互い違いに配置されたいわゆるチェックパターンであり、開口部12が面内の直交する2つの方向に沿って周期的に配列された2次元の周期構造を有する。
本明細書において「周期構造」とは、面内の少なくとも1つの方向に沿って形成された、凹凸形状からなる繰返し構造を意味する。また、本明細書において「ピッチ」とは、周期パターンが有する周期構造の周期を意味する。
例えば、図1に示すように、複数の開口部が面内の異なる2方向に沿って周期的に配列されてなる2次元の周期構造の場合、周期パターンのピッチは、開口部が周期的に配列している方向(以下、「配列方向」ともいう)に沿った直線上の、開口部の大きさと開口部間(遮光部)の距離との合計を意味する。例えば、開口部が円形である場合、ピッチは、開口部の直径と隣接する開口部間の間隔との和である。なお、配列方向によってピッチが異なる場合、マスクは、少なくとも1つの配列方向において周期構造のピッチが12.0μm以下であるとの条件を満たす。
また、周期パターンが、細い帯状の開口部が面内の1方向に沿って配列されてなるラインアンドスペースパターンである場合、周期パターンのピッチは、開口部の幅と隣接する開口部間の間隔との和である。
周期パターンのピッチは、出来上がりの感光性層が反射率の低い形状(表面平坦部が少ない形状)となる点で、0.10~12.0μmが好ましく、0.8~10.0μmがより好ましく、0.8~5.0μmが更に好ましく、0.8~2.4μmが特に好ましい。
図2~図6に、本製造方法の露光工程において使用されるマスクが有する周期パターンの構成の他の例を示す。なお、これらの周期パターンの詳細な構造については、後述する実施例において説明する。
開口部のサイズは特に制限されないが、6.0μm以下が好ましく、2.4μm以下がより好ましい。下限値は特に制限されないが、製造適性の観点から、0.4μm以上が好ましい。また、開口部のサイズとピッチとの比率(開口部のサイズ:ピッチ)は、0.4:6.0~6.0:0.4が好ましく、1.2:4.8~4.8:1.2がより好ましい。なお本明細書において、開口部のサイズとは、配列方向に沿った直線と開口部とが重複する区間の長さを意味する。
第2のマスクパターンが有する開口部の形状としては、例えば、多角形、円形、楕円形、十字状、帯状及びそれらの組合せが挙げられ、マイクロLEDチップ(例えば1辺20μmの四角形)を配置しやすいという観点から、四角形が好ましい。
第2のマスクパターンが有する開口部の大きさ(最大径)は、20~1000μmが好ましく、50~200μmがより好ましい。
露光量Aの測定方法:ポリエチレンテレフタレートからなる支持体Aと、支持体A上に設けられ、積層体準備工程で準備する未露光積層体が有する感光性層と同じ組成を有し、厚さが20μmである感光性層Aとを有する積層体A1を準備する。上記積層体A1に対して、50μm四方の孤立した開口部を有するマスクAを介して、超高圧水銀灯を用いて波長365nmの露光光でコンタクト露光する。次いで、上記積層体Aを、液温が25℃の炭酸ナトリウム1質量%水溶液中に60秒間浸漬することにより現像し、更に液温が25℃の純水中に20秒間浸漬した後、上記積層体Aにエアを噴射することにより、現像された積層体A2を得る。上記の積層体A2の作製を、露光処理における露光量を変えて複数回行い、作製された積層体A2において、感光性層Aが貫通し、支持体Aの一部が露出するために必要な波長365nmの露光光の露光量の最小値を求め、これを露光量A(単位:mJ/cm2)とする。
露光量を上記露光量Aに対する所定の比率の範囲内とすることにより、続く現像工程により現像された後の感光性層のうち、上記周期パターンを介して露光された領域において、所定の厚さの感光性層が残り、積層体の表面反射率を低く抑えることができるためである。
現像工程は、露光工程によりパターン露光された上記感光性層を現像する工程である。
現像工程に用いる現像液は特に制限されず、特開平5-072724号公報に記載の現像液など、公知の現像液を用いることができる。
アルカリ性水溶液は、アルカリ性化合物を含む水溶液である。アルカリ性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、及び、コリン(2-ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド)が挙げられる。
アルカリ性水溶液の25℃におけるpHとしては、8~13が好ましく、9~12がより好ましく、10~12が更に好ましい。
アルカリ性水溶液中におけるアルカリ性化合物の含有量は、アルカリ性水溶液全量に対し、0.1~5質量%が好ましく、0.1~3質量%がより好ましい。
有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε-カプロラクトン、γ-ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε-カプロラクタム、及び、N-メチルピロリドンを挙げることができる。
アルカリ水溶液における有機溶剤の含有量は、アルカリ水溶液の全質量に対して0.1~30質量%が好ましい。
現像液は、公知の界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤の濃度は0.01~10質量%が好ましい。
ディップ現像では、パターン露光後の感光性層を備える積層体を現像液に浸漬することにより、除去対象部が除去される。シャワー現像では、パターン露光後の感光性層に現像液をシャワー状に噴射することにより、除去対象部が除去される。
現像液の液温度は、20~40℃が好ましい。ディップ現像における浸漬時間は、10~120秒間が好ましい。
洗浄工程は、浸漬及び/又は噴射等の処理を行って現像後の感光性層に洗浄液を接触させ、必要に応じてブラシで擦ることにより、現像残渣を除去する工程である。
洗浄液としては、例えば、水、及び、有機溶剤が挙げられる。
積層体が仮支持体及び/又は支持体として樹脂フィルムを備える場合には、ポストベークの温度は、100~160℃が好ましく、130~160℃がより好ましい。
現像工程の後、ポスト露光及びポストベークの両者を行う場合、ポスト露光、及び、ポストベークの順序で実施することが好ましい。
<パターン構造A1>
上記の露光工程及び現像工程を含む本製造方法により製造された積層体は、着色層及び感光性層を備えており、感光性層には、マスクが有する周期パターンに対応するパターン構造A1が形成されている。
パターン構造A1としては、例えば、面内の少なくとも1つの方向に沿って突起又は開口が周期的に配列している周期構造が挙げられる。そのような周期構造が有する突起又は開口の形状は、特に制限されず、例えば、角柱形状、円柱形状、角錐形状、円錐形状、角錐台形状、円錐台形状、及び、不定形状が挙げられる。
感光性層の表面に形成されたパターン構造A1は、同じ形状を有する突起又は開口のみを有していてもよく、異なる形状の突起及び開口からなる群より選択される2つ以上を有していてもよい。
パターン構造A1の高さとは、パターン構造A1により形成される凹凸形状の厚さ方向における高低差の最大値であり、パターン構造A1が形成された領域における、感光性層の厚さの最大値と最小値との差分として求められる。
また、パターン構造A1のピッチは、マスクの周期パターンのピッチに対して25~75%であることが好ましく、40~60%であることがより好ましい。
パターン構造A1のピッチとは、パターン構造A1が有する周期構造の周期である。パターン構造A1のピッチは、パターン構造A1において周期的に配列されている突起又は開口を選択し、その突起又は開口の中央部の間の距離(厚さ方向の成分は含まない)として求められる。
製造後の積層体が備える感光性層は、マスクの第2マスクパターンに対応するパターン構造A2を有していてもよい。
本製造方法において、周期パターンとは異なる第2マスクパターンを有するマスクを使用した場合、製造後の積層体が備える感光性層には、第2マスクパターンに対応するパターン構造A2が形成される。
また、第2マスクパターンが周期構造を有する場合、パターン構造A2のピッチが、第2マスクパターンのピッチと近似していることが好ましい。より具体的には、パターン構造A2のピッチが、第2マスクパターンのピッチに対して95~105%であることが好ましく、98~102%であることがより好ましい。
パターン構造A2が有する開口の大きさ(最大径)は、20~200μmが好ましく、50~100μmがより好ましい。また、パターン構造A2が有する開口の大きさは、第2マスクパターンが有する開口部の大きさに対して95~105%であることが好ましく、98~102%であることがより好ましい。
製造後の積層体が備える着色層としては、特に制限されないが、表面反射率及び明度が低く抑制される点で、マスクが有する周期パターンに対応するパターン構造を有さないことが好ましい。即ち、現像工程により、パターン構造A1が形成された領域内において、感光性層が貫通されていないことが好ましい。
本製造方法においては、第2マスクパターンを有するマスクを使用することにより感光性層に形成されたパターン構造A2の少なくとも一部において、感光性層が貫通している場合、現像工程により、着色層に上記パターン構造B2が形成される。
また、第2マスクパターンが周期構造を有する場合、パターン構造B2のピッチが、第2マスクパターンのピッチと近似していることが好ましい。より具体的には、パターン構造B2のピッチが、第2マスクパターンのピッチに対して95~105%であることが好ましく、98~102%であることがより好ましい。
パターン構造B2が有する開口の大きさについては、開口の感光性層から最も離れた位置(下底)の大きさ(最大径)が、10~200μmであることが好ましく、20~100μmであることがより好ましい。また、パターン構造B2が有する開口の下底の大きさは、第2マスクパターンが有する開口部の大きさに対して90~110%であることが好ましく、95~105%であることがより好ましい。
製造後の積層体は、支持体を備えることが好ましい。製造後の積層体が備える支持体については、上記の未露光積層体が備える支持体として、既に説明した通りである。
他の層及び構造としては、LEDディスプレイ等の表示装置及び転写部材において使用される公知の層及び構造が挙げられる。
積層体は、感光性層上に、周期構造を保護するための保護層を有していてもよい。保護層の材質としては、特に制限されず、公知の樹脂及びその硬化物が使用できる。
積層体は、保護層と感光性層との間に、接着層を有していてもよい。接着層の材質としては、公知の接着剤及び粘着剤が使用できる。
(表面反射率)
反射防止性、及び、表示装置に使用した場合における表示内容の視認性の観点から、製造後の積層体の感光性層側の正規反射率を含む全反射率(SCI:Specular Component Include)、及び、正規反射率を除いた拡散反射率(SCE:Specular Component Exclude)はいずれも、4.0%以下が好ましく、2.0%以下がより好ましく、1.0%以下が更に好ましい。
SCI及びSCEの下限値は、特に制限されず、0.0%であってよい。
反射防止性、及び、表示装置に使用した場合における表示内容の視認性の観点から、製造後の積層体の感光性層側の明度L*は、20以下が好ましく、10以下がより好ましく、5以下が更に好ましい。明度L*の下限値は特に制限されず、0であってよい。
明度L*は、国際照明委員会(CIE)により定められたL*a*b*色空間における明度L*である。
以下、感光性層を形成するための感光性樹脂組成物について説明する。
感光性樹脂組成物としては、ポジ型の感光性樹脂を含むポジ型感光性樹脂組成物、及び、ネガ型の感光性樹脂を含むネガ型感光性樹脂組成物が挙げられ、ポジ型感光性樹脂組成物が好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物としては、公知のポジ型感光性樹脂組成物から適宜選択でき、特に制限されない。
ポジ型感光性樹脂組成物としては、例えば、重合体成分、光酸発生剤、及び、溶剤を含有する組成物が挙げられる。重合体成分は、酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位を有する重合体を含むことが好ましい。
光酸発生剤は、活性光線に感応して生成される酸が、重合体成分中の保護された酸基の脱保護に対して触媒として作用するので、1個の光量子の作用で生成した酸が、多数の脱保護反応に寄与し、量子収率は1を超え、例えば、10の数乗のような大きい値となり、いわゆる化学増幅の結果として、高感度が得られる。
重合体成分は、酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位を有する重合体を含有することが好ましく、下記(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす重合体を含むことが好ましい。
(1)酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位(構成単位(a1))、及び、架橋性基を有する構成単位(構成単位(a2))を有する重合体
(2)構成単位(a1)を有する重合体、及び、構成単位(a2)を有する重合体
硬化後における透明性(ヘイズ)及び未露光部の残膜率の観点からは、上記(1)が好ましく、分子設計の自由度の観点からは、上記(2)が好ましい。
なお、「(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルに由来する構成単位」を「アクリル系構成単位」ともいう。また、「(メタ)アクリル酸」は、「メタクリル酸及び/又はアクリル酸」を意味するものとする。
「酸基が酸分解性基で保護された基」は、酸基及び酸分解性基として公知のものを使用でき、特に限定されない。具体的な酸基としては、カルボキシル基、及び、フェノール性水酸基が好ましく挙げられる。また、酸分解性基としては、酸により比較的分解しやすい基(例えば、後述する式(a1-10)等で表される基、テトラヒドロピラニル基、又は、テトラヒドロフラニル基等のアセタール系官能基)、並びに、酸により比較的分解しにくい基(例えば、tert-ブチル基等の第三級アルキル基、tert-ブチルカーボネート基等の第三級アルキルカーボネート基)を用いることができる。
構成単位(a1)は、カルボキシル基が酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位、又は、フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位であることが好ましい。
以下、酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(構成単位(a1-1))と、酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(構成単位(a1-2))について、それぞれ説明する。
また、不飽和カルボン酸は、多価カルボン酸のモノ(2-(メタ)アクリロイロキシアルキル)エステルであってもよく、例えば、コハク酸モノ(2-アクリロイロキシエチル)、コハク酸モノ(2-メタクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-メタクリロイロキシエチル)などが挙げられる。更に、不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシポリマーのモノ(メタ)アクリレートであってもよく、例えば、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。また、不飽和カルボン酸としては、アクリル酸-2-カルボキシエチルエステル、メタクリル酸-2-カルボキシエチルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、4-カルボキシスチレン等も用いることができる。
中でも、現像性の観点から、構成単位(a1-1-1)を形成するためには、アクリル酸、メタクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、又は、不飽和多価カルボン酸の無水物等を用いることが好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸を用いることがより好ましい。
構成単位(a1-1-1)は、1種単独で構成されていてもよいし、2種以上で構成されていてもよい。
酸無水物としては、公知のものが使用でき、具体的には、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物などの酸無水物が挙げられる。これらの中では、現像性の観点から、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、又は、無水コハク酸が好ましい。
酸無水物の水酸基に対する反応率は、現像性の観点から、好ましくは10~100モル%、より好ましくは30~100モル%である。
これらの酸分解性基の中でもカルボキシル基がアセタールの形で保護された保護カルボキシル基であることが、感光性樹脂組成物の基本物性、特に感度やパターン形状、コンタクトホールの形成性、感光性樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。更に酸分解性基の中でもカルボキシル基が下記式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護カルボキシル基であることが、感度の観点からより好ましい。なお、カルボキシル基が下記式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護カルボキシル基である場合、保護カルボキシル基の全体としては、-(C=O)-O-CR101R102(OR103)の構造となっている。
R221は単結合又は2価の連結基を表す。
また、フェノール性水酸基がアセタールの形で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、特開2011-215590号公報の段落0042に記載のものなどが挙げられる。
これらの中で、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートの1-アルコキシアルキル保護体、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートのテトラヒドロピラニル保護体が透明性の観点から好ましい。
構成単位(a1)を有する重合体が、下記構成単位(a2)を有する場合、構成単位(a1)は、重合体中、感度の観点から3~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。
なお、「構成単位」の含有量をモル比で規定する場合、当該「構成単位」は「モノマー単位」と同義であるものとする。また、本発明において当該「モノマー単位」は、高分子反応等により重合後に修飾されていてもよい。以下においても同様である。
重合体成分は、架橋性基を有する構成単位(構成単位(a2))を更に有することが好ましい。また、重合体成分が構成単位(a2)を有していない場合、ポジ型感光性樹脂組成物は、構成単位(a2)を有する重合体を含有することが好ましい。
架橋性基は、加熱処理で硬化反応を起こす基であれば特に限定はされない。構成単位(a2)としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子又は炭素数1~20のアルキル基を表す。)で表される基及びエチレン性不飽和基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位が挙げられ、エポキシ基、オキセタニル基、及び、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子又は炭素数1~20のアルキル基を表す。)で表される基よりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。中でも、ポジ型感光性樹脂組成物は、重合体成分が、エポキシ基及びオキセタニル基のうち少なくとも1つを含む構成単位を含むことがより好ましい。より詳細には、以下のものが挙げられる。
構成単位(a2-1)は、1つの構成単位中にエポキシ基又はオキセタニル基を少なくとも1つ有する。構成単位(a2-1)は、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1~3つ有することが好ましく、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1又は2つ有することがより好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基を1つ有することが更に好ましい。
オキセタニル基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、特開2001-330953号公報の段落0011~0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
構成単位(a2-1)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、メタクリル酸エステル構造を含有するモノマー、アクリル酸エステル構造を含有するモノマーであることが好ましい。
構成単位(a2-2)については、特開2011-215580号公報の段落0072~0090の記載及び特開2008-256974の段落番号0013~0031の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
構成単位(a2-3)としては、下記式(a2-30)で表される構成単位が挙げられる。
構成単位(a2)を有する重合体が、構成単位(a1)を有する場合、構成単位(a2)の含有量は、重合体中、薬品耐性の観点から3~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。
本発明では、更に、いずれの態様にかかわらず、重合体の全構成単位中、構成単位(a2)を3~70モル%含有することが好ましく、10~60モル%含有することがより好ましい。上記の数値の範囲内であると、ポジ型感光性樹脂組成物から得られる硬化膜の透明性及び薬品耐性が良好となる。
重合体は、構成単位(a1)及び/又は(a2)に加えて、これら以外の他の構成単位(a3)を有していてもよい。これらの構成単位は、重合体成分(1)及び/又は(2)が含んでいてもよい。
また、重合体成分(1)又は(2)とは別に、実質的に構成単位(a1)及び構成単位(a2)を含まずに他の構成単位(a3)を有する重合体成分を有していてもよい。この場合、上記重合体成分の配合量は、全重合体成分中、60質量%以下であることが好ましい。
酸基としては、カルボン酸基、スルホンアミド基、ホスホン酸基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基等が例示され、カルボン酸基及び/又はフェノール性水酸基が好ましい。
酸基を有する構成単位は、スチレンに由来する構成単位や、ビニル化合物に由来する構成単位、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルに由来する構成単位であることがより好ましい。例えば、特開2012-88459号公報の段落0021~0023及び段落0029~0044に記載の化合物を用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。中でも、p-ヒドロキシスチレン、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸に由来する構成単位が好ましい。
このような重合体としては、側鎖にカルボキシル基を有する樹脂が好ましい。例えば、特開昭59-44615号、特公昭54-34327号、特公昭58-12577号、特公昭54-25957号、特開昭59-53836号、特開昭59-71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等、並びに側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等が挙げられ、更に側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する高分子重合体も好ましいものとして挙げられる。
その他にも、特開平7-207211号公報、特開平8-259876号公報、特開平10-300922号公報、特開平11-140144号公報、特開平11-174224号公報、特開2000-56118号公報、特開2003-233179号公報、特開2009-52020号公報等に記載の公知の高分子化合物を使用することができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
これらの重合体は、1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。
酸基を有する構成単位は、全重合体成分に対し、1~80モル%が好ましく、1~50モル%がより好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を含有することが好ましい。光酸発生剤としては、波長300nm以上、好ましくは波長300~450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。光酸発生剤としては、pKaが4以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましく、pKaが2以下の酸を発生する光酸発生剤が最も好ましい。
これら光酸発生剤は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
く例示できる。
また、光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。
ポジ型感光性樹脂組成物は、溶剤を含有する。ポジ型感光性樹脂組成物は、重合体成分、光酸発生剤等の成分を溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。
ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の溶剤を添加することもできる。
これら溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
ポジ型感光性樹脂組成物には、必要に応じ、架橋剤を添加してもよい。架橋剤を添加することにより、ポジ型感光性樹脂組成物により得られる硬化膜をより強固な膜とすることができる。
ポジ型感光性樹脂組成物中における架橋剤の添加量は、ポジ型感光性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~50質量%が好ましく、0.1~30質量%がより好ましい。この範囲で添加することにより、機械的強度及び耐溶剤性に優れた硬化膜が得られる。架橋剤は複数を併用することもでき、その場合は架橋剤を全て合算して含有量を計算する。
中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂及びフルオレン型エポキシ樹脂がより好ましく挙げられ、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂が特に好ましく挙げられる。
また、オキセタニル基を含む化合物は、単独で又はエポキシ基を含む化合物と混合して使用することが好ましい。
なお、ブロックイソシアネート基とは、熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であり、例えば、ブロック剤とイソシアネート基とを反応させイソシアネート基を保護した基が好ましく例示できる。また、上記ブロックイソシアネート基は、90℃~250℃の熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であることが好ましい。
また、ブロックイソシアネート化合物としては、その骨格は特に限定されるものではなく、1分子中にイソシアネート基を2個有するものであればどのようなものでもよく、脂肪族、脂環族又は芳香族のポリイソシアネートであってよいが、例えば2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-トリメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,9-ノナメチレンジイソシアネート、1,10-デカメチレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、2,2’-ジエチルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、o-キシレンジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネート、p-キシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキサン-1,3-ジメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジメチレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、p-フェニ
レンジイソシアネート、3,3’-メチレンジトリレン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、テトラクロロフェニレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素化1,3-キシリレンジイソシアネート、水素化1,4-キシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物及びこれらの化合物から派生するプレポリマー型の骨格の化合物を好適に用いることができる。これらの中でも、トリレンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が特に好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物には、必要に応じ、界面活性剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系(非イオン系)、又は、両性のいずれも使用でき、ノニオン界面活性剤が好ましい。
また、界面活性剤としては、下記式I-1で表される構成単位A及び構成単位Bを含み、テトラヒドロフラン(THF)を溶剤とした場合のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000以上10,000以下である共重合体が挙げられる。
共重合体の重量平均分子量(Mw)は、1,500~5,000が好ましい。
また、界面活性剤としては、環境適性向上の観点から、パーフルオロオクタン酸(PFOA)及びパーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)等の炭素数が7以上の直鎖状パーフルオロアルキル基を有する化合物の代替材料となる界面活性剤を使用することも好ましい。
界面活性剤の含有量は、全固形分に対して、10質量%以下であることが好ましく、0.001~10質量%であることがより好ましく、0.01~3質量%であることが更に好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、重合禁止剤を少なくとも1種含有してもよい。
重合禁止剤としては、例えば、特許第4502784号公報の段落0018に記載された熱重合防止剤が挙げられる。中でも、フェノチアジン、フェノキサジン又は4-メトキシフェノールが好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物が重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量は、全固形分に対して、0.01~3質量%が好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、上記成分に加えて、必要に応じて、増感剤、アルコキシシラン化合物、塩基性化合物、及び、酸化防止剤を含有してもよい。
また、ポジ型感光性樹脂組成物は、機械的性質、屈折率及び光透過性等の光学的性質を調節することを目的として、金属酸化物粒子等の粒子を含有してもよい。ポジ型感光性樹脂組成物が粒子を含有する場合、分散剤を含有することが好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、紫外線吸収剤、金属不活性化剤、酸増殖剤、現像促進剤、可塑剤、熱ラジカル発生剤、熱酸発生剤、増粘剤、及び、有機又は無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を含有してもよい。また、これらの化合物としては、例えば特開2012-088459号公報の段落0201~0224の記載も参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、その他の添加剤としては特開2012-008223号公報の段落0120~0121に記載の熱ラジカル発生剤及び国際公開第2011/136074号に記載の窒素含有化合物及び熱酸発生剤も用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ネガ型感光性樹脂組成物としては、公知のネガ型感光性樹脂組成物から適宜選択でき、特に制限されない。
ネガ型感光性樹脂組成物としては、例えば、重合体成分、重合性単量体、光重合開始剤、及び、溶剤を含有する組成物が挙げられる。
以下、ネガ型感光性樹脂組成物に含有される成分について説明する。
重合性単量体は、この種の組成物に適用されるものを適宜選択できるが、中でもエチレン性不飽和化合物が好ましい。エチレン性不飽和化合物は、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する重合性化合物である。
エチレン性不飽和化合物としては、特開2006-23696号公報の段落0011に記載の成分、特開2006-64921号公報の段落0031~0047に記載の成分が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
2-16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号公報、特公昭56-17654号公報、特公昭62-39417号公報、特公昭62-39418号公報に記載のエチレンオキサイド骨格を有するウレタン化合物類も好適である。
その他の例としては、特開昭48-64183号公報、特公昭49-43191号公報、特公昭52-30490号公報の各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300~308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
また、現像性の調整の観点から、カルボキシ基を含有する重合性化合物も好ましい。
更に、基板との密着性、ラジカル重合開始剤との相溶性等の観点から、エチレンオキサイド(EO)変性体、ウレタン結合を含有することも好ましい。
市販品としては、KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)、NKエステル A-TMMT、NKエステル A-TMPT、NKエステル A-TMM-3、NKオリゴUA-32P、NKオリゴUA-7200、A-BPEF(以上、新中村化学工業(株)製)、アロニックス M-305、アロニックス M-306、アロニックス M-309、アロニックス M-450、アロニックス M-402、TO-1382(以上、東亞合成(株)製)、V#802(大阪有機化学工業(株)製)、オグソールEA-0200、オグソールEA-F5003、オグソールEA-F5503、オグソールEA-F5510(以上、大阪ガスケミカル(株)製)が好ましい。
Aは重合性官能基を表す。重合性官能基としては、ビニル基又はビニル基含有基であることが好ましい。ビニル基含有基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルフェニル基などが挙げられる。
Raは置換基を表す。置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~21)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~12)、アリール基(好ましくは炭素数6~24)などが挙げられる。
naは1~10の整数を表し、好ましくは3~8の整数である。nbは0~9の整数を表し、好ましくは2~7の整数である。na+nbは2~10であり、好ましくは2~8である。na、nbが2以上であるとき、そこで規定される複数の構造部位は互いに異なっていてもよい。
後述するアルカリ可溶性樹脂との関係においては、重合性単量体のアルカリ可溶性樹脂に対する質量比率[重合性単量体/アルカリ可溶性樹脂比]が0.2~2.0であることが好ましい。
光重合開始剤としては、露光光により感光し、上記重合性単量体(エチレン性不飽和化合物)の重合を開始又は促進する化合物が好ましい。
これらの化合物の具体例としては、例えば特開2011-186398号公報の段落0
061~0073の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物における光重合開始剤の総量は、感光性樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、0.5~30質量部であることが好ましく、2~20質量部であることがより好ましい。
増感剤は、光重合開始剤に対し、50~200質量%の割合で添加することが好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物に用いるアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、(q-1)酸基を有する構成単位を含む重合体、及び、(q-1)酸基を有する構成単位と、(q-2)架橋性基を有する構成単位とを含む重合体が挙げられる。
(q-1)酸基を有する構成単位は、カルボキシル基及び/又はフェノール性水酸基を有する構成単位であることが好ましい。また、(q-2)架橋性基を有する構成単位は、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子又は炭素数1~20のアルキル基)で表される基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位を含有することが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、上記構成単位(q-1)及び上記構成単位(q-2)と共に、上記構成単位(q-1)及び上記構成単位(q-2)以外の構成単位(q-3)を更に有していてもよい。
アルカリ可溶性樹脂に含まれる(q-2)架橋性基を有する構成単位としては、ポジ型感光性樹脂組成物の重合体成分で述べた(a2)架橋性基を有する構成単位と同じものを採用でき、好ましい範囲も配合量を除き同様である。
アルカリ可溶性樹脂に含まれる構成単位(q-3)としては、ポジ型感光性樹脂組成物の重合体成分で述べた(a3)その他の構成単位中の酸基を有する構成単位以外の構成単位、及び、ポジ型感光性樹脂組成物の重合体成分で述べた構成単位(a1-1)を採用でき、好ましい範囲も配合量を除き同様である。
アルカリ可溶性樹脂の全構成単位中、構成単位(q-2)が3~70モル%含有されていることが好ましく、10~60モル%含有されていることがより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の全構成単位中、構成単位(q-3)が1~80モル%含有されていることが好ましく、1~50モル%含有されていることがより好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物は、溶剤を含有する。ネガ型感光性樹脂組成物は、各成分を溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。
溶剤としては、公知の溶剤、例えば、上述したポジ型感光性樹脂組成物が含む溶剤を用いることができ、好ましい範囲も同様である。
ネガ型感光性樹脂組成物における溶剤の含有量は、感光性樹脂組成物中の全質量に対して、50~95質量%が好ましく、60~90質量%がより好ましい。
ネガ型感光性樹脂組成物は、上記の成分に加えて、必要に応じて、粒子、分散剤、増感剤、架橋剤、アルコキシシラン化合物、塩基性化合物、及び、界面活性剤からなる群より選択される成分を含有してもよい。
感光性樹脂組成物の粘度(25℃)は、塗布性の観点から、1~50mPa・sが好ましく、2~40mPa・sがより好ましく、3~30mPa・sが更に好ましい。
粘度は、例えば、VISCOMETER TV-22(東機産業(株)製)を用いて測定する。
感光性樹脂組成物の表面張力(25℃)は、塗布性の観点から、5~100mN/mが好ましく、10~80mN/mがより好ましく、15~40mN/mが更に好ましい。
表面張力は、例えば、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用いて測定する。
上記の感光性樹脂組成物は、各成分を所定の割合でかつ任意の方法で混合し、撹拌溶解することにより、調製できる。例えば、上述した成分を、それぞれ予め溶剤に溶解させた溶液とした後、これらを所定の割合で混合して樹脂組成物を調製することもできる。以上のように調製した組成物溶液は、例えば孔径0.2μmのフィルター等を用いてろ過した後に、使用に供することもできる。
着色層を形成するために使用する着色層形成用樹脂組成物としては、特に制限されず、本用途に用いられる公知の組成物が使用できる。
着色層形成用樹脂組成物としては、着色剤と、ポジ型感光性樹脂又はネガ型感光性樹脂とを少なくとも含む組成物が挙げられ、より具体的には、上述した感光性層を形成するためのポジ型又はネガ型感光性樹脂組成物に、着色剤を更に添加してなる組成物が挙げられる。
着色層に含まれる着色剤は、特に制限されないが、カーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nano-Tube)又はカーボンブラック(CB:Carbon Black)が好ましく、カーボンナノチューブがより好ましい。
カーボンナノチューブは、グラフェン(6員環ネットワーク)シートを筒型に巻いた形状しており、その直径は1~100nmが好ましく、その長さは1nm~1μmが好ましい。
カーボンナノチューブは、グラフェン構造である6員環構造だけでなく、5員環構造又は7員環構造を一部に有していてもよく、カーボンナノチューブの一部が閉塞したカーボンナノホーンであってもよい。
また、カーボンナノチューブは、半導体型カーボンナノチューブであっても、金属型カーボンナノチューブであってもよいが、分散液における分散安定性、及び、着色層における分散性の観点から、半導体型カーボンナノチューブが好ましい。
上記着色層における着色剤の含有量は、表面反射率の抑制の観点から、着色層の全質量に対して0.1~20質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
着色層形成用樹脂組成物は、上記着色剤、アルカリ可溶性樹脂、及び、溶剤を含有するアルカリ可溶性樹脂組成物であってもよい。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、(a3-1)酸基を有する構成単位と、(a3-2)架橋性基を有する構成単位を含む重合体が挙げられる。(a3-1)酸基を有する構成単位は、カルボキシル基及び/又はフェノール性水酸基を有する構成単位であることが好ましい。(a3-2)架橋性基を有する構成単位は、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは水素原子又は炭素数1~20のアルキル基)で表される基、エチレン性不飽和基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位を含有することが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、上記構成単位(a3-1)及び上記構成単位(a3-2)以外の構成単位(a3-3)を更に有していてもよい。
アルカリ可溶性樹脂は、アルカリ可溶性樹脂組成物の全固形分の60質量%以上を占めることが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂に含まれる(a3-2)架橋性基を有する構成単位としては、ポジ型感光性樹脂組成物の重合体成分で述べた架橋性基を有する構成単位(a2)と同じものを採用でき、好ましい範囲も配合量を除き同様である。
アルカリ可溶性樹脂に含まれる構成単位(a3-3)としては、ポジ型感光性樹脂組成物の重合体成分で述べた(a1-3)その他の構成単位の中で上記(a2-1)酸基を有する構成単位以外のものを採用でき、好ましい範囲も配合量を除き同様である。
アルカリ可溶性樹脂の全構成単位中、構成単位(a3-2)が3~70モル%含有されていることが好ましく、10~60モル%含有されていることがより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の全構成単位中、構成単位(a3-3)が1~80モル%含有されていることが好ましく、1~50モル%含有されていることがより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂成物は、溶剤を含有する。アルカリ可溶性樹脂組成物に使用される溶剤としては、上述したポジ型感光性樹脂組成物の溶剤が挙げられ、好ましい範囲も同様である。
アルカリ可溶性樹脂組成物における溶剤の含有量は、アルカリ可溶性樹脂組成物中の全質量に対して、50~95質量%が好ましく、60~90質量%がより好ましい。
製造後の積層体の用途としては、例えば、反射防止部材が挙げられる。
製造後の積層体は、LEDディスプレイ以外の表示装置の反射防止部材としても使用できる。
LEDディスプレイのフロント部材としては、例えば特開2014-209198号公報の段落0032~0042に記載のLEDディスプレイに用いられるフロント部材が挙げられ、これらの記載内容は本明細書に組み込まれる。
また、LEDディスプレイの反射防止部材は、LEDディスプレイの光の迷光除去用部材としても使用できる。
〔転写フィルムの作製〕
<感光性層塗布液1の調製>
感光性層形成用の塗布液として、下記の各成分を混合して、固形分濃度が30質量%である感光性層塗布液1を調製した。
・メタクリル酸テトラヒドロフラン-2-イル(MA-THF)、メタクリル酸メチル(MMA)及びアクリル酸エチル(EA)の共重合体(MA-THF:MMA:EA=45:28:27(質量比)、Tg=53℃、Mw=40000)を50質量%含有するメチルエチルケトン希釈液:193.9質量部
・下記式(A-1)で表される光酸発生剤:2.0質量部
・下記式(A-2)で表される添加剤:0.17質量部
・下記式(A-3)で表される添加剤:0.75質量部
・フッ素系界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製「メガファック F-552」)を30質量%含有するメチルエチルケトン希釈液:0.45質量部
・溶剤:メチルエチルケトン:136質量部
厚さ20μmのPETフィルムからなる仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて感光性層塗布液1を塗布し、形成された塗布膜を乾燥させた。このようにして仮支持体の上に乾燥膜厚が20.0μmである感光性層を設けてなる転写フィルムを作製した。
作製された転写フィルムの透過率を、上記のUVスペクトロフォトメーターを使用して測定し、予め測定した仮支持体の透過率を差し引くことにより、感光性層の透過率を算出した。その結果、感光性層の波長550nmにおける透過率は99.7%であった。また、感光性層の波長550nmにおける光学濃度は、0.0013であった。
<着色分散物K1の調製>
カーボンナノチューブ(CNT、単層、平均繊維径20nm)2.0質量部、スチレン・アクリル系ポリマー(ジョンソンポリマー社製、ジョンクリル683)6.0質量部、及び、酢酸ブチル92.0質量部をガラス瓶に仕込み、直径0.5mmφのジルコニアビーズをメディアとして、ペイントコンディショナーを用いて1時間分散を行い、着色分散物K1を得た。
着色分散物K1を含む下記の各成分を混合して、着色層形成用の塗布液として、着色層塗布液1を調製した。
・着色分散物K1:20質量部
・酢酸プロピル:3.22質量部
・上記のMA-THF、MMA及びEAの共重合体を50質量%含有するメチルエチルケトン希釈液:27.7質量部
・上記式(A-1)で表される光酸発生剤:0.554質量部
・フッ素系界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製「メガファック(登録商標)F-551」):0.09質量部
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムからなる支持体の上に、スリット状ノズルを用いて着色層塗布液1を塗布し、形成された塗布膜を乾燥させた。このようにして支持体の上に乾燥膜厚が10.0μmである着色層を設けてなる着色層付き支持体を作製した。
作製された着色層付き支持体及び転写フィルムを、ラミネーターLamicII型((株)日立インダストリイズ製)を用いて、線圧100N/cm、上ロール100℃、下ロール100℃の加圧加熱条件下で搬送速度4m/分にて貼り合わせ、仮支持体/感光性層/着色層/支持体の層構成を有する未露光積層体のサンプルを作製した。
露光用マスクとして、図1に示すように、1辺0.4μm(400nm)の正方形の開口部が0.8μm(800nm)のピッチで面内の縦方向及び横方向に並んでなる、チェック状の周期パターン(開口率:50%)と、1辺50μmの正方形の開口部が、100μmのピッチで2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク1を準備した。
超高圧水銀灯を有する露光機(ウシオ電機株式会社製、アライメント露光機MAP-1200)を用いて、マスクを介して仮支持体側から上記で作製された未露光積層体を露光した。露光光はi線(波長365nm)であり、露光量は300mJ/cm2であり、マスク1と仮支持体とのギャップは0μm(コンタクト露光)であった。
露光後、積層体から仮支持体を引き剥がした。
次に、感光性層が露出した積層体を、現像液としての炭酸ナトリウム1質量%水溶液(液温:25℃)中に、60秒間浸漬した(ディップ現像)。
現像後の積層体を純水中に20秒間浸漬した後、純水でシャワー洗浄し、エアを吹きかけて、パターン像を形成した。
製造後の積層体を観察した結果、周期パターンを通して露光された部分では、着色層は全て残り、その上の感光性層に円錐状の突起を有する周期構造(パターン構造A1)が形成された。また、第2マスクパターンを通して露光された部分では、第2マスクパターンの開口部に対応する開口(パターン構造A2及びB2)が、感光性層及び着色層のそれぞれに形成された。
表1に、感光性層に形成されたパターン構造A1及び着色層に形成されたパターン構造B2を示す。
露光用マスクとして、図1に示すような、正方形の開口部が面内の縦方向及び横方向に並んでなるチェック状の周期パターン(開口率:50%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク2~5をそれぞれ使用したこと以外は、実施例1に記載の方法に従って、積層体を製造した。
後述する表1に、実施例2~5でそれぞれ使用したマスク2~5において、周期パターンを構成する正方形の開口部の1辺の長さ(単位:μm)、及び、周期パターンのピッチ(単位;μm)をそれぞれ示す。
後述する表1に示す厚さ(乾燥膜厚)を有する感光性層を形成して未露光積層体を作製したこと以外は、実施例3の方法に従って、積層体を製造した。
後述する表1に示す厚さ(乾燥膜厚)を有する着色層を形成して未露光積層体を作製したこと以外は、実施例3の方法に従って、積層体を製造した。
<着色分散物K2の調製>
下記のカーボンブラック、分散剤、ポリマー及び溶剤を下記の組成で混合し、3本ロール及びビーズミルを用いて分散処理を行い、着色分散物K2を得た。
・特許第5320652号公報の段落[0036]~[0042]の記載に従って作製した樹脂被覆カーボンブラック:13.1質量%
・分散剤(下記構造式で表される分散剤1):0.65質量%
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合体物、重量平均分子量3.7万):6.72質量%
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート):79.53質量%
得られた着色層塗布液2を、着色層塗布液1に代えて使用したこと以外は、実施例3の方法に従って、積層体を製造した。
露光工程において、表1に示す露光量で露光したこと以外は、実施例3の方法に従って、積層体を製造した。
<着色層塗布液3の調製>
着色分散物K1を含む下記の各成分を混合して、着色層形成用の塗布液として、ネガ型感光性樹脂を含む着色層塗布液3を調製した。
・着色分散物K1:20質量部
・酢酸ノルマルプロピル:17.38質量部
・KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製):5.63質量部
・ベンゾメタクリレートとメタクリレートの共重合体(ベンゾメタクリレート:メタクリレートのモル比率=70:30、重量平均分子量Mw=5000、酸価=112mgKOH/g):8.18質量部
・IRGACURE(登録商標)OXE 02(BASF社製):0.55質量部
・フッ素系界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製「メガファック F-551」):0.09質量部
形成された着色層の透過率及び光学濃度を、実施例1の上記<着色層の形成>に記載の方法に従って求めた。その結果、着色層の400~700nmの波長領域における透過率は1.0%であり、400~700nmの波長領域における光学濃度は2.0であった。
得られた着色層付き支持体を用いて、実施例3に記載の方法に従って積層体を製造した。
露光工程において、超高圧水銀灯を有するプロキシミティ型露光機(ウシオ電機株式会社製、アライメント露光機MAP-1200)を用いて、マスク3と仮支持体との間に50μmのギャップを形成するプロキシミティ露光を行い、未露光積層体を露光したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
1辺4.8μmの正方形の開口部が9.6μmのピッチで面内の縦方向に並んでなる繰り返しパターンと、4.8μmの辺と14.4μmの辺を有する長方形の開口部が19.2μmのピッチで面内の縦方向に並んでなる繰り返しパターンとが互い違いに並んで形成された周期パターン(開口率:62.5%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク6を準備した。
図2に、マスク6が有する周期パターンの形状を示す。マスク6には、周期パターンとして、2種の繰返しパターンにより十字状の開口部を有するホールパターンが形成されている。
露光工程において、マスク3に代えて上記のマスク6を使用したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
幅4.8μmの帯状の開口部が面内の縦方向及び横方向に形成され、1辺が4.8μmの正方形からなる遮光部が9.6μmのピッチで面内の縦方向及び横方向に並んでなる周期パターン(開口率:75.0%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク7を準備した。
図3に、マスク7が有する周期パターンの形状を示す。マスク7には、周期パターンとして、孤立した島状の突起が配列してなるドットパターンが形成されている。
露光工程において、マスク3に代えて上記のマスク7を使用したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
直径6.0μmの円形の開口部が10.0μmのピッチで面内の縦方向及び横方向に並んでなる周期パターン(開口率:28%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク8を準備した。
図4に、マスク8が有する周期パターンの形状を示す。マスク8には、周期パターンとして、円形の開口部が配列してなるホールパターンが形成されている。
露光工程において、マスク3に代えて上記のマスク8を使用したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
六角形の開口部が、10.0μmのピッチで面内の縦方向及び横方向に並んでなる周期パターン(開口率:23%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク9を準備した。上記の開口部の配列方向の幅は、6.0μmであった。
図5に、マスク9が有する周期パターンの形状を示す。マスク9には、周期パターンとして、六角形の開口部が配列してなるホールパターンが形成されている。
露光工程において、マスク3に代えて上記のマスク9を使用したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
幅2.0μmの帯状の開口部が面内の縦方向及び横方向に形成され、1辺が10.0μmの正方形からなる遮光部が12.0μmのピッチで面内の縦方向及び横方向に並んでなる周期パターン(開口率:31%)と、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスク10を準備した。
図6に、マスク10が有する周期パターンの形状を示す。マスク10には、周期パターンとして、孤立した島状の突起が配列してなるドットパターンが形成されている。
露光工程において、マスク3に代えて上記のマスク10を使用したこと以外は、実施例3に記載の方法に従って、積層体を製造した。
厚さ(乾燥膜厚)が4.0μmの感光性層が形成されるように、感光性層塗布液1の塗布量を調整したこと以外は、実施例1の<感光性層の形成>に記載の方法で転写フィルムを作製した。作製された転写フィルムが有する感光性層の波長550nmにおける透過率は99.9%であり、感光性層の波長550nmにおける光学濃度は、0.0004であった。
次いで、上記で得られた転写フィルムを用いて、実施例3に記載の方法に従って、未露光積層体の作製、露光工程、及び、現像工程を実施し、積層体を製造した。
その結果、現像工程によって、感光性層がすべて除去され(感光性層の厚さが0であり)、パターン構造A1は形成されなかった。
露光用マスクとして、図1に示すような、正方形の開口部が面内の縦方向及び横方向に並んでなるチェック状の周期パターン(開口率:50%)であって、開口部の正方形の1辺が15.0μmである周期パターンと、1辺50μmの正方形の開口部が2つ並んでなる第2マスクパターンとを有するマスクC2を使用したこと以外は、実施例1に記載の方法に従って、積層体を製造した。
〔表面反射率の評価〕
分光測色計(コニカミノルタ(株)製「CM-700D」)を使用し、積層体のパターン構造A1が形成された領域の感光性層側からの表面反射率を測定した。表面反射率としては、正規反射率を含む全反射率(SCI:Specular Component Include)、及び、正規反射率を除いた拡散反射率(SCE:Specular Component Exclude)の両者を評価した。測定は360nm~740nmの範囲で、10nm刻みで測定を行った。反射率の代表値として550nmの値を採用し、SCI及びSCEのそれぞれについて、以下の評価基準により評価した。評価結果を、後述する表1に示す。
なお、感光性層のパターン構造A1が形成されなかった比較例1の積層体に対しては、表面反射率、及び、後述する明度の評価を行わなかった。
A:SCIが1.0%以下である
B:SCIが1.0%を超え2.0%以下である
C:SCIが2.0%を超え4.0%未満である
D:SCIが4.0%以上である
A:SCEが1.0%以下である
B:SCEが1.0%を超え2.0%以下である
C:SCEが2.0%を超え4.0%未満である
D:SCEが4.0%以上である
上記の表面反射率を測定する際、同時に、分光測色計(コニカミノルタ(株)製「CM-700D」)が備えるCIE標準光源D65を使用して、積層体のパターン構造A1が形成された領域の感光性層側からの明度L*値(D65)を測定した。得られた測定値から、下記の評価基準に基づいて、積層体の明度L*値を評価した。なお、明度L*値としては、表面反射率と同様に、SCI及びSCEの両者を評価した。評価結果を、後述する表1に示す。
A:L*値が5以下である
B:L*値が5を超え10未満である
C:L*値が10以上である
実施例1~25について、製造後の積層体を観察した結果、周期パターンを通して露光された部分では、着色層は全て残り、感光性層の表面に凹凸形状からなるパターンが形成された。
また、実施例1~18及び20~25について、第2マスクパターンを通して露光された部分では、第2マスクパターンの開口部に対応する開口(パターン構造A2及びB2)が、感光性層及び着色層のそれぞれに形成された。
これらのうち、実施例1~13、15~18及び20~25では、着色層のパターン構造B2を構成する開口が着色層を貫通していた。これらの貫通した開口の下底(着色層と支持体との境界面)の形状はいずれも、露光方向から見て四角形であった。一方、実施例14では、パターン構造B2を構成する開口は、着色層を貫通していなかった。また、ネガ型感光性樹脂を含む着色層塗布液3を用いて着色層を形成した実施例19では、現像工程において着色層が除去されなかった。
「感光性層」の「透過率」欄、及び、「光学濃度」欄は、感光性層の波長550nmにおける透過率(単位:%)及び光学濃度の値をそれぞれ示す。
「着色層」の「厚さ(μm)」欄は、上記の方法に従って測定した未露光積層体の感光性層の厚さを示す。
「着色層」の「透過率」欄、及び、「光学濃度」欄は、感光性層の波長550nmにおける透過率(単位:%)及び光学濃度の値をそれぞれ示す。
また、「露光工程」の「露光量A」欄は、上記「露光量Aの測定方法」に従って、各実施例及び各比較例の感光性層について求められた露光量Aの値(単位:mJ/cm2)を示す。
「露光工程」の「倍率」欄は、上記で求められた露光量Aの値に対する、各実施例及び各比較例の露光工程における露光量の値の比率((露光工程での露光量)/(露光量A))の値を示す。
「周期構造」の「突起/開口」欄における「突起」との表記は、複数の突起が配列してなる周期構造であることを意味し、「開口」との表記は、複数の開口が配列してなる周期構造であることを意味する。また、「周期構造」の「形状」欄は、「突起/開口」欄に記載した突起又は開口の形状を示す。
例えば、実施例25の積層体の感光性層には、感光性層の表面側の形状が略三角形であり、着色層側に向かうに従ってテーパー状に先細る三角錐の形状を有する開口であって、表面の略三角形の形状が互い違いになるように並んで配置している開口が形成されている。これらの開口によってパターン構造A1が構成されている。
「感光性層のパターン構造A1」の「膜厚最小値(μm)」欄は、パターン構造A1が形成された領域における、感光性層の厚さの最小値(単位:μm)を示す。
「開口(下底)」の「形状」欄は、パターン構造B2に形成された開口の厚さ方向から観察した形状を示し、「サイズ(μm)」欄は、四角形の開口の感光性層から最も離れた位置(下底)における1辺の長さ(単位:μm)を示す。
「着色層のパターン構造B2」の「ピッチ(μm)」欄は、パターン構造B2のピッチ、即ち、第2マスクパターンに形成された開口部のサイズと2つの開口部間の距離との合計(単位:μm)を示す。
12 開口部
p ピッチ
Claims (22)
- 着色層、及び、厚さが5.0μm以上である感光性層を備える積層体を準備する積層体準備工程と、
マスクを用いて前記感光性層に光を照射する露光工程と、
前記感光性層を現像する現像工程と、を有し、
前記マスクが、ピッチが12.0μm以下である周期構造を形成するように配置された開口部を含む周期パターンを有する、
積層体の製造方法。 - 前記露光工程において照射する光の照射量が、下記の測定方法で得られる露光量Aに対して10.0倍以下である、請求項1に記載の積層体の製造方法。
露光量Aの測定方法:ポリエチレンテレフタレートからなる支持体Aと、支持体A上に設けられ、前記積層体準備工程で準備する積層体が有する感光性層と同じ組成を有し、厚さが20μmである感光性層Aとを有する積層体A1を準備する。前記積層体A1に対して、50μm四方の孤立した開口部を有するマスクAを介して、超高圧水銀灯を用いて波長365nmの露光光でコンタクト露光する。次いで、前記積層体Aを、液温が25℃の炭酸ナトリウム1質量%水溶液中に60秒間浸漬することにより現像し、更に液温が25℃の純水中に20秒間浸漬した後、前記積層体Aにエアを噴射することにより、現像された積層体A2を作製する。この積層体A2の作製を、前記露光における露光量を変えて複数回行い、作製された積層体A2において、感光性層Aが貫通し、支持体Aの一部が露出するために必要な波長365nmの露光光の露光量の最小値を求め、これを露光量A(単位:mJ/cm2)とする。 - 前記マスクが、前記周期パターンの開口部よりも面積が広い開口部を少なくとも1つ有する第2のマスクパターンを更に有し、
前記現像工程により、前記周期パターンに対応するパターン構造A1、及び、前記第2のマスクパターンに対応するパターン構造A2が、前記感光性層に形成される、
請求項1又は2に記載の積層体の製造方法。 - 前記現像工程により、前記パターン構造A2の少なくとも一部において前記感光性層が貫通する、請求項3に記載の積層体の製造方法。
- 前記現像工程により、前記第2のマスクパターンに対応するパターン構造B2が、前記着色層に形成される、請求項4に記載の積層体の製造方法。
- 前記現像工程により、前記パターン構造B2の少なくとも一部において前記着色層が貫通する、請求項5に記載の積層体の製造方法。
- 前記ピッチが、0.10~12.0μmである、請求項1~6のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記露光工程において、前記マスクと前記感光性層との距離が200μm以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記露光工程において、365nmの波長を含む光を照射する、請求項1~8のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記感光性層の波長550nmにおける光学濃度が0.5以下であり、
前記感光性層の厚さが5.0~30.0μmである、
請求項1~9のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。 - 前記感光性層がポジ型感光性層である、請求項1~10のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記感光性層が、酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位を含む重合体、及び、光酸発生剤を含有する、請求項1~11のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記着色層の400~700nmの波長領域における光学濃度が1.0~6.0であり、
前記着色層の厚さが2.0~100μmである、
請求項1~12のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。 - 前記着色層が、アルカリ可溶性層、又は、ポジ型感光性層である、請求項1~13のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記着色層が、カーボンブラック及びカーボンナノチューブからなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記積層体が、反射防止部材である、請求項1~15のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記積層体が、LEDディスプレイのフロント部材である、請求項1~15のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 請求項1~15のいずれか1項に記載の製造方法で製造された積層体を有する、反射防止部材。
- 請求項1~15のいずれか1項に記載の製造方法で製造された積層体を有する、LEDディスプレイのフロント部材。
- 仮支持体、厚さが5.0μm以上である感光性層、及び、着色層をこの順に備える、転写フィルム。
- 前記感光性層の波長550nmにおける光学濃度が0.5以下であり、
前記感光性層の厚さが5.0~30.0μmである、
請求項20に記載の転写フィルム。 - 前記着色層の400~700nmの波長領域における光学濃度が1.0~6.0であり、
前記着色層の厚さが2.0~100μmである、
請求項20又は21に記載の転写フィルム。
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