JP4930378B2 - 隔壁、カラーフィルタ、有機elの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、レジスト組成物は、カラーフィルタの画素間の隔壁、液晶表示素子のITO電極の隔壁、有機EL表示素子の画素間の隔壁、回路配線基板の隔壁等の永久膜を形成する材料としても注目されている。
有機EL表示素子の製造においては、微小画素内に正孔輸送層、発光層等を形成させるために正孔輸送材料、発光材料の溶液を噴射塗布するインクジェット法が提案されている。ここで、画素パターンの形成はレジスト組成物を使用したフォトリソグラフィにより行われ、レジスト組成物の塗膜硬化物が画素間の隔壁として利用されている。
インクジェット法において、隣り合う画素間におけるインクの混色等の発生や、所定の領域以外の部分にITO溶液や金属溶液が固まりこびりつくことを防ぐ必要がある。したがって、隔壁は、インクジェットの塗出液である水や有機溶剤等をはじく性質、いわゆる撥水撥油性を有することが要求されている。
特許文献1には、感光性組成物を基材上に塗布し、乾燥、露光、現像、加熱処理を行うことによって隔壁を形成することが開示されている。
そこで本発明は、露光工程の露光量が低くとも、インク層の膜厚の均一性に優れる隔壁の製造方法を提供することを課題とする。
本発明において、ポスト露光工程によって隔壁は充分硬化し、インクジェット法に用いられるインク中の溶媒に対する耐性を備えるため、加熱処理工程による硬化は必ずしも必要としない。
一方、隔壁の耐熱性を高めるため、あるいは、隔壁から揮発成分を除去する目的で、ポスト露光工程の後に加熱処理工程を採用してもよい。
また本発明は、基材に上記の製造方法によって隔壁を形成した後、隔壁で区分された領域内に、インクジェット法によりインクを注入して画素を形成することを特徴とする有機EL表示素子の製造方法を提供する。
隔壁内には未反応の残存分子が残りにくいので、デバイス形成後の長期間にわたってマイグレートすることなく、デバイスの信頼性を低下させることがない。
まず、本発明の隔壁の製造方法について説明する。
最初に、公知の塗膜形成方法によって、基材の表面にネガ型感光性組成物の塗膜を形成する。塗膜の形成方法としては、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法、バー塗布法などが挙げられる。
基材としては、その材質は特に限定されるものではないが、例えば、各種ガラス板;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン;ポリ(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン等の熱可塑性プラスチックシート;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、等の熱硬化性プラスチックシート等を挙げることができる。特に、耐熱性の点からガラス板、耐熱性プラスチックが好ましく用いられる。またポスト露光を、隔壁が形成されていない裏面(基材側)から行うこともあるため、透明基板であることが好ましい。
また金属ブラックマトリックスや樹脂ブラックマトリックス等のブラックマトリックスが形成されている基材を用いることもできる。その場合ブラックマトリックス上に本発明の製造方法により隔壁を形成することが好ましい。
次に、塗膜は乾燥(以下、プリベークとも呼ぶ)される。プリベークすることによって、溶剤が揮発し、流動性のない塗膜が得られる。プリベーク条件は、各成分の種類、配合割合などによっても異なるが、好ましくは50〜120℃、10〜2000秒間程度の幅広い範囲である。
次に、露光、すなわち加熱された塗膜に所定パターンのマスクを介して光を照射する。照射する光としては、可視光;紫外線;遠紫外線;KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、Kr2エキシマレーザー、KrArエキシマレーザー、Ar2エキシマレーザー等のエキシマレーザー;X線;電子線等が挙げられる。
波長100〜600nmの光線が好ましく、300〜500nmの範囲に分布を有する電磁波がより好ましく、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)が特に好ましい。
照射装置として、公知の超高圧水銀灯やディープUVランプ等を用いることができる。露光量は、好ましくは5〜1000mJ/cm2の範囲であり、より好ましくは50〜400mJ/cm2である。露光量が5mJ/cm2以下の場合、隔壁の硬化が不十分で、その後の現像で溶解や剥離が起こるため好ましくない。露光量が1000mJ/cm2を超えると高い解像度が得られなくなる傾向にある。
露光工程の後、現像液により現像し、未露光部分を除去する。現像液としては、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、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水などの無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミンなどの第一級アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの第二級アミン類;トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、N−メチルピロリドンなどの第三級アミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミン類;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、コリンなどの第四級アンモニウム塩;ピロール、ピペリジン等の環状アミン類のアルカリ類からなるアルカリ水溶液を用いることができる。また上記アルカリ水溶液に、メタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒、界面活性剤などを適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像時間は、30〜180秒間が好ましい。また現像方法は液盛り法、ディッピング法などのいずれでもよい。現像後、流水洗浄を行い、圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、基板上の水分を除去できる。
次にポスト露光を行う。ポスト露光は隔壁が形成されている表面、又は隔壁が形成されていない裏面(基材側)のいずれから行ってもよい。また、表裏両面から露光してもよい。ブラックマトリックス上に隔壁を形成した場合は、表面から露光することが好ましい。好ましい露光量としては、50mJ/cm2以上であり、より好ましくは200mJ/cm2以上であり、より好ましくは1000mJ/cm2以上であり、さらに好ましくは2000mJ/cm2以上である。
照射する光としては、紫外線が好ましく、光源として、公知の超高圧水銀灯又は高圧水銀灯等を用いることができる。これらの光源は隔壁の硬化に寄与する600nm以下の光を発光し、かつ、隔壁の酸化分解の原因となる200nm以下の光の発光が少ないため、好ましく用いられる。さらに水銀灯に用いられている石英管ガラスが200nm以下の光をカットする光学フィルター機能を有することが好ましい。
また光源として低圧水銀灯を用いることもできる。ただし、低圧水銀灯は200nm以下の波長の発光強度も高く、オゾンの生成により隔壁の酸化分解が起こり易いため、多量の露光を行うことは好ましくない。露光量は500mJ/cm2以下であることが好ましく、300mJ/cm2以下がさらに好ましい。
次いで、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置により、好ましくは150〜250℃で、5〜90分間加熱処理を行ってもよい。
本発明で得られる隔壁を用いてカラーフィルタを製造する場合、上記方法によって隔壁を形成した後、インクジェット法を用いて隔壁間のドットに画素を形成する。
このような画素の形成に用いられるインクジェット装置としては、特に限定されるものではないが、帯電したインクを連続的に噴射し磁場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の各種の方法を用いたインクジェット装置を用いることができる。
画素の形成に用いられるインクは、主に着色成分と、バインダー樹脂成分と、溶媒成分とを含む。
水性のインクは、溶剤が水および必要に応じて水溶性有機溶媒からなり、バインダー樹脂成分として水溶性または水分散性樹脂を含有し、必要に応じて各種助剤を含有する。
着色成分としては、耐熱性、耐光性などに優れた顔料および染料を用いることが好ましい。
バインダー樹脂成分としては、透明で耐熱性に優れた樹脂が好ましく、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、これに限定されるものでない。
画素形成後、必要に応じて、保護膜層を形成する。保護膜層は表面平坦性を上げる目的と隔壁や画素部のインクからの溶出物が液晶層に到達するのを遮断する目的で形成することが好ましい。保護膜層を形成する場合は、事前に隔壁の撥液性を除去することが好ましい。撥液性を除去しない場合、オーバーコート用塗布液をはじき、均一な膜厚が得られないため好ましくない。隔壁の撥液性を除去する方法としては、プラズマアッシング処理や光アッシング処理等が挙げられる。
さらに必要に応じて、カラーフィルタを用いて製造される液晶パネルの高品位化のためにフォトスペーサーをブラックマトリックス上に形成することが好ましい。
本隔壁を用いて有機EL表示素子を製造する場合、最初に酸化インジウム錫(ITO)等の透明電極をガラス等の透明基材にスパッタ法等によって製膜し、必要に応じて所望のパターンに透明電極をエッチングする。次に、本発明の隔壁を上記方法によって形成する。その後、インクジェット法を用いて隔壁間のドットに正孔輸送材料、発光材料の溶液を順次塗布、乾燥して、正孔輸送層、発光層を形成し、その後アルミニウム等の電極を蒸着法等によって形成することによって、有機EL表示素子の画素が得られる。
含フッ素重合体(A)は、フルオロアルキル基(ただし、該アルキル基は炭素原子間にエーテル性酸素原子を有していてもよい。)を有する側鎖と、エチレン性二重結合を有する側鎖とを有する。
フルオロアルキル基を有する側鎖は、重合反応によって直接形成しても、重合反応後の化学変換によって形成してもよい。また、エチレン性二重結合を有する側鎖は重合反応後の化学変換によって形成できる。
−CF3、−CF2CF3、−CF2CHF2、−(CF2)2CF3、−(CF2)3CF3、−(CF2)4CF3、−(CF2)5CF3、−(CF2)6CF3、−(CF2)7CF3、−(CF2)8CF3、−(CF2)9CF3、−(CF2)11CF3、−(CF2)15CF3、−CF(CF3)O(CF2)5CF3、
−CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
−CF(CF3)O(CF2)5CF3。
本発明の含フッ素重合体(A)は、フルオロアルキル基を有する単量体(a1)と反応性基を有する単量体(a2)とを含む2種以上の単量体を共重合し、次いで得られた共重合体と前記反応性基と結合し得る官能基とエチレン性二重結合とを有する化合物(z1)とを反応させることにより製造できる。
CH2=CH(R1)COOXRf ・・・式1
式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示し、Xは単結合又は炭素数1〜6のフッ素原子を含まない2価有機基を示し、Rfはフルオロアルキル基を示す。
上記式1において、入手の容易さから、Xは炭素数2〜4のアルキレン基であることが好ましい。また、含フッ素重合体(A)とネガ型感光性組成物を構成する他の成分との相溶性に優れることから、Rfは炭素数4〜6のパーフルオロアルキル基が好ましい。
CH2=CH(R1)COOR2Rf
CH2=CH(R1)COOR2NR3SO2Rf
CH2=CH(R1)COOR2NR3CORf
CH2=CH(R1)COOCH2CH(OH)Rf
CH2=CR1CR1=CFRf
ここで、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基を示し、R3は水素原子又はメチル基を示し、Rfはフルオロアルキル基を示す。
R2の具体例としては、−CH2−、−CH2CH2−、−CH(CH3)−、
−CH2CH2CH2−、−C(CH3)2−、−CH(CH2CH3)−、
−CH2CH2CH2CH2−、−CH(CH2CH2CH3)−、−CH2(CH2)3CH2−、−CH(CH2CH(CH3)2)−等が挙げられる。
上記の単量体は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
反応性基を有する単量体(a2)基としては、水酸基を有する単量体、エチレン性二重結合を有する酸無水物、カルボキシル基を有する単量体、エポキシ基を有する単量体等が挙げられる。なお、単量体(a2)は、フルオロアルキル基を実質的に含まないことが好ましい。
反応性基を有する単量体(a2)の反応性基が、重合後に、後述する前記反応性基と結合し得る官能基とエチレン性二重結合とを有する化合物(z1)と反応することにより、エチレン性二重結合を有する側鎖を有する含フッ素重合体(A)が形成されることとなる。
エポキシ基を有する単量体の具体例としては、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレートが挙げられる。
酸性基を有する側鎖は、酸性基を有する単量体(a3)の重合反応によって形成してもよいし、重合反応後の化学変換によって形成してもよい。
酸性基を有する単量体(a3)としてカルボキシル基を有する単量体を用い、上記反応性基を有する単量体(a2)としてもカルボキシル基を有する単量体を用いるときは、最終的にエチレン性二重結合が導入されず、カルボキシル基として残るものを単量体(a3)とみなすこととする。
本発明の製造方法においては、重合に用いる単量体には、フルオロアルキル基を有する単量体(a1)、反応性基を有する単量体(a2)及び酸性基を有する単量体(a3)以外のその他の単量体(a4)が含まれていてもよい。
−(SiR4R5−O)n−SiR4R5R6 ・・・式2
式中、R4、R5は独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を示し、R6は水素原子又は炭素数1〜10の有機基を示し、nは1〜200の整数を示す。
含フッ素重合体(A)は、例えば、以下の方法によって合成できる。まず、単量体を溶媒に溶解して加熱し、重合開始剤を加えて共重合させ、共重合体を得る。共重合反応においては、必要に応じて連鎖移動剤を存在させるのが好ましい。単量体、重合開始剤、溶媒及び連鎖移動剤は連続して添加してもよい。
有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、イソブチリルパーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシド、t−ブチル−α−クミルパーオキシド等が挙げられる。
無機過酸化物としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、過炭酸塩等が挙げられる。
上記のようにして得られた共重合体と、反応性基と結合し得る官能基とエチレン性二重結合とを有する化合物(z1)とを反応させることにより含フッ素重合体(A)は製造できる。
(1)水酸基を有する単量体(a2)に対し、エチレン性二重結合を有する酸無水物(z1)、
(2)水酸基を有する単量体(a2)に対し、イソシアネート基とエチレン性二重結合を有する化合物(z1)、
(3)水酸基を有する単量体(a2)に対し、塩化アシル基とエチレン性二重結合を有する化合物(z1)、
(4)エチレン性二重結合を有する酸無水物(a2)に対し、水酸基とエチレン性二重結合を有する化合物(z1)、
(5)カルボキシル基を有する単量体(a2)に対し、エポキシ基とエチレン性二重結合を有する化合物(z1)、
(6)エポキシ基を有する単量体(a2)に対し、カルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物(z1)。
イソシアネート基とエチレン性二重結合を有する化合物の具体例としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートが挙げられる。
水酸基とエチレン性二重結合を有する化合物の具体例としては、上記した水酸基を有する単量体の例が挙げられる。
エポキシ基とエチレン性二重結合を有する化合物の具体例としては、上記したエポキシ基を有する単量体の例が挙げられる。
カルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物の具体例としては、上記したカルボキシル基を有する単量体の例が挙げられる。
共重合体と、反応性基と結合し得る官能基とエチレン性二重結合とを有する化合物(z1)を反応させる際は、反応に用いる溶媒としては、上記共重合体の合成において例示した溶媒を使用できる。
また、触媒や中和剤を加えてもよい。例えば、水酸基を有する共重合体と、イソシアネート基とエチレン性二重結合を有する化合物を反応させる場合、錫化合物等を用いることができる。錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ(マレイン酸モノエステル)、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジ(マレイン酸モノエステル)、ジブチル錫ジアセテート等が挙げられる。
含フッ素重合体(A)の酸価は100(mgKOH/g)以下が好ましく、10〜50(mgKOH/g)がより好ましい。この範囲であると露光工程で固定化されなかった残存分子が現像工程において隔壁から洗い流されやすい。なお、酸価は樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムの質量(単位mg)であり、本明細書においては単位をmgKOH/gと記載する。
含フッ素重合体(A)の重量平均分子量は、1000以上30000未満が好ましく、2000以上20000未満がより好ましい。この範囲であるとアルカリ溶解性、現像性が良好である。
感光性樹脂(B)としては、例えば、酸性基を有する側鎖と、エチレン性二重結合を有する側鎖とを有する、エチレン性二重結合を有する単量体の2種以上の共重合体(B−1)、1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するノボラック樹脂誘導体(B−2)、1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するエポキシ樹脂誘導体(B−3)が挙げられる。
ノボラック樹脂誘導体(B−2)におけるノボラック樹脂とは、フェノール類をアルデヒド類と重縮合して得られるものである。フェノール類の具体例としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ピロガロール、フロログリシノール等が挙げられる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒドが好ましい。ノボラック樹脂としては、例えば、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、クレゾール・ホルムアルデヒド樹脂、フェノール・クレゾール・ホルムアルデヒド共縮合樹脂等が挙げられる。特に、クレゾール・ホルムアルデヒド樹脂型の感光性樹脂を使用した場合、現像により樹脂を除去した基材表面のインクに対する濡れ性が良好であり好ましい。
上記樹脂に、エチレン性二重結合基を導入する方法としては、例えば、ビスフェノール類エポキシ化合物のエポキシ基にカルボキシル基とエチレン性二重結合を有する化合物のカルボキシル基を反応させる方法が挙げられる。さらに、この反応で生成した水酸基と酸無水物とを反応させ、分子内にカルボキシル基を導入することができる。
感光性樹脂(B)は、1分子内に3個以上のエチレン性二重結合を有することが好ましく、1分子内に6個以上のエチレン性二重結合を有することがより好ましい。これにより、露光部分と未露光部分とのアルカリ溶解度に差がつきやすく、より少ない露光量での微細なパターン形成が可能となる。
感光性樹脂(B)の数重量平均分子量は、1000以上100000未満が好ましく、4000以上60000未満がより好ましい。この範囲であるとアルカリ溶解性、現像性が良好である。
ネガ型感光性組成物の全固形分における感光性樹脂(B)の割合は、全固形分に対して5〜80質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましい。当該範囲であるとネガ型感光性組成物のアルカリ現像性が良好である。
光重合開始剤(C)としては、例えば、ベンジル、ジアセチル、メチルフェニルグリオキシレート、9,10−フェナンスレンキノン等のα−ジケトン類;ベンゾイン等のアシロイン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のアシロインエーテル類;チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、チオキサントン−4−スルホン酸等のチオキサントン類;ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;アセトフェノン、2−(4−トルエンスルホニルオキシ)−2−フェニルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、2,2´−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、p−メトキシアセトフェノン、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン類;アントラキノン、2−エチルアントラキノン、カンファーキノン、1,4−ナフトキノン等のキノン類;2−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸(n−ブトキシ)エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル等のアミノ安息香酸類;フェナシルクロライド、トリハロメチルフェニルスルホン等のハロゲン化合物;アシルホスフィンオキシド類;ジ−t−ブチルパーオキサイド等の過酸化物;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(o−ベンゾイルオキシム)、エタノン 1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾイル−3−イル]−1−(o−アセチルオキシム)等のオキシムエステル類;2,2−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール等のイミダゾール類;o−ベンゾイル安息香酸メチル等が挙げられる。
本発明におけるネガ型感光性組成物は、さらに、ラジカル架橋剤(D)を含有することが好ましい。これにより、光照射による硬化を促進して比較的短時間での硬化が可能となる。ラジカル架橋剤(D)としては、アルカリ不溶であり、2個以上のエチレン性二重結合基を有する化合物であることが好ましい。ただし、フルオロアルキル基を実質的に有さない。
本発明におけるネガ型感光性組成物は、必要に応じ熱硬化剤(E)を含有することが好ましい。これにより、感光性樹脂の耐熱性、耐透水性が向上することがある。
上記の熱硬化剤(E)のうち、形成された隔壁の耐薬品性が向上するため、特に、アミノ樹脂、2個以上のエポキシ基を有する化合物又は2個以上のオキサゾリン基を有する化合物が好ましい。
ネガ型感光性組成物の全固形分における熱硬化剤(E)の割合は、全固形分に対して1〜50質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。当該範囲であるとネガ型感光性組成物のアルカリ現像性が良好となる。
本発明におけるネガ型感光性組成物は、必要に応じてシランカップリング剤(F)を含有することが好ましい。これにより、基材との密着性が向上させることができる。
希釈剤(G)の具体例としては、含フッ素重合体(A)の説明で例示した重合性単量体が挙げられる。また、含フッ素重合体(A)を合成するときに使用する溶剤の説明で例示した溶剤が挙げられる。その他には、n−ブタン、n−ヘキサン等の鎖式炭化水素、シクロヘキサン等の環式飽和炭化水素、トルエン、キシレン、ベンジルアルコール等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ブラックマトリックス(BM)を形成するための黒色感光性着色組成物には、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、アントラキノン系黒色顔料、ペリレン系黒色顔料、具体的には、C.I.ピグメントブラック1、6、7、12、20、31等を用いることができる。黒色感光性着色組成物には、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料等の有機顔料や無機顔料の混合物を用いることもできる。
黒色顔料としては、価格、遮光性の大きさからカーボンブラックが好ましく、カーボンブラックは、樹脂などで表面処理されていてもよい。また、色調を調整するため、黒色感光性着色組成物には、青色顔料や紫色顔料を併用することができる。
さらに、カーボンブラックの透過型電子顕微鏡観察による平均1次粒子径は、20〜50nmであることが好ましい。平均1次粒子径が小さすぎると、高濃度に分散させることが困難になるおそれがあり、経時安定性の良好な感光性黒色組成物が得られ難く、平均1次粒子径が大きすぎると、ブラックマトリックス形状の劣化を招くことがあるためである。
青色顔料としては、例えばC.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等を用いることができる。
緑色顔料としては、例えばC.I.Pigment Green 7、36、等を用いることができる。
本発明のネガ型感光性組成物においては、必要に応じて硬化促進剤、増粘剤、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、ハジキ防止剤、紫外線吸収剤等を使用することができる。
重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によりポリスチレンを標準物質として測定した値である。
含フッ素重合体(A)に含まれるフッ素原子の含有率は、以下の手法で測定した。得られた含フッ素樹脂を1200℃で完全に燃焼分解させ、発生したガスを50gの水に吸収させた。得られた水溶液のフッ化物イオン量を定量し、含フッ素重合体(A)に含まれるフッ素原子の含有率を算出した。
酸価(mgKOH/g)、及び1分子中のエチレン性二重結合の数は、原料である単量体の配合割合から算出した理論値である。
C4FMA:CH2=C(CH3)COOCH2CH2(CF2)4F、
C6FMA:CH2=C(CH3)COOCH2CH2(CF2)6F、
DMS:ジメチルシリコーン鎖含有メタクリレート(信越化学工業社製、商品名X−22−174DX)、
2HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート、
MAA:メタクリル酸、
AA:アクリル酸、
MMA:メチルメタクリレート、
IBMA:イソボルニルメタクリレート、
2ME:2−メルカプトエタノール、
V70:2,2´−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬社製、商品名V−70)、
MOI:2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、
DBTDL:ジブチル錫ジラウレート、
BHT:2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、
IR907:ラジカル開始剤(チバスペシャルティケミカルズ社製、商品名IRGACURE−907)、
IR369:ラジカル開始剤(チバスペシャルティケミカルズ社製、商品名IRGACURE−369)。
OXE02:エタノン 1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾイル−3−イル]−1−(o−アセチルオキシム)(チバスペシャルティケミカルズ社製、商品名OXE02)、
DEAB:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、
DETX−S:イソプロピルチオキサンソン(日本化薬社製、商品名DETX−S)、
D310:ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(日本化薬社製、商品名KAYARAD D−310)、
CCR1115:クレゾールノボラック型エポキシアクリレート(日本化薬社製、商品名CCR−1115:固形分60質量%。)、
ZFR1492H:ビスフェノールF型エポキシアクリレート(日本化薬社製、商品名ZFR−1492H:固形分65質量%。)、
D310:ジペンタエリスリトールペンタアクリレート:(日本化薬社製、商品名KAYARAD D−310)、
157S65:ビスフェノールAノボラック型(ジャパンエポキシレジン社製、商品名エピコート157S65)、
KBM403:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名KBM−403)、
DEGDM:ジエチレングリコールジメチルエーテル、
CB:カーボンブラック(平均二次粒径=120nm、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液、CB分20質量%、固形分25質量%)、
有機顔料:混合有機顔料分散液(平均粒径=80nm、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液、有機顔料分20質量%、固形分25質量%)。
(共重合)
撹拌機を備えた内容積1Lのオートクレーブに、アセトンの556.0g、C6FMAの96.0g、MAAの4.8g、2−HEMAの96.0g、MMAの43.2g、連鎖移動剤2−MEの6.2g及び重合開始剤V−70の4.5gを仕込み、窒素雰囲気下に撹拌しながら、40℃で18時間重合させ、共重合体1の溶液を得た。該共重合体1の重量平均分子量は5600であった。
得られた共重合体1のアセトン溶液に水を加え再沈精製し、次いで石油エーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、共重合体1の237gを得た。
温度計、撹拌機、加熱装置を備えた内容量500mLのガラス製フラスコに、共重合体1の100g、MOIの47.7g、DBTDLの0.19g、BHTの2.4g及びアセトンの100gを仕込み、撹拌しながら、30℃で18時間重合させ、含フッ素重合体(A−1)の溶液を得た。得られた含フッ素重合体(A−1)のアセトン溶液に水を加え再沈精製し、次いで石油エーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、含フッ素重合体(A−1)の135gを得た。重量平均分子量は8800であった。
<含フッ素重合体(A−2)〜(A−6)、(R−1)の合成>
共重合体1の合成において、原料の配合(単位:g)を表1のように変更した他は同様の重合反応により、共重合体2〜7を得た。次に、含フッ素重合体(A−1)の合成において、原料の配合(単位:g)を表2のように変更した他は同様の反応により、エチレン性二重結合を有する側鎖を有する含フッ素重合体(A−2)〜(A−6)、エチレン性二重結合を有する側鎖を有しない含フッ素重合体(R−1)を得た。
得られた含フッ素重合体の重量平均分子量、含フッ素重合体におけるフッ素原子の含有率、1分子中のエチレン性二重結合(C=C)の数、酸価(mgKOH/g)を表2に示した。
<感光性樹脂(B−1)の合成>
撹拌機を備えた内容積1Lのオートクレーブに、アセトンの555.0g、AAの96.0g、2−HEMAの96.0g、IBMAの48.0g、連鎖移動剤DSHの9.7g及び重合開始剤V−70の7.1gを仕込み、窒素雰囲気下に撹拌しながら、40℃で18時間重合させ、重合体8の溶液を得た。該重合体8の重量平均分子量は9800であった。
得られた重合体3のアセトン溶液に水を加え再沈精製し、次いで石油エーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、重合体8の240gを得た。
得られた感光性樹脂(B−1)のアセトン溶液に水を加え再沈精製し、さらに石油エーテルにて再沈精製し、真空乾燥し、感光性樹脂(B−1)の148gを得た。感光性樹脂(B−1)の重量平均分子量は13200であった。
エチレン性二重結合を有する側鎖を有する含フッ素重合体(A−1)〜(A−6)、エチレン性二重結合を有する側鎖を有しない含フッ素重合体(R−1)、感光性樹脂(B)、光重合開始剤(C)及び必要に応じその他の成分を表3に示す割合(質量部)で配合して、ネガ型感光性組成物1〜8を調製した。
上記調製したネガ型感光性組成物を用い、以下の例1〜例13に示す方法で、基材に隔壁を形成した。それぞれの隔壁が形成された基材について、現像性、撥水撥油性、耐薬品性、インクジェット(IJ)塗布性を以下に示す方法で測定、評価した。それらの結果を表4にまとめて示す。
完全に現像できたものを○、現像されない部分があったものを×と記載した。
撥水撥油性は、ガラス基材に形成された塗膜表面の水及びキシレンの接触角(度)により評価した。接触角とは、固体と液体が接触する点における液体表面に対する接線と固体表面がなす角で、液体を含む方の角度で定義した。この角度が大きいほど塗膜の撥水撥油性が優れることを意味する。水の接触角95度以上を○、90度以上95度未満を△、90度未満を×と表記した。キシレンの接触角40度以上を○、35度以上40度未満を△、35度未満を×と表記した。
得られた隔壁パターンが形成されたガラス基材を25℃で24時間アセトンに浸漬した。浸漬後の隔壁の膜厚や形状が変化なく、撥水撥油性も変化のないものを○、隔壁の膜厚や形状は変化しないが、撥水撥油性が低下したものを△、隔壁が剥離や溶解してしまったものを×と表記した。
得られた隔壁パターンが形成されたガラス基材について、インクジェット装置を用いて、隔壁で区分された領域内にRGB各色の顔料を含んだUV硬化型インクを注入しインク層を形成し、画素を形成した。このようにして得られた画素パターンを超深度形状測定顕微鏡(キーエンス社製)により観察した。隣あう画素間の混色やにじみがなく、また画素内のインク層の膜厚ムラもなく、白抜けのない画素パターンが得られたものを○、画素間の混色やにじみはないが、画素内の塗膜の膜厚ムラがあり、白抜けしているものを△、画素間の混色やにじみがあるものを×と表記した。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物1を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により50mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面側(表側)から照射し、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基板上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物2を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
次いで、超高圧水銀灯により1500mJ/cm2を隔壁形成面裏側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基板を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物3を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により100mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により2000mJ/cm2を隔壁形成面側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物4を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により3000mJ/cm2を隔壁形成面裏側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物5を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により3000mJ/cm2を隔壁形成面側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物6を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
あらかじめ格子状のブラックマトリックス(BM)(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)が形成されているガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物2を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=16μm、格子スペース=82μm×402μm)を30μmのギャップでブラックマトリックス上に隔壁が形成されるように設置し、超高圧水銀灯により100mJ/cm2を照射した。次いで、基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により1000mJ/cm2を隔壁形成面側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン社製、ゼオノア1600R)基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物1を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により100mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面側から照射し、パターンが形成された基材を得た。
スパッタ法でシリカを20nm積層したシクロオレフィンポリマー(日本ゼオン社製、ゼオノア1600R)基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物4を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面裏側から照射し、さらに150℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物1を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により100mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物1を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物7を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面裏側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
ガラス基材上にスピンナーを用いて、ネガ型感光性組成物8を塗布した後、100℃で2分間ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
その後、塗膜の上方に、格子パターンが形成されているマスク(ライン=20μm、格子スペース=80μm×400μm)を30μmのギャップで設置し、超高圧水銀灯により200mJ/cm2を照射した。次いで基材を界面活性剤入り0.1質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で40秒間現像処理を行い、水で洗浄し、乾燥させた。
次いで、超高圧水銀灯により4000mJ/cm2を隔壁形成面裏側から照射し、さらに200℃で1時間加熱処理を行い、パターンが形成された基材を得た。
なお、2005年11月28日に出願された日本特許出願2005−342278号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (9)
- フルオロアルキル基(エーテル性酸素原子を有していてもよい)を有する側鎖と、エチレン性二重結合を有する側鎖とを有する含フッ素重合体(A)を含むネガ型感光性組成物を基材に塗布する工程、乾燥工程、露光工程、現像工程を順に有し、その後にポスト露光工程を有することを特徴とする隔壁の製造方法。
- ポスト露光工程において、超高圧水銀灯又は高圧水銀灯を用いて露光する、請求項1に記載の隔壁の製造方法。
- ポスト露光工程において、低圧水銀灯を用い露光量500mJ/cm2以下で露光する、請求項1に記載の隔壁の製造方法。
- ポスト露光工程の後に加熱処理工程を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の隔壁の製造方法。
- 前記含フッ素重合体(A)のフッ素原子含有量は5〜35質量%であり、かつ、含フッ素重合体(A)のネガ型感光性組成物の全固形分における割合は0.1〜30質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の隔壁の製造方法。
- 前記含フッ素重合体(A)は、さらに酸性基を有する側鎖を有する重合体である請求項1〜5のいずれかに記載の隔壁の製造方法。
- 前記ネガ型感光性組成物は、1分子内に酸性基とエチレン性二重結合とを有するアルカリ可溶の感光性樹脂(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する請求項1〜6のいずれかに記載の隔壁の製造方法。
- 基材に請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法によって隔壁を形成した後、隔壁で区分された領域内に、インクジェット法によりインクを注入して画素を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
- 基材に請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法によって隔壁を形成した後、隔壁で区分された領域内に、インクジェット法によりインクを注入して画素を形成することを特徴とする有機EL表示素子の製造方法。
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