JP5916373B2 - ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物、ブラックカラムスペーサ、表示装置、及びブラックカラムスペーサの形成方法 - Google Patents

ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物、ブラックカラムスペーサ、表示装置、及びブラックカラムスペーサの形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物、該組成物を用いて形成されたブラックカラムスペーサ、該ブラックカラムスペーサを備える表示装置、及び該組成物を用いたブラックカラムスペーサの形成方法に関する。
液晶表示装置、有機EL表示装置等の表示装置では、2枚の基板間の間隔(セルギャップ)を一定に保つためにスペーサが利用されている。
従来、スペーサを形成するには、基板の全面にスペーサとなるビーズ粒子を散布する方法が採られていた。しかし、この方法では高い位置精度でスペーサを形成することが困難であり、画素表示部分にもビーズが付着するため、画像のコントラストや表示画質が低下するという問題があった。
そこで、これらの問題を解決するために、スペーサを感光性樹脂組成物により形成する方法が種々提案されている。この方法は、感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、所定のマスクを介して露光した後、現像して、カラム状等のスペーサを形成するものであり、画素表示部分以外の所定の部分にのみスペーサを形成することができる。また、近年では、カーボンブラック等の遮光剤によってスペーサに遮光性を持たせた、いわゆるブラックカラムスペーサも提案されている(特許文献1等)。
特開2011−170075号公報 特開2006−225503号公報
ところで、ブラックカラムスペーサとしては、比誘電率をより低くすることや、光漏れを防ぐために遮光性が高いことが要求される。また、基板間での良好なスペーサ効果を得るためには、基板上に形成されたブラックカラムスペーサは、最上部の径と、最下部の径との差が小さいことが要求される。
特許文献1に記載される、カーボンブラックを遮光剤として含む感光性樹脂組成物では、遮光性に優れるブラックカラムスペーサが形成される。しかし、特許文献1に記載のカーボンブラックを含む感光性樹脂組成物により形成されるブラックカラムスペーサは、カーボンブラックの高い導電性に起因して比誘電率が著しく高い。
これらに加えて、本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載のカーボンブラックを遮光剤として含む感光性樹脂組成物を用いてブラックカラムスペーサを形成する場合、基板上に形成されたブラックカラムスペーサの最上部の径が最下部の径よりも顕著に小さくなり、ブラックカラムスペーサの形状が悪くなること、及び、露光された感光性樹脂組成物のうち、その上層側(露光面側)に比べて下層側(基板側)での硬化が不足し、現像時に、下層側の感光性組成物が現像液の侵食によるアンダーカットを受け、ブラックカラムスペーサの最下部の径が小さくなりやすいことが判明した。
また、液晶表示装置等の表示装置では、基板上に素子が形成されたTFT基板等の基板が使用されることも多い。かかる基板を用いる場合、基板に形成された素子上、又は素子が形成された基板と対になる基板の素子と対向する個所にブラックカラムスペーサを形成する必要がある場合がある。このような場合、素子の高さを考慮して、素子が形成された個所と、その他の個所とで、ブラックカラムスペーサの高さを変える必要がある。
かかる場合、ブラックカラムスペーサが形成される場所に応じて露光量を変化させることによって、異なる高さのブラックカラムスペーサを一度で形成できるため、ハーフトーンマスクを介して露光を行うのが好ましい。
しかし、本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載のカーボンブラックを遮光剤として含む感光性樹脂組成物では、ハーフトーンマスクを介して露光を行っても、高さに差のあるブラックカラムスペーサを形成しにくいことが判明した。
従来、遮光性が高く、比誘電率の低いブラックマトリクスを実現可能な遮光剤としては、銀錫合金を主成分とする微粒子が提案されており(特許文献2等)、この銀錫合金を主成分とする微粒子を遮光剤として用いることが考えられる。
銀錫合金を主成分とする微粒子を遮光剤として含む感光性樹脂組成物を用いる場合、遮光性に優れ、比誘電率が小さく、アンダーカットにより最下部の径が小さくなっていないブラックカラムスペーサを形成できる。また、かかる感光性樹脂組成物は、ハーフトーンマスクを介して露光することにより、十分に高さの差のあるブラックカラムスペーサを形成できる、良好なハーフトーン特性を有している。
しかし、銀錫合金を主成分とする微粒子を遮光剤として含む感光性樹脂組成物を用いても、やはり、基板上に形成されたブラックカラムスペーサの最上部の径が最下部の径よりも顕著に小さくなりやすかった。
そこで、本発明は、遮光性に優れ、比誘電率が低く、アンダーカットにより最下部が小径化されておらず、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成でき、ハーフトーンマスクを介して露光を行う場合に、十分に高さの差があるブラックカラムスペーサを形成できる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、該組成物を用いて形成されたブラックカラムスペーサ、該ブラックカラムスペーサを備える表示装置、及び該組成物を用いたブラックカラムスペーサの形成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及び遮光剤を含有する、ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物において、ペリレン系黒色顔料と、銀錫合金を主成分とする微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上とを含む遮光剤を用いることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
本発明の第一の態様は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及び遮光剤を含有し、上記遮光剤が、ペリレン系黒色顔料と、銀錫合金を主成分とする微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上とを含むブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物である。
本発明の第二の態様は、第一の態様に係るブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物から形成されたブラックカラムスペーサであり、本発明の第三の態様は、第二の態様に係るブラックカラムスペーサを備える表示装置である。
本発明の第四の態様は、第一の態様に係るブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光性樹脂層を形成する塗布工程と、上記感光性樹脂層を所定のスペーサのパターンに応じて露光する露光工程と、露光後の感光性樹脂層を現像して、スペーサのパターンを形成する現像工程と、を含むブラックカラムスペーサの形成方法である。
本発明によれば、遮光性に優れ、比誘電率が低く、アンダーカットにより最下部が小径化されておらず、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成でき、ハーフトーンマスクを介して露光を行う場合に、十分に高さの差があるブラックカラムスペーサを形成できる感光性樹脂組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、該組成物を用いて形成されたブラックカラムスペーサ、該ブラックカラムスペーサを備える表示装置、及び該組成物を用いたブラックカラムスペーサの形成方法を提供することができる。
≪ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物≫
本発明に係るブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物(以下、単に「感光性樹脂組成物」という。)は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及び遮光剤を含有し、前述の遮光剤はペリレン系黒色顔料と、銀錫合金を主成分とする微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上とを含む。以下、本発明に係る感光性樹脂組成物に含有される各成分について説明する。
<(A)アルカリ可溶性樹脂>
アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、濃度0.05質量%のKOH水溶液に1分間浸漬した際に、膜厚0.01μm以上溶解するものをいう。
(A)アルカリ可溶性樹脂は、上述のアルカリ可溶性を示す樹脂であれば特に限定されず、従来公知の樹脂から適宜選択して使用できる。(A)アルカリ可溶性樹脂として好適な樹脂としては、(A1)カルド構造を有する樹脂が挙げられる。
(A1)カルド構造を有する樹脂としては、特に限定されるものではなく、従来公知の樹脂を用いることができる。その中でも、下記式(a−1)で表される樹脂が好ましい。
Figure 0005916373
上記式(a−1)中、Xは、下記式(a−2)で表される基を示す。
Figure 0005916373
上記式(a−2)中、Ra1は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、又はハロゲン原子を示し、Ra2は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、Wは、単結合又は下記式(a−3)で表される基を示す。
Figure 0005916373
また、上記式(a−1)中、Yは、ジカルボン酸無水物から酸無水物基(−CO−O−CO−)を除いた残基を示す。ジカルボン酸無水物の例としては、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、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水クロレンド酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸等が挙げられる。
また、上記式(a−1)中、Zは、テトラカルボン酸二無水物から2個の酸無水物基を除いた残基を示す。テトラカルボン酸二無水物の例としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
また、上記式(a−1)中、mは、0〜20の整数を示す。
(A1)カルド構造を有する樹脂の質量平均分子量は、1000〜40000であることが好ましく、2000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、良好な現像性を得ながら、十分な耐熱性、膜強度を得ることができる。
また、破壊強度や基板への密着性に優れるブラックカラムスペーサを得やすいことから、(A2)(a1)不飽和カルボン酸と(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物とを少なくとも重合させた共重合体も、(A)アルカリ可溶性樹脂として好適に使用することができる。
(a1)不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;これらジカルボン酸の無水物;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、得られる樹脂のアルカリ溶解性、入手の容易性等の点から、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸が好ましい。これらの(a1)不飽和カルボン酸は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物としては、脂環式エポキシ基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式エポキシ基を構成する脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a2−1)〜(a2−16)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a2−1)〜(a2−6)で表される化合物が好ましく、下記式(a2−1)〜(a2−4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0005916373
Figure 0005916373
Figure 0005916373
上記式中、R11は水素原子又はメチル基を示し、R12は炭素数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、R13は炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示し、nは0〜10の整数を示す。R12としては、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。R13としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、フェニレン基、シクロヘキシレン基、−CH−Ph−CH−(Phはフェニレン基を示す)が好ましい。
(A2)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸及び(a2)上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物とともに、エポキシ基を有さない(a3)脂環式基含有不飽和化合物を重合させたものであってもよい。
(a3)脂環式基含有不飽和化合物としては、脂環式基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの(a3)脂環式基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、(a3)脂環式基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a3−1)〜(a3−7)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a3−3)〜(a3−8)で表される化合物が好ましく、下記式(a3−3),(a3−4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0005916373
Figure 0005916373
上記式中、R21は水素原子又はメチル基を示し、R22は単結合又は炭素数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、R23は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を示す。R22としては、単結合、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。R23としては、例えばメチル基、エチル基が好ましい。
また、(A2)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸及び上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物、さらには上記(a3)脂環式基含有不飽和化合物とともに、脂環式基を有さない(a4)エポキシ基含有不飽和化合物を重合させたものであってもよい。
(a4)エポキシ基含有不飽和化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エポキシアルキルエステル類;α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチル等のα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル類;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、硬化後の樹脂の強度等の点から、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、及び6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレートが好ましい。これらの(a4)エポキシ基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
また、(A2)共重合体は、上記以外の他の化合物をさらに重合させたものであってもよい。このような他の化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等が挙げられる。これらの化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、t−オクチル(メタ)アクリレート等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル(メタ)アクリレート;クロロエチル(メタ)アクリレート、2,2−ジメチルヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート;等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド類としては、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−アリール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−アリール(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
アリル化合物としては、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等のアリルエステル類;アリルオキシエタノール;等が挙げられる。
ビニルエーテル類としては、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテル等のビニルアリールエーテル;等が挙げられる。
ビニルエステル類としては、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフエニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニル等が挙げられる。
スチレン類としては、スチレン;メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン等のアルキルスチレン;メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルスチレン、ジメトキシスチレン等のアルコキシスチレン;クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレン、テトラクロロスチレン、ペンタクロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、トリフルオロスチレン、2−ブロモ−4−トリフルオロメチルスチレン、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルスチレン等のハロスチレン;等が挙げられる。
(A2)共重合体に占める上記(a1)不飽和カルボン酸由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。
また、(A2)共重合体に占める上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合と上記(a4)エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合との合計は、71質量%以上であることが好ましく、71〜95質量%であることがより好ましく、75〜90質量%であることがさらに好ましい。特に、(A2)共重合体に占める上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合が単独で71質量%以上であることが好ましく、71〜80質量%であることがより好ましい。上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合を上記の範囲にすることにより、感光性樹脂組成物の経時安定性をより向上させることができる。
また、(A2)共重合体に占める上記(a3)脂環式基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。
(A2)共重合体の質量平均分子量(Mw:ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)のスチレン換算による測定値。本明細書において同じ。)は、2000〜200000であることが好ましく、5000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、感光性樹脂組成物の膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
また、(A)アルカリ可溶性樹脂としては、(A3)上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、後述する(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位とを少なくとも有する共重合体、又は(A4)上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、上記(a4)エポキシ基含有不飽和化合物に由来する構成単位と、後述する光重合性モノマー(B)との重合可能部位を有する構成単位とを少なくとも有する共重合体を含む樹脂も好適に使用できる。アルカリ可溶性樹脂(A)が(A3)共重合体、又は(A4)共重合体を含む場合、感光性樹脂組成物の基板への密着性、感光性樹脂組成物の硬化後の破壊強度を高めることができる。
(A3)共重合体、及び(A4)共重合体は、共重合体(A2)について他の化合物として記載される、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等をさらに共重合させたものであってもよい。
(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位は、(B)光重合性モノマーとの重合可能部位としてエチレン性不飽和基を有するものが好ましい。このような構成単位を有する共重合体化は、(A3)共重合体については、上記(a1)不飽和カルボン酸の単独重合体に含まれるカルボキシル基の少なくとも一部と、上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物及び、エポキシ基を有さない(a3)脂環式基含有不飽和化合物から選択されるエポキシ基含有不飽和化合物とを反応させることにより、調製することができる。また、(A4)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、上記(a4)エポキシ基含有不飽和化合物に由来する構成単位とを有する共重合体におけるエポキシ基の少なくとも一部と、(a1)不飽和カルボン酸とを反応させることにより、調製することができる。
(A3)共重合体、及び(A4)共重合体の質量平均分子量は、2000〜50000であることが好ましく、5000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、感光性樹脂組成物の膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
アルカリ可溶性樹脂(A)の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分に対して40〜85質量%であることが好ましく、45〜75質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、現像性のバランスをとりやすい傾向がある。
<(B)光重合性モノマー>
光重合性モノマーには、単官能モノマーと多官能モノマーとがある。
単官能モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、ブトキシメトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、クロトン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、フタル酸誘導体のハーフ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
一方、多官能モノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、グリセリントリアクリレート、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート(すなわち、トリレンジイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応物、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドメチレンエーテル、多価アルコールとN−メチロール(メタ)アクリルアミドとの縮合物等の多官能モノマーや、トリアクリルホルマール等が挙げられる。これらの多官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(B)光重合性モノマーの含有量は、感光性樹脂組成物の固形分に対して1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、感度、現像性、解像性のバランスがとりやすい傾向がある。
<(C)光重合開始剤>
光重合開始剤としては、特に限定されず、従来公知の光重合開始剤を用いることができる。
光重合開始剤として具体的には、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、4−ベンゾイル−4’−メチルジメチルスルフィド、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、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ブチル、4−ジメチルアミノ−2−エチルヘキシル安息香酸、4−ジメチルアミノ−2−イソアミル安息香酸、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテン、2−メチルチオキサンテン、2−イソプロピルチオキサンテン、2−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、2−メルカプトベンゾイミダール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン(すなわち、ミヒラーズケトン)、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン(すなわち、エチルミヒラーズケトン)、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、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、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、α,α−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、p−メトキシトリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、「IRGACURE OXE02」、「IRGACURE OXE01」、「IRGACURE 369」、「IRGACURE 651」、「IRGACURE 907」(商品名:BASF製)、「NCI−831」(商品名:ADEKA製)等が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、オキシム系光重合開始剤を用いることが感度の面で特に好ましく、カルバゾール骨格を有するオキシム系光重合開始剤を用いることが特に好ましい。
オキシム系光重合開始剤の好ましい例としては、下記式(c−1)で表される光重合開始剤が挙げられる。
Figure 0005916373
上記式(c−1)中、Rc1は、置換基を有していてもよい、複素環基、縮合環式芳香族基、又は芳香族基を示す。Rc2〜Rc4はそれぞれ独立に1価の有機基を示す。
c1における複素環基としては、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子の少なくとも1つの原子を含む5員環以上、好ましくは5員環又は6員環の複素環基が挙げられる。複素環基の例としては、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基等の含窒素5員環基;ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ピリダジニル基等の含窒素6員環基;チアゾリル基、イソチアゾリル基等の含窒素含硫黄基;オキサゾリル基、イソオキサゾリル基等の含窒素含酸素基;チエニル基、チオピラニル基等の含硫黄基;フリル基、ピラニル基等の含酸素基;等が挙げられる。この中でも、窒素原子又は硫黄原子を1つ含むものが好ましい。この複素環には縮合環が含まれていてもよい。縮合環が含まれる複素環基の例としてはベンゾチエニル基等が挙げられる。
c1における縮合環式芳香族基としては、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。また、Rc1における芳香族基としては、フェニル基が挙げられる。
複素環基、縮合環式芳香族基、又は芳香族基は、置換基を有していてもよい。特にRc1が芳香族基である場合には、置換基を有していることが好ましい。このような置換基としては、−NO、−CN、−SOc5、−CORc5、−NRc6c7、−Rc8、−ORc8、−O−Rc9−O−Rc10等が挙げられる。
c5は、それぞれ独立にアルキル基を示し、これらはハロゲン原子で置換されていてもよく、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。Rc5におけるアルキル基は、炭素数1〜5であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。
c6及びRc7は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルコキシ基を示し、これらはハロゲン原子で置換されていてもよく、これらのうちアルキル基及びアルコキシ基のアルキレン部分は、エーテル結合、チオエーテル結合、又はエステル結合により中断されていてもよい。また、Rc6とRc7とが結合して環構造を形成していてもよい。Rc6及びRc7におけるアルキル基又はアルコキシ基は、炭素数1〜5であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
c6とRc7とが結合して形成し得る環構造としては、複素環が挙げられる。この複素環としては、少なくとも窒素原子を含む5員環以上、好ましくは5〜7員環の複素環が挙げられる。この複素環には縮合環が含まれていてもよい。複素環の例としては、ピペリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環等が挙げられる。これらの中でも、モルホリン環が好ましい。
c8は、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基を示す。Rc8におけるアルキル基は、炭素数1〜6であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。
c9及びRc10は、それぞれ独立にアルキル基を表し、これらはハロゲン原子で置換されていてもよく、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。好ましい炭素数やその具体例は、上記Rc1の説明と同様である。
これらの中でも、Rc1としては、ピロリル基、ピリジル基、チエニル基、チオピラリル基、ベンゾチエニル基、ナフチル基、置換基を有するフェニル基が好ましい例として挙げられる。
上記式(c−1)中、Rc2は、一価の有機基を示す。この有機基としては、−Rc11、−ORc11、−CORc11、−SRc11、−NRc11c12で表される基が好ましい。Rc11及びRc12は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、又は複素環基を示し、これらはハロゲン原子、アルキル基、又は複素環基で置換されていてもよく、これらのうちアルキル基及びアラルキル基のアルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。また、Rc11とRc12とが結合して窒素原子とともに環構造を形成していてもよい。
c11及びRc12におけるアルキル基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、炭素数1〜5のものがより好ましい。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、イソノニル基、n−デシル基、イソデシル基等の直鎖状又は分枝鎖状の基が挙げられる。また、このアルキル基は置換基を有していてもよい。置換基を有するものの例としては、メトキシエトキシエチル基、エトキシエトキシエチル基、プロピロキシエトキシエチル基、メトキシプロピル基等が挙げられる。
c11及びRc12におけるアルケニル基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、炭素数1〜5のものがより好ましい。アルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、エテニル基、プロピニル基等の直鎖状又は分枝鎖状の基が挙げられる。また、このアルケニル基は置換基を有していてもよい。置換基を有するものの例としては、2−(ベンゾオキサゾール−2−イル)エテニル基等が挙げられる。
c11及びRc12におけるアリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、炭素数6〜10のものがより好ましい。アリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。
c11及びRc12におけるアラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、炭素数7〜12のものがより好ましい。アラルキル基の例としては、ベンジル基、α−メチルベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、フェニルエチル基、フェニルエテニル基等が挙げられる。
c11及びRc12における複素環基としては、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子の少なくとも1つの原子を含む5員環以上、好ましくは5〜7員環の複素環基が挙げられる。この複素環基には縮合環が含まれていてもよい。複素環基の例としては、ピロリル基、ピリジル基、ピリミジル基、フリル基、チエニル基等が挙げられる。
これらのRc11及びRc12のうち、アルキル基及びアラルキル基のアルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。
また、Rc11とRc12とが結合して形成し得る環構造としては、複素環が挙げられる。この複素環としては、少なくとも窒素原子を含む5員環以上、好ましくは5〜7員環の複素環が挙げられる。この複素環には縮合環が含まれていてもよい。複素環の例としては、ピペリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環等が挙げられる。
これらの中でも、Rc2としては、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基であることが最も好ましい。
上記式(c−1)中、Rc3は、1価の有機基を示す。この有機基としては、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基、下記式(c−2)で表される基、又は置換基を有していてもよい複素環基が好ましい。置換基としては、上記Rc1の場合と同様の基が挙げられる。炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。
Figure 0005916373
上記式(c−2)中、Rc13は、酸素原子で中断されていてもよい炭素数1〜5のアルキレン基を示す。このようなアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、n−ペンチレン基、イソペンチレン基、sec−ペンチレン基等の直鎖状又は分枝鎖状の基が挙げられる。これらの中でも、Rc13はイソプロピレン基であることが最も好ましい。
上記式(c−2)中、Rc14は、−NRc15c16で表される1価の有機基を示す(Rc15及びRc16は、それぞれ独立に1価の有機基を示す)。そのような有機基の中でも、Rc14の構造が下記式(c−3)で表されるものであれば、光重合開始剤の溶解性を向上することができる点で好ましい。
Figure 0005916373
上記式(c−3)中、Rc17及びRc18は、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基を示す。このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、Rc17及びRc18はメチル基であることが最も好ましい。
c3における複素環基としては、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子の少なくとも1つの原子を含む5員環以上、好ましくは5員環又は6員環の複素環基が挙げられる。複素環基の例としては、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基等の含窒素5員環基;ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ピリダジニル基等の含窒素6員環基;チアゾリル基、イソチアゾリル基等の含窒素含硫黄基;オキサゾリル基、イソオキサゾリル基等の含窒素含酸素基;チエニル基、チオピラニル基等の含硫黄基;フリル基、ピラニル基等の含酸素基;等が挙げられる。この中でも、窒素原子又は硫黄原子を1つ含むものが好ましい。この複素環には縮合環が含まれていてもよい。縮合環が含まれる複素環基の例としてはベンゾチエニル基等が挙げられる。
また、複素環基は置換基を有していてもよい。置換基としては、上記Rc1の場合と同様の基が挙げられる。
上記式(c−1)中、Rc4は、1価の有機基を示す。この中でも、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、Rc4はメチル基であることが最も好ましい。
また、オキシム系光重合開始剤の好ましい他の例としては、特開2010−15025号公報で提案されている下記式(c−4)で表される光重合開始剤が挙げられる。
Figure 0005916373
上記式(c−4)中、Rc21及びRc22は、それぞれ独立に、Rc31、ORc31、CORc31、SRc31、CONRc32c33、又はCNを示す。
c31、Rc32、及びRc33は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、又は炭素数2〜20の複素環基を示す。アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、及び複素環基の水素原子は、さらにORc41、CORc41、SRc41、NRc42c43、CONRc42c43、−NRc42−ORc43、−NCORc42−OCORc43、−C(=N−ORc41)−Rc42、−C(=N−OCORc41)−Rc42、CN、ハロゲン原子、−CRc41=CRc42c43、−CO−CRc41=CRc42c43、カルボキシル基、又はエポキシ基で置換されていてもよい。Rc41、Rc42、及びRc43は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、又は炭素数2〜20の複素環基を示す。
上記Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43における置換基のアルキレン部分のメチレン基は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、又はウレタン結合により1〜5回中断されていてもよく、上記置換基のアルキル部分は分岐鎖があってもよく、環状アルキルであってもよく、上記置換基のアルキル末端は不飽和結合であってもよく、また、Rc32とRc33、及びRc42とRc43はそれぞれ結合して環構造を形成していてもよい。
上記式(c−4)中、Rc23及びRc24は、それぞれ独立に、Rc31、ORc31、CORc31、SRc31、CONRc32c33、NRc31CORc32、OCORc31、COORc31、SCORc31、OCSRc31、COSRc31、CSORc31、CN、ハロゲン原子、又は水酸基を示す。a及びbは、それぞれ独立に0〜4の整数を示す。
c23は、−Xc2−を介して隣接するベンゼン環の炭素原子の1つと結合して環構造を形成していてもよく、Rc23とRc24とが結合して環構造を形成していてもよい。
上記式(c−4)中、Xc1は、単結合又はCOを示す。
上記式(c−4)中、Xc2は、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CRc51c52、CO、NRc53、又はPRc54を示す。Rc51、Rc52、Rc53、及びRc54は、それぞれ独立に、Rc31、ORc31、CORc31、SRc31、CONRc32c33、又はCNを示す。Rc51、Rc53、及びRc54は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環構造を形成していてもよい。
上記式(c−4)中、Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基等が挙げられる。
上記式(c−4)中、Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43におけるアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスレニル基等が挙げられる。
上記式(c−4)中、Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43におけるアリールアルキル基としては、ベンジル基、クロロベンジル基、α−メチルベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、フェニルエチル基、フェニルエテニル基等が挙げられる。
上記式(c−4)中、Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43における複素環基としては、ピリジル基、ピリミジル基、フリル基、チエニル基、テトラヒドロフリル基、ジオキソラニル基、ベンゾオキサゾール−2−イル基、テトラヒドロピラニル基、ピロリジル基、イミダゾリジル基、ピラゾリジル基、チアゾリジル基、イソチアゾリジル基、オキサゾリジル基、イソオキサゾリジル基、ピペリジル基、ピペラジル基、モルホリニル基等の5〜7員環が好ましく挙げられる。
上記式(c−4)中、Rc32とRc33とが結合して形成し得る環、Rc42とRc43とが結合して形成し得る環、及びRc23が隣接するベンゼン環と一緒になって形成し得る環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、ピペリジン環、モルホリン環、ラクトン環、ラクタム環等の5〜7員環が挙げられる。
なお、Xc2がNRc53であり、Rc23が隣接するベンゼン環の炭素原子の1つと結合して、Xc2とともに5員環構造を形成する場合、光重合開始剤はカルバゾール骨格を有することになる。
上記式(c−4)中、Rc31、Rc32、Rc33、Rc41、Rc42、及びRc43を置換してもよいハロゲン原子、及びRc24、Rc25におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
上記置換基のアルキレン部分のメチレン基は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、又はウレタン結合により1〜5回中断されていてもよい。この場合、中断する結合基は1種又は2種以上の基でもよく、連続して中断し得る基の場合は2つ以上連続して中断してもよい。また、上記置換基のアルキル部分は分岐鎖があってもよく、環状アルキルであってもよく、上記置換基のアルキル末端は不飽和結合であってもよい。
(C)光重合開始剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分100質量部に対して0.5〜20質量部であることが好ましい。上記の範囲とすることにより、十分な耐熱性、耐薬品性を得ることができ、また塗膜形成能を向上させ、硬化不良を抑制することができる。
<(D)遮光剤>
(D)遮光剤は、ペリレン系黒色顔料と、銀錫合金を主成分とする微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上とを含む。これらの着色剤を含む(D)遮光剤を含有する、感光性樹脂組成物によれば、低い比誘電率と、高い光学密度(OD)とを有し、アンダーカットを受けておらず、ブラックカラムスペーサのボトムの径(B)に対するトップの径(T)の比率であるT/B比が高い、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成することができる。また、これらの着色剤を含む(D)遮光剤を含有する感光性樹脂組成物によれば、ハーフトーンマスクを介して露光することによって、十分に高さの差があるブラックカラムスペーサを形成することができる。
上記の遮光剤を感光性樹脂組成物に均一に分散させるために、さらに分散剤を使用してもよい。このような分散剤としては、ポリエチレンイミン系、ウレタン樹脂系、アクリル樹脂系の高分子分散剤を用いることが好ましい。
以下、ペリレン系黒色顔料、銀錫合金を主成分とする微粒子、及びカーボンブラックについて順に説明する。
〔ペリレン系黒色顔料〕
ペリレン系黒色顔料は、ペリレン骨格を有するものであって、従来から黒色顔料として使用されているものであれば特に限定されない。好適なペリレン系黒色顔料の具体例としては、下記一般式(d−1)で表されるペリレン系黒色顔料、及び下記一般式(d−2)で表されるペリレン系黒色顔料が挙げられる。また市販品ではBASF社製の製品名K0084、及びK0086や、ピグメントブラック21、30、31、32、33、及び34等を好ましく用いることができる。
Figure 0005916373
(式(d−1)中、Rd1、Rd2は、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキレン基を表し、Rd3、Rd4は、それぞれ独立に水素原子、水酸基、メトキシ基又はアセチル基を表す。)
Figure 0005916373
(式(d−2)中、Rd5、Rd6は、それぞれ独立して炭素数1〜7のアルキレン基を表す。)
上記の一般式(d−1)で表される化合物、及び一般式(d−2)で表される化合物は、例えば特開昭62−1753号公報、特公昭63−26784号公報に記載の方法を用いて合成することができる。すなわち、ペリレン−3,5,9,10−テトラカルボン酸又はその二無水物とアミン類とを原料とし、水又は有機溶媒中で加熱反応を行う。そして、得られた粗製物を硫酸中で再沈殿させるか、又は、水、有機溶媒あるいはこれらの混合溶媒中で再結晶させることによって目的物を得ることができる。
また、感光性樹脂組成物中においてペリレン系黒色顔料を良好に分散させるためには、ペリレン系顔料の平均粒径が10〜1000nmであることが好ましい。
〔銀錫合金を主成分とする微粒子〕
銀錫合金を主成分とする微粒子(以下、「銀錫合金微粒子」という。)は、銀錫合金が主成分であればよく、他の金属成分として、例えば、Ni、Pd、Au等が含まれていてもよい。
この銀錫合金微粒子の平均粒子径は、1〜300nmが好ましい。
この銀錫合金は、化学式AgSnにて表した場合、化学的に安定した銀錫合金が得られるxの範囲は1≦x≦10であり、化学的安定性と黒色度とが同時に得られるxの範囲は3≦x≦4である。
ここで、上記xの範囲で銀錫合金中の銀の質量比を求めると、
x=1の場合、 Ag/AgSn=0.4762
x=3の場合、 3・Ag/AgSn=0.7317
x=4の場合、 4・Ag/AgSn=0.7843
x=10の場合、10・Ag/Ag10Sn=0.9008
となる。したがって、この銀錫合金は、銀を47.6〜90質量%含有した場合に化学的に安定なものとなり、銀を73.17〜78.43重量%含有した場合に銀の量に対し効果的に化学的安定性と黒色度とを得ることができる。
この銀錫合金微粒子は、通常の微粒子合成法を用いて作製することができる。微粒子合成法としては、気相反応法、噴霧熱分解法、アトマイズ法、液相反応法、凍結乾燥法、水熱合成法等が挙げられる。
この銀錫合金微粒子は絶縁性の高いものであるが、さらに絶縁性を高めるため、表面を絶縁膜で覆うようにしても構わない。このような絶縁膜の材料としては、金属酸化物又は有機高分子化合物が好適である。
金属酸化物としては、絶縁性を有する金属酸化物、例えば、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化イットリウム(イットリア)、酸化チタン(チタニア)等が好適に用いられる。
また、有機高分子化合物としては、絶縁性を有する樹脂、例えば、ポリイミド、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミン化合物等が好適に用いられる。
絶縁膜の膜厚は、銀錫合金微粒子の表面の絶縁性を十分に高めるためには1〜100nmの厚みが好ましく、5〜50nmの厚みがより好ましい。
この絶縁膜は、表面改質技術あるいは表面のコーティング技術により容易に形成することができる。特に、テトラエトキシシラン、アルミニウムトリエトキシド等のアルコキシドを用いれば、比較的低温で膜厚の均一な絶縁膜を形成することができるので好ましい。
〔カーボンブラック〕
カーボンブラックは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、公知のカーボンブラックから適宜選択して使用できる。カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック等の公知のカーボンブラックを用いることができるが、遮光性に優れるチャンネルブラックを用いることが好ましい。また、樹脂被覆カーボンブラックを使用してもよい。
(D)遮光剤におけるペリレン系黒色顔料と、銀錫合金微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上との含有量の合計は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、(D)遮光剤の質量に対して、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であるのが特に好ましい。
(D)遮光剤における、ペリレン系黒色顔料の含有量に対する、銀錫合金微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。(D)遮光剤における、銀錫合金微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上の含有量は、典型的には、ペリレン系黒色顔料100質量部に対して、1〜150質量部が好ましく、5〜130質量部が好ましく、10〜100質量部が特に好ましい。
また(D)遮光剤は、色調の調整の目的等で、ペリレン系黒色顔料、銀錫合金微粒子、及びカーボンブラックの他に、赤、青、緑、黄、紫等の有彩色の色素を含んでいてもよい。有彩色の色素は、公知の色素から適宜選択して用いることができる。有彩色の色素の使用量は、(D)遮光剤の全質量に対して、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
さらに(D)遮光剤は、本発明の目的を阻害しない範囲で、ペリレン系黒色顔料、銀錫合金微粒子、及びカーボンブラック以外の他の黒色の着色剤を含んでいてもよい。他の黒色の着色剤の例としては、チタンブラック、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、銀等の金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属硫酸塩又は金属炭酸塩等が挙げられる。他の黒色の着色剤の含有量は、(D)遮光剤における、前述の有彩色の色素の含有量と、他の黒色の着色剤の含有量との合計が、20質量%以下となる量が好ましく、10質量%以下となる量がより好ましい。
感光性樹脂組成物における(D)遮光剤の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜選択でき、典型的には、感光性樹脂組成物の固形分に対して、5〜50質量%が好ましい。かかる範囲の量の遮光剤を用いることにより、感光性樹脂組成物を用いて得られるブラックカラムスペーサの遮光性を良好なものとしつつ、感光性樹脂組成物を露光する際の露光不良や硬化不良を抑制しやすい。
<(E)光吸収剤>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、光吸収剤を含有することが好ましい。
光吸収剤としては、特に限定されず、露光光を吸収することができるものを用いることができるが、特に、200〜450nmの波長領域の光を吸収するものが好ましい。例えば、ナフタレン化合物、ジナフタレン化合物、アントラセン化合物、フェナントロリン化合物、染料等が挙げられる。
具体的には、桂皮酸2−エチルヘキシル、パラメトキシ桂皮酸2−エチルヘキシル、メトキシケイ皮酸イソプロピル、メトキシケイ皮酸イソアミル等の桂皮酸誘導体;α−ナフトール、β−ナフトール、α−ナフトールメチルエーテル、α−ナフトールエチルエーテル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン等のナフタレン誘導体;アントラセン、9,10−ジヒドロキシアントラセン等のアントラセン及びその誘導体;アゾ系染料、ベンゾフェノン系染料、アミノケトン系染料、キノリン系染料、アントラキノン系染料、ジフェニルシアノアクリレート系染料、トリアジン系染料、p−アミノ安息香酸系染料等の染料;等が挙げられる。これらの中でも、桂皮酸誘導体、ナフタレン誘導体を用いることが好ましく、桂皮酸誘導体を用いることが特に好ましい。これらの光吸収剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(E)光吸収剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分100質量部に対して0.5〜20質量部であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、硬化後の破壊強度を良好に保ちながら、露光量を変化させたときの膜厚変化の割合を大きくすることができる。
<(S)有機溶剤>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、希釈のための有機溶剤を含有することが好ましい。有機溶剤としては、例えば、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−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル部炭酸メチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸n−ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。
これらの中でも、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、上述した他のエーテル類、乳酸アルキルエステル類、上述した他のエステル類が好ましく、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、上述した他のエーテル類、上述した他のエステル類がより好ましい。これらの溶剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(S)有機溶剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分濃度が1〜50質量%となる量が好ましく、5〜30質量%となる量がより好ましい。
<その他の成分>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、必要に応じて、各種の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、増感剤、硬化促進剤、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、凝集防止剤、熱重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤等が挙げられる。
<感光性樹脂組成物の調製方法>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、上記の各成分を撹拌機で混合することにより調製される。なお、調製された感光性樹脂組成物が均一なものとなるよう、メンブランフィルタ等を用いて濾過してもよい。
ブラックカラムスペーサ、表示装置、ブラックカラムスペーサの形成方法≫
本発明に係るブラックカラムスペーサは、本発明に係る感光性樹脂組成物から形成されたことを除き、従来のブラックカラムスペーサと同様である。また、本発明に係る表示装置は、本発明に係る感光性樹脂組成物から形成されたブラックカラムスペーサを備えることを除き、従来の表示装置と同様である。以下では、ブラックカラムスペーサの形成方法についてのみ説明する。
本発明に係るブラックカラムスペーサの形成方法は、本発明に係る感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光性樹脂層を形成する塗布工程と、感光性樹脂層を所定のブラックカラムスペーサのパターンに応じて露光する露光工程と、露光後の感光性樹脂層を現像して、ブラックカラムスペーサのパターンを形成する現像工程と、を含む。
まず、塗布工程では、ブラックカラムスペーサが形成されるべき基板上に、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置やスピンナー(回転式塗布装置)、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いて本発明に係る感光性樹脂組成物を塗布し、必要に応じて、乾燥により溶媒を除去して、感光性樹脂層を形成する。
次いで、露光工程では、ネガ型のマスクを介して、感光性樹脂層に紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射し、感光性樹脂層をブラックカラムスペーサのパターンに応じて部分的に露光する。露光には、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯等の紫外線を発する光源を用いることができる。露光量は感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、例えば10〜600mJ/cm程度が好ましい。
なお、基板がTFT基板等の、基板上に素子が形成されたものである場合、素子上又は、素子が形成された基板と対になる基板の素子と対向する個所にブラックカラムスペーサを形成する必要がある場合がある。かかる場合、素子の高さを考慮して、素子が形成された個所と、その他の個所とで、ブラックカラムスペーサの高さを変える必要がある。そこで、このような場合には、ハーフトーンマスクを介して露光を行うのが好ましい。本発明に係る感光性樹脂組成物を用いれば、ハーフトーンマスクを介して露光を行うことにより、高さの異なるブラックカラムスペーサを容易に形成できる。
次いで、現像工程では、露光後の感光性樹脂層を現像液で現像することにより、ブラックカラムスペーサを形成する。現像方法は特に限定されず、浸漬法、スプレー法等を用いることができる。現像液の具体例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機系のものや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、4級アンモニウム塩等の水溶液が挙げられる。
その後、現像後のブラックカラムスペーサにポストベークを施して加熱硬化する。ポストベークは、150〜250℃で15〜60分間が好ましい。
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1〜3、及び比較例1〜4>
下記表1に示す各成分を混合し、固形分含有量が20質量%となるように溶剤に溶解して感光性樹脂組成物を調製した。なお、溶剤としては、溶剤全体中、メトキシブチルアセテートが65質量%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PM)10質量%、シクロヘキサノン25質量%となるように調整した。
Figure 0005916373
表1中、各略号はそれぞれ以下のものを示し、括弧内の数値は感光性樹脂組成物中の固形分の部数(質量部)である。
(アルカリ可溶性樹脂)
A−1:下記製造方法により得られた樹脂(固形分55%、溶剤:3−メトキシブチルアセテート)
(光重合性モノマー)
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(光重合開始剤)
OXE02:エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル−3−イル],1−(O−アセチルオキシム)(BASF製「IRGACURE OXE02」)
(遮光剤)
下記構造のペリレン系顔料の分散液(固形分含有量:20質量%、溶剤:3−メトキシブチルアセテート)を用いた。
Figure 0005916373
AgSn分散液:銀錫合金微粒子分散液(平均粒子径200〜300nmの銀錫合金微粒子25質量%、分散剤:DPK−164(ビックケミー製)3.7質量%、溶剤:3−メトキシブチルアセテート)
CB分散液:カーボンブラック分散液「CFブラック」(商品名:御国色素社製、固形分含有量:25質量%、溶剤:3−メトキシブチルアセテート)
なお、上記樹脂(A−1)の合成法は下記のとおりである。
まず、500ml四つ口フラスコ中に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量235)235g、テトラメチルアンモニウムクロライド110mg、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール100mg、及びアクリル酸72.0gを仕込み、これに25ml/分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱溶解した。次に、溶液が白濁した状態のまま徐々に昇温し、120℃に加熱して完全溶解させた。この際、溶液は次第に透明粘稠になったが、そのまま撹拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱撹拌を続けた。酸価が目標値に達するまで12時間を要した。そして室温まで冷却し、無色透明で固体状の下記式(a−4)で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレートを得た。
Figure 0005916373
次いで、このようにして得られた上記のビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート307.0gに3−メトキシブチルアセテート600gを加えて溶解した後、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物80.5g及び臭化テトラエチルアンモニウム1gを混合し、徐々に昇温して110〜115℃で4時間反応させた。酸無水物基の消失を確認した後、1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸38.0gを混合し、90℃で6時間反応させ、樹脂(A−1)を得た。酸無水物基の消失はIRスペクトルにより確認した。
なお、この樹脂(A−1)は、上記式(a−1)で表される樹脂に相当する。
[OD値の評価]
6インチのガラス基板(ダウ・コーニング製、1737ガラス)上に、実施例1〜3、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を塗布した後、90℃で60秒間乾燥して感光性樹脂層を形成した。次いで、この感光性樹脂層に60mJ/cmの露光量でghi線を照射した。そして、230℃で20分間、ホットプレート上でポストベークを行った。形成された遮光膜の膜厚は0.8μm、1.0μm、1.2μmの3水準であった。この遮光膜について、D200−II(Macbeth製)を用いて各膜厚におけるOD値を測定し、近似曲線にて1μmあたりのOD値を算出した。結果を表2に示す。
[形状(T/B比)の評価]
6インチのガラス基板(ダウ・コーニング製、1737ガラス)上に、実施例1〜3、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を塗布した後、90℃で60秒間乾燥して、膜厚3.0μmの感光性樹脂層を形成した。次いで、この感光性樹脂層に、マスクサイズ30μmのネガマスクを介して、50mJ/cmの露光量でghi線を選択的に照射し、0.05質量%のKOH水溶液を用いて23℃で70秒間、スプレー現像することにより、ブラックカラムスペーサを形成した。その後、230℃で20分間、ホットプレート上でポストベークを行った。
そして、ポストベーク後のブラックカラムスペーサの最下部における径Bと、最上部近傍(最下部から95%の膜厚部分)における径Tとを測定し、下記式によりT/B比を算出した。T/B比50超を「○」と判定し、50以下を「×」と判定した。結果を表2に示す。
T/B比=(T/B)×100
[アンダーカットの評価]
SEMにより、形状(T/B比)の評価において形成されたブラックカラムスペーサの断面形状を観察して、アンダーカットの発生の程度を評価した。アンダーカットが発生していないものを「○」と判定し、アンダーカットが発生しているものを「×」と判定した。結果を表2に示す。
[比誘電率の評価]
6インチのシリコンウエハ上に、実施例1〜3、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を塗布した後、90℃で60秒間乾燥して感光性樹脂層を形成した。次いで、この感光性樹脂層に60mJ/cmの露光量でghi線を照射した。そして、230℃で20分間、ホットプレート上でポストベークを行った。形成された遮光膜の膜厚は1.0μmであった。この遮光膜について、誘電率測定装置SSM495(日本SSM製)を用いて、遮光膜の膜厚方向の真空に対する比誘電率(1kHzにおけるもの)を測定した。結果を表2に示す。
[ハーフトーン(HT)特性の評価]
6インチのガラス基板(ダウ・コーニング製、1737ガラス)上に、実施例1〜3、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を塗布した後、90℃で60秒間乾燥して、膜厚3.0μmの感光性樹脂層を形成した。次いで、この感光性樹脂層に、マスクサイズ30μmのネガマスクを介して、ghi線を選択的に照射した。露光量を5〜50mJ/cmの範囲で変化させて露光を行った後、0.05質量%のKOH水溶液を用いて23℃で70秒間、スプレー現像することにより、ブラックカラムスペーサを形成した。その後、必要露光量にて露光を行って形成されたブラックカラムスペーサに対して、230℃で20分間、ホットプレート上でポストベークを行った。
なお、各実施例、及び比較例の感光性樹脂組成物について、ポストベーク後に膜圧3μmのブラックカラムスペーサが形成されている露光量を、必要露光量と定めた。
次いで、露光量を必要露光量の10%に変えることの他は、上記操作と同様の操作によって、実施例1〜3、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を用いてブラックカラムスペーサを形成した。
必要露光量で形成されたブラックカラムスペーサのポストベーク後の高さ(HFT)と、必要露光量の10%の露光量で形成されたブラックカラムスペーサのポストベーク後の高さ(HHT)とを測定し、ΔH(=HFT−HHT)によりハーフトーン特性を評価した。結果を表2に示す。
[密着性の評価]
6インチのガラス基板(ダウ・コーニング製、1737ガラス)上に、実施例1〜3、、及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物を塗布した後、90℃で60秒間乾燥して、膜厚3.0μmの感光性樹脂層を形成した。次いで、この感光性樹脂層に、マスクサイズ30μmのネガマスクを介して、50mJ/cmの露光量でghi線を選択的に照射し、0.05質量%のKOH水溶液を用いて23℃で70秒間スプレー現像することにより、ブラックカラムスペーサを形成した。現像時間は、未露光部が完全に溶解されるまでの時間(BP:ブレイクポイント)を基準として、BPの約1.5倍とした。その後、230℃で20分間、ホットプレート上でポストベークを行った。
そして、露光量50mJ/cmにてブラックカラムスペーサを形成可能な最小マスク寸法を調べ、密着性の指標とした。結果を表2に示す。
Figure 0005916373
表2によれば、ペリレン系黒色顔料と、銀錫合金微粒子及びカーボンブラックから選ばれる1種以上とを含む遮光剤を含有する、実施例1〜3の感光性樹脂組成物を用いる場合、1.0を以上の良好なOD値と、4.5以下の低い比誘電率とを有し、T/B比が高く、現像時のアンダーカットの影響の少ない、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成できることが分かる。また、実施例1〜3の感光性樹脂組成物は、ハーフトーン特性が良好であり、実施例1〜3の感光性樹脂組成物によれば、基板への密着性に優れるブラックカラムスペーサを形成できた。
比較例1によれば、遮光剤としてカーボンブラックのみを含有する感光性樹脂組成物を用いて形成されるブラックカラムスペーサは、比誘電率が著しく高く、T/B比が低く、基板への密着性に劣ることが分かる。また、比較例1の感光性樹脂組成物はハーフトーン特性に劣るものであった。
比較例2によれば、遮光剤として銀錫合金微粒子のみを含有する感光性樹脂組成物を用いてブラックカラムスペーサを形成する場合、ブラックカラムスペーサのT/B比が小さくなり、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成しにくいことが分かる。
比較例3によれば、遮光剤としてペリレン系黒色顔料のみを含有する感光性樹脂組成物を用いて形成されるブラックカラムスペーサは、OD値が低く、遮光性に劣ることが分かる。
比較例4によれば、感光性樹脂組成物においてペリレン系黒色顔料を多量に用いることにより、形成されるブラックカラムスペーサのOD値を改善することはできるが、この場合、現像時にブラックカラムスペーサがアンダーカットを受けやすくなり、良好な形状のブラックカラムスペーサを形成しにくいことが分かる。

Claims (9)

  1. アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及び遮光剤を含有し、
    前記遮光剤が、ペリレン系黒色顔料と、銀錫合金を主成分とする微粒子とを含むブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物。
  2. 前記銀錫合金を主成分とする微粒子の含有量が、前記ペリレン系黒色顔料100質量部に対して1〜150質量部である請求項1記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物。
  3. 前記アルカリ可溶性樹脂が、カルド構造を有する樹脂を含有する請求項1又は2記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物。
  4. さらに光吸収剤を含有する請求項1から3のいずれか1項記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物。
  5. 該ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物からなる膜厚3μmの感光性樹脂層を、ghi線を用いて所定の露光量で露光し0.05質量%のKOH水溶液を用いて23℃で70秒間現像した後、230℃で20分間、ポストベークを行って得られるブラックカラムスペーサの膜厚であって、前記所定の露光量が、厚さ3μmのブラックカラムスペーサを形成するために必要な露光量であるときの膜厚H FT と、前記所定の露光量が、前記必要露光量の10%の露光量であるときの膜厚HHTとの差ΔH(=HFT−HHT)が6000〜8000Åである請求項1から4のいずれか1項記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物。
  6. 請求項1から5のいずれか1項記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物から形成されたブラックカラムスペーサ。
  7. 請求項6記載のブラックカラムスペーサを備える表示装置。
  8. 請求項1から5のいずれか1項記載のブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光性樹脂層を形成する塗布工程と、
    前記感光性樹脂層を所定のスペーサのパターンに応じて露光する露光工程と、
    露光後の感光性樹脂層を現像して、スペーサのパターンを形成する現像工程と、を含むブラックカラムスペーサの形成方法。
  9. 前記露光工程において、ハーフトーンマスクを介して露光が行われる、請求項8記載のブラックカラムスペーサの形成方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015069181A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物、硬化膜、その形成方法、及び表示素子
JP6373571B2 (ja) * 2013-11-14 2018-08-15 東京応化工業株式会社 ブラックカラムスペーサ形成用感光性樹脂組成物
JP5890464B2 (ja) 2014-05-01 2016-03-22 東京応化工業株式会社 感光性樹脂組成物
JP2016177190A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 三菱化学株式会社 着色スペーサー形成用感光性着色組成物、硬化物、着色スペーサー、画像表示装置
JP6713746B2 (ja) * 2015-10-08 2020-06-24 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 スペーサー機能を有する遮光膜用の感光性樹脂組成物、遮光膜、液晶表示装置、スペーサー機能を有する遮光膜用の感光性樹脂組成物の製造方法、遮光膜の製造方法、および液晶表示装置の製造方法
JP6847580B2 (ja) * 2016-02-09 2021-03-24 東京応化工業株式会社 ブラックカラムスペーサ用感光性樹脂組成物、ブラックカラムスペーサ、表示装置、及びブラックカラムスペーサの形成方法
JP6823997B2 (ja) * 2016-10-25 2021-02-03 東京応化工業株式会社 着色剤分散液、感光性樹脂組成物、硬化物、有機el素子、パターンの形成方法、及び感光性樹脂組成物の製造方法
JP6374595B1 (ja) * 2017-09-26 2018-08-15 東京応化工業株式会社 感光性樹脂組成物、硬化膜、表示装置、及びパターン形成方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2552391B2 (ja) * 1990-11-26 1996-11-13 出光興産株式会社 遮光膜およびその製造方法
JPH06289602A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ペリレン系色素を用いた感光性樹脂組成物
JPH10268121A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Sumitomo Rubber Ind Ltd ブラックマトリックス用インキとこれを用いたブラックマトリックス
JP3940535B2 (ja) * 1998-11-30 2007-07-04 Jsr株式会社 ブラックレジスト用感放射線性組成物
JP4117668B2 (ja) * 1999-03-03 2008-07-16 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP2001154206A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Jsr Corp スペーサー用感放射線性樹脂組成物、スペーサーおよび液晶表示素子
JP2002365795A (ja) * 2001-06-06 2002-12-18 Jsr Corp カラー液晶表示装置用感放射線性組成物
JP4048085B2 (ja) * 2002-07-24 2008-02-13 住友化学株式会社 液晶用カラーフィルター及びその製造方法
JP4223487B2 (ja) * 2005-02-17 2009-02-12 住友大阪セメント株式会社 黒色微粒子と黒色微粒子分散液及び黒色遮光膜並びに黒色遮光膜付き基材
JP4794870B2 (ja) * 2005-02-24 2011-10-19 東京応化工業株式会社 遮光層形成用感光性樹脂組成物ならびに遮光層およびカラーフィルタ
JP2007071994A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 黒色感光性樹脂組成物
JP4715575B2 (ja) * 2006-03-20 2011-07-06 Jsr株式会社 スペーサー用感放射線性樹脂組成物、スペーサーおよび液晶表示素子
JP2010096846A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Sekisui Chem Co Ltd ネガ型レジスト
KR20110066857A (ko) * 2009-12-11 2011-06-17 제이에스알 가부시끼가이샤 감방사선성 수지 조성물, 및 액정 표시 소자용의 스페이서 및 그 형성 방법
JP2011203562A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物、表示素子用スペーサー、保護膜、層間絶縁膜ならびにそれらの形成方法
JP5603634B2 (ja) * 2010-03-31 2014-10-08 東京応化工業株式会社 樹脂パターンの製造方法
JP5741141B2 (ja) * 2010-08-27 2015-07-01 東洋インキScホールディングス株式会社 黒色樹脂組成物及びブラックマトリクス
JP5007453B2 (ja) * 2010-06-11 2012-08-22 株式会社タムラ製作所 黒色硬化性樹脂組成物
KR101349622B1 (ko) * 2011-08-26 2014-01-10 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 광중합성 불포화 수지, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물 및 이로부터 형성되는 차광성 스페이서와 액정 디스플레이 장치

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