JP6094406B2 - 感放射線性樹脂組成物、硬化膜、発光素子、波長変換フィルムおよび発光層の形成方法 - Google Patents

感放射線性樹脂組成物、硬化膜、発光素子、波長変換フィルムおよび発光層の形成方法 Download PDF

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本発明は、感放射線性樹脂組成物、硬化膜、発光素子、波長変換フィルムおよび発光層の形成方法に関する。
電子を閉じ込めるために形成された極小さな粒(ドット)が、量子ドットと称され、近年注目を集めている。1粒の量子ドットの大きさは、直径数ナノメートルから数10ナノメートルであり、約1万個の原子で構成されている。
量子ドットは、太陽電池パネルの半導体の薄膜の中に分散させると、エネルギー変換効率を大幅に向上させることができることから太陽電池への適用が検討されている(例えば、特許文献1を参照のこと。)。また、量子ドットのサイズを変える(バンドギャップを変える)ことで、発光する蛍光の色(発光波長)を変えること(波長変換)ができるため、バイオ研究における蛍光プローブ(非特許文献1を参照のこと。)や、波長変換材料としての表示素子への適用(例えば、特許文献2および特許文献3を参照のこと。)が検討されている。
特開2006−216560号公報 特開2008−112154号公報 特開2009−251129号公報
神隆、「半導体量子ドット、その合成法と生命科学への応用」、生産と技術、第63巻、第2号、2011年、p58〜p65
非特許文献1や特許文献1の実施例に示されるように、代表的な量子ドットは、II−V族の半導体のCdSe(セレン化カドミウム)、CdTe(テルル化カドミウム)およびPbS等からなる半導体量子ドットである。
しかし、例えば、主成分である鉛(Pb)は、毒性への懸念が良く知られた材料である。また、カドミウム(Cd)とその化合物は、低濃度でも極めて強い毒性を示し、腎臓機能障害や発がん性が懸念される材料である。したがって、より安全な材料からなる半導体量子ドットの形成が求められている。
また、半導体量子ドットを太陽電池パネルや表示素子のディスプレイ等に適用しようとする場合、その蛍光発光を利用するため、粒子形態の半導体量子ドットからなる膜や層の形成が求められる場合がある。すなわち、蛍光発光を示す、波長変換膜(波長変換フィルムとも言う。)または発光層の形成が求められることがある。
粒子形態の半導体量子ドットを用いた発光層の形成方法としては、例えば、特許文献1の実施例や特許文献2に示されるように、適当な基板上に、直接に、半導体量子ドットからなる層を形成する方法が知られている。しかしながら、このような形成方法では、得られる発光層の安定性が乏しい。特に、半導体量子ドットからなる層と基板との結着性に懸念がある。
そこで、粒子形態の半導体量子ドットを樹脂材料中に混合または埋め込んで、層または膜を構成する方法が提案されている。しかしながら、半導体量子ドットを用い、その蛍光特性が保たれるように高い分散性を実現しながら、樹脂とともに層や膜の形成を行う方法は十分な検討がなされていない。
したがって、半導体量子ドットを樹脂材料とともに用い、半導体量子ドットの層または膜を形成し、高信頼性の発光層または波長変換フィルムを形成する技術が求められている。その場合、発光層または波長変換フィルムは、半導体量子ドットの高い分散性が実現され、半導体量子ドットの蛍光発光特性を低下させないものであること好ましい。そのため、半導体量子ドットとともに用いられ、発光層や波長変換フィルムを形成するのに好適な樹脂材料が求められている。
その場合、樹脂材料は、特に、安全な材料からなる半導体量子ドットとともに用いられ、発光層や波長変換フィルムの形成に好適となるものであることが望ましい。加えて、半導体量子ドットと樹脂材料とからなる発光層や波長変換フィルムは、簡便な形成が可能で、高い生産性を有していることが好ましい。
すなわち、半導体量子ドットと樹脂材料とからなる発光層や波長変換フィルムの形成には、例えば、塗布等の簡便な形成方法を利用できることが好ましい。そして、発光層や波長変換フィルムは、例えば、半導体量子ドットと樹脂成分とを含む樹脂組成物から、塗布等の方法を利用して形成できることが好ましい。
そのため、半導体量子ドットと樹脂成分とを含んで調製され、塗布等の方法の利用により、発光層や波長変換フィルムを形成できる樹脂組成物が求められている。
さらに、発光層や波長変換フィルムを形成できる樹脂組成物は、優れたパターニング性を有することが好ましい。すなわち、発光層や波長変換フィルムを形成する樹脂組成物は、例えば、発光表示素子等の発光素子の構成に好適に用いることができるように、パターニングが可能であることが好ましい。
したがって、樹脂組成物は、感放射線性を備えた感放射線性樹脂組成物であることが好ましい。そして、パターニングされた発光層や波長変換フィルムの形成は、例えば、フォトリソグラフィ法等の利用が可能であり、簡便に実現できることが好ましい。そして、パターニングに際し、含有する半導体量子ドットの蛍光発光特性を低下させないことが望ましい。
したがって、放射線感度に優れた感放射線性樹脂組成物であって、フォトリソグラフィ法等の公知のパターニング方法を利用して、パターニングされた発光層や波長変換フィルムを形成することができる感放射線性樹脂組成物が求められている。
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、半導体量子ドットを含み、優れた放射線感度を備え、蛍光特性に優れた高信頼性の硬化膜を形成できる感放射線性樹脂組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成され、蛍光特性に優れ、高い信頼性を有する硬化膜を提供することにある。
また、本発明の目的は、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成された発光層を有する発光素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成され、蛍光特性に優れ、高い信頼性を有する波長変換フィルムを提供することにある。
さらに、本発明の目的は、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いた発光層の形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
本発明の第1の態様は、
[A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、
[B]光酸発生体、並びに
[C]半導体量子ドット
を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物に関する。
Figure 0006094406
(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(R3mで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、R3mはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
本発明の第1の態様において、[B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことが好ましい。
Figure 0006094406
(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
本発明の第1の態様において、[C]半導体量子ドットが、2族元素、11族元素、12族元素、13族元素、14族元素、15族元素および16族元素よりなる群から選ばれる少なくとも2種の元素を含む化合物からなることが好ましい。
本発明の第1の態様において、[C]半導体量子ドットが、Inを構成成分として含む化合物からなることが好ましい。
本発明の第1の態様において、[C]半導体量子ドットが、InP/ZnS化合物、CuInS/ZnS化合物、AgInS化合物、(ZnS/AgInS)固溶体/ZnS化合物、ZnドープAgInS化合物およびSi化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする硬化膜に関する。
本発明の第3の態様は、本発明の第1の態様の感放射線性樹脂組成物を用いて形成された発光層を有することを特徴とする発光素子に関する。
本発明の第4の態様は、本発明の第1の態様の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする波長変換フィルムに関する。
本発明の第5の態様は、発光素子の発光層の形成方法であって、
(1)本発明の第1の態様の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、および
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程
を有することを特徴とする発光層の形成方法に関する。
本発明の第1の態様によれば、半導体量子ドットを含み、優れた放射線感度を備え、蛍光特性に優れた高信頼性の硬化膜を形成できる感放射線性樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第2の態様によれば、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成され、蛍光特性に優れ、高い信頼性を有する硬化膜が提供される。
また、本発明の第3の態様によれば、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成された発光層を有する発光素子が提供される。
また、本発明の第4の態様によれば、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いて形成され、蛍光特性に優れ、高い信頼性を有する波長変換フィルムを提供することである。
さらに、本発明の第5の態様によれば、半導体量子ドットを含む感放射線性樹脂組成物を用いた、発光素子の発光層の形成方法が提供される。
本発明の実施形態の硬化膜の形成における塗膜形成工程を説明する基板の断面図である。 本発明の実施形態の硬化膜の形成における放射線照射工程を模式的に説明する断面図である。 本発明の実施形態の硬化膜の形成における現像工程を説明する基板の断面図である。 本発明の実施形態の硬化膜の形成における硬化工程を説明する硬化膜および基板の断面図である。 本発明の実施形態の発光表示素子を模式的に示す断面図である。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、[A]特定の重合体(以下、単に「[A]重合体」ともいう。)、[B]光酸発生体、並びに[C]半導体量子ドットを含有してなる感放射線性の樹脂組成物である。本発明の感放射線性樹脂組成物は、さらに、その他の任意成分を含有することができる。
尚、本発明において、「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠赤外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体とともに[B]光酸発生体を含有することで、優れた放射線感度を有し、優れたパターニング性を有することができる。本発明の感放射線性樹脂組成物は、半導体量子ドットを含有してなり、ポジ型の感放射線性樹脂組成物として使用することができる。
そして、本発明の感放射線性樹脂組成物は、必要な場合にパターニングが施され、本発明の硬化膜を形成する。本発明の硬化膜は、樹脂中に[C]半導体量子ドットが含まれて構成される。
そして、本発明の硬化膜は、[C]半導体量子ドットに基づく蛍光発光(波長変換)機能を有する。そのため、励起光と異なる波長の蛍光を発光する波長変換フィルムや発光層としての利用が可能である。
特に、本発明の硬化膜は、発光素子の発光層としての利用に好適であり、後述する本発明の発光素子の構成に用いることができる。
以下、本発明の感放射線性樹脂組成物について説明し、硬化膜、発光素子および波長変換フィルムについて説明し、さらに、発光層の形成方法について説明する。
〔感放射線性樹脂組成物〕
本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物は、上述したように[A]重合体、[B]光酸発生体、並びに[C]半導体量子ドットを含有してなる。本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物は、さらに、その他の任意成分を含有することができる。
以下で、本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物の含有成分について説明する。
<[A]重合体>
[A]重合体は、同一または異なる重合体分子中に、下記式(1)で表される基を含む構造単位(以下、単に「構造単位(1)」ともいう。)とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体であり、必要に応じてその他の構造単位を有していてもよい。
Figure 0006094406
(式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(R3mで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、R3mはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
[A]重合体の態様としては特に限定されず、
(i)同一の重合体分子中に構造単位(1)およびエポキシ含有構造単位の両方を有しており、[A]重合体中に1種の重合体分子が存在する場合;
(ii)一の重合体分子中に構想単位(1)を有し、それとは異なる重合体分子中にエポキシ基含有構造単位の両方を有しており、[A]重合体中に2種の重合体分子が存在する場合;
(iii)一の重合体分子中に構造単位(1)およびエポキシ基含有構造単位の両方を有し、それとは異なる重合体分子中に構造単位(1)を有し、これらとはさらに異なる重合体分子中にエポキシ基含有構造単位を有しており、[A]重合体中に3種の重合体分子が存在する場合;
(iv)(i)〜(iii)に規定の重合体分子に加え、[A]重合体中にさらに別の1種または2種以上の重合体分子を含む場合等が挙げられる。
<構造単位(1)>
構造単位(1)では、上記式(1)で表される基が、酸の存在下で解離して極性基を生じる基(以下、単に「酸解離性基」ともいう。)として存在しているので、放射線の照射により光酸発生体から生じた酸により酸解離性基が解離し、その結果、アルカリ不溶性であった[A]重合体はアルカリ可溶性となる。上記酸解離性基は、アルカリに対しては比較的安定なアセタール構造またはケタール構造を有しており、これらが酸の作用によって解離することとなる。
上記式(1)においてRおよびRで表されるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30の直鎖状および分岐状アルキル基であり、このアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。上記アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基等の直鎖状アルキル基、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基等の分岐状アルキル基が挙げられる。
上記式(1)においてRおよびRで表されるシクロアルキル基としては、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。上記シクロアルキル基の具体例としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル、シクロオクチル、ボルニル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
上記式(1)においてRおよびRで表されるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、単環でもよく、単環が連結した構造であってもよく、縮合環であってもよい。上記アリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
上記RおよびRの水素原子の一部または全部は、置換基で置換されていてもよい。このような置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、カルボニル基、シクロアルキル基(このシクロアルキル基としては、上記シクロアルキル基の説明を好適に適用することができる。)、アリール基(このアリール基としては、上記アリール基の説明を好適に適用することができる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20のアシル基であり、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、i−ブチリル基等が挙げられる。)、アシロキシ基(好ましくは炭素数2〜10のアシロキシ基であり、例えば、アセトキシ基、エチリルオキシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキシ基、t−アミリルオキシ基等が挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等が挙げられる。)、ハロアルキル基(上記アルキル基またはシクロアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基であり、例えば、パーフロオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、フルオロシクロプロピル基、フルオロシクロブチル基等が挙げられる。)等が挙げられる。アリール基、シクロアルキル基等における環状構造については、さらなる置換基としては上記アルキル基が挙げられる。
上記式(1)においてRで表されるアルキル基、シクロアルキル基およびアリール基はRおよびRでの説明を適用することができる。上記式(1)においてRで表されるアラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられ、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。上記式(1)においてRの−M(R3mで表される基としては、例えば、トリメチルシラニル基、トリメチルゲルミル基等が挙げられる。このRで表されるアラルキル基または−M(R3mで表される基の水素原子の一部または全部を置換していてもよい置換基としては、上記置換基を好適に採用することができる。
とRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。このような環状エーテルとしては、例えば、2−オキセタニル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基、2−ジオキサニル基等が挙げられる。この環状エーテルの水素原子の一部または全部は上記置換基で置換されていてもよい。
構造単位(1)は、他の炭素原子に結合することによりアセタール構造またはケタール構造を有することとなるべき官能基を有することにより、そのアセタール構造またはケタール構造を持つことができる。
上記他の炭素原子に結合することによりアセタール構造を有することとなるべき官能基としては、例えば、1−メトキシエトキシ基、1−エトキシエトキシ基、1−n−プロポキシエトキシ基、1−i−プロポキシエトキシ基、1−n−ブトキシエトキシ基、1−i−ブトキシエトキシ基、1−sec−ブトキシエトキシ基、1−t−ブトキシエトキシ基、1−シクロペンチルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−ノルボルニルオキシエトキシ基、1−ボルニルオキシエトキシ基、1−フェニルオキシエトキシ基、1−(1−ナフチルオキシ)エトキシ基、1−ベンジルオキシエトキシ基、1−フェネチルオキシエトキシ基、(シクロヘキシル)(メトキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(エトキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(フェノキシ)メトキシ基、(シクロヘキシル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、(フェニル)(メトキシ)メトキシ基、(フェニル)(エトキシ)メトキシ基、(フェニル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(フェニル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(フェニル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(フェニル)(フェノキシ)メトキシ基、(フェニル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、(ベンジル)(メトキシ)メトキシ基、(ベンジル)(エトキシ)メトキシ基、(ベンジル)(n−プロポキシ)メトキシ基、(ベンジル)(i−プロポキシ)メトキシ基、(ベンジル)(シクロヘキシルオキシ)メトキシ基、(ベンジル)(フェノキシ)メトキシ基、(ベンジル)(ベンジルオキシ)メトキシ基、2−テトラヒドロフラニルオキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、1−トリメチルシラニルオキシエトキシ基、1−トリメチルゲルミルオキシエトキシ基等が挙げられる。
これらのうち、1−エトキシエトキシ基、1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、1−n−プロポキシエトキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基を好ましいものとして挙げられる。
上記他の炭素原子に結合することにより、ケタール構造を有することとなるべき官能基としては、例えば、1−メチル−1−メトキシエトキシ基、1−メチル−1−エトキシエトキシ基、1−メチル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−メチル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−メチル−1−n−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−i−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−sec−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−t−ブトキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロペンチルオキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−メチル−1−ノルボルニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−ボルニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−メチル−1−(1−ナフチルオキシ)エトキシ基、1−メチル−1−ベンジルオオキシエトキシ基、1−メチル−1−フェネチルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−メトキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−エトキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−フェノキシエトキシ基、1−シクロヘキシル−1−ベンジルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−メトキシエトキシ基、1−フェニル−1−エトキシエトキシ基、1−フェニル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−フェニル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−フェニル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−フェニル−1−ベンジルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−メトキシエトキシ基、1−ベンジル−1−エトキシエトキシ基、1−ベンジル−1−n−プロポキシエトキシ基、1−ベンジル−1−i−プロポキシエトキシ基、1−ベンジル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−フェニルオキシエトキシ基、1−ベンジル−1−ベンジルオキシエトキシ基、2−(2−メチル−テトラヒドロフラニル)オキシ基、2−(2−メチル−テトラヒドロピラニル)オキシ基、1−メトキシ−シクロペンチルオキシ基、1−メトキシ−シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
これらのうち、1−メチル−1−メトキシエトキシ基、1−メチル−1−シクロヘキシルオキシエトキシ基を好ましいものとして挙げられる。
上記アセタール構造またはケタール構造を有する構造単位(1)の具体例としては、例えば下記式(1−1)〜(1−3)で表される構造単位が挙げられる。
Figure 0006094406
(式(1−1)および式(1−3)中、R’は水素原子またはメチル基である。R、RおよびRは上述した式(1)の説明と同義である。)
上記式(1−1)〜式(1−3)で表される構造単位(1)を与えるラジカル重合性を有する単量体(以下、単に「アセタール構造含有単量体」ともいう。)としては、例えば、
1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、1−(シクロアルキルオキシ)アルキル(メタ)アクリレート、1−(ハロアルコキシ)アルキル(メタ)アクリレート、1−(アラルキルオキシ)アルキル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系アセタール構造含有単量体;
2,3−ジ(1−(トリアルキルシラニルオキシ)アルコキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(トリアルキルゲルミルオキシ)アルコキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−アルコキシアルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(シクロアルキルオキシ)アルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(アラルキルオキシ)アルコキシカルボニル)−5−ノルボルネン等のノルボルネン系アセタール構造含有単量体;
1−アルコキシアルコキシスチレン、1−(ハロアルコキシ)アルコキシスチレン、1−(アラルキルオキシ)アルコキシスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレン等のスチレン系アセタール構造含有単量体
が挙げられる。
これらの中で、1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート、1−アルコキシアルコキシスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレンが好ましく、1−アルコキシアルキル(メタ)アクリレートがより好ましい。
上記構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体の具体例としては、例えば、
1−エトキシエチルメタクリレート、1−メトキシエチルメタクリレート、1−n−ブトキシエチルメタクリレート、1−イソブトキシエチルメタクリレート、1−t−ブトキシエチルメタクリレート、1−(2−クロルエトキシ)エチルメタクリレート、1−(2−エチルヘキシルオキシ)エチルメタクリレート、1−n−プロポキシエチルメタクリレート、1−シクロヘキシルオキシエチルメタクリレート、1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチルメタクリレート、1−ベンジルオキシエチルメタクリレート、2−テトラヒドロピラニルメタクリレート、
1−エトキシエチルアクリレート、1−メトキシエチルアクリレート、1−n−ブトキシエチルアクリレート、1−イソブトキシエチルアクリレート、1−t−ブトキシエチルアクリレート、1−(2−クロルエトキシ)エチルアクリレート、1−(2−エチルヘキシルオキシ)エチルアクリレート、1−n−プロポキシエチルアクリレート、1−シクロヘキシルオキシエチルアクリレート、1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチルアクリレート、1−ベンジルオキシエチルアクリレート、2−テトラヒドロピラニルアクリレート、
2,3−ジ((1−(トリメチルシラニルオキシ)エトキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ((1−(トリメチルゲルミルオキシ)エトキシ)カルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−メトキシエトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(シクロヘキシルオキシ)エトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、2,3−ジ(1−(ベンジルオキシ)エトキシカルボニル)−5−ノルボルネン、
pまたはm−1−エトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−メトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−n−ブトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−イソブトキシエトキシスチレン、pまたはm−1−(1,1−ジメチルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−(2−クロルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−(2−エチルヘキシルオキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−n−プロポキシエトキシスチレン、pまたはm−1−シクロヘキシルオキシエトキシスチレン、pまたはm−1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エトキシスチレン、pまたはm−1−ベンジルオキシエトキシスチレン
等が挙げられる。
上記構造単位(1)は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
上記構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体の中でも、1−エトキシエチルメタクリレート、1−n−ブトキシエチルメタクリレート、2−テトラヒドロピラニルメタクリレート、1−ベンジルオキシエチルメタクリレートが好ましい。
構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法で合成したものを用いることもできる。例えば、上記式(1−1)で表される構造単位(1)を与えるアセタール構造含有単量体は、下記に示すように(メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下でビニルエーテルと反応させることにより合成することができる。
Figure 0006094406
(式中、R’、RおよびRは、それぞれ上記式(1−1)におけるR’、RおよびRに対応し、R21およびR22は、−CH(R21)(R22)として、上記式(1−1)におけるRに対応する。)
[A]重合体における構造単位(1)の含有量としては、[A]重合体が酸によりアルカリ可溶性を示し、硬化膜の所望の耐熱性が発揮される限り特に限定されず、一の重合体分子に構造単位(1)とエポキシ基含有構造単位とを含む場合、[A]重合体に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で、5質量%〜70質量%が好ましく、10質量%〜60質量%がより好ましく、20質量%〜50質量%が特に好ましい。
一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつ別の一の重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する場合、構造単位(1)を有する一の重合体分子における構造単位(1)の含有量としては、その重合体分子に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で、40質量%〜99質量%が好ましく、50質量%〜98質量%以下がより好ましく、55質量%〜95質量%が特に好ましい。
<エポキシ基含有構造単位>
[A]重合体は、上述の構造単位(1)とともに、エポキシ基含有構造単位を有する。エポキシ基含有構造単位は、ラジカル重合性を有するエポキシ基含有単量体に由来する構造単位である。このエポキシ基としては、オキシラニル基(1,2−エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3−エポキシ構造)が挙げられる。[A]重合体が分子中にオキシラニル基またはオキセタニル基等を含む構造単位を有することで、本実施形態の感放射線性樹脂組成物から得られる硬化膜の硬度を向上させて耐熱性をさらに高めることができる。
上述したエポキシ基含有構造単位を与えるエポキシ基含有単量体の具体例としては、例えば、
アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−3−メチル−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3−エチル−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5−メチル−5,6−エポキシヘキシル、メタクリル酸−5−エチル−5,6−エポキシヘキシル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、
3,4−エポキシシクロへキシルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルメチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルエチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルプロピルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルブチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルヘキシルメタクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルメチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルエチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルプロピルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルブチルアクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルヘキシルアクリレート等のオキシラニル基含有(メタ)アクリル系化合物;
o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等のビニルベンジルグリシジルエーテル類;o−ビニルフェニルグリシジルエーテル、m−ビニルフェニルグリシジルエーテル、p−ビニルフェニルグリシジルエーテル等のビニルフェニルグリシジルエーテル類;
3−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)−3−フェニルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−アクリロイルオキシエチル)−3−フェニルオキセタン、
3−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−フェニルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−エチルオキセタン、3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−3−フェニルオキセタン、
2−(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、2−(アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)オキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−アクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン、
2−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−エチルオキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−エチルオキセタン、2−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−フェニルオキセタン等のオキセタニル基含有(メタ)アクリル系化合物等が挙げられる。
上述したエポキシ基含有構造単位は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
上述したエポキシ基含有単量体の中でも、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸−2−メチルグリシジル、メタクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシル、メタクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタンが他のラジカル重合性単量体との共重合反応性、および感放射線性樹脂組成物の現像性の観点から好ましい。
[A]重合体におけるエポキシ基含有構造単位の含有量としては、硬化膜の所望の耐熱性が発揮される限り特に限定されず、一の重合体分子に構造単位(1)とエポキシ基含有構造単位とを含む場合、[A]重合体に含まれる全構造単位に対して、単量体仕込み比で10質量%〜60質量%が好ましく、15質量%〜55質量%がより好ましく、20質量%〜50質量%が特に好ましい。
一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつ別の一の重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する場合、エポキシ基含有構造単位を有する一の重合体分子に含まれる全構造単位に対するエポキシ基含有構造単位の含有量としては、単量体仕込み比で10質量%〜80質量%が好ましく、20質量%〜70質量%がより好ましく、25質量%〜60質量%が特に好ましい。
<その他の構造単位>
その他の構造単位を与えるラジカル重合性単量体としては、カルボキシル基またはその誘導体、水酸基を有するラジカル重合性単量体等が挙げられる。
上記カルボキシル基またはその誘導体を有するラジカル重合体単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル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;
上記ジカルボン酸の酸無水物等が挙げられる。
上記水酸基を有するラジカル重合性単量体の例としては、
アクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチルエステル等のアクリル酸ヒドロキシアルキルエステル;
メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸−5−ヒドロキシペンチルエステル、メタクリル酸−6−ヒドロキシヘキシルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル等のメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が挙げられる。
これらの水酸基を有するラジカル重合性単量体のうち、その他のラジカル重合性単量体との共重合反応性および得られる層間絶縁膜等の耐熱性の観点から、アクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルエステル、アクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステル、メタクリル酸−4−ヒドロキシメチル−シクロヘキシルメチルエステルが好ましい。
その他のラジカル重合性単量体の例としては、
アクリル酸メチル、アクリル酸i−プロピル等のアクリル酸アルキルエステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等のメタクリル酸アルキルエステル;
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、アクリル酸−2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、アクリル酸イソボルニル等のアクリル酸脂環式アルキルエステル;
メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸−2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシ)エチル、メタクリル酸イソボルニル等のメタクリル酸脂環式アルキルエステル;
アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸のアリールエステルおよびアクリル酸のアラルキルエステル;
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸のアリールエステルおよびメタクリル酸のアラルキルエステル;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジアルキルエステル;
メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフリル、メタクリル酸テトラヒドロピラン−2−メチル等の酸素1原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステルおよび不飽和複素六員環メタクリル酸エステル;
4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−メタクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン等の酸素2原子を含む不飽和複素五員環メタクリル酸エステル;
4−アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2、2−ジエチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロペンチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシエチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシプロピル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシブチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン等の酸素2原子を含む不飽和複素五員環アクリル酸エステル;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、4−イソプロペニルフェノール等のビニル芳香族化合物;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のN位置換マレイミド;
1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系化合物;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル等のその他の不飽和化合物が挙げられる。
これらのその他のラジカル重合性単量体のうち、スチレン、4−イソプロペニルフェノール、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、1,3−ブタジエン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、メタクリル酸ベンジル等が、上記の反応官能基を有するラジカル重合性単量体との共重合反応性、および本実施形態の感放射線性樹脂組成物の現像性の点で好ましい。
[A]重合体のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算質量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは2.0×10〜1.0×10、より好ましくは5.0×10〜5.0×10である。[A]重合体のMwを上記範囲とすることによって、本実施形態の感放射線性樹脂組成物の放射線感度およびアルカリ現像性を高めることができる。
また、[A]重合体のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」という。)は、好ましくは2.0×10〜1.0×10、より好ましくは5.0×10〜5.0×10である。[A]重合体のMnを上記範囲とすることによって、本実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜の硬化時の硬化反応性を向上させることができる。
さらに、[A]重合体の分子量分布「Mw/Mn」は、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.6以下である。[A]重合体のMw/Mnを3.0以下とすることにより、得られる硬化膜等の現像性を高めることができる。[A]重合体を含む本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、現像する際に現像残りを生じることなく容易に所望のパターン形状を形成することができる。
<[A]重合体の製造方法>
[A]重合体は、アセタール構造含有単量体、エポキシ基含有単量体、その他の構造単位を与える単量体のラジカル共重合により製造できる。同一の重合体分子に構造単位(1)およびエポキシ基含有構造単位の両方を含む[A]重合体を製造する場合は、少なくともアセタール構造含有単量体とエポキシ基含有単量体とを含む混合物を用いて共重合させればよい。一方、一の重合体分子に構造単位(1)を有し、かつそれとは異なる重合体分子にエポキシ基含有構造単位を有する[A]重合体を製造する場合は、少なくともアセタール構造含有単量体を含む重合性溶液をラジカル重合させて構造単位(1)を有する重合体分子を得ておき、別途少なくともエポキシ基含有単量体を含む重合性溶液をラジカル重合させてエポキシ基含有構造単位を有する重合体分子を得て、最後に両者を混合して[A]重合体とすればよい。
[A]重合体を製造するための重合反応に用いられる溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート、芳香族炭化水素類、ケトン類、他のエステル類等が挙げられる。
これらの溶媒としては、
アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニル−1−プロパノール等;
エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン等;
グリコールエーテルとしては、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等;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテートとしては、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブ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等;
ジエチレングリコールアルキルエーテルとしては、例えば、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートとしては、例えば、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネートとしては、例えば、プロピレンモノグリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート等;
芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等;
ケトン類としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等;
他のエステル類としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、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−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、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、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチル等のエステル類がそれぞれ挙げられる。
これらの溶媒のうち、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、メトキシ酢酸ブチルが好ましく、特に、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エチルメチルエーテル、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メチルエーテルアセテート、メトキシ酢酸ブチルが好ましい。
[A]重合体を製造するための重合反応に用いられる重合開始剤としては、一般的にラジカル重合開始剤として知られているものが使用できる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;
ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1’−ビス−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物;および
過酸化水素が挙げられる。
ラジカル重合開始剤として過酸化物を用いる場合には、過酸化物を還元剤とともに用いてレドックス型開始剤としてもよい。
[A]重合体を製造するための重合反応において、分子量を調整するために、分子量調整剤を使用することができる。分子量調整剤の具体例としては、
クロロホルム、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素類;
n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸等のメルカプタン類;
ジメチルキサントゲンスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲン類;
ターピノーレン、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
<[B]光酸発生体>
[B]光酸発生体は、放射線の照射によって酸を発生する化合物である。ここで、放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができる。本実施形態の感放射線性樹脂組成物が[B]光酸発生体を含むことで、本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型の感放射線特性を発揮することができる。[B]光酸発生体は、放射線の照射によって酸(例えば、カルボン酸、スルホン酸等)を発生させる化合物である限り、特に限定されない。[B]光酸発生体の感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、後述するような化合物である光酸発生剤(以下、「[B]光酸発生剤」ともいう)の形態でも、[A]重合体または他の重合体の一部として組み込まれた光酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[B]光酸発生剤としては、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物等が挙げられ、中でもオキシムスルホネート化合物が好ましい。
<オキシムスルホネート化合物>
上記オキシムスルホネート化合物としては、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する化合物が好ましい。
Figure 0006094406
(式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
B1のアルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。RB1のアルキル基は、炭素数1〜10のアルコキシ基または脂環式基(7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニル基等の有橋式脂環式基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されていてもよい。RB1のアリール基としては、炭素数6〜11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がさらに好ましい。RB1のアリール基は、炭素数1〜5のアルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子で置換されてもよい。
上記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する上記化合物は、下記式(3)で表されるオキシムスルホネート化合物であることがさらに好ましい。
Figure 0006094406
上記の式(3)において、RB1は、上記式(2)におけるRB1の説明と同義である。Xは、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子である。mは0〜3の整数である。mが2または3であるとき、複数のXは同一でも異なっていてもよい。Xとしてのアルキル基は、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。
上記式(3)において、Xとしてのアルコキシ基としては、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルコキシ基が好ましい。Xとしてのハロゲン原子は、塩素原子またはフッ素原子が好ましい。mは0または1が好ましい。特に、式(3)において、mが1、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルトである化合物が好ましい。
オキシムスルホネート化合物の具体例としては、例えば、下記式(3−i)〜(3−v)でそれぞれ表される化合物(3−i)、化合物(3−ii)、化合物(3−iii)、化合物(3−iv)および化合物(3−v)等が挙げられる。
Figure 0006094406
これらは単独または2種類以上を組み合わせて使用することができ、[B]成分としての他の光酸発生剤と組み合わせて使用することもできる。上記化合物(3−i)[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−ii)[(5H−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−iii)[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、化合物(3−iv)[(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]および化合物(3−v)[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル]は、市販品として入手出来る。
<オニウム塩>
オニウム塩としては、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩等が挙げられる。
ジフェニルヨードニウム塩としては、例えば、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムブチルトリス(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホン酸等が挙げられる。
トリフェニルスルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムブチルトリス(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
スルホニウム塩としては、例えば、アルキルスルホニウム塩、ベンジルスルホニウム塩、ジベンジルスルホニウム塩、置換ベンジルスルホニウム塩等が挙げられる。
アルキルスルホニウム塩としては、例えば、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−4−(ベンジルオキシカルボニルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−3−クロロ−4−アセトキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
ベンジルスルホニウム塩としては、例えば、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−2−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
ジベンジルスルホニウム塩としては、例えば、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルジベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−メトキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ジベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
置換ベンジルスルホニウム塩としては、例えば、p−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−ニトロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、p−ニトロベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、3,5−ジクロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、o−クロロベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
ベンゾチアゾニウム塩としては、例えば、3−ベンジルベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、3−ベンジルベンゾチアゾニウムテトラフルオロボレート、3−(p−メトキシベンジル)ベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−2−メチルチオベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−5−クロロベンゾチアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
テトラヒドロチオフェニウム塩の例としては、例えば、4,7−ジ−n−ブトキシーナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(ノルボルナン−2−イル)エタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−2−(5−t−ブトキシカルボニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム−2−(6−t−ブトキシカルボニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。
<スルホンイミド化合物>
スルホンイミド化合物としては、例えば、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(ノナフルオロブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ペンタフルオロエチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘプタフルオロプロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(エチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(プロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ペンチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘキシルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ヘプチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(オクチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド、N−(ノニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド等が挙げられる。
<ハロゲン含有化合物>
ハロゲン含有化合物としては、例えば、ハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有ヘテロ環状化合物等が挙げられる。
<ジアゾメタン化合物>
ジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロへキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−クロロフェニススルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニル(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、フェニルスルホニル(ベンゾイル)ジアゾメタン等が挙げられる。
<スルホン化合物>
スルホン化合物としては、例えば、β−ケトスルホン化合物、β−スルホニルスルホン化合物、ジアリールジスルホン化合物等が挙げられる。
<スルホン酸エステル化合物>
スルホン酸エステル化合物としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等が挙げられる。
<カルボン酸エステル化合物>
カルボン酸エステル化合物としては、例えば、カルボン酸o−ニトロベンジルエステルが挙げられる。
以上で説明した[B]光酸発生剤の中でも、放射線感度、溶解性の観点から、オキシムスルホネート化合物が好ましく、上記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含有する化合物がより好ましく、上記式(3)で表されるオキシムスルホネート化合物がさらに好ましく、なかでも市販品として入手可能な[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5H−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル]、[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル]が特に好ましい。また、オニウム塩についても好ましく、テトラヒドロチオフェニウム塩およびベンジルスルホニウム塩がより好ましく、4,7−ジ−n−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートおよびベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェートが特に好ましい。
[B]光酸発生剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。当該組成物における[B]光酸発生剤としての含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜10質量部、より好ましくは1質量部〜5質量部である。[B]光酸発生剤の含有量が上記範囲にあると、感放射線性樹脂組成物の放射線感度を最適化して、樹脂部分が透明性を備えた硬化膜等が形成できる。
<[C]半導体量子ドット>〕
本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物は、波長変換材料として、[C]半導体量子ドットを含有する。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の必須の成分である[C]半導体量子ドットは、CdやPbを構成成分とせず、例えば、In(インジウム)やSi(珪素)等を構成成分として構成された、安全な材料からなる半導体量子ドットである。
[C]半導体量子ドットは、2族元素、11族元素、12族元素、13族元素、14族元素、15族元素および16族元素で示される元素の群から選ばれる少なくとも2種以上の元素を含む化合物からなる、半導体量子ドットであることが好ましい。
そして、より具体的には、人に対する安全性について懸念の大きい、例えば、PbおよびCd等の元素が除外され、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Cu(銅)、Ag(銀)、金(Au)、亜鉛(Zn)、B(ホウ素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)、Tl(タリウム)、C(炭素)、Si(珪素)、Ge(ゲルマニウム)、Sn(錫)、N(窒素)、P(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)、O(酸素)、S(硫黄)、Se(セレン)、Te(テルル)およびPo(ポロニウム)群から選ばれる少なくとも2種以上の元素を含む化合物からなる、半導体量子ドットであることが好ましい。
このとき、[C]半導体量子ドットが500nm〜600nmの波長領域に蛍光極大を有する化合物(A)および/または600nm〜700nmの波長領域に蛍光極大を有する化合物(B)からなることが好ましい。
[C]半導体量子ドットは、このような蛍光発光特性を有する化合物(A)および/または化合物(B)からなることで、500nm〜600nmの波長領域、および/または、600nm〜700nmの波長領域に蛍光極大を有することができる。その結果、[C]半導体量子ドットを含有する本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、波長変換フィルムおよび可視域の光を用いて画像の表示を行う発光素子の発光層の構成に好適な硬化膜を形成することができる。
そしてさらに、本実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットが、Inを構成成分として含む化合物からなる半導体量子ドットであることがより好ましい。またほかに、[C]半導体量子ドットとしては、Si化合物を挙げることができる。
[C]半導体量子ドットとして好ましいSi化合物については、Siが挙げられる。
[C]半導体量子ドットの成分構成を上述のようにすることで、本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、安全で、優れた蛍光特性を有する硬化膜を形成することができ、さらには、安全で、優れた蛍光特性を有する波長変換フィルムや発光素子の発光層を形成することができる。
また、本実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットは、1種の化合物からなる均質構造型、および、2種以上の化合物からなるコアシェル構造型から選ばれる少なくとも一方の構造型の半導体量子ドットであることが好ましい。
コアシェル構造型の[C]半導体量子ドットは、1つの種類の化合物でコア構造を形成し、別の化合物でコア構造の周囲を被覆して構成される。例えば、バンドギャップのより大きい半導体でコアの半導体を被覆することにより、光励起によって生成された励起子(電子−正孔対)はコア内に閉じ込められる。その結果、量子ドット表面での無輻射遷移の確率が減少し、発光の量子収率および[C]半導体量子ドットの蛍光特性の安定性が向上する。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットは、成分構成と構造を考慮した場合、コアシェル構造型半導体量子ドットであるInP/ZnS、CuInS/ZnSおよび(ZnS/AgInS)固溶体/ZnS、並びに、均質構造型半導体量子ドットであるAgInSおよびZnドープAgInSよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
以上より、本実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットは、InP/ZnS化合物、CuInS/ZnS化合物、AgInS化合物、(ZnS/AgInS)固溶体/ZnS化合物、ZnドープAgInS化合物およびSi化合物の群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
以上で例示した[C]半導体量子ドットにより、それを含有する本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、安全で、より優れた蛍光特性を有する硬化膜を形成し、さらには、より優れた蛍光特性の波長変換フィルムや発光素子の発光層を形成することができる。
また、本実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットは、平均粒径が0.5nm〜20nmであることが好ましく、1.0nm〜10nmであることがより好ましい。平均粒径が0.5nm未満である場合には、[C]半導体量子ドットを調製することが難しく、調製ができたとしても、[C]半導体量子ドットの蛍光特性が不安定になる場合がある。[C]半導体量子ドットの平均粒径が20nmを超える場合には、半導体量子ドットの大きさによる量子閉じ込め効果が得られない場合がある。その場合、所望とする蛍光特性が得られないため、望ましくない。
また、[C]半導体量子ドットの形状は特に限定されず、例えば、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。量子ドットの粒径、形状、分散状態等の情報については、透過型電子顕微鏡(TEM)により得ることができる。
本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物に含有される[C]半導体量子ドットを得る方法としては、配位性有機溶媒中で有機金属化合物を熱分解する公知の方法を利用することができる。また、コアシェル構造型の半導体量子ドットは、反応により均質なコア構造を形成した後、反応系内に、コア表面にシェルを形成するための前駆体を添加し、シェル形成の後、反応を停止し、溶媒から分離することで得ることができる。尚、市販されているものを利用することも可能である。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物における[C]半導体量子ドットの含有量としては、上述した[A]重合体100質量部に対して、好ましくは、0.1質量部〜100質量部、より好ましくは0.2質量部〜50質量部である。[C]半導体量子ドットの含有量を上述の範囲とすることで、優れた蛍光特性を有する硬化膜を形成し、その結果、優れた蛍光特性の波長変換フィルムや発光素子の発光層を形成することができる。[C]半導体量子ドットの含有量が、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部より少ないと、形成される硬化膜において所望とする蛍光特性を得ることができず、波長変換フィルムや発光素子の発光層を形成することができない。また、[A]重合体100質量部に対して、100質量部より多いと、形成される硬化膜の安定性が損なわれ、安定な波長変換フィルムや発光素子の発光層を形成することができない。
<その他の任意成分>
本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、上記の[A]重合体、[B]光酸発生体および[C]半導体量子ドットに加え、所期の効果を損なわない範囲で必要に応じて界面活性剤、密着助剤、塩基性化合物、キノンジアジド化合物、可塑剤等のその他の任意成分を含有することができる。以下の任意成分は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
<界面活性剤>
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜形成性をより向上させ、界面活性剤を加えることが好ましい。このような界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびその他の界面活性剤が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキル基および/またはフルオロアルキレン基を有する化合物が好ましい。フッ素系界面活性剤の例としては、1,1,2,2−テトラフルオロ−n−オクチル(1,1,2,2−テトラフルオロn−プロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロn−オクチル(n−ヘキシル)エーテル、ヘキサエチレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロn−ペンチル)エーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロn−ブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロn−ペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフルオロn−ブチル)エーテル、パーフルオロn−ドデカンスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロn−デカン、1,1,2,2,3,3,9,9,10,10−デカフルオロn−ドデカン、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキルリン酸ナトリウム、フルオロアルキルカルボン酸ナトリウム、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、他のフルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、パーフルオロアルキルポリオキシエタノール、パーフルオロアルキルアルコキシレート、カルボン酸フルオロアルキルエステル等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、BM−1000、BM−1100(以上、BM CHEMIE社製)、メガファック(登録商標)F142D、同F172、同F173、同F183、同F178、同F191、同F471、同F476(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC−170C、同−171、同−430、同−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロン(登録商標)S−112、同−113、同−131、同−141、同−145、同−382、サーフロン(登録商標)SC−101、同−102、同−103、同−104、同−105、同−106(以上、旭硝子(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同303、同352(以上、新秋田化成(株)製)、フタージェント(登録商標)FT−100、同−110、同−140A、同−150、同−250、同−251、同−300、同−310、同−400S、フタージェント(登録商標)FTX−218、同−251(以上、(株)ネオス製)等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、同DC7PA、同SH11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH−190、同SH−193、同SZ−6032、同SF−8428、同DC−57、同DC−190、SH 8400 FLUID(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4446、TSF−4460、TSF−4452(以上、GE東芝シリコーン(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。界面活性剤の使用量は、(A)成分100質量部に対して、0.01質量部〜2質量部であり、より好ましくは0.05質量部〜1質量部である。界面活性剤の使用量が0.01質量部〜2質量部の時、塗布膜ムラを低減することができる。
<密着助剤>
本実施形態の感放射線性樹脂組成物においては、基板となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、珪酸塩、石英等のガラス、および金、銅、アルミニウム等の金属と絶縁膜との接着性を向上させるため密着助剤を使用することが好ましい。このような密着助剤としては、官能性シランカップリング剤が好ましく使用される。官能性シランカップリング剤の例としては、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基(好ましくはオキシラニル基)、チオール基等の反応性置換基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
官能性シランカップリング剤の具体例としては、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ−クロロプロピルトリアルコキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、γ−グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物において、このような密着助剤は、[A]重合体100質量部に対して、好ましくは0.5質量部〜20質量部、より好ましくは1質量部〜10質量部の量で用いられる。密着助剤の量を上記範囲とすることによって、形成される層間絶縁膜等と基板との密着性が改善される。
<塩基性化合物>
塩基性化合物としては、化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。塩基性化合物としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、4級アンモニウムヒドロキシド、カルボン酸4級アンモニウム塩等が挙げられる。本実施形態の感放射線性樹脂組成物に塩基性化合物を含有させることにより、露光により光酸発生体から発生した酸の拡散長を適度に制御することができ、パターン現像性を良好なものとすることができる。
脂肪族アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン等が挙げられる。
複素環式アミンとしては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5,3,0]−7ウンデセン等が挙げられる。
4級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、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−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
カルボン酸4級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムベンゾエート、テトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムベンゾエート等が挙げられる。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物における塩基性化合物の含有量は、[A]重合体100質量部に対して、1質量部以下とすることが好ましく、0.2質量部以下とすることがより好ましい。塩基性化合物の含有量を上記範囲とすることにより、パターン現像性が良好となる。
<キノンジアジド化合物>
キノンジアジド化合物は、放射線の照射によりカルボン酸を発生する化合物である。キノンジアジド化合物として、フェノール性化合物またはアルコール性化合物(以下、「母核」という。)と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物を用いることができる。
上記母核としては、例えば、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、ペンタヒドロキシベンゾフェノン、ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、(ポリヒドロキシフェニル)アルカン、その他の母核が挙げられる。
これらの母核としては、トリヒドロキシベンゾフェノンとして、例えば、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン等;
テトラヒドロキシベンゾフェノンとして、例えば、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’−テトラヒドロキシ−4’−メチルベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシ−3’−メトキシベンゾフェノン等;
ペンタヒドロキシベンゾフェノンとして、例えば、2,3,4,2’,6’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン等;
ヘキサヒドロキシベンゾフェノンとして、例えば、2,4,6,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、3,4,5,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン等;
(ポリヒドロキシフェニル)アルカンとして、例えば、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(p−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン、4,4’−〔1−〔4−〔1−〔4−ヒドロキシフェニル〕−1−メチルエチル〕フェニル〕エチリデン〕ビスフェノール、ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインデン−5,6,7,5’,6’,7’−ヘキサノール、2,2,4−トリメチル−7,2’,4’−トリヒドロキシフラバン等が挙げられる。
その他の母核として、例えば、2−メチル−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4−(4−ヒドロキシフェニル)−7−ヒドロキシクロマン、1−[1−(3−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}−4,6−ジヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]−3−(1−(3−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}−4,6−ジヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、4,6−ビス{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}−1,3−ジヒドロキシベンゼンが挙げられる。
これらの母核のうち、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン、4,4’−〔1−〔4−〔1−〔4−ヒドロキシフェニル〕−1−メチルエチル〕フェニル〕エチリデン〕ビスフェノールが好ましい。
また、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとしては、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドが好ましい。1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドの具体例としては、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸クロリドおよび1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドが挙げられる。この中でも、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドを使用することが特に好ましい。
フェノール性化合物またはアルコール性化合物と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物の好適例としては、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタンと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドとの縮合物、4,4’−〔1−〔4−〔1−〔4−ヒドロキシフェニル〕−1−メチルエチル〕フェニル〕エチリデン〕ビスフェノールと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドとの縮合物が挙げられる。
フェノール性化合物またはアルコール性化合物(母核)と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合反応では、フェノール性化合物またはアルコール性化合物中のOH基数に対して、好ましくは30モル%〜85モル%、より好ましくは50モル%〜70モル%に相当する1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドを用いることができる。縮合反応は、公知の方法によって実施することができる。
また、キノンジアジド化合物としては、上記例示した母核のエステル結合をアミド結合に変更した1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミド類、例えば、2,3,4−トリアミノベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸アミド等も好適に使用される。これらのキノンジアジド化合物は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
<可塑剤>
可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジメチルグリセリンフタレート、酒石酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。
<溶媒>
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の調製に用いることができる溶媒としては、各成分を均一に溶解または分散し、各成分と反応しないものが好適に用いられる。このような溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類、芳香族炭化水素類、ケトン類、エステル類等が挙げられる。
これらの溶媒としては、
アルコール類として、例えば、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等;
エーテル類として、例えば、テトラヒドロフランや、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル等;
ジエチレングリコールアルキルエーテル類として、例えば、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類として、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブ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等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテル類として、例えば、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類として、例えば、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類として、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート等;
芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等;
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等;
エステル類として、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロチル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル等をそれぞれ挙げられる。
これらの溶媒の中でも、溶解性または分散性が優れていること、各成分と非反応性であること、並びに塗膜形成の容易性の観点から、ジアルキルエーテル等のエーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ケトン類およびエステル類が好ましく、特に、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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、シクロヘキサノン、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチルが好ましい。これらの溶媒は、単独でまたは混合して用いることができる。
また、これらの溶媒の中でも、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル等のエーテル類が好ましく、ジイソペンチルエーテルが最も好ましい。このような溶媒を用いることによって、本実施形態の感放射線性樹脂組成物をスリット塗布法で大型ガラス基板に塗布する際に、乾燥工程時間を短縮すると同時に、塗布性をより一層向上(塗布ムラを抑制)することが可能となる。
上記した溶媒に加え、さらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、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ブチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等の高沸点溶媒を併用することもできる。
<感放射線性樹脂組成物の調製>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、上述した[A]重合体、[B]光酸発生体、[C]半導体量子ドット、および、必要に応じて任意成分を混合することによって調製される。本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、好ましくは適当な溶媒に溶解または分散させた状態に調製されることができ、その状態で使用することができる。例えば、溶媒中で、[A]、[B]および[C]成分、並びにその他の任意成分を所定の割合で混合することにより、本実施形態の感放射線性樹脂組成物を調製することができる。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物の固形分濃度(重合体溶液に含まれる重合体の質量が重合体溶液の全質量に占める割合をいう)は、使用目的や所望の膜厚等に応じて任意に設定することができるが、好ましくは5質量%〜50質量%、より好ましくは10質量%〜40質量%、さらに好ましくは15質量%〜35質量%である。
このようにして調製された溶液状の本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、孔径0.5μm程度のミリポアフィルタ等を用いて濾過した後に、本実施形態の硬化膜の形成に使用することが好ましい。
<硬化膜>
本発明の実施形態の硬化膜は、上述した本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物を用い、基板上にそれを塗布し、必要な場合にパターニングをした後、加熱硬化して形成される。以下で、本実施形態の硬化膜およびその形成方法について説明する。
本実施形態の硬化膜の形成方法では、基板上に硬化膜が形成されるように、少なくとも下記の工程(1)〜工程(4)を下記の順で含むことが好ましい。
(1)本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する塗膜形成工程。
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する放射線照射工程。
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する現像工程。
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する硬化工程。
そして、図1〜図4は、本発明の第2実施形態の硬化膜の形成方法を説明する図である。
図1は、本発明の実施形態の硬化膜の形成における塗膜形成工程を説明する基板の断面図である。
図2は、本発明の実施形態の硬化膜の形成における放射線照射工程を模式的に説明する断面図である。
図3は、本発明の実施形態の硬化膜の形成における現像工程を説明する基板の断面図である。
図4は、本発明の実施形態の硬化膜の形成における硬化工程を説明する硬化膜および基板の断面図である。
以下、上述の工程(1)(塗膜形成工程)〜工程(4)(硬化工程)についてそれぞれ説明する。
[工程(1)]
本実施形態の硬化膜の形成方法の工程(1)である塗膜形成工程では、図1に示すように、本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜1を基板2上に形成する。
塗膜1を形成する基板2には、ガラス、石英、シリコン、または、樹脂(例えば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエステル、環状オレフィンの開環重合体およびその水素添加物等)等からなる基板を用いることができる。また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の前処理を施しておくこともできる。
基板2において、一方の面に、本実施形態の感放射線性樹脂組成物が塗布された後、プレベークを行い、感放射線性樹脂組成物に含有される溶剤等の成分が蒸発し、塗膜1の形成が行われる。
本工程における感放射線性樹脂組成物の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法またはスピンナ法と称されることもある。)、スリット塗布法(スリットダイ塗布法)、バー塗布法、インクジェット塗布法等の適宜の方法が採用できる。これらのうち、均一な厚みの膜を形成できる点から、スピンコート法またはスリット塗布法が好ましい。
上述のプレベークの条件は、感放射線性樹脂組成物を構成する各成分の種類、配合割合等によって異なるが、70℃〜120℃の温度で行うのが好ましく、時間は、ホットプレートやオーブン等の加熱装置によって異なるが、おおよそ1分間〜15分間程度である。
[工程(2)]
次いで、本実施形態の硬化膜の形成方法の工程(2)である放射線照射工程では、図2に示すように、工程(1)で基板2上に形成された塗膜1の少なくとも一部に放射線4を照射する。このとき、塗膜1の一部にのみ、放射線4aを照射するには、例えば、所望の形状の形成に対応するパターンのフォトマスク3を介して行う。このフォトマスク3を用いることにより、照射された放射線4の一部がフォトマスクを透過し、その一部の放射線4aが、塗膜1に照射される。
照射に使用される放射線4としては、可視光線、紫外線、遠紫外線等が挙げられる。このうち波長が200nm〜550nmの範囲にある放射線が好ましく、365nmの紫外線を含む放射線がより好ましい。
放射線4の照射量(露光量)は、放射線4の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model 356、Optical Associates Inc.製)により測定した値として、10J/m〜10000J/mとすることができ、100J/m〜5000J/mが好ましく、200J/m〜3000J/mがより好ましい。
[工程(3)]
次に、本実施形態の硬化膜の形成方法の工程(3)である現像工程では、図3に示すように、放射線照射後の図2の塗膜1を現像して不要な部分を除去し、所定の形状にパターニングされた塗膜1aを得る。
現像に使用される現像液としては、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、アンモニア等の無機アルカリや、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等の4級アンモニウム塩や、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の水溶液が使用できる。上述のアルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒を適当量添加して使用することもできる。さらに、界面活性剤をそれのみで、または、上述の水溶性有機溶媒の添加とともに、適当量添加して使用することもできる。
現像方法は、液盛り法、ディッピング法、シャワー法、スプレー法等のいずれでもよく、現像時間は、常温で5秒間〜300秒間とすることができ、好ましくは常温で10秒間〜180秒間程度である。現像処理に続いて、例えば、流水洗浄を30秒間〜90秒間行った後、圧縮空気や圧縮窒素で風乾することによって、所望のパターンが得られる。
[工程(4)]
次に、本実施形態の硬化膜の形成方法の工程(4)である硬化工程では、図3に示したパターニングされた塗膜1aを、ホットプレート、オーブン等の適当な加熱装置により硬化(ポストベークとも言う。)する。これにより、図4に示すように、基板2上に形成された、本実施形態の硬化膜5が得られる。硬化膜5は、上述したように、所望の形状となるようにパターニングされている。
本実施形態の硬化膜5の形成には、上述した本実施形態の感放射線性樹脂組成物を用いており、本工程の加熱温度は100℃〜250℃とすることが好ましい。硬化時間は、例えば、ホットプレート上では5分間〜30分間とすることが好ましく、オーブン中では30分間〜180分間とすることが好ましい。
以上の工程(1)〜工程(4)を含む硬化膜の形成方法によって形成された本実施形態の硬化膜は、樹脂中に[C]半導体量子ドットを含んで構成され、[C]半導体量子ドットに基づく蛍光発光(波長変換)機能を有する。そのため、励起光と異なる波長の蛍光を発光する波長変換フィルムとして用いることができる。したがって、本発明の実施形態の波長変換フィルムは、本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物を用い、上述した本実施形態の硬化膜の形成方法に従って形成することができる。そして、本実施形態の波長変換フィルムは、[C]半導体量子ドットに基づく蛍光発光(波長変換)機能を有する。
また、本実施形態の硬化膜を発光層として用い、発光素子を提供することも可能である。
特に、本実施形態の硬化膜は、後述するように、発光素子の例である発光表示素子の発光層としての利用に好適であり、発光表示素子の構成に用いることができる。その場合、本発明の実施形態の発光素子の発光層は、本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物を用い、上述した本実施形態の硬化膜の形成方法に従って、同様に形成することができる。そして、本実施形態の発光素子の発光層は、[C]半導体量子ドットに基づく蛍光発光(波長変換)機能を有する。
そのため、本実施形態の硬化膜は光の利用効率を高めることができるように、それを構成する樹脂において、厚さ0.1mmでの全光線透過率(JIS K7105)が、好ましくは75%〜95%であり、より好ましくは78%〜95%であり、さらに好ましくは80%〜95%である。全光線透過率がこのような範囲であれば、得られる硬化膜は優れた光利用効率の波長変換フィルムや発光素子の発光層を構成することができる。
<発光表示素子およびその発光層>
本発明の実施形態である発光表示素子は、上述した本発明の実施形態の硬化膜を発光層として用いる波長変換基板を用いて構成される。
図5は、本発明の実施形態の表示素子を模式的に示す断面図である。
本発明の実施形態の発光表示素子100は、基板12上に発光層13(13a、13b、13c)とブラックマトリクス14とを設けて構成された波長変換基板11と、波長変換基板11上に接着剤層15を介して貼り合わされた光源基板18とを有する。
基板12は、ガラス、石英、または、透明樹脂(例えば、透明ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルフィルム、環状オレフィン系樹脂フィルム等)等からなる。
波長変換基板11の発光層13は、上述した本発明の実施形態の硬化膜を利用したものである。すなわち、発光層13は、上述した本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物を用い、パターニングして形成される。
発光層の形成方法については、それらが本発明の実施形態の硬化膜を用いてなるものであることから、上述した本発明の実施形態の硬化膜の形成方法と同様となる。
すなわち、基板12上に本発明の実施形態の硬化膜が形成され、それらが発光層13となって発光表示素子100の波長変換基板を構成する。したがって、発光層13の形成方法は、上述したのと同様の下記工程(1)〜工程(4)をこの順で含むことが好ましい。
(1)本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する塗膜形成工程。
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する放射線照射工程。
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する現像工程。
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する硬化工程。
そして、発光層13を形成するための(1)工程〜(4)工程のそれぞれは、本発明の第2実施形態の硬化膜の形成において、図1〜図4を用いて説明したとおりである。したがって、その詳細は省略するが、図4において示される所望の形状となるようにパターニングされた硬化膜5が、図5の波長変換基板11の発光層13となる。
波長変換基板11は、発光層13のそれぞれが、含有する半導体量子ドットを用い、光源基板18の励起光源17からの励起光を波長変換し、所望とする波長の蛍光を発光する。
そして、波長変換基板11では、発光層13aと発光層13bと発光層13cとが、それぞれ、異なる半導体量子ドットを含んで構成され、異なる蛍光を発光することができる。
例えば、波長変換基板11は、発光層13aが励起光を赤色の光に変換し、発光層13bが励起光を緑色の光に変換し、発光層13cが励起光を青色の光に変換するように構成することができる。
その場合、発光層13a、13b、13cは、それぞれが所望とする蛍光特性を有するように、含有する半導体量子ドットの選択がなされる。そのため、波長変換基板11の発光層13a、13b、13cの形成においては、異なる発光特性の半導体量子ドットを含む、例えば、3種の本発明の実施形態の感放射線性樹脂組成物が準備される。
そして、その3種の感放射線性樹脂組成物をそれぞれ用いて、上述した工程(1)〜工程(4)を含む発光層13の形成方法を繰り返して、発光層13a、発光層13bおよび発光層13cを順次形成する。そして、基板12上に発光層13を形成して、波長変換基板11を得る。
波長変換基板11の発光層13の厚さは、100nm〜100μm程度が好ましく、1μm〜100μmがより好ましい。その厚さが100nm未満であると、励起光を十分吸収することができず、光変換効率が低下するために発光表示素子の輝度が十分に確保できないといった問題が生じる。さらに、励起光の吸収を高め、発光表示素子の輝度を十分に確保するためには、膜厚として、1μm以上とすることが好ましい。
基板12上の各発光層13の間には、ブラックマトリクス14が配置されている。ブラックマトリクス14は、公知の遮光性の材料を用い、公知の方法に従ってパターニングして形成することができる。尚、ブラックマトリクス14は、波長変換基板11において、必須の構成要素ではなく、波長変換基板11は、ブラックマトリクス14を設けない構成とすることも可能である。
接着剤層15は、後述する波長の紫外光または青色光を透過する公知の接着剤を用いて形成される。尚、接着剤層15は、図5に示すように、基板12上に発光層13a、13b、13cの全面を被覆するように設ける必要はなく、波長変換基板11の周囲のみに設けることも可能である。
光源基板18は、基板16と、基板16の波長変換基板11の側に配置された光源17とを備えている。光源17からはそれぞれ、励起光として紫外光または青色光が出射される。
光源17としては、公知の構造の紫外発光有機EL素子および青色発光有機EL素子等の使用が可能であり、特に限定されるものではなく、公知の材料、公知の製造方法で作製することが可能である。ここで、紫外光としては、主発光ピークが360nm〜435nmの発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが435nm〜480nmの発光が好ましい。光源17は、それぞれの出射光が対向する発光層13を照射するように、指向性を有していることが望ましい。
本実施形態の発光表示素子100は、光源17aからの励起光を、対向する波長変換基板11の発光層13aの半導体量子ドットにより波長変換する。同様に、光源17bからの励起光を、対向する波長変換基板11の発光層13bの半導体量子ドットにより波長変換し、また、光源17cからの励起光を、対向する波長変換基板11の発光層13cの半導体量子ドットにより波長変換する。このようにして、光源17からの励起光が、それぞれ所望とする波長の可視光に変換されて表示に用いられている。
尚、波長変換基板11においては、後述するように、発光層13cにおいて励起光を青色光に変換する。このとき、波長変換基板11は、発光層13cに代えて、樹脂中に光酸散乱粒子を分散して構成された光散乱層を用いることも可能である。こうすることで、励起光が青色光である場合、その励起光を波長変換することなく、そのままの波長特性で使用することができる。
発光表示素子100の波長変換基板11は、上述したように、それぞれ半導体量子ドットと樹脂とからなる発光層13aと発光層13bと発光層13cとが、基板12の上にパターニングされて設けられたものである。発光層13a、13b、13cは、半導体量子ドットを含む、本実施形態の感放射線性樹脂組成物からそれぞれ形成される。
発光表示素子100においては、発光層13aの設けられた部分が、赤色表示を行うサブ画素を構成する。すなわち、波長変換基板11の発光層13aは、光源基板18の対向する光源17aからの励起光を赤色に変換する。また、発光層13bの設けられた部分が、緑色表示を行うサブ画素を構成する。すなわち、発光層13bは、光源基板18の対向する光源17bからの励起光を緑色に変換する。また、発光層13cの設けられた部分が、青色表示を行うサブ画素を構成する。すなわち、発光層13cは、光源基板18の対向する光源17cからの励起光を青色に変換する。
そして、発光表示素子100は、発光層13aを備えたサブ画素、発光層13bを備えたサブ画素および発光層13cを備えたサブ画素の3種により、画像を構成する最小単位となる1つの画素を構成する。
以上の構成を有する本実施形態の発光表示素子100は、発光層13aを備えたサブ画素、発光層13bを備えたサブ画素および発光層13cを備えたサブ画素毎に、赤色、緑色または青色の光の発光が制御される。そして、3種のサブ画素からなる1つの画素毎に、赤色、緑色および青色の光の発光が制御され、フルカラーの表示が行われる。
尚、本発明の実施形態の表示素子においては、発光層13と基板12との間に、カラーフィルタを設けることが可能である。すなわち、発光層13aと基板12との間に赤色のカラーフィルタを設け、発光層13bと基板12との間に緑色のカラーフィルタを設け、発光層13cと基板12との間に青色のカラーフィルタを設けることができる。
本発明の実施形態の発光表示素子は、カラーフィルタを設けることにより、表示の色の純度を高めることができる。ここで、カラーフィルタとしては、液晶表示素子用等として公知のものを公知の方法で形成して用いることができる。
以下に合成例、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下において、重合体の質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、下記の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:GPC−101(昭和電工(株)製)
カラム:GPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803およびGPC−KF−804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
<[A]重合体の合成>
[合成例1]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸5質量部、1−エトキシエチルメタクリレート40質量部、スチレン5質量部、メタクリル酸グリシジル40質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部およびα−メチルスチレンダイマー3質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持し、共重合体である重合体(A−1)を含む重合体溶液を得た。重合体(A−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は9000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は32.1質量%であった。
[合成例2]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸5質量部、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルメタクリレート40質量部、スチレン5質量部、メタクリル酸グリシジル40質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部およびα−メチルスチレンダイマー3質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持し、共重合体である重合体(A−2)を含む重合体溶液を得た。重合体(A−2)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は9000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、31.3質量%であった。
[合成例3]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)7質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸1−n−ブトキシエチル67質量部、メタクリル酸ベンジル23質量部、メタクリル酸10質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(a−1)を含む重合体溶液を得た。重合体(a−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は9000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、30.3質量%であった。
[合成例4]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)7質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸1−ベンジルオキシエチル90質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル6質量部、メタクリル酸4質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(a−2)を含む重合体溶液を得た。重合体(a−2)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は9000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、31.2質量%であった。
[合成例5]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)7質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を仕込んだ。引き続きテトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルメタクリレート85質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル7質量部、メタクリル酸8質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(a−3)を含む重合体溶液を得た。重合体(a−3)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、29.2質量%であった。
[合成例6]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸グリシジル52質量部、メタクリル酸ベンジル48質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(aa−1)を含む重合体溶液を得た。重合体(aa−1)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、32.3質量%であった。
[合成例7]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート45質量部、メタクリル酸ベンジル45質量部、メタクリル酸10質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(aa−2)を含む重合体溶液を得た。重合体(aa−2)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、33.2質量%であった。
[合成例8]
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7質量部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸1−n−ブトキシエチル35質量部、メタクリル酸ベンジル35質量部、メタクリル酸グリシジル30質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を6時間保持し、共重合体である重合体(aa−3)を含む重合体溶液を得た。重合体(aa−3)のポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は10000であった。また、ここで得られた重合体溶液の固形分濃度は、32.3質量%であった。
<感放射線性組成物の調製と評価>
[実施例1]
合成例1で得られた重合体(A−1)を[A]成分として含む溶液(重合体(A−1)100質量部(固形分)に相当する量)に、[B]成分(光酸発生体)として[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](B−6)(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「CGI1380」)4質量部、[C]成分(半導体量子ドット)として[InP/ZnSコアシェル型量子ドット](C−1)30質量部を混合し、さらにその他の任意成分である[D]成分としてシリコーン系界面活性剤(D−1)((株)東レ・ダウコーニング製の「SH 8400 FLUID」)0.20質量部、[E]成分としてγ−グリシドキプロピルトリメトキシシラン(E−1)3.0質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過することにより、感放射線性樹脂組成物(S−1)を調製した。
次いで、調製された感放射線性樹脂組成物(S−1)を用い、下記の方法に従う評価を行った。
[実施例2〜10、比較例1〜4]
使用する各成分の種類および配合量を表1に記載の通りとした以外は、実施例1と同様にして実施例となる感放射線性樹脂組成物((S−2)〜(S−10))を調製した。また、使用する各成分の種類および配合量を表1に記載の通りとした以外は、実施例1と同様にして、比較例となる感放射線性樹脂組成物((s−1)〜(s−3))を調整した。尚、各実施例および比較例で用いた成分は、以下のとおりである。
次いで、調製された感放射線性樹脂組成物((S−2)〜(S−10)および(s−1)〜(s−3))を用い、下記の方法に従う評価を行った。
(光酸発生剤[B])
(B−1):4,7−ジ−n−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウム トリフルオロメタンスルホネート
(B−2):ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート
(B−3):[(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル] (チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「IRGACURE(登録商標) PAG 103」)
(B−4):[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「IRGACURE(登録商標) PAG 108」)
(B−5):[(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「IRGACURE(登録商標) PAG 121」)
(B−6):[(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル](チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「CGI1380」)
(B−7):[(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル](チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製の「CGI725」)
(半導体量子ドット[C])
本実施例で用いた半導体量子ドットを次に示す。
半導体量子ドットC−1:InP/ZnSコアシェル型量子ドット
半導体量子ドットC−2:InCuS/ZnSコアシェル型量子ドット
半導体量子ドットC−3:Si量子ドット
そして、下記実施例で用いた半導体量子ドットC−1:InP/ZnSコアシェル型量子ドット、半導体量子ドットC−2:InCuS/ZnSコアシェル型量子ドット、半導体量子ドットC−3:Si量子ドットは、一般的に知られている方法で合成することができる。
例えば、半導体量子ドットC−1:InP/ZnSコアシェル型量子ドットに関しては技術文献「Journal of American Chemical Society. 2007, 129, 15432−15433」に、半導体量子ドットC−2:InCuS/ZnSコアシェル型量子ドットに関しては技術文献「Journal of American Chemical Society. 2009, 131, 5691−5697」および技術文献「Chemistry of Materials. 2009, 21, 2422−2429」に、半導体量子ドットC−3:Si量子ドットに関しては技術文献「Journal of American Chemical Society. 2010, 132, 248−253」記載されている方法を参照して合成することができる。
(界面活性剤[D])
(D−1):シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング社製の「SH 8400 FLUID」)
(D−2):フッ素系界面活性剤(ネオス社製の「フタージェント(登録商標)FTX−218」)
(密着助剤[E])
(E−1):γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(E−2):β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
(E−3):γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(塩基性化合物[F])
(F−1):4−ジメチルアミノピリジン
(F−2):1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネン
(評価)
(1)パターニング性の評価
550×650mmのクロム成膜ガラス上に、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を塗布し、60℃にて1分間加熱した(以下、「HMDS処理」ともいう。)。このHMDS処理後のクロム成膜ガラス上に、上述のようにして調製した感放射線性樹脂組成物((S−2)〜(S−10)および(s−1)〜(s−3))をスリットダイコーター「TR632105−CL」を用いて塗布し、到達圧力を100Paに設定して真空下で溶媒を除去した。その後、さらに90℃において2分間プレベークすることによって、膜厚3.0μmの塗膜を形成した。
続いて、キヤノン(株)製のMPA−600FA露光機を用い、60μmのライン・アンド・スペース(10対1)のパターンを有するマスクを介して、塗膜に対し放射線を照射した。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて25℃において液盛り法で現像した。ここで現像時間は50秒間とした。次いで、超純水で1分間流水洗浄を行い、その後乾燥することにより、HMDS処理後のクロム成膜ガラス基板上にパターンを形成した。次に、パターニングされた硬化膜の端部分を光学顕微鏡で観察し、現像残渣がなく、パターンの直線部分が直線状に形成されている場合にパターニング性良好と判断した。
(2)耐光性の評価
上述した(1)パターニング性の評価と同様の形成方法に従い、各感放射線性樹脂組成物((S−2)〜(S−10)および(s−1)〜(s−3))によるパターンを形成し、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および60分間の硬化時間でポストベークすることにより、所定の形状にパターニングされた硬化膜を形成した。
さらに、UV照射装置(UVX−02516S1JS01、ウシオ社)を用いて、130mWの照度で800000J/mの紫外光を照射して、照射後の膜減り量を調べた。測定された各硬化膜の膜減り量は、表1にまとめて示す。膜減り量が2%以下となった場合、硬化膜の耐光性は良好と判断した。
(3)[蛍光特性の評価]
上述した(1)パターニング性の評価と同様の形成方法に従い、各感放射線性樹脂組成物((S−2)〜(S−10)および(s−1)〜(s−3))によるパターンを形成し、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および60分間の硬化時間でポストベークすることにより、所定の形状にパターニングされた硬化膜を形成した。
形成された各硬化膜について、さらに、絶対PL量子収率測定装置(Quantaurus−QY、浜松ホトニクス社)を用いて、25℃における蛍光量子収率を測定した。測定された各硬化膜の蛍光量子収率は、表1にまとめて示す。蛍光量子収率が50%以上の場合、蛍光特性は良好と判断した。
表1にまとめた評価結果より、本実施例の感放射線性樹脂組成物((S−1)〜(S−10))を用いて形成された硬化膜はいずれも、優れた耐光性を有し、高信頼性を備えることがわかった。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物((s−1)〜(s−3))を用いて形成された硬化膜は、いずれも耐光性が良好ではないことがわかった。
また、本実施例の感放射線性樹脂組成物((S−1)〜(S−10))を用いて形成された硬化膜はいずれも、優れた蛍光量子収率を有し、優れた蛍光特性を備えることがわかった。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物((s−1)〜(s−3))を用いて形成された硬化膜は、いずれも蛍光量子収率が50%より低い値であり、蛍光特性が良好ではないことがわかった。


Figure 0006094406
本発明の感放射線性樹脂組成物を用いて形成された本発明の硬化膜は、耐光性等の信頼性に優れ、また、パターニングも容易であり、発光層、波長変換層または波長変換フィルムとして、表示素子やそれを用いた電子機器の他、LEDおよび太陽電池の分野でも利用することができる。
1、1a 塗膜
2、12、16 基板
3 フォトマスク
4、4a 放射線
5 硬化膜
11 波長変換基板
13、13a、13b、13c 発光層
14 ブラックマトリクス
15 接着剤層
17、17a、17b、17c 光源
18 光源基板
100 発光表示素子

Claims (9)

  1. [A]同一または異なる重合体分子中に下記式(1)で表される基を含む構造単位とエポキシ基含有構造単位とを有する重合体、
    [B]光酸発生体、並びに
    [C]半導体量子ドット
    を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006094406
    (式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキルまたはアリール基であり、これらのアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい(但し、RおよびRが共に水素原子である場合はない)。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基または−M(R3mで表される基(MはSi、GeまたはSnであり、R3mはアルキル基である。)であり、これらの水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。RとRとが連結して環状エーテルを形成してもよい。)
  2. [B]光酸発生体が、下記式(2)で表されるオキシムスルホネート基を含むことを特徴とする請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006094406
    (式(2)中、RB1は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、これらの基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。)
  3. [C]半導体量子ドットが、2族元素、11族元素、12族元素、13族元素、14族元素、15族元素および16族元素よりなる群から選ばれる少なくとも2種の元素を含む化合物からなることを特徴とする請求項1または2に記載の感放射線性樹脂組成物。
  4. [C]半導体量子ドットが、Inを構成成分として含む化合物からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
  5. [C]半導体量子ドットが、InP/ZnS化合物、CuInS/ZnS化合物、AgInS化合物、(ZnS/AgInS)固溶体/ZnS化合物、ZnドープAgInS化合物およびSi化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする硬化膜。
  7. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を用いて形成された蛍光発光層を有することを特徴とする発光素子。
  8. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする波長変換フィルム。
  9. 発光素子の蛍光発光層の形成方法であって、
    (1)請求項1〜5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
    (2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
    (3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、および
    (4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程
    を有することを特徴とする蛍光発光層の形成方法。
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