JP7544136B2 - キサンテン化合物、樹脂組成物、硬化物、硬化物の製造方法、有機el表示装置および表示装置 - Google Patents
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Description
[1]式(1)で表されるキサンテン化合物(b)。
[2]前記電子供与性置換基のハメット則の置換基定数σp値が、-0.20以下である上記[1]に記載のキサンテン化合物(b)。
[3]前記式(1)において、nが0である上記[1]または[2]に記載のキサンテン化合物(b)。
[4]前記式(1)において、nが1であり、Zが脂肪族または芳香族のスルホナートイオンである上記[1]または[2]に記載のキサンテン化合物(b)。
[5]上記[1]~[4]のいずれかに記載のキサンテン化合物(b)とアルカリ可溶性樹脂(a)を含む樹脂組成物。
[6]さらに感光性化合物(c)を含む上記[5]に記載の樹脂組成物。
[7]前記感光性化合物(c)がキノンジアジド化合物を含む上記[6]に記載の樹脂組成物。
[8]さらに、350~800nmにおいて、490nm以上580nm未満の範囲のいずれかに最大吸収波長を有する着色剤(d-2)を含有する上記[5]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9]前記式(1)においてnが1かつZが有機アニオンであるキサンテン化合物(b1)、および有機イオン同士のイオン対を形成しているイオン性染料(d10)を含み、前記有機アニオンが1種類である上記[5]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10]前記アルカリ可溶性樹脂(a)が、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体およびそれら共重合体からなる群より選択される1種類以上を含む上記[5]~[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11]前記樹脂組成物中に含まれる全塩素原子と全臭素原子の総質量が、樹脂組成物の固形分の総質量に対して、150ppm以下である上記[5]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12]上記[5]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を硬化した硬化物。
[13]式(2)で表されるキサンテン化合物(b’)を含有する硬化物。
[14]基板上に、上記[6]~[11]のいずれかに記載の樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、該樹脂膜を露光する工程、露光した樹脂膜を現像する工程および現像した樹脂膜を加熱処理する工程を含む硬化物の製造方法。
[15]前記樹脂膜を露光する工程において、露光時に用いるフォトマスクが、透光部、遮光部および半透光部を有するハーフトーンフォトマスクであり、透光部の透過率を100%とした時の半透光部の透過率が5%~30%である上記[14]に記載の硬化物の製造方法。
[16]基板上に、駆動回路、平坦化層、第1電極、絶縁層、発光層、および第2電極を有する有機EL表示装置であって、該平坦化層および/または絶縁層が上記[12]または[13]に記載の硬化物を有する有機EL表示装置。
[17]前記絶縁層が前記硬化物を有し、前記絶縁層の膜厚1μm当たりの可視光における光学濃度が0.5~1.5である上記[16]に記載の有機EL表示装置。
[18]さらにブラックマトリクスを有するカラーフィルタを具備する上記[16]または[17]に記載の有機EL表示装置。
[19]少なくとも金属配線、上記[12]または[13]に記載の硬化物、および複数の発光素子を有する表示装置であって、前記発光素子はいずれか一方の面に一対の電極端子を具備し、前記一対の電極端子は前記硬化物中に延在する複数本の前記金属配線と接続し、複数本の前記金属配線は、前記硬化物により電気的絶縁性を保持する構成である、表示装置。
本発明のキサンテン化合物(b)は、式(1)で表される化合物である。
本発明の樹脂組成物は、本発明のキサンテン化合物(b)とアルカリ可溶性樹脂(a)を含む。アルカリ可溶性とは、樹脂をγ-ブチロラクトンに溶解した溶液をシリコンウエハ上に塗布し、120℃で4分間プリベークを行って膜厚10μm±0.5μmのプリベーク膜を形成し、該プリベーク膜を23±1℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に1分間浸漬した後、純水でリンス処理したときの膜厚減少から求められる溶解速度が50nm/分以上であることをいう。
上記式(3)中、X(R11)t(COOR12)uは酸の残基を表す。Xは炭素数4~40かつ2~8価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する2~8価の有機基が好ましい。
上記酸の残基のうち、トリカルボン酸またはテトラカルボン酸の残基の場合は、1つまたは2つのカルボキシ基が式(3)における(COOR12)に相当する。
ポリイミドの製造方法としては、例えば、前述の方法で得られたポリアミド酸またはポリアミド酸エステルを溶剤中で脱水閉環する方法などが挙げられる。脱水閉環の方法としては、酸や塩基などによる化学処理、加熱処理などが挙げられる。
ポリアミドイミド前駆体としては、トリカルボン酸、対応するトリカルボン酸無水物、トリカルボン酸無水物ハライドとジアミン化合物との重合体が挙げられ、無水トリメリット酸クロライドと芳香族ジアミン化合物との重合体が好ましい。ポリアミドイミド前駆体の製造方法としては、例えば、低温中でトリカルボン酸、対応するトリカルボン酸無水物、トリカルボン酸無水物ハライドなどとジアミン化合物を溶剤中で反応させる方法などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、さらに感光性化合物(c)を含んでもよい。
本発明の樹脂組成物は、キサンテン化合物(b)以外の着色剤(d)を含有してもよい。着色剤(d)を含有させることで、樹脂組成物の膜を透過する光、または樹脂組成物の膜から反射する光から、着色剤(d)が吸収する波長の光を遮光する、遮光性を付与することができる。遮光性を付与することで、後述する本発明の硬化物を有機EL表示装置の平坦化層および/または絶縁層としたときにTFTへの光の侵入による劣化や誤作動、リーク電流などを防ぐことができる。さらに、配線やTFTからの外光反射の抑制や、発光エリアと非発光エリアのコントラストを向上させることができる。
本発明の樹脂組成物は、式(1)においてnが1かつZが有機アニオンであるキサンテン化合物(b1)(以下、キサンテン化合物(b1)と呼ぶ場合がある)、および有機イオン同士のイオン対を形成するイオン性染料(d10)を含み、前記有機アニオンが1種類であることが好ましい。ただし、有機イオン同士のイオン対を形成するイオン性染料とは、個々の有機アニオン、有機カチオンからなるイオン性染料を表し、式(1)においてnが0であるキサンテン化合物のように、単体にてアニオン部位とカチオン部位を有し、全体として電荷的に中性となる化合物は有機アニオンとしては数えない。また、ここで有機アニオンが1種類であるとは、キサンテン化合物(b1)中の有機アニオンとイオン性染料(d10)を構成する有機アニオンとが同一であることを意味する。本発明の樹脂組成物が、キサンテン化合物(b1)およびイオン性染料(d10)を含み、それぞれの有機アニオン部同士が異なる場合、樹脂組成物に含まれる有機アニオン種は2種以上となる。この場合、樹脂組成物中に有機アニオン、有機カチオンが複数種存在することで、イオン性染料同士のイオン交換により冷凍保管中に異物が増加し、保存安定性が悪化する問題が発生する。一方、キサンテン化合物(b1)およびイオン性染料(d10)を含む場合、本発明の樹脂組成物中に含まれる有機アニオン種が1種類であることにより、冷凍保管時の保存安定性が向上する。これはキサンテン化合物(b1)およびイオン染料(d10)に対する有機アニオン種が限定されたことにより、有機カチオン部同士が異なっていても樹脂組成物中においてイオン性染料同士のイオン交換が抑制されたからと推定される。
中でも、塩基性染料は、硬化膜の黒色度を高くできる点で、キサンテン系塩基性染料、トリアリールメタン系塩基性染料を含有することが好ましく、耐熱性の高さの点で、キサンテン系酸性染料を含有することが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、熱発色性化合物を含有してもよい。熱発色性化合物は加熱処理により発色し、350nm以上、700nm以下に最大吸収を有する熱発色性化合物であり、より好ましくは加熱処理により発色し、350nm以上、500nm以下に最大吸収を有する熱発色性化合物である。
本発明の樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物を含有してもよい。特に、上記樹脂組成物が光重合開始剤(c2)を含有する場合は、ラジカル重合性化合物を含有することが必須である。ラジカル重合性化合物とは、分子中に複数のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物をいう。露光時、前述の光重合開始剤(c2)から発生するラジカルによって、ラジカル重合性化合物のラジカル重合が進行し、光照射部が不溶化することにより、ネガ型のパターンを得ることができる。さらにラジカル重合性化合物を含有することにより、光照射部の光硬化が促進されて、感度をより向上させることができる。加えて、熱硬化後の架橋密度が向上することから、硬化物の硬度を向上させることができる。
本発明の樹脂組成物は、熱架橋剤を含有してもよい。熱架橋剤とは、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、オキセタニル基などの熱反応性の官能基を分子内に少なくとも2つ有する化合物を指す。熱架橋剤を含有することにより、熱架橋剤とアルカリ可溶性樹脂(a)との間、または熱架橋剤同士で架橋し、熱硬化後の硬化物の耐熱性、耐薬品性および折り曲げ耐性を向上させることができる。
熱架橋剤は2種類以上を組み合わせて含有してもよい。
本発明の樹脂組成物は、溶剤を含有してもよい。溶剤を含有することにより、ワニスの状態にすることができ、塗布性を向上させることができる。
本発明の樹脂組成物は、密着改良剤を含有してもよい。密着改良剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物などを含有することができる。これらを2種以上含有してもよい。これらの密着改良剤を含有することにより、樹脂膜を現像する場合などに、シリコンウエハ、酸化インジウムスズ(ITO)、SiO2、窒化ケイ素などの下地基材との現像密着性を高めることができる。また、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めることができる。密着改良剤の含有量は、溶剤を除く樹脂組成物全量100質量%中に、0.01~10質量%が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤を含有することにより、基板との濡れ性を向上させることができる。界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株)のSHシリーズ、SDシリーズ、STシリーズ、ビックケミー・ジャパン(株)のBYKシリーズ、信越化学工業(株)のKPシリーズ、日油(株)のディスフォームシリーズ、DIC(株)の“メガファック(登録商標)”シリーズ、住友スリーエム(株)のフロラードシリーズ、旭硝子(株)の“サーフロン(登録商標)”シリーズ、“アサヒガード(登録商標)”シリーズ、オムノヴァ・ソルーション社のポリフォックスシリーズなどのフッ素系界面活性剤、共栄社化学(株)のポリフローシリーズ、楠本化成(株)の“ディスパロン(登録商標)”シリーズなどのアクリル系および/またはメタクリル系の界面活性剤などを含有することができる。
本発明の樹脂組成物は、無機粒子を含有してもよい。無機粒子の好ましい具体例としては、例えば、酸化珪素、酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、タルクなどを含有することができる。無機粒子の一次粒子径は100nm以下が好ましく、60nm以下がより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物中に含まれる全塩素原子と全臭素原子の総質量が、樹脂組成物の固形分の総質量に対して、150ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、燃焼イオンクロマトグラフィーの検出下限である2ppm以下であることがさらに好ましい。ここで、樹脂組成物の固形分の総質量とは、樹脂組成物の全質量から溶剤の質量を除いた質量を指す。全塩素原子と全臭素原子の総質量の下限は0ppmであり、燃焼イオンクロマトグラフィーの検出下限以下を0ppmとみなす。
次に、本発明の樹脂組成物を製造する方法について説明する。例えば、キサンテン化合物(b)、アルカリ可溶性樹脂(a)と、必要により、感光性化合物(c)、着色剤(d)、熱発色性化合物、ラジカル重合性化合物、熱架橋剤、溶剤、密着改良剤、界面活性剤、無機粒子などを溶解させることにより、本発明の樹脂組成物を得ることができる。
本発明の硬化物の製造方法は、基板上に、本発明の樹脂組成物のうち、感光性化合物(c)を含む樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、該樹脂膜を露光する工程、露光した樹脂膜を現像する工程および現像した樹脂膜を加熱処理する工程を含む硬化物の製造方法である。
減圧乾燥速度は、真空チャンバー容積、真空ポンプ能力やチャンバーとポンプ間の配管径等にもよるが、例えば、塗布基板のない状態で、真空チャンバー内が60秒経過後40Paまで減圧される条件等に設定することが好ましい。一般的な減圧乾燥時間は、30秒から100秒程度であることが多く、減圧乾燥終了時の真空チャンバー内到達圧力は、塗布基板のある状態で通常100Pa以下である。到達圧を100Pa以下にすることにより塗布膜表面のべた付きを低減した乾燥状態にすることができ、これにより、続く基板搬送における表面汚染やパーティクルの発生を抑制することができる。
感光性化合物(c)を含有する樹脂膜は、パターンを形成することができる。例えば、樹脂膜に、所望のパターンを有するフォトマスクを通して化学線を照射することにより露光し、現像することにより、所望のパターンを形成することができる。
露光後、ポジ型の場合は露光部を、ネガ型の場合は非露光部を、現像液により除去することによって所望のパターンを形成する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ水溶液に、N-メチル-2-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、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを1種以上添加してもよい。現像方式としては、スプレー、パドル、浸漬、超音波等の方式が挙げられる。
現像後、現像した樹脂膜を加熱処理することによって、硬化物を得る。
加熱処理温度は、硬化物から発生するアウトガス量をより低減させる観点から、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、230℃以上がさらに好ましく、250℃以上が特に好ましい。一方、硬化物の膜靭性を向上させる観点から、500℃以下が好ましく、450℃以下がより好ましい。この温度範囲において、段階的に昇温してもよいし、連続的に昇温してもよい。加熱処理時間は、アウトガス量をより低減させる観点から、30分間以上が好ましい。また、硬化物の膜靭性を向上させる観点から3時間以下が好ましい。例えば、150℃、250℃で各30分間ずつ加熱処理する方法や、室温から300℃まで2時間かけて直線的に昇温しながら加熱処理する方法などが挙げられる。
本発明の硬化物の第一の態様は、本発明の樹脂組成物を硬化した硬化物である。本発明の樹脂組成物を加熱処理することにより、耐熱性の低い成分を除去できるため、耐熱性および耐薬品性をより向上させることができる。特に、本発明の樹脂組成物が、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、それらの共重合体またはそれらとポリイミドとの共重合体を含む場合は、加熱処理によりイミド環、オキサゾール環を形成するため、耐熱性および耐薬品性をより向上させることができる。
本発明のキサンテン化合物(b)を含む樹脂組成物および硬化物は、半導体素子の表面保護層や層間絶縁層、有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:以下ELと記す)素子の絶縁層、有機EL素子を用いた表示装置の駆動用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下TFTと記す)基板の平坦化層、回路基板の配線保護絶縁層、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種表示装置・固体撮像素子用平坦化層に好適に用いられる。例えば、耐熱性の低いMRAM、次世代メモリとして有望なポリマーメモリ(Polymer Ferroelectric RAM:PFRAM)や相変化メモリ(Phase Change RAM:PCRAM、Ovonics Unified Memory:OUM)などの表面保護層や層間絶縁層として好適である。また、基板上に形成された第一電極と、前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを含む表示装置、例えば、LCD、ECD、ELD、有機電界発光素子を用いた表示装置(有機電界発光装置)などの絶縁層にも用いることができる。以下、有機EL表示装置および半導体装置、半導体電子部品を例に説明する。
本発明の有機EL表示装置は、基板上に、駆動回路、平坦化層、第1電極、絶縁層、発光層および第2電極を有する有機EL表示装置であって、平坦化層および/または絶縁層が本発明の硬化物を有する。なお、基板は、有機EL表示装置の一部である。
本発明の表示装置は、少なくとも金属配線、本発明の硬化物、および複数の発光素子を有する表示装置であって、前記発光素子はいずれか一方の面に一対の電極端子を具備し、前記一対の電極端子は前記硬化物中に延在する複数本の前記金属配線と接続し、複数本の前記金属配線は、前記硬化物により電気的絶縁性を保持する構成である。本発明の表示装置とは、有機EL表示装置以外の表示装置を指す。
図2において、表示装置11は、対向基板15上に複数の発光素子12を配し、発光素子12上に硬化物13を配する。発光素子上とは、発光素子の表面のみならず、支持基板や発光素子の上側にあればよい。図2に示す態様では、発光素子12の少なくとも一部と接するように配した硬化物13の上にさらに複数の硬化物13を積層し合計して3層積層する構成を例示しているが、硬化物13は単層であってもよい。発光素子12は対向基板15と接する面とは反対の面に一対の電極端子16を具備し、それぞれの電極端子16が硬化物13中に延在する金属配線14と接続されている。なお、硬化物13中に延在する複数本の金属配線14は、硬化物13により覆われていれば、硬化物13は、絶縁層としても機能するため、電気的絶縁性を保持する構成となっている。金属配線が電気的絶縁性を保持する構成となっているとは、アルカリ可溶性樹脂(a)を含む樹脂組成物を硬化した硬化物によって金属配線の電気的絶縁性が必要な部分が覆われること意味する。また、本発明において絶縁層が、電気的絶縁性がある状態とは、絶縁層の体積抵抗率が1012Ω・cm以上である状態を意味する。さらに発光素子12が、対向基板15に対して対向した位置に設けられた発光素子駆動基板17に付加された駆動素子18と、金属配線14や14cを通じて電気的に接続されて、発光素子12の発光を制御させることができる。また、発光素子駆動基板17は、例えばはんだバンプ20を介して金属配線14と電気的に接続されている。さらに金属配線14などの金属の拡散を防止するため、バリアメタル19を配してもよい。
各実施例および比較例により得られたキサンテン化合物(b)を含む樹脂組成物のワニスAおよびキサンテン化合物(b)を含まない樹脂組成物のワニスBを、5センチ角のガラス基板上に加熱処理(キュア)後の膜厚が1.5μmとなるようにスピンコートで塗布し、120℃で120秒間プリベークし、対応するプリベーク膜Aとプリベーク膜Bを得た。得られたプリベーク膜Aとプリベーク膜Bについて、紫外可視分光光度計MultiSpec-1500(島津製作所(株)製)を用いて、波長300nm~800nmの透過スペクトルを測定した。次にプリベーク膜Aの透過スペクトルからプリベーク膜Bの透過スペクトルを吸光度に変換してから差し引くことで、キサンテン化合物(b)由来の透過スペクトルを求め、350~800nmにおいて、最大吸収波長を600nm以上に有する場合は「A」、580nm以上600nm未満に有する場合は「B」、580nm未満に有する場合は「C」と判定した。
(1)と同様にして得られたプリベーク膜Aとプリベーク膜Bをそれぞれ2つにカットし、1つ目は何も処理せず、2つ目をイナートオーブンCLH-21CD-S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて230℃にて大気雰囲気下で1時間加熱処理して、対応する硬化物Aと硬化物Bを作製した。その後、(1)と同様にしてプリベーク膜と硬化物の波長300nm~800nmの透過スペクトルを測定し、プリベーク膜Aおよび硬化膜Aの透過スペクトルから対応するプリベーク膜Bおよび硬化膜Bの透過スペクトルを吸光度に変換してから差し引くことで、キサンテン化合物(b)由来のプリベーク膜および硬化膜の透過スペクトルを求めた。得られたキサンテン化合物(b)由来のプリベーク膜および硬化膜の透過スペクトルから最大吸収波長における吸光度を算出し、吸光度変化率(キサンテン化合物(b)由来の硬化物の吸光度/キサンテン化合物(b)由来のプリベーク膜の吸光度)(%)を計算した。吸光度変化率が90%以上であった場合は「A」、90%未満75%以上であった場合は「B」、75%未満であった場合は「C」と判定した。
各実施例および比較例により得られたワニスを、塗布現像装置ACT-8(東京エレクトロン(株)製)を用いて、8インチシリコンウェハー上にスピンコート法により塗布し、120℃で2分間ベークをして膜厚4.0μmのプリベーク膜を作製した。なお、膜厚は、触針式プロファイラー(P-15;ケ-エルエ-・テンコ-ル社製)を用いて測定した。その後、露光機i線ステッパーNSR-2005i9C(ニコン社製)を用いて、10μmのホールのパターンを有するマスクを介して、露光量50~300mJ/cm2の範囲で5mJ/cm2毎に露光した。露光後、前記ACT-8の現像装置を用いて、2.38質量%のテトラメチルアンモニウム水溶液(以下TMAH、多摩化学工業(株)製)を現像液として、非露光部の膜減り量が0.5μmになるまで現像した後、蒸留水でリンスを行い、振り切り乾燥し、パターンを得た。
5センチ角のガラス基板上に各実施例および比較例により得られたワニスを加熱処理(キュア)後の膜厚が2.0μmとなるようにスピンコートで塗布し、120℃で120秒間プリベークし、プリベーク膜を作製した。その後、光洋サーモシステム(株)製高温クリーンオーブンINH-9CD-Sを用いて、大気雰囲気下230℃で60分間キュアし、硬化膜を作製した。なお、硬化膜の膜厚は、触針式プロファイラー(P-15;ケ-エルエ-・テンコ-ル社製)を用いて測定した。このようにして得られた硬化膜について、光学濃度計(361T;X-Rite社製)を用いて、OD値を測定した。得られたOD値を硬化膜の膜厚で割り返すことで、1μm当たりOD値とした(1μm当たりのOD値=OD値/硬化膜の膜厚)。1μm当たりのOD値が0.70以上であった場合は「A」、0.70未満0.50以上であった場合は「B」、0.50未満であった場合は「C」と判定した。
(4)で得られた硬化膜を、光洋サーモシステム(株)製高温クリーンオーブンINH-9CD-Sを再度用いて、大気雰囲気下230℃で60分間キュアし、2回キュアを行った硬化膜を作製した。(4)と同様にして硬化膜の膜厚およびOD値を測定し、得られたOD値を硬化膜の膜厚で割り返すことで、繰り返しキュア後の1μm当たりOD値を算出した。繰り返しキュアによるOD値の変化量が0.05未満であった場合は「A」、0.10未満0.05以上であった場合は「B」、0.10以上であった場合は「C」と判定した。ただし、OD値の変化量が0.10未満であっても、(4)のOD値が0.50未満であった場合は「C」と判定した。
東京エレクトロン(株)製塗布・現像装置“CLEAN TRACK ACT-12”を用いて、ろ過後-18℃の冷凍庫で60日間静置保存した各ワニスを12インチSiウエハ上に塗布し、100℃で3分間、ホットプレートで乾燥させ、膜厚1000nmの感光性樹脂膜を得た。得られた感光性樹脂膜について、(株)トプコン製ウエハ表面検査装置“WM-10”にて0.27μm以上の大きさの異物数を計測した。計測面積はウエハの中心から半径8cmの円の内側の約201cm2とし、塗膜1cm2あたりの異物数(欠陥密度)を求めた。基板1枚あたりの欠陥密度が1.00個/cm2未満であった場合は「A」、1.00個/cm2以上3.00個/cm2未満であった場合は「B」、3.00個/cm2以上であった場合は「C」と判定した。
得られた硬化膜に対して、膜表面をエッチングイオンでクリーニングしてからTOF-SIMS分析を行った。分析に用いたTOF-SIMS装置と測定条件は以下の通りである。
一次イオン:Bi3 ++
一次イオンの加速電圧:30kV
一次イオン電流:0.1pA
エッチングイオン:Arガスクラスターイオン
エッチングイオン加速電圧:5.0kV
測定範囲:200μm×200μm。
2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以降BAHFと呼ぶ)18.3g(0.05モル)をアセトン100mL、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、-15℃に冷却した。ここに3-ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、-15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
乾燥窒素気流下、TrisP-PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と5-ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.87g(0.10モル)を1,4-ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4-ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入した。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(c-1)を得た。
乾燥窒素気流下、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(以降ODPAと呼ぶ)31.0g(0.10モル)を1-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPという場合がある)500gに溶解させた。ここに合成例1で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物(α)45.35g(0.075モル)と1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以降SiDAと呼ぶ)1.24g(0.005モル)をNMP50gとともに加えて、40℃で2時間反応させた。次に末端封止剤として3-アミノフェノール(以降MAPと呼ぶ)4.36g(0.04モル)をNMP5gとともに加え、50℃で2時間反応させた。その後、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール32.39g(0.22モル)をNMP50gで希釈した溶液を投入した。投入後、50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、アルカリ可溶性樹脂であるポリイミド前駆体(a-1)を得た。
下記反応式[1]において、(β)で表される化合物20.26g(0.05モル)、エチレングリコール120gおよび4-エトキシアニリン20.58g(0.15モル)の混合物を120℃で18時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を0~10℃の17.5質量%塩酸450gに滴下して1時間撹拌をした。その後、析出物をろ取して、80℃の純水で洗浄し、60℃で24時間乾燥させ、窒素原子上の2つがアリール基で置換されたキサンテン化合物(b-1-1)を得た。
LC-MS(ESI、posi):m/z 727[M+H]+
下記反応式[2]において(γ)で表される化合物18.46g(0.05モル)、スルホラン120g、塩化亜鉛13.63gおよび4-エトキシアニリン20.58g(0.15モル)の混合物を170℃で8時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を0~10℃の17.5%質量塩酸450gに滴下して1時間撹拌をした。続いて、析出物をろ取し、5質量%炭酸ナトリウム水溶液500gに加え、1時間撹拌をし、ろ取後に純水で洗浄し、60℃で24時間乾燥させ、窒素原子上の2つがアリール基で置換されたキサンテン化合物(b-2-1)を得た。
LC-MS(ESI、posi):m/z 811[M+H]+
下記反応式[3]において、合成例5で得られたキサンテン化合物(b-2)8.10g(0.01モル)、ジフェニルアミン2.54g(0.015モル)、トリエチルアミン10.11g(0.1モル)および1,2-ジクロロエタン150gの混合物中に、室温でオキシ塩化リン1.69g(0.011モル)を滴下し、85℃で3時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を純水300gに入れ、クロロホルム100gで抽出した。有機層を4mol/Lの塩酸150g、純水150gで洗浄したのち、溶剤を留去し、キサンテン化合物(b-2)がアミド化されたキサンテン化合物(b-3)を得た。得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 963[M+H]+
下記反応式[5]において、合成例5と同様にして得られた化合物(b-2-1)22.83g(0.04モル)、1-メチル-2-ピロリドン150g、銅粉末1.3g、炭酸カリウム8.3gおよび3-ヨードトルエン17.43g(0.08モル)の混合物を150℃で12時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液をろ過して不溶解物を除き、反応溶液を0~10℃の17.5%質量塩酸450gに滴下して1時間撹拌をした。その後、析出物をろ取して、60℃で24時間乾燥することにより、窒素原子上の4つがアリール基で置換されたキサンテン化合物を得た。得られたキサンテン化合物7.51g(0.01モル)、ジフェニルアミン2.54g(0.015モル)、トリエチルアミン10.11g(0.1モル)および1,2-ジクロロエタン150gの混合物中に、室温でオキシ塩化リン1.69g(0.011モル)を滴下し、85℃で3時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を純水300gに入れ、クロロホルム100gで抽出した。有機層を4mol/Lの塩酸150g、純水150gで洗浄したのち、溶剤を留去し、アミド化されたキサンテン化合物(b-4)を得た。得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
下記反応式[6]において、合成例7と同様にして得られた化合物(b-4)9.39g(0.01モル)をN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)150g中に溶解させ、パラトルエンスルホン酸ナトリウム2.91g(0.015モル)を加え、40℃で3時間加熱撹拌した。反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を純水1000gに注ぎ、析出した結晶をろ取して、水洗浄後、60℃で24時間乾燥させることにより、(b-4)のカウンターイオンを交換させたキサンテン化合物(b-5)を得た。得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
LC-MS(ESI、nega):m/z 171[M]-
下記反応式[7]において、パラトルエンスルホン酸ナトリウム2.91g(0.015モル)をラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.23g(0.015モル)とした以外は合成例8と同様にして(b-4)のカウンターイオンを交換させたキサンテン化合物(b-6)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
LC-MS(ESI、nega):m/z 325[M]-
下記反応式[8]において、ジフェニルアミン2.54g(0.015モル)をピペリジン1.28g(0.015モル)とした以外は合成例7と同様にしてアミド化されたキサンテン化合物(b-7)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 819[M+H]+
下記反応式[10]において、パラトルエンスルホン酸ナトリウム2.91g(0.015モル)をトリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム2.58g(0.015モル)とした以外は合成例5と同様にして(b-4)のカウンターイオンを交換させたキサンテン化合物(b-8)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
LC-MS(ESI、nega):m/z 149[M]-
下記反応式[11]において、パラトルエンスルホン酸ナトリウム2.91g(0.015モル)をテトラフェニルほう酸ナトリウム5.13g(0.015モル)とした以外は合成例8と同様にして(b-4)のカウンターイオンを交換させたキサンテン化合物(b-9)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
LC-MS(ESI、nega):m/z 319[M]-
下記反応式[12]において、パラトルエンスルホン酸ナトリウム2.91g(0.015モル)をビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドカリウム4.78g(0.015モル)とした以外は合成例8と同様にして(b-4)のカウンターイオンを交換させたキサンテン化合物(b-10)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 903[M+H]+
LC-MS(ESI、nega):m/z 280[M]-
下記反応式[13]において、4-エトキシアニリン20.58g(0.15モル)をp-トルイジン16.07g(0.15モル)とした以外は合成例5と同様にして窒素原子上の4つがアリール基で置換されたキサンテン化合物(b-11-1)を得た。次に、キサンテン化合物(b-2)8.10g(0.01モル)を得られたキサンテン化合物(b-11-1)6.90g(0.01モル)とした以外は合成例6と同様にしてキサンテン化合物(b-11-1)がアミド化されたキサンテン化合物(b-11)を得た。
得られた化合物は、LC-MS2020(島津製作所(株)製)を用いてLC-MS分析を行い、目的の化合物であることを確認した。
LC-MS(ESI、posi):m/z 842[M+H]+
下記反応式[4]において(β)で表される化合物20.26g(0.05モル)、2-プロパノール120gおよび2,6-ジメチルアニリン7.3g(0.06モル)の混合物を80℃で15時間加熱撹拌をした。反応終了後、反応溶液を室温まで放冷した後、反応溶液を17.5質量%塩酸450gに滴下して室温で1時間、撹拌をした。その後、析出物をろ取して、80℃の純水で洗浄し、60℃で24時間、乾燥することにより、窒素原子上の1つがアリール基で置換されたキサンテン化合物を得た。
LC-MS(ESI、posi):m/z 589[M+H]+
下記反応式[9]において、4-エトキシアニリン20.58g(0.15モル)をアニリンg(0.015モル)とした以外は合成例5と同様にして窒素原子上の2つが電子供与性置換基を有さないアリール基で置換されたキサンテン化合物を得た。
LC-MS(ESI、posi):m/z 635[M+H]+
e-1:4,4’,4’’-メチリジントリスフェノール(熱発色性化合物)
GBL:γ-ブチロラクトン
EL:乳酸エチル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
ポリイミド前駆体(a-1)7.0g、キサンテン化合物(b-1)0.5gをGBL20gに加えてキサンテン化合物(b)を含む樹脂組成物のワニスA1を得た。また、ポリイミド前駆体(a-1)7.0gをGBL20gに加えてキサンテン化合物(b)を含まない樹脂組成物のワニスB1を得た。得られたワニスA1およびB1を用いて前記のように350~800nmの最大吸収波長、染料の耐熱性評価行った。
アルカリ可溶性樹脂(a)、キサンテン化合物(b)、溶剤を表1に記載の通り変更した以外は実施例1と同様にしてキサンテン化合物(b)を含む樹脂組成物のワニスA、キサンテン化合物(b)を含まない樹脂組成物のワニスBを得た。得られたワニスAおよびBを用いて前記のように350~800nmの最大吸収波長、染料の耐熱性評価を行った。
ポリイミド前駆体(a-1)10.0g、キサンテン化合物(b)2.0g、感光性化合物(c-1)2.0g、(d10-2-2)1.0g、(e-1)2.0gをGBL10g、EL20g、PGME70gに溶解した後、0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルターでろ過し、ポジ型感光性樹脂組成物のワニスAAを得た。得られたワニスを用いて前記のように感度、OD値、OD値の変化量の評価を行った。
アルカリ可溶性樹脂(a)、キサンテン化合物(b)、感光性化合物(c)、着色材(d)、その他添加剤、溶剤を表2に記載の通り変更した以外は実施例12と同様にしてポジ型感光性樹脂組成物のワニスを得た。得られたワニスを用いて前記のように感度、OD値、OD値の変化量の評価を行った。
表2に記載のポジ型感光性樹脂組成物のワニスを用いて、前記のように冷凍保存安定性の評価を行った。
実施例16で得られた樹脂組成物AEの硬化膜を用いて、前期のようにTOF-SIMSによる硬化膜中のキサンテン化合物(b’)の分析を行った。分析の結果、m/z902(902C62H52N3O4)の分子イオンが確認された。本結果より、樹脂組成物AEの硬化膜は、キサンテン化合物(b-5)のカチオン部が含まれることを確認した。
2:配線
3:TFT絶縁層
4:平坦化層
5:ITO(透明電極)
6:基板
7:コンタクトホール
8:絶縁層
11:表示装置
12:発光素子
13:硬化物
14、14c:金属配線
15:対向基板
16:電極端子
17:発光素子駆動基板
18:駆動素子
19:バリアメタル
20:はんだバンプ
Claims (19)
- 式(1)で表されるキサンテン化合物(b)。
(式(1)中、A1~A4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基または電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基を表す。ただし、A1~A4のうち少なくとも3つは該電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基であり、該電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基のうち少なくとも1つは電子供与性置換基を有する。R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、-SO3H、-SO3 -、-SO3NR6R7、-COOH、-COO-、-COOR8、-CONR9R10、または炭素原子数1~20の1価の炭化水素基を表す。R5は-SO3H、-SO3 -、-SO3NR6R7、または-CONR9R10を表す。R6~R10は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20の1価の炭化水素基を表す。Zはアニオン化合物を表し、nは0または1を表す。ただし、式(1)で表されるキサンテン化合物(b)は、全体として電荷的に中性であるものとする。) - 前記電子供与性置換基のハメット則の置換基定数σp値が、-0.20以下である請求項1に記載のキサンテン化合物(b)。
- 前記式(1)において、nが0である請求項1または2に記載のキサンテン化合物(b)。
- 前記式(1)において、nが1であり、Zが脂肪族または芳香族のスルホナートイオンである請求項1または2に記載のキサンテン化合物(b)。
- 請求項1に記載のキサンテン化合物(b)とアルカリ可溶性樹脂(a)を含む樹脂組成物。
- さらに感光性化合物(c)を含む請求項5に記載の樹脂組成物。
- 前記感光性化合物(c)がキノンジアジド化合物を含む請求項6に記載の樹脂組成物。
- さらに、350~800nmにおいて、490nm以上580nm未満の範囲のいずれかに最大吸収波長を有する着色剤(d-2)を含有する請求項5に記載の樹脂組成物。
- 前記式(1)においてnが1かつZが有機アニオンであるキサンテン化合物(b1)、および有機イオン同士のイオン対を形成しているイオン性染料(d10)を含み、前記有機アニオンが1種類である請求項5に記載の樹脂組成物。
- 前記アルカリ可溶性樹脂(a)が、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体およびそれら共重合体からなる群より選択される1種類以上を含む請求項5に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物中に含まれる全塩素原子と全臭素原子の総質量が、樹脂組成物の固形分の総質量に対して、150ppm以下である請求項5に記載の樹脂組成物。
- 請求項5に記載の樹脂組成物を硬化した硬化物。
- 式(2)で表されるキサンテン化合物(b’)を含有する硬化物。
(式(2)中、A1~A4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基または電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基を表す。ただし、A1~A4のうち少なくとも3つは該電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基であり、該電子供与性置換基を有してもよい炭素数6~10のアリール基のうち少なくとも1つは電子供与性置換基を有する。R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、-SO3H、-SO3 -、-SO3NR6R7、-COOH、-COO-、-COOR8、-CONR9R10、または炭素原子数1~20の1価の炭化水素基を表す。R5は-SO3H、-SO3 -、-SO3NR6R7、または-CONR9R10を表す。R6~R10は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20の1価の炭化水素基を表す。ただし、式(2)で表されるキサンテン化合物(b’)は、電荷的に中性またはカチオン性であるものとする。) - 基板上に、請求項6に記載の樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、該樹脂膜を露光する工程、露光した樹脂膜を現像する工程および現像した樹脂膜を加熱処理する工程を含む硬化物の製造方法。
- 前記樹脂膜を露光する工程において、露光時に用いるフォトマスクが、透光部、遮光部および半透光部を有するハーフトーンフォトマスクであり、透光部の透過率を100%とした時の半透光部の透過率が5%~30%である請求項14に記載の硬化物の製造方法。
- 基板上に、駆動回路、平坦化層、第1電極、絶縁層、発光層、および第2電極を有する有機EL表示装置であって、該平坦化層および/または絶縁層が請求項12または13に記載の硬化物を有する有機EL表示装置。
- 前記絶縁層が前記硬化物を有し、前記絶縁層の膜厚1μm当たりの可視光における光学濃度が0.5~1.5である請求項16に記載の有機EL表示装置。
- さらにブラックマトリクスを有するカラーフィルタを具備する請求項16に記載の有機EL表示装置。
- 少なくとも金属配線、請求項12または13に記載の硬化物、および複数の発光素子を有する表示装置であって、前記発光素子はいずれか一方の面に一対の電極端子を具備し、前記一対の電極端子は前記硬化物中に延在する複数本の前記金属配線と接続し、複数本の前記金属配線は、前記硬化物により電気的絶縁性を保持する構成である、表示装置。
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