KR101592297B1 - 경화성 수지 조성물, 광학 부재 세트, 그 제조 방법, 이것을 사용한 고체 촬상 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 경화성 수지 조성물은 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 갖는 광학 부재 세트를 형성하기 위해서, 상기 경화성 수지 조성물은 실록산 수지, 계면활성제 및 용매를 포함하고, 상기 실록산 수지 및 상기 계면활성제는 상기 용매에 함유되고, 상기 계면활성제는 폴리옥시알킬렌 구조를 갖고, 상기 실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 것을 포함한다.

Description

경화성 수지 조성물, 광학 부재 세트, 그 제조 방법, 이것을 사용한 고체 촬상 소자{CURABLE RESIN COMPOSITION, OPTICAL MEMBER SET, METHOD OF PRODUCING THE SAME, AND SOLID STATE IMAGING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 경화성 수지 조성물, 광학 부재 세트, 그 제조 방법, 이것을 사용한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
현재, 광학 디바이스의 종류는 널리 알려져 있고, 그들의 대부분은 광학기구의 표면에 반사방지성의 저굴절률막을 형성한 구조를 갖는다. 상기 광학기구는 표면 형상이 평탄한 것으로 제한되지 않고, 액정용 백라이트의 휘도 향상 렌즈 및 확산 렌즈, 비디오 프로젝션 텔레비전의 스크린에 사용되는 프레넬 렌즈 및 렌티큘러 렌즈, 및 마이크로렌즈 등을 포함한다. 이러한 디바이스에 있어서, 주로 수지 재료가 미세 구조를 형성함으로써 소망의 기하광학적인 성능이 얻어진다. 따라서, 반사방지성을 부여하기 위해서, 이러한 미세 구조체 표면에 적합한 형상으로 저굴절률막을 형성할 필요가 있다.
상기 저굴절률막을 형성하는 재료에 대해서 지금까지 연구 및 개발되고 있다. 예를 들면, 라디칼 중합성 유기기를 갖는 실란 화합물, 불소원자를 갖는 실란 화합물 및 알콕시실란 화합물을 축합시켜 얻어지는 폴리실록산을 사용하는 것이 제안되고 있다(특허문헌 1 등 참조). 이 때문에 구조물의 벽부의 근방에 있어서 도포막의 불균일을 개선시킬 수 있다고 기재되어 있다.
JP-A-2008-248239("JP-A"는 미심사 공개된 일본 특허 출원을 의미함)
상술한 바와 같이, 지금까지 광학 디바이스용 도포 재료로서 실록산계 수지 경화막의 적용예를 사용할 수 있었고, 상기 재료의 개발이 행해지고 있다. 한편, 종래의 반사방지막 등을 구성하는 수지막은 약 수십나노미터의 두께를 갖는 매우 얇은 막을 형성하거나, 또는 상술한 바와 같이 단일형을 갖는 구조물을 도포한다. 그러나 최근, 새로운 디바이스 구조 또는 애플리케이션의 제안을 받아, 마이크로미터 단위까지 두께를 갖으므로 복잡한 요철을 정확하게 매입하는 재료가 요구되고 있다. 한편, 이러한 두께를 가질 때에 충분한 매입성 및 평탄성/표면 상태를 실현하고 투명 경화막으로서 요구되는 광학특성을 만족시키는 재료는 알려져 있지 않아, 새로운 연구 및 개발이 더 요구된다.
따라서, 본 발명은 반사방지막 등을 구성하는 수지막이 약간의 두께를 가져도, 소망의 굴절률 및 충분한 광투과성을 실현시키고, 표면의 충분한 평탄성, 요철의 충진성(매입성), 및 매우 우수한 표면 상태를 갖는 광투과성 경화막(제 1 광학 부재)을 포함하는 렌즈 유닛(광학 부재 세트), 및 고체 촬상 소자의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상술한 우수한 특성을 갖는 렌즈 유닛(광학 부재 세트)의 제조에 적합한 제조 방법 및 수지 조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 이하의 수단을 제공한다.
(1) 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 갖는 광학 부재 세트의 제 1 광학 부재를 형성하기 위한 경화성 수지 조성물로서:
상기 경화성 수지 조성물은 실록산 수지, 계면활성제 및 용매를 포함하고,
상기 실록산 수지 및 상기 계면활성제는 상기 용매에 함유되고,
상기 계면활성제는 폴리옥시알킬렌 구조를 갖고,
상기 실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
Figure 112013104707131-pct00001
(식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 계면활성제의 함량은 상기 실록산 수지 100질량부에 대하여 1질량부∼30질량부의 범위내인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 용매는 유기용매인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 실록산 수지는 원료로서 일반식(2)으로 나타내어지는 알킬트리알콕시실란을 가수분해 축합하여 얻어진 수지인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
Figure 112013104707131-pct00002
(식 중, R2는 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; R3은 알킬기를 나타낸다)
(5) 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 포함하는 광학 부재 세트로서:
상기 실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 실세스퀴옥산 구조를 갖고,
상기 제 1 광학 부재는 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
Figure 112013104707131-pct00003
(식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
(6) 상기 (5)에 있어서, 상기 제 1 광학 부재는 굴절률이 1.36∼1.44인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
(7) 상기 (5) 또는 (6)에 있어서, 상기 제 2 광학 부재는 굴절률이 1.85∼1.95인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
(8) 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 광학 부재는 막 형상을 갖고, 막 두께는 0.5㎛∼3.0㎛인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
(9) 상기 (5) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 2 광학 부재는 마이크로렌즈 부재인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
(10) 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 갖는 광학 부재 세트의 제조 방법으로서:
실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 실세스퀴옥산 구조를 갖는 실록산 수지 및 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제를 용매에 함유시킨 도포액을 준비하는 공정;
상기 도포액을 상기 제 2 광학 부재 상에 도포하는 공정; 및
상기 도포액을 경화시켜 광투과성 경화막의 제 1 광학 부재를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
Figure 112013104707131-pct00004
(식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
(11) 상기 (10)에 있어서, 상기 경화된 제 1 광학 부재를 가열하여 포스트베이킹을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
(12) 상기 (5) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재 세트, 및 반도체 수광 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
(발명의 효과)
본 발명의 마이크로렌즈 유닛(광학 부재 세트) 및 고체 촬상 소자는 두꺼운 광투과성 경화막(제 1 광학 부재)이 형성되는 경우에도, 표면의 충분한 평탄성 및 요철부에서의 충진성이 실현되고, 상기 마이크로렌즈 유닛 및 고체 촬상 소자는 매우 우수한 표면 상태를 갖는다. 또한, 상기 마이크로렌즈 유닛 및 고체 촬상 소자는 소망의 굴절률 및 충분한 광투과성과를 갖고, 우수한 광학성능을 나타낸다.
또한, 본 발명의 제조 방법 및 수지 조성물은 상술한 우수한 성능을 나타내는 마이크로렌즈 유닛(광학 부재 세트) 및 고체 촬상 소자의 제조에 유용하다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점을 이하에 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 마이크로렌즈 유닛(광학 부재 세트)은 특정 실록산 수지 및 특정 계면활성제를 함유하는 광투과성 경화막(제 1 광학 부재), 및 상기 광투과성 경화막으로 도포된 복수의 마이크로렌즈 부재(제 2 광학 부재)를 포함한다. 이 렌즈 유닛의 구체예는 고체 촬상 소자(광학 디바이스)에 포함되는 렌즈 유닛이어도 좋고, 복수의 볼록렌즈 및 그 돌출방향으로부터 상기 볼록렌즈를 도포하는 광투과성 경화막을 포함한다. 본 발명에 있어서, 상기 특정 실록산 수지 및 상기 특정 계면활성제를 상기 광투과성 경화막의 재료로서 채용하는 경우, 상술한 바와 같이 광학특성, 평탄성, 충진성(매입성), 표면 상태 등을 동시에 실현시킨다. 이 이유는 하기와 같이 추정된다.
즉, 본 발명에 있어서, 특정 실록산 수지를 채용하므로 이것을 경화시켜 광투과성 경화막에 실세스퀴옥산 구조를 소정량 이상으로 함유하고, 두껍게 도포된 막에도 충분한 평탄성 및 요철부에서의 충진성이 달성되는 구성이다. 결과로서, 충분한 광학특성 및 높은 제품품질이 실현된다고 생각된다. 또한, 특정 계면활성제를 상기 특정 실록산 수지와 조합하여 사용하는 경우, 포스트베이킹에 의한 경화막의 형성시에 돌출의 발생을 억제하고 매우 우수한 표면 상태 특성이 실현된다고 생각된다. 이하에, 본 발명의 바람직한 실시형태는 특정 실록산 수지 및 특정 계면활성제에 대해서 설명한다. 상기 광학 부재 세트, 상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재는 각각 마이크로렌즈 유닛, 광투과성 경화막 및 마이크로렌즈 부재를 예로 들어 설명한다.
<광투과성 경화막(제 1 광학 부재)>
본 발명에 있어서, 광투과성 경화막은 실록산 수지를 경화시켜 형성되고 상기 경화막에 함유되는 실록산 수지의 65질량%∼100질량%는 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 실세스퀴옥산구조(이하에, "특정 폴리실세스퀴옥산 구조"라고 함)를 갖는다. 본 발명에 있어서 광투과성 경화막은 용매에 실록산 수지를 함유되는 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물로 형성할 수 있다. 이하에, 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물을 설명한다.
<광투과성 경화막 형성용 수지 조성물(경화성 수지 조성물)>
본 발명에 있어서 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물은 실록산 수지를 함유한다.
(실록산 수지)
본 발명에 있어서 실세스퀴옥산 구조를 갖는 실록산 수지는 후술하는 알콕시실란 원료를 사용하여 가수분해 반응 및 축합 반응을 통하여 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화합물은 알킬트리알콕시실란의 알콕시기의 일부 또는 전부가 가수분해하여 실라놀기로 변환하고, 상기 생성된 실라놀기의 적어도 일부가 축합하여 Si-0-Si 결합을 형성한다고 할 수 있다. 본 발명에 있어서 실록산 수지는 바스켓형, 래더형 또는 랜덤형의 임의의 실세스퀴옥산 구조를 갖는 실록산 수지이어도 좋다. "바스켓형", "래더형" 및 "랜덤형"에 대해서, 예를 들면 실세스퀴옥산 재료의 화학 및 응용(Chemistry of Silsesquioxane Materials and Applications Thereof(CMC Publishing Co. Ltd. 제작)) 등에 기재된 구조를 참조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 실록산 수지는 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 실세스퀴옥산 구조를 갖는다.
Figure 112013104707131-pct00005
(식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
상기 R1로 나타내어지는 알킬기는 탄소원자가 상기 범위내인 한 특별히 제한되지 않는다. 상기 알킬기의 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 이소프로필기를 포함한다. 이들 중에, 메틸기 및 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 가장 바람직하다. 또한, R1로 나타내어지는 알킬기는 미치환 알킬기 또는 치환 알킬기이어도 좋고, 미치환 알킬기가 바람직하다.
R1로 나타내어지는 알킬기가 가져도 좋은 치환기는 할로겐 원자 및 에틸렌성 불포화 결합을 갖지 않는 기를 포함하는 것이 바람직하다. 그 예는 아미노기(바람직하게는 탄소원자 0∼20개의 아미노기, 예를 들면 아미노, N,N-디메틸아미노, N,N-디에틸아미노, N-에틸아미노 및 아닐리노), 술폰아미드기(바람직하게는 탄소원자 0∼20개의 술폰아미드기, 예를 들면 N,N-디메틸술폰아미드 및 N-페닐술폰아미드), 아실옥시기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 아실옥시기, 예를 들면 아세틸옥시 및 벤조일옥시), 카르바모일기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 카르바모일기, 예를 들면 N,N-디메틸카르바모일 및 N-페닐카르바모일) 및 아실아미노기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 아실아미노기, 예를 들면 아세틸아미노 및 벤조일아미노)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한 실록산 결합으로 구성된 주쇄에 규소 함유 폴리머를 폴리실록산 또는 실록산 수지라고 한다. 규소는 4개의 결합 위치를 가지므로, 폴리실록산의 기본구성단위는 메틸기 또는 페닐기로 나타내어지는 유기기가 하나의 규소원자에 대해서 몇개 존재하는지를 분류하여, 후술한 바와 같이 상기 기본구성단위는 4종으로 나눌 수 있다. 하기 일반식 중, R은 유기기를 나타낸다.
Figure 112013104707131-pct00006
또한, 본 발명에 있어서 용어 "실세스퀴옥산"은 특별히 언급하지 않는 한 기본구성단위가 T 단위인 폴리실록산의 총칭을 나타낸다. 실세스퀴옥산 중의 규소는 3개의 산소원자와 결합하고 산소는 2개의 규소원자와 결합하므로, 이론 조성은 RSiO3 /2이다(2분의 3을 나타내는 라틴어는 "세스퀴(sesqui)"임). 본 발명에 있어서, 상술한 T 단위의 일반식 중의 R은 R1이고, 이 실세스퀴옥산 구조부는 특정 함량으로 포함된다.
본 발명에 있어서, 실록산 수지는 경화막에 함유되는 실록산 수지의 총량의 65질량% 이상 100질량% 이하, 즉 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물에 함유되는 실록산 수지의 총량의 65질량% 이상 100질량% 이하가 상기 실세스퀴옥산 구조로 구성된다. 상기 실세스퀴옥산 구조의 구성비가 상술한 범위내인 경우, 마이크로렌즈 유닛의 우수한 평탄성 및 매입성이 얻어진다. 상기 비는 80질량% 이상 100질량% 이하가 바람직하고, 95 질량% 이상 100질량% 이하가 보다 바람직하고, 실질적으로 100질량%가 가장 바람직하다(단, 100질량%의 경우에도, 불가피한 불순물 등의 기타 성분이 소망의 효과를 손상시키지 않는 정도로 포함되어 있어도 좋음). 본 발명에 있어서, 실록산 수지는 특정 폴리실세스퀴옥산 구조의 1종을 함유해도 좋고, 그 2종 이상을 함유해도 좋다.
본 발명의 실록산 수지는 알킬트리알콕시실란의 가수분해 축합에 의해 얻어질 수 있는 가수분해 축합물이 바람직하다.
(알킬트리알콕시실란)
본 발명에 있어서 가수분해 축합물을 제조하기 위해서, 출발원료로서 알킬트리알콕시실란을 함유하는 알콕시실란 원료를 사용할 수 있다. 용어 "알콕시실란 원료"는 알콕시실란(알콕시기를 갖는 규소 화합물)로 구성되는 출발원료를 나타낸다. 알킬트리알콕시시란이 원료로서 사용되는 경우, 얻어질 수 있는 가수분해 축합물의 구조는 보다 유연하게 되고, 상기 원료 중의 유기 성분의 존재에 의해 기판에 대한 젖음성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 상기 갭의 저부까지 상기 축합물을 침투시킬 수 있고, 매입성을 향상시킬 수 있다고 추측된다. 또한, 상기 특정 매트릭스가 경화물로 생성되는 경우, 광투과성을 유지하면서 충분한 표면 상태 및 평탄성, 및 내현상성이 실현된다고 생각된다.
상기 알킬트리알콕시실란은 규소원자에 하나의 알킬기와 3개의 알콕시기가 결합하는 유기 규소 화합물이고, 하기 일반식(2)으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013104707131-pct00007
(식 중, R2는 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; R3은 알킬기를 나타낸다)
상기 알킬트리알콕시실란 중의 알킬기(식 중의 R2)는 탄소원자 1∼3개를 갖는 한 특별히 제한되지 않는다. 상기 알킬기의 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 이소프로필기를 포함한다. 이들 중에, 메틸기 및 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 가장 바람직하다.
상기 알킬트리알콕시실란 중의 알콕시기는 특별히 제한되지 않는다. 상기 알콕시기의 예는 메톡시기 및 에톡시기를 포함한다. 보다 구체적으로, 일반식(2) 중의 R3은 탄소원자 1∼20개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기가 바람직하다. 특히, 탄소원자 1∼10개가 바람직하고, 1∼4개가 보다 바람직하다. 특히, 일반식(2) 중의 R3이 에틸기인 에톡시기가 가수분해 속도의 제어가 용이한 관점에서 바람직하다.
상기 알킬트리알콕시실란의 예는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란 등을 포함한다. 이들 화합물 중에, 메틸트리에톡시실란 및 에틸트리에톡시실란이 바람직하게 사용되고, 메틸트리에톡시실란이 가장 바람직하게 사용된다. 상기 알킬트리알콕시실란은 1종만 또는 2종 이상의 조합 중 어느 하나의 구성을 사용해도 좋다.
상기 알콕시실란 원료의 65질량% 이상은 알킬트리알콕시실란이 바람직하다. 상기 알킬트리알콕시실란의 함량은 상기 알콕시실란 원료의 80질량%∼100질량%가 보다 바람직하고, 95질량%∼100질량%가 보다 바람직하다. 상기 함량이 상기 범위내인 경우, 얻어지는 가수분해 축합물의 구조의 유연성 및 목적물에 대한 젖음성을 확보할 수 있다. 결과로서, 우수한 매입성을 갖는 조성물을 얻을 수 있다. 또한, 상기 원료를 경화막으로 제조할 때의 표면 상태, 평탄성 및 내현상성이 보다 개선되므로 바람직하다.
(테트라알콕시실란)
알콕시실란 원료로서 상술한 트리알콕시실란 이외에, 다른 알콕시실란을 사용할 수 있다. 이들 알콕시실란 중에, 테트라알콕시실란이 바람직하다. 상기 테트라알콕시실란의 포함은 상기 가수분해 축합물 중의 가교 밀도가 증가하고 경화에 의해 얻어지는 도포막의 전기적 절연성 및 내열성이 향상되는 점에서 바람직하다.
상기 테트라알콕시실란은 규소원자에 4개의 알콕시기가 결합하는 유기 규소 화합물이고, 하기 일반식(3)으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013104707131-pct00008
(식 중, R4는 각각 독립적으로 알킬기를 나타낸다)
상기 테트라알콕시실란의 알콕시기는 특별히 제한되지 않는다. 상기 알콕시기의 예는 메톡시기 및 에톡시기를 포함한다. 보다 구체적으로, 일반식(3) 중의 R4는 탄소원자 1∼20개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기가 바람직하다. 특히, 탄소원자수는 1∼10개가 바람직하고, 1∼4개가 보다 바람직하다. 특히, 일반식(3) 중의 R4가 에틸기인 에톡시기는 가수분해 속도의 제어가 용이한 관점에서 바람직하다.
상기 테트라알콕시실란의 예는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라-이소부톡시실란 및 테트라-tert-부톡시실란을 포함한다. 이들 중에, 테트라메톡시실란 및 테트라에톡시실란이 바람직하게 사용된다.
상기 테트라알콕시실란은 1종만 또는 2종 이상의 조합 중 어느 하나의 구성을 사용해도 좋다.
상기 알콕시실란 원료 중의 테트라알콕시실란의 함량은 특별히 제한되지 않지만, 상기 조성물의 내현상성막의 내열성이 우수한 관점에서 함량은 35질량% 이하가 바람직하고, 20질량% 이하가 보다 바람직하다. 하한값은 특별히 제한되지 않지만, 테트라알콕시실란의 첨가 효과를 얻는 경우에 있어서 하한값은 0.01질량% 이상이 바람직하고, 0.1질량% 이상이 보다 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 화합물의 표시는 상기 화합물 자체만이 아닌 그 염 또는 그 이온 등을 의미하는데 사용된다. 또한, 상기 화합물의 표시는 소망의 효과를 얻기 위해서 필요한 정도로 소정의 형태로 수식된 유도체를 포함하는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서 치환 또는 미치환을 명시하지 않는 치환기(연결기를 포함)는 임의의 치환기를 가져도 좋은 치환기를 의미한다. 이것은 치환 또는 미치환을 명시하지 않는 화합물에 대해서도 동일하다. 바람직한 치환기의 예는 하기 치환기(T)를 포함한다.
상기 치환기(T)는 이하의 치환기를 포함한다.
상기 치환기는 알킬기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 알킬기, 예를 들면 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 펜틸, 헵틸, 1-에틸펜틸, 벤질, 2-에톡시에틸 및 1-카르복시메틸), 알케닐기(바람직하게는 탄소원자 2∼20개의 알케닐기, 예를 들면 비닐, 알릴 및 올레일), 알키닐기(바람직하게는 탄소원자 2∼20개의 알키닐기, 예를 들면 에티닐, 부타디이닐 및 페닐에티닐), 시클로알킬기(바람직하게는 탄소원자 3∼20개의 시클로알킬기, 예를 들면 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 및 4-메틸시클로헥실), 아릴기(바람직하게는 탄소원자 6∼26개의 아릴기, 예를 들면 페닐, 1-나프틸, 4-메톡시페닐, 2-클로로페닐 및 3-메틸페닐), 헤테로환기(바람직하게는 탄소원자 2∼20개의 헤테로환기, 예를 들면 2-피리딜, 4-피리딜, 2-이미다졸릴, 2-벤조이미다졸릴, 2-티아졸릴 및 2-옥사졸릴), 알콕시기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 알콕시기, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시 및 벤질옥시), 아릴옥시기(바람직하게는 탄소원자 6∼26개의 아릴옥시기, 예를 들면 페녹시, 1-나프틸옥시, 3-메틸페녹시 및 4-메톡시페녹시), 알콕시카르보닐기(바람직하게는 탄소원자 2∼20개의 알콕시카르보닐기, 예를 들면 에톡시카르보닐 및 2-에틸헥실옥시카르보닐), 아미노기(바람직하게는 탄소원자 0∼20개의 아미노기, 예를 들면 아미노, N,N-디메틸아미노, N,N-디에틸아미노, N-에틸아미노 및 아닐리노), 술폰아미드기(바람직하게는 탄소원자 0∼20개의 술폰아미드기, 예를 들면 N,N-디메틸술폰아미드 및 N-페닐술폰아미드), 아실옥시기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 아실옥시기, 예를 들면, 아세틸옥시 및 벤조일옥시), 카르바모일기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 카르바모일기, 예를 들면 N,N-디메틸카르바모일 및 N-페닐카르바모일), 아실아미노기(바람직하게는 탄소원자 1∼20개의 아실아미노기, 예를 들면 아세틸아미노 및 벤조일아미노), 시아노기, 및 할로겐 원자(예를 들면 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자)를 포함한다. 이들 중에, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 헤테로환기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기, 시아노기 및 할로겐 원자가 보다 바람직하다. 알킬기, 알케닐기, 헤테로환기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기 및 시아노기가 특히 바람직하다.
상기 화합물 또는 치환기가 알킬기, 알케닐기 등을 포함하는 경우, 이들 기는 직쇄상 또는 분기상이어도 좋고, 치환 또는 미치환되어도 좋다. 또한, 상기 화합물 또는 치환기가 아릴기, 헤테로환기 등을 포함하는 경우, 그들의 기는 단환 또는 축합환이어도 좋고, 치환 또는 미치환이어도 좋다.
(실록산 수지의 제조)
본 발명에 있어서, 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물에 함유되는 실록산 수지는 상술한 알콕시실란 원료를 사용하여, 가수분해 반응 및 축합 반응을 통하여 얻을 수 있다.
가수분해 반응 및 축합 반응에 대해서, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 필요에 따라서, 산 또는 염기 등의 촉매를 사용해도 좋다. 상기 촉매는 pH를 변경시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 산(유기산 또는 무기산)의 예는 질산, 옥살산, 아세트산 및 포름산을 포함한다. 상기 알칼리의 예는 암모니아, 트리에틸아민 및 에틸렌디아민을 포함한다. 상기 촉매의 사용량은 가수분해 축합물이 실록산의 소정의 분자량을 달성시키는 한 특별히 제한되지 않는다.
필요에 따라서, 가수분해 반응 및 축합 반응의 반응계에 용매를 첨가해도 좋다. 상기 용매는 가수분해 반응 및 축합 반응을 행할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 상기 용매의 예는 물, 메탄올, 에탄올 및 프로판올 등의 알콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르 및 에틸렌글리콜모노프로필에테르 등의 에테르류, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 등의 에스테르류 및 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 메틸이소아밀케톤 등의 케톤류를 포함한다. 특히, 이 반응계에 사용되는 용매에 대해서, 상기 실록산 수지를 함유하여 사용되는 후술하는 용매와 다른 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 탄소원자 1∼5개의 알콜 화합물 또는 탄소원자 2∼6개의 에테르 화합물, 또는 메틸이소부틸케톤을 갖는 알콜 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 가수분해 반응 및 상기 축합 반응의 조건(온도, 시간 및 용매량)에 대해서, 사용되는 재료의 종류에 따라서 최적의 조건이 적당히 선택된다.
본 발명에 사용되는 실록산 수지의 중량 평균 분자량은 1,000∼50,000이다. 특히, 상기 중량 평균 분자량은 2,000∼45,000이 바람직하고, 2,500∼25,000이 보다 바람직하고, 3,000∼25,000이 특히 바람직하다. 상기 중량 평균 분자량이 상기 범위내로 제어함으로써, 상기 갭의 내부에 특히 우수한 매입성을 실현시킬 수 있어 바람직하다. 상기 중량 평균 분자량이 상술한 하한값 이상인 경우에 있어서, 기판에 대한 도포성은 특히 양호하고, 도포 후의 표면 상태 및 평탄성을 양호하게 유지할 수 있어 바람직하다. 상기 중량 평균 분자량이 상술한 하한값 이하인 경우, 상기 매입성을 양호하게 실현시킬 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 중량 평균 분자량은 공지의 GPC(겔 침투 크로마토그래피)를 사용하는 측정에 의해 얻어진 값을 표준 폴리스티렌으로 환산한 값이다. 특별히 언급하지 않는 한, GPC 측정은 이하와 같이 행한다. Waters 2695 및 Shodex 제작의 GPC 컬럼 KF-805L(컬럼 3개를 탬덤)을 컬럼으로서 사용한다. 컬럼 온도 40℃의 컬럼에, 샘플 농도 0.5질량%의 테트라히드로푸란 용액 50㎕ 주입한다. 용출 용매로서 테트라히드로푸란을 분당 1ml의 유량으로 플로우한다. RI 검출 장치(Waters 2414) 및 UV 검출 장치(Waters 2996)를 사용하여 샘플 피크를 검출한다.
광투과성 경화막 형성용 수지 조성물 중의 상기 실록산 수지의 함량은 본 발명의 조성물의 총 질량에 대하여 5질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하고, 10질량% 이상 45질량% 이하가 보다 바람직하고, 15질량% 이상 40질량% 이하가 특히 바람직하다. 상기 함량이 상기 하한값 이상인 경우, 보이드가 발생하기 어려워 매입성이 특히 양호하다. 상기 함량이 상기 상한값 이하인 경우, 막 두께가 충분히 두꺼워져 크랙 등의 발생 원인이 되지 않고, 상기 조성물은 매우 실질적으로 유용하게 된다.
(폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제)
본 발명에 있어서, 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물(경화성 수지 조성물)은 도포성 및 표면 상태 특성을 보다 향상시키는 관점에서 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제를 함유한다. 용어 "폴리옥시알킬렌 구조"는 알킬렌기 및 2가의 산소원자가 서로 인접하게 존재하는 구조를 나타내고, 그 구체예는 에틸렌옥시드(EO) 구조 및 프로필렌옥시드(PO) 구조를 포함한다. 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제로서, 이들 계면활성제가 상기 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 한 불소계 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 실리콘계 계면활성제 등의 각종 계면활성제를 사용할 수 있다. 이들 중에, 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 실리콘계 계면활성제가 바람직하고, 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제가 보다 바람직하고, 음이온 계면활성제가 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물이 사용된 도포액을 사용하여 막을 형성하는 경우에 있어서, 도포면과 도포액의 계면장력을 저하시켜 도포면에 대한 젖음성이 향상되고 도포면에 대한 도포성이 향상된다. 또한, 상기 상세한 작용 메카니즘은 명백하지 않지만, 상기 계면활성제가 사용되는 경우에 굴절률, 평탄성 및 매입성을 유지하면서 포스트베이킹 후의 표면 상태가 보다 개선되고, 수지 조성물을 높은 요구 레벨에서의 애플리케이션에 대처할 수 있어 바람직하다.
상기 비이온 계면활성제의 구체예는 글리세롤, 트리메티롤프로판, 트리메티롤에탄의 에톡실레이트 및 프로폭시레이트(예를 들면, 글리세롤프로폭실레이트, 글리세린 에톡실레이트), 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르(EMULGEN 404, Kao Corporation 제작), 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜 디스테아레이트, 및 ELEBASE BUB-3(AOKI OIL INDUSTRIAL CO., LTD. 제작)을 포함한다.
상기 음이온 계면활성제의 구체예는 W004, W005, W017(Yusho Co., Ltd. 제작), EMULSOGEN COL-020, EMULSOGEN COA-070 및 EMULSOGEN COL-080(Clariant(Japan) K. K. 제작), 및 PLYSURF A208B(Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 제작)을 포함한다.
상기 실리콘계 계면활성제의 예는 Toray silicone DC3PA, Toray silicone SH7PA, Toray silicone DC11PA, Toray silicone SH21PA, Toray silicone SH28PA, Toray silicone SH29PA, Toray silicone SH30PA, Toray silicone SH8400(상품명, Dow Corning Toray Co., Ltd. 제작), TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4460 및 TSF-4452(상품명, Momentive Performance Materials Inc. 제작), KP341, KF6001, KF6002(상품명, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제작), BYK307, BYK323 및 BYK330(상품명, BYK Chemie 제작), DBE-224 및 DBE-621(상품명, GELEST 제작)을 포함한다.
1종의 계면활성제만을 사용해도 좋고, 계면활성제의 2종 이상을 조합해도 좋다.
또한, 본 발명에 사용된 폴리옥시알킬렌 구조를 갖는 계면활성제는 하기 일반식(4)으로 나타내어지는 계면활성제를 포함한다.
Figure 112013104707131-pct00009
(식 중, R5는 탄소원자 1∼20개의 알킬기를 나타내고; R6은 탄소원자 1∼4개의 알킬렌기를 나타내고; R7은 수소원자, 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내고; m은 1∼8의 정수를 나타낸다)
보다 구체적으로, 일반식(4) 중의 R5는 직쇄상 또는 분기상 알킬기이어도 좋다. 이들 중에, 탄소원자 5∼20개가 바람직하고, 탄소원자 12∼18개가 보다 바람직하다. 일반식(4) 중의 R6은 직쇄상 또는 분기상 알킬렌기이어도 좋다. 상기 알킬렌기의 예는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 부틸렌기 및 이소부틸렌기를 포함한다. 이들 중에, 에틸렌기 및 이소프로필렌기(인접하는 O 원자와 에틸렌옥시드 구조 또는 프로필렌옥시드 구조를 형성하는 기)가 바람직하다. 일반식(4) 중의 R7은 수소원자 또는 카르복실기가 바람직하고, 카르복실기가 가장 바람직하다. 상기 일반식(4)으로 나타내어지는 계면활성제를 사용하는 경우, 밸런스는 평탄성, 매입성 및 표면 상태 특성을 보다 바람직한 범위로 달성할 수 있다.
상기 계면활성제의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 그 하한값은 상기 실록산 수지의 100질량부에 대하여 1질량부 이상이 바람직하고, 1.5질량부 이상이 보다 바람직하고, 5.0질량부 이상이 가장 바람직하다. 상기 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 30질량부 이하가 바람직하고, 20질량부 이하가 보다 바람직하다. 상기 첨가량이 이 범위인 경우, 우수한 표면 상태성 및 매입성을 얻을 수 있다.
(경화제)
본 발명에 있어서, 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물은 경화제를 더 함유해도 좋다. 상기 경화제는 Al, Mg, Mn, Ti, Cu, Co, Zn, Hf 및 Zr로 이루어지는 경화제가 바람직하다. 이들을 조합하여 사용해도 좋다.
이러한 경화제는 금속 산화물을 킬레이트화제와 반응하는 것을 허용하여 용이하게 얻을 수 있다. 상기 킬레이트화제의 예는 아세틸아세톤, 벤조일아세톤 및 디벤조일메탄 등의 β-디케톤; 및 에틸 아세토아세테이트 및 에틸 벤조일아세테이트 등의 β-케토산 에스테르를 포함한다.
상기 금속 킬레이트 화합물의 바람직한 구체예는 에틸 아세토아세테이트 알루미늄 디이소프로필레이트, 알루미늄 트리스(에틸아세토아세테이트), 알킬 아세토아세테이트 알루미늄 디이소프로필레이트, 알루미늄 모노아세틸 아세테이트 비스(에틸아세토아세테이트), 알루미늄 트리스(아세틸아세토네이트) 등의 알루미늄 킬레이트 화합물; 에틸 아세토아세테이트 마그네슘 모노이소프로필레이트, 마그네슘 비스(에틸아세토아세테이트), 알킬 아세토아세테이트 마그네슘 모노이소프로필레이트 및 마그네슘 비스(아세틸아세토네이트) 등의 마그네슘 킬레이트 화합물; 지르코늄 테트라아세틸아세토네이트, 지르코늄 트리부톡시아세틸아세토네이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트 비스(에틸아세토아세테이트), 망간 아세틸아세토네이트, 코발트 아세틸아세토네이트, 구리 아세틸아세토네이트, 티타늄 아세틸아세토네이트 및 티타늄 옥시아세틸아세토네이트를 포함한다. 이들 중에, 바람직한 예는 알루미늄 트리스(아세틸아세토네이트), 알루미늄 트리스(에틸아세토아세테이트), 마그네슘 비스(아세틸아세토네이트), 마그네슘 비스(에틸아세토아세테이트) 및 지르코늄 테트라아세틸아세토네이트를 포함하고, 보존 안정성 및 입수 용이성의 관점에서 알루미늄 트리스(아세틸아세토네이트) 및 알루미늄 트리스(에틸아세토아세테이트)가 특히 바람직하다.
상기 경화제의 총 함량은 상기 실록산 수지의 총 함량 100질량부에 대하여 0.001질량부∼5질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01질량부∼2질량부, 특히 바람직하게는 0.01질량부∼0.5질량부이다. 상기 경화제가 존재하는 경우, 경화가 충분히 진행되어 경화막이 제조될 때에 충분한 내약품성을 얻을 수 있고, 상기 수지 조성물은 우수한 표면 상태 특성 및 매입성을 갖는다.
(용매)
본 발명에 있어서, 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물(경화성 수지 조성물)은 일반적으로 유기용매를 사용하여 제조할 수 있다. 상기 유기용매는 상기 용매가 각 성분에 대한 용해성 및 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물의 도포성을 만족시키는 한 기본적으로는 특별히 제한되지 않지만, 상기 용매는 바인더에 대한 용해성, 도포성 및 안전성을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물을 조제하는 경우, 상기 수지 조성물은 2종 이상의 유기용매를 포함해도 좋다.
상기 유기용매의 바람직한 예는 에스테르류로서, 예를 들면 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 아밀 포르메이트, 이소아밀 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 부틸 프로피오네이트, 이소프로필 부티레이트, 에틸 부티레이트, 부틸 부티레이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 알킬 옥시아세테이트(예를 들면: 메틸 옥시아세테이트, 에틸 옥시아세테이트 및 부틸 아세테이트(예를 들면, 메틸 메톡시아세테이트, 에틸 메톡시아세테이트, 부틸 메톡시아세테이트 및 에틸 에톡시아세테이트)), 3-옥시프로피온산 알킬에스테르류(예를 들면, 메틸 3-옥시프로피오네이트 및 에틸 3-옥시프로피오네이트(예를 들면, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-메톡시프로피오네이트, 메틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-에톡시프로피오네이트)), 2-옥시프로피온산 알킬에스테르류(예를 들면: 메틸 2-옥시프로피오네이트, 에틸 2-옥시프로피오네이트 및 프로필 2-옥시프로피오네이트(예를 들면, 메틸 2-메톡시프로피오네이트, 에틸 2-메톡시프로피오네이트, 프로필 2-메톡시프로피오네이트, 메틸 2-에톡시프로피오네이트 및 에틸 2-에톡시프로피오네이트)), 메틸 2-옥시-2-메틸프로피오네이트 및 에틸 2-옥시-2-메틸프로피오네이트(예를 들면, 메틸 2-메톡시-2-메틸프로피오네이트 및 에틸 2-에톡시-2-메틸프로피오네이트), 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트, 프로필 피루베이트, 메틸 아세토아세테이트, 에틸 아세토아세테이트, 메틸 2-옥소부타노에이트 및 에틸 2-옥소부타노에이트; 에테르류로서, 예를 들면 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸 셀로솔브아세테이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노 n-부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노 tert-메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노 n-부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노 tert-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르 아세테이트 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르 아세테이트; 케톤류로서, 예를 들면 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 2-헵타논 및 3-헵타논; 및 방향족 탄화수소류로서, 톨루엔 및 크실렌을 포함한다.
특히 바람직한 예는 메틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 에틸 락테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 부틸 아세테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 2-헵타논, 시클로헥사논, 에틸 카르비톨아세테이트, 부틸 카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노 n-부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노 tert-부틸에테르 및 프로필렌글리콜메틸에테르 아세테이트를 포함한다.
본 발명에 사용되는 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물에 있어서, 적용되는 용매의 함량은 50∼99.9질량%가 바람직하고, 60∼95질량%가 보다 바람직하다. 상기 용매의 함량이 상기 하한값 이상인 경우, 도포성은 향상되므로 바람직하다. 또한, 상기 함량이 상한값 이하인 경우, 도포성은 동일하게 향상되므로 바람직하다.
(점도)
본 발명에 있어서 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물은 두께가 있는 충분한 투과막을 형성하는 관점에서 그 점도가 조절되는 것이 바람직하다. 상기 점도의 특정 범위는 특별히 한정되지 않지만, 1∼30cP가 바람직하고, 2∼20cP가 보다 바람직하고, 3∼15cP가 특히 바람직하다. 본 명세서에 있어서 점도의 값은 특별히 언급하지 않는 한 후술하는 측정 방법에 따라 얻어진다.
·측정 방법
E형 점도계 "TV-20 Viscometer, 콘 플레이트형 TVE-20L"(Toki Sangyo Co., Ltd. 제작)을 사용하여 실온(약 25℃)에서 측정한다. 샘플링은 100초 마다에 행하고, 5회 점도를 측정하여 얻어진 값의 평균을 취한다.
본 발명에 있어서 용어 "조성물"은 특정 조성물로서 2개 이상의 성분이 실질적으로 균일하게 존재하는 것을 나타낸다. 여기서, 실질적으로 균일한은 본 발명의 작용 효과를 제공하는 범위로 각 성분이 편재하고 있어도 좋은 것을 나타낸다. 또한, "조성물"은 상술한 정의를 만족시키는 한 형태의 관점에서 특별히 한정되지 않고, "조성물"은 액체 또는 페이스트로 제한되지 않지만, 각각 복수의 성분을 포함하는 고체, 분말 등을 포함하는 것을 나타낸다. 또한, 침점물이 존재하는 경우에 있어서도, 교반에 의해 소정의 시간 동안 분산 상태를 유지하는 것도 "조성물"에 포함되는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서 광투과성 경화막은 저굴절률막으로서 사용할 수 있다. 이하에, 저굴절률막으로서 광투과성 경화막의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.
(저굴절률막)
상술한 조성물을 사용하여 얻어지는 경화막은 우수한 저굴절률성을 나타낸다. 구체적으로, 상기 경화막의 굴절률(파장: 633nm, 측정 온도: 25℃)은 1.5 이하가 바람직하고, 1.25∼1.46이 보다 바람직하고, 1.36∼1.44가 더욱 바람직하고, 1.40∼1.42가 특히 바람직하다. 상기 굴절률이 상술한 범위내인 경우, 상기 경화막은 후술하는 반사방지막으로서 유용하다. 상기 반사방지막은 상기 반사방지막에 적용되어 형성되는 렌즈체의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 이것에 의해, 효과적인 반사방지 효과를 얻을 수 있다.
상기 경화막이 저굴절률막으로서 사용되는 경우, 막 두께는 0.5㎛ 이상이 바람직하고, 0.6㎛ 이상이 보다 바람직하다. 상기 두께의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 3.0㎛ 이하가 바람직하고, 2.5㎛ 이하가 보다 바람직하다. 상기 막 두께를 이 범위로 조정하는 경우에 마이크로렌즈 유닛으로서 렌즈의 내구성이 우수하고, 후술하는 고체 촬상 소자로서 사용하는 경우에도 커버 유리와의 밀착성이 우수하므로 바람직하다. 특히, 상기 막이 두껍게 도포되는 경우, 상기 두께는 1.0㎛를 초과해도 좋다. 본 명세서에 사용되는 용어 "두께"는 상기 렌즈체의 최장점의 높이로부터의 두께를 나타낸다.
<마이크로렌즈 유닛(광학 부재 세트)>
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 마이크로렌즈 유닛은 고체 촬상 소자에 포함되고, 마이크로렌즈 부재 및 이 마이크로렌즈 부재를 피복하는 광투과성 경화막을 갖는다. 용어 "마이크로렌즈 부재"는 마이크로렌즈 어레이의 의미를 포함하고, 마이크로 어레이라고 간단히 총칭하여 말하는 경우가 있다("렌즈 부재" 또는 "렌즈 부재"). 마이크로렌즈 어레이가 마이크로렌즈 부재로서 사용되는 경우, 마이크로렌즈체 사이의 간격인 홈부는 광투과성 경화막에 갭이 없게 매입되고, 보이드 등이 전혀 발생하지 않는 것이 이상적이다. 이러한 실시형태에 있어서, 마이크로렌즈 유닛은 상기 유닛을 통과하는 광에 보이드에 기인하는 노이즈를 발생시키지 않고, 충분한 품질 성능을 제공한다.
<마이크로렌즈 부재(제 2 광학 부재)>
본 실시형태에 따른 마이크로렌즈 부재의 형상으로는 특별히 제한되지 않지만, 볼록렌즈가 바람직하게 사용된다. 본 발명에 있어서 볼록렌즈는 특별히 언급되지 않는 한 평면 볼록렌즈, 양철렌즈, 볼록 메니스커즈렌즈 등을 포함하고, 적어도 한 방향으로 돌출한 위치를 갖는 렌즈를 말한다. 상기 볼록렌즈의 형상의 구체예는 다면체 형상, 구 형상 및 비구형상(자유 형태 표면으로 형성되는 구형 수차를 갖지 않는 형상)을 포함한다. 상기 다면체형의 예는 정다면체 형상, 반정다면체 형상, 원주 형상 및 원통 형상을 포함한다. 또한, 상기 렌즈가 집광 효과를 갖으면, 프레넬 렌즈 등도 본 발명에 있어서의 볼록렌즈에 포함된다.
본 발명에 있어서, 렌즈체는 고굴절률성을 나타내는 재료로 제조되어도 좋다. 구체적으로, 상기 렌즈 부재의 굴절률(파장: 633nm, 측정 온도: 25℃)은 1.8 이상이 바람직하고, 1.85∼1.95가 보다 바람직하다. 상기 굴절률이 이 범위인 경우, 상기 렌즈체는 상술한 반사방지막과 조합하여 사용될 때에 양호한 품질성능을 갖는 렌즈 유닛을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 경우와 같이, 마이크로렌즈 부재가 마이크로렌즈 어레이에 사용되는 바람직한 실시형태에 있어서 상기 돌출방향은 실질적으로 동일한 방향을 향해서 배열된다. 여기서, 용어 "배열"은 2개 이상의 렌즈가 소정의 간격으로 정렬로 제공되고, 그들 사이의 갭은 균일 또는 달라도 좋다. 바람직하게, 상기 렌즈는 단일 평면에 이차원 배열되어 있고, 상기 렌즈는 등간격으로 이차원 배열되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 렌즈 사이의 간격(렌즈의 중심 사이의 거리)은 통상 1OO∼1,OOOnm의 범위이고, 조밀하게 배열되는 경우에 상기 간격은 100∼400nm가 보다 바람직하다. 다수의 경우에 있어서, 상기 렌즈 사이에 오목부가 형성되고 그 형상은 돌출한 볼록렌즈의 형상으로 결정된다. 단면에 있어서 궁 형상(원호와 현으로 정의되는 면)을 갖는 볼록렌즈의 경우에 있어서, V자의 2개의 선으로 형성된 역원호로 이루어진 단면을 갖는 오목부가 형성된다
상기 렌즈체의 높이(두께)는 특별히 제한되지 않지만, 실질적으로 높이는 200∼1,000nm이다. 상기 렌즈체의 폭은 특별히 제한되지 않지만, 폭은 실질적으로 하기 컬러필터 사이즈에 대하여 70∼80%이다(예를 들면, 컬러필터 사이즈가 1,400nm인 경우, 폭은 980∼1,190nm임). 본 명세서에 사용되는 렌즈체의 높이는 상기 렌즈체의 최장점의 높이를 말한다.
상기 렌즈 부재가 볼록렌즈인 경우에 있어서, 그 곡률반경은 소망의 효과를 나타내는 범위인 한 특별히 제한되지 않는다.
<마이크로렌즈 유닛의 제조 방법>
본 발명에 있어서, 마이크로렌즈 유닛에 의해 채용할 수 있는 실시형태로서 특별히 제한되지 않고, 마이크로렌즈 유닛의 용도 및 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 실시형태의 구체예를 이하에 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로 제한되지 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 "도포"는 직접 접촉하여 타겟을 도포하는 경우뿐만 아니라, 그들 사이에 다른 층으로 타겟을 도포하는 경우도 포함한다.
제 1 실시형태: 마이크로렌즈 부재가 광투과성 경화막으로 직접 도포되는 실시형태
제 2 실시형태: 마이크로렌즈 부재가 오버코트층으로 도포되고 광투과성 경화막으로 더 도포되는 실시형태
제 3 실시형태: 마이크로렌즈 부재와 반도체의 수광 유닛 사이에 광투과성 경화막의 층이 형성되는 실시형태
이들 중에, 제 1 실시형태가 바람직하다. 이하의 설명에 있어서, 상기 제 1 실시형태의 마이크로 유닛의 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.
(조성물의 도포)
본 실시형태에 있어서 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물은 반사방지막 및 저굴절률막을 형성하는 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 경화막을 형성하기 위해서 렌즈체 등의 가공된 재료에 상기 수지 조성물을 도포하는 방법으로 특별히 제한되지 않는다. 임의의 적당한 공지의 도포 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 스핀 코트법, 딥 코트법, 롤러 블레이드법 또는 스프레이 등을 적용할 수 있다. 필요에 따라서, 도포막에 함유되는 용매를 제거하기 위해서 상기 도포막에 가열처리 등을 행한다.
도포량으로서, 경화 후의 막 두께는 3㎛ 이하인 조건이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이하이다. 하한값은 특별히 제한되지 않지만, 경화 후의 막의 두께는 0.1㎛ 이상인 조건이 바람직하고, 0.2㎛ 이상이 보다 바람직하고, 0.5㎛ 이상이 특히 바람직하다. 가공된 재료가, 예를 들면 고체 촬상 소자에 있어서 복수의 볼록렌즈가 배열된 요철 형상인 경우, 상기 트렌치 형상부의 갭(V자의 홈부의 경우, 상기 홈부의 중턱의 폭)은 약 100∼300nm가 전형적이다. 본 실시형태의 조성물에 의하면, 상기 조성물은 이러한 트렌치부에도 바람직하게 대응하여 매입성을 실현시킬 수 있다. 특히, 상기 조성물이 얇게 도포되는 경우에 점도가 통상적으로 낮아지므로, 이 매입성은 문제가 되기 어렵다. 그러나, 상기 조성물이 얇게 도포되는 경우, 상응하는 점도를 유지하면서 충분한 매입성을 실현시킬 필요가 있다. 즉, 충분한 매입성을 달성시키기 어렵다. 본 실시형태의 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물에 의하면, 사익 수지 조성물이 두껍운 경화막을 실현시키면서, 상기 수지 조성물은 볼록렌즈 사이의 미세한 갭에도 바람직하게 침투 및 부착하여 충분한 막 형성을 달성할 수 있다.
(경화막의 형성)
광투과성 경화막 형성용 수지 조성물을 가공된 재료에 도포한 후에, 용매를 상기 조성물로부터 제거하여 경화막을 형성하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 도포 후의 도포막은 60℃∼200℃의 조건 하에 놓이는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100℃∼150℃, 바람직하게는 1분∼10분, 보다 바람직하게는 1분∼5분이다. 또한, 상기 용매의 제거는 다른 조건 하에서 2회 이상에 걸쳐서 행해도 좋다.
본 실시형태에 있어서, 이와 같이 도포된 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물을 가열하여 더 경화를 촉진시키는 것이 바람직하다. 이 방식에 있어서, 보다 안정한 형태를 실현하고, 내현상성을 증가시킬 수 있다. 상기 가열 온도는 상기 도포막이 경화되는 한 특별히 제한되지 않는다. 통상, 상기 가열 온도는 150℃∼400℃가 바람직하다. 특히, 상기 가열 온도는 150℃∼280℃가 바람직하고, 150℃∼240℃가 보다 바람직하다. 상술한 가열 조건의 경우에 있어서, 상기 도포막이 충분히 경화되어 우수한 막을 형성할 수 있다. 가열 시간은 특별히 제한되지 않지만, 1분∼60분이 바람직하고, 1분∼30분이 보다 바람직하다. 상기 가열 방법은 특별히 제한되지 않는다. 핫플레이트, 오븐, 퍼니스 등에 의한 가열을 상기 가열 방법으로 적용할 수 있다.
가열시의 분위기는 특별히 제한되지 않는다. 불활성 분위기, 산화성 분위기 등을 상기 가열 분위기로 적용할 수 있다. 상기 불활성 분위기는 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스에 의해 실현시킬 수 있다. 상기 산화성 분위기는 이러한 불활성 가스와 산화성 가스의 혼합 가스에 의해 실현시킬 수 있다. 또한, 공기를 사용해도 좋다. 상기 산화성 가스의 예는 산소, 일산화탄소 및 이질화산소를 포함한다. 상기 가열 공정은 가압 하, 상압 하, 감압 하 및 진공 중 어느 것으로 행해도 좋다.
상술한 가열 처리에 의해 얻어지는 경화막은 주로 유기 산화규소(SiOC)로 이루어진다. 이것은 필요에 따라서, 상기 가공된 경화막 재료가 미세한 패턴을 가져도, 고차원 정확도를 갖는 가공된 경화막 재료의 에칭을 행할 수 있다. 결과로서, 이것은 미세한 고체 촬상 소자의 제조 공정에도 바람직하게 행할 수 있다.
(반사방지막)
상술한 본 발명에 의한 조성물을 사용하여 얻어지는 경화막의 바람직한 용도의 실시형태는 반사방지막이어도 좋다. 특히, 상기 경화막은 고체 촬상 소자 등을 사용한 광학 디바이스, 예를 들면 이미지 센서용 마이크로렌즈, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 및 유기 일렉트로루미네슨스용 반사방지막으로서 바람직하다. 상기 경화막이 반사방지막으로서 사용되는 경우, 저반사율이 보다 바람직하다. 구체적으로, 400nm∼700nm의 파장영역에서의 경면 평균 반사율은 3% 이하가 바람직하고, 2% 이하가 보다 바람직하고, 1% 이하가 가장 바람직하다. 반사율이 작을수록 바람직하고, 상기 반사율은 0이 가장 바람직하다.
상기 반사방지막의 헤이즈는 3% 이하가 바람직하고, 1% 이하가 보다 바람직하고, 0.5% 이하가 가장 바람직하다. 반사율이 작을수록 바람직하고, 상기 반사율은 실질적으로 0이 가장 바람직하다.
<고체 촬상 소자>
본 발명의 바람직한 실시형태에 관련된 고체 촬상 소자는 반도체 수광 유닛 상에 마이크로렌즈 유닛을 갖고, 마이크로렌즈 유닛은 마이크로렌즈 부재와 컬러필터가 접촉하도록 포함된다. 수광소자는 광투과성 경화막, 렌즈체 및 컬러필터의 순서로 통과하는 광을 수광하고, 이미지 센서로서 기능한다. 구체적으로, 광투과성 경화막이 반사방지막으로서 기능하고, 렌즈체의 광 수집 효율을 향상시킨다. 따라서, 렌즈체에 의해 효율적으로 수집된 광은 컬러필터를 통하여 수광소자에 검출된다. 이들은 RGB에 각각 상응하는 광을 검출하는 소자에 전반적으로 기능하므로, 수광소자와 렌즈체가 고밀도로 배열되어도 매우 선명한 화상을 얻을 수 있다.
마이크로렌즈 어레이가 적용된 고체 촬상 소자의 예로서, JP-A-2007-119744에 기재된 고체 촬상 소자를 들 수 있다. 구체적으로, 반도체 기판의 표면에 형성된 CCD 영역 또는 광전 변환 유닛 사이의 전송 전극이고, 그 사이에 끼워진 층간 막으로 그 상에 차광막이 형성된다. 상기 차광막 상에 BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass) 등에 의한 층간 절연막, 패시베이션막 및 아크릴계 수지 등에 의한 저굴절률의 투명 평탄화막이 적층되고, 그 상에 R. G. 및 B.를 조합한 컬러필터가 형성된다. 또한, 보호막이 배치되고, 그 상에 복수의 마이크로렌즈가 배열되어 상기 수광영역인 광전 변환 유닛의 상부에 마이크로렌즈가 위치한다.
본 발명의 광투과성 경화막 형성용 수지 조성물은 요철면을 매입하기 위해서 이 마이크로렌즈 어레이를 피복하여 평탄면을 형성하도록 균일하게 도포되는 수지 조성물이 바람직하고, 상기 도포막을 경화막으로서 생각하는 것이 바람직하다. 그 때에도, 상술한 바와 같이 충분한 매입성, 경화막이 형성될 때의 표면 상태 및 평탄성을 실현시키기 때문에 바람직하다. 특히, 종래의 수십 nm의 두께를 갖는 반사방지막에 실현되지 않는 마이크로미터 단위의 두께로 표면 상태 또는 평탄성을 실현시킬 수 있고, 충분한 매입성 및 내현상성을 실현시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 관련된 마이크로렌즈 유닛은 이하의 구성인 것이 바람직하다. 즉, 상기 마이크로렌즈 유닛에 있어서 상기 마이크로렌즈 부재로서 복수의 볼록렌즈가 도포되고, 상기 복수의 볼록렌즈가 배열되어 상기 볼록렌즈의 돌출방향과 실질적으로 동일한 방향을 향하여 배열되고, 상기 복수의 볼록렌즈는 그 팽창방향으로부터 피복된 상기 광투과성 경화막으로 피복되고, 상기 복수의 볼록렌즈 사이에 형성된 오목부는 실질적으로 갭 없게 상기 광투과성 경화막이 충진되어 있고, 접촉된 상기 렌즈 부재의 측면과 반대측에 위치된 상기 광투과성 경화막의 측면은 평면에 형성된다.
본 명세서에 있어서, 용어 "볼록렌즈의 돌출방향은 실질적으로 동일한 방향을 향한다"는 돌출방향이 서로 완전히 동일하지 않아도 좋고, 상기 돌출방향은 소망의 효과를 나타내는 한 그 사이에 불일치 등의 차이를 갖는다는 것을 의미한다. 한편, 용어 "상기 복수의 볼록렌즈는 실질적으로 갭 없게 광투과성 경화막으로 충진된다"는 소망의 효과를 나타내는 한 상기 제 1 광학 부재와 상기 제 2 광학 부재 사이의 미세한 갭이어도 좋은 것을 의미한다.
본 발명의 마이크로렌즈 유닛은 고체 촬상 소자 이외의 다른 용도에도 바람직하게 사용된다. 상기 다른 용도의 예는 각종 OA 기기, 액정 텔레비전, 휴대전화, 프로젝터 등의 액정 표시 소자, 팩시밀리, 전자복사기 및 고체 촬상 소자용 온칩 컬러필터의 촬상 광학계를 포함하고, 상기 마이크로렌즈 유닛은 이들 각종 용도에 사용할 수 있다.
(실시예)
본 발명은 이하의 실시예에 기초하여 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 제한되지 않는다. 이하의 실시에에 있어서, 용어 "부" 및 "%"는 특별히 언급되지 않는 한 질량기준이다.
(실록산 수지의 합성)
메틸트리에톡시실란을 사용하여 가수분해 축합 반응을 행했다. 이 때에 사용된 용매는 에탄올이었다. 이와 같이 얻어진 실록산 수지 A-1은 중량 평균 분자량이 약 10,000이었다. 상기 중량 평균 분자량은 미리 설명한 과정에 따라 GPC에 의해 확인했다.
(실시예 1)
후술하는 조성물의 성분을 교반기로 혼합하여, 도포 조성물 101(본 발명에 의한 실시예)을 제조했다. 다른 성분 조성물은 표 1에 나타낸다.
(조성)
실록산 수지(A-1) 20부
프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 64부
에틸 3-에톡시프로피오네이트(EEP) 16부
Emulsogen COL-020(Clariant(Japan) K. K. 제작) 2부
(경화막의 형성)
상술한 바와 같이 얻어진 도포 조성물을 Tokyo Electron, Ltd. 제작의 스핀코터 ACT-8 SOD를 사용하여 8인치 베어 실리콘 웨이퍼 상에 1,000rpm으로 스핀 도포하여 도포막을 얻었다. 이와 같이 얻어진 도포막을 핫플레이트 상에서 100℃에서 2분간 가열하고, 가열 후 상기 도포막을 즉시 230℃에서 10분간 가열했다. 따라서, 막 두께 약 700nm의 경화막을 형성했다.
[굴절률 평가]
이와 같이 얻어진 막(8인치 웨이퍼)의 굴절률을 엘립소미터(VUV-vase[상품명], J. A. Woollam Co., Inc. 제작)를 사용하여 측정했다. 샘플링은 5점을 측정하여 행하고, 상기 값의 평균을 사용하고, 633nm의 파장을 사용했다. 측정 온도는 25℃로 설정했다.
[평탄성]
상기 도포 조성물을 실리콘 웨이퍼가 아닌 마이크로렌즈 패턴(치수 데이터 등에 대해서, 후술하는 매입성에 대한 섹션을 참조) 상에 도포하여 상기 도포 조성물을 경화하여 막을 제조했다. 각종 패턴의 단면이 노출하도록 상기 막을 절단하고, 상기 단면을 SEM으로 관찰했다. 그 결과를 이하의 기준에 따라서 판정했다. 패턴 유무와 관계없이 막 두께차가 작을수록 바람직하다.
AA: 막 두께차(e)가 50nm 이하이었다.
A: 막 두께차(e)가 50nm 이상 100nm 이하이었다.
B: 막 두께차(e)가 10Onm 이상 150nm 이하이었다.
C: 막 두께차(e)가 150nm 이상이었다.
[매입성]
상기 도포 조성물을 실리콘 웨이퍼가 아닌 마이크로렌즈 패턴(굴절률: 1.91) 상에 도포하여 상기 도포 조성물을 경화하여 제조된 막을 각종 패턴부의 단면이 노출하도록 절단하고, 이들 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰했다. 이 때에, 렌즈는 볼록렌즈이고, 하나의 렌즈의 폭은 1㎛이고, 높이는 380nm이었다. 상기 렌즈 사이의 트렌치 폭은 V자의 홈부의 중턱에서 250nm이었다. 그 결과를 이하의 기준에 따라 판정했다.
AA: 보이드가 없었다.
A: 직경 10nm 미만의 보이드가 확인되었다.
B: 직경 1Onm 이상 20nm 미만의 보이드가 확인되었다.
C: 직경 20nm 이상의 보이드가 있었다.
[표면 상태]
상기 경화막의 형성에 있어서, 100℃에서 2분간 가열한 후 230℃에서 가열하지 않은 막(8인치 웨이퍼)을 광학 현미경으로 관찰했다. 그 결과를 이하의 기준에 따라 판정했다.
AA: 불균일 또는 기포가 관찰되지 않았다.
A: 약간 불균일 또는 기포가 관찰되지만, 허용할 수 있는 레벨이었다.
B: 불균일 또는 기포가 눈에 띄게 확인되었다.
C: 불균일 또는 기포뿐만 아니라, 시싱(cissing)이 발생되었다.
[가열 후의 표면 상태]
상기 경화막의 형성에 있어서, 230℃ 가열 후에 얻어진 막(5cm×5cm의 사이즈로 절단된 웨이퍼)을 광학 현미경 하에서 관찰했다. 그 결과를 이하의 기준에 다라 판정했다.
AA: 돌출부(막의 수직방향으로부터 점상으로 확인)의 발생이 관찰되지 않았다.
A: 2개 이하의 돌출부의 발생이 관찰되었다.
B: 2개 이상 20개 이하의 돌출부의 발생이 관찰되었다.
C: 20개 이상의 돌출부가 관찰되었다.
[경화막의 두께]
엘립소미터(VUV-vase[상품명], J. A. Woollam Co., Inc. 제작)를 사용하여 두께를 측정했다. 샘플링은 5점을 측정하여 행하고 상기 값의 평균을 사용했다.
또한, 상기 처방을 표 1에 기재된 것으로 변경하고, 수지 원료를 변경하고, 경화제를 첨가한 것 이외에는, 도포 조성물 101과 동일한 방법으로 도포 조성물을 제조했다. 상기 도포 조성물을 상술한 것과 동일한 평가를 행했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112013104707131-pct00010
Figure 112013104707131-pct00011
본 발명에 관련된 실시예에 사용된 부호 및 비교예는 이하와 같다.
(실록산 수지의 원료)
MTES: 메틸트리에톡시실란
PhTES: 페닐트리에톡시실란
TEOS: 테트라에톡시실란
(계면활성제)
EMUL-020: Emulsogen COL-020(음이온 계면활성제, Clariant 제작)
RO-(EO)2-COOH <R: 알킬>
EMUL-070: Emulsogen COA-070(음이온 계면활성제, Clariant 제작)
RO-(EO)7-COOH <R: 알킬>
EMUL-080: Emulsogen COL-080(음이온 계면활성제, Clariant 제작)
RO-(EO)8-COOH <R: 알킬>
BUB-3: ELEBASE BUB-3(비이온 계면활성제, AOKI OIL INDUSTRIAL CO., LTD. 제작) C4H9-O-(PO)n-H <P: 프로필렌>
A208B: PLYSURF A208B(음이온 계면활성제, DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD. 제작) RO-(EO)n-PO3H2 <R: 알킬>
EMULGEN 404: EMULGEN 404(비이온 계면활성제, Kao Corporation 제작) RO-(EO)n-H <E: 에틸렌, R: 알킬>
DBE-224: DBE-224(실리콘계 계면활성제, AZmax. co. 제작)
DBE-621: DBE-621(실리콘계 계면활성제, AZmax. co. 제작)
S-131: SURFLON S-131(폴리옥시알킬렌 구조를 함유하지 않는 불소계 계면활성제, AGC SEMI CHEMICAL CO., LTD. 제작)
(경화제)
AAc: 알루미늄 아세틸아세테이트
ZAc: 지르코늄 아세틸아세토네이트
본 발명에 관련된 수지 조성물 101∼122을 사용하여 형성된 광투과성 경화막을 포함하는 마이크로렌즈 유닛은 모두 충분한 투명성 및 광학특성을 갖는다. 또한, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 유닛 표면(s)에서 충분한 평탄성이 실현되고, 오목부(c)에서 충진성(매입성)이 실현되고, 매우 우수한 표면 상태가 실현되었다.
(실시예 2)
실시예 2에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 프로필렌글리콜 모노 n-부틸에테르(PnB) 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 2에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 3)
실시예 3에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 프로필렌글리콜 모노 tert-부틸에테르(PTB) 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 3에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 4)
실시예 4에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 디프로필렌글리콜 디메틸에테르(DMM) 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 4에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 5)
실시예 5에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 2-헵타논 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 5에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 6)
실시예 6에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 EEP 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 6에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 7)
실시예 7에 있어서, 실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 PGMEA 80부로 대체한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 각각의 도포 조성물을 제조하고 평가했다. 실시예 7에 있어서, 실시예 1과 같이 양호한 결과를 얻었다.
(실시예 8)
실시예 1의 (조성)에 있어서 PGMEA 및 EEP를 PnB 80부, PTB 80부, DMM 80부, 2-헵타논 80부, EEP 80부 및 PGMEA 80부로 각각 대체한 것 이외에는, 각각의 도포 조성물 201, 202, 203, 204, 205 및 C21을 제조했다. 각각의 도포 조성물 201, 202, 203, 204, 205 및 C21, 및 도포 조성물 101에 대해서, 도포 불균일을 평가했다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
[도포 불균일]
상기 도포 조성물 101의 용매를 변경하여 제조된 각각의 도포 조성물을 실리콘 웨이퍼가 아닌 마이크로렌즈 패턴(치수 데이터 등에 대해서, 상기 항목 "매입성"을 나타냄) 상에 도포하고 경화시켜 막을 얻었다. 경화 후에 얻어진 각각의 막을 나트륨 램프 하에서 관찰했다. 그 결과를 이하의 기준에 따라 판정했다.
AA: 막 전체에 스프라이프가 없었다.
A: 막의 주변부에 스트라이프가 약간 증착되었다.
B: 막의 주변부에 스트라이프가 약간 증착되었지만, 실용 가능했다.
C: 막 전체에 스트라이프가 증착되었고, 실용 불가능했다.
Figure 112013104707131-pct00012
본 실시형태에 관련된 본 발명에 의하면, 본 발명은 본 명세서의 임의의 상세로 제한되지 않지만, 언급되지 않는 한 수반되는 청구항에 의해 정신 및 범위내에 광범위하게 구성된다.
본 출원은 2011년 9월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 제2011-217967호, 2011년 12월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 제2011-287850호 및 2012년 7월 27일자로 출원된 일본 특허 출원 제2012-167634호에 근거하여 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (24)

  1. 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 갖는 광학 부재 세트의 제 1 광학 부재를 형성하기 위한 경화성 수지 조성물로서:
    상기 경화성 수지 조성물은 실록산 수지, 계면활성제 및 용매를 포함하고,
    상기 실록산 수지 및 상기 계면활성제는 상기 용매에 함유되고,
    상기 계면활성제는 일반식(4)으로 나타내어지는 계면활성제이고,
    상기 실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
    Figure 112015072870037-pct00013

    (식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
    Figure 112015072870037-pct00017

    (식 중, R5는 탄소원자 1∼20개의 알킬기를 나타내고; R6은 탄소원자 1∼4개의 알킬렌기를 나타내고; R7은 수소원자, 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내고; m은 1∼8의 정수를 나타낸다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면활성제의 함량은 상기 실록산 수지 100질량부에 대하여 1질량부∼30질량부의 범위내인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용매는 유기용매인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실록산 수지는 원료로서 일반식(2)으로 나타내어지는 알킬트리알콕시실란을 가수분해 축합하여 얻어진 수지인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
    Figure 112014041897266-pct00014

    (식 중, R2는 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; R3은 알킬기를 나타낸다)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기 또는 -PO3H2를 나타내는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기를 나타내는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화성 수지 조성물은 경화제를 더 포함하고, 상기 경화제는 Al, Mg, Mn, Ti, Cu, Co, Zn, Hf 및 Zr의 단독 또는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실록산 수지의 중량 평균 분자량은 3,000∼25,000인 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 실록산 수지의 100질량%가 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경화성 수지 조성물.
  11. 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 포함하는 광학 부재 세트로서:
    상기 실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖고,
    상기 제 1 광학 부재는 일반식(4)으로 나타내어지는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
    Figure 112015072870037-pct00018

    (식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
    Figure 112015072870037-pct00019

    (식 중, R5는 탄소원자 1∼20개의 알킬기를 나타내고; R6은 탄소원자 1∼4개의 알킬렌기를 나타내고; R7은 수소원자, 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내고; m은 1∼8의 정수를 나타낸다)
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는 굴절률이 1.36∼1.44인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는 굴절률이 1.85∼1.95인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는 막 형상을 갖고, 막 두께는 0.5㎛∼3.0㎛인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는 마이크로렌즈 부재인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트.
  16. 실록산 수지를 경화시켜 형성된 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광학 부재로 피복된 제 2 광학 부재를 갖는 광학 부재 세트의 제조 방법으로서:
    실록산 수지의 65질량%∼100질량%가 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 실록산 수지 및 일반식(4)으로 나타내어지는 계면활성제를 용매에 함유시킨 도포액을 준비하는 공정;
    상기 도포액을 상기 제 2 광학 부재 상에 도포하는 공정; 및
    상기 도포액을 경화시켜 광투과성 경화막의 제 1 광학 부재를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
    Figure 112015072870037-pct00020

    (식 중, R1은 탄소원자 1∼3개의 알킬기를 나타내고; n은 20∼1,000의 정수를 나타낸다)
    Figure 112015072870037-pct00021

    (식 중, R5는 탄소원자 1∼20개의 알킬기를 나타내고; R6은 탄소원자 1∼4개의 알킬렌기를 나타내고; R7은 수소원자, 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내고; m은 1∼8의 정수를 나타낸다)
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기, -PO3H2 또는 -NH2를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기 또는 -PO3H2를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 R7은 카르복실기를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 도포액은 경화제를 더 포함하고, 상기 경화제는 Al, Mg, Mn, Ti, Cu, Co, Zn, Hf 및 Zr의 단독 또는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 실록산 수지의 중량 평균 분자량은 3,000∼25,000인 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 실록산 수지의 상기 실록산 수지의 100질량%가 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 폴리실세스퀴옥산 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 경화된 제 1 광학 부재를 가열하여 포스트베이킹을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재 세트의 제조 방법.
  24. 제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 광학 부재 세트, 및 반도체 수광 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
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