TW201523138A - 液晶顯示元件及感放射線性樹脂組成物 - Google Patents
液晶顯示元件及感放射線性樹脂組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201523138A TW201523138A TW103139140A TW103139140A TW201523138A TW 201523138 A TW201523138 A TW 201523138A TW 103139140 A TW103139140 A TW 103139140A TW 103139140 A TW103139140 A TW 103139140A TW 201523138 A TW201523138 A TW 201523138A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- substrate
- compound
- crystal display
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本發明提供一種抑制顯示品質的下降且可簡便地製造的液晶顯示元件。液晶顯示元件1包括:液晶層4、以夾持該液晶層4的方式對向配置的第1基板2及第2基板3、設置於第1基板2的液晶層4側的畫素電極5、以及與畫素電極5對向而設置於第2基板上的對向電極6,且於畫素電極5的液晶層4側的面上具有高低差在0.1μm~2.0μm的範圍內的凹凸結構10。凹凸結構10是在畫素電極5與第1基板2之間配置包含樹脂的圖案11而形成,圖案11是使用含有[A]鹼可溶性樹脂以及[B]感光劑的感放射線性樹脂組成物而形成。
Description
本發明是有關於一種液晶顯示元件及感放射線性樹脂組成物。
液晶顯示元件除了反射型以外,還有利用背光的透過型等。
例如,於液晶顯示元件為透過型的情況下,所述液晶顯示元件包括配置於觀察者之側的透明的第1基板、以及與該第1基板對向而配置在與觀察者相反之側的透明的第2基板,且於該些第1基板與第2基板之間夾持液晶層而構成。液晶層例如可使用向列相的液晶(以下亦稱為向列液晶)等來形成。液晶顯示元件與現有的陰極射線管(Cathode-Ray Tube,CRT)方式的顯示裝置相比較,具有實現薄型化或輕量化的優點。
根據液晶層的液晶的初始配向狀態以及施加電場時的動作等,液晶顯示元件被分類為若干種模式(型)。例如,除了作為扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型或超扭轉向列(Super Twisted
Nematic,STN)型而已知的液晶顯示元件以外,還有未施加電場的初始配向時的液晶層的液晶相對於基板面而進行垂直或大致垂直的垂直配向的結構的液晶顯示元件。液晶進行垂直配向的液晶顯示元件被稱為垂直配向(Vertical Alignment,VA)型的液晶顯示元件(例如參照專利文獻1、專利文獻2及非專利文獻1)。
VA型液晶顯示元件中,介電各向異性(△ε)為負的液晶用於形成液晶層。於第1基板及第2基板的各基板上,夾持液晶層,通常以構成正交偏光鏡(crossed nicols)的方式配置有一對偏光板。於第1基板及第2基板的各基板的成為液晶層側的內面分別設置有電極。該電極例如可使用氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)等透明導電材料而形成。
而且,VA型液晶顯示元件若使用所述電極對液晶層施加電壓,則液晶層的液晶的配向發生變化,相對於形成液晶的電場而成為垂直,即液晶的配向方向成為與基板平行。藉此,於施加有電壓的部分,與初始的液晶的配向狀態相比,由液晶的折射率各向異性(△n)與液晶層的厚度(d)的積(△n.d)所決定的光的透過特性變化。VA型液晶顯示元件中,利用在電壓的施加部分中光的透過特性變化的性質,而進行所需的顯示。
VA型液晶顯示元件若與TN型液晶顯示元件或STN型液晶顯示元件相比較,則響應特性優異,可實現高對比度的顯示。而且,VA型液晶顯示元件亦廣泛用於例如液晶電視或可攜式資訊設備(portable information device)的顯示裝置、進而汽車等車輛
的儀錶板等所謂的車載用途。
此種VA型液晶顯示元件如上所述,初始配向時的液晶層的液晶相對於基板面而進行垂直或大致垂直的垂直配向。但是,存在如下情況:於未施加電壓的初始配向的狀態下,液晶完全進行垂直配向的情況欠佳。
即,VA型液晶顯示元件於對夾持液晶層的電極間施加電壓的情況下,可對基板面施加完全垂直的方向的電壓。此時,若初始配向狀態的液晶相對於基板而完全進行垂直配向,則於電壓施加時,無法規定液晶的傾斜方向。其結果為,VA型液晶顯示元件的電壓施加時的液晶的配向並不一致,顯示品質下降。因此,VA型液晶顯示元件中,利用任一種方法,對電極形狀進行鑽研,規定垂直配向的液晶藉由電壓施加而傾斜的方向,另外,必須對液晶層的液晶賦予傾斜方向的預傾角。
例如,VA型液晶顯示元件中,作為規定液晶傾斜的方向的方法,有對電極設置切口或開口部等狹縫的方法(例如參照專利文獻3)。然而,於為設置有狹縫的電極的情況下,無法對狹縫部分的液晶層施加電壓,其附近的液晶層的液晶難以產生配向變化。其結果為存在如下情況:於電極的狹縫部分產生電壓施加時的透過率的下降,使液晶顯示元件的顯示品質下降。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-232736號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-085738號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-097226號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]宮川雅史(Masashi Miyakawa)等5人,「具有三維形狀畫素電極的4K x 2K顯示器用的高透過率VA-顯示器(High Transmission VA-LCD with a Three Dimensionally Shaped Pixel Electrode for 4K x 2K Displays)」,資訊顯示學會2013文摘(Society for Information Display 2013 Digest,SID 2013 Digest)第107頁-第110頁
因此,VA型液晶顯示元件中,對不需要電極的狹縫的技術進行研究。
例如,如專利文獻1及非專利文獻1所記載,提出有在夾持液晶層的第1基板上的電極以及第2基板上的電極的至少一者的液晶層側的面上設置凹凸結構,來構成VA型液晶顯示元件的技術。
所述專利文獻1及非專利文獻1中記載的於電極面設置有凹凸結構的液晶顯示元件中,當對第1基板上的電極與第2基板上的電極之間施加電壓時,於液晶層中產生電場應變,可將電壓施加時的液晶的傾斜配向方向限制為所需的一定方向。而且,該液晶顯示元件不需要於電極中設置狹縫,可抑制電壓施加時的
透過率的下降,進而抑制顯示品質的下降。
然而,專利文獻1以及非專利文獻1中記載的液晶顯示元件中,需要於基板上的電極面上以所需的尺寸設置均勻的凹凸結構,為了所述製造而需要煩雜的作業。
例如,非專利文獻1的液晶顯示元件中,於基板上形成包含樹脂的薄膜,對其進行乾式蝕刻處理,形成條紋狀的樹脂圖案。然後,於所述樹脂圖案上形成ITO材料的層而作為電極,其結果為,於電極面上形成條紋狀的凹凸結構。
此時,乾式蝕刻處理成為需要大規模的裝置等特別煩雜的作業。專利文獻1中記載的液晶顯示元件中,要求對基板上的膜厚為2μm左右的樹脂薄膜實施圖案化,來形成以所需的尺寸均勻地形成的條紋狀樹脂圖案。因此雖非常煩雜,但仍需採用可與所述要求對應的乾式蝕刻處理。
因此,液晶顯示元件、特別是VA型液晶顯示元件中,要求藉由簡便的作業而於電極面上形成凹凸結構,且抑制顯示品質的下降的技術。即,要求抑制顯示品質的下降且可簡便地製造的液晶顯示元件。
本發明是鑒於以上方面而形成。即,本發明的目的在於提供一種抑制顯示品質的下降且可簡便地製造的液晶顯示元件。
另外,本發明的目的在於提供一種用於製造抑制顯示品質下降的液晶顯示元件的感放射線性樹脂組成物。
本發明的其他目的及優點是由以下記載所明示。
本發明的第1態樣為一種液晶顯示元件,其包括:液晶層、以夾持該液晶層的方式對向配置的第1基板及第2基板、設置於第1基板的液晶層側的畫素電極、以及與畫素電極對向而設置於第2基板上的對向電極,且於畫素電極及對向電極的至少一者的液晶層側的面上具有高低差在0.1μm~2.0μm的範圍內的凹凸結構,並且所述液晶顯示元件的特徵在於:在畫素電極與第1基板之間以及對向電極與第2基板之間的至少一者中,配置使用感放射線性樹脂組成物而形成的圖案來形成凹凸結構。
本發明的第1態樣中,較佳為液晶層於對畫素電極與對向電極之間不施加電壓的狀態下,與第1基板及第2基板的至少一者垂直配向。
本發明的第1態樣中,較佳為圖案為條紋狀的圖案。
本發明的第1態樣中,較佳為感放射線性樹脂組成物含有:[A]鹼可溶性樹脂、以及[B]感光劑。
本發明的第1態樣中,較佳為[B]感光劑為選自光自由基聚合起始劑以及光酸產生劑中的至少1種。
本發明的第1態樣中,較佳為凹凸結構為於第1基板上使用感放射線性樹脂組成物而形成圖案後,蒸鍍ITO而形成畫素
電極,從而設置於畫素電極的液晶層側的面上的凹凸結構。
本發明的第2態樣是有關於一種感放射線性樹脂組成物,其特徵在於:用於形成本發明的第1態樣的液晶顯示元件所具有的凹凸結構。
依據本發明的第1態樣,提供一種抑制顯示品質的下降且可簡便地製造的液晶顯示元件。
依據本發明的第2態樣,提供一種用於製造抑制顯示品質下降的液晶顯示元件的感放射線性樹脂組成物。
1‧‧‧液晶顯示元件
2‧‧‧第1基板
3‧‧‧第2基板
4‧‧‧液晶層
5‧‧‧畫素電極
6‧‧‧對向電極
7、7a‧‧‧液晶
10‧‧‧凹凸結構
11‧‧‧圖案
圖1是示意性地表示本發明的實施形態的液晶顯示元件的畫素結構的剖面圖。
圖2是示意性地例示配置於本發明的實施形態的液晶顯示元件的第1基板上的圖案的立體圖。
以下,使用圖式,對本發明的實施形態進行說明。
此外,本發明中,曝光時所照射的「放射線」中包含可見光線、紫外線、遠紫外線、X射線以及帶電粒子束等。
<液晶顯示元件>
圖1是示意性地表示本發明的實施形態的液晶顯示元件的畫素結構的剖面圖。
本發明的實施形態的液晶顯示元件1包括:液晶層4、以夾持該液晶層4的方式對向配置的第1基板2及第2基板3、設置於第1基板2的液晶層4側的畫素電極5、以及與畫素電極5對向而設置於第2基板上的對向電極6。
而且,本實施形態的液晶顯示元件1於畫素電極5的液晶層4側的面上具有高低差、即凹面與凸面之間的距離在0.1μm~2.0μm的範圍內的凹凸結構10。
液晶顯示元件1的凹凸結構10是在畫素電極5與第1基板2之間配置包含樹脂的圖案11而形成。
圖2是示意性地例示本發明的實施形態的液晶顯示元件的配置於第1基板上的圖案的立體圖。
本實施形態的液晶顯示元件1中,圖案11具有將多個長條狀的樹脂材料以一定間隔排列於第1基板2上而成的條紋狀結構。
此外,圖案11是藉由使用後文所詳細說明的本發明實施形態的感放射線性樹脂組成物的簡便方法而形成。
液晶層4的液晶7是於對畫素電極5與對向電極6之間未施加驅動液晶7的電壓的狀態(以下有時亦稱為斷開(OFF)時)下,與第1基板2及第2基板3垂直配向。而且,液晶顯示元件1是於對畫素電極5以及對向電極6間施加驅動液晶7的電壓的狀態(以下有時亦稱為接通(ON)時)下,使液晶4發生配向變化,使液晶4與第1基板2及第2基板3平行地配向。即,本發明的
實施形態的液晶顯示元件1構成VA型液晶顯示元件。
以下,對本實施形態的液晶顯示元件1的構成進行更詳細的說明。
第1基板2與第2基板3的間隔設定為2μm~20μm,該些基板藉由設置於周邊部的密封材料(未圖示)而相互固定。
構成第1基板2及第2基板3的材料例如可列舉:鈉鈣玻璃或無鹼玻璃等玻璃、矽、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。另外,對於該些基板,亦可視需要而預先實施利用矽烷偶合劑等的化學品處理、電漿處理、離子鍍、濺鍍、氣相反應法、真空蒸鍍等適當的預處理。
第1基板2上的畫素電極5以及第2基板3上的對向電極6分別同樣地是使用導電性構件而形成。構成畫素電極5以及對向電極6的導電性構件可列舉:ITO、或氧化鋅系的摻鋁氧化鋅(Aluminum doped Zinc Oxide,AZO)或摻鎵氧化鋅(Gallium doped Zinc Oxide,GZO)等透明導電性材料。
而且,如上所述,液晶顯示元件1是以於畫素電極5的液晶層4側的面上形成凹凸結構10的方式,在畫素電極5與第1基板2之間配置而具有包含樹脂的圖案11。
液晶顯示元件1於接通(ON)時,不僅使電極間產生與基板面垂直的方向的電場,而且使液晶層4中產生電場應變。而且,藉由該電場應變的產生,形成於電極間的電場中含有與基
板面平行的方向的成分。其結果為,液晶顯示元件1可將液晶7的傾斜配向方向限制為所需的一定方向。此時,液晶顯示元件1中的接通(ON)時的液晶層4的電場應變可藉由畫素電極5的液晶層4側的面上的凹凸結構10而形成。因此,液晶顯示元件1中,畫素電極5表面的凹凸結構10成為重要的構成要素。
本實施形態的液晶顯示元件1中,畫素電極5表面的凹凸結構10如上所述,是藉由在畫素電極5與第1基板2之間配置包含樹脂的圖案11而形成。即,本實施形態的液晶顯示元件1中,畫素電極5表面的凹凸結構10是由圖案11的形狀而來。
液晶顯示元件1中,圖案11如圖2所示,具有將多個長條狀的樹脂材料以一定間隔排列於第1基板2上而成的條紋狀結構。而且,構成圖案11的樹脂材料具有剖面成為長方形或者正方形的長條狀形狀。藉由圖案11的樹脂材料具有此種結構,畫素電極4的液晶層4側的面上的凹凸結構10成為例如圖1所示的結構。即,畫素電極4的表面的凹凸結構10不僅沿著與第1基板2的表面平行的方向而交替地具有凹面與凸面,而且該些凹面與凸面間的階差部分成為與第1基板2的表面垂直的垂直面。
而且,液晶顯示元件1可藉由利用垂直面使該凹面與凸面之間接合的結構的畫素電極4的凹凸結構10,而於接通(ON)時,使液晶層4中產生所需的電場應變。此時,凹凸結構10的凹面與凸面之間的距離,即凹凸結構10中的高低差如上所述,較佳為在0.1μm~2.0μm的範圍內。而且,凹面的寬度較佳為在0.1μm
~2.0μm的範圍內,凸面的寬度亦較佳為在0.1μm~2.0μm的範圍內。
藉由畫素電極4於液晶層4側的表面具有如上所述的凹凸結構10,液晶顯示元件1可於接通(ON)時產生電場應變,且使畫素電極4與對向電極5之間產生適度的傾斜電場。
另外,於液晶顯示元件1中,較佳為於第1基板2及第2基板3各自的對向的面上設置配向膜(未圖示)。配向膜可設置於第1基板2及第2基板3的與液晶層4接觸的面上,例如畫素電極5以及對向電極6的液晶層4側的面。而且,配向膜可製成例如使用聚醯亞胺或聚矽氧烷等高分子材料而形成的垂直配向膜。垂直配向膜為液晶層4的液晶7的長軸方向相對於基板面而垂直配向的膜。此種配向膜可藉由使用包含聚醯亞胺或聚矽氧烷或者它們的前驅物來製備的液狀配向劑,於形成所述配向劑的塗膜後,進行加熱乾燥而形成。
於液晶顯示元件1中,液晶層4例如可使用向列液晶等而形成。該液晶層4中,液晶7例如以長軸及短軸分別作為中心軸而形成旋轉對稱的形狀,顯示出負的介電常數各向異性(長軸方向上的介電常數較短軸方向更小的性質)。
圖1中,對本實施形態的液晶顯示元件1中的畫素電極5附近的液晶7a的預傾角的形成亦進行例示。
本實施形態的液晶顯示元件1中,與形成有未圖示的配向膜的畫素電極5的界面附近的液晶7a藉由配向膜的限制而以長
軸方向與基板面大致垂直的方式進行配向,而且可以自其垂直方向稍微傾斜的狀態來保持。即,於液晶層4的與畫素電極5上的配向膜的界面附近,賦予液晶7a的自垂直方向的傾角即預傾角。液晶7a的預傾角例如可設為1度~5度。此外,液晶顯示元件1中,對於對向電極6的附近的液晶7a亦可同樣地形成預傾角。
預傾角設定得越大,可使液晶7的上升的響應速度越快,但斷開(OFF)時的透過率的上升,且顯示的對比度比惡化。因此,本實施形態的液晶顯示元件1中,較佳為如上所述在1度~5度的範圍內設定預傾角。
此種預傾角的形成例如可利用日本專利特開2013-225102號公報等中記載的聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技術來進行。PSA技術預先將藉由光照射而聚合的聚合性成分混入至液晶顯示元件的液晶層中。接著,藉由對液晶顯示元件的電極間施加電壓而驅動液晶,於使液晶進行傾斜配向的狀態下對液晶顯示元件進行光照射,藉此使聚合性成分進行聚合。其結果為,可藉由所混入的經聚合的聚合性成分來控制液晶層的液晶的分子配向,形成預傾角。
因此,液晶顯示元件1中,如上所述的預傾角的形成是於液晶層4的與配向膜的界面附近,藉由經聚合的聚合性成分來保持。
另外,本實施形態的液晶顯示元件1是於第1基板2及第2基板3的各基板上,以夾持液晶層4而構成正交偏光鏡狀態
的方式配置有一對偏光板(未圖示)。
而且,本實施形態的液晶顯示元件1若使用畫素電極5以及對向電極6而對液晶層4施加電壓,則液晶層4的液晶7的配向發生變化,相對於形成液晶7的電場而垂直,即,液晶7的配向方向成為與基板面平行。此時,液晶顯示元件1中,藉由畫素電極4表面的凹凸結構10而產生電場應變,在畫素電極4與對向電極5之間形成適度的傾斜電場。因此,接通(ON)時的液晶7的配向變化的方向(傾斜方向)藉由因該電場應變而引起的傾斜電場、以及所述液晶7的預傾角的形成而均勻地控制為所需的方向。
其結果為,於液晶顯示元件1中施加有電壓的部分中,與初始的液晶7的配向狀態相比,由液晶7的折射率各向異性(△n)與液晶層的厚度(d)的積(△n.d)來決定的光的透過特性變化。液晶顯示元件1可構成常黑模式(normally black mode)的液晶顯示元件,可利用在電壓的施加部分中光的透過特性變化的性質來進行所需的顯示。
以上的液晶顯示元件1若與TN型液晶顯示元件或STN型液晶顯示元件相比較,則響應特性優異,黑顯示的透過率低,可實現高對比度的顯示。
此外,圖1的本實施形態的液晶顯示元件1中,以對向電極6具有平坦的表面的方式構成。但是,本發明中,對向電極6只要是不存在間隙或狹縫等電極的切口部分的電極即可,例如可
於液晶層4側的面上形成與畫素電極4相同的凹凸結構,另外,亦可形成階差等。而且,對向電極5可作為多個畫素分別共通的共通電極而設置。
另外,圖1的本實施形態的液晶顯示元件1中,圖案11如圖2所例示,沿著1個方向而延伸地具有條紋狀結構,畫素電極5具有由圖案11的形狀而來的表面的凹凸結構10。然而,本發明中,畫素電極表面的凹凸結構並不限定於圖1所例示的結構。例如,可將各畫素分成2份或者分成4份,於每個畫素中形成多個子像素,以於每個子像素中表面的凹凸結構在不同的方向上延伸的方式構成。該情況下,配置於畫素電極與基板之間的圖案較佳為以在與各子像素對應的每個區域,於不同的方向上延伸的方式而形成。
而且,於將各畫素分割為子像素的情況下,於鄰接的子像素間,較佳為以電極表面的凹凸結構在相互正交的方向上延伸的方式而構成。因此,配置於畫素電極與基板之間的圖案亦較佳為以在與鄰接的子像素對應的區域間,在相互正交的方向上條紋狀的結構延伸的方式而形成。
另外,進而,於對向基板3中,亦可於第2基板3與對向電極6之間,具有例如紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)的濾光片排列而成的彩色濾光片(未圖示)。而且,如上所述,於在對向電極3的表面形成有凹凸結構的情況下,彩色濾光片較佳為設置於第2基板3與所述條紋狀圖案之間。藉由具有彩色濾光片,
本實施形態的液晶顯示元件1可進行彩色顯示。
以上的本發明的實施形態的液晶顯示元件1可構成主動矩陣方式的液晶顯示元件。
該情況下,例如於液晶顯示元件1的第1基板2上,掃描線(未圖示)與信號線(未圖示)配線為矩陣狀,於該掃描線與信號線的各交點上配置有薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)等主動元件(未圖示),形成包含主動元件的各畫素。
掃描線與信號線分別與掃描驅動電路(未圖示)、信號驅動電路(未圖示)連接,可對各掃描線或者信號線施加任意的電壓。而且,於主動元件為TFT的情況下,TFT的汲電極(未圖示)與信號線連接,TFT的源電極(未圖示)例如與各畫素的畫素電極5電性連接。
另外,於第2基板3上,對向電極6設置於整個面上。即,對向電極6成為存在多個的全部畫素共通的共通電極,以由共用電壓產生電路(未圖示)對全部畫素施加共用電壓的方式來構成。
本發明的實施形態的液晶顯示元件1藉由對配置於第1基板2的各畫素上的畫素電極5、與形成於第2基板3的整個面上的對向電極6之間施加電壓,將液晶層4的液晶7進行驅動而使其配向變化。而且,如上所述,可控制透過液晶顯示元件1的光而進行所需的顯示。
於以上所說明的結構的本實施形態的液晶顯示元件1
中,畫素電極5表面的凹凸結構10成為重要的構成要素。於本實施形態的液晶顯示元件1中,畫素電極5表面的凹凸結構10如上所述,由配置於第1基板2與畫素電極5之間的包含樹脂的圖案11的形狀而來。
因此,於本實施形態的液晶顯示元件1中,於欲以所需的形狀來高度均勻且簡便地形成畫素電極5表面的凹凸結構10的情況下,圖案11的形成變得重要。即,圖案11較佳為高度均勻地圖案化而簡便地形成。
以下,對本發明的實施形態的液晶顯示元件1的畫素電極5表面的凹凸結構10的形成更詳細地進行說明。特別對適合用於形成配置於液晶顯示元件1的第1基板2與畫素電極5之間的包含樹脂的圖案11的感放射線性樹脂組成物進行說明。本發明的實施形態的液晶顯示元件1為了形成圖案,藉由使用本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物,而不需要乾式蝕刻處理等煩雜的作業。而且,可藉由圖案的簡便形成來簡便地實現畫素電極表面的凹凸結構。
<感放射線性樹脂組成物>
本發明的實施形態的液晶顯示元件中,形成用以形成畫素電極表面的凹凸結構的包含樹脂的圖案時,使用本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物。即,可使用本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物,於適當的基板上形成其塗膜,進行利用感放射線性的圖案化而製成硬化膜,於基板上形成包含樹脂的圖案。
本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物是含有[A]鹼可溶性樹脂以及[B]感光劑而成。本實施形態的感放射線性樹脂組成物具有感放射線性。另外,只要不損及本發明的效果,本實施形態的感放射線性樹脂組成物亦可含有其他的任意成分。
本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物可應用經照射光的部分藉由顯影而溶解的正型圖案形成用的感放射線性樹脂組成物、以及經照射光的部分不溶化的負型圖案形成用的感放射線性樹脂組成物的任一者。
正型圖案形成用的感放射線性樹脂組成物可使用[B-2]光酸產生劑作為[B]成分即[B]感光劑。而且,負型圖案形成用的感放射線性樹脂組成物可使用[B-1]光自由基聚合起始劑作為[B]成分即[B]感光劑。
即,本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物可使用選自[B-1]光自由基聚合起始劑以及[B-2]光酸產生劑中的至少一者作為[B]感光劑,可作為負型圖案形成用途或者正型圖案形成用途來使用。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物如上所述,具有感放射線性。而且,可藉由利用感放射線性的曝光.顯影而製成硬化膜,簡便地形成微細且精巧的條紋狀圖案,可形成適合於形成畫素電極表面的凹凸結構的圖案。即,本實施形態的感放射線性樹脂組成物可於畫素電極及設置有所述畫素電極的基板中,高精度地形成配置於它們之間的包含樹脂的圖案。
以下,對本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物中所含有的各成分進行說明。
<[A]鹼可溶性樹脂>
本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物含有[A]鹼可溶性樹脂作為必需的成分。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中所含有的[A]鹼可溶性樹脂為可溶於鹼性溶劑中的樹脂,是具有鹼顯影性的樹脂。[A]鹼可溶性樹脂較佳為例如選自具有羧基的丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚矽氧烷、以及酚醛清漆樹脂中的1種。以下,對作為[A]鹼可溶性樹脂而較佳的具有羧基的丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚矽氧烷、以及酚醛清漆樹脂分別更詳細地進行說明。
[具有羧基的丙烯酸系樹脂]
作為[A]鹼可溶性樹脂而較佳的具有羧基的丙烯酸系樹脂較佳為包含具有羧基的構成單元及具有聚合性基的構成單元。該情況下,只要包含具有羧基的構成單元及具有聚合性基的構成單元,且具有鹼顯影性(鹼可溶性),則並無特別限定。
所謂具有聚合性基的構成單元,較佳為選自由具有環氧基的構成單元以及具有(甲基)丙烯醯基氧基的構成單元所組成的組群中的至少1種構成單元。藉由具有羧基的丙烯酸系樹脂包含所述特定的構成單元,可形成具有優異的表面硬化性以及深部硬化性的硬化膜,可形成實現本發明實施形態的液晶顯示元件的畫素電極表面的凹凸結構的圖案。
具有(甲基)丙烯醯基氧基的構成單元例如可利用以下方法來形成:使共聚物中的環氧基與(甲基)丙烯酸進行反應的方法、使共聚物中的羧基與具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯進行反應的方法、使共聚物中的羥基與具有異氰酸基的(甲基)丙烯酸酯進行反應的方法、使共聚物中的酸酐部位與(甲基)丙烯酸羥基酯進行反應的方法等。該些方法中,特佳為使共聚物中的羧基與具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯進行反應的方法。
包含具有羧基的構成單元與具有環氧基作為聚合性基的構成單元的丙烯酸系樹脂可使(A1)選自由不飽和羧酸及不飽和羧酸酐所組成的組群中的至少1種(以下亦稱為「(A1)化合物」)、與(A2)含環氧基的不飽和化合物(以下亦稱為「(A2)化合物」)進行共聚合來合成。該情況下,具有羧基的丙烯酸系樹脂成為包含以下構成單元的共聚物:由選自由不飽和羧酸及不飽和羧酸酐所組成的組群中的至少1種所形成的構成單元以及由含環氧基的不飽和化合物所形成的構成單元。
具有羧基的丙烯酸系樹脂例如可藉由在溶劑中於聚合起始劑的存在下,使提供含羧基的構成單元的(A1)化合物、與提供含環氧基的構成單元的(A2)化合物進行共聚合來製造。另外,亦可進而添加(A3)提供含羥基的構成單元的含羥基的不飽和化合物(以下亦稱為「(A3)化合物」)而製成共聚物。進而,亦可於具有羧基的丙烯酸系樹脂的製造中,於添加所述的(A1)化合物、(A2)化合物及(A3)化合物的同時,進而添加(A4)
化合物(提供由所述的(A1)化合物、(A2)化合物及(A3)化合物而來的構成單元以外的構成單元的不飽和化合物)來製成共聚物。繼而,對(A1)~(A3)的各化合物進行詳細說明。
((A1)化合物)
(A1)化合物可列舉:不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和二羧酸的酐、多元羧酸的單[(甲基)丙烯醯基氧基烷基]酯等。
不飽和單羧酸例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等。
不飽和二羧酸例如可列舉:順丁烯二酸、反丁烯二酸、檸康酸、中康酸、衣康酸等。
不飽和二羧酸的酐例如可列舉作為所述二羧酸而例示的化合物的酐等。
該些(A1)化合物中,較佳為丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸酐,就共聚合反應性、對鹼水溶液的溶解性以及獲取的容易性而言,更佳為丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸酐。
該些(A1)化合物可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
基於(A1)化合物及(A2)化合物(視需要而任意的(A3)化合物及(A4)化合物)的合計,(A1)化合物的使用比例較佳為5質量%~30質量%,更佳為10質量%~25質量%。藉由將(A1)化合物的使用比例設為5質量%~30質量%,可使具有羧基的丙烯酸系樹脂對鹼水溶液的溶解性最佳化,並且形成放射線性感度優異的膜。
((A2)化合物)
(A2)化合物為具有自由基聚合性的含環氧基的不飽和化合物。環氧基可列舉:氧雜環丙基(1,2-環氧結構)或者氧雜環丁基(1,3-環氧結構)等。
具有氧雜環丙基的不飽和化合物例如可列舉:丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、丙烯酸3,4-環氧基丁酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基丁酯、丙烯酸6,7-環氧基庚酯、甲基丙烯酸6,7-環氧基庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯等。該些化合物中,就提高共聚合反應性、以及所得的硬化膜的耐溶劑性等的觀點而言,較佳為甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、甲基丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己酯、丙烯酸3,4-環氧基環己酯等。
具有氧雜環丁基的不飽和化合物例如可列舉:3-(丙烯醯基氧基甲基)氧雜環丁烷、3-(丙烯醯基氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯基氧基甲基)-2-苯基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯基氧基乙基)氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯基氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯基氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯基氧基乙基)-2-苯
基氧雜環丁烷等丙烯酸酯;3-(甲基丙烯醯基氧基甲基)氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯基氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯基氧基甲基)-2-苯基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯基氧基乙基)氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯基氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯基氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯基氧基乙基)-2-苯基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯基氧基乙基)-2,2-二氟氧雜環丁烷等甲基丙烯酸酯等。
該些(A2)化合物中,較佳為:甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己酯、3-(甲基丙烯醯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷。
該些(A2)化合物可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
基於(A1)化合物及(A2)化合物(視需要的任意(A3)化合物及(A4)化合物)的合計,(A2)化合物的使用比例較佳為5質量%~60質量%,更佳為10質量%~50質量%。藉由將(A2)化合物的使用比例設為5質量%~60質量%,可形成具有優異的硬化性等的硬化膜,可於基板上形成包含樹脂的圖案。
((A3)化合物)
(A3)化合物可列舉:具有羥基的(甲基)丙烯酸酯、具有酚性羥基的(甲基)丙烯酸酯、羥基苯乙烯。
具有羥基的丙烯酸酯可列舉:丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸3-羥基丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、丙烯酸5-羥基戊酯、丙烯酸6-羥
基己酯等。
具有羥基的甲基丙烯酸酯可列舉:甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸3-羥基丙酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸5-羥基戊酯、甲基丙烯酸6-羥基己酯等。
具有酚性羥基的丙烯酸酯可列舉:丙烯酸2-羥基苯酯、丙烯酸4-羥基苯酯等。具有酚性羥基的甲基丙烯酸酯可列舉:甲基丙烯酸2-羥基苯酯、甲基丙烯酸4-羥基苯酯等。
羥基苯乙烯較佳為鄰羥基苯乙烯、對羥基苯乙烯、α-甲基-對羥基苯乙烯。
該些(A3)化合物可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
基於(A1)化合物、(A2)化合物及(A3)化合物(視需要的任意(A4)化合物)的合計,(A3)化合物的使用比例較佳為1質量%~30質量%,更佳為5質量%~25質量%。
((A4)化合物)
(A4)化合物只要是所述的(A1)化合物、(A2)化合物及(A3)化合物以外的不飽和化合物,則並無特別限制。(A4)化合物例如可列舉:甲基丙烯酸鏈狀烷基酯、甲基丙烯酸環狀烷基酯、丙烯酸鏈狀烷基酯、丙烯酸環狀烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、丙烯酸芳基酯、不飽和二羧酸二酯、順丁烯二醯亞胺化合物、不飽和芳香族化合物、共軛二烯、具有四氫呋喃骨架等的不飽和化合物以及其他的不飽和化合物等。
甲基丙烯酸鏈狀烷基酯例如可列舉:甲基丙烯酸甲酯、
甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸正硬脂酯等。
甲基丙烯酸環狀烷基酯例如可列舉:甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸2-甲基環己酯、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯等。
丙烯酸鏈狀烷基酯例如可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第二丁酯、丙烯酸第三丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸正月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸正硬脂酯等。
丙烯酸環狀烷基酯例如可列舉:丙烯酸環己酯、丙烯酸-2-甲基環己酯、丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、丙烯酸異冰片酯等。
甲基丙烯酸芳基酯例如可列舉:甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯等。
丙烯酸芳基酯例如可列舉丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等。
不飽和二羧酸二酯例如可列舉:順丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二乙酯、衣康酸二乙酯等。
順丁烯二醯亞胺化合物例如可列舉:N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、N-苄基順丁烯二醯亞胺、N-(4-
羥基苯基)順丁烯二醯亞胺、N-(4-羥基苄基)順丁烯二醯亞胺、N-丁二醯亞胺基-3-順丁烯二醯亞胺苯甲酸酯、N-丁二醯亞胺基-4-順丁烯二醯亞胺丁酸酯、N-丁二醯亞胺基-6-順丁烯二醯亞胺己酸酯、N-丁二醯亞胺基-3-順丁烯二醯亞胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)順丁烯二醯亞胺等。
不飽和芳香族化合物例如可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、對甲氧基苯乙烯等。
共軛二烯例如可列舉:1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。
含有四氫呋喃骨架的不飽和化合物例如可列舉:甲基丙烯酸四氫糠酯、2-甲基丙烯醯基氧基-丙酸四氫糠酯、3-(甲基)丙烯醯基氧基四氫呋喃-2-酮等。
其他的不飽和化合物例如可列舉:丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙酸乙烯酯等。
該些(A4)化合物中,較佳為:甲基丙烯酸鏈狀烷基酯、甲基丙烯酸環狀烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、順丁烯二醯亞胺化合物、四氫呋喃骨架、不飽和芳香族化合物、丙烯酸環狀烷基酯。該些化合物中,就共聚合反應性以及對鹼水溶液的溶解性的方面而言,特佳為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]
癸烷-8-基酯、對甲氧基苯乙烯、丙烯酸2-甲基環己酯、N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、甲基丙烯酸四氫糠酯。
該些(A4)化合物可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
基於(A1)化合物、(A2)化合物及(A4)化合物(以及任意的(A3)化合物)的合計,(A4)化合物的使用比例較佳為10質量%~80質量%。
[聚醯亞胺樹脂]
作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物中使用的[A]鹼可溶性樹脂而較佳的聚醯亞胺樹脂為於聚合物的構成單元中具有選自由羧基、酚性羥基、磺酸基以及硫醇基所組成的組群中的至少1種的聚醯亞胺樹脂。藉由在構成單元中具有該些鹼可溶性的基團,可具備鹼顯影性(鹼可溶性),可於鹼顯影時抑制曝光部的浮渣(scum)表現。
另外,聚醯亞胺樹脂若於構成單元中具有氟原子,則當利用鹼水溶液進行顯影時,對膜的界面賦予撥水性,且抑制於界面中的滲入等,因此較佳。為了充分獲得於界面中的滲入防止效果,聚醯亞胺樹脂中的氟原子含量較佳為10質量%以上,另外,就對鹼水溶液的溶解性的方面而言,較佳為20質量%以下。
作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物中使用的[A]鹼可溶性樹脂而較佳的聚醯亞胺樹脂例如為將酸成分與胺成分進行縮合而獲得的聚醯亞胺樹脂。酸成分較佳為選擇四羧酸二酐,
胺成分中較佳為選擇二胺。
作為[A]鹼可溶性樹脂而較佳的聚醯亞胺樹脂的結構並無特別限定,較佳為具有下述式(1)所表示的結構單元。
所述式(1)中,R1表示4價~14價的有機基,R2表示2價~12價的有機基。
R3及R4表示羧基、酚性羥基、磺酸基或者硫醇基,分別可相同亦可不同。a及b表示0~10的整數。
所述式(1)中,R1表示用於形成聚醯亞胺樹脂的四羧酸二酐的殘基,為4價~14價的有機基。其中較佳為含有芳香族環或者環狀脂肪族基的碳原子數5~40的有機基。
用於形成聚醯亞胺樹脂的四羧酸二酐較佳為:3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐、2,3,3',4'-聯苯基四羧酸二酐、2,2',3,3'-聯苯基四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧
基苯基)乙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、9,9-雙{4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基}茀二酐或者下述所示的結構的酸二酐等。可將該些化合物使用2種以上。
R5表示氧原子、C(CF3)2、C(CH3)2或者SO2。R6及R7表示氫原子、羥基或者硫醇基。
所述式(1)中,R2表示用於形成聚醯亞胺樹脂的二胺的殘基,為2價~12價的有機基。其中較佳為含有芳香族環或者環狀脂肪族基的碳原子數5~40的有機基。
用於形成聚醯亞胺樹脂的二胺的具體例較佳為:3,3'-二胺基二苯基醚、3,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基醚、3,3'-二胺基二苯基甲烷、3,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基甲烷、3,3'-二胺基二苯基碸、3,4'-二胺基二苯基碸、4,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二胺基二苯基硫醚、3,4'-二胺基二苯基硫醚、4,4'-二胺
基二苯基硫醚、間苯二胺、對苯二胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)茀或者下述所示的結構的二胺等。可將該些化合物使用2種以上。
R5表示氧原子、C(CF3)2、C(CH3)2或者SO2。R6~R9表示氫原子、羥基或者硫醇基。
另外,為了將本實施形態的感放射線性樹脂組成物的塗膜形成於基板上,提高其後所形成的圖案與基板的接著性,亦可
於不使耐熱性下降的範圍內,將於R1或R2中具有矽氧烷結構的脂肪族的基團進行共聚合。具體而言,作為胺成分的二胺可列舉:使1莫耳%~10莫耳%的雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等進行共聚合而成的二胺等。
所述式(1)中,R3及R4表示羧基、酚性羥基、磺酸基或者硫醇基。a及b表示0~10的整數。就所得的感放射線性樹脂組成物的穩定性而言,a及b較佳為0,就對鹼水溶液的溶解性的觀點而言,a及b較佳為1以上。
藉由調整該R3及R4的鹼可溶性基的量,則對鹼水溶液的溶解速度變化,因此可藉由該調整而獲得具有適度的溶解速度的感放射線性樹脂組成物。
於所述R3及R4均為酚性羥基的情況下,為了將對2.38質量%四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)水溶液的溶解速度設為更適當的範圍,較佳為(a)聚醯亞胺樹脂於(a)1kg中含有2莫耳~4莫耳的酚性羥基量。藉由將酚性羥基量設為該範圍,而獲得更高感度以及高對比度的感放射線性樹脂組成物。
另外,具有所述式(1)所表示的構成單元的聚醯亞胺較佳為於主鏈末端具有鹼可溶性基。此種聚醯亞胺具有高的鹼可溶性。鹼可溶性基的具體例可列舉:羧基、酚性羥基、磺酸基以及硫醇基等。鹼可溶性基向主鏈末端的導入可藉由使封端劑中具有鹼可溶性基來進行。封端劑可使用:單胺、酸酐、單羧酸、單
醯氯化合物、單活性酯化合物等。
用作封端劑的單胺較佳為:5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。可將該些化合物使用2種以上。
用作封端劑的酸酐、單羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物較佳為:鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、納迪克酸酐(nadic anhydride)、環己烷二羧酸酐、3-羥基鄰苯二甲酸酐等酸酐,3-羧基苯酚、4-羧基苯酚、3-羧基苯硫酚、4-羧基苯硫酚、1-羥基-7-羧基萘、1-羥基-6-羧基萘、1-羥基-5-羧基萘、1-巰基-7-羧基萘、1-巰基-6-羧基萘、1-巰基-5-羧基萘、3-羧基苯磺酸、4-羧基苯磺酸等單羧酸類以及該些化合物的羧基經醯氯化而成的單醯氯化合物,對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸、環己烷二羧酸、1,5-二羧基萘、1,6-二羧基萘、1,7-二羧基萘、2,6-二羧基萘等二羧酸類的僅其中一個羧基經醯氯化而成的單醯氯化合物,藉由單醯氯化合物與N-羥基苯并三唑或N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二羧基醯亞胺的反應而獲得的活性酯化合物等。可將該些化合物使用2種以
上。
相對於全部胺成分,封端劑中使用的單胺的導入比例較佳為0.1莫耳%以上,特佳為5莫耳%以上,且較佳為60莫耳%以下,特佳為50莫耳%以下。相對於二胺成分,用作封端劑的酸酐、單羧酸、單醯氯化合物或者單活性酯化合物的導入比例較佳為0.1莫耳%以上,特佳為5莫耳%以上,較佳為100莫耳%以下,特佳為90莫耳%以下。亦可藉由使多種封端劑進行反應,而導入多種不同的末端基。
具有所述式(1)所表示的構成單元的聚醯亞胺樹脂中,構成單元的重複數較佳為3以上,更佳為5以上,另外較佳為200以下,更佳為100以下。若為該範圍,則可使用本實施形態的感光性樹脂組成物來形成所需膜厚的硬化膜,可形成所需形狀的包含樹脂的圖案。
本實施形態中,作為[A]鹼可溶性樹脂而較佳的聚醯亞胺樹脂可為僅包含所述式(1)所表示的構成單元者,亦可為與其他構成單元的共聚物或混合體。此時,較佳為含有聚醯亞胺樹脂整體的10質量%以上的通式(1)所表示的構成單元。若為10質量%以上,則可抑制進行熱硬化時的收縮,特別適合於製作比較厚的圖案。共聚合或混合中使用的構成單元的種類及量較佳為於不損及藉由最終加熱處理而獲得的聚醯亞胺樹脂的耐熱性的範圍內選擇。例如可列舉苯并噁唑、苯并咪唑、苯并噻唑等。該些構成單元於聚醯亞胺樹脂中較佳為70質量%以下。
本實施形態中,較佳的聚醯亞胺樹脂例如可利用如下方法來合成:使用公知的方法獲得聚醯亞胺前驅物,然後使用公知的醯亞胺化反應法使所述聚醯亞胺前驅物進行醯亞胺化。作為聚醯亞胺前驅物的公知的合成法,可藉由將二胺的一部分置換為作為封端劑的單胺,或者將酸二酐的一部分置換為作為封端劑的單羧酸、酸酐、單醯氯化合物、單活性酯化合物,使胺成分與酸成分進行反應而獲得所述聚醯亞胺前驅物。例如有:於低溫下使四羧酸二酐與二胺(將一部分置換為單胺)進行反應的方法;於低溫下使四羧酸二酐(將一部分置換為酸酐、單醯氯化合物或者單活性酯化合物)與二胺進行反應的方法;藉由四羧酸二酐與醇而獲得二酯,然後於二胺(將一部分置換為單胺)及縮合劑的存在下使所述二酯進行反應的方法;藉由四羧酸二酐與醇而獲得二酯,然後將殘留的二羧酸進行醯氯化,與二胺(將一部分置換為單胺)進行反應的方法等。
另外,本實施形態的聚醯亞胺樹脂的醯亞胺化率例如可藉由以下方法而容易地求出。首先,測定聚合物的紅外吸收光譜,確認因聚醯亞胺而引起的醯亞胺結構的吸收峰值(1780cm-1附近、1377cm-1附近)的存在。繼而,將所述聚合物於350℃下進行1小時熱處理,測定紅外吸收光譜,將1377cm-1附近的峰值強度進行比較,藉此算出熱處理前聚合物中的醯亞胺基的含量,求出醯亞胺化率。
本實施形態中,就耐化學品性、高收縮殘膜率的方面而
言,聚醯亞胺樹脂的醯亞胺化率較佳為80%以上。
另外,本實施形態中導入至聚醯亞胺樹脂中的較佳的封端劑可利用以下方法來容易地檢測。例如,藉由將導入有封端劑的聚醯亞胺樹脂溶解於酸性溶液中,分解為聚醯亞胺樹脂的構成單元即胺成分與酸酐成分,對其進行氣相層析法(Gas Chromatography,GC)、或核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)測定,可容易地檢測出用於形成聚醯亞胺樹脂的封端劑。
除此以外,亦可藉由直接利用熱解氣相層析法(Pyrolysis Gas Chromatography,PGC)或紅外光譜以及13C-NMR光譜對導入有封端劑的聚合物成分進行測定來容易地檢測。
[聚矽氧烷]
作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物中使用的樹脂而較佳的聚矽氧烷為具有自由基反應性官能基的聚矽氧烷。於聚矽氧烷為具有自由基反應性官能基的聚矽氧烷的情況下,只要是於具有矽氧烷鍵的化合物的聚合物的主鏈或者側鏈上具有自由基反應性官能基者,則並無特別限定。該情況下,聚矽氧烷可藉由自由基聚合而硬化,可將硬化收縮抑制為最小限度。自由基反應性官能基例如可列舉:乙烯基、α-甲基乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、苯乙烯基等不飽和有機基。該些基團中,就硬化反應順利地進行的方面而言,較佳為具有丙烯醯基或者甲基丙烯醯基者。
本實施形態中較佳的聚矽氧烷較佳為水解性矽烷化合物的水解縮合物。構成聚矽氧烷的水解性矽烷化合物較佳為包含
(s1)下述式(2-1)所表示的水解性矽烷化合物(以下亦稱為(s1)化合物)、及(s2)下述式(2-2)所表示的水解性矽烷化合物(以下亦稱為(s2)化合物)的水解性矽烷化合物。
所述式(2-1)中,R11為碳數1~6的烷基。R12為包含自由基反應性官能基的有機基。p為1~3的整數。其中,於R11及R12成為多個的情況下,多個R11及R12分別獨立。
所述式(2-2)中,R13為碳數1~6的烷基。R14為氫原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟化烷基、苯基、甲苯基、萘基、環氧基、胺基或者異氰酸基。n為0~20的整數。q為0~3的整數。其中,於R13及R14成為多個的情況下,多個R13及R14分別獨立。
本發明中,所謂「水解性矽烷化合物」,通常是指具有如下基團的化合物,即,可藉由在無觸媒、過剩的水的共存下,
於室溫(約25℃)~約100℃的溫度範圍內進行加熱而水解生成矽烷醇基的基團或者可形成矽氧烷縮合物的基團。於所述式(2-1)以及所述式(2-2)所表示的水解性矽烷化合物的水解反應中,亦可於所生成的聚矽氧烷中以未水解的狀態而殘留一部分的水解性基。此處,所謂「水解性基」,是指所述可水解而生成矽烷醇基的基團或者可形成矽氧烷縮合物的基團。另外,本實施形態的感放射線性樹脂組成物中,一部分的水解性矽烷化合物亦可以其分子中的一部分或者全部的水解性基未水解的狀態,且不與其他水解性矽烷化合物進行縮合地以單體的狀態殘留。此外,「水解縮合物」是指經水解的矽烷化合物的一部分的矽烷醇基彼此縮合而成的水解縮合物。
以下,對(s1)化合物及(s2)化合物進行詳細說明。
((s1)化合物)
所述式(2-1)中,R11為碳數1~6的烷基。R12為包含自由基反應性官能基的有機基。p為1~3的整數。其中,於R11及R12成為多個的情況下,多個R11及R12分別獨立。
所述的作為R11的碳數1~6的烷基例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基等。該些烷基中,就水解的容易性的觀點而言,較佳為甲基、乙基。就進行水解縮合反應的觀點而言,所述p較佳為1或2,更佳為1。
具有自由基反應性官能基的有機基可列舉:藉由所述的自由基反應性官能基而取代1個以上氫原子而成的直鏈狀、分支
狀或者環狀的碳數1~12的烷基、碳數6~12的芳基、碳數7~12的芳烷基等。當於同一分子內存在多個R12時,該些基團分別獨立。另外,R12所表示的有機基亦可具有雜原子。此種有機基例如可列舉:醚基、酯基、硫醚基等。
p=1的情況下的(s1)化合物例如可列舉:乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三丙氧基矽烷、鄰苯乙烯基三甲氧基矽烷、鄰苯乙烯基三乙氧基矽烷、間苯乙烯基三甲氧基矽烷、間苯乙烯基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基三丙氧基矽烷、丙烯醯氧基三甲氧基矽烷、丙烯醯氧基三乙氧基矽烷、丙烯醯氧基三丙氧基矽烷、2-甲基丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、2-甲基丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、2-甲基丙烯醯氧基乙基三丙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三丙氧基矽烷、2-丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、2-丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、2-丙烯醯氧基乙基三丙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三丙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三丙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、三氟丙基三乙氧基矽烷、三氟丁基三甲氧基矽烷、3-(三甲氧基矽烷基)丙基丁
二酸酐等三烷氧基矽烷化合物。
p=2的情況下的(s1)化合物例如可列舉:乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基苯基二甲氧基矽烷、乙烯基苯基二乙氧基矽烷、烯丙基甲基二甲氧基矽烷、烯丙基甲基二乙氧基矽烷、苯基三氟丙基二甲氧基矽烷等二烷氧基矽烷化合物。
p=3的情況下的(s1)化合物例如可列舉:烯丙基二甲基甲氧基矽烷、烯丙基二甲基乙氧基矽烷、二乙烯基甲基甲氧基矽烷、二乙烯基甲基乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二苯基甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基二苯基甲氧基矽烷、3,3'-二甲基丙烯醯氧基丙基二甲氧基矽烷、3,3'-二丙烯醯氧基丙基二甲氧基矽烷、3,3',3"-三甲基丙烯醯氧基丙基甲氧基矽烷、3,3',3"-三丙烯醯氧基丙基甲氧基矽烷、二甲基三氟丙基甲氧基矽烷等單烷氧基矽烷化合物。
該些(s1)化合物中,就能夠以高水準來達成耐擦傷性等方面,而且縮合反應性變高的方面而言,較佳為:乙烯基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-(三甲氧基矽烷基)丙基丁二酸酐。
((s2)化合物)
所述式(2-2)中,R13為碳數1~6的烷基。R14為氫原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟化烷基、苯基、甲苯基、萘基、環氧基、胺基或者異氰酸基。n為0~20的整數。q為0~3的整數。其中,於R13及R14分別成為多個的情況下,多個R13及R14分別獨立。
所述作為R13的碳數1~6的烷基例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基等。該些烷基中,就水解的容易性的觀點而言,較佳為甲基、乙基。就進行水解縮合反應的觀點而言,所述q較佳為1或2,更佳為1。
於所述R14為所述碳數1~20的烷基的情況下,所述烷基例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、3-甲基丁基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、正己基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、正庚基、5-甲基己基、4-甲基己基、3-甲基己基、2-甲基己基、1-甲基己基、4,4-二甲基戊基、3,4-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、1,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、1,3-二甲基戊基、2,2-二甲基戊基、1,2-二甲基戊基、1,1-二甲基戊基、2,3,3-三甲基丁基、1,3,3-三甲基丁基、1,2,3-三甲基丁基、正辛基、6-甲基庚基、5-甲基庚基、4-甲基庚基、3-甲基庚基、2-甲基庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、
正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基等。較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~3的烷基。
作為q=0的情況下的(s2)化合物,經4個水解性基所取代的矽烷化合物例如可列舉四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丁氧基矽烷、四-正丙氧基矽烷、四-異丙氧基矽烷等。
作為q=1的情況下的(s2)化合物,經1個非水解性基及3個水解性基所取代的矽烷化合物例如可列舉:甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-異丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三-異丙氧基矽烷、乙基三丁氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲苯基三甲氧基矽烷、萘基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、萘基三乙氧基矽烷、胺基三甲氧基矽烷、胺基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰基丙基三乙氧基矽烷、鄰甲苯基三甲氧基矽烷、間甲苯基三甲氧基矽烷、對甲苯基三甲氧基矽烷等。
作為q=2的情況下的(s2)化合物,經2個非水解性基及2個水解性基所取代的矽烷化合物例如可列舉:二甲基二甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二甲苯基二甲氧基矽烷、二丁基二甲氧基矽烷等。
作為q=3的情況下的(s2)化合物,經3個非水解性基
及1個水解性基所取代的烷化合物例如可列舉:三甲基甲氧基矽烷、三苯基甲氧基矽烷、三甲苯基甲氧基矽烷、三丁基甲氧基矽烷等。
該些(s2)化合物中,較佳為經4個水解性基所取代的矽烷化合物、經1個非水解性基及3個水解性基所取代的矽烷化合物,更佳為經1個非水解性基及3個水解性基所取代的矽烷化合物。
特佳的水解性矽烷化合物例如可列舉:四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-異丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲苯基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、乙基三丁氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、萘基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷以及γ-異氰酸基丙基三甲氧基矽烷。此種水解性矽烷化合物可單獨使用或者將2種以上組合使用。
關於所述(s1)化合物及(s2)化合物的混合比,較佳為(s1)化合物超過5莫耳%。於(s1)化合物為5莫耳%以下的情況下,存在由塗膜形成圖案時的曝光感度低、進而使所得圖案的耐擦傷性等下降的傾向。
((s1)化合物及(s2)化合物的水解縮合)
作為使所述(s1)化合物及(s2)化合物進行水解縮合的條件,只要是將(s1)化合物及(s2)化合物的至少一部分進行水解,將
水解性基轉變為矽烷醇基而產生縮合反應的條件,則並無特別限定,作為其中一例,可以如下方式實施。
供於水解縮合反應的水較佳為使用藉由逆滲透膜處理、離子交換處理、蒸餾等方法而純化的水。藉由使用此種純化水,可抑制副反應,提高水解的反應性。相對於所述(s1)化合物及(s2)化合物的水解性基的合計量1莫耳,水的使用量較佳為0.1莫耳~3莫耳,更佳為0.3莫耳~2莫耳,特佳為0.5莫耳~1.5莫耳。藉由使用如上所述的量的水,可使水解縮合的反應速度最佳化。
供於水解縮合的溶劑例如可列舉:醇類、醚類、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇烷基醚、丙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚丙酸酯、芳香族烴類、酮類、其他酯類等。該些溶劑可單獨或者併用2種以上來使用。
該些溶劑中,較佳為乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇烷基醚、丙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚乙酸酯、甲氧基乙酸丁酯,特佳為二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、甲氧基乙酸丁酯。
水解縮合反應較佳為於酸觸媒(例如:鹽酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙二酸、乙酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、磷酸、酸性離子交換樹脂、各種路易斯酸等)、鹼觸媒(例如:氨、一級胺類、二級胺類、三級胺類、吡啶等含氮化合物;鹼性離子交換樹脂;氫氧化鈉等氫氧化物;碳酸鉀等碳酸鹽;乙酸鈉等羧酸鹽;各種
路易斯鹼等)或者烷氧化物(例如:烷氧化鋯、烷氧化鈦、烷氧化鋁等)等觸媒的存在下進行。例如,烷氧化鋁可使用三-異丙氧基鋁。就促進水解縮合反應的觀點而言,相對於水解性矽烷化合物的單體1莫耳,觸媒的使用量較佳為0.2莫耳以下,更佳為0.00001莫耳~0.1莫耳。
所述水解縮合物的由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)而得的聚苯乙烯換算重量平均分子量(以下稱為「Mw」)較佳為500~10000,更佳為1000~5000。藉由將Mw設為500以上,可改善本實施形態的感放射線性樹脂組成物的成膜性。另一方面,藉由將Mw設為10000以下,可防止感放射線性樹脂組成物的顯影性的下降。
所述水解縮合物的由GPC而得的聚苯乙烯換算數平均分子量(以下稱為「Mn」)較佳為300~5000,更佳為500~3000。藉由將聚矽氧烷的Mn設為所述範圍,可提高本實施形態的感放射線性樹脂組成物的塗膜硬化時的硬化反應性。
所述水解縮合物的分子量分佈「Mw/Mn」較佳為3.0以下,更佳為2.6以下。藉由將(s1)化合物及(s2)化合物的水解縮合物的Mw/Mn設為3.0以下,可提高所形成的膜的顯影性。包含聚矽氧烷的本實施形態的感放射線性樹脂組成物於顯影時顯影殘留的產生少,可容易地形成所需形狀的圖案。
[酚醛清漆樹脂]
作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物中使用的樹脂而較
佳的酚醛清漆樹脂可藉由利用公知的方法,以福爾馬林等醛類將酚類進行縮聚而獲得。
獲得本實施形態的感放射線性樹脂組成物中較佳的酚醛清漆樹脂的酚類例如可列舉:苯酚、對甲酚、間甲酚、鄰甲酚、2,3-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、2,3,4-三甲基苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、2,4,5-三甲基苯酚、亞甲基雙酚、亞甲基雙對甲酚、間苯二酚(resorcin)、鄰苯二酚(catechol)、2-甲基間苯二酚、4-甲基間苯二酚、鄰氯苯酚、間氯苯酚、對氯苯酚、2,3-二氯苯酚、間甲氧基苯酚、對甲氧基苯酚、對丁氧基苯酚、鄰乙基苯酚、間乙基苯酚、對乙基苯酚、2,3-二乙基苯酚、2,5-二乙基苯酚、對異丙基苯酚、α-萘酚、β-萘酚等。可將該些化合物使用2種以上。
另外,本實施形態的感放射線性樹脂組成物中,獲得酚醛清漆樹脂的較佳的醛類除了福爾馬林以外,可列舉:多聚甲醛(paraformaldehyde)、乙醛、苯甲醛、羥基苯甲醛、氯乙醛等。可將該些化合物使用2種以上。
作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物中含有的[A]鹼可溶性樹脂而較佳的酚醛清漆樹脂的重量平均分子量以由GPC(凝膠滲透層析法)而得的聚苯乙烯換算計,較佳為2000~50000,更佳為3000~40000。
<[B]感光劑>
本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物中含有的[B]感光劑可列舉:對放射線進行感應而產生自由基來開始聚合的化合物(即,[B-1]光自由基聚合起始劑)、或者對放射線進行感應而產生酸的化合物(即,[B-2]光酸產生劑)。
此種[B-1]光自由基聚合起始劑可列舉:O-醯基肟化合物、苯乙酮化合物、聯咪唑化合物等。該些化合物可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
O-醯基肟化合物例如可列舉:1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、1-(9-乙基-6-苯甲醯基-9.H.-咔唑-3-基)-辛烷-1-酮肟-O-乙酸酯、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、1-[9-正丁基-6-(2-乙基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-乙烷-1-酮肟-O-苯甲酸酯、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫吡喃基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氫呋喃基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊基)甲氧基苯甲醯基}-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)等。
該些化合物中,較佳為:1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基甲氧
基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)或者乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊基)甲氧基苯甲醯基}-9.H.-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)。
苯乙酮化合物例如可列舉:α-胺基酮化合物、α-羥基酮化合物。
α-胺基酮化合物例如可列舉:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮等。
α-羥基酮化合物例如可列舉:1-苯基-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-丙基)酮、1-羥基環己基苯基酮等。
苯乙酮化合物較佳為α-胺基酮化合物,特佳為:2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮。
聯咪唑化合物例如較佳為:2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑或者2,2'-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑,其中,更佳為2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑。
[B-1]光自由基聚合起始劑如上所述,可單獨使用或者將2種以上混合來使用。相對於[A]鹼可溶性樹脂100質量份,[B-1]
光自由基聚合起始劑的含有比例較佳為1質量份~40質量份,更佳為5質量份~30質量份。藉由將[B-1]光自由基聚合起始劑的使用比例設為1質量份~40質量份,則即便為低曝光量,感放射線性樹脂組成物亦可形成具有高的耐溶劑性、高的硬度以及高的密接性的硬化膜。其結果為,可提供所述特性優異的包含樹脂的圖案。
繼而,作為本實施形態的感放射線性樹脂組成物的[B]感光劑的[B-2]光酸產生劑例如可列舉:肟磺酸酯化合物、鎓鹽、磺醯亞胺化合物、含鹵素化合物、重氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物、醌二疊氮化合物等。此外,該些[B-2]光酸產生劑可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。
肟磺酸酯化合物較佳為包含下述式(3)所表示的肟磺酸酯基的化合物。
所述式(3)中,Ra為碳數1~12的烷基、碳數1~12的氟烷基、碳數4~12的脂環式烴基、碳數6~20的芳基,或者該些烷基、脂環式烴基以及芳基所具有的氫原子的一部分或者全部經取代基所取代而成的基團。
所述式(3)中的Ra所表示的烷基較佳為碳數1~12的直鏈狀或者分支狀的烷基。該碳數1~12的直鏈狀或者分支狀的烷基可由取代基所取代,所述取代基例如可列舉:碳數1~10的烷氧基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等包含橋環式脂環基的脂環式基等。碳數1~12的氟烷基可列舉:三氟甲基、五氟乙基、庚基氟丙基等。
所述Ra所表示的脂環式烴基較佳為碳數4~12的脂環式烴基。該碳數4~12的脂環式烴基可由取代基所取代,所述取代基例如可列舉:碳數1~5的烷基、烷氧基、鹵素原子等。
所述Ra所表示的芳基較佳為碳數6~20的芳基,更佳為苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基。所述芳基可由取代基所取代,所述取代基例如可列舉:碳數1~5的烷基、烷氧基、鹵素原子等。
肟磺酸酯化合物的具體例可列舉:(5-丙基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-辛基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(樟腦磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-對甲苯磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、2-(辛基磺醯基氧基亞胺基)-2-(4-甲氧基苯基)乙腈等,該些化合物可作為市售品而獲取。
所述鎓鹽例如可列舉:二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、鋶鹽、苯并噻唑鎓鹽、四氫噻吩鎓鹽、苄基鋶鹽等。
而且,鎓鹽較佳為四氫噻吩鎓鹽、苄基鋶鹽,更佳為4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲
基鋶六氟磷酸鹽,尤佳為4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽。
磺醯亞胺化合物例如可列舉:N-(三氟甲基磺醯基氧基)丁二醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)丁二醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯基氧基)丁二醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)丁二醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯基氧基)丁二醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-氟苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)二苯基順丁烯二醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)二苯基順丁烯二醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯基氧基)二苯基順丁烯二醯亞胺等。
磺酸酯化合物的較佳例可列舉鹵代烷基磺酸酯,更佳例可列舉N-羥基萘二甲醯亞胺-三氟甲磺酸酯。
醌二疊氮化合物例如可使用酚性化合物或者醇性化合物(以下亦稱為「母核」)、與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵或者1,2-萘醌二疊氮磺酸醯胺的縮合物。
作為所述母核,例如除了三羥基二苯甲酮、四羥基二苯甲酮、五羥基二苯甲酮、六羥基二苯甲酮、(多羥基苯基)烷烴以外,可列舉所述母核以外的其他母核等。
作為所述母核的具體例,例如:三羥基二苯甲酮可列舉:2,3,4-三羥基二苯甲酮、2,4,6-三羥基二苯甲酮等;
四羥基二苯甲酮可列舉:2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮、2,3,4,3'-四羥基二苯甲酮、2,3,4,4'-四羥基二苯甲酮、2,3,4,2'-四羥基-4'-甲基二苯甲酮、2,3,4,4'-四羥基-3'-甲氧基二苯甲酮等;五羥基二苯甲酮可列舉:2,3,4,2',6'-五羥基二苯甲酮等;六羥基二苯甲酮可列舉:2,4,6,3',4',5'-六羥基二苯甲酮、3,4,5,3',4',5'-六羥基二苯甲酮等;(多羥基苯基)烷烴可列舉:雙(2,4-二羥基苯基)甲烷、雙(對羥基苯基)甲烷、三(對羥基苯基)甲烷、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷、雙(2,3,4-三羥基苯基)甲烷、2,2-雙(2,3,4-三羥基苯基)丙烷、1,1,3-三(2,5-二甲基-4-羥基苯基)-3-苯基丙烷、4,4'-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚、雙(2,5-二甲基-4-羥基苯基)-2-羥基苯基甲烷、3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺雙茚-5,6,7,5',6',7'-己醇、2,2,4-三甲基-7,2',4'-三羥基黃烷等。
所述其他母核例如可列舉:2-甲基-2-(2,4-二羥基苯基)-4-(4-羥基苯基)-7-羥基二氫苯并吡喃、1-[1-(3-{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羥基苯基)-1-甲基乙基]-3-(1-(3-{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羥基苯基)-1-甲基乙基)苯、4,6-雙{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-1,3-二羥基苯等。
該些化合物中,母核較佳為:2,3,4,4'-四羥基二苯甲酮、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷、4,4'-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚。
另外,所述1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵較佳為1,2-萘醌二疊
氮磺醯氯,更佳為1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯氯、1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯,尤佳為1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯。
所述1,2-萘醌二疊氮磺酸醯胺較佳為2,3,4-三胺基二苯甲酮-1,2-萘醌二疊氮-4-磺酸醯胺。
於所述酚性化合物或者醇性化合物(母核)、與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合反應中,相對於酚性化合物或者醇性化合物中的OH基數,可使用較佳為相當於30莫耳%以上、85莫耳%以下,更佳為相當於50莫耳%以上、70莫耳%以下的1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵。此外,所述縮合反應可利用公知的方法來實施。
以上的[B-2]光酸產生劑較佳為肟磺酸酯化合物、鎓鹽、磺醯亞胺化合物、醌二疊氮化合物,更佳為肟磺酸酯化合物、醌二疊氮化合物。
藉由將[B-2]光酸產生劑設為所述化合物,含有所述化合物的本實施形態的感放射線性樹脂組成物可提高感度以及溶解性。
相對於[A]鹼可溶性樹脂100質量份,[B-2]光酸產生劑的含量較佳為0.1質量份~50質量份,更佳為1質量份~30質量份。藉由將[B-2]光酸產生劑的含量設為所述範圍,可使本實施形態的感放射線性樹脂組成物的感度最佳化,可形成表面硬度高的硬化膜,可提供如上所述的特性優異的圖案。
<任意成分>
本實施形態的感放射線性樹脂組成物除了含有[A]鹼可溶性樹脂、以及[B]感光劑以外,可於不損及本發明效果的範圍內,視
需要含有[C]多官能丙烯酸酯以及[D]鏈轉移劑,此外還可含有界面活性劑等其他的任意成分。任意成分亦可將2種以上混合使用。以下,對各任意成分進行記載。
[[C]多官能丙烯酸酯]
本實施形態的感放射線性樹脂組成物可含有分子內具有多個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物作為多官能丙烯酸酯。該聚合性化合物的功能之一可列舉:當對感放射線性樹脂組成物照射作為放射線的光時,進行聚合而高分子量化或形成交聯結構。藉由含有如上所述的聚合性化合物,可使本實施形態的感放射線性樹脂組成物的塗膜整體硬化而形成硬化膜。而且,可提高光照射部分與不為光照射部分的對比度,可防止顯影時的剝離及抑制殘渣的形成。
此外,此處,所謂「(甲基)丙烯醯基」,是指丙烯醯基或者甲基丙烯醯基,所謂「分子內具有多個(甲基)丙烯醯基」,是指其分子內所存在的丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計為2以上。該情況下,只要該些基團的合計數為2以上即可,亦可不存在丙烯醯基以及甲基丙烯醯基的任一者。
分子內具有多個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物的例子可列舉以下化合物。
分子內具有2個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物可列舉:1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、新
戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,4-二甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁基乙基丙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化環己烷甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、寡聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-丁基-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、茀二(甲基)丙烯酸酯、羥基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷(Ethylene Oxide,EO)改質雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、雙酚F聚乙氧基二(甲基)丙烯酸酯、寡聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-丁基-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、雙(2-羥基乙基)異氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯等。
分子內具有3個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物可列舉:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷的環氧烷改質三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三((甲基)丙烯醯基氧基丙基)醚、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羥基乙基)異氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、異氰脲酸環氧烷改質三(甲基)丙烯酸酯、丙酸二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯醯基氧基乙基)異氰脲酸酯、羥基三甲基乙醛改質二羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三
(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯等。
分子內具有4個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物可列舉:季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、丙酸二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丁二酸改質季戊四醇三丙烯酸酯等。
分子內具有5個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物可列舉:山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
分子內具有6個(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物可列舉:二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、磷腈(phosphazene)的環氧烷改質六(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
[C]多官能丙烯酸酯可為具有7個以上的(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物。另外,[C]多官能丙烯酸酯亦可為所述聚合性化合物中的具有羥基的(甲基)丙烯酸酯類、以及於該些化合物的羥基上的環氧乙烷或者環氧丙烷加成物的聚(甲基)丙烯酸酯類。進而,[C]多官能丙烯酸酯只要是具有2個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物,則可使用寡聚酯(甲基)丙烯酸酯類、寡聚醚(甲基)丙烯酸酯類、以及寡聚環氧(甲基)丙烯酸酯類等。
作為[C]多官能丙烯酸酯,該些化合物中,就聚合性優異的方面而言,更佳為季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、茀二(甲基)丙烯酸酯、寡聚酯(甲基)丙烯酸酯(樹枝狀聚合物(dendrimer)(甲
基)丙烯酸酯)。
關於以上作為[C]多官能丙烯酸酯而例示的聚合性化合物的市售品,例如可列舉:東亞合成股份有限公司製造的亞羅尼斯(Aronix)(註冊商標)M-400、M-404、M-408、M-450、M-305、M-309、M-310、M-313、M-315、M-320、M-350、M-360、M-208、M-210、M-215、M-220、M-225、M-233、M-240、M-245、M-260、M-270、M-1100、M-1200、M-1210、M-1310、M-1600、M-221、M-203、TO-924、TO-1270、TO-1231、TO-595、TO-756、TO-1343、TO-902、TO-904、TO-905、TO-1330、TO-1450、TO-1382,日本化藥股份有限公司製造的卡亞拉德(KAYARAD)(註冊商標)D-310、D-330、DPHA、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120、DN-0075、DN-2475、SR-295、SR-355、SR-399E、SR-494、SR-9041、SR-368、SR-415、SR-444、SR-454、SR-492、SR-499、SR-502、SR-9020、SR-9035、SR-111、SR-212、SR-213、SR-230、SR-259、SR-268、SR-272、SR-344、SR-349、SR-601、SR-602、SR-610、SR-9003、PET-30、T-1420、GPO-303、TC-120S、HDDA、NPGDA、TPGDA、PEG400DA、MANDA、HX-220、HX-620、R-551、R-712、R-167、R-526、R-551、R-712、R-604、R-684、TMPTA、THE-330、TPA-320、TPA-330、KS-HDDA、KS-TPGDA、KS-TMPTA,共榮社化學股份有限公司製造的萊特丙烯酸酯(Light Acrylate)PE-4A、DPE-6A、DTMP-4A,大阪有機化學工業股份有限公司製造的畢斯寇特(Viscoat)#802;三季戊四醇八丙烯酸酯以及三季
戊四醇七丙烯酸酯的混合物等。
相對於感放射線性樹脂組成物整體,本實施形態的感放射線性樹脂組成物中的[C]多官能丙烯酸酯的含量較佳為1質量%~20質量%。另外,於本實施形態的感放射線性樹脂組成物含有有機溶劑的情況下,相對於除了有機溶劑以外的成分的合計,感放射線性樹脂組成物中的[C]多官能丙烯酸酯聚合性化合物的含量較佳為設為5質量%~50質量%以下的範圍內,更佳為設為10質量%~40質量%的範圍內。藉由以所述範圍含有[C]多官能丙烯酸酯,可使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物來獲得高硬度的硬化膜,可獲得包含樹脂的高硬度的圖案。
[[D]鏈轉移劑]
先前,藉由使用具備感放射線性的樹脂組成物,可由其塗膜形成硬化膜,實施圖案化而獲得包含樹脂的圖案。但是,所述硬化膜為例如1μm左右以下的薄膜,另外,於為自由基硬化性的情況下,硬化容易變得不充分。硬化膜若硬化不充分,則存在容易產生圖案化時的顯影剝離的傾向。
因此,本發明者為了使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物來提高其硬化性能而進行研究,其結果為發現鏈轉移劑對於提高硬化性而言有效。即,本實施形態的感放射線性樹脂組成物中,可含有[D]鏈轉移劑作為任意的[D]成分。鏈轉移反應是於自由基聚合中,成長聚合物鏈的自由基轉移至其他分子中的反應,鏈轉移劑為產生鏈轉移反應的藥劑。本實施形態的感放射線性樹
脂組成物藉由含有[D]鏈轉移劑,即便為例如1μm以下的薄膜的硬化膜,亦可以充分高的硬化性來提供,適合於形成所需形狀的圖案。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中所含有的[D]鏈轉移劑只要是於自由基聚合反應中作為鏈轉移劑而發揮功能的化合物,則並無特別限定。本實施形態的感放射線性樹脂組成物中所含有的較佳的[D]鏈轉移劑可列舉包含吡唑衍生物、烷基硫醇類等者。
而且,較佳的[D]鏈轉移劑例如可列舉包含具有巰基(硫醇基)的化合物等者,更佳的[D]鏈轉移劑可列舉包含1分子中具有2個以上巰基的化合物等者。
[D]鏈轉移劑中所含有的較佳的1分子中具有2個以上巰基的化合物只要於1分子中具有2個以上的巰基,則並無特別限定。例如可列舉選自由下述式(4)所表示的化合物所組成的組群中的至少1種。
式(4)中,R31為亞甲基、碳數2~10的伸烷基。其中,該些基團的氫原子的一部分或者全部可經烷基所取代。Y1為單
鍵、-CO-或者-O-CO-*。其中,帶有*的結合鍵與R31鍵結。n為2~10的整數。A1為可具有1個或者多個醚鍵的碳數2~70的n價烴基,或者於n為3的情況下為下述式(5)所表示的基團。
所述式(5)中,R32~R34分別獨立地為亞甲基或者碳數2~6的伸烷基。「*」分別表示結合鍵。
典型而言,可使用巰基羧酸與多元醇的酯化物等作為所述式(4)所表示的化合物。構成酯化物的巰基羧酸例如可列舉:巰乙酸(thioglycolic acid)、3-巰基丙酸、3-巰基丁酸、3-巰基戊酸等。另外,構成酯化物的多元醇例如可列舉:乙二醇、丙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、四乙二醇、二季戊四醇、1,4-丁二醇、季戊四醇等。
所述式(4)所表示的化合物較佳為:三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、四乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(巰乙酸酯)、
1,4-雙(3-巰基丁醯基氧基)丁烷、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基戊酸酯)、1,3,5-三(3-巰基丁基氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮。
硫醇化合物的1分子中具有2個以上巰基的化合物亦可使用下述式(6)~式(8)所表示的化合物。
所述式(6)中,R41為亞甲基或者碳數2~20的伸烷基。R42為亞甲基或者碳數2~6的直鏈或分支伸烷基。k為1~20的整數。
所述式(7)中,R43~R46分別獨立地為氫原子、羥基或者下述式(8)所表示的基團。其中,R43~R46的至少1個為下述式(8)所表示的基團。
[化11]
所述式(8)中,R47為亞甲基或者碳數2~6的直鏈或分支伸烷基。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中,[D]鏈轉移劑可使用1種或者將2種以上混合使用。相對於[A]鹼可溶性樹脂100質量份,感放射線性樹脂組成物中的[D]鏈轉移劑的含有比例較佳為0.5質量份~20質量份,更佳為1質量份~15質量份。若[D]鏈轉移劑的使用量少於0.5重量份,則無法充分獲得提高硬化性的效果,另外,若超過20重量份,則存在如下顧慮:感度變得過度敏銳,漏光下的硬化性亦變高,由此損及圖案形狀。
[界面活性劑]
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中所含有的界面活性劑可為了改善感放射線性樹脂組成物的塗佈性、減少塗佈不均、改良放射線照射部的顯影性而添加。較佳的界面活性劑的例子可列舉氟系界面活性劑以及矽酮系界面活性劑。
氟系界面活性劑例如可列舉:1,1,2,2-四氟辛基(1,1,2,2-四氟丙基)醚、1,1,2,2-四氟辛基己基醚、八乙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、八丙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚等的氟醚類;全
氟十二烷基磺酸鈉;1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十二氟十二烷、1,1,2,2,3,3-六氟癸烷等氟烷烴類;氟烷基苯磺酸鈉類;氟烷基氧乙烯醚類;氟烷基碘化銨類;氟烷基聚氧乙烯醚類;全氟烷基聚氧乙醇類;全氟烷基烷氧基化物類;氟系烷基酯類等。
該些氟系界面活性劑的市售品可列舉:艾福拓(Eftop)(註冊商標)EF301、303、352(新秋田化成(股)製造),美佳法(Megafac)(註冊商標)F171、172、173(迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)FC430、431(住友3M(股)製造),阿薩佳(Asahi Guard)AG(註冊商標)710(旭硝子(股)製造),沙福隆(Surflon)(註冊商標)S-382、SC-101、102、103、104、105、106(AGC清水化學(AGC Seimi Chemical)(股)製造),FTX-218(尼歐斯(Neos)(股)製造)等。
矽酮系界面活性劑的例子以市售的商品名可列舉:SH200-100cs、SH28PA、SH30PA、ST89PA、SH190、SH 8400 FLUID(東麗道康寧矽酮(Toray Dow Corning Silicone)(股)製造),有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製造)等。
於使用界面活性劑作為任意成分的情況下,相對於[A]鹼可溶性樹脂100質量份,所述界面活性劑的含量較佳為0.01質量份以上、10質量份以下,更佳為0.05質量份以上、5質量份以下。藉由將界面活性劑的使用量設為0.01質量份以上、10質量份以下,可使本實施形態的感放射線性樹脂組成物的塗佈性最佳化。
<感放射線性樹脂組成物的製備>
繼而,對本發明的感放射線性樹脂組成物的製備進行說明。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物除了[A]鹼可溶性樹脂以及[B]感光劑以外,視需要混合[C]多官能丙烯酸酯、[D]鏈轉移劑以及界面活性劑等其他的任意成分來製備。此時,為了製備液狀的感放射線性樹脂組成物,可使用有機溶劑。有機溶劑可單獨使用或者將2種以上混合使用。
有機溶劑的功能除了調節感放射線性樹脂組成物的黏度等,例如提高對基板等的塗佈性以外,可列舉提高操作性、成形性等。藉由含有有機溶劑等而實現的感放射線性樹脂組成物的黏度例如較佳為0.1mPa.s~50000mPa.s(25℃),更佳為0.5mPa.s~10000mPa.s(25℃)。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中可使用的有機溶劑可列舉不僅使其他的含有成分溶解或者分散,而且不與其他的含有成分進行反應的溶劑。
例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、辛醇等醇類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯等酯類;聚氧乙烯月桂基醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二乙二醇甲基乙醚等醚類;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類;二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類等。
本實施形態的感放射線性樹脂組成物中所使用的有機
溶劑的含量可考慮到黏度等來適當決定。
繼而,對使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物的圖案的形成、以及藉由該圖案的畫素電極表面的凹凸結構的形成進行說明。
<圖案以及凹凸結構的形成>
於使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物的圖案的形成、以及藉由該圖案而於形成有畫素電極的基板表面形成凹凸結構時,較佳為依次包括下述步驟[1]~步驟[4]。
[1]將含有[A]鹼可溶性樹脂以及[B]感光劑的感放射線性樹脂組成物的塗膜形成於基板上的步驟(以下有時稱為「步驟[1]」)。此外,於本步驟的基板上可形成TFT等主動元件或電極或配線等。
[2]對步驟[1]中形成的感放射線性樹脂組成物的塗膜的至少一部分照射放射線的步驟(以下有時稱為「步驟[2]」)。
[3]將步驟[2]中經照射放射線的塗膜進行顯影而形成圖案的步驟(以下有時稱為「步驟[3]」)。
[4]於步驟[3]中形成有圖案的基板上設置畫素電極的步驟(以下有時稱為「步驟[4]」)。
依據步驟[1]~步驟[4],可在基板與畫素電極之間配置包含樹脂的圖案,可於基板的畫素電極側的表面簡便地形成所需形狀的凹凸結構。
此外,亦可於步驟[3]之後,步驟[4]之前設置對圖案進
行加熱的步驟。依據本實施形態的感放射線性樹脂組成物的組成,若如上所述的加熱對於提高圖案的強度等特性而言有效,則較佳為設置對圖案進行加熱的步驟。
以下,對所述的步驟[1]~步驟[4]更詳細地進行說明。
[步驟[1]]
本步驟中,將本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物的塗膜形成於基板上。於該基板上形成有主動元件、配線以及電極等。該些主動元件等是於基板上反覆進行通常的半導體膜成膜以及公知的絕緣層形成等、及利用光微影法的蝕刻等,依據公知的方法來形成。此外,作為基板,亦可使用於主動元件等上形成有例如包含SiO2等金屬氧化物或SiN等金屬氮化物的無機絕緣膜的基板。
關於所述基板,於形成有能動元件等的面上塗佈本發明的實施形態的感放射線性樹脂組成物後,進行預烘烤而使溶劑蒸發,形成塗膜。
基板的材料例如可列舉:鈉鈣玻璃以及無鹼玻璃等玻璃基板,矽基板,或者聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺以及聚醯亞胺等樹脂基板等。另外,對於該些基板,亦可視需要而預先實施利用矽烷偶合劑等的化學品處理、電漿處理、離子鍍、濺鍍、氣相反應法、真空蒸鍍等預處理。
感放射線性樹脂組成物的塗佈方法例如可採用:噴射
法、輥塗佈法、旋轉塗佈法(有時亦稱為旋塗法或者旋轉器法)、狹縫塗佈法(狹縫模塗佈法)、棒塗佈法、噴墨塗佈法等適當的方法。該些方法中,就可形成均勻厚度的膜的方面而言,較佳為旋塗法或者狹縫塗佈法。
所述預烘烤的條件根據構成感放射線性樹脂組成物的各成分的種類、調配比例等而不同,較佳為於70℃~120℃的溫度下進行,時間根據加熱板或烘箱等加熱裝置而不同,可設為約1分鐘~10分鐘左右。
[步驟[2]]
繼而,本步驟中,對步驟[1]中形成的基板上的塗膜的至少一部分照射放射線。該情況下,當對塗膜的一部分照射放射線時,較佳為經由具有既定的遮罩圖案的光罩來進行。例如,較佳為經由具有條紋狀的遮罩圖案的光罩來進行放射線照射。
放射線的照射中所使用的放射線例如可使用可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等。該些放射線中,較佳為波長在190nm~450nm的範圍內的放射線,特佳為包含365nm的紫外線的放射線。
步驟[2]中的放射線的照射量以利用照度計(OAI模型356,OAI光學夥伴公司(OAI Optical Associates Inc.)製造)來測定放射線的波長365nm下的強度而得的值計,較佳為100J/m2~10000J/m2,更佳為500J/m2~6000J/m2。
[步驟[3]]
繼而,本步驟中,藉由對步驟[2]中獲得的放射線照射後的塗膜進行顯影,而去除不需要的部分,製成硬化膜,形成既定的圖案。於所使用的感放射線性樹脂組成物的塗膜為負型的情況下,放射線的非照射部分成為不需要部分。另外,於所使用的感放射線性樹脂組成物的塗膜為正型的情況下,放射線的照射部分成為不需要部分。
步驟[3]的顯影步驟中使用的顯影液較佳為使用包含鹼(鹼性化合物)的水溶液的鹼顯影液。鹼的例子可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨等無機鹼;四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨等四級銨鹽等。
另外,亦可於如上所述的鹼顯影液中添加適量的甲醇、乙醇等水溶性有機溶劑或界面活性劑來使用。就獲得適當的顯影性的觀點而言,鹼顯影液中的鹼的濃度較佳可設為0.1質量%~5質量%。顯影方法例如可利用覆液法、浸漬法、搖動浸漬法、噴淋法等適當的方法。顯影時間根據感放射線性樹脂組成物的組成而不同,較佳為10秒~180秒左右。繼如上所述的顯影處理之後,例如進行流水洗滌30秒~90秒後,例如可藉由以壓縮空氣或壓縮氮氣進行風乾而形成所需的圖案。
例如,形成於基板上的圖案可具有將多個長條狀的樹脂材料以一定間隔排列於基板上而成的條紋狀結構。
如以上所述,藉由步驟[1]~步驟[3]而形成的基板上的圖案由於透明性高,且具備優異的硬化性,故而可進行薄膜化。
圖案的膜厚較佳為0.1μm~3μm,更佳為0.1μm~2μm。即,該圖案是使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物而形成,例如即便是1μm以下的膜厚,亦可顯示出優異的硬化性。因此,特佳的圖案的膜厚可設為0.1μm~1μm。
[步驟[4]]
繼而,本步驟中,於步驟[3]中獲得的形成有圖案的基板上,以覆蓋該圖案的方式形成畫素電極。例如,可利用濺鍍法等,於形成有圖案的基板上形成包含ITO的透明導電層。繼而,可利用光微影法將該透明導電層進行蝕刻,而於形成有圖案的基板上形成既定形狀的畫素電極作為透明電極。此外,於如上所述,在基板上設置有主動元件等的情況下,畫素電極是以與所述主動元件電性連接的方式形成。
另外,畫素電極除了ITO以外,還可使用具有對可見光的高透過率與導電性的透明材料來構成。例如,亦可使用氧化鋅系的AZO或GZO等透明導電性材料來構成。
如以上所述,於所述步驟[1]~步驟[3]中形成基板上的圖案,藉此,於步驟[4]中形成於該基板上的畫素電極可於表面具有凹凸結構。即,形成於基板上的畫素電極可於畫素電極與基板之間配置使用本實施形態的感放射線性樹脂組成物而形成的圖案,從而於表面具有凹凸結構。
而且,畫素電極表面的凹凸結構如所述圖1所例示,可設為如下結構:不僅沿著與基板表面平行的方向而交替地具有凹
面及凸面,而且該些凹面及凸面間的階差部分成為與基板表面垂直的垂直面。此時,所述凹凸結構的凹面與凸面之間的距離,即凹凸結構10中的高低差可設定為0.1μm~2.0μm的範圍內的所需值。例如,凹凸結構10中的高低差亦可設為0.1μm~1.0μm的範圍內。
而且,使用藉由步驟[1]~步驟[4]而獲得的基板來構成的液晶顯示元件例如可具有圖1所例示的結構。而且,所述液晶顯示元件藉由畫素電極的表面的凹凸結構,可於接通(ON)時,使液晶層中產生所需的電場應變,且可實現接通(ON)時的均勻的液晶的配向變化。而且,本發明的實施形態的液晶顯示元件成為可簡便地製造,且抑制顯示品質的下降的VA型液晶顯示元件。
[實施例]
以下,基於實施例,對本發明的實施形態進行詳細說明,但本發明並不藉由該實施例而作限定性解釋。
<感放射線性樹脂組成物的製備>
合成例1
[樹脂(α-I)的合成]
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,投入2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)8質量份以及二乙二醇甲基乙醚220質量份。繼而,投入甲基丙烯酸13質量份、甲基丙烯酸縮水甘油酯40質量份、α-甲基-對羥基苯乙烯10質量份、苯乙烯10質量份、甲基丙烯酸四氫糠酯12質量份、N-環己基順丁烯二醯亞胺15質量份以及甲基丙
烯酸正月桂酯10質量份,進行氮氣置換後,一邊緩緩攪拌,一邊使溶液的溫度上升至70℃,將該溫度保持5小時來進行聚合。而且,獲得含有含羧基及環氧基的鹼可溶性樹脂即樹脂(α-I)作為共聚物的溶液。作為共聚物的樹脂(α-I)的Mw為8000。
合成例2
[樹脂(α-II)的合成]
於乾燥氮氣流下,使雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷(中央玻璃(Central Glass)公司)29.30g(0.08莫耳)、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷1.24g(0.005莫耳)、作為封端劑的3-胺基苯酚(東京化成工業公司)3.27g(0.03莫耳)溶解於N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone,以下亦稱為NMP)80g中。與20g的NMP一併將雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐(馬納克(Manac)公司)31.2g(0.1莫耳)添加於其中,於20℃下反應1小時,繼而,於50℃下反應4小時。然後,添加二甲苯15g,將水與二甲苯一併共沸,並且於150℃下攪拌5小時。攪拌結束後,將溶液投入至水3L中而獲得白色沈澱。藉由過濾來收集該沈澱,以水洗滌3次後,以80℃的真空乾燥機進行20小時乾燥,獲得聚醯亞胺前驅物系樹脂即樹脂(α-II)作為聚合物。
合成例3
[樹脂(α-III)的合成]
於帶有攪拌機的容器內投入丙二醇單甲醚20質量份,繼而,投入甲基三甲氧基矽烷70質量份、以及甲苯基三甲氧基矽烷30
質量份,加熱至溶液溫度成為60℃為止。當溶液溫度達到60℃後,投入磷酸0.15質量份、離子交換水19質量份,加熱至成為75℃為止,保持4小時。進而,使溶液溫度成為40℃,一邊保持該溫度一邊進行蒸發,藉此去除離子交換水以及水解縮合中產生的甲醇。藉由以上操作,獲得樹脂(α-III)作為水解縮合物即聚矽氧烷系樹脂。作為聚矽氧烷系樹脂的樹脂(α-III)的Mw為5000。
繼而,歸納表示用於製備後述實施例及比較例的感放射線性樹脂組成物的[A]鹼可溶性樹脂、[B]光酸產生劑、[C]多官能丙烯酸酯、以及[D]鏈轉移劑。
<[A]鹼可溶性樹脂>
樹脂(α-I):共聚物(含羧基/環氧基的鹼可溶性樹脂)
樹脂(α-II):聚醯亞胺前驅物系樹脂
樹脂(α-III):聚矽氧烷系樹脂
<[B]光酸產生劑>
B-1:下述式所表示的醌二疊氮化合物
[化12]
B-2:乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟),(巴斯夫(BASF)公司的「豔佳固(IRGACURE)(註冊商標)OX02」)
<[C]多官能丙烯酸酯>
C-1:二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(日本化藥公司的「卡亞拉德(KAYARAD)(註冊商標)DPHA」)
C-2:丁二酸改質季戊四醇三丙烯酸酯(東亞合成公司的「亞羅尼斯(Aronix)(註冊商標)TO-756」)
<[D]鏈轉移劑>
D-1:季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(堺化學工業(Sakai Chemical Industry)(股)製造,商品名:PEMPII-20P)
實施例1
[正型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-I)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、作
為感光劑的(B-1)20質量份進行混合,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備正型感放射線性樹脂組成物。
實施例2
[正型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-II)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、C-2:丁二酸改質季戊四醇三丙烯酸酯(東亞合成公司的「亞羅尼斯(Aronix)(註冊商標)TO-756」)20質量份、作為感光劑的(B-1)20質量份進行混合,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備正型感放射線性樹脂組成物。
實施例3
[正型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-III)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、C-1:二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(日本化藥公司的「卡亞拉德(KAYARAD)(註冊商標)DPHA」)10質量份、作為感光劑的(B-1)20質量份進行混合,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備正型感放射線性樹脂組成物。
實施例4
[負型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-I)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、作為感光劑的(B-2)5質量份、(C-1)二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(日本化藥公司的「卡亞拉德
(KAYARAD)(註冊商標)DPHA」)100質量份進行混合,添加D-1:季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(堺化學工業(股)製造,商品名:PEMPII-20P)1質量份,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備負型感放射線性樹脂組成物。
實施例5
[負型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-II)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、作為感光劑的(B-2)5質量份、C-2:丁二酸改質季戊四醇三丙烯酸酯(東亞合成公司的「亞羅尼斯(Aronix)(註冊商標)TO-756」)100質量份進行混合,添加D-1:季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(堺化學工業(股)製造,商品名:PEMPII-20P)1質量份,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備負型感放射線性樹脂組成物。
實施例6
[負型感放射線性樹脂組成物的製備]
將包含樹脂(α-III)的共聚物溶液100質量份(固體成分)、作為感光劑的(B-2)5質量份、(C-1)二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(日本化藥公司的「卡亞拉德(KAYARAD)(註冊商標)DPHA」)100質量份進行混合,添加D-1:季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(堺化學工業(股)製造,商品名:PEMPII-20P)1質量份,利用孔徑為0.2μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備負型感放射線性樹脂組成物。
<硬化膜的評價>
繼而,使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物,以如下方式形成硬化膜,進行特性的評價。
實施例7
(圖案化性的評價)
於玻璃基板(「康寧(Corning)(註冊商標)7059」(康寧公司製造))上,使用旋轉器來塗佈實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物後,於加熱板上以90℃進行2分鐘預烘烤而形成塗膜。
繼而,對所得的玻璃基板上的塗膜,使用佳能(Canon)(股)製造的PLA(註冊商標)-501F曝光機(超高壓水銀燈),經由具有20μm寬的線/空間圖案的遮罩來進行曝光。然後,利用2.38質量%的四甲基氫氧化銨水溶液進行25℃、60秒的顯影。繼而,利用超純水來進行1分鐘流水洗滌,形成經圖案化的硬化膜。使用觸針式膜厚測定器(α階(αstep)),測定所形成的各硬化膜的膜厚,確認為0.3μm至0.5μm的範圍。
對經圖案化的各硬化膜,即各圖案,利用光學顯微鏡來觀察其端部分,將無顯影殘渣、且線圖案形成為直線狀的情況判斷為圖案化性良好。確認到:由實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物所形成的圖案形成為無殘渣、且高度為0.3μm至0.5μm的範圍的圖案。
實施例8
(圖案形狀的確認)
利用掃描電子顯微鏡(SEM)來觀察實施例7中獲得的各圖案的形狀。於任一種情況下均確認為順錐的形狀。未確認到圖案上部寬度寬、且下部變得狹窄的倒錐形狀。可判斷為由實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物所形成的圖案的形狀為良好。
實施例9
(透過率的評價)
於玻璃基板(「康寧(Corning)(註冊商標)7059」(康寧公司製造))上,使用旋轉器來塗佈實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物後,於加熱板上以90℃進行2分鐘預烘烤而形成塗膜。繼而,使用佳能(Canon)(股)製造的PLA(註冊商標)-501F曝光機(超高壓水銀燈)來進行放射線的照射(曝光),使用2.38質量%的四甲基氫氧化銨水溶液進行顯影。乾燥後,對於形成有該硬化膜的玻璃基板,使用分光光度計「150-20型雙光束」(日立製作所(股)製造)來測定波長為400nm~800nm的範圍的透光率,對各玻璃基板評價波長為400nm~800nm的範圍的透光率的最低值。而且,以波長400nm下的透光率作為評價的基準,於波長400nm的透光率為85%以上的情況下,判斷為透光率特性特別良好。
使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物而獲得硬化膜均為波長400nm下的透光率為90%以上,透光率特性
特別良好。
實施例10
(電壓保持率的評價)
將實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物旋塗於鈉玻璃基板上,所述鈉玻璃基板在表面上形成有防止鈉離子溶出的SiO2膜,並且進而將ITO電極蒸鍍為既定形狀,然後,於90℃的潔淨烘箱內進行10分鐘預烘烤,形成膜厚為2.0μm的塗膜。
繼而,不經由光罩,對塗膜以500J/m2的曝光量進行曝光。然後,將該基板於23℃的包含0.04重量%氫氧化鉀水溶液的顯影液中浸漬1分鐘,顯影後,以超純水進行洗滌並風乾,進而於230℃下進行30分鐘後烘烤,使塗膜硬化而形成硬化膜。
繼而,將該於ITO電極上形成有硬化膜的基板與僅將ITO電極蒸鍍為既定形狀的基板,以混合有0.8mm的玻璃珠的密封劑進行貼合,然後注入默克(Merck)製造的液晶MLC6608(商品名),製作液晶單元。
繼而,將液晶單元放入至60℃的恆溫層中,利用東陽特克尼卡(Toyo Technica)(股)製造的液晶電壓保持率測定系統「VHR-1A型」(商品名)來測定液晶單元的電壓保持率。此時的施加電壓為5.5V的方形波,測定頻率為60Hz。此處所謂電壓保持率,是指(16.7毫秒後的液晶單元電位差/以0毫秒施加的電壓)的值。若液晶單元的電壓保持率為90%以下,則是指液晶單元無法在16.7毫秒的時間內將施加電壓保持為既定水準,無法充分地
維持液晶的配向,產生殘像等「燒印」的顧慮高。
具有使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物而形成的硬化膜的液晶單元的電壓保持率均為90%以上,確認到電壓保持率良好。即可知,使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物而形成的硬化膜可提供具有優異的電壓保持率的液晶顯示元件。
根據以上的評價結果可知,使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物來製造的硬化膜分別具有優異的圖案化性,圖案形狀亦良好。
另外,使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物來製造的硬化膜均表現出高的透過率,於應用於液晶顯示元件的情況下,電壓保持率亦良好。
由以上可知,使用實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物來製造的硬化膜可適合用作圖案,所述圖案用以形成液晶顯示元件的畫素電極表面的凹凸結構。
即可知,實施例1~實施例6中製備的感放射線性樹脂組成物可適合用作圖案的製造用途,所述圖案用以形成液晶顯示元件的畫素電極表面的凹凸結構。
[產業上之可利用性]
本發明的液晶顯示元件成為可簡便地製造、且抑制顯示品質的下降的VA型液晶顯示元件。因此,本發明的液晶顯示元件適合於要求優異的畫質及可靠性的大型液晶電視等用途。
1‧‧‧液晶顯示元件
2‧‧‧第1基板
3‧‧‧第2基板
4‧‧‧液晶層
5‧‧‧畫素電極
6‧‧‧對向電極
7、7a‧‧‧液晶
10‧‧‧凹凸結構
11‧‧‧圖案
Claims (7)
- 一種液晶顯示元件,其包括:液晶層、以夾持所述液晶層的方式對向配置的第1基板及第2基板、設置於所述第1基板的所述液晶層側的畫素電極、以及與所述畫素電極對向而設置於所述第2基板上的對向電極,且於所述畫素電極以及所述對向電極的至少一者的所述液晶層側的面上具有高低差在0.1μm~2.0μm的範圍內的凹凸結構,並且所述液晶顯示元件的特徵在於:在所述畫素電極與所述第1基板之間以及所述對向電極與所述第2基板之間的至少一者中,配置使用感放射線性樹脂組成物而形成的圖案來形成所述凹凸結構。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示元件,其中所述液晶層是於對所述畫素電極與所述對向電極之間不施加電壓的狀態下,與所述第1基板及所述第2基板的至少一者垂直配向。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶顯示元件,其中所述圖案為條紋狀的圖案。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示元件,其中所述感放射線性樹脂組成物含有:[A]鹼可溶性樹脂、以及[B]感光劑。
- 如申請專利範圍第4項所述的液晶顯示元件,其中所述[B]感光劑為選自光自由基聚合起始劑以及光酸產生劑中的至少1種。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的液晶顯示元件,其中所述凹凸結構是於所述第1基板上使用所述感放射線性樹脂組成物而形成所述圖案後,蒸鍍氧化銦錫而形成所述畫素電極,從而設置於所述畫素電極的所述液晶層側的面上的凹凸結構。
- 一種感放射線性樹脂組成物,其特徵在於:用於形成如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的液晶顯示元件所具有的所述凹凸結構。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013243320 | 2013-11-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201523138A true TW201523138A (zh) | 2015-06-16 |
Family
ID=53179482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW103139140A TW201523138A (zh) | 2013-11-25 | 2014-11-12 | 液晶顯示元件及感放射線性樹脂組成物 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TW201523138A (zh) |
WO (1) | WO2015076219A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102591733B1 (ko) * | 2015-03-04 | 2023-10-19 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006126478A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 液晶表示素子の配向制御用突起形成用感光性樹脂組成物、転写材料、配向制御用突起、液晶表示素子、及び液晶表示素子の製造方法 |
JP5023887B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2012-09-12 | 凸版印刷株式会社 | 液晶表示装置用基板 |
-
2014
- 2014-11-12 TW TW103139140A patent/TW201523138A/zh unknown
- 2014-11-17 WO PCT/JP2014/080344 patent/WO2015076219A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015076219A1 (ja) | 2015-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI621919B (zh) | 正型感光性樹脂組成物 | |
KR101983201B1 (ko) | 어레이 기판, 액정 표시 소자, 감방사선성 수지 조성물 및 어레이 기판의 제조 방법 | |
KR101460642B1 (ko) | 어레이 기판, 액정 표시 소자 및 어레이 기판의 제조 방법 | |
KR102373040B1 (ko) | 감광성 수지 조성물, 유기 el 소자 격벽, 및 유기 el 소자 | |
TW201329635A (zh) | 負型感光性樹脂組成物、隔壁、黑色矩陣及光學元件 | |
WO2014163115A1 (ja) | アレイ基板、液晶表示素子および感放射線性樹脂組成物 | |
KR20160121426A (ko) | 액정 표시 소자, 감방사선성 수지 조성물, 층간 절연막, 층간 절연막의 제조 방법 및 액정 표시 소자의 제조 방법 | |
JPWO2018003808A1 (ja) | ネガ型感光性樹脂組成物、硬化膜、硬化膜を具備する素子、素子を具備する表示装置、及び有機elディスプレイ | |
TWI658328B (zh) | Positive photosensitive resin composition and titanium black dispersion | |
KR20060105632A (ko) | 감방사선성 수지 조성물, 이것으로부터 형성된 돌기 및스페이서, 및 이들을 구비하는 액정 표시 소자 | |
TW201409175A (zh) | 正型感光性樹脂組成物及其圖案形成方法 | |
KR102610602B1 (ko) | 감방사선성 조성물, 경화막 및 표시 소자 | |
US20220221790A1 (en) | Photosensitive resin composition and organic el element partition wall | |
TWI511201B (zh) | 半導體元件、半導體基板、感放射線性樹脂組成物、保護膜以及顯示元件 | |
KR102479154B1 (ko) | 감광성 수지 조성물, 유기 el 소자 격벽, 및 유기 el 소자 | |
TW201523138A (zh) | 液晶顯示元件及感放射線性樹脂組成物 | |
US20220350244A1 (en) | Photosensitive resin composition, cured film, and display device | |
CN107703658B (zh) | 基板的制造方法 | |
JP2019174793A (ja) | 感放射線性組成物および1,2−ナフトキノン−2−ジアジドスルホン酸誘導体 | |
US20220275241A1 (en) | Photosensitive resin composition and organic el element partition wall | |
JP7063049B2 (ja) | 感放射線性組成物およびその用途 | |
TWI539235B (zh) | 感光性樹脂組成物、彩色濾光片及其製備方法、液晶顯示裝置 | |
WO2022145188A1 (ja) | 感光性樹脂組成物及び有機el素子隔壁 | |
KR101250733B1 (ko) | 감방사선성 수지 조성물, 그로부터 형성된 돌기 및 스페이서, 및 이들을 구비하는 액정 표시 소자 |